一种基板减薄方法与流程

1.本发明属于基板减薄技术领域，具体而言，涉及一种基板减薄方法。


背景技术：

2.在集成电路(integrated circuit,ic)制造的后道制程阶段，为了降低封装贴装高度，减小芯片封装体积，改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能，以及减轻芯片的加工量，基板在后续封装之前需要进行基板减薄处理，减薄后的芯片厚度甚至可以达到初始厚度的5％以下。
3.基板减薄技术主要应用于基板的背面减薄，所谓背面是指基板未铺设器件的一面，一般为如硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅等材料的衬底。
4.基板减薄时，待减薄基板真空吸附于多孔材料制成的吸盘表面。由于基板边缘存在基板缺口(wafer notch,wn)，如图1a和图1b所示，该位置对应吸盘表面的多孔部暴露在加工环境中，减薄产生的磨削碎屑会在基板缺口对应的区域堆积。此外，基板减薄过程中，由真空系统抽吸吸盘的多孔部，以将基板吸附于吸盘表面，这会将基板缺口处的部分磨削碎屑吸入多孔部，甚至进入吸盘内部的连接管路，影响吸盘表面的平整度，降低基板磨削后的总厚度偏差(total thickness variation,ttv)。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种基板减薄方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
6.本发明实施例的第一方面提供了一种基板减薄方法，包括：
7.s1，将待减薄的基板放置于运输定位盘，所述运输定位盘载置基板朝向减薄单元移动；
8.s2，所述运输定位盘移动过程中，视觉模块检测基板相对于运输定位盘的位置；
9.s3，根据视觉模块的检测结果，调整基板缺口的位置，使得基板缺口与基板圆心的连线垂直于运输定位盘的移动方向，调整基板与搬运机械手抓取位置同心；
10.s4，运输定位盘移动至交接位置，搬运机械手夹持基板并调整基板缺口的位置；
11.s5，夹持有基板的搬运机械手由交接位置摆动至减薄单元的转台吸盘后，再朝向转台吸盘的边缘摆动，使得基板缺口移动至转台吸盘多孔部的边缘；
12.s6，搬运机械手将基板放置于转台吸盘，减薄单元的砂轮磨削基板的表面。
13.在一个实施例中，所述基板缺口的至少部分位于转台吸盘多孔部的外侧。
14.在一个实施例中，所述视觉模块设置于所述运输定位盘的移动路径，其通过扫描基板缺口，计算基板相对于运输定位盘的位置。
15.步骤s3中，预先调整基板缺口的位置。
16.步骤s4中，搬运机械手具有自转部，其能够带动固定盘及其上的基板旋转，使得基板缺口位于搬运机械手的摆动路径上。
17.在一个实施例中，所述自转部带动固定盘沿逆时针或顺时针转动。
18.在一个实施例中，所述固定盘转动至以下位置：所述基板缺口与固定盘中心形成第一连线，所述搬运机械手的转动点与固定盘中心形成第二连线，所述第一连线与第二连线的夹角为α；
[0019][0020]
其中，r为基板的半径；
[0021]
l为搬运机械手的转动点与固定盘的中心之间的距离。
[0022]
步骤s5中，所述搬运机械手朝向转台吸盘摆动，使得其上的基板与转台吸盘同心；然后，搬运机械手再朝向转台吸盘的边缘摆动角度θ；
[0023][0024]
其中，s为基板朝向转台吸盘的边缘摆动的距离；
[0025]
l为搬运机械手的转动点与固定盘的中心之间的距离。
[0026]
在一些实施例中，所述搬运机械手的固定盘夹持基板旋转至搬运机械手的摆动路径时，相邻基板的旋转方向不同。
[0027]
在一些实施例中，所述基板缺口位于转台吸盘多孔部的外侧。
[0028]
本发明实施例的第二方面提供了一种基板减薄控制设备，其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述基板减薄方法的步骤。
