TWI270133B - A device for cutting a layer from a substrate, and an associated method - Google Patents

Description

1270133 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上是關於材料的處理，特別是關於用於電 子、光學、光電的基板。 5 更精密言之，本發明是關於自動削除材料之一層的高精 密裝置，材料經由一弱區固定至來源基板，來源基板與待削 除層形成待削除單元，裝置具有削除機構與用於支持待削除 單元之支持機構。 術語「削除」用於本說明書中，以涵蓋一種操作，其將 10 單一元件或單元分割成為二分離的部分，且保証該部份不會 再連結。 如下述，在本發明的上下文中，此削除發生在一弱區。 本發明也關於自動削除材料之一層的高精密方法，材料 經由一弱區固定至來源基板，來源基板與待削除層形成待削 15 除單元，方法包含： •藉由支持機構安置該待削除單元； •藉由削除機構削除該層。 本發明特別適用於削除小於100微米的厚度之層，特別 是削除微米位階厚度的所謂「薄」層。 20 【先前技術】 上述方式及方法用於製造(選擇性薄）層，其企圖自取得 該層的來源基板傳送至「目標」支撐件。 基板大體上是稱為Γ晶圓」之碟片形式。晶圓可以由諸 1270133 如矽的半導體材料製造。 已知在曰曰圓中製造一弱區，其佔據一平行於晶圓之一主 要面的平面。 弱區可以藉由植入撞擊晶圓表面的離子 在晶圓的體積中建立_弱層，其舆_底區域(在； 上下文中對應於來源基板）及一頂區域（在本說明書的上下 文中對應於待削除層）隔離。 曰 文件FR 2 681 472號描述能夠製造薄層之此方法之一 例。 ^也可以藉由任何其他習知的機構製造弱區，例如，藉由 Ϊ立一？在基板(例如，矽絕緣體(S0I)型基板)中的氧“ 二’或措由使二層接合在—起(接合區對應於弱區），在二祠 密材料區域之間建立_多孔性材料的中間區域。 15 具體言之’也能夠以此方式處理梦加任何物(s叫型或 至於任何物加任何物(a〇a)型的基 落在本發明的範如。 ①册此基板 =了_通過弱區及自包含來源基板與待削除層的單 妙而2 件’可以請求人工操作者的服務。 然而此：，工操作者造成限制可以產生層的速率之因素。 此外，在此狀況下，不保註操作的再生性。 也已知哥求避免上述缺點的自動削除裳置和方法。 號。此裝置和方法之-例揭示於歐洲專利文件Ep㈣Μ⑽ 該文件的裝置利用水噴射對於晶圓（該晶圓另外經由它 20 1270133 的二主要面而被支持)之邊緣的衝擊， 貝射削入弱區，g 晶圓削成二部分。 且將 於是，該裝置包含與晶圓之二面的個 構’該支持機構允許晶圓的二部分在削目的支持機 量。 W除期間移開某預定 這是因為精細控制坐落於弱區任— 間的間隔係重要的，特別是當二部分 1 aW邛分之 候。 自不同材料製成的時 例如，當削除一待削除單元（該單元包人一声石 由弱區固定至碳化石夕(SiC)基板)時，石夕層之受开;2

SiC基板的剛性強很多，且變形少报多、 口為 化。 ，且可能導致矽層惡 歐洲專利文件EP 0 925 888號的骏置 15 2方案，其在於以所欲的方式造成待削除晶二二部 隔離及/或變形。 刀之 然而，與裝置有關之限制是它_於允許某隔離量及/ 或某變形量之機構只准被動。 那些被動機構對應於支持機構的特殊構造，其表面可能 L括既疋形狀的穴，以允許晶圓的部分隔離至某程度。 依據該文件，也可以使該支持機構的表面成為大體上凸 出的形狀，或在與曰曰曰圓接觸之該支持機構的表面上提供一層 彈性材料。 一 但是無論如何，此被動解決方案只能夠造成晶圓部分之 隔離及/或變形，該隔離及/或變形只是「承受」；文件EP 〇 925 20 1270133 m號的裝置未提供真正的主動控制。 