用于使产品衬底与载体衬底脱离的设备和方法
【专利摘要】用于借助如下装置使产品衬底与通过连接层同该产品衬底连接的载体衬底脱离的设备：膜框架；与该膜框架连接的柔性膜，所述柔性膜在膜的接触面区段中具有用于容纳产品衬底的粘结层，其中该膜在膜的围绕接触面区段的附着区段中与膜框架连接；以及通过膜框架和膜形成的、尤其是容积变化的用于容纳用于分离连接层的溶剂的储溶剂器，其中产品衬底和连接层可被容纳在该储溶剂器中；和用于将溶剂引入储溶剂器中的引入装置以及用于使产品衬底与载体衬底脱离的脱离装置。此外，本发明还涉及一种用于通过如下方式来使产品衬底与和产品衬底脱离的方法：构造通过膜框架和与膜框架连接的柔性膜形成的用于容纳用于分离连接层的溶剂的储溶剂器，以及将产品衬底和连接层容纳在储溶剂器中以及将溶剂引入储溶剂器中并且使产品衬底与载体衬底脱离。
【专利说明】用于使产品衬底与载体衬底脱离的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于使产品衬底(Produktsubstrat)与载体衬底(Traegersubstrat)脱离(Abloesen)的设备以及一种根据权利要求10所述的用于使产品衬底与载体衬底脱离的方法。
【背景技术】
[0002]在半导体工业中常常需要对产品衬底进行背面减薄(Rueckduennen)，并且可以以机械方式和/或以化学方式进行背面减薄。为了进行背面减薄，通常暂时将产品衬底固定到载体上，其中对于固定而言存在多种方法。例如使用薄膜、玻璃衬底或硅晶片作为载体材料。
[0003]根据所使用的载体材料和在载体与产品衬底之间的所使用的连接层已知了多种用于溶解或毁坏连接层的方法，譬如使用UV光、激光束、温度作用或溶剂。
[0004]脱离日益成为最关键的工艺步骤之一，因为衬底厚度为数微米的薄衬底在脱离/剥离时容易折断或遭受对于脱离的过程所需的力的损害。
[0005]此外，薄衬底几乎没有形状稳定性或没有形状稳定性并且在没有支撑材料的情况下通常卷起。在处理经过背面减薄的晶片期间因此实际不可避免对晶片的固定和支撑。
【发明内容】
[0006]因而，本发明的任务在于，给出了一种设备和一种方法，以便尽可能无毁坏地且简单地使产品衬底与载体分离。
[0007]该任务利用权利要求1和10的特征来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。由在说明书、权利要求书和/或附图中所说明的特征中的至少两个构成的所有组合也落入本发明的范围。在所说明的值域中，在所列出的边界内的值也会作为边界值而被公开并且以任意组合可被要求保护。
[0008]本发明所基于的思想是通过如下方式改进按前序部分所述的设备和/或按前序部分所述的方法:将溶剂引入(einbringen)通过膜框架与附着在该膜框架上的膜形成的储溶剂器中。由于安装在膜框架上的膜的弹性或柔性，可能同时容积变化地构建储溶剂器，并且膜的弹性或柔性此外还被使用，以便小心翼翼地并且从产品衬底的边缘开始使产品衬底脱离。以这种方式，紧接在分开之后使产品衬底可供其他工艺步骤使用，并且该产品衬底受到膜和膜框架保护。许多工艺步骤可以直接在安装了膜框架的产品衬底上被执行。
[0009]产品衬底指的是例如半导体晶片的产品衬底，该产品衬底通常被薄化到在0.5 y m到 250 之间的厚度，其中趋势是产品衬底越来越薄。本发明特别有效地与如下产品衬底一起工作:所述产品衬底本身具有与安装在膜框架上的膜类似的柔性。该产品衬底在根据本发明的设备中和/或在根据本发明的方法中与载体衬底片状剥离，尤其是从产品衬底的周长开始同心地剥离。
[0010]例如厚度在50 i! m到5000 u m之间、特别是在500 u m到1000 u m之间的载体衬底被用作载体。
[0011]胶粘剂、例如可溶的胶粘剂、尤其是热塑性塑料适合作为连接层，该胶粘剂例如选择性地被施加在载体-产品衬底复合结构的边缘区域中，尤其是在0.1mm到20mm的边缘区中。可替换地，胶粘剂可以整面地被施加，其中粘附力在中心可以通过减小粘附的层、例如含氟聚合物、优选地特氟隆而被减小。
