CN102414780A - 用于使衬底与衬底载体分离的装置和方法 - Google Patents

用于使衬底与衬底载体分离的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一个用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离的装置，具有一个衬底载体容纳体，后者具有用于容纳衬底载体的容纳体表面，一个与衬底载体容纳体对置设置的衬底容纳体，后者具有平行于容纳体表面设置的用于容纳衬底的衬底容纳体表面，其中为了使衬底相对于衬底载体在衬底与衬底载体的连接状态中平行移动设有分离机构。本发明还涉及一种用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离的方法，具有下面的步骤：在衬底容纳体的衬底容纳体表面与平行于衬底容纳体表面设置的衬底载体容纳体的容纳体表面之间容纳由衬底载体、连接层和衬底组成的衬底-衬底载体-连接体，通过使衬底相对于衬底载体在衬底与衬底载体的连接状态中平行移动分离衬底与衬底载体。

Description

用于使衬底与衬底载体分离的装置和方法
技术领域
本发明涉及一个如权利要求1所述的装置和如权利要求9所述的方法，用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离。
背景技术
半导体工业的衬底经常是薄的、易碎的或者处于应力下的、例如拱曲的片状的圆形或矩形基体，具有大多小于300μm的非常薄的厚度。
根据所使用的支承材料和所使用的载体与晶元之间的连接层已知不同的用于溶解或破坏连接层的方法，例如使用UV光、激光、温度作用或溶剂。
剥离越来越被视为最苛刻的工艺步骤，因为几微米衬底厚度的薄衬底在剥离/去除时易于破碎或者由于对于剥离过程必需的力受到损伤。
此外薄的衬底几乎没有形状稳定性并且一般没有支撑材料地卷起。在处理背面减薄的晶元期间实际上还难以固定和支承晶元。
在目前已知的方法和装置中或者通过掀起或者通过滚动使衬底与衬底载体剥离伴随着缺陷，大多明显的力作用于敏感的衬底上。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一个装置和一种方法，用于以尽可能简单的方式和方法且按照可能性无损坏地使衬底与载体分离。
这个目的通过权利要求1和9的特征得以实现。在从属权利要求中给出本发明有利的扩展结构。在本发明的范围内也包括由至少两个在说明书、权利要求和/或附图中给出的特征的所有组合。在给出的数值范围中位于所列举的边界以内的数值作为极限值公开并且以任意的组合主张权利。
本发明的思想在于，给出一个用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离的装置或方法，其中通过衬底与衬底载体相互间的平行移动实现衬底分离。在此优点是，在主要的分离过程期间犹如仅仅平行于容纳衬底的衬底容纳体的衬底容纳体表面的力起作用。此外优点是，在衬底载体与衬底剥离时，而衬底载体与用于容纳衬底载体的衬底载体容纳体间隔或者从这个容纳体抬起。在这种情况下在用于衬底载体相对于衬底平行移动的横向上以理想的方式只还有重力作用于衬底载体上。尤其在衬底方向上衬底载体的压力不起作用。
通过按照本发明的扩展结构实际上排除衬底与衬底载体卡棱，尤其在通过力作用于衬底载体周边上进行剥离的时候。
在按照本发明装置的有利扩展结构中规定，设有用于减小通过连接层起作用的连接力的措施。作为连接层可以设有粘接剂，它可以作为热塑塑料或蜡位于衬底与衬底载体之间，厚度为0.01μm至500μm。粘接剂通过加热或UV照射或者其它已知的方法至少部分地液化，用于使由于粘接剂反作用于衬底和衬底载体分离的固定力减小到最小。有利地在分离衬底与衬底载体之前减小连接力。
在本发明的另一有利的扩展结构中，所述分离机构包括一个尤其通过直线驱动装置驱动的导向溜板，用于使衬底相对于衬底载体平行移动。所述平行运动作为相对运动可以通过衬底在衬底载体固定时的运动或者通过衬底载体和衬底的运动实现。特别有利的扩展结构是，所述衬底固定地保留在衬底容纳体的衬底容纳体表面上并且相对于侧面固定的衬底载体平行移动。通过这种方式可以在分离过程期间通过衬底容纳体表面使衬底免受破碎。
在本发明的另一有利的扩展结构中规定，所述分离机构包括抬起机构，用于抬起与衬底载体连接的衬底，尤其通过抬起导向溜板。通过抬起由衬底载体、连接层和衬底组成的衬底-衬底载体-连接体可以在衬底载体悬浮时分离衬底与衬底载体，由此除了作用于衬底载体本身上的重力以外没有其它的、垂直于平行移动的作用力作用于衬底载体上。
通过所述衬底载体容纳体包括用于使衬底载体固定在容纳体表面上的衬底载体固定机构和/或所述衬底容纳体包括用于使衬底固定在衬底容纳体表面上的衬底固定机构，不仅衬底而且衬底载体都以最简单的方式和方法直接与衬底载体容纳体或衬底容纳体固定。有利地通过在衬底或衬底载体与衬底容纳体或衬底载体容纳体的部分接触面上施加负压或真空实现固定。
所述分离机构包括尤其仅仅反作用于平行移动的夹持机构的、尤其安置在衬底载体容纳体或衬底容纳体上的止挡，以最简单的方式和方法施加反作用于平行移动的用于分离衬底与衬底载体的力在衬底载体或衬底上。以这种方式仅仅施加力在衬底或衬底载体的侧面或圆周上，因此通过夹持机构不产生横向力。
按照特殊的发明内容规定，对直线驱动装置附设驱动调节器，通过它可以调节通过导向溜板平行移动的速度。在此特别有利的是，为了调节速度通过测力机构测量剥离力，因为剥离力可能取决于衬底与衬底载体之间的接触面，它在剥离过程期间变化。为了测力作为测力机构可以设有测力单元或者测量直线驱动装置的电耗。更简单地是，从开始剥离直到结束剥离没有测力机构影响地按照确定的设定值提高速度。
