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CN106067430A - 基板处理设备、用于处理基板的方法和基板处理系统 - Google Patents

基板处理设备、用于处理基板的方法和基板处理系统 Download PDF

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CN106067430A
CN106067430A CN201610214879.9A CN201610214879A CN106067430A CN 106067430 A CN106067430 A CN 106067430A CN 201610214879 A CN201610214879 A CN 201610214879A CN 106067430 A CN106067430 A CN 106067430A
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CN
China
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rotary chuck
high pressure
processing apparatus
grinding
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CN201610214879.9A
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金焕
金一焕
裵相泫
李赫宰
赵泰济
崔光喆
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

发明构思涉及一种基板处理设备、一种用于处理基板的方法和一种基板处理系统。所述设备包括：旋转卡盘，被构造成支撑基板；研磨头，设置在旋转卡盘上方并被构造成研磨由旋转卡盘支撑的基板；以及喷嘴构件，包括喷射喷嘴，所述喷射喷嘴被构造成将高压水喷射到由旋转卡盘支撑的基板。喷射喷嘴与基板叠置以将高压水喷射到基板的边缘。

Description

基板处理设备、用于处理基板的方法和基板处理系统
本专利申请要求于2015年4月21日在韩国知识产权局提交的第10-2015-0056039号韩国专利申请的优先权，该专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
发明构思的实施例涉及一种基板处理设备和一种使用所述基板处理设备来处理基板的方法。更具体地，发明构思的实施例涉及一种用于处理基板的背面的设备以及一种使用该设备来处理基板的方法。
背景技术
随着当前技术发展，对高性能、高速和更小的电子组件的需求高。为了满足这些需求，半导体芯片的小型化已经成为当务之急。用于实现该目标的一种方法是减小在半导体芯片的制造中的半导体晶片的厚度。可通过作为半导体制造工艺的一部分的背面研磨工艺(back grinding process)来减小晶片的厚度，在所述背面研磨工艺中，晶片通过粘合剂粘附到载体。
发明内容
发明构思的实施例可提供能够较少工艺缺陷的基板处理设备和方法。
在一个方面，基板处理设备可包括：旋转卡盘，被构造成支撑基板；研磨头，设置在旋转卡盘上方并且被构造成研磨由旋转卡盘支撑的基板；以及喷嘴构件，包括被构造成将高压水喷射到由旋转卡盘支撑的基板的喷射喷嘴。喷射喷嘴可与基板叠置以将高压水喷射到基板的边缘。
在实施例中，当从平面图观察时，高压水可在从基板的中心朝着基板的边缘的方向上喷射，当从剖视图观察时，高压水可以以与旋转卡盘的顶表面倾斜的角度喷射。
在实施例中，喷射喷嘴可通过水喷射法来喷射高压水。
在实施例中，高压水的喷射压强可以在100巴至800巴的范围内。
在实施例中，喷嘴构件还可包括与旋转卡盘相邻地设置的支撑轴、连接到支撑轴并且在基板上方延伸的臂以及结合到臂以与基板叠置的喷嘴主体。喷射喷嘴可与喷嘴主体结合。
在实施例中，喷嘴主体可被构造成沿着臂在臂的纵向方向上可线性地移动，喷嘴主体还可被构造成在与纵向方向垂直的旋转轴上的竖直面中是可旋转的。
在实施例中，臂可被构造成沿着支撑轴的纵向方向可竖直地移动。
在实施例中，设备可包括多个喷射喷嘴。
在实施例中，研磨头可以是金刚石砂轮或者用于抛光的研磨头。
在实施例中，基板处理设备还可包括在其上安装旋转卡盘的分度工作台。旋转卡盘可包括多个旋转卡盘，所述多个旋转卡盘包括以90度间隔安装在分度工作台上的第一旋转卡盘、第二旋转卡盘、第三旋转卡盘和第四旋转卡盘，研磨头可包括分别设置在第二旋转卡盘、第三旋转卡盘和第四旋转卡盘上方的多个研磨头。
在实施例中，设置在第二旋转卡盘上方的研磨头可包括被构造成执行粗略地研磨设置在其下方的基板的粗研磨工艺的研磨头。设置在第三旋转卡盘上方的研磨头可包括被构造成执行精细地研磨设置在其下方的基板的精加工工艺的研磨头。设置在第四旋转卡盘上方的研磨头可包括被构造成执行使设置在其下方的基板平坦化的抛光工艺。喷嘴构件可以与第二旋转卡盘至第四旋转卡盘中的一个旋转卡盘相邻地来提供以将高压水喷射到由所述一个旋转卡盘支撑的基板。
在实施例中，喷嘴构件可以与第二旋转卡盘相邻地来提供。
在实施例中，喷嘴构件可包括分别与第二旋转卡盘至第四旋转卡盘相邻地提供的多个喷嘴构件。
