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CN104115267B - 暂时连接产品衬底与基座衬底的方法 - Google Patents

暂时连接产品衬底与基座衬底的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及暂时连接产品衬底(2)与基座衬底(6)的方法，其具有下列方法步骤:‑将连接层(5)涂覆到基座衬底(6)的产品衬底容纳侧(6o)上在产品衬底容纳侧(6o)的连接面区段(13)中,‑将具有较小粘着力的防黏层(4)涂覆在产品衬底(2)的连接侧(2u)上在连接侧(2u)的、与连接面区段(13)至少部分、尤其至少主要、优选基本上完全,有关面对应的防黏面区段(15)中,其中形成由连接层(5)和基座衬底(6)以及产品衬底(2)和防黏层(4)围成的容纳空间(14)用于容纳在产品衬底(2)的连接侧(2u)设置、与连接侧(2u)隔离的结构(3),‑相对于基座衬底(6)调准产品衬底(2)并且在接触面(16)上连接连接层(5)与防黏层(4)。

Description

暂时连接产品衬底与基座衬底的方法
本发明涉及根据权利要求1所述的用于暂时连接产品衬底与基座衬底方法。
在半导体工业中经常需要加工与结构（如芯片）一起装配的产品衬底并且可以包括机械和/或化学或其他加工步骤(平版印刷,喷涂,涂层等等)以及从A到B运输产品衬底。
此外在产品衬底(200mm,300mm,甚至到450mm)的半径总是更大的情况下存在极大的微型化印刷,以便进一步提高部件厚度。可容易设想,这些极薄产品衬底的处理提出了巨大的技术问题。
根据使用的基座材料和基座和产品衬底之间使用的连接层，已知用于溶解或毁掉连接层的不同方法,例如使用UV光,激光束,温度作用或溶解媒介。
剥离越来越是关键处理步骤之一,因为具有几个μm衬底厚度的薄衬底在剥离/脱下时容易断裂或由于对于剥离过程不需要的力遭受伤害。
此外薄衬底只有很少甚至没有形状稳定性并且在没有支持材料的情况下卷缩。因此在处理大多基于向后薄化的晶片的产品衬底期间，固定和支持晶片实际上是不可避免的。
用于暂时连接(暂时粘合)产品衬底与基座衬底的已知的方法设置用于容易剥离晶片如双面上粘合的薄膜,流体,蜡或类似物质,因此在加工后的产品衬底可尽可能容易并且低能量地从基座衬底分离。这样的方法在US5,725,923, US2007/0184630, EP1286385A2和US5,863,375示出。
在暂时连接的情况下存在下列技术问题:
1.部分昂贵材料的较高材料消耗。
2.在暂时粘合时的高温和由此较高的能量要求。
3.时间紧张的剥离过程,尤其在连接层的化学分离/解散情况下,特别在湿化学过程的情况下,其大都浪费、有害环境并因此低效率的。此外在化学溶解的情况下出现了,由于在剥离产品衬底之前连接层的不完全溶解造成了一些位置进一步的黏合并且然后在剥离时在这些位置导致产品晶片的损毁。
4.在剥离后清洗产品衬底是必需的。
因此本发明的任务在于，提出方法,以便尽可能无损并且以尽可能小的能量花费将产品衬底暂时粘合到基座衬底上,并且用该方法还可以又将产品衬底容易地从基座衬底解除。
这个人和用根据权利要求1所述的特征来解决。有利地本发明的扩展方案在从属权利要求给出。由至少两个在说明书、权利要求和/或附图中说明的特征组成的全体组合也落在在本发明的范围内。在给出的值范围的情况下还应可将位于所提及的界限内部的值作为极限值公开并且可以以任意组合要求其权利。
