本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓切割裝置和方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)過(guò)程中，特別是在實(shí)驗(yàn)室階段，出于科研成本等因素的考慮，經(jīng)常會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，即，前面的工藝需要在針對(duì)大尺寸(比如300毫米)晶圓的設(shè)備上完成，而后續(xù)的工藝卻需要在針對(duì)小尺寸(比如150毫米或更小)晶圓的設(shè)備上完成。例如，一些最先進(jìn)的工藝用深紫外光刻機(jī)進(jìn)行細(xì)線條光刻及用最先進(jìn)的工業(yè)化設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜成分的高精度鍍膜等，均需要在針對(duì)大尺寸晶圓的最先進(jìn)設(shè)備上完成。但是，這些最先進(jìn)的工藝與小尺寸的晶圓不兼容，因此難以在小尺寸晶圓上實(shí)現(xiàn)這些需求。而后續(xù)工藝往往在針對(duì)小尺寸晶圓的設(shè)備上即可實(shí)現(xiàn)并能滿足器件研發(fā)需要。這就需要將大尺寸的晶圓切割為小尺寸的晶圓，而切割后的小尺寸晶圓能夠在相應(yīng)設(shè)備上繼續(xù)完成后續(xù)工藝。也就是說(shuō)，切割后的小尺寸晶圓要與其相應(yīng)的設(shè)備兼容。

目前市場(chǎng)擁有的晶圓切割方法主要是用鋸條的機(jī)械切割及用激光的切割方式。機(jī)械切割的特點(diǎn)是只能將晶圓按照其特有的晶格方向切割為長(zhǎng)方形或者方形的樣品。此外，還可以通過(guò)激光輔助技術(shù)進(jìn)行晶圓切割，稱作隱形切割技術(shù)，但是，該技術(shù)也只能按照晶圓特有的晶格方向切割出長(zhǎng)方形或者方形的樣品。只有通過(guò)完全激光的方式才可以實(shí)現(xiàn)其他形狀的晶圓切割。但是，激光完全切割耗時(shí)長(zhǎng)，成本高，且市場(chǎng)上沒(méi)有商業(yè)化的可以切割大晶圓為小晶圓的成型的激光切割設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶圓切割裝置，包括：刻蝕單元、 氣體供給單元和化學(xué)反應(yīng)液供給單元，所述刻蝕單元，包括夾片具和導(dǎo)流罩，其中，所述夾片具包括承載盤(pán)和氣體通路，所述承載盤(pán)對(duì)待切割晶圓進(jìn)行固定并且設(shè)置有多個(gè)氣孔，所述氣體通路設(shè)置于所述承載盤(pán)下方，所述導(dǎo)流罩為雙層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層、外層和中空夾層，位于所述夾片具上方且間距可調(diào)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)液及保護(hù)氣體的流向進(jìn)行規(guī)范；氣體供給單元，與所述導(dǎo)流罩相連，向所述導(dǎo)流罩內(nèi)層中通入保護(hù)氣體，還與所述氣體通路相連，并通過(guò)所述氣孔向所述承載盤(pán)供給保護(hù)氣體；以及化學(xué)反應(yīng)液供給單元，與所述導(dǎo)流罩相連，向雙層結(jié)構(gòu)的夾層中通入化學(xué)反應(yīng)液。

優(yōu)選為，所述導(dǎo)流罩下邊緣呈圓形。

優(yōu)選為，所述承載盤(pán)的尺寸小于所述待切割晶圓的尺寸。

優(yōu)選為，所述氣孔排列為圓形。

優(yōu)選為，所述化學(xué)反應(yīng)液供給單元包括：儲(chǔ)液槽、回收槽和泵，通過(guò)如下方式對(duì)化學(xué)反應(yīng)液進(jìn)行循環(huán)使用：通過(guò)所述泵向所述導(dǎo)流罩的夾層中供給化學(xué)反應(yīng)液；化學(xué)反應(yīng)液流經(jīng)待切割晶圓后，進(jìn)入所述回收槽；之后通過(guò)所述泵使化學(xué)反應(yīng)液回流到所述儲(chǔ)液槽。

