用于处理基片的方法和托板的利记博彩app

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【专利摘要】本发明公开了一种用于处理和/或运输基片的托板和方法，诸如在基片的加工过程中，例如，背面变薄。托板和方法为基片提供支撑。加工特别适合将用于3D集成电路的基片变薄。托板包括：接触表面，该接触表面中具有一个或多个凹槽，凹槽用于在接触表面向基片靠近时形成空间，接触表面用于支撑基片；密封表面，该密封表面位于接触表面的周缘并从接触表面偏出；以及密封元件，该密封元件放置在密封表面上，且密封元件被配置为当基片与接触表面接触时被压缩，以对基片形成密封，密封将基片和托板之间所形成的空间密封起来。
【专利说明】用于处理基片的方法和托板

【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于处理基片的方法和托板W进行运输和/或加工。该方法特别 适合处理和支撑基片，该基片需执行背面加工，例如背面变薄。

【背景技术】
[0002] 存在一些集成电路、微电机系统（MEM巧W及III- V加工过程要求将基片变薄或处 理变薄的基片或晶片。薄至大约lOOum或更薄的基片或晶片是易碎的，甚至可能是柔软 的，导致在进一步的加工步骤中需要支撑，W防止弯曲或破损。
[0003] 在变薄加工过程中或对于变薄之后的加工过程，现有的提供结构刚性的技术要求 将基片或晶片安装在临时的托板上。利用粘接剂将基片或晶片接合在托板晶片上。粘接剂 被涂覆到托板晶片上，诸如通过先旋转到表面上，然后部分烘烤的方式。例如，粘接剂可W 通过热固化或紫外线固化。然后基片或晶片与托板对准，通常托板具有与基片或晶片相同 的直径，并且基片和托板移动到一起，完成接合。在变薄或变薄之后的加工步骤过程中托板 支撑并保护基片。
[0004] 变薄的晶片（如厚度小于100 ym)边缘很容易被损坏。托板晶片降低了该样的损 坏的发生率。非常薄的基片（例如大约50ym)会变得柔软，并且因此可能难W加工。托板 保持基片是平坦的。
[0005] 在加工之后，变薄的基片从托板中移除。加工后粘接剂的移除可W通过加热基片 和托板使粘接剂软化来完成。使用特殊的工具使基片从托板中滑出。将基片从托板上分离 出来的其他方法包括浸泡在溶剂中、紫外线释放、激光剥离，W及通过聚合物粘接剂的分解 来实现的热释放。如果托板上具有穿孔使溶剂能够进入接合处，则优选溶剂释放。对于紫 外线释放，托板必须对于紫外线是透明的，因此可W使用透明玻璃托板。对于激光剥离的方 法，激光指向接合夹层。夹层吸收来自激光的能量，导致夹层被加热而使托板和基片分离。 使粘接剂接合释放的所有方法都需要在每次使用后清理所使用的设备和托板。在接合过程 中可能还需要移除多余的粘接剂。利用粘接剂将基片接合到托板上的另一个问题在于，当 基片与托板进行接触时难于精确控制托板的表面上的粘接剂的厚度是均匀的且保持该样 均匀厚度。如果在基片变薄的过程中出现该种不均匀，则产生的变薄的基片可能具有模形 截面，该截面一侧比另一侧厚，该可能产生无法使用的基片。
[0006] 与清理工具一样，基片也需要清理。该种不必要的步骤使得基片的表面特征需要 经受包括溶剂清理在内的进一步加工。此外，变薄的晶片可能在此清理过程中需要支撑。该 通常通过安装在次级托板上来提供支撑。
[0007] W02011/100204(赫尔利）描述了一种托板系统的释放粘接剂的方法。该系统利 用了其上安装有基片或晶片的承片台。该系统特别适于在完成变薄后对基片的最终清理。 承片台包括封闭的储层和用于连接至真空累的进出口。承片台具有从封闭的储层延伸至支 撑表面的槽道。在使用中，基片或晶片被安装到支撑表面上。真空累被连接至一个或多个 进出口，并且储层被抽吸至低压或真空。所述低压自储层沿着槽道延伸至支撑表面，在支撑 表面上大气压使基片紧贴在表面上。在基片和承片台的组件的运输中，进出口可w关闭w 保持储层内的真空状态。在运输后，W及加工过程中，进出口可W重新连接至累，且恢复储 层的真空状态。为了提供封闭的储层，承片台的体积过大。抽吸空气的过程需要将进出口 与累连接。进出口自身突出于承片台增加了大量的尺寸。由于晶片加工设备无法容纳进出 口，突出的进出口妨碍了承片台在生产线上的一些加工步骤中的使用。该样的布置不适合 用于晶片的背面磨光过程。此外，管道和进出口的连接是费时且不便的。因此，需要一种处 理薄的基片和晶片的改进的方法和/或装置。
[000引 US2006/0179632(威尔克）描述了一种半导体晶片的支撑系统，其中半导体晶片 被装载到晶片支撑件的第一表面。晶片支撑件具有多个槽道，该槽道与第一表面连接且延 伸至晶片支撑件的相对的第二表面。晶片和晶片支撑件放置在低压环境中。隔膜贴附至 第二表面W形成槽道中的低压，并当晶片和晶片支撑件移动至较高压力环境下时，隔膜使 晶片与晶片支撑件保持紧贴。移除或刺穿隔膜释放所限制的低压使晶片从晶片支撑件上释 放。该方法的难点在于，当晶片和晶片支撑件处于真空腔时贴附隔膜。
[0009] JP2005-175207(石原）公开了一种在背面变薄的过程中增强半导体晶片的系统 和方法。该系统包括具有内部腔室的支撑件。半导体晶片也通过限制在腔室中的低压保持 在支撑件上。半导体晶片具有粘附至前表面的层。该层有助于腔室的密封。该层通过粘接 层贴附。该方法的难点在于移除粘接剂。此外，干摩擦或静摩擦使得半导体晶片和支撑件 更牢固地保持在一起，导致需要更低的外界压力使其释放。
