CN115805376A - 衬底处理装置及使用衬底处理装置制造半导体芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

一种衬底处理装置，包括：卡盘台，该卡盘台包括安装台，该安装台具有安装衬底的安装面，其中安装面为曲面；以及激光供给头，被配置为用激光束照射附着到安装台的衬底。

Description

衬底处理装置及使用衬底处理装置制造半导体芯片的方法
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2021年9月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0122070的优先权，该申请的公开通过全文引用合并于此。
技术领域
本发明构思涉及一种衬底处理装置和使用该衬底处理装置制造半导体芯片的方法，更具体地，涉及一种被配置为使用激光束切割衬底的衬底处理装置，以及使用该衬底处理装置制造半导体芯片的方法。
背景技术
在半导体衬底的有源表面上形成集成电路后，切割半导体衬底，并将集成电路分离成多个半导体芯片。通常，使用锯片机械地切割半导体衬底。当半导体衬底以这种方式被机械切割时，在半导体芯片中很可能出现诸如碎裂之类的缺陷。近年来，作为减少诸如碎裂等对半导体芯片的物理损坏的方法，已经研究了使用激光束切割衬底的方法。
发明内容
本发明构思提供一种被配置为使用激光束切割衬底的衬底处理装置以及使用该衬底处理装置制造半导体芯片的方法。
本发明构思的技术思想要解决的目的不限于上述目的，本领域技术人员可以通过以下描述清楚地理解其他未说明的目的。
根据本发明构思的一个方面，提供了一种衬底处理装置，包括：卡盘台，该卡盘台包括具有安装面的安装台，该安装面被配置为使得衬底安装在安装面上，该安装面为曲面；以及激光供给头，被配置为用激光束照射安装在安装台上的衬底。
根据本发明构思的另一个方面，提供了一种衬底处理装置，其被配置为在衬底上执行隐形切割工艺，该衬底处理装置包括：卡盘台，该卡盘台包括具有安装面的安装台，该安装面被配置为使得衬底被真空吸附在安装面上，其中安装面具有曲面并且被配置为使得衬底被真空吸附在该安装面上，以使衬底被改性为具有与安装面的曲率相对应的曲率；以及激光供给头，被配置为用激光束照射被真空吸附到安装台的衬底。
根据本发明构思的另一个方面，提供了一种衬底处理装置，其被配置为在衬底上执行隐形切割工艺，该衬底处理装置包括：卡盘台，该卡盘台包括安装台，该安装台具有安装面和从安装面延伸的真空通道以及与安装台的真空通道连接的真空泵，其中安装面被配置为使得衬底被真空吸附在安装面上；台架，被配置为移动安装台；以及激光供给头，被配置为用激光束照射附着到安装台的衬底，其中安装台的安装面包括凹曲面，卡盘台被配置为对衬底进行改性使得衬底具有与安装台的安装面的曲率相对应的曲率，并且激光供给头用激光束照射被卡盘台改性的衬底中的焦点。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本发明构思的实施例，在附图中：
图1是示出根据示例实施例的衬底处理装置的配置的图；
图2是示出图1的卡盘台的安装台的平面图；
图3是示出图1的激光供给头的配置的图；
图4是示出根据示例实施例的制造半导体芯片的方法的流程图；
图5A至图5D是示出根据示例实施例的制造半导体芯片的方法的图；
图6是示出图5D的区域VI内的衬底的放大图；
图7A和图7B是示出根据示例实施例的衬底处理装置的配置的图；以及
图8A和图8B是示出根据示例实施例的衬底处理装置的配置的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明构思的示例实施例。对于图中相同的组件，使用相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。
图1是示出根据示例实施例的衬底处理装置1000的配置的图。图2是示出图1的卡盘台100的安装台110的平面图。图3是示出图1的激光供给头210的配置的图。
参照图1至图3，衬底处理装置1000可以被配置为执行将作为工件的衬底510分离成单芯片单元结构(例如，多个芯片/晶片)的切割工艺。在示例实施例中，衬底处理装置1000可以被配置为执行用于使用激光束LB切割衬底510的激光切割工艺。在示例实施例中，衬底处理装置1000可以被配置为执行用于将激光束LB聚焦在衬底510中以在衬底510中形成改性层并利用源自改性层的裂缝切割衬底510的隐形切割工艺。
衬底处理装置1000可以包括用于支撑衬底510的卡盘台100、用于输出用于处理衬底510的激光束LB的激光供给头210、以及台架300。
