TWI556299B - 濕式分離及傳輸半導體基材之方法及其裝置 - Google Patents

Description

濕式分離及傳輸半導體基材之方法及其裝置

本發明是有關於一種分離及傳輸半導體基材之方法及其裝置，且特別是有關於一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法及其裝置

按，半導體製程中，晶圓多是經由晶塊加熱拉晶及切片拋光製作而成。而在輸送晶圓至後續製程時，極易產生堆疊晶圓間的疊片現象，導致兩晶圓間形成半眞空狀態而難以剝開分離。如何在不污染高潔淨度之晶圓或毀損晶圓表面之前提下，將晶圓有效分離且加以輸送，一直是科技業界想要解決之首要問題。

暨有習知之晶圓分離及傳輸技術中，其一主要採氣體驅動技術。利用機械夾持機構輔助並搭配吸嘴來達成。而一般吸嘴與晶圓接觸時，常會損傷或污染晶圓表面，且作業時須消耗較大之氣體流量。此外，為了減少氣體耗損量，現亦有以伯努利原理設計之非接觸式吸嘴，但其仍需 與晶圓有局部接觸以維持抓取晶圓時的穩定性，非真正意義上的完全非接觸。而以機械手臂取片時，若調校不佳易發生損傷晶圓表面甚至破片等狀況。

其二為液態流體分離技術，利用噴嘴噴水在晶圓側邊先使晶圓有分離的現象出現，再以人工將晶圓單片分出。但一般人為控制的影響，使得噴水的力道及角度不易控制，常會造成晶圓破片或微裂。目前另有自動分片機以伯努利設計之吸嘴將單片晶圓吸取出，再輔以噴嘴藉此分離其他晶圓。另一種則使用多孔噴嘴噴出含有氣泡的噴霧，以氣泡噴射在晶圓之間使晶圓分離。

上述不管是任何形式的噴嘴，包括圓錐噴嘴、扇形噴嘴或高壓噴嘴等，皆是因應不同噴霧條件下所設計，而面積擴大分散後之霧流無法完全有效分離堆疊的晶圓。因此，以目前自動分片機的設計方式對應現有薄片晶圓的分離效果及良率並不完善。

故上述之習知技術仍無法達成有效分離晶圓，且維持其潔淨度之功效。有鑑於以上所述，本發明人乃以多年從事相關產業設計及開發之經驗，積極地研究改良遂有本發明之開發。

因此，本發明提供一種晶圓取片之方法及其裝置，其可於液體中有效分離晶圓，使晶圓保持潔淨度且不被破壞。

依據本發明一實施方式是在提供一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其係應用於一堆疊半導體基材群，其方法之步驟包含：負壓吸附堆疊半導體基材群於一液體介質中。提供一第一噴射柱側向噴射於堆疊半導體基材群之一間隙，用以將其中一半導體基材預先分離。提供一第二噴射柱以一預設角度間接反射噴射於堆疊半導體基材群，其中第二噴射柱之水流流經堆疊半導體基材之側邊，用以使半導體基材完全分離於堆疊半導體基材群。吸附傳輸此分離後之半導體基材。

根據本發明一實施例，上述吸附傳輸此分離後之半導體基材之步驟更包含：提供一第一傳輸輸速度吸附此半導體基材。提供一第二傳輸速度承載帶離此半導體基材，其中第二傳輸速度大於第一傳輸速度。藉此，如於吸附傳輸半導體基材時發生追片的現象，藉由速度差異使得追片的半導體基材可互相拉開間距。其中預設角度可為3~20度。第二傳輸速度與第一傳輸速度之比值可為1.25。

依據本發明另一實施方式是在提供一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其係應用於一堆疊半導體基材群，其方法之步驟包含：負壓吸附堆疊半導體基材群於一液體介質中。提供一第一噴射柱側向噴射於堆疊半導體基材群之一間隙，用以將其中一半導體基材預先分離。提供一第二噴射柱以一預設角度直接斜向噴射於此半導體基材，其中第二噴射柱之水流流經堆疊半導體基材之側邊，用以使半導體基材完全分離於堆疊半導體基材群。吸附傳 輸此分離後之半導體基材。