[0010] US2005/0115679(黑泽）公开了一种当对基片的背面实施表面处理时保持基片的 装置。该装置包括至少一个由腔室限定的封闭空间。与基片的正面接触的0形环。该装置 被构造为使得基片利用所限制的负压与大气压之间的压差而与装置保持紧贴。该通过为减 压腔室内的封闭空间减压，然后将基片和装置移除至大气压中来实现。


【发明内容】

[0011] 本发明设及一种提供内置真空室W暂时将基片保持并支撑在托板上W进行加工 和/或运输的方法，该方法不需要连接至真空累的进出口，且不需要使用连接密封层的粘 接剂。此外，托板的形状和尺寸与基片的形状和尺寸对应。本发明还提供了一种在该方法 中使用的托板。
[0012] 用于处理和/或运输基片的托板，诸如在基片的加工过程中，该托板包括；接触表 面，该接触表面中具有一个或多个凹槽，该凹槽用于在接触表面与所述基片接触时形成空 间，接触表面用于接触和支撑基片；密封表面，该密封表面位于接触表面的周缘并从接触表 面偏出；W及密封元件，该密封元件放置在密封表面上，且密封元件被配置为当基片与接触 表面接触时被压缩，W对基片形成密封，密封将基片和托板之间所形成的空间密封起来。密 封表面可W通过诸如台阶或通过相对于接触表面缩进来从接触表面偏出。
[0013] 优选地，密封表面是磨光的表面。优选地，密封表面具有小于lOOnm的平均的粗趟 度Ra。蚀刻表面也可W提供适合的低的平均粗趟度。50、20或lOnm是优选的，但是更低的 粗趟度值更容易通过磨光来获得。磨光的晶片可W优选地具有小于Inm的平均的粗趟度， W提供适于大多数加工期间的持久的真空，该加工期间包括为了加工的海外运输。粗趟度 值越低，密封的真空就维持得越久。
[0014] 托板可W由第一托板晶片和第二托板晶片形成，第二托板晶片的直径比第一托板 晶片大，第二托板晶片接合在第一托板晶片上，W在第一托板晶片的周缘提供密封表面。密 封表面可W由第二托板晶片的磨光的表面形成。
[0015] 接触表面和密封表面之间的偏出部分可W是台阶。
[0016] 密封元件可W是有弹性的，使其在使用后恢复原形W便再次使用。
[0017] 优选地，密封元件是首尾相连的，诸如圆形的，但不限于圆形的形状。
[001引密封元件可W是具有圆形横截面的环，诸如0形环。密封元件的适合材料是氣橡 胶、氯了橡胶、=元己丙橡胶巧PDM) W及膳类，但是氣橡胶优选用于真空完整性。
[0019] 密封元件可W从托板的边缘嵌入，使得待加工的基片的圆周上的槽口或平面位 于密封元件的周缘。槽口或平面的尺寸由半导体产业协会（SEMI)标准限定。例如，直 径为76mm(3英寸）的基片具有22mm的初级平面长度，导致基片的边缘沿圆周修剪掉高 达1. 7mm，使得密封元件的接触线必须相对于平面的区域从圆周嵌入至少该个量。直径为 150mm化英寸）的基片具有57. 5mm的初级平面长度，导致密封元件的接触线相对于平面的 区域从圆周嵌入至少5. 7mm。直径为300mm(12英寸）的基片具有1mm深的切入圆周的槽 口，导致密封元件在此点从边缘嵌入1mm。可替换地，0形环的形状对应于晶片的周界，例 如，包括对应于晶片平面的直线区域，或对应于晶片的槽口的U形区域。
[0020] 托板还可W包括支撑元件，该支撑元件位于密封元件（例如，密封表面上的密封 元件）的周缘。支撑元件用于支撑基片的边缘，例如可W伸出密封元件之外。在可替换的 布置中，密封元件和支撑元件可W作为一个元件成形，使得密封元件被有效地布置为具有 从其边缘支撑基片的宽度，W便进行密封。
[0021] 支撑元件是环形的。
[0022] 支撑元件上至少与基片上的槽口或平面相匹配的部分是透明的，使得通过机械目 视系统进行观察时，槽口或平面不被遮掩，该机械目视系统通过定位基片的边缘和平面来 操作。可替换地，支撑元件可W具有缺口或孔，缺口或孔的尺寸与基片上的槽口或平面相匹 配，使得槽口或平面不被遮掩。
[0023] 支撑元件可W具有带有平坦表面的横截面，该平坦表面用于支撑基片的边缘区 域。支撑元件可W是有弹性的。
[0024] 托板的形状还可W包括凸起W保持密封元件，诸如构成托板的第一托板晶片的边 缘上的凸起。密封元件可W綱紧来通过凸起被保持住。
[0025] 接触表面与密封表面之间的偏出部分可W由台阶形成，且台阶的壁可W包括凸 起，如斜面。
[0026] 支撑元件的形状使其与密封元件至少部分地接合，W保持支撑元件。
[0027] 支撑元件可W由柔软的材料制成，或者如果支撑元件由与密封环的材料相同的材 料制成，那么支撑元件可W被设计为比密封元件更容易被压缩，使得密封元件的压缩限制 或限定支撑元件的压缩。
[002引第一托板晶片可W是磨光的，且第二托板晶片上可W形成所述凹槽的图案。优选 地，第一托板晶片和第二托板晶片由相同的材料组成，或由热膨胀基本匹配的不同材料组 成。第一托板晶片被图案化或蚀刻W进一步包含凹槽或腔室，用于适应待加工的基片的设 计特征/构形。
[0029] 在娃基片的变薄和其他加工步骤中，第一托板晶片和第二托板晶片可W由下述娃 和/或玻璃中的一个或多个形成：肖特公司（Schott)的BF33、MemPax、康宁公司（Corning) 的7740和豪雅公司化oya)的SD2,或其他热膨胀与娃相匹配的玻璃、半导体或陶瓷。
[0030] 可替换地，在III- V基片（例如神化嫁）的变薄和其他加工步骤中，第一托板晶片 和第二托板晶片由III - V材料（如神化嫁）和/或玻璃、热膨胀与神化嫁或其他III - V材 料相匹配的其他半导体或陶瓷中的一个或多个形成。
[0031] 此外可替换地，也就是在II -VI基片的变薄和加工中，第一托板晶片和第二托板 晶片由II -VI化合物和/或玻璃、热膨胀与II -VI化合物相匹配的其他半导体或陶瓷中的 一个或多个形成。所述化合物与待处理的基片相同或热膨胀相匹配。
