TWI531024B - 用於去接合及處置半導體晶圓之方法之裝置 - Google Patents

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艾蓮娜Ｂ 伍雅德
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Description

用於去接合及處置半導體晶圓之方法之裝置
本發明概言之係關於半導體晶圓處理技術領域，且更特定而言，係關於用於將一晶圓與一載體板去接合之系統及方法。
本申請案主張基於2010年6月7日提出申請之標題為「SEMICONDUCTOR PROCESS TECHNOLOGY AND RELIABILITY SYSTEMS AND METHODS」之美國臨時專利申請案第61/352,324號、2010年10月5日提出申請之標題為「FIXTURES AND METHODS FOR UNBONDING WAFERS BY SHEAR FORCE」之美國專利申請案第12/898,648號、2010年10月5日提出申請之標題為「DEBONDERS AND RELATED DEVICES AND METHODS FOR SEMICONDUCTOR FABRICATION」之美國專利申請案第12/898,623號及2010年10月5日提出申請之標題為「DEVICES FOR METHODOLOGIES FOR HANDLING WAFERS」之美國專利申請案第12/898,627號之優先權，以上申請案中之每一者據此全盤地以引用方式併入本文中以看作本說明書之一部分。
在某些晶圓處理操作中，一晶圓可安裝至一板以便支撐且促進對晶圓之處置。此一安裝過程有時稱作一接合過程，且可藉由例如使用一黏合劑來達成。
一旦該板不再需要，則該板與該晶圓可在有時稱作一去接合過程之一過程中分離。為促進此一過程，可對該晶圓與板之經接合總成加熱以軟化該黏合劑以便更容易分離。
根據若干實施方案，本發明係關於一種用於將一晶圓與一板分離之設備。該設備包括一基底，該基底具有一第一表面及與該第一表面偏移從而界定具有具一高度之一側壁之一第一凹部之一第二表面。該第一凹部具有一足夠大以適應作為一總成結合至一板之一晶圓之橫向尺寸。該側壁之高度可小於或等於該晶圓之厚度。該基底可進一步包括至少一個導引特徵。該設備進一步包括一槳狀物，該槳狀物經確定尺寸以由該至少一個導引特徵導引，以使得當該總成在該基底上定位成該晶圓由該凹部接納時，該槳狀物能夠在該槳狀物沿一橫向方向推動且由該至少一個導引特徵導引時嚙合該板之一邊緣以向該板提供一剪切力。
根據一些實施例，該槳狀物可在其面向該總成之側上界定一凹部，其中該凹部具有一足夠大以適應該板之橫向尺寸。該凹部可具有一經確定尺寸以嚙合該板之該邊緣並向該板提供該剪切力之側壁。該槳狀物上之該凹部之橫向尺寸可大於該基底上之該第一凹部之橫向尺寸從而允許該槳狀物上之該凹部接納一過大板。該槳狀物可界定一孔隙從而允許觀察定位於該槳狀物之該凹部中之該板。
在數個實施例中，該至少一個導引特徵可包括形成於該基底之兩個相對側上之導引槽。該等槽可經確定尺寸以接納該槳狀物之兩個相對邊緣。該等導引槽可進一步經確定尺寸以允許該槳狀物沿實質上平行於該第一表面之一方向橫向運動。
在某些實施例中，該基底上之該第一凹部之該第二表面可界定一更深凹部，該更深凹部經確定尺寸以促進對定位於該第一凹部中之晶圓之處置。
根據一些實施例，該基底之該第一表面可進一步界定與該第一凹部橫向間隔開且具有一足夠大以適應已由對施加至該板之該剪切力施加與該晶圓分離開之該板之橫向尺寸之一第二凹部。該第二凹部之橫向尺寸可大於該第一凹部之橫向尺寸從而允許該第二凹部接納一過大板。
在某些實施例中，該槳狀物可進一步包括經組態以允許由操作者來施加該剪切力之一手柄。該手柄可安置於該槳狀物上以使得由操作者施加之剪切力在位於其中該槳狀物嚙合該板之該邊緣之一橫向位置後面之一橫向位置處。該手柄可安置於該槳狀物上以使得由操作者所施加之剪切力在處於其中該槳狀物嚙合該板之該邊緣之一橫向位置前面之一橫向位置處。
在數個實施例中，該第一凹部之該第二表面可界定一或多個真空形成特徵，該一或多個真空形成特徵經確定尺寸以允許在經由該一或多個真空形成特徵施加真空之後抽吸固持該板。該一或多個真空形成特徵可包括與一或多個抽吸形成孔連通之複數個凹槽。
在數個實施方案中，本發明係關於一種用於將一晶圓與一板分離開之方法。該方法包括將一晶圓與一板之一總成定位於一表面上以便該晶圓嚙合該表面且被禁止沿著該表面滑動。該方法進一步包括對該板之一邊緣施加一剪切力從而產生該板相對於該晶圓之一滑動運動，而該晶圓被禁止沿該表面滑動以便該板由其滑動與該晶圓分離開。
在某些實施方案中，該方法可進一步包括對定位於該表面上之該總成施加熱量。在某些實施例中，該方法可進一步包括對該表面施加抽吸從而進一步禁止該晶圓沿著該表面滑動。
根據一些實施方案，本發明係關於一種設備，該設備具有：一固持構件，其用於固持接合至一板之一晶圓之一總成；及一分離構件，其用於藉由對該晶圓及該板中之一者施加一力並移動該晶圓及該板中之一者而該晶圓及該板中之另一者被禁止因該力而移動來將該晶圓與該板分離開。
在一些實施例中，該力係沿具有平行於由該總成界定之一平面之一分量之一方向施加。該力可施加至該板且該晶圓可被禁止因該力而移動。
在某些實施方案中，本發明係關於一種用於固持接合在一起之一晶圓與一板之一總成之去接合夾頭，其中該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該總成包括該板上之一不由該晶圓覆蓋之周邊區。該夾頭包括界定具有足夠大以適應該晶圓之橫向尺寸，但小於該板之橫向尺寸之一橫向尺寸之一凹部之一第一表面。當具有面向該凹部之該晶圓之該總成定位於該夾頭上以便去接合時，該板之該周邊區之至少一部分嚙合該第一表面之至少一部分以保持在該凹部外部而該晶圓實質上在該凹部內。該夾頭進一步包括安置於該凹部中且與該第一表面分離開從而界定該凹部之一深度之一第二表面。該第二表面界定經組態以促進一抽吸力經由該凹部至該晶圓之遞送之至少一個抽吸開口。該深度經選擇以大於該晶圓之厚度以使得當該晶圓由該抽吸力與該板去接合時，該晶圓被允許變成與該板分離開且嚙合該第二表面而該板保持嚙合至該第一表面。
在一些實施例中，該凹部可呈以橫向尺寸作為其直徑及深度作為其高度之一圓柱形。
根據數個實施例，該凹部之深度可進一步經選擇以限制該晶圓在其變成與該板分離開時所經歷之撓曲量。在某些實施例中，該凹部之深度可經選擇以具有大於該晶圓之厚度且小於該晶圓之厚度的約兩倍之一值。在某些實施例中，該凹部之深度可經選擇以具有大於該晶圓之厚度一處於一約0.001"至0.002"之範圍內之量之一值。
在數個實施例中，該第二表面上之該至少一個抽吸開口可包括經組態以與一外部真空源連通之一或多個凹槽。該一或多個凹槽可散佈於該第二表面上從而散佈提供至該晶圓之抽吸力。該一或多個凹槽可包括在該第二表面之一中心周圍塑形呈同心圓之複數個凹槽。該一或多個凹槽可包括自該第二表面之一中心沿徑向延伸之至少一個凹槽。該一或多個凹槽可經組態以使得所散佈之抽吸力促成該晶圓與該板之分離從該晶圓之周邊開始。
根據數個實施例，該第一及第二表面可由一側壁結合。在某些實施例中，該第一與第二表面可實質上平行。在某些實施例中，該側壁可實質上垂直於該第一及第二表面兩者。
在某些實施例中，該側壁可界定經確定尺寸以限制在施加該抽吸力期間該凹部與該凹部之外部之間的一壓力差之至少一個開口。
根據一些實施例，該第二表面可界定至少一個鬆弛開口，該至少一個鬆弛開口與該抽吸開口之至少一部分及該凹部之外部連通從而限制在該晶圓嚙合該第二表面且經歷該抽吸力時該凹部與該至少一個抽吸開口之間的一壓力差。
在一些實施例中，該第二表面之至少一部分可經組態以與一熱源熱接觸從而允許對定位於該夾頭上之該總成加熱。
在數個實施方案中，本發明係關於一種具有上文所概述之去接合夾頭之晶圓去接合系統。
在一些實施例中，該系統可包括經組態以使該總成於該夾頭上之定位由操作者手動執行之一手動去接合系統。在某些實施例中，該系統可進一步包括經組態以促進一自動化去接合操作序列之一控制組件。該去接合操作序列可包括將該總成定位於該夾頭上並將該分離開之晶圓及板移離該夾頭。
在某些實施例中，該系統可進一步包括經組態以執行該去接合操作序列之一機器人組件。在某些實施例中，該系統可進一步包括能夠呈伸出及縮進定向之一舉升機構。呈其伸出定向之舉升機構可經組態以在自該第一表面間隔一位置處自該機器人組件接納該總成。呈其縮進定向之舉升機構可經組態以將該總成定位於該夾頭上。在某些實施例中，該舉升機構可包括複數個舉升銷，該複數個舉升銷沿著該第一表面安置從而允許該等銷在該伸出與縮回定向之間移動而不直接接觸該晶圓。在某些實施例中，該複數個舉升銷中之每一者經組態以能夠獨立地加以控制。
在一些實施例中，該系統可進一步包括經組態以能夠清洗該分離開之晶圓之一清洗組件。
在數個實施方案中，本發明係關於一種用於將一晶圓與一過大板去接合之方法。該方法包括將一晶圓與一板之一總成定位於經確定尺寸以藉由該板之一過大部分來支撐該總成之一真空夾頭以使得該晶圓面向該真空夾頭。該方法進一步包括對該真空夾頭施加一抽吸從而產生施加至該晶圓之一抽吸力。該板被禁止因支撐該板之該過大部分之該真空夾頭而跟隨該晶圓以便該晶圓由該抽吸力拉動遠離該板。該方法進一步包括將該分離開之晶圓接納於由該真空夾頭界定之一凹部中。
在一些實施例中，該方法可進一步包括將該板移離其於該真空夾頭上之支撐位置。在某些實施例中，該方法可進一步包括將該晶圓移離該凹部。
在數個實施例中，該方法可進一步包括對定位於該夾頭上之該總成施加熱量。
根據一些實施例，對該真空夾頭施加抽吸可包括對該晶圓施加一經散佈之抽吸力。施加至該晶圓之該經散佈之抽吸力可促成該晶圓從該晶圓之邊緣開始與該過大板分離開。
在某些實施方案中，本發明係關於一種用於將一晶圓與一板分離開之去接合設備。該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該晶圓與該板之一總成包括該板上之一不由該晶圓覆蓋之周邊區。該設備包括具有經組態以接納該總成之該晶圓之一真空表面之一夾頭。該設備進一步包括一或多個分離部件，該一或多個分離部件相對於該真空表面安置從而允許該一或多個分離部件嚙合該板之至少一部分並移動該板之該至少一部分而不直接接觸該晶圓從而允許藉由在該晶圓因施加真空而被固持於該真空表面上時移動該一或多個分離部件來將該板與該晶圓分離開。
在數個實施例中，該一或多個分離部件可包括一或多個舉升部件。該一或多個舉升部件可包括經確定尺寸及安置從而嚙合該板上之該周邊區而不是該晶圓之複數個舉升銷。該複數個舉升銷中之至少一者可經組態以能夠獨立於其他舉升銷移動。
根據一些實施例，該一或多個舉升部件可包括一刃狀物，該刃狀物經確定尺寸及安置從而嚙合該板上之該周邊區而不是該晶圓。
在一些實施例中，該一或多個分離部件可包括一抽吸部件，該抽吸部件安置於該板之與嚙合該晶圓之側相對之側上。該抽吸部件可離開該板之中心安置從而允許首先該板之一側與該晶圓分離開。
在某些實施例中，該真空表面可由具有大於該晶圓之橫向尺寸，但小於該板之橫向尺寸之一橫向尺寸之一凹部之一底面表面界定。在某些實施例中，該凹部具有可經選擇以大於該晶圓之厚度以使得在施加該真空之後，該晶圓可由該抽吸力拉動遠離該板且被允許變成與該板分離開並嚙合該凹部之真空表面。
在數個實施方案中，本發明係關於一種具有上文所概述之去接合設備之自動化去接合系統。
在數個實施方案中，本發明係關於一種設備，該設備具有：一固持構件，其用於固持接合至一板之一晶圓之一總成；及一分離構件，其用於藉由對該晶圓及該板中之一者施加一力並移動該晶圓及該板中之一者而該晶圓及該板中之另一者被禁止因該力而移動來將該晶圓與該板分離開。
在一些實施方案中，本發明係關於一種用於去接合接合至一板之一晶圓之系統。該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該經接合晶圓與板總成包括該板上之一不由該晶圓覆蓋之周邊區。該系統包括一基底，該基底具有一第一表面及與該第一表面偏移從而界定具有具一高度之一側壁之一凹部之一第二表面。該凹部具有足夠大以適應該晶圓之橫向尺寸，但小於該板之橫向尺寸之一橫向尺寸，以使得當具有面向該凹部之該晶圓之該總成定位於該基底上以便去接合時，該晶圓之至少一部分在該凹部內而該板保持在該凹部外部。該系統進一步包括經組態以向該晶圓及該板中之至少一者提供一分離力之一力施加器。該側壁之高度經選擇以便在施加該分離力之後，該晶圓及該板中之一者被禁止沿沿著該分離力之一方向移動而另一者沿該分離力之該方向移動。
在一些實施例中，該基底及該力施加器可經組態從而允許該力施加器沿著實質上平行於由該總成界定之一平面之一方向滑動，以使得該分離力提供該板與該晶圓之間的一剪切力。在某些實施例中，該凹部之該側壁可經組態以嚙合該晶圓之一前邊緣且該力施加器可經組態以嚙合該板之一後邊緣以便在施加該剪切力之後，該板可被允許沿著該方向滑動而該晶圓之該前邊緣與該側壁嚙合可禁止該晶圓沿著該方向移動。
在數個實施例中，該基底可經組態以便該側壁之高度可大於該晶圓之厚度。該第二表面可具有一或多個抽吸特徵。該力施加器可與該等抽吸特徵連通且經組態以經由該等抽吸特徵向該凹部提供抽吸，以使得該分離力可沿著具有垂直於該總成之一分量之一方向對該晶圓提供一拉力。在某些實施例中，該第一表面之至少一部分可經組態以嚙合該板上之該周邊區之至少一部分以便在施加該拉力之後，該晶圓可被允許拉動遠離該板而該板與該第一表面嚙合可禁止該板沿著該方向移動。
