[发明专利]一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置

说明书

一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置，属于半导体材料加工技术领域。晶圆剥离方法包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对多个区域进行加工形成改质层，当改质层贯穿于晶锭内部，剥离得到晶圆。激光束在对每一个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧。采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面并作用于正在加工区域的边缘形成环形流场，使得激光束在形成每个区域的改质层时，激光束作用晶锭内部的能量更加集中于改质层形成区域，以减少能量对未加工区域的影响。实现更加精准的改质层的加工，有利于晶锭内部诱导应力层的产生，从而提高晶圆的剥离质量，以获得高质量的晶圆。

技术领域

本申请涉及半导体材料加工技术领域，具体而言，涉及一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置。

背景技术

晶圆的剥离是半导体制造领域的核心技术之一。传统方法是采用金刚石线切割从晶锭上获得晶圆，此方法不仅耗时长，而且对于材料的损耗及破坏较大，成本高。

采用激光隐形加工从晶锭上剥离出晶圆，是近年来的研究热点。然而，采用激光于晶锭内部加工出理想的改质层是晶圆剥离面临的难题。专利CN201511020496.X公开了一种硅晶圆的激光剥离方法，采用激光在硅晶圆内部形成炸点，然后在低温条件下对晶圆进行反方向拉扯，实现硅晶圆的无缝分离。此方法对于激光加工过程中炸点的产生难以控制，易对材料造成不可修复的损伤。

发明内容

本申请提供了一种晶圆剥离方法和晶圆剥离装置，其能够使冷却流体作用于晶锭内部产生的改质层周边，实现更加精确的改质层加工，利于获得高质量的晶圆。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种晶圆剥离方法，其包括：将晶锭内部的加工面划分成多个区域，使用激光束依次对多个区域进行加工形成改质层，当改质层贯穿于晶锭内部，剥离得到晶圆。

激光束在对每一个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧。

在上述技术方案中，本申请的晶圆剥离方法将晶锭的加工面划分成多个区域，采用激光束依次对多个区域进行加工，并且在每个区域进行加工时，采用冷却流体环绕喷射晶锭的表面形成环形流场以冷却正在加工区域的边缘和/或边缘的外侧，使得激光束在形成每个区域的改质层时，激光束作用晶锭内部的能量更加集中于改质层形成区域，以减少能量对未加工区域的影响。并且，冷却流体形成的环形流场可在不同深度的晶锭内部形成梯度应力，进而提高晶锭内部改质层加工的可控性，实现更加精准的改质层的加工。同时，激光束的热作用与流体的冷作用交集于正在加工区域和未加工区域，有利于晶锭内部诱导应力层的产生，从而提高晶圆的剥离质量，以获得高质量的晶圆。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述冷却流体作用于正在加工区域的外侧，且冷却流体作用于加工面的位置与正在加工区域的边缘的距离为1～5mm。

在上述示例中，冷却流体并不直接作用于正在加工区域，而是作用于距离正在加工区域距离为1～5mm的位置，使冷却流体不会影响到激光束形成改质层的区域，同时激光束通过热传递作用于正在加工区域，实现激光束的热作用与流体的冷作用交集于正在加工区域。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述冷却流体朝向加工面的喷射角度与晶锭的加工面的夹角为10～90°。

在上述示例中，通过调整冷却流体的喷射角度以及晶锭的自旋转实现冷却流体的环绕喷射。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述多个区域的形状包括圆形、正方形、长方形和菱形中的任意一种或多种。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述冷却流体包括水或酒精。

可选地，冷却流体的温度为5～40℃。