卡盘台100可以包括安装台110，该安装台110包括安装面111，衬底510安装在安装面111上。当衬底510安装在安装台110上时，安装台110的安装面111可以与衬底510竖直地重叠和/或可以与衬底510接触。安装台110的安装面111可以具有与衬底510的形状相对应的形状。例如，安装面111可以在平面图中具有圆形形状。衬底510可以完全附着到安装台110的安装面111。例如，衬底510的中心部分和外部部分可以都附着到安装台110的安装面111。
当衬底510放置在安装台110的安装面111上时，卡盘台100可以通过向衬底510施加外力将衬底510附着到安装台110的安装面111。卡盘台100可以被配置为执行用于将外力施加到衬底510使得衬底510可以附着到安装台110的夹持操作，或者用于释放或终止衬底510上的外力以使衬底510可以与安装台110分离的去夹操作。例如，夹持操作可以是衬底附着操作，而去夹操作可以是衬底释放操作。
在示例实施例中，卡盘台100可以被配置为真空吸附衬底510。例如，真空吸附可以是使用真空压力的附着操作。安装台110的安装面111可以是衬底510被真空吸附到的表面，并且安装台110可以包括从安装面111延伸到安装台110中的真空通道115。真空通道115可以暴露在安装面111上或通过安装面111暴露。真空通道115通常可以均匀分布在安装面111上。
在示例实施例中，安装台110可以包括设置到安装面111的中心部分1111的第一真空通道1151以及设置到安装面111的外部部分1113的第二真空通道1153，其中安装面111的外部部分1113在平面图中围绕安装面111的中心部分1111。一个或多个第一真空通道1151可以设置在安装面111的中心部分1111中，并且一个或多个第二真空通道1153可以设置在安装面111的外部部分1113中。第一真空通道1151可以从安装面111的中心部分1111向安装台110的内部延伸，并且第二真空通道1153可以从安装面111的外部部分1113向安装台110的内部延伸。在这种情况下，衬底510的中心部分可以通过经由没置在安装面111的中心部分1111中的第一真空通道1151施加的吸附力被真空吸附到安装台110，并且衬底510的外部部分可以通过经由设置在安装面111的外部部分1113中的第二真空通道1153施加的吸附力被真空吸附到安装台110。
卡盘台100可以包括与安装台110的真空通道115连接的真空泵130。真空泵130可以向安装台110的真空通道115施加真空压力，使得衬底510可以被真空吸附到安装台110的安装面111。例如，当真空泵130向安装台110的真空通道115施加真空压力时，可以在衬底510的面向安装台110的安装面111的一个表面上形成比外围压力低的压力，从而可以将衬底510真空吸附到安装台110。真空泵130可以释放或终止对安装台110的真空通道115的真空压力，使得衬底510可以与安装台110分离。
在其他示例实施例中，卡盘台100可以包括静电卡盘，该静电卡盘被配置为使用静电力来固定衬底510。或者，卡盘台100可以被配置为使用机械方法固定衬底510。
卡盘台100可以被配置为对附着到安装台110的安装面111的衬底510的形状进行强制改性(或强制变形)。例如，衬底510原本具有平板形状，卡盘台100可以对衬底510进行变形或改性，使得衬底510具有弯曲部分。例如，衬底510可以是平板。
在示例实施例中，卡盘台100可以被配置为对衬底510进行改性，使得衬底510可以被改性为与安装面111相对应的形状。在示例实施例中，卡盘台100可以被配置为对衬底510进行改性，使得衬底510的顶表面和底表面可以分别具有曲面。在示例实施例中，卡盘台100可以被配置为对衬底510进行改性，使得衬底510的顶表面可以被改性为凹形，例如，衬底510的中心可以相对于衬底510的边缘向下突出。在示例实施例中，卡盘台100可以被配置为对衬底510进行改性，使得衬底510的顶表面可以被改性为凸形，例如，衬底510的中心可以相对于衬底510的边缘向上突出。
在示例实施例中，安装台110的安装面111可以是非平坦表面。例如，在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111可以包括曲面。例如，在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111可以具有曲率或曲线轮廓。在这种情况下，卡盘台100可以被配置为通过向衬底510施加外力来对衬底510进行改性以具有与安装台110的安装面111的曲率相对应的曲率。例如，当从外部运送的衬底510被放置在安装台110的安装面111上时，卡盘台100可以被配置为真空吸附衬底510，使得衬底510可以与安装台110的安装面111紧密接触。由于衬底510被真空吸附到安装台110的安装面111，因此衬底510(或衬底510的顶表面和底表面)可以被改性为与安装台110的安装面111的形状相对应的形状。
