CN112720885A - 一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置，所述晶棒的开槽方法，包括：检测晶棒的原始晶向；将晶棒除所述晶棒的头部和尾部之外的棒体部分在轴向方向上分为至少两个子区域，根据所述原始晶向，确定不同子区域的开槽方向，以确定晶棒表面的开槽路线图案，其中相邻两个子区域的所述开槽方向不同；根据所述开槽路线图案，控制激光器的移动轨迹，利用激光器放出的激光束对晶棒表面熔烧，以在晶棒表面形成开槽路线激光标记；控制开槽机构的刀头按照激光标记轨迹进行开槽，以形成各子区域上的开槽；各子区域的开槽完成后，切割所述晶棒，以使各所述子区域切割后形成为单独硅块。本公开晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置，能够提升效率，提升设备产能。

Description

一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置

技术领域

本发明涉及半导体晶圆技术领域，尤其涉及一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置。

背景技术

在单晶硅晶片的加工过程中，晶棒在切片前，会通过X-Ray(X射线)衍射等来确定结晶方向，然后会对晶棒开Notch槽，晶片Notch槽是指，有意在硅片周边上加工成具有规定形状和尺寸的V槽，这种V槽在后续制程、以及以后IC制造、加工和搬运设备中起定位作用。Notch槽依据不同的客户要求，需要沿着不同的晶向进行开槽，例如，开槽晶向有<1,0,0>和<1,1,0>两种。

针对客户不同Notch开槽晶向的要求，常用的方法是：先将一整根晶棒通过BandSaw(带锯)切成若干个硅块(Block)，然后在对每个Block分别进行单一晶向的开槽，这样操作比较麻烦，花费时间和人力较多。

发明内容

本公开实施例提供了一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置，能够提升效率，有效提升设备产能。

本公开实施例所提供的技术方案如下：

一方面，本公开实施例提供了一种晶棒的开槽方法，包括如下步骤：

检测晶棒的原始晶向；

将晶棒除所述晶棒的头部和尾部之外的棒体部分在轴向方向上分为至少两个子区域，根据所述原始晶向，确定不同子区域的开槽方向，以确定晶棒表面的开槽路线图案，其中相邻两个子区域的所述开槽方向不同；