根據某些實施方案，本發明係關於一種晶圓固持裝置。該裝置包括一板，該板具有經確定尺寸以將一晶圓接納於其上之一表面。該裝置進一步包括複數個特徵，該複數個特徵形成於該表面上且沿著該表面散佈以使定位於該表面上之該晶圓與該等特徵中之至少一些特徵接觸且與該表面偏移。
在數個實施例中，該裝置可進一步包括沿著該板之一邊緣形成之一或多個晶圓保持特徵。該等保持特徵可經組態以便當該板被定向成該邊緣向下而該表面朝上且呈一離開水平之角度時，固持於其上之晶圓可嚙合該等保持特徵且可被禁止自該板落下。該一或多個晶圓保持特徵可包括該第一表面之側上之兩個J字形掛鈎特徵。該兩個掛鈎特徵可靠近經確定尺寸以允許***液體之一開放空間。
在某些實施例中，該複數個特徵可包括複數個凸塊。該複數個凸塊中之每一者可包括經確定尺寸以嚙合該晶圓之一彎曲表面。
在一些實施例中，該等特徵可經確定尺寸及散佈以允許在清洗及乾燥操作期間相對於該晶圓之液體有效移動。
在一些實施例中，具有該等保持特徵之邊緣可呈一彎曲形狀以與該晶圓之該彎曲邊緣一致。
在數個實施例中，該板可在與具有該等保持特徵之邊緣相對之一邊緣上具有一處置凸耳。
根據一些實施方案，本發明係關於一種用於固持一或多個如上文所概述之晶圓固持裝置之匣盒。該匣盒可經組態以能夠呈收集定向及一清洗定向。該匣盒可進一步經組態以便當呈該收集定向時，可將該晶圓固持裝置近似水平地固持於該匣盒中，且當呈該清洗定向時，可將該晶圓固持裝置固持呈一離開垂直之角度以便將該晶圓保持於該板上。
根據一些實施例，該角度可處於一相對於垂直約1度至60度、相對於垂直約10度至45或相對於垂直約20度至35之範圍內。
根據一些實施方案，本發明係關於一種用於固持一或多個如上文所概述之晶圓固持裝置之匣盒。該匣盒可經組態以便可將該晶圓固持裝置近似水平地固持於該匣盒中以允許電漿清洗固定於該晶圓固持裝置上之一晶圓。
根據一些實施例，該匣盒可進一步包括安置於其中固持最上部晶圓固持裝置之一位置上方之一頂蓋。該頂蓋可經確定尺寸以為最上部晶圓固持裝置上之一晶圓提供一蓋以向該晶圓提供一類似於固持於下面的其他晶圓之電漿清洗環境。
在一些實施方案中，本發明係關於一種用於清洗一晶圓之方法。該方法包括將欲清洗之一晶圓放置於一晶圓固持器上。該方法進一步包括定位上面具有該晶圓之該晶圓固持器以便將該晶圓固持器固持呈一離開垂直之角度。該方法進一步包括對固持呈該角度之該晶圓施加一清洗液。該方法進一步包括自該晶圓***該清洗液，而該晶圓被固持呈促進該***之角度。
在一些實施方案中，本發明係關於一種用於電漿清洗一晶圓之方法。該方法包括將欲電漿清洗之一晶圓放置於一晶圓固持器上。該方法進一步包括定位複數個上面具有晶圓之晶圓固持器以便將該等晶圓固持呈一間隔堆疊。該方法進一步包括在該等晶圓中之最上部晶圓上方提供一蓋。該方法進一步包括對該等晶圓施加一清洗電漿。該蓋向最上部晶圓提供類似於最上部晶圓下面的晶圓之清洗電漿。
在某些實施方案中，本發明係關於一種用於將一半導體晶圓接合至其以為該晶圓提供支撐之光學透明圓盤。該圓盤可具有一直徑且由一耐化學性材料形成。該圓盤之直徑可大於該晶圓之直徑大約3%或以上、大約5%或以上、大約6%或以上或大約10%或以上。在某些實施例中，該材料可包括石英、藍寶石、玻璃或硼矽酸鹽。
在一些實施例中，該圓盤可界定具有第一及第二拐角輪廓之一周長，其中該第一及第二拐角輪廓中之至少一者具有一彎曲輪廓以減少碎裂之可能性。此一彎曲輪廓可包括但不限於一近似圓弧形輪廓。在一些實施例中，該圓盤可界定具有第一及第二拐角輪廓之一周長，其中該第一及第二拐角輪廓中之至少一者具有一切角拐角輪廓以減少碎裂之可能性。
在一些實施例中，該材料可在一0至300℃之溫度範圍內具有一處於一約10×10-7/℃至約40×10-7/℃之範圍內之熱膨脹係數值。在一些實施例中，該材料可具有一處於一約200 Kg/mm2至約550 Kg/mm2之範圍內之努普硬度(Knoop hardness)值。
為了概述本揭示內容之目的，本文中已闡述該等創作之某些態樣、優點及新穎特徵。應理解，未必可根據本發明之任一特定實施例來達成所有此等優點。因此，本發明可以一達成或最佳化本文所教示之一個優點或優點群組而未必達成如本文中可教示或提出之其他優點之方式體現或執行。
本文中所提供之標題(若有)僅為了方便起見而未必影像提出專利申請之本發明之範疇或意義。
本文中提供用於處理諸如半導體晶圓之晶圓之各種方法及裝置。圖1展示其中進一步處理一功能性晶圓以形成諸如通孔之穿晶圓特徵及後側金屬層之一過程10之一實例。如圖1中進一步展示，實例性過程10可包括將一晶圓接合至一載體以便支撐及/或促進該過程之各個步驟期間之處置，並在完成此等步驟之後將該晶圓與該載體去接合。圖1進一步展示可進一步處理與該載體分離開之此一晶圓從而產生數個晶粒。
在本文中之說明中，在GaAs基板晶圓之背景下闡述各種實例。然而，應理解，本發明之特徵中之部分或全部可實施用於處理其他類型之半導體晶圓。此外，該等特徵中之部分亦可應用於涉及非半導體晶圓之情況。
在本文中之說明中，在後側處理晶圓之背景下闡述各種實例。然而，應理解，本發明之特徵之部分或全部可實施用於前側處理晶圓。
在圖1之過程10中，可提供一功能性晶圓(方塊11)。圖2A繪示具有第一及第二側之此一晶圓30之一側視圖。第一側可係一前側，且第二側可係一後側。
圖2B繪示晶圓30之一部分31之一放大圖。晶圓30可包括一基板層32(例如，一GaAs基板層)。晶圓30可進一步包括形成於其前側上或中之數個特徵。在所示實例中，一電晶體33及一金屬墊35繪示為形成於該前側上。實例性電晶體33繪示為具有一射極34b、基極34a、34c及一集極34d。雖然未展示，但該電路亦可包括形成之被動組件，例如電感器、電容器以及用於合併平面場效電晶體(FET)與異質接面雙極電晶體(HBT)之源極、閘極主汲極。此等結構可藉由在已在該基板層上沈積之磊晶層上執行各種過程來形成。
參考圖1之過程10，可在接合之前以數種方式測試方塊11之功能性晶圓(方塊12)。此一預接合測試可包括例如與過程控制參數相關聯之DC及RF測試。
在此測試之後，可將該晶圓接合至一載體(方塊13)。在某些實施方案中，此一接合可藉助晶圓上方之載體達成。因此，圖2C展示可由接合步驟13產生之晶圓30與一載體40(於該晶圓上方)之一實例性總成。在某些實施方案中，可使用諸如蠟或市售CrystalbondTM之暫時安裝黏合劑來接合該晶圓與載體。在圖2C中，此一黏合劑繪示為一黏合劑層38。
在某些實施方案中，載體40可係呈類似於其正在支撐之晶圓之一形狀(例如圓形)之一板。較佳地，載體板40具有某些物理屬性。舉例而言，載體板40可係相對剛性的以為晶圓提供結構支撐。在另一實例中，載體板40可耐與各種晶圓過程相關聯之數種化學品及環境。在另一實例中，載體板40可具有某些合意的光學屬性以促進數個過程(例如，適應光學配向及檢驗之透明度)。
具有上述屬性之部分或全部之材料可包括藍寶石、硼矽酸鹽(亦稱作Pyrex)、石英及玻璃(例如，SCG72)。
在某些實施方案中，載體板40可經確定尺寸以大於晶圓30。因此，針對圓形晶圓，載體板亦可呈一具有一大於其支撐之一晶圓之直徑之直徑之圓形。載體板之此一更大尺寸可促進所安裝之晶圓之更容易處置，且因此可允許更有效地處理該晶圓之周邊處或附近之區。
表1A及表1B列出各種實例性尺寸範圍及可在圖1之過程10中利用之一些實例性圓形載體板之實例性尺寸。
圖2C中之經接合總成之一放大部分39繪示於圖2D中。該經接合總成可包括上面係多個裝置(例如參照圖2B所述之電晶體(33)及金屬墊(35))之GaAs基板層32。具有此基板(32)及裝置(例如，33、35)之晶圓(30)繪示為經由黏合劑層38接合至載體板40。
如圖2D中所示，此階段之基板層32具有一d1之厚度且載體板40具有一大體上固定的厚度(例如，表1中之厚度中之一者)。因此，該經接合總成之總厚度(Tassembly)可取決於層38中之黏合劑量。
在數個處理情況下，較佳提供足夠的黏合劑量以覆蓋最高特徵從而產生晶圓與載體板之間的更均勻黏合，並且以便一高特徵不直接嚙合該載體板。因此，在圖2D中所示之實例中，發射極特徵(圖2B中之34b)係該等實例性特徵當中最高特徵；且黏合劑層38足夠厚以覆蓋此一特徵並提供晶圓30與載體板40之間的相對不間斷黏合。
參考圖1之過程10，可在方塊14及15中薄化該晶圓(此刻安裝至該載體板)從而產生所期望之基板厚度。在方塊14中，磨掉基板32之後側(例如，經由藉助粗及細金剛石鑲嵌砂輪之兩步研磨)從而產生具有相對粗糙之表面之中間厚度基板(具有如圖2E中所示之厚度d2)。在某些實施方案中，可對朝下之基板之底部表面執行此一研磨過程。
在方塊15中，可移除該相對粗糙表面從而產生基板32之一更平整後表面。在某些實施方案中，對該粗糙基板表面之此移除可藉由一O2電漿灰過程，後跟一利用酸性或鹼性化學物質之濕式蝕刻過程來達成。此一酸性或鹼性化學物質可包括與H2O2及/或H2O混合之HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4、H3COOH、NH4OH、H2O2等。此一蝕刻過程可提供自因該粗糙研磨表面而引起之晶圓上可能應力之鬆弛。
在某些實施方案中，可對朝上之基板32之後側執行上述電漿灰及濕式蝕刻過程。因此，圖2F中之經接合總成繪示載體板40上方之晶圓30。圖2G展示具有一經薄化及平整之表面及一d3之對應厚度之基板層32。
作為一實例，一150 mm(亦稱作「6英吋」)GaAs基板之預研磨厚度(圖2D中之d1)可為大約675 μm。由該研磨過程產生之厚度d2(圖2E)可處於一大約102 μm至120 μm之範圍內。灰及蝕刻過程可移除大約2 μm至20 μm之粗糙表面從而產生一大約100 μm之厚度(圖2G中之d3)。其他厚度亦可行。
在某些情況下，該後側表面平整基板層之一所期望厚度可係一重要設計參數。因此，期望能夠監測薄化(方塊14)及應力鬆弛(方塊15)過程。因可能難以在晶圓接合至載體板且被處理時量測基板層，故可量測經接合總成之厚度從而允許外插基板層厚度。此一量測可經由例如允許偵測表面(例如，基板之後側及載體板之「前」表面)而不接觸之一氣體(例如，空氣)背壓量測系統來達成。
如參照圖2D所述，可量測經接合總成之厚度(Tassembly)；且載體板40及未經薄化之基板32可具有已知值。因此，隨後薄化經接合總成可歸因於薄化基板32；且可估計基板32之厚度。
參考圖1之過程10，經薄化及應力鬆弛之晶圓可經歷一穿晶圓通孔形成過程(方塊16)。圖2H至2J展示一通孔44之形成期間之不同階段。此一通孔在本文中闡述為自基板32之後側形成且延伸穿過基板32從而終止於實例性金屬墊35處。應理解，本文中所述之一或多個特徵亦可實施用於可能未必一直延伸穿過該基板之其他深特徵。此外，其他特徵(不管其是否延伸穿過該晶圓)可形成用於除提供通至該前側上之一金屬特徵之一通路以外之目的。
為形成界定一蝕刻開口43之一抗蝕劑層42(圖2H)，可利用光微影。在基板之後表面上塗覆一抗蝕劑材料、曝光一遮罩圖案及顯影經曝光之抗蝕劑塗層可以已知方式來達成。在圖2H之實例性組態中，抗蝕劑層42可具有一處於一約15 μm至20 μm之範圍內之厚度。
為自該基板之後表面至金屬墊35形成一穿晶圓通孔44(圖2I)，可利用諸如乾式電感耦合電漿(ICP)蝕刻(藉助例如BCl3/Cl2之化學物質)之技術。在各種實施方案中，一所期望形狀之通孔可對於促進後續過程中其中之正確金屬覆蓋係一重要設計參數。
圖2J展示形成之通孔44，其中抗蝕劑層42被移除。為移除抗蝕劑層42，可使用例如一批次噴灑工具來施加諸如NMP(N-甲基吡啶-2-吡咯烷酮)及EKC之光阻劑剝除溶劑。在各種實施方案中，自基板表面正確地移除抗蝕劑材料42可對於隨後的金屬黏合係一重要考量因素。為移除可在溶劑剝除過程之後剩下之抗蝕劑材料之殘留物，可對晶圓之後側應用一電漿灰(例如，O2)過程。
參考圖1之過程10，可在方塊17中於基板32之後表面上形成一金屬層。圖2K及圖2L展示黏合/晶種層及一更厚的金屬層之實例。
圖2K展示在某些實施方案中，可藉由例如濺鍍在基板之後側及通孔44之表面上形成一黏合劑層45，例如一鎳釩(NiV)層。較佳地，在施加NiV之前清洗(例如，且HCl)該等表面。圖2K亦展示可藉由例如濺鍍在黏合劑層45上形成一晶種層46，例如，一薄金層。此一晶種層促進一厚金屬層47(例如圖2L中所示之一厚金層)之形成。在某些實施方案中，該厚金層可藉由一電鍍技術形成。
在某些實施方案中，該鍍金過程可在一預電鍍清洗過程(例如，O2電漿灰及HCl清洗)之後執行。該電鍍可經執行以形成一約3 μm至6 μm之金層以促進上述電連接性及傳熱功能性。該電鍍表面可經歷一電鍍後清洗過程(例如，O2電漿灰)。
以上述方式形成之金屬層形成電連接至該前側上之金屬墊35之一後側金屬面板。此一連接可為金屬墊35提供一穩鍵的電參考(例如，地電位)。此一連接亦可提供用於在後側金屬面板與金屬墊35之間傳導熱量之一有效通路。
因此，可看到通孔44中之金屬層之完整性及其連接至金屬墊35及該後側金屬面板之方式可對於晶圓上之各種裝置之性能係重要因數。因此，期望使該金屬層形成以有效方式實施。更特定而言，期望提供不太容易接近之特徵(例如通孔)中之有效金屬層形成。
參考圖1之過程10，具有形成於其後側上之一金屬層之晶圓可經歷一切割道(street)形成過程(方塊18)。圖2M至2O展示在形成一切割道50期間之不同階段。此一切割道在本文中闡述為自晶圓之後側形成且延伸穿過金屬層52以促進隨後對晶粒之單個化。應理解，本文中所述之一或多個特徵亦可實施用於晶圓之後表面上或附近之其他切割道狀特徵。此外，其他切割道狀特徵可形成用於除促進該單個化過程以外之目的。
