一种晶柱快速切片方法技术

本发明专利技术提供一种晶柱的切片方法，其包括下列步骤：将一晶柱浸入一溶液中；将该晶柱旋转；以及将旋转中的该晶柱用一对焦装置对焦后，用一雷射装置将该晶柱切片成晶圆。本发明专利技术晶柱的切片设备结构简单，切片操作容易，晶柱的切口小，切片速度快。切片速度快。切片速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种晶柱快速切片方法


[0001]本专利技术是关于一种晶柱的切片方法，尤指一种能减少碎片的产生，所切出的切片的质量较高，并提高加工速度，而晶柱浸泡于溶液中进行旋转以及Z轴对焦技术的设计，具有快速加工及排屑的功效，能提升切片效率以及减少成本，其中，该溶液可为酸性、中性、碱性、或挥发性液体，该溶液温度可为高于室温、室温、或低于室温。

技术介绍

[0002]一般传统晶柱切片(semiconductor ingot slicing)过程采用钻石刀或线锯切割，但是随着最终组件产品越来越小，功能越来越先进，目前的切割技术势必越来越困难。举碳化硅(SiC)作为化合物半导体基板材料为例，无论是晶锭成长，加工处理与组件制程的方法以及所需的设备等，都有别于现有的硅基半导体，且由于其硬脆特性，使用传统的加工方式所造成的材料耗损与加工时间增加，加工挑战更为艰巨。
[0003]目前现有的晶柱的切片技术，例如钻石线切割，会因为晶柱(如SiC)硬度高而导致加工速度缓慢、表面粗造度高，耗时长，且有晶柱材料损耗较大的问题。此外，使用线放电加工来切割晶柱的切片技术，其虽然属于非接触式切片加工，但耗时长，且有放电线断线以及线振动的问题。
[0004]有别于传统的钻石刀、线锯切割、或线放电加工晶柱方法，有相当多专利提出以雷射切割晶柱，例如日本DISCO公司采用雷射隐形切割的方法，需要先侦测晶柱的晶格方向，并需要沿特定晶格方向进行雷射处理，加上剥离机构进行分离，达到切片效果，其制程复杂。若以直接雷射切割晶柱，欲达到高深宽比的切割会有不易排渣的缺点。为了解决上述公知的技术问题，专利技术人努力研发，创作出本专利技术的切片方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要目的是提供一种晶柱的切片方法，其包括下列步骤：
[0006]将一晶柱浸入一溶液中；
[0007]将该晶柱旋转；以及
[0008]将旋转中的该晶柱用一对焦装置对焦后，以用一雷射装置将该晶柱切片成晶圆(sliced wafer)。本专利技术的晶柱的切片方法除使用雷射装置能减少碎片的产生，所切出的晶圆质量较高，并提高加工速度，而晶柱浸泡于溶液中进行旋转以及Z轴对焦技术的设计，具有快速加工及排渣的功效，能提升切片效率以及减少成本。
[0009]依据本专利技术的晶柱的切片方法，其中，该溶液可为酸性、中性、碱性或挥发性液体中的任意一种。该酸性溶液可为硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸等中的任意一种或它们的组合，该碱性溶液可为氢氧化钠、氢氧化钾等中的任意一种或它们的组合，该中性溶液可为去离子水或纯水，该挥发性液体可为异丙醇、乙醇等中的任意一种或它们的组合，该溶液亦可为油性液体。当溶液为酸性或碱性时，可控制该溶液温度范围为高温状态，以增加蚀刻效果，该温度范围可在80℃至800℃之间。当溶液为中性溶液时，可控制该溶液温度为低温状态，藉
由较大的温度梯度增加雷射切片效果，该温度可低于10℃以下，较佳为冰点。
[0010]依据本专利技术的晶柱切片方法，该晶柱的材料包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氧化镓(Ga2O3)、蓝宝石(Al2O3)、硫化镉(CdS)、氮化镓(GaN)或人工钻石。
[0011]依据本专利技术的晶柱切片方法，该Z轴对焦装置较佳地是一机台上下垂直移动对焦装置或一光学移动对焦装置。该上下垂直移动装置可为一线性马达滑轨平台或线性导螺杆平台。该光学对焦装置包含上下移动的光学镜头或变焦镜片，可达到同步加工与对焦的功效。
[0012]依据本专利技术的晶柱切片方法，该雷射装置可为单一或多个雷射源，该雷射源可为点光源或线光源，藉由多道点光源可同时对晶柱进行扫描切割，或藉由多道线光源可同时对晶柱进行多片切割。该雷射源可为连续性或脉冲式雷射。该连续性雷射可为CO2雷射、CO雷射、氦镉雷射、半导体雷射、光纤雷射或氦氖雷射中的任意一种。该脉冲式雷射可为准分子雷射、光纤雷射或固态(YAG)雷射中的任意一种。雷射光波长可为深紫外线(EUV、DUV)、紫外线(UV)、绿光、近红外光、中红外光等中的任意一种或它们的组合。
[0013]依据本专利技术的晶柱切片方法，该晶柱的旋转速度是在0.1
‑
20RPM，较佳为1
‑
7RPM。
