CN110625836A - 晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶棒工件板、晶棒切割装置及方法。晶棒工件板包括固定板及调整板，固定板用于放置晶棒；调整板位于固定板远离晶棒的表面，调整板上设置有圆心孔和若干个腰形通孔，圆心孔位于调整板的中间，若干个腰形通孔位于圆心孔的外围；固定板和调整板通过位于圆心孔和若干个腰形通孔内的螺栓相连接，腰形通孔内的螺栓可在腰形通孔内移动以调整固定板和调整板的相对位置，从而实现对晶棒的晶向偏角的调整。本发明通过固定板和调整板相配合的结构设计，通过调整调整板相对固定板的位置以实现对晶棒的位置调节，以将晶棒的晶向偏角调整至预期范围，确保最终切割出的晶圆符合要求。采用本发明，可提高切割晶圆的品质和生产效率。

Description

晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法

技术领域

本发明涉及硅晶圆制造领域，特别是涉及一种晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法。

背景技术

晶圆是半导体芯片制造过程中最基础也是重要的原材料之一，其制造过程通常包括将多晶硅料通过CZ(Czochralski，直拉单晶法)法拉制成高品质的单晶硅棒的拉晶步骤、将单晶硅棒分割成多个单晶硅棒，同时进行单晶硅棒外径的研磨和加工north槽的滚磨分段步骤、将单晶硅棒进行分割成硅片的切割步骤，以及通过研磨提高硅片表面质量的步骤等。这其中，在切割前有一道非常重要的沾棒工序，具体过程是将滚磨分段步骤加工完成的晶棒通过X-Ray(绕射仪)寻找off-orientation(偏角)进行偏角修正后，粘接在工件板上。现有技术中的沾棒工艺过程为：人工进行涂胶，利用按压装置将晶棒压持，让晶棒与树脂条和工件板三者通过胶水粘接在一起，最后进行一定时间的胶水固化后再进行X-ray的晶向复检。但现有的设备和工艺在将晶棒与树脂条和工件板三者粘接后无法立即进行复检，如果复检失败，需要脱胶后重新涂胶，会花费大量的时间，脱胶过程也会带来晶棒的损坏风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法，用于解决现有技术中在对晶棒的晶向复检失败时，需要脱胶后再重新涂胶，而脱胶过程不仅费时费力，而且容易导致晶棒损伤等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种晶棒工件板，包括：固定板及调整板，所述固定板用于放置晶棒；所述调整板位于所述固定板远离所述晶棒的表面，所述调整板上设置有圆心孔和若干个腰形通孔，所述圆心孔位于所述调整板的中间，所述若干个腰形通孔位于所述圆心孔的外围；所述固定板和所述调整板通过位于所述圆心孔和所述若干个腰形通孔内的螺栓相连接，位于所述腰形通孔内的螺栓可在所述腰形通孔内移动以调整所述固定板和所述调整板的相对位置，从而实现对所述晶棒的晶向偏角的调整。

可选地，所述腰形通孔为4个，4个所述腰形通孔在沿以所述圆心孔为圆心的周向上均匀间隔分布。

可选地，所述腰形通孔为弧形腰形通孔。

可选地，所述腰形通孔的弧长对应的圆心角为15～60°。

可选地，所述晶棒工件板还包括树脂框架，位于所述固定板的表面，晶棒位于所述树脂框架内。

可选地，所述调整板包括平面部和凸台部，所述平面部与所述固定板相接触，所述凸台部位于所述平面部远离所述固定板的表面，其中，所述圆心孔位于所述凸台部上，所述腰形通孔位于所述平面部上。

可选地，所述平面部和所述凸台部为一体成型结构。

可选地，所述凸台部为矩柱形，且所述凸台部的长度和所述平面部的长度相同。

本发明还提供一种晶棒切割装置，包括：

如前述任一方案中所述的晶棒工件板；

承载台，待切割晶棒通过所述晶棒工件板放置于所述承载台上；

切割单元，非切割作业时，所述切割单元位于所述晶棒的上方；

检测单元，位于所述晶棒的上方，用于检测所述晶棒的晶向偏角。

本发明还提供一种晶棒切割方法，所述晶棒切割方法采用如前述方案中所述的晶棒切割装置进行，所述晶棒切割方法包括在切割之前，采用所述检测单元检测所述晶棒的晶向偏角，在检测到所述晶棒的晶向偏角超出预期范围时，通过调整所述调整板以将所述晶棒的晶向偏角调整到预期范围的步骤。

