半導体の表面、具体的には集積回路を伴う表面の除去装置
【課題】半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの半導体ウェーハ１３又はその少なくとも１つの断片を照射することにより予め設定された厚さの表面層を剥離させるように設計されたレーザエミッタ手段１１と、半導体ウェーハ又はその断片のための支持手段１４と、上記少なくとも１つの半導体ウェーハ又はその断片に対して上記エミッタ手段を相対移動させるための手段１５を備えた装置であって、上記エミッタ手段に、エミッタより放射されるレーザビームが半導体ウェーハ又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されている、集積回路表面除去装置。
【解決手段】少なくとも１つの半導体ウェーハ１３又はその少なくとも１つの断片を照射することにより予め設定された厚さの表面層を剥離させるように設計されたレーザエミッタ手段１１と、半導体ウェーハ又はその断片のための支持手段１４と、上記少なくとも１つの半導体ウェーハ又はその断片に対して上記エミッタ手段を相対移動させるための手段１５を備えた装置であって、上記エミッタ手段に、エミッタより放射されるレーザビームが半導体ウェーハ又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されている、集積回路表面除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路又はチップは、半導体材料（概してシリコンであるが、ガリウム砒素又は他の類似材料及び同等材料である場合もある）の基板上へ電子回路を集積することによって構成される電子デバイスである。
【０００３】
集積回路（以後ＩＣ）の製造コストはその複雑さが増す場合もほとんど、又は全く変化せず、従って、互いに、かつ外部と相互に連接される一連の内部ステージで構成される複雑な回路を開発し、特定の装置に必要とされる全ての機能を集中させることのほうが遙かに経済的である。
【０００４】
このような理由により、超小型電子技術の業界は、汎用ＩＣの提供量は比較的少ないものの、各々が特有の目的で設計された、従って企業の貴重なノウハウとなる何万もの特殊化されたＩＣを提供している。
【０００５】
企業が考案する各技術的ソリューションは知的及び工業所有権を発生させ、これらは特許によって保護されている場合があるが、これらの技術的ソリューションの大部分は一般的に会社内の産業機密扱いにされ、よって製造会社は、自社の技術コンテンツが競合企業に気付かれないように用心深く隠蔽する措置を講じている。
【０００６】
ＩＣを製造するための最初の材料は、基板として知られる半導体の円形部分である。概して既に弱いドーピングが施されているこの材料は、イオンインプランテーションによって、又は熱拡散によってさらにドープされ、並列配置された一連の所定の同一回路を後に作成するためのアクティブな領域が生成される。次に、多結晶半導体層、絶縁薄層、酸化物絶縁層及び電気接続のための金属層（ケイ化物、又は例えばアルミニウム、タングステンもしくは例外的に銅等の金属）等の異なる材料による一連の薄層が、エピタキシによって、又は熱的に蒸着されて成長される。
【０００７】
先に述べたように、新しいＩＣは各々知的及び／又は産業財産権を発生させる。これは、使用されていない、又は廃棄された製品を処分する際に、許諾されていない第三者が上記未使用の集積回路のコンテンツをコピーして再現することを不可能にする必要性に関連した問題を引き起こす。
【０００８】
現時点では、競合者が廃棄された回路内に存在する知的財産を産業スパイ行為によって入手することを防止するために、廃棄された集積回路はグラインディングによって粉砕される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このグラインディングは、かなりのコストを費やして、破壊されるべき回路の製造業者側のオブザーバによる目視監督下で作業するように要請された専門企業によって実行される。オブザーバは、認定された要員が、廃棄される回路が全て十分に粉砕されるように適切に作業を進めることを確認しなければならない。
【００１０】
このグラインディングは、必然的に２つのリスクを伴う。第１のリスクは、認定された要員の忠節に関したリスクであり、第２のより具体的なリスクは、微粉砕は必ずしも回路をそれが使用不可になるサイズにまで縮小しないという事実に関したものである。場合によっては、マイクロチップの微視的な粒からも、マイクロチップが保有する知的財産を復元することが実際に可能である。
【００１１】
さらに、回路が設けられるシリコン又は他の同等の半導体製のウェーハはグラインディングによって全て失われることになり、原材料が無為に浪費される。
【００１２】
代替方法として、回路の表面を化学洗浄するための技術が知られるが、この技術は、機械装置の観点、使用済み溶剤の処分の観点及び労力の観点から極めて複雑かつコスト高であることが分かっている。
【００１３】
本発明の課題は、上述の技術によりかつ既知のタイプの装置により示される欠点を未然に防ぐことのできる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１４】
この課題に沿って、本発明の目的は、半導体ウェーハの表面から集積回路のあらゆる痕跡をなくして第三者によるコピー又は復元の試みを不可能にする、半導体の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、半導体ウェーハの少なくとも一部を回収できるようにする、半導体の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の別の目的は、自動的に運転するようにプログラムすることができ、よって限定的な資格しか有さない少数のオペレータでも管理できる装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、既知のシステム及び技術を使用して製造できる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１８】
後にさらに明白となるこの課題及びこれらの目的及び他の目的を達成する、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置は、
− レーザエミッタ手段であってその少なくとも１つのビームが少なくとも１つの半導体ウェーハ又はその少なくとも１つの断片に当たって予め設定された厚さの表面層を剥離させるように設計されたレーザエミッタ手段と、
