用于基板处理的方法
【专利摘要】在本文中提供用于对基板进行处理的方法。在一些实施方式中，所述方法包括：提供被支撑在起始模板上的基板；将第一覆层粘附到所述基板的第一侧；将具有所述覆层的所述基板与所述起始模板分离；确定是否已经到达使用过的模板的使用寿命；以及如果尚未达到所述使用寿命，那么继续使用所述使用过的模板作为起始模板。
【专利说明】
用于基板处理的方法
技术领域
[0001]本公开的实施方式总体涉及半导体制造工艺。
【背景技术】
[0002]—些用于半导体器件的基板通过将硅锭锯切成基板制成。在锯切工艺中，材料因锯片厚度或者说是锯槽(kerf)而发生损耗。这种损耗有时称为锯槽损耗(kerf loss)。使锯槽损耗的量减小的基板生产工艺有时称为无锯槽工艺(kerf less process)，不过仍有可能出现一些锯槽。
[0003]—种无锯槽工艺包括在娃起始模板上形成起伏表面(relief surface)，使得一或多个硅层外延沉积在起伏表面上，并且将外延生长硅层(基板)与模板分离。基板在制造工艺中继续，而模板被废弃。一些使用这种工艺而形成的薄硅基板可能需要支撑结构或者说是柄部，以促成进一步的处理。
[0004]本发明人已注意到，利用以上工艺，废弃晶片以及柄部的另外部件增加常规的硅基板制造中的材料成本。
[0005]因此，本发明人提供用于在硅基板处理中使用所选材料作为柄部以处理薄基板或晶片来减小制造成本的方法。
【发明内容】
[0006]在本文中提供用于处理薄外延晶片的方法。在一些实施方式中，所述方法包括:提供被支撑在起始模板上的基板;将第一覆层(superstrate)粘附到所述基板的第一侧;将具有所述覆层粘附到其上的所述基板与所述起始模板在所述起始模板的分离层处分离，以提供粘附到所述基板的覆层以及使用过的模板；以及继续使用所述使用过的模板作为起始模板。在一些方式中，所述方法还进一步包括:确定已经达到所述使用过的模板的使用寿命；以及在已经达到所述使用寿命后，废弃所述使用过的模板，使其成为废弃模板。
[0007]在一些实施方式中，一种用于对单元(cell)进行处理的方法包括:提供被支撑在起始模板上的基板;在所述基板被支撑在所述起始模板上的同时，处理所述基板的第一侧；在对所述第一侧进行处理后，将模块玻璃覆层粘附到所述基板的所述第一侧;将具有所述玻璃覆层粘附到其上的所述基板与所述起始模板分离；以及在所述基板被粘附到所述玻璃覆层的同时，处理所述基板的第二侧。在一些实施方式中，可以根据先前所提到的方法制造多个单元，其中相邻单元被定位成使得所述相邻单元的所述模块玻璃的边缘被布置成边缘对边缘的关系(edge-to-edge relat1nship)并且所述模块玻璃的第一侧对准。
[0008]以下描述本公开的其他和进一步实施方式。
[0009]附图简述
[0010]可以参考附图中描绘的本公开的例示性的实施方式来理解本公开的以上简要概述并在以下更详细描述的实施方式。然而，应当注意，附图仅仅示出本公开的典型实施方式，并且因此不应视为限制本公开的范围，因为本公开可允许其他等效实施方式。
[0011]图1A-1C描绘根据本公开的实施方式的用于处理硅基板的方法的流程图。
[0012]图2A-2I例示根据本公开的一些实施方式的在图1的方法的不同阶段期间的基板的示意图。
[0013]图3描绘根据本公开的一些实施方式的按照图1的方法的实施方式而形成的太阳能电池阵列(soIar array)。
[0014]为了促进理解，已尽可能使用相同元件符号指定各图所共有的相同元件。附图未按比例绘制，并且为了清楚起见，可以简化。应预见到，一个实施方式的要素和特征可有利地并入其他实施方式，而无需进一步叙述。
【具体实施方式】
[0015]本公开的实施方式总体涉及用于对基板进行处理的方法，并且可以用于处理薄半导体基板。例如但非限制，所述方法可用于产生硅基板、硅锗(SiGe)基板或砷化镓(GaAs)基板。所公开方法的实施方式也可用于产生其他基板。在至少一些实施方式中，比起一些用于形成薄基板的常规工艺，本发明的方法可有利地通过减小或消除废料来影响生产成本。出于本公开的目的，薄基板是具有约300μπι或更小的厚度的基板。虽然并不旨在限制范围，但是本发明人已观察到，在可有用于例如太阳能电池的单晶硅基板的制造中，本发明的方法可以是尤其有利的。
[0016]在用于制造半导体基板、例如硅基板的典型工艺中，晶片从硅锭上切割下来并进一步处理。在切割操作中，来自所述锭的对应于锯片厚度或者说是锯槽的硅作为废料而损失了。这种情况有时称为锯槽损耗。减小与典型工艺相关联的锯槽损耗的基板制造工艺有时称为无锯槽工艺。