也觀察到，支持機構也必須使 射嚙合於晶圓的周緣，4 、日日®轉動，以致於水的喷 雜。 1緣，如此使得褒置的設計和操作更加複 【發明内容】 本發明之一目的是避免上 是薄層:並控制待削除部分的隔離及/或變削除層，特別 操作本發明之另一目的是能夠以完全自動的方式執行削除 為了達成這些目的，本菸 自動削除材料之—層W ^ —特財提供··一用於 一 基板’该來源基板與該待肖彳料μ㈣认 70，該裝詈且古、0Μ入μ ^陈增开/成一待削除單 15 20 Χ衣置具有削除機構及用於支持待 平 構，該裝置的牲舛头 、寻为丨除早兀的支持機 以主動伴為持機構能夠以受控制的方式移動， 修正該隔^^削除車凡之每一部分的隔離及/或變形，以 ㈣雕及/或該變形。 本t明的裳置之較佳但非限制性的特徵如下· •节、機構包含一用於削入待削除單元的刀片； •除機構包含用於產生麼縮流體喷射的機構； 單元中ϋ、ι支持機構也適用於以控制器方式移動，以在待削除 • 成應力，便利於削除； ’、 爽碩；/支持機構包含與待削除單元的每一部分相關的個別 1270133 執行； •該支持機構之受控制的位移可以垂直於該削除平面而 ， 執行該支持機構之受㈣的位移可以平行於該削除平面而 的感=包含剌於獲得代表糊除操作進展之資料 機構觀察該_ 二極==:;:=除=任-側_ 進展能夠特徵化； ^除早㈣分之間的間隔之 .該裝置具有二刀片；及 •该裝置的每一刀片且古— 15 20 肖〜_除單元的周緣之大部分刀刀’以 在第二特點中，本發 :高精密方法，該層材料經由―弱:：動削除材料之-層 來源基板與該待削除層肖^至—來源基板，該 :藉由削除 是俾使主動^^為它^含控制該支持機構的位移，I 形。％料削除單元之每-部分的隔離及 圭但非限制性的特徵如下· 又^工制9的位移是關聯於削入該待削除草 1270133 元的削除機構而實施； •該方法又包含獲得至 ，该支持機構之受控制的位移β ^该削除進展之資料項 控制的 •该支持機構之位移在垂 之方向是可控制的。 .該支持機構之位移在該^频察舰控制； 的削除平面中是可 直於该待削除單元的削除平面 ； 亥待削除單元的辦 【實施方式】 /、體〇之’雖然晶圓、2〇在高声立 一 顯然报大，但是實際上，晶圓的厚Γ可:Γ丨顯示成她 的位在2ΰ公分㈣至3Q公分(這些值無限制性 h之直徑而言，晶圓的厚度可以是若干公厘。 此包含二部分20a與20b，其大體上是碟形，且ϋ 二口丨刀由含有一弱區200c的中間區域2〇c連結。 弱區20〇c大體上在平行於晶圓之主要面的平面中延伸( 如本說明書㈣言中所解釋者’此弱區可以藉由植入而 製造’但是同樣可以由任何其他習知的方法製造。 、 3具體言之，二部分20a與20b可以由相同的材料製造(和 別是當區200c藉由植入製造時），或由不同材料製造。、 傳統上，晶圓的底部分20b稱為「來源基板」，而頂 刀20a稱為「待削除層」。 、 127〇133 〇 然而 的形狀。 圓如圖1所示，二部分20a與20b的邊緣可以如傳統而弄 、^ ^角’特別是對於半導體材料的層而言。在此狀況下， 4分20a與2%界定一與中間區域2〇c齊平的環形去角 5 10 15 20 部分20a與20b的邊緣也可以是任何其他既定 裝置10包含下列元件： •至少一用於削入晶圓20之弱區200(:的刀片。 1Q在圖1與2所示的特例中，裝置1〇具有二刀片101與 其位於與弱區2〇〇c相同的平面（稱為「削除」平面）内， 曰曰圓之直徑方向對立的側部，以削除晶圓周緣之二對立 然而，也可以使裝置1〇只具有二刀片1〇1與1〇2之一， 忒狀况，另一刀片可以省略，或由一用於正在削除晶圓時 ^持晶圓於定位的靜止支撐片取代（續功能是在其他地方 執行’如下述）；及 .