− 上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片の支持手段と、
− 上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片に対して上記エミッタ手段を相対移動させるための手段と、を備え、上記移動手段は、上記エミッタ手段に、上記エミッタにより放射される少なくとも１つのビームが上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のさらなる特徴及び効果は、添付の図面において非限定的な例として示される、その２つの好適な、但し排他的でない実施形態に関する以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
【００２０】
図を参照すると、本発明による、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置の全体を、図１に略示されているその第１の実施形態において参照符号１０で示される。
【００２１】
装置１０はレーザエミッタ手段１１を備え、上記エミッタ手段１１の少なくとも１つのビーム１２は、下に横たわる半導体ウェーハ１３に当たって予め設定された厚さＡを有する表面層１４を剥離するように設計されている。
【００２２】
先に述べたように本発明の非限定的な例であるこの第１の実施形態では、後にさらに明確に述べるエミッタ手段１１が単一のレーザビーム１２を放射する。
【００２３】
装置１０は、単一のウェーハ１３又はその断片を処理するためのものであり、ウェーハ１３は、実際には壊れた、又は部分的に砕けた形状で存在することもある。
【００２４】
装置１０はさらに、例えば支持面１４である、上記少なくとも１つのウェーハ１３又はその断片のための支持手段を備える。
【００２５】
装置１０はさらに、ウェーハ１３又はその断片に対してエミッタ手段１１を相対移動させるための手段１５を備え、上記移動手段は、上記エミッタ手段に、上記手段により放射されるビーム１２がウェーハ１３又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように構成されている。
【００２６】
図１は、一例として、それ自体が既知のタイプである移動手段１５が、エミッタ手段１１によるウェーハ１３の中心から外縁へ向かう螺旋動作を可能にすることを示す。
【００２７】
ウェーハ１３の表面に装備されるマイクロチップ１７はウェーハ上に略示されているが、レーザビーム１２の作用によって取り除かれるように設計されている。
【００２８】
レーザエミッタ手段１１は、安全に作動するように一部が破線で示されているフード１８内に置かれ、フード１８には、レーザビーム１２の作用によって昇華される物質から成るガスを排除するための例えばポンプである吸引手段及び濾過手段１９が結合される。昇華された物質から成る上記ガスは、昇華領域から低温領域へ遠ざかるにつれて凝固して近傍に落下する傾向があり、よって吸引手段１９は、エミッタ手段１１の作動領域であるフード１８内に破壊屑が蓄積することを防止する。
【００２９】
先に述べたように、エミッタ手段１１は、Ｎｄ：Ｙａｇ（ネオジムドープ・イットリウムアルミニウムガーネット）結晶タイプ、又はこれに類似する同等タイプのレーザエミッタを備える。
【００３０】
エミッタ手段１１は、１０から３０ｋＨｚまでの範囲の周波数及び１０６４ｎｍの波長でパルスビーム１２（業界用語でいう「Ｑスイッチ」）を放射することができる。
【００３１】
上記レーザエミッタの出力は、約５００公称ワットである。
【００３２】
極めて高い比エネルギーを有するレーザパルスは各々、１つの領域と次の領域との間で重複する部分を伴いながら約０．３×０．３ｍｍ２の表面領域に作用する。上記重複する部分は、好適には、単一のレーザパルスが当たる領域の約５０％である。
【００３３】
本明細書で使用する「約」という用語は、これが付される値が関連分野では一般的であるとして当業者に周知の範囲内で変わる場合のあることを指すためのものである。
【００３４】
装置１０の動作は、下記の通りである。
【００３５】
剥離は、ウェーハ１３を支持面１４上に位置合わせし、これをレーザエミッタに対して心合わせした後に開始される。
【００３６】
パルスレーザビーム１２はウェーハ１３の中心領域に当てられ、次いで、螺旋形路を外側へ辿るようにして移動され、ウェーハ１３の表面全体をカバーする。
【００３７】
レーザパルスは、図中のクラウド２０で略示されるプラズマ（概して５０００℃から９０００℃の範囲の超高温イオン化ガス）を形成する。
【００３８】
パルスレーザビーム１２の強力なエネルギー衝撃による作用と、レーザパルスが作用する領域に発生されるプラズマ２０の高温による作用との結合は、ウェーハ１３の表面上に存在するエレメントが金属であれ、酸化物、窒化物、シリコン又は他の物質であれ、上記エレメントの深さＡまでの状態変化（昇華）を決定する。深さＡは、エミッタ手段１１を適切に調節することによって予め設定することができ、典型的には、１から２０ミクロンまでの範囲である。
【００３９】
ウェーハ１３の表面上のマイクロチップ１７を構成するこれらのエレメントは、数マイクロ秒で固体状態から気体状態へ移行し、レーザパルスのエネルギー的な連続作用によってウェーハ１３のシリコン表面から離昇される。
【００４０】
昇華された複合物によるこれらのガスは、昇華点から移動されるとプラズマバブル２０の周縁領域へ向かって流れ、遠心力により低温領域へ至り、当該領域で冷却され、凝固する。
【００４１】
吸引手段１９は、最終的に生じた固体粒子がウェーハ１３の表面上へ再び堆積しないように、凝固した上記ガスを除去する。
【００４２】
従って、本発明による装置１０の動作は、半導体ウェーハ１３の表面上に存在するエレメント及び／又は有機物質及び無機物質の層を、格子間拡散であれ、イオンインプランテーション、エピタキシャル蒸着又は他の類似作業及び同等作業であれ、上記エレメント及び／又は層がウェーハ１３上へ蒸着された方法に関わらず、一度のパスで同時に、かつ高速で除去しかつ抽出することにある。
【００４３】
これらのエレメント及び／又は層は、概してマイクロチップ１７を画定する。上記マイクロチップは、概して１ミクロン未満の厚さＢを有する。
【００４４】
エミッタ手段１１が動作する間は、図４に例示されるように、マイクロチップ１７の層に加えて、基板の一部であるシリコンの一部も昇華されて除去されるが、ウェーハ１３の大部分は保持され、後続のリサイクル作業に利用可能である。
【００４５】
装置１０が実行するように設計されるこのプロセスは、シリコンに限らず様々なタイプの半導体に、ウェーハ１３の全体形状及び破壊した断片形状の双方で実行することができる。