[0014]依据本专利技术的晶柱切片方法，其主要特色如下：1.采用雷射削除(laser ablation)技术来切片，并搭配溶液，较佳为蚀刻性溶液，可加速切片速度；2.Z轴对焦技术；3.晶柱旋转；4.雷射切片过程中可同时对表面进行改质利于后续研磨与抛光制程。藉由上述特征可以快速切片及排渣，达到较佳切片质量。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的晶柱切片设备的示意图。
[0016]图2是本专利技术的晶柱切片设备具有晶圆承接装置的示意图。
[0017]图3是本专利技术的晶柱切片设备的具体实施例的示意图。
[0018]其中，附图中的标记如下：
[0019]1：晶柱切片设备；
[0020]11：溶液槽；
[0021]12：溶液；
[0022]2：晶柱；
[0023]31：马达；
[0024]32：轴；
[0025]33：夹头；
[0026]41：雷射装置；
[0027]42：雷射光；
[0028]43：承接装置；
[0029]45：承接槽；
[0030]46雷射线光源。
具体实施方式
[0031]请参阅图1，其为本专利技术的第一具体实例的晶柱切片设备1的示意图。该晶柱切片
设备1包括：承装溶液12的溶液槽11；马达31；透过该马达31的轴32带动夹头33旋转，该夹头33将晶柱2夹持住同步旋转，该马达31以X轴为中心轴做旋转；雷射装置41在Z轴方向射出雷射光42于旋转中的晶柱2，以将该晶柱2切片成晶圆。另有一组三维移动机构(公知机构，未绘出)，可驱使雷射装置或雷射光源与该溶液槽产生相对运动。例如将该溶液槽11置于一可移动的XYZ平台上，可做XYZ方向的移动。亦可将雷射装置设置于XYZ龙门机构上。该三维移动机构可以是用滚珠螺杆驱动或线性马达驱动。
[0032]请参阅图2，其为本专利技术的第一具体实例的晶柱切片设备1具有晶圆承接装置43的示意图。该晶圆承接装置43为可移动，放置于切割晶柱下方，该晶圆承接装置具有多个承接槽45，每一承接槽可经由移动对应每一切片位置。当晶圆从晶柱脱离时，可由下方承接槽做承接。
[0033]请参阅第1图，其揭露出本专利技术一种晶柱的切片方法，其包括下列步骤：
[0034]将晶柱2浸入溶液12中，该溶液12是装载于溶液槽11中；
[0035]通过马达31的轴32带动夹头33旋转，该夹头33将该晶柱2夹持住同步旋转，该旋转装置可在切片过程调变转速，该晶柱2旋转轴的轴心方向是X轴方向；以及
[0036]将旋转中的该晶柱2，用单一或多个雷射装置41所射出的单一或多道雷射光42，或将雷射点光源转成雷射线光源46(请见图3)，用一对焦装置(未绘出)持续本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶柱的切片方法，其特征在于，包括下列步骤：将一晶柱浸入一溶液中；将该晶柱旋转；以及将旋转中的该晶柱，以一雷射装置将该晶柱进行切片，并用一对焦装置于雷射切割过程中持续对焦。2.根据权利要求1所述的晶柱的切片方法，其特征在于，该溶液为油性、酸性、中性、碱性或挥发性液体中的任意一种；该酸性溶液为硫酸、磷酸、硝酸、氢氟酸中的任意一种或它们的组合，该碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或它们的组合，该中性溶液为去离子水或纯水中的任意一种，该挥发性液体为异丙醇、乙醇中的任意一种或它们的组合。3.根据权利要求1或2所述的晶柱的切片方法，其特征在于，当该溶液为酸性或碱性时，控制该溶液温度范围在80℃至800℃之间；当溶液为中性溶液时，控制该溶液温度低于10℃以下。4.根据权利要求1所述的晶柱的切片方法，其特征在于，该晶柱的材料包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氧化镓(Ga2O3)、蓝宝石(Al2O3)、硫化镉(CdS)、氮化镓(GaN)或人工钻石。5.根据权利要求1所述的晶柱切片方法，其特征在于，该对焦装置是一机台上下垂直移动对焦装置或一光学移动对焦装置。6.根据权利要求1所述的晶柱切片方法，其特征在于，该雷射装置为单一或多个点雷射源，藉由该单一或多个点雷射源对晶柱进行切割或利用振镜扫描切割，该切割为单片或多片同时切割。7.根据权利要求1所述的晶柱切片方法，其特征在于，该雷射装置为单一或多个线雷射源，藉由该单一或多个线雷射源对晶柱进行单片或多片同时切割。8.根据权利要求1所述的晶柱切片方法，其特征在于，该雷射装置的雷射源为连续性或脉冲式雷射；该连续性雷射为CO2雷射、CO雷射、氦镉雷射、半导体雷射、光纤雷射或氦氖雷射中的任意一种；该脉冲式雷射为准分子雷射、光纤雷射或固态(YAG)雷射中的任意一种；雷射光波长为深紫外线(EUV、DUV)、紫外线(UV)、绿光、近红外光或中红外光中的任意一种。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志光，何正荣，董必正，
申请(专利权)人：林志光，
类型：发明
国别省市：