用于将晶片从供体衬底无切屑地分离的分离设备的制作方法

本发明根据权利要求1涉及一种用于无切屑地将至少一个晶片从供体衬底分离的设备。

背景技术：

在多个技术领域(例如微电子技术或光伏技术)中，通常以薄片和板(所谓的晶片)的形式使用材料，例如硅、锗或蓝宝石。标准地，这种晶片通过锯割由锭制成，其中产生相对大的材料损耗(“切口损耗(kerf-loss)”)。因为所使用的初始材料通常是非常昂贵的，所以强烈期望借助少的材料耗费进而更有效地且成本更低地制造这种晶片。

例如，借助当前常见的方法，仅在制造用于太阳能电池的硅晶片时就作为“切口损耗”丧失所使用的材料的几乎50％。就全世界来看，这对应于每年高于二十亿欧元的损失。因为晶片的成本构成制成的太阳能电池的成本的大部分(超过40％)，所以通过相应地改进晶片制造能够显著地降低太阳能电池的成本。

对这种不具有切口损耗的晶片制造(“kerf-freewafering”)显得特别有吸引力的是如下方法：所述方法放弃传统的锯割,并且例如通过使用温度感生的应力能够直接将薄的晶片从较厚的工件劈下。属于此的尤其是例如在pct/us2008/012140和pct/ep2009/067539中所描述的方法，在所述方法中为了产生所述应力使用涂覆到工件上的聚合物层。上述专利权文献的主题通过参引完全地结合到本专利权文献的主题中。

在提到的方法中，聚合物层具有与工件相比大约高两个数量级的热膨胀系数。此外，通过利用玻璃转化能够实现在聚合物层中的相对高的弹性模数，使得在聚合物层-工件层系统中，通过冷却能够感生出足够大的应力，以便能够实现将晶片从工件劈下。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种用于将至少一个固体部分从供体衬底无切屑地分离的设备。

在上文中提到的目的根据权利要求1通过一种用于将至少一个晶片从供体衬底无切屑地分离的设备或通过一种分离设备来实现。在此，根据本发明的设备包括：至少一个壳体，所述壳体具有用于容纳至少一个多层布置的容纳腔，所述多层布置至少由供体衬底和在所述供体衬底上设置或产生的容纳层构成；和加载装置，所述加载装置用于无接触地加载多层布置，以在多层布置中产生裂缝引导应力。容纳层优选由聚合物，尤其由聚二甲基硅氧烷(pdms)构成。

所述解决方案是有利的，因为首次提供用于将晶片从供体衬底、尤其从厚的晶片或锭无切屑地分离的无切屑的分离法的设备，其中设备可有利地制造并且可重复使用，以及要求小的结构空间。

其他有利的实施方式是从属权利要求的和/或下面的描述的主题。

根据本发明的一个优选的实施方式，能够无接触地通过加载装置产生裂缝触发应力。所述实施方式是有利的，因为裂缝触发和裂缝引导由同一装置影响或引起进而不需要其他装置，由此非常小的、节约空间和能量的结构方式是可能的。

根据另一优选的实施方式，设有用于触发裂缝的裂缝激发装置，其中裂缝触发能够借助于裂缝激发装置无接触地或通过与多层布置、尤其固体的接触引起。所述实施方式是有利的，因为通过裂缝激发装置能够有针对性地引起裂缝触发。此外，裂缝激发装置能够借助于如下效果引起裂缝触发：所述效果与通过加载装置为了裂缝引导而产生的效果不同。优选地，裂缝激发装置是：喷射喷嘴，尤其用于将流体物质有针对性地输送至多层布置，尤其输送至供体衬底；或者是声音产生装置或辐射装置，尤其激光器，或者是压力产生装置，所述压力产生装置例如通过与多层布置、尤其与固体的物理接触，局部地引起裂缝触发。