為形成界定一蝕刻開口49(圖2M)之一抗蝕層48，可利用光微影。在基板之後表面上塗覆一抗蝕劑材料、曝光一遮罩圖案及顯影經曝光之抗蝕劑塗層可以已知方式來達成。
為形成貫穿金屬層52之一切割道50(圖2N)，可利用例如濕式蝕刻(藉助例如碘化鉀之化學物質)之技術。可在該蝕刻過程之前執行一預蝕刻清洗過程(例如，O2電漿灰)。在各種實施方案中，抗蝕劑48之厚度及此一抗蝕劑施加至晶圓之後側之方式可對於防止某些不期望有的效果(例如通孔環)及在該蝕刻過程期間對通孔邊沿之非合意蝕刻係重要考量因素。
圖2O展示形成之切割道50，其中抗蝕劑層48被移除。為移除抗蝕劑層48，可使用例如一批次噴灑工具來施加光阻劑剝除溶劑，例如NMP(N-甲基吡啶-2-吡咯烷酮)。為移除可在溶劑剝除過程之後剩下之抗蝕劑材料之殘留物，可對晶圓之後側應用一電漿灰(例如，O2)過程。
在參照圖1及圖2所述之實例性後側晶圓過程中，切割道(50)之形成及抗蝕劑(48)之移除產生不再需要安裝至一載體板之一晶圓。因此，參考圖1之過程10，在方塊19中將該晶圓與該載體板去接合或分離開。圖2P至2R展示晶圓30之分離及清洗之不同階段。
在某些實施方案中，可隨著晶圓30位於載體板40下方而執行晶圓30與載體板40之分離(圖2P)。為將晶圓30與載體板40分離開，可對黏合劑層38加熱以降低黏合劑之接合屬性。針對實例性CrystalbondTM黏合劑，達到一約至130℃至170℃之範圍之一升溫可使該黏合劑熔化以促進晶圓30與載體板40之更容易分離。可對晶圓30、載體板40或其某一組合施加某一形式之機械力，以達成此分離(圖2P中之箭頭53)。在各種實施方案中，達成晶圓之此一分離同時減少晶圓之擦刮及裂紋之可能性可對於促進較佳晶粒之高良率係一重要過程參數。
在圖2P及圖2Q中，黏合劑層38繪示為屬於晶圓30而不是載體板40。應理解，某些黏合劑可屬於載體板40。
圖2R展示自晶圓30之前側移除之黏合劑38。可藉由一清洗液(例如，丙酮)來移除該黏合劑，並進一步藉由例如一電漿灰(例如，O2)過程來移除剩下的殘留物。
參考圖1之過程10之過程，可在單個化之前以數種方式測試(方塊20)方塊19之經去接合晶圓。此一去接合後測試可包括例如經由在晶圓之前側上使用過程控制參數來阻止形成於穿晶圓通孔上之金屬互連。其他測試可解決與各種過程相關聯之品質控制，例如穿晶圓通孔蝕刻、晶種層沈積及鍍金之品質。
參考圖1之過程10，可切削所測試之晶圓以產生數個晶粒(方塊21)。在某些實施方案中，方塊18中形成之切割道(50)中之至少一些切割道可促進該切削過程。圖2S展示正沿著切割道50進行從而將一陣列之晶粒60分離成個別晶粒之切削61。此一切削過程可藉由例如金剛石劃片及輥折斷、表面聲波或雷射來達成。
在雷射切削之背景下，圖2T展示藉由雷射切削之毗鄰晶粒60之邊緣上之一效果。當雷射進行切削61時，通常形成一粗糙邊緣特徵62(通常稱作重鑄)。此一重鑄之存在可增加一裂紋形成於其中且傳播至對應晶粒之功能性部分中之可能性。
因此，參考圖1之過程10，可在方塊22中執行使用酸性及/或鹼性化學物質(例如，類似於參照方塊15中所述之實例)之一重鑄蝕刻過程。對重鑄特徵62及由該重鑄形成之瑕疵之此蝕刻增加晶粒強度且減少晶粒裂紋失常(圖2U)之可能性。
參考圖1之過程10，可進一步檢驗並隨後封裝重鑄蝕刻晶粒(圖2V)。
如本文中參照圖1及圖2所述，過程10中之一些操作可受益於使一晶圓暫時接合至一載體板。一旦此等操作完成，則該晶圓可自該載體板移除或去接合。圖3至20展示用於晶圓之此去接合之各種裝置及方法。
應理解，與去接合裝置及方法相關聯之一或多個特徵可在參照圖1及圖2所述之實例性穿晶圓通孔過程中，以及在其他處理情況下實施。亦應理解，與去接合裝置及方法相關聯之一或多個特徵可在不同類型之基於半導體之晶圓中實施，包括但不限於由諸如IV、III-V、II-VI、I-VII、IV-VI、V-VI、II-V族；氧化物；分層半導體；磁性半導體；有機半導體；電荷傳送複合物；及其他半導體之半導體材料形成之基於半導體之晶圓。此外，本文中所述之特徵中之一些特徵亦可在涉及將基於非半導體之晶圓與另一結構分離開之情況下實施。
圖3繪示其中一經接合總成100(藉由一黏合劑層38接合之一晶圓30與一載體板40)提供至一去接合系統110之一去接合過程。去接合系統110繪示為將晶圓30與載體板40分離開。黏合劑層38可保持在晶圓30、載體板40、或其某一組合上。
在某些實施方案中，可使分離開之晶圓30曝露於一清洗系統120從而產生一經清洗晶圓30。在某些實施方案中，亦可清洗載體板40以便再使用。
圖4A展示在某些實施方案中，一載體板40可具有大於一晶圓30之尺寸(例如，直徑D2)之一尺寸(例如，直徑D1)。因此，當晶圓30相對於載體板40適當定位(例如，適當居中)時，該載體板之邊緣延伸超出該晶圓邊緣達一指示為R之量。在本發明之某些實施方案中，可利用此一組態以促進對晶圓30之有效分離。更特定而言，載體板40本身可提供促進對晶圓之分離之一結構。此一特徵可相對於某些去接合技術係有利的，尤其在需要將各種大小(例如，4英吋及6英吋直徑)之相對薄的晶圓(例如GaAS晶圓)與諸如藍寶石板分離開時。
舉例而言，某些去接合器可包括兩個加熱真空夾頭總成(一個用以固持晶圓，且另一個用以固持載體板)。在對晶圓-載體總成加熱之後，將該兩個夾頭分離開從而拉動其各別固持件。因此，對晶圓及載體板兩者施加相反的拉力。
此一設計可在數個方面係有利的。舉例而言，設計、建造並在處置及分離相對脆弱的晶圓時以一可靠及協調方式操作該兩個夾頭總成可能係相對昂貴的。在另一實例中，一旦該兩個夾頭彙聚而在晶圓及載體板上形成一真空夾持，則對晶圓-載體總成之觀察變得模糊。因此，可能難以監測、故障檢修及/或最佳化該去接合過程。在再一實例中，此一去接合機構有時可導致晶圓-載體總成不去接合或導致晶圓破裂。
參考圖4A，載體板40之內側與晶圓30之外側(離開載體板)之間的距離繪示為T。在某些實施方案中，此一尺寸可提供去接合設備之一或多個設計參數。本文中闡述關於此等設計參數之額外細節。
圖4B展示在某些實施方案中，可對晶圓-載體總成施加熱量從而熔化黏合劑38，進而產生具有一熔融黏合劑層132之一更可分離總成130。可以數種方式提供此熱量。舉例而言，可將晶圓-載體總成定位於一加熱表面上從而自下面接收熱量。此一加熱表面可係一單獨加熱裝置之一部分，或本文中所述之一去接合夾頭之一部分。在另一實例中，可自其他方向(例如，頂部)及/或藉由其他方法(例如，紅外線燈)來施加熱量。
為了說明之目的，應理解，在黏合劑(38)之背景下，「熔化(melt)」、「熔融(melted)」或「熔化的(melting)」可包括其中充分地軟化該黏合劑以允許相對容易分離藉由該黏合劑接合之晶圓與載體板之情況。在一些情況下，對該黏合劑之此軟化可出現在低於其中出現固體-液體相變之溫度之一溫度下。
儘管在圖4B中熔化該黏合劑，但需要施加至少某一機械力以因表面張力而將晶圓與載體板分離開。圖4C展示在某些實施方案中，此一機械力可呈施加至晶圓30及載體板40中之至少一者之一剪切力(繪示為箭頭146)之形式。
在圖4C中，實例性剪切力146繪示為施加至載體板40，而晶圓30因一止擋結構144嚙合晶圓30之一邊緣142而被禁止沿同一方向移動。本文中更詳細地闡述具有此等特徵之去接合設備之實例。
雖然此一組態對於大小(直徑)與一晶圓大體相同之一載體板亦可行，但對止擋結構144之公差要求及對晶圓-載體總成之定位可能更嚴格。舉例而言，若止擋結構相對於載體板而言太高，則亦可阻止載體板之邊緣移動。
如圖4C中所示，具有一更大橫向尺寸(例如，直徑)之載體板可在止擋結構之尺寸方面提供更多的靈活性。舉例而言，即使止擋結構144相對於晶圓(及黏合劑層)厚度而言為高，止擋結構144亦在定位該晶圓之邊緣142以分離時被禁止移動經過載體板40之內表面。因此，載體板40可回應於所施加之剪切力146而橫向移動。
圖4D展示在某些實施方案中，用於將晶圓30與載體板40分離開之一機械力可呈施加至晶圓30之一拉力(箭頭156)之形式。此一力可具有垂直於由晶圓30界定之一平面之一分量。當拉力156拉緊晶圓30時，載體板40因一或多個止擋結構154嚙合載體板40於延伸超出該晶圓之邊緣之周邊部分處之晶圓側表面而被禁止沿同一方向移動。本文中更詳細地闡述具有此等特徵之去接合設備之實例。
在某些實施方案中，可由自晶圓側施加之一真空提供拉力156。在其他實施方案中，亦可利用其他基於非真空之拉力。
在圖4D中所示之實例性組態中，載體板40之擴展尺寸(相對於晶圓尺寸)允許載體板40本身在晶圓30被拉開的同時充當一實質上固定的錨。因此，可提供用於固持欲暫時接合至其之一晶圓之一載體板，其中該載體板之平面尺寸大於該晶圓之平面尺寸。在圓形晶圓之背景下，可提供圓形載體板。本文中更詳細地闡述此一載體板(亦稱作晶圓載體板)之實例。
在某些實施例中，此一圓形載體板可具有一大於該晶圓之直徑1%或以上、2%或以上、3%或以上、4%或以上、5%或以上、6%或以上、7%或以上、8%或以上、9%或以上、10%或以上、11%或以上、12%或以上、13%或以上、14%或以上、15%或以上、16%或以上、17%或以上、18%或以上、19%或以上、20%或以上、21%或以上、22%或以上、23%或以上、24%或以上、或25%或以上之直徑。因此，為提供100 mm晶圓(有時稱作4英吋晶圓)之載體功能性，一圓形載體板可具有一大約101 mm或以上、102 mm或以上、103 mm或以上、104 mm或以上、105 mm或以上、106 mm或以上、107 mm或以上、108 mm或以上、109 mm或以上、110 mm或以上、111 mm或以上、112 mm或以上、113 mm或以上、114 mm或以上、115 mm或以上、116 mm或以上、117 mm或以上、118 mm或以上、119 mm或以上、120 mm或以上、121 mm或以上、122 mm或以上、123 mm或以上、124 mm或以上、或125 mm或以上之直徑。為提供150 mm晶圓(有時稱作6英吋晶圓)之載體功能性，一圓形載體板可具有一大約151.5 mm或以上、153 mm或以上、154.5 mm或以上、156 mm或以上、157.5 mm或以上、159 mm或以上、160.5 mm或以上、162 mm或以上、163.5 mm或以上、165 mm或以上、166.5 mm或以上、168 mm或以上、169.5 mm或以上、171 mm或以上、172.5 mm或以上、174 mm或以上、175.5 mm或以上、177 mm或以上、178.5 mm或以上、180 mm或以上、181.5 mm或以上、183 mm或以上、184.5 mm或以上、186 mm或以上、或187.5 mm或以上之直徑。類似地，可相應地確定用於將200 mm、250 mm、300 mm及其他大小之晶圓接合至其之圓形載體板之尺寸。
在某些實施例中，上述載體板可由例如藍寶石、硼矽酸鹽(有時稱作Pyrex)、石英、玻璃(例如，SCG72)及其他相對剛性及耐化學性材料形成。在某些實施例中，此等載體板可係光學透明的從而允許觀察晶圓之接合側。
圖5至7展示可經組態而以類似於參照圖4C所述之分離模式之方式藉由剪切力將晶圓與載體板分離開之設備之非限制性實例。在圖5中，展示兩個實例性去接合設備160及170。第一設備160繪示為具有一基底162及一滑動部件164。類似地，第二設備170繪示為具有一基底172及一滑動部件174。
第一基底162可包括具有一頂部表面168且界定頂部表面上168上之第一及第二凹部180、200之一板166。第一凹部180至少部分地由具有一第一高度之一壁182界定。在所示實例中，壁182包括近似延伸為一半圓之一彎曲部分；且此一圓之半徑可經選擇以使得第一凹部180可接納欲分離之一晶圓。壁182之第一高度可取決於第一凹部180之半徑是否適應該晶圓而不是對應之過大載體板，或該晶圓及該載體板兩者(晶圓大小的或過大的)。針對前一種情形，壁182之第一高度可因如參照圖4C所解釋之過大載體板而大於晶圓之厚度。針對後一種情形，壁182之第一高度可經選擇以小於晶圓之底部(未接合)表面與載體板之接合表面之間的距離。
為將晶圓與其載體板分離開，將晶圓-載體總成定位於第一凹部180上以使晶圓在底部上。可在此定位之前對此一晶圓-載體總成加熱從而軟化黏合劑從而更容易分離。另一選擇係，凹部180可經組態以在晶圓-載體總成定位於其上時提供熱量。此一加熱功能性可藉由例如提供界定凹部180之底部之一熱板，或藉由使該凹部之底部與一熱源熱接觸來達成。
參考圖5及圖6(展示第一滑動部件164之一底側262)，第一基底162繪示為具有界定經確定尺寸以接納並導引滑動部件164之側邊緣260之導引槽188之側186。在某些實施例中，導引槽188可經確定尺寸以沿著實質上平行於由定位於第一凹部180上之晶圓-載體總成界定之一平面之一方嚮導引滑動部件164。
在某些實施例中，嚙合並推動載體板之邊緣之滑動部件164之部分經定位及確定尺寸以進行此一嚙合但不嚙合晶圓。如圖6中所示，可由形成於底側262上之一凹部264之一壁266提供滑動部件164之此一載體板嚙合部分。凹部264及其壁266可經確定尺寸以在側邊緣260定位於導引槽188中時接納載體板，而不是晶圓。
