半导体晶圆及同时双面磨削多个半导体晶圆之方法

摘要

本发明系关于一种同时双面磨削多个半导体晶圆的方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，其在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动，并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工半该导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料的加工层。根据本发明的方法能够藉由特定的运动学制造极平坦的半导体晶圆，且该半导体晶圆亦为本发明之标的。

主权项

一种用于同时双面磨削多个半导体晶圆之方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，即在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工该半导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料的加工层，其中在加工过程中保持加工间隙内的通常温度(temperature prevailing in the working gap)恒定。如请求项1之方法，其中藉由测量该加工间隙内的温度，并根据所测得的温度改变冷却剂的流速或温度或改变冷却剂的流速及温度，以保持该加工间隙内的通常温度恒定，在每一情况下，该冷却剂系流过该两个加工圆盘中的每一个加工圆盘的至少一条冷却曲径。如请求项1之方法，其中藉由测量该加工间隙内的温度，并根据所测得的温度改变供给该加工间隙的冷却润滑剂的流速或温度或改变冷却润滑剂的流速及温度，以保持该加工间隙内的通常温度恒定。一种用于同时双面磨削多个半导体晶圆之方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，即其在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工该半导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料的加工层，其中于单位时间内，该载具绕该旋转装置的中点且相对于该两个加工圆盘中的每一个的转数值，系大于该载具绕其各自中点的转数值。如请求项4之方法，其中该半导体晶圆相对于该两个加工圆盘所经过的轨迹长度系大约相等。如请求项5之方法，其中该半导体晶圆相对于该两个加工圆盘所经过之轨迹长度的差值与该些轨迹长度之平均值的比值系小于20%。一种用于同时双面磨削多个半导体晶圆之方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，即其在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工该半导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料之加工层，其中对于每一径向位置r，该两个加工层的理论磨损值@sIMGCHAR!d10063.TIF@eIMG!(r)之差值与该两个加工层之磨损值之平均值的比值系小于1/1000，其中每一该加工层的理论磨损值系由下式而得：@sIMGTIF!d10029.TIF@eIMG!其中a表示在该加工圆盘上，该载具绕该旋转装置中点之旋转运动的节圆半径；e表示目前所考虑的参考点与相应载具之中点间的距离；l(e)表示以相应载具的中点为中心、e为半径，在该半导体晶圆之面积内所划过的弧长；r表示关于该加工圆盘之中点的径向位置；σi表示该载具绕该加工圆盘中点旋转的角速度；ωi表示该载具绕其各自中点的固有旋转的角速度，emin=max{0；eecc-R}及emax=eecc+R表示对e的积分上限及下限，其中R等于该半导体晶圆的半径；eecc表示在该载具内的该半导体晶圆的偏心率，对于与该上加工圆盘相关之角速度σi及ωi，指数i=o，及对于与该下加工圆盘相关之角速度σi及ωi，指数i=u。一种用于同时双面磨削多个半导体晶圆之方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，即其在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘间加工该半导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料的加工层，其中对于每一该加工层，每一径向位置r的理论磨损值@sIMGCHAR!d10064.TIF@eIMG!(r)与整个该加工层的平均理论磨损值的偏差系小于30%，其中每一该加工层的理论磨损值系由下式而得：@sIMGTIF!d10030.TIF@eIMG!其中a表示于该加工圆盘上，该载具绕该旋转装置中点之旋转运动的节圆半径；e表示目前所考虑的参考点与相应载具之中点间的距离；l(e)表示以相应载具的中点为中心、e为半径，在该半导体晶圆的面积内所划过的弧长；r表示关于该加工圆盘之中点的径向位置；σi表示该载具绕该加工圆盘中点旋转的角速度；ωi表示该载具绕其各自中点之固有旋转的角速度，emin=max{0；eecc-R}及emax=eecc+R表示对e的积分上限及下限，其中R等于该半导体晶圆的半径；eecc表示于该载具内的该半导体晶圆的偏心率，对于与该上圆盘相关之角速度σi及ωi，指数i=o，及对于与该下加工圆盘相关之角速度σi及ωi，指数i=u。如请求项7或8之方法，其中由于磨损所造成之每一该加工层的厚度均匀度的变化，总计系小于在该同时双面磨削过程中该半导体晶圆之厚度减小值的百分之一，其中该加工层的厚度均匀度系定义为在与该半导体晶圆接触之相应加工层的整个区域上的最大厚度与最小厚度的差值。一种用于同时双面磨削多个半导体晶圆圆之方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态，即其在藉由旋转装置旋转的多个载具之一的镂空部分内可自由移动并因此在摆线轨迹上移动，其中以材料去除方式在两个旋转加工圆盘之间加工该半导体晶圆，其中每一该加工圆盘系包括一含有黏结磨料之加工层，其中由在该加工层磨损过程中释放之磨料所引起的材料去除量占全部材料去除量的比例，系永远小于由固定在该加工层内之磨料所引起的材料去除量所占的比例。如请求项10之方法，其中在该同时双面磨削过程中，由磨损所引起之该加工层的厚度减小量，总计系小于该半导体晶圆之厚度减小量的10%。如请求项11之方法，其中在该同时双面磨削过程中由磨损所引起之该加工层的厚度减小量，总计系小于该半导体晶圆之厚度减小量的2%。如请求项1至8及10至12之任一项之方法，其中在该同时双面磨削过程中，系保持至少5%之各该半导体晶圆的面积与该加工层接触。如请求项1至8及10至12之任一项之方法，其中以可松开的方式将该加工层连接至相应的该加工圆盘，并且可容易地更换该加工层。如请求项14之方法，其中藉由黏结，磁力地、静电地覆盖，抽真空或钩环扣的方法，将该加工层连接至相应的该加工圆盘。如请求项1至8及10至12之任一项之方法，其中与该半导体晶圆相接触之该加工层的区域，其硬度系大于或等于80萧氏A。如请求项1至8及10至12之任一项之方法，其中被黏结在该加工层内之磨料的平均颗粒尺寸系小于9微米(μm)。如请求项1至8及10至12之任一项之方法，其中使用一具有修整颗粒之修整块以修整或整理该加工层，该修整颗粒之尺寸系等于该加工层的磨粒尺寸。如请求项18之方法，其中该加工层主要系藉由不再黏结于该修整块内的松散颗粒而修整或整理。一种使用如请求项1至19中任一项之方法所获得之半导体晶圆，其特征在于：一等向之磨削图案，其中具有关于对称点或对称轴彼此平行或对称之磨削痕的区域，系小于该半导体晶圆整个表面的10%；扣除1毫米(mm)的边缘排除后，整个该半导体晶圆上的厚度变化系小于1微米(μm)；一厚度变化小于0.7微米(μm)之区域，该区域系位于该半导体晶圆之边缘且其宽度大小系为该半导体晶圆直径大小的l/10；一厚度变化小于0.3微米(μm)之区域，该区域系位于该半导体晶圆中心且其直径系为该半导体晶圆直径的l/5；在每一情况下，翘曲量及弯曲量皆小于15微米(μm)；在相关长度范围1微米(μm)到80微米(μm)内，均方根粗糙度系小于70毫微米(nm)；且在表面附近的晶体损伤深度系小于10微米(μm)。