[0017]一些用于减小硅基板成本的努力已致力于尽可能地减小基板厚度，以此方式减小晶片成本。一些无锯槽工艺可以具有生产薄基板的能力，并且可能能够生产厚度小于160μπι的基板。这种基板可能至少部分因材料厚度减小而降低结构完整性。在处理过程中支撑具有降低的结构完整性的薄基板已对基板处理方法提出挑战。
[0018]一种方法是提供柄部以在处理过程中将附加的结构完整性或支撑提供给薄晶片。柄部在例如作为太阳能电池的晶片使用前去除，并且废弃所述柄部。然而，作为一次性物件的柄部增加了制造成本。本发明所公开的方法可减小或消除当前所使用的方法中的缺点。
[0019]在一些无锯槽基板形成工艺中，基板通过将外延层沉积在起始模板表面上形成。表面可为起始模板的改性层，被处理成通过分离层与下层模板分离的连续单晶硅层。所述分离层促成将基板(即，连续单晶硅层和连续单晶硅层上的外延层)与下层模板分离。起始模板可由任何与工艺相容的材料形成，包括(作为非限制性实例)硅以及砷化镓。起始模板可以具有任何合适的形状。为了容易说明并且清楚起见，本公开将针对具有长度、宽度和厚度的矩形起始基板。
[0020]本发明人已观察到，以上所论述的工艺中形成的基板在通过下层起始基板支撑时，可以在第一侧进行处理。在基板的第二侧上进行处理有时是有益的，在这种情况下，基板会与下层模板分离，以暴露第二侧。在处理过程中，在将基板与下层模板分离后，一些基板、尤其是薄基板可受益于支撑结构或者说是覆层所提供的支撑。
[0021]图1A-1C是根据本公开的一些实施方式的用于对基板进行处理的方法100的流程图。根据本公开的实施方式，所述方法100可以在适于处理半导体基板的任何装置中执行。
[0022]在102处，如2A所示提供被支撑在起始模板204上的基板202。在基板202与起始模板204之间的是分离层或剥离层206，以促成将基板202与起始模板204分离。基板具有第一侧208和第二侧210，所述第二侧210设置在剥离层206之上并由所述剥离层206支撑。起始模板204具有与基板202的边缘大体相连的长度L和宽度W，还有厚度T。为了清楚起见，本公开示出的层的厚度以及相对厚度未按比例绘制并大体都放大。
[0023]在104处，可视情况处理基板202的第一侧208。104处的处理可以包括将发射极扩散到第一侧208中(并且扩散到基板202中)，或将第一侧208纹理化成第一纹理表面208a，如图2B的侧视图所示。在104处，也可发生其他或者说是另外工艺。为了清楚起见，基板202在本公开中示为已视情况在104处经处理以包括第一纹理表面208a。第一纹理表面208a代表在104处对基板202执行的所有工艺。
[0024]本发明人已注意到，基板202(尤其是由薄外延层构成的情况下)可能在处理或搬运期间经受应力，这个应力超过基板202的强度并且折损(compromise)基板202的结构完整性。在一些情况下，基板202在处理过程中可受益于支撑，例如由起始模板204通过剥离层206而提供的另外支撑。例如，本发明人已注意到，支撑结构(包括剥离层206和下层起始模板204)可对基板202提供另外支撑，用以承受应力并且维持基板202的完整性。支撑结构还可提供各种其他益处。
[0025]在一些应用中，处理基板202的第二侧210可以是有益的。如上论述，一些基板在处理过程中可受益于支撑。柄部或者说是覆层可有利地添加到基板202的第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)，以便支撑基板202以供处理第二侧210。
[0026]在106处，将覆层212粘附到第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)，如图2C所绘。粘合剂214，例如透光硅氧烷粘合剂，可以用于将覆层212粘附到第一侧208(或者208a)。在一些实施方式中，粘合剂214可为不透明的。或者，可以使用其他粘合剂或方法将覆层212粘附到第一侧208。在一些实施方式中，蜡或蜡状物质可用作为基板202与覆层212之间的粘合剂214。在一些实施方式中，第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)以及覆层212的将粘附到基板202的表面均会氧化，并且可以形成氧化物到氧化物的键合。
[0027]覆层212可由任何具有足够机械特性(诸如，例如强度、刚性等)的工艺相容材料形成，以在处理基板202的第二侧210过程中对基板202提供另外支撑。覆层212可以提供与上文论述的提供用于处理基板202的第一侧208的剥离层206和起始模板204相同或类似的用于处理第二侧210的益处。
