DE112021007440T5

DE112021007440T5 - Verfahren zum anbringen und ablösen von substraten bei der herstellung integrierter schaltungen

Info

Publication number: DE112021007440T5
Application number: DE112021007440.7T
Authority: DE
Inventors: Kurt A. Schroder; Vikram Shreeshail Turkani; Vahid Akhavan Attar; Sze-Ming Lee
Original assignee: NCC Nano LLC
Current assignee: NCC Nano LLC
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2022211805A1; JP2024513044A

Abstract

Ein Verfahren zum Anbringen und Ablösen eines Substrats von einem gebondeten Stapel wird offenbart. Ein breitbandlichtabsorbierendes Material wird mit einem Klebstoffmaterial kombiniert, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden. Eine Schicht des breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffs wird dann auf eine Seite eines transparenten Trägers aufgebracht. Ein Substrat wird auf dem breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff und dem transparenten Träger platziert, um einen gebondeten Stapel zu bilden. Bei dem Substrat kann es sich um einen Wafer oder einen Polymerfilm handeln. An diesem Punkt können Bearbeitungsschritte an dem Substrat durchgeführt werden. Nach Abschluss der Bearbeitungsschritte wird der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff durch einen Lichtimpuls einer Blitzlampe erwärmt, um das Substrat von dem gebondeten Stapel zu lösen, so dass sich das Substrat leicht von dem gebondeten Stapel ablösen lässt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von integrierten Schaltungen im Allgemeinen und insbesondere ein Verfahren zum Anbringen und Ablösen von Substraten bei der Herstellung von integrierten Schaltungen.
HINTERGRUND
Dreidimensionale (3D) Chip-Technologien werden in der Mikroelektronikbranche aufgrund ihrer Vorteile wie kürzere Schaltungswege, höheres Leistungsvermögen, geringerer Energieverbrauch und schnellere Wärmeableitung immer beliebter. Bei 3D-Chiptechnologien können mehrere heterogene Siliziumwafer vertikal gestapelt werden, um eine integrierte 3D-Schaltung zu bilden. Die Siliziumwafer sind relativ dünn (50 - 100 µm), so dass sie unter Verwendung von Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs) miteinander verbunden werden können.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Anbringen und Ablösen von Substraten bei der Herstellung von integrierten 3D-Schaltungen bereit.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein breitbandlichtabsorbierendes Material mit einem Klebstoffmaterial kombiniert, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden. Eine Schicht des breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffs wird dann auf eine Seite eines transparenten Trägers aufgebracht. Ein Substrat wird auf dem breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff und dem transparenten Träger platziert, um einen gebondeten Stapel zu bilden. Bei dem Substrat kann es sich um einen Wafer oder einen Polymerfilm handeln. An diesem Punkt können Bearbeitungsschritte an dem Substrat durchgeführt werden. So kann beispielsweise die Dicke eines Wafers durch einen Ausdünnungsschritt reduziert werden, oder es können elektronische Komponenten auf einen Polymerfilm gebaut werden. Nach Abschluss der Bearbeitungsschritte wird der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff unter Verwendung eines Lichtimpulses einer Blitzlampe erwärmt, um das Substrat von dem gebondeten Stapel zu lösen, so dass sich das Substrat leicht von dem gebondeten Stapel ablösen lässt. Anschließend wird das Substrat zur weiteren Bearbeitung zu einer anderen Station transportiert.
Alle Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen schriftlichen Beschreibung deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung selbst sowie eine bevorzugte Verwendungsform, weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind am besten durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu verstehen. In diesen zeigen:

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen und Ablösen eines Wafers an bzw. von einem Träger gemäß einer Ausführungsform;
1A ein Diagramm eines durch das in 1 dargestellte Verfahren hergestellten Wafer-Stapels;
1B einen Wafer, der von dem Wafer-Stapel aus 1A gelöst wird;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen und Ablösen eines Polymerfilms an bzw. von einem Träger gemäß einer Ausführungsform;
2A ein Diagramm eines durch das in 2 dargestellte Verfahren hergestellten Stapels;
2B einen Polymerfilm, der von dem Stapel aus 2A gelöst wird;
3 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Anbringen und Ablösen eines Wafers an bzw. von einem Träger gemäß einer Ausführungsform; und
4 einen Vakuumtisch, der eine Wafer-Anordnung unten hält, gemäß einer Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Bei der Herstellung einer dreidimensionalen (3D) integrierten Schaltung muss ein Ausdünnungsschritt an jedem Siliziumwafer der integrierten 3D-Schaltung durchgeführt werden, um die Dicke des Siliziumwafers zu reduzieren. Der Siliziumwafer kann vor dem Ausdünnungsprozess mit einem Klebstoff an einem starren Träger befestigt werden, wobei der Klebstoff direkt zwischen dem Siliziumwafer und dem starren Träger aufgebracht wird. Nach Ausführung des Rückseitenschleifens und aller erforderlichen Rückseitenbearbeitungsvorgänge des Siliziumwafers muss der ausgedünnte Siliziumwafer von dem starren Träger abgelöst werden, damit der ausgedünnte Siliziumwafer weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden kann.
