KR100613849B1

KR100613849B1 - 재료, 특히 반도체 재료 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100613849B1
Application number: KR1020017005483A
Authority: KR
Inventors: 쟝-미셸 라뮤르; 프랑수와 리쌀드
Original assignee: 에스. 오. 이. 떼끄 씰리꽁 오 냉쉴라또흐 떼끄놀로지
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2006-08-17
Also published as: MY122372A; EP1124674A1; DE69940070D1; EP1124674B1; WO2000026000A1; US6468879B1; FR2785217A1; FR2785217B1; JP2003521393A; TW457640B; AU6348599A; KR20020018179A; JP4420566B2

Abstract

본 발명은 전자공학, 광학, 또는 광전자 공학용 기판 제조용, 또는 마이크로시스템 제조용 재료로 된 플레이트(1)를 약한 면(6)의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼(2, 4)로 분리하는 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 약한 면에서의 플레이트(1)의 존에서 웨이퍼(2, 4)를 서로 분리하도록 웨이퍼 중 적어도 하나에 변형력을 가하는 단계, 및 가이드된 분리동작을 웨이퍼(2, 4)에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 변형력을 가하여 상기 분리를 행하는데 적합한 그리핑 부재(30, 32)를 구비하는, 상기 분리 방법을 이행하기 위한 장치(100)를 제공한다.

Description

재료, 특히 반도체 재료 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하기 위한 방법 및 장치 {Method and device for separating into two slices a wafer of material, in particular semiconductor material}

본 발명은 일반적으로 재료처리분야에 관한 것으로, 특히 전자공학, 광학, 또는 광전자 공학용 기판 제조용, 또는 마이크로시스템 제조용 처리재료에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이러한 기판의 약한 면 상에서 분리작업을 수행하고, 정밀하고 제어되는 방식으로 분리작업을 행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명은 기계적 점착도를 변화시키면서 초기에 서로 대향하게 배치된 2개의 웨이퍼를 분리면에서 분리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

절연체 상에 실리콘(SOI)을 제조하는 공지된 방법은 이온을 단결정 실리콘 웨이퍼의 소정 깊이에 주입하는 단계, 임의로 표면에서 산화된 실리콘 등의 보강재에 상기 웨이퍼를 고정하는 단계, 및 주입된 이온 층에 의해 한정되는 것으로서 약한 면 상에서 적어도 부분적으로 분열이 일어나는 것을 보장하는 단계를 포함한다. (몇몇 경우에는, 약한 면의 한 측부에 위치하는 단결정 실리콘 웨이퍼의 두 부분의 두께가 이들이 충분한 기계적 강도를 나타낼 정도로 충분히 크면, 보강재 상의 고 정 단계는 생략될 수 있다.)

이러한 형태의 방법에 있어서, 분열이 완전히 일어나거나 또는 부분적으로만 일어나든지 간에, 2개의 웨이퍼는 실제로는 함께 점착된 채로 있고(단지, 분열이 완전히 일어난 경우에라도 흡반(suction cap; 吸盤)에 의해), 여전히 우선 최종 SOI 기판을 얻은 다음, 이어서 각종 피니싱 처리를 행하고, 다음으로 이 방법에서 재순환될 수 있는 잔존하는 단결정 실리콘을 얻도록 분리되어야 한다.

이러한 분리는 당연히 경우에 따라 2개의 웨이퍼를 손상시키는 위험을 무릎쓰지 않고 분열을 마무리하면서, 2개의 웨이퍼를 확실히 분해하도록 가장 신중하게 행해져야 한다.

일반적으로, 이러한 작업은 특히 숙련된 오퍼레이터에 의해 수동으로, 예를 들면 분리가 웨지(wedge) 효과에 의해 달성될 수 있도록 분리면을 갖는 플레이트 레벨의 에지에 뾰족한 블레이드 등을 삽입함으로써 행해진다. 이러한 작업은 2개의 웨이퍼의 대향면이 충격을 받아 마찰이 일어나서, 이들이 손상될 위험을 무릎쓰고 행한다. 또한, 이 수동 작업은 길고 성가시며, 이에 의해 생산 처리량은 극도로 억제된다. 최종적으로, 특히 2개의 웨이퍼 사이의 분열이 분리공정 자체에 의해 종료되는 경우에는, 플레이트에 가해진 힘은 현저하게 커야 하므로, 상술한 수동 작업은 부적절해지거나, 심지어는 위험해진다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 분리를 신속하게, 신뢰성있게, 재현가능하게 수행할 수 있고, 또한 분리되는 동안에 웨이퍼 간의 접촉이나 마찰을 피하여, 스크래칭 위험을 피하거나, 상기 웨이퍼의 활성면에 부착된 입자의 스크래칭 위험을 피하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 매우 크게 변화할 수 있는 정도로 기계적으로 점착하는 웨이퍼, 특히 이들 사이에 육안으로 보이는 분열이 부분적으로만 일어나는 웨이퍼를 플레이트에 과도한 힘을 가할 필요도 없이 분리할 수 있는데 있다.

따라서, 제 1 측면에 있어서는, 본 발명은 전자공학, 광학, 또는 광전자 공학용 기판 제조용, 또는 마이크로시스템 제조용 재료로 된 플레이트를 약한 면의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 약한 면에서의 플레이트의 존(zone)에서 웨이퍼를 서로 분리하도록 웨이퍼 중 적어도 하나에 변형력을 가하는 단계, 및 가이드된 분리동작을 웨이퍼에 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의해, 변형력을 가함으로써, 플레이트의 국부존의 약한 면에서 분리파를 일으킬 수 있다. 이러한 파는 변형이 이것에 가해지자 마자, 그렇지 않으면 일단 2개의 웨이퍼의 분리운동이 개시되면, 그러나 좌우간 매우 빠르게 큰 분리력을 가할 필요도 없이 약간 면의 전체 범위에 대하여 전파될 수 있다.

