CN108231652A - 用于薄片材料解离和转移的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于薄片材料解离和转移的装置，其包括：清洗凹槽、拖铲，粘有薄片材料的器件位于清洗凹槽的正上方；拖铲用于移取薄片材料；其中，拖铲包括：拖铲手柄、插棍，插棍用于移取时托住薄片材料。本发明可以大大降低薄片材料在解离和转移时受到的应力作用，极大地降低碎片率；本发明设计简单、制备成本低、操作方便、可视具体情况优化并灵活改进。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种将晶元级半导体材料与托盘通过低温石蜡或其他合适的粘合剂粘合后，经过减薄半导体材料至小于100um的厚度后，实现薄片半导体材料与托盘之间的解离和薄片材料的转移的装置。
背景技术
在半导体加工领域，晶元级半导体材料或更小的不完整的半导体晶圆片，在相应的前段工艺后，都需要首先将半导体薄片材料和一个硬质且表面平整光滑的托盘材料通过静电吸附、光敏粘性胶带、高温失效胶带或者低温石蜡等方法将两者之间粘结，然后经过减薄工艺后，再将半导体薄片和托盘分离，并将半导体薄片转移。由于减薄后的半导体薄片材料只有不到100um的厚度，极易破碎，为了保证薄片在与托盘解离以及转移的过程中，尽量的减少薄片材料受到过大的应力而产生碎裂的现象；首先，对于静电吸附的方法，其成本高且极易出现在消除静电吸附力时出现局部区域静电吸附力仍然存在的现象，造成薄片材料在脱离托盘时受到不均匀的静电力作用或者忽然静电力失效造成的快速解离过程中受到过大应力作用而破碎；其次，对于光敏或者高温失效胶带的方法，在粘黏胶带时极易出现不平整以及薄片材料和托盘间的气泡存留，加之薄片材料脱离的时候仍有粘黏不易脱落的现象，极大地提高了成本和碎片率；最后，传统的石蜡解离薄片方法需要用镊子或推棒推动薄片材料从托盘上解离，增加了薄片在解离时受到的应力作用，极大地提高了碎片率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于薄片材料解离和转移的装置。本发明可以采用低温石蜡(或者其他可去除粘性的低温溶液)做粘合剂，在薄片材料和托盘解离时，通过去蜡液浸润，可极大减少其之间的应力作用，从而缓解薄片材料在解离和转移过程中的受力情况，极大地降低了碎片率，且操作简单，成本低廉。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种用于薄片材料解离和转移的装置，其包括：
清洗凹槽，粘有薄片材料的器件位于清洗凹槽的正上方；
拖铲，用于移取薄片材料；其中，拖铲包括：拖铲手柄、插棍；插棍用于移取时托住薄片材料。
优选地，用于薄片材料解离和转移的装置还包括：台面，设置于清洗凹槽内，台面的上表面设置有第一凹槽，第一凹槽的尺寸与插棍的尺寸相匹配。
优选地，用于薄片材料解离和转移的装置还包括：第二凹槽，设置于清洗凹槽的底部，所述插棍的尺寸与第二凹槽的尺寸相匹配。
优选地，所述第一凹槽或第二凹槽的底部设有多个小孔，使去除粘性的液体对粘结剂进行更好的浸润。
优选地，所述清洗凹槽为多个，设置于清洗托槽上，清洗托槽固定于连接柱上，连接柱的顶端设有手柄。
优选地，所述拖铲还包括连接部分，用于连接插棍和拖铲手柄；其中，所述插棍为矩形，插棍的前端为高度平滑减小的梯形端。
优选地，用于薄片材料解离和转移的装置还包括：
固定凸起，设置于清洗凹槽的周围，用于固定粘有薄片材料的器件。
优选地，所述清洗凹槽的形状为三角形、矩形、或圆形。
优选地，薄片材料为多晶硅、单晶硅、或InGaAsP，薄片材料的形状为三角形、矩形、或圆形。
优选地，所述小孔的形状为圆形、方形、或三角形。
优选地，所述清洗凹槽的材质为玻璃、陶瓷、或聚合物。
优选地，粘有薄片材料的器件为硬质托盘，托盘的形状为圆形、方形、或三角形。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明用于薄片材料解离和转移的装置至少具有以下有益效果其中之一：