Derzeitige Techniken zum Ablösen eines Siliziumwafers von einem starren Träger umfassen: (a) Verwendung chemischer Lösungsmittel, um den Klebstoff zwischen dem Siliziumwafer und dem Träger zu lösen, (b) Verwendung mechanischer Mittel, um den Siliziumwafer von dem Träger zu lösen, und (c) Erwärmung des Klebstoffs zwischen dem Siliziumwafer und dem Träger bis zu einem Punkt, an dem der Siliziumwafer durch Scherung leicht von dem Träger getrennt werden kann. Die Verwendung von scharfen Chemikalien ist jedoch nicht sehr wünschenswert. Und mechanische Mittel oder hohe Temperaturen können die Oberflächenstruktur des Siliziumwafers beschädigen.
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere mit Bezugnahme auf 1, ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen und Ablösen eines Wafers an bzw. von einem Träger gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Beginnend mit Block 100 wird zunächst ein breitbandlichtabsorbierender Klebstoff gebildet, indem ein Klebstoffmaterial mit einem breitbandlichtabsorbierenden Material kombiniert wird, wie in Block 110 gezeigt.
Das Klebstoffmaterial kann polar oder unpolar sein. Es kann ein Thermoplast oder ein Duroplast sein. Es kann thermisch, durch ultraviolettes Licht oder durch eine chemische Reaktion ausgehärtet werden oder durch Verdampfen von Lösungsmitteln gebildet werden.
Das breitbandlichtabsorbierende Material kann ein pigmentiertes Material wie etwa Ruß sein, das über das gesamte Emissionsspektrum einer Blitzlampe (d. h. 200 nm bis 1.100 nm) absorbiert. Je höher die Absorptionsfähigkeit des breitbandlichtabsorbierenden Materials über den vorstehend genannten Emissionsbereich ist, desto höher ist der Prozentsatz der Emission von der Blitzlampe, der in dem breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff in Wärme umgewandelt wird. Bei dem lichtabsorbierenden Material kann es sich auch um einen Farbstoff oder eine Kombination aus mehreren Farbstoffen handeln, die selektive Bereiche des Emissionsspektrums der Blitzlampe absorbieren.
Alternativ kann der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff durch Kombination eines Klebstoffs mit einem breitbandlichtabsorbierenden Material und einem gaserzeugenden Material gebildet werden. Das Klebstoffmaterial und das breitbandlichtabsorbierende Material sind die gleichen wie vorstehend genannt. Das gaserzeugende Material ist ein Material, das bei einer Temperatur sublimiert oder siedet, die niedriger ist als die Siedetemperatur des Klebstoffs. Einige gaserzeugende Materialien können auch als lichtabsorbierendes Material dienen. Ein Sublimationsfarbstoff beispielsweise absorbiert optisch Lichtimpulse von einer Blitzlampe und sublimiert, so dass er Gas erzeugt, wenn er auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird.
Der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff wird dann als breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht, wie etwa eine breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 170 in 1A, auf eine Seite eines transparenten starren Trägers, wie etwa eines transparenten Trägers 160 in 1A, aufgebracht, wie in Block 120 dargestellt. Der Träger 160 kann aus Quarz, Glas oder einem anderen starren Material hergestellt sein, das von einer Blitzlampe emittiertes Licht (zwischen 200 nm und 1.100 nm) durchlässt. Ein Beispiel hierfür ist das Corning Eagle XG Glas, das in der Displaybranche häufig verwendet wird.