[0029]
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基板减薄方法的步骤。
[0030]
本发明的有益效果包括：
[0031]
a.基板减薄时，基板缺口靠近转台吸盘的边缘放置，以避免基板减薄过程中形成的磨削屑堆积在暴露的多孔部，防止磨削屑经由多孔部进入转台吸盘的内部，控制基板磨削后的总厚度偏差；
[0032]
b.在将基板缺口的位置调整至搬运机械手的摆动路径时，相邻基板的旋转方向不同，避免减薄处理的基板对应的基板缺口落在转台吸盘的相同区域，以控制或降低磨削屑的堆积，保证转台吸盘表面的平整度，提升基板减薄的加工质量。
附图说明
[0033]
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
[0034]
图1a是现有技术中待加工的基板设置于吸盘表面的示意图；
[0035]
图1b是图1a中c处的局部放大图；
[0036]
图2是本发明一实施例提供的基板减薄设备的示意图；
[0037]
图3是本发明一实施例提供的基板减薄方法的流程图；
[0038]
图4是基板放置于运输定位盘初始位置的示意图；
[0039]
图5是基板缺口位置调整后的示意图；
[0040]
图6是基板与搬运机械手抓取位置同心后的示意图；
[0041]
图7是本发明一实施例提供的搬运机械手的示意图；
[0042]
图8是搬运机械手调整基板缺口周向位置的示意图；
[0043]
图9是搬运机械手夹持基板由交接位置摆动至转台吸盘的示意图；
[0044]
图10是搬运机械手带动基板朝向转台吸盘的边缘摆动后的示意图；
[0045]
图11是图10中a处的局部放大图；
[0046]
图12是搬运机械手未摆动时基板在转台吸盘表面的局部示意图；
[0047]
图13是搬运机械手摆动后基板在转台吸盘表面的局部示意图；
[0048]
图14是本发明一实施例提供的控制设备的示意图。
具体实施方式
[0049]
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
[0050]
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
[0051]
在本发明中，基板(substrate)也称为晶圆(wafer)，可简写为w，其含义和实际作用等同。
[0052]
本发明涉及一种基板减薄方法，其使用图2示出的基板减薄设备实施基板减薄处理。下面结合图2简述基板减薄设备的组成及大致的工作原理。基板减薄设备包括：
[0053]
设备前端单元1，用于实现基板的进出，所述设备前端单元1设置在所述基板减薄设备的前端。设备前端单元1是实现将基板从外部搬送到设备机台内部的过渡模块，用于实现基板进出。
[0054]
减薄单元2，用于对所述基板进行减薄(磨削)处理，所述减薄单元2设置在所述基板减薄设备的末端；减薄单元2包括转台吸盘2-1，以真空吸附待加工的基板；减薄单元2还包括搬运机械手2-2，以将待加工的基板转移至减薄单元2中。
[0055]
抛光单元3，用于在完成所述磨削之后利用能够根据基板的厚度分布分区调节加载压力的承载头，对所述基板进行化学机械抛光，所述抛光单元3设置在所述设备前端单元1与所述减薄单元2之间；
[0056]
清洗单元4，其设置在设备前端单元1与抛光单元3之间，清洗单元4包括水平刷洗装置4-1和单腔清洗装置4-2。水平刷洗装置4-1包括：基板固定组件，用于水平支撑并固定基板；具体地，基板固定组件包括固定座和设于所述固定座上的多个支撑滚轮，所述多个支撑滚轮配合作业以水平支撑基板边缘并带动基板沿周向水平旋转；第一水平清洗刷，可绕其沿水平方向的中轴自转，以对基板正面进行水平刷洗；第二水平清洗刷，可绕其沿水平方
