CN113021180A - 一种研磨轮、研磨设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种研磨轮及研磨设备，其中研磨轮包括研磨基板和研磨刀头，研磨刀头固定在研磨基板上，研磨刀头具有侧面和远离研磨基板的研磨面，其中研磨刀头在研磨基板的径向方向上远离研磨基板的中心位置的侧面与研磨面构成斜切角或圆角。研磨刀头的研磨面与待研磨的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头的侧面与凹陷区域的侧壁接触，侧面与研磨面之间的斜切角或圆角能够使凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面构成钝角，这样在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。

Description

一种研磨轮、研磨设备
技术领域
本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种研磨轮、研磨设备。
背景技术
随着技术工艺的不断发展，半导体芯片不断向高密度、高性能、小型化和轻薄化发展，其中器件的薄片化是近年来半导体器件的重点发展方向之一，一方面，薄片可以降低器件的导通电阻和压降，从而减少器件的导通损耗，提高器件的散热性能，另一方面，薄片有利于减少器件封装的空间，从而实现整个封装模块的小型化和轻薄化，因此，硅片的减薄工艺就显得愈加重要。
研磨(grinding)是一种常用的减薄方式，研磨减薄时，硅片通过真空吸片夹持在工作转台的中心，研磨轮边缘调整到硅片的中心位置，硅片和研磨轮各自绕自己的轴线自旋，进行切入减薄。其中，研磨轮可以包括研磨基板和研磨基板上的研磨刀头，在利用研磨轮进行硅片的减薄时，研磨刀头朝向硅片的一侧，研磨刀头上具有磨粒，在研磨轮自旋时，研磨刀头也随着研磨轮旋转，研磨刀头上的磨粒与硅片接触，进行研磨、减薄硅片。
然而目前利用研磨轮对硅片进行减薄，存在硅片开裂的问题，导致器件可靠性差，产能低。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种研磨轮、研磨设备，减少硅片开裂，提高器件可靠性。
本申请实施例提供了一种研磨轮，包括研磨基板和研磨刀头；
所述研磨刀头固定在所述研磨基板上，所述研磨刀头具有侧面和远离所述研磨基板的研磨面，在所述研磨基板的径向方向上远离所述研磨基板的中心位置的侧面与所述研磨面构成圆角或斜切角。
可选的，所述研磨基板的径向方向上远离所述旋转轴的侧面与所述研磨面构成斜切角时，所述斜切角的截面与所述研磨面所在平面之间的夹角大于或等于45°，且小于90°。
可选的，所述截面与所述研磨面所在平面之间的夹角为60°。
可选的，所述研磨刀头具有远离所述研磨基板的端部，所述端部构成圆台结构、棱台结构或碗形结构。
可选的，所述研磨刀头的远离所述研磨基板的端部表面具有磨粒。
可选的，所述磨粒的材料为金刚石。
可选的，所述研磨面的尺寸范围为3-4毫米。
本申请实施例提供了一种研磨设备，包括：工作转台和前述实施例的研磨轮；
所述工作转台用于固定待研磨工件；
所述研磨轮用于对所述待研磨工件的上表面进行研磨；在对所述待研磨工件的上表面进行研磨时，所述研磨面朝向所述待研磨工件且与所述待研磨工件接触。
可选的，所述工作转台还用于带动所述待研磨工件绕轴旋转，所述研磨轮的研磨基板具有旋转中心。
可选的，所述待研磨工件为待减薄晶圆。
本申请实施例提供了一种研磨轮及研磨设备，其中研磨轮包括研磨基板和研磨刀头，研磨刀头固定在研磨基板上，研磨刀头具有侧面和远离研磨基板的研磨面，其中研磨刀头在研磨基板的径向方向上远离研磨基板的中心位置的侧面与研磨面构成斜切角或圆角，这样利用研磨刀头进行研磨的过程中，研磨刀头的研磨面与待研磨的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头的侧面与凹陷区域的侧壁接触，侧面与研磨面之间的斜切角或圆角能够使凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面构成钝角，这样在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，因此在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中研磨减薄过程的示意图；
图2为现有技术中研磨减薄过程中受力示意图；
图3-图6为本申请提供的研磨轮的截面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
目前，如图1所示，为现有技术中研磨减薄过程的示意图，硅片110通真空吸片夹持在工作转台中心，硅片110位于研磨轮120的下方，研磨轮120的边缘位于硅片110的中心位置，硅片110和研磨轮120各自绕自身的轴线旋，在旋转的过程中，研磨轮120对硅片110进行切入减薄，研磨轮120包研磨基板121和研磨刀头122，研磨刀头122上具有磨粒(图1未示出)。在利用研磨轮120进行硅片110的减薄时，研磨刀头122朝向硅片110的一侧，在研磨轮120自旋时，研磨刀头122也随着研磨轮120旋转，研磨刀头122上的磨粒与硅片120接触，进行研磨、减薄硅片120。
然而目前利用研磨轮120对硅片110进行减薄，存在硅片开裂的问题，导致器件可靠性差，产能低。