本發(fā)明還提供一種晶圓切割方法，所使用的晶圓切割裝置包括刻蝕單元、氣體供給單元和化學(xué)反應(yīng)液供給單元，包括如下步驟：裝載步驟，將待切割晶圓固定在所述承載盤(pán)上；調(diào)整步驟，調(diào)整所述導(dǎo)流罩與所述承載盤(pán)間的距離；供氣步驟，利用所述氣體供給單元向所述導(dǎo)流罩內(nèi)層通入保護(hù)氣體，保持所述導(dǎo)流罩內(nèi)的壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)，并通過(guò)所述氣體通路及所述氣孔向所述承載盤(pán)供給保護(hù)氣體，使保護(hù)氣體由所述氣孔流向所述待切割晶圓邊緣；刻蝕步驟，利用所述化學(xué)反應(yīng)液供給單元向所述導(dǎo)流罩夾層供給化學(xué)反應(yīng)液，使化學(xué)反應(yīng)液流至所述待切割晶圓中位于所述導(dǎo)流罩下方范圍外的部分，對(duì)所述待切割晶圓進(jìn)行濕法刻蝕，得到目標(biāo)晶圓；清洗步驟，將所述化學(xué)反應(yīng)液供給單元中的化學(xué)反應(yīng)液切換為超純水，通入所述導(dǎo)流罩的夾層內(nèi)，清除 所述目標(biāo)晶圓表面殘留的化學(xué)反應(yīng)液；

干燥步驟，加大向所述導(dǎo)流罩內(nèi)層通入保護(hù)氣體的壓力和流量，對(duì)所述目標(biāo)晶圓進(jìn)行干燥；

取出步驟，升起所述導(dǎo)流罩，從所述載片盤(pán)上取下所述目標(biāo)晶圓。

7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的晶圓切割方法，其特征在于，

在所述目標(biāo)晶圓為多個(gè)的情況下，設(shè)置與所述目標(biāo)晶圓相同數(shù)目和尺寸的多個(gè)導(dǎo)流罩和相同數(shù)目的多個(gè)夾片具。

8、根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的晶圓切割方法，其特征在于，

優(yōu)選為，所述導(dǎo)流罩與所述承載盤(pán)間的距離0.1～30mm。

優(yōu)選為，所述保護(hù)氣體為惰性氣體，向承載盤(pán)供給的保護(hù)氣體和向所述導(dǎo)流罩內(nèi)層供給的保護(hù)氣體是相同或不同的惰性氣體。

優(yōu)選為，在所述裝載步驟中，通過(guò)真空吸附將所述待切割晶圓固定于所述承載盤(pán)上；在所述取出步驟中，解除真空吸附從所述承載盤(pán)上取下所述目標(biāo)晶圓。

附圖說(shuō)明

圖1是晶圓切割裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是承載盤(pán)上氣孔的排列方式的示意圖。

圖3是晶圓切割裝置中化學(xué)反應(yīng)液供給單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是晶圓切割方法的流程圖。

圖5是將大晶圓切割為一個(gè)目標(biāo)晶圓的示意圖。

圖6是將大晶圓切割為多個(gè)目標(biāo)晶圓的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，應(yīng)當(dāng)理解， 此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"上"、"下"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，本發(fā)明提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。除非在下文中特別指出，器件的各部分均可采用本領(lǐng)域公知的工藝和材料實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示，一種晶圓切割裝置包括：刻蝕單元1、氣體供給單元2和化學(xué)反應(yīng)液供給單元3。各單元具體結(jié)構(gòu)如下：

刻蝕單元1，包括夾片具11和導(dǎo)流罩12，其中，夾片具11包括承載盤(pán)111和氣體通路112，承載盤(pán)111對(duì)待切割晶圓4進(jìn)行固定，并且在承載盤(pán)111上設(shè)置有多個(gè)氣孔1111(如圖2所示)，氣體通路112設(shè)置于承載盤(pán)下方。導(dǎo)流罩12為雙層結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)層、外層，內(nèi)層和外層間形成有中空夾層，位于夾片具11上方且間距可調(diào)，用于規(guī)范化學(xué)反應(yīng)液及保護(hù)氣體的流向。