根据所述开槽路线图案，控制激光器的移动轨迹，利用激光器放出的激光束对晶棒表面熔烧，以在晶棒表面形成开槽路线激光标记；

控制开槽机构的刀头按照激光标记轨迹进行开槽，以形成各子区域上的开槽；

各子区域的开槽完成后，切割所述晶棒，以使各所述子区域切割后形成为单独硅块。

示例性的，所述方法中，所述开槽路线图案包括：

位于不同子区域内的多个横向开槽线，各所述横向开槽线沿晶棒轴向方向延伸，且相邻两个子区域的所述横向开槽线在晶棒周向方向上错开；

以及，连接于相邻两个子区域内的横向开槽线之间的纵向开槽线，所述纵向开槽线沿所述晶棒周向方向延伸，并位于相邻两个子区域之间的交界线位置处。

示例性的，所述各子区域的开槽完成后，切割所述晶棒，具体包括：沿所述纵向开槽线切割所述晶棒。

示例性的，在各所述子区域切割后形成为单独硅块之后，所述方法还包括：

利用线切割方式，将各所述硅块切割为晶片，其中各所述硅块上的纵向开槽线所对应位置处形成的晶片，作为测试片。

示例性的，所述控制开槽机构的刀头按照激光标记轨迹进行开槽，以形成各子区域上的开槽，具体包括：

在所述开槽机构的刀头前方设有寻迹装置，所述寻迹装置用于判断激光标记的位置，所述开槽机构的刀头根据所述寻迹装置反馈的信息移动。

示例性的，所述开槽路线激光标记的深度为1～2μm；

所述开槽的深度为1±0.05mm。

示例性的，所述开槽包括V型槽。

一种晶棒开槽装置，包括：

用于在晶棒表面形成开槽路线激光标记的激光器；

用于控制所述激光器移动轨迹的第一移动机构，所述激光器在所述第一移动机构控制下，能够沿所述晶棒的轴向以及所述晶棒的周向运动；

用于在所述晶棒的表面进行开槽的开槽机构，所述开槽机构包括刀头；

用于控制所述刀头移动的第二移动机构。

示例性的，所述开槽机构还包括设置于所述刀头的前方的寻迹装置，所述寻迹装置用于判断激光标记的位置，所述开槽机构的刀头根据所述寻迹装置反馈的信息移动。

本公开实施例所带来的有益效果如下：

本公开实施例所提供的晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置，通过采用激光，预先在晶棒上按照预设的Notch开槽方向进行扫描标记轨迹，形成开槽路线激光标记，控制刀头按照激光标识轨迹在整根晶棒上开多种Notch晶向的开槽，可提升效率，避免人员和设备反复对晶棒切成的若干硅块进行开槽，有效提升设备产能。

附图说明

图1表示本公开实施例提供的一种晶棒的开槽方法中待划分各子区域的预定晶向示意图；

图2表示本公开实施例提供的一种晶棒的开槽方法中在晶棒表面形成开槽路线激光标记的示意图；

图3表示本公开实施例提供的一种晶棒的开槽方法中激光器沿晶棒周向运动的示意图；

图4表示本公开实施例提供的一种晶棒的开槽方法中在晶棒表面形成开槽路线的示意图；

图5表示本公开实施例提供的一种晶棒的开槽方法中在晶棒表面利用刀头开槽的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在对本公开实施例所提供的晶棒的开槽方法及晶片进行详细说明之前，有必要对相关技术进行以下说明：

在相关技术中，在单晶硅晶片的加工过程中，晶棒在切片前，会通过X-Ray(X射线)衍射等来确定结晶方向，然后会对晶棒开Notch槽，晶片Notch槽是指，有意在硅片周边上加工成具有规定形状和尺寸的V槽，这种V槽在后续制程、以及以后IC制造、加工和搬运设备中起定位作用。Notch槽依据不同的客户要求，需要沿着不同的晶向进行开槽，例如，开槽晶向有<1,0,0>和<1,1,0>两种。针对客户不同Notch开槽晶向的要求，常用的方法是：先将一整根晶棒通过Band Saw(带锯)切成若干个硅块(Block)，然后在对每个Block分别进行单一晶向的开槽，这样操作比较麻烦，花费时间和人力较多。

针对上述问题，本公开实施例提供了一种晶棒的开槽方法及晶棒开槽装置，能够提升效率，有效提升设备产能。

如图所示，本公开实施例提供了一种晶棒的开槽方法，包括如下步骤：

检测晶棒10的原始晶向；

将晶棒10除所述晶棒10的头部11和尾部12之外的棒体部分在轴向方向上分为至少两个子区域100，根据所述原始晶向，确定不同子区域100的开槽方向，以确定晶棒10表面的开槽路线图案，其中相邻两个子区域100的所述开槽方向不同；

根据所述开槽路线图案，控制激光器20的移动轨迹，利用激光器20放出的激光束22对晶棒10表面熔烧，以在晶棒10表面形成开槽路线激光标记21；

控制开槽机构的刀头30按照激光标记21轨迹进行开槽，以形成各子区域100上的开槽40；

各子区域100的开槽40完成后，切割所述晶棒10，以使各所述子区域100切割后形成为单独硅块。

本公开实施例所提供的晶棒10的开槽40方法及晶棒开槽装置，通过采用激光，预先在晶棒10上按照预设的Notch开槽40方向进行扫描标记轨迹，形成开槽路线激光标记21，控制刀头30按照激光标记21轨迹在整根晶棒10上开多种Notch晶向的开槽40，可提升效率，避免人员和设备反复对晶棒10切成的若干硅块进行开槽40，有效提升设备产能。

在一些示例性的实施例中，如图所示，所述方法中，所述开槽路线图案包括：位于不同子区域100内的多个横向开槽线41，各所述横向开槽线41沿晶棒10轴向方向延伸，且相邻两个子区域100的所述横向开槽线41在晶棒10周向方向上错开；以及，连接于相邻两个子区域100内的横向开槽线41之间的纵向开槽线42，所述纵向开槽线42沿所述晶棒10周向方向延伸，并位于相邻两个子区域100之间的交界线位置处。

一些示例性的实施例中，所述各子区域100的开槽40完成后，切割所述晶棒10，具体包括：沿所述纵向开槽线42切割所述晶棒10，这样，可以使得各子区域100形成单独硅块。