【００４６】
図２及び３に略示され、かつ参照数字１１０で示されている第２の実施形態において、本発明による装置は、並列配置された一連のエミッタを備えるレーザエミッタ手段１１１を装備している。図示されている例では、上記一連のエミッタは４つであり、各々１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１ｄである。
【００４７】
個々のビーム１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄは、処理されている表面領域がレーザの作用によってエッチングされずに残る危険性がなく安全に動作するように、横方向に隣接するエミッタによって生成されるビームに重なる。
【００４８】
従って、ビーム１１２ａ以下は、全体として、ウェーハ１１３がその全幅に渡って処理されるようなサイズの一帯へ作用する。
【００４９】
エミッタ１１１ａ以下は、コンベヤベルト１１４に対して垂直方向に並列配置され、コンベヤベルト１１４は、ベルト１１４上へ位置決めされる一連の連続するウェーハ１１３、１１３ａ又はその断片のための支持面を形成する。
【００５０】
ベルト１１４は、回転することによってウェーハを、エミッタ１１１ａ以下がその内部で作動するフード１１８の下へ相次いで移動させる。
【００５１】
同じく本発明の非限定的な例である、本発明のこの第２の実施形態では、吸引及び濾過手段は、第１の吸引手段１１９ａと、第２の吸引手段１１９ｂと、濾過又はフィルタ手段１１９ｃとを備える。
【００５２】
第１の吸引手段１１９ａは、フード１１８においてコンベヤベルト１１４より下で作動する。
【００５３】
コンベヤベルト１１４は穴１２１を装備し、よって、フード１１８より下に設けられる吸引チャンバ１２２内へ誘導される吸気によりウェーハ１１３以下はベルト１１４へ張り付き、剥離作業の間はその位置に保たれる。ベルト１１４は、同時にガス及び破壊屑を吸引してガスを冷却させる。
【００５４】
また、コンベヤベルト１１４は、エミッタ手段１１１と支持手段（事実上ベルト１１４により構成される）とを相対動作させるための手段１１５も構成する。
【００５５】
第２の吸引手段１１９ｂは、フード１１８の上側部分からガスを吸引する。
【００５６】
第１の吸引手段１１９ａ及び第２の吸引手段１１９ｂは共に、既知のタイプのフィルタで構成される濾過手段１１９ｃへ接続される。濾過手段１１９ｃは、吸引される有害物質を保留するように適合化されている。
【００５７】
こうして、装置１１０は継続動作によって大量の半導体ウェーハを処理することができ、第１の実施形態における装置１０によって達成できる方法に類似する方法で、半導体ウェーハからその上に製造されたマイクロチップを完全に除去する。
【００５８】
計算によれば、このような装置１１０の使用により、直径８インチのウェーハを１時間に１５０から２００枚まで、理想的には、１日に３６００から４８００枚の範囲で清浄にすることが可能である。
【００５９】
エミッタ１１１ａ以下の動作原理は、本発明の第１の実施形態１０のＮｄ：Ｙａｇ結晶エミッタ手段に関して述べたものに完全に類似している。
【００６０】
本発明による装置１０及び１１０の用途は、特に電子機器部門において多数存在する可能性がある。
【００６１】
装置１０及び１１０は、半導体ウェーハ１３及び１１３の表面、又はその断片の表面に様々な方法で蒸着された金属製及び非金属製双方の全ての回路、パターン、層を電力の使用のみで、故に特にコスト高で複雑な化学プラントに頼ることなく除去することを可能にする。
【００６２】
処理されるべきウェーハの表面上におけるレーザパルスの重なりは、知的財産を包含する集積回路の完全な除去を保証し、結果的に、如何なる方法であれ第三者がこの知的財産をコピーしかつ／又は使用することを不可能にする。
【００６３】
実際には、これまでに説明した本発明はその課題及び目的を達成することが判明している。
【００６４】
具体的には、本発明は、半導体ウェーハの表面から集積回路のあらゆる痕跡をなくして第三者によるコピー又は復元の試みを不可能にする、半導体の表面を取り除くための装置を提供する。
【００６５】
さらに、本発明は、マイクロチップを含む表面層が取り除かれた半導体ウェーハの大部分を回収できるようにする、半導体の表面を取り除くための装置を提供する。残された半導体材料は、既知の技術によってリサイクルされることが可能である。
【００６６】
さらに、本発明は、自動的に運転するようにプログラムすることができ、よって限定的な資格しか有さない少数のオペレータでも管理できる装置を提供する。
【００６７】
さらに、本発明は、既知のシステム及び技術によって製造できる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供する。
【００６８】
このようにして考案される本発明は、多くの修正及び変形が可能であり、これらは全て、添付のクレームの範囲に含まれる。詳細事項は全て、技術的に同等である他のエレメントにさらに置換されてもよい。
【００６９】
実際には、特有の使用に適合性がある限り、使用される材料並びに寸法は、要件及び最新技術に従った任意のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による、その第１の実施形態における装置を示す略斜視図である。
【図２】本発明による、その第２の実施形態における装置を示す略正面図である。
【図３】図２に示す本発明の第２の実施形態における装置の側面図である。
【図４】本発明による装置を使用して実行される剥離を示す側断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路又はチップは、半導体材料（概してシリコンであるが、ガリウム砒素又は他の類似材料及び同等材料である場合もある）の基板上へ電子回路を集積することによって構成される電子デバイスである。
【０００３】
集積回路（以後ＩＣ）の製造コストはその複雑さが増す場合もほとんど、又は全く変化せず、従って、互いに、かつ外部と相互に連接される一連の内部ステージで構成される複雑な回路を開発し、特定の装置に必要とされる全ての機能を集中させることのほうが遙かに経済的である。
【０００４】
このような理由により、超小型電子技術の業界は、汎用ＩＣの提供量は比較的少ないものの、各々が特有の目的で設計された、従って企業の貴重なノウハウとなる何万もの特殊化されたＩＣを提供している。
【０００５】
企業が考案する各技術的ソリューションは知的及び工業所有権を発生させ、これらは特許によって保護されている場合があるが、これらの技術的ソリューションの大部分は一般的に会社内の産業機密扱いにされ、よって製造会社は、自社の技術コンテンツが競合企業に気付かれないように用心深く隠蔽する措置を講じている。