Als Nächstes wird ein Wafer 180 auf der breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffschicht 170 platziert, wie in Block 130 gezeigt. Der Wafer 180 weist elektronische Vorrichtungen und/oder elektrische Komponenten auf, die zuvor auf eine Oberfläche des Wafers 180 gebaut wurden. Auf den Wafer 180 kann Druck ausgeübt werden, um den Wafer 180 mit der breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffschicht 170 und dem Träger 160 zu verkleben. Der Wafer 180 kann während der Druckausübung auf den Wafer 180 erwärmt werden, um die Klebeverbindung zwischen dem Wafer 180 und dem Träger 160 zu erhöhen. An diesem Punkt wird ein gebondeter Wafer-Stapel gebildet, wie der in 1A gezeigte gebondete Wafer-Stapel 190, der den transparenten Träger 160, die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 170 und den Wafer 180 aufweist.
Der Wafer 180 des Wafer-Stapels 190 wird dann einem Rückseitenverdünnungsprozess unterzogen, um die Dicke des Wafers 180 zu reduzieren, wie in Block 140 dargestellt. Anschließend wird der Wafer 180 von dem gebondeten Wafer-Stapel 190 abgelöst (die Bondingverbindung gelöst), indem die Nicht-Wafer-Seite des transparenten Trägers 160 einem intensiven Lichtimpuls von einer Blitzlampe, wie der Blitzlampe 350 in 1B, ausgesetzt wird, wie in Block 150 gezeigt, um die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 170 zu erwärmen. Dadurch wird die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 170 bis zu einem Punkt erwärmt, an dem sich der Wafer 180 von dem gebondeten Wafer-Stapel 190 löst, wie in Block 150 gezeigt.
Wenn das gaserzeugende Material der Klebstoffschicht 170 hinzugefügt wird, kann das gaserzeugende Material an der Grenzfläche zwischen dem Träger 160 und der Klebstoffschicht 170 Gas erzeugen, um die Delaminierung der Klebstoffschicht 170 von dem Träger 160 zu fördern, wenn die Klebstoffschicht 170 eine bestimmte Temperatur erreicht. Das gaserzeugende Material wird bei einer niedrigeren Temperatur als das Polymersystem des Klebstoffmaterials gasförmig. Durch das Vorhandensein des gaserzeugenden Materials kann die Temperatur, bei der das Gas erzeugt wird, von den anderen thermischen und mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs entkoppelt werden, da es sich um keinen Hauptzusatzstoff handelt.
Beispiel 1
10 g Poly(2-ethyl-2-oxazoline), das ein wasserlösliches thermoplastisches Polymer ist, das von Aquazol (Grad 5) erhältlich ist, wurden zu 10 g einer Rußlösung von 5 Gewichtsprozent (Cabot Monarch® 700) in Wasser hinzugefügt, um eine Zusammensetzung zu bilden. Die Zusammensetzung wurde 20 Minuten lang mit einem Planetenzentrifugalmischer bei 2.000 U/min gemischt. Die entstehende Mischung war eine homogene, schwarze und viskose flüssige Dispersion, die als breitbandlichtabsorbierender Klebstoff verwendet werden kann. Die Dispersion (d. h. der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff) wurde auf ein 75 mm x 75 mm, 0,5 mm dickes Corning Eagle XG Glas unter Verwendung eines #0 Mayer-Stabs und 100 Mikrometer dicker Klebeplättchen aufgetragen, um eine Nassfilmdicke von etwa 100 Mikrometer zu erreichen. Die Dispersion wurde dann 30 Minuten lang bei 140 °C getrocknet, um einen Schwarzlichtabsorptionsfilm zu erhalten, der an dem Corning Eagle XG Glas mit einer Dicke von etwa 50 Mikrometern haftet. Die Transmission des Films wurde mit einem X Rite® Densitometer gemessen und betrug weniger als 1 %. Anschließend wurde ein zweites Stück Corning Eagle XG Glas mit der getrockneten Dispersion dazwischen auf das erste Stück Corning Eagle XG Glas druckgebondet, indem ein 2,5 kg schweres Gewicht auf dem Stapel platziert wurde, während der Stapel 40 Minuten lang auf 220 °C erwärmt wurde, um das Polymer zu schmelzen und die beiden Glasstücke miteinander zu verbinden. Anschließend wurde der Stapel von der beschichteten Glasseite aus mit einer Blitzlampe (PulseForge® Invent Modell IX2 951, hergestellt von NovaCentrix®) beleuchtet. Der Schwellenwert für die Ablösung der beiden Glasstücke lag bei einer Ladespannung von 950 V und einer Pulsdauer von 80 Mikrosekunden. Unter diesen Bedingungen wurden 1,86 J/cm² Energie auf den gebondeten Stapel aufgebracht. Nach der Bestrahlung kam es an der Grenzfläche zwischen dem der Blitzlampe zugewandten Glas und dem Klebstoff zu einer Delaminierung.
