EP3245263A1

EP3245263A1 - Verfahren und vorrichtung zum lösen eines substrats von einem substratstapel

Info

Publication number: EP3245263A1
Application number: EP15703468.7A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Burggraf
Original assignee: EV Group E Thallner GmbH
Current assignee: EV Group E Thallner GmbH
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2017-11-22
Also published as: JP2018507539A; US20180022079A1; CN107567655A; KR20170104464A; WO2016112975A1; SG11201704977WA

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen eines mit einem Trägersubstrats (3) von einem Substratstapel (1, 2), der durch das Trägersubstrat (3) und ein Produktsubstrat (5), sowie eine das Trägersubstrat (3) und das Produktsubstrat (5) verbindende Verbindungsschicht (4, 4' ) gebildet ist, wobei die Verbindungsschicht (4, 4'): a) eine Haftstärke zum Verbinden des Trägersubstrats (3) und des Produktsubstrats (5) aufweist und b) urch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht (4, 4' ) gerichteten Strahl (8, 8') elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke reduziert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Lösen

eines Substrats von einem Substratstapel

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9.

Die Industrie verwendet sogenannte Temporärbondingmethoden, um zwei Substrate, insbesondere zwei Wafer, temporär miteinander zu verbinden. In den meisten Fällen handelt es sich bei einem der beiden Substrate um ein Trägersubstrat. Das zweite Substrat ist das Produktsubstrat. Auf dem

Produktsubstrat werden funktionalen Einheiten wie beispielsweise

Mikrochips, MEMs, LEDs etc. gefertigt. Sehr oft muss das Produktsubstrat in einem weiteren Prozessschritt rückgedünnt werden. Unter einem

Rückdünnprozess versteht man einen Vorgang, bei dem mit Hilfe

unterschiedlicher Prozesstechnologien, insbesondere mechanischem

Schleifen, die Dicke eines Substrats deutlich, also auf ca. 50 μm, verringert wird. Eine Stabilisierung erfolgt im Regelfall durch ein Trägersubstrat.

In der Industrie existieren unterschiedliche Verfahren zur temporären

Fixierung zweier Substrate. Eines der wichtigsten Verfahren ist das sogenannte ZoneBÖND® Verfahren, das beispielsweise in der Druckschrift WO2009094558A2 beschrieben wird.. Beim ZoneBOND® Verfahren wird ein Trägersubstrat mit einer speziellen Behandlung so präpariert, dass nur mehr der äußere Rand des Trägersubstrats in der Lage ist, eine Haftfestigkeit zu einem aufgebrachten Kleber herzustellen, während die Adhäsion zwischen dem Zentrum des Trägersubstrats und dem Kleber wesentlich niedriger, insbesondere vernachlässigbar klein ist. So ist es möglich, eine aushärtbare Kleberschicht vollflächig auf einem Trägersubstrat aufzubringen, sie allerdings ausschließlich entlang der Peripherie an das Trägersubstrat zu binden. Entsprechend einfach ist das Lösen des Produktsubstrats. Ein

ZoneBOND® Träger zeichnet sich durch eine niedrigadhäsive Zentralzone und eine hochadhäsive Randzone aus. Die niedrigadhäsive Zentralzone wird meistens durch eine zentrale Beschichtung des Trägersubstrats erreicht. Der Kleber wird danach vollflächig auf den Träger aufgebracht und besitzt an der Peripherie entsprechende höhere adhäsive Eigenschaften als im Zentrum.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Auflösung der Peripherie eines ZoneBOND® Trägers ist die Verwendung von Chemikalien. Um derartige chemische Bäder zum Lösen (Debonden) verwenden zu können, ist man auf die Verwendung von Klebern eingeschränkt, die sich in der Chemikalie auflösen oder zumindest ihre Haftkraft reduzieren. Chemische

Auflösungsprozesse sind entsprechend langsam, da der Kleber erst gelöst und dann abtransportiert werden muss. Des Weiteren verunreinigt eine

voranschreitende Lösung des Klebers das Lösungsbad, was zu einer zwar langsamen aber stetigen Verzögerung des Lösungsprozesses beiträgt. Dieses Problem wird beispielsweise durch einen kontinuierlichen Zu- und Abfluss des Lösungsmittels gelöst, was aber einen erhöhten Verbrauch des

Lösungsmittels zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgemäßen

Vorrichtungen und Verfahren zum Ablösen von ersten Substraten derart weiterzubilden, dass ein schonendes und schnelles Ablösen ermöglicht wird. Gleichzeitig soll der Einsatzbereich auf diverse Kleberarten und

Substratmaterialen erweitert werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche

Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht gerichteten Strahl

elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke der

Verbindungsschicht (nachfolgend insbesondere als Kleber bezeichnet) gegenüber dem Produktsubstrat und/oder gegenüber dem Trägersubstrat reduziert bzw. der Kleber sogar vollständig entfernt, insbesondere sublimiert, wird. Ein wesentlicher erfindungsgemäßer Aspekt besteht dabei insbesondere in der Fokussierung des Strahls auf die Kleberschicht selbst, sodass die die Kleberschicht begrenzenden Substrate möglichst nicht oder zumindest nicht unmittelbar durch den Strahl erwärmt werden. Eine derartige Erwärmung würde bei Substraten mit einer entsprechend guten thermischen

Wärmeleitfähigkeit zu einer Verbreitung der Wärme über die gesamten Substrate führen. Die erfindungsgemäße Ausführungsform grenzt sich daher vom Stand der Technik, insbesondere durch die Fokussierung ab. Im Stand der Technik werden derartige Strahlen vorwiegend über eine Substratseite, daher durch das Substrat, insbesondere das Trägersubstrat, auf die

Kleberschicht fokussiert, wodurch es zu einer starken Erwärmung des

Substrats kommt.

Die Haftstärke kann gegenüber dem Produktsubstrat und dem Trägersubstrat unterschiedlich sein, wobei beim Ablösen im Regelfall die niedrigere

Haftstärke für die aufzubringende Ablösekraft entscheidend ist. Entscheidend ist auch der Ort, an welchem die größte Haftstärke vorhanden ist. So ist es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Haftstärke an einem Umfangsrandbereich des Substratstapels größer ist als im Zentrum, insbesondere bezogen auf eine kleinere Fläche. In der Halbleiterindustrie ist es üblich, die Festigkeit zwischen zwei Oberflächen mit der Energie anzugeben, die benötigt wird, um die beiden Oberflächen voneinander zu trennen. Die Energie wird auf eine Einheitsfläche bezogen und in J/m² angegeben. Unter dieser Festigkeit kann man im Weiteren auch die Haftstärke des Klebers verstehen, mit der er die Oberflächen zweier Substrate zusammenhält. Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung insbesondere kleiner als 2.5J/m , vorzugsweise kleiner als 2.0J/m², noch bevorzugter kleiner als 1 .5 J/m², am bevorzugtesten kleiner als 1 .0J/m² , am allerbevorzugtesten kleiner als 0.1 J/m². Im Falle einer

vollständigen, Entfernung des Klebers reduziert sich die

Haftfestigkeit/Haftstärke insbesondere auf 0 J/m , da kein Haftvermittler mehr zwischen den beiden Substratoberflächen vorhanden ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich die Substratoberflächen nicht auf Grund ihrer Adhäsion direkt miteinander verbinden. Für einen ZoneBond™ Substratstapel gelten obige Haftstärkewerte für die Randregion.