在滑動部件164於晶圓-載體總成上之此定位之後，可推動滑動部件164(例如，朝向圖5中之左邊)以向載體板之後邊緣提供一剪切力。因禁止晶圓之前邊緣沿第一凹部180之壁182移動，故載體板藉由滑動部件164之導引運動滑動離開晶圓。在某些實施例中，可在滑動部件164之上側上提供一手柄252以促進剪切力之施加。
在某些實施例中，滑動部件164可提供有一開口254以允許在分離過程期間觀察載體板。在其中載體板係光學透明之實施例中，亦可透過開口254來觀察晶圓。
參考圖5，形成於頂部表面168上之第二凹部200可經確定尺寸以接納已由滑動部件164之滑動運動分離開之載體板。在某些實施例中，第二凹部200在橫向尺寸及深度方面經充分確定尺寸從而允許載體板落入其中且變成不接觸滑動部件164之底側262。
在某些實施例中，第一基底162可包括可促進去接合過程期間之各種操作之數個特徵。舉例而言，可沿著側186提供若干個切口190從而促進晶圓-載體總成於凹部180上之定位，且促進分離開之晶圓自凹部180之移除。在另一實例中，為適應此移除期間之一晶圓處置工具(未展示)，可在第一凹部180之邊緣處形成一更深的凹部184從而允許經由其底部(未接合)表面來處置晶圓(例如，使用一真空棒)。類似地，可在第二凹部200之邊緣處形成一更深的凹部202從而允許更容易移除載體板。在再一實例中，界定導引槽188之側186之端192、194可呈圓形或角形從而允許更容易將滑動部件164***至導引槽188中。
參考圖5，第二去接合設備170之基底172繪示為具有第一及第二凹部210、230以及用於接納並導引滑動部件174之導引槽218。由此等特徵所提供之各種尺寸及功能可類似於參照第一實例性去接合設備160所述之尺寸及功能性。
然而，在某些實施例中，基底172之第一凹部210可經組態以在晶圓-載體總成定位於其上時向晶圓提供抽吸。此抽吸可由諸如形成於凹部210之底部表面處之凹槽及/或孔之特徵220推動，其中此等特徵與一真空系統(未展示)連通。在所示實例中，特徵210包括可促進該抽吸力於該晶圓上之散佈之數個同心圓形凹槽。
以此一方式固持晶圓提供一相對於晶圓在載體板之滑動分離期間之橫向移動之額外阻力。在某些實施例中，凹部210之深度可經選擇以便當晶圓被真空固持在凹部210中時，載體板之接合側在凹部210之頂部上方從而允許載體板在藉由滑動部件174施加一剪切力之後滑動。
圖5及圖7展示在某些實施例中，滑動部件174可包括不同於第一去接合設備160之滑動部件164之一些特徵。舉例而言，第二滑動部件174之長度明顯短於第一滑動部件164之長度。為適應此一更短長度，可在滑動部件174之一載體板嚙合特徵之前方定位一手柄272。在圖7中，此一載體板嚙合特徵繪示為由形成於滑動部件174之底側282上之一凹部284之一壁286提供。
圖8至10展示可經組態而以類似於參照圖4D所述之分離模式之方式藉由施加至一晶圓之一拉力來將晶圓與載體板分離開之一設備之實例。圖8展示可經組態以提供此晶圓分離功能性之一實例性去接合夾頭300之一透視圖。圖9A及圖9B分別展示去接合夾頭300之側視圖及平面圖。圖10A至10E展示一晶圓與一載體板分離開之一實例性序列。
本文中在將一圓形晶圓與一圓形載體板分離開之背景下闡述實例性去接合夾頭300。然而，應理解，本文中所述之一或多個特徵或概念亦可在其他形狀之晶圓及載體板中實施。此外，此等特徵及概念亦可在未必涉及半導體晶圓之其他情況下實施。
在某些實施方案中，可使欲分離之一晶圓-載體總成以晶圓對著下側降至該去接合夾頭上。因此，去接合夾頭300可界定具有一底面表面314及一側壁316(具有一高度H)之一凹部306(具有一直徑D)。凹部306繪示為相對於一上表面304形成。
在某些實施例中，凹部306之直徑D可經選擇以允許凹部306接納該晶圓而不是該過大載體板。上表面304可經確定尺寸以允許該載體板之不由該晶圓覆蓋之下表面之周邊部分在該晶圓於凹部306中時支撐於其上。
在某些實施例中，側壁316之高度H可經選擇以允許凹部306接納尚未與該載體板分離開之晶圓並提供該晶圓之底部(未經接合)側與凹部306之底面表面316之間的空間。此一空間之垂直尺寸可經選擇以使得該晶圓一旦被分離開且依靠在底面表面316上則充分地與該載體板分離開以允許容易移除該載體板。該空間之垂直尺寸亦可經選擇以在自該載體板拉開該晶圓時限制該晶圓的變形(例如，撓曲)。參照圖10更詳細地闡述此晶圓撓曲之一實例。
在某些實施方案中，上述設計準則中之至少一些準則可藉由大於一晶圓之直徑但小於一載體板之直徑之一凹部直徑D來加以解決。針對其中晶圓之直徑為大約100 mm且載體板之直徑為大約110 mm之晶圓-板實例，凹部直徑D可處於一約101 mm至108 mm、約101 mm至106 mm或約101 mm至104 mm之範圍內。在某些實施例中，凹部直徑D可針對上述實例為大約102 mm。
針對其中晶圓之直徑為大約150 mm且載體板之直徑為大約160 mm之晶圓-板實例，凹部直徑D可處於一約151 mm至158 mm、約151 mm至156 mm或約151 mm至155 mm之範圍內。在某些實施例中，凹部直徑D可針對上述實例為大約152 mm。
在某些實施方案中，至少一個上述設計準則可藉由大於一晶圓之厚度之一凹部高度H來加以解決。在某些實施例中，深度H可經選擇以大於晶圓厚度且不到晶圓厚度的約五倍、晶圓厚度的約四倍、晶圓厚度的約三倍或晶圓厚度的約兩倍。
針對其中晶圓之厚度為大約100 μm之晶圓-板實例，凹部深度H可經選擇以大於厚度處於約0.001英吋至0.002英吋之一範圍內之一量(大約25 μm至50 μm)。因此，在某些實施例中，可利用約140 μm之一凹部深度H。
在所示實例中，凹部306繪示為大體上呈一其中側壁316大體上垂直於底面表面314之圓柱形。然而，應理解，此一凹部形狀並非係一要求。舉例而言，側壁316可離開垂直定向成一角度，且仍允許分離開之晶圓嚙合底面表面314而載體板保持由上表面304支撐。
參考圖8及圖9，凹部306之底面表面314可界定用於對凹部306施加抽吸以使得該抽吸可將晶圓拉動遠離載體板之一或多個特徵。定位於凹部306上方且由上表面304支撐之過大載體板本身充當一促進晶圓朝向底面表面314之抽吸誘發移動之相對剛性及固定的錨。因此，晶圓變成與載體板分離開。
在某些實施例中，提供至凹部306之抽吸可沿著底面表面314散佈從而減少可損壞一晶圓之一高度定域抽吸之可能性。在圖8及圖9中所示之實例中，形成於底面表面314上之數個凹槽308展示成與數個孔310連通，數個孔310又經由真空通路312與例如一幫浦之一真空裝置(未顯示)連通。實例性凹槽308繪示為包括數個同心凹槽308a及數個徑向延伸凹槽308b。實例性孔310繪示為近似定位於中心處且沿著外部圓形凹槽308a之外部圓周呈約90度。在此一組態中，形成於孔310處之抽吸可沿著凹部306之底面表面314散佈。
應理解，可提供孔、凹槽及/或其他特徵之數個不同組態以將抽吸散佈於凹部中。舉例而言，一底面表面可具有沿著該底面表面配置成一所期望之圖案之數個孔(且無凹槽)。在另一實例中，可形成數個凹槽從而與未必在該底面表面下方之一或多個真空通路連通。在再一實例中，數個凹槽未必需要包括同心型及徑向延伸型兩者。在再一實例中，該等凹槽甚至不必為對稱的。數個其他組態亦可行。
亦應理解，儘管該凹進部分及具有該等真空通路之部分繪示為一單件之一部分，但此繪示係用於例示目的。具有該凹進部分及該等真空通路之此一結構可以數種方式由一或多個件實施。
舉例而言，在某些實施例中，一去接合夾頭可包括界定該底面表面以及該等凹槽及孔之一底板。然後可將此一接合夾頭安裝於一平臺上從而允許該等孔與一或多個真空通路之間的抽吸連通。
在某些實施例中。具有上述特徵中之一者或多者之一去接合夾頭可由金屬或其他彈性材料製作而成。舉例而言，一去接合夾頭可由相對容易處理之金屬(例如鋁)製作而成。與圖8及圖9中所示之實例相關聯之特徵出於處理目的而相對簡單，進而進一步促進有效製作。
在某些實施例中，一去接合夾頭可充當一熱板或與一熱源熱連通從而允許對定位於其上之一晶圓-載體總成加熱。針對此等實施例，諸如鋁之材料可係合適之。在其他實施例中，一去接合夾頭不具有加熱能力；因此，一晶圓-載體總成可在定位於該夾頭上之前加熱。
圖10A至10E展示可使用參照圖8及圖9所述之晶圓夾頭300達成之一實例性晶圓分離序列。圖10A展示其中正對放置於凹部306上之一晶圓-載體總成(其之間具有一軟化黏合劑層38之一晶圓30及一載體板40)施加抽吸(箭頭326)，以使晶圓30位於凹部306中且載體板40由上表面304支撐之一階段320。凹部306中之抽吸繪示為與一真空裝置(未展示)連通(虛線324及箭頭322)。
圖10B展示其中晶圓30之邊緣部分繪示為因該抽吸而與載體板40分離開之一階段330。在其中該抽吸沿著該凹部之底面表面散佈之去接合夾頭組態中，對該邊緣之此初始分離可歸因於終止於該邊緣處之表面張力(由熔融黏合劑提供)。因此，該邊緣部分通常具有一較在向內區處為低之每區表面張力。
圖10C展示其中晶圓分離繼續向內之一階段340。在圖10C中，晶圓30之邊緣繪示為已達到且嚙合凹部306之底面表面。
圖10D展示其中晶圓30已與載體板40分離開且依靠在凹部306之底面表面上之一階段350。一旦達到此一階段，則可停止該抽吸。
圖10E展示其中該抽吸已停止且該載體板被移除之一階段360。因此，可移除(箭頭362)上面剩有至少一些黏合劑38之分離開之晶圓30以便清洗。對晶圓30之此移除可根據去接合夾頭是否係一手動系統或一自動化系統之一部分以數種方式達成。
圖11及圖12展示在系統中實施與參照圖8至10所述之去接合夾頭相關聯之一或多個特徵之方式之非限制性實例，以及如何可修改此等特徵以提供所期望之功能性。圖11A展示具有一去接合夾頭組件371之一實例性去接合系統370。此一夾頭可包括本文中參照圖8至11所述之特徵之部分或全部。
在某些實施方案中，系統370包括經組態以感測系統370之一或多個操作條件之一或多個感測器(組件374)。舉例而言，系統370可包括經組態以對該晶圓-載體總成加熱從而熔化該黏合劑層之一加熱組件376。針對此一組件，可提供一溫度感測器從而監測該晶圓-載體總成之溫度。在另一實例中，該系統可包括經組態以將該抽吸提供至該去接合夾頭之凹部之一真空組件378。針對此一組件，可提供一壓力感測器從而監測與正提供至該凹部之抽吸相關聯之壓力。
在某些實施方案中，系統370可進一步包括經組態以控制與該去接合過程相關聯之一或多個操作之一控制組件372。在自動化系統中，控制組件372可經組態以協調各種操作，例如將該晶圓-載體總成裝載於該夾頭上、對該晶圓-載體總成加熱、將該晶圓與該載體板分離開、移除該載體板、自該夾頭移除該晶圓及其他相關操作。
圖11B展示控制組件372如何可控制加熱組件376之操作之一實例。為了說明之目的，將假定經由該去接合夾頭來加熱，且當將一新的晶圓-載體總成裝載於該夾頭上時，該總成之溫度低於其中該黏合劑層熔化之目標溫度。
因此，在圖11B中，該晶圓-載體總成之溫度繪示為隨著熱量施加而升高。此等溫度量測可由感測器組件374提供，且可以數種方式達成。舉例而言，可根據該晶圓-載體總成達到與該熱板平衡所需之時間基於該熱板之量測溫度來估計該晶圓-載體總成之溫度。在另一實例中，定位於該晶圓-載體總成上方之一外部溫度探頭可以數種不同方式來進行溫度量測。
當達到一目標溫度T2時，控制組件372可發佈一信號以停止進一步加熱，並開始晶圓分離過程。此一分離過程可包括向該凹部提供抽吸之真空組件。在此一階段，該凹部中之壓力可開始一初始值並隨著抽吸施加而減小。
圖11C展示隨著該分離過程進展之一實例性壓力散佈。此等壓力量測可由感測器組件374提供且以數種已知方式達成。
隨著抽吸施加至該凹部且該晶圓受到拉扯，關聯之壓力繪示為處於一指示為382之位準上或周圍。隨著該晶圓被分離且位移該凹部之下部分，關聯之壓力繪示為變化(384)從而達到一指示為386之新位準。在此一壓力變化(例如，壓力下降)可偵測期間，且一合適之命令可由控制組件372發佈從而停止該抽吸。
如本文中所述，諸如凹槽及/或孔之數個特徵可提供至該凹部之底面表面從而散佈施加至晶圓之抽吸之拉力。可按照此等特徵之大小、密度及圖案以及正提供之總抽吸之強度來調整此散佈及所散佈之拉力之量值。
施加至晶圓之抽吸強度亦可受載體板與去接合夾頭之上表面嚙合及「密封」該凹部之程度影響。舉例而言，圖9B中所示之上表面304可延伸於凹部306周圍。因此，載體板與上表面304之間的一緊密接觸可導致凹部306相對快地被抽空，即使可控制抽吸強度。
類似地，施加至分離開之晶圓之抽吸強度亦可受晶圓與凹部之底面表面嚙合及「密封」凹部與真空通路之程度影響。在圖9B及圖10D中所示之實例中，晶圓30可實質上覆蓋底面表面314上之所有凹槽及孔。因此，晶圓與底面表面314之間的一緊密接觸可導致晶圓上方及下方之區域之間的壓力差急劇增大。
在某些實施方案中，此等較佳「密封」可能不需要，此乃因其可增加損壞晶圓-載體總成(在分離之前)及晶圓(在分離之後)之可能性。因此，在某些實施例中，凹部306之一或多個部分可藉由例如側壁上之一或多個開口對外開放。側壁上之此(此等)開口可經確定尺寸以限制晶圓-載體總成上方(外部)及下方(凹部306)之區域之間的壓力差。此(此等)開口亦可促進對晶圓-載體總成之裝載及在某些實施方案中在分離之後對載體板之移除。
類似地，在某些實施例中，可使該等抽吸散佈特徵(例如凹槽)中之至少一些特徵曝露於外部。對該等凹槽之此一曝露可經組態以限制晶圓上方(凹部360)及下方(凹槽308)之區域之間的壓力差。此(此等)開口亦可促進在某些實施方案中對分離開之晶圓之移除。
