暫時(shí)連接產(chǎn)品襯底與基座襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及暫時(shí)連接產(chǎn)品襯底(2)與基座襯底(6)的方法，其具有下列方法步驟:-將連接層(5)涂覆到基座襯底(6)的產(chǎn)品襯底容納側(cè)(6o)上在產(chǎn)品襯底容納側(cè)(6o)的連接面區(qū)段(13)中,-將具有較小粘著力的非附著層(4)涂覆在產(chǎn)品襯底(2)的連接側(cè)(2u)上在連接側(cè)(2u)的、與連接面區(qū)段(13)至少部分、尤其至少主要、優(yōu)選基本上完全,有關(guān)面對(duì)應(yīng)的非附著面區(qū)段(15)中,其中形成由連接層(5)和基座襯底(6)以及產(chǎn)品襯底(2)和非附著層(4)圍成的容納空間(14)用于容納在產(chǎn)品襯底(2)的連接側(cè)(2u)設(shè)置、與連接側(cè)(2u)隔離的結(jié)構(gòu)(3),-相對(duì)于基座襯底(6)調(diào)準(zhǔn)產(chǎn)品襯底(2)并且在接觸面(16)上連接連接層(5)與非附著層(4)。
【專利說(shuō)明】暫時(shí)連接產(chǎn)品襯底與基座襯底的方法
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于暫時(shí)連接產(chǎn)品襯底與基座襯底方法。
[0002] 在半導(dǎo)體工業(yè)中經(jīng)常需要加工與結(jié)構(gòu)（如芯片）一起裝配的產(chǎn)品襯底并且可以包 括機(jī)械和/或化學(xué)或其他加工步驟（平版印刷，噴涂，涂層等等）以及從A到B運(yùn)輸產(chǎn)品 襯底。
[0003] 此外在產(chǎn)品襯底（200mm, 300mm,甚至到450mm)的半徑總是更大的情況下存在極 大的微型化印刷，以便進(jìn)一步提高部件厚度。可容易設(shè)想，這些極薄產(chǎn)品襯底的處理提出 了巨大的技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 根據(jù)使用的基座材料和基座和產(chǎn)品襯底之間使用的連接層，已知用于溶解或毀掉 連接層的不同方法，例如使用UV光，激光束，溫度作用或溶解媒介。
[0005] 剝離越來(lái)越是關(guān)鍵處理步驟之一，因?yàn)榫哂袔讉€(gè)μ m襯底厚度的薄襯底在剝離/ 脫下時(shí)容易斷裂或由于對(duì)于剝離過(guò)程不需要的力遭受傷害。
[0006] 此外薄襯底只有很少甚至沒有形狀穩(wěn)定性并且在沒有支持材料的情況下卷縮。因 此在處理大多基于向后薄化的晶片的產(chǎn)品襯底期間，固定和支持晶片實(shí)際上是不可避免 的。
[0007] 用于暫時(shí)連接（暫時(shí)粘合）產(chǎn)品襯底與基座襯底的已知的方法設(shè)置用于容易剝 離晶片如雙面上粘合的薄膜，流體，蠟或類似物質(zhì)，因此在加工后的產(chǎn)品襯底可盡可 能容易并且低能量地從基座襯底分離。這樣的方法在US5,725,923，US2007/0184630， EP1286385A2 和 US5, 863, 375 示出。
[0008] 在暫時(shí)連接的情況下存在下列技術(shù)問(wèn)題： 1.部分昂貴材料的較高材料消耗。
[0009] 2.在暫時(shí)粘合時(shí)的高溫和由此較高的能量要求。
[0010] 3.時(shí)間緊張的剝離過(guò)程，尤其在連接層的化學(xué)分離/解散情況下，特別在濕化 學(xué)過(guò)程的情況下，其大都浪費(fèi)、有害環(huán)境并因此低效率的。此外在化學(xué)溶解的情況下出現(xiàn) 了，由于在剝離產(chǎn)品襯底之前連接層的不完全溶解造成了一些位置進(jìn)一步的黏合并且然 后在剝離時(shí)在這些位置導(dǎo)致產(chǎn)品晶片的損毀。
