AT519840B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Lösen eines ersten Substrats - Google Patents

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AT519840B1 ATA9486/2014A AT94862014A AT519840B1 AT 519840 B1 AT519840 B1 AT 519840B1 AT 94862014 A AT94862014 A AT 94862014A AT 519840 B1 AT519840 B1 AT 519840B1
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen eines Trägerwafers (8) von einem Produktwafer (6) in einer Löserichtung (L) mit mindestens zwei quer zur Löserichtung (L) und in einer Radialrichtung (R) zum Trägerwafer (8) geführten Klemmelementen (1, 1', 1", 1'''), die vorzugsweise an die Außenkontur des Trägerwafers angepasst sind, zur Klemmung des Trägerwafers (8) quer zur Löserichtung (L), wobei die Klemmelemente (1, 1', 1", 1"') elastische Konturaufnahmeelemente (3, 3') zur Aufnahme und Fixierung einer jeden Waferkante aufweisen sowie einer Substrathalterung (11, 11') zum Halten des Produktwafers (6) und Mitteln zum Lösen des Trägerwafers (8) vom Produktwafer (6) durch Bewegung der Substrathalterung (11, 11') entgegen der Löserichtung (L). Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein korrespondierendes Verfahren zum Lösen der Wafer voneinander.

Description

Beschreibung
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM LÖSEN EINES ERSTEN SUBSTRATS
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lösen eines ersten Substrats von einem zweiten Substrat in einer Löserichtung L gemäß Patentanspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren gemäß Patentanspruch 10.
[0002] Die ersten mechanischen Ausführungsformen zur Trennung zweier Halbleitersubstrate arbeiteten vor allem mit Klingen, Drähten oder Flüssigkeitsstrahlen, insbesondere Wasserstrahlen, die in die Grenzfläche zwischen die beiden Substrate eingeschoben, durchgezogen oder gespritzt wurden. Diese Lösung führt regelmäßig zur zumindest teilweisen Zerstörung der Oberfläche mindestens eines der beiden Substrate. Das Zerkratzen einer Substratoberfläche ist vor allem für beschichtete und mit funktionalen Einheiten versehene Substrate problematisch.
[0003] Andere Lösungsansätze zum Trennen zweier, insbesondere über eine Kleberschicht miteinander verbundener, Halbleitersubstrate verfolgten eine vollflächige Fixierung beider Substrate an deren Oberflächen. Die Abnahme eines Substrats durch eine ausschließlich normal wirkende (Flächen)Kraft ist technisch schwer realisierbar, da die Haftfestigkeit regelmäßig zu einer zumindest teilweisen Zerstörung des Substrats führt.
[0004] Ein weiterer Trennungsansatz wurde in der Patentschrift W02013/091714A1 offenbart. Die Patentschrift offenbart ein ringförmiges, biegsames Werkzeug, mit dem zwei Substrate voneinander getrennt werden können, indem eine Umfangsschulter einer Innenseite eines einseitig öffnenden Rings die Umfangskante eines ersten Substrats umschließt. Das Biegemoment des ringförmigen Werkzeugs erlaubt eine kontinuierliche, von einem Punkt am Rand des Substratstapels beginnende, kontrollierte Loslösung des oberen Substrats von einem unteren Substrat. Die Herstellung des biegsamen Werkzeugs ist allerdings extrem aufwendig, da die Umfangsschultern mir sehr engen Toleranzen gefertigt werden müssen. Die engen Toleranzen sind notwendig um die Umfangskante des Substrats exakt zu umschließen. Sind die Umfangsschultern zu groß, rutscht die Umfangskante des Substrats aus der Umfangsschulter, ist sie zu klein, kann die Umfangskante des Substrats gar nicht erst umschlossen werden. Des Weiteren werden nicht alle Substrate gleich gefertigt. Substrate können im Allgemeinen unterschiedliche Dicken und unterschiedliche, wenn auch genormte, Umfangskanten besitzen. Im Allgemeinen müssen daher die Umfangsschultern immer zu der jeweils verwendeten Substratart passen.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren zum Lösen von ersten Substraten derart weiterzubilden, dass ein effizienteres Ablösen ermöglicht wird.
[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0007] Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Radialrichtung auf das erste Substrat wirkende, insbesondere an die Außenkontur des ersten Substrats angepasste und/oder sich selbsttätig anformende, Klemmelemente am Umfang des ersten Substrat anzuordnen, um das Substrat durch Klemmung in der Radialrichtung aufzunehmen und anschließend durch eine Bewegung quer zur Radialrichtung, nämlich in einer Löserichtung von dem zweiten Substrat zu lösen. Das Lösen erfolgt somit bevorzugt durch die lokale Wirkung der, insbesondere am Umfang, vorzugsweise gleichmäßig und/oder jeweils gegenüberliegend, verteilten, Klemmelemente schonend von einem Rand mindestens eines Umfangssektors her.
[0008] Die Erfindung beschreibt eine Methode und eine Anlage, um zwei, insbesondere temporär gebondete, Substrate durch ein, insbesondere vorwiegend mechanisches, vorzugsweise rein mechanisches, Verfahren voneinander zu trennen. Denkbar wäre auch der Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage in einem chemischen Bad oder in Verbindung mit einer Anlage, welche Chemikalien seitlich auf die Bondfläche der beiden Substrate spritzt. Bei besonderen Anwendungen kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, eine elektromagnetische Quelle, insbesondere eine Infrarotlampe, noch bevorzugter einen Laser, auf die Bondfläche, insbesondere durch mindestens einer der beiden Substrate, einwirken zu lassen. Die Außenkontur eines Substrats wird durch mehrere Klemmelemente, die insbesondere zumindest teilweise aus einem nachgiebigen, weichen Material bestehen, geklemmt, vorzugsweise am gesamten Umfang umschlossen. Die Klemmelemente nähern sich hierzu der Außenkontur bzw. dem Umfang des zu entfernenden ersten Substrats solange an, bis dessen Außenkontur in dem weichen, elastischen, nachgiebigen Material eingebettet und somit durch Reibschluss und/oder Formschluss fixiert ist. Hierdurch kann eine Lösekraft in einer Löserichtung L, insbesondere überwiegend, vorzugsweise ausschließlich, seitlich am ersten Substrat aufgebracht werden.
[0009] Das weiche, elastisch nachgiebige Material vermeidet somit Spannungsspitzen, die im Stand der Technik bei der Trennung von Substraten auftreten und zu Beschädigungen der Substrate führen können. Erfindungsgemäß kann daher auf die Verwendung scharfer Kanten und Ränder, welche bei einer mechanischen Druckbeanspruchung auf das Substrat zu einer Schädigung des Substrats führen könnten, verzichtet werden.