向的中轴自转，以对基板背面进行水平刷洗；压力检测组件，用于检测第一水平清洗刷和第二水平清洗刷施加于基板的压力是否对称；清洗刷运动组件，用于在所述压力检测组件检测到所述压力不对称时调整第一水平清洗刷和/或第二水平清洗刷的移动位置和运动姿态以使该压力对称；以及清洗槽，用于容纳所述基板固定组件、第一水平清洗刷、和第二水平清洗刷，并使基板浸没于清洗液中。
[0057]
单腔清洗装置4-2包括用于保持并旋转基板的承载部、向基板喷射流体的流体供给部、用于阻挡飞溅流体的挡板部、以及流体收集腔。承载部、流体供给部和挡板部均设在封闭的流体收集腔内，以防止流体泄漏。承载部使基板保持水平，并且承载部带动基板围绕其竖向中轴线旋转。挡板部围绕承载部设置，挡板部可由环状挡板组件构成。流体供给部用于向基板表面喷淋清洗用的液体或者干燥用的气体，在不同的实际需求下，可以按照不同的操作顺序依次向基板喷淋水、酸性溶液和/或碱性溶液、干燥气体等，并使用不同的挡板将不同液体引导至不同的腔室内。
[0058]
以及移动传输单元5，用于基板传输，其平行于抛光单元3设置并位于前端模块1和减薄单元2之间。移动传输单元5包括运输定位盘5-1，其能够沿基板减薄设备的长度方向朝向减薄单元2移动；在运输定位盘5-1的移动路径上设置有视觉模块5-2，以用于检测运输定位盘5-1载置的基板的位置。
[0059]
本发明公开了一种基板减薄方法，其在图2示出的基板减薄设备上实施基板的减薄处理，以去除基板的材料层。图3是本发明一实施例提供的基板减薄方法的流程图，其包括：
[0060]
s1，将待减薄的基板放置于运输定位盘5-1，运输定位盘5-1载置基板朝向减薄单元2移动；
[0061]
具体地，运输定位盘5-1的下部配置有直线模组，以带动运输定位盘5-1沿基板减薄设备的长度方向移动。
[0062]
s2，运输定位盘5-1移动过程中，视觉模块5-2检测基板相对于运输定位盘5-1的位置；
[0063]
图2中，视觉模块5-2设置于运输定位盘5-1的移动路径，视觉模块5-2朝向基板的边缘设置，即视觉模块5-2能够扫描基板缺口wn。运输定位盘5-1配置有旋转模组，其能够带动其上的基板旋转。视觉模块5-2通过扫描基板缺口wn，计算基板相对于运输定位盘5-1的位置。
[0064]
s3，根据视觉模块5-2的检测结果，调整基板缺口wn的位置，使得基板缺口wn与基板圆心的连线垂直于运输定位盘5-1的移动方向，调整基板与搬运机械手2-2的抓取位置同心；
[0065]
步骤s3中，首先，调整基板缺口wn的位置。图4是基板w放置于运输定位盘5-1初始位置的示意图，图4中，基板的中心与运输定位盘5-1的中心不重叠，基板缺口wn位于xy坐标系的第ⅳ象限。利用运输定位盘5-1配置的旋转模组(未示出)调整基板缺口wn的位置。图4所示的实施例中，基板w沿顺时针旋转，使得基板缺口wn的中心与基板的圆心的连线平行于y坐标轴。图5是基板缺口wn位置调整后的示意图，基板缺口wn的中心与基板圆心的连线平行于y坐标轴。
[0066]
接着，调整基板w的位置。根据基板w的圆心与搬运机械手2-2的抓取位置，利用运
输定位盘5-1配置的调节模组(未示出)调整基板w的位置。即调整模组能够带动基板w沿x轴和/或y轴移动，以将基板w调整成图6所示的位置。图6所示的实施例中，搬运机械手2-2的抓取位置与运输定位盘5-1同心。可以理解的是，搬运机械手2-2的抓取位置也可以不与运输定位盘5-1同心。
[0067]
s4，运输定位盘5-1移动至交接位置，搬运机械手2-2夹持基板并调整基板缺口wn的位置；
[0068]
图2中，虚线表示的运输定位盘5-1所在位置即为交接位置。需要说明的是，所述交接位置需要在搬运机械手2-2的移动范围内。即搬运机械手2-2可以在交接位置夹持基板并朝向下一工序转移。
[0069]
图7是本发明一实施例提供的搬运机械手2-2的示意图。搬运机械手2-2包括枢转部2-2a、摆臂2-2b、自转部2-2c和固定盘2-2d，摆臂2-2b设置于枢转部2-2a的下部，摆臂2-2b的另一端设置有固定盘2-2d，固定盘2-2d的上部配置有自转部2-2c，以带动固定盘2-2d转动，以调节固定盘2-2d吸附的基板的周向位置。