[0011] 4.在剝尚后清洗廣品襯底是必需的。
[0012] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提出方法，以便盡可能無(wú)損并且以盡可能小的能量花費(fèi) 將產(chǎn)品襯底暫時(shí)粘合到基座襯底上，并且用該方法還可以又將產(chǎn)品襯底容易地從基座襯 底解除。
[0013] 這個(gè)人和用根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征來(lái)解決。有利地本發(fā)明的擴(kuò)展方案在從屬 權(quán)利要求給出。由至少兩個(gè)在說(shuō)明書、權(quán)利要求和/或附圖中說(shuō)明的特征組成的全體組合 也落在在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在給出的值范圍的情況下還應(yīng)可將位于所提及的界限內(nèi)部的值 作為極限值公開并且可以以任意組合要求其權(quán)利。
[0014] 本發(fā)明以該思想為基礎(chǔ)，非附著層不是涂覆在基座襯底上而是涂覆在產(chǎn)品襯底 上，更確切地說(shuō)尤其在并非與芯片在一起的區(qū)域中，優(yōu)選地在產(chǎn)品襯底的圓周邊緣上，還 優(yōu)選地在基座襯底上在其位置相對(duì)側(cè)設(shè)置連接層的區(qū)域中。
[0015] 這樣根據(jù)本發(fā)明可能的是，在基座襯底上通過(guò)連接層和基座襯底形成用于在產(chǎn) 品襯底上設(shè)置的結(jié)構(gòu)(尤其芯片）的容納空間。
[0016] 因此根據(jù)本發(fā)明如此調(diào)整大小并且構(gòu)造非附著層，使得在與連接層接觸的情況 下在基座襯底上廣生足夠加工和運(yùn)輸廣品襯底的粘著力。
[0017] 對(duì)產(chǎn)品襯底指的是通常變薄到0. 5 μ m和250 μ m之間的厚度的產(chǎn)品襯底(例如半 導(dǎo)體晶片），其中趨勢(shì)走向越來(lái)越薄的產(chǎn)品襯底。
[0018] 使用例如具有50 μ m和5000 μ m之間（尤其500 μ m和1000 μ m之間）的厚度的基 座襯底作為基座。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式規(guī)定，連接面區(qū)段在基座襯底的側(cè)圓周上，尤其在優(yōu) 選地與產(chǎn)品襯底容納側(cè)同心的環(huán)區(qū)段中布置。通過(guò)均質(zhì)或者均勻地在相應(yīng)的表面上分布地 將連接層和/或非附著層涂覆在產(chǎn)品襯底和/或基座襯底的側(cè)圓周，尤其在優(yōu)選地同心的 環(huán)區(qū)段上，產(chǎn)品襯底用盡可能小的花費(fèi)布置在基座襯底上并且同樣地可容易再次從基座襯 底解除，而不損害在廣品襯底存在的結(jié)構(gòu)。
[0020] 有利地該結(jié)構(gòu)至少部分，優(yōu)選地完全，由非附著層環(huán)繞。這樣同時(shí)保護(hù)該結(jié)構(gòu)通 過(guò)非附著層免受外來(lái)影響。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的其他有利的實(shí)施方式規(guī)定，從基座襯底剝離產(chǎn)品襯底通過(guò)加載基 座襯底用至少主要中心的或至少主要側(cè)面的在基座襯底的背離產(chǎn)品襯底容納側(cè)的剝離側(cè) 上起作用的拉力實(shí)現(xiàn)。