이 힘이 분리가 국부적으로 개시되지 않고 전체 영역에 대하여 웨이퍼의 반대 측부로부터 가해진다면, 전체 표면적에 대하여 분리하는데 필요한 힘을 통합해야 하는데, 이는 상당한 힘에 달할 것이다.

그러나, 본 발명의 방법에 있어서, 분리를 완전히 이루는데 가해지는 힘은 매우 한정되고, 이로써 분리되는 면사이의 충격 또는 마찰의 위험없이 매우 양호하 게 제어되는 경로에 대하여 분리를 달성할 수 있으며, 표면이 순도, 형상 등의 품질요건이 특히 결정적인 활성면이 되는 경우에 특히 중요하다.

유리하게는, 분리개시는 본 발명의 특정 변형체가 면 및 에지면에 가해지는 스트레스의 결합을 고려하더라도, 에지(또는 플레이트가 디스크 형상인 경우의 단일 에지) 부근에, 플레이트 면 중 적어도 한 면, 그러나 이의 에지면이 아닌 면에 메인 스트레스를 가함으로써 달성된다.

그리하여, 상기 또 하나의 목적에 따르면, 본 발명에 의해 양호하게 결정된 단일 약한 면 상에서 웨이퍼를 분리할 수 있게 된다.

본 명세서에서, 용어 "약한 면"은 재료가 특수 처리된 후에 얻어진 재료의 존을 의미하며, 이 존은 이 면에 수직으로 일정한 두께에 걸쳐 연장된다. 이러한 처리는 원자종을 주입하고, 재료를 다공성으로 되게 하는 등을 포함할 수 있다. 좌우간, 처리는 상기 존의 재료 조직을 변형시킬 수 있거나 재료를 상기 존에서 특수 구조를 갖는 것을 확보하도록 이루어지므로, 본 발명의 방법 및/또는 장치에 의해 분리가 상기 존에서 우선적으로 일어난다. 면은 그 용어의 엄밀한 의미에서는 결정격자면이 아니어도 되고, 분리는 재료의 요철에 따라 다수의 결정격자면을 차지하도록 상기 면에 일어날 수 있고 상기 면에 수직으로 연장될 수 있다.

본 발명의 방법에 대한 바람직한 특성은 하기와 같다.

·변형력을 가하는 단계는 플레이트의 에지 부근에 가깝게 국부적으로 연장되는 영역에서 웨이퍼 중 적어도 하나에 흡인력을 가하는 것을 포함한다.

·변형력을 가하는 단계는 플레이트의 에지 부근에 가까운 곳에서 그의 중심 으로 연장되는 영역에서 웨이퍼 중 적어도 하나에 흡인력을 가하고, 유리하게는 그러한 사정하에서는, 흡인력은 분리될 웨이퍼의 강성보다 큰 강성을 지닌 그리핑 수단에 의해 가해진다.

·유리하게는, 변형은 서로 견고하게 고정되는 적어도 2개의 드러스트(thrust)점 사이에 위치하는 플레이트의 존에 힘을 가함으로써 일어나고, 유리하게는 플레이트의 주면(main surface)에 수직인 방향으로의 변형진폭은 1㎜ 미만, 바람직하게는 500㎛ 미만이며, 이러한 특성으로 웨이퍼의 변형 및 이로 인한 고장을 제어하여 제한시킬 수 있다.

·변형력을 가하는 단계는 유리하게는 약한 면의 적어도 한 영역에 전단응력을 일으키기에 적합하고, 유리하게는 이 변형은 이의 표면에 수직인 방향으로 플레이트를 구부림으로써 행해진다.

·분리단계는 플레이트의 면에 통상 횡방향으로 뻗어있는 방향으로 상기 흡인력을 가하기에 적합한 이동수단을 포함한다.

·분리단계는 웨이퍼 중 적어도 하나를 회전하지 않고 병진운동으로 이동시키는 것이다.

·분리단계는 웨이퍼 중 적어도 하나를 회전을 동반한 병진운동으로 이동시키는 것이다.

·이 방법은 또한 흡인력을 제거함으로써 웨이퍼 중 적어도 하나를 해제하는 단계를 포함한다.

· 이 방법은 또한 분리를 촉진시키기에 적합한 스트레스를 가하는 단계를 포함한다.

상기 스트레스를 가하는 단계는 온도 경사도를 가하는 것, 기계 진동을 가하는 것, 화학적 에칭을 가하는 것, 전단응력을 가하는 것, 및 고속으로 유체 흐름을 가하는 것 중에서 취해진다.

분리를 촉진시키기에 적합한 스트레스가 전단응력이면, 약한 면의 한 측부의 재료가 동일한 열팽창계수를 갖고 있지 않는 경우, 또는 이들 재료가 동일한 온도에 있지 않을 경우에 열처리에 의해 얻어질 수 있다. 또한 플레이트를 변형함으로써, 예를 들면 긴 캡 주변에 플레이트가 볼록한 형상을 갖게 하는 변형에 의해 얻어질 수 있다.

분리를 촉진하는데 적절한 스트레스는 동시에 또는 조만간에 분리되는 상술한 스트레스의 결합에 상당할 수 있다.