Gemäß einem weiteren, insbesondere eigenständigen, Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass spezifisch ausgewählte Schichten eines

Mehrschichtsystems zwischen den beiden Substraten gezielt gelöst werden, insbesondere durch einen zumindest überwiegend, vorzugsweise

ausschließlich, auf die ausgewählte Schicht gerichteten Strahl. Ein

Substratstapel kann insbesondere durch ein Mehrschichtsystem einer

Löseschicht (engl. : release-layer) und eine Klebeschicht zusammengehalten werden. Durch Fokussierung des elektromagnetischen Strahls auf eine der beiden Schichten, erfolgt eine besonders effiziente Lösung der beiden

Substrate voneinander.

Die Erfindung beschreibt insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Debonden zweier Substarte, insbesondere zweier Substrate, die mit Hilfe der ZoneBond® Technologie miteinander temporär verbonded wurden. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht vorzugsweise darin, optische Elemente, insbesondere eine Fokussierungseinheit, zu benutzen, um elektromagnetische Strahlung, insbesondere einen Laser-Strahl, noch bevorzugter einen UV- Laser-Strahl, auf die Grenzfläche zwischen beiden Substraten zu richten, insbesondere zu konzentrieren.

In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Laser flüssigkeitsgeleitet werden. Dazu wird eine Flüssigkeit auf die zu entfernende Schicht zwischen dem Substratstapel geleitet und der Laser wird in die Flüssigkeit eingekoppelt. Der Laser sorgt für eine schnelle und effiziente Lösung des Klebers. Die Flüssigkeit kann die Lösung des Klebers begünstigen, ist aber auch, insbesondere hauptsächlich, für den Abtransport des gelösten Klebers verantwortlich. Der Druck der Flüssigkeit beträgt insbesondere mehr als 1 bar, noch bevorzugter mehr als 1 . 1 bar, am

bevorzugtesten mehr als 1 .2 bar, am allerbevorzugtesten mehr als 1 .4 bar. Bei der Flüssigkeit handelt es sich insbesondere um:

• Wasser, insbesondere destilliertes Wasser

* Lösungsmittel, insbesondere

o PGMEA, Mesitylen, Isopropanol und/oder Limonin.

Die Flüssigkeit ist vorzugsweise so beschaffen, dass sie zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, transparent für die verwendete Wellenlänge des eingekoppelten Lichts ist. Des Weiteren wird der Flüssigkeitsstrahl bevorzugt so geführt, dass es zu keiner Blasenbildung kommt, an der eine, für die erfindungsgemäße Ausführungsform negative, Brechung entstehen könnte.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann auch auf Systeme angewandt werden, bei denen unterschiedliche Materialien, insbesondere Kleber, insbesondere mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften, übereinander bzw. auch nebeneinander aufgebracht werden.

Im ersteren Fall liegt ein Schichtsystem aus mehreren Materialien,

insbesondere Klebern, vor. In speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Kleber auch durch andere Materialien ersetzt werden, die nicht notwendigerweise über Adhäsionseigenschaften verfügen, wie beispielsweise Lösematerialien (engl. : release-materials).

Im zweiten Fall handelt es sich um ein System, bei dem ein erster Kleber peripher aufgebracht wird, während sich um Zentrum ein zweites Material, insbesondere ein anderer Kleber, befindet. Eine derartige Ausführungsform wird in der Druckschrift US 7,910,454 B2 offenbart. Denkbar wäre auch das Aufbringen mehrerer, sich in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidende Kleber, die in Form immer kleiner werdender Ringe auf dem Träger und/oder dem Substrat aufgebracht werden. Das Zentrum wird dann von einem letzten Material, insbesondere Kleber, aufgefüllt.

Substrate im erfindungsgemäßen Sinn können insbesondere

Halbleitersubstrate sein. Das Produktsubstrat weist vorzugsweise funktionale Bauteile, insbesondere Chips, auf. Die erfindungsgemäße Methode ist vor allem für Trägersubstrate und/oder Produktsubstrate geeignet, deren Material nicht transparent für elektromagnetische Strahlung einer spezifischen, für das Lösen der Verbindungsschicht benötigten Wellenlänge ist.

Die Fokussierung erfolgt insbesondere mit Hilfe von Linsen. Dabei wird erfindungsgemäß nur die Grenzfläche, insbesondere zumindest überwiegend, vorzugsweise praktisch ausschließlich, die sich in der Grenzfläche zwischen den beiden Substraten befindende Verbindungsschicht, insbesondere ein Kleber, insbesondere ein Bondingadhäsiv, von der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung beeinflusst. Durch die, in die

Verbindungsschicht eingebrachte, Strahlungsmenge wird die Haftstärke, insbesondere lokal, reduziert.

In einer ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung, insbesondere hochenergetisches Laserlicht, mit Hilfe eines Lichtleiters möglichst nahe an die Grenzfläche herangeführt. Der Lichtleiter kann an seinem, der Grenzfläche zugewandten Ende, über Optiken verfügen, die eine zusätzliche Fokussierung oder

Manipulation der elektromagnetischen Strahlung erlauben.

Mit anderen Worten besteht der Kern der Erfindung insbesondere in der Zielrichtung, insbesondere Fokussierung, elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV Licht, noch bevorzugter UF Laserlicht, auf die äußeren Bereiche der Verbindungsschicht, insbesondere eines Temporärbondklebers. Dies erfolgt vorzugsweise ohne Erwärmung der Substrate durch die elektromagnetische Strahlung.

Bevorzugt kann auf die Verwendung von Lösungsmittel gänzlich verzichtet werden. Anstatt eines nasschemischen Prozesses wird somit vorzugsweise ein trockenphysikalischer und/oder trockenchemischer Prozess angewendet.

Es wird die Verwendung unterschiedlicher elektromagnetischer Quellen zur Erzeugung eines Strahls für elektromagnetische Strahlung offenbart, die für das erfindungsgemäße Lösen verwendet werden können:

- Mikrowellenqueile,

- Infrarotquelle,

- sichtbares Licht emittierende Quelle,

- UV-Quelle,

- Röntgenquelle.

Insbesondere ist jede Quelle denkbar, die geeignet ist, die erfindungsgemäße Trennung des Trägersubstrats, insbesondere durch Auflösung, am

bevorzugtesten durch Sublimierung, der Verbindungsschicht vom

Produktsubstrat durch elektromagnetische Wellen zu bewirken. Die

elektromagnetische Strahlung einer solchen Quelle kann inkohärent oder kohärent sein. Bevorzugt werden alle Quellen, die kohärente

elektromagnetische Strahlung emittieren (Laser). Eine Mikrowellenquelle, die kohärente Mikrowellenstrahlen emittiert, wird als Maser bezeichnet. Kohärenz beschreibt im weiteren Verlauf der Patentschrift räumliche und/oder zeitliche Kohärenz.

