CN112757055A - 一种大尺寸晶圆片减薄工艺 - Google Patents

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Abstract

一种大尺寸晶圆片减薄工艺，包括：执行对晶圆片的厚度进行单面减薄；减薄时，用于减薄晶圆片厚度的砂轮磨盘与晶圆片交叉叠放接触，以设定减薄后厚度目标值分阶段地对晶圆片逐层进行减薄，并实时采用测厚针与晶圆片表面连续接触以监测晶圆片减薄后的厚度值；当减薄后厚度目标值与厚度最终值的差值为2‑5μm时，测厚针远离晶圆片直至减薄结束；同时，在设定转速情况下磨盘仍以前一阶段的进给速度一旋转若干圈，再向远离晶圆片一侧移动一定距离，停止旋转；再在同一设定转速条件下，以进给速度二向靠近晶圆片一侧的方向移动，并以进给速度二对晶圆片厚度进行减薄，直至减薄结束。本发明晶圆片平坦度在1μm内，破片率降低0.009％，单面减薄时间提高17％。

Description

一种大尺寸晶圆片减薄工艺
技术领域
本发明属于半导体硅片加工技术领域，尤其是涉及一种大尺寸晶圆片减薄工艺。
背景技术
随着对半导体硅片加工技术的发展和成本的要求，大尺寸晶圆片是为了发展的主要方向，现有晶圆片直径已经可以做到12英寸和18英寸，而且还有望发展更大直径、更薄厚度的半导体晶圆片。而晶圆片直径的增加，减薄时对其几何参数的要求更高，且更难保证几何参数的精确度。如何设计一种减薄工艺，保证其平坦度几何参数合格且稳定在一定范围内、减薄质量好、降低破片率且提高生产效率是高质量、低成本加工大尺寸晶圆片的关键。
发明内容
本发明提供一种大尺寸晶圆片减薄工艺，解决了现有技术中平坦度几何参数不合格、破片率高、生产成本高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种大尺寸晶圆片减薄工艺，步骤包括：
执行对晶圆片的厚度进行单面减薄；
减薄时，用于减薄所述晶圆片厚度的砂轮磨盘与所述晶圆片交叉叠放接触，以设定减薄后厚度目标值分阶段地对所述晶圆片逐层进行减薄，并实时采用测厚针与所述晶圆片表面连续接触以监测所述晶圆片减薄后的厚度值；
当减薄后厚度目标值与厚度最终值的差值为2-5μm时，所述测厚针远离所述晶圆片直至减薄结束；同时，在设定转速情况下所述磨盘仍以前一阶段的进给速度一旋转若干圈，再向远离所述晶圆片一侧移动一定距离，停止旋转；
再在同一所述设定转速条件下，以进给速度二向靠近所述晶圆片一侧的方向移动，并以所述进给速度二对所述晶圆片厚度进行减薄，直至减薄结束。
进一步的，当厚度目标值与厚度最终值的差值大于2-5μm时，所述磨盘以所述进给速度一进行若干阶段减薄，且在每一减薄阶段中，所述进给速度一为定值。
进一步的，所述进给速度一为0.3-0.5μm/s。
进一步的，当厚度目标值与厚度最终值的差值不大于2-5μm时，所述磨盘以进给速度二进行分阶段减薄，且在每一减薄阶段中，所述进给速度二为定值。
进一步的，所述进给速度二为0.2-0.4μm/s，且所述进给速度二小于所述进给速度一。
进一步的，在整个减薄过程中，所述磨盘转速和所述晶圆片转速均恒定不变，且所述磨盘旋转方向与所述晶圆片旋转方向相同。
进一步的，所述磨盘转速为1600-1800r/min；所述晶圆片转速为150-200r/min。
进一步的，在所述减薄步骤之前，还包括对所述晶圆片进行定位的步骤，所述定位步骤包括对任一所述晶圆片圆心进行定位并使其上V型槽朝预设位置设置。
进一步的，在所述减薄步骤之后，还包括对减薄后的所述晶圆片的非减薄面进行清洁的步骤，采用连续设置的若干毛刷组件沿所述晶圆片非减薄面的直径全面接触，并边旋转边对所述晶圆片非减薄面进行刷洗。
进一步的，所述清洁步骤过程中还包括所述晶圆片相对于其与所述毛刷组件接触的面水平前后或左右晃动。
