本发明涉及抛光机领域，包括但不限于抛光机晶片保持器。
背景技术：
抛光机使用晶片保持器来保持和支撑扁平晶片，诸如在电子工业中使用的硅晶片。
对于允许生产具有改进的精度以及改进的使用寿命的晶片的晶片保持器存在需求。
技术实现要素：
在一个实施例中，提供一种在抛光机中使用的晶片保持器。该晶片保持器包括由热固性材料和/或热塑性材料构成的框架。晶片保持器包括：框架，其具有至少一个空腔，该至少一个空腔能够接收和支撑从晶锭生长的、要在抛光机械中被抛光的晶片，聚合物膜垫被永久性地固定在至少一个空腔中。晶片保持器包括至少一个空腔，所述至少一个空腔具有至少等于晶片的横截面覆盖区的横截面覆盖区。晶片保持器包括晶片，该晶片的厚度与横截面比而0.001或更小。
在另一实施例中，提供一种在抛光机中使用的晶片保持器。该晶片保持器包括：框架，其由热固性材料和/或热塑性材料层构成，该框架具有能够接收和支撑要在抛光机中被抛光的晶片的至少一个空腔，聚合物膜垫永久地固定在所述至少一个空腔中。晶片保持器包括至少一个空腔，所述至少一个空腔具有至少等于晶片的横截面覆盖区的横截面覆盖区。晶片保持器包括晶片，该晶片具有的厚度与横截面面积比为0.001或更小。框架包括第一框架部分和第二框架部分，该第一框架部分具有在其中形成的至少一个贯通开口。
在又一实施例中，提供了一种制造晶片保持器的方法，该晶片保持器包括框架，该框架具有至少一个空腔，该至少一个空腔能够接收和支撑从晶锭生长的、要在抛光机械中被抛光的晶片，该至少一个空腔具有至少等于晶片的横截面覆盖区的横截面覆盖区，该晶片具有的厚度与横截面面积比为0.001或更小，聚合物膜垫被永久性地固定在至少一个空腔中，该方法包括从具有第一厚度公差的第一热固性和/或热塑性材料层切割多个第一框架部分。方法还包括从具有第二厚度公差的第二热固性和/或热塑性材料层切割多个第二框架部分。方法还包括从具有第三厚度公差的第三热固性和/或热塑性材料层切割多个第三框架部分。方法还包括在每个第一框架部分上的至少一个位置处测量每个第一框架部分的厚度，以及在每个第二框架部分上的至少一个位置处测量每个第二框架部分的厚度。该方法还包括将具有在第一厚度公差的第一范围处的第一厚度的每个第一框架部分与具有在第二厚度公差的第二范围处的第二厚度的对应的第二框架部分分类并组合，其中，第一厚度公差的第一范围与第二厚度公差的第二范围相对。该方法还包括将每个被分类和被组合的第一框架部分和第二框架部分固定到彼此。该方法还包括在每个被分类和被组合的第一框架部分和第二框架部分中形成外周边缘和对准特征。该方法还包括在每个第三框架部分中形成外周边缘和对准特征，在每个被分类和被组合且被固定的第一框架部分和第二框架部分中形成至少一个开口。该方法还包括将每个被分类和被组合且被固定的第二框架部分的对应的第二框架部分与对应的第三框架部分对准地布置。该方法还包括将每个被分类和被组合且被固定的第一框架部分和第二框架部分与对应的第三框架部分固定到彼此，从而形成具有至少一个空腔的框架。该方法还包括将聚合物膜垫永久地固定在至少一个空腔中。
在又一实施例中，提供了一种制造晶片保持器的方法，该晶片保持器包括框架，该框架具有至少一个空腔，该至少一个空腔能够接收和支撑从晶锭生长、要在抛光机械中被抛光的晶片，该至少一个空腔具有至少等于晶片的横截面覆盖区的横截面覆盖区，该晶片具有的厚度与横截面面积比为0.001或更小，聚合物膜垫被永久地固定在至少一个空腔中，该方法包括从具有厚度公差的热固性和/或热塑性材料层切割框架。该方法还包括在框架上的至少一个位置上测量框架的厚度。该方法还包括在框架中形成具有预定深度的空腔。该方法还包括将聚合物膜垫永久地固定在空腔中。
示例性实施例的优点在于，晶片保持器允许制备具有改进的精度的晶片，以及允许具有改进的使用寿命的晶片保持器。
结合以示例的方式说明本发明的原理的附图，通过以下更详细的描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的晶片保持器；
图2是本公开的沿图1中的线2-2截取的截面视图；
图3是本公开的图1的晶片保持器的分解视图；
图4是本公开的沿图1中的线2-2截取的晶片保持器的示例性实施例的截面视图；
图5是本公开的图4的晶片保持器的分解视图；
