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CN111710648A - 一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺 - Google Patents

一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于超薄晶圆加工领域，公开一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，包括以下步骤：S1、对晶圆的背面进行研磨；S2、使晶圆的背面形成缓坡或阶梯分布的区域；S3、对晶圆的背面进行黄光与离子注入工艺，并进行解键合；S4、对晶圆进行热处理工艺，对晶圆进行镀金属工艺；S5、对晶圆的背面进行涂布光阻；S6、将晶圆的正面附着在切割膜板上；S7、蚀刻切割道上的Si；S8、对晶圆的背面的光阻进行除去；形成厚度为40‑120um的晶圆，同时晶圆周边有足够的厚的区域可作为机械传送或固定，甚至低速旋转的操作，晶圆由于边缘是缓坡状的厚度渐进分布，因此做旋转涂布时，仍可在不同厚度区域达成均匀分布，使得晶圆可进行双面工艺。

Description

一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺
技术领域
本发明属于超薄晶圆加工领域，具体涉及一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺。
背景技术
超薄晶圆若无玻璃载板键合，在面对旋转涂布或高速旋转盘式离子植入制程等工艺时，将极易产生破片问题，但若键合有玻璃载板，由于黏着剂的耐温限制，将无法进行高温回火或金属/矽界面熔合的工艺；
另外若晶圆的边缘厚度与其中央厚度之间相差过大，在涂布工艺时必然产生反溅，形成厚薄界面处光阻不均导缺陷，曝光对准时在晶圆周边形成障碍。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供缓坡状晶圆键合玻璃载板用于超薄晶圆双面加工工艺，解决了背景技术所提出的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，包括以下步骤：
S1、将晶圆的正面键合玻璃载板后，通过研磨工艺，对晶圆的背面进行研磨，使得晶圆厚度减到200-400um；
S2、利用气环或边缘移动式保护液，对晶圆的背面边缘进行保护，用HF对晶圆的背面蚀刻，直至形成晶圆的最薄厚度区域，最薄厚度区域处于晶圆的中部，对于晶圆整体，晶圆的厚度由晶圆背面边缘渐进降低至晶圆中部区域，使得晶圆的背面形成缓坡或阶梯分布的区域；
S3、对晶圆的背面进行黄光与离子注入工艺，完成晶圆的黄光及离子注入工艺后，将晶圆与玻璃载板整体进行水平翻转，将晶圆的背面搭接在环形托盘上，晶圆与玻璃载板之间进行解键合；
S4、对晶圆进行热处理工艺，使S3注入的离子融入至晶圆内，再对晶圆的正面和背面进行镀金属工艺；
S5、对晶圆的背面进行涂布光阻，通过光阻对晶圆的背面切割道以外的区域进行保护，使得晶圆的背面的切割道区域进行暴露；
S6、将晶圆的正面附着在Dicingframe切割膜板上；
S7、使用SF6或其他含F气体的电浆，蚀刻切割道上的Si；
S8、对晶圆的背面的光阻进行除去。
进一步地，所述S2中：晶圆的最薄厚度为D1为40-120um。
进一步地，所述S2中：针对于直径φ为200㎜的晶圆，其所述晶圆的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为5-15㎜；
针对于直径φ为300㎜的晶圆，其所述晶圆的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为8-20㎜。
进一步地，所述S3中晶圆与玻璃载板之间进行解键合的方式为通过雷射或电阻加热或紫外光照射解键合所述玻璃载板，清洗去除键合剂。
进一步地，所述S3中：晶圆与玻璃载板之间进行解键合后，以吸盘承取方式，支撑并旋转晶圆，喷以电离气体到晶圆上，以减少静电荷的积聚后，使晶圆恢复平整度。
进一步地，所述S4中：针对于对晶圆进行热处理工艺、对晶圆的正面和背面进行镀金属工艺的过程中，晶圆利用白奴利原理的非接触式方式，或是机械手臂以数个接触点或环状态支撑晶圆边缘方式，进行晶圆传送。
进一步地，所述S4中对晶圆的两面进行镀金属工艺的方式为电镀或者化学镀。
进一步地，所述环形托盘开设有与晶圆外轮廓相配合的卡槽，晶圆的背面搭接在环形托盘的卡槽上，其中环形托盘与晶圆接触部位设置有橡胶垫，其中橡胶垫固定安装在环形托盘上。
本发明的有益效果：
