硅晶圆剥离方法以及硅晶圆剥离装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅晶圆剥离方法以及硅晶圆剥离装置，硅晶圆剥离装置的特征在于，包括：隔热材料（3），该隔热材料（3）对通过粘接剂粘接有多个硅晶圆的激光材料（2）进行支承；感应加热线圈（5），该感应加热线圈（5）用于对激光材料（2）加热；运送结构（4），该运送结构（4）在水平方向上使隔热材料（3）相对于感应加热线圈（5）移动；吸附衬垫（6），该吸附衬垫（6）一片一片地剥离硅晶圆；以及水槽（7），该水槽（7）用于将激光材料（2）及隔热材料（3）浸渍于液体中。
【专利说明】硅晶圆剥离方法以及硅晶圆剥离装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硅晶圆剥离方法以及硅晶圆剥离装置，例如从通过粘接剂粘接有经切片加工后的硅晶圆的激光材料剥离半导体用的硅晶圆。
【背景技术】
[0002]近年来，作为代替石油的能源，太阳能发电正备受瞩目。
[0003]由于在太阳能发电中，希望将大量使用的硅晶圆的成本降低，因此希望有效地利用娃锭来制造娃晶圆。
[0004]对于硅晶圆的制造方法，大致而言，包括如下工序:粘接工序、切片工序、粗清洗及剥离工序、晶圆切割工序、清洗工序、以及检查工序。
[0005]因此，参照图4对现有的硅晶圆制造方法进行具体说明。
[0006]这里，图4是现有的粘接有硅锭1、激光材料2、以及基板10的结构体的示意性的主视图(XZ平面图)。
[0007]硅锭I是圆柱形或锥形的单晶体或多晶体硅片。在该现有的硅晶圆制造方法中，激光材料2是玻璃板，以作为用于防止硅锭I的加工终端部受到损坏的保护材料。基板10是用于安装在通过切片加工从硅锭I制成较薄的硅晶圆Ia的、被称作为线锯上的治具。在现有的硅晶圆制造方法中，粘接剂8是二液性的。
[0008]首先，在粘接工序中，将粘接剂8涂布于娃徒I或激光材料2,从而将娃徒I与激光材料2粘接，然后，将粘接剂8涂布于激光材料2或基板10，从而将激光材料2与基板10粘接。
[0009]接下来，在切片工序中，利用线银对与激光材料2及基板10相粘接的娃徒I进打切片加工。通过切片加工制成一千几百片硅晶圆Ia的硅锭I通过粘接剂8与激光材料2相粘接。通常来说，切片加工中，相邻硅晶圆Ia间的间隙为从硅锭I 一侧到粘接剂8及激光材料2的娃锭I一侧的一部分。
[0010]接着，在粗清洗及玻璃工序中，对与激光材料2相粘接的硅晶圆Ia进行清洗，并使用用于热软化粘接剂8的50° C的温水、或作为清洗剂的乳酸等药剂，来从激光材料2上将一千几百片娃晶圆Ia—并剥离。
[0011]接着，在晶圆切割工序中，将从激光材料2上一并剥尚并相重置的娃晶圆Ia切割成一片一片的娃晶圆la。
[0012]接着，在清洗工序中，清洗被切割下来的硅晶圆la。
[0013]然后，在检查工序中，检查清洗后的硅晶圆la。
[0014]然而，如上所述，在上述粗清洗及剥离工序中，一千几百片硅晶圆Ia是从激光材料2上被一并剥离下来的。
[0015]因此，容易产生如下状态:被剥离下来的硅晶圆Ia重叠在其他被剥离下来的硅晶圆Ia之上，或者被剥离下来的硅晶圆Ia相互紧靠在一起。
[0016]然后，有时该状态下的硅晶圆Ia将断裂，或者硅晶圆Ia的边缘部分将损坏。[0017]此外，在粗洗净及剥离工序中、需要手工将排列不整齐的硅晶圆Ia排列整齐，并此后移至晶圆切割工序，或者需要将娃晶圆Ia插入用于晶圆切割工序的机架中的工序，因此可能使得制造效率下降。
[0018]因此，已知有如下的硅晶圆剥离方法:通过在空气中使热风从一 Y侧吹入、即从最外侧的应剥离的硅晶圆Ia的表面一侧吹入，从而在对粘接剂8加热的同时，从激光材料2上一片一片地剥离硅晶圆Ia (例如，参照专利文献I)。
[0019]此外，在上述硅晶圆剥离方法中，不进行粗清洗，使得切片加工中产生的粉状硅泥与加工液相混、并塞满相邻硅晶圆Ia间的间隙，由此热风在该状态下被吹入。
[0020]现有技术文献
[0021]专利文献
[0022]专利文献1:日本实用新型专利第3149712号公报
【发明内容】