[0010] Ein weiterer, insbesondere eigenständiger Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, mehrere Klemmelemente so auszuführen, dass deren druckbeaufschlagende Oberfläche normal auf die Oberfläche des zu trennenden Substrats steht oder zu dieser zumindest nur um einen sehr geringen Winkel geneigt ist. Des Weiteren besteht die druckbeaufschlagende Oberfläche (Stirnfläche) der Klemmelemente insbesondere aus einem weichen, nachgiebigen Material, in dem die Außenkontur des abzuhebenden Substrats eingebettet werden kann. Dabei erfolgt insbesondere eine Einbettung und formschlüssige teilweise Umschließung der Außenkontur des abzuhebenden Substrats. Der erfinderische und neue Gedanke äußert sich daher vor allem in einer schonenden aber dennoch festen Fixierung der Außenkontur des abzuhebenden Substrats, welche dessen Trennung vom zweiten, insbesondere plan auf einer Substrathalterung (bevorzugt einem Vakuum-Chuck) fixierten, Substrat erlaubt. Das zweite Substrat kann dabei direkt von der Substrathalterung fixiert werden, oder, was vor allem für die Fixierung von dünnen Produktsubstraten vorteilhaft ist, auf einer Folie (engl.: tape), die über einen Rahmen (engl.: frame) gespannt wurde, fixiert werden. Die Fixierung des zweiten Substrats erfolgt dann indirekt über die Fixierung der Folie durch den Substrathalter. Insbesondere dient die Substrathalterung zur Fixierung sowie zur Unterstützung des Substrats, insbesondere des dünneren Substrats, um einen Bruch während des Debondprozesses zu verhindern.
[0011] Es wird erfindungsgemäß insbesondere ermöglicht, ein Substrat praktisch unabhängig von dessen Außenkontur und/oder Durchmesser und/oder Dicke seitlich klemmend aufzunehmen. Insbesondere spielen Fertigungstoleranzen von Substraten, insbesondere Halbleitersubstraten, also Abweichungen von Standardgrößen, keine Rolle für die Funktion der Erfindung.
[0012] Die erfindungsgemäßen Klemmelemente weisen insbesondere Konturaufnahmeelemente auf, die elastisch ausgeführt sind und die Aufnahme und Fixierung einer jeden Substratkante unabhängig von der Dicke des Substrats und der Substratkontur erlauben.
[0013] Ein weiterer, erfindungsgemäß entscheidender Vorteil besteht darin, dass Toleranzen im Substratdurchmesser irrelevant für die Klemmung sind. Ist das Substrat um wenige Mikrometer oder seltener einige Millimeter zu groß oder zu klein, so wird diese Abweichung vom Normdurchmesser durch die erfindungsgemäßen Konturaufnahmeelement durch deren elastische Verformung und/oder einzelne Steuerung der Klemmelemente kompensiert.
[0014] Die Substrate können jede beliebige Form besitzen, sind aber bevorzugt kreisrund. Der Durchmesser der Substrate ist insbesondere industriell genormt. Für Wafer sind die industrieüblichen Durchmesser, 1 Zoll, 2 Zoll, 3 Zoll, 4 Zoll, 5 Zoll, 6 Zoll, 8 Zoll, 12 Zoll und 18 Zoll. Die erfindungsgemäße Ausführungsform eignet sich bevorzugt zum Lösen (Debonden) großer Substrate, daher Substrate mit Durchmessern von mehr als 5 Zoll.
[0015] Die erfindungsgemäße Methode und das erfindungsgemäße Werkzeug eignen sich insbesondere zur Trennung von Substraten, die über ein nachfolgendes Verfahren gebondet sind: [0016] · Vollflächige Adhäsion ° Permanentbond-Verfahren
Direktbond • Si-Si Bond • Si02-Si02 Bond • Si02-Si Bond
Metallbond
Eutektischer Bond
Anodischer Bond ° Temporärbond-Verfahren
Prebondverfahren
Bondadhäsivverfahren • mit einer Bondlage • mit zwei Bondlagen • mit drei Bondlagen • mit mehr als drei Bondlagen • Randadhäsion ° Temporärbond-Verfahren
Bondadhäsivverfahren [0017] · Punktadhäsion ° Temporärbond-Verfahren
Lasertackverfahren [0018] Die Obergruppe der vollflächigen Adhäsion umfasst alle Bondverfahren, bei denen die Verbindung zweier Substrate über die gesamte Kontaktfläche der Substrate erfolgt. Die Bondstärke zwischen zwei Substraten ist daher, unabhängig von der Position, sehr groß, mit Vorzug sogar gleich. Die vollflächige Adhäsion wird in Permanentbondverfahren und Temporärbondverfahren unterteilt. Ein Permanentbond sollte nicht zerstörungsfrei trennbar sein. Permanentbondverfahren werden daher hier nur der Vollständigkeit halber erwähnt.
[0019] Prebondverfahren beschreiben Prozesse, bei denen zwei Substrate alleine durch van-der-Waals Kräfte miteinander gebondet werden. Dieser Bondvorgang findet vor allem zwischen Silizium-Substraten und/oder Siliziumoxidsubstraten statt. Der so hergestellte Bond wird als Prebond bezeichnet, da es sich um eine Vorstufe einer permanenten Verbindung handelt. In der Halbleiterindustrie ist es sehr oft erwünscht, ein durch einen Prebond erzeugte (temporäre) Verbindung wieder zu lösen, wenn man nach dem Prebond feststellt, dass die beiden Substrate nicht optimal oder sogar falsch zueinander ausgerichtet wurden. Die beiden durch einen Prebond miteinander verbundenen Substrate können meistens ohne Beschädigung wieder voneinander getrennt werden. Im Gegensatz zu den anderen in der Offenbarung erwähnten Bondverfahren kommt ein Prebondverfahren gänzlich ohne Bondingadhäsiv aus.
[0020] Die Bondadhäsivverfahren sind nach der Anzahl der verwendeten Bondschichten eingeteilt. Einlagige Bondadhäsionsverfahren besitzen nur eine einzige Lage bzw. Schicht. Bei dieser Lage handelt es sich bevorzugt um ein Bondadhäsiv, mit Vorzug ein thermoplastisches Material, insbesondere zum slide-off-(De)Bonding.
[0021] Bei den zweilagigen Bondadhäsivverfahren handelt es sich um Verfahren, welche die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften zweier unterschiedlicher Schichten zum Trennen verwenden. Eine der beiden Schichten ist meist ein Bondingadhäsiv, mit Vorzug ein Thermoplast. Bei der anderen Schicht handelt es sich insbesondere zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend um einen Antistickinglayer (ASL) zur Reduktion der Adhäsion zum Bondingadhäsiv oder um einen Adhesion-Promoter (AP) zur Erhöhung der Adhäsion zum Bondingadhäsiv. Erfindungsgemäß denkbar wäre auch die Verwendung eines zweiten Bondingad-häsivs, welches sich in seinen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften vom ersten Bondingadhäsiv unterscheidet.
[0022] Die Verwendung von Dreilagenbondprozessen ist ebenfalls möglich. Dabei kommt der dritten Lage meistens eine Aktivierungseigenschaft zu. Analoge Überlegungen gelten für Mehrlagenbondprozesse.
[0023] Unter den Randadhäsionsverfahren versteht man jene Bondverfahren, bei denen die überwiegende Adhäsionskraft zwischen den Substraten in einer Randregion wirkt. Die Adhäsion in der Zentrumszone, also jenes Bereichs, der von der Randzone umschlossen wird, ist insbesondere vernachlässigbar gering. Die erfindungsgemäße Methode und das erfindungsgemäße Werkzeug eignen sich vorzugsweise zur Trennung zweier Substrate, die nur partiell, mit Vorzug peripher, über eine nennenswerte Adhäsion zueinander verfügen.