有利地以恒定的剥离力实现剥离。因此平行移动的速度间接地与衬底与衬底载体之间的有效接触面成比例。
按照本发明的用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离的方法在其最普通的形式中具有下面的步骤：
- 在衬底容纳体的衬底容纳体表面与平行于衬底容纳体表面设置的衬底载体容纳体的容纳体表面之间接收由衬底载体、连接层和衬底组成的衬底-衬底载体-连接体，
- 通过使衬底相对于衬底载体在衬底与衬底载体的连接状态中平行移动分离衬底与衬底载体。
在本发明的有利扩展结构中在接收之后和分离之前减小通过连接层起作用的连接力。由此使用于分离所需的力变得更小并且避免损伤衬底或衬底载体。
在按照本发明方法的有利扩展结构中通过一个尤其通过直线驱动装置驱动的、用于使衬底相对于衬底载体平行移动的导向溜板实现分离。在导向溜板上可以实现特别精确的平行移动。
按照本发明的另一有利的扩展结构规定，在分离之前抬起衬底-衬底载体-连接体，尤其在取消衬底载体在衬底载体容纳体上的固定以后。所述衬底载体可以自由悬浮地与衬底分离。
在本发明的另一有利的实施例中规定，至少主要仅仅通过平行移动实现衬底与衬底载体的分离。在通过平行移动开始进行分离过程时衬底与衬底载体之间的接触面最大，因此开始分离过程时用于分离所需的分离力最大并且这个分离力直到衬底与衬底载体完全分离连续地减小。因此在至少衬底与衬底载体主要分离以后也可以加入附加的垂直于平行移动的力分量。
附图说明
由下面的优选实施例描述以及借助于附图给出本发明的其它优点、特征和细节。附图中：
图1简示出按照本发明的装置在第一方法步骤中的侧视图，
图2简示出按照本发明的装置在第二方法步骤中的侧视图，
图3简示出按照本发明的装置在第三方法步骤中的侧视图，
图4简示出按照本发明的装置在第四方法步骤中的侧视图。
在附图中相同的零部件和具有相同功能的零部件配有相同的标记符号。
具体实施方式
在图1至4中所示的装置由稳定的且尽可能无振动的基板9组成。在基板9上面设置本装置的其它零部件并且尤其与基板9机械连接，这在示意图未示出。
在基板9上放置衬底载体容纳体5，它由卡盘构成并且通过其背离基板9的侧面作为用于容纳衬底载体2的容纳体表面5a。
所述衬底载体2通过衬底载体固定机构7固定在容纳体表面5a上并由此固定在衬底载体容纳体5上，该固定机构在本实施例中由真空槽构成。
通过相应的控制机构可以控制固定。
侧面在用于容纳衬底载体2的容纳体表面5a旁边在衬底载体容纳体5上设有夹持机构10，它们可以插接地构成。由此能够对于不同厚度的衬底载体2更换夹持机构10并且可以使夹持机构适配于衬底载体2的尺寸。通过在衬底载体2的圆周上设有多个插接位置也可以实现衬底载体的不同形状和尺寸。
与基板9或者与载体容纳体5对置地平行于容纳体表面5a设置具有未示出的直线驱动装置的导向溜板8。为了与容纳体表面5a平行移动地容纳衬底1在导向溜板8上安置具有衬底容纳体表面4a的衬底容纳体4。
所述衬底1通过衬底固定机构6、在这里是真空槽以公知的方式固定在衬底容纳体4上的衬底容纳体表面4a范围里面。
可以选择地通过静电的固定或通过机械的夹紧实现通过衬底固定机构6或衬底载体固定机构7的固定。
通过与导向溜板8正交设置的具有直线驱动装置的Z-导向溜板12使导向溜板8和并由此使衬底容纳体4正交于容纳体表面5a或衬底容纳体表面4a运动。Z-导向溜板12作为抬起机构用于抬起与衬底载体2连接的衬底1。
所述衬底1与衬底载体2通过连接层3、例如热塑的粘接剂连接。所述衬底1和衬底载体2和与此相关的衬底容纳体4和衬底载体容纳体5的布置也可以反过来，即以180°旋转。
在图1所示的方法步骤中示出通过衬底容纳体4和衬底载体容纳体5容纳由衬底1、连接层3和衬底载体2组成的衬底-衬底载体-连接体。在此特别有意义地是衬底容纳体4或衬底容纳体表面4a相对于衬底载体容纳体5或容纳体表面5a的绝对平行的取向。
接着按照图2使衬底-衬底载体-连接体通过导向溜板12略微抬起，而且精确地正交于容纳体表面5a，由此在接着的平行移动时按照图3和4在容纳体表面5a与衬底载体2之间不存在接触。所述衬底载体2有利地以小于衬底载体高度T的抬起高度A抬起。
紧接着按照图2的抬起或者按照图2的抬起期间通过用于减小连接力的措施、例如通过加入温度减小通过连接层3起作用的衬底1与衬底载体2之间的连接力。
在按照图3的方法步骤中发生衬底1沿着导向溜板8的平行移动，该导向溜板通过直线驱动电机（未示出）起作用。直到衬底载体2顶靠在由销钉构成的夹持机构10上，在衬底1与衬底载体2之间还没有相对运动。一旦衬底载体2顶靠在销钉上，则由于衬底1相对于衬底载体2的平行移动开始衬底1与衬底载体2的分离。在平行移动时除了作用于衬底载体2上的由于衬底载体2的重量引起的重力以外没有横向力，因此几乎排除损伤敏感的衬底1，此外它还受到衬底容纳体4的保护。
在图4中结束分离过程，其中分离过程不仅仅由平行移动组成，而是主要由其组成，因为通过连接层3起作用的衬底1与衬底载体2之间的粘附力在分离过程期间持续地减小并且在分离过程接近结束时附加地对于平行移动可以进行在垂直方向上的移动。但是衬底载体2在分离过程以后要放置在按照图4的位置，因此有利的是，完全通过平行移动影响分离过程。备选地可以在分离过程接近结束时通过由真空槽构成的固定机构7使衬底载体2从衬底1上剥离下来。
附图标记清单
1  衬底
2  衬底载体
3  连接层
4  衬底容纳体
4a 衬底容纳体表面
5  衬底载体容纳体
5a 容纳体表面
6  衬底固定机构
7  衬底载体固定机构
8  导向溜板
9  基板
10  夹持机构
12  Z向-导向溜板

