專利名稱：一種微波裂片設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微波裂片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波裂片設(shè)備。
背景技術(shù)：
一九八零年，IBM發(fā)展應(yīng)用氧離子直接注入法(Separation by ImplantationOxygen, SIMOX)來發(fā)展制作SOI材料。該制程需要植入非常高劑量的氧離子(約5X 1018/cm2)，雖然經(jīng)過高溫退火處理形成二氧化硅層，并以再潔凈的方式先除大部分的缺陷，但仍然無法使因注入離子而造成的缺陷全部消除。到一九九二年，法國的一家一研究為導(dǎo)向的公司Commossariat A I’Energie Atomique使用一種薄膜轉(zhuǎn)移的技術(shù)，名稱為智切法(Smart Cut)，能成功地將硅單晶的薄膜轉(zhuǎn)移至另一個(gè)硅基板上。此制程首先將氫離子注入 于一片已生成氧化層的硅晶圓中，再與另一片硅晶圓進(jìn)行鍵合。經(jīng)高溫退火處理時(shí)，注入的氫離子獲得動(dòng)能，而聚合成氫分子填充微裂縫中，所形成氫分子不能再以擴(kuò)散離開裂縫，依PV = Nrt原理，氫分子數(shù)目快速擴(kuò)大，故使裂縫內(nèi)壓力上升，進(jìn)而試微裂縫擴(kuò)張形成裂縫平板及聚集成大面積裂孔，最后使得元件晶圓上下層剝離，產(chǎn)生薄膜并轉(zhuǎn)移至基材晶圓上，形成SOI結(jié)構(gòu)TM制程是通過注入低劑量(1E16 — lE17/cm2)的H+到達(dá)硅片一定深度，再通過加熱微波的方式，使硅片中的H+聚集成H2達(dá)到裂片的目的。所謂微波裂片是指以微波輻射代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱源，硅片對微波能量的吸收達(dá)到一定的溫度，從而使H+聚集成H2達(dá)到使硅片裂開的效果。由于它與注氧隔離技術(shù)相比較，得到的SOI屬于不同的方法，所以微波裂片技術(shù)逐漸得到更廣泛的應(yīng)用。但針對微波裂片這個(gè)過程，目前國內(nèi)還沒有研究出微波裂片的設(shè)備及方法，現(xiàn)有微波裂片過程都是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，每次只能單獨(dú)對一片硅片操作，同時(shí)對溫度不能根據(jù)需要精確化的控制和調(diào)節(jié)，又由于只能單片進(jìn)行操作，因此無法工業(yè)化生產(chǎn)，批量產(chǎn)出。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種通過微波加熱使硅片裂開的微波裂片設(shè)備，應(yīng)用該設(shè)備可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)硅片加工溫度的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)硅片產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是—種微波裂片設(shè)備，該設(shè)備包括加熱腔室、加熱器、微波發(fā)生器、娃片傳輸機(jī)械手、載物臺、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中所述加熱器、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置于加熱腔室內(nèi)部，所述微波發(fā)生器設(shè)置于加熱腔室外部；所述載物臺固定于加熱腔室底面上，加熱腔室側(cè)壁開傳輸孔，所述硅片傳輸機(jī)械手與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)控制硅片傳輸機(jī)械手通過所述傳輸孔將硅片移入加熱腔體內(nèi)并置于載物臺上及從載物臺上抓取硅片并通過所述傳輸孔孔移出加熱腔室。所述控制系統(tǒng)與微波發(fā)生器、測溫系統(tǒng)、加熱器連接；所述控制系統(tǒng)接受測溫系統(tǒng)傳送的加熱腔室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，控制加熱器的啟動(dòng)和關(guān)閉，并控制和調(diào)節(jié)微波發(fā)生器的啟動(dòng)和加熱功率。所述測溫系統(tǒng)為設(shè)置在加熱腔室內(nèi)部的熱電偶溫度儀，與所述控制系統(tǒng)連接；所述熱電偶溫度儀的數(shù)量為4 10個(gè)，設(shè)置于加熱腔室的底部和頂部。所述加熱腔室由316不銹鋼制成。所述微波發(fā)生器通過波導(dǎo)與加熱腔室連接，所述微波發(fā)生器的數(shù)量為21個(gè)。所述加熱腔室外壁設(shè)置防止微波泄漏壁，用于防止微波的泄漏。