安装台110的安装面111可以具有凹形。在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111的中心可以位于比安装台110的安装面111的边缘低的高度。安装面111的各种尺寸，例如安装面111的直径、安装面111的中心与安装面111的边缘之间在竖直方向(Z方向)上的高度差、安装面111的曲率等，可以根据衬底510的大小、衬底510的目标改性等适当地调整。例如，安装面111的中心与安装面111的边缘之间在竖直方向(Z方向)上的高度差可以为几十微米至几毫米。在示例实施例中，安装面111的中心与安装面111的边缘之间在竖直方向(Z方向)上的高度差可以在约25μm至约800μm之间、在约35μm至约600μm之间、或者在约50μm至约400μm之间。在示例实施例中，安装面111的半径，例如，安装面111的中心与安装面111的边缘之间在水平方向(X方向和/或Y方向)上的距离，可以处于与安装在安装面111上的衬底510的半径相似的水平。例如，安装面111的半径可以在约15mm至约200mm之间。
为了便于描述，在此可以使用空间相对术语如“下方”、“之下”、“下”、“上方”、“上”等，以描述位置关系。将理解的是，空间相对术语除了包括附图中示出的取向之外，还包含设备的不同取向。
卡盘台100可以被配置为真空吸附衬底510，使得衬底510可以与安装台110的安装面111紧密接触，从而将衬底510改性为凹形形式。安装台110的安装面111可以整体具有凹形，或者仅其一部分可以具有凹形。
如图1所示，安装台110的安装面111可以具有凹形面。在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111的中心可以位于比安装台110的安装面111的边缘低的高度，并且安装台110的安装面111可以具有曲线轮廓。在这种情况下，由于衬底510被真空吸附到安装台110的安装面111，所以衬底510可以被改性为与安装台110的安装面111的曲率基本相同或相似的形状。
如本文所使用的诸如“相同”、“相等”、“平面”或“共面”的术语涵盖相同或接近相同，包括例如由于制造过程而可能发生的变化。除非上下文或其他陈述另有说明，否则术语“基本上”在本文中可以用于强调该含义。
在示例实施例中，安装台110的安装面111可以整体具有凹形面。例如，在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111的轮廓可以具有从安装台110的安装面111的一个边缘到另一个边缘的曲线轮廓。
在示例实施例中，安装台110的安装面111的仅一部分可以具有凹形面。例如，安装台110的安装面111的中心部分1111可以是凹形面，而安装台110的安装面111的围绕中心部分1111的外部部分可以是平面。在这种情况下，在安装台110的截面图中，安装台110的安装面111的中心部分1111可以具有曲线轮廓，而安装台110的安装面111的外部部分1113可以具有直线形轮廓。
在示例实施例中，安装台110的安装面111可以具有恒定的曲率。例如，安装台110的安装面111的中心部分1111的曲率可以与安装台110的安装面111的外部部分1113的曲率基本相同或相似。
在示例实施例中，安装台110的安装面111的曲率可以针对每一个区域而不同。例如，安装台110的安装面111的中心部分1111的曲率可以不同于安装台110的安装面111的外部部分1113的曲率。例如，安装台110的安装面111的中心部分1111的曲率可以大于安装台110的安装面111的外部部分1113的曲率。
激光供给头210可以设置在安装台110上方，并且可以被配置为沿向下方向(例如，Z方向)朝安装在安装台110上的衬底510照射激光束LB。例如，激光供给头210可以用激光束LB照射衬底510。激光供给头210可以包括至少一个激光光源211、光束传输光学系统213和聚焦透镜光学系统215。
至少一个激光光源211可以生成并输出激光束LB。至少一个激光光源211可以包括一个光源或多个光源。至少一个激光光源211可以被配置为生成具有适合于处理作为工件的衬底510的特性的激光束LB。例如，可以根据衬底510的材料和厚度来调整从至少一个激光光源211输出的激光束LB的波长、脉冲宽度和功率。在示例实施例中，至少一个激光光源211可以输出具有红外线波段的激光束LB。