[0024] Der Vollständigkeit halber soll auch noch die Möglichkeit erwähnt werden, Substrate, die durch ein punktuelles Bondverfahren miteinander verbunden wurden, voneinander zu trennen. Unter einem punktuellen Bondverfahren wäre beispielsweise das Lasertacken zu nennen. Dabei werden die sich berührenden Oberflächen zweier Substrate auf einem extrem begrenzten Raum durch einen Laser erhitzt, sodass es zu einer spontanen, aber eben nur örtlich begrenzten, Verbindung kommt. Entsprechend gering ist die aufzuwendende Lösekraft für die Trennung der beiden Substrate.
[0025] Das erfindungsgemäße Werkzeug umfasst insbesondere mindestens zwei, mit Vorzug mehr als zwei, mit größerem Vorzug mehr als fünf, mit noch größerem Vorzug mehr als 10, mit ganz besonderem Vorzug mehr als 15, Klemmelemente, die am Umfang des Substrat angeordnet werden bzw. anordenbar sind. Die Klemmelemente selbst sind mit Vorzug Teil einer Klemmeinrichtung (insbesondere in Form einer Klemmelementhalterung), insbesondere eines Klemmrings oder an dem Klemmring angebracht, wobei die Klemmeinrichtung zentrisch zum zu trennenden Substratstapel angeordnet wird oder angeordnet werden kann. Der Klemmring ist mit Vorzug kreisrund, kann aber jede andere, an die Außenkontor des zu klemmenden Substrats angepasste Form aufweisen. Insbesondere denkbar wäre eine quadratische, allgemeiner rechteckige, Form des Klemmrings. Der rechteckige Klemmring besitzt dann eine Ausnehmung mit dem für die Aufnahme des Substratstapels notwendigen Durchmesser. Durch den Klemmring kann eine leichte, schnelle und effiziente Positionierung der Klemmelemente in Bezug auf das zu entfernende Substrat durch Positionierung des Klemmrings erfolgen. Des Weiteren dient der Klemmring als Klemmelementhalter und Stabilisator.
[0026] Denkbar wäre auch eine Fixierung der Klemmelemente in Bezug auf eine unbewegliche Platte, beispielsweise eine (obere) Basisplatte einer erfindungsgemäßen Debondstation.
[0027] Die Klemmelemente sind vorzugsweise gleichmäßig entlang eines Kreises verteilt, sodass diese bei der Verwendung von n Klemmelementen einen Winkelabstand α von 3607η zueinander besitzen. Erfindungsgemäß denkbar wäre allerdings auch eine zumindest teilweise nichtsymmetrische Verteilung für spezielle Ausführungsformen, insbesondere dann, wenn Werkzeuge an die Seiten des Substratstapels herangeführt werden müssen, die bei einer symmetrischen Verteilung der Klemmelemente nicht genügend Raum hätten.
[0028] Die Klemmelemente bestehen in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform jeweils aus einem einzigen, insbesondere materialeinstückigen, Bauteil. Das auch als Konturaufnahmeelement bezeichnete Bauteil besteht bevorzugt aus einem einzigen, nachgiebigen Material, insbesondere einem Kunststoff.
[0029] In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Klemmelemente aus genau zwei Bauteilen. Das erste Bauteil dient als Träger und Kraftüberträger von einem Antrieb auf das nachgiebige Material, das insbesondere an einer Stirnfläche des Klemmelements angeordnet ist, die zur Klemmung des Substrats dient.
[0030] In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Klemmelemente aus einem L-förmigen Bauteil aus einem hochfesten Material, und einem Bauteil aus einem weichen, verformbaren Material. Das L-förmige Bauteil besitzt eine Anschlagschulter, die als Begrenzungselement bzw. Anschlag zu der Oberfläche des zu entfernenden ersten Substrats (insbesondere des Trägersubstrats) dient, so dass die Höhe des Klemmelements relativ zu der Oberfläche des ersten Substrats selbsttätig einstellbar ist und begrenzt ist und damit ein Abrut sehen des ersten Substrats von den Klemmelementen nach oben verhindert wird. Außerdem wird hierdurch verhindert, dass die erfindungsgemäßen Klemmelemente Kontakt mit einer Folie haben, soweit auf dieser der Substratstapel fixiert ist. Diese Folien werden in der Halbleiterindustrie regelmäßig zur Fixierung des, meist sehr dünnen, Produktwafers, der über die Bondingadhäsionsschicht mit einem Trägersubstrat verbunden ist, verwendet. Die Folien sind dabei insbesondere auf einem Rahmen (engl.: Frame) aufgespannt.
[0031] In einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Klemmelement aus einem Bauteil aus hochfestem Material und einem dazu beweglichen, parallel zur Löserichtung L verstellbaren Bauteil, insbesondere zusätzlich einem Schulterstück gemäß der dritten Ausführungsform, sowie aus einem Bauteil aus weichem und elastischem Material zur Klemmung der Substratumfangskontur. Die Beweglichkeit des verstellbaren Bauteils dient vor allem der schnellen Anpassung der Schulter in Bezug auf das erfindungsgemäß zu debondende Substrat. Durch die Beweglichkeit der Schulter wird vermieden, dass für Substrate mit unterschiedlichen Dicken jedes Mal neue Schulterstücke gefertigt und/oder in die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung eingebaut werden müssen. Die verstellbaren Bauteile werden daher mit Vorzug nur neu kalibriert, wenn ein Substrat mit einer merklich anderen Dicke erfindungsgemäß vom Produktsubstrat gelöst werden soll.
[0032] In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die beweglichen Bauteile bei jedem erfindungsgemäß zu entfernenden Substrat speziell auf dieses Substrat angepasst. Denkbar wäre insbesondere eine in-situ Vermessung der Substratstapeldicke durch eine Vergleichsmessung zweier Interferometer und die Weiterleitung aus dieser Interferenzmessung ermittelten Substratstapeldicke an eine Recheneinheit. Die Recheneinheit kann dann die beweglichen Bauteile automatisch auf die notwendige Höhe einstellen, um einen Kontakt der Unterseite der Klemmelemente mit einer Folie zu verhindern.
[0033] Alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Klemmelemente besitzen also mindestens ein auch als Konturaufnahmeelement bezeichnetes Bauteil aus einem verformbaren und/oder elastischen und/oder weichen Material zur Aufnahme der Substratumfangskontur. Der E-Modul des elastischen und/oder weichen Materials liegt insbesondere zwischen 0.01 MPa und 1000MPa, mit Vorzug zwischen 0.1 MPa und 100 MPa, mit größerem Vorzug zwischen 1 MPa und 10 MPa.