분리를 촉진하는데 적절한 변형력 및 스트레스는 동일한 형태로 될 수 있고 단일 작업에 상당할 수 있다.

제 2 측면에 있어서, 본 발명은 재료, 특히 반도체 재료의 플레이트를 약한 면의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼로 분리하는 장치에 있어서, 상기 장치는 제 1 웨이퍼를 통해 플레이트를 유지하는 수단, 플레이트 변형 스트레스를 적어도 한 영역의 적어도 다른 웨이퍼에 가하는데 적합한 스트레스를 가하는 수단, 및 웨이퍼를 소정 경로를 따라 서로 떨어지게 이동시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.

본 발명의 장치에 대한 바람직하나 비한정적인 특성은 다음과 같다.

·스트레스를 가하는 수단 및 분리수단은 동일한 그리핑 부재에 의해 구성된다.

·상기 그리핑 부재는 흡인수단을 구비한다.

·그리핑 수단은 상기 웨이퍼를 향해 있는 면이 적어도 하나의 흡인 공동을 구비하는 통상 편평한 엘리먼트를 포함한다.

·단일 흡인 공동은 통상 형상이 길고 플레이트의 에지 영역과 플레이트의 중심 영역 사이에 뻗어있기에 적합하다.

·유지수단은 제 1 그리핑 부재에 실질적으로 평행하게 뻗어있는 제 2 그리핑 부재에 의해 구성된다.

·장치는 또한 제 1 그리핑 부재가 설치되는 가이드 수단을 구비한다.

·장치는 또한 제 1 그리핑 부재를 제 2 그리핑 부재와 떨어지게 탄성적으로 가압시키는 수단을 구비한다.

·장치는 또한 2개의 그리핑 부재를 서로를 향해 이동시키도록 탄성적 가압에 대하여 제 1 그리핑 부재를 가압시키는데 적합한 수동 액츄에이터 수단(40)을 포함한다.

·가이드 수단 및 탄성적 가압 수단은 동일한 부재로 구성된다.

·상기 부재는 변형가능한 평행사변형을 구성하는 싱글 피스 링크부재이다.

·이는 또한 흡인력을 선택적으로 제거하는 수단을 구비한다.

본 발명의 다른 특성, 목적 및 이점, 및 장치는 첨부도면과 관련하여 하기의 상세한 설명에 의해 더욱 더 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 분리장치에 대한 제 1 실시형태를 도시하는 사시도,

도 2a는 도 1 의 장치의 그리핑 부분 및 2개의 웨이퍼로 분리되는 플레이트의 전체 정면도,

도 2b는 도 2a의 어셈블리를 통해서 본 단면도,

도 2c는 도 2a 및 도 2b의 어셈블리의 사시도,

도 3a는 도 1의 장치에 조립하기에 적합한 변형가능한 평행사변형을 형성하는 부분의 사시도,

도 3b는 제 1 위치의 변형가능한 평행사변형을 도시하는 개략도,

도 3c는 제 2 위치의 변형가능한 평행사변형을 도시하는 개략도,

도 4a는 분리개시시에 플레이트의 한 측부 상에 위치하는 2개의 그리핑 부재를 도시하는 중앙 세로면에 대한 분해 단면도,

도 4b는 동일한 상황하에서 그리핑 부재에 대하여 황방향으로 뻗어있는 면에 대한 분해 단면도,

도 5는 분리파가 플레이트에 어떻게 전파되는지를 도시하는 다이어그램, 및

도 6은 본 발명의 장치에 대한 제 2 실시형태를 도시하는 개락적인 사시도.

본 발명은 약한 면을 형성하도록 이온을 주입한 실리콘 웨이퍼, 및 예를 들면 소위 "웨이퍼 결합" 기술로 실리콘으로 제조된 보강재를 함께 어셈블리함으로써 형성되는 플레이트(1)의 비한정적인 상황에서 하기에 상세하게 설명된다. 실리콘 웨이퍼 및/또는 보강재는 예를 들면 결합면(들)의 표면에서 산화된다. 전형적으로, 이러한 플레이트는 직경이 200㎜이고, 두께가 1500㎛이며, 이 두께는 일반적으로 주입된 실리콘 웨이퍼와 보강재 사이에 동일하게 공유된다. 플레이트는 2개의 주면(3, 3')을 갖고 있고, 플레이트 내부에는 실리콘 웨이퍼의 주입 깊이에서 분리되는 2개의 웨이퍼(2, 4)를 형성하는 약한 면(6)을 갖고 있으며, 이들 웨이퍼는 상기 면의 한 측부에 위치한다(도 4a 및 도 4b 참조).

도 1을 참조하면, 본 발명의 분리장치는 실질적으로 2개의 그리핑 부재(30, 32)를 구성하는 2개의 브랜치가 돌출하는 메인 보디(10)와, 트리거(40), 스페이싱을 조절하기 위한 노브(knob) 부재(60) 및 릴리스 푸시버튼(62)을 갖춘 핸들(30)을 구비하는 피스톨 또는 클램프형 휴대용 기구(100)의 형태로, 각 부품의 기능은 후술된다. 클램프(100)는 2개의 흡인관(50, 52)에 의해 진공펌프(도시되지 않음)에 연결되어 있다.

핸들(30)에 의해 오퍼레이터가 한 손으로 클램프(100)를 쥘 수 있다. 상세하게 후술하는 바와 같이, 같은 손으로 오퍼레이트는 트리거(40)를 사용하여 그리핑 부재(30, 32)의 이동을 제어할 수 있다.