[0022] 因此尤其有利的是，拉力借助于尤其全平面吸住剝離側(cè)的優(yōu)選地柔性的基座保 持器來(lái)施加。作為基座保持器夾盤尤其適合，尤其是用于容納基座襯底，尤其借助于低壓 (例如吸管，孔徑或吸盤）的旋轉(zhuǎn)夾盤（Spinner Chuck)。備選地可設(shè)想機(jī)械容納，例如通 過(guò)側(cè)面的夾子。在其他備選地的擴(kuò)展方案靜電地實(shí)現(xiàn)容納。尤其在暫時(shí)剝離的情況下柔性 基座保持器是有利的，因此可以以尤其經(jīng)濟(jì)的類型和方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品襯底的剝離，而在側(cè)面 的剝離的情況下可設(shè)想硬基座保持器。
[0023] 產(chǎn)品襯底保持器設(shè)計(jì)成與基座保持器，尤其同類，優(yōu)選地相同構(gòu)造，并且將與基 座保持器相對(duì)放置的力尤其全平面地施加到產(chǎn)品襯底上。
[0024] 只要?jiǎng)冸x與接觸面的指向容納空間的內(nèi)側(cè)同心地實(shí)現(xiàn)，在尤其與柔性基座保持 器連接地剝離的情況下這涉及基座襯底的中心加載的變化。由此實(shí)現(xiàn)特別經(jīng)濟(jì)一片對(duì)一片 均勻地從中心到圓周指向的剝離。
[0025] 相反地根據(jù)本發(fā)明可有利的設(shè)想，在產(chǎn)品襯底從基座襯底的主要側(cè)面的剝離或 基座襯底從產(chǎn)品襯底相反地剝離的變化的情況下通過(guò)機(jī)械分離裝置設(shè)置分解，由此對(duì)于 產(chǎn)品襯底較少突然并因此經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)剝離的開始。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明有利地規(guī)定，連接層和非附著層之間起作用的粘著力位于0. lmj/m2 和10J/m2之間，尤其lmj/m2和lj/m2之間。
[0027] 其中通過(guò)接觸面的材料選擇和大小實(shí)現(xiàn)調(diào)整。
[0028] 從優(yōu)選實(shí)施例的下面描述以及根據(jù)附圖得出本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)，其 示出： 圖1:根據(jù)本發(fā)明的方法流程的示意表示， 圖2:根據(jù)本發(fā)明與基座襯底連接的產(chǎn)品襯底的示意側(cè)視圖， 圖3:第一實(shí)施方式中產(chǎn)品襯底從基座襯底的根據(jù)本發(fā)明的剝離的示意表示。
[0029] 圖4 :第二實(shí)施方式中產(chǎn)品襯底從基座襯底的根據(jù)本發(fā)明的剝離的示意表示。
[0030] 在附圖中相同部件和具有相同功能的部件用相同附圖標(biāo)記來(lái)表征。
[0031] 圖1描述用于暫時(shí)連接用優(yōu)選地至少部分由芯片組成的尤其拓?fù)洌═opografie)的 結(jié)構(gòu)3裝配的產(chǎn)品襯底2與基座襯底6的根據(jù)本發(fā)明的方法流程。該流程在附圖面上從左 到右直到完成的產(chǎn)品襯底基座襯底復(fù)合7。
[0032] 在基座襯底6的情況下在基座襯底6的產(chǎn)品襯底容納側(cè)60的連接面區(qū)段13中構(gòu) 建與產(chǎn)品襯底容納側(cè)60同心的幻想連接層5,其從基座襯底6的側(cè)圓周6s向內(nèi)延展。連 接層5與產(chǎn)品襯底容納側(cè)60隔離。
[0033] 尤其與此并行地，優(yōu)選地同時(shí)地，在產(chǎn)品襯底2的連接側(cè)2u上在非附著面區(qū)段 15中構(gòu)建非附著層4。非附著層4從產(chǎn)品襯底2的側(cè)圓周2s向內(nèi)延展并且形成同心環(huán)區(qū) 段。非附著層4的環(huán)寬度4b大約對(duì)應(yīng)于連接層5的環(huán)寬度5b。非附著層4同樣與連接側(cè) 2u隔離。非附著層4同時(shí)環(huán)繞，尤其包圍在連接側(cè)2u上構(gòu)建的結(jié)構(gòu)3。