[0034] Mit besonderem Vorzug steht die Stirnfläche des nachgiebigen Materials im nicht geklemmten Zustand normal zur Oberfläche und/oder tangential zu einem Kontaktpunkt oder einer Kontaktfläche der Substratumfangskontur des zu lösenden (debond) Substrats. Erfindungsgemäß kann sie auch in positiver oder negativer Richtung zur Normalen geneigt sein, insbesondere gleichzeitig tangential ausgerichtet. Der Absolutwert des Neigungswinkels der Stirnfläche gegenüber der Oberfläche des Substrats beträgt dabei insbesondere weniger als 40°, mit größerem Vorzug weniger als 30°, mit noch größerem Vorzug weniger als 20°, mit größtem Vorzug weniger als 10°, mit allergrößtem Vorzug weniger als 1°, am bevorzugtesten weniger als 0.1°. Insbesondere kann sich die Stirnfläche auch während des erfindungsgemäßen Debondvor-gangs auf Grund der auf das Klemmelement einwirkenden Beanspruchung neigen beziehungsweise eine, insbesondere dem oben genannten Bereich entsprechende, Neigung zulassend ausgebildet sein. Die Klemmelemente sind, insbesondere unabhängig voneinander, in der Löserichtung L und entgegen der Löserichtung L bewegbar. Des Weiteren können die Klemmelemente, insbesondere unabhängig voneinander, in radialer Richtung bewegt werden. Durch die unabhängige Ansteuerung der Klemmelemente wird ein gezieltes Einleiten einer Debond-welle ermöglicht. Damit können beispielsweise die Kräfte zeit- und/oder ortsaufgelöst an unterschiedlichen Umfangssektoren eingeleitet werden. Den Klemmelementen sind vorzugsweise Sensoren zugeordnet oder die Klemmelemente verfügen über Sensoren, welche die Klemmung, insbesondere die Penetration des ersten Substrats in das weiche Material, detektieren und/oder messen. Denkbar wäre insbesondere die Verwendung von Drucksensoren und/oder Distanzsensoren. Distanzsensoren werden vorzugsweise dann angewandt, wenn bereits geringe (Normal)Druckkräfte auf das Substrat zu dessen Schädigung führen können und man ein zu starker Kontakt verhindert werden soll. In ganz besonderen Ausführungsformen werden Dis tanz- und Drucksensoren miteinander kombiniert. Dabei werden die Distanzsensoren insbesondere für eine möglichst schnelle Annäherung verwendet. Während dieser Annäherungsphase erfolgt noch kein Kontakt der Klemmelemente mit dem Substrat. Die Drucksensoren werden dann in der Kontaktierungsphase verwendet, um die Position der Klemmelemente zu bestimmen, bei denen das erste Mal eine Druckbeaufschlagung durch Kontakt der Klemmelemente mit dem Substrat an der Substratumfangskontur erfolgt. Denkbar wäre auch die alleinige Verwendung von Distanzsensoren, die vor allem dann angewendet wird, wenn die verwendeten Substrate reproduzierbare mittlere Durchmesser besitzen.
[0035] Die Druck- und/oder Distanzsensoren sind insbesondere in den Antriebsmitteln und/oder den Klemmelementen verankert. Die Messsignale der Druck- und/oder Distanzsensoren werden von einer Soft- und/oder Firm- und/oder Hardware ausgelesen und dienen der Kontrolle und/oder der Ansteuerung der Antriebsmittel bzw. Klemmelemente. So können beispielsweise Algorithmen in einer Soft- und/oder Firmware dafür sorgen, dass die Klemmelemente solange verfahren werden, bis über die Druck- bzw. Distanzsensoren ein vorgegebener Druck bzw. eine vorgegebene Distanz über- bzw. unterschritten wird. Nach dem Erreichen dieses Schwellwertes halten die Antriebsmittel die Klemmelemente automatisch an. Denkbar wäre auch eine entsprechende Implementierung solcher Algorithmen in eine Software mit entsprechender Rezeptgestaltung und graphischer Benutzeroberfläche (engl.: graphical user interface, gui), sodass ein Benutzer der erfindungsgemäßen Ausführungsform zu jedem Zeitpunkt Kenntnis über den Stand der Antriebsmitteln und/oder der Klemmelemente besitzt oder die Antriebsmittel und/oder der Klemmelemente entsprechend programmieren kann.
[0036] In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Klemmelemente mit Heizungen ausgestattet oder den Klemmelementen sind Heizelemente zugeordnet, welche die Verbindungsschicht, die das erste Substrat (Trägersubstrat) mit dem zweiten Substrat (Produktsubstrat) verbindet, zumindest lokal erwärmen können. Durch die exzellente Wärmeleitfähigkeit einiger Substratmaterialien, insbesondere Silizium, sind die Heizelemente aber vorzugsweise geeignet, den gesamten Umfang des Trägersubstrats zu erwärmen. Vorteilhaft ist vor allem die Erwärmung über eine Glastemperatur des verwendeten Materials, insbesondere Klebstoffs, der Verbindungsschicht. Abhängig vom verwendeten Material liegt diese insbesondere über 0°C, mit Vorzug über 100°C, mit großem Vorzug über 200°C, mit größerem Vorzug über 300°C, mit allergrößtem Vorzug über 400°C, am bevorzugtesten über 500°C. Die Einbringung der Wärme erfolgt vorzugsweise über eine Anschlagschulter der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung. Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Vorrichtung vorzugsweise Sensoren auf, um vertikal und/oder horizontal wirkende Kräfte aufzuzeichnen. Dies können Kräfte sein, die auf die Klemmvorrichtung und/oder den Klemmring und/oder die Klemmelemente oder zwischen den vorgenannten Bauteilen wirken. Mit Hilfe der Kraftmessung kann erfindungsgemäß insbesondere ermittelt werden, wie groß die Kräfte sind, die radial auf den Substratrand wirken. Die Aufnahme und Auswertung dieser Kräfte ist von Bedeutung, um eine zu hohe Kraftübertragung auf das Substrat und somit eine Beschädigung oder einen Bruch des Substrats zu vermeiden.
[0037] Mit besonderem Vorzug wird daher die erfindungsgemäße Ausführung über eine Software gesteuert, mit deren Hilfe obere Grenzwerte angegeben werden können, unter denen die einzelnen Bauteile genauestens gesteuert werden können, um einen Bruch des Substrats zu verhindern.
[0038] Das Konturaufnahmeelement besteht insbesondere aus einem dehnbaren und/oder weichen und/oder elastischen Material, vorzugsweise einem Polymer wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Silan. Erfindungsgemäß denkbar wäre auch die Verwendung eines geschäumten Materials. Das verwendete Material kann alternativ aus einem extrem weichen und hochplastischem Metall bestehen. Vorzugsweise kontaminiert dieses Metall allerdings nicht die Oberfläche der Substrate. Erfindungsgemäß insbesondere denkbare Werkstoffe bzw. Werkstoffklassen für das Material des Konturaufnahmelements sind: [0039] · Polymere, insbesondere ° Kunststoffe, insbesondere
Elastomere, insbesondere • Viton (Werkstoff) und/oder • Polyurethane und/oder • Hypalon (Werkstoff) und/oder • Isopren-Kautschuk (Werkstoff) und/oder • Nitril-Kautschuk (Werkstoff) und/oder • Perfluorokautschuk (Werkstoff) und/oder • Polyisobuten (Werkstoff),
Thermoplastische Elastomere und/oder
Schäume, insbesondere • Arcel (Werkstoff) und/oder • Neopor (Werkstoff) und/oder • Polyisocyanurate und/oder • Polystyrole und/oder • Zellkautschuk, ° Silane, insbesondere
Silikon, • Verbundwerkstoffe insbesondere ° aus Kohlenstofffasern • Metalle, insbesondere ° Extrem weiche Metalle wie Pb (Blei) oder Sn (Zinn) und/oder ° A1, Pt, Au, Ag, Zn, Ni, Fe, Co, Mo, Nb, • Legierungen, insbesondere ° Messinge, Bronzen und/oder ° Stähle, insbesondere nichtrostende Stähle wie Chrom-Nickel Stähle oder Chrom-Nickel-Molybdän Stähle und/oder ° Nickelbasislegierungen und/oder ° Aluminiumbasislegierungen.
[0040] Für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren gelten die beschriebenen Merkmale analog.