Ein wichtiger physikalischer Parameter der verwendeten elektromagnetischen Strahlung ist die Intensität. Die Intensität wird in Watt angegeben. Die Intensität der elektromagnetischen Strahlung ist insbesondere größer als 0. 1 Watt, vorzugsweise größer als 1 Watt, noch bevorzugter größer als 100 Watt, am bevorzugtesten größer als 1000 Watt, am allerbevorzugtesten größer als 10 Kilowatt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Pulsbetrieb der verwendeten Quelle für die elektromagnetische Strahlung vorgesehen. Durch eine relativ hohe Intensität und Leistungsdichte kann es zu einer Wärmeübertragung vom Kleber auf die Substrate kommen. Um eine derartige Wärmeübertragung weitestgehend zu unterbinden, werden vorzugsweise gepulste

elektromagnetische Strahlen verwendet. Die Pulsdauer ist insbesondere kleiner als 1 0 Sekunden, vorzugsweise kleiner als 1 Sekunde, noch

bevorzugter kleiner als 1 Mikrosekunde, am bevorzugtesten kleiner als 1 Nanosekunde, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 Picosekunde.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die

verwendeten Wellenlängen abhängig vom jeweiligen verwendeten,

aufzulösenden Material, insbesondere Kleber, ausgesucht. Die Wellenlängen werden vorzugsweise so gewählt, dass das Absorptionsvermögen des Klebers maximal ist. Dadurch wird ein Eindringen der elektromagnetischen Strahlung in große Tiefen der Verbindungsschicht, und eine damit einhergehende, unnötige und ungewollte Erwärmung der Substrate, verhindert. Die

Wellenlänge wird insbesondere so gewählt, dass bei einem vorhandenen Material/Kleber 95% der Strahlungsleistung bei weniger als 1 0 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, noch bevorzugter weniger als 3 mm, am bevorzugtesten weniger als 2 mm, am allerbevorzugtesten weniger als 1 mm absorbiert werden. Der Fachmann berechnet den entsprechenden wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten ε aus dem Lambert- Beerschen Gesetz

bzw.

Optionale Präparation der Verbindungsschicht

Die Verbindungsschicht kann durch Additive präpariert werden, um

besonders sensitiv auf gewisse Arten von elektromagnetischer Strahlung zu reagieren. In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform befinden sich die Additive nicht von Anfang an in der Verbindungsschicht, sondern werden erst während und/oder nach dessen Abscheidung auf einem Substrat beigefügt. Insbesondere beschränkt sich die Beimengung solcher Additive auf den äußeren Rand der Verbindungsschicht (Umfangsrandbereich). Der

Umfangsrandbereich wird insbesondere als Kreisring mit einer Breite B definiert. Die Breite B ist insbesondere gleich dem Radius R des Substrats, vorzugswese ist B kleiner als 95% von R, noch bevorzugter kleiner als 50% von R, noch bevorzugter kleiner als 10% von R, am bevorzugtesten kleiner als 1 % von R, am aller bevorzugtesten kleiner als 0.1 % von R.

Zur Festlegung der bevorzugten Menge an Additiven wird der Molenbruch verwendet. Der Molenbruch gibt das Verhältnis zwischen der Menge des Additivs (in Mol) und der Summe der Mengen von Additiv und anderen Bestandteilen der Verbindungsschicht, insbesondere Kleber, (in Mol) an. Der Molenbruch ist damit dimensionslos. Verwendet man einen Kleber ohne Additive, ist der Molenbruch für die Additive null. Ist das Molverhältnis zwischen Kleber und Additiv 0.5, hat man ein molares Mischungsverhältnis von 1 : 1 . Der Molenbruch des Additivs ist insbesondere kleiner als 0.5 , vorzugsweise kleiner als 0.25, noch bevorzugter kleiner als 0. 1 , am bevorzugtesten kleiner als 0.01 , am aller bevorzugtesten kleiner als 0.001 . Je kleiner der Molenbruch, desto weniger Additiv befindet sich im Kleber und desto weniger beeinflusst das Additiv die eigentliche funktionale Eigenschaft des Klebers. Eine geringere Menge an Additiv hat im Regelfall eine entsprechend geringe Sensitivität auf die elektromagnetische Strahlung zur Folge.

Bei den Additiven handelt es sich insbesondere um:

• Molekulare Verbindungen, insbesondere

o Wasser

• Polymere

o Wellenlängensensitive Polymere

o Thermisch sensitive Polymere

• Metalle, insbesondere

o Metalltische Partikel, insbesondere

" Nanopartikel, insbesondere aus

• Cu, Ag, Au, Pt, AI, W, Co, Ni, Ta, Nb, Fe

• Legierungen aus Cu, Ag, Au, Pt, AI, W, Co, Ni, Ta, Nb, Fe

• Oxiden.

Elektromagnetische Strahlung

Unter der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung wird die Flugrichtung der Photonen bezeichnet. Für jene Quellen, deren

elektromagnetische Strahlen vorwiegend im Sinne der Maxwell' schen Theorie zu interpretieren sind, soll unter Ausbreitungsrichtung die Richtung des Poynting-Vektors verstanden werden. Das gilt insbesondere für die weiter unten genannten Mikrowellen.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Quelle so positioniert, dass ein Maximum der Strahlungsdichte der emittierten

elektromagnetischen Strahlung die Verbindungsschicht trifft. Dabei wird insbesondere auf die Verwendung von optischen Elementen zur Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung verzichtet. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung größer ist als eine Dicke d der Verbindungsschicht. Die verwendete elektromagnetische Strahlung liegt in diesem Fall im Bereich größerer Wellenlängen und somit kleinerer

Frequenzen. Die so erzeugten, elektromagnetischen Strahlen werden vorzugsweise mit Hilfe des Wellenbildes und den Maxweir schen

Gleichungen der Elektrodynamik betrachtet. In einer bevorzugten

erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Mikrowellen verwendet. Die Mikrowellen werden vorzugsweise durch eine der folgenden

Mikroweilenröhren erzeugt:

Laufzeitröhre, insbesondere

o Kreuzfeldröhre, insbesondere Amplitron, Magnetron oder

Stabilotron oder

o Linearstrahlröhre, insbesondere Klystron.

Die erzeugten Mikrowellen treffen vorzugsweise mit einem Divergenzwinkel ß von weniger als 1 0°, vorzugsweise weniger als 5°, noch bevorzugter weniger als 1 °, am aller bevorzugtesten weniger als 0. 1 ° auf die

Verbindungsschicht.

Zur Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Material der Verbindungsschicht (mit oder ohne Additiv) sensitiv für die Bestrahlung mit Mikrowellen.

In Weiterbildung der Erfindung besitzt das Material der Verbindungsschicht, insbesondere der Kleber, funktionale Gruppen, die derart auf die

Mikrowellenstrahlen reagieren, dass durch die starke elektromagnetische Wechselbelastung ein Bruch von Polymerketten herbeigeführt wird. Gemäß einer alternativen Weiterbildung sind/werden der Verbindungsschicht Additive hinzugefügt, welche sensitiv auf die Mikrowellenstrahlung reagieren, insbesondere zu einer starken Erhitzung führen. Bei dem Additiv handelt es sich insbesondere um Wasser. Die einwirkende

Mikrowellenstrahlung bewirkt vorwiegend eine Änderung des

Schwingungszustandes der Moleküle bzw. Seitenketten, insbesondere funktionalen Einheiten, des Klebers bzw. der Additive. Dementsprechend besteht ein erfindungsgemäß eigenständiger Aspekt in der Erhöhung der Temperatur durch kapazitive Erwärmung.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird Infrarotiicht zur Beaufschlagung der Verbindungsschicht in der Randzone verwendet.