[0023]发明所要解决的技术问题
[0024]然而，即使利用这种现有的硅晶圆剥离方法，也难以有效地将硅晶圆Ia从激光材料2上一片一片剥离。
[0025]并且，在上述现有的硅晶圆剥离方法中，切片加工后的硅碇I通过所吹入的热风来加热，因此娃晶圆Ia的表面与空气中的氧气反应，从而被氧化，使得娃晶圆Ia的品质有所下降。
[0026]本发明将上述现有问题考虑在内，其目的在于，提供一种硅晶圆剥离方法、以及硅晶圆剥离装置，能够在抑制硅晶圆品质下降的同时，更有效地将硅晶圆从玻璃材料上一片一片地剥离。
[0027]解决技术问题所采用的技术方案
[0028]本发明的第I技术方案是一种硅晶圆剥离方法，其特征在于，通过在液体中对板状构件加热，从而将通过粘接剂与上述板状构件相粘接的多块硅晶圆从上述板状构件上剥离。
[0029]本发明的第2技术方案是本发明的第I技术方案的硅晶圆剥离方法，其特征在于，上述硅晶圆的外边缘部的一部分为平面，
[0030]并且，上述硅晶圆的外边缘部的一部分的平面、与上述板状构件的表面通过上述粘接剂相粘接。
[0031]本发明的第3技术方案是本发明的第2技术方案的硅晶圆剥离方法，其特征在于，在上述板状构件的正上侧配置有上述硅晶圆的状态下，对上述硅晶圆进行剥离。
[0032]本发明的第4技术方案是本发明的第3技术方案的硅晶圆剥离方法，其特征在于，使上述板状构件相对于用于进行上述加热的加热单元移动，并反复对上述硅晶圆进行剥离。
[0033]本发明的第5技术方案是本发明的第I至第4技术方案的硅晶圆剥离方法，其特征在于，上述板状构件具有导电性，通过感应加热来对上述液体中的上述板状构件加热。
[0034]本发明的第6技术方案是本发明的第5技术方案的硅晶圆剥离方法，其特征在于，在剥离上述硅晶圆时，上述板状构件的外边缘部的温度比上述板状构件的中心部的温度更闻ο
[0035]本发明的第7技术方案是一种硅晶圆剥离装置，其特征在于，包括:
[0036]支承构件，该支承构件对通过粘接剂粘接有多块硅晶圆的板状构件进行支承；
[0037]加热单元，该加热单元用于加热上述板状构件；
[0038]运送结构，该运送结构在水平方向上相对于上述加热单元传送上述支承构件；
[0039]剥离结构，该剥离结构一片一片地剥离上述硅晶圆；以及
[0040]水槽，该水槽将上述硅晶圆、上述板状构件以及上述支承构件浸溃于液体中。
[0041]本发明的第8技术方案是本发明的第7技术方案的硅晶圆剥离装置，其特征在于，上述板状构件具有导电性，并且上述加热单元是感应加热线圈。
[0042]发明效果
[0043]通过本发明，能够提供一种硅晶圆剥离方法、以及硅晶圆剥离装置，能够在抑制硅晶圆品质下降的同时，更有效地将硅晶圆从玻璃材料上一片一片地剥离。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的立体示意图。
[0045]图2是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的部分放大侧面示意图。
[0046]图3是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的部分主视示意图。
[0047]图4是现有的粘接有娃淀、激光材料、以及基板的结构体的主视不意图。
[0048]实施方式
[0049]下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0050]首先，主要参照图1对本实施方式的硅晶圆剥离装置的结构进行说明。
[0051]这里，图1是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的立体示意图。
[0052]本实施方式的硅晶圆剥离装置包括:隔热材料3、感应加热线圈5、运送结构4、吸附衬垫6、以及水槽7。
[0053]隔热材料3是用于对导电性的激光材料2进行支承的单元，该具有导电性的激光材料2通过粘接剂8 (参照图2及图3)与多块硅晶圆Ia (参照图2及图3)相粘接。
[0054]感应加热线圈5是用于对激光材料2加热的单元。