[0032] 作为一个例子，也就是在磯化铜基片的变薄或加工中，第一托板晶片和第二托板 晶片由磯化铜和/或玻璃、热膨胀与磯化铜相匹配的其他半导体或陶瓷中的一个或多个形 成。
[0033] 热膨胀相匹配是超过托板将经受的加工温度的范围，例如高达300°C或400°C。
[0034] 优选地，第一托板晶片和第二托板晶片接合在一起而无需使用夹层，例如通过阳 极或直接键合而接合在一起。
[0035] 可替换地，第一托板晶片和第二托板晶片可W通过热压、焊接、共烙、玻璃粉或粘 接剂接合在一起。
[0036] 托板可W包括涂覆在表面上的纯化层，例如在基片经历诸如蚀刻的进一步加工时 避免托板的材料被蚀刻。如果托板由娃制成，则可W通过氧化层、氮化层或氧氮化层提供合 适的纯化，所有该些均可利用半导体加工技术很容易地制作。
[0037] 本发明提供了一种处理用于加工的基片或晶片的方法，也就是不使用粘接剂暂时 将基片接合在托板上，该方法包括：将基片装载到腔室内；将托板装载到腔室内，托板在其 平坦表面上具有一个或多个凹槽或空腔；将腔室内的压力降至第一压力P1或真空；移动基 片和托板中至少一个，使托板的接触表面靠近基片，在第一压力下在托板和基片之间的一 个或多个凹槽内形成空间；保持基片和托板在一起，W在将腔室内的压力提高到第二压力 时，维持一个或多个凹槽内所形成的低压，第二压力高于第一压力；W及释放托板和基片上 的保持力，所形成的低压将托板和基片保持在一起，W进行加工。第二压力可W是大气压。 该方法的优点在于不使用粘接剂来使托板和基片保持在一起，因此在释放步骤后不需要对 托板和基片进行清理。此外，托板和基片不需要提供进出口就可W达到低压。
[003引在一个可替换的实施方式中，凹槽可W在基片中形成。然而，该样的布置对基片的 多个部分的使用和图案化造成限制，因此优选在托板上形成凹槽。
[0039] 基片可W是半导体晶片，诸如娃晶片、诸如神化嫁或磯化铜的III-V晶片，或甚至 II-VI晶片。可替换地，基片可W是藍宝石、玻璃或其他材料等。托板可W由半导体晶片形 成，如娃晶片。可替换地，托板可W由玻璃或藍宝石形成。托板可W是与基片相同或不同的 材料。该取决于与基片材料有关的耐久性和后期加工所要求的温度范围。
[0040] 优选地，密封元件放置在托板的密封表面上，并且从接触表面偏出或缩进，且在移 动基片和托板中的至少一个使其彼此相接触的步骤中，密封元件可W被压缩，W密封基片 和密封表面，W保持所形成的空间。
[0041] 密封元件可W从托板的边缘嵌入，且在移动基片和托板中至少一个的步骤中基片 可w与托板对准，使得基片的圆周上的槽口或平面位于密封元件的周缘。
[0042] 托板可W包括支撑元件，该支撑元件位于密封元件的周缘，例如在密封表面或其 他周缘的表面上，支撑元件用于支撑基片的边缘，并且在移动基片和托板中至少一个的步 骤中，当密封元件被压缩时支撑元件可W被压缩。
[0043] 接触表面与密封表面之间的偏出可W是台阶，且台阶的壁可W包括凸起，在使基 片和托板彼此释放的过程中凸起保持密封元件。
[0044] 支撑元件可W至少部分地与密封元件接合，使得在基片和托板彼此释放的过程中 密封元件保持支撑元件。
[0045] 该方法可W在基片上执行，在该基片上已经完成第一表面的加工，例如形成设计 图案和/或焊接凸点。第一侧面加工可W包括；在移动基片和托板中至少一个使二者在一 起的步骤前，执行第一加工步骤或多个步骤。第一加工步骤或多个步骤可W包括设计图案 和/或焊接凸点的光刻制备。在移动基片和托板中至少一个的步骤中，第一表面被布置为 面向托板。在释放步骤之后，执行第二加工步骤，例如在第二表面上磨削或磨光，第二表面 与第一表面相对。第一表面是基片的正面，且第二表面是背面。
[0046] 在第二加工步骤中，基片可W通过仅仅与托板接触来处理。
[0047] 第二加工步骤可W是将基片变薄。
[0048] 该方法还可W包括将基片与托板剥离，包括：将基片和托板装载到腔室内；W及 将腔室内的压力降至第=压力，第=压力低于第一压力，使得基片和托板彼此释放。
[0049] 托板可W包括接触表面的至少一部分上的密封层，作为密封元件的替换。密封层 可W包括适合的材料，如娃。可替换地，密封层可W包括光刻胶。然而，优选地，密封层是不 会粘附到托板或基片上的适合的材料。
[0050] 保持的步骤可W包括施加力来保持基片和托板，W便当腔室内的压力增大时维持 所形成的低压。该力可W是机械的或静电的。
[0051] 将托板装载到腔室内的步骤可W包括将托板夹紧到第一台板上，第一台板向下朝 向第二台板，并且将基片装载到腔室内的步骤可W包括将基片放置在第二台板上，第二台 板位于第一台板的下方。可替换地，可W在任何方向进行装载。然而，如果托板被固定到上 台板，且基片朝向下方，能够使得后续的剥离步骤（需要借此步骤释放基片）最为便利，优 选地，可W利用相同的方向执行接合步骤，该样不需要改变工具的方向。
[0化2] 在将压力降至第=压力的步骤之前，将托板和基片中的一个保持在第一台板上， 第一台板位于第二台板的上方且向下朝向第二台板，使得一旦释放，托板和基片中的另一 个被位于第一台板下方的第二台板接纳。托板可W被夹紧在第一台板上。
[0化3] 托板中的凹槽可W对准基片上的突出的构形特征。
[0化4] 本发明还提供了一种在基片上执行加工步骤后处理基片和托板的方法，其中托 板包括凹槽，凹槽形成空间，其压力低于周围压力，W使基片保持到托板上，使托板与基片 剥离的方法包括：将基片和托板装载到腔室内；W及将腔室内的压力降至低于所形成的压 力，使得基片和托板彼此释放。剥离的步骤可W在不同于接合步骤的位置执行。
