DE102014115799A1

DE102014115799A1 - Verfahren zur Ablösung eines Substrats, Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und Pumpvorrichtung zum Pumpen von Ätzlösung

Info

Publication number: DE102014115799A1
Application number: DE102014115799.0A
Authority: DE
Inventors: Petrus Sundgren; Marco Englhard; Martin Rudolf Behringer; Christoph Klemp
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-04
Also published as: US20170317231A1; DE112015004912A5; WO2016066645A2; WO2016066645A3

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ablösung eines Substrats (11) von einer Schichtenfolge (13) angegeben, aufweisend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Verbundes (1, 2), aufweisend – einen Wafer (1) mit dem Substrat (11), der Schichtenfolge (13) und einer zwischen dem Substrat (11) und der Schichtenfolge (13) angeordneten Opferschicht (12), – einen Träger (2) an einer dem Substrat (11) abgewandten Deckfläche (13a) der Schichtenfolge (13), und – zumindest zwei Trenngräben (14), die sich in vertikaler Richtung (Z) durch die Schichtenfolge (13) erstrecken, b) Anbringen einer Pumpvorrichtung (3) an dem Verbund (1, 2), c) Einbringen des Verbundes (1, 2) in ein Ätzbad (4) mit einer Ätzlösung (41), und anschließend d) Erzeugen eines Druckgradienten (5) zwischen den Trenngräben (14) und der Ätzlösung (41) mit der Pumpvorrichtung (3) derart, dass die Ätzlösung (41) durch die Trenngräben (14) stellenweise entlang der Opferschicht (12) fließt und stellenweise in direktem Kontakt mit der Opferschicht (12) steht, e) Ablösen des Substrats (11).

Description

Die Druckschrift DE 197 34 635 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ablösung eines Substrats sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes Verfahren zur zerstörungsfreien Ablösung eines Substrats von einer Schichtenfolge anzugeben. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, sowie eine Pumpvorrichtung zum Pumpen von Ätzlösung anzugeben.
Es wird ein Verfahren zur Ablösung (englisch: debonding) eines Substrats angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Trennung eines Substrats von einer auf dem Substrat epitaktisch aufgewachsenen Schichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein Verbund bereitgestellt. Der Verbund umfasst einen Wafer, der das Substrat mit einer Aufwachsfläche aufweist. Bei dem Substrat handelt es sich bevorzugt um ein für das epitaktische Aufwachsen von Halbleiterschichten geeignetes Aufwachssubstrat. Beispielsweise ist das Substrat mit zumindest einem kristallinen Material gebildet oder besteht aus einem kristallinen Material. Bei dem kristallinen Material kann es sich zum Beispiel um GaAs, Ge, Si und/oder Saphir handeln.
Das Substrat weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der es sich entlang der Aufwachsfläche in lateralen Richtungen erstreckt. Senkrecht zur Haupterstreckungsebene, in der vertikalen Richtung, weist das Substrat eine Dicke auf. Die Dicke des Substrats ist klein gegen die maximale Erstreckung des Substrats in einer lateralen Richtung.
An der Aufwachsfläche des Substrats ist eine Schichtenfolge aufgebracht. Bei der Schichtenfolge handelt es sich bevorzugt um epitaktisch an der Aufwachsfläche aufgewachsene Halbleiterschichten. Beispielsweise ist die Schichtenfolge mit einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Bei dem III/V-Verbindungshalbleitermaterial kann es sich zum Beispiel um Al_xGa_1-xAs oder um Al_xGa_yIn_1-x-yP, wobei 0 ≤ (x, y) ≤ 1 und x + y ≤ 1, handeln. Die Schichtenfolge weist insbesondere eine aktive Schicht zur Absorption und/oder zur Emission von Licht oder einen integrierten Schaltkreis auf. Beispielsweise ist die Schichtenfolge zum Einsatz in einem Leuchtdiodenchip, einem Fotodiodenchip und/oder einem Solarzellenchip vorgesehen.
Zwischen dem Substrat und der Schichtenfolge ist eine Opferschicht angeordnet. Die Schichtenfolge ist mittels der Opferschicht mit dem Substrat verbunden. Bevorzugt ist die Schichtenfolge nur mittels der Opferschicht mit dem Substrat verbunden. Mit anderen Worten, im Falle einer chemischen Zersetzung der Opferschicht ist die Schichtenfolge nicht mehr mit dem Substrat verbunden und kann von diesem getrennt werden.
Die Opferschicht ist selektiv zur Schichtenfolge ätzbar. Mit anderen Worten, es existiert zumindest eine Ätzlösung, die bezüglich des Materials der Opferschicht eine wesentlich höhere Ätzrate als bezüglich des Materials der Schichtenfolge aufweist. Die Opferschicht kann einen hohen Aluminium-Anteil aufweisen. Insbesondere kann die Opferschicht beispielsweise mit Al_nGa_1-nAs, wobei 0.6 ≤ n ≤ 1, bevorzugt 0.7 ≤ n ≤ 1, gebildet sein. Dies ermöglicht die selektive Ätzbarkeit der Opferschicht.
Der Verbund umfasst ferner einen Träger. Der Träger ist an einer dem Substrat abgewandten Deckfläche der Schichtenfolge angeordnet. Der Träger weist eine Haupterstreckungsebene auf, die entlang der Haupterstreckungsebene des Substrats verläuft. Die lateralen Ausdehnungen des Substrats und des Trägers können sich zum Beispiel um höchstens +/–10 % voneinander unterscheiden. Beispielsweise ist der Träger mittels einer Lotschicht, die direkt an die Deckfläche und den Träger angrenzen kann, mechanisch mit der Schichtenfolge verbunden. Der Träger kann beispielsweise mit einer Keramik, einem Kunststoff, einem Metall und/oder einem Halbleitermaterial gebildet sein. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Anschlussträger handeln. Der Träger kann elektrisch leitend ausgebildete Anschlussstellen umfassen.
Der Verbund umfasst zudem zumindest zwei Trenngräben, die sich in vertikaler Richtung durch die Schichtenfolge und zur, in und/oder durch die Opferschicht erstrecken. Bei den zumindest zwei Trenngräben kann es sich um Ausnehmungen in der Schichtenfolge und der Opferschicht handeln. Insbesondere können die zumindest zwei Trenngräben lateral miteinander verbunden sein. Mit anderen Worten, die zumindest zwei Trenngräben können in einer Aufsicht zusammenhängend ausgeführt sein. Beispielsweise umgeben die Trenngräben Bereiche der Schichtenfolge und der Opferschicht rahmenartig.
Insbesondere können die durch die Trenngräben erzeugten Bereiche der Schichtenfolge den zu erzeugenden Chips, zum Beispiel den zu erzeugenden Leuchtdiodenchips, Fotodiodenchips und/oder Solarzellenchips, entsprechen. Eine "Aufsicht" auf eine Komponente ist hierbei und im Folgenden jeweils eine Aufsicht aus der dieser Komponente zugehörigen vertikalen Richtung.
Die Trenngräben weisen ferner eine Breite auf, die durch die minimale Ausdehnung der Trenngräben in zumindest einer lateralen Richtung gegeben ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Breite der Trenngräben um den minimalen Abstand zweier nebeneinander angeordneter und durch die Trenngräben getrennter Bereiche der Schichtenfolge und der Opferschicht. Die Breite der zumindest zwei Trenngräben beträgt beispielsweise wenigstens 5 µm und höchstens 100 µm. Entlang der vertikalen Richtung weisen die Trenngräben eine Höhe auf, die zum Beispiel durch die gemeinsame Dicke der Opferschicht und der Schichtenfolge gegeben ist.
