基片层切割设备及相关方法技术

本发明专利技术涉及一种用于自动高精度切割一种材料层的设备（５０），该材料层通过脆化区域而结合在源基片上，该源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述设备包括切割装置（５３１，５３２）和用于保持被切割工件的位置的装置（５１０），其特征在于，所述切割装置包括一个刀片，其用于作用在被切割工件上。本发明专利技术还涉及用于使用该设备的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及材料处理，尤其涉及电子、光学或光电基片。更确切地，本专利技术涉及一种用于自动高精度切割材料层的设备，该材料层通过脆化区域而结合在源基片上，该源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述设备包括切割装置和用于保持被切割工件的位置的装置。注意，本文中的“切割”一词是指将单个零件或组件分割成两个分离部分，并保证所述分离部分不重新结合的操作。下面将看到，在脆化区域进行的这种切割包含在本专利技术的框架内。本专利技术还涉及一种用于自动高精度切割材料层的方法，该材料层通过脆化区域而结合在源基片上，该源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述方法包括将被切割工件相对于保持装置定位；由切割装置切割材料层。注意，本专利技术特别适合于切割小于大约100微米厚的材料层，尤其是切割大约1微米厚的所谓的“薄”材料层。上述的设备和方法被用来建立可能被转换到源基片上的材料层(薄的或不薄的)，从源基片处该材料层被剥下而形成“对象载体”。基片通常采用被称为“晶片”的盘片形状。晶片可以由半导体材料，例如硅制成。已知脆化区域可以沿平行于晶片的主表面形成于晶片的内侧。脆化区域可以由轰击晶片表面的离子植入形成。这些离子在晶片厚度内产生一脆性层，以界定一上区域(本文对应于源基片)和一下区域(本文对应于被切割层)。
技术介绍
文献FR 2 681 472描述了形成薄层的方法的一个示例。脆化区域本质上还可由其它任何已知的方法形成，例如通过在两致密材料区域之间建立一由渗水多孔材料形成的中间区域，通过形成埋入基片的氧化层(例如一种绝缘硅型基片)，或通过将两层结合在一起，结合区域对应于脆化区域。一种手动操作者可以执行在脆化区域的切割，并形成两分离的零件，源基片和被切割层。但是手动操作者在层生产率上会受限制。此外，在这种情况下，操作没有一定的再现性。目前已有自动切割设备和方法用来克服上述的缺陷。文献EP 925 888描述了这样一种设备和方法。该文献中的设备采用对通过两个主表面保持其位置的晶片的边进行水喷射碰撞，打击脆化区域，将晶片分成两部分。但是，这种设备的设计和操作都相当复杂，尤其是必须采用专门装置，以使与晶片的两个面中的任何一个面相连的保持装置能使晶片的两部分按预定方式分开。并且，保持装置还必须转动晶片，以使晶片的整个边缘受到喷射水的撞击，这更增加了该设备的设计和操作的复杂性。文献EP 989 593还公布了一种材料层切割设备和方法。但是仍然需要复杂的设置，尤其是要保持即将被分开的晶片的两部分的位置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于使用特别可靠和简单的方式通过切割多层，尤其是薄层，来克服上述缺陷。本专利技术的另一个目的在于使切割不会损伤切割层和基片的相应表面，该切割层通过脆化区域结合到该基片。本专利技术的又一目的在于对切割操作参数进行精确控制以避免损伤晶片，并使该操作的动力学适合不同的晶片类型。根据本专利技术的第一方面，通过应用一种用于自动高精度切割材料层的设备而达到上述目的，其中，该材料层通过脆化区域而结合在源基片上，该源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述设备包括切割装置和用于保持被切割工件的位置的装置，其特征在于，所述切割装置包括用于切入被切割工件中的刀片。下面是根据本专利技术的设备的一些优选的但不是限制性的方面。保持装置包括定位板，定位板被固定装配， 刀片是可移动的，保持装置被这样设置，即被切割工件的一侧与保持装置接触而被止动，所述一侧与被切割工件被刀片切入的一侧相反，保持装置包括定位板组件，保持装置包括一个单个定位板，在所述刀片开始切入被切割工件时，所述保持装置是自适应的以便将被切割工件的位置只保持在刀片的切割平面上，而所述被切割工件在垂直于所述切割平面的方向上不受约束，所述刀片与刀片位置调节装置一起沿垂直于切割平面的方向操作，使刀片处于接近被切割工件的脆化区域处，所述刀片被安装在自动移动装置上，所述自动移动装置控制刀片在切割平面内的平移，所述被控制的平移是匀速平移，所述刀片的前刃具有与被切割工件的轮廓相对应的圆形轮廓，所述刀片的前刃包围被切割工件的周边的四分之一，所述切割装置包括一个第一切割装置和一个第二切割装置，所述设备还包括传感器，其用于获取代表第一切割装置的切割操作进展的参数；以及触发装置，其用于在所述参数达到一预定值时触发所述第二切割装置，所述参数涉及被切割晶片的各部分之间的间隔的测量，所述第一切割装置包括一个刀片，第二切割装置包括两个相对于被切割工件对称布置的刀片， 所述第二切割装置中的每个刀片被安装在移动装置上以便自由移动，并且每个刀片的前刃被定位，以便于在被切割工件的周边的一部分上切向切入被切割工件。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种用于自动高精度切割材料层的方法，该材料层通过脆化区域而结合在源基片上，该源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述方法包括将被切割工件相对于保持装置定位；由切割装置切割材料层；其特征在于，使用与移动装置相连的切割装置上的至少一个刀片进行切割，同时所述保持装置保持被切割工件在切割平面上的位置。下面是根据本专利技术的方法的一些优选的而非限制性的方面。