[0041] In ganz besonderen Ausführungsformen ist das Konturaufnahmeelement so konstruiert, dass es eine konstante, konkave Wölbung besitzt. Die konkave Wölbung dient dann als Aufnahme für die Außenkontur des entsprechenden Substrats. Das jeweils verwendete Material für das Konturaufnahmeelement ist insbesondere entsprechend weich und elastisch. Letzteres ist nicht der Fall, wenn die konkave Wölbung die entsprechenden funktionalen Eigenschaften erfüllt und in der Lage ist, den Debondvorgang mit einer der erfindungsgemäßen Ausführungsformen durchzuführen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in: [0042] Fig. 1a eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Klemmelements, [0043] Fig. 1 b eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 a von unten, [0044] Fig. 2a eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Klemmelements, [0045] Fig. 2b eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 2a von unten, [0046] Fig. 3a eine schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Klemmelements, [0047] Fig. 3b eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 3a von unten, [0048] Fig. 4a eine schematische Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Klemmelements, [0049] Fig. 4b eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 4a von unten, [0050] Fig. 5a eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Klemmelementhalterung von unten in einer Ausgangsposition, [0051] Fig. 5b eine schematische Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 5a von unten in einer Klemmposition, [0052] Fig. 6a eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens in einem ersten Verfahrensschritt, [0053] Fig. 6b eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem zweiten Verfahrensschritt, [0054] Fig. 6c eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem dritten Verfahrensschritt, [0055] Fig. 6d eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem vierten Verfahrensschritt, [0056] Fig. 6e eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem fünften Verfahrensschritt, [0057] Fig. 6f eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem sechsten Verfahrensschritt, [0058] Fig. 6g eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem siebten Verfahrensschritt, [0059] Fig. 6h eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem achten Verfahrensschritt, [0060] Fig. 6i eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem neunten Verfahrensschritt, [0061] Fig. 6j eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 6a in einem zehnten Verfahrensschritt und [0062] Fig. 6k eine schematische Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform.
[0063] In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die beiden Figuren 5a und 5b zeigen die schematische Unteransicht einer erfindungsgemäßen, insbesondere als Klemmring ausgebildeten, Klemmelementhalterung 9 mit mehreren erfindungsgemäßen Klemmeinrichtungen, insbesondere Klemmelementen 1, 1‘, 1“, 1‘“, dargestellt in den Figuren 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b. Die Klemmelemente 1, T, 1“, 1‘“ sind gegenüber der Klemmelementhalterung 9, insbesondere gleitend, geführt und über Antriebsmittel 10, insbesondere Motoren, fix mit dem Klemmring verbunden. Die Motoren sind in der Lage, die erfindungsgemäßen Klemmelemente 1, 1‘, 1“, 1‘“ in einer Radialrichtung R zu verfahren und so eine Klemmung eines als Trägersubstrat ausgebildeten ersten Substrats 8 zu bewerkstelligen. Die Radialrichtung R ist bezogen auf das erste Substrat 8. Die Antriebsmittel 10 dienen dazu, die Position der Klemmelemente 1, T, 1“, T“ zu verändern und eine Klemmkraft F einzustellen. Die Antriebsmittel 10 sind daher mit Vorzug so gestaltet, dass die Klemmkraft F einstellbar ist.
[0064] Die Klemmelemente werden beim Klemmen seitlich in einer durch das erste Substrat 8, insbesondere eine Fixierfläche 8o des ersten Substrats 8, definierten Fixierebene ausgerichtet. Der Bereich, in welchem die Klemmelemente 1, T, 1“, T“ auf das erste Substrat 8 einwirken, ist als Klemmbereich B bezeichnet. Der Klemmbereich B liegt insbesondere in einem Umfangsbe- reich, als im Bereich des Seitenrandes des ersten Substrats 8.
[0065] In einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Ansteuerung der Klemmelemente 1, 1‘, 1“, 1“‘ keine Motoren, sondern hydraulische und/oder pneumatische Steuerelemente verwendet. Dadurch wird eine besonders kostengünstige und effiziente Bauweise ermöglicht, da auf Motoren verzichtet werden kann. Die Ansteuerung der hydraulischen und/oder pneumatischen Elemente erfolgt mit Fluiden, beispielsweise Gasen und/oder Flüssigkeiten, welche einen Druck aufweisen der größer ist als 10'5 mbar, mit Vorzug größer als 10'3 mbar, mit größerem Vorzug größer als 0.1 bar, mit größtem Vorzug größer als 1 bar, mit allergrößtem Vorzug größer als 2 bar.
[0066] Figur 5a zeigt den Zustand, in dem alle Antriebsmittel 10 die Klemmelemente 1, V, 1“, 1‘“ gegenüber dem ersten Substrat 8 in ihre Ausgangsposition gefahren haben. Um das erste Substrat 8 eines, zentrisch zur Klemmelementhalterung 9 positionierten, Substratstapels 12 fixieren zu können, werden die Klemmelemente 1, 1‘, 1“, 1‘“ durch die Antriebsmittel 10 zum Zentrum der Klemmelementhalterung 9 radial (Radialrichtung R) verfahren.
[0067] Eine Klemmposition, in der es zu einer erfindungsgemäßen Klemmung kommen würde, ist in Figur 5b (ohne Substrat 8) dargestellt. Die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß den Figuren 5a und 5b zeigt die Klemmelementhalterung 9, die sich dem Substratstapel 12, insbesondere von oben her, nähern kann. Insbesondere wird dabei die Klemmelementhalterung 9 gegenüber dem Substratstapel 12 ausgerichtet. Antriebsmittel zum Bewegen der Klemmelementhalterung 9 beziehungsweise der Klemmelemente 1, 1‘, 1“, 1‘“ in und entgegen der Löserichtung sind nicht dargestellt und können insbesondere durch Aktuatoren oder einen Roboterarm gebildet sein, die gleichzeitig als Lösemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung dienen.
[0068] Bevorzugt befinden sich die Antriebsmittel 10 vorzugsweise zwischen dem Klemmring 9 und den erfindungsgemäßen Klemmelemente 1,1‘, 1“, 1‘“.
[0069] In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform werden so viele erfindungsgemäße Klemmelemente 1, 1‘, 1“, 1‘“ auf der Klemmelementhalterung 9 fixiert, dass in der Klemmposition der Klemmelemente 1, 1‘, 1“, V“ in Richtung einer Substratumfangskontur 8k des Substrats 8 weisende Stirnflächen 3s der Konturaufnahmeelemente 3 eine, insbesondere radialsymmetrische und/oder geschlossene, Mantelfläche bilden. Die Mantelfläche ist bevorzugt eine Innenfläche eines aus den einzelnen Konturaufnahmeelementen 3 zusammengesetzten Zylinders.
[0070] Bei der Klemmung des ersten Substrats 8 werden die Stirnflächen 3s der Konturaufnahmeelemente 3 elastisch nach innen, also in Radialrichtung R verformt (siehe Figur 6d). Dadurch wird es erfindungsgemäß ermöglicht, die gesamte Substratumfangskontur 8k, insbesondere vollumfänglich, in die Konturaufnahmeelemente 3 elastisch einzubetten und somit Spannungsspitzen am ersten Substrat 8 vor und/oder während des erfindungsgemäßen Lösevorganges zu verhindern. Diese Spannungsspitzen würden vor allem an den nicht durch eine vollumfänglich durch die erfindungsgemäßen Konturaufnahmeelemente 3 bedeckten Substratumfangskonturen 8k des ersten Substrats 8 entstehen und im schlimmsten Fall zum Bruch des ersten Substrats 8 führen.
