EP3682470A1 - Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels

Info

Publication number
EP3682470A1
EP3682470A1 EP17765181.7A EP17765181A EP3682470A1 EP 3682470 A1 EP3682470 A1 EP 3682470A1 EP 17765181 A EP17765181 A EP 17765181A EP 3682470 A1 EP3682470 A1 EP 3682470A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
substrate stack
substrate
laser beam
laser beams
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17765181.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elisabeth BRANDL
Boris Povazay
Thomas UHRMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EV Group E Thallner GmbH
Original Assignee
EV Group E Thallner GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EV Group E Thallner GmbH filed Critical EV Group E Thallner GmbH
Publication of EP3682470A1 publication Critical patent/EP3682470A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B23K26/0861—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane in at least in three axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B43/00—Operations specially adapted for layered products and not otherwise provided for, e.g. repairing; Apparatus therefor
    • B32B43/006—Delaminating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00—Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/08—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation
    • B32B2310/0806—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B32B2310/0843—Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68327—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/6834—Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used to protect an active side of a device or wafer

Definitions

  • the present invention relates to a method for separating a temporarily bonded substrate stack according to claim 1 and a device according to claim 6.
  • connection There are innumerable methods in the art for connecting substrates together.
  • the purpose of the connection is either permanent or temporary substrate stacks. If the substrates are temporarily connected, in particular by means of a bonding layer, they are separated from each other again at a different time in the process chain. The separation process is called
  • Focused laser beam with high power and defined wavelength from the substrate stack interface area of two substrates and leads by the high energy input into the bonding layer to a solution of both substrates from each other.
  • a problem in the prior art is that destruction of the substrates, in particular of expensive functional components of the substrates, can take place by the application of laser beams. It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages of the prior art and in particular to ensure a non-destructive, but nevertheless effective separation of the substrate stack.
  • the invention shows that by evaluating the correct
  • the introduced energy of the laser beams for at least partial destruction of the temporary bonding layer (bonding layer) must be strong enough to cause an efficient separation.
  • the introduced laser power must not exceed a power which would destroy the substrate surfaces, on which in particular functional components can be located.
  • the introduced energy of the laser beams leads to at least partial weakening (preferably complete reduction) of the adhesion strength of the temporary bonding layer.
  • Bonding layer is minimized, in particular thermal and / or photothermal load on the functional components.
  • a central idea of the invention is, in particular, to disclose a device and a method with the aid of which monitoring and / or adaptation the laser parameter and / or a monitoring of the bonding layer during the application of the bonding layer of the substrate stack can take place.
  • the two substrates of the substrate stack are connected to one another by at least one bonding layer, in particular a temporary bonding layer, preferably a bonding adhesive. It would also be conceivable to use a plurality of connection layers, in particular with different ones
  • Connecting layer has a release layer.
  • Loading the release layer is chemically and / or physically changed so that the adhesion between the substrates, in particular completely, is reduced.
  • Another core idea of the invention is, in particular, a
  • Substrate stack in high volume manufacturing (HVM) with high throughput and minimal control effort can be separated.
  • the laser parameters are optimized as results of measurement series and / or as parameters of controlled variables.
  • the measured values recorded such as laser beam intensity, profile shape, area uniformities of the separated stack, homogeneity of the laser beam are determined by, in particular, automatic return loops in control / or. Control units, especially computers merged and / or evaluated.
  • the optimized controlled variables are then used for further debonding and / or measurement series.
  • the minimum control effort remaining after the aforementioned determination of the optimum laser parameters relates in particular to the in-situ measurement of the laser beam properties, the radiation being directed at least partially and / or temporarily not at the substrate stack but directly at a laser beam sensor This allows the control of the respective state of the radiation source in particular to correct settings, aging phenomena.
  • a raster movement of the laser beam in raster steps has one or more of the following trajectories and / or paths:
  • Coordinate direction of the laser beam illuminates the substrate stack, wherein after completion of a line, the next line is illuminated in the same direction.
  • X-y scan with back and forth movement the laser beam illuminates a line in one direction, the next line is illuminated, in particular seamless, in the opposite direction / scanned and so on.
  • Circular scan in particular, closed, full-length
  • Circular rings performed by the raster movement.
  • Random spot scan with location limit The grid movement is with
  • Random processes such as a random number generator coupled, wherein after a laser pulse, the subsequent laser pulse at a distance of greater than 5 microns, preferably greater than 50 microns, more preferably greater than 500 microns, more preferably greater than 5 mm at a random calculated spot takes place.