如上所述，本发明的晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法，具有以下有益效果：本发明通过固定板和调整板相配合的结构设计，通过调整调整板相对固定板的位置以实现对晶棒的位置调节，以将晶棒的晶向偏角调整至预期范围，确保最终切割出的晶圆符合要求。本装置结构简单，使用方便，不仅可以有效降低人力成本，同时调节偏角的过程中无需经历脱胶工序，可有效避免对晶棒的损伤。采用本发明的晶棒切割装置及切割方法，在切割前对晶棒的晶向偏角进行调节，可提高切割晶圆的品质，且可有效提高生产效率。

附图说明

图1显示为本发明实施例一的晶棒工件板的结构示意图。

图2显示为图1中的固定板的结构示意图。

图3显示为图1中的调整板的结构示意图。

图4显示为晶棒放置于本实施例一的晶棒工件板上的结构示意图。

图5显示为本发明实施例二的晶棒切割装置的结构示意图。

元件标号说明

11 固定板

12 调整板

12a 平面部

12b 凸台部

121 圆心孔

122 腰形通孔

13 树脂框架

2 晶棒

3 承载台

4 切割单元

5 检测单元

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例一

如图1至图4所示，本发明提供一种晶棒工件板，包括：固定板11及调整板12，所述固定板11用于放置晶棒；所述调整板12位于所述固定板11远离所述晶棒的表面，所述调整板12上设置有圆心孔121和若干个腰形通孔122，所述圆心孔121位于所述调整板12的中间，所述若干个腰形通孔122位于所述圆心孔121的外围；所述固定板11和所述调整板12通过位于所述圆心孔121和所述若干个腰形通孔122内的螺栓相连接，位于所述腰形通孔122内的螺栓可在所述腰形通孔122内移动以调整所述固定板11和所述调整板12的相对位置，从而实现对所述晶棒的晶向偏角的调整。本发明通过固定板11和调整板12相配合的结构设计，通过调整调整板12相对固定板11的位置以实现对晶棒的位置调节，以将晶棒的晶向偏角调整至预期范围，确保最终切割出的晶圆符合要求。本装置结构简单，使用方便，不仅可以有效降低人力成本，同时调节偏角的过程中无需经历脱胶工序，可有效避免对晶棒的损伤。图1是本实施例的晶棒工件板的总体结构示意图，图2为固定板11的结构示意图，图3为调整板12的结构示意图。

硅片的晶向是控制半导体性能的重要指标，一般要求硅片的物理晶向和硅片几何中心轴的夹角(即晶向偏角)控制在±0.5°以内，而在本发明人的工厂内，这个控制标准更高，通常控制在±0.1°以内。越小的晶向偏角控制偏差意味着调节难度越大，并且通常难以通过一次调整实现而是要经过多次调整才能达到预期效果。在现有的装置和方法下，每次调整后都要再次检测(即复检)，如果复检结果仍达不到要求，则需要再重复人工进行涂胶，按压装置将晶棒压持，让晶棒与树脂条和工件板三者通过胶水粘接在一起，最后进行一定时间的胶水固化后再进行X-ray的晶向复检这样一个复杂的流程，不仅耗时耗力，使得生产效率下降，生产成本上升，而且在反复的脱胶粘胶过程中容易造成晶棒的损伤。本申请的发明人正是针对现有装置和方法的不足，经大量实验后最终设计出了本申请的晶棒工件板结构，采用本发明的晶棒工件板，可以很容易地实现对晶棒的晶向偏角的调整。

作为示例，所述腰形通孔122为4个，4个所述腰形通孔122在沿以所述圆心孔121为圆心的周向上均匀间隔分布，所述腰形通孔122为4个，既有利于所述固定板11和所述调整板12的紧固，同时在需要调整作业时调整过程也不会太复杂。设计腰形通孔122结构，且在进一步优选的示例中，所述腰形通孔122为弧形腰形通孔，可以使得螺栓有较大的调整范围，而且调整时更加容易。当然，所述固定板11上设置有对应的螺丝孔(未标示)，以通过螺栓实现与所述调整板12的固定。

当所述腰形通孔122为弧形腰形通孔时，作为示例，所述腰形通孔122的弧长对应的圆心角为15～60°，角度过小则调整难度较大，角度过大不仅没有必要(一般而言，晶棒偏角不会特别大)，而且容易造成螺栓的松动。发明人经反复实验发现，当该角度在15～60°之间时调整效果较好。