圖12A及圖12B展示經組態以提供上述壓力鬆弛特徵兩者之一實例性去接合夾頭390。夾頭390大體類似於參照圖8及圖9所述之實例性夾頭300。然而，夾頭390繪示為在該周長之一個部分上具有一傾斜表面392。傾斜表面392可經確定尺寸以穿過側壁之一部分(在圖12B中繪示為虛線側壁316之切削部分)，並穿過凹槽308a、308b之周邊部分中之一部分。
因此，傾斜表面392允許提供外部與凹部306之間(指示為箭頭394a)及外部與凹槽308a、308b之間(指示為箭頭394c、394b)的至少一些壓力連通。在某些實施例中，可提供多於此等壓力鬆弛開口集合中之一者。在某些實施例中，可在不同位置處單獨地提供真空通路及凹部之開口。
在某些實施方案中，與參照圖8至12所述之去接合夾頭之各種實施例相關聯之一或多個特徵可在數個去接合系統中實施。圖13A及圖13B展示一手動去接合系統之一實例之各種組件。圖14至16展示可促進對來自該手動系統之晶圓之有效處置及對此等晶圓之清洗之各種裝置。圖17至20展示一實例性自動化去接合系統之各種組件。
參考圖13A及圖13B，一去接合設備500包括安裝至一熱板504之一去接合夾頭502。夾頭502可包括參照圖8至12所述之一或多個特徵。圖13A中所示之具體實例包括參照圖12A及圖12B所述之一傾斜表面特徵512。
去接合設備500亦可包括經組態以提供用於將晶圓與載體板分離開之抽吸之一真空系統(例如，真空通路506)。設備500展示成包括用於接通及關斷該真空系統之一真空控制開關510及可設定熱板溫度之一加熱控制件508。
在所示實例中，對晶圓-載體總成之裝載及對分離開之載體板及晶圓之移除可由一操作者手動執行。對真空之接通及關斷亦可手動執行。
該實例中亦展示，該熱板可在一所期望溫度(例如，大約130℃至170℃)下保持加熱。為促進一更高輸送量，欲去接合之晶圓-載體總成可由一單獨的加熱器530預熱。在圖13A中，一晶圓-載體總成520展示為由加熱器530預熱。在圖13B中，經預熱總成520展示為已自加熱器530傳送至設備500之去接合夾頭502，且準備好被去接合。
一用於預熱及去接合之實例性操作序列可按下述方式執行。欲預熱之一晶圓-載體總成520可在加熱器530上定位成該晶圓在該載體板下面。一旦被預熱，則可將總成520傳送至呈同一定向之設備500之去接合夾頭502。
一旦在夾頭502上，則可將該晶圓與該載體板分離開。分離開之載體板可因其在頂部上而首先被移除；且夾頭502之凹部中之晶圓使其黏合劑側面朝上。該晶圓可在呈同一定向時移離夾頭502且定位於一晶圓固持器上以便清洗。因此，可很容易看到該夾頭之頂部裝載能力及針對該分離過程其頂部上不需要任何額外裝置之夾頭使得能夠容易地、相對快地及以降低之損壞晶圓之風險執行該手動操作序列。如本文中所述，該去接合夾頭之此等特徵允許使該等去接合操作步驟自動化。
圖14A至14C展示經組態以允許收集來自去接合設備500之分離開之晶圓(30)以便在例如清洗之分離後過程期間處置之一晶圓固持器600之各種視圖。圖15A及圖15B展示經組態以接納上面具有晶圓之複數個晶圓固持器(600)之一匣盒650。匣盒650可呈其中匣盒650經組態以接納具有經去接合晶圓之晶圓固持器600之一第一定向(圖15A)。匣盒650亦可呈其中匣盒650經組態以將晶圓固持器600(及因此該等晶圓)固持呈相對於垂直方向之一所期望角度以促進對該等晶圓之有效清洗及乾燥之一第二定向(圖15B)。
參考圖14A至14C，晶圓固持器600可包括具有一第一表面612之一板602。板602可經確定尺寸以適應一經去接合晶圓30，且可包括一處置凸耳604。在所示實例中，板602之凸耳端具有一大體上直的邊緣及若干個方形拐角；而與凸耳604相對之端610彎曲以與晶圓之圓形大體上一致。圖14C展示由固持器600固持之一晶圓30。如該實例性手動去接合操作序列中所述，一經去接合晶圓可使其黏合劑側在頂上。因此，圖14C中所示之晶圓30之上側係該黏合劑側。
參考圖15A，其中固持有晶圓30之晶圓固持器600展示成***至匣盒650中之該複數個接納槽中之一者中(呈其第一定向)。在此一組態中，晶圓30之黏合劑側(欲清洗)保持在該頂部上，進而促進晶圓於該等不同操作之間的有效傳送。
參考圖14A至14C，晶圓固持器600可進一步包括形成於與該凸耳端相對之彎曲端610處或附近之一「J」形(板602、自板602之一第二延伸部614及自第一延伸部614之一第二延伸部616)保持特徵608。保持特徵608因此界定經確定尺寸以接納晶圓30之一邊緣之一凹部。
在所示實例中，存在中間由一普通邊緣(板602之)隔開且通常以彎曲端610為中心之兩個保持特徵608。保持特徵608之此一分離允許例如清洗液之液體在該彎曲端由該凸耳端向下時自保持特徵608***(例如，圖15B)。
參考圖14A至14C，晶圓固持器600可進一步包括形成於板602之第一表面612上之數個凸塊606。在圖14B中，凸塊606展示成嚙合晶圓30之未接合側，從而將晶圓與板602之第一表面612分離開。此一分離禁止晶圓表面黏住第一表面(例如，因其之間的流體之表面張力)，並增進流體之***。保持特徵608可經確定尺寸以適應由凸塊606提供之晶圓偏移。凸塊606可經組態以具有平整表面從而減少損壞晶圓30之可能性。
在某些實施例中，晶圓固持器600可由相對剛性及耐化學性材料(例如石英及玻璃)形成。在某些實施例中，晶圓固持器600可藉由例如模製之一過程由上述材料中之一者形成。
參考圖15A及圖15B，匣盒650展示成具有由框架部件652形成之一大體矩形盒形結構。為允許清洗液流動至晶圓，該盒之六個面通常敞開。經由其裝載晶圓固持器之側(656)除盒界定框架部件652以外實質上無結構。數個槽界定桿654自裝載側656之側延伸至與裝載側656相對之側。槽界定桿654展示成向內傾斜以促進更積極的晶圓固持器保持槽。
如圖15B中所示，當匣盒650經定向以使裝載側656面朝上時(例如在清洗及***期間)，由桿654(及因此其中之晶圓)形成之槽呈一離開垂直之角度。此一角度可基於數個操作參數來選擇。舉例而言，若晶圓與其固持器之定向更接近於垂直，則流體***改善；然而，晶圓在其固持器中不太穩定且晶圓之全重或接近全重可集中在晶圓之底部邊緣部分上。另一方面，若晶圓與其固持器之定向更離開垂直，則流體***可受害；然而，晶圓在其固持器中更穩定且晶圓之重量較佳散佈至固持器600之凸塊606。
在某些實施例中，匣盒650上之槽之角度可經選擇以相對於垂直為大約20度。在某些實施例中，此一角度可處於一相對於垂直大約5至45度、相對於垂直大約10至30度、或相對於垂直大約15至25度之範圍內。
在其中匣盒650上之槽以上述方式傾斜之實施例中，若匣盒650定位於一平坦表面上以使裝載側656面向操作者，則晶圓可因槽之此刻向下角度而滑出。因此，可提供(圖15A)一基底單元660，其中基底660包括一傾斜匣盒固持表面。在某些實施例中，基底660之傾斜表面可經選擇以抵消槽之向下角度，以使得槽中之晶圓可在自去接合設備之收集期間呈大體水平。
在某些實施例中，匣盒650可由相對剛性及耐化學性材料(例如石英及玻璃)形成。
在某些實施方案中，可以已知方式將已填滿晶圓(在其固持器上)之一匣盒(650)浸入一或多個溶劑罐以清洗晶圓(例如，藉由丙酮)。一旦被清洗，則可自溶劑罐移除匣盒(650)並將其放置於一烘箱中以乾燥晶圓。在此清洗及乾燥期間，匣盒(650)可呈圖15B中所示之定向從而將晶圓定向呈一角度。
在某些實施方案中，可灰電漿清洗此等經溶劑清洗及乾燥之晶圓以移除可剩下之殘留物。圖16展示類似於圖15之清洗匣盒650之一匣盒670。
更特定而言，匣盒670展示成具有由框架部件672形成之一大體矩形盒形結構。為允許以一大體均勻方式灰電漿清洗晶圓，該四個側(包括裝載側676)大體上敞開從而為該等間隔晶圓層提供類似曝露。不同於清洗匣盒650，灰化匣盒670之頂部部分包括形狀類似於一晶圓固持器(圖14中之600)之一蓋678。因此，定位於匣盒670中之頂部晶圓如同該等晶圓中其餘部分上面亦具有一晶圓固持器狀蓋。不同於清洗匣盒650，灰化匣盒670大體上保持呈一個定向；因此，用於固持晶圓固持器之槽(由槽界定桿674界定)不必為傾斜的。在某些實施例中，此等槽經組態以便在該灰電漿清洗過程期間大體水平地固持該等晶圓。
參考圖17，一自動化去接合系統700可包括可執行與圖13之手動去接合設備500相關聯之類似去接合及清洗操作之數個站。自動化系統700展示成包括一去接合站710、一冷卻站720及一清洗站730。系統700亦展示成包括控制一或多個機器人臂(例如，742、744)之移動及操縱操作之一機器人組件740。用以操縱並移動晶圓-載體總成、載體板及晶圓之機器人組件740之操作可以數種已知方式達成。
參考圖18A及圖18B，去接合站710包括具有本文中所述之一或多個特徵之一去接合夾頭800。去接合夾頭800展示成安裝於一平臺802上。
在實例性自動化系統700中，去接合站710可包括一加熱組件(未展示)從而允許經由夾頭800來對一晶圓-載體總成804加熱。去接合站710亦可包括一真空系統(未展示)或與該真空系統連通從而促進晶圓-載體總成804經由夾頭800之分離。
為將晶圓-載體總成804定位於去接合夾頭800上，總成804定位(經由機器人組件740)於沿周向定位於該夾頭之凹部外部之數個舉升銷810之接納部分上。舉升銷810之接納部分可處於類似於該凹部之上表面之徑向位置之徑向位置處，以便當使該等銷降低時，其接納位置處於相同於或低於其中擱置該載體板之上表面之位準上。如圖18B中所示，由舉升銷810之接納部分向外沿徑向定位之向上延伸部件通常限制該載體板於該凹部之上表面上之橫向位置。
參考圖18B，可使定位於銷810上之晶圓-載體板804降低至夾頭800；且可進行對晶圓之加熱及分離。一旦晶圓與載體板分離開，則分離開之載體板可由舉升銷810重新舉起。然後，可經由機器人組件740將該載體板移離接合站710；且可使舉升銷810降低回至平臺802中。
在某些實施例中，可個別地控制舉升銷810中之每一者之降低及/或舉升。此一能力可減少在舉升載體板時亦將舉升晶圓之可能性。此一可能性可在所有該等銷皆在實質上同一時間升高時變大。藉由首先抬起一個銷，可進一步將載體板與晶圓分離開或剝離開從而使晶圓保持固持至夾頭800之真空表面。
一旦已移除載體板且縮回舉升銷810，則可自去接合夾頭之凹部移除分離開之晶圓。在所示實例中，晶圓可由一由一抽吸舉升部件760施加之向上抽吸舉離凹部。注意，為了舉升晶圓之目的，舉升部件760定位於夾頭800上方；且在其他操作期間保持離開該夾頭。
一旦將晶圓舉升超過夾頭800，則可將晶圓傳送至一機器人臂(例如，744)，該機器人臂又將晶圓定位於冷卻站720上。一旦晶圓已充分冷卻，則將晶圓傳送(經由機器人組件740)至清洗站730以移除黏合劑。
參考圖19，清洗站730可經組態以提供清洗及乾燥功能性兩者。清洗可藉由經由一轉臂上之一噴頭824噴灑之清洗液(例如，丙酮)來達成。該轉臂允許溶劑噴灑掠過晶圓。
在所示實例中，一夾頭822提供用於在上述清洗過程期間固持晶圓，且用於旋轉並乾燥晶圓。為提供在此旋轉期間對晶圓之強固持，夾頭822可經組態以相對大且藉由真空來固持晶圓。
在所示實例中，夾頭822處於一抬起位置中以接納一晶圓。一旦將晶圓緊固於其上，則可使夾頭822降低至由一外殼820環繞之一空間中。外殼820可經確定尺寸以在該清洗過程期間捕捉流體，並在該乾燥過程期間盛納被旋轉離開晶圓之流體。
自動化系統700中以上述方式之噴灑清洗已展示成比在手動去接合過程之後所使用之溶劑浸漬方法更好地清洗晶圓。在GaAs晶圓上之穿晶圓通孔過程中，噴灑清洗可導致總良率之提高。
圖20展示如何可將分離開之載體板及經清洗之晶圓收集於自動化去接合系統700中之一實例。一載體板固持接受器830繪示為具有已與其各別晶圓分離開之複數個載體板40。一旦被填滿，則可自系統700移除接受器830以再利用載體板40。
圖20亦展示一晶圓接受器840。接受器840可經組態以固持諸如市售Gel-Pak板之複數個支撐板842。每一支撐板842固持一個經清洗晶圓；且一旦接受器840被填滿，則可自系統700移除該接受器。
在某些實施方案中，可進一步經由灰電漿清洗過程來清洗自自動化系統700移除之晶圓。針對此一清洗過程，可將晶圓自Gel-Pak支撐板842傳送至參照圖14所述之晶圓固持器(600)上。可將上面具有晶圓之此等固持器裝載至圖16之匣盒670上以進行該灰電漿清洗過程。
在各種實施方案中，可收集以本文中所述之各種方式去接合及清洗之晶圓以進行進一步處理，例如測試及單個化。
參考其中繪示實例性舉升銷810之圖18A及圖18B，應注意，在某些實施方案中，具有此一舉升銷集合之一去接合設備可包括具有既可凹進亦可不凹進之一真空表面之一夾頭。若該真空表面凹進，則此一凹部之深度既可大於亦可不大於放置於其中之一晶圓之厚度。
因此，即使不存在任何凹部或者晶圓之厚度大於凹部之深度，亦可藉由真空表面來真空固持晶圓且可藉由適當抬起舉升部件(例如，舉升銷)來將一相對剛性載體板移離或剝離實質上固定晶圓。舉例而言，藉由首先抬起一個舉升部件，可在晶圓固持至真空表面的同時將載體板與晶圓分離開或剝離開。
在某些實施例中，上述特徵中之一者或多者可在可經組態以將一晶圓與一板分離開之一去接合設備(手動或自動化)中實施。在某些實施例中，該板可具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸，以使得該晶圓與該板之一總成包括該板上之一不由該晶圓覆蓋之周邊區。在某些實施例中，該晶圓及該板可以類似方式經確定尺寸以便幾乎不存在周邊區。
