（映維網Nweon 2023年02月21日）晶圓管芯的一個或多個邊緣可以拋光以用於光子學電路、雷射器或波導。生產相關拋光模具的傳統方法包括手動拋光每個樣品至正確的層和厚度。然而，這種手動拋光耗時且依賴於操作員。每個操作員可以以不同的方式拋光模具，並拋光到不同的深度。這反過來又導致拋光劑在不同模具之間的不均勻分布。
Meta指出，行業已經嘗試自動化這種晶圓拋光過程。然而，當前的自動化系統不允許大規模的自動化晶圓級拋光。例如，傳統的自動晶圓拋光系統設計為單獨拾取每個晶圓，然後一次拋光一個。儘管這個過程是自動化的，但依然耗時且效率低下。
所以在名為「Complex photonics circuit fabrication」的專利申請中，這家公司提出了一種自動化、高容量的拋光解決方案，並用於生產具有拋光或鏡面拋光邊緣的半導體管芯。
Meta宣稱，與傳統方法相比，採用發明描述的方法可以實現改進的光學性能，因為每個邊緣可以拋光到相同的深度和相同的角度，並且可以減少手動過程中產生的偽影數量，可以減少每個矽片的生產時間。
專利描述的實施例可以包括配置為保持完整晶圓（未切割）的晶圓卡盤。系統同時可以包括將晶圓切片成列的切片組件，以及同時將所有單個列旋轉90度的旋轉系統。另外，系統可以包括拋光旋轉晶圓柱的暴露邊緣的拋光組件。在拋光之後，它可以將柱旋轉回到其原始的平坦位置，並且可以在橫向方向切割柱以形成各自具有至少一個拋光邊緣的單個模具。
系統可以配置為切片基本上任何尺寸的半導體或任何類型的晶圓，並且可以配置成同時均勻地拋光大量裸片，例如數十、數百或數千（取決於晶片尺寸和晶圓尺寸）。
在一個實施例中，切片組件和拋光組件可以組合成相同的系統或設備。因此，切割的半導體柱不需要大距離地轉移到拋光組件，從而減少傳輸時間並提高製造效率。這同時可以減少設備的工業占地面積，因為卡盤、切片元件和拋光元件都是同一設備的組成。
圖1A的組合半導體晶圓切割和拋光系統100包括不同的組件，它們可以一起工作以接近半導體晶圓、將晶圓切成片、拋光晶圓片，然後進一步將拋光的晶圓片切割成裸片。其中，每個裸片具有至少一個拋光側。
在晶圓切割和拋光系統100中，可以實現裝載和卸載站101以將半導體晶圓存儲和/或裝載到卡盤102。卡盤102可以配置為在半導體晶圓切割成列或條時保持半導體晶圓。由電子控制器控制的移動臂103可以將由卡盤102保持的半導體晶圓移動到切割站或切割組件104。切割組件104可以配置為將半導體晶圓切割成多個片。
在晶圓被切割成列或條之後，其可以旋轉到垂直位置，或者可以將條旋轉到相對於水平卡盤102的某個其他指定角度。然後卡盤本身可以繞其水平軸旋轉，使得（現在切割並旋轉的）半導體晶圓片移動到垂直於拋光組件105的表面的位置。拋光組件105然後可以開始旋轉（或繼續旋轉）其拋光表面。移動臂103可使卡盤102朝向拋光組件105移動，以拋光半導體晶圓帶的暴露邊緣。拋光可以繼續進行，直到達到期望的感興趣區域或拋光深度。
在一個實施例中，移動臂103然後可以圍繞其水平軸旋轉卡盤，使得半導體晶圓面向切割組件104。移動臂103可以再次順時針（或逆時針）旋轉卡盤102，使得晶圓片相對於切割刀片旋轉90度。然後，切割組件104的切割刀片可以將晶圓片切割成小方模具。
圖1B包括疊加的虛線，以顯示組合的半導體晶圓切割和拋光系統100的每個組件的總體尺寸和定位。Meta表示，所述組件可以以眾多不同的尺寸和形狀製造，並且可以設計為協同工作，從而批量生產拋光的矽片。
圖2A-2C示出了組合的半導體晶圓切割和拋光系統在不同位置之間轉換。例如，組合的半導體晶圓切割和拋光系統可以處於圖2A中的裝載位置、圖2B中的切片/切割位置以及圖2C中的拋光位置。
例如，卡盤202（其可以與圖1A的卡盤102相同或不同）可以在裝載/卸載站201旁邊的位置開始，其中矽晶圓（未示出）可以裝載到卡盤102。組合的半導體晶圓切割和拋光系統的移動臂203然後可以將卡盤202移動到圖2B中的切片位置。在切片位置，卡盤202可將半導體晶圓固定在適當位置，使得當切割裝置204的切割刀片將晶圓切割成片時，切割的片或柱各自由卡盤202支撐。