本发明以该思想为基础,防黏层不是涂覆在基座衬底上而是涂覆在产品衬底上,更确切地说尤其在并非与芯片在一起的区域中,优选地在产品衬底的圆周边缘上,还优选地在基座衬底上在其位置相对侧设置连接层的区域中。
这样根据本发明可能的是,在基座衬底上通过连接层和基座衬底形成用于在产品衬底上设置的结构（尤其芯片）的容纳空间。
因此根据本发明如此调整大小并且构造防黏层,使得在与连接层接触的情况下在基座衬底上产生足够加工和运输产品衬底的粘着力。
对产品衬底指的是通常变薄到0.5μm和250μm之间的厚度的产品衬底（例如半导体晶片）,其中趋势走向越来越薄的产品衬底。
使用例如具有50μm和5000μm之间（尤其500μm和1000μm之间）的厚度的基座衬底作为基座。
根据本发明的优选实施方式规定,连接面区段在基座衬底的侧圆周上,尤其在优选地与产品衬底容纳侧同心的环区段中布置。通过均质或者均匀地在相应的表面上分布地将连接层和/或防黏层涂覆在产品衬底和/或基座衬底的侧圆周,尤其在优选地同心的环区段上，产品衬底用尽可能小的花费布置在基座衬底上并且同样地可容易再次从基座衬底解除,而不损害在产品衬底存在的结构。
有利地该结构至少部分,优选地完全,由防黏层环绕。这样同时保护该结构通过防黏层免受外来影响。
根据本发明的其他有利的实施方式规定,从基座衬底剥离产品衬底通过加载基座衬底用至少主要中心的或至少主要侧面的在基座衬底的背离产品衬底容纳侧的剥离侧上起作用的拉力实现。
因此尤其有利的是,拉力借助于尤其全平面吸住剥离侧的优选地柔性的基座保持器来施加。作为基座保持器夹盘尤其适合,尤其是用于容纳基座衬底,尤其借助于低压（例如吸管,孔径或吸盘）的旋转夹盘（Spinner Chuck）。备选地可设想机械容纳,例如通过侧面的夹子。在其他备选地的扩展方案静电地实现容纳。尤其在暂时剥离的情况下柔性基座保持器是有利的,因此可以以尤其经济的类型和方式实现产品衬底的剥离,而在侧面的剥离的情况下可设想硬基座保持器。
产品衬底保持器设计成与基座保持器,尤其同类,优选地相同构造,并且将与基座保持器相对放置的力尤其全平面地施加到产品衬底上。
只要剥离与接触面的指向容纳空间的内侧同心地实现,在尤其与柔性基座保持器连接地剥离的情况下这涉及基座衬底的中心加载的变化。由此实现特别经济一片对一片均匀地从中心到圆周指向的剥离。
相反地根据本发明可有利的设想,在产品衬底从基座衬底的主要侧面的剥离或基座衬底从产品衬底相反地剥离的变化的情况下通过机械分离装置设置分解,由此对于产品衬底较少突然并因此经济实现剥离的开始。
根据本发明有利地规定,连接层和防黏层之间起作用的粘着力位于0.1mJ/m2和10J/m2之间，尤其1mJ/m2和1J/m2之间。
其中通过接触面的材料选择和大小实现调整。
从优选实施例的下面描述以及根据附图得出本发明的其他优点、特征和细节，其示出：
图1: 根据本发明的方法流程的示意表示,
图2:根据本发明与基座衬底连接的产品衬底的示意侧视图,
图3:第一实施方式中产品衬底从基座衬底的根据本发明的剥离的示意表示。
图4 ：第二实施方式中产品衬底从基座衬底的根据本发明的剥离的示意表示。
在附图中相同部件和具有相同功能的部件用相同附图标记来表征。
图1描述用于暂时连接用优选地至少部分由芯片组成的尤其拓扑（Topografie）的结构3装配的产品衬底2与基座衬底6的根据本发明的方法流程。该流程在附图面上从左到右直到完成的产品衬底基座衬底复合7。
在基座衬底6的情况下在基座衬底6的产品衬底容纳侧60的连接面区段13中构建与产品衬底容纳侧60同心的幻想连接层5,其从基座衬底6的侧圆周6s向内延展。连接层5与产品衬底容纳侧60隔离。