此一去接合設備可包括具有經組態以接納該總成之該晶圓之一真空表面之一夾頭。該設備可進一步包括一或多個分離部件，該一或多個分離部件相對於該真空表面安置從而允許該一或多個分離部件嚙合該板之至少一部分並移動該板之彼部分而不直接接觸該晶圓。該板之此一強制運動(由該一或多個分離部件誘發)允許該板在該晶圓因施加真空而被固持在該真空表面上時與該晶圓分離開。
在某些實施例中，該一或多個分離部件可包括一或多個舉升部件。在某些實施例中，此等舉升部件可包括經組態尺寸及安置從而嚙合該板上之該周邊區而不是該晶圓之複數個舉升銷(例如，圖18B之舉升銷810)。此等舉升銷可經組態以便至少一者能夠獨立於其他舉升銷移動。
在某些實施例中，該一或多個舉升部件可包括經確定尺寸及安置從而嚙合該板上之該周邊區而不是該晶圓之一刃狀物(例如，一抹刀形裝置)。此一刃狀物可嚙合該板上之該周邊區並將該板舉升離開該晶圓。
在某些實施例中，該一或多個分離部件可包括安置於該板之與嚙合該晶圓之側相對之側上之一抽吸部件。在此一實例中，該板既可係亦可不係相對於該晶圓過大。該抽吸部件可離開該板之中心安置從而允許首先將該板之一側與該晶圓分離開。
在某些實施例中，該真空表面可由具有大於該晶圓之橫向尺寸，但小於該板之橫向尺寸之一橫向尺寸之一凹部之一底面表面界定。在某些實施例中，該凹部可具有經選擇以大於該晶圓之厚度以使得在施加該真空之後，該晶圓可由該吸力拉動遠離該板且被允許變成與該板分離開並嚙合該凹部之真空表面之一深度。
在某些實施方案中，具有上述特徵中之一者或多者之一去接合設備可在一自動化去接合系統或一手動去接合系統中實施。
在一些實施方案中，用於接合及處置一晶圓之一載體板(本文中亦稱作一晶圓載體)可係一圓形載體板；且此一圓形板可具有一大於該晶圓之直徑例如1%或以上、2%或以上、3%或以上、4%或以上、5%或以上、6%或以上、7%或以上、8%或以上、9%或以上、10%或以上、11%或以上、12%或以上、13%或以上、14%或以上、15%或以上、16%或以上、17%或以上、18%或以上、19%或以上、20%或以上、21%或以上、22%或以上、23%或以上、24%或以上、或25%或以上之直徑。因此，為提供100 mm晶圓(有時稱作4英吋晶圓)之載體功能性，一圓形載體板可具有一大約101 mm或以上、102 mm或以上、103 mm或以上、104 mm或以上、105 mm或以上、106 mm或以上、107 mm或以上、108 mm或以上、109 mm或以上、110 mm或以上、111 mm或以上、112 mm或以上、113 mm或以上、114 mm或以上、115 mm或以上、116 mm或以上、117 mm或以上、118 mm或以上、119 mm或以上、120 mm或以上、121 mm或以上、122 mm或以上、123 mm或以上、124 mm或以上、或125 mm或以上之直徑。為提供150 mm晶圓(有時稱作6英吋晶圓)之載體功能性，一圓形載體板可具有一大約151.5 mm或以上、153 mm或以上、154.5 mm或以上、156 mm或以上、157.5 mm或以上、159 mm或以上、160.5 mm或以上、162 mm或以上、163.5 mm或以上、165 mm或以上、166.5 mm或以上、168 mm或以上、169.5 mm或以上、171 mm或以上、172.5 mm或以上、174 mm或以上、175.5 mm或以上、177 mm或以上、178.5 mm或以上、180 mm或以上、181.5 mm或以上、183 mm或以上、184.5 mm或以上、186 mm或以上、或187.5 mm或以上之直徑。類似地，可相應地確定用於將200 mm、250 mm、300 mm及其他大小之晶圓接合至其之圓形載體板的尺寸。
在一些實施例中，上述載體板可由例如藍寶石、硼矽酸鹽(有時稱作Pyrex)、石英、玻璃(例如，SCG72)及其他相對剛性及耐化學性材料形成。在一些實施例中，此等載體板可係光學透明的從而允許觀察該晶圓之接合側。
如本文中參照表1A及表1B所述，一些載體板可具有一處於一約500 μm至約3000 μm之範圍內之厚度。在一些實施例中，用於接合及處置100 mm、150 mm、200 mm及300 mm晶圓之載體板可分別具有約1000 μm、1300 μm、1600 μm及1900 μm之實例性厚度。應注意，隨著載體板變得更厚且更寬以適應更大的晶圓，與板材料相關聯之成本及/或質量密度可引起關注。亦應注意，對於一些材料，形成更厚的載體板可能不可行。
在一些實施方案中，由一種或多種形式之硼矽酸鹽材料或具有一種或多種類似於硼矽酸鹽之屬性之材料形成之載體板(不管大小是否大於其對應晶圓)可提供對於處理晶圓合意之特徵。如本文中所述，由此一材料形成之載體板可具有與例如藍寶石相比在成本及質量密度方面有利之特徵。本文中更詳細地闡述此等優點之實例。
此外，此等硼矽酸鹽基載體板可在需要一大於某一值(例如，1000 μm)之厚度時較其他材料(例如，SCG72玻璃)更有效地製作。在用於150 mm晶圓之實例性1300 μm(近似)厚的載體板之背景下，一硼矽酸鹽基載體板可較一玻璃(例如，SCG72)載體板更有效地製作。
表2列出與兩種實例性硼矽酸鹽基材料(Pyrex 硼矽酸鹽及硼矽酸鹽)相關聯之一些實例性物理屬性。在一些例項中，亦列出其他材料(例如石英、藍寶石及/或玻璃)之對應值以作比較。
應注意，由硼矽酸鹽(例如， 7740或硼矽酸鹽)形成之一晶圓載體之重量可為由藍寶石形成一類似大小晶圓載體之重量的大約一半，進而減少與重量相關聯之人機工程及處置問題。舉例而言，可存在類似厚的藍寶石與針對6英吋晶圓確定尺寸之硼矽酸鹽之間的一約65克之差。當成群地處置數個此等晶圓(例如，一匣盒中之25個)時，該兩種類型之載體之總質量差為約1.6 kg。此一差可產生人機工程學及/或在晶圓製作過程期間對高輸送量之處置方面的顯著改善。亦應注意，因硼矽酸鹽載體之較輕重量，故該等載體可更容易傳送至工具及匣盒槽中。
進一步應注意，在一些實施方案(例如，用於6英吋晶圓之晶圓載體)中，一硼矽酸鹽基晶圓載體可具有為一類似大小藍寶石晶圓載體之約10%之一成本，進而為對晶圓之高輸送量處理提供進一步優點。
在一些實施例中，與硼矽酸鹽基晶圓載體相關聯之特徵亦可由一由具有以下屬性中之一者或多者之其他類型的材料形成之透明晶圓載體提供：一處於一約10×10-7/℃至約40×10-7/℃之範圍內、處於一約20×10-7/℃至約40×10-7/℃之範圍內、處於一約25×10-7/℃至約35×10-7/℃之範圍內或處於一約30×10-7/℃至約35×10-7/℃之範圍內之熱膨脹係數值(在一0至300℃之溫度範圍內)；及一處於一約200 Kg/mm2至約550 Kg/mm2之範圍內、處於一約350 Kg/mm2至約500 Kg/mm2之範圍內或處於一約400 Kg/mm2至約500 Kg/mm2之範圍內之努普硬度值。
如本文中所述，一晶圓載體可係一呈一用於適應一晶圓之形狀(例如，一圓形)之板。在一些實施方案中，此一晶圓載體可包括互連該板之該兩個表面之一周長部分。在一圓形晶圓載體之背景下，此一周長部分可由該圓形板之總半徑處之一側壁界定。
圖21展示具有第一及第二實質上平行表面(1002a、1002b)之一晶圓載體板1000可經組態以使其周長部分包括結合該兩個表面(1002a、1002b)從而界定第一及第二傾斜拐角(1006a、1006b)之一實質上筆直側壁1004。在一些實施例中，筆直側壁1004可實質上垂直於該兩個表面(1002a、1002b)兩者，以使得傾斜拐角(1006a、1006b)中之每一者呈一實質上直角。
在一些晶圓處理操作中，一晶圓載體之相對銳利拐角(例如圖21之直角拐角1006a、1006b)可在一或多個位置處碎裂，進而降低其適用性。在一些實施方案中，可藉由修圓一晶圓載體之周長部分之一個或兩個拐角來減少此等損壞之可能性。圖22及圖23展示此等經修圓拐角之非限制性實例。
圖22展示在一些實施例中，具有第一及第二實質上平行表面(1012a、1012b)之一晶圓載體板1010可經組態以使其周長部分包括經由第一及第二拐角(1016a、1016b)結合該兩個表面(1012a、1012b之一側壁1014。在所示實例中，第一及第二拐角(1016a、1016b)中之每一者可包括一切角從而移除該相對銳利直角拐角且進而減少碎裂之可能性。在一些實施例中，該切角可係實質上對稱的從而相對於側壁1014形成一大約45度角。在其他實施例中，該切角不必係對稱的。
圖23展示在一些實施例中，具有第一及第二實質上平行表面(1022a、1022b)之一晶圓載體板1020可經組態以使其周長部分包括經由第一及第二拐角(1026a、1026b)結合該兩個表面(1022a、1022b)之一側壁1024。在所示實例中，第一及第二拐角(1026a、1026b)中之每一者可包括一彎曲輪廓從而移除該相對銳利直角拐角且進而減少碎裂之可能性。在一些實施例中，該彎曲輪廓可呈一實質上圓弧形。在其他實施例中，該彎曲輪廓不必呈一圓弧形。
圖24A至24C展示如何可量化圖22及圖23之各種實例性拐角之實例。圖24A展示類似於圖22之實例性組態之一實例性拐角1016，其中切角1016結合側壁1014與表面1012中之一者。切角1016可由分別由切角1016相對於表面1012及側壁1014形成之角1及角2量化。切角1016亦可由距離ΔL及ΔT量化，其中ΔL係切角1016在表面1012上開始之處至該晶圓載體之最外部半徑之間的一徑向距離，且ΔT係切角1016在側壁1014上開始之處至表面1012之間的一距離。
在一些實施例中，圖24A之一切角1016可經確定尺寸以使得角1處於一約5度至約85度之範圍內、處於一約10度至約80度之範圍內、處於一約20度至約70度之範圍內、處於一約30度至約60度之範圍內或處於一約40度至約50度之範圍內。在一些實施例中，角1具有一約45度之值。在一些實施例中，角1及角2可增加至近似90度，以使得2之值相應地相依於1之值。
在一些實施例中，圖24A之一切角1016可經確定尺寸以使得角2處於一約5度至約85度之範圍、處於一約10度至約80度之範圍、處於一約20度至約70度之範圍內、處於一約30度至約60度之範圍內或處於一約40度至約50度之範圍內。在一些實施例中，角2具有一約45度之值。在一些實施例中，角1及角2可增加至近似90度，以使得1之值相應地相依於2之值。
在一些實施例中，切角1016可係實質上對稱的，以使得角1及角2近似相等。在其他實施例中，角1及角2可不同。
在一些實施例中，圖24A之一切角1016可經組態以使得尺寸ΔL及尺寸ΔT中之任一者或兩者處於晶圓載體之厚度(圖22中之「T」)之一約1%至約50%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約2%至約45%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約3%至約40%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約4%至約35%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約5%至約30%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約10%至約30%之範圍內或處於晶圓載體之厚度之一約20%至約30%之範圍內。
在一些實施方案中，一切角1016可經組態以使其尺寸ΔL及尺寸ΔT未必係板厚度之分數。舉例而言，若一板之厚度增加一倍，則相依於厚度之切角尺寸可不必要地增加一倍(例如，自T之X%至2T之X%，進而需要一更難的切角形成)而更小的切角可提供十分合意之操作特徵(例如，碎裂之可能性之減少及/或至槽等中之更容易***)。
因此，圖24A之一切角可經組態以使得尺寸ΔL及尺寸ΔT中之任一者或兩者處於一約10 μm至約750 μm之範圍內、處於一約25 μm至約700 μm之範圍內、處於一約50 μm至約650 μm之範圍內、處於一約75 μm至約600 μm之範圍內、處於一約100 μm至約550 μm之範圍內、處於一約150 μm至約500 μm之範圍內、處於一約200 μm至約400 μm之範圍內、處於一約250 μm至約350 μm之範圍內或處於一約300 μm至約350 μm之範圍內。
圖24B展示類似於圖23之實例性組態之一實例性拐角1036，其中一彎曲拐角1036結合側壁1024與表面1022中之一者。在圖24B之實例中，彎曲拐角1036可塑形為具有對應於一圓1030之一曲率半徑「r」之一實質上圓弧。
在一些實施例中，圖24B之一彎曲拐角1036可經組態以使得其曲率半徑(r)處於晶圓載體之厚度(圖23中之「T」)之一約1%至約50%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約2%至約45%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約3%至約40%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約4%至約35%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約5%至約30%之範圍內、處於晶圓載體之厚度之一約10%至約30%之範圍內或處於晶圓載體之厚度之一約20%至約30%之範圍內。
