[发明专利]用于同时双面去除材料式加工半导体晶片的嵌件托架和方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合于接收一个或多个半导体晶片以在磨削装置、研磨装置或抛光装置的两个工作盘之间对其进行双面加工的嵌件托架。所述嵌件托架包括具有第一表面和第二表面的由第一材料组成的芯部，其中第一表面和第二表面均带有完全或部分地覆盖第一表面和第二表面的由第二材料组成的涂层，以及至少一个用于接收半导体晶片的开口。涂层的背离芯部的表面具有由凸起和凹坑构成的结构。

背景技术

电子学、微电子学和微机电学需要在整体和局部平坦度、参考单面的平坦度(纳米形貌)、粗糙度和清洁度方面具有极高要求的半导体晶片作为起始材料。半导体晶片是由半导体材料如元素半导体(硅、锗)、化合物半导体(例如由元素周期表的第III主族元素如铝、镓或铟与元素周期表的第V主族元素如氮、磷或砷组成)或其化合物(例如Si_1-xGe_x，0＜x＜1)。

根据现有技术，利用多个彼此相继的工艺步骤制造半导体晶片，这些工艺步骤通常被划分成以下的组：

(a)制造通常为单晶的半导体棒；

(b)将棒切割成单个晶片；

(c)机械加工；

(d)化学加工；

(e)化学机械加工；

(f)任选额外地制造层结构。

作为机械加工步骤的组中的一个特别优选的方法，已知称作“行星式垫研磨”(“PPG”，具有行星式运动学特性的垫研磨)的方法。例如DE 10 2007 013058A1描述了该方法，例如DE 199 37 784A1描述了适合于此的装置。PPG是一种用于同时双面研磨多个半导体晶片的方法，其中每个半导体晶片以可自由移动的方式位于多个利用滚动装置进行旋转的运行盘(嵌件托架，insert carriers)之一的切口中，并由此以旋轮线轨迹运行。半导体晶片以去除材料的方式在两个旋转的工作盘之间进行加工。每个工作盘包括含有粘结的磨料的工作层。工作层以结构化的研磨垫的形式存在，其是以粘结、磁力、形状配合连接(积极锁紧)的方式(例如锁紧连接)或者利用真空而固定在工作盘上。

类似的方法是所谓的“平面珩磨”或“精细研磨”。在此，将以之前针对PPG所述的排列方式的多个半导体晶片利用滚动装置以特征旋轮线轨迹在两个旋转的大的工作盘之间引导。研磨颗粒牢固地粘结在工作盘中，从而利用研磨去除材料。在平面珩磨的情况下，研磨颗粒可以直接粘结在工作盘的表面内，或者利用多个单独的研磨体即所谓的固定在工作盘上的“小珠(固着磨料)”以工作盘的平面覆盖物的形式存在(P.Beyer等人，Industrie Diamanten Rundschau IDR 39(2005)III，第202页)。

在PPG研磨和固着磨料研磨的情况下，工作盘被设计为环形，运行盘的滚动装置由相对于工作盘的旋转轴同心设置的内针轮和外针轮形成。因此，内针轮和外针轮形成行星式齿轮排列的太阳齿轮和内齿轮，其用于使运行盘在固有旋转的情况下如同行星围绕该排列的中心轴进行旋转-因此称作“运行盘”。

最后，另一个与PPG研磨类似的方法是同时双面轨道式研磨，例如US 2009/0311863A1中所述。在轨道式研磨的情况下，也将半导体晶片嵌入嵌件托架的接收开口中，其将半导体晶片在加工期间在旋转的工作盘之间引导。但是与PPG研磨或固着磨料研磨不同，轨道式研磨装置仅具有一个单独的嵌件托架，其覆盖整个工作盘。工作盘并不是被设计成环形，而是被设计成圆形。嵌件托架是利用多个位于工作盘外部并且绕其圆周排列的引导滚筒加以引导的。该引导滚筒的旋转轴以偏心的方式与驱动轴连接。引导滚筒通过该驱动轴的旋转执行偏心运动，并由此驱动嵌件托架的回转运动或轨道运动。因此，在轨道式研磨的情况下，嵌件托架不围绕其固有中轴旋转，也不围绕工作盘的旋转轴旋转，而是在工作盘的区域上执行小圆形式的摆动。该轨道运动的特征在于，在空间上固定的参照系中，在每个如此由嵌件托架引导的半导体晶片下方总是分别存在一个区域，其在运动期间持续地完全位于被半导体晶片掠过的区域内。