  • the areas treated with laser pulse as well as non-treated surfaces are continuously updated, so that the device selects the next spot, in particular automatically randomly from the set of untreated areas.
  • a raster step corresponds in particular to the illumination of a
  • a minimum distance between two successive grid steps is adjustable in all the aforementioned grid movements.
  • Minimum distance is in particular greater than the diameter of the
  • Irradiation area preferably at least twice as large as the
  • the minimum control effort can be minimized by the laser beam during
  • the device according to the invention is preferably designed so that not only the monitoring and / or adjustment of the laser parameters take place, but at the same time a laser bond with the laser beams can be performed.
  • existing laser bonding systems can advantageously be expanded to a device according to the invention by installing detection means according to the invention.
  • existing debonding devices can be retrofitted with the measuring device according to the invention as well as control device and method.
  • control device and method As an independent invention we hereby discloses a retrofit kit to equip existing devices of the prior art with the functionality of the invention.
  • the invention particularly describes an apparatus and a method by means of which an in-situ measurement of a debonding process, in particular of a Laserdebondvorganges, is possible.
  • the invention is based in particular on the idea of measuring the transmitted and / or reflected intensity of the laser beam coupled into the substrate stack by at least one sensor, preferably a sensor field, and in particular by the sensor
  • the device and the method are preferably in one
  • Transmission mode used because the positioning of the detectors on the side opposite to the optical system, technically easier to implement.
  • the transmitted and / or reflected laser power can be determined in-situ, in particular spatially resolved.
  • the recorded data provide conclusions about the effect of the laser on the bonding layer.
  • the thickness of a release layer according to the invention is preferably between 0.0001 ⁇ and 1000 ⁇ , preferably between 0.005 ⁇ and 500 ⁇ , more preferably between 0.001 ⁇ and 400 ⁇ , most preferably between 0.05 ⁇ and 300 ⁇ , most preferably between 0.01 ⁇ and 200 ⁇ .
  • the thickness of the, in particular the release layer having, Temporärbond harsh is preferably between 0.001 ⁇ and 1000 ⁇ , more preferably between 0.005 ⁇ and 500 ⁇ , more preferably between 0.01 ⁇ and 400 ⁇ , am
  • the laser dissolves the release layer of the temporary boundary layer and thus carries out the separation, that is to say the debonding process.
  • the laser beams dissociate chemical compounds that result in a reduction in adhesion.
  • adjustable, laser beam dissolves in a preferred embodiment of the debonders a direct photochemical reaction in the Temporärbond Anlagen which directly changes the bonds of the temporary color layer, in particular the release layer of the temporary color layer, in a particularly irreversible manner, so that the adhesive strength of the layer is reduced, in particular eliminated.
  • the direct photochemical reaction in particular no heating of the substrate or of the substrate stack.
  • the temperature increase compared to the starting temperature of the entire substrate stack is limited to less than 100 ° C, preferably less than 50 ° C, preferably less than 25 ° C, with particular preference less than 15 ° C.
  • the local heating in the laser spot is in particular less than 2000 ° C, preferably less than 1500 ° C, more preferably less than 1000 ° C, most preferably less than 500 ° C, most preferably less than 250 ° C.
  • the substrate stack is heated globally by less than 100 ° C, more preferably less than 50 ° C, more preferably less than 25 ° C.
  • the reaction temperature measured globally on the substrate in the device, is in particular between 0 ° C. and 300 ° C., preferably between 10 ° C. and 200 ° C., more preferably between room temperature / atmospheric temperature and 40 ° C.
  • Laser beam properties in particular wavelength, pulse duration, homogeneity, beam cross-section and / or light energy to be adjustable so that a
  • photochemical or a photothermal reaction or a mixed form of both types of reactions takes place.
  • photochemical and / or photothermal reactions in organic materials can lead to complete carbonization of the organic material. Including the chemical removal of all atoms with
  • Reaction product of the carbonization is formed as a layer, has a high
  • the device according to the invention comprises an optical system with the aid of which laser beams generated by a laser can be directed onto a substrate stack and whose parameters (in particular their power) are measured in the reflection and / or transmission mode.
  • the optical system is preferably statically connected to a base by a frame.
  • Substrate stacks are fixed on a substrate holder.
  • the substrate holder preferably has fixations.
  • the fixations serve to hold the substrates.