Von einem ersten Randpunkt an einem freiliegenden Rand des Verbundes verläuft durch die zumindest zwei Trenngräben hindurch zumindest ein erster direkter Strömungspfad zu einem Innenpunkt des Verbundes. Der Innenpunkt befindet sich insbesondere nicht am Rand des Verbundes, sondern entfernt von dem Rand im Inneren des Verbundes. Bevorzugt handelt es sich bei dem Innenpunkt um ein Zentrum des Verbundes. Der erste direkte Strömungspfad kann dann von dem ersten Randpunkt zu dem Zentrum des Verbundes hin verlaufen. Bei dem Rand des Verbundes handelt es sich bevorzugt um eine laterale Außenfläche des Verbundes. Beispielsweise ist der Verbund in einer Aufsicht zumindest stellenweise kreisscheibenartig, also nach Art einer Kreisscheibe, ausgebildet. Bei dem Rand des Verbundes handelt es sich dann um den Außenkreis des kreisscheibenartigen Verbundes. Es ist ferner möglich, dass der Verbund in einer Aufsicht vieleckig ausgebildet ist. Bei dem Rand des Verbundes handelt es sich dann allgemein um freiliegende laterale Außenflächen des Verbundes.
Ein Objekt ist hierbei und im Folgenden "kreisscheibenartig" beziehungsweise "kreisartig" ausgebildet, wenn die Form des Objektes zu höchstens 40 %, bevorzugt zu höchstens 20 %, von der im mathematischen Sinne geometrischen Form einer Kreisscheibe beziehungsweise eines Kreises abweicht. Beispielsweise kann die Abweichung des Verbundes von der geometrischen Form einer Kreisscheibe bzw. eines Kreises dadurch gegeben sein, dass der Verbund in einer Aufsicht die Form einer Ellipse mit einer Exzentrizität von höchstens 0,15 aufweist. Ferner ist es möglich, dass der Verbund am Rand Ausnehmungen und/oder Abflachungen aufweist und der Rand des Verbundes an besagten Stellen somit nicht der Krümmung eines Kreises und/oder einer Ellipse folgt. Zudem kann der Verbund in vertikaler Richtung eine unregelmäßige Dicke aufweisen, die stellenweise um höchstens 20 %, bevorzugt um höchstens 10 %, von einer mittleren Dicke des Verbundes abweicht.
Ferner entspricht das Zentrum des Verbundes dem im Rahmen der Herstellungstoleranzen geometrischen Zentrum des Verbundes. "Im Rahmen der Herstellungstoleranzen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Zentrum des Verbundes von dem geometrischen Zentrum des Verbundes um höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, der maximalen lateralen Ausdehnung des Verbundes abweichen kann. In dem Fall, dass der Verbund kreisscheibenartig ausgebildet ist, weicht das Zentrum somit um höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, des Durchmessers des zugehörigen Kreises von dem Mittelpunkt besagten Kreises ab.
Ein "direkter Strömungspfad" ist hierbei und im Folgenden eine Verbindung zwischen zwei voneinander beabstandeten Punkten, wobei ein Materiefluss durch besagte Verbindung ermöglicht wird. Insbesondere kann der Materiefluss durch einen direkten Strömungspfad größer als die natürliche Diffusion durch das den Strömungspfad umgebende Material sein. Bei einem direkten Strömungspfad kann es sich somit um einen Strömungskanal, durch den Materie fließen kann, mit einem hinreichend großen Strömungsleitwert handeln. Ein direkter Strömungspfad kann beispielsweise einen geringsten Querschnitt von wenigstens 10 µm², bevorzugt wenigstens 500 µm², aufweisen. Mit anderen Worten, bei einem direkten Strömungskanal handelt es sich nicht um ein sogenanntes Totvolumen. Hierbei ist es insbesondere möglich, eine Flüssigkeit durch den direkten Strömungspfad in einer endlichen Zeit, beispielsweise in weniger als 10 Minuten, zwischen zwei voneinander beabstandeten Punkten zu transportieren.
Der zumindest eine erste direkte Strömungspfad verläuft hierbei von dem ersten Randpunkt am Rand durch die wenigstens einen Trenngraben zu dem Innenpunkt des Verbundes. Der erste Randpunkt ist hierbei bevorzugt direkt an einem Trenngraben angeordnet. Der erste direkte Strömungspfad muss nicht zwingend auf dem direkten beziehungsweise kürzesten Weg vom Rand zum Innenpunkt verlaufen. Es ist beispielsweise möglich, dass der erste direkte Strömungspfad durch mehrere Trenngräben verläuft. Der zugehörige Strömungskanal für den durch den direkten Strömungspfad gewünschten Materiefluss ist hierbei durch den zumindest einen Trenngraben gegeben, durch den der direkte Strömungspfad verläuft. Der geringste Querschnitt kann dann durch die Abmessungen der Trenngräben, insbesondere der Breite und der Höhe, gegeben sein und beispielsweise wenigstens 10 µm², bevorzugt wenigstens 500 µm², betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird an dem Verbund eine Pumpvorrichtung angebracht. Beispielsweise kann die Pumpvorrichtung einen Kompressor und/oder eine Vakuumpumpe umfassen. Das Anbringen der Pumpvorrichtung kann derart erfolgen, dass mittels der Pumpvorrichtung in den Trenngräben ein Unterdruck und/oder Überdruck erzeugt werden kann. Die Begriffe "Unterdruck" und "Überdruck" sind hierbei und im Folgenden in Bezug auf den Normaldruck von etwa 10⁵ Pa zu verstehen. Die Pumpvorrichtung kann beispielsweise mit einem Dichtungselement an dem Verbund angebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein zweiter direkter Strömungspfad zwischen den Trenngräben und der Pumpvorrichtung ausgebildet. Beispielsweise wird hierzu die Pumpvorrichtung an Öffnungen in dem Verbund angebracht. Beispielsweise können die Öffnungen am Rand des Verbundes und/oder in dem Träger angeordnet sein. Bevorzugt sind der erste und der zweite direkte Strömungspfad direkt miteinander verbunden und bilden einen gemeinsamen direkten Strömungspfad. Mit anderen Worten, bevorzugt existiert ein direkter Strömungspfad von dem ersten Randpunkt an dem Rand des Verbundes zu der Pumpvorrichtung. Hierbei kann die Verbindung der beiden Strömungspfade am Innenpunkt, bevorzugt am Zentrum, des Verbundes erfolgen. Es ist jedoch zusätzlich oder alternativ möglich, dass der erste direkte Strömungspfad an einem anderen Punkt auf dem Verbund in den zweiten direkten Strömungspfad mündet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbund in ein Ätzbad mit einer Ätzlösung eingebracht. Bei dem Ätzbad kann es sich insbesondere um ein Gefäß, das mit der Ätzlösung gefüllt ist, handeln. Bei der Ätzlösung kann es sich um eine Säure, wie beispielsweise 10%-ige Flusssäure, handeln. Das Einbringen des Verbundes in das Ätzbad erfolgt derart, dass der Verbund zumindest stellenweise von der Ätzlösung bedeckt ist. Insbesondere ist zumindest ein Trenngraben an dem Rand vollständig in direktem Kontakt mit der Ätzlösung. Bevorzugt steht der erste direkte Strömungspfad in direktem Kontakt mit der Ätzlösung. Hierbei wird vorteilhafterweise ebenfalls ein direkter Strömungspfad aus der Ätzlösung in den ersten direkten Strömungspfad hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Einbringen des Verbundes in das Ätzbad ein Druckgradient zwischen den Trenngräben und der Ätzlösung mit der Pumpvorrichtung erzeugt. Der Druckgradient kann insbesondere während wenigstens 80 % des Ätzvorgangs, also während wenigstens 80 % der Zeitdauer, während der der Verbund in die Ätzlösung eingebracht ist, erzeugt werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Druckgradienten um einen Überdruck und/oder einem Unterdruck in dem Verbund. Hierbei kann mit der Pumpvorrichtung Luft angesaugt werden, und somit ein Unterdruck in dem Verbund erzeugt werden, wodurch die Ätzlösung aus dem Ätzbad durch die Trenngräben, also den ersten direkten Strömungspfad, in die Pumpvorrichtung gesaugt wird. Es ist ferner möglich, dass mit der Pumpvorrichtung ein Überdruck in der Ätzlösung erzeugt wird und die Ätzlösung beispielsweise durch die Trenngräben hindurch gepresst wird.