然後，移動臂203可以旋轉卡盤202，使其面朝下朝向拋光站205，並且可以將每個晶圓片旋轉到與卡盤正交的90度位置。移動臂203同時可以朝著拋光站205的表面降低卡盤202。當移動臂203將卡盤202降低到拋光站205的拋光表面上時，拋光站205可以開始旋轉或者可以繼續旋轉。
這種降低可能導致切割的晶圓片的暴露邊緣接觸拋光表面，從而可以拋光晶圓片的暴露邊緣。在一個實施例中，移動臂203然後可以將卡盤移回切割位置，以進一步將（拋光的）半導體晶圓片切割成晶片或管芯。如果需要，可以通過再次旋轉並降低卡盤到晶圓晶圓接觸拋光站205的表面位置來進一步拋光晶圓。
圖3A示出了具有多個組件的卡盤300。例如，卡盤300可以包括外殼302、旋轉構件301和多個可旋轉的晶圓板條303。每個可旋轉的晶圓板條303可以配置為支撐半導體晶圓的至少一部分。卡盤300可包括用於由切割裝置產生的每個晶圓片或晶圓列的一個可旋轉的晶圓板條。在其他情況，一個可旋轉的晶圓板條可以支撐兩個、三個或更多個半導體晶圓片。
圖3B示出了沒有外殼302的卡盤300。可旋轉晶圓板條303可以相對於殼體稍微凹陷。凹陷間隙可允許外殼302用作將矽晶圓保持在適當位置的支撐結構。卡盤300可以在半導體晶圓的初始放置期間提供平滑的表面，所有可旋轉的晶圓板條對齊以形成平坦表面，並且可以在拋光安裝到可旋轉晶圓板條303的各個晶圓片的暴露邊緣時提供90度的傾斜位置（或其他指定角度）。
圖4A-4C示出了可旋轉晶圓板帶401從初始平坦位置旋轉到90度旋轉位置的過程。在圖4A和4B之間，可旋轉的晶圓板片已經旋轉了大約45度，圖4C則完全90度旋轉。
圖6A-6C示出了與圖4A-4E所示的卡盤相同（或類似）的卡盤600，並添加了矽晶圓。如圖6A所示，可旋轉晶圓板帶601可以在平坦位置開始，並且可以在粘附到可旋轉晶圓板帶601的不同角度時旋轉，如圖6B和6C所示。
因此，當可旋轉的晶圓板帶601傾斜時，切割的晶圓片605以相應的方式傾斜。當每個晶圓片相對於卡盤600繞橫向或水平軸線旋轉時，每個晶圓帶的暴露邊緣現在至少部分地面向拋光組件。圖6D和6E示出了如由馬達單元604控制的那樣，阻擋組件602如何在支撐結構603上升起。阻擋組件602留下間隙以容納晶圓片605。
然後一旦移動到位，阻擋組件602支撐晶圓片605並將晶圓片保持在適當位置，從而提供要拋光的安全位置。接下來，卡盤600可以在其移動臂上旋轉180度以面對拋光組件，並且可以降低到待拋光組件的表面上。
在一個實施例中，拋光的晶圓片可以再次切割成晶片或管芯。如圖7A所示，切割組件700A可以使用切割刀片705執行初始縱向切割。卡盤的移動臂701可以將卡盤702移動到切割組件700A下方的適當位置，並且切割組件的移動臂704可以將刀片移動到適當位置以進行縱向切割。
當晶圓板帶旋轉時，晶圓片可以保持在可旋轉晶圓板帶703上，並且邊緣被拋光。在拋光之後，卡盤的移動臂701可以再次將卡盤702移動到切割刀片705下方的切割位置。
如圖7B所示，切割組件700B可將切割刀片705連同其凸緣706和其他組件引導到晶圓片上，以將其切成正方形。然後，卡盤本身可以旋轉以面朝下朝向拋光站，在那裡可以在第二側拋光模具。所述過程可重複多達四次，所以如果需要，對管芯的所有四個邊緣進行拋光，以用於雷射、波導和其他應用。
圖10是用於切片和拋光半導體晶圓的示例流程圖。在步驟1010，將半導體晶圓切片成一個或多個晶圓片，其中每個晶圓片由相應的可旋轉晶圓板條支撐。每個晶圓片可以具有平坦的頂表面和一個或多個側邊緣。
在步驟1020，沿著水平軸旋轉可旋轉晶圓板條的晶圓片，以暴露晶圓片的至少一個邊緣以進行拋光。然後在步驟1030，在晶圓片處於旋轉的拋光位置時拋光晶圓片邊緣的至少一部分。可選地，拋光的晶圓片然後可以移回到切割位置，而在所述切割位置，拋光的晶圓片切割成裸片。
Meta表示，專利描述了用於切片和拋光半導體晶圓的高通量、緊湊且成本高效系統。所述系統可以比傳統的手動方法更快的速度輸出拋光的晶圓。
相關專利：Meta Patent | Complex photonics circuit fabrication
名為「Complex photonics circuit fabrication」的Meta專利申請最初在2021年8月提交，並在日前由美國專利商標局公布。