在另一方面，用于处理基板的方法可包括下述步骤：通过粘合层将结合到载体的基板装载到旋转卡盘上；执行研磨工艺以使基板减薄并且暴露设置在通过研磨工艺减薄的基板的侧壁上的粘合层；以及将高压水喷射到暴露的粘合层以去除暴露的粘合层的至少一部分。当从平面图观察时，高压水可在从基板的中心朝着基板的边缘的方向上喷射，当从剖视图观察时，高压水可以以与旋转卡盘的顶表面倾斜的喷射角度来喷射。
在实施例中，可通过水喷射法来喷射高压水。
在实施例中，高压水的喷射压强可以在100巴至800巴的范围内。
在实施例中，高压水的喷射角度可以在45度至60度的范围内。
在实施例中，基板可包括器件部分和围绕器件部分的边缘部分。器件部分可从边缘部分朝着载体突出第一厚度。粘合层可包括设置在器件部分与载体之间的第一部分和设置在边缘部分与载体之间的第二部分。可通过研磨工艺来去除第二部分，暴露的粘合层可与粘合层的第二部分对应。
在实施例中，第二部分的外侧壁可具有朝着第一部分弯曲的轮廓。
在实施例中，执行研磨工艺的步骤可包括下述步骤：执行粗略地研磨基板的粗研磨工艺；执行精细地研磨粗研磨后的基板的精加工工艺；以及执行使精细研磨后的基板平坦化的抛光工艺。可通过粗研磨工艺去除边缘部分，作为粗研磨工艺的一部分，可喷射高压水。
在实施例中，执行粗研磨工艺的步骤可包括执行第一粗研磨工艺和第二粗研磨工艺。器件部分可通过第一粗研磨工艺来减薄以具有比第一厚度小的第二厚度，器件部分可通过第二粗研磨工艺来减薄以具有比第二厚度小的第三厚度，可在第一粗研磨工艺之后喷射高压水。
在实施例中，喷射高压水可与第二粗研磨工艺同时执行。
在实施例中，基板可包括通孔，可通过抛光工艺来暴露通孔的底表面。
在实施例中，可在同一设备中执行研磨工艺和喷射高压水。
在实施例中，可在基板和粘合层之间附加地设置分离层以将基板结合到载体。
附图说明
在下面结合附图进行的详细描述中提供了根据发明构思的一个或更多个新的且有用的工艺、机械、制造和/或其改进的示例性实施例，在附图中：
图1是示出根据本发明构思的多个方面的基板处理设备的示意性平面图。
图2是示出图1的基板处理设备的示意性侧视图。
图3是示出根据本发明构思的多个方面的喷嘴构件的端部的透视图。
图4是示出根据本发明构思的多个方面的高压水从喷嘴构件喷射到基板的状态的示意性侧视图。
图5A是示出根据本发明构思的多个方面的基板处理设备的透视图。
图5B是示出图5A的基板处理设备的修改实施例的平面图。
图6、图9、图10、图12至图14和图17至图20是示出根据发明构思的多个方面的用于制造半导体器件的方法的示意性侧视图。
图7是图6的部分“A”的放大图。
图8是示出根据发明构思的多个方面的用于处理基板的方法的流程图。
图11是图10的部分“B”的放大图。
图15和图16是图14的部分“A”的放大图。
图21是示出包括根据发明构思的多个方面制造的半导体器件的封装模块的示例的示意性框图。
图22是示出包括根据发明构思的多个方面制造的半导体器件的电子装置的示例的示意性框图。
图23是示出包括根据发明构思的多个方面制造的半导体器件的存储系统的示例的示意性框图。
具体实施方式
现在将参照示出了示例性实施例的附图更充分地描述发明构思的多个方面。然而，发明构思可以以许多不同的形式来实施并且不应该被解释为局限于这里阐述的示例性实施例。附图标记详细地指示在发明构思的示例性实施例中，并且它们的示例显示在附图中。在任何可能的情况下，在描述和附图中使用相同的附图标记以表示相同或相似的部件。
将理解的是，尽管这里使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开，但不意味着元件的必需的顺序。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，相似地，第二元件可被称为第一元件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任何组合和所有组合。
将理解的是，当元件被称为“在”另一元件“上”、或者“连接”或“结合”到另一元件时，它可直接在所述另一元件上、或者直接连接或结合到所述另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”、或者“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词语应该以同样的方式来解读(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。
在这里使用的术语仅出于描述具体实施例的目的并且不意图限制发明。除非上下文另外清楚地指示，否则如在这里使用的单数形式“一个”、“一种”和“该(所述)”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在这里使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在所述的特征、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
可使用诸如“在……之下”、“在……下面”、“下”、“在……上面”和“上”等的空间相对术语来描述如例如在附图中所示的元件和/或特征与另一元件和/或特征的关系。将理解的是，除了在附图中描绘的方位之外，空间相对术语意图包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其他元件或特征“上面”。装置可被另外定位(例如，旋转90度或在其他方位)，并相应地解释这里使用的空间相对描述语。