Aufgrund des Druckgradienten fließt die Ätzlösung durch den ersten direkten Strömungspfad und/oder den zweiten direkten Strömungspfad. Die Ätzlösung wird insbesondere aufgrund des erzeugten Druckgradienten durch die beiden direkten Strömungspfade gesaugt und/oder gepumpt. Hierbei fließt die Ätzlösung stellenweise entlang der Opferschicht und steht mit dieser stellenweise in direktem Kontakt. Insbesondere wird durch den direkten Kontakt eine chemische Reaktion der Ätzlösung mit dem Material der Opferschicht ermöglicht. Hierdurch kann die Opferschicht chemisch aufgelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Substrat abgelöst. Die Schichtenfolge ist dann an dem Träger angebracht. Bevorzugt erfolgt das Ablösen dann, wenn die Opferschicht in zumindest einer lateralen und/oder in vertikaler Richtung zu wenigstens 95 % durchtrennt ist. Hierdurch kann das Substrat zerstörungsfrei von der Opferschicht abgelöst werden. "Zerstörungsfrei" bezieht sich hierbei und im Folgenden sowohl auf das Substrat, als auch auf die Schichtenfolge. Das Substrat kann dann beispielsweise erneut für das epitaktische Aufwachsen einer Schichtenfolge verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Ablösung eines Substrats von einer Schichtenfolge umfasst dieses die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Verbundes, aufweisend einen Wafer mit dem Substrat, der Schichtenfolge, die an einer Aufwachsfläche des Substrats aufgebracht ist, und einer zwischen dem Substrat und der Schichtenfolge angeordneten Opferschicht, einen Träger an einer dem Substrat abgewandten Deckfläche der Schichtenfolge und zumindest zwei Trenngräben, die sich in vertikaler Richtung durch die Schichtenfolge und zur und/oder durch die Opferschicht erstrecken. Durch die zumindest zwei Trenngräben hindurch verläuft zumindest ein erster direkter Strömungspfad von einem ersten Randpunkt an einen freiliegenden Rand des Verbundes zu einem Innenpunkt des Verbundes.
b) Anbringen einer Pumpvorrichtung an dem Verbund und Ausbilden eines zweiten direkten Strömungspfades zwischen den Trenngräben und der Pumpvorrichtung,
c) Einbringen des Verbundes in ein Ätzbad mit einer Ätzlösung, wobei der Verbund zumindest stellenweise von der Ätzlösung bedeckt ist und wobei zumindest ein Trenngraben an dem Rand vollständig in direktem Kontakt mit der Ätzlösung steht, und anschließend
d) Erzeugen eines Druckgradienten zwischen den Trenngräben und der Ätzlösung mit der Pumpvorrichtung derart, dass die Ätzlösung durch die direkten Strömungspfade stellenweise entlang der Opferschicht fließt, wobei die Ätzlösung stellenweise in direktem Kontakt mit der Opferschicht steht,
e) Ablösen des Substrats.

Die Verfahrensschritte a) bis e) können insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Bei dem Verfahren zur Ablösung des Substrats wird insbesondere die Idee verfolgt, durch das Anlegen eines Druckgradienten zwischen den Trenngräben und der Ätzlösung während des Ätzvorgangs einen besseren Durchfluss der Ätzlösung durch die Trenngräben zu ermöglichen. Ferner ist es durch das hier beschriebene Verfahren möglich, die während des Ätzvorgangs entstehenden Ätzprodukte, wie beispielsweise entstehende Gase und/oder Salze, durch das Anlegen des Druckgradienten aus den Trenngräben zu entfernen. Hierdurch kann eine Prozesszeit reduziert und das Ätzergebnis verbessert werden.
Bei einem Verfahren, bei dem kein Druckgradient während des Ätzvorgangs erzeugt wird und/oder die Ätzflüssigkeit lediglich durch Kapillarkräfte in die Trenngräben gesaugt wird, könnte insbesondere das Problem auftreten, dass die Ätzlösung die Opferschicht nur langsam und/oder nur unvollständig erreicht. Hierdurch würde die chemische Reaktion zwischen der Ätzlösung und der Opferschicht nur langsam ablaufen. Das Ätzergebnis wäre dann unvollständig, weshalb dann auch kein zerstörungsfreies Ablösen des Substrats möglich wäre. Auch eine Evakuierung des Volumens in den Trenngräben vor dem Einbringen in die Ätzlösung, würde hierbei nicht zu einem Erfolg führen, da Luftblasen in dem Verbund eingeschlossen wären, die nicht mehr entweichen könnten.
Ferner ergibt sich insbesondere bei der Herstellung von Photovoltaikchips das Problem, dass große Substrate, die aus teuren Materialien gebildet sein können, benötigt werden. Hierbei ist das zerstörungsfreie Ablösen des Substrats, und damit die Möglichkeit der Wiederverwendung, mit einem hier beschriebenen Verfahren besonders vorteilhaft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zumindest eine erste direkte Strömungspfad von dem Innenpunkt des Verbundes durch zumindest einen der Trenngräben hindurch zu einem zweiten Randpunkt weitergeführt. Der zweite Randpunkt ist an einer dem ersten Randpunkt bezüglich des Zentrums des Verbundes gegenüberliegenden Seite des Randes des Verbundes angeordnet. Zumindest ein erster direkter Strömungspfad erstreckt sich somit von dem einen Rand des Verbundes zu dem gegenüberliegenden Rand. Insbesondere kann sich der erste direkte Strömungspfad durch mehrere Trenngräben hindurch erstrecken und durch mehrere Punkte am Rand des Verbundes verlaufen. Bevorzugt ist der Verbund im Rahmen der Herstellungstoleranzen homogen von ersten direkten Strömungspfaden durchzogen. An dem ersten Randpunkt und an dem zweiten Randpunkt kann bevorzugt die Ätzlösung in die Trenngräben eingebracht werden. Insbesondere stehen der erste Randpunkt und der zweite Randpunkt bevorzugt in direktem Kontakt mit der Ätzlösung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die für eine vollständige Ablösung des Substrats benötigte Prozesszeit der Schritte b) bis d) insgesamt höchstens 1,5 Stunden, bevorzugt höchstens 1 Stunde. Mit anderen Worten, die Schritte b) bis d) werden insgesamt über eine Zeitdauer von höchstens 1,5 Stunden, bevorzugt höchstens 1 Stunde, durchgeführt. Bei der Prozesszeit handelt es sich insbesondere um die Zeit, die der Verbund in der Ätzlösung verweilen muss, um eine vollständige und zerstörungsfreie Ablösung des Substrats von der Schichtenfolge zu ermöglichen. Insbesondere handelt es sich bei der Prozesszeit um die Zeit, die für eine Durchtrennung der Opferschicht in zumindest einer lateralen Richtung benötigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Prozesszeit der Schritte b) bis d) insgesamt höchstens die Hälfte der für ein vollständiges Ablösen des Substrats mit einem Verfahren, bei dem in Schritt c) kein Druckgradient erzeugt wird, benötigten Prozesszeit. Mit anderen Worten, ein hier beschriebenes Verfahren ist wenigstens doppelt so schnell durchführbar wie ein Verfahren, bei dem kein Druckgradient während des Ätzvorgangs erzeugt wird. Ein hier beschriebenes Verfahren zeichnet sich somit durch eine reduzierte Prozesszeit für die zerstörungsfreie Ablösung des Substrats aus. Die Prozesszeit wird hierbei insbesondere durch das Erzeugen des Druckgradienten und den daraus resultierenden erhöhten Durchflusses der Ätzlösung durch die Trenngräben reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt d) ein Unterdruck in den Trenngräben erzeugt. Der Unterdruck kann insbesondere mit der Pumpvorrichtung, beispielsweise durch Ansaugen, erzeugt werden. Die Erzeugung des Unterdrucks erfolgt derart, dass in einem ansonsten baugleichen Verbund, bei dem lediglich eine Verbindung des ersten direkten Strömungspfades zum zweiten direkten Strömungspfad in die Pumpvorrichtung, jedoch kein direkter Strömungspfad nach außen, existiert, ein Unterdruck von wenigstens 10^–1 Pa und höchstens 10⁴ Pa, bevorzugt höchstens 10³ Pa, betragen. Mit anderen Worten, wenn kein Strömungspfad in der Ätzlösung existieren würde, würde in dem Verbund besagter Unterdruck herrschen. Beispielsweise wird durch das Erzeugen des Unterdrucks die Ätzlösung in den ersten und den zweiten direkten Strömungspfad eingesaugt. Die Ätzlösung fließt dann aus dem Ätzbad durch die Trenngräben in die Pumpvorrichtung. Ferner ist es hierbei möglich, dass Reaktionsprodukte, wie beispielsweise Gase und/oder Salze, die beim chemischen Ätzen der Opferschicht entstehen, ebenfalls aus den Trenngräben abgesaugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird für das Erzeugen des Druckgradienten in Schritt d) ein Überdruck in der Ätzlösung erzeugt. Hierbei ist es möglich, dass die Ätzlösung aufgrund des Überdruckes, der beispielsweise mit einem Kompressor erzeugt werden kann, durch den ersten direkten Strömungspfad in den zweiten direkten Strömungspfad gepresst wird. Mit anderen Worten, die Ätzlösung wird in die Trennungsgräben hineingepumpt.
