用于可控分裂的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种用于可控分裂的设备和方法。本发明专利技术的实施例包括用于分裂衬底的设备，所述设备包括连接至铰链机构的底壳、连接至铰链机构的顶壳、连接至顶壳和底壳的多个Ｏ形环或吸盘，用于提供足以施加张力至衬底的顶部和底部的吸力、顺应性构件，用于密封衬底的槽边缘的部分并用于保持衬底的槽边缘和槽边缘之间形成的空间内的压力、气体端口，用于供应气体至所述空间、以及连接至顶壳和底壳的高度调节机构，用于分离底壳与顶壳。本发明专利技术的一个实施例消除了气体系统的使用，并且本发明专利技术的一个实施例用刀刃来代替以起始扩展，并且被施加吸盘的张力以在起始之前施加张力并在分裂中和之后控制分裂过程并保持层分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衬底的制造。更具体地，本专利技术的实施例涉及。
技术介绍
工艺师已经在过去很多年里使用较无用材料制造出了有用的物品、工具或者器件。在一些情况下，使用较小的元件或模块来组装物品。或者，较无用物品被分成较小的物件以提高它们的用途。被分离的这些物品的示例包括例如玻璃板、钻石、半导体衬底以及其它的衬底结构。通常使用各种技术来裂开或者分离这些衬底结构。在一些情况下，可以使用锯操作来分裂衬底。锯操作通常依赖于转动叶片或工具，它们切割衬底材料以将衬底材料分离成两部分。但是，该技术通常非常粗糙，并且通常不能用于对精密工具或组件的制造提供对衬底的精确分离。此外，锯操作通常很难分离或切割非常硬和/或脆的材料，例如玻璃或钻石。因此，已经开发了使用分裂方法来分离这些硬和/或脆材料的技术。例如在钻石切割中，高度定向热/机械冲力通常引起裂缝前端沿着主结晶平面扩展，当热/机械冲力的能级超过沿着所选结晶平面的破裂能级时，发生分裂。在玻璃切割中，使用工具的划线通常印在通常为无定形性质的玻璃材料上的优选方向上。划线引起无定形玻璃材料附近的较高应力区域。机械力加在划线的各个侧上，这增大了沿着划线的应力直到玻璃破裂，玻璃优选的是沿着划线破裂。该破裂完成了玻璃的裂开过程，其可以用在包括家用的各种应用中。尽管上述的技术满足了大多数需要，如用于切割钻石和玻璃材料，但是它们在较小复杂结构或精密工件的制造中具有严重的局限。例如，上述技术通常“粗糙”并且不能以高精度用于小和精密加工工具、电子器件等的制造。此外，上述技术可以用于将一大块玻璃与另一块分离，但是通常不能有效地从较大的衬底分离、刨削或剥离材料薄膜。此外，以上技术通常可以引起沿略微不同的平面接合的多于一个裂缝前端，这对于精密切割应用来说是极不希望的。诸如使用脱模层之类的其它加工技术也具有应用局限性。这些脱模层技术通常需要湿化学蚀刻，这对于许多目前的工艺应用来说通常是不希望的。例如，半导体产业已经试图改进传统的分裂技术以有助于小电子器件的制造。具体来说，需要一种用于分离衬底材料的多个层的可控分裂技术，并且因此，已经提出了许多新的设计和工艺。例如，刀片或切割装置已经用于起始晶片层之间的分裂。现有技术图1A是一种工艺的示例，其中刀片装置22用于起始结合的晶片一20和晶片二21之间的分裂。抛光的边缘25和26形成引导两个晶片之间的刀片机构22的间隙24。然后施加力直到分裂起始并且开始扩展。尽管通常令人满意，但是使用刀片来起始加工可能导致一些有害的状况。例如，许多分裂工艺使得分裂的晶片表面具有受限制的粗糙度，并具有在分裂过程中被破碎的松散颗粒。在这些条件下，如果在分离后允许分裂的表面互相接触可能会发生表面损坏。现有技术图1B是部分分裂的晶片叠层的放大剖视图的图示。晶片叠层包括结合在一起的晶片一20和晶片二21。由于分裂过程，分裂平面内侧上的表面包含峰27和谷24。很多时候，峰27可能被破碎，由此如果晶片表面再次接触则引起磨损问题。表面上的磨损具有对后续工艺的有害影响，例如刮擦，由此产生较差质量的成品。从以上可以看出需要一种用于从衬底分离材料薄膜的低成本高效率的技术。
技术实现思路