本发明相对于现有对晶圆厚度进一步降低，形成厚度为40-120um的晶圆；同时晶圆周边有足够的厚的区域可作为机械传送或固定，甚至低速旋转的操作，晶圆由于边缘是缓坡状的厚度渐进分布，因此做旋转涂布时，仍可在不同厚度区域达成均匀分布，使得晶圆可进行双面工艺，同时解键合的玻璃载板后，缓坡状晶圆传送没有破片的问题，可在工艺反应腔体或槽体中进行工艺，不需另外购置新设备；可施行微影工艺等工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的S1步骤成型示意图；
图2是本发明实施例的S2步骤成型示意图；
图3是本发明实施例的S3步骤晶圆的背面进行黄光与离子注入工艺示意图；
图4是本发明实施例的S3步骤圆与玻璃载板整体进行水平翻转示意图；
图5是本发明实施例的S3步骤晶圆与玻璃载板之间进行解键合示意图；
图6是本发明实施例的S3步骤成型示意图；
图7是本发明实施例的S4步骤中晶圆一传送状态示意图；
图8是本发明实施例的S4步骤中晶圆一传送状态示意图；
图9是本发明实施例的S4步骤中晶圆一镀金属示意图；
图10是本发明实施例的S4步骤中晶圆一镀金属示意图；
图11是本发明实施例的S5步骤成型示意图；
图12是本发明实施例的S6步骤成型示意图；
图13是本发明实施例的S7步骤成型示意图；
图14是本发明实施例的S8步骤成型示意图。
6具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，包括以下步骤：
如图1所示，S1、将晶圆1的正面键合玻璃载板2后，通过研磨工艺，对晶圆1的背面进行研磨，使得晶圆1厚度减到200-400um；
其中在实际操作中，研磨后的晶圆1厚度在200-400um中的具体取值，则根据晶圆1整个加工过程中，后期晶圆1可承受机械传送及定位的外力施加强度进行具体设定。
如图2所示，S2、利用气环或边缘移动式保护液，对晶圆1的背面边缘进行保护，用HF对晶圆1的背面蚀刻，直至形成晶圆1的最薄厚度区域，最薄厚度区域处于晶圆1的中部，其中晶圆1的最薄厚度为D1为40-120um，而对于晶圆1整体，晶圆1的厚度由晶圆1背面边缘渐进降低至晶圆1中部区域，使得晶圆1的背面形成缓坡或阶梯分布的区域；
针对于直径φ为200㎜的晶圆1，其晶圆1的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为5-15㎜；
针对于直径φ为300㎜的晶圆1，其晶圆1的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为8-20㎜。
S3、对晶圆1的背面进行黄光与离子注入工艺，如图3所示，完成晶圆1的黄光及离子注入工艺后，将晶圆与玻璃载板整体进行水平翻转，如图4所示，晶圆1与玻璃载板2之间进行解键合，如图5所示，以吸盘承取方式，支撑并旋转晶圆1，喷以电离气体到晶圆1上，以减少静电荷的积聚后，使晶圆1恢复平整度；
通常，在背面研磨期间，通过一个带来保护晶片的正面，在背面研磨操作期间静电荷会积聚在该带上，由于变薄的晶片没有足够的刚度抵抗由静电荷积聚产生的弯曲力，所以在背面研磨操作之后，晶片会翘曲，为了减小晶片的翘曲，可以将电离气体引导到晶片和带上，减少静电荷的积聚；
其中晶圆1与玻璃载板2之间进行解键合的方式为：通过雷射或电阻加热或紫外光照射解键合所述玻璃载板2，清洗去除键合剂，如图6所示。
在实际使用时，将晶圆与玻璃载板整体进行水平翻转后，其中晶圆的背面搭接在环形托盘上，具体是环形托盘开设有与晶圆外轮廓相配合的卡槽，晶圆的背面搭接在环形托盘的卡槽上，其中环形托盘与晶圆接触部位设置有橡胶垫，其中橡胶垫固定安装在环形托盘上，使用时，当晶圆的背面搭接在环形托盘的卡槽上，晶圆与橡胶垫相接触。
S4、对晶圆进行热处理工艺，使S3注入的离子融入至晶圆内，再对晶圆的正面和背面进行镀金属工艺；
针对于对晶圆1进行热处理工艺、对晶圆1的正面和背面进行镀金属工艺的过程中，晶圆1利用白奴利原理的非接触式方式(伯努利Bernoulligrippers)或是，其他特殊机械手臂，如图7和图8所示，以数个接触点或环状态支撑晶圆边缘方式(由于缓坡状或阶梯状边缘的晶圆，在周边到中心之间有较和缓的厚度缓降的分布，所以所有传送或固定中抓取或释放的动作中，应力后变化由周边至中心不至产生瞬间巨大的差度，可避免超薄晶破片或局部损伤.)，进行晶圆1传送，使得晶圆1与玻璃载板2解键合后，晶圆可在工艺反应腔体或槽体中进行传送，以完成相关工艺；
其中对晶圆1的正面和背面进行镀金属工艺，更具体地说，可先将晶圆1放入电镀设备的工艺槽中，进行对晶圆1的两面进行镀金属工艺，具体方式既可以是电镀，如图10所示，也可以是化学镀，如图9所示；
在化学镀的过程中，需要使用夹具夹持边缘较厚部位，放入化学镀液中，晶圆1的上层金属层与化学镀液进行离子交换，使得化学镀液中金属离子淀积于晶圆1金属层上，从而进行晶圆1的化学镀；