Es ist ferner möglich, dass sowohl ein Unterdruck in den Trenngräben, als auch ein Überdruck in der Ätzlösung erzeugt wird. Die Ätzlösung wird dann zunächst in die Trenngräben, also in den ersten direkten Strömungspfad, hineingepumpt und zeitgleich in die Trenngräben und in die Pumpvorrichtung eingesaugt. Diese Kombination eines Überdrucks mit einem Unterdruck kann die Durchflussgeschwindigkeit der Ätzlösung durch die Trenngräben zusätzlich erhöhen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Schritt b) in den Träger zumindest ein Loch erzeugt. Bei dem Loch kann es sich beispielsweise um eine Ausnehmung in dem Träger handeln. Bevorzugt erstreckt sich das Loch in vertikaler Richtung vollständig durch den Träger. Die Schichtenfolge ist dann durch das Loch hindurch an ihrer Deckfläche frei zugänglich.
Die Pumpvorrichtung wird nach dem Erzeugen des Lochs in Schritt b) an das Loch angeschlossen. Der zweite direkte Strömungspfad verläuft hierbei durch das Loch. Mit anderen Worten, es existiert ein direkter Strömungspfad von dem ersten Randpunkt an dem Rand des Verbundes durch die Trenngräben hindurch durch das Loch in die Pumpvorrichtung. Hierbei kann ein gleichmäßiger Druckgradient über den gesamten Verbund erzeugt werden. Insbesondere kann entlang des Randes des Verbundes ein gleichmäßiger Druckgradient herrschen. Hierbei ist die Bezeichnung "gleichmäßiger Druckgradient" im Rahmen der Herstellungstoleranzen zu verstehen. Beispielsweise kann der Druckgradient entlang des Randes des Verbundes um +/–10 % variieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist jeder Trenngraben eine Breite von wenigstens 0,2 %, bevorzugt wenigstens 2 %, und höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 20 %, eines Durchmessers des Lochs auf. Der Durchmesser des Lochs kann die maximale laterale Ausdehnung des Lochs sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem Durchmesser des Lochs um die mittlere laterale Ausdehnung des Lochs. Beispielsweise beträgt der Durchmesser des Lochs wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass das Loch einen kreisartigen Querschnitt aufweist. Mit anderen Worten, die Form des Loches weicht um höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 %, von der Form eines Kreises im mathematischen Sinne ab. Bei dem Durchmesser des Lochs handelt es sich dann um den Durchmesser des dem kreisartigen Querschnitts zugeordneten Kreises. Die Breite der zumindest zwei Trenngräben kann wenigstens 20 µm und höchstens 100 µm betragen. Durch die Wahl des Durchmessers des Lochs abhängig von der Breite der Trenngräben kann insbesondere ein guter Strömungsleitwert aus dem ersten direkten Strömungspfad in den zweiten direkten Strömungspfad ermöglicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Loch an dem Zentrum in dem Träger eingebracht. Das Zentrum ist dann Teil des Lochs. Durch die Anordnung des Lochs am Zentrum kann ein gleichmäßiger Druckgradient über den gesamten Verbundes erzeugt werden. Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass zumindest eine Loch abseits vom Zentrum angeordnet ist. Beispielsweise können mehrere Löcher, bevorzugt lateral gleichmäßig verteilt, in dem Träger angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Pumpvorrichtung lateral an den Verbund angeschlossen. Der erste Strömungspfad und/oder der zweite Strömungspfad verlaufen dann durch wenigstens 10 % des Randes des Verbundes. Beispielsweise wird die Pumpvorrichtung an einer ersten lateralen Seite des Verbundes angeschlossen, während eine der ersten lateralen Seite bezüglich des Zentrums des Verbundes gegenüberliegende zweite laterale Seite des Verbundes in die Ätzlösung eingetaucht ist. Hierbei ist es möglich, dass wenigstens 10 % des Randes des Verbundes an der zweiten lateralen Seite in die Ätzlösung eingebracht sind. Bevorzugt sind wenigstens 50 %, bevorzugt wenigstens 60 %, des Randes und/oder des Verbundes in die Ätzlösung eingebracht. Durch das laterale Anschließen der Pumpvorrichtung wird an der ersten lateralen Seite des Randes des Verbundes ein Unterdruck mit der Pumpvorrichtung erzeugt. Der Unterdruck kann über den ersten direkten Strömungspfad an die zweite laterale Seite des Verbundes weitergegeben werden.
Es wird ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Ablösung eines Substrats von einer Schichtenfolge angegeben. Die Vorrichtung ist für ein hier beschriebenes Verfahren vorgesehen. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarte Merkmale sind auch für die Vorrichtung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese die Pumpvorrichtung. Die Pumpvorrichtung umfasst eine Vakuumpumpe und einen mit der Vakuumpumpe verbundenen Anschlussflansch. Der Anschlussflansch ist beispielsweise mittels eines Vakuumschlauchs mit der Vakuumpumpe verbunden. Bei dem Vakuumschlauch muss es sich hierbei nicht zwingend um einen mechanisch flexiblen Schlauch handeln. Vielmehr kann der Vakuumschlauch auch als starres Rohr ausgebildet sein. Ein Vakuumschlauch zeichnet sich insbesondere durch seine Dichtigkeit, vorliegend bei einem Unterdruck im Inneren des Schlauches von höchstens 10⁴ Pa, aus. Die mechanische Verbindung des Anschlussflansches mit der Vakuumpumpe erfolgt hierbei entsprechend des zu erzeugenden Druckgradienten.