[0012]特别是卡盘(Chuck )适于作为容纳装置,尤其是用于例如在抽吸通道(Saugbahn )、孔或吸盘上(尤其是借助负压)来容纳载体衬底的旋转器卡盘(Spinner Chuck)。可替换地，可考虑机械容纳，例如通过侧向夹子的机械容纳。在另一可替换的扩展方案中，容纳以静电方式进行。
[0013]脱离装置包括安装在膜框架上的膜和容纳膜框架的并且加载力的膜框架容纳部。
[0014]在本发明的有利的实施形式中设置的是，溶剂被构造为基本上无加热地工作。溶剂优选地在环境温度下被使用。以这种方式可能省去任何加热装置。
[0015]通过将溶剂设置用于至少部分地分离在载体衬底与产品衬底之间的通过连接层引起的连接，有利地使通过脱离装置进行脱离明显变得简单。
[0016]由于溶剂尤其是包括选择性地溶解连接层的、用于至少部分地分离连接层的液体齐IKFluidmittel),所以在包括不同胶粘剂的连接层的情况下能够实现有针对性地或在限定的区域中溶解确定的连接层。连接层的化学溶解对于产品衬底而言在此是特别小心翼翼的并且在相对应的材料选择的情况下也可以非常快速地进行溶解，尤其是当仅产品衬底的边缘区域被配备有连接层时，使得溶剂可以从侧面来快速地起作用。以这种方式可以省去在载体衬底和/或产品衬底中的穿孔。
[0017]只要储溶剂器被构造为使得溶剂至少在分离连接层的开始时尤其是仅在产品衬底的周长的区域中起作用，就可以省去从上侧和/或下侧、尤其是从产品衬底的在侧边缘之内的内部区域对产品衬底和/或载体衬底的作用。
[0018]在本发明的另一有利的扩展方案中设置的是，脱离装置以引起作用于载体衬底上的力Fs和与力Fs相反地指向的作用于膜框架上的力Ff的方式被构造。由此，以简单的且通过膜特别保护的方式和方法实现脱离。力Ff在膜框架的周长上、尤其是在膜框架的至少两个分布到周长上的部位上起作用，其中力Ffl和Ff2可以在有利的实施形式不同地被控制，以便利用较大的力Ff从侧面来脱离产品衬底。
[0019]在此，特别有利的是，膜(尤其是通过力Fs和力Ff)可在接触面区段与附着区段(Befestigungsabschnitt)之间的脱离区段中被张紧。由此,在产品衬底的周长上小心翼翼地实现脱离。通过溶剂的分离和通过力Fs和Ff的脱离在此相互辅助。
[0020]根据本发明的有利的实施形式设置的是，设置如下振荡发生器:所述振荡发生器作用到溶剂和/或连接层、尤其是邻近膜和/或可被引入到储溶剂器中的溶剂中。“可被引入”不仅包括表面接触而且包括至少部分地浸入。该振荡发生器辅助了通过溶剂的分离并且使分离过程加速至少两倍，在优化的改进方案中加速五倍，还优选地加速十倍到五十倍。优选地，振荡发生器通过超声波起作用，尤其是在接触面区段的区域中起作用。
[0021]在另一有利的实施形式中，储溶剂器槽形地被构造，由此可以在最小的溶剂消耗的情况下实现产品衬底的脱离。【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的其他优点、特征和细节由以下对优选实施例的描述以及参照附图得到；所述附图:
在图1a中示出了膜框架上的由产品衬底、载体衬底和连接层构成的衬底复合结构的示意性俯视图，
在图1b中以详细视图示出了对图1a的示意性侧视图，
在图2中示出了在引入溶剂时的根据图2的示意图，
在图3中示出了分离连接层的方法片段(Verfahrensausschnitt)的示意图，
在图4中示出了根据本发明的使产品衬底与载体衬底脱离的方法片段的示意图，
在图5中示出了根据本发明的使产品衬底与载体衬底脱离的可替换的方法片段的示意图。
[0023]在附图中，相同的构件和具有相同功能的构件利用相同的附图标记来表征。
【具体实施方式】
[0024]在图1a中示出了在该实施形式中至少在内周长Ii上为圆形的膜框架1，在所述膜框架I的底边上根据在图1b中示出的侧视图，膜3以其粘结层3s与膜框架I同心地被粘贴。在膜框架I之内，以距膜框架I的内周长Ii的径向距离A，产品衬底-载体衬底复合结构与膜框架I同心地被粘贴在膜3的粘结层3s上。产品衬底-载体衬底复合结构包括粘附在膜3上的产品衬底4、载体衬底2和将产品衬底4和载体衬底2连接的连接层6。产品衬底4和载体衬底2的直径基本上相同，而产品衬底4的厚度小于载体衬底2的厚度。