氣體供給單元2，與氣體通路112相連，并通過(guò)氣孔1111向承載盤(pán)111供給保護(hù)氣體，并且與導(dǎo)流罩12相連，向?qū)Я髡?2內(nèi)層中通入保護(hù)氣體。

化學(xué)反應(yīng)液供給單元3，與導(dǎo)流罩12相連，向雙層結(jié)構(gòu)的夾層中通入化學(xué)反應(yīng)液。

其中，優(yōu)選地，導(dǎo)流罩12為半球形。當(dāng)然也可以是圓錐形、圓柱形等下 邊緣呈圓形的雙層結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步地說(shuō)，也可以是其他任何形狀的雙層結(jié)構(gòu)，只要下邊緣所呈形狀與所需的目標(biāo)晶圓形狀、尺寸一致即可。

優(yōu)選地，導(dǎo)流罩12與夾片具11之間的距離為0.1～30mm。

保護(hù)氣體為惰性氣體，例如氮?dú)?、氬氣等。向承載盤(pán)供給的保護(hù)氣體和向所述導(dǎo)流罩內(nèi)層供給的保護(hù)氣體是相同或不同的惰性氣體。例如，向承載盤(pán)供給氮?dú)?，向?qū)Я髡謨?nèi)層供給氬氣，或者兩者均供給氮?dú)狻?/p>

在承載盤(pán)111上的多個(gè)氣孔1111排列為圓形，如圖2所示。在圖2中示意地表示了保護(hù)氣體的流向：經(jīng)由氣孔1111流向待切割晶圓4下表面的邊緣。

在圖3中示出了化學(xué)反應(yīng)液供給單元3的結(jié)構(gòu)示意圖?；瘜W(xué)反應(yīng)液供給單元3包括：儲(chǔ)液槽31、回收槽32和泵33，通過(guò)如下方式對(duì)化學(xué)反應(yīng)液進(jìn)行循環(huán)使用：首先，通過(guò)泵33從儲(chǔ)液槽31向?qū)Я髡?2夾層中供給化學(xué)反應(yīng)液；之后，化學(xué)反應(yīng)液流經(jīng)待切割晶圓4進(jìn)入回收槽33；最后，再通過(guò)泵33使化學(xué)反應(yīng)液回流到儲(chǔ)液槽31。參見(jiàn)圖3中用箭頭表示的化學(xué)反應(yīng)液的流向。

本發(fā)明還提供一種晶圓切割方法，如圖4所示，包括如下步驟：

裝載步驟S1，將待切割晶圓4固定在承載盤(pán)111上。例如可以通過(guò)真空吸附的方式進(jìn)行固定。優(yōu)選地，承載盤(pán)111的尺寸小于待切割晶圓4的尺寸。

調(diào)整步驟S2，將導(dǎo)流罩12與承載盤(pán)111間的距離調(diào)整至理想的工藝距離，優(yōu)選為0.1～30mm。

供氣步驟S3，首先，從氣體供給單元2向?qū)Я髡?2內(nèi)層通入保護(hù)氣體，保持導(dǎo)流罩12內(nèi)的壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)，通常為大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；之后，從氣體供給單元2通過(guò)氣體通路112及氣孔1111向承載盤(pán)111供給保護(hù)氣體，使保護(hù)氣體由氣孔1111流向待切割晶圓4的邊緣。保護(hù)氣體為惰性氣體，例如氮?dú)狻鍤獾?。向承載盤(pán)111供給的保護(hù)氣體和向?qū)Я髡?2內(nèi)層供給的保 護(hù)氣體是相同或不同的惰性氣體。例如，可以向承載盤(pán)111供給氮?dú)?，而向?qū)Я髡?2內(nèi)層供給氬氣；或者也可以向承載盤(pán)111和導(dǎo)流罩12內(nèi)層均供給氮?dú)狻?/p>