[0028]在一些实施方式中，覆层212可为先前使用过的起始模板204，以下将更详细地论述。在其他实施方式中，覆层212可由玻璃，例如模块玻璃形成。模块玻璃包括适于用在太阳能电池的面对阳光侧(有时称为“向阳侧”)，或者在用于布置成阵列的多个太阳能电池的面对阳光侧。
[0029]覆层212大小可设定为对应起始模板204的宽度W和长度L以及基板202的对应尺寸。在一些实施方式中，覆层212可以大于起始模板204和基板202，其中覆层212延伸超过长度方向或宽度方向的边缘的一者或多者。在其他实施方式中，覆层可类似于、或基本类似于基板202的大小。
[0030]在108处，将具有覆层212粘附到其上的基板202与起始模板204分离，其中分离发生在剥离层206处。一旦分离，起始模板204就会称为使用过的模板204a，如图2D所示。在一些实施方式中，剥离层206的残留物可留在使用过的模板204a和基板202上。例如，如图2D所示，部分206a保留在使用过的模板204a上。类似地，部分206b保留在基板202的第二侧210上。
[0031]在110处，根据本公开的实施方式，使用过的模板204a和基板202开始进行分开处理。
[0032]在112处，可视情况回收使用过的模板204a，例如在清洁工艺中进行所述回收，这种回收可以去除或者说是促成去除在分离后仍粘附到使用过的模板204a上的部分206a。在112处，还可以有益地去除使用过的模板204a的其他表面上的其他的沉积物。工艺可为蚀刻工艺，或者可用来使使用过的模板204准备好继续用作起始模板204的其他合适清洁工艺。
[0033]在一些实施方式中，使用过的模板204a可以使用多次(例如，继续使用)，直到达到作为起始模板204的使用寿命的终点。使用寿命的终点可由使用过的模板204a的物理特征(诸如物理尺寸)提示。在许多情况下，起始模板204的厚度T将会随每次使用而减小。当达到起始模板204可用作起始模板的最小厚度T时，提示起始模板可用作起始模板的使用寿命的终点。使用过的模板204a在达到约250μπι至约350μπι、或例如约300μπι的厚度(例如，规定厚度)之前，可以是有用的。或者，或而且，长度L和宽度W尺寸可以随每次使用而减小，直到长度L和宽度W处于所确定的最小可接受的尺寸或低于所述所确定的最小可接受的尺寸。
[0034]在一些情况下，使用过的模板204a的使用寿命的终点可以通过使用过的模板204a中发生的污染程度(例如，预定污染程度)而提示。可能的污染源可以包括暴露在工艺气体或工艺副产物下，或者在多次使用中搬运使用过的模板204a。在一些情况下，使用过的模板204a的使用寿命可由工艺循环次数确定，其中考虑或不考虑使用过的模板204a的任何物理特征。作为非限制性实例，起始模板的使用寿命可为约100个循环。
[0035]在112处，使用过的模板204a可以经历可任选的准备或回收操作，以使模板质量为将进行的工艺做好准备。预先工艺准备对于新的起始模板204而言是任选的，新的起始模板可以直接用于后续工艺。然而，使用过的模板204a可以除其他外还可经历化学机械平面化(CMP)或化学清洁/抛光步骤，以产生用于后续工艺的平坦且干净的起始表面。
[0036]根据本公开的一些实施方式，在114处，使用过的模板204a的某些物理特性被认为有助于确定使用过的模板204a作为起始模板204的可用性，也就是说，确定是否已经达到使用过的模板204a的作为起始基板204的使用寿命。如上论述，使用过的模板204a的使用寿命的终点可由某些物理特性变化(诸如厚度T、长度L或宽度W达到了预定值)提示。在一些实施方式中，使用过的模板204a的使用寿命的终点可以通过使用过的模板204a中发生的污染程度、或者使用过的模板204a的工艺循环次数或使用次数提示。
[0037]在一些实施方式中，114可以在112前进行。使用寿命的终点的提示中的一些可以在对使用过的基板204a执行回收操作之前确定。在一些实施方式中，114可以在112后执行。在一些实施方式中，114既可以在112之前执行，也可以在112之后执行。例如，在114处，可评估使用过的基板204a的工艺循环次数。如果循环次数小于发出寿命的终点的提示所需预定循环次数，那么使用过的基板204a转到112以进行清洁，并且随后返回114以对例如尺寸特性进彳丁评估。
[0038]如果在114处确定使用过的模板204a尚未达到起始模板204的使用寿命的终点，那么在115处，将使用过的模板204a分离为起始模板204(图2E)并返回以进行操作。