就功能特征、操作和/或步骤在这里被描述或者另外理解为被包括在发明构思的各种实施例中而言，这样的功能特征、操作和/或步骤可以以功能块、单元、模块、操作和/或方法来实施。就这样的功能块、单元、模块、操作和/或方法包括计算机程序代码而言，这样的计算机程序代码可存储在可由至少一个计算机处理器执行的例如以通过非易失性存储器和媒介为例的计算机可读媒介中。
图1是示出根据发明构思的多个方面的基板处理设备的示意性平面图。图2是示出图1的基板处理设备的示意性侧视图。图3是示出喷嘴构件的端部的透视图。
参照图1和图2，基板处理设备100包括用于支撑基板30并使基板30旋转的支撑构件110、用于研磨基板30的研磨构件120以及用于将高压水喷射到基板30的顶表面的喷嘴构件130。
支撑构件110包括支撑基板30的旋转卡盘(spin chuck)112和连接到旋转卡盘112的底表面的第一旋转单元114。第一旋转单元114将从第一驱动部(未示出)产生的旋转力传输给旋转卡盘112。由旋转卡盘112支撑的基板30可通过静电力或真空而固定到旋转卡盘112并且通过旋转卡盘112的旋转来旋转。马达可用作第一驱动部(未示出)。旋转卡盘112的尺寸(例如，直径)可大于基板30的尺寸。对于图1和图2可选择地，基板30可通过粘合层与载体结合并接着可被安全地装载在旋转卡盘112上以面对研磨头122。这将随后被更详细地描述。
研磨构件120包括用于研磨基板30的研磨头122、连接到研磨头122以驱动研磨头122的主轴124以及将驱动力提供到主轴124的第二驱动部126。
研磨头122可设置在旋转卡盘112上方以与基板30部分地叠置。根据发明构思的一方面，研磨头122可以是金刚石砂轮。在这个实施例中，研磨头122可包括镍板，其中，金刚石颗粒附着到镍板。包括镍板的研磨头122旋转并与基板30的背面接触以研磨基板30的背面。根据发明构思的另一方面，研磨头122可以是用于抛光的研磨头，并且可选择地包括光滑或精细的棉绒布或纸构件。在这样的实施例中，与金刚石砂轮不同，用于抛光的研磨头可不必通过其自身来执行研磨功能，而可具有借助于附加地提供在研磨头和基板之间的浆料执行的研磨功能。主轴124使研磨头122旋转并竖直地调节研磨头122相对于基板30的高度以对基板30的背面增压。换句话说，研磨头122通过主轴124来竖直地移动以与基板30接触并且通过主轴124来旋转以研磨基板30。在研磨工艺期间，基板30可通过旋转卡盘112经由第一旋转单元114的旋转来独立地旋转。
喷嘴构件130包括提供为与旋转卡盘112相邻的支撑轴132、连接到支撑轴132且在基板30上方延伸的臂134以及连接到臂134且与基板30叠置的喷嘴主体136。
支撑轴132可设置在其上安装有支撑构件110的壳体(未示出)上。然而，发明构思的实施例不限于此。支撑轴132连接到臂134的一端以支撑臂134。臂134可被构造成沿着支撑轴132竖直地移动。在实施例中，可向支撑轴132提供在支撑轴132的纵向方向上延伸的第一导轨(未示出)，臂134可被构造成沿着第一导轨(未示出)竖直地移动。在实施例中，支撑轴132可连接到第三驱动部(未示出)，第三驱动部(未示出)可提升或竖直地移动支撑轴132和臂134。喷嘴主体136可通过臂134或支撑轴132的竖直移动而相对于基板30竖直地移动。
喷射喷嘴138与喷嘴主体136结合。喷射喷嘴138可以是通过水喷射法喷射高压水的水喷射喷嘴。例如，通过喷射喷嘴138输出的高压水的喷射压强可以在100巴至800巴的范围内。在图1和图2中，单个喷射喷嘴138与喷嘴主体136结合。然而，发明构思的实施例不限于此。在实施例中，如图3中所示，喷射喷嘴138可以提供为多个。用于提供由泵(未示出)加压的高压水的供给管(未示出)可连接到喷嘴主体136。在实施例中，供给管可提供在臂134中。然而，发明构思的实施例不限于此。
喷嘴主体136可被构造成沿着臂134的纵向方向线性地移动。在实施例中，可以向臂134提供在臂134的纵向方向上延伸的第二导轨(未示出)，喷嘴主体136可沿着第二导轨(未示出)线性地移动以被控制成设置在基板30上方的不同位置处。另外，喷嘴主体136可被构造成在与臂134的纵向方向交叉的旋转轴137上旋转。因此，喷嘴主体136和喷射喷嘴138能够绕着轴137旋转、沿着臂134线性地移动以及沿着支撑轴132竖直地移动。
图4是示出高压水从喷嘴主体136和喷射喷嘴138喷射到基板30的状态的剖视图。
参照图1、图2和图4，喷射喷嘴138可被控制成朝着基板30的边缘喷射高压水。高压水可以在从基板30的中心部分向外朝着基板30的边缘的方向上以与基板30的顶表面倾斜的预定角度θ1通过喷射喷嘴138来喷射。如上所述，朝着基板30的边缘喷射的高压水的喷射角度θ1可通过喷射喷嘴138的线性移动、竖直移动和旋转来控制。在实施例中，如果喷射喷嘴138在相对于臂134的相同的水平位置处朝着基板30向下移动，则喷射到基板30的边缘的高压水的喷射角度θ2将小于喷射角度θ1。在实施例中，如果喷射喷嘴138在相对于基板30的相同的竖直位置处沿着臂134线性地移动以更靠近基板30的边缘，则喷射到基板30的边缘的高压水的喷射角度θ3将大于喷射角度θ1。通过高压水施加到基板30的边缘的物理力的多个方向分量(即，x方向分量和y方向分量)可根据高压水的喷射角度和水平位置而改变。
