[发明专利]处理工件的工艺和为该工艺设计的装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2015年10月22日提交的题为“Carrier-Workpiece Stack Comprising a Single Interposer Layer and Methods Thereof”的美国临时申请No.62/245,239的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。本申请是2015年7月11日提交的题为“Method of Separating a Carrier-Workpiece Bonded Stack”的申请序列号14/797,124的部分继续(CIP)申请，该申请14/797,124根据巴黎公约主张基于2015年5月14日提交的中国申请No.201510247398.3的优先权，这些申请的全部公开内容通过引用合并于此。本申请是2015年7月11日提交的题为“Support for Bonding a Workpiece and Method Thereof”的申请序列号14/797,122的部分继续(CIP)申请，该申请14/797,122根据美国法典第35卷第119(a)节(35U.S.C.119(a))和巴黎公约主张基于2014年12月12日提交的中国申请No.201410766550.4和国际专利申请No.PCT/CN2014/093716的优先权，这些申请的全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及处理诸如功能晶圆(device wafer)之类的工件(workpiece)的工艺和用于实施该工艺的解键合(debonding)装置。对于处理由任何易碎材料制成的工件，诸如半导体晶圆(例如硅和砷化镓)、石英(rock crystal)晶圆、蓝宝石和玻璃，以及对于制造薄制品，诸如光学透镜、薄硅晶圆、薄液晶显示器(LCD)玻璃、薄石英晶圆、薄金属板、薄晶体盘、以及薄固体膜、片或滤光片，等等，本发明是尤其有用的。例如，本发明可用在功能晶圆减薄和背面工艺处理之后进行分离。

背景技术

用于集成电路批量制造的硅晶圆一般具有200mm或300mm的直径和大约750微米的贯穿晶圆(through-wafer)厚度。不减薄的话，几乎不可能透过晶圆与前侧电路联通。

现在商用的对半导体级硅片和化合物半导体片高效减薄处理工艺主要基于机械研磨(背研磨)、抛光以及化学蚀刻工艺。然而，仍然存在在背研磨和TSV(贯穿硅通路)形成过程期间如何支承晶圆的问题，因为这些步骤在减薄功能晶圆或之后的工艺对功能晶圆施加高热量和机械应力。

可用聚合物胶黏剂将全厚度的功能晶圆面朝下安装到刚性载片上来形成键合堆叠。然后对功能晶圆从背侧减薄和其它工艺处理。在已经完成了背侧处理之后，完全处理了的超薄晶圆被从载片移除或解键合。在对键合堆叠进行解键合时，尤其是在自动化处理中，必须采用复杂的机械机构诸如机械臂(robot arm)来使用较强而非均匀的机械力来操纵该堆叠，以执行如滑动、升举和扭转之类的动作。由于减薄后的晶圆是非常脆弱的，所以与该方案相关联的缺陷包括功能晶圆破裂和个体器件的微观电路内的损伤，会导致器件故障和产率损失。此外，复杂的机械机构还受到成本高、操作难、以及效率低这些缺点的困扰。

因此，用于对载片-工件键合堆叠进行解键合的新方案，市场上存在这方面的需求。该方案能够提高效率，简化工艺，提供产率，减小工件表面上的应力，以及均匀地分布应力且因此减小或消除功能晶圆破裂和内部器件损伤的风险。本发明提供能够满足这种需求的解决方案。

发明内容

本发明提供一种处理工件的工艺。该工艺包括(1)制备包括(例如，由其构成)载片层、工件层、以及在二者之间的中介层(interposer layer)的键合堆叠；(2)处理所述工件层；以及(3)输送气体射流(gas jet)至所述堆叠中两个相邻层之间的接合处(junction)，以分离或解键合所述两个相邻层。

另外，本发明提供一种用于实施前述工艺的解键合装置。所述装置包括(i)吸附所述键合堆叠的工件层的平台，(ii)吸附所述键合堆叠的载片层的机械装置，以及(iii)用于输送气体射流至所述键合堆叠中的两个相邻层之间的接合部处的气体射流输送系统。

下面结合附图对本发明的最佳模式进行详细描述。可以很容易的理解本发明上述及其它的特征和优点。

附图说明