[0055]运送结构4是用于在水平方向上相对于感应加热线圈5运送隔热材料3的单元。
[0056]吸附衬垫6是一片一片地剥离硅晶圆Ia的单元。
[0057]水槽7是用于在如水那样的液体中浸溃硅晶圆la、激光材料2及隔热材料3的单
J Li ο
[0058]在本实施方式中，运送结构4不使感应加热线圈5移动，而使隔热材料3移动，水槽7使感应加热线圈5浸溃于水中。
[0059]然而，当然也可以例如使运送结构4不移动隔热材料3，而移动感应加热线圈5，水槽7不将感应加热线圈5浸溃于水中。
[0060]此外，在运送结构4移动隔热材料3的情况下，水槽7在Y方向上的长度必需是隔热材料3在Y方向上的长度的2倍以上，该隔热材料3在Y方向上的长度几乎与硅碇I在Y方向的长度相等，然而在运送结构4移动感应加热线圈5的情况下，只要使水槽7在Y方向上的长度几乎与隔热材料3在Y方向上的长度相等即可。[0061]此外，隔热材料3是本发明的支承构件的一个示例，感应加热线圈5是本发明的加热单元的一个示例，运送结构4是本发明的运送结构的一个示例，吸附衬垫6是本发明的剥离结构的一个示例，水槽7是本发明的水槽的一个示例。
[0062]另外，激光材料2是本发明的板状构件的一个示例。
[0063]这里，对本实施方式的硅晶圆剥离装置的结构进行更具体的说明。
[0064]首先，对激光材料2进行说明。
[0065]激光材料2的原材料例如是一般被用作为激光材料的原材料的、玻璃、环氧树脂、丙烯酸树脂、电木(注册商标)、或碳等所使用的材料。
[0066]激光材料2需要通过感应加热来使激光材料2发热，因此激光材料2的原材料必定是具有导电性的材料，优选为是含有磁性物质的导电性材料。
[0067]更优选为，激光材料2的原材料是碳等脆性材料或磁性物质粉末(N1、Co、Fe、以及铁酸盐等)分散于环氧树脂中的材料。在激光材料2的原材料是碳的情况下，能够下降成本。
[0068]此外，在激光材料2的原材料是金属等延展性材料的情况下，线锯的加工性可以变差。
[0069]在本实施方式中，激光材料2的尺寸为IlOmm(X方向)X400mm(Y方向)X 15mm(Z
方向即厚度方向)。
[0070]接下来，对粘接剂8进行说明。
[0071]粘接剂8可以是一般经常使用的二液性环氧树脂，也可以是二液性丙烯酸树脂、或是热固化性的单液性环氧树脂。
[0072]在粘接剂8是热固化性的单液性环氧树脂，且感应加热线圈5能在粘接剂8的固化温度下对其加热时，即使在水槽7未装满水的情况下将本实施方式的硅晶圆剥离装置用作为粘接剂7的固化装置，由此也能提高生产效率。
[0073]此外，在粘接剂8是二液性环氧树脂的情况下，固化时间约为8小时，然而在粘接剂8是热固化性的单液性环氧树脂、且将本实施方式的硅晶圆剥离装置用作为粘接剂8的固化装置的情况下，固化时间在一小时以内。
[0074]在本实施方式中，在作为热固化性的单液性环氧树脂的双酚A型环氧树脂与双酚F型环氧树脂的重量比为1:1的混合物中，使用调和有聚硫醇系微胶囊型的固化剂的混合物(味之素(株式会社)生产的XBM-3300)，而将硅晶圆剥离装置用作为粘接剂8的固化装置。
[0075]接下来，对隔热材料3进行说明。
[0076]隔热材料3的原材料是不阻断在利用感应加热线圈5来进行感应加热时产生的磁通的任意材料。
[0077]在本实施方式中，隔热材料3的原材料是Fusosamo (扶桑工业株式会社生产)，隔热材料3的尺寸为180mm(x方向)X500mm(Y方向)X20mm(Z方向即厚度方向)。
[0078]接下来，对感应加热线圈5进行说明。
[0079]在本实施方式中，感应加热线圈5的原材料是铜管，且采用冷却水在其中心的空洞中流动的结构，铜管沿着激光材料2的底面的形状即长方形的IIOmm(X方向)X 400mm(Y方向)的边弯曲，感应加热线圈5的尺寸为IlOmm(X方向)X 50mm(Y方向)。[0080]感应加热线圈5在装满水的水槽7中使用，因此为了抑制因感应加热而所造成的氧化，并避免在水槽7内放电，使用硅胶来覆盖感应加热线圈5的外边缘部。
[0081]此外，感应加热线圈5与激光材料2之间的Z方向上的距离为5mm。