图5A是示出根据发明构思的多个方面的基板处理设备200A的透视图。图5B是示出图5A的基板处理设备的修改实施例200B的平面图。图5A的基板处理设备200A可包括图1的至少一个基板处理设备100。
参照图5A，基板处理设备200A包括装载区域R1、第一研磨区域R2、第二研磨区域R3和抛光区域R4。旋转卡盘112提供在区域R1至R4中的每个中，连接到主轴124的研磨头122提供在第一研磨区域R2和第二研磨区域R3以及抛光区域R4的旋转卡盘112上方。在图5A中的设备200A的位置中，喷嘴构件130提供为与第一研磨区域R2相邻。喷嘴构件130将高压水喷射到安全地装载在第一研磨区域R2的旋转卡盘112上的基板30。在本实施例中，喷嘴构件130提供为与第一研磨区域R2相邻。然而，发明构思的实施例不限于此。在可选择的实施例中，喷嘴构件130可与第二研磨区域R3或抛光区域R4相邻以将高压水喷射到安全地装载在第二研磨区域R3或抛光区域R4的旋转卡盘112上的基板30。在实施例中，如图5B中所示，喷嘴构件130可以提供为多个。换句话说，图5B的基板处理设备200B包括多个喷嘴构件130。所述多个喷嘴构件130提供为与第一研磨区域R2和第二研磨区域R3以及抛光区域R4相邻，以将高压水喷射到分别安全地装载在区域R2、R3和R4的旋转卡盘112上的基板30。
旋转卡盘112可安装在分度工作台150上。分度工作台150可具有圆柱体形状并且可以以基本上90度间隔被划分成子区域。分度工作台150的子区域分别与区域R1至R4对应。第二旋转单元155可连接到分度工作台150的底表面。第二旋转单元155在执行工艺时在一个方向上以大约90度间隔来旋转分度工作台150。旋转卡盘112可彼此独立地旋转，研磨头122也可彼此独立地旋转。
基板处理设备200A和200B的其他元件可与参照图1至图4描述的相应的元件基本上相同或相似，所以出于容易且便于解释的目的，省略对于其他元件的描述。
装载区域R1可以是用于基本上开始基板处理工艺的区域。已经执行了预处理的基板30被装载在基板处理设备200A的装载区域R1上以被安全地装载在装载区域R1的旋转卡盘112上。
第一研磨区域R2可以是用于粗略地研磨基板30的背面的粗研磨工艺区域。当装载在装载区域R1的旋转卡盘112上的基板30通过分度工作台150的旋转而移动到第一研磨区域R2中时，对基板30执行与第一研磨区域R2相关的粗研磨工艺。第一研磨区域R2的研磨头122可由例如350目金刚石砂轮形成以执行粗研磨工艺。然而，将理解的是，研磨头的磨损等级可改变并且与本发明构思无关。喷嘴构件130可在粗研磨工艺期间将高压水朝着基板30的边缘喷射。如下面所详细描述的，如果提供了使用粘合层结合到载体的基板30，则可喷射高压水以去除通过粗研磨工艺暴露的粘合层的一部分。换句话说，基板处理设备200A可以是研磨通过粘合层与载体结合的基板30的背面以减小基板30的厚度并将高压水喷射到厚度减小的基板30的背面以去除通过研磨工艺暴露的粘合层的所述部分的背研磨设备。
第二研磨区域R3可以是用于精细地研磨基板30的粗研磨的背面的精加工工艺区域。如果基板30在完成粗研磨工艺之后被移动到第二研磨区域R3中，则可对基板30执行精加工工艺。第二研磨区域R3的研磨头可由例如2000目金刚石砂轮形成以执行精细研磨精加工工艺。
抛光区域R4可以是用于使基板30的精细研磨的背面平坦化的抛光工艺区域。如果在区域R3中完成精加工工艺之后基板30被移动到抛光区域R4中，则可对基板30执行抛光工艺。抛光区域R4的研磨头122可由用于抛光的研磨头形成以执行抛光工艺。用于抛光的研磨头可具有光滑或精细的棉绒布或纸构件。换句话说，与区域R2和区域R3的金刚石砂轮不同，用于抛光的研磨头可不必通过其自身来提供研磨功能，但可具有借助于附加地提供到基板30的浆料并且通过抛光区域R4的研磨头122抛光的研磨功能。
以下将描述使用基板处理设备200A来制造半导体器件(或半导体封装件)的方法。制造半导体器件的方法可包括使用基板处理设备200A来处理基板的方法。也将对此进行描述。
图6、图9、图10、图12至图14以及图17至图20是示出在工艺的不同阶段以及基板处理设备100的不同部分中安装在载体上的基板(图6以及图17-图20)连同在工艺的不同阶段中安装在载体上的基板(图9、图10和图12-图14)一起的剖视图，以示出根据发明构思的实施例的用于制造半导体器件的方法。图7是图6的部分“A”的放大图。图8是示出根据发明构思的多个方面的用于处理基板的方法的流程图。图11是图10的部分“B”的放大图。图15和图16是图14的部分“A”的放大图。
参照图6，示出了基板30和载体10。基板30可以是包括诸如硅的半导体材料的基板。基板30可以是在本实施例中使用的硅晶片。在实施例中，基板30可以是对其执行前道工序(FEOL)工艺的硅晶片。基板30可包括器件部分30a和边缘部分30b。器件部分30a可在随后的切割工艺之后用作半导体芯片。以下，器件部分30a可被称为“器件部分基板30a”。图7是器件部分30a的部分“A”的放大图。
参照图7，晶体管TR设置在器件部分基板30a上。晶体管TR被层间绝缘层34覆盖。互连件33设置在层间绝缘层34中。通孔35穿透第一层间绝缘层34a和器件部分基板30a的一部分以与设置在第二层间绝缘层34b中的互连件33接触。通孔35可由金属(例如，铜)形成。扩散防止层32和绝缘层31共形地设置在通孔35和器件部分基板30a之间以及通孔35和第一层间绝缘层34a之间。第一导电焊盘36设置在第三层间绝缘层34c上。第一导电焊盘36的一部分和第三层间绝缘层34c被第一钝化层37覆盖。导电凸起38穿透第一钝化层37以与第一导电焊盘36接触。