각각의 그리핑 부재(30, 32)는 상기 각각의 부재(30, 32)와 대응하는 면(3, 3') 사이에 흡인력을 부여하는 진공펌프를 사용하여, 흡입력에 의해 플레이트(1)의 각각의 면(3, 3')에 부착되도록 설계되며, 상기 흡인력은 후술하는 바와 같이 2개의 웨이퍼가 분리될 수 있는 힘을 가하기에 충분히 강하다.

핸들(30)에 고정되는 클램프(10)의 보디는 고정된 방식으로 2개의 그리핑 부 재(30, 32) 중 하나를 수용한다. 다른 그리핑 부재(32)는 제 1 링크부(22), 변형가능한 평행사변형을 구성하는 싱글 피스부(14) 및 제 2 링크부(20)를 통해 보디(10)에 연결되어 있다.

그리핑 부재(30)는 도 2a 내지 도 2c와 관련하여 하기에서 상세히 기술되며, 다른 그리핑 부재(32)는 이 경우에는 동일하게 설계되는 것이 바람직한 것으로 보여진다.

그리핑 부재(30)는 일반적으로 타원형이고 그리핑 부재(30)의 아웃트라인 내에 위치하는 공동의 아웃트라인과 함께, 클램프 보디(10)로부터 연장되고 내부면, 즉 다른 그리핑 부재를 향하는 면에 흡인 공동(35)을 구비하는 통상 U자형 아웃트라인으로 된 통상 얇고 편평한 엘리먼트이다. 바람직하게는, 이 공동은 오목하게 구부러진 벽에 의해 각각의 단부에서 밀폐되는 채널 형태로 되어 있다. 플레이트(1)의 하나의 주면과 접촉하고 채널의 자유면에 대응하는 그리핑 부재(30) 면의 존은 플레이트(1)의 에지에서 국부적으로 위치하는 영역으로부터 플레이트(1)의 중심 영역으로 연장된다. 플레이트(1)가 그리핑 부재(30)와 맞물릴 때에는, 채널의 아웃트라인에 위치하여, 드러스트점 세트를 구성하는데, 이는 그리핑 부재(30)의 강성때문에 서로 견고하게 고정된다.

진공연결오리피스(36)는 클램프 보디(10)에 더 가깝고, 그리핑 부재(30)에 삽입되고 보디(10)에 인접한 그리핑 부재(30)의 에지에 개방되는 반대단부를 갖는 진공배기덕트(37)와 연통하는 단부 부근에서 흡인 공동(35)에 개방되어 있다. 덕트(37)는 진공원(도 1에는 도시되지 않음)에 연결을 위한 호스(50)에 연결된다. 넌리턴(non-return) 밸브(마찬가지로, 도시되지 않음)는 진공경로에 삽입되고, 후술되는 용도를 위해 공동(35; 또한 다른 그리핑 부재(32)의 대응 공동)에 선택적으로 공기가 인입될 수 있도록 푸시버튼에 의해 작동되기에 적합하다.

흡인 공동(35)이 흡인 상태에 놓이면, 플레이트는 변형되어 흡인 공동(35)의 아웃트라인에 대응하는 드러스트점 사이의 흡인 공동(35)으로 관통하기가 쉽다. 플레이트(1)가 통상 강성을 지니기 때문에, 이러한 변형은 아마도 전체 플레이트에 걸쳐서 전파할 수 있어서, 공동(35)을 밀폐하는 존에 해당하는 긴 캡 주변에 주로 볼록한 형상으로 된 적은 만곡도가 주어진다. 이러한 육안으로 관찰되는 플레이트(1)의 변형은 약한 면에서 웨이퍼(2, 4)의 분리를 촉진하는 스트레스를 동반할 수 있다.

그리핑 부재(30)가 클램프 보디(10)의 전단부에 견고하게 고정되더라도, 다른 그리핑 부재(32)는 지지부(22)를 통해 변형가능한 평행사변형을 구성하는 부분(14)의 자유단(19)에 고정되기 때문에 변위가능하며, 이는 도 3a 내지 도 3c에 관련하여 후술된다. 이때, 그리핑 부재(32)의 흡인 공동으로 개방하는 진공덕트는 상기 그리핑 부재(32)가 이동될 수 있는 방식으로 호스(52)에 연결되는 것을 알 수 있다.

부분(14)은 이 경우에는 감소된 두께로 된 암 부분에 의해 형성되는 4개의 힌지(18)를 통해 2개의 단부(17, 19)에 의해 상호 연결되는 상호 평행한 2개의 종방향 암(16)을 갖는 통상 직사각형 아웃트라인을 갖는다. 따라서, 이 부분(14)은 싱글 피스로 이루어지고, 힌지에서 적절한 탄성 변형성을 부여하도록 선택되는 재료로 형성된다. 힌지(18)를 구성하는 얇은 부분은 도 3a에서 수직으로 연장되는 특정 힌지축을 한정하도록 단부(17, 19)에 가까운 암(16)의 측면에 서로 대면하게 위치하는 대체로 반원형 리세스 쌍 사이에 형성된다.

이는 2개의 긴 측부가 암(16, 16)에 의해 형성되는 평행사변형을 형성하며, 상기 평행사변형은 그리핑 부재(30, 32)의 면과 수직을 이루고 상기 그리핑 부재의 종축에 평행하는 면에서 변형가능하다.

부분(14)의 리딩 단부(19)는 가동 그리핑 부재(32)를 지지하는 링크부(22)에서 견고하게 고정되어 있는 반면에, 부분(14)의 후단부는 클램프 보디(10)에 그 자체가 견고하게 고정되는 링크 피스(20)에 견고하게 맞물려 있다.