  • the fixations are selected in particular from one or more of the following fixations:
  • Vakuumfix in particular with individually controllable and / or interconnected vacuum paths, and / or
  • Adhesive fixations in particular gel-Pak fixations and / or
  • Fixations with adhesive in particular controllable, surfaces.
  • the fixings are in particular electronically by a, preferably
  • Vacuum fixation is the preferred fixation.
  • the vacuum fixation preferably consists of a plurality of vacuum webs, which emerge on the surface of the sample holder.
  • the vacuum paths are preferably individually controllable. In a technically easier to implement application, some vacuum paths are too
  • Vacuum blade segments united which are individually controllable. They can be evacuated or flooded. Each vacuum segment is preferably independent of the other vacuum segments. The vacuum segments are preferably designed annular. As a result, a targeted, radially symmetric, in particular from inside to outside or vice versa running fixation or detachment of a substrate from the sample holder allows.
  • the debonding device can contain at least one control and / or regulating unit, in particular a computer, which contains the
  • a relative movement can take place between the optical system and the substrate holder.
  • the substrate holder moves while the optical system, frame, and base are statically arranged.
  • Substrate stack or the separate substrates are known in the art Lade regarding. Entladesequenzen provided.
  • the device is
  • a raster device is a device according to the invention in which a relative movement takes place in an X-Y plane formed by the substrate stack to the optical system, in particular the laser beams aligned normal to the substrate stack in a Z direction.
  • the laser can in this case by a continuous, in particular full-surface, scanning the entire bonding layer of the
  • At least one detector is fixed statically to the optical system.
  • laser beams are emitted by the device, which irradiate the substrate stack over its entire surface
  • the measurement of the laser beams is preferably carried out by means of a field of detectors, which measure the transmitted and / or reflected load radiation position-dependent.
  • a relative movement of at least one detector takes place relative to the static substrate stack, to the transmitted and / or reflected laser radiation
  • the power of the laser measured as light output, in particular
  • Radiation power which can be emitted continuously on the substrate, is in particular at least 5 W, preferably more than 10 W, still
  • the preferred wavelength range of the laser is between 100 nm -
  • the wavelength of the laser is adjustable and / or filterable in a particularly preferred embodiment by means of frequency converters, in particular acousto-optic modulators, in particular Bragg cells.
  • the laser beam includes at least one wavelength of the total of 1064 nm, 420 nm, 380 nm, 343 nm, 318 nm, 308 nm, 280 nm.
  • laser beams having at least two wavelengths are particularly advantageous, in particular to be able to effect photochemical and photothermal processes combined in the bonding layer.
  • Beam source is a diode laser.
  • the total energy of the laser radiation per substrate is set in particular between 0.01 mJ and 5000 kJ, preferably between 0.1 mJ and 4000 kJ, more preferably between 1 00 mJ and 2000 kJ.
  • the laser beam can be operated in continuous mode or pulsed.
  • the pulse frequency is in particular between 0.1 Hz and 300 MHz, preferably between 100 Hz and 500 kHz, more preferably between 10 kHz and
  • 400 kHz most preferably between 1 00 kHz to 300 kHz set.
  • the number of pulses per substrate stack is preferably more than 1 million pulses, preferably more than 3 million pulses, more preferably more than 5 million pulses, very particularly preferably 6 million pulses.
  • the energy which strikes the substrate stack per pulse irradiation is set in particular between 0.1 nJ and 1 J, preferably between 1 nJ and 900 ⁇ , particularly preferably between 10 nJ and 500 ⁇ 5.
  • the irradiation area per pulse is in particular between 1 ⁇ 2 and
  • 100,000 ⁇ 2 preferably 10000 ⁇ 2 and 50,000 ⁇ 2 , more preferably 1000 ⁇ 2 and 40000 ⁇ 2 , most preferably between 2500 ⁇ 2 and 26000 ⁇ 2 .
  • Synonyms for the irradiation area are known to the person skilled in the art as spot size, laser spot size.
  • the shape of the irradiation surface is in particular circular, in other preferred embodiments elliptical, in particularly preferred
  • Embodiments rectangular.
  • optical elements in particular one or more of the following are selected according to the invention:
  • Mirror in particular plane mirror, convex mirror or concave mirror
  • o convex lenses in particular biconvex, plankton convex or
  • Diffraction elements in particular diffraction gratings
  • the optical components can consist of simple lenses and / or corrected lenses, such as achromats and / or apochromats, and lens groups composed of a plurality of lenses, in particular adjustable in relation to one another.