(1)本发明可以大大降低薄片材料在解离和转移时受到的应力作用，极大地降低碎片率；
(2)本发明设计简单、制备成本低、操作方便、可视具体情况优化并灵活改进。
附图说明
图1为本发明单片清洗皿的侧视示意图。
图2为本发明单片清洗皿的俯视示意图。
图3为本发明对薄片材料进行移取的拖铲三维示意图。
图4为本发明对薄片材料进行移取的拖铲俯视示意图。
图5为本发明对薄片材料进行移取的拖铲侧视示意图。
图6为本发明一次性进行6片解离的双层清洗皿的侧视示意图。
图7为本发明一次性进行6片解离的双层清洗皿的俯视示意图。
图8为本发明将托盘和薄片材料粘黏的整体放置在一次性进行6片解离的双层清洗皿的侧视示意图。
图9为本发明将托盘和薄片材料粘黏的整体放置在一次性进行6片解离的双层清洗皿，且被柱状凸起固定的侧视示意图。
图10为本发明将托盘和薄片材料粘黏的整体放置在一次性进行6片解离的双层清洗皿，且被柱状凸起固定的俯视示意图。
图11为本发明将托盘和薄片材料粘黏的整体放置并固定在一次性进行6片解离的双层清洗皿后，放置在盛放去蜡液的容器内进行解离的示意图。
图12为本发明将托盘和薄片材料粘黏的整体放置并固定在一次性进行6片解离的双层清洗皿后，放置在盛放去蜡液的容器内进行解离后，薄片材料落入圆形凹槽内后的示意图。
图13为本发明将托盘和薄片材料解离后，留在圆形凹槽内部的俯视示意图。
图14为本发明将托盘和薄片材料解离后，将转移薄片材料所用的拖铲插入凹槽内进行转移的侧视示意图。
图15为本发明将托盘和薄片材料解离后，将转移薄片材料所用的拖铲插入凹槽内进行转移的俯视示意图。
【主要元件】
1-第一清洗凹槽；
2-台面；
3-第一凹槽；
4-第一小孔；
5-拖铲；
6-插棍；
7-拖铲手柄；
8-连接部分；
9-清洗托槽；
10-第二清洗凹槽；
11-第二凹槽；
12-第二小孔；
13-固定凸起；
14-连接柱；
15-手柄；
16-托盘；
17-粘黏剂材料
18-薄片材料；
19-托盘和薄片材料的粘合体；
20-粘性去除液；
21-容器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
实施例一：
本发明提供了一种用于薄片材料解离和转移的装置。如图1至5所示，本发明薄片材料解离和转移的装置包括：第一清洗凹槽1、台面2、拖铲5，台面2设置在第一清洗凹槽1内，台面2的大小视待分离的薄片材料的大小而定，应当比薄片材料的大小略大，台面2的上表面设置具有一定间隔的平行的第一凹槽3，第一凹槽3的侧壁高度处在同一光滑平面，以保证薄片材料放置在其上足够平稳且不易碎。第一凹槽3可以为矩形，第一凹槽3的底部设置多个第一小孔4，以保证去粘液对粘结剂可以更好地浸润。拖铲5用于移取易碎薄片材料，拖铲5包括插棍6、拖铲手柄7以及连接插棍和拖铲手柄的连接部分8，其中，插棍6至少为2根，插棍6的根数视薄片材料的大小和形状而定，插棍6的尺寸与台面2上的第一凹槽3的尺寸相匹配，插棍6优选为矩形。作为一种具体的实施方式，插棍6的前端为高度平滑减小的梯形端，即插棍6的前端为逐渐减薄的下坡状，侧视剖面成梯形状，避免在有液体浸润的前提下插棍的前端与薄片材料的碰撞，发生碎片。
在本实施例中，薄片材料为多晶硅、单晶硅、InGaAsP等III-V族半导体材料，薄片材料的形状可以是三角形、矩形、圆形，但是并不局限于此。
作为一种具体的实施方式，第一清洗凹槽1和台面2可以是三角形、矩形、圆形，本领域的技术人员应当明白，第一清洗凹槽1和台面2的形状并不局限于此，只要能够解离薄片材料即可。
对于第一小孔4的形状，举例来说，其可以为圆形、方形或三角形，但是并不局限于此。
对于第一清洗凹槽1的材质，举例来说，其可以是玻璃、陶瓷或者聚合物，但是并不局限于此。
在本实施例中，拖铲5可以是玻璃、陶瓷或者聚合物，但是并不局限于此。
实施例二：