【０００６】
ＩＣを製造するための最初の材料は、基板として知られる半導体の円形部分である。概して既に弱いドーピングが施されているこの材料は、イオンインプランテーションによって、又は熱拡散によってさらにドープされ、並列配置された一連の所定の同一回路を後に作成するためのアクティブな領域が生成される。次に、多結晶半導体層、絶縁薄層、酸化物絶縁層及び電気接続のための金属層（ケイ化物、又は例えばアルミニウム、タングステンもしくは例外的に銅等の金属）等の異なる材料による一連の薄層が、エピタキシによって、又は熱的に蒸着されて成長される。
【０００７】
先に述べたように、新しいＩＣは各々知的及び／又は産業財産権を発生させる。これは、使用されていない、又は廃棄された製品を処分する際に、許諾されていない第三者が上記未使用の集積回路のコンテンツをコピーして再現することを不可能にする必要性に関連した問題を引き起こす。
【０００８】
現時点では、競合者が廃棄された回路内に存在する知的財産を産業スパイ行為によって入手することを防止するために、廃棄された集積回路はグラインディングによって粉砕される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このグラインディングは、かなりのコストを費やして、破壊されるべき回路の製造業者側のオブザーバによる目視監督下で作業するように要請された専門企業によって実行される。オブザーバは、認定された要員が、廃棄される回路が全て十分に粉砕されるように適切に作業を進めることを確認しなければならない。
【００１０】
このグラインディングは、必然的に２つのリスクを伴う。第１のリスクは、認定された要員の忠節に関したリスクであり、第２のより具体的なリスクは、微粉砕は必ずしも回路をそれが使用不可になるサイズにまで縮小しないという事実に関したものである。場合によっては、マイクロチップの微視的な粒からも、マイクロチップが保有する知的財産を復元することが実際に可能である。
【００１１】
さらに、回路が設けられるシリコン又は他の同等の半導体製のウェーハはグラインディングによって全て失われることになり、原材料が無為に浪費される。
【００１２】
代替方法として、回路の表面を化学洗浄するための技術が知られるが、この技術は、機械装置の観点、使用済み溶剤の処分の観点及び労力の観点から極めて複雑かつコスト高であることが分かっている。
【００１３】
本発明の課題は、上述の技術によりかつ既知のタイプの装置により示される欠点を未然に防ぐことのできる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１４】
この課題に沿って、本発明の目的は、半導体ウェーハの表面から集積回路のあらゆる痕跡をなくして第三者によるコピー又は復元の試みを不可能にする、半導体の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、半導体ウェーハの少なくとも一部を回収できるようにする、半導体の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の別の目的は、自動的に運転するようにプログラムすることができ、よって限定的な資格しか有さない少数のオペレータでも管理できる装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、既知のシステム及び技術を使用して製造できる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供することにある。
【００１８】
後にさらに明白となるこの課題及びこれらの目的及び他の目的を達成する、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置は、
− レーザエミッタ手段であってその少なくとも１つのビームが少なくとも１つの半導体ウェーハ又はその少なくとも１つの断片に当たって予め設定された厚さの表面層を剥離させるように設計されたレーザエミッタ手段と、
− 上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片の支持手段と、
− 上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片に対して上記エミッタ手段を相対移動させるための手段と、を備え、上記移動手段は、上記エミッタ手段に、上記エミッタにより放射される少なくとも１つのビームが上記少なくとも１つのウェーハ又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のさらなる特徴及び効果は、添付の図面において非限定的な例として示される、その２つの好適な、但し排他的でない実施形態に関する以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
【００２０】
図を参照すると、本発明による、半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置の全体を、図１に略示されているその第１の実施形態において参照符号１０で示される。
【００２１】
装置１０はレーザエミッタ手段１１を備え、上記エミッタ手段１１の少なくとも１つのビーム１２は、下に横たわる半導体ウェーハ１３に当たって予め設定された厚さＡを有する表面層１４を剥離するように設計されている。
【００２２】
先に述べたように本発明の非限定的な例であるこの第１の実施形態では、後にさらに明確に述べるエミッタ手段１１が単一のレーザビーム１２を放射する。
【００２３】
装置１０は、単一のウェーハ１３又はその断片を処理するためのものであり、ウェーハ１３は、実際には壊れた、又は部分的に砕けた形状で存在することもある。
【００２４】
装置１０はさらに、例えば支持面１４である、上記少なくとも１つのウェーハ１３又はその断片のための支持手段を備える。
【００２５】
装置１０はさらに、ウェーハ１３又はその断片に対してエミッタ手段１１を相対移動させるための手段１５を備え、上記移動手段は、上記エミッタ手段に、上記手段により放射されるビーム１２がウェーハ１３又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように構成されている。
【００２６】
図１は、一例として、それ自体が既知のタイプである移動手段１５が、エミッタ手段１１によるウェーハ１３の中心から外縁へ向かう螺旋動作を可能にすることを示す。
【００２７】