尤其与此并行地,优选地同时地,在产品衬底2的连接侧2u上在防黏面区段15中构建防黏层4。防黏层4从产品衬底2的侧圆周2s向内延展并且形成同心环区段。防黏层4的环宽度4b大约对应于连接层5的环宽度5b。防黏层4同样与连接侧2u隔离。防黏层4同时环绕,尤其包围在连接侧2u上构建的结构3。
环宽度4b和/或环宽度5b优选地位于1mm和25mm之间,尤其5mm和15mm之间。
接着产品衬底2转动180度,因此一定程度上位于头部,以便在进一步的步骤中相对于具有其连接层5的基座衬底6机械和/或光学调准具有防黏层4的产品衬底2。
接着在进一步的方法步骤中具有连接层5的防黏层4暂时连接到接触面16。
根据图2根据本发明的解决方案在于,防黏层4仅涂覆在边缘上,因此在外围并且不在产品衬底2和/或基座衬底6的整体表面上。结构3,尤其是产品衬底2的立方体（Dices）,尤其是产品晶片,位于环形防黏层4的内部。具有相应更大粘合作用的连接层5在基座衬底6上同样在外围并且对应于防黏层4涂覆。在接触之后由产品衬底2和分别圆环形的在相应侧圆周2s和6s上涂覆的连接层5和附着层4以及基座衬底6形成容纳空间14用于尤其密封地容纳结构3,其中防黏层4的厚度4d和连接层5的厚度5d一起形成容纳空间14的高度H,根据本发明高度H比产品晶片2上的结构3更高,使得结构3不触到基座晶片6。有利地厚度4d比单层的厚度更大并且小于5μm,尤其小于2μm。厚度5d在有利的扩展方案中位于1μm和l000μm之间,尤其5μm和500μm之间,优选地10μm和200μm之间。通过调整厚度5d容纳空间14的高度H可匹配到结构3的高度。
形成基座衬底6和产品衬底2之间的暂时连接的接触面16具有比在至今已知的方法的情况下小得多的面积并且在剥离时仅需要克服在防黏层4和连接层5之间起作用的粘附力,该粘附力足够大使得产品衬底2和基座衬底6在加工期间和在运输期间保持在一起,然而又可用相对较小的力花费彼此分开,尤其这是因为接触面16仅占据产品衬底容纳侧6o和/或连接侧2u的总面积的较小部分。
对于对应加工步骤或运输的实施之后产品衬底2从基座衬底6的剥离根据本发明在图3和图4中示出的两个优选实施方式不同,其尤其能够引入拉力用于克服基座衬底6上的粘着力。
在图3中示出实施方式的情况下产品衬底2从基座衬底6的剥离通过加载基座衬底6至少主要在侧圆周6s的圆周区段上用拉力实现,该拉力在基座衬底6上通过硬基座保持器12传递得到背离产品衬底容纳侧6o的剥离侧6u。据此基座衬底6开始从通过产品衬底保持器9固定到背离连接侧2u的保持侧2o的产品衬底2在产品衬底2的圆周区段上松开,也就是通过克服该圆周区段中的接触面16上的在连接层5和防黏层4之间起作用的粘着力。如果拉力在使用硬基座保持器12的情况下不是侧面的,而是相反中心施加的,总接触面16上的粘着力必需基本上同时克服,这会导致由于较高拉力的产品衬底2的较大应力。尤其在开始施加的拉力可以通过分解连接层5和防黏层4之间的连接在施加拉力的区域中,因此从该侧,尤其通过机械分离装置（例如刀或楔子）支持,使得可以进一步减小该拉力。
不但基座保持器12而且产品衬底保持器9优选地通过吸管8工作,该吸管产品衬底2或者基座衬底6尽可能均匀,尤其全平面,固定到基座衬底6的剥离侧6u或者产品衬底2的保持侧2o。
在根据本发明的根据图4的剥离的优选实施方式中使用柔性尤其弹性的基座保持器12'来从产品衬底2剥离基座衬底6,其中拉力在剥离基座衬底6时主要中心地施加在基座衬底6,使得剥离与根据图3的剥离相比不是从外部开始而是从接触面16的内侧16i开始。
因此剥离实现为同心地从内部,也就是从中央向外,其中基座衬底6沿着产品衬底容纳侧6o的弯曲可通过基座保持器12'的弹性和厚度来调整。