光束传输光学系统213可以将从至少一个激光光源211输出的激光束LB传输到聚焦透镜光学系统215。光束传输光学系统213可以是自由空间光学系统。然而，示例实施例不限于此。光束传输光学系统213可以包括多种光学元件，例如偏振器、透镜、反射器、棱镜、分光器等。
聚焦透镜光学系统215可以将激光束LB聚焦在衬底510中的作为设定位置的焦点FP上。例如，焦点FP可以位于衬底510内部。聚焦透镜光学系统215可以调整激光束LB的焦点FP的位置。例如，聚焦透镜光学系统215可以调整激光束LB的焦点FP，使得激光束LB可以聚焦在衬底510中的目标位置。聚焦透镜光学系统215可以包括单个透镜或多个透镜。
台架300可以与卡盘台100连接。台架300可以包括用于移动卡盘台100的安装台110的致动器。在示例实施例中，台架300可以被配置为在水平方向(X方向和/或Y方向)上线性地移动安装台110。在示例实施例中，台架300可以被配置为在竖直方向(Z方向)上线性地移动安装台110。在示例实施例中，台架300可以旋转安装台110。例如，台架300可以被配置为在平行于竖直方向(Z方向)的旋转轴上旋转安装台110。例如，安装台110可以例如通过致动器的操作而绕沿竖直方向延伸的轴旋转。例如，安装台110的旋转轴可以通过安装台110的中心。
在示例实施例中，台架300可以使安装台110倾斜。例如，台架300对安装台110的倾斜移动可以包括使安装台110在平行于水平方向(X方向和/或Y方向)的旋转轴上旋转。台架300可以被配置为使安装台110倾斜以调整激光束LB相对于安装台110的安装面111的入射角或激光束LB相对于衬底510的表面的入射角。例如，台架300可以被配置为使安装台110倾斜，使得激光束LB相对于安装台110的安装面111的入射角可以是预定的参考角。例如，台架300可以被配置为使安装台110倾斜，使得激光束LB相对于衬底510的表面的入射角可以是预定的参考角。
衬底处理装置1000可以包括用于控制使用衬底处理装置1000的整个过程的控制器。构成衬底处理装置1000的组件的操作可以由控制器控制。控制器可以用硬件、固件、软件或其任意组合来实现。例如，控制器可以是计算设备，例如工作站计算机、台式计算机、笔记本电脑、平板计算机等。例如，控制器可以包括存储各种编程指令的存储器件(例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等)以及处理器(例如被配置为处理存储在存储器件中的编程指令和从外部提供的信号的微处理器、中心处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等)。此外，控制器可以包括用于接收和发送电信号的接收器和发送器。
图4是示出根据示例实施例的制造半导体芯片的方法的流程图。图5A至图5D是示出根据示例实施例的制造半导体芯片/设备的方法的图。图6是示出图5D的区域VI内的衬底510的放大图。
在下文中，将参考图4、图5A至图5D和图6描述使用图1所示的衬底处理装置1000的包括衬底处理方法的半导体芯片的制造方法。
参照图5A，可以制备包括集成电路区域512和将集成电路区域512彼此分离的切割区域514的衬底510(S110)。
衬底510可以是半导体衬底。例如，在平面图中，衬底510可以是晶片并且可以具有圆形形状。衬底510可以具有凹口510N，用作衬底510对准的参考指示。衬底510可以包括硅或由硅形成。或者，衬底510可以包括诸如锗的半导体元素或诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和磷化铟(InP)的化合物半导体或由其形成。或者，衬底510可以具有绝缘体上硅(SOI)结构。在一些实施例中，衬底510可以包括作为导电区域的掺杂阱或掺杂结构。此外，衬底510可以具有各种隔离结构，例如浅沟槽隔离(STI)结构等。这里，假设衬底510具有约12英寸的直径，并且将描述使用硅晶片的情况。然而，本领域技术人员将理解，可以使用具有小于或大于12英寸的直径的衬底510，并且可以使用包括与硅不同的材料或由其形成的衬底510。
衬底510可以包括彼此相对的有源表面510F和无源表面510B。衬底510可以包括集成电路区域512和切割区域514，其中集成电路区域512在切割区域514中彼此分离。切割区域514可以被称为划道。切割区域514可以沿第一水平方向(例如，X方向)和/或第二水平方向(例如，Y方向)延伸。切割区域514可以具有直道形状，该直道形状具有恒定宽度。例如，在平面图中，每一个集成电路区域512可以被切割区域514包围。如下所述，由于衬底510和形成在衬底510上的各种材料层通过沿着切割区域514执行的切割工艺被切割，所以集成电路区域512可以彼此分离成多个半导体芯片。