Der Anschlussflansch weist zumindest ein Dichtungselement auf. Das Dichtungselement kann eine Nut, in die ein O-Ring (englisch: O-ring) eingebracht ist, sein. Bei dem O-Ring kann es sich um ein aus einem Kunststoff gefertigtes ring- beziehungsweise torusförmiges Dichtungselement handeln. Die Nut ist insbesondere eine in den Anschlussflansch eingebrachte Vertiefung, die für die Aufnahme des O-Rings vorgesehen ist. Ferner kann es sich bei dem Anschlussflansch mit dem Dichtungselement um einen Saugnapf handeln. Weiterhin ist es möglich, dass der Anschlussflansch auf den Träger mit einem Klebstoff als Dichtungselement aufgebracht wird. Der Klebstoff beziehungsweise der Anschlussflansch kann dann nach dem Verfahren mit einem Lösungsmittel abgelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese ferner das Ätzbad. Das Dichtungselement weist gegenüber dem Material der Ätzlösung eine gute chemische Beständigkeit auf. Mit anderen Worten, die Lebensdauer des Dichtungselements wird bei einem länger anhaltenden direkten Kontakt mit der Ätzlösung um wenigstens 10 % im Vergleich zu einem ansonsten baugleichen Dichtungselement, bei dem kein Kontakt mit der Ätzlösung stattgefunden hat, reduziert.
Die Vakuumpumpe ist dazu eingerichtet, in dem durch die Trenngräben erzeugten Volumen einen Druck von höchstens 10⁴ Pa, bevorzugt höchstens 10³ Pa, zu erzeugen. Mit anderen Worten, mit der Vakuumpumpe kann in dem Volumen der Trenngräben mit entsprechenden Strömungsleitwert der Trenngräben in einem Zeitraum von beispielsweise höchstens 2 Stunden ein Druck von höchstens 10⁴ Pa, bevorzugt höchstens 10³ Pa, erzeugt werden. Hierzu weist die Vakuumpumpe eine entsprechend des Volumens und des Strömungsleitwertes der Trenngräben benötigte Saugleistung auf. Beispielsweise eignet sich als Vakuumpumpe eine Wasserstrahlpumpe, eine Membranpumpe und/oder eine Scrollpumpe.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung weist diese zwei Segmente auf. Jedes Segment des Anschlussflansches weist eine Ausnehmung auf. Zumindest eine der Ausnehmungen weist eine in einer Aufsicht auf das Segment kreissegmentartige Form auf. Eine Aufsicht auf das Segment ist hierbei und im Folgenden eine Aufsicht auf die die Ausnehmung aufweisende Seite des Segments. Ferner ist eine "kreissegmentartige Form" hierbei und im Folgenden eine Form, die zu wenigstens 80 %, bevorzugt zu wenigstens 90 %, der Form eines Kreissegments folgt. Ferner kann zumindest eines der Segmente eine Nut aufweisen, die an der Kreissehne der kreissegmentartigen Form in das Segment eingebracht ist. Bei der Kreissehne der kreissegmentartigen Form der Ausnehmung handelt es sich hierbei und im Folgenden um die gerade verlaufende Seite der kreissegmentartigen Form. Insbesondere ist die Kreissehne durch eine Seitenfläche des Segments und/oder des Anschlussflansches gebildet.
Die beiden Segmente sind an ihren die jeweiligen Ausnehmungen aufweisenden Verbindungsflächen mechanisch bedingt lösbar miteinander verbunden. Mit anderen Worten, die Ausnehmung der beiden Segmente sind sich zugewandt. Die beiden Ausnehmungen bilden dann gemeinsam eine Vertiefung in dem Anschlussflansch. Die Vertiefung kann an der die Kreissehne der Ausnehmung aufweisenden Seitenfläche des Anschlussflansches frei zugänglich und insbesondere offen sein. Eine "mechanisch bedingt lösbare Verbindung" zweier Komponenten kann sich dadurch auszeichnen, dass Verbindung der beiden Komponenten ohne die Verwendung eines Lösungsmittels zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können. Beispielsweise erfolgt die mechanisch bedingt lösbare Verbindung über Verbindungsstifte, Schraubverbindungen und/oder Steckverbindungen. Hierzu können die Segmente Gewindebohrungen aufweisen durch die eine Schraube und/oder ein Verbindungsstift geführt werden können.
Der Anschlussflansch ist dazu eingerichtet, den Verbund teilweise zwischen den beiden Segmenten in den beiden Ausnehmungen, also in der Vertiefung, aufzunehmen und nach außen abzudichten. Mit anderen Worten, der Verbund kann in die durch die beiden Ausnehmungen gebildete Vertiefung eingebracht werden, und mittels zumindest eines Dichtungselements, bei dem es sich beispielsweise um einen in eine Nut in den Segmenten eingebrachten O-Ring handeln kann, abgedichtet sein. Beispielsweise ist der Verbund dann mit dem Dichtungselement in die Vertiefung eingeklemmt. Das Dichtungselement kann dann in direktem Kontakt mit dem Verbund stehen und den Verbund in vertikaler Richtung umschließen.
Bevorzugt sind die Ausnehmungen insbesondere derart ausgebildet, dass die durch die Ausnehmungen gebildete Vertiefung im Rahmen der Herstellungstoleranzen den Verbund mit einer bevorzugt kreisscheibenartigen Form zumindest teilweise aufnehmen kann. Mit anderen Worten, der der kreissegmentartigen Form der Ausnehmungen entsprechende Kreis weisen im Rahmen der Herstellungstoleranzen zumindest stellenweise denselben Durchmesser wie der dem Verbund zugehörige Kreis auf. Hierbei ist es möglich, dass zwischen dem Verbund und einem zu der Vakuumpumpe führenden Vakuumschlauch ein Totvolumen vorhanden ist. Ferner kann die Ausnehmung eine Tiefe senkrecht zu der kreissegmentartigen Form aufweisen, die im Rahmen der Herstellungstoleranzen wenigstens 55 % der Dicke des Verbundes und höchstens 80 % der Dicke des Verbundes entspricht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung sind die beiden Segmente im Rahmen der Herstellungstoleranzen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Der Begriff "spiegelsymmetrisch" ist hierbei und im Folgenden im Rahmen der Herstellungstoleranzen zu verstehen. Mit anderen Worten, es kann auch durch die Herstellung bedingte Abweichungen von der Spiegelsymmetrie geben. Bei der spiegelsymmetrischen Ausbildung können beide Ausnehmungen in einer Aufsicht eine kreissegmentartige Form aufweisen. Insbesondere können sich die optional vorhandenen Nuten der Segmente in der Aufsicht überdecken. Ferner können die Kreisbögen, also die gekrümmt verlaufenden Seiten, der Ausnehmungen in direktem Kontakt zueinander stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist der Anschlussflansch in einer Aufsicht kreisartig ausgebildet und dazu eingerichtet, das Loch mit dem Dichtungselement lateral vollständig zu umschließen und nach außen abzudichten. Insbesondere können der Anschlussflansch und/oder das Dichtungselement bei dieser Ausführungsform mit einer dem Substrat abgewandten Grundfläche des Trägers in direktem Kontakt stehen. Der Anschlussflansch kann dann beispielsweise einen Vakuumflansch aufweisen, der auf das Loch aufgestülpt wird, wobei das Loch von dem in dem Vakuumflansch eingebrachten Dichtungselement, bei dem es sich um einen O-Ring, einen abdichtenden Klebstoff und/oder um einen Saugnapf handeln kann, umschlossen wird. Beispielsweise umfasst der Anschlussflansch eine Nut, die eine kreisartige Form mit einem Durchmesser, der wenigstens doppelt so groß wie der Durchmesser des Loches ist, aufweist, in die der O-Ring eingebracht ist.
Es wird ferner eine Pumpvorrichtung zum Pumpen von Ätzlösung angegeben. Die Pumpvorrichtung ist insbesondere zum Einsatz in einer hier beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Das heißt, sämtliche für die Vorrichtung und das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für die Pumpvorrichtung offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Pumpvorrichtung umfasst diese die Vakuumpumpe. Ferner umfasst die Pumpvorrichtung einen Anschlussflansch. Der Anschlussflansch ist über einen Vakuumschlauch mit der Vakuumpumpe verbunden.