由此，本专利技术提供了一种使用可控分裂作用来从结合的衬底移除材料薄膜的改进的技术。该技术允许通过使用可控的能量和选择的条件来起始结合的衬底上的分裂过程，以允许其在整个衬底上扩展，以从衬底移除材料薄膜。分裂过程的起始首先在结合(例如复合)衬底的边缘处施加张力，并且之后在衬底之间施加起始力，其起始了衬底上的裂开区域。在分裂过程中，存在两个分离的阶段。第一阶段是起始，而第二阶段是裂缝前端的扩展。这两个阶段分离顺序由衬底边缘的分离距离的设定的加速度和速度轮廓来控制。此外，本专利技术提供了不允许在裂开之后薄膜接触复合衬底的分裂设备和方法，由此减少了诸如刮擦之类的有害影响。公开了一种。本专利技术的实施例包括用于分裂结合衬底的设备，所述设备包括连接至铰链机构的底壳、连接至铰链机构的顶壳、连接至顶壳和底壳的多个O形环或吸盘，O形环或吸盘用于提供足以施加张力至衬底的顶部和底部的吸力。用于起始的一个实施例是顺应性构件，用于密封结合的衬底的槽边缘的部分并用于保持在衬底的槽边缘和槽边缘之间形成的空间内的压力、气体端口，用于供应气体至所述空间、以及连接至顶壳和底壳的高度调节机构，用于分离底壳与顶壳。在本专利技术的另一个实施例中，刀刃用于起始扩展。本专利技术的实施例还包括用于起始和分裂结合衬底的方法，其包括将结合衬底放在底部分裂壳上；然后将顶部分裂壳放在结合衬底的另一侧上，所述衬底包括第一外周边缘和第二外周边缘，以抵靠所述衬底的第一外周边缘和第二外周边缘压缩并密封顺应性构件以形成选择的空间；用气体加压选择的空间，其中气体在能够在衬底中起始裂缝前端的压力处；并提供与裂缝前端大致垂直的分离力。此外，张力还从真空施加至顶壳和底壳以保持裂缝的分离，其防止在裂开之后衬底接触。在本专利技术的另一个实施例中，刀刃用于起始扩展。在本专利技术的此实施例中，连接至铰链机构的电动马达控制裂缝前端在衬底上的加速度和速度。在阅读图示在各个附图中的优选实施例的详细描述之后，对本领域普通技术人员来说，本专利技术的这些和其它目的以及优点无疑将变得更加清楚。附图说明包含在此说明书中并作为其一部分的附示了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于说明本专利技术的原理。现有技术图1A是传统分裂过程的图示，其中刀片机构用于起始并扩展裂缝。现有技术图1B是传统分裂过程的表面结构的侧视图，其中表面结构包括峰和谷。图2是根据本专利技术实施例的示例性计算机系统的逻辑框图。图3A是根据本专利技术实施例带有接合在一起的两个边缘抛光晶片的示例性复合衬底的简化剖视图。图3B是根据本专利技术实施例带有接合在一起的一个边缘抛光晶片和一个边缘齐平晶片的示例性复合衬底的简化剖视图。图3C是根据本专利技术实施例带有接合在一起的两个边缘齐平晶片的示例性复合衬底的简化剖视图。图4A是根据本专利技术实施例的示例性分裂设备的简化侧视图，其带有在分裂之前固定在卡盘中的结合对。起始机构和盖分离机构互相独立。图4B是根据本专利技术实施例的示例性分裂设备的简化侧视图，其带有部分裂开的结合对。图4C是根据本专利技术实施例的示例性分裂设备的简化侧视图，其带有完全裂开的结合对。图5A是根据本专利技术实施例的示例性晶片分裂系统的一部分的简化俯视图，其图示了气体端口和边缘密封的细节。图5B是根据本专利技术实施例的示例性晶片分裂系统的一部分的简化剖视图，其带有布置在工具中的衬底。图5C是根据本专利技术实施例的示例性O形环的剖视图，其带有弯曲的气体输送管。图5D是根据本专利技术实施例在示例性分裂加工中进行的步骤的流程图。图6是根据本专利技术实施例的示例性分裂工具的俯视图，其图示了在分裂过程中用于提供张力至复合衬底的多个O形环或吸盘，以及顶和底分裂壳体。图7是根据本专利技术实施例的示例性分裂设备的俯视图，图示了扩展的裂缝前端。图8A是根据本专利技术实施例带有管道保持器的示例性O形环和气体输送管的简化剖视图。图8B是根据本专利技术实施例带有管道保持器夹头的示例性O形环的简化剖视图。图8C是根据本专利技术实施例的示例性晶片分裂工具的一部分的简化剖视图，其包括O形环的可选实施例。图9是根据本专利技术实施例在示例性分裂过程中进行的步骤的流程图，其中在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用可控分裂工艺从结合的衬底形成材料薄膜的方法，包括：沿着所述结合衬底的边缘的一部分的两侧施加张力；通过沿着所述衬底组件的所述边缘的所述部分施加附加的力来在所述结合的衬底中起始分裂；通过控制沿所述结合衬底的所述边 缘的所述张力来扩展所述分裂，其中扩展所述分裂释放了所述结合衬底的将被移除的层；并且通过施加所述张力来从所述结合衬底分离所述层，其中在所述扩展之后，所述结合衬底的将要移除的所述层不与所述结合衬底接触。

【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：佛朗克斯J海恩勒，弘毕谢，安东尼帕勒尔，阿尔伯特拉弥，菲利普翁，
申请(专利权)人：硅源公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]