Insbesondere werden optische Elemente zur Fokussierung der

elektromagnetischen Strahlung eingesetzt. Bevorzugt wird die Dicke d der Verbindungsschicht im Größenbereich der Wellenlänge von Infrarotstrahlung eingestellt. Fernes Infrarotiicht besitzt einen Wellenlängenbereich von ca. 1000 μm bis ca. 50μm, mittleres Infrarotiicht liegt im Weüenlängenbereich von ca. 50μm bis ca. 3 μm und nahes Infrarotiicht besitzt entsprechend geringere Wellenlängen bis ca. 0.78 μm. Die Dicke d der Verbindungsschicht wird in diesem Fall insbesondere zwischen 1 μm und 30 μm eingestellt, wobei die Abmessungen etwaiger, in die Verbindungsschicht einzubettender Topographie eines zu bondenden Produktwafers berücksichtigt werden kann.

Damit kann durch die Wahl einer Infrarotquelle eine Infrarotwellenlänge ausgewählt werden, die sich mittels optischer Elemente auf das Material der Verbindungsschicht fokussieren lässt, ohne die Substrate zu beeinträchtigen. Bei den optischen Elementen handelt es sich insbesondere um Sammellinsen.

Ein Hauptgedanke bei der Verwendung von Infrarotiicht besteht insbesondere in der lokalen Erwärmung der Verbindungsschicht durch die

erfindungsgemäßen optischen Elemente und die Infrarotquelle, insbesondere ohne die Substrate direkt durch die Infrarotstrahlung zu erwärmen. Der verwendete Kleber sollte daher vorzugsweise durch Wärme eine Auflösung erfahren, sich zersetzen oder zumindest seine Adhäsionseigenschaften ändern (Haftstärke reduzieren).

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird sichtbares Licht zum Auflösen des Temporärbonds verwendet. Dabei sollte das verwendete Material der Verbindungsschicht mit oder ohne zugefügte Additive sensitiv auf die Photonen des sichtbaren Lichts reagieren. Sichtbares Licht beeinflusst in Molekülen vor allem die Elektronen, insbesondere jene der äußeren

Schalen. Die Bestrahlung mit Licht führt zu Elektronentransferprozessen, die Elektronen von einem Molekülorbital in ein anderes Molekülorbital

übertragen können. Ist die Frequenz, und damit die Energie, der Photonen groß genug, dann können die Elektronentransferprozesse Änderungen in der Bindungsstruktur der Moleküle bewirken, welche die Adhäsionseigenschaften des beaufschlagten Materials verändern oder diesen zersetzen bzw. auflösen oder zumindest die Haftfestigkeit reduzieren. Diese Effekte werden für die vorliegende Ausführungsform benutzt. Bevorzugt wird der Bereich der UV Strahlung gewählt.

In einer weiteren, bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird UV-Licht verwendet. Die Frequenz und die Energie der UV-Licht-Photonen sind insbesondere so gewählt, dass sie erfindungsgemäß relevante

Veränderungen in der Bindungsstruktur von Molekülen des Materials der Verbindungsschicht hervorrufen können. Insbesondere kommt es durch die Bestrahlung des Materials mit UV Licht zu einer chemischen Veränderung des Klebers, insbesondere zu einer Zerstörung von (kovalenten) Bindungen oder zu einem Polymerisationsprozess, der die Haftfestigkeit des Materials in relevanter Weise verändert. Denkbar wäre auch jeder andere chemische und/oder physikalische Prozess, der die Haftstärke in relevanter Weise reduziert und somit den erfindungsgemäßen Debondvorgang gestattet. Gemäß einer weiteren denkbaren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird Röntgenstrahlung zur Änderung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Materials der Verbindungsschicht verwendet. Eine vorzugsweise durchgeführte Fokussierung von Röntgenstrahlung ist durch klassische Refraktionsoptiken nicht möglich, da der Brechungsindex für praktisch alle Materialien und eine derartig hohe Frequenz nahe 1 .0 Hegt und ein klassisches Material daher keine Brechung und damit auch keine

Fokussierung der Röntgenstrahlen erlaubt. Es sind allerdings optische

Elemente bekannt, die Röntgenstrahlen durch den physikalischen Effekt der Totalreflexion fokussieren können. Diese optischen Elemente bestehen insbesondere aus mehreren Kapillaren, die unter gewissen Krümmungsradien in eine Grundmasse eingebettet werden. Der Krümmungsradius wird insbesondere so gewählt, dass ein eindringender Röntgenstrahl zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich, durch Totalreflexion entlang der Kapillare geleitet wird.

Durch die bevorzugte Anordnung mehrerer Kapillaren kann ein divergenter Röntgenstrahl in einem Punkt fokussiert werden. Diese optischen Elemente nennt man Kapillaroptiken. Der Durchmesser des Brennpunkts ist

insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, noch bevorzugter kleiner als 1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0. 1 mm, am aüerbevorzugtesten kleiner als 0.01 mm.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine der erwähnten Quellen in

Verbindung mit einem Lösungsbad verwendet werden, sodass die

Beaufschlagung der Verbindungsschicht Kleber einerseits (fluid-)chemisch und andererseits photophysikalisch oder photochemisch ist. Durch die so erzeugte doppelte Beanspruchung kann eine besonders bevorzugte Lösung der Verbindungsschicht, insbesondere ausschließlich, aus dem Randbereich bewirkt werden. Das zu wählende Lösungsbad besitzt mindestens eine

Komponente, in der sich das Material der Verbindungsschicht löst, also diesbezüglich, insbesondere in Verbindung mit der optischen

Beaufschlagung, selektiv ist.

Optische Systeme

Allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist eine, insbesondere auf einen Teilbereich, vorzugsweise einen Umfangsrandbereich, bezogene, lokale Beeinträchtigung des Materials der Verbindungsschicht gemein.

Um einen radialsymmetrischen Substratbond eines Substratstapels vollständig zu lösen, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine

Relativbewegung zwischen der Quelle beziehungsweise dem Strahl und dem Substratstapel von Vorteil. Auf diese Weise können der konstruktive

Aufwand und die Kosten für eine Vielzahl von optischen Systemen reduziert werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Quelle in einer geschlossenen Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, um den Substratstapel bewegt, während sich dieser um seine eigene Achse gegenläufig dreht. Dabei liegen die

Normale der Kreisbahn der Quelle, sowie die Drehachse des Substratstapels parallel zueinander, so dass der Strahl die Verbindungsschicht während der Bewegung beaufschla gen kann.

In einer zweiten Ausführungsform wird nur die Quelle in einer geschlossenen Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, um den Substratstapel bewegt, während dieser ruht. Dadurch kann auf einen zweiten Motor zur Bewegung des

Substratstapels verzichtet werden.

In einer dritten, besonders bevorzugten Ausführungsform ruht die Quelle, während der Substratstapel um seine symmetrische Achse gedreht wird. Der Substratstapel wird insbesondere auf einem Substratprobenhalter fixiert, der drehbar gelagert ist. Der Substratstapel wird dabei vorzugsweise so gelagert, dass die Distanz zwischen dem Fokus der elektromagnetischen Strahlung und dem äußeren Rand der Verbindungsschicht bei Drehung des Probenhalters bis auf eine vorgegebene Toleranz konstant bleibt. Die Toleranz ist insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, noch bevorzugter kleiner als 2 mm, am bevorzugtesten kleiner als 1 mm, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.5 mm.

Die Frequenz der Bewegung, insbesondere Drehung, der Quelle und/oder des Substratstapels wird in Runden/Umdrehungen pro Minute (engl. : rounds-per- minute, rpm) angegeben. Die Frequenz ist insbesondere kleiner als 5000 rpm, vorzugsweise kleiner als 2500 rpm, noch bevorzugter kleiner als 1000 rpm, am bevorzugtesten kleiner als 100 rpm, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 0 rpm.