ウェーハ１３の表面に装備されるマイクロチップ１７はウェーハ上に略示されているが、レーザビーム１２の作用によって取り除かれるように設計されている。
【００２８】
レーザエミッタ手段１１は、安全に作動するように一部が破線で示されているフード１８内に置かれ、フード１８には、レーザビーム１２の作用によって昇華される物質から成るガスを排除するための例えばポンプである吸引手段及び濾過手段１９が結合される。昇華された物質から成る上記ガスは、昇華領域から低温領域へ遠ざかるにつれて凝固して近傍に落下する傾向があり、よって吸引手段１９は、エミッタ手段１１の作動領域であるフード１８内に破壊屑が蓄積することを防止する。
【００２９】
先に述べたように、エミッタ手段１１は、Ｎｄ：Ｙａｇ（ネオジムドープ・イットリウムアルミニウムガーネット）結晶タイプ、又はこれに類似する同等タイプのレーザエミッタを備える。
【００３０】
エミッタ手段１１は、１０から３０ｋＨｚまでの範囲の周波数及び１０６４ｎｍの波長でパルスビーム１２（業界用語でいう「Ｑスイッチ」）を放射することができる。
【００３１】
上記レーザエミッタの出力は、約５００公称ワットである。
【００３２】
極めて高い比エネルギーを有するレーザパルスは各々、１つの領域と次の領域との間で重複する部分を伴いながら約０．３×０．３ｍｍ２の表面領域に作用する。上記重複する部分は、好適には、単一のレーザパルスが当たる領域の約５０％である。
【００３３】
本明細書で使用する「約」という用語は、これが付される値が関連分野では一般的であるとして当業者に周知の範囲内で変わる場合のあることを指すためのものである。
【００３４】
装置１０の動作は、下記の通りである。
【００３５】
剥離は、ウェーハ１３を支持面１４上に位置合わせし、これをレーザエミッタに対して心合わせした後に開始される。
【００３６】
パルスレーザビーム１２はウェーハ１３の中心領域に当てられ、次いで、螺旋形路を外側へ辿るようにして移動され、ウェーハ１３の表面全体をカバーする。
【００３７】
レーザパルスは、図中のクラウド２０で略示されるプラズマ（概して５０００℃から９０００℃の範囲の超高温イオン化ガス）を形成する。
【００３８】
パルスレーザビーム１２の強力なエネルギー衝撃による作用と、レーザパルスが作用する領域に発生されるプラズマ２０の高温による作用との結合は、ウェーハ１３の表面上に存在するエレメントが金属であれ、酸化物、窒化物、シリコン又は他の物質であれ、上記エレメントの深さＡまでの状態変化（昇華）を決定する。深さＡは、エミッタ手段１１を適切に調節することによって予め設定することができ、典型的には、１から２０ミクロンまでの範囲である。
【００３９】
ウェーハ１３の表面上のマイクロチップ１７を構成するこれらのエレメントは、数マイクロ秒で固体状態から気体状態へ移行し、レーザパルスのエネルギー的な連続作用によってウェーハ１３のシリコン表面から離昇される。
【００４０】
昇華された複合物によるこれらのガスは、昇華点から移動されるとプラズマバブル２０の周縁領域へ向かって流れ、遠心力により低温領域へ至り、当該領域で冷却され、凝固する。
【００４１】
吸引手段１９は、最終的に生じた固体粒子がウェーハ１３の表面上へ再び堆積しないように、凝固した上記ガスを除去する。
【００４２】
従って、本発明による装置１０の動作は、半導体ウェーハ１３の表面上に存在するエレメント及び／又は有機物質及び無機物質の層を、格子間拡散であれ、イオンインプランテーション、エピタキシャル蒸着又は他の類似作業及び同等作業であれ、上記エレメント及び／又は層がウェーハ１３上へ蒸着された方法に関わらず、一度のパスで同時に、かつ高速で除去しかつ抽出することにある。
【００４３】
これらのエレメント及び／又は層は、概してマイクロチップ１７を画定する。上記マイクロチップは、概して１ミクロン未満の厚さＢを有する。
【００４４】
エミッタ手段１１が動作する間は、図４に例示されるように、マイクロチップ１７の層に加えて、基板の一部であるシリコンの一部も昇華されて除去されるが、ウェーハ１３の大部分は保持され、後続のリサイクル作業に利用可能である。
【００４５】
装置１０が実行するように設計されるこのプロセスは、シリコンに限らず様々なタイプの半導体に、ウェーハ１３の全体形状及び破壊した断片形状の双方で実行することができる。
【００４６】
図２及び３に略示され、かつ参照数字１１０で示されている第２の実施形態において、本発明による装置は、並列配置された一連のエミッタを備えるレーザエミッタ手段１１１を装備している。図示されている例では、上記一連のエミッタは４つであり、各々１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び１１１ｄである。
【００４７】
個々のビーム１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ及び１１２ｄは、処理されている表面領域がレーザの作用によってエッチングされずに残る危険性がなく安全に動作するように、横方向に隣接するエミッタによって生成されるビームに重なる。
【００４８】
従って、ビーム１１２ａ以下は、全体として、ウェーハ１１３がその全幅に渡って処理されるようなサイズの一帯へ作用する。
【００４９】
エミッタ１１１ａ以下は、コンベヤベルト１１４に対して垂直方向に並列配置され、コンベヤベルト１１４は、ベルト１１４上へ位置決めされる一連の連続するウェーハ１１３、１１３ａ又はその断片のための支持面を形成する。
【００５０】
ベルト１１４は、回転することによってウェーハを、エミッタ１１１ａ以下がその内部で作動するフード１１８の下へ相次いで移動させる。
【００５１】
同じく本発明の非限定的な例である、本発明のこの第２の実施形態では、吸引及び濾過手段は、第１の吸引手段１１９ａと、第２の吸引手段１１９ｂと、濾過又はフィルタ手段１１９ｃとを備える。
【００５２】
第１の吸引手段１１９ａは、フード１１８においてコンベヤベルト１１４より下で作動する。
【００５３】
コンベヤベルト１１４は穴１２１を装備し、よって、フード１１８より下に設けられる吸引チャンバ１２２内へ誘導される吸気によりウェーハ１１３以下はベルト１１４へ張り付き、剥離作業の間はその位置に保たれる。ベルト１１４は、同時にガス及び破壊屑を吸引してガスを冷却させる。
【００５４】
また、コンベヤベルト１１４は、エミッタ手段１１１と支持手段（事実上ベルト１１４により構成される）とを相対動作させるための手段１１５も構成する。
【００５５】
第２の吸引手段１１９ｂは、フード１１８の上側部分からガスを吸引する。
【００５６】
