[發(fā)明專利]一種晶圓分離的設(shè)備以及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210385481.7
• 申請(qǐng)日: 2022-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN114932635A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 簡(jiǎn)世平;高楊;國(guó)柄智章;簡(jiǎn)麟豐;竹原尚吾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市米珈來(lái)智能裝備有限公司
• 主分類號(hào): B28D5/04
• 分類號(hào): B28D5/04;B28D7/00;B28D7/04;B23K26/38;B23K26/70;B23K101/40
• 代理公司: 深圳國(guó)新南方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44374
• 代理人: 周雷

本發(fā)明提供一種晶圓分離的設(shè)備以及方法，該設(shè)備以及方法使改質(zhì)層中的龜裂點(diǎn)周邊裂紋進(jìn)一步成長(zhǎng)，達(dá)到分離條件，再以機(jī)械手臂將與晶碇結(jié)合變?nèi)醯木A取下。本發(fā)明提供的晶圓分離的設(shè)備包括：用于固定晶碇的平臺(tái)，所述設(shè)備工作時(shí)，所述晶碇的上方為振動(dòng)板，并且所述晶碇與所述振動(dòng)板之間具有水膜；所述振動(dòng)板上設(shè)置至少一個(gè)超聲波發(fā)生器，所述超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的振動(dòng)經(jīng)所述振動(dòng)板傳遞到水膜。本發(fā)明中振動(dòng)板與晶碇表面的間隙微小，可以大幅縮短分離工序所需的時(shí)間，并且水膜完全覆蓋晶碇表面，水膜可以將超聲波振動(dòng)均勻地傳遞到各區(qū)域上，確保各區(qū)域上相鄰龜裂點(diǎn)周邊裂紋進(jìn)一步成長(zhǎng)，便于后續(xù)將待分離晶圓完全從晶碇上取下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體中晶碇分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶圓分離的設(shè)備以及方法。

背景技術(shù)

晶圓(wafer)是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)性原材料。極高純度的半導(dǎo)體經(jīng)過拉晶、切片等工序制備成為晶圓，晶圓經(jīng)過一系列半導(dǎo)體制造工藝形成微小的電路結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過切割、封裝、測(cè)試成為芯片，廣泛應(yīng)用到各類電子設(shè)備當(dāng)中。形成晶碇后需要進(jìn)行切片加工，其目的在于將晶碇切成一定厚度的薄晶圓。

晶圓尺寸與工藝制程并行發(fā)展，每一制程階段與晶圓尺寸相對(duì)應(yīng)。晶碇的直徑是由籽晶拉出的速度和旋轉(zhuǎn)速度決定的，一般來(lái)說(shuō)，上拉速率越慢，生長(zhǎng)的晶碇直徑越大。而切出的晶圓片的厚度與直徑有關(guān)，雖然半導(dǎo)體器件的制備只在晶圓的頂部幾微米的范圍內(nèi)完成，但是晶圓具有一定厚度才能保證足夠的機(jī)械應(yīng)力支撐，因此晶圓的厚度會(huì)隨直徑的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，例如：直徑51毫米的晶圓，厚度275微米；直徑150毫米(5.9英寸，通常稱為“6英寸”)的晶圓，厚度675微米；直徑200毫米(7.9英寸，通常稱為“8英寸”)的晶圓，厚度725微米；直徑300毫米(11.8英寸，通常稱為“12英寸”)的晶圓，厚度775微米。由此可見，即使晶圓的厚度會(huì)隨直徑的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，但晶片最大厚度仍然是小于1毫米的微小尺寸。

線切割是設(shè)備使用特殊材質(zhì)(如金剛石)的切割線去切割碳化硅，切割過程中需要同時(shí)使用到漿料，如乳化液等以起到潤(rùn)滑、降溫等作用。由于碳化硅硬度遠(yuǎn)大于硅片硬度，所以常規(guī)的線切割工藝可以用來(lái)切割硅基材料，但是同樣的線切割工藝用來(lái)切割碳化硅時(shí)損耗就相當(dāng)大，因此近期開始采用激光改質(zhì)切割的方式進(jìn)行晶碇切割。

激光改質(zhì)切割是使用特定波長(zhǎng)的激光束通過透鏡聚焦在晶碇內(nèi)部的預(yù)定位置，激光照射部分的周邊形成密集的龜裂，裂紋互相連接形成整面的改質(zhì)層，再通過施加外力或沖擊力將龜裂點(diǎn)周邊裂紋進(jìn)一步成長(zhǎng)，從而形成斷層。

傳統(tǒng)的晶圓切割和激光改質(zhì)切割相比較，后者的切割過程是完全干燥的加工過程，采用非接觸式切割，切割設(shè)備的使用壽命更長(zhǎng)，可以縮小切割寬度從而減小材料浪費(fèi)，也不產(chǎn)生過量的熱影響晶碇的穩(wěn)定性或者對(duì)晶碇產(chǎn)生熱損傷。

假設(shè)激光改質(zhì)切割對(duì)改質(zhì)層進(jìn)行完整面的照射，但是激光在改質(zhì)層照射過密時(shí)產(chǎn)生大量的熱，容易對(duì)于晶碇的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響；并且這種情況下的光路設(shè)計(jì)復(fù)雜、實(shí)際制造效率低，因此現(xiàn)有技術(shù)中的激光改質(zhì)切割在改質(zhì)層對(duì)晶碇進(jìn)行照射，形成不連續(xù)的密集的龜裂點(diǎn)，再通過施加外力或沖擊力將龜裂點(diǎn)周邊裂紋進(jìn)一步成長(zhǎng)，從而形成斷層。

如申請(qǐng)?zhí)枮?01610080313.1的中國(guó)發(fā)明專利(以下稱“13.1發(fā)明”)，其公開了一種晶圓的生成方法，具體公開了在該晶圓剝離步驟中，將六方晶單晶碇浸漬在水中并且賦予超音波而將板狀物從六方晶單晶碇剝離從而生成六方晶單晶晶圓。根據(jù)13.1發(fā)明中說(shuō)明書第0071段至第0073段，以及說(shuō)明書附圖9可以知道，晶碇、支撐工作臺(tái)、超聲波裝置均是泡在水槽中。因此在改質(zhì)層的龜裂(點(diǎn))成長(zhǎng)的工藝流程與其他加工流程進(jìn)行銜接時(shí)，其一方式為水槽中的純水將反復(fù)等待純水被注入、被放出，導(dǎo)致降低了生產(chǎn)效率。另外設(shè)備需要被浸泡在水中進(jìn)行工作，影響設(shè)備的工作性能；另一可能的實(shí)施方式是晶碇反復(fù)地從水槽中上升或者下降，每次進(jìn)行整體設(shè)備的升降均需要進(jìn)行垂直方向上的定位，也會(huì)降低生產(chǎn)效率。