专利名称：从晶片堆分离晶片的方法
技术领域：
本发明涉及成堆晶片的分离。更具体地，本发明涉及一种用于以 最小的折断晶片的风险来从晶片堆分离晶片的方法。提出了出于这个 目的而使用微波的方法。
背景技术：
晶片是用作发展微电子和光伏器件的基础的半导体材料的薄片。 半导体材料通常是单晶硅或多晶硅，通过各种材料的摻杂(例如扩散 或离子注入)、蚀刻、和沉积在其上构造微电子或光伏器件。因此晶 片在半导体器件的制造中至关重要。晶片被制成具有从l英寸(25.4 mm)至11.8英寸(300 mm)范 围内的各种尺寸和为0.1至0.5毫米级别的厚度。通常，使用锯将其从 晶锭、即圆柱晶棒，或从半导体材料的多晶块上切下。清洁晶片之后，将其以每个晶片之间的一薄层水堆叠。晶片将由 于水的表面张力而被保持在一起。这使得难以分离晶片以进行进一步 处理。因为晶片材料是脆的，所以通常手动执行从堆上移除晶片。不当 操作能够轻易地引起折断、或边缘碎裂，这将使晶片在进一步制造中 无用。为了防止这样的损坏， 一般采用真空"吸笔"作为用于手动地从 堆上提起单个晶片的装置。吸笔通常由具有用于真空的内部通道的茎、 宽头、以及用于将茎连接到真空源的真空执行器开关构成。操作员通过将吸笔的宽头放在晶片的平面中心来拾取晶片，从而允许真空使晶 片附着于吸笔。
手动分离晶片具有许多缺点。堆中的晶片主要由于表面张力效应 而具有相互粘住的倾向。吸笔不能独自克服这些效应，需要操作员通 过推动晶片的边缘来滑动分离晶片。此操作能损坏晶片。此外，所需 的劳动力是相当大的处理成本并且占用相当多的时间。
已经尝试使分离处理自动化，但没有被广泛采用。
US-5213451描述了诸如水或油的流体的堤堰(dam)和喷射的使 用，以分离堆中的晶片。喷射将最外面的晶片向上推并到堤堰之上， 同时下面的晶片被堤堰保持在堆中。进给单元逐渐提升晶片堆，使每 个晶片最后被流体喷射推到堤堰之上。虽然这种方法比手动分离晶片 快，但其仍然将晶片暴露于潜在的损坏。流体喷射引起最外面的晶片 靠着相邻的晶片滑动并靠着堤堰驱动另一个晶片的薄边缘，这两个动 作中的任何一个都能引起晶片断裂。
US-2001/0046435解决了上述问题。其描述通过将多个流体喷射指 向堆中最外面的晶片与相邻晶片之间来单个地分离晶片的技术方案。 喷射具有充分的压力并充分地间隔在晶片堆周围以引起最外面的晶片 从相邻晶片纵向分离而其之间没有横向运动。目的是在不引起晶片之 间的滑动接触的情况下分离堆中的晶片。另一个目的是在用不足以损 坏晶片的力撞击晶片的情况下分离晶片。
虽然以上提出的解决方案示出了具有在分离处理中降低损坏晶片 的风险的自动方法，但它们仍然使晶片暴露于潜在的损坏。
本发明描述了具有将晶片暴露于损坏的最低风险的用于分离晶片 的新方法。其通过使用用于分离之前晶片的干燥的微波炉来执行。
5微波是一种形式的电磁能，其电磁波处于300MHz至300GHz的 频带中。相容性材料中的极性分子和自由离子通过产生分子摩擦而对 这些场作出响应，这引起材料的整个质量产生的热。对于用于加热、 陶瓷和粉末状金属的烧结、干燥、粘合剂移除、玻璃熔化和的等离子 体生成的微波能的使用的兴趣在工业中不断增加。微波干燥可以在试图实现较短的分送时间和降低仓库容量方面扮 演越来越重要的角色。微波的使用是温和并节省时间的。在传统干燥中，能量通过辐射 与传导被施加于材料的表面，并且必须穿透到内部以便实现材料的均 匀加热。该材料的导热性和耐热性主要决定加热处理。感光材料常常 不允许高温。如果该材料具有差的导热性，则处理的延长是不可避免 的。因此，传统的加热技术在许多产品的制造上受到严格的限制。微波加热非常快而且易于控制。微波源一被接通，波就立即穿透 待加热体，并且开始能量转化。当该源被关掉时，加热处理立即停止。 不需要长的加热和冷却阶段。根据本发明的用于干燥晶片堆的微波能的使用具有传统加热之上 的卓越潜力和真正优点。本发明的方法具有空间和劳动力效率。其需 要的能量比已知方法的少，并且其易于以短的加热/冷却时间来控制能 量供应，即能量供应的瞬时控制。发明内容本发明的目的是提供一种用于以折断晶片的最小风险来分离成堆 晶片的方法。为了实现本发明，申请人已经研究了涉及干燥晶片堆的两种不同方法。