采用本发明提出的减薄工艺，尤其适用于大尺寸直径的半导体晶圆片的减薄，可以获得减薄几何参数合格且一致性好的晶圆片，尤其是晶圆片的平坦度始终保持在1μm的范围内，并使晶圆片破片率降低了0.009％，单片单面的减薄时间提高了17％，减薄表面质量好且效率高。
附图说明
图1是本发明一实施例的一种大尺寸晶圆片减薄***的结构示意图；
图2是本发明一实施例的定位装置的俯视图；
图3是本发明一实施例的定位装置的侧视图；
图4是本发明一实施例的减薄装置的俯视图；
图5是本发明一实施例的减薄装置的侧视图；
图6是本发明一实施例的清洁装置的俯视图；
图7是本发明一实施例的清洁装置的侧视图；
图8是本发明一实施例的减薄工艺。
图中：
10、定位装置 11、定位台 12、转盘
13、定位组件 14、滑道一 15、监测组件
16、滑道二 20、减薄装置 21、圆台面
22、减薄台一 23、减薄台二 24、磨盘
25、清洗件一 26、清洗件二 27、测厚针
30、清洁装置 31、刷洗槽 32、毛刷组件
33、喷淋组件 40、晶圆片
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本实施例提出一种大尺寸晶圆片减薄***，如图1所示，包括：用于对任一晶圆片40进行定位并使其上V型槽朝预设位置设置的定位装置10、用于对定位后的晶圆片40单面进行厚度减薄的减薄装置20、以及用于对减薄后的晶圆片40的非减薄面进行清洁的清洁装置30。
其中，定位装置10主要是对任一从上载台处取出的晶圆片40进行位置定位，并使晶圆片40中的V型槽朝向至设定方向，以保证后续减薄及刷洗工位过程中，晶圆片40的放置位置始终相同，保证对晶圆片40质量的追溯。
减薄装置20除了对定位后的晶圆片40的厚度进行研磨减薄外，还可分别对放置晶圆片40的减薄台和减薄后的晶圆片40的减薄面进行清洗，且清洗减薄台和清洗晶圆片40的减薄面的操作是非同步进行的，目的是保证对放置晶圆片40的减薄台表面和减薄后的晶圆片40的减薄面的清洁度，及时去除残留其表面上的研磨颗粒杂质，以保证晶圆片40的非减薄面与晶圆片40接触时的平整度，从而保证晶圆片40的两侧表面质量，防止划伤或隐裂，减小碎品率；非同时清洗的方式是为了保证空置的减薄台与放置被减薄后晶圆片40的减薄台能交替使用，在保证减薄台台面质量的情况下提高减薄台的使用率，以节约减薄时间和能源使用量，提高减薄工作效率；还有，在减薄时，减薄晶圆片40厚度用的砂轮磨盘24与晶圆片40交叉叠放设置，优选地，磨盘24为环形结构且其半径与晶圆片40的半径叠加设置，以降低磨盘24对晶圆片40表面的影响，在保证减薄质量的情况下，最大限度地减少减薄颗粒的出现，以保证晶圆片40减薄表面的平坦度，提高其几何参数的一致性。
清洁装置30主要对晶圆片40的非减薄面进行清洁，由于其与减薄台表面接触，在减薄后会粘附一定数量的研磨颗粒，这些杂质若不及时去掉，会严重影响下一工序的质量。
在本实施例中，定位装置10与清洁装置30均设于减薄装置20的同一侧，且定位装置10、清洁装置20以及减薄装置30均相互独立设置，不仅可提高各装置的独立性，亦可提高其配合精度，且可最大化地减少其占用面积，减少流程长度，节约资源，降低成本。
同时，为了节约整个减薄操作过程中传递路程的时间，且提高各装置配合的联动性，设置减薄装置20位于整个减薄***的中心轴线上，定位装置10和清洁装置30位于减薄装置20的同一侧且同一水平轴线相对设置；同时，定位装置10和清洁装置30共用同一个机械手操作；上载吸盘臂与下载吸盘臂对称设置在减薄***的中心轴线两侧；优选地，机械手和、上载吸盘臂与下载吸盘臂的共用的移动轨道都与减薄装置20的中心轴线重叠设置，并上载吸盘臂朝定位装置10一侧设置，下载吸盘臂朝清洗装置一侧设置。机械手、上载吸盘臂与下载吸盘臂均为本领域常用结构，附图在此省略。