[0070]
步骤s4中，搬运机械手2-2的自转部2-2c能够带动固定盘2-2d绕其中轴线旋转，固定盘2-2d上吸附的基板w也随其旋转，以调整基板缺口wn的位置。
[0071]
图8是本发明一实施例提供的搬运机械手2-2调整基板缺口wn周向位置的示意图，在自转部2-2c的驱动下，固定盘2-2d及其上的基板w绕轴线转动，使得基板缺口wn位于搬运机械手2-2的摆动路径上，以便进一步以摆臂2-2b为基准调整基板缺口wn的位置。
[0072]
图8中，搬运机械手2-2的枢转部2-2a(图7示出)的枢转中心为o1，摆臂2-2b与自转部2-2c的连接点为o2。搬运机械手2-2的摆动路径是以o1为圆心，以o1o2之间的长度为半径旋转，o2点经由的轨迹线。图8中的虚线圆为搬运机械手2-2的摆动路径。
[0073]
调整基板缺口wn周向位置的步骤如下：在自转部2-2c的驱动下，固定盘2-2d以o2点为圆心绕逆时针转动；图8中，基板缺口wn逆时针旋转至直线l1，此时，固定盘2-2d的转动角度为β。
[0074]
可以理解的是，固定盘2-2d也可以顺时针旋转，即基板缺口wn顺时针转动至图8示出的直线l2，此时，固定盘2-2d的转动角度为γ。
[0075]
图2示出的基板减薄设备的控制部可以设置固定盘2-2d的旋转方向，使得基板缺口wn能够快速转动至搬运机械手2-2的摆动路径。
[0076]
s5，夹持有基板的搬运机械手2-2由交接位置摆动至减薄单元2的转台吸盘2-1后，再朝向转台吸盘2-1的边缘摆动，使得基板缺口wn移动至转台吸盘2-1多孔部的边缘；
[0077]
图9是搬运机械手2-2夹持基板w由交接位置摆动至转台吸盘2-1的示意图。固定盘2-2d需要摆动至转台吸盘2-1的上方，此时，基板w所在的位置使用夹角α表示。基板缺口wn与固定盘2-2d的中心o2形成第一连线，搬运机械手2-2的转动点o1与固定盘2-2d的中心o2形成第二连线，所述第一连线与第二连线的夹角为α；
[0078][0079]
其中，r为基板w的半径；
[0080]
l为搬运机械手2-2的转动点o1与固定盘2-2d的中心o2之间的距离。
[0081]
基板w摆动至夹角α确定的位置时，固定盘2-2d上吸附的基板w与减薄单元2中的转
台吸盘2-1同心。
[0082]
为了减少基板缺口wn对应位置处多孔部的暴露，搬运机械手2-2的摆臂2-2b还需要朝向转台吸盘2-1的边缘摆动角度θ。
[0083][0084]
其中，s为基板朝向转台吸盘2-1的边缘摆动的距离；
[0085]
l为搬运机械手2-2的转动点o1与固定盘2-2d的中心之间的距离。
[0086]
图10是搬运机械手2-2带动基板w朝向转台吸盘2-1的边缘摆动后的示意图，图11是图10中a处的局部放大图。
[0087]
点o2由转台吸盘2-1的圆心朝向转台吸盘2-1的边缘摆动至点o2’
，如图11所示，点o2与点o2’
之间的距离为s。点o2、点o2’
和点o1形成等腰三角形，∠o2o1o2’
的度数为θ，等腰三角形的腰长为l，底边为s；由正弦定理可计算搬运机械手2-2摆动的角度θ。
[0088]
图12是搬运机械手2-2未摆动时，基板w在转台吸盘2-1表面的局部示意图，此时，基板w同心设置于转台吸盘2-1的表面，基板缺口wn处暴露一些多孔部；图13是搬运机械手2-2摆动后，基板w在转台吸盘2-1表面的局部示意图，此时，基板缺口wn靠近转台吸盘2-1边缘，图12中暴露的多孔部被基板w覆盖，以避免基板减薄过程中形成的磨削屑堆积在暴露的多孔部，防止磨削屑经由多孔部进入转台吸盘2-1的内部。
[0089]
图13所示的实施例中，基板缺口wn位于转台吸盘2-1多孔部的外侧，以防止磨削屑在转台吸盘2-1的多孔部堆积。
[0090]
s6，搬运机械手2-2将基板放置于转台吸盘2-1，减薄单元2的砂轮磨削基板的表面。