所述固定板11的材质可以根据需要设置，比如为石墨、碳化硅或不锈钢等，其表面形状优选矩形。理论上晶棒可以直接固定在所述固定板11上，比如在所述固定板11上可以设置凹槽而将晶棒放置于所述凹槽内，但为避免晶棒和所述固定板11之间的摩擦造成晶棒的损伤，所述晶棒工件板还包括树脂框架13，位于所述固定板11上，晶棒位于所述树脂框架13内。当晶棒被放置到所述树脂框架13内时，通常还需要通过涂胶以使所述晶棒、树脂框架13和所述固定板11及调整板12牢固结合，胶水固化后再通过传送装置传送到切割平台上进行偏角检测、偏角校正和切割等工序。

作为示例，所述调整板12包括平面部12a和凸台部12b，所述平面部12a与所述固定板11相接触，所述凸台部12b位于所述平面部12a远离所述固定板11的表面，其中，所述圆心孔121位于所述凸台部12b上，所述腰形通孔122位于所述平面部12a上，设置所述凸台部12b可使调整过程更加容易，比如在进行晶向偏角的调整作业时，先拧松所有的螺栓，然后通过施力于所述凸台部12b上以使所述调整板12围绕所述圆心孔121旋转，此时螺栓在对应的腰形通孔122内移动，当晶向偏角调整到预期范围时，再将所有螺栓紧固。

作为示例，所述平面部12a和所述凸台部12b为一体成型结构。

作为示例，所述凸台部12b为矩柱形，且所述凸台部12b的长度和所述平面部12a的长度相同，以在移动过程中保持晶棒的平衡。当然，在其他示例中，根据放置晶棒工件板的载台的结构不同，所述凸台部12b还可以为其他结构或其他尺寸。

如图4所示，在使用本实施例的晶棒工件板时，将晶棒通过树脂框架13并经粘胶以及固化工艺与晶棒工件板固定，初始状态下晶棒与所述固定板11及所述调整板12三者位置完全对应，晶棒的轴心线(沿晶棒长度方向的轴线)和所述固定板11及所述调整板12沿长度方向的中心线三者在纵向上对应(位于同一截面上)，之后将所述晶棒和所述晶棒工件板通过传送机构传送至切割平台的载台上，且此时晶棒的轴心线与切割装置的切割方向相互垂直，然后对晶棒进行晶向偏角检测，如果晶向偏角在预期范围则直接进行切割，如果晶向偏角超出预期范围，则拧松所有的螺栓，然后使所述调整板12围绕所述圆心孔121旋转，旋转的角度即需要校正的角度，由于载台和切割装置的位置是固定不变的，所述固定板11和所述调整板12的相对位置调整后，所述调整板12仍是按原来的位置放置于载台上，故所述晶棒相对于切割装置的位置有所调整，由此实现了晶棒的晶向偏角的调整，当晶向偏角调整到预期范围(比如为±0.1°)时，再将所有螺栓紧固。整个过程非常简单，可以极大降低人力成本，而且可以有效避免晶棒的损伤，确保切割晶圆的品质。

实施例二

如图5所示，本发明还提供一种晶棒切割装置，包括：

如实施例一中所述的晶棒工件板；

承载台3，待切割晶棒2通过所述晶棒工件板放置于所述承载台3上；

切割单元4，非切割作业时，所述切割单元4位于所述晶棒2的上方；

检测单元5，位于所述晶棒2的上方，用于检测所述晶棒2的晶向偏角。

对所述晶棒工件板的介绍请参考实施例一，出于简洁的目的不赘述。

所述承载台3的具体结构可以依据所述调整板12的具体结构不同而调整，比如本实施例中，所述承载台3上可设置有对应所述调整板12的凸台部12b的凹槽(未图示)而将所述凸台部12b嵌入所述凹槽内，这样可以使所述晶棒工件板能更好地固定于所述承载台上。

所述切割单元4优选为线切割单元，通常包括若干个滚轮和缠绕于滚轮上的钢丝，以及驱动单元和升降单元等，在切割作业开始时，滚轮下降至晶棒表面，并在驱动单元的驱动下旋转，由此带动钢丝线旋转以沿晶棒的径向对晶棒进行切割，并随着切割进行逐步下降直至切割出完整的晶圆。需要特别说明的是，图4中只是示意出各结构的相对位置而并非实际切割作业时的状态展示。

所述检测单元5可以为X射线绕射仪，具体可以包括用于发射X射线的X射线发生器、X射线衍射接受装置和测角仪圆，X射线投射在晶棒上后通过X射线衍射接受装置进行接收衍射以获取晶棒的晶向，然后再通过测角仪圆来获取晶棒的晶向偏角，可以将晶向偏角的数据信息显示或传输给其他设备。