Je dünner der Wafer ist, desto leichter lässt er sich von einer Trägerplatte ablösen. Das liegt daran, dass der Wafer sehr wärmeleitfähig ist. Silizium beispielsweise hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 140 W/cm-K, die mehr als 100 Mal höher ist als die einer Trägerplatte wie Glas. Daher wird während der 50-150 Mikrosekunden, in denen das Absorptionsmittel von dem Lichtimpuls bestrahlt wird, ein Großteil der Energie aus der lichtabsorbierenden Schicht durch die Klebstoffschicht auf den Wafer geleitet. Wenn die Klebstoffschicht die Ablösetemperatur erreicht, löst sie sich von dem Träger ab. Je dünner der Wafer ist, desto schneller erreicht der Klebstoff die Ablösetemperatur. Daher kann ein dünnerer Wafer mit einem kürzeren Lichtimpuls bei gleicher Intensität abgelöst werden. Dies hat den Vorteil, dass für den Ablöseprozess weniger Energie benötigt wird. Außerdem erhöht die kürzere Zeitdauer die Lebensdauer der Blitzlampen. Die Intensität der Emission von einer Blitzlampe kann für eine gegebene Pulslänge reduziert werden, was auch die Gesamtenergiemenge reduziert, die in den Wafer eingebracht wird.
Der Mindestschwellenwert für das Ablösen des Klebstoffs von dem Glasträger kann durch Weglassen des zweiten Glasstücks, das einen Teil der Wärmeenergie des Lichtpulses absorbiert, bestimmt werden. Der gemessene Schwellenwert für die Ablösung des Klebstoffs lag bei einer Ladespannung von 950 V und einer Pulsdauer von 70 Mikrosekunden und diese Bedingung entsprach einer Bestrahlung von 1,53 J/cm² durch die Blitzlampe.
Der Ablöseschwellenwert des Klebstoffs von dem Glasträger wird wiederum durch Zugabe von 2 % Ethylenglykol zu dem Klebstoff gemessen. Der gemessene Schwellenwert für die Ablösung des Klebstoffs lag bei einer Ladespannung von 950 V mit einer Impulsdauer von 65 Mikrosekunden und diese Bedingung entsprach einer Bestrahlung von 1,40 J/cm² durch die Blitzlampe. Es wird davon ausgegangen, dass der reduzierte Schwellenwert für die Delaminierung im Vergleich zu den vorstehend genannten Ergebnissen auf die Zugabe von Ethylenglykol zurückzuführen ist, das als gaserzeugendes Material fungiert. Ethylenglykol siedet bei 197 °C, während Aquazol bei höheren Temperaturen über 300 °C hinaus thermisch stabil ist.
Die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 170 absorbiert die Lichtimpulse von einer Blitzlampe gut und hat gleichzeitig eine ausreichende Transmission, um die Ausrichtung des Wafers 180 auf dem Träger 160 zu ermöglichen. Selbst eine Transmission von 0,1 % durch die Klebstoffschicht 170 reicht für die Ausrichtung aus, aber vorzugsweise ist eine Transmission von mehr als 1 % oder sogar mehr als 10 % ausreichend für eine einfache Ausrichtung, ohne dass die Lichtimpulsemission von einer Blitzlampe den Wafer 180 während des Ablöseprozesses beschädigt. Zum Beispiel absorbiert die Klebstoffschicht 170 mehr als 80 % der Lichtimpulse der Blitzlampe, während sie zwischen 1 % und 10 % der Lichtimpulsemission für die Waferausrichtung durchlässt.
Neben Wafern ist die vorliegende Erfindung auch auf Polymerfilme anwendbar, auf denen elektronische Vorrichtungen hergestellt werden können.