[0039]如果在114处确定使用过的模板204a已经达到作为起始模板204的使用寿命的终点，那么在116处，使用过的模板204a变为废弃模板216 (图2F)。
[0040]在118处，评估废弃模板216作为覆层212的可用性。可确定废弃模板216作为覆层212的可用性的因素可以包括厚度220、边缘方向和长度方向的尺寸、污染程度或其他合适度量。如果废弃模板216不可用作覆层212，那么在119处，将废弃模板216处理掉。将废弃模板216处理掉可以包括将其回收利用例如成为其他模板或覆层的原料。
[0041]如果废弃模板216可用作为覆层212，那么在120处，废弃模板216变为覆层212a，并且可提供来在106处或类似制造工艺中继续使用。
[0042]与112至120分开或并行地，在122处，可以在任选清洁工艺中将部分206b从基板202去除。图2G描绘在122处进行清洁后的基板202和覆层212。部分206b可类似于以上所论述的部分206a并且在类似工艺中去除。在122处的清洁工艺可为蚀刻工艺，以去除部分206b以为任选另外处理做好准备。在基板202被覆层212支撑的情况下，在124处可以进行基板202的第二侧210的任选处理。
[0043]在一些实施方式中，覆层212可有益地保持粘附到基板202以形成单元218。在一些实施方式中，覆层212是由玻璃(例如模块玻璃)形成，并且单元218是太阳能电池。在此类实施方式中，覆层212的宽度方向和长度方向的边缘可联结到一或多个另外单元(类似单元218)的宽度方向和长度方向的边缘，以便形成图3所描绘的阵列302，例如太阳能电池阵列。为了容易说明，图3仅描绘了形成阵列的两个单元。任何数量单元可以下述方式联结。
[0044]如图所示，两个单元218a和218b被定位成使得单元218a和218b的呈单元大小的模块玻璃304和306分别处于边缘对边缘的关系，并且模块玻璃304的第一侧310和模块玻璃306的第一侧312对准。密封元件308可以放于在模块玻璃304、306相邻的边缘之间的界面处，以粘结边缘。密封元件308可为具有密封特性的粘合剂，或者可为垫片(gasket)，用以分别密封单元218a、218b的第一侧310、312使它们与第二侧311、313隔离。密封可为防风雨的(例如，防空气和水分渗入)，或者可以阻挡灰尘和碎肩。在一些实施方式中，单元218a和218b可以放在夹具(fixture)(未示出)中，以便促成定位密封元件308，并且将密封元件308施加到单元218a、218b。
[0045]本发明人已注意到，在阵列302中，用于单元218a和218b的模块玻璃304、306可以作用最终组装好的阵列302的模块玻璃。在一些当前实践中，使用对应于最终阵列大小的另外模块玻璃，并且单元218a、218b被粘附到另外模块玻璃。通过粘结呈单元大小的模块玻璃304、306的边缘方向和长度方向的边缘，不再必须使用额外呈阵列大小的模块玻璃。
[0046]在一些实施方式中，有益的是，将覆层212从基板202的第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)去除。如上指出，一些基板(例如薄外延层)可受益于在处理或搬运期间所添加的支撑。因此，在一些实施方式中，在去除覆层212前，基板202可有益地利用第二覆层213进行支撑。
[0047]在126处，并且如图2H所示，第二覆层213被粘附到基板202的第二侧210。第二覆层213可由用于覆层212的材料中的任何材料形成。在一些实施方式中，例如，在太阳能电池中，第二覆层213可以是可促成多个太阳能电池集成到阵列中的金属层。在使用金属层作为第二覆层213的实施方式中，金属层可通过电镀或物理气相沉积(PVD)形成。在一些实施方式中，第二覆层213可利用任何合适的粘合剂(例如硅氧烷粘合剂或蜡)或者其他粘合剂或粘合方法(诸如如上所述的氧化物到氧化物的键合)粘附到基板202。
[0048]在128处，将覆层212从基板202去除，如图21所示，以暴露出基板202的第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)。覆层212可在与基板202分离后回收，并且在后续工艺中继续使用作覆层。在一些情况下，在适当时，可对覆层212的一或两侧进行处理，例如清洁，以使覆层212为继续使用做好准备。