此外，在一些示例性的实施例中，在各所述子区域100切割后形成为单独硅块之后，所述方法还包括：利用线切割方式，将各所述硅块切割为晶片，其中各所述硅块上的纵向开槽线42所对应位置处形成的晶片，作为测试片。

在上述方案中，Band Saw(带锯)沿着纵向开槽线42的深度方向，将晶棒10切成若干硅块(Block)，再通过后续的线切割切成晶片(Wafer)，而所述纵向开槽线42位置的晶圆在切割后可作为日常测试片，用于晶棒10电阻、氧含量等测试。

此外，在一些示例性的实施例中，所述控制开槽机构的刀头30按照激光标记21轨迹进行开槽40，以形成各子区域100上的开槽40，具体包括：

在所述开槽机构的刀头30前方设有寻迹装置50，所述寻迹装置50用于判断激光标记21的位置，所述开槽机构的刀头30根据所述寻迹装置50反馈的信息移动。

上述方案，开槽机构的刀头30前方装有寻迹装置50，该装置可以判断激光标记21的位置，进而使刀头30按照标识轨迹开多种Notch晶向的开槽40。

当然可以理解的是，在实际应用中，也可以利用其他方式来获取激光标记21，以确定刀头30的移动轨迹。

此外，在一些示例性的实施例中，所述开槽路线激光标记21的深度为1～2μm；所述开槽40的深度为1±0.05mm。这样，Notch开槽40的深度为大概1mm左右，可将激光标记21损失的表面单晶硅完全去除，大大提高开槽40效率。

当然可以理解的是，对于激光标记21和开槽40的深度不限定。

此外，还需要说明的是，在一些示例性的实施例中，所述方法中，所述检测晶棒10的原始晶向，具体包括：利用X射线检测方法检测晶棒10的原始晶向。

此外，在一些示例性的实施例中，所述开槽40包括V型槽。

此外，本公开实施例还提供了一种晶棒开槽装置，包括：

用于在晶棒10表面形成开槽路线激光标记21的激光器20；

用于控制所述激光器20移动轨迹的第一移动机构(图中未示出)，所述激光器20在所述第一移动机构控制下，能够沿所述晶棒10的轴向以及所述晶棒10的周向运动；

用于在所述晶棒10的表面进行开槽40的开槽机构，所述开槽机构包括刀头30；

用于控制所述刀头30移动的第二移动机构(图中未示出)。

示例性的，所述开槽机构还包括设置于所述刀头30的前方的寻迹装置50，所述寻迹装置50用于判断激光标记21的位置，所述开槽机构的刀头30根据所述寻迹装置50反馈的信息移动。

在上述方案中，激光器20可以沿水平方向横向运动，也可以绕晶棒10进行圆周运动，利用激光器20放出的激光束对晶棒10熔烧出激光标记21,标记的深度可在微米级。开槽机构的刀头30按照激光标记21的Notch晶向的轨迹进行开槽40，开槽机构的刀头30前方装有寻迹装置50，该装置可以判断激光标记21的位置。

为了更为详细的说明本发明，以下以一具体实施例来对本公开的晶棒10的加工方法进行说明。

一种示例性的实施例中，本公开提供的晶棒10的加工方法具体包括如下步骤：

步骤S01、利用X射线检测方式等确定晶棒10的原始晶向；

步骤S02、去除晶棒10的头部11和尾部12，将晶棒10划分为至少两个子区域100，例如图所示将晶棒10划分为三个子区域100，从晶棒10的头部11一端至尾部12一端依次为第一子区域101、第二子区域102和第三子区域103，根据原始晶向，确定不同子区域100的开槽40方向，以确定晶棒10表面的开槽路线图案，其中相邻两个子区域100的所述开槽40方向不同，例如，第一子区域101的预定晶向<1,1,0>，第二子区域102的预定晶向<1,0,0>，第三子区域103的预定晶向<1,1,0>，这样，第一子区域101和第三子区域103的North开槽40方向相同，第二子区域102的North开槽40方向与第一子区域101和第三子区域103垂直；