[0034] 環(huán)寬度4b和/或環(huán)寬度5b優(yōu)選地位于1mm和25mm之間，尤其5mm和15mm之間。
[0035] 接著產(chǎn)品襯底2轉(zhuǎn)動(dòng)180度，因此一定程度上位于頭部，以便在進(jìn)一步的步驟中 相對(duì)于具有其連接層5的基座襯底6機(jī)械和/或光學(xué)調(diào)準(zhǔn)具有非附著層4的產(chǎn)品襯底2。
[0036] 接著在進(jìn)一步的方法步驟中具有連接層5的非附著層4暫時(shí)連接到接觸面16。 [0037] 根據(jù)圖2根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于，非附著層4僅涂覆在邊緣上，因此在外圍 并且不在產(chǎn)品襯底2和/或基座襯底6的整體表面上。結(jié)構(gòu)3,尤其是產(chǎn)品襯底2的立方 體（Dices)，尤其是產(chǎn)品晶片，位于環(huán)形非附著層4的內(nèi)部。具有相應(yīng)更大粘合作用的連 接層5在基座襯底6上同樣在外圍并且對(duì)應(yīng)于非附著層4涂覆。在接觸之后由產(chǎn)品襯底2 和分別圓環(huán)形的在相應(yīng)側(cè)圓周2s和6s上涂覆的連接層5和附著層4以及基座襯底6形成 容納空間14用于尤其密封地容納結(jié)構(gòu)3,其中非附著層4的厚度4d和連接層5的厚度5d 一起形成容納空間14的高度H，根據(jù)本發(fā)明高度Η比產(chǎn)品晶片2上的結(jié)構(gòu)3更高，使得結(jié) 構(gòu)3不觸到基座晶片6。有利地厚度4d比單層的厚度更大并且小于5 μ m，尤其小于2 μ m。 厚度5d在有利的擴(kuò)展方案中位于1 μ m和1000 μ m之間，尤其5 μ m和500 μ m之間，優(yōu)選 地10 μ m和200 μ m之間。通過(guò)調(diào)整厚度5d容納空間14的高度Η可匹配到結(jié)構(gòu)3的高度。
[0038] 形成基座襯底6和產(chǎn)品襯底2之間的暫時(shí)連接的接觸面16具有比在至今已知的 方法的情況下小得多的面積并且在剝離時(shí)僅需要克服在非附著層4和連接層5之間起作用 的粘附力，該粘附力足夠大使得產(chǎn)品襯底2和基座襯底6在加工期間和在運(yùn)輸期間保持在 一起，然而又可用相對(duì)較小的力花費(fèi)彼此分開，尤其這是因?yàn)榻佑|面16僅占據(jù)產(chǎn)品襯底 容納側(cè)6〇和/或連接側(cè)2u的總面積的較小部分。
[0039] 對(duì)于對(duì)應(yīng)加工步驟或運(yùn)輸?shù)膶?shí)施之后產(chǎn)品襯底2從基座襯底6的剝離根據(jù)本發(fā)明 在圖3和圖4中示出的兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式不同，其尤其能夠引入拉力用于克服基座襯底6 上的粘著力。
[0040] 在圖3中示出實(shí)施方式的情況下產(chǎn)品襯底2從基座襯底6的剝離通過(guò)加載基座襯 底6至少主要在側(cè)圓周6s的圓周區(qū)段上用拉力實(shí)現(xiàn)，該拉力在基座襯底6上通過(guò)硬基座 保持器12傳遞得到背離產(chǎn)品襯底容納側(cè)6〇的剝離側(cè)6u。據(jù)此基座襯底6開始從通過(guò)產(chǎn) 品襯底保持器9固定到背離連接側(cè)2u的保持側(cè)2〇的產(chǎn)品襯底2在產(chǎn)品襯底2的圓周區(qū)段 上松開，也就是通過(guò)克服該圓周區(qū)段中的接觸面16上的在連接層5和非附著層4之間起 作用的粘著力。如果拉力在使用硬基座保持器12的情況下不是側(cè)面的，而是相反中心施 加的，總接觸面16上的粘著力必需基本上同時(shí)克服，這會(huì)導(dǎo)致由于較高拉力的產(chǎn)品襯底 2的較大應(yīng)力。尤其在開始施加的拉力可以通過(guò)分解連接層5和非附著層4之間的連接在 施加拉力的區(qū)域中，因此從該側(cè)，尤其通過(guò)機(jī)械分離裝置(例如刀或楔子)支持，使得可以 進(jìn)一步減小該拉力。