Die optischen Systeme haben insbesondere die Aufgabe, die ausgegebene elektromagnetische Strahlung auf einen begrenzten Abschnitt des Klebers zu fokussieren oder zu konzentrieren. Vorzugsweise trifft die

elektromagnetische Strahlung dabei nicht oder nur zu einem kleinen Teil auf die Substrate, insbesondere nicht direkt oder nur zu einem kleinen Teil direkt.

In einer besonderen Erweiterung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Quellen so konzipiert, dass der Fokuspunkt mit voranschreitendem Lösungsprozess, insbesondere automatisch, nachjustierbar ist oder

nachjustiert wird. Damit wird eine optimale Nachführung des Fokuspunktes in die noch zu lösende Verbindungsschicht bewerkstelligt. Durch das

Nachführen des Fokuspunktes ist zu j edem Zeitpunkt eine optimale

Auflösungsrate gewährleistet. Die Nachführung des Fokuspunktes erfolgt insbesondere durch translatorische und/oder rotatorische Bewegung der Quelle und/oder durch Anpassung der optischen Elemente, insbesondere durch Verwendung adaptiver Optiken, die den Brennpunkt kontinuierlich ändern können. Die Nachführung des Fokuspunktes erfolgt manuell, bevorzugter automatisch, insbesondere durch entsprechende Software und/oder Hardware und/oder Firmware.

Ein Verhältnis zwischen der von der Verbindungsschicht aufgenommenen Strahlungsmenge und der von den Substraten aufgenommenen

Strahlungsmenge der Substrate ist insbesondere größer als 0.5 , vorzugsweise größer als 0.8, noch bevorzugter größer als 0.9, am bevorzugtesten größer als 0.95 , am allerbevorzugtesten größer als 0.99.

Die optischen Systeme können aus allen optischen Elementen bestehen, welche die elektromagnetische Strahlung der Quelle erfindungsgemäß beeinflussen können. Dazu zählen insbesondere folgende optischen Elemente, einzeln oder in Kombination:

• Linsen, insbesondere Konkavlinsen und/oder Konvexlinsen und/oder Konvexkonkavlinsen und/oder Fresnellinsen und/oder asphärische Linsen und/oder

Kollimatoren

Blenden

Spiegel, insbesondere Heiß- oder Kaltspiegel, vorzugsweise

Parabolspiegel und/oder Elliptische Spiegel und/oder Planarspiegel und/oder

• Diffraktionselemente, insbesondere Diffraktionsgitter und/oder

• Polarisatoren, insbesondere Polarisatoren zur Erzeugung linear

polarisierten Lichts und/oder Polarisatoren zur Erzeugung elliptisch polarisierten Lichts.

Jedes der optischen Elemente und/oder das gesamte optische System kann auf einem Tisch montiert werden, der über mehrere Freiheitsgrade verfügt, um den fokalen Punkt auf die Verbindungsschicht, insbesondere den

Umfangsrandbereich, steuern oder einstellen zu können. Vorzugsweise weist der Tisch eine Translationseinheit mit drei Freiheitsgraden für die Translation und eine Rotationseinheit mit drei Freiheitsgraden für die Rotation auf. Der Verfahrweg der Translationseinheit ist insbesondere größer als 1 μm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 10mm, am bevorzugtesten größer als 1 00mm. Die Genauigkeit der Translationseinheit ist insbesondere besser als Ι ΟΟΟμm, vorzugsweise besser als Ι ΟΟμηα, noch bevorzugter besser als Ι Ομm, am bevorzugtesten besser als Ι μm. Der Drehbereich der Rotationseinheit ist insbesondere größer als 0. 1 °, vorzugsweise größer als 1 °, noch bevorzugter größer als 1 0°, am bevorzugtesten größer als 1 00°. Die Genauigkeit der Rotationseinheit ist insbesondere besser als 5°, vorzugsweise besser als 1 °, noch bevorzugter besser als 0. 1 °, am bevorzugtesten besser als 0.01 °.

Detektoren

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Detektor zur Messung eines

physikalischen und/oder chemischen Signals an mindestens einer Stelle der Einwirkung oder Beaufschlagung der Verbindungsschicht mit der

elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, vorzugsweise als Einheit mit der Quelle und/oder Optik verbunden. Durch die Messung und Auswertung des Signals kann abgeschätzt werden, wie weit der erfindungsgemäße

Lösungsprozess des Materials der Verbindungsschicht im

Umfangsrandbereich fortgeschritten ist. Somit kann der Lösungsprozess wesentlich effizienter gesteuert werden.

Durch eine Reduzierung des Debondprozesses auf den Umfangsrandbereich und/oder die Verwendung einer örtlich begrenzten Beaufschlagung der Verbindungsschicht wird eine örtlich begrenzte Messung der

Materialeigenschaften der Verbindungsschicht ermöglicht. Folgende

Detektorarten kommen einzeln oder in Kombination insbesondere in Frage: * Physikalische Detektoren, insbesondere o Optische (spektroskopische) Detektoren, vorzugsweise UV-VIS

Spektrometer und/oder Ramanspektrometer und/oder

Infrarotspektrometer und/oder

o Optische (visuelle) Detektoren, insbesondere Mikroskope

und/oder Entladungsdetektoren und/oder Fluoreszenzdetektoren und/oder Phosphoreszenzdetektoren und/oder

o Mechanische Detektoren, insbesondere Kraftdetektoren und/oder

Eigenfrequenz/Schwingungsdetektoren und/oder

Ultraschalidetektoren und/oder

• Chemische Detektoren, insbesondere Gasdetektoren.

Die Bestrahlungszeit der Verbindungsschicht zum vollständigen Debonden des Substratstapels ist insbesondere kleiner als 30 Minuten, vorzugsweise kleiner als 1 5 Minuten, noch bevorzugter kleiner als 1 Minute, am

bevorzugtesten kleiner als 30 Sekunden, am allerbevorzugtesten kleiner als 5 Sekunden.

Probenhalter

Der Substratstapei wird insbesondere auf einem Probenhalter fixiert. Bei dem Probenhalter kann es sich um einen Probenhaiter mit elektrostatischer, magnetischer, adhäsiver, vakuumgesteuerter oder mechanischer Fixierung handeln. in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Probenhalter vorzugsweise eine Grundfläche, insbesondere eine Fixierfläche, die größer ist als die Fläche des zu fixierenden Substratstapels.

Insbesondere wird der Durchmesser des Probenhalters größer oder gleich dem Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels gewählt. Der Durchmesser des Probenhalters ist insbesondere gleich groß, vorzugsweise 1 .2-mal größer, noch bevorzugter 1 .3 -mal größer, am bevorzugtesten 1 .4-mal größer als der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels. Sollten sich die optischen Elemente zur Fixierung der elektromagnetischen Strahlen auf selber Höhe wie die Verbindungsschicht befinden, wird der Probenhalter vorzugsweise zurückgesetzt, um die Positionierung der optischen Elemente zu ermöglichen. Der Probenhalter besitzt daher gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine Grundfläche, insbesondere eine Fixierfläche, die kleiner ist als die Fläche des zu fixierenden Substratstapels. Insbesondere wird der Durchmesser des Probenhalters größer oder kleiner als der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels gewählt. Der

Durchmesser des Probenhalters ist insbesondere gleich groß, vorzugsweise kleiner als 0.9-mal, noch bevorzugter kleiner als 0.6-mal, am bevorzugtesten kleiner als 0.5-mal der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels.

