一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置，属于半导体材料加工技术领域。晶圆剥离方法包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对多个区域进行加工形成改质层，当改质层贯穿于晶锭内部，剥离得到晶圆。激光束在对每一个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧。采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面并作用于正在加工区域的边缘形成环形流场，使得激光束在形成每个区域的改质层时，激光束作用晶锭内部的能量更加集中于改质层形成区域，以减少能量对未加工区域的影响。实现更加精准的改质层的加工，有利于晶锭内部诱导应力层的产生，从而提高晶圆的剥离质量，以获得高质量的晶圆。晶圆。晶圆。
【技术实现步骤摘要】
一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置
[0001]本申请涉及半导体材料加工
，具体而言，涉及一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置。
技术介绍
[0002]晶圆的剥离是半导体制造领域的核心技术之一。传统方法是采用金刚石线切割从晶锭上获得晶圆，此方法不仅耗时长，而且对于材料的损耗及破坏较大，成本高。
[0003]采用激光隐形加工从晶锭上剥离出晶圆，是近年来的研究热点。然而，采用激光于晶锭内部加工出理想的改质层是晶圆剥离面临的难题。专利CN201511020496.X公开了一种硅晶圆的激光剥离方法，采用激光在硅晶圆内部形成炸点，然后在低温条件下对晶圆进行反方向拉扯，实现硅晶圆的无缝分离。此方法对于激光加工过程中炸点的产生难以控制，易对材料造成不可修复的损伤。
技术实现思路
[0004]本申请提供了一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置，其能够使冷却流体作用于晶锭内部产生的改质层周边，实现更加精确的改质层加工，利于获得高质量的晶圆。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]在第一方面，本申请示例提供了一种晶圆剥离方法，其包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对多个区域进行加工形成改质层，当改质层贯穿于晶锭内部，剥离得到晶圆。
[0007]激光束在对每一个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧。
[0008]在上述技术方案中，本申请的晶圆剥离方法将晶锭的加工面划分成多个区域，采用激光束依次对多个区域进行加工，并且在每个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面形成环形流场以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧，使得激光束在形成每个区域的改质层时，激光束作用晶锭内部的能量更加集中于改质层形成区域，以减少能量对未加工区域的影响。并且，冷却流体形成的环形流场可在不同深度的晶锭内部形成梯度应力，进而提高晶锭内部改质层加工的可控性，实现更加精准的改质层的加工。同时，激光束的热作用与流体的冷作用交集于正在加工区域和未加工区域，有利于晶锭内部诱导应力层的产生，从而提高晶圆的剥离质量，以获得高质量的晶圆。
[0009]结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述冷却流体作用于正在加工区域的外侧，且冷却流体作用于加工面的位置与正在加工区域的边缘的距离为1～5mm。
[0010]在上述示例中，冷却流体并不直接作用于正在加工区域，而是作用于距离正在加工区域距离为1～5mm的位置，使冷却流体不会影响到激光束形成改质层的区域，同时激光束通过热传递作用于正在加工区域，实现激光束的热作用与流体的冷作用交集于正在加工
区域。
[0011]结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述冷却流体朝向加工面的喷射角度与晶锭的加工面的夹角为10～90
°
。
[0012]在上述示例中，通过调整冷却流体的喷射角度以及晶锭的自旋转实现冷却流体的环绕喷射。
[0013]结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述多个区域的形状包括圆形、正方形、长方形和菱形中的任意一种或多种。
[0014]结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述冷却流体包括水或酒精。
[0015]可选地，冷却流体的温度为5～40℃。
[0016]可选地，冷却流体的压强为0.1～0.5MPa。
[0017]可选地，冷却流体的环绕速率为50～200mm/s。
[0018]结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述晶圆的厚度为200～600μm。
[0019]结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，上述激光束的脉宽为200fs～10ns，波长为355～1064nm，功率为1～10W，扫描速度为50～500mm/s。
[0020]第二方面，本申请示例提供了一种用于实施上述的晶圆剥离方法的晶圆剥离装置，其包括平台、激光器和喷嘴。
[0021]晶锭放置于平台上。
[0022]激光器设置于平台的上侧以使激光束发出的激光束能够作用于晶锭的加工面形成改质层。
[0023]喷嘴可活动安装于平台的上侧以使喷嘴喷射出的冷却流体能够喷射晶锭的表面并冷却加工面。
[0024]在上述技术方案中，激光束在晶锭内部形成改质层的过程中，激光束相对于晶锭运动。同时，喷嘴喷射冷却流体时，喷嘴调整其喷射角度配合相对于晶锭旋转，使冷却流体能够环绕喷射晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧。
[0025]结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述喷嘴的孔径为50～300μm。
[0026]可选地，喷嘴能够以其安装点为支点在10～90
°
的角度范围内旋转。
[0027]结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述晶圆剥离装置还包括控制系统，平台包括精密运动平台，控制系统分别与精密运动平台、喷嘴连接，用于控制精密运动平台运动和喷嘴旋转的角度，使得激光束能够依次对多个区域的内部进行加工形成改质层，并且激光束在对每一个区域进行加工时，喷嘴喷射出的冷却流体能够环绕正在加工区域的边缘进行冷却。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这
些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本申请实施例的冷却流体喷射晶锭的示意图；
[0030]图2为本申请实施例的晶圆剥离装置的结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例的喷嘴喷射冷却流体的第一种示意图；
[0032]图4为本申请实施例的喷嘴喷射冷却流体的第二种示意图；
[0033]图5为本申请实施例的喷嘴喷射冷却流体的第三种示意图。
[0034]图标：10-晶圆剥离装置；100-平台；200-激光器；210-激光束；300-喷嘴；400-晶锭；410-改质层；420-加工面；500-冷却流体；510-冷却流体作用区域；600-晶圆；700-扩束镜；800-反射镜；900-聚焦镜。
具体实施方式
[0035]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]以下针对本申请实施例的一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置进行具体说明：
[0037]本申请提供一种晶圆剥离方法，其包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对多个区域进行加工形成改质层，当改质层贯穿于晶锭内部，剥离得到晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种晶圆剥离方法，其特征在于，所述晶圆剥离方法包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对所述多个区域进行加工形成改质层，当所述改质层贯穿于所述晶锭内部，剥离得到晶圆；所述激光束在对每一个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射所述晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或所述边缘的外侧。2.根据权利要求1所述的晶圆剥离方法，其特征在于，所述冷却流体作用于正在加工区域的外侧，且所述冷却流体作用于加工面的位置与正在加工区域的边缘的距离为1～5mm。3.根据权利要求1所述的晶圆剥离方法，其特征在于，所述冷却流体朝向所述加工面的喷射角度与所述晶锭的加工面的夹角为10～90
°
。4.根据权利要求1所述的晶圆剥离方法，其特征在于，所述多个区域的形状包括圆形、正方形、长方形和菱形中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的晶圆剥离方法，其特征在于，所述冷却流体包括水或酒精；可选地，所述冷却流体的温度为5～40℃；可选地，所述冷却流体的压强为0.1～0.5MPa；可选地，所述冷却流体的环绕速率为50～200mm/s。6.根据权利要求1～5任一项所述的晶圆剥离方法，其特征在于，所述晶圆的厚度为200～600μm。7.根据权利要求1～5任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏建，赵卫，何自坚，杨涛，王自，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：
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