方法和装置提供：将受控气体供应递送到至少一个气动机械装置来赋予气体流，以悬置材料片；防止材料片在悬置时沿至少一个方向的侧向运动；以及从与至少一个气动机械装置相对的材料片一侧，赋予水流以在材料片悬置时切割材料片。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及材料片和/或结构的制造和操作，诸如用于制造中间结构的半导体晶片和板片。
技术介绍
由于市场需求不断地在增长，绝缘体器件上的半导体正变得越来越需要。对于高性能薄膜晶体管(TFT)，太阳能电池，以及诸如有源矩阵显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)之类的显示器，集成电路，光伏器件等，SOI技术正日益变得重要起来。SOI结构可包括绝缘材料上的诸如硅那样的半导体材料薄层。获得SOI结构的各种方法包括硅(Si)在点阵匹配基底上的外延生长，以及将单晶硅晶片粘结到另一硅晶片上。其它的方法包括离子注入技术，其中，注入氢离子或氧离子， 从而在氧离子注入的情形中，在Si达到顶端的硅晶片内形成埋入的氧化层，而在氢离子注入的情形中，分离(剥落)Si薄层而粘结到带有氧化层的另一 Si晶片上。美国专利第7，176，528号揭示了生产S0G(玻璃上半导体)结构的过程。诸步骤包括(i)将硅晶片表面暴露到氢离子的注入前而形成粘结表面；(ii)使晶片的粘结表面与玻璃基底接触；(iii)对晶片和玻璃基底施加压力、温度和电压以促使它们之间的粘结； 以及(iv)使玻璃基底和硅薄层与硅晶片分离。以上的制造过程以及加工比如SOI结构的许多其他过程，会要求提供诸如单晶硅晶片那样的高品质的半导体材料片(或晶片)。半导体晶片通常为圆形，在某些应用中半导体晶片必须进行加工而获得矩形的板片。半导体板片常常要求有严格的尺寸公差、良好的结晶定向排列以及诸如直线性、平行性和垂直性之类的高成形精度。半导体板片还可能需要在全部四个角上倒圆，并沿着各侧的四边缘斜切成规定的外形，以使离子注入/脱落再用循环幸存下去。此外，半导体板片必须没有受到污染、异物颗粒、热损伤、削片、微裂缝，以及任何其它表面损伤或会限制断裂强度的特征。准备半导体板片的传统工艺过程采用金刚石切割、边缘磨削和板片边缘的抛光。 因为牵涉许多单独过程步骤，包括确保污染减到最小的大量清洗的步骤，这些工艺过程被认为是相当费钱的。因此，行内需要有操作和加工材料片(诸如SOI结构)的新方法和装置。
技术实现思路
一种切割圆形半导体晶片、倒圆边角和斜切边缘以制备半导体板片的替代的方4法，可采用水射流激光切割和斜切。在此新技术中，切割和斜切过程可在单一机器上进行， 消除了附加的和成本高的清洗步骤。一种方法可包括在切割、倒圆和斜切过程中使用传统的真空卡盘来固定半导体晶片。第一步骤可包括使用水射流激光器，使半导体晶片的底部侧固定在真空卡盘内，将圆形的半导体晶片切割成矩形的板片。第二步骤可包括斜切矩形板片的四个顶边缘，再令半导体板片的底部侧固定在真空卡盘内。接下来，翻转半导体板片，使得半导体板片的顶部侧固定在真空卡盘内，使用水射流激光器斜切四个底部边缘。以上述方式生产出的半导体板片可满足尺寸和排列的要求，并可没有基底裂纹。然而，在某些应用中，半导体晶片/板片的表面和真空卡盘之间的物理接触有可能污染生成的半导体板片的顶和底表面，例如引入过多的异物颗粒。实验表明要除去如此的颗粒，即使通过单独的清洁步骤也可能很困难。应避免半导体板片表面上的残余污染，这可能导致板片碎裂和半导体-玻璃粘结的失效。一类公知为伯努利棒的材料搬运装置已经被用来运输半导体晶片。伯努利棒(例如，由石英形成)可用来在高温腔室之间运输半导体晶片。伯努利棒提供的优点在于，热的半导体晶片通常不接触到拾取棒，也许定位在棒下侧上的晶片边缘之外的一个或多个小的定位器除外，由此，将棒造成的对晶片的接触损坏减到最小。当定位在半导体晶片上方时，伯努利棒使用气体流来形成半导体晶片上方的气体流动图形，这造成就在半导体晶片上方的压力小于就在半导体晶片下方的压力。因此，压力不平衡致使半导体晶片经受向上的“提升”力。此外，当半导体晶片朝向棒向上曳拉时， 产生提升力的同样的射流形成不断增大的排斥力，该排斥力阻止半导体晶片接触到伯努利棒。