[0091]
本发明中，基板缺口wn的至少部分位于转台吸盘2-1多孔部的外侧。若搬运机械手2-2带动夹持的基板朝向转台吸盘2-1摆动，使得基板缺口wn完全位于转台吸盘2-1多孔部的外侧，则会使得基板边缘形成部分牺牲区域。此处的牺牲区域是指减薄均匀性不佳的区域。
[0092]
由于基板缺口wn近似于三角形结构，基板缺口wn的内侧暴露的多孔部的面积较小，因此，需要权衡基板边缘的牺牲区域大小和基板缺口wn堆积磨削屑的程度，确定两者的平衡点。优选地，基板朝向转台吸盘2-1的边缘摆动的距离s应当大于或等于基板缺口wn径向长度的2/3。
[0093]
本发明中，由于步骤s4中，基板缺口wn的朝向是形同的，而同样批次的基板对应wn的径向长度基本一致，这就使得减薄处理的基板对应的基板缺口wn落在转台吸盘2-1的相同区域。这在一定程度上会引起磨削屑的聚集，尤其是基板缺口wn未完全摆动至转台吸盘2-1的多孔部的外侧时，磨削屑会出现不同程度的堆积。
[0094]
为了解决上述问题，搬运机械手2-2的固定盘2-2d夹持基板旋转至搬运机械手2-2的摆动路径时，相邻基板的旋转方向不同。
[0095]
具体地，搬运机械手2-2夹持的基板旋转至搬运机械手2-2的摆动路径时，若固定盘2-2d的旋转方向为逆时针，如图8示出，固定盘2-2d的转动角度为第一转动角β。
[0096]
搬运机械手2-2在处理下一片基板时，固定盘2-2d带动其上的基板做顺时针转动，使得基板旋转至搬运机械手2-2的摆动路径；固定盘2-2d的转动角度为第二转动角γ，如图
8所示。即通过改变相邻基板在调整基板缺口wn位置的旋转方向，避免减薄处理的基板对应的基板缺口wn落在转台吸盘2-1的相同区域，以控制或降低磨削屑的堆积，保证转台吸盘2-1表面的平整度。
[0097]
图14是本发明一实施例提供的控制设备的示意图。该实施例中，所述控制设备包括：处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序。处理器执行计算机程序时实现如上述基板减薄方法的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现如上述系统实施例中的各实施例中的各模块/单元的功能。
[0098]
控制设备是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(pda)、智能电视(smart tv)等。
[0099]
控制设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图14仅仅是控制设备的示例，并不构成对控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如控制设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0100]
所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
[0101]
存储器可以是控制设备的内部存储单元，例如控制设备的硬盘或内存。存储器也可以是控制设备的外部存储设备，例如控制设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器还可以既包括控制设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及控制设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0102]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
[0103]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。