[0041] 不但基座保持器12而且產(chǎn)品襯底保持器9優(yōu)選地通過(guò)吸管8工作，該吸管產(chǎn)品 襯底2或者基座襯底6盡可能均勻，尤其全平面，固定到基座襯底6的剝離側(cè)6u或者產(chǎn) 品襯底2的保持側(cè)2〇。
[0042] 在根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)圖4的剝離的優(yōu)選實(shí)施方式中使用柔性尤其彈性的基座保 持器12'來(lái)從產(chǎn)品襯底2剝離基座襯底6,其中拉力在剝離基座襯底6時(shí)主要中心地施加在 基座襯底6,使得剝離與根據(jù)圖3的剝離相比不是從外部開始而是從接觸面16的內(nèi)側(cè)16i 開始。
[0043] 因此剝離實(shí)現(xiàn)為同心地從內(nèi)部，也就是從中央向外，其中基座襯底6沿著產(chǎn)品襯 底容納側(cè)6〇的彎曲可通過(guò)基座保持器12'的彈性和厚度來(lái)調(diào)整。
[0044] 在圖4中示出的實(shí)施方式中尤其重要的是，在基座襯底6的剝離側(cè)6u上吸管8 盡可能接近基座襯底6的側(cè)圓周6s，尤其連接面區(qū)段13的后側(cè)，起作用，以便在剝離期 間將基座襯底6更安全地固定到柔性基座保持器12'。
[0045] 剝離通過(guò)剝離設(shè)備1實(shí)現(xiàn)，剝離設(shè)備1由在用于容納產(chǎn)品襯底保持器9的支持物 11上固定的容納10和產(chǎn)品襯底保持器9以及用于連接吸管8的未示出的真空設(shè)備形成。 此外剝離設(shè)備1具有基座保持器12, 12'，該基座保持器具有未示出的施加所述拉力的機(jī)器 人，尤其機(jī)器手臂形式的機(jī)器人。
[0046] 有利地，根據(jù)本發(fā)明，選擇下列材料中的一個(gè)或多個(gè)作為基座襯底的主要組成部 分：硅，玻璃，陶瓷。有利地，根據(jù)本發(fā)明，選擇下列材料中的一個(gè)或多個(gè)作為非附著層/ 連接層5的主要組成部分：聚合體，金屬，低纖維膠材料，鍍層。
[0047] 附圖標(biāo)記列表 1 剝離設(shè)備 2 產(chǎn)品襯底 2〇 保持側(cè) 2s 側(cè)圓周 2u 連接側(cè) 3 結(jié)構(gòu) 4 非附著層 4b 環(huán)寬度 4d 厚度 5 連接層 5b 環(huán)寬度 5d 厚度 6 基座襯底 6〇 產(chǎn)品襯底容納側(cè) 6s 側(cè)圓周 6u 剝離側(cè) 7 產(chǎn)品襯底基座襯底復(fù)合 8 吸取結(jié)構(gòu) 9 廣品襯底保持器 10 容納 11 支持物 12, 12' 基座保持器 13 連接面區(qū)段 14 容納空間 15 非附著面區(qū)段 16 接觸面 16? 內(nèi)側(cè) Η 高度
【權(quán)利要求】