Mit Bezugnahme auf 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anbringen und Ablösen eines Polymerfilms an bzw. von einem Träger gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Beginnend mit Block 200 wird zunächst ein breitbandlichtabsorbierender Klebstoff gebildet, indem ein Klebstoffmaterial mit einem breitbandlichtabsorbierenden Material kombiniert wird, wie in Block 210 gezeigt.
Das Klebstoffmaterial kann polar oder unpolar sein. Es kann ein Thermoplast oder ein Duroplast sein. Er kann thermisch, durch ultraviolettes Licht oder durch eine chemische Reaktion ausgehärtet werden oder durch Verdampfen von Lösungsmitteln gebildet werden.
Das breitbandlichtabsorbierende Material ist ein pigmentiertes Material wie etwa Ruß. Alternativ kann das lichtabsorbierende Material ein Farbstoff oder eine Kombination aus mehreren Farbstoffen sein.
Alternativ kann der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff durch Kombination eines Klebstoffs mit einem breitbandlichtabsorbierenden Material und einem gaserzeugenden Material gebildet werden. Das Klebstoffmaterial und das breitbandlichtabsorbierende Material sind die gleichen wie vorstehend genannt. Das gaserzeugende Material ist ein Material, das bei einer Temperatur sublimiert oder siedet, die niedriger ist als die Siedetemperatur des Klebstoffs. Einige gaserzeugende Materialien können auch als lichtabsorbierendes Material dienen. Ein Sublimationsfarbstoff absorbiert beispielsweise optisch den Strahl von einer Blitzlampe und sublimiert, um Gas zu erzeugen, wenn er auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wird.
Der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff wird dann als breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht, wie etwa eine breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 270 in 2A, auf eine Seite eines transparenten starren Trägers, wie etwa eines transparenten Trägers 260 in 2A, aufgebracht, wie in Block 220 dargestellt. Der Träger 260 kann aus Quarz, Glas oder einem anderen starren Material hergestellt sein, das von einer Blitzlampe emittiertes Licht durchlässt. Ein Beispiel hierfür ist das Corning Eagle XG Glas, das in der Displaybranche häufig verwendet wird.
Als Nächstes wird ein Polymerfilm 280 auf der breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffschicht 270 platziert, wie in Block 230 gezeigt. Auf den Polymerfilm 280 kann Druck ausgeübt werden, um den Polymerfilm 280 mit der breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffschicht 270 und dem Träger 260 zu verkleben. Der Polymerfilm 280 kann während der Druckausübung auf den Polymerfilm 280 erwärmt werden, um die Klebeverbindung zwischen dem Polymerfilm 280 und dem Träger 260 zu erhöhen. An diesem Punkt wird ein Polymerfilmstapel gebildet, wie der in 2A gezeigte Polymerfilmstapel 290, der den transparenten Träger 260, die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 270 und den Polymerfilm 280 umfasst.
Elektronische Vorrichtungen und/oder elektrische Komponenten werden dann auf einer Oberfläche des Polymerfilms 280 aufgebaut, wie in Block 240 dargestellt. Anschließend wird der Polymerfilm 280 von dem Polymerfilmstapel 290 abgelöst (die Bondingverbindung gelöst), indem die Nicht-Wafer-Seite des transparenten Trägers 260 einem intensiven Lichtimpuls von einer Blitzlampe, wie etwa einer Blitzlampe 350 in 2B, ausgesetzt wird, wie in Block 250 gezeigt, um die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 270 zu erwärmen. Dadurch wird die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht 270 bis zu einem Punkt erwärmt, an dem sich der Polymerfilm 280 von dem Polymerfilmstapel 290 löst, wie in Block 250 gezeigt.
Etwaige Reste der Klebstoffschicht 270 können mit einem Lösungsmittel weggespült werden, so dass nur der Polymerfilmstapel 290 mit elektronischen Strukturen übrigbleibt. So kann beispielsweise Polyamidsäure auf den Klebstoff aufgebracht und thermisch gehärtet werden, um eine dünne Polyimidschicht auf dem Klebstoff zu bilden. Elektronische Materialien können dann auf das Polyimid aufgebracht und ausgehärtet werden und die Komponenten können platziert und gelötet werden, um die endgültige Struktur zu schaffen. Diese Technik ermöglicht die Herstellung elektronischer Komponenten auf sehr dünnen Polymerschichten mit Dicken im Bereich von 3-30 Mikrometern.