第１の吸引手段１１９ａ及び第２の吸引手段１１９ｂは共に、既知のタイプのフィルタで構成される濾過手段１１９ｃへ接続される。濾過手段１１９ｃは、吸引される有害物質を保留するように適合化されている。
【００５７】
こうして、装置１１０は継続動作によって大量の半導体ウェーハを処理することができ、第１の実施形態における装置１０によって達成できる方法に類似する方法で、半導体ウェーハからその上に製造されたマイクロチップを完全に除去する。
【００５８】
計算によれば、このような装置１１０の使用により、直径８インチのウェーハを１時間に１５０から２００枚まで、理想的には、１日に３６００から４８００枚の範囲で清浄にすることが可能である。
【００５９】
エミッタ１１１ａ以下の動作原理は、本発明の第１の実施形態１０のＮｄ：Ｙａｇ結晶エミッタ手段に関して述べたものに完全に類似している。
【００６０】
本発明による装置１０及び１１０の用途は、特に電子機器部門において多数存在する可能性がある。
【００６１】
装置１０及び１１０は、半導体ウェーハ１３及び１１３の表面、又はその断片の表面に様々な方法で蒸着された金属製及び非金属製双方の全ての回路、パターン、層を電力の使用のみで、故に特にコスト高で複雑な化学プラントに頼ることなく除去することを可能にする。
【００６２】
処理されるべきウェーハの表面上におけるレーザパルスの重なりは、知的財産を包含する集積回路の完全な除去を保証し、結果的に、如何なる方法であれ第三者がこの知的財産をコピーしかつ／又は使用することを不可能にする。
【００６３】
実際には、これまでに説明した本発明はその課題及び目的を達成することが判明している。
【００６４】
具体的には、本発明は、半導体ウェーハの表面から集積回路のあらゆる痕跡をなくして第三者によるコピー又は復元の試みを不可能にする、半導体の表面を取り除くための装置を提供する。
【００６５】
さらに、本発明は、マイクロチップを含む表面層が取り除かれた半導体ウェーハの大部分を回収できるようにする、半導体の表面を取り除くための装置を提供する。残された半導体材料は、既知の技術によってリサイクルされることが可能である。
【００６６】
さらに、本発明は、自動的に運転するようにプログラムすることができ、よって限定的な資格しか有さない少数のオペレータでも管理できる装置を提供する。
【００６７】
さらに、本発明は、既知のシステム及び技術によって製造できる、半導体の表面、具体的には集積回路の表面を取り除くための装置を提供する。
【００６８】
このようにして考案される本発明は、多くの修正及び変形が可能であり、これらは全て、添付のクレームの範囲に含まれる。詳細事項は全て、技術的に同等である他のエレメントにさらに置換されてもよい。
【００６９】
実際には、特有の使用に適合性がある限り、使用される材料並びに寸法は、要件及び最新技術に従った任意のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による、その第１の実施形態における装置を示す略斜視図である。
【図２】本発明による、その第２の実施形態における装置を示す略正面図である。
【図３】図２に示す本発明の第２の実施形態における装置の側面図である。
【図４】本発明による装置を使用して実行される剥離を示す側断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置において、
− 少なくとも１つのビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）が、少なくとも１つの半導体ウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその少なくとも１つの断片に当たって予め設定された厚さ（Ａ）の表面層を剥離させるように設計された、レーザエミッタ手段（１１，１１１）と、
− 前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片のための支持手段（１４，１１４）と、
− 前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片に対して前記エミッタ手段（１１，１１１）を相対移動させるための手段（１５，１１５）であって、前記エミッタ手段に、発光により放射される少なくとも１つのビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）に前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されている手段（１５，１１５）とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は、Ｎｄ：Ｙａｇ結晶タイプ、又はこれに類似するタイプ及びこれと同等タイプである少なくとも１つのレーザエミッタを備えることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は、１０から３０ｋＨｚまでの範囲の周波数及び１０６４ｎｍの波長でパルス化されるビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）を放射するように適合化されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は約５００公称ワットの電力レベルを有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記レーザパルスは前記レーザパルスが作用する領域にプラズマ（２０）を形成し、前記プラズマ（２０）は、前記レーザパルスの作用と共働して前記ウェーハ（１３）の表面上に存在するエレメントを深さ（Ａ）まで剥離させ、前記深さ（Ａ）は前記エミッタ手段（１１）を適宜調節することによって予め設定され得ることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