Der Anschlussflansch weist eine Vertiefung mit einem kreissegmentartigen Querschnitt auf. Die Vertiefung erstreckt sich bis zu einer freiliegenden Seitenfläche des Anschlussflansches. Hierbei bildet die Seitenfläche des Anschlussflansches die Kreissehne des kreissegmentartigen Querschnitts der Vertiefung. Mit anderen Worten, die Seitenfläche ist insbesondere eine gerade verlaufende Fläche.
Der Anschlussflansch weist in der Vertiefung ein an der Seitenfläche angebrachtes Dichtungselement auf. Insbesondere ist das Dichtungselement in der Nähe der Seitenfläche angebracht. Mit anderen Worten, das Dichtungselement kann in einem geringen Abstand, von beispielsweise wenigstens 1 mm und höchstens 10 mm, zur Seitenfläche angeordnet sein. Bei dem Dichtungselement kann es sich beispielsweise um einen O-Ring, der in eine Nut eingebracht ist, handeln. Hierdurch kann eine durchgehende Abdichtung der Vertiefung durch den O-Ring erfolgen.
Die Vertiefung des Anschlussflansches ist dazu eingerichtet, eine kreisartige Scheibe zumindest teilweise aufzunehmen. Bei der kreisartigen Scheibe kann es sich insbesondere um den hier beschriebenen Verbund handeln. Mit anderen Worten, der hier beschriebene Verbund kann in die Vertiefung eingeklemmt werden. Das Einklemmen erfolgt beispielsweise mittels des Dichtungselementes. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die kreisartige Scheibe zumindest teilweise aus der Vertiefung herausragt. Die kreisartige Scheibe ist dann nur stellenweise in der Vertiefung angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Pumpvorrichtung ist der Anschlussflansch mit den zwei Segmenten gebildet. Die beiden Segmente können im Rahmen der Herstellungstoleranzen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein. Die Vertiefung ist zwischen den Segmenten angeordnet. Jedes Segment weist eine Ausnehmung auf, wobei die beiden Ausnehmungen der Segmente gemeinsam die Vertiefung bilden. Ferner weist jedes Segment eine an der Seitenfläche angebrachte Nut mit dem Dichtungselement auf. Die kreisartige Scheibe kann dann zwischen die beiden Segmente in der Vertiefung eingeklemmt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Pumpvorrichtung ist der Anschlussflansch einstückig ausgebildet und mit einem Kunststoffmaterial gebildet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Anschlussflansch um eine Gummimatte mit einem horizontalen Schlitz, durch den hindurch man die kreisartige Scheibe in die Gummimatte hinein stecken kann.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren, die hier beschriebene Vorrichtung und die hier beschriebene Pumpvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens anhand schematischer Darstellungen.
Die 4A, 4B, 4C, 6A und 6B zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens sowie einer hier beschriebenen Vorrichtung anhand schematischer Darstellungen.
Die 3, 5A und 5B zeigen Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens sowie einer hier beschriebenen Pumpvorrichtung anhand schematischer Darstellungen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 1A ist ein erster Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In dem dargestellten Verfahrensschritt wird zunächst ein Wafer 1 mit einem Substrat 11, aufweisend eine Aufwachsfläche 11a, einer Opferschicht 12 und der epitaktisch aufgewachsenen Schichtenfolge 13, aufweisend eine dem Substrat 11 abgewandte Deckfläche 13a, bereitgestellt. Die Schichtenfolge 13 ist an der Aufwachsfläche 11a angeordnet, wobei die Opferschicht 12 in einer vertikalen Richtung Z zwischen dem Substrat 11 und der Schichtenfolge 13 angeordnet ist. Die Opferschicht 12 kann hierbei direkt an die Aufwachsfläche 11a und/oder die Schichtenfolge 13 angrenzen.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 1B ist ein weiterer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Hierbei werden durch die Schichtenfolge 13 und die Opferschicht 12 hindurch Trenngräben 14 erzeugt, die sich in der vertikalen Richtung Z vollständig durch die Schichtenfolge 13 und die Opferschicht 12 bis hin zur Aufwachsfläche 11a des Substrats 11 erstrecken. Beispielsweise werden die Trenngräben 14 unter Verwendung eines Ätzverfahrens erzeugt. Die Trenngräben 14 weisen eine Breite 14d in einer senkrecht zur vertikalen Richtung Z verlaufenden lateralen Richtung auf.
Die 1C zeigt den in der 1B dargestellten Verfahrensschritt anhand einer schematischen Aufsicht auf den Wafer 1 aus der vertikalen Richtung Z. Der Wafer 1 ist vorliegend kreisscheibenartig ausgebildet. Insbesondere weist der Wafer 1 einen kreisartigen Querschnitt mit einer Abflachung am dargestellten unteren Rand des Wafers 1 auf.
Die Trenngräben 14 sind durchgängig und zusammenhängend ausgebildet. Die Trenngräben 14 umschließen Bereiche der Schichtenfolge 13 rahmenartig. Die von den Trenngräben 14 umschlossenen Bereiche der Schichtenfolge 13 können hierbei die Form der zu erzeugenden Halbleiterchips aufweisen.
Anhand der schematischen Aufsicht aus der vertikalen Richtung Z der 2A ist ein weiterer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In dem dargestellten Verfahrensschritt wird ein Träger 2 bereitgestellt, der eine ähnliche Form und ähnliche laterale Ausdehnungen wie der Wafer 1 aufweist. Mit anderen Worten, der Träger 2 kann ebenfalls kreisscheibenartig ausgebildet sein und der Durchmesser des Trägers 2 kann um höchstens +/–10 % von dem Durchmesser des Wafers 1 abweichen. Am Zentrum 22 des Trägers 2 wird ein Loch 20 eingebracht. Das Loch 20 ist kreisartig ausgebildet und weist einen Durchmesser 20d auf. Das Loch 20 kann auch eine andere geometrische Form, wie beispielsweise eine vieleckige Form, aufweisen und/oder nicht am Zentrum 22 angeordnet sein. Ferner ist es möglich, dass der Träger 2 mehrere Löcher 20 umfasst. Das Loch 20 erstreckt sich in der vertikalen Richtung Z vollständig durch den Träger 2.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 2B und der schematischen Ansicht der 2C ist ein weiterer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Der Träger 2 wird hierbei insbesondere deckungsgleich an der Deckfläche 13a der Schichtenfolge 13 auf den Wafer 1 aufgebracht. Hierbei ist es möglich, dass das Loch 20 in vertikaler Richtung Z versetzt zu den Trenngräben 14 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Trenngräben 14 können dezentral zum Loch 20 angeordnet sein. Beispielsweise erfolgt das Aufbringen unter Verwendung einer Lotverbindung.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 2D ist ein weiterer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Der dargestellte Verfahrensschritt zeigt einen hier beschriebenen Verbund 1, 2 aus einem Wafer 1 und einem Träger 2. Der Wafer 1 und der Träger 2 sind mittels einer Lotschicht 21, die direkt an den Wafer 1 und/oder den Träger 2 angrenzen kann, miteinander verbunden. Die Trenngräben 14 sind hierbei frei von der Lotschicht 21.
Die Mikroskopaufnahme der 2E zeigt erneut den in den Verfahrensschritten der 2B bis 2D hergestellten Verbund 1, 2. Linkerhand ist der Verbund 1, 2 in einer Aufsicht aus der vertikalen Richtung Z dargestellt. Rechterhand ist eine Vergrößerung des Lochs 20 in dem Träger 2 des Verbunds 1, 2, die mit einem Mikroskop aufgenommen wurde, dargestellt. Durch das Loch 20 hindurch ist der Wafer 1 mit der Schichtenfolge 13 und den Trenngräben 14 erkennbar. Der Durchmesser 20d des Lochs 20 ist wesentlich größer als die Breite 14d der Trenngräben 14. Insbesondere sind hierdurch mehrere Trenngräben 14 durch das Loch 20 hindurch frei zugänglich.