用於在削除期間支持晶圓的支持機構。 在本發明的上下文巾，這些支持機構的形式是二喃合於 個別部分施與2〇b的外面（即，構成晶圓的三外面之面）之 失持夾頭l〇〇a與100b。 每-夾頭100a與l00b具有機構，用於爽持與它相關之 晶圓的面。 例如，這些夾頭機構可以包含在接觸晶圓的夾頭之表面 中的吸入杯及/或穴’該穴適用於連接至吸力，以固定晶圓 -11 - ^70133 的相關部分上之夾頭。 這些夾碩機構也可由任何習知方式製造，只要它們能夠 =夾持晶圓的部分之功能，且續保夾頭與晶圓的相關部分 二之㈣的接合力’以在整侧除操作（包括刀片削入晶 :置寺:如下述)時剛性維持夾頭與晶圓的該相關部分之相對 相關"7爽頭、100&與100b中的每—夾頭也安裝在適用於移動 “頭於削除平面中之個別位移機構上，及安裝在垂直於 除平面的方向，該方向稱為「垂直」方向。 為了 清晰起見，這些夾頭位移機構未顯示於圖中。 一具體s之’位移機構於是適用於促使每-夾頭獨立於另 一夾頭而執行受控制的位移。 控制機構也關聯於裝置的每—刀片，以促使刀片在削除 平面中自晶圓外部朝向它的中心移動。 =同Ball ’刀片顯示成為具有可觀而明顯的厚度，實際 上’每-刀片的厚度很小(在公厘的位階），刀片的功能是削 入晶圓的周緣至它的㈣中，不需要—直穿透至晶圓的中 心。 20 「如圖2所示，在平我圖中觀看的時候，刀片可以具有一 新月」升y的削除刀刃，而凹入側對應於晶圓的周緣曲率， 以致於刀片削除該巧緣的大部分。 八也可以使一主要刀片削除晶圓 ，以便藉由產生一在二部 分20a與20b之間擴展的前間隔而開始削除，然後使削除操 作轉移至另二刀片，其相對於第—刀片的削除方向對稱安置 12 1270133 於晶圓的任一側。 無論如何’無論裝置中的刀片數目為何及它們的位移為 何，夾頭的位移也關聯於控制削除晶圓的（諸）刀片而受到# 制。 > ^ 上述機構((諸）刀片與夾頭）的特定組合能夠在可能的最 佳狀況下削除晶圓。 更精密言之，裝置的每一刀片及作用在晶圓之二外面的 爽頭之作用的組合導致能夠有效地執行該削除。 又更精密言之，使每一刀片以一方式移動，俾使刀片削 曰曰圓的弱£ 200c，且此是在促使每一夾頭以預定方式移 動的時候同時執行，而如果二夾頭的移動互相同步，則二夾 頭能夠以不同的方式移動。 、 於是，當晶圓被裝置的（諸）刀片削入時，夾頭執行下列 功能： 15 20 •第一，夾頭支持它們的相關晶圓部分於肖彳除平中， 3於當裝置_)刀片削人晶在 该平面中。 =晶圓部分之位置的如此控制可以(例如)藉由防止晶 特殊歸階段的期間(特別是當刀片起初㈣ 實施。夾頭於是構成晶圓支持機構，其使刀片 夠在可此的最佳狀況下削入該晶圓； 直方向ίΓ·夾頭以受控制的方式’在削除平面及/或在垂 曰日圓邻刀在垂直方向之受控制的位移具有的第一效 -13- 1270133 ::削2及主動的方式造成晶圓部分的間隔變形，該變 ^日日_ (諸）刀片及在該部分之間擴展的前間隔之 在所則迴路，也可以觀察此前間隔的擴展，及 ^隔之進展時伺服控制夾頭在間隔方向的 靠产=固ΓΓ’為了提供完全自動及展現高品質的可 的i展時而是t觀I，上佳::丄㈣是不在觀察-前間隔 頭的位錄隔離及在‘平二==)隔時伺服控制夾 況下效特徵化的簡單機構。在此狀 機構的_觀察。移的調節迴路係他控制至來自此 15 號所教導者相比較〗„文件歐洲專利ΕΡ0 925 888 夠以部分_直方向之此受控制的位移能 離(藉由為1丨二’俾使無論何時，當觀察到的變形及/或隔 學系統或甚至^提供的照相機觀察，或藉由例如任何光 Γ即下述的特定產物)未對應於所欲的狀況 式變化 此修正可处道除期間之晶圓部分的變形及/或隔離。 