其结果，可以基本上非接触的方式将半导体晶片悬置在棒的下方(或上方)。尽管伯努利棒的使用有助于运输尺寸相对小的半导体晶片(例如，在200-300nm 的直径范围内)，但伯努利棒的通常用途并不适用于搬运和运输较大的结构。的确，随着材料片面积的增大，传统伯努利棒技术的使用会导致过度的翘曲、下垂等。此外，传统伯努利棒技术可能不适用于水射流激光器系统因为过多的水会干扰保持住材料片的气体流动图形。而且，传统伯努利棒技术对材料片不提供任何显著的侧向约束。然而，本专利技术的各种方面解决了为制备半导体板片切割和斜切圆形半导体晶片的上述和其它诸多问题。为了便于阐述，以下讨论将间或用到SOI结构。参照该特殊类型的SOI结构，是便于解释本专利技术，并不意图且不应诠释为以任何方式来限制本专利技术的范围。这里使用的缩略语SOI—般地是指绝缘体上半导体结构，包括但不限于绝缘体上硅结构。同样地，使用缩略语SOI—般地是指玻璃上半导体结构，包括但不限于玻璃上硅结构(SiOG)。缩略语SOI包括SiOG结构。根据本专利技术一个或多个实施例，装置包括底座、至少一个气动机械装置，其抵靠在或以其他方式偶联或连接到底座，其运行而赋予材料片以气体流，使得材料片响应于受控气体供应而悬置起来；至少一个固定夹具，其抵靠于底座上，其运行而防止材料片在悬置时沿至少一个方向作侧向运动；以及水射流源，该水射流源运行而从与至少一个气动机械装置相对的材料片一侧提供水流，以在材料片悬置时切割和/或斜切材料片。至少一个气动机械装置可包括伯努利卡盘、空气轴承等中的至少一个。控制器运行而对供应到多个伯努利卡盘(和/或空气轴承)的受控气体供应进行编程。根据优选的切割程序，切割过程分为两个基本阶段(i)使用水射流激光器切割开材料片(例如，半导体晶片)的相应的左和右部分，以及(ii)保持晶片/板片生成的左和右边缘，并使用水射流激光器切割开半导体晶片相应的剩余部分，由此，生成矩形的板片。根据优选的斜切程序，斜切过程也分为两个基本阶段(i)保持半导体板片的顶和底边缘并使用水射流激光器斜切半导体板片的相应的左和右边缘，以及(ii)保持半导体板片的左和右边缘，并使用水射流激光器斜切半导体板片相应的顶和底边缘。然后，翻转半导体板片，重复斜切过程来处理所有八个边缘。本
内的技术人员结合附图阅读本专利技术的描述时，本专利技术的其它方面、特征、优点等将会变得清楚明了。附图说明为了说明本专利技术的各个方面，附图中显示了目前首选的各种形式，然而，应该理解到，本专利技术不局限于图中所示精确的布置和各种手段。图1是根据本专利技术一个或多个实施例的准备半导体板片时适于切割和斜切圆形半导体晶片的装置的示意立体图；图2是装置的示意立体图，其中，用来固定半导体晶片/板片的机构包括阵列的空气轴承或伯努利卡盘以及阻止半导体晶片/板片侧向运动的系统；图3A和:3B分别示出适用于本专利技术一个或多个实施例的伯努利卡盘的后视图和前视图；图4-5是装置在切割圆形半导体晶片以准备矩形半导体板片的过程中的立体图；图6-7是装置在斜切半导体板片相应边缘的过程中的立体图；图8是通过使用交替流体排放特征的伯努利卡盘的剖视图；图9是配置、缩回和平移侧向固定元件的机构的示意侧视图，该侧向固定元件阻止半导体晶片/板片的侧向运动；图10是适于实施本专利技术一个或多个实施例的控制系统的方框本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种装置，包括：底座；至少一个气动机械装置，所述气动机械装置抵靠在所述底座上，所述气动机械装置运行而赋予材料片以气体流，使得所述材料片响应于受控气体供应而悬置起来；至少一个固定夹具，所述固定夹具抵靠于所述底座上，所述固定夹具运行而在所述材料片悬置时防止所述材料片沿至少一个方向作侧向运动；以及水射流源，所述水射流源运行而从与所述至少一个气动机械装置相对的材料片一侧提供水流，以在所述材料片悬置时切割和／或斜切所述材料片。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·H·常，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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