具体地，因为从上载台处取出的晶圆片40的水平放置位置不统一，导致在放置定位台11上的晶圆片40V型槽的朝向不一致，需要在减薄之前对晶圆片40中的V型槽位置统一设定，并使晶圆片40与定位装置10中的转盘12同圆心设置，以保证与转盘12同圆心设置的上载吸盘臂在操作晶圆片40时，能与晶圆片40同圆心设置，从而保证后续在减薄装置20中放置在减薄台上、以及在后续清洁装置30中进行清洁中始终保持V型槽朝向位置不变，便于后续追溯，同时也保证减薄质量的一致性。
如图2-3所示，定位装置10位于减薄装置20中心轴线一侧，包括定位台11、用于放置晶圆片40并可带动晶圆片40旋转设置的转盘12、和用于推动晶圆片40并使晶圆片40与转盘12圆心对齐的定位组件13。其中，定位台11为固定设置，其结构可以为圆形、四边形、或其它多边形，可以为对称结构，也可以为非对称结构，但其上端面的面积大于被放置晶圆片40的面积；优选地，定位台11为圆形结构。定位台11与转盘12、以及连接定位组件13所围成的图形均同轴心设置，转盘12和定位组件13均贯穿定位台11的厚度设置，且转盘12被置于定位组件13的内侧。
转盘12通过转轴被悬空设置在定位台11的上方，用于放置晶圆片40且可吸附晶圆片40稳定放置；同时转盘12被固设于定位台11下方的驱动电机带动并通过转轴带动旋转，从而使放置在转盘12上的晶圆片40自动旋转。
定位组件13包括若干可沿设置在定位台11上的滑道一14进行滑动的定位杆，滑道一14均从定位台11的圆心向外辐射且对称设置的滑道，定位杆贯穿滑道一14且高于晶圆片40放置位置高度设置，定位杆的数量与滑道一14的数量相同，定位杆沿滑道一14的长度朝靠近或远离转盘12中心移动，目的是推动放置在转盘12上的晶圆片40逐步向转盘12的圆心收紧，以使晶圆片40与抓拍12同圆心设置，从而可被设置在定位台11外侧且与转盘12同圆心配合的上载吸盘臂中的吸盘同圆心设置，以保证晶圆片40放置位置的准确性。
定位件的数量至少有三个，均匀绕设于晶圆片40的外缘设置，定位件的初始位置在晶圆片40的外缘之外，然后再沿滑道一14逐步向晶圆片40靠近。定位件与晶圆片40接触的位置为非金属材质制成，优选地为树脂杆或采用硬质材料制成且其外壁设有橡胶套，避免直接与晶圆片40外壁接触后使晶圆片40上粘接金属杂质，同时还可防止与晶圆片40接触力过大而导致晶圆片40外缘边损坏。
进一步的，为了保证每一个晶圆片40被定位位置的统一性，定位装置10还包括用于监测晶圆片40上V型槽位置的监测组件15，监测组件15被置于定位组件13的外侧设置，在定位台11上设有朝其圆心一侧设置的滑道二16，监测组件15沿滑道二16靠近或远离转盘12圆心一侧移动，以监控晶圆片40上的V型槽位置，并使其定位在与监测组件15相对设置的位置上。
具体地，监测组件15包括用于探测晶圆片40上V型槽开口位置的探针以及固定探针的探槽；探槽为单面开口设置的凹槽，其开口朝转盘12圆心位置设置，且探槽的一平面与滑道二16平行设置，探针固定在探槽中间位置处且与晶圆片40所在位置等高设置，探槽可带动探针朝转盘12一侧滑动，以使探针发射红外线捕捉V型槽的位置。为了防止监测组件15影响定位组件13的工作，选择滑道二16设置在任一相邻滑道一14之间，从而使定位杆与探槽错开设置，且探槽的初始位置远离晶圆片40的外壁圆设置。
在这一过程中，机械手从上载台上取出晶圆片40并自动放置在转盘12上，控制定位组件13中的所有定位杆沿滑道一14同步向转盘12圆心方向移动，并直至与晶圆片40的外缘壁接触，从而完成晶圆片40圆心位置的定位。当晶圆片40圆心定位好后，控制监测组件15朝晶圆片40一侧移动并间隙设置，再控制转盘12旋转，同时开启探针，当探针的红外光捕捉到V型槽位置时，转盘12即停止旋转并使晶圆片40的V型槽朝监测组件15方向设置，从而完成对晶圆片40的定位操作。再分别控制定位组件13和监测组件15，进而分别控制各定位杆沿滑道一14、控制探槽带动探针沿滑道二16向远离晶圆片40一侧移动，分别回撤到其初始位置处，等待下一组从上载台上被取出的晶圆片40。被定位好的晶圆片40再被上载吸盘臂吸附固定，移至减薄装置20中的减薄台上。