步骤S03、根据所述开槽路线图案，控制激光器20的移动轨迹，利用激光器20放出的激光束对晶棒10表面熔烧，以在晶棒10表面形成开槽路线激光标记21；

具体的，所述开槽路线图案包括：

位于不同子区域100内的多个横向开槽线41，各所述横向开槽线41沿晶棒10轴向方向延伸，且相邻两个子区域100的所述横向开槽线41在晶棒10周向方向上错开；

以及，连接于相邻两个子区域100内的横向开槽线41之间的纵向开槽线42，所述纵向开槽线42沿所述晶棒10周向方向延伸，并位于相邻两个子区域100之间的交界线位置处。

具体的，在第一子区域101与晶棒10的头部11之间第一纵向开槽线，第一子区域100内开第一横向开槽线，第一子区域101和第二子区域102的交界线处开第二纵向开槽线，第二子区域100内开第二横向开槽线，第二子区域102和第三子区域103的交界线处开第三纵向开槽线，第三子区域103内开第三横向开槽线和晶棒10的尾部12之间交界线处开第四纵向开槽线；

步骤S04、控制开槽机构的刀头30按照激光标记21轨迹进行开槽40，以形成各子区域100上的开槽40；

具体的，在所述开槽机构的刀头30前方设有寻迹装置50，所述寻迹装置50用于判断激光标记21的位置，所述开槽机构的刀头30根据所述寻迹装置50反馈的信息移动。

步骤S05、各子区域100的开槽40完成后，沿纵向开槽线42沿所述晶棒10的径向切割所述晶棒10，以使各所述子区域100切割后形成为单独硅块30。

需要说明的是，在上述方案中，对于所述子区域100的数量不限定，且对于各子区域100的开槽40顺序不限定，各子区域100的开槽40晶向不限定。

有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。

(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种晶棒的开槽方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测晶棒的原始晶向；

将晶棒除所述晶棒的头部和尾部之外的棒体部分在轴向方向上分为至少两个子区域，根据所述原始晶向，确定不同子区域的开槽方向，以确定晶棒表面的开槽路线图案，其中相邻两个子区域的所述开槽方向不同；

根据所述开槽路线图案，控制激光器的移动轨迹，利用激光器放出的激光束对晶棒表面熔烧，以在晶棒表面形成开槽路线激光标记；

控制开槽机构的刀头按照激光标记轨迹进行开槽，以形成各子区域上的开槽；

各子区域的开槽完成后，切割所述晶棒，以使各所述子区域切割后形成为单独硅块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述方法中，所述开槽路线图案包括：

位于不同子区域内的多个横向开槽线，各所述横向开槽线沿晶棒轴向方向延伸，且相邻两个子区域的所述横向开槽线在晶棒周向方向上错开；

以及，连接于相邻两个子区域内的横向开槽线之间的纵向开槽线，所述纵向开槽线沿所述晶棒周向方向延伸，并位于相邻两个子区域之间的交界线位置处。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述各子区域的开槽完成后，切割所述晶棒，具体包括：沿所述纵向开槽线切割所述晶棒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在各所述子区域切割后形成为单独硅块之后，所述方法还包括：

利用线切割方式，将各所述硅块切割为晶片，其中各所述硅块上的纵向开槽线所对应位置处形成的晶片，作为测试片。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述控制开槽机构的刀头按照激光标记轨迹进行开槽，以形成各子区域上的开槽，具体包括：

在所述开槽机构的刀头前方设有寻迹装置，所述寻迹装置用于判断激光标记的位置，所述开槽机构的刀头根据所述寻迹装置反馈的信息移动。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述开槽路线激光标记的深度为1～2μm；

所述开槽的深度为1±0.05mm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述开槽包括V型槽。

8.一种晶棒开槽装置，其特征在于，包括：

用于在晶棒表面形成开槽路线激光标记的激光器；

用于控制所述激光器移动轨迹的第一移动机构，所述激光器在所述第一移动机构控制下，能够沿所述晶棒的轴向以及所述晶棒的周向运动；

用于在所述晶棒的表面进行开槽的开槽机构，所述开槽机构包括刀头；

用于控制所述刀头移动的第二移动机构。

9.根据权利要求8所述的晶棒开槽装置，其特征在于，

所述开槽机构还包括设置于所述刀头的前方的寻迹装置，所述寻迹装置用于判断激光标记的位置，所述开槽机构的刀头根据所述寻迹装置反馈的信息移动。

Images