[0071] Die Figuren 6a-6g stellen einen erfindungsgemäßen Debondprozess mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform dar. Der Debondprozess wird exemplarisch mit der Ausführungsform des Klemmelements 1“ dargestellt.
[0072] Figur 6a zeigt einen Substratstapel 12, bestehend aus einem zweiten Substrat 6, einer als Kleber ausgeführten Verbindungsschicht 7 und einem ersten Substrat 8. Der Substratstapel 12 ist auf einer durch einen Rahmen 4 gespannten Folie 5 fixiert.
[0073] Das erste Substrat 8 besitzt einen Durchmesser D. Der Durchmesser des zweiten Substrats 6 ist insbesondere näherungsweise gleich dem Durchmesser D des ersten Substrats 8.
[0074] In einem erfindungsgemäßen ersten Schritt gemäß Figur 6a wird eine Unterseite 5u der Folie 5 an einer Substrathalterung 11 (insbesondere ein unterer, als Chuck ausgebildeter Pro benhalter) fixiert. Die Fixierung erfolgt vorzugsweise über Vakuumbahnen 14. Alternativ denkbar sind mechanische, elektrostatische, magnetische oder adhäsive Fixierungen. Die Fixierung durch die Substrathalterung 11 bringt während des Lösens des ersten Substrats 8 eine entsprechende Gegenkraft G^ zur Lösekraft F auf. Die Gegenkraft G! wird bevorzugt zumindest beim Beginn des Lösens in Summe größer sein als die Lösekraft F.
[0075] In einem erfindungsgemäßen zweiten Schritt gemäß Figur 6b werden die Klemmelemente 1“ am Umfang des Substratstapels 12 verteilt positioniert. Die Klemmelemente 1“ sind vorzugsweise an einem Klemmring angebracht, können aber alternativ an der Substrathalterung 11 fixiert sein.
[0076] Entsprechend der verwendeten Ausführungsform sind die Klemmelemente 1“ erfin-dungsgemäß in der Lage, zumindest eine radiale Verschiebung sowie eine translatorische Verschiebung in und entgegen der Löserichtung L durchzuführen. Hierzu sind entsprechende Antriebsmittel vorgesehen.
[0077] Um den erfindungsgemäßen Debondvorgang so allgemein wie möglich darzustellen, wurde in den Figuren 6a - 6i auf eine Darstellung der Klemmelementhalterung 9 oder anderer Fixiermittel und Antriebsmittel für die Klemmelemente 1“ verzichtet.
[0078] Im zweiten Schritt können eine oder mehrere Anschlagschultern 2“s, bevorzugt eine Anschlagschulter 2“s pro Klemmelement 1“ bis an die von dem zweiten Substrat 6 abgewandte Fixierfläche 8o des ersten Substrats 8 herangefahren werden. Somit werden die Klemmelemente 1“ konstruktionsbedingt in Löserichtung L ausgerichtet, ohne dass eine exakte Positionssteuerung notwendig wäre.
[0079] Die Anschlagschulter 2“s ist mit Vorzug über einen Stützkörper 2“ mit dem Klemmelement 1“ verbunden, insbesondere einstückig an dem Klemmelement 1“ angeformt. In speziellen Ausführungsformen kann auf die Anschlagschulter 2“s verzichtet werden.
Die Anschlagschulter 2“s ist mit Vorzug mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, insbesondere in Löserichtung L, gegenüber dem Stützkörper 2“ verstellbar. In einer Ausführungsform wird auf eine Verstellbarkeit der Anschlagschulter 2“s in Löserichtung L verzichtet und ein, fix mit dem Stützkörper 2‘ verbundenes Anschlagschulter 2“s verwendet (siehe Figur 6c).
[0080] In einem erfindungsgemäßen dritten Schritt gemäß Figur 6c werden die Klemmelemente 1“ bis zum Anschlag der Anschlagschulter 2“s auf die Fixierfläche 8o oder positionsgesteuert, insbesondere auf Basis von Sensordaten, abgesenkt. Die Position der Klemmelemente 1“ kann durch den Kontakt der Anschlagschulter 2“s und der Oberseite 8o des ersten Substrats 8 begrenzt werden. Das Anschlagschulter 2“s ist mit Vorzug so gestaltet, dass sie in jeder beliebigen z-Position in Löserichtung L positioniert werden kann und so die Möglichkeit bietet, die Berührung des Klemmelements 1“ mit der Folie 5 zu verhindern.
[0081] Sollte eine Klemmvorrichtung verwendet werden, die keine bewegliche Anschlagschulter 2“s besitzt, so sind die Anschlagschulter 2s‘, der Stützkörper 2 sowie das Konturaufnahmeelement 3 mit Vorzug so konstruiert, dass die Folie 5 mit Vorzug während des gesamten erfindungsgemäßen Prozessablaufes nicht berührt wird.
[0082] In einem erfindungsgemäßen vierten Schritt gemäß Figur 6d werden die Klemmelemente 1“ radial Richtung Zentrum des ersten Substrats 8 gefahren, bis die Substratumfangskontur 8k von dem weichen Material des Konturaufnahmeelements 3 bis zu einer Eindringtiefe e aufgenommen wurde. Die Eindringtiefe e der Substratumfangskontur 8k ist insbesondere größer als 1 pm und kleiner als 3mm, mit Vorzug größer als 10pm und kleiner als 1mm, mit größerem Vorzug größer als 200pm und kleiner als, 500pm, mit allergrößtem Vorzug größer als 300pm. Erfindungsgemäß ist insbesondere das Verhältnis zwischen der Eindringtiefe e der Substratumfangskontur 8k und der Dicke d des ersten Substrats 8 von Bedeutung. Je größer die Dicke d des ersten Substrats 8 ist, desto größer wird die Eindringtiefe e der Substratumfangskontur 8k gewählt. Es gilt vorzugsweise, dass das Verhältnis zwischen der Eindringtiefe e der Substratumfangskontur 8k und der Dicke d des ersten Substrats 8 kleiner ist als 5, vorzugsweise kleiner als 1, noch bevorzugter kleiner als 1/10, am bevorzugtesten kleiner als 1/100, am allerbevorzugtesten kleiner als 1/1000. Als Beispiel ist ein 300mm-Trägerwafer als erstes Substrat mit einer durchschnittlichen Dicke von 1000pm (Industriestandard durchschnittlich 775 pm) genannt. Bei einem erfindungsgemäß bevorzugten Verhältnis von 3, würde das bedeuten, dass die Eindringtiefe e der Substratumfangskontur 8k 3000/1000, daher 3 mm beträgt. In Absolutwerten ist die Eindringtiefe vorzugsweise kleiner als 3mm, bevorzugter kleiner als 1 mm, noch bevorzugter kleiner als 0.1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.01 mm, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.001 mm.
[0083] Die Stirnfläche 3s wird dabei, insbesondere etwa mittig, nach innen gedrückt und zumindest abschnittsweise konkav verformt. Dieser Schritt zeigt den wichtigsten erfindungsgemäßen Gedanken auf, nämlich die schonende Aufnahme der Substratumfangskontur 8k durch ein verformbares, weiches Konturaufnahmeelement 3. Vorzugsweise wird die Aufnahme der Substratumfangskontur 8k durch ein elektrisches Messgerät der Vorrichtung erfasst. Insbesondere sind Kraftsensoren geeignet, die an einer für die Messung geeigneten Position, vorzugsweise am Klemmelement 1“ angeordnet sind.