可以在衬底510的有源表面510F上形成半导体元件层(见图6的520)。半导体元件层520可以包括设置在衬底510的有源表面510F上的绝缘层和/或导电层。此外，半导体元件层520可以包括半导体元件和金属互连结构。
半导体元件层520的半导体元件可以包括存储器件和/或逻辑器件。
存储器件可以构成或可以是易失性存储器件或非易失性存储器件。非易失性存储器件可以包括或可以是现有的易失性存储器件，例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(TRAM)、零电容RAM(ZRAM)或双晶体管RAM(TTRAM)；和/或目前正在开发的易失性存储器件。在某些实施例中，非易失性存储器件可以包括或可以是现有的非易失性存储器件，例如闪存、磁RAM(MRAM)、自旋转移扭矩(STT-MRAM)、铁电RAM(FRAM)、相变RAM(PRAM)、电阻式RAM(RRAM)、纳米管RAM、聚合物RAM、纳米浮栅存储器、全息存储器、分子电子学存储器或绝缘体电阻变化存储器；和/或目前正在开发的非易失性存储器件。
逻辑器件可以实现为例如微处理器、图形处理器、信号处理器、网络处理器、音频编解码器、视频编解码器、应用处理器或片上系统等。然而，示例实施例不限于此。微处理器可以包括例如单核或多核。
在示例实施例中，例如取决于上下文，衬底510可以指衬底510本身，或包括衬底510和形成在衬底510的表面上的材料层的堆叠结构。例如，衬底510可以包括衬底510本身，和/或形成在衬底510的有源表面510F上的半导体元件层520。此外，例如取决于上下文，“衬底510的表面”可以指衬底510本身的暴露表面，或形成在衬底510上的材料层的暴露表面。
保护片550可以附着到衬底510的有源表面510F。保护片550可以覆盖半导体元件层520并且可以在对衬底510执行切割工艺的同时保护集成电路区域512。保护片550可以是例如基于聚氯乙烯(PVC)的聚合物片并且可以通过基于丙烯酸树脂的粘合剂附着到衬底510。基于丙烯酸树脂的粘合剂可以具有约2μm至约10μm的厚度，并且保护片550可以具有约60μm至约200μm的厚度。保护片550可以具有直径与衬底510的直径基本相同的圆形形状。
在制备衬底510之后，可以沿着衬底510的切割区域514切割衬底510，使得衬底510可以分离成半导体芯片(S120)。例如，可以在衬底510上执行切割工艺以将衬底510分离成芯片。在下文中，对通过在衬底510上的隐形切割工艺来切割衬底510的方法进行说明。
参照图5B，可以将从外部提供的衬底510运送到安装台110的安装面111(S121)。衬底510可以位于安装台110上，使得衬底510的有源表面510F可以面向安装台110的安装面111。保护片550可以位于衬底510和安装台110的安装面111之间。因为安装台110的安装面111具有凹形，所以在衬底510和安装台110的安装面111之间可以形成空间。例如，当衬底510设置在安装台110上时，衬底510与安装110之间可能存在间隙，例如，在安装面111和有源表面510F之间，和/或在安装面111和保护片550的面向安装面111的表面之间。例如，衬底510与安装台110之间的间隙的距离根据位置而不同。例如，衬底510与安装台110之间的间隙可以在衬底510的中心处大于衬底510的边缘处。例如，衬底510与安装台110之间的间隙可以是衬底510与安装台110之间在竖直方向上的距离。
参照图5C，卡盘台100可以被配置为将衬底510真空吸附到安装台110的安装面111以使衬底510改性(S123)。
卡盘台100可以被配置为通过向真空通道115施加真空压力将衬底510真空吸附到安装面111。衬底510可以通过经由真空通道115施加的吸附力而附着到安装面111，并且可以被强制改性/变形为与安装面111的形状相对应的形状。例如，可以对衬底510进行改性，使得衬底510的中心相对于其边缘向下突出。
参照图5D和图6，可以用激光束LB照射改性/变形的衬底510以在衬底510中形成改性层(例如，缺陷区域)530(S125)。
激光供给头210可以被配置为在衬底510被卡盘台100改性/变形的同时用激光束LB照射改性/变形的衬底510中的焦点FP。例如，焦点FP与衬底510的有源表面510F之间的距离可以在约20μm至约120μm之间、在约40μm至约100μm之间、或在约60μm至约80μm之间。激光供给头210可以被配置为将具有能够透射衬底510的波段(即，对于半导体衬底具有低吸收率的波段)的激光束LB聚焦在衬底510内部的焦点FP上。激光束LB可以以持续很短的时间(例如，1μs或更小)的脉冲宽度重复发射。由于用激光束LB重复照射衬底510内的焦点FP，因此可以在衬底510内的焦点FP附近形成改性层530。改性层(例如，缺陷区域)530可以包括通过吸收激光束LB而产生的高密度缺陷(例如，位错)，并且裂缝CR可以传播到改性层530周围的衬底510中。