根据另一优选的实施方式，加载装置构成为用于将流体物质引入到容纳腔中。优选地，借助于流体物质能够至少部段地对多层布置、尤其对容纳层进行温度处理，使得在固体中通过容纳层产生裂缝触发应力和/或裂缝引导应力。优选地，容纳层具有与供体衬底的热膨胀系数相差至少一个数量级的热膨胀系数，其中通过热加载容纳层在固体中产生应力，使得由于应力，裂缝在固体中沿着剥离区域伸展，通过所述剥离区域，固体部分与固体分开。

所述实施方式是有利的，因为流体物质能够在壳体之外、尤其在储存装置、尤其罐中保存和/或预加工。优选地，在储存装置上能够耦联有多个根据本发明的设备，其中所有耦联的设备优选从储存装置中由流体物质供给。特别优选地，根据本发明的设备经由管路连接具有与储存装置的耦联。

根据本发明的另一优选的实施方式，加载装置具有输送机构并且优选具有多个输送机构，所述输送机构用于将流体物质输送到容纳腔中，尤其输送至设置在容纳腔中的多层布置中。优选地，输送机构中的至少一个构造或可运行成，使得借助于所述输送机构可引起裂缝触发，其中通过输送机构中的至少一个可将流体物质以雾态喷射到容纳腔中。优选地，容纳层具有与供体衬底的热膨胀系数相差至少一个数量级的热膨胀系数，其中通过热加载容纳层在固体中产生应力，使得通过应力在固体中触发裂缝，通过所述裂缝，固体部分与固体分离。

输送机构优选具有雾化元件。此外，优选设有泵装置，用于将流体物质从储存装置传输至一个或多个输送机构。

流体物质优选是流体并且特别优选是气体或液体，尤其是液态的和/或气态的氮气(n2)。特别优选地，流体物质具有雾状的或雾态的构型。这是有利的，因为流体物质能够选择为，使得借助于所述流体物质可引起对多层布置的限定的温度处理。将液氮用作为流体物质能够实现快速的冷却，因为液氮比-196℃更冷，然而优选使用优选具有大于-196℃的温度的雾态的或雾状的氮气。

根据本发明的另一优选的实施方式，容纳腔是可抽真空的，其中优选设有真空泵，所述真空泵与容纳腔构成有效连接。所述实施方式是有利的，因为通过对容纳腔抽真空，能够有效且简单地清除不期望的材料，尤其水。通过所述实施方式，例如能够防止或减少对多重布置和/或内部空间和/或分离的固体部分的水润湿。

根据本发明的另一优选的实施方式，在容纳腔中设置有用于保持和/或均匀化引入到容纳腔中的流体物质的保持和/或均匀化装置，其中保持和/或均匀化装置优选管状地、尤其环状地构成。所述实施方式是有利的，因为通过保持和/或均匀化装置，能够将引入到容纳腔中的流体物质转换成如下形态，在所述形态中，所述流体物质有利地、尤其均匀地作用到多层布置上或对多层布置进行温度处理。

根据本发明的另一优选的实施方式，在容纳腔中或在壳体上设置有用于对供体衬底和/或容纳腔进行温度处理的加热装置，其中通过加热装置，优选可引起将供体衬底和/或容纳腔从低于0℃、尤其低于-50℃或低于-100℃或低于-150℃的温度加热到室温上。所述实施方式是有利的，因为例如防止液体在固体上和/或在容纳腔中冷凝。此外，通过所述实施方式能够防止热冲击，所述热冲击能够由于过快地加热供体衬底(例如由于打开壳体)而产生。

根据本发明的另一优选的实施方式，在容纳腔中设置有有弹性的或减震的容纳装置，所述容纳装置用于有弹性地或减震地容纳分离的晶片，其中有弹性的或减震的容纳装置优选设置在保持和/或均匀化装置上。所述实施方式是有利的，因为通过在分离时导入到固体或供体衬底中的力，分离的晶片或固体部分趋于跳开，尤其沿供体衬底的纵向方向。通过所述实施方式，能够受控地保持或容纳晶片或固体部分，由此防止晶片或固体部分和/或容纳腔和/或容纳腔中的装置损坏。