第一种方法研究其中通过用内部加热装置加热来帮助蒸发的真空 室的使用。结果显示，在真空室中的加热期间，湿润晶片中的温度稳 定在给定压强下的沸点。使用在晶片堆底部的加热元件，提供了在堆 中的大梯度并且其用长时间来通过该堆传递热。
第二种方法研究微波炉中的晶片的干燥，其中，研究了作为用于 加热晶片堆的可能方法的微波加热。
两种研究方法的结果及硅(Si)和水的介电常数已经显示出第二 种方法是优选方法。第二种方法对于分离成堆的晶片是温和且有效的 方法。
因此，权利要求的发明是用于从被流体的表面张力保持在一起的 晶片堆单个地分离晶片的方法，该方法包括将晶片堆放在微波箱中，
并以引起晶片之间的水蒸发的强度和时间段将晶片暴露于微波，从而 解除将晶片保持在一起的力。
以使水蒸发的能量和足够长的时间段将晶片堆暴露于微波之后， 能够手动或者例如通过使用机器人自动地轻易地将晶片相互分离。
本发明在所附的权利要求中限定。
具体实施例方式
现在将进一步详细描述用于从被流体的表面张力保持在一起的晶 片堆单个地分离晶片的本发明的方法。
对晶片进行涉及微波的干燥处理。该处理包括将晶片堆放在微波 箱中，并以引起晶片之间的优选为水的流体蒸发的强度和时间段将晶片暴露于微波。所述箱能够是在用于将电磁波阻挡在箱外以便保证辐射安全的微 波炉中使用的标准箱。该箱可以是封闭的或部分封闭的。在优选实施例中，除标准微波炉装置外，所述箱还进一步包括温 度控制装置。如果箱是封闭的，则箱能够包括用于施加真空以便加速干燥处理 的真空泵装置。还可以使用其它技术，例如热空气。优选地包括用于 去除在处理中所产生的湿气的装置。如果使用封闭箱，则这一点尤其 重要。箱的尺寸将取决于批处理的规模，g卩， 一次要处理的晶片的数目。附图
示出了用于干燥成堆晶片的批处理的示意图。为了进行批处理，系统包括传送带。该传送带将以根据待处理的 晶片的尺寸和数目调节的速度将晶片堆移动通过微波炉，即在使水蒸 发的能量及足够长的时间段暴露晶片。能够将微波与热空气和/或其它技术结合以便加速干燥处理。在下文中，描述了用于从晶片堆分离晶片的优选方法。将一个或多个晶片堆放在由透微波材料、即不俘获电磁场并且耐 高温的材料制成的筐中。该筐被放在将把晶片装载到微波箱中的传送带上。传送带可以连 续地将晶片堆移动通过微波，或停留一段时间，然后继续传送。这能够是基于暴露于微波的晶片堆的重量的自动化处理。
晶片堆能够包括仅几个、或几百个晶片。所述堆可以在水平或垂 直位置上，并且微波箱能够同时保持一个或几个堆。
干燥晶片所需的热是蒸发的能量，即将晶片加热至处理温度所需 的能量加上向周围的热损失。
为了确定微波干燥所需的功率，经验法则是每小时蒸发lkg的水 需要lkW的微波输出。只要最初存在足够的湿气，则本法则适用。
已经示出包含总共63克水的300个硅片的组件将需要不到15分 钟来以供应的lkW的强度进行蒸发。这说明在lkW的输出下工作的微 波具有在1小时内干燥超过20kg的润湿硅晶片的能力，即在连续工作 下约500kg/天。
为了实现能跟得上晶片的生产速度的有效批处理，必须结合几个 参数。必须结合功率、时间、水体积以便完成温和且快速的干燥处理。 时间由传送带的速度和由箱形成的隧道的长度给定。功率能够在O.lkW 至100kW的范围内。