그리하여, 링크부(22) 및 가동 그리핑 부재(32)는 그리핑 부재(30, 32)가 가능한한 정확하게 서로 평행하게 유지되는 식으로 평행사변형을 변형시킴으로써 이동하는 것으로 간주된다.

따라서, 도 3b 및 도 3c는 분리되는 플레이트의 두께보다 큰 폭의 갭을 2개의 그리핑 부재(30, 32) 사이에 형성하는 소정간격진 위치, 및 플레이트의 두께보다 좁은 폭의 갭을 2개의 그리핑 부재(30, 32) 사이에 형성하는 밀접한 위치로 각각 부분(22) 및 그리핑 부재(32)의 변위를 도시하는 다이어그램이다.

이때 부분(14)은 비교적 견고한 플라스틱 재료 또는 금속 등의 소정 탄성을 나타낸 재료로 제조된 탄성수단으로서 본 실시예에서 작용한다. 이 부분은 또한 정지상태의 이의 형상이 도 3b에 해당하는 형상이고, 이를 도 3c에 도시된 위치로 가져가는 힘이 이의 도 3b 위치로 복귀하려는 탄성리턴수단으로서 작용하는 부분내에 스트레스를 생기게 하도록 설계된다.

클램프는 또한 도 3a 및 도 3b에 도시된 어셈블리를 도 3b 위치로부터 도 3c 위치로 이동시키도록 트리거(40)에 가해진 압력을 링크부(22)에 전달하기 위한 힘 전달수단(도시되지 않음)을 갖추고 있다.

예를 들면, 이들 수단은 캠 또는 램프(ramp)를 기재로 한 적절한 링키지 또는 힘 전달수단을 구비할 수 있다.

예를 들면 엔드-오프-스트로크 어버트먼트(end-of-stroke abutment)를 형성하는 나삿니를 낸 생크(shank)를 갖는 노브 형태의 조정부재(60)는 그리핑 부재(32)에 의해 수행될 수 있는 운동 진폭을 한정하는 작용을 한다. 더욱 엄밀하게는, 이 어버트먼트는 트리거(40)에 대하여 압력이 가해지지 않을 경우에는 그리핑 부재가 소정간격진 위치로 있을 때에 그리핑 부재(30, 32) 사이의 갭 사이즈를 결정하도록 조정가능한 방식으로 도 3c 위치에서 도 3b 위치를 향해 복귀 운동에 대항하도록 설계된다. 이 때문에, 특히 갭 사이즈가 랙(rack)의 형태에 따라 변화할 수 있다면, 공통 랙으로부터 수용되고 분리 목적으로 잇따라 취해지도록 설계된 인접 플레이트(1) 사이의 갭에 공구를 적절히 적합하게 할 수 있다.

플레이트(1)를 2개의 웨이퍼로 분리할 때에 상술한 바와 같은 분리 클램프의 용도 및 특성은 도 4a, 도 4b 및 도 5와 관련하여 하기에서 상세하게 기술된다.

진공펌프는 처음에 2개의 덕트(50, 52)에 진공을 부여하도록 작동된다.

처음에, 클램프가 트리거(40)에 힘이 가해지지 않는 정지 위치, 즉 그리핑 부재가 소정간격진 위치에 있는 동안에는, 클램프는 상기 그리핑 부재(30, 32)가 플레이트의 반대측에 존재하고, 특히 이들 2개의 그리핑 부재의 공동(35)이 도 2a 내지 도 2c에 도시된 위치와 유사한 플레이트에 관한 위치에 있고, 즉 공동(35)의 인접단부가 플레이트의 에지에서 단거리로 되돌려지는(전형적으로 수 밀리미터 내지 약 1 센티미터) 방식으로 랙 등의 지지부재에 내장되는 분리용 플레이트에 취해진다.

이때, 지지부재가 그리핑 부재(30, 32) 및 플레이트가 재현가능한 방식으로 상호 위치되는 것을 확보하도록 그리핑 부재(30, 32)의 위치를 플레이트에 관하여 인덱스할 수 있는 피팅(어버트먼트 등)을 구비할 수 있는 것으로 보여진다.

또한 클램프의 형상은 얇고 돌출하는 2개의 그리핑 부재를 갖는 분리용 플레이트(1)가 계속하여 랙에 존재하는 위치에 특히 잘 적합한 것으로 보여진다.

오퍼레이터는 그 다음에 그리핑 부재(30, 32)가 플레이트의 2개의 면(3, 3')과 접촉할 때까지 서로를 향해 이동시키려는 트리거(40)에 압력을 가한다. 그 다음에 상술한 바와 같이, 공동(35)이 진공원에 노출되기 때문에, 흡인력은 그리핑 부재(30, 32)가 접촉하자마자 양면에 가해진다. 이러한 상황에서는, 공동(35) 내에 위치하는 플레이트의 2개의 면(3, 3')의 존이 공동(35)에 형성되는 진공에 노출되고, 진공은 상기 존에 힘(Fd)을 가해 처음에 플레이트를 클램프에 지지하는 작용을 하고 다음에는 플레이트를 2개의 반대방향으로 국부적으로 변형시킨다.

이때 공동(35)을 둘러싸는 2개의 그리핑 부재(30, 32)의 내면의 평탄도가 충분히 정확하게 보장되어, 플레이트(1)의 각각의 면(3, 3')과의 이들 계면에서 적절한 밀폐도를 확보하는 것으로 간주된다.