In einer weiteren denkbaren Ausführungsform wird der Substratstapel auf einer Folie (engl. : tape) fixiert, die auf einen Rahmen (engl. : Frame) aufgespannt wurde. Das, insbesondere rückgedünnte oder anderweitig prozessierte, Produktsubstrat wird dabei mit seiner nach außen liegenden Oberfläche auf der Folie fixiert, während die nach innen liegende Oberfläche mit dem Kleber zum Trägersubstrat fixiert wird.

In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die nach außen liegende Oberfläche des Trägersubstrats an einem Probenhalter fixiert werden, während durch mechanische Trennmittel der Rahmen fixiert und während des erfindungsgemäßen Prozesses angehoben wird. Durch das Anheben des Rahmens spannt sich die Folie und unterstützt damit den

Debondprozess in der Peripherie. Durch den entstehenden Keil erhält die elektromagnetische Strahlung der erfindungsgemäßen Ausführungsform entsprechend mehr Platz, um in die Tiefe der Grenzschicht vorzudringen.

Prozess

Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses erfolgt die Beanspruchung der Verbindungsschicht durch eine Vorrichtung, bei der mindestens eine Fokusebene F des Strahls mit elektromagnetischer Strahlung und eine Kleberschichtebene K parallel zueinander, insbesondere deckungsgleich beziehungsweise fluchtend sind.

In einem ersten Prozessschritt erfolgt die Positionierung des Substratstapels auf dem Probenhalter. Die Positionierung des Substratstapels erfolgt vorzugsweise so, dass die Verbindungsschicht zumindest in der Nähe der optischen Achse und/oder der Fokusebene F der elektromagnetischen

Strahlung angeordnet ist. Der Substratstapel wird insbesondere durch eine z- Translationseinheit in der Höhe (z-Richtung) verstellt, bis die

Kleberschichtebene K der zu lösenden Verbindungsschicht mit der

Fokusebene F korreliert. Die Kleberschichtebene K wird als eine zur

Verbindungsschicht parallele und bezüglich einer Dicke d der

Verbindungsschicht zentrierte Ebene verstanden. Der Abstand zwischen der Kleberschichtebene K und der Fokusebene F in z-Richtung ist insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, noch bevorzugter kleiner als 0. 1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.01 mm.

In einem zweiten Prozessschritt erfolgt eine Feinjustierung der optischen Elemente zur Einstellung der elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf die Dicke d. Durch die Feinjustierung kann der Abstand zwischen der

Kleberschichtebene K und der Fokusebene F weiter verringert werden.

Insbesondere ist der Abstand nach der Feinjustierung kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 0. 1 mm, noch bevorzugter kleiner als 0.01 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.001 mm. Sollte durch den erfindungsgemäßen ersten Prozessschritt bereits eine korrekte Justierung der beiden Ebenen zueinander stattgefunden haben, so kann auf diesen zweiten

erfindungsgemäßen Prozessschritt entsprechend verzichtet werden.

Entsprechende Abstandsmessmittel werden als bekannt vorausgesetzt und optional als vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart. In einem dritten Prozessschritt erfolgt eine Einstellung des Fokus im

Bondinterface (Verbindungsschicht). Der Fokus wird auf einen Fokuspunkt innerhalb oder am Rand der Verbindungsschicht eingestellt. Vorzugsweise wird der Fokus leicht innerhalb der Verbindungsschicht. Der Abstand des Fokuspunkts vom Umfangsrand der Verbindungsschicht liegt insbesondere im Bereich zwischen 0 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0 mm und 4 mm, noch bevorzugter zwischen 0 mm und 3 mm, am bevorzugtesten zwischen 0 mm und 2 mm, am aller bevorzugtesten zwischen 0 mm und 1 mm.

Die ersten drei erfindungsgemäßen Prozessschritte sollten im optimalen Fall nur einmal durchgeführt werden um die korrekte Position des Probenhalters, der optischen Elemente und damit der Fokusebene bzw. des Fokus

festzulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform können nach der einmaligen Einstellung mehrere Substratstapel mit identischen Dimensionen und Abmessungen an der gleichen Position auf dem Probenhalter abgelegt werden und ohne erneute Einstellung mit der elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt werden. Insbesondere sollte die Fokusebene F deckungsgleich mit der Kleberschichtebene K sein und der Fokus immer den gleichen

Abstand zum Umfangsseitenrand besitzen.

Eine neue Kalibrierung ist erfindungsgemäß vor allem dann notwendig, wenn sich einer der Geometrieparameter der Substrate und/oder die Dicke der Verbindungsschicht verändert. Eine Kalibrierung kann aber, sofern

gewünscht, auch bei jedem neuen Substratstapel durchgeführt werden.

Vorzugsweise werden einige Referenzwerte festgelegt und überprüft und nur im Falle einer festgelegten Abweichung wird eine neue Einstellung

vorgenommen. Dadurch wird der Prozessablauf beschleunigt.

In einem erfindungsgemäß vierten Prozessschritt wird die Quelle der elektromagnetischen Strahlung, sofern nicht bereits im Kalibrierungsprozess geschehen, eingeschaltet. Die Intensität wird auf den für das Material der Verbindungsschicht vorgegebenen/notwendigen Wert erhöht und durch optische Elemente weitestgehend auf die Verbindungsschicht

beschränkt/konzentriert.

Sofern die elektromagnetische Strahlung die Verwendung entsprechender Linsen erlaubt, erfolgt eine Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung auf die Verbindungsschicht. Alternativ oder zusätzlich werden Blenden verwendet, um die Beeinflussung der Substrate durch die

elektromagnetischen Strahlen zu minimieren.

In einem fünften Prozessschritt erfolgt die Rotation des Substratstapels und/oder der Quelle, sodass die, insbesondere auf einen Punkt gerichtete oder konzentrierte, elektromagnetische Strahlung den Umfangsrandbereich der Verbindungsschicht vollumfänglich beaufschlagt. Durch diesen Prozessschritt wird zumindest die periphere Region derart geschwächt, dass in einem weiteren, insbesondere letzten, erfindungsgemäßen Prozessschritt der eigentliche Debondvorgang durchgeführt werden kann.

Eine Beeinflussungstiefe oder Eindringtiefe der elektromagnetischen

Strahlung im Material der Verbindungsschicht ist insbesondere größer als 100 μm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 5 mm, am bevorzugtesten größer als 10 mm. Unter der Beeinflussungstiefe versteht man jene Tiefe, innerhalb der eine erfindungsgemäße Schwächung,

insbesondere vollständig Auflösung, vorzugsweise Sublimation, des Klebers erfolgt. Ein hinter der Beeinflussungstiefe liegender Kleber wird durch die erfindungsgemäße Ausführungsform daher nicht getroffen beziehungsweise gelöst. Insbesondere ergibt sich daraus auch ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt, da durch die Verhinderung einer zu großen Eindringtiefe eine

Reflektion der elektromagnetischen Strahlung an den dem Kleber

zugewandten Substratoberflächen, weitestgehend, insbesondere vollständig, verhindert wird. Während eine Schwächung der Haftstärke im Umfangsrandbereich durchgeführt wird, können an den Substraten, insbesondere an deren peripheren Regionen, Kräfte, insbesondere mindestens eine Normalkraft, angelegt werden, um eine Trennung der Substrate zu bewirken oder zu unterstützen. Des Weiteren wird durch die Kräfte und die damit verbundene Entfernung der Substrate voneinander eine Wiedervereinigung der Substrate, insbesondere durch ein erneutes Verkleben, verhindert. Die angelegten Kräfte können Punkt- und/oder Linien und/oder Flächenkräfte sein. Bei einer Punktkraft ist die Kraft insbesondere größer als 0.001 N, vorzugsweise größer als 0. 1 N, noch bevorzugter größer als 10 N, am bevorzugtesten größer als 150 N. Bei Linien- und/oder Flächenkräfte können die

entsprechenden Drücke durch Division der oben genannten Kräfte durch die Linienlänge bzw. die Flächengröße ermittelt werden.