图6是本公开的沿图1中的线2-2截取的晶片保持器的示例性实施例的截面视图；
图7是本公开的图6的晶片保持器的分解视图；
图8是用于制造本公开的示例性晶片保持器的方法的流程图；
图9a-9b是用于制造本公开的示例性晶片保持器的方法的过程图。
只要可行，贯穿附图将使用相同的附图标记来表示相同的部件。
具体实施方式
本发明的晶片保持器适合于在具有晶片的抛光机中使用，所述晶片从晶锭生长，该晶锭具有的厚度与横截面面积之比为0.001或更小。这包括但不意于限于具有2英寸、4英寸、6英寸、12英寸和18英寸直径(通常，但不限于)，相应的0.002英寸、0.008英寸、0.018英寸、0.032英寸和0.045英寸的厚度的晶片。此外，用于接收和支撑晶片的晶片保持器的空腔具有至少与晶片的横截覆盖区(footprint)相等的横截面覆盖区，以便防止晶片在抛光机操作之前、期间或之后破碎，因为将会沿着晶片的周边传递向内指向的压缩力的更小的空腔横截面覆盖区将几乎总是导致这种易碎的晶片破碎。
参考图1-3，扁平的模板或晶片保持器10包括框架11，其通过粘合层14可释放地固定到载体12。在另一实施例中，(一个或多个)载体和(一个或多个)框架部分可以在没有粘合剂的情况下固定到彼此，诸如通过分子熔合或超声焊接。晶片保持器10可以由热固性材料和/或热塑性材料构成。在一个实施例中，热固性材料可以被结合到热塑性材料和/或被热塑性材料包围，或反之亦然，以最大化晶片保持器10的性能。如图2和图3所示，框架11是整体构造或一个件或一个部件部分。晶片保持器10的框架11具有多个开口16，诸如部分地通过晶片保持器10延伸到表面19的沉头开口。沉头开口16的表面19具有深度17。每个开口16和对应的表面19限定空腔23。
如图2中进一步所示，晶片保持器10包括垫片或垫或膜层或膜，诸如具有粘合层21的聚合物膜18，该粘合层21用于将聚合物膜18永久地固定到沉头开口16的对应表面19上。晶片20(图2)可释放地粘附到聚合物膜18，使得晶片20可释放地固定到空腔23并由空腔23支撑(图3)。粘合层21、聚合物膜18和晶片20的组合厚度超过晶片保持器10的空腔23的深度17的厚度。结果，晶片20突出超过晶片保持器10的相邻的暴露主面。载体12适合于在轴24上围绕轴承22旋转，以为了抛光突出超过晶片保持器10的相邻暴露主面的暴露表面的目的。
由于这种晶片保持器布置，其中，聚合物薄膜永久地固定到晶片保持器，晶片的保持和支撑被改进。
在一个实施例中，框架11由热固性环氧树脂和/或(一种或多种)热塑性材料构成。在一个实施例中，框架11在视觉上是透明的，允许操作者确认粘合剂14向载体12的施加没有被碎片或截留的气泡损害。膜的透明度也可以允许这样的视觉确认。使用常规的晶片保持器，这种视觉上确认恰当的晶片保持器安装的能力是不可能的。
如本文所使用的，“视觉上透明”旨在表示足以允许光穿过的部件的材料特性，使得响应于在观察者的有利位置和对象之间成直线插置的部件，该部件是可被观察者通过该部件观察的。术语“视觉上透明”旨在包括是完全视觉上透明的、部分透明或半透明或其组合的部件。
参考图4和图5，除了将被讨论的之外，扁平的模板或晶片保持器100与晶片保持器10类似。晶片保持器100包括框架部分110，框架部分110也被称为基部，其通过粘合层14可释放地固定到载体12。在另一实施例中，(一个或多个)载体和(一个或多个)框架部分可以在没有粘合剂的情况下固定到彼此，诸如通过分子熔合或超声焊接。晶片保持器100可以由热固性材料和/或热塑性材料构成。在一个实施例中，热固性材料可以被结合到热塑性材料和/或被热塑性材料包围，或反之亦然，以最大化晶片保持器100的性能。晶片保持器100的框架部分110通过粘合层114永久地固定到框架部分112。框架部分112具有延伸通过其的多个开口16。在框架部分110、112与粘合层114组装时，开口16具有对应于框架部分110的面对表面的封闭端。每个开口16和框架部分110的对于面对表面(即开口16的封闭端)限定了空腔23，诸如具有深度17的沉头空腔。在一个实施例中，晶片保持器可以包括不同数量的框架部分。