[0化5] 本发明还提供了一种处理用于加工的基片的方法，该方法包括：将基片和托板加 热至第一温度，托板的接触表面上具有一个或多个凹槽或空腔；移动基片和托板中至少一 个，使托板的接触表面与基片靠近，W在第一温度下在托板和基片之间的一个或多个凹槽 内形成空间；当托板和基片的温度降至第二温度时，保持基片和托板w维持在一个或多个 凹槽内形成的空间，所形成的空间冷却至低压；W及释放基片和托板上的保持力，所形成的 空间将托板和基片保持在一起W进行加工。
[0056] 该方法还可W包括；在基片上执行加工步骤；将基片和托板加热至第立温度，第 =温度高于第一温度，使得基片和托板彼此释放；W及冷却基片和托板。
[0化7] 本发明还提供了一种在基片上执行加工步骤后处理基片和托板的方法，其中托板 包括凹槽，凹槽形成空间，W将基片保持在托板上，该方法包括：将基片和托板加热至高于 凹槽内形成的空间的温度，使得基片和托板彼此释放；W及冷却基片和托板。
[0化引本发明提供了一种用于处理和/或运输基片的托板，托板具有接触表面，接触表 面中具有一个或多个凹槽，其用于在接触表面靠近基片时形成空间，该一个或多个凹槽包 括闭合的槽道，该样当接触表面与基片接触时，凹槽被闭合，且没有通过凹槽的容积流量。 接触表面上形成的闭合的槽道或凹槽是指槽道或凹槽不会延伸到另一个表面，另一个表面 如托板的内部空腔或相对表面。接触表面可W包括密封真空的适合材料。托板可W由半导 体晶片形成，且槽道单独地通过半导体晶片和适合的层（如果存在）完全闭合。
[0化9] 本发明包括利用真空或加热托板和基片进行接合的方法。可W结合该些方法，使 得利用基于热量和压力的方法中的一个来执行接合，且利用热量或压力技术中的另一个来 执行剥离。
[0060] 接合步骤也可W利用热量和低压的结合来执行，剥离步骤也可W利用热量和低压 的结合来执行。一旦在接合步骤中热量和低压的结合致使所形成的空间具有低于大气压的 压力，那么接合步骤便是成功的。此外，如果在剥离步骤中热量和低压的结合致使所形成的 空间的压力低于接合步骤中所使用的对应的压力，那么剥离步骤便是成功的。
[0061] 本发明还提供了将基片安装到托板上的装置，托板用于处理和/或运输基片，例 如在基片的加工过程中，该装置包括：布置在腔室内的上台板和下台板，该腔室被配置为 抽成真空或低于大气压的压力；上台板被布置在下台板的上方并面朝下，上台板被布置用 于保持托板；下台板被布置用于接纳基片；上台板或下台板能够相对于另一个台板上下移 动，使得上台板和下台板能够彼此靠近W使托板与基片相接触，其中上台板和下台板中至 少一个被布置为在横向和/或转动方向上移动W使基片和托板对准。在可替换的实施方式 中，托板和基片可W互换，使得上台板适于接纳基片，且下台板适于接纳托板。
[0062] 该装置还可W包括成像系统，用于在托板和基片对准并移动至相互接触的过程中 进行观察或成像。
[0063] 托板可W具有对准标记，用于在基片和托板对准的过程中进行观察。
[0064] 上台板和下台板中至少一个可W包括用于观察由上台板保持的托板W及基片的 表面的开口或光学透明窗。
[0065] 成像系统可W利用红外和/或可见光进行操作。
[0066] 腔室可W包括用于观察托板和基片的表面的透明窗，托板由上台板和下台板中的 一个保持，基片的表面位于上台板和下台板中的另一个上。
[0067] 腔室可W包括成像系统的照相机。
[0068] 上台板和下台板中至少一个可W包括加热器，加热器用于提高托板和基片的温 度，W增大托板与基片之间的凹槽内所形成的空间的压力。

【专利附图】

【附图说明】
[0069] 本发明的实施方式将参考附图进行描述，其中：
[0070] 图la是沿托板的直径的横截面的示意图；
[0071] 图化是图la的托板的平面图；
[0072] 图Ic是图la的托板中凹槽的可替换实施方式的平面图；
[0073] 图2是接合腔室的示意图；
[0074] 图3是基片和托板的组件的横截面示意图；
[0075] 图4是基片和托板的组件的横截面示意图，包括适合的接合层；
[0076] 图5是列出了接合基片和托板的组件的步骤的流程图；
[0077] 图6是列出了使基片和托板的组件剥离的步骤的流程图；
[007引图7a和化示意性地示出了托板的另一个实施方式，该托板包括基片与托板相接 触时的0形密封元件；
[0079] 图8是图化中标记为'乂"的密封元件和周围区域的放大图；
[0080] 图9至11是与图8对应的放大图，其中还包括根据不同实施方式的支撑元件；
[0081] 图12是与图10对应的放大图，其中包括托板的特定形状的边缘W保持密封元 件；
[0082] 图13是与图12对应的放大图，其中支撑元件也是特定形状的，用于提供保持力； W及
[0083] 图14是图2的装置的示意性图解，其中还包括对准系统。

【具体实施方式】
[0084] 存在一些集成电路、微电机系统（MEMS) W及III- V加工过程要求将基片变薄或加 工变薄的基片或晶片。例如，在对晶片或基片的前面进行加工设计之后，经常有必要在晶片 或基片的背面执行加工。例如，使背面变薄。传统技术利用粘合剂使晶片或基片接合至托 板。在执行背面的加工后，然后晶片或基片从托板上剥离。
[0085] 图la和化所示为在加工过程中支撑晶片或基片的托板10。在后续的讨论中我们 使用了晶片或加工晶片，晶片或加工晶片通常是指半导体基片，但是其他的基片，如玻璃， 也可W通过该样的方式来加工。
