專利名稱：精磨半導(dǎo)體晶片的邊沿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用粘合在一起的磨粒將半導(dǎo)體晶片的邊沿磨圓后精磨(smoothing)半導(dǎo)體晶片的邊沿的一種方法。
通常，在將晶片從已磨成所要求的圓柱形的單晶體上分離以后，再磨圓半導(dǎo)體晶片的邊沿;在這一情況中，便消除了晶體中的突出物與損傷，磨圓邊沿的其它目的為提供半導(dǎo)體晶片一種規(guī)定的邊沿輪廓及生成盡可能光滑和機械穩(wěn)定的邊沿表面。通過降低晶片邊沿的粗糙度，旨在防止即使在低沖擊應(yīng)力下也可能出現(xiàn)的突出物及有可能附著在邊沿表面上的顆粒，這些顆粒在將晶片進(jìn)一步加工成電子器件的過程具有干擾效應(yīng)。
常用的機械研磨工具的工作表面包括一個剛性的不可壓縮的載體材料，金剛石顆粒便是牢固地粘合在其中的。為了將晶片邊沿研磨成所要求的輪廓，這一工作表面的形狀必須對應(yīng)于該輪廓的仿形。在專利說明書US-4，344，260中描述通過研磨磨圓半導(dǎo)體晶片的邊沿的一種方法。
通過研磨晶片邊沿將邊沿磨圓之后，邊沿表面依然存在著確定大小的最小粗糙度值。再者，研磨難于避免會使晶格受到幾微米深度的損傷。
通常，邊沿研磨之后，用一種化學(xué)蝕刻介質(zhì)清除一定量的材料，從而同時清除了受損傷的晶體區(qū)。然而，蝕刻處理得不到足夠光潔的邊沿。
從而改用化學(xué)機械拋光，而將已經(jīng)用傳統(tǒng)方法研磨過邊沿并在必要時已經(jīng)蝕刻的半導(dǎo)體晶片邊沿再加以光滑處理。在這種處理的情況中，將一塊拋光布壓在一片中心轉(zhuǎn)動的半導(dǎo)體晶片上，并同時作用一種具有化學(xué)效果的蝕刻介質(zhì)。
晶片邊沿的化學(xué)機械拋光具有這樣的缺點，材料的清除速度非常低，相應(yīng)地每一片半導(dǎo)體晶片需要很長的處理時間。此外，會有這樣的不利情況出現(xiàn)，所采用的蝕刻介質(zhì)可能無意地進(jìn)入半導(dǎo)體晶片的兩個水平面之一上而導(dǎo)致有害的表面侵蝕。
在半導(dǎo)體晶片的邊緣區(qū)中常刻有槽形標(biāo)記，這些標(biāo)記旨在方便半導(dǎo)體晶片的定位并提供晶體方向的信息。做這些標(biāo)記只需一個凹槽即夠。但迄今對于精磨槽中的半導(dǎo)體晶片的邊沿還沒有找到滿意的解決方法。
從而，本發(fā)明的目的為確定一種方法，利用它可使磨過的半導(dǎo)體晶片的邊沿，必要時包括槽中的邊沿光滑，而不會出現(xiàn)上面提到缺點。
上述目的是通過精磨半導(dǎo)體晶片的邊沿，如果必要時也精磨一片半導(dǎo)晶片的槽中的邊沿的一種方法來達(dá)到的，這一方法是這樣確定的，作為一種拋光工具(polishingtool)的工作表面的一塊浸漬有金剛石的可壓縮的布以規(guī)定的壓力壓在一片半導(dǎo)體晶片的邊沿上，并且該半導(dǎo)體晶片和/或該工作表面執(zhí)行一種旋轉(zhuǎn)運動。
浸漬金剛石的布(diamond-impregnatedcloths)是眾所周知的。它們提供有0.25至30微米不同大小的金剛石顆粒。此外，將浸漬有金剛石的布粘合在拋光輪并用它們來拋光由氧化與非氧化陶瓷、淬火后的鋼或非鐵金屬構(gòu)成的大面積、硬而脆的材料也是已知的(IndustrialDiamondsReview3/92，115-117頁)。
現(xiàn)在已經(jīng)研制了一種拋光方法，通過它，使用金剛石浸漬的布，可將已研磨過的半導(dǎo)體晶片的邊沿拋光到與施行化學(xué)機械拋光的拋光結(jié)果相匹配的質(zhì)量。除此以外，這一方法還適用于拋光半導(dǎo)體晶片的槽中的邊沿。