如图5进一步所示，晶片保持器100包括垫片或垫或膜层或膜，诸如聚合物膜18，所述聚合物膜18具有用于将聚合物膜18永久地贴固定到沉头开口16的框架部分110的对应面对表面的粘合层21。晶片20(图4)可释放地粘附到聚合物膜18，使得晶片20可释放地固定到框架部分110、112的空腔23并由空腔23支撑。如图4所示，粘合层21、聚合物膜18和晶片20的组合厚度超过晶片保持器100的空腔23的深度17的厚度。结果，晶片20突出超过晶片保持器100的相邻的暴露主面。载体12适合于在轴24上围绕轴承22旋转，以为了抛光突出超过晶片保持器100的相邻暴露主面的暴露表面的目的。
参考图6和图7，除了被讨论的之外，扁平的模板或晶片保持器200与晶片保持器10类似。晶片保持器200包括框架部分210，框架部分210也被称为基部，其通过粘合层14可释放地固定到载体12。在另一实施例中，(一个或多个)载体和(一个或多个)框架部分可以在没有粘合剂的情况下固定到彼此，诸如通过分子熔合或超声焊接。晶片保持器200可以由热固性材料和/或热塑性材料构成。在一个实施例中，热固性材料可以被结合到热塑性材料和/或被热塑性材料包围，或反之亦然，以最大化晶片保持器200的性能。晶片保持器200的第三框架部分210通过粘合层212永久地固定到第二框架部分214。第二框架部分214具有延伸通过其的多个开口16。第二框架部分214通过粘合层216永久地固定到第一框架部分218。如图所示，第一框架部分218具有延伸通过其的多个开口116。在框架部分210、214、218与粘合层212、216组装时，开口16具有对应于第三框架部分210的面对表面的封闭端。每个开口16和第三框架部分210的对应面对表面(即开口16的封闭端)限定了空腔23，诸如具有深度17的沉头空腔。在一个实施例中，晶片保持器可以包括不同数量的框架部分。
如图7进一步所示，晶片保持器200包括垫片或垫或膜层或膜，诸如聚合物膜18，其具有用于将聚合物膜18永久地固定到沉头开口16的第三框架部分210的对应面对表面的粘合层21。晶片20(图6)可释放地粘附到聚合物膜18，使得晶片20可释放地固定到框架部分210、214、218的空腔23并由空腔23支撑。如图6所示，粘合层21、聚合物膜18和晶片20的组合厚度超过晶片保持器200的空腔23的深度17的厚度。结果，晶片20突出超过晶片保持器200的相邻的暴露主面。载体12适合于在轴24上围绕轴承22旋转，以为了抛光突出超过晶片保持器100的相邻暴露主面的暴露表面的目的。
这种结构的优点是提供了非常严格控制的空腔深度，其提供了在一次和在每个抛光机循环中在晶片保持器中正在处理的所有晶片之间的改进的抛光一致性。
聚合物膜的示例包括热塑性聚合物聚芳基醚酮(paek)、聚醚醚酮(peek)和聚氯乙烯(pvc)、聚氨酯、聚乙烯以及示例性热固性聚合物g10以及增强的电路板材料，诸如g10/g11/fr4。
使用聚合物膜的另一优点在于，不同的聚合物膜可以被设置有对应的晶片固定器，这导致能够定制晶片保持器以提供与不同的晶片材料及其对应的化学试剂的兼容性，所述化学试剂通常是抛光过程的一部分，包括酸性工作或操作环境(例如，ph<5)以及基本工作或操作环境(例如，ph>9)，包括例如高锰酸钾(kmno4)。
由于所使用的化学试剂的耐化学性，永久固定在晶片保持器的空腔中的聚合物膜垫的使用提供了改进的晶片质量和延长的使用寿命，该延长的使用寿命通常为大约两倍至大约五倍的因数。换句话说，不仅可以实现更严格控制的平坦度公差，而且在需要纠正措施(即，维护)之前，可以在增加的持续时间内实现这些更严格控制的平坦度公差。
在示例性实施例中，聚合物层可以具有严格控制的、高质量的最终用户特定抛光过程所需的特定的或预定的耐热性、耐化学性和物理顺应性特性。另外，聚合物膜的使用导致在抛光过程期间消除在使用目前可用的设计期间可发生的返染，所述当前可用的设计的垫材料由
在示例性实施例中，聚合物层可以通过刮削、挤出、模制或浇铸来生产。
已经发现，与由具有现场安装的和插入的垫的晶片保持器(诸如在美国专利no.4,512,113中所公开的晶片保持器，其可引入操作者引起的尺寸变化)所实现的深度公差相比，提供具有永久固定的聚合物层或膜的晶片保持器导致更严格的口袋深度公差，该聚合物层或末被提供给具有抛光机械的使用者。