[0086] 托板10与待加工或待处理的加工晶片具有相似的平面尺寸。例如，如图化所示， 托板可W是圆形的。图lb中的X线代表图la所示的横截面的线。优选地，托板具有与待 加工或待处理的加工晶片相同的直径。托板可W是与待加工的晶片材料相同的基片。因 此，对于需要背面变薄的娃晶片，托板可W是娃晶片，如对于直径是100mm的晶片，总厚度 为500 y m，对于直径是200mm的晶片，总厚度为700 y m。托板10的一个平坦的表面内设有 凹槽15。具有凹槽的平坦的表面，或接触表面17将被组合到加工晶片上W进行处理。可W 通过公知的技术（如蚀刻）或通过物理磨蚀加工（如喷粉）在托板形成凹槽。如图化所 示，凹槽是布置在接触表面17上的一系列空腔。凹槽可W被布置为与加工晶片上的凸点相 匹配，如焊接凸点。托板可W具有为加工晶片的布局特别布置的凹槽。通过将凹槽对准凸 点，加工晶片将能够平稳地放置在托板的接触表面上。如图化所示，空腔是圆形的，但是也 可w使用其他的形状和布置，使得它们可w与加工晶片上的凸点或凸起的特征相应。
[0087] 如图Ic所示，在可替换的布置中，凹槽是同屯、环。环的直径是不同的，使得环遍布 接触表面。
[008引可替换地，托板10可W由金属制成，该金属优选地具有与晶片的热膨胀系数相匹 配的热膨胀系数。例如，科瓦合金（RTM)和因瓦合金分别与神化嫁和娃近似地相匹配。
[0089] 图2示意性地示出了用于"接合"托板10和加工晶片20的装置100。装置包括 布置在真空腔室140内的上台板110和下台板120。上台板110被布置为朝下面向下台板 120。上台板110被布置用于保持托板10,例如通过夹紧。夹具是=点边夹，但是也可W是 保持托板的其他方式，例如静电吸盘。下台板120被布置用于接纳加工晶片20。不需要夹 紧，因为重力会使加工晶片保持在下台板120上。至少一个台板可W上下移动，使得两个台 板能够移动到一起。在图2中，下台板120被配置有竖直的驱动机构130, W使下台板向上 提升。该方向一般被作为Z方向，且上下移动作为Z向驱动。台板和驱动方向的其他布置 方式也是可能的。例如上台板可W被配置为向下移动。
[0090] 真空腔室140配置有两个进出口。第一进出口 160提供与累的连接W降低腔室内 的压力，如将腔室抽空至局部真空。另一个进出口 150是排气阀，其允许腔室内的压力被提 高，如回到大气压。可替换地，排气阀可W被连接到气源，如惰性气体或非反应性气体。排 气阀150被布置W允许腔室内的低压或真空逐步释放至不是大气压的压力水平。
[0091] 图5示出了用于"接合"托板和加工晶片W进行加工或处理的方法的步骤的流程 图。对于术语"接合"，我们使用了本领域的术语，其中在晶片和托板之间形成物理粘接接 合。然而，在如下的方法中没有使用粘接剂化合物。
[0092] 打开腔室后，在步骤210和220中，托板10和加工晶片20被装载到腔室内。托板 10被安装到上台板110上并通过夹具被保持在上台板上。加工晶片20被装载到下台板120 上。如上所提及的台板的布置，加工晶片和托板可W是不同的。例如，托板10可W被放置 到下台板120上，且加工晶片20被放置到上台板上。优选地，加工晶片20被放置到下台板 120上，因为该样避免必须对晶片使用夹具，夹具可能导致晶片的边缘被损坏。
[0093] 装载加工晶片20和托板10后，在步骤230中，腔室140被抽空降至低压。将压力 降低多少的细节在之后讨论。降低腔室内的压力之后，通过启动Z向驱动130将载有加工 晶片20的下台板120向上提升。台板120被提升直至加工晶片20与托板10相接触，如步 骤240所简要说明的。如图3所示托板10与加工晶片20相接触，同时接触表面17内的凹 槽15形成低压。
[0094] 图5的步骤250简要说明了最后步骤是当腔室内的压力增大时施力使加工晶片20 和托板10保持在一起。在增大压力后，可W移除所施加的力。加工晶片和托板组成的组件 的外部的较高压力将托板和加工晶片压在一起。利用图2中的装置，所施加的力可W通过 下台板120上的Z向驱动20来提供。
[0095] 如果加工晶片和托板的组件从腔室中移除，腔室内的压力被提升至大气压。在一 些实施方式中，加工晶片和托板的组件在相同的装置中进行进一步加工，或在低压下被运 输至其他设备中进行进一步加工。在该样的情况下，压力继续被提升但不达到大气压。在 压力被提升后将密封的加工晶片和托板的组件从腔室中移除。
[0096] 在进一步加工过程中，托板10为加工晶片20提供刚度和支撑。进一步加工的实 例包括抛光、磨光w及磨平或通孔的形成。可w执行抛光、磨光w及磨平，降低裂缝的风险， 特别是在加工晶片20的边缘。可W制作穿过加工晶片20的通孔，由于托板所提供的支撑， 可W降低横穿晶片的裂缝的风险。该些加工步骤在加工晶片20的背面上执行。例如，在前 面制作集成电路后，晶片对于预期的应用场合仍旧太厚，应用场合可能包括需要快速散热 或形成3D集成装置的一部分。随后提供通孔的更具体的讨论。
[0097] 完成背面的加工步骤后，可W从托板10中移除加工晶片20。图2中所示的用于 将加工组件密封在一起的相同装置，可W用于将其分离。分离的步骤罗列在图6中。首先 在步骤310中，密封的组件被装载到装置100中。组件被装载到上台板110上，托板10被 夹具保持在台板110上，加工晶片20位于组件的朝下的侧面上。可替换地，加工晶片20可 W被夹紧到台板上，但是优选地在托板10上应用夹具，该样不会损坏加工晶片20。在下一 步，步骤320中，将下台板向上W靠近密封的组件。该通过启动Z向驱动W移动下台板120 来完成。一旦下台板120靠近，如距离加工晶片20的下表面100 ym或50 ym(原理上讲任 何距离均可W用于使加工晶片掉落到下台板，但是随着距离的增大，损坏加工晶片的风险 也会增大），腔室140内的压力会降低，如步骤330所简要说明的。压力将被抽空降低直到 低于之前在凹槽中所形成的用于将组件密封在一起的压力（低于P1，参见步骤230)。在步 骤340中，当凹槽内形成的较高压力将加工晶片20从托板10推出时，加工晶片20被释放。 加工晶片20将掉落到下台板120上。