根據本發明一實施例，上述吸附傳輸此分離後之半導體基材之步驟更包含：提供一第一傳輸輸速度吸附此半導體基材。提供一第二傳輸速度承載帶離此半導體基材，其中第二傳輸速度大於第一傳輸速度。藉此，如於吸附傳輸半導體基材時發生追片的現象，藉由速度差異使得追片的半導體基材可互相拉開間距。其中預設角度可為3~20度。第二傳輸速度與第一傳輸速度之比值可為1.25。

依據本發明再一實施方式是在提供一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其係應用於一堆疊半導體基材群。濕式分離及傳輸半導體基材之裝置包含一箱體、一吸附傳輸帶、一噴射件以及一承載傳輸帶。箱體用以裝載一液體介質。吸附傳輸帶置於箱體中，吸附傳輸帶負壓吸附堆疊半導體基材群，且吸附傳輸帶吸附堆疊半導體基材群處為一吸附面。噴射件置於箱體之液體介質中，噴射件具有一第一噴射柱口及一第二噴射柱口，第一噴射柱口側向噴射水流於堆疊半導體基材群之一間隙，使其中一半導體基材分離，第二噴射柱口噴射水流於吸附面後，產生一反射水流，反射水流流經此半導體基材之一側邊，用以使半導體基材完全分離於堆疊半導體基材群。承載傳輸帶置於箱體中，用以承載傳輸此分離後之半導體基材。

根據本發明一實施例，上述其中吸附傳輸帶具有一第一傳輸速度，承載傳輸帶具有一第二傳輸速度，且第二傳輸速度大於第一傳輸速度。其中噴射件之數量可為複 數。其中第一噴射柱口及第二噴射柱口之數量為複數，而噴射件係分別圍繞堆疊半導體基材群設置。其中吸附於吸附傳輸帶之半導體基材與另一半導體基材相接處為一貼附面，貼附面可具有一第一水平延伸線，各第二噴射柱口與第一水平延伸線具有一垂直夾角，而垂直夾角可為3~20度。

依據本發明又一實施方式是在提供一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其係應用於一堆疊半導體基材群。濕式分離及傳輸半導體基材之裝置包含一箱體、一吸附傳輸帶、一第一噴射件、一第二噴射件以及一承載傳輸帶。箱體用以裝載一液體介質。吸附傳輸帶置於箱體中，吸附傳輸帶負壓吸附堆疊半導體基材群，且吸附傳輸帶吸附堆疊半導體基材群處為一吸附面。第一噴射件置於液體介質中，且第一噴射件直接噴射水流於堆疊半導體基材群之一間隙，用以使其中一半導體基材分離。第二噴射件置於液體介質中，且第二噴射件斜向噴射水流於堆疊半導體基材群之間隙，用以使此半導體基材完全分離其餘半導體基材。承載傳輸帶置於箱體中，用以承載傳輸分離後之半導體基材。

根據本發明一實施例，上述其中吸附傳輸帶具有一第一傳輸速度，承載傳輸帶具有一第二傳輸速度，且第二傳輸速度大於第一傳輸速度。其中噴射件之數量可為複數。其中第一噴射柱口及第二噴射柱口之數量為複數，而噴射件係分別圍繞堆疊半導體基材群設置。其中吸附於吸附傳輸帶之半導體基材與另一半導體基材相接處為一貼附 面，貼附面可具有一第一水平延伸線，各第二噴射柱口與第一水平延伸線具有一垂直夾角，而垂直夾角可為3~20度。貼附面更可具有一第二水平延伸線，第一水平延伸線垂直相交第二水平延伸線，噴射件中之兩第二噴射柱口分別與第二水平延伸線具有一水平夾角，而水平夾角可為20~45度。第一噴射件及第二噴射件各可具有複數噴射口。

由上述實施方式及實施例，可得知本發明之濕式分離及傳輸半導體基材之方法及其裝置，利用噴射水柱分離堆疊晶圓群中最上方之單片晶圓，再採負壓吸附方式將此單片晶圓完全分離並傳輸至承載傳輸帶，藉此達到完全使用非人工操作之方式達到分離及傳輸晶圓之功效，不僅免除無機械夾取裝置產生之噪音，且不需額外保養機械夾取裝置，更可使晶圓保持其低汙染之潔淨度，進而提高後續製成良率。