市场上可获得的可用于构造晶片保持器的热固性和/或热塑性材料片的现有技术厚度公差为+/-10％，大多数片材制造商仍然不能够在常规生产中满足这样的公差。为了本文的目的，“市场上可获得”旨在表示对于用作晶片保持器，可以以可行的价格被维持的材料厚度公差。遗憾的是，对于晶片保持器的示例性的0.035英寸厚的框架，+/-10％的厚度变化(～0.004英寸)是过度的，因为并入到空腔深度的厚度变化可能不会提供晶片的暴露表面的从晶片保持器的暴露主面的可接受的突出量。
如图8所示，现在讨论用于制造晶片保持器的方法300。如图8进一步所示，框302包括从热固性和/或热塑性材料层切割框架11(图3)。例如，对于48英寸宽的热固性和/或热塑性材料层，如果要制造具有20英寸直径的框架部分，则将从该层切割出并排的、大约21英寸的正方形。在一个实施例中，该层可以由合适的金属构成。该方法还包括框304，其包括在框架部分11上的至少一个位置处测量框架部分11厚度28(图2)。如果进行多于一个的厚度测量，则厚度测量结果被平均。具有不期望的厚度测量结果或两个厚度结果测量之间的不期望的厚度变化的框架部分可被丢弃。该方法还包括框306，其包括在框架部分11中形成空腔23(图2和3)。空腔经由常规加工或3d打印而具有距框架11的被测量厚度28的预定深度17。该方法还包括框308，其包括将被定尺寸为用于空腔23的聚合物膜垫18(图3)永久地固定在空腔23中。应该理解的是，如果要在框架中形成多于一个的空腔，则方法的框306-308将被重复。
如图9a-9b所示，现在讨论用于制造晶片保持器的方法500。如图9a进一步所示，步骤或框502包括从具有第一厚度公差的第一热固性和/或热塑性材料层切割多个第一框架部分218(图6)。例如，对于48英寸宽的热固性和/或热塑性材料层，如果要制造具有20英寸直径的框架部分，则将从该层切割出并排的、大约21英寸的正方形。方法还包括框504，类似于框502，所述框504包括从具有第二厚度公差的第二热固性和/或热塑性材料层切割多个第二框架部分214(图6)。方法还包括框506，类似于框502、504，所述框506包括从具有第三厚度公差的第三热固性和/或热塑性材料层切割也被称为基部的多个第三框架部分210(图6)。该方法还包括框508，其包括在多个第一框架部分218中的每个第一框架部分218上的至少一个位置处测量每个第一框架部分218的厚度222。在其中进行多个厚度测量的一个实施例中，测量结果被平均。该方法还包括框510，其包括在多个第一框架部分214中的每个第二框架部分214上的至少一个位置处测量每个第二框架部分214厚度220。在其中进行多个厚度测量的一个实施例中，测量结果被平均。可选地，该方法还包括框511，其包括在多个第三框架部分210中的每个第三框架部分210上的至少一个位置处测量每个第三框架部分210的厚度228。在其中进行多个厚度测量的一个实施例中，测量结果被平均。
方法500还包括步骤或框513，步骤或框513包括将具有在第一厚度公差的第一范围处的第一厚度222的每个第一框架部分218与具有在第二厚度公差的第二范围处的第二厚度220的对应的第二框架部分214分类并组合，其中，第一厚度公差的第一范围与第二厚度公差的第二范围相对。例如，具有在其厚度公差的上界限处的厚度222的第一框架部分218与具有在其厚度公差的下界限处的厚度220的第二框架部分214成对或组合。结果，由于所布置的框架部分218、214的上公差界限和下公差界限而导致的不精确性被减小，优选地使得厚度公差整体上彼此抵消，使得所得到的框架部分218、214的厚度的和的公差被降低，即，改进了厚度精度。
如图9b所示，方法500还包括框514，框514包括诸如通过如前所述的粘合或非粘合技术，将框513的每个被分类和被组合的第一框架部分218和第二框架部分214固定到彼此。如图7所示，使用粘合层将框架部分固定到彼此固定，但是在另一实施例中，可以使用非粘合技术。该方法还包括框515，框515包括在每个被分类和被组合的第一框架部分218和第二框架部分214中形成外周边缘(例如，形成如图7所示的圆形形状)和对准特征224(图7)，该对准特征224也称为工艺孔(toolinghole)，诸如被布置成形成三角形的三个孔。该方法还包括框516，其包括在每个第三框架部分210中形成与在框515中在每个被分类和被组合的第一框架部分218和第二框架部分214中形成的外周边缘和对准特征类似的外周边缘和对准特征224。在一个实施例中，在相应的框514、516中形成框架部分的相应的外周边缘和对准特征之前，多于一对的被分类的和被组合的第一框架部分218和第二框架部分214和第三框架部分210可以堆叠在彼此的顶部上。