為了提供對本發(fā)明的更好理解，下面參照兩幅圖更詳細(xì)地說明本方法。

圖1與圖2分別圖示根據(jù)本發(fā)明的方法中的工具與半導(dǎo)體晶片的布置的側(cè)視圖與平面圖。
為了拋光邊沿，半導(dǎo)體晶片(1)固定在稱作卡盤(2)的一個平面晶片支座上。半導(dǎo)體晶片的邊沿(3)伸出在卡盤的邊緣外側(cè)，使之能夠自由地接近拋光工具。拋光工具的工作表面(4)為一塊浸漬有金剛石的布，金剛石顆粒的大小最好是1至6微米。
用于精磨槽(5)中的晶片邊沿的工具最好具有一塊繞轉(zhuǎn)動軸(6)旋轉(zhuǎn)并覆以金剛石浸漬的布的轉(zhuǎn)盤(7)。浸漬有金剛石的布夾緊在、粘合在或者用其它方法固定在轉(zhuǎn)盤上，使之覆蓋轉(zhuǎn)盤的整個周邊以及至少一部分水平表面。再有，布的形狀應(yīng)做成使包絡(luò)在布中的轉(zhuǎn)盤截面至少在轉(zhuǎn)盤邊緣區(qū)域是和形成槽(5)的半導(dǎo)體晶片的凹陷部分的形狀近似。為了精磨槽中的邊沿，中心轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤由其周邊引導(dǎo)進(jìn)入靜止中的半導(dǎo)體晶片的槽中，并以一定的壓力壓在半導(dǎo)體晶片的邊沿上。在這一情況中，半導(dǎo)體晶片的水平表面與轉(zhuǎn)盤盤面至相成90度角。壓力最好是靠壓縮空氣或通過一個彈簧傳遞的。必要時，如果工具依靠其本身重量壓在半導(dǎo)體晶片的邊沿上也是足夠的。為了保證槽中的半導(dǎo)體晶片邊緣能夠整個被拋光工具的工作表面所包圍，提供另一條平行于半導(dǎo)體晶片的表面的轉(zhuǎn)動軸(8)，并以繞該轉(zhuǎn)動軸的一種周期性運動的方式將轉(zhuǎn)動中的轉(zhuǎn)盤提高與降低到一定范圍是有利的。
基本上，帶有包含浸漬金剛石的布的一個平的工作表面也能用于精磨槽外面的半導(dǎo)體晶片的邊沿。然而，做到這一點的前提是當(dāng)轉(zhuǎn)盤以其周邊壓在半導(dǎo)體晶片的邊沿上時，半導(dǎo)體晶片也轉(zhuǎn)動。
然而，為了這一目的，最好采用呈現(xiàn)圖中所示并在下面說明的特征的一種拋光工具來進(jìn)行拋光。這一拋光工具主要包括可以繞轉(zhuǎn)軸(9)轉(zhuǎn)動的一個紡錘體(spindle，10)，它帶有一個喇叭形式的加寬的平面端面。浸漬有金剛石的布是粘合、夾緊或用其它方式固定在這一端面上的。它形成拋光工具的工作表面(4)。為了精磨邊沿，半導(dǎo)體晶片固定在卡盤(2)上并同心或偏心地旋轉(zhuǎn)。繞轉(zhuǎn)動軸(9)旋轉(zhuǎn)的紡錘體(10)緊靠半導(dǎo)體晶片，使工作表面以一定壓力壓在半導(dǎo)體晶片的邊沿上。最好，所需的壓力是靠壓縮空氣生成的，或者由一個彈簧或由拋光工具的重力生成的。在這一情況中紡錘體的轉(zhuǎn)動軸是垂直于半導(dǎo)體晶片的轉(zhuǎn)動軸，或者垂直于表示半導(dǎo)體晶片的邊沿的上方或下方彎曲的橫向表面的一個想像的切面的。這三個位置可由一個拋光工具接連地驅(qū)動。然而，在一次工作損傷中完成邊沿的精磨是有利的，以采用這些位置的三個拋光工具來同時進(jìn)行處理。
當(dāng)在精磨邊沿中半導(dǎo)體晶片是中心旋轉(zhuǎn)時，只利用了拋光工具的工作表面的一個點的區(qū)域。為了延長工作表面的操作時間，相應(yīng)地偏心轉(zhuǎn)動半導(dǎo)體晶片是更為有利的;在這一情況中，工作表面用于精磨的區(qū)域得以環(huán)形地加寬。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特殊優(yōu)點在于，作為金剛石浸漬的布的可壓縮性的一種結(jié)果，可以在一次工作操作中完成整個彎曲邊沿表面的精磨。