在图4中示出的实施方式中尤其重要的是,在基座衬底6的剥离侧6u上吸管8尽可能接近基座衬底6的侧圆周6s,尤其连接面区段13的后侧,起作用,以便在剥离期间将基座衬底6更安全地固定到柔性基座保持器12'。
剥离通过剥离设备1实现,剥离设备1由在用于容纳产品衬底保持器9的支持物11上固定的容纳10和产品衬底保持器9以及用于连接吸管8的未示出的真空设备形成。此外剥离设备1具有基座保持器12,12'，该基座保持器具有未示出的施加所述拉力的机器人,尤其机器手臂形式的机器人。
有利地，根据本发明，选择下列材料中的一个或多个作为基座衬底的主要组成部分:硅,玻璃,陶瓷。有利地，根据本发明，选择下列材料中的一个或多个作为防黏层/连接层5的主要组成部分:聚合体,金属,低纤维胶材料,镀层。
附图标记列表
1 剥离设备
2 产品衬底
2o 保持侧
2s 侧圆周
2u 连接侧
3 结构
4 防黏层
4b 环宽度
4d 厚度
5 连接层
5b 环宽度
5d 厚度
6 基座衬底
6o 产品衬底容纳侧
6s 侧圆周
6u 剥离侧
7 产品衬底基座衬底复合
8 吸取结构
9 产品衬底保持器
10 容纳
11 支持物
12,12' 基座保持器
13 连接面区段
14 容纳空间
15 防黏面区段
16 接触面
16i 内侧
H 高度

Claims (9)

1.一种用于暂时连接产品衬底与基座衬底的方法，所述方法包括下列序列：
在产品衬底容纳侧的连接面区段中将连接层涂覆到基座衬底的产品衬底容纳侧上，
在连接侧的防黏面区段中将具有低粘着力的防黏层涂覆到产品衬底的一个连接侧上，所述防黏面区段在面积方面相应于所述连接面区段,
相对于基座衬底调准产品衬底，
在一个接触面上结合连接层与防黏层，以及
从产品衬底剥离基座衬底，
其中形成容纳空间，所述容纳空间由连接层和基座衬底以及产品衬底和防黏层划界，所述容纳空间配置成容纳在产品衬底的连接侧上设置的结构，并且从中伸出。
2.如权利要求1所述的方法，其中在与产品衬底容纳侧同心的环区段中，连接面区段布置在基座衬底的侧圆周上。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中在与防黏面区段同心的环区段中，防黏面区段布置在产品衬底的侧圆周上。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中结构至少部分由防黏层环绕。
5.如权利要求1所述的方法，其中剥离的步骤通过对基座衬底加载至少主要中心地或至少主要侧面地在基座衬底的一个剥离侧上起作用的拉力实现，所述剥离侧背离产品衬底容纳侧。
6.如权利要求5所述的方法，其中拉力借助于全平面吸住剥离侧的柔性的基座保持器施加。
7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其中与接触面的指向容纳空间的内侧同心地实现剥离的步骤。
8.如权利要求5所述的方法，其中在开始至少主要侧面剥离的步骤时通过机械分离装置实现部分分离。
9.产品衬底基座衬底复合体,包括
基座衬底，其具有在产品衬底容纳侧的连接面区段中涂覆到基座衬底的产品衬底容纳侧上的连接层，以及
产品衬底，其沿着在连接层和防黏层之间的一个接触面与基座衬底连接，所述防黏层在连接侧的防黏面区段中被涂覆到产品衬底的一个连接侧上，所述防黏面区段至少部分地在面积方面相应于连接面区段，其中在由连接层和基座衬底以及产品衬底和防黏层划界的容纳空间中容纳结构，所述结构被设置在产品衬底的连接侧上，从连接侧伸出。
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