所述加熱腔室內(nèi)壁設(shè)置保溫壁，有效地使加熱腔室內(nèi)的熱量不向外傳導(dǎo)。應(yīng)用上述設(shè)備進(jìn)行微波裂片的方法，包括如下步驟I)控制系統(tǒng)控制娃片傳輸機(jī)械手將娃片放置于載物臺上,然后娃片傳輸機(jī)械手回·到初始位置；2)啟動(dòng)加熱器，使加熱腔體內(nèi)的溫度升至220°C后，保溫IOmin ；3)開啟微波發(fā)生器進(jìn)行裂片，微波持續(xù)時(shí)間5min ；4)硅片傳輸機(jī)械手從載物臺上抓取開裂后的硅片將其移出加熱腔體。上述步驟3)中，進(jìn)行裂片時(shí)，控制加熱腔體內(nèi)溫度22(T450°C。本實(shí)用新型具有如下有益效果I、利用本實(shí)用新型設(shè)備進(jìn)行微波裂片時(shí)，通過啟動(dòng)測溫系統(tǒng)監(jiān)測加熱腔室內(nèi)的溫度，并通過控制系統(tǒng)控制及調(diào)節(jié)加熱腔室內(nèi)的溫度，使微波裂片過程中各階段的溫度能夠精確控制，滿足硅片裂片的實(shí)際溫度要求，保證制備出高質(zhì)量的硅片。2、本實(shí)用新型通過控制系統(tǒng)按設(shè)定方式設(shè)定溫度，控制硅片傳輸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，使裂片過程精確、穩(wěn)定、潔凈，同時(shí)自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行，可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例中微波裂片設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型微波裂片方法的流程圖。圖3為本實(shí)用新型硅片傳輸機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_熱電偶溫度儀；2_微波發(fā)生器；3_載物臺；4_傳輸孔；5_保溫壁；6-防止微波泄露壁；7_娃片傳輸機(jī)械手。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳述本實(shí)用新型。圖I為本實(shí)用新型用于TM制程的微波裂片設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備包括加熱腔室、加熱器、微波發(fā)生器2、硅片傳輸機(jī)械手7、載物臺3、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中所述加熱器、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置于加熱腔室內(nèi)部，所述微波發(fā)生器2設(shè)置于加熱腔室外部；所述載物臺3固定于加熱腔室底面上，316不銹鋼加熱腔室側(cè)壁開傳輸孔4，控制系統(tǒng)控制所述硅片傳輸機(jī)械手7按設(shè)定方式通過所述傳輸孔4將硅片移入加熱腔體內(nèi)并置于載物臺3上及從載物臺3上抓取硅片并通過所述傳輸孔4移出加熱腔室。所述硅片傳輸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)如圖3所示，機(jī)械手具有X、Y、Z三軸定位和真空吸附功能，可使硅片的抓取精確定痊及防止操作過程中硅片的污染。所述控制系統(tǒng)與微波發(fā)生器2、測溫系統(tǒng)、加熱器連接；所述控制系統(tǒng)接受測溫系統(tǒng)傳送的加熱腔室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，控制加熱器的啟動(dòng)和關(guān)閉，并控制和調(diào)節(jié)微波發(fā)生器2的啟動(dòng)和加熱功率。所述測溫系統(tǒng)為設(shè)置在加熱腔室內(nèi)部的熱電偶溫度儀1，與所述控制系統(tǒng)連接；所述熱電偶溫度儀I的數(shù)量為Γιο個(gè)，設(shè)置于加熱腔室底部載物臺周圍和加熱腔室頂部。所述微波發(fā)生器設(shè)置的數(shù)量為21個(gè)，優(yōu)選為4個(gè)，均勻的分布在加熱腔體側(cè)壁夕卜，微波發(fā)生器由控制系統(tǒng)控制，根據(jù)加熱溫度的需要，可以同時(shí)工作，或單獨(dú)工作，也可以任意組合工作。所述微波發(fā)生器可以設(shè)置為連續(xù)式和定時(shí)式兩種工作方式，設(shè)置定時(shí)開關(guān)與控制系統(tǒng)連接，在需要定時(shí)工作時(shí)，按下定時(shí)開關(guān)按鈕，微波發(fā)生器在設(shè)定時(shí)間內(nèi)工作，到設(shè)定時(shí)間后停止工作。加熱腔室外壁設(shè)置防止微波泄漏壁6，用于防止微波的泄漏。·[0034]所述加熱腔室內(nèi)壁設(shè)置保溫壁5，有效地使加熱腔室內(nèi)的熱量不向外傳導(dǎo)。利用上述裝置進(jìn)行微波裂片的方法，其流程如圖2所示。I)控制系統(tǒng)控制硅片傳輸機(jī)械手從cassette中取出待處理硅片放在載物臺上，然后機(jī)械手回到原點(diǎn)(即初始位置);2)啟動(dòng)加熱器，使加熱腔體內(nèi)的溫度升至220°C后，保溫IOmin ；3)經(jīng)步驟2)保溫后開啟微波發(fā)生器進(jìn)行裂片，微波持續(xù)時(shí)間5min，此過程中溫度控制在 220-450°C ；4)裂片完成后硅片傳輸機(jī)械手從載物臺上抓取硅片將其移出加熱腔體，放入cassette 中。上述過程根據(jù)需要可由控制系統(tǒng)控制循環(huán)進(jìn)行。