在示例实施例中，台架300可以被配置为移动安装台110，使得可以在激光供给头210输出激光束LB的同时改变激光束LB在衬底510上的照射位置。例如，台架300可以被配置为在水平方向(X方向和/或Y方向)上移动安装台110，使得可以沿切割区域514用激光束LB照射衬底510。在其他示例实施例中，激光供给头210可以在水平方向(X方向和/或Y方向)上移动，使得沿切割区域514用激光束LB照射衬底510。
在示例实施例中，相比于衬底510的无源表面510B，激光束LB的焦点FP可以更靠近有源表面510F，并且改性层530也可以相比于衬底510的无源表面510B更靠近有源表面510F。在这种情况下，从改性层530开始的裂缝CR可以传播到半导体元件层520，并且半导体元件层520可以通过裂缝CR被切割。集成电路区域512可以通过裂缝CR彼此分离，并且每一个分离的集成电路区域512可以构成半导体芯片。
如图6所示，在衬底510被强制改性为凹形形式的同时，拉伸应力F1可以施加到衬底510的靠近安装台110的安装面111的下侧/下部，并且压缩应力F2可以施加到衬底510的上侧/上部。在通过照射邻近衬底510的有源表面510F的焦点FP而形成的改性层530附近，拉伸应力F1可以占主导地位。拉伸应力F1可以促进改性层530的形成并且可以增加从改性层530开始的裂缝CR的传播距离。
图7A和图7B是示出根据示例实施例的衬底处理装置的配置的图。
以下，参照图1、图7A和图7B，作为使用图1所示的衬底处理装置1000的衬底处理方法的一个例子，将描述对衬底510执行隐形切割工艺的方法。
参照图7A，激光供给头210可以被配置为执行第一激光扫描，以在衬底510中的第一焦点FP1上扫描激光束LB，从而在衬底510中形成第一改性层531。在执行第一激光扫描时，台架300可以在垂直于激光束LB的照射/发射方向(例如，Z方向)的方向(例如，X方向和/或Y方向)上移动安装台110，使得激光束LB的照射位置可以沿衬底510的切割区域514移动。
在第一激光扫描时，激光供给头210可以被配置为将激光束LB聚焦在衬底510中的第一焦点FP1上。与衬底510的无源表面510B相比，第一焦点FP1可以更靠近(例如，更接近)有源表面510F。由于第一焦点FP1被激光束LB照射，第一改性层531可以形成在第一焦点FP1中和第一焦点FPI附近。因为激光束LB的照射位置在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上移动，所以第一改性层531也可以在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上连续或不连续地延伸。从第一改性层531开始的第一裂缝CR1可以在衬底510的厚度方向(例如，Z方向)上传播。例如，第一裂缝CR1可以从第一改性层531在向下和向上方向中的每一个方向上传播。半导体元件层520可以通过从第一改性层531沿向下方向传播的第一裂缝CR1被切割。
参照图7B，激光供给头210可以被配置为执行第二激光扫描，以在衬底510中的第二焦点FP2上扫描激光束LB，从而在衬底510中形成第二改性层532。在执行第二激光扫描时，台架300可以在垂直于激光束LB的照射/发射方向(例如，Z方向)的方向(例如，X方向和/或Y方向)上移动安装台110，使得激光束LB的照射位置可以沿衬底510的切割区域514移动。
在第二激光扫描时，激光供给头210可以将激光束LB聚焦在衬底510中的第二焦点FP2上。第二焦点FP2可以是在远离安装台110的安装面111的方向上与第一焦点FP1间隔开的点。例如，第二焦点FP2和第一焦点FP1之间在竖直方向上的距离可以在约100μm至约200μm之间。当第一焦点FP1与安装台110的安装面111相距第一距离时，第二焦点FP2可以与安装台110的安装面111相距第二距离，第二距离大于第一距离。例如，第一焦点FP1可以比第二焦点FP2更靠近(例如，更接近)安装台110的安装面111。
由于第二焦点FP2被激光束LB照射，第二改性层532可以形成在第二焦点FP2中和第二焦点FP2附近。因为激光束LB的照射位置在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上移动，所以第二改性层532也可以在水平方向(例如，X方向和/或Y方向)上连续或不连续地延伸。从第二改性层532开始的第二裂缝CR2可以在衬底510的厚度方向(例如，Z方向)上传播。例如，第二裂缝CR2可以从第二改性层532在向下和向上方向中的每一个方向上传播。此时，从第二改性层532向下传播的第二裂缝CR2可以与从第一改性层531传播的第一裂缝CR1连接，并且从第二改性层532向上延伸的第二裂缝CR2可以延伸到衬底510的无源表面510B。在这种情况下，衬底510的切割可以通过从第一改性层531传播的第一裂缝CR1和从第二改性层532传播的第二裂缝CR2来完成。