In einem sechsten Prozessschritt erfolgt das Lösen (Debonden) mindestens eines der beiden Substrate vom Substratstapel durch eine Abnahme eines bzw. beider Substrate voneinander. Die Abnahme erfolgt insbesondere durch die Aufbringung einer Zug- und/oder einer Scherkraft. Insbesondere erfolgt die Abnahme durch Ziehen, Scheren oder Biegen.

In besonderen Ausführungsformen kann die Trennung der beiden Substrate nach der erfindungsgemäßen Beaufschlagung selbstständig, insbesondere ausschließlich durch die Einwirkung von Gravitation, erfolgen. Insbesondere kann der Substratstapel an seinem der Gravitationsrichtung

entgegengesetzten Substrat, fixiert werden, während der erfindungsgemäße Prozess die periphere Region der Verbindungsschicht schwächt. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform findet mit besonderem Vorzug in einem Lösungsmittelbad statt, sodass die periphere Region nicht nur durch die elektromagnetische Strahlung, sondern auch durch die Chemikalie

angegriffen wird. Eine weitere Anlage zum Debonden wird beispielsweise in der Patentschrift WO2012/139627A 1 beschrieben. Darin wird ein

vollumfänglicher Klemmring zur Beaufschlagung einer Biegung eines Trägersubstrats verwendet, urn selbiges von einem Produktsubstrat zu lösen. Die erfindungsgemäße Ausführungsform könnte dabei den Debondvorgang durch eine vorzeitige Schwächung der peripheren Region unterstützen.

In einem alternativen, zweiten erfindungsgemäßen Prozess erfolgt die Beanspruchung der Verbindungsschicht durch eine Vorrichtung, bei der die Kleberschichtebene K einen Neigungswinkel relativ zur Fokusebene besitzt. Der Neigungswinkel ist dabei größer als 0°, insbesondere größer als 25°, noch bevorzugter größer als 50°, am bevorzugtesten größer als 75°, am allerbevorzugtesten 90°. insbesondere erfolgt daher die Beaufschlagung des Umfangsrandbereichs der Verbindungsschicht durch mindestens eines der Substrate.

Für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Verwendung gelten die beschriebenen Merkmale analog.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Figur 1 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht eines vollflächig gebondeten Waferstapels,

Figur 2 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht eines überwiegend in einem Umfangsrandbereich gebondeten Waferstapels (ZoneBOND®),

Figur 3 a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Figur 3b eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Aufsicht auf die erste Ausführungsform gemäß Figur 3a,

Figur 4a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 4b eine schematische, nicht rnaßstabsgetreue, Aufsicht auf die

zweite Ausführungsform gemäß Figur 4a,

Figur 5a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 5b eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht auf die dritte Ausführungsform gemäß Figur 5a und

Figur 6 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Seitenansicht eines optimierten Ablöseprozesses.

In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Figur 1 zeigt einen als vollflächig gebondeten Waferstapel 1 ausgebildeten Substratstapel, bestehend aus einem Trägersubstrat 3, einer als Kleberschicht ausgebildeten Verbindungsschicht 4 und einem Produktsubstrat 5. Die beiden Substrate 3 , 5 besitzen einen im gezeigten Ausführungsbeispiel identischen Durchmesser D. Substratoberflächen 3o, 5o des Trägersubstrats 3 und des Produktsubstrats 5 sind zumindest überwiegend, vorzugsweise vollflächig auf parallele gegenüberliegende Flächen, von der Verbindungsschicht 4 bedeckt.

Figur 2 .zeigt einen als ZoneBOND®-gebondeten Waferstapel 2

ausgebildeten Substratstapel, bestehend aus dem, mit einer niedrigadhäsiven (oder nicht adhäsiven) Schicht 6 präparierten, Trägersubstrat 3 , dem

Produktsubstrat 5 und einer Verbindungsschicht 4 ' .

Die niedrigadhäsive Schicht 6 wurde zentrisch innerhalb einer

Zentrumskreisfläche 1 3 mit einem Durchmesser A kleiner als der

Durchmesser D auf das Trägersubstrat 3 aufgebracht. Ein dadurch gebildeter Umfangsrandbereich 12 ist insbesondere ein Kreisring mit einer,

insbesondere umfangskonstanten Breite B (insbesondere abzüglich eines Krümmungsradius am Übergang zum Seitenumfang der Substrate 3, 5).

Die Verbindungsschicht 4' haftet vorwiegend an der

Trägersubstratoberfläche 3o entlang des Randbereichs B. Eine Haftstärke ist im Umfangsrandbereich 12 überproportional groß im Verhältnis zu der Haftstärke im Bereich der Zentrumskreisfläche 13 , wo die Haftstärke zumindest gegenüber dem Trägersubstrat 3 , insbesondere praktisch auf null, reduziert ist. Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung im Umfangsrandbereich 12 größer als 0. 1 J/m , vorzugsweise größer als

0.5 J/m², noch bevorzugter größer als 1 .0 J/m², am bevorzugtesten größer als 1 .5 J/m², am allerbevorzugtesten größer als 2.0J/m², Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung im Bereich der Zentrumskreisfläche 13 kleiner als 1 .0 J/m , vorzugsweise kleiner als 0.75 J/m , noch bevorzugter kleiner als 0.5 J/m , am bevorzugtesten kleiner als 0.25 J/m , am

allerbevorzugtesten kleiner als 0.01 J/m .

Figur 3a zeigt eine langwellige elektromagnetische Strahlen emittierenden Quelle 7, insbesondere eine Mikrowellenquelle. Die Mikrowellenquelle 7 emittiert einen auf den Substratstapel gerichteten Strahl 8. Der Strahl 8 wird vorzugsweise durch ein elektromagnetisches Feld im Sinne der

MaxwelT schen Gleichungen der Elektrodynamik, insbesondere nicht als quantisiertes Photonenvielteilchensystem, dargestellt. Der Strahl 8 wird, vorzugsweise durch ein optisches Element 9, insbesondere eine Blende und/oder einen Kollimator, zumindest überwiegend auf die

Verbindungsschicht 4' konzentriert. Nach Durchtritt des Strahls 8 durch das optische Element 9 ist dieser zu einem Strahl 8 ' verändert, insbesondere reduziert, konzentriert oder fokussiert. Das optische Element 9 verlässt somit ein Strahl 8 ' mit einer nicht verschwindenden Divergenz, beschrieben durch den Divergenzwinkel et, wobei der Strahl 8 ' so gerichtet und verändert wird, dass er praktisch ausschließlich direkt auf eine Stirnseite des Umfangsrandbereichs 1 2 der Verbindungsschicht 4' trifft.