極めて高い比エネルギーを有する前記レーザパルスは各々、約０．３×０．３ｍｍ２である表面領域に作用することを特徴とする、１から５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記レーザパルスは、照射される表面の１つの領域と次の領域との間に重複する部分を伴いながら相次いで発生し、前記重複する部分は、好適には、個々のレーザパルスが当たる領域の約５０％であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つ記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのウェーハ（１３）又はその断片のための前記支持手段は支持表面（１４）によって構成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記移動手段（１５）は、前記エミッタ手段（１１）による前記ウェーハ（１３）の中心から外縁へ向かう、又はその逆の螺旋動作（１６）を可能にすることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記レーザエミッタ手段（１１，１１１）は安全に作動するようにフード（１８，１１８）内に配置され、前記フード（１８，１１８）には、前記レーザビームの作用によって昇華される物質から成るガスを排除するための吸引及びフィルタ手段（１９，１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ）が結合されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記レーザエミッタ手段（１１１）は、並列配置された一連のエミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
並列配置された前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）の個々のビーム（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）は、処理されている表面の領域が前記レーザの作用によってエッチングされずに残る危険性がなく動作するように、前記横方向に隣接するエミッタによって生成されるビームに重なることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記ビーム（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）は、全体として、前記ウェーハ（１１３）の全幅に渡って作用するようなサイズの一帯を形成することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記移動手段（１１５）は、一連の連続するウェーハ（１１３，１１３ａ）又はその断片のための支持面を形成するコンベヤベルト（１１４）によって構成され、前記一連の連続するウェーハ（１１３，１１３ａ）又はその断片は前記ベルト（１１４）上へ載せられ、前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）は前記ベルト（１１４）に対して垂直方向に並列配置されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記ベルト（１１４）は回転することにより、前記ウェーハを相次いで、前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）がその内部で作業する前記フード（１１８）より下に置くことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記吸引及び濾過手段は、前記フード（１１８）において前記コンベヤベルト（１１４）より下で作業するように適合化された第１の吸引手段（１１９ａ）と、前記フード（１１８）の上側部分からガスを吸引することに適する第２の吸引手段（１１９ｂ）とを備え、前記第１の手段（１１９ａ）及び前記第２の手段（１１９ｂ）は、吸引される有害物質を保留するように適合化された既知のタイプのフィルタで構成される前記濾過手段（１１９ｃ）へ接続されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記コンベヤベルト（１１４）には複数の穴（１２１）が開けられ、よって前記フード（１１８）より下に設けられる吸引チャンバ（１２２）内へ誘導される部分的真空により前記ウェーハ（１１３）以下は前記ベルト（１１４）へ張り付き、よって剥離作業の間は所定位置に保たれ、かつ前記ベルト（１１４）は同時にガス及び破壊屑を吸引してガスを冷却させることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１】
半導体の表面、具体的には集積回路を有する表面を取り除くための装置において、
− 少なくとも１つのビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）が、少なくとも１つの半導体ウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその少なくとも１つの断片に当たって予め設定された厚さ（Ａ）の表面層を剥離させるように設計された、レーザエミッタ手段（１１，１１１）と、
− 前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片のための支持手段（１４，１１４）と、
− 前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片に対して前記エミッタ手段（１１，１１１）を相対移動させるための手段（１５，１１５）であって、前記エミッタ手段に、発光により放射される少なくとも１つのビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）に前記少なくとも１つのウェーハ（１３，１１３，１１３ａ）又はその断片の除去されるべき表面の全体に進行する経路をたどらせるように適合化されている手段（１５，１１５）とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は、Ｎｄ：Ｙａｇ結晶タイプ、又はこれに類似するタイプ及びこれと同等タイプである少なくとも１つのレーザエミッタを備えることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は、１０から３０ｋＨｚまでの範囲の周波数及び１０６４ｎｍの波長でパルス化されるビーム（１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）を放射するように適合化されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記エミッタ手段（１１，１１１）は約５００公称ワットの電力レベルを有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記レーザパルスは前記レーザパルスが作用する領域にプラズマ（２０）を形成し、前記プラズマ（２０）は、前記レーザパルスの作用と共働して前記ウェーハ（１３）の表面上に存在するエレメントを深さ（Ａ）まで剥離させ、前記深さ（Ａ）は前記エミッタ手段（１１）を適宜調節することによって予め設定され得ることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