當(dāng)拋光工具的工作表面壓在邊沿上時，金剛石浸漬的布便依靠在半導(dǎo)體晶片的邊沿上。因此，在邊沿的精磨過程中，不需要按照邊沿的輪廓調(diào)整拋光工具的朝向，作為磨口小平面的后果，要做到這一點通常是復(fù)雜的。除此以外，粘合在布中的金剛石顆粒在壓應(yīng)力下是足夠柔順的，從而邊沿的精磨幾乎不會造成晶格的損傷。在邊沿精磨過程中所生成的材料的清除可以作為拋光工具的工作表面壓在邊沿上的力、切割速度及處理時間的一個函數(shù)以簡單的方式變化。根據(jù)本發(fā)明的方法的邊沿精磨基本上要比用化學(xué)機械法進(jìn)行得快。
參照一個實施例對根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行了測試。
實施例以傳統(tǒng)的方式對直徑為200毫米的一塊硅片進(jìn)行了邊沿磨圓。值Rmax表示磨圓后的晶片邊沿的粗糙度為1.5微米，并且在槽中大約為2-3微米。在隨后的采用根據(jù)本發(fā)明的一種金剛石浸漬的布精磨該晶片的周邊的情況中，為了得到一個環(huán)形的包覆表面，通過控制半導(dǎo)體晶片在卡盤上的偏心夾緊，使布的接合直徑在50至80毫米之間變化。布以一個10牛頓的力壓在半導(dǎo)體晶片的邊沿上。拋光工具的轉(zhuǎn)動速度為20米/秒，而卡盤的轉(zhuǎn)動速度則為每分鐘四次。在采用帶有6微米和1微米的金剛石顆粒大小的一塊金剛石浸漬的布經(jīng)過2×45秒的處理時間后，測得0.8nm的剩余邊沿粗糙度。為了精磨槽中的邊沿，采用了一種具有金剛石顆粒大小為3微米的布。拋光工具的轉(zhuǎn)動速度為11米/秒，作用力為10牛頓。15秒處理時間已足以消除可測出的粗糙度。
權(quán)利要求
1.一種精磨半導(dǎo)體晶片的邊沿，必要時也精磨該半導(dǎo)體晶片的槽中的邊沿的方法，其中作為一個拋光工具的工作表面的一種浸漬有金剛石的可壓縮的布，以一定的壓力壓在一塊半導(dǎo)體晶片的邊沿上，并且該半導(dǎo)體晶片和/或工作表面執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運動。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中該半導(dǎo)體晶片中心旋轉(zhuǎn)。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中該半導(dǎo)體晶片偏心旋轉(zhuǎn)。
4.權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，該工作表面是靠壓縮空氣、用彈簧力或者用重力壓在待處理的半導(dǎo)體晶片的區(qū)域上的。
5.權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中采用具有金剛石顆粒大小為1至6微米的一種布作為工作表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及精磨半導(dǎo)體晶片的邊沿，必要時也精磨半導(dǎo)體晶片的槽中的邊沿的一種方法，其中一種浸漬有金剛石的可壓縮的布作為一個拋光工具的工作表面，以一定的力壓在一塊半導(dǎo)體晶片的邊沿上，并且該半導(dǎo)體晶片與和/或工作表面執(zhí)行一種旋轉(zhuǎn)運動。
文檔編號B24B9/06GK1103511SQ9410780
公開日1995年6月7日 申請日期1994年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月29日
發(fā)明者安東·胡貝爾, 喬基姆·瓊格 申請人:瓦克化學(xué)電子工業(yè)原料有限公司