固体或工件或供体衬底优选具有如下材料或材料组合：所述材料或材料组合由元素周期表的第3、4和5主族中的一个构成，例如si、sic、sige、ge、gaas、inp、gan、al2o3(蓝宝石)、aln。特别优选地，固体具有由存在于元素周期表的第三族和第五族中的元素构成的组合。在此，可考虑的材料或材料组合例如是砷化镓、硅、碳化硅等。此外，固体能够具有陶瓷(例如al2o3-氧化铝)或由陶瓷构成，优选的陶瓷在此例如通常是钙钛矿陶瓷(例如含pb、o、ti/zr的陶瓷)并且特别是铅镁铌酸盐，钛酸钡，钛酸锂，钇铝石榴石，尤其是用于固体激光器应用的钇铝石榴石晶体，saw陶瓷(surfaceacousticwave，表面声波)，例如铌酸锂，磷酸镓、石英、钛酸钙等。因此，固体优选具有半导体材料或陶瓷材料，或者固体特别优选由至少一种半导体材料或陶瓷材料构成。还能够考虑的是：固体具有透明材料或部分地由透明材料、例如蓝宝石构成或制成。在此作为固体材料单独地或与另外的材料组合地考虑的其他材料例如是“宽带隙的(widebandgap)”材料，inalsb，高温超导体，尤其稀土酮酸盐(例如yba2cu3o7)。附加地或替选地能够考虑的是：固体是光掩模，其中在此情况下作为光掩模材料优选能够使用任意直至申请日已知的光掩模材料并且特别优选使用由其构成的组合。

词语“基本上”的使用优选在所述词语在本发明的范围中使用的全部情况下限定：与不使用所述词语给出的确定值的偏差在1％-30％、尤其1％-20％、尤其1％-10％、尤其1％-5％、尤其1％-2％的范围中。

附图说明

本发明的其他优点、目标和特性根据下面对附图的描述来阐述，在所述附图中示例性地示出根据本发明的设备。在此，根据本发明的设备的在图中至少基本上在其功能方面一致的构件或元件能够用相同的附图标记表示，其中所述构件或元件不必在所有附图中标明或阐述。

其中示出：

图1示出在根据本发明的设备的容纳腔中彼此共同作用的装置的示意图；以及

图2示出根据本发明的分离设备的示意的外部视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于将至少一个固体部分，尤其晶片，例如8英寸晶片从供体衬底2分离的设备1。从视图中能够推出：根据本发明的分离设备优选具有：至少一个壳体4，所述壳体具有容纳腔6，所述容纳腔用于容纳至少一个多层布置8，其中多层布置8优选具有供体衬底2和在所述供体衬底上设置或产生的容纳层10；和加载装置12，所述加载装置用于无接触地加载多层布置8，以在多层布置8中至少产生裂缝引导应力。

附图标记14优选表示用于触发裂缝的裂缝激发装置，其中裂缝触发能够借助于裂缝激发装置14优选无接触地或通过与多层布置8，尤其供体衬底2的接触引起。在示出的情况下，裂缝激发装置优选构成为用于输送流体物质，尤其液氮的专门的输送机构20。

加载装置12优选用于将流体物质引入到容纳腔6中，所述加载装置优选包括输送机构16、18、20。借助于流体物质，可至少部段地对多层布置8，尤其对容纳层10进行温度处理，尤其冷却，使得在供体衬底2中通过压缩容纳层10产生裂缝触发应力和/或裂缝引导应力。优选地，输送机构16、18、20或输送机构中的一个或输送机构中的至少一个构成为喷射喷嘴或具有喷射喷嘴。其余的一个或多个输送机构于是优选构成为用于使流体物质，尤其液氮雾化。

