本發(fā)明涉及半導體器件，尤其涉及一種超薄片平坦化工藝的控制方法及工藝機臺。

背景技術：

1、在半導體制造及先進材料加工領域，隨著技術的不斷進步與特殊工藝加工需求的出現(xiàn)，對晶圓及類似超薄材料的表面平坦化要求日益嚴苛。傳統(tǒng)的化學機械平坦化(chemical?mechanical?polishing，cmp)工藝在處理厚度大于700微米的晶圓時表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和效率，但當面對厚度低于此臨界值的超薄片時，技術挑戰(zhàn)顯著增加。

2、超薄晶圓在研磨過程中極易因材料強度降低、剛性不足而引發(fā)碎裂問題，這不僅直接導致了產(chǎn)品報廢率的急劇上升，還因碎片散落污染研磨墊和研磨頭，迫使生產(chǎn)線頻繁中斷以進行設備清理與更換，極大地影響了生產(chǎn)效率并增加了生產(chǎn)成本。此外，碎片的微小顆粒還可能嵌入到后續(xù)加工的產(chǎn)品中，成為潛在的質(zhì)量隱患，影響產(chǎn)品的整體性能與可靠性。

3、針對水晶、陶瓷、光學玻璃、藍寶石等具有高硬度、高脆性特性的晶圓級光學片，其平坦化加工更是面臨前所未有的挑戰(zhàn)。這些材料不僅要求極高的表面光潔度和平整度，以滿足光學性能需求，同時其超薄特性又加劇了加工過程中的技術難度。目前缺乏專門針對超薄片設計的cmp工藝方案及專用設備，現(xiàn)有機臺往往難以兼顧加工精度與材料保護之間的平衡，導致加工效率低下，成品率難以提升。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種超薄片平坦化工藝的控制方法及工藝機臺，能夠減小超薄片平坦化過程中的破碎概率，提高超薄片平坦化工藝的加工效率和成品率。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種超薄片平坦化工藝的控制方法，應用于工藝機臺，工藝機臺包括前處理區(qū)、平坦化處理區(qū)、后處理區(qū)，該控制方法包括：從工藝機臺外載片晶盒吸取載片至前處理區(qū)進行對準覆膜后，得到附著有鍵合膠的待鍵合載片；從工藝機臺外超薄片晶盒吸取超薄片至前處理區(qū)進行對準后，得到待鍵合超薄片；在前處理區(qū)將待鍵合載片和待鍵合超薄片鍵合，得到鍵合超薄片；傳送鍵合超薄片至平坦化處理區(qū)，進行平坦化處理，得到處理后復合薄片；平坦化處理后，傳送處理后復合薄片至后處理區(qū)，對處理后復合薄片進行解鍵合，得到載片和平坦后超薄片并分別進行清洗及吹干；將載片移動至載片晶盒，將平坦后超薄片移動至超薄片晶盒，實現(xiàn)超薄片的平坦化。

3、在一種可能的實現(xiàn)方式中，工藝機臺還包括前端智能傳送fi機器人和傳送機器人；前處理區(qū)包括晶圓對準器、晶圓覆膜器、晶圓烘焙器和晶圓鍵合器；從工藝機臺外載片晶盒吸取載片至前處理區(qū)進行對準覆膜后，得到附著有鍵合膠的待鍵合載片，包括：控制fi機器人從載片晶盒吸取載片至晶圓對準器；在晶圓對準器控制載片對準；控制傳送機器人傳送載片從晶圓對準器至晶圓覆膜器；在晶圓覆膜器，采用旋轉涂裝法，在載片表面涂裝鍵合膠，完成覆膜；控制傳送機器人傳送載片從晶圓覆膜器至晶圓烘焙器；在晶圓烘焙器，采用第一設定溫度對覆膜后的載片烘焙設定時長，完成烘焙；控制傳送機器人傳送烘焙后的載片從晶圓烘焙器至晶圓鍵合器，得到附著有鍵合膠的待鍵合載片。

4、在一種可能的實現(xiàn)方式中，從工藝機臺外超薄片晶盒吸取超薄片至前處理區(qū)進行對準后，得到待鍵合超薄片，包括：控制fi機器人從超薄片晶盒吸取超薄片至晶圓對準器；在晶圓對準器控制超薄片對準；控制傳送機器人傳送超薄片從晶圓對準器至晶圓鍵合器，得到待鍵合超薄片。

5、在一種可能的實現(xiàn)方式中，在前處理區(qū)將待鍵合載片和待鍵合超薄片鍵合，得到鍵合超薄片，包括：在晶圓鍵合器，采用第二設定溫度，對待鍵合載片和待鍵合超薄片進行鍵合，得到鍵合超薄片。

6、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述平坦化處理區(qū)包括研磨區(qū)和濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)，所述研磨區(qū)包括第一晶圓研磨器、第一停留位臺、第二晶圓研磨器和第二停留位臺；所述傳送機器人包括第一傳送機器人和第二傳送機器人；所述傳送鍵合超薄片至平坦化處理區(qū)，進行平坦化處理，得到處理后復合薄片，包括：控制第一傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓鍵合器至晶圓對準器；在所述晶圓對準器控制鍵合超薄片對準并冷卻；控制第一傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓對準器至停留位臺；第一晶圓研磨器研磨頭移動至第一停留位臺將鍵合超薄片從第一停留位臺裝載至第一晶圓研磨器研磨頭上，對鍵合超薄片進行一次研磨；第一晶圓研磨器研磨頭傳送鍵合超薄片從第一晶圓研磨器至第一停留位臺；第二晶圓研磨器研磨頭移動至第一停留位臺將鍵合超薄片從第一停留位臺至第二晶圓研磨器研磨頭上，對鍵合超薄片進行二次研磨；第二晶圓研磨器研磨頭移動至第二停留位臺將鍵合超薄片卸載至第二停留位臺，控制第二傳送機器人從第二停留位臺將復合超薄片傳送至濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)，進行濕環(huán)境研磨后清洗處理。