再次参照图6，可将载体10以载体10面对导电凸起38的方式结合或粘合到基板30。提供载体10以支撑基板30。在实施例中，载体10在使基板30的背面凹进的背研磨工艺期间支撑基板30，由此防止基板30弯曲或以其他方式损坏。这里，基板30的背面可与基板30的其上提供有导电凸起38的前面相对。粘合层40a可被提供在基板30和载体10之间以牢固地将基板30粘合到载体10。粘合层40a可包括能够通过热而硬化的热固性粘合剂，或者能够通过光(例如，UV)而硬化的紫外(UV)固化粘合剂。例如，热固性粘合剂可包括环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯丙烯酸酯或硅树脂。例如，UV固化粘合剂可包括环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、硅丙烯酸酯或乙烯醚。可通过化学气相沉积(CVD)工艺、喷涂工艺或旋涂工艺来形成粘合层40a。
载体10可包括透明或不透明基板。例如，如果粘合层40a包括UV固化粘合剂，则载体10可由玻璃或聚碳酸酯形成的透明基板构成。如果粘合层40a包括热固性粘合剂，则载体层10可由透明基板或不透明基板(例如，金属基板或硅基板)构成。
可提供分离层40b以将载体10从基板30容易地分离。另外，也可提供分离层40b以容易地去除设置在器件部分30a的侧壁上的粘合层40a。例如，分离层40b可包括硅油或聚乙烯。在本实施例中，如图6中所示，粘合层40a与载体10接触，分离层40b设置在粘合层40a和基板30之间以与基板30接触。然而，发明构思的实施例不限于此。在实施例中，还可提供附加的分离层。可在粘合层40a和载体10之间提供附加的分离层，或者可与载体10相邻地提供附加的分离层。粘合层40a和分离层40b可定义为中间层40。以下，出于容易且便于解释的目的，在器件部分30a和载体10之间的中间层40可定义为中间层40的第一部分P1，在边缘部分30b和载体10之间的中间层40可定义为中间层40的第二部分P2。
根据发明构思的实施例，厚度差异可出现在边缘部分30b和器件部分30a之间。换句话说，器件部分30a可从边缘部分30b朝着载体10突出第一厚度T1。例如，第一厚度T1可为大约350μm。边缘部分30b可包括斜角区域或倾斜的侧壁。当基板30粘合到载体10且中间层40布置在它们之间时，由于厚度差异出现在器件部分30a和边缘部分30b之间，因此中间层40的第二部分P2可不完全填充边缘部分30b和载体10之间的空间。换句话说，如在图6中所示，第二部分P2的外侧壁可具有朝着中间层40的第一部分P1弯曲的轮廓。
将粘合到基板30的载体10装载在基板处理设备200A内，然后执行基板处理工艺。在实施例中，使用图5的基板处理设备200A来执行基板处理工艺。以下，将参照图8至图14来描述根据实施例的基板处理方法。
如参照图5A所描述的，可将装载到基板处理设备200A中的载体10安全地装载在装载区域R1的旋转卡盘112上。根据实施例，可将保护胶带(未示出)粘合到载体10的底表面，载体10可被安全地装载在旋转卡盘112上且保护胶带布置在它们之间。保护胶带(未示出)将防止载体10因旋转卡盘112和载体10之间的摩擦或接触而受损并且将在旋转卡盘112的适当位置中牢固地支持载体10。
装载在装载区域R1的旋转卡盘112上的载体10通过分度工作台150的旋转移动到第一研磨区域R2中，然后执行粗研磨工艺以粗略地研磨基板30的背面。根据发明构思的实施例，可按照两个步骤来执行粗研磨工艺。换句话说，执行粗研磨工艺可包括执行第一粗研磨工艺和执行第二粗研磨工艺。第一粗研磨工艺和第二粗研磨工艺可以以在它们之间的间隔来顺序地执行或者可连续地执行。以下，将对此更详细地进行描述。
参照图8和图9，对基板30执行第一粗研磨工艺(S10)。换句话说，使第一研磨区域R2的研磨头122与基板30接触以研磨基板30的背面，从而减薄器件部分30a。通过第一粗研磨工艺减薄的器件部分30a将具有第二厚度T2。第二厚度T2小于图6中的第一厚度T1。例如，第二厚度T2可为大约300μm。在工艺的这个阶段期间，去除边缘部分30b。由于边缘部分30b被去除，因此中间层40的第二部分P2被暴露，第二部分P2的上部也可在第一粗研磨工艺期间被去除。
参照图8和图10，在完成第一粗研磨工艺之后，将高压水喷射到中间层40的现在被暴露的第二部分P2(S20)。根据发明构思，在对角方向上通过喷射喷嘴138将高压水喷射到第二部分P2。更详细地，当从平面图观察时，在从基板30的中心部分朝着基板30的边缘的方向上喷射高压水。当从剖视图观察时，通过喷射喷嘴138将高压水以与旋转卡盘112的顶表面倾斜的预定角度θ喷射到中间层40的第二部分P2。可在使旋转卡盘112旋转的同时喷射高压水，所以高压水被均匀地喷射在中间层40的第二部分P2的顶表面的整个圆周上方。