壳体4优选是可关闭的，使得容纳腔6能够抽真空。优选地，设有泵装置，尤其真空泵22，所述泵装置与容纳腔6构成有效连接，使得可自由运动的物质，尤其污物，如气体或液体或灰尘可经由有效连接从容纳腔6中输出。

附图标记24表示保持和/或均匀化装置，用于保持和/或均匀化引入到容纳腔6中的流体物质并且优选设置在容纳腔6中。保持和/或均匀化装置24优选管状地，尤其环状地构成或构成为环。

此外，优选在容纳腔6中或在壳体4上设置有加热装置26，所述加热装置用于对供体衬底2进行温度处理。

通过附图标记28表示有弹性的或减震的容纳装置，所述容纳装置优选用于将分离的固体部分有弹性地或减震地容纳在容纳腔6中，优选沿供体衬底的纵向方向设置在供体衬底上方。

多层布置8优选借助于定位和/或固定装置32定向和/或固定。优选地，定位和/或固定装置力配合地和/或形状配合地与多层布置8共同作用。

图2示出分离设备1的壳体4的另一示意图。从所述视图中推出打开和关闭装置30，所述打开和关闭装置构成为用于将多层布置8引入到容纳腔6中或者用于将分离的固体部分和减少的供体衬底2从容纳腔6中取出。打开和关闭装置30优选是可关闭的，使得在壳体4的内部，尤其在容纳腔6中，可产生相对于环境压力减小的负压或真空或基本上产生真空

特别优选地，根据本发明的设备1的壳体4沿宽度方向延伸小于100cm，尤其小于60cm或小于50cm。优选地，壳体4沿宽度方向优选延伸直至30cm或刚好30cm或直至35cm或直至40cm。特别优选地，根据本发明的设备1的壳体4沿纵向方向延伸小于100cm，尤其小于60cm或小于50cm。优选地，壳体4沿纵向方向延伸优选直至30cm或刚好30cm或直至35cm或直至40cm。特别优选地，根据本发明的设备1的壳体4沿高度方向延伸小于100cm，尤其小于60cm或小于50cm。优选地，壳体4沿高度方向延伸优选直至30cm或刚好30cm或直至35cm或直至40cm。由于壳体的小的尺寸，在小的空间上也能够无问题地通过较大数量的根据本发明的设备并行地分离固体部分。

在分离固体部分时，优选执行下述步骤：优选地，在第一步骤中，将多层布置8引入到容纳腔6中。接着，优选地抽真空。在下一步骤中，优选从上方将流体材料、尤其液氮引入到、尤其喷入到容纳腔6中。由此，对容纳层6和/或供体衬底2的目标非常明确的温度处理、尤其冷却是可行的。优选地，将容纳层6通过流体材料冷却到低于容纳层6的材料的玻璃化转变温度的温度上。特别优选地，经由优选构成为分散喷嘴的输送机构20对多层布置8的、尤其供体衬底2的和/或容纳层6的小部分进行限定的冷却。在此，优选将小于容纳层6的表面的三分之一或六分之一或十分之一或二十分之一或三十分之一的面积理解成小部分。在下一步骤中，优选地，通过容纳装置28或弹性和/或减震装置28使分离的固体部分或晶片的运动有弹性或减震，由此分离的、尤其分裂出的固体部分平放在供体衬底2或工件上。在分离固体部分之后，将供体衬底优选借助于加热装置26、尤其电阻加热装置加热到高于0℃、优选高于10℃的温度上并且特别优选加热到室温上。在最后的步骤中，打开壳体4并且将分离的固体部分从容纳腔6中移走。此外可考虑的是：也将供体衬底2更换或重新用容纳层覆层。

附图标记列表

1设备

2供体衬底

4壳体

6容纳腔

8多层布置

10容纳层

12加载装置

14裂缝激发装置

16第一输送机构

18第二输送机构

20第三输送机构

22泵装置

24保持和/或均匀化装置

26加热装置

28容纳装置

30打开和关闭装置

32定位和/或固定装置