7、在一種可能的實現(xiàn)方式中，濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)包括晶圓滾刷器、晶圓清洗器、晶圓干燥器和濕環(huán)境傳送機器人；傳送鍵合超薄片至平坦化處理區(qū)，進行平坦化處理，得到處理后復合薄片，還包括：控制晶圓滾刷器對鍵合超薄片進行滾刷處理；控制濕環(huán)境傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓滾刷器至晶圓清洗器，對鍵合超薄片進行清洗處理；控制濕環(huán)境傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓清洗器至晶圓干燥器，對鍵合超薄片進行干燥處理，實現(xiàn)鍵合超薄片的后平坦化清洗和干燥處理，得到處理后復合薄片。

8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，平坦化處理后，傳送處理后復合薄片至后處理區(qū)，對處理后復合薄片進行解鍵合，得到載片和平坦后超薄片，包括：控制第二傳送機器人傳送處理后復合薄片從晶圓干燥器至晶圓解鍵合器；在晶圓解鍵合器，采用第三設定溫度，對處理后復合薄片進行解鍵合，得到載片和平坦后超薄片。

9、第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種超薄片平坦化工藝機臺，該工藝機臺包括：前處理區(qū)、平坦化處理區(qū)、后處理區(qū)、前端智能傳送fi機器人和傳送機器人；前處理區(qū)包括晶圓對準器、晶圓覆膜器、晶圓烘焙器和晶圓鍵合器；后處理區(qū)包括晶圓解鍵合器；工藝機臺外設置有載片晶盒和超薄片晶盒；fi機器人與載片晶盒、超薄片晶盒和晶圓對準器相鄰，fi機器人分別將載片晶盒內(nèi)的載片和超薄片晶盒內(nèi)的超薄片傳送至晶圓對準器進行對準；傳送機器人與晶圓對準器、晶圓覆膜器、晶圓烘焙器和晶圓鍵合器相鄰，傳送機器人傳送載片至晶圓對準器、晶圓覆膜器、晶圓烘焙器和晶圓鍵合器，傳送超薄片至晶圓對準器和晶圓鍵合器；晶圓鍵合器對載片和超薄片鍵合，得到鍵合超薄片；傳送機器人傳送鍵合超薄片至平坦化處理區(qū)進行平坦化處理，得到處理后復合薄片；完成平坦化后，傳送機器人傳送處理后復合薄片至后處理區(qū)的晶圓解鍵合器，進行解鍵合處理，得到載片和平坦后超薄片；第二傳送機器人將載片傳送至晶圓覆膜器進行去膠清洗和吹干，清洗吹干后再由fi機器人傳送載片至載片晶盒，第二傳送機器人再次將超薄片傳送至晶圓覆膜器進行去膠清洗和吹干，清洗吹干后再由fi機器人傳送平坦后超薄片至超薄片晶盒，實現(xiàn)超薄片的平坦化。

10、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述平坦化處理區(qū)包括研磨區(qū)和濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)；所述傳送機器人包括第一傳送機器人和第二傳送機器人；所述研磨區(qū)包括第一晶圓研磨器、第二晶圓研磨器和第一停留位臺、第二停留位臺；所述第一傳送機器人與前處理區(qū)和研磨區(qū)相鄰，傳送鍵合超薄片從晶圓對準器至第一停留位臺；第一晶圓研磨器研磨頭移動至第一停留位臺裝載鍵合超薄片從第一停留位臺至第一晶圓研磨器，進行一次研磨；第一晶圓研磨器研磨頭傳送鍵合超薄片從第一晶圓研磨器至第一停留位臺；所述第二傳送機器人與研磨區(qū)和濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)相鄰，傳送鍵合超薄片從第二停留位臺至濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)，進行濕環(huán)境清洗干燥處理。

11、在一種可能的實現(xiàn)方式中，濕環(huán)境清洗干燥處理區(qū)包括晶圓滾刷器、晶圓清洗器、晶圓干燥器和濕環(huán)境傳送機器人；晶圓滾刷器對鍵合超薄片進行滾刷處理；濕環(huán)境傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓滾刷器至晶圓清洗器，進行清洗處理；濕環(huán)境傳送機器人傳送鍵合超薄片從晶圓清洗器至晶圓干燥器，進行干燥處理。

12、本發(fā)明提供一種超薄片平坦化工藝的控制方法及工藝機臺，本發(fā)明在對超薄片進行平坦化之前，將超薄片在機臺內(nèi)部與載片進行晶圓級臨時鍵合，利用載片作為工藝加工的結構性承載來完成超薄片的平坦化工藝；平坦化完成后，在機臺內(nèi)部實現(xiàn)加工片與載片的解耦合，并在各自完成清洗吹干后傳送回各自晶盒，實現(xiàn)了超薄片平坦化。本發(fā)明通過超薄片與載片的臨時鍵合與解鍵合，減小了超薄片平坦化過程中的破碎概率，提高超薄片平坦化工藝的加工效率和成品率。