中间层40的第二部分P2通过喷射的高压水与器件部分30a的侧壁分离。图11示出中间层40的第二部分P2通过喷射的高压水被去除的状态。如图11中所示，喷射高压水以将中间层40的第二部分P2与器件部分30a的侧壁以及与中间层40的第一部分P1物理分离。换句话说，通过施加到第二部分P2的顶表面的高压水的物理力，中间层40的第二部分P2与器件部分30a的侧壁以及与中间层40的第一部分P1分离。设置在器件部分30a的侧壁上的分离层40b帮助第二部分P2与器件部分30a的侧壁容易地分离。根据发明构思，喷射到中间层40的第二部分P2的高压水的喷射角度θ可大于30度且小于90度。在实施例中，高压水的喷射角度θ可在从45度至60度的范围内。如果高压水的喷射角度θ小于45度，则第二部分P2不会容易地分离。如果高压水的喷射角度θ大于60度，则中间层40的第一部分P1的一部分也可在第二部分P2的去除期间被去除，所以底切区域会形成在中间层40的第一部分P1中。这是因为施加到第二部分P2的高压水的物理力根据高压水的喷射角度θ而改变。如参照图4所描述的，通过喷嘴主体136和喷射喷嘴138的沿着臂134的线性运动、喷嘴主体136和喷射喷嘴138的沿着支撑轴132的竖直运动以及喷射喷嘴138的绕着轴137的旋转来控制高压水的喷射角度θ。
参照图8和图12，在完成工艺S20之后，去除中间层40的第二部分P2。可部分地或完全地去除中间层40的第二部分P2。根据实施例，如在将第二部分P2的保留部分的外侧壁示为倾斜表面的图12中所示，第二部分P2的与中间层40的第一部分P1接触的部分可保留。然而，发明构思不限于此。在去除中间层40的第二部分P2之后，可对器件部分30a的背面执行第二粗研磨工艺(S30)。在执行第二粗研磨工艺之后，器件部分30a将具有第三厚度T3。第三厚度T3可为例如大约120μm。
在可选择的操作中，可同时执行工艺S20和工艺S30。图13示出对同一器件部分30a同时执行工艺S20和工艺S30的状态。如在图13中所示，在通过工艺S10暴露中间层40的第二部分P2之后，可将高压水喷射到中间层40的暴露的第二部分P2。在通过喷射喷嘴138喷射高压水的同时，通过第二粗研磨工艺同时研磨器件部分30a的背面。因此，可同时执行研磨器件部分30a的工艺S30和喷射高压水的工艺S20。换句话说，在第一研磨区域R2中，可在通过粗研磨工艺暴露中间层40的第二部分P2之后将高压水喷射到中间层40的第二部分P2。连续地执行粗研磨工艺直到器件部分30a具有第三厚度T3为止，并在粗研磨工艺期间去除中间层40的第二部分P2。结果，可连续地执行而不是顺序地执行第一粗研磨工艺和第二粗研磨工艺。在这种情况下，第一粗研磨工艺和第二粗研磨工艺可与基本上单个工艺对应。
参照图8和图14，在完成第二粗研磨工艺(S30)之后，可将载体10移动到第二研磨区域R3中。对第二研磨区域R3中的基板30执行精加工工艺(S40)。因此，可去除通过粗研磨工艺在基板30中形成的细裂纹。在完成精加工工艺(S40)之后，可将载体层10移动到抛光区域R4中。在抛光区域R4中对基板30执行抛光工艺(S50)。因此，器件部分30a的背面被平坦化以暴露通孔35的顶表面。
在实施例中，如果基板处理设备200A包括与第二研磨区域R3或抛光区域R4相邻的喷嘴构件130，则可在精加工工艺S40或抛光工艺S50之后喷射高压水。同时，在本实施例中，可在同一设备中执行用于减薄基板30的研磨工艺S 10和S30至S50以及喷射高压水的工艺S20。然而，发明构思不限于此。可在附加的设备中执行喷射高压水的工艺S20。
如上所述，可通过工艺S10至S50执行基板处理工艺。根据发明构思的实施例的基板处理工艺可包括通过研磨经由中间层40结合到载体10的基板30的背面来减薄基板30以及通过将高压水喷射到减薄的基板30的背面来去除中间层40的一部分(例如，第二部分P2)。因为中间层40的第二部分P2在随后的工艺中会充当污染源，所以将其去除。根据发明构思的实施例，通过使用水喷射法由喷射喷嘴138喷射的高压水的物理力来去除中间层40的第二部分P2。因此，不论中间层40是由热固性粘合剂还是紫外(UV)固化粘合剂形成，都可有效地去除第二部分P2。另外，可在同一设备中执行减薄基板30的工艺和去除中间层40的所述部分的工艺，因此，工艺被简化，从而改善了半导体器件的生产率。接着，描述用于制造半导体器件的方法的随后的工艺。
参照作为图14的部分“A”的放大图的图15，从基板处理设备200A卸载载体10，然后回蚀刻器件部分基板30a的部分42以暴露绝缘层31的侧壁的部分31a和通孔35的顶表面。
参照作为图14的部分“A”的放大图的图16，在器件部分基板30a的背面上形成第二钝化层39，将第二导电焊盘41形成为与通孔35接触。即使未在附图中示出，也可形成再分配互连件以与第二导电焊盘41接触。
参照图17，将载体10与器件部分基板30a分离。可通过机械方法分离载体10。在实施例中，可通过能够支持载体10的端部的合适的设备将载体10与器件部分基板30a分离，分离层40b促进载体10与器件部分基板30a的分离。在将器件部分基板30a与载体10分离之后，去除保留在基板30上的中间层40。为了去除保留的中间层40，如上所述，可根据用于中间层40的材料对中间层40施加热或可将光辐照到中间层40。可选择地，可对中间层40施加物理力以将它从基板30去除。可通过上述的工艺来获得包括通孔35的减薄的器件部分基板30a。可通过下面的工艺来封装获得的器件部分基板30a。
参照图18，将器件部分基板30a装载到包括用于粘合在其上的芯片的胶带160的晶粒结合器设备(die bonder apparatus)。如所示出的，还通过支持件170来稳固地固定器件部分基板30a。
参照图19，器件部分基板30a被锯切以划分成均包括至少一个通孔35和凸起38的多个单独的半导体芯片30c。在实施例中，器件部分基板30a可通过切割轮(未示出)沿着划片线来切割以划分成多个半导体芯片30c。