In der Figur 3b ist das elektrische Feld der Mikrowellenstrahlung des Strahls 8, 8 ' schematisch von oben dargestellt. Bei der dargestellten

Ausführungsform schränkt das optische Element 9 den Strahl 8 ausschließlich entlang der z-Richtung ein, sodass sich die Mikrowellenstrahlen innerhalb der (zur z-Richtung orthogonalen) x-y Ebene zumindest in Richtung des Substratstapels frei ausdehnen können. Entsprechend handelt e s sich bei dem optischen Element 9 vorzugsweise um eine Schlitzblende. Denkbar wäre die Verwendung anderer optischer Elemente, welche die Mikrowellenstrahlung 8 punktförmig einschränken oder fokussieren. Da es sich bei der

Mikrowellenstrahlung allerdings um eine langwellige elektromagnetische Strahlung handelt und j ede Fokussierung durch entsprechende optische Elemente immer mit Fehlern, insbesondere durch sphärische und

chromatische Aberration, behaftet ist, wird ein Ausblenden der

Mikrowellenstrahlung als bevorzugte Lösung zur Einschränkung auf die Verbindungsschicht 4' angesehen.

Figur 4a zeigt eine Quelle 7' , insbesondere eine Infrarot-, VIS oder UV- Quelle, die einen elektromagnetischen (Photonen)Strahl 8 erzeugen kann. Dieser wird durch optische Elemente 9' , insbesondere Linsen, als Strahl 8 ' auf einen innerhalb der Verbindungsschicht 4' angeordneten Fokalbereich 1 1 gerichtet und konzentriert oder fokussiert. Vorzugsweise wird der

Fokalbereich 1 1 im Umfangsrandbereich 12 angeordnet. Dabei trifft der Strahl 8 ' mit Vorzug nicht auf das Trägersubstrat 3 und/oder das Produktsubstrat 5. Im Gegensatz zur ersten erfindungsgemäßen

Ausführungsform können die elektromagnetischen Strahlen der Quelle 7' mit den optischen Elementen 9 ' in einen extrem kleinen Fokalberiech 1 1 fokussiert werden.

Zur optimalen Positionierung der optischen Elemente 9' werden diese vorzugsweise auf einem Tisch 10 angeordnet, um den optischen Pfad der elektromagnetischen Strahlen entsprechend steuern und optimieren zu können. Jedes optische Element 9 ' kann auf einem eigenen Tisch oder vorzugsweise werden alle optischen Elemente 9' auf dem (einzigen) Tisch 1 0 montiert.

Die Quelle 7' gibt vorzugsweise einen als Laserstrahl, insbesondere einen UV Laserstrahl, ausgebildeten Strahl 8 aus. Laser liefern stark kollimierte, sehr brillante, kohärente, monochromatische Photonenstrahlen.

Figur 4b zeigt, dass durch eine Kombination optischer Element 9' und einer entsprechenden Quelle 7' , eine Fokussierung in beiden Dimensionen (y- und z-Richtung) möglich ist.

Figur 5a zeigt das optische Element 9' mit einer Fokusebene F parallel, insbesondere deckungsgleich, zu einer Kleberschichtebene K orientiert ist. Entsprechend ist der Winkel ß zwischen der Fokusebene F und der

Kleberschichtebene K null.

Figur 5b zeigt eine Ausführungsform, bei der das optische Element 9' mit der Fokusebene F relativ zur Kleberschichtebene K unter einem Neigungswinkel ß geneigt wird. Vorzugsweise ist der Neigungswinkel ß einstellbar.

Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Produktsubstrat 5 auf einer Folie 14 fixiert wurde. Die Folie 14 wird über einen Rahmen 1 5 gespannt. Durch das Aufbringen einer Kraft L am Rahmen 1 5 erfolgt eine Abhebung des Produktsubstrats 5 in der peripheren Region und erleichtert so den durch das optische Element 9' fokussierten, elektromagnetischen Strahlen den Zugang zum Kleber 4. Die Kraft L kann dabei unter einem beliebigen Winkel angreifen. Der Winkel zwischen der Kraftrichtung der Kraft L und der Normalen auf das Trägersubstrat ist insbesondere kleiner als 45°,

vorzugsweise kleiner als 35 °, noch bevorzugter kleiner als 25°, am

bevorzugtesten kleiner als 1 5°, am allerbevorzugtesten 0°. Die Kraft L ist kleiner als 10 N, vorzugsweise kleiner als 5 N, am bevorzugtesten kleiner als 1 N, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.5 N.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Lösen eines Substrats von einem Substratstapel P at e nt an s p rü c h e

1. Verfahren zum Lösen eines mit einem Trägersubstrats (3) von einem Substratstapel (1, 2), der durch das Trägersubstrat (3) und ein

Produktsubstrat (5), sowie eine das Trägersubstrat (3) und das

Produktsubstrat (5) verbindende Verbindungsschicht (4, 4') gebildet ist, wobei die Verbindungsschicht (4, 4'):

a) eine Haftstärke zum Verbinden des Trägersubstrats (3) und des Produktsubstrats (5) aufweist und

b) durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht (4, 4') gerichteten Strahl (8, 8') elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem weniger als 50%, insbesondere weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%, noch bevorzugter weniger als 5%, einer Strahlungsmenge des Strahls vom Trägersubstrat (3 ) und/oder Produktsubstrat (5) aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verbindungsschicht (4) ein durch die elektromagnetische Strahlung erweichendes Material aufweist, insbesondere aus einem der nachfolgenden, vorzugsweise mit mindestens einem Additiv versetzten, Materialien gewählt wird:

• Silikone und/oder

Kunststoffe, insbesondere

o Thermoplaste und/oder

o Duroplaste und/oder

o Elastomere. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die

Haftstärke der Verbindungsschicht (4,

4') zumindest überwiegend, insbesondere zu mehr als 75%, vorzugsweise zu mehr als 85%, in einem Umfangsrandbereich ( 12) des Substratstapels ( 1 , 2) wirkend ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahl (8, 8 ' ) mittels optischer Elemente (9, 9') auf die

Verbmdungsschicht (4, 4') gerichtet wird, wobei die optischen

Elemente (9, 9') zwischen einer Quelle (7, 7') des Strahls (8, 8 ' ) und der Verbindungsschicht (4, 4' ) angeordnet sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahl (8, 8 ' ) zur Verbindungsschicht (4) so ausgerichtet wird, dass ein Neigungswinkel ß zwischen einer Strahlungsachse des Strahls (8, 8 ' ) und einer Kleberschichtebene K der Verbindungsschicht (4) kleiner 45°, insbesondere kleiner 25°, vorzugsweise kleiner 1 5 °, noch bevorzugter kleiner 5°, idealerweise 0°, ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der gerichtete Strahl (8, 8'), insbesondere durch mindestens ein optisches Element (9, 9'), fokussiert und/oder konzentriert wird. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der

Strahl (8, 8') auf einen Umfangsrandbereich (12) des Substratstapels (1, 2) durch Relativbewegung, insbesondere Rotation, zwischen dem Substratstapel (1, 2) und dem Strahl (8, 8') oder einer den Strahl (8,

8^!) erzeugenden Quelle (7, 7').

9. Vorrichtung zum Lösen eines mit einem Trägersubstrats (3 ) von einem Substratstapel ( 1 , 2), der durch das Trägersubstrat (3 ) und ein

Produktsubstrat (5), sowie eine das Trägersubstrat (3) und das

Produktsubstrat (5) verbindende Verbindungsschicht (4, 4' ) gebildet ist, wobei die Verbindungsschicht (4, 4' ) :

b) durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht (4, 4' ) gerichteten Strahl (8, 8 ') elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke reduzierbar ist.