所述方法包括将刀片插入被切割工件的凹槽中，所述凹槽位于靠近脆化区域处，所述凹槽是大致环形凹槽，所述方法包括在通过刀片的前刃和凹槽的凹部之间的协作而使刀片嵌入被切割工件中时，被切割工件和刀具在垂直于切割平面的方向上的相对位置被自调节，利用穿过被切割工件的主表面的分析光跟踪所述被切割层的分离波纹，跟踪所述刀片移动装置的移动以观测所述被切割层的分离，跟踪所述刀片移动装置的移动，以测量施加在一用于切入被切割工件的可移动元件上的力，在由第一切割装置执行的第一切割阶段中，采集至少一个代表切割操作进程的参数，并且基于该参数的值而控制由第二切割装置执行的第二切割阶段，第一切割装置是在第一位置处切入被切割工件的刀片，而第二切割装置在与第一切割装置切入所述工件的部位相隔一定距离处切入所述工件，第二切割装置包括两个分别设在被切割工件两侧的相对于该工件对称移动的刀片。下面结合附图给出了非限制性的示例，通过阅读这些实施例，其它方面、目的和优点将更加清楚。附图说明图1是根据本专利技术的切割设备的第一实施例的组件的顶部的垂直剖面图，在上面定义了II-II截面；图2a和2b是带有一脆化区域的晶片沿II-II平面的两个示意性剖视图，该晶片被放置在如图1所示的切割设备上；图3是当如图1所示设备的刀片切入晶片从晶片上切割一层材料时，该刀片一侧的放大示意性主视图；图4是当图1所示的设备的刀片接近晶片的切入区域时，该刀片刃口的放大示意性主视图；图5a和图5b分别显示根据本专利技术切割设备的第二实施例的俯视图和侧视图，包括用于两个连续过程的改进的切割装置；图6是近似于图3的视图，示意性地描述在其上执行切割操作的晶片界面；图7是图5所示设备中的装置在对应于切割操作的第一过程的第一位置切割晶片层时该装置的示意性俯视图；图8是与图7近似的视图，其中该切割装置具有对应于切割操作的第二过程的第二位置；图9是根据本专利技术第二实施例的设备中的切割装置的详细视图；图10a和图10b是显示图9中切割装置的两种可能形状的俯视图；图11示意性显示了刀片切入晶片的状态。具体实施例方式首先参考图1，图1显示根据本专利技术的第一实施例的带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动高精度切割材料层（２０１）的设备（１０，５０），所述材料层通过脆化区域（２０２）而结合在源基片上，所述源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述设备包括切割装置（１３０，５３０，５３１，５３２）和用于保持被切割工件的位置的装置（１１０，５１０），其特征在于，所述切割装置包括用于切入被切割工件中的刀片。

【技术特征摘要】
FR 2001-4-10 0104937;FR 2001-10-29 01139511.一种用于自动高精度切割材料层(201)的设备(10，50)，所述材料层通过脆化区域(202)而结合在源基片上，所述源基片和被切割材料层形成被切割工件，所述设备包括切割装置(130，530，531，532)和用于保持被切割工件的位置的装置(110，510)，其特征在于，所述切割装置包括用于切入被切割工件中的刀片。2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述保持装置包括定位板。3.根据权利要求2的设备，其特征在于，所述定位板被固定装配。4.根据权利要求1至3中任一所述的设备，其特征在于，所述刀片是可移动的。5.根据权利要求1至4中任一所述的设备，其特征在于，所述保持装置被这样设置，即被切割工件的一侧与保持装置接触而被止动，所述一侧与被切割工件被刀片切入的一侧相反。6.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述保持装置包括定位板组件。7.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，所述保持装置包括单一的定位板(110，510)。8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，当所述刀片开始切入被切割工件时，所述保持装置自适应地将被切割工件的位置只保持在刀片的切割平面上，而所述被切割工件在垂直于所述切割平面的方向上不受约束。9.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述刀片与刀片位置调节装置一起沿垂直于切割平面的方向操作，使刀片处于接近切割工件的脆化区域处。10.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述刀片具有大约为60度的顶角。11.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述刀片被安装在自动移动装置上。12.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，所述自动移动装置控制刀片在切割平面内的平移。13.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，所述被控制的平移是匀速平移。14.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述刀片的前刃具有与被切割工件的轮廓相对应的圆形轮廓。15.根据前一权利要求所述的设备，其特征在于，所述刀片的前刃包围被切割工件的周边的四分之一。16.根据前面权利要求中任一所述的设备，其特征在于，所述切割装置包括第一切割装置(530)和第二切割装置(531，532)。17.根据前一权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：米里埃尔马蒂内，蒂埃里巴尔热，阿兰苏比，克里斯特勒拉加赫布朗夏尔，奥利维耶雷萨克，塞西尔贝尔内，
申请(专利权)人：硅绝缘技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]