参照图20，将从器件部分基板30a划分的一对半导体芯片30c安装在诸如印刷电路板(PCB)的封装基板51上。然而，将理解的是，可将单个半导体芯片30c或2个以上的半导体芯片30c安装在基板上。在实施例中，以面朝下的方式将半导体芯片30c安装在封装基板51上。此后，可执行模制工艺以形成覆盖半导体芯片30c和封装基板51的模制层60。将至少一个焊球55结合到封装基板51的底表面。结果，可完成半导体器件70。
如上所述，在基板30中形成通孔35。然而，发明构思不限于此。在另一实施例中，可不在基板30中形成通孔35。上述的用于制造半导体器件的方法可应用于各种类型的半导体器件和包括半导体器件的封装模块。
图21是示出包括根据发明构思的实施例制造的半导体器件的封装模块的示例的图。参照图21，封装模块1200可包括通过四方扁平封装(QFP)技术封装的半导体集成电路芯片(例如，半导体器件)1220和半导体集成电路芯片(例如，半导体器件)1230。换句话说，根据发明构思的上面的实施例的使用半导体器件技术实施的半导体器件1220和1230可安装在模块基板1210上以制造封装模块1200。封装模块1200可通过提供在模块基板1200的一个边缘部分上的外部连接端子1240而电连接到外部电子装置。
可将前述实施例的半导体器件技术应用于电子系统。图22是示出包括根据发明构思的实施例制造的半导体器件的电子装置的示例的示意性框图。参照图22，电子系统1300可包括控制器1310、输入/输出(I/O)装置1320和存储装置1330。控制器1310、I/O装置1320和存储装置1330可通过数据总线1350彼此通信。数据总线1350可与传输电信号所通过的路径对应。例如，控制器1310可包括微处理器、数字信号处理器、微控制器或具有与它们中的任何一个相同功能的其他逻辑器件中的至少一种。控制器1310和存储装置1330中的至少一个可包括根据发明构思的上述实施例制造的半导体器件。I/O装置1320可包括小型键盘、键盘和/或显示装置。存储装置1330可以是存储数据的装置。存储装置1330可存储通过控制器1310执行的数据和/或指令。存储装置1330可包括易失性存储装置和/或非易失性存储装置。在实施例中，存储装置1330可包括闪存装置。例如，根据发明构思的上述实施例制造的闪存装置可安装在诸如移动装置或桌上型计算机的信息处理系统中。闪存装置可实现为固态硬盘(SSD)。在这种情况下，电子系统1300可在存储装置1330中稳固地存储大量的数据。电子系统1300还可包括用于将电数据传输到通信网络和/或用于从通信网络接收电数据的接口单元1340。接口单元1340可通过无线或电缆来操作。例如，接口单元1340可包括天线或电缆/无线收发器。虽然未在附图中示出，但是电子系统1300还可包括应用芯片集和/或相机图像处理器。
电子系统1300可实现为移动系统、个人计算机、工业计算机或执行各种功能的逻辑系统。例如，移动系统可以是个人数字助理(PDA)、便携式计算机、上网本、移动电话、无线电话、膝上型计算机、存储卡、数字音乐系统或信息发送/接收系统中的任何一种。如果电子系统1300是能够执行无线通信的系统，则电子系统1300可以在诸如CDMA、GSM、NADC、E-TDMA、WCDMA、CDMA2000、Wi-Fi、Muni Wi-Fi、蓝牙、DECT、无线USB、Flash-OFDM、IEEE 802.20、GPRS、iBurst、WiBro、WiMAX、WiMAX-Advanced、UMTS-TDD、HSPA、EVDO、LTE-Advanced或MMDS的通信系统的通信接口协议中使用。
根据发明构思的前述实施例制造的半导体器件可提供在存储系统中。图23是示出包括根据发明构思的实施例制造的半导体器件的存储系统的示例的示意性框图。参照图23，存储系统1400可包括非易失性存储装置1410和存储控制器1420。非易失性存储装置1410和存储控制器1420可存储数据和/或可读取存储的数据。非易失性存储装置1410可包括根据发明构思制造的非易失性存储装置中的至少一种。存储控制器1420可响应于主机1430的读取/写入请求来控制非易失性存储装置1410，使得存储的数据可被读取和/或数据可被存储。
根据发明构思的实施例，由中间层结合到载体的基板的背面通过研磨工艺减薄，高压水喷射到减薄的基板的背面以去除中间层的一部分。由于使用水喷射法通过高压水的物理力去除中间层的所述部分，因此能够有效地去除中间层的所述部分。结果，能够最小化或防止如果中间层未被适当地去除则会在随后的工艺中由中间层导致的工艺缺陷。另外，可在同一设备中执行减薄基板的工艺和去除中间层的所述部分的工艺，因此，工艺可被简化以改进半导体器件的生产率。
虽然已经参照示例实施例描述了发明构思，但对于本领域技术人员将明显的是，在不脱离发明构思的精神和范围的情况下，可作出各种改变和修改。因此，应该理解的是，上面的实施例不是限制性的，而是说明性的。因此，发明构思的范围将通过权利要求及其等同物的最广泛的可容许的解释来确定，并且不应被前面的描述限制或限定。

Claims (25)

1.一种基板处理设备，所述基板处理设备包括：
旋转卡盘，被构造成支撑基板；
研磨头，设置在旋转卡盘上方，研磨头被构造成研磨由旋转卡盘支撑的基板；以及
喷嘴构件，包括被构造成将高压水喷射到由旋转卡盘支撑的基板的喷射喷嘴，
其中，喷射喷嘴与基板叠置以将高压水喷射到基板的边缘。