[0084] Nach der Fixierung der Substratumfangskontur 8k durch das Konturaufnahmeelement 3 gibt es mehrere Möglichkeiten, das Lösen des ersten Substrats 8 vom zweiten Substrat 6 auszuführen.
[0085] Die erste, erfindungsgemäße Möglichkeit sieht die Verwendung eines Fixierungselements 17‘“, insbesondere in Form eines oberen Probenhalters, bevorzugt eines Vakuumprobenhalters mit Vakuumbahnen 14 zum Ansaugen des ersten Substrats 8, vor.
[0086] Das Fixierungselement 17“ ist insbesondere flexibel nachgebend ausgebildet und/oder lässt eine Verformung des ersten Substrats 8 in einem innerhalb des Klemmbereichs angeordneten Innenbereich zu.
[0087] Das Fixierungselement 17‘“ weist vorzugsweise ein Dichtelement 15 auf, insbesondere in Form eines den Innenbereich begrenzenden, umlaufenden, Dichtrings. Innerhalb des Dichtelements 15 wird zwischen dem Fixierungselement 17‘“ und dem ersten Substrat 8 ein Vakuum 16 erzeugt. Bevorzugt wird das Vakuum zumindest während des Lösens des ersten Substrats 8 vom zweiten Substrat 6 auf einen Absolutdruck von weniger als 1bar, mit Vorzug weniger als 1 mbar, mit größerem Vorzug weniger als 103 mbar, mit größtem Vorzug weniger als 10"5 mbar, mit allergrößtem Vorzug weniger als 10"8 mbar eingestellt.
[0088] Das Fixierungselement 17‘“ ist insbesondere unabhängig von den Klemmelementen in und entgegen der Löserichtung L bewegbar. Durch eine entsprechende Steuerung ist das Fixierungselement 17‘“ in der Lage, eine zu der Gegenkraft Gi der Substrathalterung 11 zusätzliche Gegenkraft G2 zu einer durch die Klemmelemente 1“ ausgeübten Lösekraft F auszuüben, wodurch das erste Substrat 8 in dem Innenbereich zumindest zu Beginn des Lösens, insbesondere während des Lösens des Klemmbereichs B, an dem zweiten Substrat 6, insbesondere zusätzlich, fixiert wird.
[0089] In einem erfindungsgemäßen sechsten Schritt gemäß Figur 6f werden die Klemmelemente 1“ mit der Lösekraft F demnach in Löserichtung L, insbesondere nach oben, gezogen. Durch die Fixierung der Substratumfangskontur 8k am Konturaufnahmeelement 3 und der durch die vom Probenhalter (Substrathalterung 11) und dem Fixierungselement 17‘“ wirkenden Gegenkräfte Gi, G2, kommt es zu einer Biegebeanspruchung im Klemmbereich B. Die Biegebeanspruchung führt zu einer Loslösung des ersten Substrats 8 vom zweiten Substrat 6.
[0090] Durch Anlegen des Vakuums 16 wird die fortschreitende Loslösung des ersten Substrats 8 von der Verbindungsschicht 7 bzw. vom zweiten Substrat 6 durch die vom vorhandenen Überdruck zwischen dem ersten Substrats 8 und dem Kleber 7 in Bezug auf das Vakuum 16 ausgeübte Kraft unterstützt.
[0091] In einem erfindungsgemäßen siebten Schritt gemäß Figur 6g wurde das erste Substrat 8 vollständig vom zweiten Substrat 6 gelöst. Dabei wird das erste Substrat 8 vorzugsweise - neben der seitlichen Fixierung durch die Klemmelemente 1“ - durch das Fixierungselement 17‘“ fixiert. Dadurch ist es möglich, in einem weiteren, nicht dargestellten Schritt, die Fixierung der Klemmelemente 1“ durch deren radiale Bewegung in die Ausgangsposition direkt im Anschluss an das Lösen des ersten Substrats 8 zu lösen. Das erste Substrat 8 ist dann nur noch am Fixierungselement 17‘“ fixiert und kann aus der Vorrichtung ohne Beschädigung entfernt werden. Das Fixierungselement 17‘“ ist daher bevorzugt als Chuck ausgebildet.
[0092] Die zweite Möglichkeit sieht die Verwendung eines Fixierungselements 17 vor, dessen Aufgabe ausschließlich darin besteht, die Gegenkraft G2 aufzubringen, um Teile des Substratstapels 12, insbesondere den Innenbereich des ersten Substrats 8, während des Ablösevorgangs, zu fixieren.
[0093] Das Fixierungselement 17, 17‘, 17“ kann verschiedene Formen haben. Es kann sich insbesondere um: einen abgerundeten Stift (Fixierungselement 17 gemäß Figur 6h), einen Zylinder (Fixierungselement 17‘ gemäß Figur 6i) mit entsprechend großem Radius, um einen Großteil der Fixierfläche 8o zu bedecken, oder eine verformbare Membran (Fixierungselement 17“ gemäß Figur 6j), die wie ein Ballon aufgeblasen werden kann und damit einen, insbesondere an einer Kontaktfläche zur Fixierfläche 8o, steuerbaren Druckkörper handeln.
[0094] Ein Nachteil der letztgenannten Ausführungsformen besteht in der nicht vorhanden Fixierungsmöglichkeit des ersten Substrats 8 an dem Fixierungselement 17, 17‘, 17“, die durch das Fixierungselement 17‘“ gemäß Figuren 6e-6g gegeben ist.
[0095] Denkbar wäre insbesondere die Verwendung einer Rolle als Fixierungselement 17‘ gemäß Figur 6i, die sich mit Vorzug linear in Bewegungsrichtung Q über das erste Substrat 8 bewegt und die Gegenkraft G2 auf das erste Substrat 8 ausübt. Bevorzugt wird zunächst nur das in der der Bewegungsrichtung Q der Rolle entgegengesetzten Richtung angeordnete Klemmelement 1“ (in der Figur 6i rechts) angehoben. Erfindungsgemäß denkbar ist eine sequentielle Einzelaktivierung der Klemmelemente 1“ in der Bewegungsrichtung Q der Rolle folgend. Die Rolle würde dann das erste Substrat 8 lokal entlang einer parallel zur Rollenachse verlaufenden Linie an der Fixierfläche 8o mit der Gegenkraft G2 beaufschlagen. Hierdurch könnte ein Fortschritt einer durch die erfindungsgemäßen Klemmelemente 1, T, 1“ initiierten Debondwelle 13 gesteuert werden.
[0096] Durch die erfindungsgemäße Einzelansteuerung der Klemmelemente 1, T, 1“ und/oder eine Kippung der Klemmelementhalterung 9 gegenüber dem ersten Substrat 8 und/oder der Verwendung der Fixierungselemente 17, 17‘, 17“, 17‘“ wir eine gezielte Initiierung der Debondwelle 13 von jedem beliebigen Punkt am Umfang des ersten Substrats 8 ermöglicht. Bevorzugt wird die Debondwelle 13 von einem einzigen Punkt aus gestartet. Das Voranschreiten der Debondwelle 13 erfolgt nach der Initiierung mit erheblich geringerem Kraftaufwand.