[009引加工晶片20与托板10之间的干摩擦或静摩擦将使加工晶片和托板在低于P1的 压力下保持在一起，因此释放所需的低压将比P1稍低一些。释放后，腔室140内的压力可 W被提升至回到大气压，如通过排气阀150,且托板和加工晶片从腔室内移除，如步骤350 所简要说明的。
[0099] 托板10没有被损坏且在步骤350后不需要清理，因此托板可W留在装置100内， 用于将被接纳的下一个加工晶片。
[0100] 随后的表1示出了凹槽相对于密封的组件的外部的压差为1毫己和100毫己时可 W支撑的质量。可W支撑的质量是相对于标准尺寸的娃晶片的质量的。
[0101]

【权利要求】
1. 一种用于处理和/或运输基片的托板，诸如在基片的加工过程中，所述托板包括： 接触表面，所述接触表面中具有一个或多个凹槽，所述凹槽用于在所述接触表面与所 述基片接触时形成空间，所述接触表面用于接触和支撑所述基片； 密封表面，所述密封表面位于所述接触表面的周缘并从所述接触表面偏出；以及 密封元件，所述密封元件放置在所述密封表面上，且所述密封元件被配置为当所述基 片与所述接触表面接触时被压缩，以对所述基片形成密封，所述密封将所述基片和所述托 板之间所形成的空间密封起来。
2. 根据权利要求1所述的托板，其中所述密封表面是磨光的表面。
3. 根据权利要求2所述的托板，其中所述密封表面具有平均小于lOOnm的粗糙度Ra。
4. 根据权利要求3所述的托板，其中所述密封表面具有平均小于10nm的粗糙度Ra。
5. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述托板由第一托板晶片和第二托板晶 片形成，所述第二托板晶片的直径大于所述第一托板晶片的直径，所述第二托板晶片接合 在所述第一托板晶片上，从而在所述第一托板晶片的周缘提供所述密封表面。
6. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述接触表面和所述密封表面之间的偏 出部分为台阶。
7. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述密封元件是有弹性的。
8. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述密封元件是首尾相连的。
9. 根据权利要求8所述的托板，其中所述密封元件是环形的。
10. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述密封元件具有圆形的横截面。
11. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述密封元件从所述托板的边缘嵌入， 使得待加工的所述基片的圆周上的槽口或平面位于所述密封元件的周缘。
12. 根据前述任一项权利要求所述的托板，还包括支撑元件，所述支撑元件位于所述密 封表面上的所述密封元件的周缘，所述支撑元件用于支撑所述基片的边缘。
13. 根据权利要求12的托板，其中所述支撑元件是环形的。
14. 根据权利要求12所述的托板，其中所述支撑元件上至少与所述基片上的槽口或平 面相匹配的部分是透明的。
15. 根据权利要求12所述的托板，其中所述支撑元件上具有缺口或孔，所述缺口或孔 的尺寸与所述基片上的槽口或平面相匹配。
16. 根据权利要求12至15中任一项所述的托板，其中所述支撑元件具有带有平坦表面 的横截面，所述平坦表面用于支撑所述基片的边缘区域。
17. 根据权利要求12至16中任一项所述的托板，其中所述支撑元件是有弹性的。
18. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述接触表面与所述密封表面之间的 偏出部分由台阶形成，且所述密封元件被绷紧以保持紧贴所述台阶的壁。
19. 根据前述任一项权利要求所述的托板，其中所述托板还包括凸起以保持所述密封 元件。
20. 根据权利要求19所述的托板，其中所述密封元件被绷紧以通过所述凸起被保持 住。
21. 根据权利要求19或20中任一项所述的托板，其中所述接触表面与所述密封表面之 间的偏出部分由台阶形成，且所述台阶的壁包括所述凸起。
22. 根据权利要求12至17中任一项所述的托板，其中所述支撑元件的形状使其与所述 密封元件至少部分地接合，以保持所述支撑元件。
23. 根据权利要求12至17中任一项所述的托板，其中所述支撑元件由比所述密封元件 柔软的材料制成，和/或所述支撑元件的形状使其具有小于所述密封元件的弹性。
24. 根据权利要求23所述的托板，其中所述密封元件的压缩限定所述支撑元件的压 缩。
25. 根据权利要求6至24中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一托 板晶片是磨光的，且所述第二托板晶片上形成所述凹槽的图案。
26. 根据权利要求25所述的托板，其中所述第一托板晶片和所述第二托板晶片由相同 的材料组成，或由热膨胀基本匹配的不同材料组成。
27. 根据权利要求25或26所述的托板，其中所述第一托板晶片被机加工或蚀刻以包含 所述凹槽，所述凹槽被配置为适应待加工的所述基片的图案特征或构形。
28. 根据权利要求6至27中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一托 板晶片和所述第二托板晶片由下述硅和/或玻璃中的一个或多个形成：肖特公司的BF33、 MemPax、康宁公司的7740和豪雅公司的SD2,或其他热膨胀与硅相匹配的玻璃、半导体或陶 bti 〇