在一些實施方案中，一彎曲拐角1036可經組態以使其曲率半徑未必係板厚度之一分數。舉例而言，若一板之厚度增加一倍，則相依於厚度之一曲率半徑可不必要地增加一倍(例如，自T之X%至2T之X%，進而需要一更難的彎曲拐角形成)而更小的彎曲拐角可提供十分合意之操作特徵(例如，碎裂之可能性之減少及/或至槽等中之更容易***)。
因此，圖24B之一彎曲拐角1036可經組態以使得其曲率半徑(r)處於一約10 μm至約750 μm之範圍內、處於一約25 μm至約700 μm之範圍內、處於一約50 μm至約650 μm之範圍內、處於一約75 μm至約600 μm之範圍內、處於一約100 μm至約550 μm之範圍內、處於一約150 μm至約500 μm之範圍內、處於一約200 μm至約400 μm之範圍內、處於一約250 μm至約350 μm之範圍內或處於一約300 μm至約350 μm之範圍內。
圖24C展示彎曲但未必塑形為一圓弧之一實例性拐角1046。在此等實施例中，拐角1046之彎曲形狀可估計為可由一圓(半徑r)近似量化；且r之值可以類似於參照圖24B所述之方式表示。
拐角1046之實例性非圓弧彎曲亦可由參照圖24A所述之尺寸ΔL及尺寸ΔT量化。因此，拐角1046之彎曲形狀可具有類似於參照圖24A所述之值ΔL及值ΔT。亦應注意，類似於圖24A之切角組態，彎曲拐角1046既可係亦可不係對稱的。
在一些實施方案中，具有參照圖22至24所述之一或多個特徵之一晶圓載體板可由數種材料形成，包括但不限於表2上所列之材料以及具有一或多個類似屬性之材料。
在一些實施例中，一晶圓載體板可具有與其組態有參照圖22至24所述之一或多個特徵之側壁相關聯之一個或兩個拐角。在其中兩個拐角具有此等特徵之實施例中，該兩個拐角既可具有亦可不具有相同之特徵。舉例而言，圖22及圖23之組態中之每一者具有兩個類似形狀之拐角(圖22中之切角及圖23中之彎曲拐角)。在另一實例中，一實施例可具有一個切角拐角及一個彎曲拐角。
在一些實施方案中，參照圖22至24所述之各種拐角輪廓可以數種方式形成。舉例而言，一切角輪廓可由施加至一直角拐角之一平坦研磨表面(例如，具有一精處理研磨之表面)形成。在另一實例中，一彎曲拐角輪廓可由施加至一直角拐角之一適當塑形之研磨表面(例如，具有一精處理研磨之表面)形成。
其他方法亦可經實施以獲得一晶圓載體板之邊緣處之一圓形輪廓進而減少邊緣損壞之可能性。舉例而言，可對一晶圓載體之邊緣施加熱量；且可藉由部分熔化或藉由以一適當塑形工具之塑形來修圓該經軟化邊緣。數種其他邊緣修圓方法亦可行。
如本文中所述，具有彎曲拐角或縮減銳度之拐角(例如，切角拐角)之晶圓載體板可減少在處置程序期間碎裂之可能性。此外，此等拐角可使一些晶圓處理操作(例如，至槽、凹部等中之***)變得更容易且更可靠。因此，此等有利特徵不僅可促成一晶圓載體之更長的操作壽命，而且可降低正處理之晶圓之失效率。
除非上下文另有明確要求，在整個說明及申請專利範圍中，字詞「包含」、「包括」等應解釋為具有與排他性或窮盡性意義相反之包容性意義；即，具有「包括但不限於」意義。如本文中通常使用，字詞「經耦合」係指可直接連接或藉助一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。另外，當在本申請中使用時，字詞「本文」、「上文」、「下文」及類似含義之字詞將整個地指代本申請案而不是指代本申請案之任何特定部分。在上下文准許時，使用單數或複數之上文實施方式中之字詞亦可分別包括複數或單數。參照含有兩個或兩個以上項目之一清單之字詞「或」，彼字詞涵蓋該字詞之以下解釋中之全部：該清單中之項目中之任一者、該清單中之項目中之全部及該清單中之項目之任一組合。
上文對本發明實施例之詳細說明並非旨在為窮盡性或將本發明限定於上文所揭示之精確形式。雖然上文出於解釋闡述之目的闡述本發明之具體實施例及實例，但如熟習此項技術者將辨識，可在本發明之範疇內做出各種等效修改。舉例而言，雖然按一既定次序來呈現過程及方塊，但替代實施例亦可按一不同次序來執行具有步驟之常式，或採用具有方塊之系統，且可刪除、移動、添加、再分、組合及/或修改一些過程或方塊。此等過程或方塊中之每一者可以各種不同方式實施。此外，雖然有時將過程或方塊展示為串行執行，但亦可並行執行或者可在不同時間執行此等過程或方塊。
本文提供之本發明之教示可應用於其他系統，未必上文所述之系統。可組合上文所述之各種實施例之元件及動作以提供進一步實施例。
雖然已闡述了本發明的某些實施例，但此等實施例僅以實例方式呈現，且並非旨在限定本發明之範疇。實際上，本文所述之新穎方法及系統可以各種其他形式體現；此外，可在不背離本發明主旨之情況下對本文闡述之方法及系統之形式作出各種省略、替換及更改。隨附申請專利範圍及其等效範圍旨在涵蓋將歸屬於本發明之範疇及主旨之此等形式或修改。
30．．．晶圓
31．．．晶圓之一部分
32．．．基板層
33．．．電晶體
34a．．．基極
34b．．．射極
34c．．．基極
34d．．．集極
35．．．金屬墊
38．．．黏合劑層
39．．．經接合總成之放大部分
40．．．載體板
42．．．抗蝕劑層
43．．．蝕刻開口
44．．．通孔
45．．．黏合劑層
46．．．晶種層
47．．．厚金屬層
48．．．抗蝕層
49．．．蝕刻開口
50．．．切割道
52．．．金屬層
60．．．晶粒
62．．．粗糙邊緣特徵
100．．．經接合總成
110．．．去接合系統
120．．．清洗系統
130．．．總成
132．．．熔融黏合劑層
142．．．邊緣
144．．．止擋結構
146．．．剪切力
154．．．止擋結構
156．．．拉力
160．．．去接合設備
162．．．基底
164．．．滑動部件
166．．．板
170．．．去接合設備
172．．．基底
174．．．滑動部件
180．．．第一凹部
182．．．壁
184．．．凹部
186．．．側
188．．．導引槽
190．．．切口
192．．．端
194．．．端
200．．．第二凹部
202．．．更深凹部
210．．．第一凹部
230．．．第二凹部
252．．．手柄
254．．．開口
260．．．側邊緣
262．．．底側
264．．．凹部
266．．．壁
272．．．手柄
282．．．底側
284．．．凹部
286．．．壁
300．．．去接合夾頭
304．．．上表面
306．．．凹部
308a．．．同心凹槽
308b．．．徑向延伸凹槽
310．．．孔
312．．．真空通路
314．．．底面表面
316．．．側壁
370．．．去接合系統
371．．．去接合夾頭組件
372．．．控制組件
374．．．組件
376．．．加熱組件
378．．．真空組件
390．．．去接合夾頭
392．．．傾斜表面
500．．．去接合設備
502．．．去接合夾頭
504．．．熱板
506．．．真空通路
508．．．加熱控制件
510．．．真空控制開關
512．．．傾斜表面特徵
520．．．晶圓-載體總成
530．．．加熱器
600．．．晶圓固持器
602．．．板
604．．．處置凸耳
606．．．凸塊
608．．．「J」形保持特徵
610．．．彎曲端
612．．．第一表面
614．．．第一延伸部
616．．．第二延伸部
650．．．匣盒
652．．．框架部件
654．．．槽界定桿
656．．．側
660．．．基底單元
670．．．匣盒
672．．．框架部件
674．．．槽界定桿
676．．．裝載側
678．．．蓋
700．．．自動化系統
710．．．去接合站
720．．．冷卻站
730．．．清洗站
740．．．機器人組件
742．．．機器人臂
744．．．機器人臂
760．．．抽吸舉升部件
800．．．夾頭
802．．．平臺
804．．．晶圓-載體總成
810．．．舉升銷
820．．．外殼
822．．．夾頭
824．．．噴頭
830．．．載體板固持接受器
840．．．晶圓接受器
842．．．支撐板
1000．．．晶圓載體板
1002a．．．第一實質上平行表面
1002b．．．第二實質上平行表面
1004．．．實質上筆直側壁
1006a．．．第一傾斜拐角
1006b．．．第二傾斜拐角
1010．．．晶圓載體板
1012a．．．第一實質上平行表面
1012b．．．第二實質上平行表面
1012．．．表面
1014．．．側壁
1014．．．側壁
1016a．．．第一拐角
1016b．．．第二拐角
1016．．．切角
1020．．．晶圓載體板
1022a．．．第一實質上平行表面
1022b．．．第二實質上平行表面
1022．．．表面
1024．．．側壁
1024．．．側壁
1026a．．．第一拐角
1026b．．．第二拐角
1030．．．圓
1036．．．彎曲拐角
1046．．．拐角
圖1展示用於形成諸如通孔之穿晶圓特徵之一實例性晶圓處理序列；
圖2A至2V展示圖1之處理序列之各個階段之結構之實例；
圖3展示可實施為圖1之過程之一部分之一更詳細去接合過程；
圖4A至4D展示在某些實施方案中，可對接合至一載體板之一晶圓之一總成加熱從而使該接合變弱，從而允許以數種不同方式將該晶圓與該載體板機械分離開；
圖5展示經組態以藉由施加剪切力來將一晶圓與一載體板分離開之設備之實例；
圖6展示用於圖5之該等實例性設備中之第一者之一滑動部件之一底側；
圖7展示用於圖5之該等實例性設備中之第二者之一滑動部件之一底側；
圖8展示經組態以允許藉由施加真空來將一晶圓與一載體板分離開之一去接合夾頭之一透視圖；
圖9A及圖9B展示圖8之去接合夾頭之側視剖面圖及平面圖；
圖10A至10E展示該晶圓由圖8之去接合夾頭與該載體板分離開之一實例性序列；
圖11A至11C展示在某些實施方案中，具有一基於真空之去接合設備之一系統可經組態以包括一感測器組件及/或一真空控制組件從而促進某些去接合操作，例如施加及終止真空；
圖12A及圖12B展示在某些實施例中，一去接合夾頭可經組態以便其凹部及/或抽吸散佈凹槽之至少某一部分可與外部連通從而限制壓力差；
圖13A展示在某些實施例中，圖8之去接合夾頭可在可包括一加熱器(在其上正對一晶圓-載體總成加熱)及一去接合設備之一手動去接合系統中實施；
圖13B展示用於機械分離之去接合設備上之經加熱晶圓-載體總成；
圖14A及圖14B展示在某些實施方案中，一晶圓固持器可經組態以固持一分離開之晶圓(例如，自圖13A及圖13B之手動去接合系統)從而促進一或多個分離後操作，例如清洗；
圖14C展示固持一晶圓之圖14A之晶圓固持器；
圖15A展示在某些實施方案中，一第一匣盒裝置可經組態以固持數個圖14A及圖14B之晶圓固持器，以使得在其第一定向中，該匣盒裝置促進分離開之晶圓自圖13A及圖13B之手動去接合系統之收集；
圖15B展示呈其促進對晶圓之清洗及乾燥之第二定向之圖15A之匣盒裝置；
圖16展示在某些實施方案中，一第二匣盒裝置可經組態以固持數個圖14A及圖14B之晶圓固持裝置從而促進例如自經清洗晶圓移除殘留物之電漿灰過程之操作；
圖17展示在某些實施例中，圖8之去接合夾頭可在一自動化去接合系統中實施；
圖18A展示在圖17之實例性自動化系統中實施之去接合夾頭；
圖18B展示在某些實施例中，該自動化系統可包括用於處置晶圓-載體總成及分離開之晶圓與載體之一或多個裝置；
圖19展示作為圖17之實例性自動化系統之一部分之一清洗站；
圖20展示在某些實施方案中，提供一或多個收集裝置以自圖17之自動化系統收集分離開之晶圓與載體；
圖21展示在一些實施例中，用於將一半導體晶圓接合至其之一晶圓載體板可具有一具直角拐角之邊緣部分；
圖22展示在一些實施例中，用於將一半導體晶圓接合至其之一晶圓載體板可經組態以使得其邊緣部分之至少一個拐角具有一彎曲輪廓；
圖23展示在一些實施例中，用於將一半導體晶圓接合至其之一晶圓載體板可經組態以使得其邊緣部分之至少一個拐角具有一切角輪廓；及
圖24A至24C展示如何可量化圖22及圖23之彎曲輪廓及切角輪廓之實例。
30．．．晶圓
38．．．黏合劑層
40．．．載體板
304．．．上表面
306．．．凹部

Claims (69)

  1. 一種用於固持接合在一起之一晶圓與一板之一總成之去接合夾頭，該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該總成包括該板上未由該晶圓覆蓋之一周邊區，該夾頭包含：一第一表面，其界定一凹部，該凹部具有足夠大以適應該晶圓之該橫向尺寸但小於該板之該橫向尺寸之一橫向尺寸，以使得當具有面向該凹部之該晶圓之該總成定位於該夾頭上以便去接合時，該板之該周邊區之至少一部分嚙合該第一表面之至少一部分以保持在該凹部外部而該晶圓實質上在該凹部內；及一第二表面，其安置於該凹部中且與該第一表面分離以便界定該凹部之一深度，該第二表面界定經組態以促進一抽吸力經由該凹部至該晶圓之遞送之至少一個抽吸開口，該深度經選擇以大於該晶圓之厚度以使得當藉由該抽吸力將該晶圓與該板去接合時，該晶圓被允許變為與該板分離且嚙合該第二表面而該板保持嚙合至該第一表面。
  2. 如請求項1之去接合夾頭，其中該凹部具有以該橫向尺寸作為其直徑且以該深度作為其高度之一圓柱形狀。
  3. 如請求項1之去接合夾頭，其中該凹部之該深度進一步經選擇以限制該晶圓在其變為與該板分離時所經歷之撓曲量。
  4. 如請求項3之去接合夾頭，其中該凹部之該深度經選擇 以具有大於該晶圓之厚度且小於該晶圓之厚度的約兩倍之一值。