如图4-5所示，减薄装置20至少包括若干用于放置晶圆片40的减薄台、用于对晶圆片40的上端面进行减薄的砂轮磨盘24、用于刷洗减薄台和晶圆片40减薄面的清洗组件；其中，减薄台均被设于同一个圆台面21上，且圆台面21和所有减薄台均独立且不同步旋转；减薄台均沿圆台面21的圆心均匀设置。在圆台面21上至少可设置两个减薄台，当然也可以设置更多减薄台，无论设置多少减薄台，其都沿圆台面21圆周均匀设置在圆台面21的半径上。在本实施例中，设有两个减薄台，分别为减薄台一22和减薄台二23，对称设置在圆台面21上；圆台面21可带动减薄台一22和减薄台二23旋转，并使减薄台一22或减薄台二23移动至与磨盘24相配合的位置处；同时，减薄台一22和减薄台二23可分别独立旋转，以完成相应工作。具体地，当减薄台一22与磨盘24配合减薄时，减薄台二23被清洗组件中的清洗件一25清洗、或减薄台二23上的减薄后的晶圆片40被清洗组件中的清洗件二26清洗其减薄面。
磨盘24与清洗组件分设于圆台面21的两侧，且磨盘24被置于圆台面21远离定位装置10的一侧设置。磨盘24为环形结构的砂轮，且其直径小于晶圆片40的直径，优选地，磨盘24的直径大于晶圆片40直径的3/4且小于晶圆片40直径，至少保证在减薄时磨盘24能覆盖住晶圆片40的半径；并磨盘24设于圆台面21的中心轴线上。这是由于若磨盘24的直径太小，使得磨盘24中的磨面利用率低。若磨盘24的直径太大，晶圆片40旋转一周的时间，导致磨盘24中的磨面大部分没有研磨到晶圆片40上，接触面积不均匀，亦会导致影响晶圆片40的平坦度。优选地，当磨盘24的直径大于晶圆片40直径的3/4且小于晶圆片40直径时，在保证晶圆片40被研磨质量的条件下，最大限度地提高磨盘24的磨面利用率，节约生产成本。
为了测试晶圆片40减薄过程中实时的剩余厚度，设置在减薄台与磨盘24配合的所在位置且靠近定位装置10的一侧正上方设有测厚针27，其中测厚针27为本领域常用的测量硅片厚度仪器(IPG)，使用时，控制测厚针27的探头向下与晶圆片40的上端面接触，并实时通过探头上的传感器监控晶圆片40的厚度。
减薄时磨盘24的半圆与减薄台一22或减薄台二23交叉叠放设置，且减薄台一22或减薄台二23的圆心与圆台面21圆心的连接线相对于磨盘24圆心与圆台面21圆心的连接线有一定的夹角，也即是减薄台一22或减薄台二23靠近定位装置10一侧，且相对于圆台面21的中心轴线倾斜设置，目的是保证在磨盘24完全覆盖着放置在减薄台一22或减薄台二23上的晶圆片40的半径圆的基础上，最大限度地减少磨盘24与晶圆片40的接触面积，以降低磨盘24对晶圆片40表面形貌和质量影响，提高几何参数的一致性。交叉叠放接触的研磨减薄方式，可降低如现有技术中全平面接触研磨的减薄方式容易出现磨粒量多被磨掉的现象，可降低由于磨粒而导致晶圆片40平坦度的不合格的问题，减少晶圆片40被划伤或损裂，提高成品率；同时还可预留足够的空间设置测厚针27对晶圆片40减薄后的厚度进行监控。
进一步的，环形磨盘24与晶圆片40接触的一面为连续的环形平面或齿形的环形平面都可以，均可完成对晶圆片40表面的减薄研磨。
进一步的，清洗组件包括对减薄台清洗的清洗件一25和对晶圆片40被减薄面清洗的清洗件二26，清洗件一25和清洗件二26均设于圆台面21的的上方，且均可沿竖直方向上下移动；并清洗件一25和清洗件二26被固设于同一个固定架上，并分别被可伸缩的机械臂驱动控制，且清洗件一25和清洗件二26沿圆台面21的中心轴线背向设置。