[0082]另外，感应加热单元(美国Ameritherm公司生产的EASY HEAT型感应加热器)的使用频率为150?400Hz。
[0083]接下来，对水槽7进行说明。
[0084]在本实施方式中，水槽7由玻璃制成，水槽7的尺寸为500mm(X方向)X1000mm(Y方向)X 500mm(z方向即深度方向)。
[0085]接下来，对运送结构4进行说明。
[0086]运送结构4是用于进行如下动作的单元:使粘接有硅碇I的激光材料2在最初将激光材料2设置在隔热材料3上的初始位置、到吸附衬垫6所能吸附的一 Y —侧、即最外侧的硅晶圆Ia的位置之间、重复移动，其中，该硅碇I可通过切片加工来制成一千几百片的硅晶圆la。
[0087]最后，对吸附衬垫6进行说明。
[0088]吸附衬垫6是用于使用伯努利盘来吸附硅晶圆Ia的单元。
[0089]此外，被吸附的硅晶圆Ia从水中被传送到空气中并经由传送带被收容于硅晶圆专用的机架中，并且在每个机架中一片一片地以单晶片的方式来清洗硅晶圆la。
[0090]接下来，主要参照图2及3对本实施方式的硅晶圆剥离装置的动作进行说明。
[0091]这里，图2是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的部分扩大的侧面示意图(YZ平面图)，图3是本发明的实施方式的硅晶圆剥离装置的部分主视示意图(XZ平面图)
[0092]此外，在对本实施方式的硅晶圆剥离装置的动作进行说明的同时，也对硅晶圆剥离方法的一个实施方式进行说明。
[0093]其中，本实施方式所需的剥离结构如下所述。
[0094]通过切片加工制成一千几百片硅晶圆Ia的硅锭I通过粘接剂8与激光材料2相粘接，激光材料2设置在隔热材料3上，并设置于装满水的水槽7中。
[0095]因此，硅碇I被水包围，相邻硅晶圆Ia之间的间隙塞满有进行切片加工时产生的含有水的硅泥9 (参照图2)。
[0096]在交流电流流过感应加热线圈5的情况下，方向及强度均发送变化的磁力线产生在感应加热线圈5的周围，涡流受到该磁力线的影响、而流到激光材料2，并产生焦耳热。
[0097]若感应加热由此开始，则激光材料2被加热到80° C左右，并且粘接剂8通过来自相接触的激光材料2的热传导而有效地被加热到80° C左右。
[0098]由此，由于粘接剂8的粘贴强度迅速下降，因此通过对硅晶圆Ia施加物理性的应力，能够容易地将其从激光材料2上剥离。
[0099]然后，硅碇I经由粘接剂8并通过来自激光材料2的热传导仅间接地被加热一点点，因此娃晶圆Ia表面极少因为与氧气的反应而氧化，因而娃晶圆Ia的品质将不会下降。
[0100]这里，如下所述那样对剥离结构进行更具体的说明。
[0101]S卩，在激光材料2中产生的热被传导给周围的水，靠近激光材料2的点A (参照图2)附近的水温开始上升。
[0102]点A附近的水温变得比位于+ Z方向、即正上方向上上侧的点B (参照图2)附近的水温要高，因此点A附近的水的比重要比点B附近的水的比重要低，由此点A附近的水向+ Z方向移动。
[0103]由此，相邻硅晶圆Ia间的间隙中塞满的硅泥9被卷入的同时，产生从点A流向点B的+ Z方向的水流。
[0104]对于硅泥9，由于各个硅泥9的尺寸并不大，因此不会粘着在硅晶圆Ia上而被卷入上述水流中并向+Z方向移动，其中的某一些通过B附近并留出到外部，而某一些聚集在B附近。
[0105]此外,聚集在点B附近的硅泥9使相邻硅晶圆Ia间的间隙的大小在Y方向上有所扩大，从而产生有助于剥离硅晶圆Ia的应力。
[0106]这样，由于不存在比-Y—侧、即最外侧的硅晶圆Ia更外侧的相邻硅晶圆Ia,因此最外侧的娃晶圆Ia自然而然地倒向吸附衬垫6，并被吸附衬垫6吸附，并被传送至水槽7的外部。
[0107]当然，在使激光材料2相对于感应加热线圈5移动的同时，重复地剥离硅晶圆la。
[0108]在硅晶圆Ia被传送到水槽7的外部的时点，几乎所有硅泥9均从硅晶圆Ia游离出来并扩散到水中，因此可以抑制硅泥9被吸附到所剥离的硅晶圆Ia上。
[0109]此外，优选为，在剥离硅晶圆Ia时，使激光材料2的外边缘部的温度比激光材料2的中心部的温度要高。