本申请的发明人经研究发现，研磨刀头122具有远离研磨基板121的研磨面和侧面，并且研磨刀头122侧面与研磨面构成直角。如图2所示，为现有技术中研磨减薄过程中受力示意图。由图2可以看出，在研磨刀头122进行研磨的过程中，研磨刀头122的研磨面与待研磨的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头的侧面与凹陷区域的侧壁接触，由于研磨刀头122侧面与研磨面构成直角，因此凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直，这样在研磨刀头122向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，平行于凹陷区域底面的方向，这就很容易导致在研磨的过程中研磨刀头122和待研磨表面之间的相对移动而造成硅片110的开裂，甚至使得原本平整的硅片表面出现凹陷，如图2所示，裸漏出硅片下面的电路结构层，不利于后续的键合工艺。
基于以上技术问题，本申请实施例提供了一种研磨轮、研磨设备，其中研磨轮包括研磨基板和研磨刀头，研磨刀头固定在研磨基板上，研磨刀头具有侧面和远离研磨基板的研磨面，其中研磨刀头在研磨基板的径向方向上远离研磨基板的中心位置的侧面与研磨面构成斜切角或圆角，这样利用研磨刀头进行研磨的过程中，研磨刀头的研磨面与待研磨的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头的侧面与凹陷区域的侧壁接触，侧面与研磨面之间的斜切角或圆角能够使凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面构成钝角，这样在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，因此在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。
下面结合附图，通过实施例来详细说明本申请实施例中的一种研磨轮的具体实现方式。
参考图3、图4、图5和图6所示，为本申请实施例提供的研磨轮的截面示意图，研磨轮300包括：研磨基板310和研磨刀头320，研磨刀头320固定在研磨基板310上。
研磨基板310可以和旋转装置连接，旋转装置带动研磨轮进行旋转，以便研磨轮对待研磨工件进行切入减薄。研磨基板310可以具有圆形的表面，研磨刀头320可以固定在研磨基板310的圆形表面上。
研磨刀头320具有侧面321和研磨面322，其中，研磨面322远离研磨基板310，在进行研磨减薄时，研磨面322与待研磨工件330接触，研磨面322可以是平面，研磨面322与待研磨工件330的接触面积越大，越有利于提高研磨减薄的效率。研磨刀头320的形状可以是棱柱，也可以是圆柱，当研磨刀头320为棱柱时，具有多个侧面321，并且侧面321为平面，当研磨刀头320为圆柱时，具有一个侧面321，并且侧面321为曲面。研磨刀头320具有一个或多个侧面，进行研磨减薄时，研磨刀头320的研磨面322与待研磨工件330的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头320的侧面321与凹陷区域的侧壁接触。具体的，在研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的研磨刀头320的侧面321与凹陷区域的侧壁接触。
具体的，待研磨工件330为待减薄晶圆，可以是硅片。
在本申请实施例中，在研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的研磨刀头320的侧面321，即与凹陷区域的侧壁进行接触的侧面321，可以和研磨面322构成斜切角，如图3所示，也就是说，研磨面322和侧面321构成斜切角，在进行研磨减薄时，研磨刀头320的研磨面322与待研磨工件330的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头320的侧面321与凹陷区域的侧壁接触，由于研磨刀头320侧面321与研磨面322构成钝角，因此凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面也构成钝角，这样在研磨刀头320向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，因此在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。
具体的，斜切角的截面和研磨面所在平面之间的夹角大于或等于45°，且小于90°。作为一种示例，斜切角的截面和研磨面所在平面之间的夹角是60°
在本申请实施例中，在研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的研磨刀头320的侧面321，即与凹陷区域的侧壁进行接触的侧面321，可以和研磨面322构成圆角，如图4所示，也就是说，研磨面322和侧面321构成圆角，在进行研磨减薄时，研磨刀头320的研磨面322与待研磨工件330的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头320的侧面321与凹陷区域的侧壁接触，由于研磨刀头320侧面321与研磨面322构成钝角，因此凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面也构成钝角，这样在研磨刀头320向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，因此在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。具体的，圆角的弧度可以根据实际情况进行设定。