Mit Bezugnahme auf 3 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Ablösen eines Substrats von einem Träger gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie dargestellt, weist eine Vorrichtung 300 eine Blitzlampensteuereinheit 301 und eine Ablöseeinheit 302 auf. Die Blitzlampensteuereinheit 301 weist eine Kondensatorbatterieladeenergieversorgung 310, eine Kondensatorbatterie 320, eine Schaltvorrichtung 330 auf Basis eines IGBT (Insulated Gate Barrier Transistor), eine Frequenzsteuerung 340, eine Fotodiode 360, ein Bolometer 370, einen Integrator 380 und einen Computer 390 auf. Der Computer 390 weist einen Prozessor und verschiedene dem Fachmann gut bekannte Speichervorrichtungen auf. Die Kondensatoren in der Kondensatorbatterie 320 sind z. B. Elektrolytkondensatoren. Die Kondensatoren in der Kondensatorbatterie 320 können auch Impulsentladungskondensatoren sein. Die Kondensatorbatterie 320 kann alternativ mit einer Schaltvorrichtung mit gesteuertem Siliziumgleichrichter (SCR) geschaltet werden.
Die Kondensatorbatterie 320 kann von der Kondensatorbatterieladeenergieversorgung 310 geladen werden. Der Strom aus der Kondensatorbatterie 320 wird dann über die IGBT-basierte Schaltvorrichtung 330 in die Blitzlampe 350 entladen, während die IGBT-basierte Schaltvorrichtung 330 während der Entladung von der Frequenzsteuerung 340 wiederholt ein- und ausgeschaltet wird. Die Frequenzsteuerung 340 steuert die Ansteuerung der IGBT-Schaltvorrichtung 330, die wiederum die Schaltfrequenz der Entladung steuert. Das wiederholte Ein- und Ausschalten der IGBT-basierten Schaltvorrichtung 330 soll den Stromfluss von der Kondensatorbatterie 320 zu der/den Blitzlampe(n) 350 modulieren, was wiederum die Blitzlampe(n) 350 ein- und ausschaltet. Mit anderen Worten: Die Frequenz oder Impulslänge der von der/den Blitzlampe(n) 350 emittierten Lichtimpulse wird von der Frequenzsteuerung 340 vorgegeben.
Die Fotodiode 360 in der Blitzlampensteuereinheit 301 muss vor dem Betrieb kalibriert werden. Die Fotodiode 360 kann mit einem Bolometer 370 kalibriert werden, das von dem National Institute of Standards and Technology (NIST) erhältlich ist. Während der Kalibrierung werden sowohl die Fotodiode 360 als auch das Bolometer 370 einem einzigen Lichtimpuls ausgesetzt, der von der Blitzlampe 350 emittiert wird. Das Bolometer 370 misst die Bestrahlung oder Energie pro Fläche (in der Einheit J/cm²) des einzelnen Lichtimpulses und die Fotodiode 360 misst die Momentanleistungsdichte (in der Einheit W/cm²) von selbigem Lichtimpuls. Die Signale der Momentanleistungsdichte von der Fotodiode 360 werden dann von dem Integrator 380 integriert, um einen Bestrahlungswert von selbigem einzelnen Lichtpuls zu erhalten, und die Bestrahlungsmessung von dem Bolometer 370 wird von dem Integrator 380 durch diesen Bestrahlungswert geteilt, um einen Kalibrierungsfaktor wie folgt zu erzeugen: $K a l i b r i e r u n g s f a k t o r = \frac{B e s t r a h l u n g s m e s s u n g}{B e s t r a h l u n g s w e r t}$
Nach der Kalibrierung kann die Kombination aus Fotodiode 360 und Integrator 380 verwendet werden, um Informationen über die Bestrahlung jedes von der Blitzlampe 350 emittierten Lichtimpulses zu erhalten. Grundsätzlich können die Bestrahlungsinformationen eines von der Blitzlampe 350 emittierten Lichtimpulses durch Multiplikation des während der Kalibrierung erhaltenen Kalibrierungsfaktors mit dem Ausgangswert des Integrators 380 (der der Bestrahlungswert des von der Blitzlampe 350 emittierten Lichtimpulses ist, der durch Integration der Momentanleistungssignale des von der Blitzlampe 350 emittierten Lichtimpulses, wie von der Fotodiode 360 gemessen, gebildet wird) berechnet werden.