Anhand der schematischen Darstellung der 3 ist ein hier beschriebenes Verfahren und eine beschriebene Pumpvorrichtung 3 näher erläutert. Auf dem Verbund 1, 2 aus dem Wafer 1 und dem Träger 2 ist die Pumpvorrichtung 3 angebracht. Die Pumpvorrichtung 3 umfasst einen kreisartig ausgebildeten Anschlussflansch 32 mit einem O-Ring 34, der das Loch 20 lateral umschließt. Der O-Ring 34 grenzt direkt an den Träger 2 an. Über einen Vakuumschlauch 35 ist der Anschlussflansch 32 mit einer Vakuumpumpe 31 verbunden. Mittels der Vakuumpumpe 31 kann ein Druckgradient 5 von den Trenngräben 14 durch das Loch 20 hin zur Vakuumpumpe 31 erzeugt werden.
Anhand der schematischen Darstellung der 4A ist ein hier beschriebenes Verfahren näher erläutert. In dem dargestellten Verfahrensschritt ist der Verbund 1, 2 in ein Ätzbad 4 mit einer Ätzlösung 41 eingebracht. Ferner wird ein Druckgradient 5 zwischen den Trenngräben 14 und der Pumpvorrichtung 3 erzeugt. Vorliegend wird für das Erzeugen des Druckgradienten 5 insbesondere ein Unterdruck in dem Verbund 1, 2 durch ein Ansaugen mit der Pumpvorrichtung 3 erzeugt.
Zwischen dem ersten Randpunkt 83 beziehungsweise dem zweiten Randpunkt 84, die jeweils am Rand 21 des Verbundes 1, 2 angeordnet sind, und dem Zentrum 22, bei dem es sich vorliegend um den Innenpunkt 22 handelt, ist der erste direkte Strömungspfad 81 ausgebildet. Ferner ist von dem Zentrum 22 und der Pumpvorrichtung 3 ein zweiter direkter Strömungspfad 82 ausgebildet. Der erste direkte Strömungspfad 81 und der zweite direkte Strömungspfad 82 sind insbesondere miteinander verbunden. Aufgrund des Druckgradienten 5 kann die Ätzlösung 41 durch den ersten Randpunkt 83 beziehungsweise den zweiten Randpunkt 84 in den ersten direkten Strömungspfad 81 hinein und anschließend über das Loch 20 in den zweiten direkten Strömungspfad 82 hin zur Pumpvorrichtung 3 gepumpt werden.
Anhand der schematischen Darstellung der 4B ist ein alternativer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Der dargestellte Verfahrensschritt entspricht dem der 4A, wobei zusätzlich zu der Erzeugung des Druckgradienten 5 mit einem Unterdruck ein weiterer Druckgradient 5' mit einem Überdruck erzeugt wird. Hierzu kann beispielsweise mit die Ätzlösung 41 mit einem Kompressor (hier nicht dargestellt) in die direkten Strömungspfade 81, 82 gepumpt beziehungsweise gepresst werden. Hierbei ist es möglich, dass die Ätzlösung 41 sowohl durch den Druckgradienten 5 in die Strömungspfade 81, 82 hineingesaugt wird, als auch durch den weiteren Druckgradienten 5‘ in die Strömungspfade 81, 82 hineingepumpt wird.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 4C ist ein weiterer Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In dem dargestellten Verfahrensschritt wird das Substrat 11 von dem Träger 2, der die Schichtenfolge 13 umfasst, abgelöst. Hierzu wird der Träger 2 mit der Schichtenfolge 13 von dem Substrat 11 abgenommen (eingezeichnete Pfeile). Hierzu kann ebenfalls die Pumpvorrichtung 3 zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der Träger 2 von dem Substrat 11 abgesaugt werden.
Anhand der schematischen Darstellung der 5A ist eine hier beschriebene Pumpvorrichtung 3 näher erläutert. Die Pumpvorrichtung 3 weist einen Anschlussflansch 32 mit zwei Segmenten 6 auf, die mittels Gewindebohrungen 63 mechanisch bedingt lösbar miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind hierzu Passstifte, Schrauben und/oder Gewindestifte durch die Gewindebohrungen 63 geführt. Die Segmente 6 sind insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Ferner weist der Anschlussflansch 32 eine Verbindung zu einer Vakuumpumpe 31 über einen Vakuumschlauch 35 auf. In eine Vertiefung 61' des Anschlussflansches 32 den Anschlussflansch 32 ist der Verbund 1, 2 eingebracht. Beispielsweise ist der Verbund 1, 2 hierzu zwischen die zwei Segmente 6 geklemmt.
Anhand der schematischen Darstellung der 5B ist eine hier beschriebene Pumpvorrichtung 3 näher erläutert. Die 5B zeigt hierbei ein Segment 6 des in der 5A dargestellten Anschlussflansches 32. Das Segment 6 umfasst eine Ausnehmung 61, die einen kreissegmentartigen Querschnitt aufweist. Die Ausnehmung 61 dient insbesondere der teilweisen Aufnahme des Verbundes 1, 2, wie in 5A dargestellt. Die Ausnehmung 61 weist einen kreissegmentartigen Querschnitt auf. Die Ausnehmung 61 weist eine Nut 33 auf, die an der Kreissehne des kreissegmentartigen Querschnitts angeordnet ist. Insbesondere ist die Nut an der Seitenfläche 6b des Anschlussflansches 32 angeordnet. Die Nut 33 dient hierbei der Aufnahme eines O-Rings 34. Ferner ist an der der Nut gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung 61 die Verbindung zum Vakuumschlauch 35' angebracht.
Anhand der schematischen Darstellungen der 6A und 6B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. In dem dargestellten Verfahren wird die Pumpvorrichtung 3 lateral an den Verbund 1, 2 angeschlossen und der Verbund 1, 2 seitlich in die Ätzlösung 41 eingetaucht. Hierzu wird der Verbund 1, 2 in einen in den 5A und 5B dargestellten Anschlussflansch 32 eingeklemmt. An der dem Anschlussflansch 32 lateral bezüglich des Zentrums 22 gegenüberliegenden Seite des Verbunds 1, 2 wird der Verbund 1, 2 in die Ätzlösung 41 eingebracht. Bevorzugt werden hierbei wenigstens 50 % des Verbundes 1, 2 von der Ätzlösung bedeckt.
Hierbei ist es möglich, dass der Verbund 1, 2 während des Verfahrens in dem Anschlussflansch 32 gedreht wird, um so eine gleichmäßige Benetzung des Verbundes 1, 2 mit der Ätzlösung 41 zu gewährleisten.
Der Druckgradient 5 wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Rand 21 des Verbundes 1, 2 erzeugt. Der erste direkte Strompfad 81 führt dann von dem ersten Randpunkt 83 des Verbundes 1, 2 zum bezüglich des Zentrums 22 gegenüberliegend zum ersten Randpunkt 83 angeordneten zweiten Randpunkt 84 des Verbundes 1, 2. Auch bei dem lateralen Anbringen der Pumpvorrichtung 3 kann ein weiterer Druckgradient 5' mit einem Überdruck erzeugt werden (vergleiche hierzu die Darstellung der 6B).