이제 클램프에 의해 단단하게 유지되는 플레이트는 이의 지지체로부터 얻어질 수 있다.

그 다음에 오퍼레이터는 부분(14)에 의해 가해진 탄성복귀력이 실제로 플레이트의 면에 수직인 2개의 반대방향으로 분리력(Fe)으로 서로 떨어지게 플레이트의 2개의 면을 가압하도록 트리거(40)에 대하여 압력을 해제한다.

상술한 변형력(Fd) 및 분리력(Fe)은 하기와 같이 조합한다. 처음에는, 그리핑 부재가 플레이트의 2개의 면과 접촉하자마자, 변형력이 공동 형상으로 인해 실질적으로 각 공동(35)의 주요한 중간축을 따라 뻗어있는 회전축의 등가물에 대하여 2개의 웨이퍼 각각에 볼록한 부분을 형성하려는 경향이 있다. 플레이트의 한 에지에 가해지는 이 힘에 의해, 약한 면(6)의 국부적 분리(영역 O)을 형성할 수 있어서, 플레이트의 인접 에지에 개방되는 갭(I; 명확하게 나타내기 위해 도 4a 및 도 4b에서 과장된 높이로 됨)을 한정함으로써, 이 갭을 양호한 조건하에 개방할 수 있다. 그 후에, 트리거(40)가 해제되면, 그리핑 부재에 의해 가해진 분리력(Fe)은 국부적 분리 O로부터 약한 면의 전체 범위에 걸쳐서 분리를 전하도록 플레이트 내에 분리파를 발생시킨다. 도 5에 도시된 이 분리파(S)는 분리가 변형력에 의해 시작되는 기점 존(O)으로부터 전파한다.

이 전파시에, 부분(14)에 의해 가해지고 그리핑 부재를 평행하게 유지하면서 이들을 분리하려는 힘에 의해서도, 서로 원상태로 접촉하는 위험을 무릎쓰는 이들 웨이퍼의 대향면없이 플레이트의 2개의 웨이퍼가 점차로 떨어지는 것을 확보하여, 상기 면의 표면품질을 손상시키는 충격 또는 마찰을 신뢰성 있게 회피할 수 있다.

이때, 분리파가 전파하는 정확한 순간이 변화할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리하여, 상술한 바와 같이, 오퍼레이터가 트리거(40)에 대한 압력을 해제하는 순간에, 아니면(특히 공동의 사이즈 및 형상에 따라) 그리핑 부재가 플레이트의 대응면과 접촉하여 그 위에 변형력을 가하는 순간으로부터 파가 전파될 수 있고, 그렇지 않으면 이들 두가지 모드의 혼합으로서 전파가 일어날 수 있다.

본 발명의 다른 가능한 실시형태가 후술된다.

따라서, 도 6은 플레이트(1)의 하부 웨이퍼(2)의 높이에 대해서만, 또는 상기 높이만으로 된 부분에 대하여 플레이트(1)의 주변부를 유지하도록 설계된 조(31)와 함께 본 실시예에서 조립된 고정 지지체(11)를 구비하는 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한다. 상부 웨이퍼는 상술한 클램프에 고정된 것과 유사한 그리핑 부재(32)에 고정되고, 그 자체가 수축가능한 암(12) 등의 하단부에 고정되며, 클램프 보디(10)에 관하여 도 1의 클램프의 부분(22)의 운동과 동일한 방식으로 지지체(11)에 관하여 이동한다.

변형체에서, 플레이트(1)는 통상적인 방법으로 왁스, 또한 정전보유장치를 사용하여 고정 지지체(11)에 유지될 수 있다.

이러한 제 2 실시형태는 제조라인 상의 자동화 작업에 특히 적합하다. 따라서, 다수의 분리장치는 병행하게 배치될 수 있고, 암(12)은 자동화될 수 있다. 그 다음에, 분리할 플레이트의 공급 및 분리후의 웨이퍼의 제거는 적절한 공급ㆍ제거 수단(카세트, 통상적인 플레이트 핸들링 장치 등)에 의해 자동화 방법으로 행해질 수 있다. 특히, 각각의 암(12)은 그리핑 부재(32)가 유지하는 웨이퍼(4)를 제거하 고, 분리후에 일시적이거나 장기간 동안 보관하기 위한 위치로 가져가거나 처리하기 위해 적합하다.

동일한 라인 상에서, 도 1 내지 도 5에 관하여 설명된 클램프는 자동화 처리 어셈블리의 부분을 형성할 수 있고, 각 그리핑 부재는 로봇 암에 설치됨으로써 가동가능하며, 분리후에 적절한 수용용기에서 유지하는 웨이퍼를 보존한다. 여기에서, 분리할 플레이트를 그리핑 부재 중 하나만을 사용하여 붙잡고, 다만 계속해서 다른 그리핑 부재를 플레이트에 사용할 수 있다.

당연히, 여러가지의 변형체가 본 발명에 대하여 이루어질 수 있다.

우선, 변형력은 흡인력 이외의 수단, 특히 막으로 밀폐되고 그 내부에 흡인력이 가해지는 공동에 수용된 액체를 통해 플레이트에 가해진다. 또한, 경우에 따라, 힘은 그리핑 부재와 플레이트의 2개의 면 사이의 접착제 또는 왁스의 사용으로 관련된 접착력을 동반할 수 있다.