100‧‧‧箱體

200‧‧‧吸附傳輸帶

300‧‧‧噴射件

310‧‧‧第一噴射柱口

320‧‧‧第二噴射柱口

400‧‧‧承載傳輸帶

500‧‧‧第一噴射件

600‧‧‧第二噴射件

710~740‧‧‧步驟

L‧‧‧液體介質

S_n‧‧‧晶圓群

S₁‧‧‧晶圓

W₁‧‧‧第一噴射柱

W₂‧‧‧第二噴射柱

A_dF‧‧‧吸附面

A_tF‧‧‧貼附面

L₁‧‧‧第一水平延伸線

α‧‧‧垂直夾角

L₂‧‧‧第二水平延伸線

β‧‧‧水平夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置的立體示意圖。

第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法的流程圖。

第3圖係繪示依照本發明一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置的分離示意圖。

第4圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置的部份立體示意圖。

第5圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置的設置示意圖。

第6圖係繪示依照本發明另一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置的設置示意圖。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置之立體示意圖，且應用於分離及傳輸一堆疊半導體基材群。特別說明地是，半導體基材可以為晶圓、玻璃或薄膜等呈輕薄且容易破碎之物件。濕式分離及傳輸半導體基材之裝置包含一箱體100、一吸附傳輸帶200、一噴射件300以及一承載傳輸帶400。

箱體100用以裝載一液體介質L，液體介質L可以是水或其餘不影響半導體基材潔淨度之液體。

吸附傳輸帶200位於箱體100中，且吸附傳輸帶200部分置於液體介質L，吸附傳輸帶200用以負壓吸附堆疊半導體基材群。利用具有吸附功能之吸附傳輸帶200來運輸半導體基材係已為公開之技術，於此不再詳述其作動結構及功能。

噴射件300位於箱體100內之液體介質L當中，噴射件300具有一第一噴射柱口310及一第二噴射柱口320， 在這裡特別說明的是，噴射件300利用第一噴射柱口310及第二噴射柱口320噴射強力水柱，而非噴射大面積之霧狀水流。須注意的是本實施方式並不限定第一噴射柱口310及第二噴射柱口320之數量。

承載傳輸帶400置於箱體100中，且由圖中可知承載傳輸帶400位於吸附傳輸帶200後，用以承載吸附傳輸帶200傳輸分離後之半導體基材。

以下係針對上述濕式分離及傳輸半導體基材之裝置進行更詳細之說明。請參照第2圖，其係繪示依照本發明一實施方式的一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法之流程圖，其方法包含：步驟710，負壓吸附堆疊半導體基材群於一液體介質中。步驟720，提供一第一噴射柱側向噴射於堆疊半導體基材群之一間隙，用以將其中至少一半導體基材分離。步驟730，提供一第二噴射柱以一預設角度間接反射噴射於半導體基材，其中第二噴射柱之水流流經此半導體基材之一側邊，用以將貼附此半導體基材之另一半導體基材完全分離。步驟740，吸附傳輸此分離後之半導體基材。

合先敘明，以下之半導體基材以晶圓來舉例說明，定義堆疊之晶圓群S_n之堆疊最上方為一晶圓S₁，且此晶圓S₁與吸附傳輸帶200之吸附接觸區域為一吸附面A_dF。更詳細地說，請參照第3圖，其係繪示第1圖的分離示意圖。由於浸潤在液體介質L中之晶圓具有表面張力，晶圓彼此容易互相貼附。因此，實際上不僅是晶圓群S_n最上方之晶 圓S₁被吸附，其常常是幾塊晶圓彼此貼附而被吸附傳輸帶200吸附。故利用噴射件300之第一噴射柱口310噴射第一噴射柱W₁於晶圓S₁與其貼附之晶圓之間隙處(如第3圖所示)，接著噴射件300之第二噴射柱口320噴射第二噴射柱W₂於吸附傳輸帶200之吸附面A_dF，而第二噴射柱W₂噴射於吸附面A_dF後產生反射之水流，藉此把貼附於晶圓S₁之其餘晶圓往下帶離。如此一來，便可達到分離其他晶圓使吸附傳輸帶200僅吸附晶圓S₁的目的。且第1圖雖繪示噴射件300位於晶圓S₁的傳輸前進方向處，但亦可設置於晶圓S₁傳輸前進的相對方向處。