權(quán)利要求1.一種微波裂片設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括加熱腔室、加熱器、微波發(fā)生器、娃片傳輸機(jī)械手、載物臺、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中所述加熱器、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置于加熱腔室內(nèi)部，所述微波發(fā)生器設(shè)置于加熱腔室外部；所述載物臺固定于加熱腔室底面上，加熱腔室側(cè)壁開傳輸孔，所述硅片傳輸機(jī)械手與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)控制硅片傳輸機(jī)械手通過所述傳輸孔將硅片移入加熱腔體內(nèi)并置于載物臺上及從載物臺上抓取硅片并通過所述傳輸孔孔移出加熱腔室。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述控制系統(tǒng)與微波發(fā)生器、測溫系統(tǒng)、加熱器連接；所述控制系統(tǒng)接受測溫系統(tǒng)傳送的加熱腔室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度，控制加熱器的啟動(dòng)和關(guān)閉，并控制和調(diào)節(jié)微波發(fā)生器的啟動(dòng)和加熱功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述測溫系統(tǒng)為設(shè)置在加熱腔室內(nèi)部的熱電偶溫度儀，與所述控制系統(tǒng)連接；所述熱電偶溫度儀的數(shù)量為Γιο個(gè)，設(shè)置于加熱腔室的底部和頂部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述加熱腔室由316不銹鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述微波發(fā)生器通過波導(dǎo)與加熱腔室連接，所述微波發(fā)生器的數(shù)量為21個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述加熱腔室外壁設(shè)置用于防止微波泄漏的防止微波泄漏壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微波裂片設(shè)備，其特征在于所述加熱腔室內(nèi)壁設(shè)置保溫壁。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微波裂片設(shè)備，屬于微波裂片技術(shù)領(lǐng)域。微波裂片設(shè)備包括加熱腔室、加熱器、微波發(fā)生器、硅片傳輸機(jī)械手、載物臺、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；其中所述加熱器、測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)置于加熱腔室內(nèi)部，所述微波發(fā)生器設(shè)置于加熱腔室外部；所述載物臺固定于加熱腔室底面上，加熱腔室側(cè)壁開傳輸孔，所述硅片傳輸機(jī)械手與控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)控制硅片傳輸機(jī)械手通過所述傳輸孔將硅片移入加熱腔體內(nèi)并置于載物臺上及從載物臺上抓取硅片并通過所述傳輸孔孔移出加熱腔室。利用該設(shè)備進(jìn)行微波裂片，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)硅片加工溫度的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)硅片產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L21/301GK202712135SQ20122036078
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者何自強(qiáng), 柳清超, 劉洋 申請人:沈陽硅基科技有限公司