在图7A和图7B中，例示了通过两次激光扫描来切割衬底510，但是根据衬底510的厚度，也可以采用/应用通过三次或更多次激光扫描操作来切割衬底510。当衬底510通过多次激光扫描操作被切割时，在后续激光扫描中激光束LB的焦点可以比在先激光扫描中激光束LB的焦点更远离安装台110的安装面111。在某些实施例中，根据衬底510的厚度，衬底510的切割可以通过一次激光扫描来完成。
根据本发明构思的示例实施例，在衬底510被强制改性/变形为凹形形式的状态下，通过用激光束LB照射衬底510以在衬底510中形成裂缝，可以更容易地形成改性层530，并且从改性层530传播的裂缝的传播距离可以通过变形/改性而增加。由此，可以减少完成衬底510的切割所需的激光扫描操作的数量，从而可以降低成本并且可以提高生产率。此外，根据本发明构思的示例实施例，因为可以使用具有相对低功率的激光束LB来切割衬底510，所以可以防止集成电路区域512的半导体元件被当使用具有高功率的激光束LB时经常发生的激光束LB的散射而损坏。
图8A和图8B是示出根据示例实施例的衬底处理装置1000a的配置的图。在下文中，将基于与参考图1描述的衬底处理装置1000之间的差异来描述图8A和图8B的衬底处理装置1000a。
参照图8A和图8B，卡盘台100a可以调整安装台110的安装面111的形状和/或曲率。例如，安装台110的安装面111可以被配置为从如图8A所示的平坦的第一状态切换到如图8B所示的具有凹曲面形状的第二状态。
在示例实施例中，安装台110可以在其中包括腔体117。腔体117可以设置在安装面111下方并且例如在平面图中与安装面111竖直重叠。卡盘台100a可以包括与腔体117连接的气动调节器140。气动调节器140可以通过将空气注入安装台110的腔体117或从安装台110的腔体117排出空气来调节腔体117的压力。根据安装台110的腔体117的压力变化，安装面111的形状可以发生变化。例如，为了将安装台110的安装面111从平坦的第一状态改变为具有凹形形式的第二状态，气动调节器140可以从腔体117排出空气以降低腔体117的压力。随着腔体117的压力降低，安装台110的安装面111可以改性/变形为凹形形式。为了将安装台110的安装面111从具有凹形形式的第二状态改变为平坦的第一状态，气动调节器140可以将空气注入腔体117以增加腔体117的压力。安装台110可以包括或由能够通过外力改变安装台110的形状的材料形成。例如，安装台110可以包括金属、硅、橡胶、陶瓷或其组合或由金属、硅、橡胶、陶瓷或其组合形成。
在示例实施例中，气动调节器140可以包括用于将空气注入腔体117的空气泵、用于从腔体117排出空气的排气泵、以及安装在与腔体117连接的气流路径上的流量控制阀。
在示例实施例中，卡盘台100a可以被配置为在安装台110的安装面111保持在如图8A所示的平坦状态的同时真空吸附衬底510。在衬底510已被真空附着到安装台110的安装面111之后，卡盘台100a可以将安装台110的安装面111改性为凹形形式。随着安装台110的安装面111从平坦形式改性/变形为凹形形式，固定于安装台110的安装面111的衬底510也可以进行凹形改性。由于在完成到安装台110的真空吸附之后对衬底510进行改性，因此可以更稳定地对衬底510进行改性。
尽管已经参照本发明构思的实施例具体示出并描述了本发明构思，但是将会理解，在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种变化。

Claims (20)

1.一种衬底处理装置，包括：
卡盘台，所述卡盘台包括具有安装面的安装台，所述安装面被配置为使得衬底安装在所述安装面上，其中，所述安装面为曲面；以及
激光供给头，被配置为用激光束照射安装在所述安装台上的所述衬底。
2.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述安装面包括凹面。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述安装台包括从所述安装面延伸的多个真空通道，并且所述衬底处理装置还包括真空泵，所述真空泵被配置为向所述安装台的所述多个真空通道施加真空压力。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，所述多个真空通道包括从所述安装台的所述安装面的中心部分延伸的至少一个第一真空通道和从所述安装台的所述安装面的外部部分延伸的至少一个第二真空通道，并且所述安装台的所述安装面的所述中心部分被配置为真空吸附所述衬底的中心部分，所述安装台的所述安装面的所述外部部分被配置为真空吸附所述衬底的外部部分。