本发明提供了一种用于薄片材料解离和转移的装置。与实施例一的薄片材料解离和转移的装置相比，本实施例薄片材料解离和转移的装置的区别在于：可以一次性实现多片薄片材料的同时解离和转移，下面以一次性实现6片薄片材料的同时解离和转移的清洗皿为例，对本发明做进一步的详细说明。
如图6、7所示，本实施例中薄片材料解离和转移的装置包括：两层清洗托槽9、连接柱14、手柄15，其中，清洗托槽固定于连接柱上，连接柱的顶端设有手柄，每一层的清洗托槽9包括三个第二清洗凹槽10、固定凸起13，固定凸起13设置于第二清洗凹槽10的周围，用于固定粘有薄片材料的托盘。第二清洗凹槽10的底部设有三个间距相等的第二凹槽11，第二凹槽11可以为矩形，每个第二凹槽11的底部设有多个第二小孔12，可以使去蜡液或者其他去除粘性的液体对粘结剂进行更好的浸润，使粘性更好的去除。
在本实施例中第二清洗凹槽10可以是三角形、矩形、圆形，本领域的技术人员应当明白，第二清洗凹槽10的形状并不局限于此，只要能够解离薄片材料即可。
对于第二小孔12的形状，举例来说，其可以为圆形、方形或三角形，但是并不局限于此。
作为一种具体实施方式，固定凸起13可以为凸起的柱状小高台，其形状可以为长方体、柱体、椎体，但不局限于此。
对薄片材料进行解离时，将托盘和薄片材料的粘合体19放置在每一层清洗托槽9上，由凸起的柱状小高台13将托盘卡位固定，此时薄片材料契合在各自的第二清洗凹槽10的正上方，将其浸润在装有去蜡液或其他去除粘性的液体20的容器21中，进行浸润和解离，薄片材料缓慢地落入第二清洗凹槽内，由于第二清洗凹槽的形状与薄片材料相吻合，且略大于薄片材料，凹槽与凹槽之间有固定和相互分隔的侧壁，所以薄片材料可以分别落入各自所在的凹槽内。将薄片材料解离和转移的装置从液体环境中取出后，首先将每层的清洗托槽上的托盘取下，由于第二清洗凹槽的底部有第二凹槽，所以可以将转移用的叉型拖铲由清洗托槽的外侧凹槽插入并将薄片材料轻轻托起。由于叉型拖铲的插棍尺寸与第二凹槽相匹配所以可以尽量减少拖铲插入凹槽时的晃动，避免对薄片材料的应力作用，同时，插棍前端设计成高度逐渐递减的梯形形状，可以使拖铲在插入凹槽时减少与薄片材料的碰撞，同时减少前端与薄片材料的摩擦，使薄片材料受到应力作用最小，减少碎片率。
如图8所示，将托盘和薄片材料粘黏的整体放置在一次性进行6片解离的双层清洗皿内。
如图9、10所示，将托盘和薄片材料粘黏的整体放置在一次性进行6片解离的双层清洗皿内，并由凸起台柱对每一个托盘进行位置固定。
如图11、12、13所示，将托盘和薄片材料粘黏的整体放置并固定在一次性进行6片解离的双层清洗皿后，放置在盛放去蜡液的容器内进行解离，通过轻轻上下移动清洗皿，是液体与粘结剂充分作用，一定时间后，粘性失效，薄片材料落入圆形凹槽内。
如图14、15所示，将双层清洗皿取出，用转移薄片材料的拖铲插入凹槽，并轻轻抬起，将薄片材料进行转移。
在本实施例中，薄片材料的数量和大小不固定，可以视情况而改变。
对于清洗托槽9的材质，举例来说，其可以是石英玻璃、陶瓷或者聚合物材料，但是并不局限于此。
为了达到简要说明的目的，上述实施例一中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
至此，已经结合附图对本发明进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明用于薄片材料解离和转移的装置有了清楚的认识。本发明提供的用于薄片材料解离和转移的装置可以应用于粘接在平滑玻璃、蓝宝石等硬质托盘(托盘的形状可以是圆形、方形或三角形等)上的薄片材料的解离和转移。利用本发明可以实现易碎薄片材料和托盘从粘黏状态到分离并转移的功能。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)一次清洗多片的每一层上的多个托盘分别于薄片材料粘黏还可以为一片足够大的托盘与多片薄片材料粘黏的形式；