極めて高い比エネルギーを有する前記レーザパルスは各々、約０．３×０．３ｍｍ２である表面領域に作用することを特徴とする、１から５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記レーザパルスは、照射される表面の１つの領域と次の領域との間に重複する部分を伴いながら相次いで発生し、前記重複する部分は、好適には、個々のレーザパルスが当たる領域の約５０％であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１つ記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのウェーハ（１３）又はその断片のための前記支持手段は支持表面（１４）によって構成されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記移動手段（１５）は、前記エミッタ手段（１１）による前記ウェーハ（１３）の中心から外縁へ向かう、又はその逆の螺旋動作（１６）を可能にすることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記レーザエミッタ手段（１１，１１１）は安全に作動するようにフード（１８，１１８）内に配置され、前記フード（１８，１１８）には、前記レーザビームの作用によって昇華される物質から成るガスを排除するための吸引及びフィルタ手段（１９，１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ）が結合されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記レーザエミッタ手段（１１１）は、並列配置された一連のエミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
並列配置された前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）の個々のビーム（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）は、処理されている表面の領域が前記レーザの作用によってエッチングされずに残る危険性がなく動作するように、前記横方向に隣接するエミッタによって生成されるビームに重なることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記ビーム（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ）は、全体として、前記ウェーハ（１１３）の全幅に渡って作用するようなサイズの一帯を形成することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記移動手段（１１５）は、一連の連続するウェーハ（１１３，１１３ａ）又はその断片のための支持面を形成するコンベヤベルト（１１４）によって構成され、前記一連の連続するウェーハ（１１３，１１３ａ）又はその断片は前記ベルト（１１４）上へ載せられ、前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）は前記ベルト（１１４）に対して垂直方向に並列配置されていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記ベルト（１１４）は回転することにより、前記ウェーハを相次いで、前記エミッタ（１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ）がその内部で作業する前記フード（１１８）より下に置くことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記吸引及び濾過手段は、前記フード（１１８）において前記コンベヤベルト（１１４）より下で作業するように適合化された第１の吸引手段（１１９ａ）と、前記フード（１１８）の上側部分からガスを吸引することに適する第２の吸引手段（１１９ｂ）とを備え、前記第１の手段（１１９ａ）及び前記第２の手段（１１９ｂ）は、吸引される有害物質を保留するように適合化された既知のタイプのフィルタで構成される前記濾過手段（１１９ｃ）へ接続されることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記コンベヤベルト（１１４）には複数の穴（１２１）が開けられ、よって前記フード（１１８）より下に設けられる吸引チャンバ（１２２）内へ誘導される部分的真空により前記ウェーハ（１１３）以下は前記ベルト（１１４）へ張り付き、よって剥離作業の間は所定位置に保たれ、かつ前記ベルト（１１４）は同時にガス及び破壊屑を吸引してガスを冷却させることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１つに記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−３４７２８（Ｐ２００９−３４７２８Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−２１４２９（Ｐ２００８−２１４２９）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（５０８０３３７９７）ヘリオス・テクノロジー・ソシエタ・レスポンサビリタ・リミタータ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＨＥＬＩＯＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓ．Ｒ．Ｌ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４２９（Ｐ２００８−２１４２９）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（５０８０３３７９７）ヘリオス・テクノロジー・ソシエタ・レスポンサビリタ・リミタータ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＨＥＬＩＯＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓ．Ｒ．Ｌ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]