[0110]根据上述感应加热线圈5的形状，靠近感应加热线圈5的激光材料2的外边缘部的点C及点E (参考图3)附近的水温变得比远离感应加热线圈5的激光材料2的中心部的点D (参考图3)附近的水温要高，因此容易使得点C及E附近的粘接剂8的粘接强度与点D附近的粘接剂8的粘接强度要低。
[0111]因此，粘接剂8对所剥离的硅晶圆Ia的粘接性有所降低的同时，还可使硅晶圆Ia易于从激光材料2上剥离。
[0112]并且，优选为，在硅晶圆Ia被配置于激光材料2的正上方的状态下，进行硅晶圆Ia的剥离。在硅晶圆Ia被配置在激光材料2的正上方的情况下，可以利用上述水流来使硅泥9移动。
[0113]此外，在硅晶圆Ia被配置在激光材料2的正下方的情况下，可能发生如下情况:
(I)由于硅晶圆Ia的负重对粘接剂8向一 Z方向、即正下方作用，因此硅晶圆Ia未预期地从激光材料2上脱离；(2)作用于粘接剂8的力由于相邻硅晶圆Ia间的间隙中塞满的硅泥9的量、以及/或者相邻硅晶圆Ia的粘接方法，而无法使吸附衬垫6仅吸附最外侧的硅晶圆
Ia0
[0114]本发明中，在水中从玻璃材料2上剥离硅晶圆la，而水是本发明中的液体的一个示例，作为其他液体的具体示例，还可以例举出混有酒精、醚、以及乳酸等清洗剂的水溶液等，液体可以根据情况来选择。
[0115]并且，如上所述，感应加热线圈5是本发明的加热单元的一个示例，作为其他加热单元的具体示例，可以例举出:超声波加热单元、激光加热单元、以及使电极与激光材料2相接触并直接施加电流来进行加热的接触电流提供加热单元等，根据加热单元可根据情况来选择。
[0116]由此，根据本实施方式，能够以非手工的方式来剥离硅晶圆，而不会降低硅晶圆的品质，因此能够提高半导体用的硅晶圆的生产效率。
[0117]工业上的实用性
[0118]本发明的硅晶圆剥离方法以及硅晶圆剥离装置，能够在抑制例如硅晶圆品质的下降的同时，还能有效地将硅晶圆从激光材料上一片一片地剥离，可用于从通过粘接剂粘接有切片加工后的硅晶圆的激光材料上、剥离半导体用的硅晶圆的硅晶圆剥离方法、以及硅晶圆剥离装置。
[0119]标号说明
[0120]I 硅碇
[0121]2 激光材料
[0122]3 隔热材料
[0123]4 运送结构
[0124]5 感应加热线圈
[0125]6 吸附衬垫
[0126]7 水槽
【权利要求】
1.一种硅晶圆剥离方法，其特征在于， 通过在液体中对板状构件加热，从而将通过粘接剂与所述板状构件相粘接的多块硅晶圆从所述板状构件上剥离。
2.如权利要求1所述的硅晶圆剥离方法，其特征在于， 所述硅晶圆的外边缘部的一部分为平面， 所述硅晶圆的外边缘部的一部分的平面与所述板状构件的表面通过所述粘接剂相粘接。
3.如权利要求2所述的硅晶圆剥离方法，其特征在于， 在所述板状构件的正上侧配置有所述硅晶圆的状态下，对所述硅晶圆进行剥离。
4.如权利要求3所述的硅晶圆剥离方法，其特征在于， 使所述板状构件相对于用于进行所述加热的加热单元移动，并反复对所述硅晶圆进行剥离。
5.如权利要求1至4中的任一项所述硅晶圆剥离方法，其特征在于， 所述板状构件具有导电性，通过感应加热来对所述液体中的所述板状构件加热。
6.如权利要求5所述的硅晶圆剥离方法，其特征在于， 在剥离所述硅晶圆时，所述板状构件的外边缘部的温度比所述板状构件的中心部的温度更高。
7.一种硅晶圆剥离装置，其特征在于，包括: 支承构件，该支承构件对通过粘接剂粘接有多块硅晶圆的板状构件进行支承； 加热单元，该加热单元用于加热所述板状构件； 运送结构，该运送结构在水平方向上相对于所述加热单元运送所述支承构件； 剥离结构，该剥离结构一片一片地剥离所述硅晶圆；以及 水槽，该水槽将所述硅晶圆、所述板状构件以及所述支承构件浸溃于液体中。
8.如权利要求7所述的硅晶圆剥离装置，其特征在于， 所述板状构件具有导电性，所述加热单元是感应加热线圈。
【文档编号】H01L21/683GK103456668SQ201310207714
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】松野行壮, 吉野道朗, 高桥正行, 古重徹, 山本雄士 申请人:松下电器产业株式会社