29. 根据权利要求6至27中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一托 板晶片和所述第二托板晶片由砷化镓和/或玻璃、热膨胀与砷化镓相匹配的其他半导体或 陶瓷中的一个或多个形成。
30. 根据权利要求6至27中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一托 板晶片和所述第二托板晶片由磷化铟和/或玻璃、热膨胀与磷化铟相匹配的其他半导体或 陶瓷中的一个或多个形成。
31. 根据权利要求6至30中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一和 第二托板晶片接合在一起而无需使用夹层。
32. 根据权利要求31所述的托板，其中所述第一和第二托板晶片通过阳极或直接键合 而接合在一起。
33. 根据权利要求6至30中任一项所述的托板，当引用权利要求5时，其中所述第一和 第二托板晶片通过热压、焊接、共熔、玻璃粉或粘接剂接合在一起。
34. 根据前述任一项权利要求所述的托板，还包括涂覆在所述托板的表面上的钝化层。
35. -种处理用于加工的基片的方法，所述方法包括： 将所述基片装载到腔室内； 将托板装载到所述腔室内，所述托板在其接触表面上具有一个或多个凹槽； 将所述腔室内的压力降至第一压力； 移动所述基片和所述托板中的至少一个，使所述托板的所述接触表面与所述基片相接 触，以在所述第一压力下在所述托板和所述基片之间的一个或多个凹槽内形成空间； 将所述腔室内的压力增大至第二压力，所述第二压力高于所述第一压力；以及 其中所形成的低压将所述托板和所述基片保持在一起以进行加工。
36. 根据权利要求35所述的方法，还包括： 在增大压力的步骤中，保持所述基片和所述托板以在一个或多个凹槽内保持所形成的 低压；以及 释放所述基片和所述托板上的保持力。
37. 根据权利要求35或36所述的方法，其中所述托板包括密封元件，所述密封元件放 置在所述托板的密封表面上并从所述接触表面偏出，且在移动所述基片和所述托板中的至 少一个使其彼此相接触的步骤中，所述密封元件被压缩，以密封所述基片和所述密封表面， 以保持所形成的空间。
38. 根据权利要求37所述的方法，其中所述密封表面是磨光的表面。
39. 根据权利要求37或38所述的方法，其中所述密封元件从所述托板的边缘嵌入，且 在移动所述基片和所述托板中的至少一个的步骤中所述基片与所述托板对准，使得所述基 片的圆周上的槽口或平面位于所述密封元件的周缘。
40. 根据权利要求37至39中任一项所述的方法，其中所述托板包括支撑元件，所述支 撑元件位于所述密封表面上的所述密封元件的周缘，以支撑所述基片的边缘，并且在移动 所述基片和所述托板中的至少一个的步骤中，当所述密封元件被压缩时所述支撑元件被压 缩。
41. 根据权利要求35至40中任一项所述的方法，还包括： 在移动所述基片和所述托板中的至少一个的步骤之前，在所述基片的第一表面上执行 第一加工步骤； 在移动所述基片和所述托板中的至少一个的步骤中，所述第一表面面向所述托板；以 及 在释放步骤后，在所述基片的第二表面上执行第二加工步骤，所述第二表面与所述第 一表面相对。
42. 根据权利要求41所述的方法，其中在所述第二加工步骤过程中，所述基片通过仅 与所述托板接触而被处理。
43. 根据权利要求41或42所述的方法，其中所述第二加工步骤是将所述基片变薄。
44. 根据权利要求35至43中任一项所述的方法，还包括： 将所述基片和所述托板装载到腔室内；以及 将所述腔室内的压力降至第三压力，所述第三压力低于所述第一压力，使得所述基片 和所述托板彼此释放。
45. 根据权利要求44所述的方法，当引用权利要求37时，其中所述接触表面与所述密 封表面之间的偏出部分是台阶，且所述台阶的壁包括凸起，在所述基片和所述托板彼此释 放的过程中，所述凸起保持所述密封元件。
46. 根据权利要求45所述的方法，当引用权利要求37和39时，其中所述支撑元件与所 述密封元件至少部分地接合，使得在所述基片和所述托板彼此释放的过程中，所述密封元 件保持所述支撑元件。
47. 根据权利要求35至46中任一项所述的方法，其中所述第二压力是大气压。
48. 根据权利要求35至47中任一项所述的方法，其中所述密封元件是环形的。
49. 根据权利要求35至48中任一项所述的方法，其中所述保持的步骤包括施加力来保 持所述基片和所述托板，以便当所述腔室内的压力增大时维持所形成的低压。
50. 根据权利要求49所述的方法，其中所述力是机械的或静电的。
51. 根据权利要求35至50中任一项所述的方法，其中将所述托板装载到所述腔室内的 步骤包括将所述托板夹紧到第一台板上，所述第一台板向下朝向第二台板，并且将所述基 片装载到所述腔室内的步骤包括将所述基片放置在所述第二台板上，所述第二台板位于所 述第一台板的下方。
52. 根据权利要求44所述的方法，其中在将压力降至第三压力的步骤之前，将所述托 板和所述基片中的一个保持在第一台板上，所述第一台板位于第二台板的上方且向下朝向 第二台板，使得一旦释放，所述托板和所述基片中的另一个被位于所述第一台板下方的第 二台板接纳。
53. 根据权利要求52所述的方法，其中所述托板被夹紧在所述第一台板上。
54. 根据权利要求35至53中任一项所述的方法，其中所述托板中的凹槽对准所述基片 上的突出的构形特征。
55. -种在基片上执行加工步骤后处理基片和托板的方法，其中所述托板包括凹槽， 所述凹槽形成空间，其压力低于周围压力，以使所述基片与所述托板保持接触，所述方法包 括： 将所述基片和所述托板装载到腔室内；以及 将所述腔室内的压力降至低于所形成的空间的压力，使得所述基片和所述托板彼此释 放。