方法500还包括方框526，其包括在框514的被分类和被组合且被固定的框架部分218、214中形成至少一个开口16(图7)。该方法还包括方框528，其包括将框514的先前被分类和被组合且被固定的第一框架部分218和第二框架部分214的对应的第二框架部分214与对应的第三框架部分210对准地布置(即，特征224(图7)的对准布置)。一旦已经在框528中对准地布置对应的框架部分218、214、210，则在框530中将它们固定到彼此，从而形成具有至少一个空腔23的框架100。也就是说，第三框架部分210的面对第二框架部分214的表面19(图6)形成至少一个空腔23的底表面。该方法还包括框532，其中定尺寸为用于空腔23的聚合物膜垫18(图7)永久地固定在每个空腔23中。
应该理解，该方法的框的顺序可以不同于上面所公开的顺序。在一个实施例中，框架部分的厚度可以相同。
在图9a-9b所示的方法的一个示例性实施例中，对于如图7所示的框架部分200，一个第一热固性和/或热塑性材料层为0.015英寸，其具有+/-0.0015的厚度公差，第二热固性和/或热塑性材料层为0.020英寸，其具有+/-0.0020的厚度公差，第三热固性和/或热塑性材料层为0.010，其具有+/-0.001的厚度公差。从第一层切割第一框架部分218，从第二层切割第二框架部分214，从第三层切割第三框架部分210。在至少一个位置处测量框架部分218、214、210中的每个的厚度，其中多个厚度测量结果被平均。一旦被测量，具有在其厚度公差的上界限处的厚度的第一框架部分218与具有在其厚度公差的下界限处的厚度的对应的第二框架部分214一起布置。结果，由于被布置的第一框架部分210和第二框架部分212的公差范围而导致的不精确性被减小，优选地使得厚度公差整体上彼此抵消，导致相比于之前可行的框架，使用现有技术的市场上可获得的框架材料层，由具有.035英寸的组合厚度的、被布置的第一框架部分218和第二框架部分214形成的框架200可以被更精确地控制。粘合层216、212的厚度公差可忽略不计，并且垫18的厚度公差通常为+/-0.0005英寸至0.001英寸。
通过使用上述方法，申请人可以提供包括具有被一致地改进的厚度精度的空腔的框架，典型地，使用现有技术的市场上可获得的框架材料层，具有大约0.002英寸或更小的空腔深度变化。这样的精度导致所有的空腔基本上是对称的，或者换句话说，空腔具有基本上相同的公差。通过允许晶片被尽可能相同地处理，这种改进的精度提供在一次和在每个抛光机循环中在晶片保持器中正在处理的所有晶片之间的改进的抛光一致性。
当与目前普遍的设计相比(其由具有与壳相同直径的膜组成)——从图7中可以看出，这种普通设计的原材料都具有相同的外直径。也就是说，垫18将具有与第一、第二和第三框架部分218、214和210相同的直径，并且将被插入在第二框架部分214和第三框架部分210之间。与使用聚合物膜材料相关的其他益处在于，材料(有时被称为垫材料或垫)的群体，可以被合并到“固定的”模板或晶片保持器中，而不必考虑垫孔隙率对(versus)粘合剂体积，该垫孔隙率对粘合剂体积可以影响在抛光过程中达到的晶片保持器空腔和整体晶片质量之间的变化。垫孔隙率主要涉及垫的开放体积，其必须被填充以产生足以控制浆料侵入的密封。浆料侵入最终会产生难以去除的返染，并且浆料侵入对于被加工的工件或晶片是不期望的。
尽管已经参考优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改，以使特定的情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明不限于作为用于实施此发明而作为最佳模式所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。