[0025]膜3包括在本情况下为圆环形的附着区段3b，在所述附着区段3b中，膜3与膜框架I被固定在一起。此外，膜3包括接触面区段3k，在所述接触面区段3k中，产品衬底4可被固定在膜3的粘结层3s上。在附着区段3b和接触面区段3k之间存在尤其是与附着区段3b和接触面区段3k同心地被布置的脱离区段3a，所述脱离区段3a不必具有粘接功能，但是根据本发明十分重要的功能应被该脱离区段3a得到。脱离区段3a由此从产品衬底4的周长4u延伸直至膜框架I的内周长li，在此称作径向距离A。在膜框架I的厚度D与距离A之间的比例有利地为至少1:2至1:50，尤其是为1:5至1:25。
[0026]在图1b中所示的原始位置中，产品衬底4的与膜3进行接触的侧和膜框架I的与膜3进行接触的侧齐平地被布置并且被布置在一个平面E中。在图1a和Ib中示出的部分被装配到公知的膜框架安装器上。
[0027]膜3和膜框架I的内周长形成槽形的储溶剂器20，在该储溶剂器20中如前面所描述的那样可布置有产品衬底-载体衬底复合结构。
[0028]根据在图2中所示的方法步骤，溶剂22通过引入装置23可以被引入到储溶剂器20中。引入装置23在此包括管路24和溶剂储备(Loesungsmittelvorrat)25,所述引入装置23可以被中央单元激励(ansteuern)，以便将溶剂22引入到储溶剂器20中。
[0029]如在图2中所示，储溶剂器20由于至少在脱离区段3a中为弹性的膜3而是容积变化的，其方式是力Fs向下作用到载体衬底2上而力Ff向上作用到膜框架I上。力引入同样通过中央单元来控制。
[0030]通过增大储备装置容器容积防止溶剂22经过膜框架I的边缘并且同时能够实现快速地分布或引入溶剂22。
[0031]力Fs根据图3通过用于容纳载体衬底2的载体衬底容纳部7被传递，其中通过被加入到载体衬底容纳部7的表面中的真空通道(Vakuumbahn)8和连接到其上的未示出的真空装置将载体衬底2固定在载体衬底容纳部7上。
[0032]在膜3相对产品衬底4的对置侧上，可布置声波发生器10，尤其是可布置用于产生超声波的声波发生器，通过所述声波发生器10可以将超声波传输到产品衬底4上，尤其是但是还传输到连接层6和溶剂22上，因为由此使分离的过程强烈地加速，尤其是加速两倍、优选地五倍、还优选地十倍到五十倍。
[0033]根据图5中所示的可替换的实施形式，声波发生器10’至少与流体溶剂22的表面接触，但是优选地至少部分地浸入该流体溶剂22中。由此，声波可以被直接传输到溶剂22上并且从溶剂22被传输到连接层6上。
[0034]作用于膜框架I的力Ff可以(如在图3中所示的那样)均匀分布地作为平面力(Flaechenkraft)作用于膜框架I上，使得通过膜3在脱离区段3a中的变形而能够引起储溶剂器20的容积改变。
[0035]相反地，根据图4进行产品衬底2与载体衬底4的脱离，其方式是力Fs和Ff或Fsl和Fs2被指向分别相反的方向，其中力Ffl在这里所示的实施形式中被设置得大于力Ff2,以便根据在图4中所示的放大能够小心地首先从边缘侧开始产品衬底4的脱离。
[0036]力Ffl或多个力Ffl、Ff2至Ffn可以点状分布地在膜框架I的周长上被导入或通过模框架容纳部分布式地被引入。
[0037]只要力Ffl、Ff2和/或Ffn不同地被构造，用于将力导入膜框架I中的容纳装置就必须构造为允许膜框架I倾斜。
[0038]在图3中所示的通过溶剂22分离的方法步骤与图4中所示的通过相反的力Fs、Ffl,Ff2,Ffn脱离的方法步骤之间可以设置如下方法步骤:通过该方法步骤将溶剂22从储溶剂器20去除，尤其是通过吸走来去除。
[0039]附图标记列表 I膜框架
2载体衬底 3膜
3a脱离区段 3b附着区段 3k接触面区段 3s粘结层 4产品衬底 4u周长 6连接层
7载体衬底容纳部 8真空通道
10、10’声波发生器 20储溶剂器22溶剂23 引入装置24管路25溶剂储备Ff、Ffl、Ff2、…Ffn 力Fs力
【权利要求】