此導致每—晶圓部分20a、20b獨立於其他部 20 127〇133 分而移動，且這些位移不必 的材料製成且具有不同的機械特徵時）別疋當二部分由不同 於是，依晶圓的特徵而定（特4 ^姓 料的性質之函數），可以使夾頭之一疋構成二晶圓部分之材 夾頭執行它本身之受控制的位移。一保持靜止，且促使另一 雖然基本控制機構是每— ^ 果’但是切&使錢相_ 位移的結 的形狀，其適祕促《特殊=表=有任何所欲 或通道的夾頭表面，…）。 、文形（凸出形、具備穴 ►除了控制晶圓部分的轡 方向的位移也可以控制成&僅或_以外’夾頭在垂直 ，以便進一步便㈣引應力(沿著箭… 在此方面，回想到與每一夾^ ^ ^ ^ ^ 15 3頭，晶圓部分，剛性連有接=:構= 夠％加牽引於該晶圓部分上。 頁月匕 式移可以、纟口合上述配置，促使夾頭以控制器的方 除平面中，例如，藉由移動夾頭於相反且可能是 牛見的方向’以在二晶圓部分之間略剪應力。此具有進- 應。此剪力效應在圖1 *由相反的應力 ^與〇3之形式絲’其辨行㈣时面的方向及在相反 的方向施加至二晶圓部分。 每-夾頭與相關晶圓部分之_接合力足夠強，以確保 “碩在它所執行的各種位移顧保持完全固定至相關的晶 15- 20 1270133 圓部分。 於是，本發明提供下列諸項之—種6 •削除機構；及 凡王原始的組合. •適於以受控制的方式㈣之支持機構。 此導致可以藉由一在穿透至—θ 形」效應的刀片，結合削上肖·;間時提供「, 晶圓中造成應力的爽頭之作用，促成前：'4.::. ::=可：=以?搆取代’ 10 15 該喷=向==以是能夠產生壓縮流體噴射的機構， 可以使相關於夾頭的削除機構結合至少一刀片及能夠 產生壓細流體0Μ"射的機構。於是，可以使農置的至小一刀片 具有一用於饋送壓縮流體的内部通道，該通道在刀^的前緣 尖端中向外敞開，使流體能夠射向晶圓的弱區，同時促使刀 片削入晶圓。 上述有關於控制炎頭的位置與位移及相關晶圓部分之 配置的、纟σ合較佳為配合一用於追縱晶圓部分的變形及/或隔 離之糸統而實施。 更精密言之，為了儘可能便利於裝置之可靠及堅固的自 動化’一有利的解決方案是保留直接觀察晶圓部分的間隔之 機構。 於是’可以安置一系列發光及收光二極極於削除平面 中’相對於裝置之(諸）刀片的一般削除方向（即，相對於前間 20 1270133 隔的擴展之一如 於刀片之此一二Ί二而在晶圓的任-側’該系列晶圓延伸 二二:方向(圖2之箭頭F1的方向)。 -側，成對中之：f於裝置之(諸)刀片的一般削除方向的任 每一對中母個二極體面對該對中的另一個二極體。 束’該另—個二,,：極體於是朝另-個二極體射出光 該光束。 ——個二極體之間沒有任何障礙時接收 圓部:=介於每一對中之二個二極體之間的晶 的光束由接收的二極=因為削除)’發光的二極體所射出 削除 制單元，可以读妒曰收先一極體至一裴有處理器的控 夾頭的位移。日日分之間的間隔之進展’結果’控制 15 20 可=整管制以下二者的作用之 •削除機構；及. 為 •失頭 的特徵(構成=一曰曰圓部分之間的機械應力匹配於晶圓 、：冓成-曰曰圓部分的材料之性質等…)。 晶圓而被i動關聯於ΐ削除機構削除的 用，意，此二種機構的作用必須^於」Μ —般的方式使 ’刀片4)削人，而夹頭接著作用，以利用 -17- 1270133 藉由削除機構的「楔形」效應而在晶圓部分之間所產生的初 始隔離。 然而，在本發明的另f變形中，也可以開始於在使削除 機構作用以前，藉由個別施加方向相反的牽引於夾持二部分 5 的夾頭，以施加間隔應力於二晶圓部分。 【圖式簡單說明】 在閱讀經由非限制例而提供之本發明的實施例之說明 及參考附圖時，可以更了解本發明的其他特點、目的與優 10 點，其中： •圖1是本發明之削除裝置的示意側視圖；及 •圖2是相同裝置的示意平視圖。 【主要元件符號說明】 元件符號 名 稱 10 削除裝置 20 晶圓 20a 部分 20b 部分 20c 中間區域 21c 去角 100a 夾頭 100b 夾頭 1270133 101 刀片 102 刀片 200c 弱區 Ca 應力 Cb 應力 FI 箭頭 Ta 箭頭 Tb 箭頭

