一种大尺寸蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方法与流程

本发明属于晶体加工领域，具体涉及一种大尺寸蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方法。

背景技术：

在蓝宝石衬底片的加工中，晶片的尺寸越大，在切片后晶片的翘曲度则越大。为降低晶片的翘曲度，在后道的加工过程中，传统工艺一般采用对晶片进行双面研磨和单面硬抛的方式，对晶片的表面双面修复，以达到降低晶片翘曲度，维持晶片表面平坦的目的。但传统的加工工艺存在如下不足：(1)由于切片后蓝宝石的韧性较好，在双面研磨盘的压力下，会将晶片压平，对晶片双面进行均匀的磨削，在盘压力释放后，晶片会恢复之前的面型，导致双面研磨对于晶片面型的修复作用较小；(2)面型修复分为双面研磨和单面硬抛的方式，一方面为了降低晶片的翘曲度，另一方面为了去除晶片表面的损伤层，保障晶片的翘曲度，则需要修复时间长，磨削量多，才能达到保证晶片平坦的目的。

技术实现要素：

针对现有技术在蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方面的不足，本发明提供了一种大尺寸蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方法，该方法对于蓝宝石衬底晶圆的面型修复效果好，磨削量少，一方面可以有效降低晶片的翘曲度，另一方面能够提高生产的效率和成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大尺寸蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方法，包括以下步骤：

步骤1)贴片：采用真空吸附晶片，在晶片未被吸附的一面均匀涂覆uv胶并轻压贴于干净平坦的陶瓷盘上，采用紫外线照射晶片表面，直至uv胶凝固，关闭紫外线灯光；

步骤2)单面研磨：将步骤1)贴片后的陶瓷盘放于单面研磨机上，采用研磨液对晶片单面进行均匀磨削；

步骤3)检测：在陶瓷盘上对经步骤2)处理的单个晶片取5～8个点，使用量表测量晶片的厚度，并计算厚度的差异，要求厚度差异小于2μm；

步骤4)下片：将步骤3)检测合格的贴有晶片的陶瓷盘放于加热平台上，对陶瓷盘进行加热，待uv胶熔化后，取下晶片，采用清洗剂配合超声清洗晶片并甩干；

步骤5)退火：将经步骤4)清洗后的晶片采用高温烧结，去除研磨过程中机械力对晶片产生的应力，降低晶片的翘曲度；

步骤6)再贴片：针对步骤5)退火后的晶片，将经步骤2)单面研磨的一面采用液态蜡贴片工艺贴于干净平坦的陶瓷盘上；

步骤7)硬抛：将步骤6)贴片后的陶瓷盘放于单面铜抛机上，采用钻石液对晶片另一个面进行均匀磨削；

步骤8)再检测：在陶瓷盘上对经步骤7)处理的单个晶片取5～8个点，使用量表测量晶片的厚度，并计算厚度的差异，要求厚度差异小于2μm；

步骤9)下蜡清洗：将步骤8)检测合格的贴有晶片的陶瓷盘放于加热平台上，对陶瓷盘进行加热，待液态蜡熔化后，取下晶片，采用清洗剂配合超声清洗晶片并甩干，即可。

优选地，步骤1)所述将晶片轻压贴于陶瓷盘上的作用压力小于5kg。

优选地，步骤1)所述紫外线照射晶片的时间为5～10s。

优选地，步骤2)所述研磨的压力为30～60g/cm²。

优选地，步骤2)所述研磨液为d50粒径为70μm的碳化硼研磨液。

优选地，步骤7)所述钻石液为粒径为4.0μm的多晶钻石液。

本发明的有益效果如下：

(1)在面型修复上，对比传统采用双面研磨-退火-硬抛的工艺，采用轻压贴片的方式，保障了晶片的面型不会受压力的作用而产生变化，将晶片固定后采用单面研磨的方式进行修复，先对晶片一个面的面型进行修复；其后退火消除研磨对晶片产生的应力残留；再采用贴蜡的方式将晶片修复后平坦的研磨面贴于陶瓷盘上，通过硬抛的方式，修复晶片另一面的面型；通过此工艺能够大大降低晶片的翘曲度，解决了传统工艺下，双面研磨工艺面型修复作用小的弊端。

(2)在加工效率上，传统的工艺采用双面研磨的方式修复切割后晶片表面的损伤层，后通过硬抛修复晶片单面的研磨损伤层，晶片厚度去除较多。而本发明的方法，减少了晶片一个面的研磨损伤层的修复，直接采用硬抛修复晶片切割面的损伤层，大大降低了晶片厚度的去除量；一方面能够提高加工的效率，另一方面降低了晶片的进站厚度，延伸至切割工艺可以提高了晶棒切割的出片数。