[0049]在130处，基板202的第一侧208(或者说是第一纹理表面208a)可视情况在第二侧已经在124处处理后进行处理。在130处的处理可为104处的视情况处理的附加或替代。在130处的处理后，在适当时，可将设置在第二覆层213上的基板202结合到合适设备之中。
[0050]尽管上述内容针对本公开的实施方式，但也可在不脱离本公开的基本范围的情况下设计本公开的其他和进一步实施方式。
【主权项】
1.一种用于对基板进行处理的方法，所述方法包括: 提供被支撑在起始模板上的基板； 将第一覆层粘附到所述基板的第一侧； 将具有所述第一覆层粘附到其上的所述基板与所述起始模板在所述起始模板的分离层处分离，以提供粘附到所述基板的第一覆层以及使用过的模板;以及继续使用所述使用过的模板作为起始模板。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括: 确定已经达到所述使用过的模板的使用寿命；以及 在已经达到所述使用寿命后，废弃所述使用过的模板，使其成为废弃模板。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使用寿命是由以下至少一者确定:所述使用过的模板的物理特性;所述使用过的模板的工艺循环次数;或者所述使用过的模板的污染程度。4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括: 确定所述废弃模板是否可用作为覆层； 如果所述废弃模板可用作为覆层，那么继续使用所述废弃模板作为所述覆层；以及 如果所述废弃起始基板不可用作覆层，那么将所述废弃模板处理掉。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果出现以下情况中的至少一者，那么所述废弃模板可用作为覆层: 所述废弃模板的厚度大于规定厚度;或者 所述废弃模板的污染程度低于预定污染程度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一覆层是废弃模板。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一覆层是由具有与所述起始基板的长度尺寸和宽度尺寸对应的长度和宽度的玻璃形成。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述玻璃是模块玻璃。9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括: 在将具有所述第一覆层粘附到其上的所述基板与所述模板分离后，处理所述基板的第二侧。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述基板的所述第二侧的所述处理包括清洁工艺。11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括: 在所述第一覆层粘附到所述第一侧前，处理所述基板的所述第一侧。12.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括: 在将所述基板与所述起始模板分离后，将第二覆层粘附到所述基板的第二侧。13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括以下至少一者: 将所述第一覆层与所述基板的所述第一侧分离，使得所述第二覆层保持被粘附到所述基板的所述第二侧;或者 在将所述基板的所述第一侧与所述第一覆层分离后，处理所述基板的所述第一侧。14.一种用于对单元进行处理的方法，所述方法包括: 提供被支撑在起始模板上的基板； 在所述基板被支撑在所述起始模板上的同时，处理所述基板的第一侧； 在对所述第一侧进行处理后，将模块玻璃覆层粘附到所述基板的所述第一侧； 将具有所述玻璃覆层粘附到其上的所述基板与所述起始模板分离；以及 在所述基板被粘附到所述模块玻璃覆层的同时，处理所述基板的第二侧。15.根据权利要求14所述的方法制造的多个单元，其中相邻单元被定位成使得所述相邻单元的所述模块玻璃的边缘被布置成边缘对边缘的关系并且所述模块玻璃的第一侧对准。
【文档编号】H01L21/30GK105993063SQ201480065525
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2014年12月2日
【发明人】兰斯·A·斯卡德, 查尔斯·盖伊, 詹姆斯·M·吉, 卡什夫·马克苏德, 布莱恩·H·伯罗斯, 朴太俊
【申请人】应用材料公司