由于减薄台面为陶瓷台面，陶瓷孔比较小且多，需要硬度比较大的刷子刷洗，才能清除表面的杂质和颗粒，同时还需要提高刷洗频次，优选地，清洗件一25包括两个圆形刷头，完全布满减薄台的直径面上，且两个圆形刷头的直径大于减薄台直径，完全覆盖减薄台面，相交于清洗件二26中的刷头，清洗件一25包括两个圆形刷头的硬度较大。清洗件二26包括一个刷头，且其直径至少等于晶圆片40的半径，完全覆盖住晶圆片40的半径，控制清洗件一25或清洗件二26竖直向下移动，以分别接触减薄台或晶圆片40的上端面，并分别控制减薄台或晶圆片40旋转，同时控制清洗件一25或清洗件二26旋转，在水液中喷淋，从而完成对减薄台或晶圆片40的上端面的清洗。
在这一过程中，上载吸盘臂从定位装置10中的转盘12上取出定位后的晶圆片40，旋转至减薄中在20一侧；同时控制圆台面21旋转并使减薄台一22旋转至靠近定位装置10一侧且位于上载吸盘臂下，接收V型槽被固定设置的晶圆片40；然后旋转圆台面21旋转至磨盘24下方并使减薄台一22放置在圆台面21靠近定位装置10一侧的斜上方，以使晶圆片40的上端面与磨盘24交叉叠放设置；待圆台面21停稳后，控制测厚针27下移并与晶圆片40的上端面接触搭载，并控制减薄台一22带动晶圆片40以设定转速旋转，并同步控制磨盘24以设定转速和设定进给速度进行旋转进行研磨；研磨完成后，回撤磨盘24和测厚针27至初始位置，再控制圆台面21向清洁装置30一侧旋转，并置于清洗件二26的下方，控制清洗件二26的刷头与清洗晶圆片40的减薄面接触，再同步控制减薄台一22和清洗件二26反向旋转，以完成对晶圆片40上端面的清洗工作。晶圆片40被下载吸盘臂取走后，再控制圆台面21同向旋转并使减薄台一22旋转至清洗件一25的下方，控制清洗件一25的刷头与减薄台一22反向旋转，以完成对减薄台一22的清洗工作，从而等待下一组晶圆片40的放置。
如图6-7所示，清洁装置30位于减薄装置20中心轴线的另一侧，且与定位装置10相对设置并共用于同一个机械手。清洁装置30包括刷洗槽31、置于刷洗槽31内侧的毛刷组件32、和从刷洗槽31向晶圆片40非减薄面喷液的喷淋组件33。其中，晶圆片40在减薄装置20中的减薄台上时，被减薄面朝上设置，待减薄完成后，设置在减薄装置20和清洁装置30之间的下载吸盘臂通过吸盘与晶圆片40的减薄面接触，并控制晶圆片40移至毛刷组件32的正上方，且其下端面即非减薄面朝下悬空设置；待晶圆片40放置稳定后，下载吸盘臂控制晶圆片40与刷头朝上设置的毛刷组件32接触，毛刷组件32与喷淋组件33交叉设置在刷洗槽31内的刷洗台上，刷洗台带动毛刷组件32与喷淋组件33边旋转边对晶圆片40的非减薄面进行刷洗。
毛刷组件32可选择若干均匀分布在刷洗台面上设置的毛刷头，且每一组毛刷头都均匀连续设置；优选地，毛刷头均是从刷洗台圆心向刷洗台外圆延伸呈向外辐射的结构，每一组毛刷头可以是直线结构，也可以是曲线结构，或者弧线结构，但所有组的毛刷头必须是连续设置的结构，目的是保证对晶圆片40的下端面的接触点无遗漏，保证所有面都能被刷洗到，以保证刷洗的清洁度，使粘附在下端面上的磨粒及硅粉或其它杂质都能完全地被清理掉。
进一步的，为了提高刷洗的质量，在刷洗过程中，下载吸盘臂还可带动晶圆片40沿其与毛刷头接触的平面水平晃动，可以前后晃动，也可以左右晃动，但其晃动幅度不可太大，以免使晶圆片40从下载吸盘臂的吸盘上掉落。
清洁装置30主要对晶圆片40的非减薄面进行清洁，比现有技术中晶圆片40稳定不动仅毛刷组件32旋转的清洁效果好，且清洁效率更高，可快速清洁粘附在晶圆片40上的颗粒或硅粉杂质。而且连续刷头组成的毛刷组件32可进一步保证颗粒或硅粉杂质无遗漏地被清洗掉，保证晶圆片40表面的清洁效果。同时中心密集设置逐步向外扩散的毛刷组件32与交替设置的喷液组件33一起，形成一个可全覆盖晶圆片40的下端面面积的清洁配合机构，完全能够快速有效地去除表面上的颗粒或硅粉杂质，缩短清洗时间，提高清洗效率，为后序操作赢得更多的时间，进而也节约水资源的使用，降低生产成本。