吸附傳輸帶200吸附晶圓S₁至承載傳輸帶400上方時關閉其負壓吸附，使得晶圓S₁落於承載傳輸帶400上，而利用承載傳輸帶400傳輸晶圓S₁至外。於此特別強調的是，可設定吸附傳輸帶200具有一第一傳輸速度，承載傳輸帶400具有一第二傳輸速度，且使得第二傳輸速度大於第一傳輸速度，第二傳輸速度與第一傳輸速度之比值可為1.25。如晶圓於吸附傳輸帶200傳輸時發生追片或插片現象，可藉由上述調整吸附傳輸帶200及承載傳輸帶400的差異速度，將追片的晶圓於液體介質L中等距分開。

請參照第4圖、第5圖及第6圖，第4圖係繪示依照本發明另一實施方式之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置之部分立體示意圖，第5圖係繪示依照第4圖之另一視圖。第6圖係繪示依照第4圖之再一視圖。

其中承載傳輸帶之設置(未圖示)與第1圖繪示之承 載傳輸帶400相同，故於此省略。濕式分離及傳輸半導體基材之裝置包含吸附傳輸帶200、第一噴射件500及第二噴射件600。須注意的是本實施方式並不限定第一噴射件500及第二噴射件600之數量。

其中晶圓S₁與其餘晶圓相接處為一貼附面A_tF，且貼附面A_tF可設有一第一水平延伸線L₁及一第二水平延伸線L₂。

第一噴射件500及第二噴射件600係可分別圍繞堆疊的晶圓群S_n設置。其中第一噴射件500置於吸附傳輸帶200的相異傳輸方向處，意即遠離承載傳輸帶的位置，且第一噴射件500與第一水平延伸線L₁夾有一垂直夾角α，而垂直夾角α可為3~20度。

第二噴射件600置於晶圓群S_n的相對兩側，且各第二噴射件600與第二水平延伸線L₂具有一水平夾角β，而水平夾角β可為20~45度。這裡特別說明第二水平延伸線L₂將晶圓S₁之貼附面A_tF大致區分為兩區域，分別佔有三分之一及三分之二的貼附面A_tF面積，此第二水平延伸線L₂的位置恰使第二噴射件600沿水平夾角β射入時，可達到晶圓S₁與其餘晶圓最佳之分離效果。

藉此，第一噴射件500及第二噴射件600同時噴射水流於晶圓S₁與其貼附其餘晶圓之間隙，可使吸附於吸附傳輸帶200之晶圓S₁完全與其餘晶圓分離。值得一提的是，第3圖中噴射件300之第二噴射柱口320同樣與吸附面A_dF夾有3~20度的設置，藉此達到晶圓S₁與其餘晶圓 之分離功效。

由上述實施方式及實施例，可得知之本發明採用水柱分離堆疊晶圓的方式，解決習知噴霧分離效率不佳之缺點，且無需浪費成本額外架設高壓射出的動力輸出裝置。其利用預設角度之水柱分離晶圓，再以液體介質中差異傳輸速度的方式解決晶圓追片的現象，藉此達到操作穩定且無機械噪音之晶圓取片技術。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧箱體

200‧‧‧吸附傳輸帶

300‧‧‧噴射件

310‧‧‧第一氣柱口

320‧‧‧第二氣柱口

400‧‧‧承載傳輸帶

L‧‧‧液體介質

S_n‧‧‧晶圓群

Claims (24)