또한, 흡인 공동(35)의 개수 및 형상, 또한 그리핑 부재(30, 32)의 형상은 크게 변화할 수 있다. 따라서, 플레이트의 에지 부근에 1회의 분리개시를 행하는 대신에, 이러한 분리개시를 여전히 상기 에지 부근에서 소정간격을 두고 2회 이상을 행할 수 있거나, 또는 실로 플레이트의 주변부 중 적어도 부분에 대하여 연속적으로 연장되는 분리개시를 행할 수 있다.

모든 경우에는, 스트레스가 플레이트(1)의 에지에서 이의 중앙존을 향해 감소하도록 변형 스트레스 경사도를 발생시키는 것이 바람직하다.

또한, 가동 그리핑 부재의 운동은 상술한 바와 같이 순수한 병진운동을 포함 하거나, 회전운동과 조합된 병진운동을 포함할 수 있는데, 당연히 제로가 아닌 속도로 플레이트의 각 지점에서 분리가 일어난다. 회전성분이 플레이트에서 떨어져서 위치하는 축에 대하여, 바람직하게는 분리가 개시되는 존(O)과 정반대측으로 발생되므로, 가장 큰 분리속도가 그 레벨에서 생기고 분리 전파가 촉진된다는 것을 알 수 있다.

일반적으로, 플레이트(1)에 대한 스트레스의 분포는 분리할 웨이퍼(2, 4)의 형상 및 사이즈, 웨이퍼(2, 4) 사이의 결합 특성, 및 분리가 개시되도록 요구되는 위치(들)에 따른다.

유리하게는, 본 발명의 장치는 분리에 관여하거나 촉진시키기 위한 각종 처리수단과 결합될 수 있다.

우선, 분리장치에 의해 가해지는 힘은 적어도 부분적으로 약한 면의 분열, 특히 열처리 또는 화학처리에 기여한다. 열처리는 분리장치의 작동과 동시에 이행하는 마이크로캐비티의 전개 및 분리면의 분열 전개를 촉진할 수 있다. 그 다음에 장치는 그리핑 부재(30, 32)를 플레이트(1)에 사용하여, 2개의 그리핑 부재를 서로 떨어지게 이동시키도록 그리핑 부재(32)에 대한 스트레스를 해제함으로써 사용된다. 점착력이 높은 한, 2개의 그리핑 부재(30, 32)는 함께 접근한 상태로 있다. 열처리로 충분히 분열이 일어나자마자, 2개의 그리핑 부재(30, 32)에 의해 가해진 분리력은 이러한 분열을 도운 다음에, 즉시 2개의 분리된 웨이퍼를 간격을 두고 떨어지게 하여, 특히 이들이 분열된 후에 다시 함께 부착하는 2개의 웨이퍼로 종래의 공정에 관련된 시간 손실을 피할 수 있다.

따라서, 분열 및 분리 단계는 제조공정을 간소화하도록 유리하게 조합된다.

동일한 방법에 있어서, 약한 면에 형성된 채널의 화학 공격에 의한 처리는 그 경우에도 공정을 간소화하도록 본 발명에 따른 분리와 결합될 수 있다.

각각의 경우에(예를 들면 플레이트를 운반하는 분리장치의 오븐으로의 삽입에 의한 열처리, 또는 욕 중에서의 화학적 처리, 또는 기타 처리), 분리장치의 각종 엘리먼트는 당연히 당해 처리(특히 온도, 전형적으로 수백 섭씨 온도, 또는 화학제)와 관련된 환경에 잘 견디도록 설계된다.

또한, 이러한 추가 처리로 보조 스트레스를 가할 수 있어서 분리를 촉진한다. 이는 특히, 음진동 또는 초음파 진동, 열충격 등에 가할 수 있다.

또 다른 변형체에 있어서, 열은 적어도 하나의 그리핑 엘리먼트를 통해 플레이트(1)에 가해질 수 있고, 경우에 따라, 플레이트의 2개의 다른 면에 다른 양의 열을 공급할 수 있다.

일반적으로, 유리하게는 조절된 온도 경사도를 플레이트에 올리거나 내려서 가하도록 그리핑 부재와 접촉하는 플레이트의 2개의 면을 사용할 수 있다. 특히, 상술한 열충격은 사전에 플레이트의 온도보다 낮은 온도로 냉각되는 그리핑 부재를 사용함으로써 가해질 수 있다.

또 하나의 스트레스 형태는 또한 형성되자마자 분리 갭으로 침투되어 가해지는 힘에 의해 분리파의 전파를 촉진시키는 유체와 함께, 분리개시가 이루어지는 플레이트의 에지에 유체 흐름(가스 또는 액체)을 고속으로 가함으로써 발생될 수 있다.

유리하게는, 본 발명의 분리장치는 처리량을 최적화하고 보조 스트레스를 가하기 위해 사용 중 일지도 모르는 수단에 과다하게 노출하는 것을 피하도록, 예를 들면 가동 그리핑 부재의 경로에 삽입된 콘택터에 의해 웨이퍼(2, 4) 사이의 분리 단부를 감지하기 위한 센서를 구비할 수 있다. 이 때문에, 또한 분리시간이 실제로는 작업조건의 함수 또는 처리되는 배취의 함수로서 변화할 수 있다면, 스트레스가 가해지는 동안에 시간 길이를 보정하는 것을 피하고 각 플레이트(1)에 대하여 최적 방식으로 작용할 수 있다.

예로서, 본 발명의 방법 및 장치는 절연기판 상에 실리콘을 형성하도록 비한정적인 방법으로 사용될 수 있다. 본 발명은 열처리를 행하든 행하지 않든지 간에 어떤 방법으로 모든 종류의 재료로, 특히 반도체 재료로 얻어진 약한 면을 따른 분리에 적용할 수 있다.