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Claims (1)

15 20 1270133 、申請專利範園：1. -種用於自動削除-層材料(2加)之高精密 材料經由-弱區__定至—來源基、’讀層 源基板與該待削除層形成一待 ），讀來 有削除機構(1〇U〇2)及用於支持該)B’讀裝置具機構⑽a，um)，該裝置的特徵 』：：元的支持 受控制的方式移動，以主動伴 寺機構能筠以 部分的隔離及/或變形，以修正#/:^除單元之每-如申請專利範圍第1項之裝置^其及、/我該變形。 一用於削入該待削除單元的刀片f省削除機構包含 如申請專利範圍第丨項之裝置，1 用於產生壓縮流體喷射的機構。 /削除機構包含 :申請專利範圍第！至3項中任 ^持機構也適用於以控制器 、、、置’其中該 單70中造成應力，便利於削除Y 以在該待削除 tl請專利範圍第1至3項中任—項之壯 ，持機構包含與該待削、t置’其中該 夾頭。 的母一邻分相關的個別 如申請專利範圍第i S 支持機構之受控制的位移項之敬置，其中該 行。 ’移了从垂直於該削除平面而執 如申睛專利範圍第i至 i持機構，制的位移可=:::平= 2· 3. 4· •20- 9- ^請專利範圍第1至3項中任一項之裝置，其中該 感剛適用於獲得代表該削除操作進展之資料的 調t:月專利範圍第8項之裝置’其中該裝置又包含— 兮路’俾使能夠在觀察該感測器機構時 錢持機構之該受控制的位移。 U ίΐ:專利範11第8項之|置，其中該感測器機構包 使在兮於该待削除單元任一側的發光與收光二極體， 化。〜待削除單元部分之間的間隔之進展能夠特徵 11·如申請專利範圍第1 裝置具有二刀片。3項中任一項之裝置，其中該 12·如申請專利範圍第u項 15 片具有—新月形輪扉的削除刃”中該裝置的每一刀 元的周緣之大部分。 “刀，以削入該待削除單 13· —種自動削除一層材料 一弱區固定至一來 〜—毪法，该層材料經由 形成一待削除單元，源基板與該待削除層 20 10. •猎由削除機構削除該層，·除早兀； 該方法的特徵為它包二在 其方式是以主動方式伴二1遠支持機構的位移， 隔離及/或變形。从亥待別除單元之每一部分的 14.如申請專利範圍第13項之方 其中該支持機構之受 1270133 控制的位移是關聯於削入該待削除單元的削除機構而 實施。 15. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中該方法又 包含獲得至少一代表該削除進展之資料項目，該支持 5 機構之受控制的位移是由該觀察伺服控制。 16. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中該支持機 構之該位移在該待削除單元的削除平面中是可控制 的。 17. 如申請專利範圍第13或14項之方法，其中該支持機 10 構之位移在垂直於該待削除單元的削除平面之方向是 可控制的。 -22- 1270133 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 元件符號‘ 名 10 削除裝置 20 晶圓 20a 部分 20b 部分 20c 中間區域 21c 去角 100a 夾頭 100b 夾頭 101 刀片 102 刀片 200c 弱區 Ca 應力 Cb 應力 Ta 箭頭 Tb 箭頭 稱 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無