56. 根据权利要求55所述的方法，其中所述托板包括密封元件，所述密封元件放置在 所述托板的密封表面上并从接触表面偏出，且所述接触表面与所述密封表面之间的偏出部 分是台阶，且所述台阶的壁包括凸起，在使所述基片和所述托板彼此释放的过程中，所述凸 起保持所述密封元件。
57. 根据权利要求56所述的方法，其中所述托板包括支撑元件，所述支撑元件位于所 述密封表面上的所述密封元件的周缘，所述支撑元件用于支撑基片的边缘，所述支撑元件 与所述密封元件至少部分地接合，在所述基片和所述托板彼此释放的过程中，所述密封元 件保持所述支撑元件。
58. -种处理用于加工的基片的方法，所述方法包括： 将基片和托板加热至第一温度，所述托板的在其接触表面上具有一个或多个凹槽； 移动所述基片和所述托板中的至少一个，使所述托板的接触表面与所述基片相接触， 以在第一温度下在所述托板和所述基片之间的一个或多个凹槽内形成空间； 当所述托板和所述基片的温度降至第二温度时，保持所述基片和所述托板以维持在一 个或多个凹槽内形成的空间，所形成的空间冷却至低压；以及 释放所述基片和所述托板上的保持力，所形成的空间将所述托板和所述基片保持在一 起以进行加工。
59. 根据权利要求58所述的方法，还包括： 在所述基片上执行加工步骤； 将所述基片和所述托板加热至第三温度，所述第三温度高于所述第一温度，使得所述 基片和所述托板彼此释放；以及 冷却所述基片和所述托板。
60. -种处理用于加工的基片的方法，所述方法包括： 移动托板和基片中的至少一个，使所述托板的接触表面与所述基片相接触，以在所述 托板和所述基片之间的一个或多个凹槽内形成蒸气空间； 当所形成的空间的温度被降低时，保持所述基片和所述托板以维持所述一个或多个凹 槽内所形成的空间；以及 释放所述基片和所述托板上的保持力，所形成的空间将所述托板和所述基片保持在一 起以进行加工。
61. 根据权利要求60所述的方法，其中所形成的空间的温度被降低，以使蒸气凝结为 液体。
62. 根据权利要求60或61所述的方法，其中所述蒸气是水蒸气。
63. 根据权利要求58至62中任一项所述的方法，其中所述托板包括密封元件，所述密 封元件放置在所述托板的密封表面上并从接触表面偏出，且在移动所述基片和所述托板中 的至少一个使其彼此相接触的步骤中，所述密封元件被压缩，以密封所述基片和所述密封 表面来维持所形成的空间。
64. 根据权利要求63所述的方法，其中所述密封表面是磨光的表面。
65. 根据权利要求63或64所述的方法，其中所述密封元件从所述托板的边缘嵌入，且 在移动所述基片和所述托板中的至少一个的步骤中，所述基片与所述托板对准，使得所述 基片的圆周上的槽口或平面位于所述密封元件的周缘。
66. 根据权利要求63至65中任一项所述的方法，其中所述托板包括支撑元件，所述支 撑元件位于所述密封表面上的所述密封元件的周缘，所述支撑元件用于支撑所述基片的边 缘，并且在移动所述基片和所述托板中的至少一个的步骤中，当所述密封元件被压缩时所 述支撑元件被压缩。
67. -种在基片上执行加工步骤后处理所述基片和托板的方法，其中所述托板包括凹 槽，所述凹槽形成空间以保持所述基片与所述托板相接触，所述方法包括： 将所述基片和所述托板加热至高于所述凹槽内形成的空间的温度，使得所述基片和所 述托板彼此释放。
68. -种用于将基片安装到托板的装置，该托板用于处理和/或运输所述基片，诸如在 基片的加工过程中，所述装置包括： 布置在腔室内的上台板和下台板，所述腔室被配置为抽成真空； 所述上台板被布置在所述下台板的上方并面朝下，且所述上台板被布置用于保持托 板； 下台板被布置用于接纳基片； 所述上台板或下台板能够相对于另一个台板上下移动，使得所述上台板和下台板能够 彼此靠近以使托板与基片相接触， 其中所述上台板和下台板中至少一个被布置为在横向和/或转动方向上移动以使所 述基片和所述托板对准。
69. 根据权利要求68所述的装置，还包括成像系统，所述成像系统用于在所述托板和 所述基片对准并移动至相接触的过程中进行观察或成像。
70. 根据权利要求68或69所述的装置，其中所述托板具有对准标记，所述对准标记用 于在基片和托板对准过程中进行观察。
71. 根据权利要求69所述的装置，其中所述上台板和所述下台板中至少一个包括用于 观察所述托板和所述基片的表面的开口或光学透明窗。
72. 根据权利要求69至71中任一项所述的装置，其中所述成像系统利用红外和/或可 见光进行操作。
73. 根据权利要求69至72中任一项所述的装置，其中所述腔室包括用于观察托板和基 片的表面的透明窗，所述托板由所述上台板和所述下台板中的一个保持，基片的表面位于 所述上台板和所述下台板中的另一个上。
74. 根据权利要求69至72中任一项所述的装置，其中所述腔室包括所述成像系统的照 相机。
75. 根据权利要求68至74中任一项所述的装置，其中所述上台板和所述下台板中至少 一个包括加热器，所述加热器用于提高托板和基片的温度，以增大所述托板与所述基片之 间的凹槽内所形成的空间的压力。
76. 根据权利要求68至75中任一项所述的装置，其中所述托板是权利要求1至34中 任一项中所述的托板。
【文档编号】H01L21/683GK104488075SQ201380038943
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年2月13日 优先权日:2012年5月22日
【发明者】托尼·罗杰斯, 罗布·桑蒂利 申请人:应用微工程有限公司