在本申请的实施例中，研磨刀头320具有刀身和远离研磨基板310的端部，其中，端部包括在研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的侧面321与研磨面322构成的斜切角或圆角。在实际操作中，除了研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的侧面321与研磨面322构成斜切角或圆角之外，研磨刀头320的其他侧面也可以与研磨面322构成斜切角或圆角，即将研磨刀头320的端部在不同方向上可以设计为同样的结构，有利于研磨刀头320的实际制造，节省工艺流程。具体的，根据侧面321与研磨面322构成斜切角，端部可以构成圆台结构或棱台结构，如图5所示。根据侧面321与研磨面322构成圆角，端部可以构成碗形结构，如图6所示。
在本申请的实施例中，研磨刀头320的端部表面具有磨粒，用于和待研磨工件330接触和研磨。具体的，磨粒的材料可以是金刚石。
在本申请的实施例中，研磨刀头320包括远离研磨基板310的端部，端部包括在研磨基板310的径向方向上远离研磨基板310中心位置的侧面321与研磨面322构成的斜切角或圆角，因此研磨面322为多边形，圆形，或线条和弧形构成的不规则图形，若研磨面322为多边形，则远离基板的研磨面的边长尺寸范围为3-4毫米，若研磨面为圆形，则远离基板的研磨面的直径尺寸范围为3-4毫米。
由于研磨刀头320的侧面321与研磨面322构成斜切角或圆角，因此研磨刀身平行于研磨面322的截面尺寸，大于研磨面322的尺寸。研磨刀身平行于研磨面322的截面尺寸可以根据侧面321与研磨面322构成的斜切角或圆角获得。本申请实施例中的刀身尺寸变大，研磨刀头320与待研磨工件330的接触面积变大，并且研磨面322与侧面321构成圆角或斜切角改变了研磨减薄时切入力的方向，提高研磨减薄可靠性的同时，还能达到与现有技术中相同的研磨减薄效率。
本申请实施例提供了一种研磨轮，其中研磨轮包括研磨基板和研磨刀头，研磨刀头固定在研磨基板上，研磨刀头具有侧面和远离研磨基板的研磨面，其中研磨刀头在研磨基板的径向方向上远离研磨基板的中心位置的侧面与研磨面构成斜切角或圆角，这样利用研磨刀头进行研磨的过程中，研磨刀头的研磨面与待研磨的表面接触并研磨形成凹陷区域，研磨刀头的侧面与凹陷区域的侧壁接触，侧面与研磨面之间的斜切角或圆角能够使凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面构成钝角，这样在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时其切入力垂直凹陷区域侧壁，相比于凹陷区域的侧壁与凹陷区域底面垂直的情况，切入力在平行凹陷区域底面的方向上的分量有所减小，因此在研磨刀头向凹陷区域的侧壁移动时对硅片的损伤更小，减少硅片开裂，提高器件可靠性。
基于以上实施例提供的一种研磨轮，本申请实施例还提供了一种研磨设备。
本申请实施例提供的研磨设备包括工作转台和前述实施例中描述的研磨轮。工作转台用于固定待研磨工件。研磨轮用于对待研磨工件的上表面进行研磨。在对待研磨工件的上表面进行研磨时，研磨轮的研磨面朝向待研磨工件且与待研磨工件接触。具体的，待研磨工件可以为待减薄晶圆。
在本申请的实施例中，在具体进行研磨时，工作转台带动待研磨工件绕自身的轴线旋转，研磨轮按照研磨基板的旋转中心所在的轴线进行自旋。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种研磨轮，其特征在于，包括研磨基板和研磨刀头；
所述研磨刀头固定在所述研磨基板上，所述研磨刀头具有侧面和远离所述研磨基板的研磨面，在所述研磨基板的径向方向上远离所述研磨基板的中心位置的侧面与所述研磨面构成圆角或斜切角。
2.根据权利要求1所述的研磨轮，其特征在于，所述研磨基板的径向方向上远离所述旋转轴的侧面与所述研磨面构成斜切角时，所述斜切角的截面与所述研磨面所在平面之间的夹角大于或等于45°，且小于90°。
3.根据权利要求2所述的研磨轮，其特征在于，所述截面与所述研磨面所在平面之间的夹角为60°。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的研磨轮，其特征在于，所述研磨刀头具有远离所述研磨基板的端部，所述端部构成圆台结构、棱台结构或碗形结构。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的研磨轮，其特征在于，所述研磨刀头的远离所述研磨基板的端部表面具有磨粒。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的研磨轮，其特征在于，所述磨粒的材料为金刚石。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的研磨轮，其特征在于，所述研磨面的尺寸范围为3-4毫米。
8.一种研磨设备，其特征在于，包括：工作转台和如权利要求1-7任意一项所述的研磨轮；
所述工作转台用于固定待研磨工件；
所述研磨轮用于对所述待研磨工件的上表面进行研磨；在对所述待研磨工件的上表面进行研磨时，所述研磨面朝向所述待研磨工件且与所述待研磨工件接触。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述工作转台还用于带动所述待研磨工件绕轴旋转，所述研磨轮的研磨基板具有旋转中心。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述待研磨工件为待减薄晶圆。
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