Claims (15)

1. 一个用于使衬底（1）与通过连接层（3）连接衬底（1）的衬底载体（2）分离的装置，具有
- 一个衬底载体容纳体（5），具有用于容纳衬底载体（2）的容纳体表面（5a），
- 一个与衬底载体容纳体（5）对置设置的衬底容纳体（4），具有平行于容纳体表面（5a）设置的用于容纳衬底（1）的衬底容纳体表面（4a），其特征在于，为了使衬底（1）相对于衬底载体（2）在衬底（1）与衬底载体（2）的连接状态中平行移动设有分离机构。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有用于减小通过连接层（3）起作用的连接力的措施。
3. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述分离机构包括一个尤其通过直线驱动装置驱动的导向溜板（8），用于使衬底（1）相对于衬底载体（2）平行移动。
4. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述分离机构包括抬起机构，用于抬起与衬底载体（2）连接的衬底（1），尤其通过抬起导向溜板（8）。
5. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述衬底载体容纳体（5）包括用于使衬底载体（2）固定在容纳体表面（5a）上的衬底载体固定机构（7）。
6. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述衬底容纳体（4）包括用于使衬底（1）固定在衬底容纳体表面（4a）上的衬底固定机构（6）。
7. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述分离机构包括尤其仅仅反作用于平行移动的夹持机构（10）的、尤其安置在衬底载体容纳体（5）或衬底容纳体（4）上的止挡。
8. 如权利要求3至7中任一项所述的装置，其特征在于，对直线驱动装置附设驱动调节器，通过它可以调节通过导向溜板（8）平行移动的速度，尤其具有用于测量剥离期间的剥离力的测力机构。
9. 一种用于使衬底与通过连接层连接衬底的衬底载体分离的方法，具有下面的步骤：
- 在衬底容纳体的衬底容纳体表面与平行于衬底容纳体表面设置的衬底载体容纳体的容纳体表面之间容纳由衬底载体、连接层和衬底组成的衬底-衬底载体-连接体，
- 通过使衬底相对于衬底载体在衬底与衬底载体的连接状态中平行移动分离衬底与衬底载体。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在容纳之后和分离之前减小通过连接层起作用的连接力。
11. 如权利要求7或8所述的方法具有如权利要求1至8中任一项所述的装置。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，通过一个尤其通过直线驱动装置驱动的、用于使衬底相对于衬底载体平行移动的导向溜板实现分离。
13. 如权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，在分离之前抬起衬底-衬底载体-连接体，尤其在取消衬底载体在衬底载体容纳体上的固定以后。
14. 如权利要求9至13中任一项所述的方法，其特征在于，至少主要仅仅通过平行移动实现衬底与衬底载体的分离。
15. 如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，设有一个用于调节速度的驱动调节器并且在分离期间提高速度，尤其根据反作用于平行移动的分离力。
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