附图说明

图1为对晶片进行真空吸附的示意图；

图2为通过uv胶固定晶片于陶瓷盘上进行研磨的示意图；

图3为通过液态蜡固定晶片于陶瓷盘上进行研磨的示意图。

图中：1、晶片；2、陶瓷盘；3、uv胶；4、液态蜡；5、晶片中心；6、中心线；7、真空吸附装置；8、面型修复的厚度；9、切割损伤层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述。

实施例1

一种大尺寸蓝宝石衬底晶圆片的面型修复方法，具体步骤如下：

(1)贴片：如图1、2所示，采用真空吸附装置7环形真空吸附晶片1，吸附面积不宜过大，避免造成晶片1的面型变化。在晶片1未被吸附的一面均匀涂覆uv胶3并轻压贴于干净平坦的陶瓷盘2上，对晶片作用压力必须小于5kg，避免在重压下晶片压片，影响对晶片面型的修复作用；采用紫外线照射晶片1表面10s，直至uv胶3凝固，关闭紫外线灯光。

(2)单面研磨：将贴片后的陶瓷盘放于单面研磨机上，采用配置好的d50粒径为70μm的碳化硼研磨液对晶片单面进行均匀磨削，一方面去除切割对晶片表面造成的损失层，另一方面对晶片需研磨面的面型进行修复，降低晶片研磨面的翘曲度。研磨压力设定为60g/cm²，去除25～30μm后，取出陶瓷盘，将晶片表面的研磨液冲洗干净。

如图1所示，晶片中心5距中心线6的距离为翘曲度。

面型修复的厚度8、切割损伤层9分别如图2所示，其中虚线一直延伸至晶片1内部，表示具体操作需在晶片1的晶面上完成。

(3)检测：在陶瓷盘上对经(2)处理的单个晶片取5～8个点，使用量表测量晶片的厚度，并计算厚度的差异，要求厚度差异小于2μm，及晶片单面的翘曲度控制在2μm以内。

(4)下片：将经(3)检测合格的贴有晶片的陶瓷盘放于加热平台上，对陶瓷盘进行加热，待uv胶熔化后，取下晶片，采用清洗剂配合超声清洗晶片并甩干。

(5)退火：将清洗后的晶片采用高温烧结，退火温度为1400℃，去除研磨过程中机械力对晶片产生的应力，降低晶片的翘曲度。

(6)再贴片：如图3所示，将退火后的晶片1，在经单面研磨的一面均匀涂覆液态蜡4并烘烤15～20s后贴于干净平坦的陶瓷盘2上。

(7)硬抛：将贴片后的陶瓷盘放于单面铜抛机上，采用粒径为4.0μm的多晶钻石液对晶片另一个面进行均匀磨削，修复晶片另一个面的面型并去除表面切割的损伤层，机械压力设定为150～200g/cm²，去除30～35μm。

面型修复的厚度8、切割损伤层9分别如图3所示，其中虚线一直延伸至晶片1内部，表示具体操作需在晶片1的晶面上完成。

(8)再检测：在陶瓷盘上对经(7)处理的单个晶片取5～8个点，使用量表测量晶片的厚度，并计算厚度的差异，要求厚度差异小于2μm，及晶片单面的翘曲度控制在2μm以内。

(9)下蜡清洗：将经(8)检测合格的贴有晶片的陶瓷盘放于加热平台上，对陶瓷盘进行加热，待液态蜡熔化后，取下晶片，采用清洗剂配合超声清洗晶片并甩干，即可。

测试例1

采用warp值相近的两组晶片，分别对晶片采用本发明工艺(实施例1)和传统工艺进行修复作业，修复完成后，每组抽取10个针对晶片的硬抛面采用sio2抛光液抛光30min，去除晶片硬抛的应力，将晶片清洗干净后测量，检测晶片的翘曲度变化。具体如下表1所示。

表1对比数据(单位：μm)

从表1数据可以看出，本发明工艺较传统加工工艺可少去除30～40μm，且对于晶片翘曲度的修复效果更好。

本发明的修复方法采用uv胶轻压贴片，保持晶片原有的面型，后采用单面研磨工艺，修复单面的翘曲度。后退火去除研磨对晶片产生的应力；针对另一面的采用贴蜡配合钻石液进行翘曲度的修复，此工艺路线取代传统双面研磨修复翘曲度工艺，将针对晶片翘曲度的修复分摊到两道工艺，一方面大大提升的针对晶片翘曲度修复的成功率，同时较传统工艺，降低了去除厚度，达到降低成本的目的。