(2)去除粘性的溶剂可以不止一种，还可以是依次放入不同的去除粘性溶剂中逐步清洗，直至粘性失效，薄片材料与托盘解离。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。
再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。
应注意，贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在以下描述中，一些具体实施例仅用于描述目的，而不应该理解为对本发明有任何限制，而只是本发明实施例的示例。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。应注意，图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种用于薄片材料解离和转移的装置，其包括：
清洗凹槽，粘有薄片材料的器件位于清洗凹槽的正上方；
拖铲，用于移取薄片材料；
其中，拖铲包括：
拖铲手柄；
插棍，用于移取时托住薄片材料。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括：
台面，设置于清洗凹槽内，台面的上表面设置有第一凹槽，第一凹槽的尺寸与插棍的尺寸相匹配。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，还包括：
第二凹槽，设置于清洗凹槽的底部，所述插棍的尺寸与第二凹槽的尺寸相匹配。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述第一凹槽或第二凹槽的底部设有多个小孔，使去除粘性的液体对粘结剂进行更好的浸润。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述清洗凹槽为多个，设置于清洗托槽上，清洗托槽固定于连接柱上，连接柱的顶端设有手柄。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述拖铲还包括连接部分，用于连接插棍和拖铲手柄；其中，
所述插棍为矩形，插棍的前端为高度平滑减小的梯形端。
7.根据权利要求1或5所述的装置，其中，还包括：
固定凸起，设置于清洗凹槽的周围，用于固定粘有薄片材料的器件。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述清洗凹槽的形状为三角形、矩形、或圆形。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，薄片材料为多晶硅、单晶硅、或InGaAsP，薄片材料的形状为三角形、矩形、或圆形。
10.根据权利要求4所述的装置，其中，所述小孔的形状为圆形、方形、或三角形。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述清洗凹槽的材质为玻璃、陶瓷、或聚合物。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，粘有薄片材料的器件为硬质托盘，托盘的形状为圆形、方形、或三角形。
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|---|---|---|---|---|
| WO2023124310A1 (zh) * | 2021-12-27 | 2023-07-06 | 南昌中微半导体设备有限公司 | 一种晶圆传输装置、气相沉积系统及使用方法 |
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- 2017-12-29 CN CN201711477940.XA patent/CN108231652B/zh active Active
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