  5. 如請求項3之去接合夾頭，其中該凹部之該深度經選擇以具有比該晶圓之厚度大處於約0.001英吋至0.002英吋之一範圍內之一量之一值。
  6. 如請求項1之去接合夾頭，其中該第二表面上之該至少一個抽吸開口包括經組態以與一外部真空源連通之一或多個凹槽。
  7. 如請求項6之去接合夾頭，其中該一或多個凹槽散佈於該第二表面上以便散佈提供至該晶圓之該抽吸力。
  8. 如請求項7之去接合夾頭，其中該一或多個凹槽包括圍繞該第二表面之一中心塑形為同心圓之複數個凹槽。
  9. 如請求項7之去接合夾頭，其中該一或多個凹槽包括自該第二表面之一中心徑向延伸之至少一個凹槽。
  10. 如請求項7之去接合夾頭，其中該一或多個凹槽經組態以使得該經散佈抽吸力導致該晶圓與該板之該分離在該晶圓之周邊處開始。
  11. 如請求項1之去接合夾頭，其中該第一表面及該第二表面由一側壁結合。
  12. 如請求項1之去接合夾頭，其中該第一表面與該第二表面實質上平行。
  13. 如請求項12之去接合夾頭，其中該側壁實質上垂直於該第一表面及該第二表面兩者。
  14. 如請求項11之去接合夾頭，其中該側壁界定經確定尺寸 以限制在該抽吸力之施加期間該凹部與該凹部外部之間的一壓力差之至少一個開口。
  15. 如請求項1之去接合夾頭，其中該第二表面進一步界定至少一個鬆弛開口，該至少一個鬆弛開口與該抽吸開口之至少一部分及該凹部外部連通，以便限制當該晶圓嚙合該第二表面且經歷該抽吸力時該凹部與該至少一個抽吸開口之間的一壓力差。
  16. 如請求項1之去接合夾頭，其中該第二表面之至少一部分與一熱源熱接觸以便允許對定位於該夾頭上之該總成之加熱。
  17. 一種具有如請求項1之去接合夾頭之晶圓去接合系統。
  18. 如請求項17之系統，其中該系統包括經組態以使得該總成於該夾頭上之該定位由一操作者手動執行之一手動去接合系統。
  19. 如請求項17之系統，其進一步包括經組態以促進一自動化去接合操作序列之一控制組件。
  20. 如請求項19之系統，其中該去接合操作序列包括將該總成定位於該夾頭上並將該經分離之晶圓及該板自該夾頭移除。
  21. 如請求項17之系統，其進一步包括經組態以執行該去接合操作序列之一機器人組件。
  22. 如請求項21之系統，其進一步包括能夠呈延伸及縮回定向之一舉升機構，呈其延伸定向之該舉升機構經組態以在與該第一表面間隔開之一位置處自該機器人組件接納 該總成，呈其縮回定向之該舉升機構經組態以將該總成定位於該夾頭上。
  23. 如請求項22之系統，其中該舉升機構包括複數個舉升銷，該複數個舉升銷沿著該第一表面安置以便允許該等銷在該延伸定向與該縮回定向之間移動而不直接觸及該晶圓。
  24. 如請求項23之系統，其中該複數個舉升銷中之每一者經組態以能夠獨立地加以控制。
  25. 如請求項19之系統，其進一步包括經組態以能夠清洗該經分離之晶圓之一清洗組件。
  26. 一種用於將一晶圓與一過大板去接合之方法，該方法包含：將一晶圓與一板之一總成定位於一真空夾頭上，該真空夾頭經確定尺寸以藉由該板之一過大部分來支撐該總成以使得該晶圓面向該真空夾頭；對該真空夾頭施加一抽吸以便產生施加至該晶圓之一抽吸力，該板因該真空夾頭支撐該板之該過大部分而被禁止跟隨該晶圓以使得該晶圓藉由該抽吸力拉動遠離該板；及將該經分離之晶圓接納於由該真空夾頭界定之一凹部中。
  27. 如請求項26之方法，其進一步包含將該板自其於該真空夾頭上之支撐位置移除。
  28. 如請求項27之方法，其進一步包含將該晶圓自該凹部移 除。
  29. 如請求項26之方法，其進一步包含對定位於該夾頭上之該總成施加熱。
  30. 如請求項26之方法，其中該對該真空夾頭施加該抽吸包括：對該晶圓施加一經散佈抽吸力。
  31. 如請求項30之方法，其中施加至該晶圓之該經散佈抽吸力導致將該晶圓與該過大板分離自該晶圓之邊緣開始。
  32. 一種用於將一晶圓與一板分離之去接合設備，該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該晶圓與該板之一總成包括該板上未由該晶圓覆蓋之一周邊區，該設備包含：一夾頭，其具有經組態以接納該總成之該晶圓之一真空表面；及一或多個分離部件，其相對於該真空表面安置以便允許該一或多個分離部件嚙合該板之至少一部分並移動該板之該至少一部分而不直接觸及該晶圓，以便允許藉由在該晶圓因施加真空而被固持於該真空表面上時移動該一或多個分離部件來將該板與該晶圓分離開。
  33. 如請求項32之設備，其中該一或多個分離部件包括一或多個舉升部件。
  34. 如請求項33之設備，其中該一或多個舉升部件包括複數個舉升銷，該複數個舉升銷經確定尺寸及經安置以便嚙合該板上之該周邊區而非該晶圓。
  35. 如請求項34之設備，其中該複數個舉升銷中之至少一者 經組態以能夠獨立於其他舉升銷而移動。
  36. 如請求項33之設備，其中該一或多個舉升部件包括一刃狀物，該刃狀物經確定尺寸及經安置以便嚙合該板上之該周邊區而非該晶圓。
  37. 如請求項32之設備，其中該一或多個分離部件包括一抽吸部件，該抽吸部件安置於該板之與嚙合該晶圓之側相對之側上。
  38. 如請求項37之設備，其中該抽吸部件遠離該板之中心安置以便允許首先將該板之一側與該晶圓分離。
  39. 如請求項32之設備，其中該真空表面由具有大於該晶圓之該橫向尺寸但小於該板之該橫向尺寸之一橫向尺寸之一凹部之一底面表面界定。
  40. 如請求項39之設備，其中該凹部具有經選擇以大於該晶圓之厚度之一深度，以使得在施加該真空之後，該晶圓藉由該抽吸力拉動遠離該板且被允許變為與該板分離並嚙合該凹部之該真空表面。
  41. 一種具有用於將一晶圓與一板分離之自動化去接合系統，該板具有大於該晶圓之一橫向尺寸之一橫向尺寸以使得該晶圓與該板之一總成包括該板上未由該晶圓覆蓋之一周邊區，該系統包含：一夾頭，其具有一真空表面，該真空表面具有足夠大以適應總成之該晶圓之一橫向尺寸；及一或多個分離部件，其相對於該真空表面安置，該一或多個分離部件經組態以嚙合該板之至少一部分並移動 該板而不直接觸及該晶圓，以便允許當該晶圓因施加真空而被固持於該真空表面上時移動該一或多個分離部件來將該板與該晶圓分離開。
  42. 一種設備，其包含：用於固持接合至一板之一晶圓之一總成之一構件；及用於藉由以下操作將該晶圓與該板分離之一構件：對該晶圓及該板中之一者施加一抽吸力並移動該一者以將該晶圓從該晶圓之邊緣開始與該板分離，同時禁止該晶圓及該板中之另一者因該抽吸力而移動。
  43. 一種晶圓固持裝置，其包含：一板，其具有包括一表面之一頂側及與該頂側相隔一厚度之一底側，該板經確定尺寸以將一晶圓接納於該頂側上，該板包括定位於該板之一第一端且自該第一端向外延伸之一手柄，該板之一第二端相對於該第一端且為彎曲的；一保持特徵，其定位於該第二端處且具有在該表面之至少一部份上自該板延伸之一第一延伸及自該第一延伸延伸之一第二延伸，該第一延伸及該第二延伸界定一凹部；及複數個特徵，其形成於該板之該表面上，在該表面上橫跨具有至少接近100mm之直徑的一區域而實質地均勻散佈，該頂側經確定尺寸以使得定位於該頂側上之該晶圓與形成於該表面上之該等特徵中之至少一些特徵接觸且被形成於該表面上之該等特徵中之至少一些特徵所支 撐，使得該晶圓自該表面偏移由該複數個特徵所界定之一高度且定位於該表面之上，該凹部經確定尺寸以維持該晶圓且適應該高度。
  44. 如請求項43之裝置，其進一步包含至少兩個保持特徵，該等保持特徵為J形且沿著該板之該第二端形成，該等J形保持特徵經組態以使得當該板被定向成該第二端向下、該表面面朝上、且成一遠離水平之角度時，固持於其上之該晶圓嚙合該等J形保持特徵且被禁止自該板落下。
  45. 如請求項44之裝置，其中該至少兩個J形保持特徵由經確定尺寸以允許液體***之一開放空間分離。
  46. 如請求項43之裝置，其中該複數個特徵包括複數個凸塊。
  47. 如請求項46之裝置，其中該複數個凸塊中之每一者包括經確定尺寸以嚙合該晶圓之一彎曲表面。
  48. 如請求項43之裝置，其中該等特徵經確定尺寸及經散佈以允許在清洗及乾燥操作期間液體相對於該晶圓之有效移動。
  49. 如請求項44之裝置，其中該板之該第二端係彎曲的以與該晶圓之該彎曲邊緣相符。
  50. 一種用於清洗一晶圓之方法，該方法包含：將欲清洗之一晶圓放置於一晶圓固持器上；定位上面具有該晶圓之該晶圓固持器以便將該晶圓固持器固持成一遠離垂直之角度； 對被固持成該角度之該晶圓施加一清洗液；及自該晶圓***該清洗液，該晶圓被固持成促進該***之該角度。
  51. 一種用於電漿清洗一晶圓之方法，該方法包含：將欲電漿清洗之一晶圓放置於一晶圓固持器上；定位上面具有晶圓之複數個晶圓固持器以便將該等晶圓固持成一間隔開之堆疊；在該等晶圓中之最上部晶圓上方提供一蓋；及對該等晶圓施加一清洗電漿，該蓋向該最上部晶圓提供類似於該最上部晶圓下方的晶圓的至該清洗電漿之一曝露。
  52. 一種用於將一晶圓與一板分離之設備，該設備包含：一基底，其具有一第一表面及自該第一表面偏移以便界定具有具一高度之一側壁之一第一凹部之一第二表面，該第一凹部具有足夠大以適應作為一總成結合至一板之一晶圓之一橫向尺寸，該側壁之高度小於或等於該晶圓之厚度，該基底進一步具有至少一個導引特徵；及一槳狀物，其具有一頂側及一底側，該底側具有界定一槳狀物凹部之一底側表面，該底側表面面向該總成且實質上平行於該基底之該第一表面，該槳狀物凹部由該槳狀物凹部之一側壁及該底側表面所限界，該槳狀物具有足夠大以適應該板之之一橫向尺寸且經確定尺寸以由該至少一個導引特徵導引，以使得當該總成於該基底上定位成該晶圓由該第一凹部接納時，該槳狀物凹部之該 側壁能夠嚙合該板之一邊緣以在該槳狀物被沿一橫向方向推動且由該至少一個導引特徵導引時向該板提供一剪切力。
  53. 如請求項52之設備，其中該槳狀物凹部之該橫向尺寸大於該基底上之該第一凹部之該橫向尺寸以便允許該槳狀物凹部接納一過大板。
  54. 如請求項52之設備，其中該槳狀物界定一孔隙以便允許觀察定位於該槳狀物凹部中之該板。
  55. 如請求項52之設備，其中該至少一個導引特徵包括形成於該基底之兩個相對側上之導引槽，該等槽經確定尺寸以接納該槳狀物之兩個相對邊緣。
  56. 如請求項55之設備，其中該等導引槽進一步經確定尺寸以允許該槳狀物沿實質上平行於該第一表面之一方向橫向運動。
  57. 如請求項52之設備，其中該基底上之該第一凹部之該第二表面界定經確定尺寸以促進處置定位於該第一凹部中之該晶圓之一更深凹部。
  58. 如請求項52之設備，其中該基底之該第一表面進一步界定一第二凹部，該第二凹部與該第一凹部橫向隔開且具有足夠大以適應已因施加至該板之該剪切力之該施加而與該晶圓分離之該板之一橫向尺寸。
  59. 如請求項58之設備，其中該第二凹部之該橫向尺寸大於該第一凹部之該橫向尺寸以便允許該第二凹部接納一過大板。
  60. 如請求項52之設備，其中該槳狀物進一步包括經組態以允許由一操作者來施加該剪切力之一手柄。
  61. 如請求項60之設備，其中該手柄安置於該槳狀物上以使得由該操作者施加之該剪切力處於在其中該槳狀物嚙合該板之該邊緣之一橫向位置後面之一橫向位置。
  62. 如請求項60之設備，其中該手柄安置於該槳狀物上以使得由該操作者施加之該剪切力處於在其中該槳狀物嚙合該板之該邊緣之一橫向位置前面之一橫向位置。
  63. 如請求項52之設備，其中該第一凹部之該第二表面界定一或多個真空形成特徵，該一或多個真空形成特徵經確定尺寸以允許在經由該一或多個真空形成特徵施加真空之後抽吸固持該板。
  64. 如請求項63之設備，其中該一或多個真空形成特徵包括與一或多個抽吸形成孔連通之複數個凹槽。
  65. 一種用於將一晶圓與一板分離之方法，該方法包含：將一晶圓與一板之一總成定位於一基底之一表面上以使得該晶圓嚙合該表面且被禁止沿著該表面滑動；嚙合該板之一邊緣與一槳狀物凹部之一側壁，該槳狀物凹部界定於一槳狀物之一底側之一底側表面，該底側表面面向該總成且實質上平行於嚙合該表面之該晶圓，該槳狀物凹部由該槳狀物凹部之該側壁及該底側表面界定，且該凹部具有足夠大以適應該板之一橫向尺寸；及提供一剪切力至該槳狀物以在該槳狀物在一橫向方向移動且由該基底之至少一引導特徵引導時在該板之該邊 緣上施加一剪切力，以便產生該板相對於該晶圓之一滑動運動，該晶圓被禁止沿著該表面滑動以使得該板因其滑動運動而與該晶圓分離。
  66. 如請求項65之方法，其進一步包含對定位於該表面上之該總成施加熱。
  67. 如請求項65之方法，其進一步包含對該表面施加抽吸以便進一步禁止該晶圓沿著該表面滑動。
  68. 一種設備，其包含：用於固持接合至一板之一晶圓之一總成之一構件，該構件具有至少一導引特徵、一第一表面、及自該第一表面偏移之一第二表面從而界定一第一凹部；及用於將該晶圓與該板分離之一構件，該構件具有一槳狀物，該槳狀物具有一頂側及一底側，該底側具有界定一槳狀物凹部之一底側表面，該底側表面面向該總成且實質上平行於該基底之該第一表面，該槳狀物凹部由該槳狀物凹部之一側壁及該底側表面限界，該槳狀物凹部具有足夠大以適應該板之一橫向尺寸，且在該槳狀物被沿一橫向方向推動且由該至少一個導引特徵導引時該側壁嚙合該板之一邊緣，以對該板施加一力並移動該板同時禁止該晶圓因該力而移動。
  69. 如請求項68之設備，其中該力係沿具有平行於由該總成界定之一平面之一分量之一方向施加。
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