[發(fā)明專利]一種用于半導(dǎo)體晶片自旋轉(zhuǎn)磨削的無線檢測(cè)平臺(tái)及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110565515.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN113211316B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高尚;康仁科;楊鑫;董志剛;黃金星;朱祥龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/04
• 分類號(hào): B24B49/04;B24B7/22;B24B41/06;B24B41/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體晶片自旋轉(zhuǎn)磨削的無線檢測(cè)平臺(tái)及檢測(cè)方法。本發(fā)明包括半導(dǎo)體晶片、可修磨多孔陶瓷盤、檢測(cè)模塊、真空吸附模塊和底臺(tái)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，所述半導(dǎo)體晶片通過真空吸附的方式固定在可修磨多孔陶瓷盤上表面，真空吸附模塊連接在底臺(tái)上，所述底臺(tái)連接在所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在磨床上，所述檢測(cè)模塊安裝在可修磨多孔陶瓷盤內(nèi)，其用于對(duì)半導(dǎo)體晶片的不同晶向、徑向進(jìn)行多種加工指標(biāo)的在線監(jiān)控。利用本發(fā)明提供的檢測(cè)平臺(tái)，能夠高效、穩(wěn)定的在線監(jiān)控半導(dǎo)體晶片自旋轉(zhuǎn)磨削過程中的加工狀態(tài)，對(duì)磨削過程中脆?塑轉(zhuǎn)變機(jī)制、獲取半導(dǎo)體晶片的臨界解理?xiàng)l件、提高表面完整性、控制亞表面損傷等方面具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片加工檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于半導(dǎo)體晶片自旋轉(zhuǎn)磨削的無線檢測(cè)平臺(tái)及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體晶片的主要加工方式是基于工件自旋轉(zhuǎn)原理的超精密磨削加工，通過自旋轉(zhuǎn)磨削加工能夠使半導(dǎo)體晶片快速減薄至所需厚度，從而減少后續(xù)拋光時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。但是，由于磨削加工的本質(zhì)是磨粒在機(jī)械作用下切入工件隨后通過磨粒的疊加效應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)材料去除，在這個(gè)過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生各種問題，譬如大量磨粒與工件摩擦產(chǎn)生的熱堆積、機(jī)床—砂輪—工件系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)、不同工藝參數(shù)下的機(jī)械作用力以及加工損傷影響材料特性等，上述問題會(huì)使半導(dǎo)體晶片的加工表面/亞表面產(chǎn)生重大缺陷，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體晶片的使用性能與封裝器件的使用壽命。另外，由于基于工件自旋轉(zhuǎn)原理的超精密磨削加工的特殊性，晶片上各晶相、徑向的加工狀態(tài)在自旋轉(zhuǎn)過程中均不同。為此，針對(duì)晶片自旋轉(zhuǎn)過程中的多位點(diǎn)測(cè)控以及在線監(jiān)控磨削過程中產(chǎn)生的磨削熱、系統(tǒng)振動(dòng)、磨削力等加工指標(biāo)，即時(shí)有效地獲取半導(dǎo)體晶片各晶相、徑向的加工狀態(tài)，從而保證加工過程的整體穩(wěn)定性，這對(duì)于半導(dǎo)體晶片的塑性域磨削、獲取臨界解理?xiàng)l件、提高表面完整性、控制亞表面損傷等方面具有重要意義。

目前，針對(duì)自旋轉(zhuǎn)磨削檢測(cè)平臺(tái)已公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料較少，北京工業(yè)大學(xué)發(fā)表的公開號(hào)為CN1093333600A的專利與題為“硅晶圓自旋轉(zhuǎn)磨削過程中磨削力的測(cè)量”、“In-process measurement of the grinding force in silicon wafer self-rotatinggrinding process”的論文描述了一種晶圓減薄磨削力在線測(cè)量裝置及方法，該裝置存在部分問題如下所示：1.“半導(dǎo)體晶圓通過背膠與工作臺(tái)面連接”，由于半導(dǎo)體晶圓的直徑與厚度比值較大，通過膠粘的連接方式會(huì)造成加工完成后難以將晶圓從工作臺(tái)面完整取下，粘接力較大且晶圓厚度較小極易使半導(dǎo)體晶圓在取下過程中發(fā)生斷裂，造成加工效率低下與資源浪費(fèi)。同時(shí)，使用背膠容易使減薄后的晶圓發(fā)生翹曲、彎曲變形，無法滿足后續(xù)的加工要求；2.薄膜壓力傳感器可靠性較差且檢測(cè)精度低，直接與晶圓接觸的安裝方式與自旋轉(zhuǎn)磨削動(dòng)態(tài)力檢測(cè)環(huán)境更容易使薄膜壓力傳感器發(fā)生故障且每次更換都需要對(duì)其進(jìn)行校核，過程繁瑣且影響檢測(cè)精度。同時(shí)，薄膜壓力傳感器檢測(cè)指標(biāo)單一，僅針對(duì)法向力進(jìn)行檢測(cè)，裝置檢測(cè)局限性較大。3.“薄膜壓力傳感器厚度大于背膠的厚度3～10μm”，由于薄膜壓力傳感器厚于背膠，從而造成晶圓整體粘接覆蓋后出現(xiàn)局部不平整，磨削過程容易出現(xiàn)應(yīng)力集中從而對(duì)晶圓加工產(chǎn)生不良影響同時(shí)造成磨削力檢測(cè)的不準(zhǔn)確。4.數(shù)據(jù)采集與無線傳輸模塊中的無線接收模塊分散布置在裝置空腔內(nèi)，在轉(zhuǎn)臺(tái)高速回轉(zhuǎn)中極易出現(xiàn)損壞且未做單獨(dú)的防水處理。同時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸天線外置破壞了裝置的一體性，數(shù)據(jù)傳輸容易受到外部環(huán)境的干擾，外壁開孔增加了裝置進(jìn)水的可能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種用于半導(dǎo)體晶片自旋轉(zhuǎn)磨削的無線檢測(cè)平臺(tái)及其檢測(cè)方法。該平臺(tái)在可修磨陶瓷盤上設(shè)置多個(gè)測(cè)控位點(diǎn)并使用多類別傳感器，同時(shí)將半導(dǎo)體晶片通過真空吸附的方式進(jìn)行固定加工，多類別傳感器通過內(nèi)部走線將采集到的多通道信號(hào)傳遞至底臺(tái)內(nèi)空間中的無線數(shù)采傳輸模塊，隨后通過內(nèi)置天線將數(shù)據(jù)傳輸至外部計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)多加工指標(biāo)的無線采集傳輸與實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：