1.一种用于使产品衬底(4)与通过连接层(6)同该产品衬底(4)连接的载体衬底(2)脱离的设备，其具有如下特征: -膜框架(1)， -与该膜框架(1)连接的柔性膜(3)，所述柔性膜(3)在膜(3)的接触面区段(3k)中具有用于容纳该产品衬底(4)的粘结层(3s)，其中膜(3)在膜(3)的围绕该接触面区段(3k)的附着区段(3b )中与该膜框架(1)连接， -通过该膜框架(1)和膜(3)形成的、尤其是容积变化的用于容纳用于分离该连接层(6)的溶剂(22)的储溶剂器(20)，其中该产品衬底(4)和该连接层(6)能够被容纳在该储溶剂器(20)中， -用于将该溶剂(22)引入到该储溶剂器(20)中的引入装置(23)，以及 -用于使该产品衬底(4)与该载体衬底(2)脱离的脱离装置。
2.根据权利要求1所述的设备， 其特征在于， 溶剂(22)被设置用于至少部分地分离在载体衬底(2)与产品衬底(4)之间的通过连接层(6)引起的连接。
3.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 溶剂(22 )尤其是包括选择性地溶解连接层(6 )的用于至少部分地分离连接层(6 )的液体剂。
4.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 储溶剂器(20)被构造为使得溶剂(22)至少在分离连接层(6)的开始时尤其是仅在产品衬底(4)的周长(4u)的区域中起作用。
5.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 脱离装置以引起作用于载体衬底(2)上的力Fs和与力Fs相反地指向的作用于膜框架(I)上的力Ff的方式被构造。
6.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 膜(3)尤其是通过力Fs和力Ff能够在接触面区段(3k)与附着区段(3b)之间的脱离区段(3a)中被张紧。
7.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 设置有作用到溶剂(22 )和/或连接层(6 )上的、尤其是邻接膜(3 )的和/或可被引A到溶剂(22)中的振荡发生器(10，10’)。
8.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 脱离装置同心地以从产品衬底(4)的周长(4u)到产品衬底(4)的中心(4z)起作用的方式被构造。
9.根据上述权利要求之一所述的设备， 其特征在于， 储溶剂器(20)槽形地被构造。
10.一种用于使产品衬底(4)与通过连接层(6)同该产品衬底(4)连接的载体衬底(2)脱离的方法，其具有如下步骤: -构造通过膜框架(1)和与该模框架连接的柔性膜(3 )形成的储溶剂器(20 )，用于容纳用于分离该连接层(6)的溶剂(22)， -在该储溶剂器(20)中容纳该产品衬底(4)和该连接层(6)， -将该溶剂(22)引入到该储溶剂器(20)中，以及 -使该产品衬底(4)与该载体衬底(2)脱离。
11.根据权利要求10所述的方法， 其特征在于， 溶剂(22)被用于至少部分地分离在载体衬底(2)与产品衬底(4)之间的通过连接层(6)引起的连接。
12.根据权利要求10或11所述的方法， 其特征在于， 溶剂(22)至少在分离连接层(6)的开始时尤其是仅在产品衬底(4)的周长(4u)的区域中起作用。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法， 其特征在于， 通过作用于载体衬底(2)上的力Fs和与力Fs相反地指向的作用于膜框架(1)上的力Ff?引起脱离。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法， 其特征在于， 产品衬底(4)的脱离同心地从产品衬底(4)的周长(4u)到产品衬底(4)的中心(4z )进行。
【文档编号】H01L21/00GK103620732SQ201180011757
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2011年3月29日 优先权日:2010年4月23日
【发明者】F.P.林德纳, J.布格拉夫 申请人:Ev 集团有限责任公司