Die Ablöseeinheit 302 weist einen Zuführungsroboter 352, einen Ablösevakuumtisch 354 und einen Vakuumgreifer 356 auf.
Vor dem Ablösen wird eine Sägefolie 410 mittels Halteringen 420 mechanisch an den Wafer-Stapel 190 geklemmt, um eine gebondete Wafer-Anordnung zu bilden, wie in 4 dargestellt. Der Wafer-Zuführungsroboter 352 befördert die gebondete Wafer-Anordnung zu dem Ablösevakuumtisch 354. Von dem Ablösevakuumtisch 354 wird dann ein Vakuum an die Sägefolie 410 angelegt. Dann wird ein Lichtimpuls von der Blitzlampe 350 verwendet, um die gebondete Wafer-Anordnung von der transparenten Seite des Trägers 160 aus zu beleuchten, um den bearbeiteten Wafer 180 von dem Träger 160 abzulösen. Wenn der Strahlenbereich der Blitzlampe 350 kleiner ist als der Bereich des Wafers 180, wird der Wafer 180 mit dem Ablösevakuumtisch 354 relativ zu der Blitzlampe 350 transportiert, um die verbleibenden Bereiche des Wafers 180 mit einem weiteren Lichtimpuls freizulegen. Anschließend wird die gebondete Wafer-Anordnung zusammen mit dem Vakuumtisch 354 zu einer Trennstation befördert.
In der Trennstation trennt der Vakuumgreifer 356 den Träger 160 von der gebondeten Wafer-Anordnung, während der auf der Sägefolie 410 montierte Wafer 180 durch den Vakuumtisch 354 unten gehalten wird. Sowohl der Träger 160 als auch der Wafer 180 auf der Sägefolie 410 werden zu einer Reinigungsstation befördert, um Klebstoffreste (d. h. die Klebstoffschicht 170 aus 1A) zu entfernen. Klebstoffreste können mit einem Nassprozess mittels eines Lösungsmittels oder einem Trockenprozess mit Plasma entfernt werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Wafer 180 so zerbrechlich, dass das an den Wafer 180 angelegte Vakuum über den Wafer 180 verteilt werden sollte, um ihn beim Entfernen nicht zu zerbrechen. Dies kann mit mehreren Saugnäpfen 430 erreicht werden, die über die Oberfläche des Wafers 180 verteilt werden, wie in 4 dargestellt. Alternativ kann das Vakuum auch durch ein verteiltes Vakuum erzeugt werden, beispielsweise durch einen Vakuumtisch mit perforierten Löchern. Die Oberfläche des Vakuumtisches 354 kann mit einem Polymer beschichtet sein, damit der Wafer 180 bei der Handhabung nicht beschädigt wird.
Während des Ablöseprozesses kann die Vorrichtung 300 mit 5 Lampentreibern pro Blitzlampe ausgestattet sein, die Lampen mit einem Durchmesser von 24 mm und einer Länge von 150 mm mit einem Belichtungsbereich von 150 mm x 75 mm pro Lampe verwenden. Die Blitzlampen können parallel zueinander angeordnet werden, um den Belichtungsbereich in Schritten von 75 mm zu vergrößern. Zum Beispiel ergeben zwei Blitzlampen einen Belichtungsbereich von 150 mm x 150 mm, ergeben drei Blitzlampen einen Belichtungsbereich von 150 mm x 225 mm, ergeben vier Blitzlampen einen Belichtungsbereich von 150 mm x 300 mm usw. Die Blitzlampen werden in einem gemeinsamen optischen Hohlraum platziert und die Belichtung ist mit einer Genauigkeit von 3 % gleichmäßig. Die Blitzlampen-Treiber enthalten Kondensatoren und IGBTs. Der Strom aus den Kondensatoren wird von den IGBTs in die Blitzlampen geschaltet. Die Lampentreiber können parallel zueinander platziert sein, um den Spitzenstrom zu erhöhen, der den Blitzlampen zugeführt wird. Eine Variable des Blitzlampensystems ist die Ladespannung der Kondensatoren, die Gesamtkapazität, die durch die Anzahl der Blitzlampentreiber bestimmt wird, und die Länge des Lichtimpulses, der von den IGBTs ein- und ausgeschaltet wird. Alle Parameter werden von einem Computer gesteuert. Siliziumwafer können von Glasträgerplatten bei 900 bis 950 V mit Pulsdauern von 50 bis 150 Mikrosekunden abgelöst werden, was einer Emission von 1,6 J/cm² pro Puls entspricht. Die Spitzenstrahlungsleistung der Blitzlampe 350 ist größer als 20 KW/cm², vorzugsweise größer als 30 KW/cm² und noch bevorzugter größer als 40 KW/cm².