在电镀过程中，设有电极的夹具夹持晶圆1边缘的较厚部位，加入电解液，通电时，电镀装置中电流通过接触点及晶圆1的铜种子层进行离子交换，使得阳极靶材离子电镀到种子层上，从而进行晶圆1的电镀；
在化学镀与电镀过程中，本工艺的其优势在于，由于晶圆1边缘较厚，刚性较好，可以进行双面化学镀与电镀。不论是在夹持与转运过程中，还是在电镀液的特定循环流场中，晶圆1都不会轻易地破裂，不需要键合玻璃载板2，就可以有效降低电镀中晶圆1破碎的风险。
如图11所示，S5、对晶圆1的背面进行涂布光阻3，通过光阻3对晶圆1的背面切割道以外的区域进行保护，使得晶圆1的背面的切割道区域进行暴露。
如图12所示，S6、将晶圆1的正面附着在Dicingframe切割膜板4上。
如图13所示，S7、使用SF6或其他含F气体的电浆，蚀刻切割道上的Si，由于有很高的对光阻3的选择比，所以蚀刻厚的晶圆1区域时对厚的区域所产生的超蚀刻,不至于产生任何问题，可同时完成厚薄区域的切割。
如图14所示，S8、对晶圆1的背面的光阻3进行除去，其中光阻3去除方式为现有技术，如利用O2电浆去除光阻3。
工作原理：
本发明相对于现有对晶圆1厚度进一步降低，形成厚度为40-120um的晶圆；同时晶圆1周边有足够的厚的区域可作为机械传送或固定，甚至低速旋转的操作，晶圆1由于边缘是缓坡状的厚度渐进分布，因此做旋转涂布时，仍可在不同厚度区域达成均匀分布，使得晶圆1可进行双面工艺，同时解键合的玻璃载板2后，缓坡状晶圆1传送没有破片的问题，可在工艺反应腔体或槽体中进行工艺，不需另外购置新设备；可施行微影工艺等工艺。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将晶圆的正面键合玻璃载板后，通过研磨工艺，对晶圆的背面进行研磨，使得晶圆厚度减到200-400um；
S2、利用气环或边缘移动式保护液，对晶圆的背面边缘进行保护，用HF对晶圆的背面蚀刻，直至形成晶圆的最薄厚度区域，最薄厚度区域处于晶圆的中部，对于晶圆整体，晶圆的厚度由晶圆背面边缘渐进降低至晶圆中部区域，使得晶圆的背面形成缓坡或阶梯分布的区域；
S3、对晶圆的背面进行黄光与离子注入工艺，完成晶圆的黄光及离子注入工艺后，将晶圆与玻璃载板整体进行水平翻转，将晶圆的背面搭接在环形托盘上，晶圆与玻璃载板之间进行解键合；
S4、对晶圆进行热处理工艺，使S3注入的离子融入至晶圆内，再对晶圆的正面和背面进行镀金属工艺；
S5、对晶圆的背面进行涂布光阻，通过光阻对晶圆的背面切割道以外的区域进行保护，使得晶圆的背面的切割道区域进行暴露；
S6、将晶圆的正面附着在Dicing frame切割膜板上；
S7、使用SF6或其他含F气体的电浆，蚀刻切割道上的Si；
S8、对晶圆的背面的光阻进行除去。
2.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S2中：晶圆的最薄厚度D1为40-120um。
3.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S2中：针对于直径φ为200㎜的晶圆，其所述晶圆的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为5-15㎜；
针对于直径φ为300㎜的晶圆，其所述晶圆的背面缓坡或阶梯分布区域宽度D2为8-20㎜。
4.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S3中晶圆与玻璃载板之间进行解键合的方式为通过雷射或电阻加热或紫外光照射解键合所述玻璃载板，清洗去除键合剂。
5.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S3中：晶圆与玻璃载板之间进行解键合后，以吸盘承取方式，支撑并旋转晶圆，喷以电离气体到晶圆上，以减少静电荷的积聚后，使晶圆恢复平整度。
6.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S4中：针对于对晶圆进行热处理工艺、对晶圆的正面和背面进行镀金属工艺的过程中，晶圆利用白奴利原理的非接触式方式，或是机械手臂以数个接触点或环状态支撑晶圆边缘方式，进行晶圆传送。
7.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S4中对晶圆的两面进行镀金属工艺的方式为电镀或者化学镀。
8.根据权利要求1所述的一种键合玻璃载板的超薄晶圆背面及双面加工工艺，其特征在于，所述S3环形托盘开设有与晶圆外轮廓相配合的卡槽，晶圆的背面搭接在环形托盘的卡槽上，其中环形托盘与晶圆接触部位设置有橡胶垫，其中橡胶垫固定安装在环形托盘上。
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