1. 一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其係應用於一堆疊半導體基材群，該方法之步驟包含：負壓吸附該堆疊半導體基材群於一液體介質中；提供一第一噴射柱側向噴射於該堆疊半導體基材群之一間隙，用以將其中一半導體基材預先分離；提供一第二噴射柱以一預設角度間接反射於該堆疊半導體基材群，其中該第二噴射柱之水流流經該堆疊半導體基材之一側邊，用以使該半導體基材完全分離於該堆疊半導體基材群；以及吸附傳輸分離後之該半導體基材。
2. 如請求項1之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該吸附傳輸分離後之該半導體基材之步驟更包含：提供一第一傳輸輸速度吸附該半導體基材；提供一第二傳輸速度承載帶離該半導體基材，其中該第二傳輸速度大於該第一傳輸速度。
3. 如請求項2之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該預設角度為3~20度。
4. 如請求項3之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該第二傳輸速度與該第一傳輸速度之比值為1.25。
5. 一種濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其係應用於一堆疊半導體基材群，該方法之步驟包含： 負壓吸附該堆疊半導體基材群於一液體介質中；提供一第一噴射柱側向噴射於該堆疊半導體基材群之一間隙，用以將其中一半導體基材預先分離；提供一第二噴射柱以一預設角度直接斜向噴射於該堆疊半導體基材群，其中該第二噴射柱之水流流經該堆疊半導體基材之一側邊，用以使該半導體基材完全分離於該堆疊半導體基材群；以及吸附傳輸分離後之該半導體基材。
6. 如請求項5之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該吸附傳輸該半導體基材之步驟更包含：提供一第一傳輸速度吸附傳輸該半導體基材；以及提供一第二傳輸速度承載帶離該半導體基材，其中該第二傳輸速度大於該第一傳輸速度。
7. 如請求項6之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該預設角度為3~20度。
8. 如請求項7之濕式分離及傳輸半導體基材之方法，其中該第二傳輸速度與該第一傳輸速度之比值為1.25。
9. 一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其係應用於一堆疊半導體基材群，該裝置包含：一箱體，裝載一液體介質；一吸附傳輸帶，置於該箱體中，該吸附傳輸帶負壓吸附該堆疊半導體基材群，且該吸附傳輸帶吸附該堆疊半導 體基材群處為一吸附面；一噴射件，置於該箱體之該液體介質中，該噴射件具有一第一噴射柱口及一第二噴射柱口，該第一噴射柱口直接噴射水流於該堆疊半導體基材群之一間隙，使其中一半導體基材分離，該第二噴射柱口噴射水流於該吸附面後，產生一反射水流，該反射水流流經該半導體基材之一側邊，用以使該半導體基材完全分離於該堆疊半導體基材群；以及一承載傳輸帶，置於該箱體中，用以承載傳輸分離後之該半導體基材。
10. 如請求項9之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該吸附傳輸帶具有一第一傳輸速度，該承載傳輸帶具有一第二傳輸速度，且該第二傳輸速度大於該第一傳輸速度。
11. 如請求項10之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該噴射件之數量為複數。
12. 如請求項11之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該第一噴射柱口及該第二噴射柱口之數量為複數。
13. 如請求項12之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該些噴射件係分別圍繞該堆疊半導體基材群設置。
14. 如請求項13之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中吸附於該吸附傳輸帶之該半導體基材與另一該半導體基材相接處為一貼附面，該貼附面具有一第一水平延伸線，各該第二噴射柱口與該第一水平延伸線具有一垂直夾角。
15. 如請求項14之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該垂直夾角為3~20度。
16. 一種濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其係應用於一堆疊半導體基材群，該裝置包含：一箱體，裝載一液體介質；一吸附傳輸帶，置於該箱體中，該吸附傳輸帶負壓吸附該堆疊半導體基材群；一第一噴射件，置於該液體介質中，該第一噴射件直接噴射水流於該堆疊半導體基材群之一間隙，用以使其中一半導體基材分離；一第二噴射件，置於該液體介質中，該第二噴射件斜向噴射水流於該堆疊半導體基材群之該間隙，用以使該半導體基材完全分離於該堆疊半導體基材群；以及一承載傳輸帶，其置於該箱體中，用以承載傳輸分離後之該半導體基材。
17. 如請求項16之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該吸附傳輸帶具有一第一傳輸速度，該承載傳輸 帶具有一第二傳輸速度，且該第二傳輸速度大於該第一傳輸速度。
18. 如請求項17之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該第一噴射件及該第二噴射件之數量為複數。
19. 如請求項18之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該些第一噴射件及該些第二噴射件係分別成組圍繞於該堆疊半導體基材群。
20. 如請求項19之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中吸附於該吸附傳輸帶之該半導體基材與另一該半導體基材相接處為一貼附面，該貼附面具有一第一水平延伸線，該些第一噴射件與該第一水平延伸線具有一垂直夾角。
21. 如請求項20之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該垂直夾角為3~20度。
22. 如請求項20之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，該貼附面具有一第二水平延伸線，該第一水平延伸線垂直相交該第二水平延伸線，該些第二噴射件中之二該第一噴射件與該第二水平延伸線具有一水平夾角。
23. 如請求項22之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該水平夾角為20~45度。
24. 如請求項16之濕式分離及傳輸半導體基材之裝置，其中該第一噴射件及該第二噴射件分別具有複數噴射口。