Wie vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Ablösen eines Substrats von einem Träger bereit. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass der Träger 210 nicht mit einer lichtabsorbierenden Schicht besputtert werden muss, was die Verwaltung der Lieferkette des Prozesses vereinfacht und möglicherweise Kosten spart. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Absorption des Klebstoffs höher sein kann als die von typischen gesputterten Metallen. Wolfram z. B. absorbiert nur etwa 45 % der Blitzlampenemission. Dies ermöglicht eine geringere Energie der Blitzlampenemission, die erforderlich ist, um die gleiche Temperatur in dem Lichtabsorptionsmittel zu erreichen. Das wiederum erhöht die Lebensdauer einer Blitzlampe. Außerdem kann mit diesem Verfahren die Impulslänge der Blitzlampenemission reduziert werden. Dadurch wird die Wärmediffusion zu einem Substrat und einem Träger während des Ablöseprozesses reduziert und somit sowohl der Wärmeschock als auch das gesamte Wärmebudget für das Substrat reduziert.
Obwohl die Erfindung insbesondere mit Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren, das aufweist: Kombinieren eines Klebstoffmaterials und eines lichtabsorbierenden Materials, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden; Aufbringen einer Schicht des breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffs auf eine Seite eines transparenten Trägers; Platzieren eines Wafers auf dem breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff und dem transparenten Träger, um einen Wafer-Stapel zu bilden; Bearbeiten des Wafers; und Aufbringen eines Lichtimpulses von einer Blitzlampe, um die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht zu erwärmen, um den Wafer von dem Wafer-Stapel zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das lichtabsorbierende Material ein Farbstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das lichtabsorbierende Material ein pigmentiertes Material ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das pigmentierte Material Ruß ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Träger aus Quarz hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Träger aus Glas hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kombinieren ferner das Kombinieren eines Klebstoffmaterials, eines lichtabsorbierenden Materials und eines gaserzeugenden Materials umfasst, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gaserzeugende Material ein Material ist, das bei einer Temperatur sublimiert oder siedet, die niedriger ist als die Siedetemperatur des Klebstoffmaterials.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das gaserzeugende Material ein Sublimationsfarbstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff mehr als 80 % des Lichtimpulses von der Blitzlampe absorbiert und 1-10 % durchlässt.
Verfahren, das aufweist: Kombinieren eines Klebstoffmaterials und eines lichtabsorbierenden Materials, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden; Aufbringen einer Schicht des breitbandlichtabsorbierenden Klebstoffs auf eine Seite eines transparenten Trägers; Aufbringen eines Polymerfilms auf den breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff und den transparenten Träger, um einen Polymerfilmstapel zu bilden; Bearbeiten des Polymerfilms; und Aufbringen eines Lichtimpulses von einer Blitzlampe, um die breitbandlichtabsorbierende Klebstoffschicht zu erwärmen, um den Polymerfilm von dem Polymerfilmstapel zu lösen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das lichtabsorbierende Material ein Farbstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das lichtabsorbierende Material ein pigmentiertes Material ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das pigmentierte Material Ruß ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Träger aus Quarz hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Träger aus Glas hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Kombinieren ferner das Kombinieren eines Klebstoffmaterials, eines lichtabsorbierenden Materials und eines gaserzeugenden Materials umfasst, um einen breitbandlichtabsorbierenden Klebstoff zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das gaserzeugende Material ein Material ist, das bei einer Temperatur sublimiert oder siedet, die niedriger ist als die Siedetemperatur des Klebstoffmaterials.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das gaserzeugende Material ein Sublimationsfarbstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der breitbandlichtabsorbierende Klebstoff mehr als 80 % des Lichtimpulses der Blitzlampe absorbiert und 1-10 % durchlässt.