刻蝕步驟S4，向?qū)Я髡?2夾層供給化學(xué)反應(yīng)液，使化學(xué)反應(yīng)液流至待切割晶圓4位于導(dǎo)流罩12下方以外的部分，對(duì)待切割晶圓4進(jìn)行濕法刻蝕，去除待切割晶圓4位于導(dǎo)流罩12下方外的部分，得到目標(biāo)晶圓。整個(gè)刻蝕過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)液始終在流動(dòng)，由于向?qū)Я髡?2內(nèi)層供給的保護(hù)氣體的作用，所有的化學(xué)反應(yīng)液均被保護(hù)氣體慢速吹向待切割晶圓4的邊緣，因此待切割晶圓4中位于導(dǎo)流罩12下方范圍內(nèi)的部分不與化學(xué)反應(yīng)液體接觸。另外，由于向承載盤(pán)111供給的保護(hù)氣體的作用，待切割晶圓4下表面始終沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)液體，保持干燥。刻蝕一定時(shí)間后，待切割晶圓4位于導(dǎo)流罩12下方范圍外的的部分被化學(xué)反應(yīng)液徹底腐蝕掉，形成的目標(biāo)晶圓形狀和導(dǎo)流罩12下邊緣所呈形狀完全相同。

導(dǎo)流罩的形狀、尺寸根據(jù)目標(biāo)晶圓的尺寸確定。在具體的一例中，如圖5所示，待切割晶圓的直徑為200mm，目標(biāo)晶圓直徑為150mm的圓形，因此相應(yīng)地選擇下邊緣呈圓形且直徑為150mm的導(dǎo)流罩。例如，圓錐形、圓柱形等下邊緣呈圓形的雙層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，導(dǎo)流罩為半球形。當(dāng)然也可以是其他任何形狀的雙層結(jié)構(gòu)，只要下邊緣所呈形狀與所需的目標(biāo)晶圓形狀、尺寸一致即可。

根據(jù)初始的大晶圓的尺寸及目標(biāo)晶圓的尺寸，一個(gè)大晶圓可以裁剪為一個(gè)或者多個(gè)目標(biāo)晶圓。目標(biāo)晶圓的尺寸根據(jù)需要可以相同，也可以不同，其大小及形狀受導(dǎo)流罩的控制。如圖6所示，待切割大晶圓直徑為300mm，目標(biāo)晶圓為兩個(gè)直徑為100mm的小晶圓和兩個(gè)直徑為50mm的小晶圓。當(dāng)一個(gè)大晶圓需要切割為多個(gè)小晶圓時(shí)，若所述目標(biāo)晶圓為多個(gè)，則設(shè)置與目標(biāo)晶圓相同數(shù)目和尺寸的多個(gè)導(dǎo)流罩和相同數(shù)目的多個(gè)夾片具。另外，待切割晶圓的尺寸，目標(biāo)晶圓的尺寸、數(shù)量等不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

清洗步驟S5，將化學(xué)反應(yīng)液供給單元3中的化學(xué)反應(yīng)液切換為超純水，通入導(dǎo)流罩12夾層內(nèi)，清除目標(biāo)晶圓表面殘留的化學(xué)反應(yīng)液。

干燥步驟S6，加大向?qū)Я髡?2內(nèi)層通入保護(hù)氣體的壓力和流量，對(duì)目標(biāo)晶圓進(jìn)行干燥。

取出步驟S7，升起導(dǎo)流罩12，將目標(biāo)晶圓從承載盤(pán)111上取下。例如，解除真空吸附將目標(biāo)晶圓從承載盤(pán)111上取下。

根據(jù)本發(fā)明能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)將大晶圓切割為小晶圓，滿足半導(dǎo)體業(yè)界研發(fā)中，一部分工藝需要在大尺寸尖端設(shè)備上完成，另一部分工藝在小尺寸設(shè)備中完成的需求，有利于進(jìn)一步降低研發(fā)成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。