[0097] Vor allem bei der Verwendung von im Innenbereich mit einer Antihaftschicht versehenen Substraten kann es von Vorteil sein, eine derartige, Bondwelleninitiierung entlang des gesamten Substratumfangs durchzuführen und erst danach das erste Substrat 8 weiter abzulösen.
[0098] In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Fixierungselement 17“ als Balg ausgebildet, der mit Hilfe von Druckluft aufgeblasen werden kann und sich so optimal an die Form des ersten Substrats 8 anpassen kann. In dieser Variante kommt es vor allem zu einer schonenden und gleichmäßigen Kraftverteilung der durch das Fixierungselement 17“ bewirkten Gegenkraft G2.
[0099] In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Figur 6k wird eine zweite erfindungsgemäße Klemmelementhalterung 9‘ als Substrathalterung 1T mit zusätzlichen Klemmelementen T“ verwendet, um das zweite Substrat 6 analog dem ersten Substrat 8 in Radialrichtung an einer Substratumfangskontur des zweiten Substrats zu fixieren. Die zusätzlichen Klemmelemente T“ ersetzen die Funktion der Substrathalterung 11 zumindest teilweise.
Die Klemmelementhalterung weist insbesondere die Form eines Klemmrings auf.
[00100] Denkbar ist beispielsweise, dass der Substratstapel 12 zunächst auf mehreren Pins oder einem Podest (nicht eingezeichnet), dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Substrats 6, gelagert wird. Danach wird das zweite Substrat 6 durch die Klemmelemente 1“ der zweiten Klemmelementhalterungs 9‘ fixiert.
[00101] Denkbar ist es insbesondere, dass das zweite Substrat 6 zusätzlich auf der Substrathalterung 11 aufliegt und (statt durch Vakuumbahnen 14) durch die Klemmelemente V“ der Klemmelementhalterung 9‘ fixiert wird. Die Klemmelemente 1‘“ der Klemmelementhalterung 9‘ werden insbesondere mit einer sehr geringen Dicke gefertigt.
[00102] Vor allem die Lagerung eines solchen Substratstapels 12 auf mehreren Pins sorgt für eine möglichst geringe Kontamination des zweiten Substrats 6. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform eignet sich daher vor allem für Substratstapel 12, deren unteres Substrat 6 bzw. oberes Substrat 8 noch so dick sind, dass nach dem Debondvorgang eine entsprechende Steifigkeit gegeben ist, so dass eine vollflächige Fixierung bzw. Unterstützung nicht notwendig ist.
[00103] Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Debondvorgang des ersten Substrats 8 vom zweiten Substrat 6 ohne Hilfsmittel wie die Fixierungselemente 17, 17‘, 17“ oder die Substrathalterung 11, 11 ‘. Dabei wird das erste Substrat 8 nach dem Debondvorgang von den erfindungsgemäßen Klemmelementen 1, V, 1“, V“ gehalten.
BEZUGSZEICHENLISTE 1, T, 1“, T“ Klemmelement 2, 2‘, 2“ Stützkörper 2s, 2s‘ Anschlagschulter 3,3‘ Konturaufnahmeelement 3s Stirnfläche 4 Rahmen 5 Folie 5u Unterseite 6 Zweites Substrat 7 Verbindungsschicht 8 Erstes Substrat 8k Substratumfangskontur 8o Fixierfläche 9,9‘ Klemmelementhalterung 10 Antriebsmittel 11, 11 ‘ Substrathalterung 12 Substratstapel 13 Bondwelle 14 Vakuumbahnen 15 Dichtung 17, 17‘, 17“, 17‘“ Fixierungselement L Löserichtung R Radialrichtung F Klemmkraft
Gi, G2 Gegenkraft B Klemmbereich e Eindringtiefe α Winkelabstand Q Bewegungsrichtung D Durchmesser des ersten Substrats d Dicke des ersten Substrats

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    1. Vorrichtung zum Lösen eines Trägerwafers (8) von einem Produktwafer (6) in einer Löserichtung (L) mit: - mindestens zwei quer zur Löserichtung (L) geführten Klemmelementen (1, T, 1“, T“) zur seitlichen Klemmung des Trägerwafers (8) quer zur Löserichtung (L), wobei die Klemmelemente (1, T, 1“, T“) elastische Konturaufnahmeelemente (3, 3‘) zur Aufnahme und Fixierung einer jeden Waferkante aufweisen, - einer Substrathalterung (11, 1T) zur Halterung des Produktwafers (6), dadurch gekennzeichnet, dass - die Substrathalterung (11, 1T) entgegen der Löserichtung (L) zum Lösen des Trägerwafers (8) vom Produktwafer (6) bewegbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klemmelemente (1, T, 1“, T“), insbesondere separat, in einer Radialrichtung (R) und/oder, insbesondere separat, in der Löserichtung (L) antreibbar geführt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeweils zwei Klemmelemente (1, T, 1“, T“) radial gegenüberliegend angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klemmelemente (1, T, 1“, T“) eine in Radialrichtung (R) zum Trägerwafer (8) weisende, elastische Stirnfläche (3s) zur elastisch nachgebenden Klemmung des Trägerwafers (8) aufweisen.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Substrathalterung (11, 1T) als starre, insbesondere den Produktwafer (6) vollflächig aufnehmende, Substrathalterung (11, 1T) ausgebildet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine, insbesondere in Löserichtung (L) durch Antriebsmittel antreibbar geführte, Klemmelementhalterung (9, 9‘) zur Halterung und Führung der Klemmelemente (1, T, 1“, T“) aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Fixierungselement (17, 17‘, 17“, 17‘“) zur teilweisen Fixierung des Trägerwafers (8) am Produktwafer (6) beim Lösen des Trägerwafers (8) aufweist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die teilweise Fixierung in einem Innenbereich an einer von dem Produktwafer (6) abgewandten Fixierseite (8o) des Trägerwafers (8) erfolgt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Fixierungselement (17“‘) Fixiermittel (15, 16) zur Fixierung des Trägerwafers (8) an dem Fixierungselement (17“‘) aufweist.
  10. 10. Verfahren zum Lösen eines Trägerwafers (8) von einem Produktwafer (6) in einer Löserichtung (L) mit folgenden Schritten: Halten des Produktwafers (6) mit einer Substrathalterung (11, 1T), - Seitliches Klemmen des Trägerwafers (8) quer zur Löserichtung (L) durch mindestens zwei quer zur Löserichtung (L) geführte Klemmelemente (1, T, 1“, T“), wobei die Klemmelemente (1, T, 1“, T“) elastische Konturaufnahmeelemente (3, 3‘) zur Aufnahme und Fixierung einer jeden Waferkante aufweisen, Lösen des Trägerwafers (8) vom Produktwafer (6) durch Bewegung der Substrathalterung (11, 1T) entgegen der Löserichtung (L).
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Klemmelemente (1, T, 1“, T“) zum Klemmen und/oder Lösen, insbesondere separat, in einer Radialrichtung (R) und/oder, insbesondere separat, in der Löserichtung (L) angetrieben werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Trägerwafer (8) mittels eines Fixierungselements (17, 17‘, 17“, 17‘“) während des Lösens mit einer entgegen der Löserichtung (L) gerichteten Gegenkraft (G2) teilweise am Produktsubstrat (6) fixiert wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die teilweise Fixierung in einem Innenbereich an einer von dem Produktwafer (6) abgewandten Fixierseite (8o) des Trägerwafers (8) erfolgt.
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