在这一过程中，减薄完成后，下载吸盘臂控制晶圆片40移至刷洗槽31中的毛刷组件32的正上方，并使其下端面即非减薄面朝下悬空设置；控制刷洗台带动毛刷组件32与喷淋组件33开始旋转并喷清洗液，同时控制下载吸盘臂使晶圆片40与毛刷组件32的刷头接触，且下载吸盘臂带动晶圆片40沿其与毛刷头接触的平面水平晃动，从而完成对晶圆片40非减薄面的清洗工作。清洁完成后，再控制机械手将晶圆片40移出清洁装置30，并放置入下载台上。
本发明提出的减薄***，尤其适用于大尺寸半导体晶圆片的减薄，结构设计合理、紧凑，且各装置配合精度高、稼动率高，获得的晶圆片40的减薄几何参数合格且一致性好，减薄表面质量好且效率高。晶圆片40依次经过定位装置10、减薄装置20和清洁装置30运行后形成一“U”型结构的工作过程，可最大限度地减少晶圆片40在操作过程中的行程，以节约其在运行过程中的时间，减少流程长度；同时这一结构设置的减薄***亦可最大化地减少其占用面积，节约资源，降低成本。
一种大尺寸晶圆片减薄工艺，如图8所示，步骤包括：
S1：对晶圆片40进行定位。
具体地，机械手从上载台上取出晶圆片40并放置在转盘12上，控制定位组件13中的所有定位杆沿滑道一14同步向转盘12圆心方向移动，并直至与晶圆片40的外缘壁接触，从而完成晶圆片40圆心位置的定位。
当晶圆片40圆心定位好后，控制监测组件15朝晶圆片40一侧移动并间隙设置，再控制转盘12旋转，同时开启探针，当探针的红外光捕捉到V型槽位置时，转盘12即停止旋转并使晶圆片40的V型槽朝监测组件15方向设置，从而完成对晶圆片40的定位操作。
S2：执行对晶圆片40的厚度进行单面减薄。
具体地，当减薄时，用于减薄晶圆片40厚度的砂轮磨盘24与晶圆片40交叉叠放接触，并以设定减薄后的厚度目标值为定值，分阶段地对晶圆片40逐层进行减薄，并实时采用测厚针27与晶圆片40的表面连续接触以监测晶圆片40减薄后的实际厚度值。
当厚度目标值与厚度最终值的差值大于2-5μm时，磨盘24以进给速度一V1进行若干阶段减薄，且在每一减薄阶段中，进给速度一V1为定值。进给速度一V1为0.3-0.5μm/s。
当减薄后的厚度目标值与厚度的最终值的差值为2-5μm时，测厚针27远离晶圆片40移开直至减薄结束；目的是为了在最后阶段的减薄过程中，防止测厚针27对晶圆片40表面的划伤，降低不良品率，提高减薄质量。同时，在设定转速情况下磨盘24仍以前一阶段的进给速度一V1旋转若干圈，再向远离晶圆片40一侧移动一定距离后，停止旋转。
也就是在最后减薄的厚度值为2-5μm内，屏蔽掉IPG，也就是不使用测厚针27对晶圆片40的厚度测量，从而避免其对晶圆片40表面的划伤，在这一阶段内，仅通过磨盘24的转速和进给速度来控制研磨时间，从而达到减薄后的目标厚度值，即最终的厚度值。
当厚度目标值与厚度最终值的差值不大于2-5μm时，再在同一设定转速条件下，以进给速度二V2向靠近晶圆片40一侧的方向移动，并以进给速度二V2对晶圆片40的厚度进行减薄，直至减薄结束。
其中，磨盘24以进给速度二V2进行分阶段减薄，且在每一减薄阶段中，进给速度二V2为定值。进给速度二V2为0.2-0.4μm/s，且进给速度二V2小于进给速度一V1。
在整个减薄过程中，磨盘24的转速和晶圆片40的转速均恒定不变，且磨盘24的旋转方向与晶圆片40的旋转方向相同。其中，磨盘24的转速为1600-1800r/min；晶圆片40的转速为150-200r/min。
S3：对减薄后的晶圆片40的非减薄面进行清洁。
具体地，采用连续设置的若干毛刷组件32沿晶圆片40非减薄面的直径全面接触，并边旋转边对晶圆片40的非减薄面进行刷洗；同时，晶圆片40还相对于其与毛刷组件32接触的面水平前后或左右晃动。