1. 一種用于暫時(shí)連接產(chǎn)品襯底（2)與基座襯底￠)的方法，其具有下列方法步驟： 將連接層（5)涂覆到基座襯底（6)的產(chǎn)品襯底容納側(cè)（6〇)上在產(chǎn)品襯底容納側(cè)（6〇) 的連接面區(qū)段（13)中， 將具有較小粘著力的非附著層（4)涂覆在產(chǎn)品襯底（2)的連接側(cè)（2u)上在連接側(cè) (2u)的、與連接面區(qū)段（13)至少部分、尤其至少主要、優(yōu)選基本上完全，有關(guān)面對(duì)應(yīng)的非附 著面區(qū)段（15)中，其中形成由連接層（5)和基座襯底￠)以及產(chǎn)品襯底（2)和非附著層 (4)圍成的容納空間（14)用于容納在產(chǎn)品襯底⑵的連接側(cè)（2u)設(shè)置、與連接側(cè)（2u)隔 離的結(jié)構(gòu)（3)， 相對(duì)于基座襯底（6)調(diào)準(zhǔn)產(chǎn)品襯底（2)并且在接觸面（16)上連接連接層（5)與非附 著層（4)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中連接面區(qū)段（13)布置在基座襯底￠)的側(cè)圓周 (6s)上，尤其在優(yōu)選地與產(chǎn)品襯底容納（6〇)同心的環(huán)區(qū)段中。
3. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中非附著面區(qū)段（15)布置在產(chǎn)品襯底 (2)的側(cè)圓周（2s)上，尤其在優(yōu)選地與非附著面區(qū)段（15)同心的環(huán)區(qū)段中。
4. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中結(jié)構(gòu)（3)至少部分，優(yōu)選地完全，由 非附著層（4)環(huán)繞。
5. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中產(chǎn)品襯底（2)與基座襯底（6)的剝離 通過(guò)加載基座襯底（6)用至少主要中心的或至少主要側(cè)面在基座襯底（6)的背離產(chǎn)品襯底 容納側(cè)（6〇)的剝離側(cè)（6u)上起作用的拉力實(shí)現(xiàn)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中拉力借助于尤其全平面吸住剝離側(cè)（6u)的優(yōu)選地 柔性的基座保持器（12, 12'）施加。
7. 如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的方法，其中實(shí)現(xiàn)與接觸面（16)的指向容納空間 (14)的內(nèi)側(cè)（16i)同心的剝離。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中在開始至少主要側(cè)面的剝離時(shí)通過(guò)機(jī)械分離裝置 實(shí)現(xiàn)分解。
9. 產(chǎn)品襯底基座襯底復(fù)合（7)，包括 基座襯底￠)，其具有涂覆在基座襯底￠)的產(chǎn)品襯底容納側(cè)出〇)上在產(chǎn)品襯底容納 側(cè)（6〇)的連接面區(qū)段（13)中的連接層（5)以及 產(chǎn)品襯底（2)，其與基座襯底（6)沿著連接層（5)和在連接側(cè)（2u)的與連接面區(qū)段 (13)至少部分有關(guān)面對(duì)應(yīng)的非附著面區(qū)段（15)中產(chǎn)品襯底（2)的連接側(cè)（2u)上涂覆的非 附著層⑷之間的接觸面（16)連接，其中在由連接層（5)和基座襯底（6)以及產(chǎn)品襯底 (2)和非附著層⑷圍成的容納空間（14)中容納在產(chǎn)品襯底⑵的連接側(cè)（2u)上設(shè)置、與 連接側(cè)（2u)隔離的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK104115267SQ201380009852
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
【發(fā)明者】J.布格拉夫, G.米滕多費(fèi)爾 申請(qǐng)人:Ev 集團(tuán) E·索爾納有限責(zé)任公司