所述晶棒切割装置的其他结构和现有技术中的切割装置相同，由于这部分内容为本领域技术人员所熟知，出于简洁的目的不展开。

本实施例的晶棒切割装置可以很方便地将晶棒的晶向偏角调整到预期范围，可提高切割晶圆的品质，且可有效提高生产效率。

本发明还提供一种晶棒切割方法，所述晶棒切割方法采用如实施例二中所述的晶棒切割装置进行，所述晶棒切割方法重点是在切割之前，采用所述检测单元检测所述晶棒的晶向偏角，在检测到所述晶棒的晶向偏角超出预期范围时，通过调整所述调整板以将所述晶棒的晶向偏角调整到预期范围。除此之外，本发明的晶棒切割方法的其他部分和现有技术中的切割方法相同，由于这部分内容为本领域技术人员所熟知，出于简洁的目的不展开。

如上所述，本发明提供一种晶棒工件板、晶棒切割装置及切割方法。晶棒工件板包括：固定板及调整板，所述固定板用于放置晶棒；所述调整板位于所述固定板远离所述晶棒的表面，所述调整板上设置有圆心孔和若干个腰形通孔，所述圆心孔位于所述调整板的中间，所述若干个腰形通孔位于所述圆心孔的外围；所述固定板和所述调整板通过位于所述圆心孔和所述若干个腰形通孔内的螺栓相连接，位于所述腰形通孔内的螺栓可在所述腰形通孔内移动以调整所述固定板和所述调整板的相对位置，从而实现对所述晶棒的晶向偏角的调整。本发明通过固定板和调整板相配合的结构设计，通过调整调整板相对固定板的位置以实现对晶棒的位置调节，以将晶棒的晶向偏角调整至预期范围，确保最终切割出的晶圆符合要求。本装置结构简单，使用方便，不仅可以有效降低人力成本，同时调节偏角的过程中无需经历脱胶工序，可有效避免对晶棒的损伤。采用本发明的晶棒切割装置及切割方法，在切割前对晶棒的晶向偏角进行调节，可提高切割晶圆的品质，且可有效提高生产效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶棒工件板，其特征在于，包括：

固定板，所述固定板用于放置晶棒；

调整板，位于所述固定板远离所述晶棒的表面，所述调整板上设置有圆心孔和若干个腰形通孔，所述圆心孔位于所述调整板的中间，所述若干个腰形通孔位于所述圆心孔的外围；所述固定板和所述调整板通过位于所述圆心孔和所述若干个腰形通孔内的螺栓相连接，位于所述腰形通孔内的螺栓可在所述腰形通孔内移动以调整所述固定板和所述调整板的相对位置，从而实现对所述晶棒的晶向偏角的调整。

2.根据权利要求1晶棒工件板，其特征在于：所述腰形通孔为4个，4个所述腰形通孔在沿以所述圆心孔为圆心的周向上均匀间隔分布。

3.根据权利要求1所述的晶棒工件板，其特征在于：所述腰形通孔为弧形腰形通孔。

4.根据权利要求3所述的晶棒工件板，其特征在于：所述腰形通孔的弧长对应的圆心角为15～60°。

5.根据权利要求1所述的晶棒工件板，其特征在于：所述晶棒工件板还包括树脂框架，位于所述固定板上，晶棒位于所述树脂框架内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的晶棒工件板，其特征在于：所述调整板包括平面部和凸台部，所述平面部与所述固定板相接触，所述凸台部位于所述平面部远离所述固定板的表面，其中，所述圆心孔位于所述凸台部上，所述腰形通孔位于所述平面部上。

7.根据权利要求6所述的晶棒工件板，其特征在于：所述平面部和所述凸台部为一体成型结构。

8.根据权利要求6所述的晶棒工件板，其特征在于：所述凸台部为矩柱形，且所述凸台部的长度和所述平面部的长度相同。

9.一种晶棒切割装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的晶棒工件板；

承载台，待切割晶棒通过所述晶棒工件板放置于所述承载台上；

切割单元，非切割作业时，所述切割单元位于所述晶棒的上方；

检测单元，位于所述晶棒的上方，用于检测所述晶棒的晶向偏角。

10.一种晶棒切割方法，其特征在于，所述晶棒切割方法采用如权利要求9所述的晶棒切割装置进行，所述晶棒切割方法包括在切割之前，采用所述检测单元检测所述晶棒的晶向偏角，在检测到所述晶棒的晶向偏角超出预期范围时，通过调整所述调整板以将所述晶棒的晶向偏角调整到预期范围的步骤。