采用本发明提出的减薄工艺并对同种条件下的直径为300mm的晶圆片进行减薄，获得的晶圆片40的平坦度、厚度、减薄时间以及破片率进行对比，结果如表1所示。
表1直径为300mm的晶圆片减薄测试结果对比
Figure BDA0002886735190000131
由上表可知，采用本发明提出的减薄工艺，对于直径为300mm的半导体晶圆片的减薄，可以获得减薄几何参数合格且一致性好的晶圆片，晶圆片的平坦度始终保持在1μm的范围内，并使晶圆片破片率降低了0.009％，单片单面的减薄时间提高了17％，减薄表面质量好且效率高。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，步骤包括：
执行对晶圆片的厚度进行单面减薄；
减薄时，用于减薄所述晶圆片厚度的砂轮磨盘与所述晶圆片交叉叠放接触，以设定减薄后厚度目标值分阶段地对所述晶圆片逐层进行减薄，并实时采用测厚针与所述晶圆片表面连续接触以监测所述晶圆片减薄后的厚度值；
当减薄后厚度目标值与厚度最终值的差值为2-5μm时，所述测厚针远离所述晶圆片直至减薄结束；同时，在设定转速情况下所述磨盘仍以前一阶段的进给速度一旋转若干圈，再向远离所述晶圆片一侧移动一定距离，停止旋转；
再在同一所述设定转速条件下，以进给速度二向靠近所述晶圆片一侧的方向移动，并以所述进给速度二对所述晶圆片厚度进行减薄，直至减薄结束。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，当厚度目标值与厚度最终值的差值大于2-5μm时，所述磨盘以所述进给速度一进行若干阶段减薄，且在每一减薄阶段中，所述进给速度一为定值。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，所述进给速度一为0.3-0.5μm/s。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，当厚度目标值与厚度最终值的差值不大于2-5μm时，所述磨盘以进给速度二进行分阶段减薄，且在每一减薄阶段中，所述进给速度二为定值。
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，所述进给速度二为0.2-0.4μm/s，且所述进给速度二小于所述进给速度一。
6.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，在整个减薄过程中，所述磨盘转速和所述晶圆片转速均恒定不变，且所述磨盘旋转方向与所述晶圆片旋转方向相同。
7.根据权利要求6所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，所述磨盘转速为1600-1800r/min；所述晶圆片转速为150-200r/min。
8.根据权利要求1-3、5、7任一项所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，在所述减薄步骤之前，还包括对所述晶圆片进行定位的步骤，所述定位步骤包括对任一所述晶圆片圆心进行定位并使其上V型槽朝预设位置设置。
9.根据权利要求8所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，在所述减薄步骤之后，还包括对减薄后的所述晶圆片的非减薄面进行清洁的步骤，采用连续设置的若干毛刷组件沿所述晶圆片非减薄面的直径全面接触，并边旋转边对所述晶圆片非减薄面进行刷洗。
10.根据权利要求9所述的一种大尺寸晶圆片减薄工艺，其特征在于，所述清洁步骤过程中还包括所述晶圆片相对于其与所述毛刷组件接触的面水平前后或左右晃动。
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