已经参照附图通过优选示例描述了本发明。然而，本领域的技术 人员将实现存在于如所附权利要求中所阐述的本发明的范围内的几种 变形和替换。
本发明的主要原理是涉及用于干燥晶片堆的微波的使用的所述方 法。干燥处理之后，能够手动或自动分离晶片堆。
在自动处理的情形中，能够在发生干燥处理的箱的内部或外部使 用机器人以便进行分离。如果晶片的自动分离将在干燥箱内部进行，则根据箱的尺寸存在 用于执行此操作的不同的优选方法。
在具有一次仅容一个晶片堆的空间的小箱的情形中，能够停止干 燥处理，随后让箱内的机器人来执行分离。
在一个实施例中，能够使用用于发射微波的定向受控天线，以使 晶片堆的一端在另一端之前被照射并因此被干燥。如果使用这种方法， 能够从堆的干燥部分移除晶片，同时借助于定向受控微波来干燥另一 部分。这种技术将加速干燥和分离处理。
在用于干燥超过一个晶片堆的较大箱的情形中，能够用微波来照 射进入箱的晶片，同时能够由从晶片堆分离晶片的机器人装置搬运来 将堆移动到箱的另一端。
另一方面，如果分离将在干燥箱的外部进行，则机器人能够拾取 被干燥之后的晶片堆并将其带到要进行分离的位置。
本发明不限于硅晶片，而是能够对所有种类的晶片使用。本发明 能够进一步对被例如流体的表面张力保持在一起所有种类的圆盘使 用。
权利要求
1.一种用于从被流体的表面张力保持在一起的晶片堆单个地分离晶片的方法，其中，该方法的特征在于将晶片堆放在微波箱中，并以引起晶片之间的流体蒸发的强度和时间段将晶片暴露于微波。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述流体是水。
3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述晶片是硅晶片。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波箱具有大气 压力。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波箱是真空室。
6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，调节所述微波的强度 和所述暴露时间，以使晶片之间的水的量已被蒸发。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波被定向受控， 以使堆的一部分将在另一部分之前干燥，从而能够在干燥润湿部分的 同时从干燥部分分离晶片。
8. 在用于从被流体的表面张力保持在一起的晶片堆单个地分离 晶片的方法中使用的箱，其中所述箱的特征在于，包括用于将晶片暴 露于微波的定向受控微波装置，和温度控制装置，该温度控制装置用 于调节功率和暴露于微波的时间，以使所述晶片堆经过受控的干燥处理。
9. 如权利要求8所述的箱，其特征在于，进一步包括真空泵装置。
10.如权利要求8所述的箱，其特征在于，进一步包括用于分离 干燥晶片的机器人装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过将晶片堆放在微波室中并将该晶片暴露于引起晶片之间的水蒸发的微波来从晶片堆单个地分离晶片的方法。
文档编号B65G60/00GK101405832SQ200780009280
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年3月13日
发明者佩尔·阿尔内·王, 埃温·约翰内斯·奥弗里德, 祖海尔·卡米尔·萨洛姆, 索尔·克里斯蒂安·图夫 申请人:Rec斯坎沃佛股份有限公司