5.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述卡盘台被配置为对所述衬底进行强制改性，使得所述衬底具有与所述安装面的曲率相对应的曲率。
6.根据权利要求5所述的衬底处理装置，其中，所述激光供给头被配置为当所述衬底被所述卡盘台改性时将激光束聚焦在所述衬底中的焦点上。
7.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其中，所述激光供给头被配置为依次执行：
第一激光扫描，用所述激光束照射所述衬底中的第一焦点，使得在所述衬底中形成第一改性层；以及
第二激光扫描，用所述激光束照射所述衬底中的第二焦点，使得在所述衬底中形成第二改性层，并且
所述第一焦点比所述第二焦点更靠近所述安装台的所述安装面。
8.根据权利要求7所述的衬底处理装置，还包括台架，所述台架被配置为在与所述激光束的照射方向垂直的方向上移动所述安装台。
9.根据权利要求8所述的衬底处理装置，其中，所述台架被配置为使所述安装台倾斜，以调整所述激光束相对于所述安装台的所述安装面的入射角。
10.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述卡盘台被配置为调整所述安装台的所述安装面的曲率。
11.根据权利要求10所述的衬底处理装置，其中，所述安装台包括腔体，并且所述衬底处理装置还包括气动调节器，所述气动调节器被配置为通过将空气注入所述腔体或从所述腔体排出空气来调节所述腔体的压力。
12.根据权利要求11所述的衬底处理装置，其中，所述气动调节器被配置为调节所述腔体的压力以将所述安装台的所述安装面在平坦的第一状态和凹形形式的第二状态之间改性。
13.一种衬底处理装置，被配置为在衬底上执行隐形切割工艺，所述衬底处理装置包括：
卡盘台，所述卡盘台包括具有安装面的安装台，所述安装面被配置为使得衬底被真空吸附在所述安装面上，其中，所述安装面包括曲面，并且被配置为使得所述衬底被真空吸附到所述安装面，以使所述衬底被改性为具有与所述安装面的曲率相对应的曲率；以及
激光供给头，被配置为用激光束照射附着到所述安装台的所述衬底。
14.根据权利要求13所述的衬底处理装置，其中，在截面图中，所述安装台的所述安装面从所述安装台的所述安装面的一个边缘以曲线形式延伸到另一个边缘。
15.根据权利要求14所述的衬底处理装置，其中，所述安装台的所述安装面具有恒定的曲率。
16.根据权利要求13所述的衬底处理装置，其中，所述安装台包括从所述安装台的所述安装面的中心部分延伸的至少一个第一真空通道和从所述安装台的所述安装面的外部部分延伸的至少一个第二真空通道，并且所述安装台被配置为使得所述衬底的中心部分被真空吸附到所述安装台的所述安装面的所述中心部分，所述衬底的外部部分被真空吸附到所述安装台的所述安装面的所述外部部分。
17.根据权利要求13所述的衬底处理装置，其中，所述激光供给头被配置为执行用激光束照射所述衬底中的不同焦点的多次激光扫描，并且所述多次激光扫描中的后续激光扫描的焦点比在先激光扫描的焦点更远离所述安装台的所述安装面。
18.根据权利要求13所述的衬底处理装置，其中，所述安装台包括腔体，并且所述安装台被配置为使得所述安装台的所述安装面的曲率根据所述腔体的压力而变化。
19.一种衬底处理装置，被配置为在衬底上执行隐形切割工艺，所述衬底处理装置包括：
卡盘台，所述卡盘台包括安装台和真空泵，其中，所述安装台包括安装面和从所述安装面延伸的真空通道，所述安装面被配置为使得衬底真空吸附在所述安装面上，并且所述真空泵与所述安装台的所述真空通道连接；
台架，被配置为移动所述安装台；以及
激光供给头，被配置为用激光束照射附着到所述安装台的所述衬底，
其中，所述安装台的所述安装面包括凹曲面，并且所述卡盘台对所述衬底进行改性，使得所述衬底具有与所述安装台的所述安装面的曲率相对应的曲率，并且所述激光供给头被配置为用激光束照射被所述卡盘台改性的所述衬底中的焦点。
20.根据权利要求19所述的衬底处理装置，其中，所述安装台包括设置在所述安装面下方的腔体，并且所述衬底处理装置还包括气动调节器，所述气动调节器被配置为通过将空气注入所述腔体或从所述腔体排出空气来调节所述腔体的压力，并且所述安装台被配置为使得所述安装台的所述安装面的曲率根据所述腔体的压力而变化。
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