2.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，当从平面图观察时，高压水在从基板的中心朝着基板的边缘的方向上喷射，
其中，当从剖视图观察时，高压水以与旋转卡盘的顶表面倾斜的角度喷射。
3.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，喷射喷嘴通过水喷射法来喷射高压水。
4.如权利要求3所述的基板处理设备，其中，高压水的喷射压强在100巴至800巴的范围内。
5.如权利要求1所述的基板处理设备，其中，喷嘴构件还包括：
支撑轴，与旋转卡盘相邻地设置；
臂，连接到支撑轴并且在基板上方延伸；以及
喷嘴主体，结合到臂以与基板叠置，
其中，喷射喷嘴与喷嘴主体结合。
6.如权利要求5所述的基板处理设备，其中，喷嘴主体被构造成在臂的纵向方向上沿着臂可线性地移动，
其中，喷嘴主体还被构造成在与臂的纵向方向垂直的旋转轴上的竖直面中是可旋转的。
7.如权利要求5所述的基板处理设备，其中，臂被构造成沿着支撑轴的纵向方向可竖直地移动。
8.如权利要求1所述的基板处理设备，所述基板处理设备还包括：
分度工作台，在其上安装旋转卡盘，
其中，设置多个旋转卡盘，所述多个旋转卡盘包括以90度间隔安装在分度工作台上的第一旋转卡盘、第二旋转卡盘、第三旋转卡盘和第四旋转卡盘，
其中，研磨头包括分别设置在第二旋转卡盘、第三旋转卡盘和第四旋转卡盘上方的多个研磨头。
9.如权利要求8所述的基板处理设备，其中，设置在第二旋转卡盘上方的研磨头包括被构造为执行粗略地研磨设置在其下方的基板的粗研磨工艺的研磨头，
其中，设置在第三旋转卡盘上方的研磨头包括被构造为执行精细地研磨设置在其下方的基板的精加工工艺的研磨头，
其中，设置在第四旋转卡盘上方的研磨头包括被构造为执行使设置在其下方的基板平坦化的抛光工艺，
其中，喷嘴构件与第二旋转卡盘至第四旋转卡盘中的一个旋转卡盘相邻地来提供以将高压水喷射到由所述一个旋转卡盘支撑的基板。
10.如权利要求9所述的基板处理设备，其中，喷嘴构件与第二旋转卡盘相邻地来提供。
11.如权利要求9所述的基板处理设备，其中，喷嘴构件包括分别与第二旋转卡盘至第四旋转卡盘相邻地提供的多个喷嘴构件。
12.一种用于处理基板的方法，所述方法包括下述步骤：
通过粘合层将结合到载体的基板装载到旋转卡盘上；
执行研磨工艺以减薄基板并且暴露设置在通过研磨工艺减薄的基板的侧壁上的粘合层；以及
将高压水喷射到暴露的粘合层以去除暴露的粘合层的至少一部分，
其中，当从平面图观察时，在从基板的中心朝着基板的边缘的方向上喷射高压水，
其中，当从剖视图观察时，以与旋转卡盘的顶表面倾斜的喷射角度来喷射高压水。
13.如权利要求12所述的方法，其中，高压水的喷射压强在100巴至800巴的范围内。
14.如权利要求12所述的方法，其中，高压水的喷射角度在45度至60度的范围内。
15.如权利要求12所述的方法，其中，基板包括器件部分和围绕器件部分的边缘部分，
其中，器件部分从边缘部分朝着载体突出第一厚度，
其中，粘合层包括：设置在器件部分与载体之间的第一部分；以及设置在边缘部分与载体之间的第二部分，
其中，通过研磨工艺来去除第二部分，
其中，暴露的粘合层与粘合层的第二部分对应。
16.如权利要求15所述的方法，执行研磨工艺的步骤包括下述步骤：
执行粗略地研磨基板的粗研磨工艺；
执行精细地研磨粗研磨后的基板的精加工工艺；以及
执行使精细研磨后的基板平坦化的抛光工艺，
其中，通过粗研磨工艺来去除边缘部分，
其中，高压水喷射作为粗研磨工艺的一部分。
17.如权利要求16所述的方法，其中，执行粗研磨工艺的步骤包括：执行第一粗研磨工艺和第二粗研磨工艺，
其中，器件部分通过第一粗研磨工艺来减薄以具有比第一厚度小的第二厚度，
其中，器件部分通过第二粗研磨工艺来减薄以具有比第二厚度小的第三厚度，
其中，在第一粗研磨工艺之后喷射高压水。
18.如权利要求12所述的方法，其中，在同一设备中执行研磨工艺和喷射高压水。
19.一种基板处理系统，所述基板处理系统包括：
基板处理设备，包括至少一个基板处理站，所述至少一个基板处理站中的至少一个包括：
旋转卡盘，被构造为将基板安装在其上；
研磨构件，设置在旋转卡盘上方并且被构造成使其与基板接触以研磨基板的表面；
喷嘴构件，与基板处理设备相邻地设置，包括喷嘴主体和用于将喷嘴主体定位在旋转卡盘的中心部分上方的臂，喷嘴主体包括被构造成通过将高压水朝着基板的外边缘引导来执行水喷射工艺的喷射喷嘴。
20.如权利要求19所述的基板处理系统，其中，当从剖视图观察时，高压水以与旋转卡盘的顶表面倾斜的角度喷射。
21.如权利要求19所述的基板处理系统，其中，喷嘴主体被构造成在臂的纵向方向上沿着臂可线性地移动，
其中，喷嘴主体还被构造成在与纵向方向垂直的旋转轴上的竖直面中是可旋转的。
22.如权利要求19所述的基板处理系统，其中，喷嘴构件被构造成相对于旋转卡盘竖直地移动喷嘴主体。
23.如权利要求19所述的基板处理系统，其中，基板处理设备包括多个基板处理站。
24.如权利要求23所述的基板处理系统，其中，基板处理设备的第一基板处理站包括被构造为对基板执行粗研磨工艺的研磨构件，基板处理设备的第二基板处理站包括被构造为对基板执行抛光工艺的研磨构件。
25.如权利要求24所述的基板处理系统，其中，喷嘴构件与第一基板处理站相邻地设置。
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