Das hier beschriebene Verfahren, die hier beschriebene Vorrichtung und die hier beschriebene Pumpvorrichtung zeichnen sich insbesondere durch ihre einfache Integration in den bestehenden Prozessverlauf aus. Die vorteilhafte Verkürzung der Prozesszeit wiegt hierbei die teilweise Zerstörung des Trägers durch die Erzeugung des Lochs auf.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Wafer
11: Substrat
11a: Aufwachsfläche
12: Opferschicht
13: Schichtenfolge
13a: Deckfläche
14: Trenngraben
14d: Breite eines Trenngrabens
2: Träger
20: Loch
20d: Durchmesser des Loches
21: Rand des Verbundes
22: Innenpunkt, Zentrum
3: Pumpvorrichtung
31: Vakuumpumpe
32: Anschlussflansch
33: Nut
34: O-Ring
35: Vakuumschlauch
4: Ätzbad
41: Ätzlösung
5, 5‘: Druckgradient
6: Segmente
6b: Seitenfläche des Anschlussflansches
61: Ausnehmung
61': Vertiefung
62: Kreissehne
62a: Verbindungsfläche
63: Gewindebohrungen
81: erster direkter Strömungspfad
82: zweiter direkter Strömungspfad
83: erster Randpunkt
84: zweiter Randpunkt
Z: vertikale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19734635 A1 [0001]

Claims

Verfahren zur Ablösung eines Substrats (11) von einer Schichtenfolge (13) umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Verbundes (1, 2), aufweisend – einen Wafer (1) mit dem Substrat (11), der Schichtenfolge (13), die an einer Aufwachsfläche (11a) des Substrats (11) aufgebracht ist, und einer zwischen dem Substrat (11) und der Schichtenfolge (13) angeordneten Opferschicht (12), – einen Träger (2) an einer dem Substrat (11) abgewandten Deckfläche (13a) der Schichtenfolge (13), und – zumindest zwei Trenngräben (14), die sich in vertikaler Richtung (Z) durch die Schichtenfolge (13) und zur und/oder durch die Opferschicht (12) erstrecken, wobei – durch die zumindest zwei Trenngräben (14) hindurch zumindest ein erster direkter Strömungspfad (81) von einem ersten Randpunkt (83) an einem freiliegenden Rand (21) des Verbundes (1, 2) zu einem Innenpunkt (22) des Verbundes (1, 2) verläuft, b) Anbringen einer Pumpvorrichtung (3) an dem Verbund (1, 2) und Ausbilden eines zweiten direkten Strömungspfades (82) zwischen den Trenngräben (14) und der Pumpvorrichtung (3), c) Einbringen des Verbundes (1, 2) in ein Ätzbad (4) mit einer Ätzlösung (41), wobei der Verbund (1, 2) zumindest stellenweise von der Ätzlösung (41) bedeckt ist und wobei zumindest ein Trenngraben (14) an dem Rand (21) vollständig in direktem Kontakt mit der Ätzlösung (41) steht, und anschließend d) Erzeugen eines Druckgradienten (5) zwischen den Trenngräben (14) und der Ätzlösung (41) mit der Pumpvorrichtung (3) derart, dass die Ätzlösung (41) durch die beiden direkten Strömungspfade (81, 82) stellenweise entlang der Opferschicht (12) fließt, wobei die Ätzlösung (41) stellenweise in direktem Kontakt mit der Opferschicht (12) steht, e) Ablösen des Substrats (11).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der zumindest eine erste direkte Strömungspfad (81) von dem Innenpunkt (22) des Verbundes (1, 2) durch zumindest einen der zumindest zwei Trenngräben (14) hindurch zu einem zweiten Randpunkt (84) weitergeführt ist, wobei der zweite Randpunkt (84) an der dem ersten Randpunkt (83) bezüglich eines Zentrums (22) des Verbundes (1, 2) gegenüberliegenden Seite des Randes (21) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die für eine vollständige Ablösung des Substrats benötigte Prozesszeit der Schritte b) bis d) insgesamt höchstens 1,5 Stunden, bevorzugt höchstens 1 Stunde, beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die für eine vollständige Ablösung des Substrats benötigte Prozesszeit der Schritte b) bis d) insgesamt höchstens die Hälfte der für ein vollständiges Ablösen des Substrats mit einem Verfahren, bei dem in Schritt c) kein Druckgradient erzeugt wird, benötigten Prozesszeit beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei für das Erzeugen des Druckgradienten (5) in Schritt d) ein Unterdruck in den Trenngräben (14) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei für das Erzeugen des Druckgradienten (5) in Schritt d) ein Überdruck in der Ätzlösung (41) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei vor Schritt b) in dem Träger (2) zumindest ein Loch (20) erzeugt wird und in Schritt b) die Pumpvorrichtung (3) an dem Loch (20) angeschlossen wird, wobei sich das Loch (20) in vertikaler Richtung (Z) vollständig durch den Träger (2) erstreckt und zumindest der zweite direkte Strömungspfad (82) durch das Loch (20) verläuft.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei jeder Trenngraben (14) eine Breite (14d) von wenigstens 0,2 % und höchstens 50 % eines Durchmessers (20d) des Lochs (20) aufweist.
Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein Loch (20) an dem Zentrum (22) des Verbundes (1, 2) in dem Träger (2) eingebracht ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Pumpvorrichtung (3) lateral an den Verbund (1, 2) angeschlossen wird und der erste Strömungspfad (81) und/oder der zweite Strömungspfad (82) durch wenigstens 10 % des Randes (21) des Verbundes (1, 2) verläuft.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend – die Pumpvorrichtung (3) mit – einer Vakuumpumpe (31), und – zumindest einem mit der Vakuumpumpe (31) verbundenen Anschlussflansch (32) aufweisend zumindest ein Dichtungselement (33, 34), und – das Ätzbad (4), wobei – das Dichtungselement (33, 34) gegenüber dem Material der Ätzlösung (41) eine gute chemische Beständigkeit aufweist und – die Vakuumpumpe (31) dazu eingerichtet ist in dem durch die Trenngräben (14) erzeugten Volumen einen Druck von höchstens 10⁴ Pa, bevorzugt höchstens 10³ Pa, zu erzeugen.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Anschlussflansch (32) zwei Segmente (6) aufweist, wobei – jedes Segment (6) eine Ausnehmung (61) umfasst, wobei zumindest eine Ausnehmung eine in einer Aufsicht kreissegmentartigen Form aufweist, – die beiden Segmente (6) an ihren die jeweilige Ausnehmung (62) aufweisenden Verbindungsflächen (62a) mechanisch bedingt lösbar miteinander verbunden sind, – der Anschlussflansch (32) dazu eingerichtet ist, den Verbund (1, 2) teilweise zwischen den beiden Segmenten (6) in den beiden Ausnehmungen (61) aufzunehmen und nach außen abzudichten.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die beiden Segmente (6) im Rahmen der Herstellungstoleranzen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Anschlussflansch (32) in einer Aufsicht kreisartig ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, das Loch (21) mit dem Dichtungselement (33, 34) lateral vollständig zu umschließen und nach außen abzudichten.
Pumpvorrichtung zum Pumpen von Ätzlösung umfassend – eine Vakuumpumpe (31) und – einen Anschlussflansch (32) der über einen Vakuumschlauch (35) mit der Vakuumpumpe (31) verbunden ist, wobei – der Anschlussflansch (32) eine Vertiefung (61') mit einem kreissegmentartigen Querschnitt aufweist, – sich die Vertiefung (61') bis zu einer freiliegenden Seitenfläche (6b) des Anschlussflansches (32) erstreckt, wobei die Kreissehne (62) des kreissegmentartigen Querschnitts Teil der Seitenfläche (6b) ist und – der Anschlussflansch (32) in der Vertiefung (61') ein an der Seitenfläche (6b) angebrachtes Dichtungselement (33, 34) aufweist.
Pumpvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Anschlussflansch (32) zwei Segmente (6) aufweist, wobei – die Vertiefung (61') zwischen den zwei Segmenten (6) angeordnet ist, – jedes Segment (6) eine Ausnehmung (61) aufweist, – die Ausnehmungen (61) der Segmente (6) gemeinsam die Vertiefung (61') bilden, und – jedes Segment das an der Seitenfläche (6b) angebrachte Dichtungselement (33, 34) aufweist.
Pumpvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die beiden Segmente (6) im Rahmen der Herstellungstoleranzen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind und die Ausnehmungen (61) in den Segmenten (6) in einer Aufsicht eine kreissegmentartige Form aufweisen.
Pumpvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Anschlussflansch (32) einstückig ausgebildet ist und mit einem Kunststoffmaterial gebildet ist.