Claims

전자공학, 광학, 또는 광전자 공학용 기판 제조용, 또는 마이크로시스템 제조용 재료로 된 플레이트(1)를 약한 면(6)의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼(2, 4)로 분리하는 방법에 있어서, 상기 방법은 플레이트(1)의 상기 약한 면(6)에서의 존에서 웨이퍼(2, 4)를 서로 분리하도록 웨이퍼 중 적어도 하나에 변형력을 가하는 단계 및 가이드된 분리운동을 웨이퍼(2, 4)에 가하는 단계를 포함하고, 변형은 서로 견고하게 고정되는 적어도 2개의 드러스트점 사이에 위치하는 플레이트(1)의 존에 힘을 가함으로써 일어나는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 1 항에 있어서, 변형력을 가하는 단계는 플레이트(1)의 에지 부근에 가깝게 국부적으로 형성되는 영역에서 웨이퍼(2, 4) 중 적어도 하나에 흡인력을 가하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 변형력을 가하는 단계는 플레이트(1)의 에지 부근에 가까운 곳에서 플레이트(1)의 중심으로 연장되는 영역에서 웨이퍼(2, 4) 중 적어도 하나에 흡인력을 가하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 2 항에 있어서, 분리단계는 플레이트(1)의 면에 통상 수직으로 뻗어있는 방향으로 상기 흡인력을 가하기에 적합한 이동수단(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분리단계는 웨이퍼(2, 4) 중 적어도 하나를 회전하지 않고 병진운동으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분리단계는 웨이퍼(2, 4) 중 적어도 하나를 회전을 동반한 병진운동으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 2 항에 있어서, 흡인력을 제거함으로써 웨이퍼(2, 4) 중 적어도 하나를 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 약한 면의 분열 처리 및/또는 분리를 촉진시키기에 적합한 스트레스를 가하는 단계와 동시에 이행되는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 스트레스를 가하는 단계는 온도 경사도를 가하는 것, 기계 진동을 가하는 것, 화학적 에칭을 가하는 것, 전단응력을 가하는 것, 및 고속으로 유체 흐름을 가하는 것 중에서 취해지는 것을 특징으로 하는 플레이트를 2개의 웨이퍼로 분리하는 방법.
재료, 특히 반도체 재료의 플레이트(1)를 약한 면(6)의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼(2, 4)로 분리하는 장치에 있어서, 상기 장치는 제 1 웨이퍼를 통해 플레이트(1)를 유지하는 수단(30, 31), 변형 스트레스를 플레이트(1)의 적어도 한 영역의 적어도 다른 웨이퍼에 가하는데 적합한 스트레스를 가하는 수단(30, 32), 및 웨이퍼(2, 4)를 소정 경로를 따라 서로 떨어지게 이동시키는 수단(40, 14)을 구비하고, 서로 견고하게 고정되는 적어도 2개의 드러스트점 사이에 위치하는 플레이트(1)의 존에 힘을 가함으로써 변형을 일으키는데 적합한 것을 특징으로 하는 장치.
제 10 항에 있어서, 스트레스를 가하는 수단 및 분리수단은 동일한 그리핑 부재(32)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11 항에 있어서, 상기 그리핑 부재(32)는 흡인수단(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 12 항에 있어서, 그리핑 부재(32)는 상기 웨이퍼를 향해 있는 면이 적어도 하나의 흡인 공동(35)을 구비하는 통상 편평한 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항에 있어서, 단일 흡인 공동(35)은 통상 형상이 길고 플레이트(1)의 에지 영역과 플레이트(1)의 중심 영역 사이에 뻗어있기에 적합한 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 흡인 공동(35)은 긴 캡 주변에 플레이트가 볼록한 형상을 갖게 하도록 플레이트(1)를 변형할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 유지 수단(30, 31)은 제 1 그리핑 부재에 실질적으로 평행하게 뻗어있는 제 2 그리핑 부재(30)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 16 항에 있어서, 제 1 그리핑 부재(32)가 설치되는 가이드 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 17 항에 있어서, 제 1 그리핑 부재를 제 2 그리핑 부재와 떨어지게 탄성적으로 가압시키는 수단(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, 2개의 그리핑 부재를 서로를 향해 이동시키도록 탄성적 가압에 대하여 제 1 그리핑 부재를 가압시키는데 적합한 수동 액츄에이터 수단(40)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 18 항에 있어서, 가이드 수단 및 탄성적 가압 수단은 동일한 부재(14)로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제 20 항에 있어서, 상기 부재(14)는 변형가능한 평행사변형을 구성하는 싱글 피스 링크부재인 것을 특징으로 하는 장치.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 흡인력을 선택적으로 제거하는 수단(62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
재료, 특히 반도체 재료의 플레이트(1)를 약한 면(6)의 한 측부에 위치하는 2개의 웨이퍼(2, 4)로 분리하는 피스톨형 장치에 있어서, 상기 장치는 제 1 웨이퍼를 통해 플레이트(1)를 유지하는 수단(30, 31), 변형 스트레스를 플레이트(1)의 적어도 한 영역의 적어도 다른 웨이퍼에 가하는데 적합한 스트레스를 가하는 수단(30, 32), 및 웨이퍼(2, 4)를 소정 경로를 따라 서로 떨어지게 이동시키는 수단(40, 14)을 구비하고, 서로 견고하게 고정되는 적어도 2개의 드러스트점 사이에 위치하는 플레이트(1)의 존에 힘을 가함으로써 변형을 일으키는데 적합한 것을 특징으로 하는 장치.