[发明专利]一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄加工方法及设备

权利要求书

1.一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，包括磨抛工具系统(1)，所述磨抛工具系统(1)安装在升降装置上，所述磨抛工具系统(1)下方设置有晶圆固定装置(9)，所述磨抛工具系统(1)包括磨抛基盘(2)和砂轮(3)，所述砂轮(3)固定在磨抛基盘(2)下端；

所述磨抛基盘(2)与阴极导电滑环(6)连接，所述晶圆固定装置(9)上安装有阳极导电滑环(10)，进行减薄时，所述阳极导电滑环(10)与被减薄的半导体晶圆(7)相接；

所述阴极导电滑环(6)外环与供电装置负极连接，导电滑环(10)外环与供电装置正极连接；减薄过程中，磨抛基盘(2)和被减薄的半导体晶圆(7)均与电解液(5)接触。

2.根据权利要求1所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述半导体晶圆(7)通过真空吸附的方式或粘贴方式固定于晶圆固定装置(9)上。

3.根据权利要求2所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述晶圆固定装置(9)底部设置有凹槽，所述凹槽中设置有真空吸附固定板(8)，所述凹槽底部开设有通孔，所述通孔通过导气管和旋转接头与真空泵相连，所述真空吸附固定板(8)用于装夹被减薄的半导体晶圆(7)。

4.根据权利要求1所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述供电装置为电化学工作站(15)，所述电化学工作站(15)的辅助电极与阴极导电滑环(6)外环连接，工作电极与导电滑环(10)外环连接。

5.根据权利要求1所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述晶圆固定装置(9)安装在用于盛放电解液(5)的电解液槽(4)中。

6.根据权利要求5所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述磨抛工具系统(1)下方设置有用于修整砂轮(3)的修整装置，所述修整装置设置在电解液槽(4)中，所述电解液槽(4)下端固定有滑块，所述滑块与安装在底板(22)上的滑轨滑动连接。

7.根据权利要求5所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述电解液槽(4)的出口通过管道与电解液过滤器(13)的输入端连接，所述电解液过滤器(13)的输出端与蠕动泵(14)的输入端连接，所述蠕动泵(14)的输出端通过管道与电解液槽(4)连通。

8.根据权利要求7所述的一种大口径半导体晶圆电化学机械减薄设备，其特征在于，所述电解液槽(4)的出口通过管道与电解液过滤器(13)的输入端之间连接有恒温水槽(12)。

9.基于权利要求1所述的减薄设备的大口径半导体晶圆电化学机械减薄加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将半导体晶圆(7)清洗并干燥；

S2、测定晶圆厚度H，根据减薄目标厚度h，确定减薄加工去除量H-h；

S3、将半导体晶圆(7)固定于晶圆固定装置(9)上；

S6、将晶圆固定装置(9)移动至抛光工具系统(1)下方，使磨抛工具系统(1)向下移动，直至砂轮(3)底部与半导体晶圆(7)表面相贴合；

S7、通过电化学工作站(15)设置电化学阳极氧化改性参数；

S8、设定减薄加工去除量和进给量，启动磨抛工具系统(1)和晶圆固定装置(9)的驱动电机；

S9、启动电化学工作站(15)，施加电压/电流；

S10、进行减薄加工，半导体晶圆(7)在电场作用下与电解液发生阳极氧化反应，在半导体晶圆表面上生成硬度低于半导体晶圆基体材料的氧化物，同时通过砂轮(3)与半导体晶圆(7)的相对运动去除直至晶圆减薄到目标厚度h。

10.根据权利要求9所述的大口径半导体晶圆电化学机械减薄加工方法，其特征在于，在所述步骤S7之前，启动蠕动泵(14)，并开启电解液过滤装置(13)，当需要控制电解液温度时，开启并设定恒温水槽(12)温度。