  • the substrates may have any shape, but are preferably circular.
  • the diameter of the substrates is in particular industrially standardized. For wafers, industry standard diameters are 1 inch, 2 inches, 3 inches, 4 inches, 5 inches, 6 inches, 8 inches, 12 inches, and 18 inches. However, the embodiment according to the invention can basically handle any substrate, regardless of its diameter.
  • the substrates are designed to be transparent, in particular for the laser.
  • At least one, more preferably both, substrates are a glass substrate.
  • the substrate stack consists of a carrier substrate which is transparent to the laser radiation, of a non-transparent, in particular partially metallised, reflective product substrate and of the
  • the carrier substrate is first removed from the
  • the substrate stack can be fixed to the substrate holder such that not the carrier substrate but the product substrate is first irradiated by the laser beam.
  • the transmittance in the optical path at least through the carrier substrate to the connecting layer with respect to the laser used is preferably greater than 5%, more preferably greater than 25%, more preferably greater than 50%, even more preferably greater for a substrate or a substrate stack according to the invention than 75%, most preferably greater than 90%.
  • the telescopes are in particular telescopes that can be switched very quickly, in particular, the focal point can be changed very quickly.
  • Focus points is in particular greater than 1 Hz, preferably greater than 10 Hz, even more preferably greater than 100 Hz, most preferably greater than 1000 Hz, most preferably greater than 10000 Hz.
  • the length within which the focus point can be changed is
  • 0.1 mm in particular greater than 0.1 mm, preferably greater than 1 mm, more preferably greater than 5 mm, most preferably greater than 10 mm, most preferably greater than 20 mm.
  • the embodiment according to the invention may have several telescopes, in particular more than 1 telescope, preferably more than 2 telescopes, more preferably more than 3 telescopes, most preferably more than 4 telescopes, most preferably more than 5 telescopes.
  • the telescopes are used in particular for the dynamic enlargement / reduction of the beam shape and thus the
  • the adjustment of the focus allows the correct positioning of the
  • the beam can be formed by any number and combination of optical elements.
  • the beam shape is the geometrical cut figure that arises when you cut the laser beam with a plane.
  • the geometric sectional figure of the beam with the bonding layer is identical to the ablation surface / irradiation surface.
  • Conceivable beam forms are:
  • the intensity profiles that is to say the course of the intensity along a direction through the beam shape, can be set as desired.
  • Preferred intensity profiles are
  • the adjustment possibilities of the beam shapes and the intensity profiles are used in particular to optimize homogeneity.
  • the following is an ideal example.
  • a laser beam with a square beam shape of 1 ⁇ side length and a perfect rectangular intensity profile would generate at a pitch of 1 ⁇ in the x and y directions with complete scanning of the surface a completely homogeneous irradiation. Since the generation of a laser beam with a perfect square beam shape and a perfect rectangular radiation profile is not possible, the homogeneity of the irradiated surface is approximated by superposing other beam shapes and / or other intensity profiles.
  • the beam shape defines the ablation area / irradiation area.
  • the ablation surface also referred to as the ablation point in the limit of a small area, is the intersection of the laser beam with that part of the bonding layer which is destroyed by the laser beam and / or in particular irreversibly changed.
  • the shape and / or size of the ablation surface has a direct influence on the power density of the laser in that area and thus can be used to selectively control the ablation.
  • the size of the ablation surface can be adjusted in particular by optical elements, preferably by telescopes. It is also conceivable one Relative displacement between the substrate stack and the optical system, as long as the laser directed at the substrate stack is not parallel i siert ie
  • a second telescope can be used for an affine transformation, in particular scaling, of the ablation surface.
  • the debonding process can be applied in particular to the materials of the substrate stack, in particular the material of the interface layer.
  • the beam shape and / or the intensity profile can be controlled remotely, in particular automatically, adjusted and controlled, regulated in another embodiment, in particular during the Debondvorgangs.
  • the change of the beam shape and / or the intensity profile can be controlled remotely, in particular automatically, adjusted and controlled, regulated in another embodiment, in particular during the Debondvorgangs.
  • the device according to the invention preferably has a
  • Laser beam shape sensor laser beam shape sensor, laser beam profiler
  • laser beam shape sensor laser beam shape sensor, laser beam profiler
  • Laser beam can be measured quantitatively.
  • the laser beam shape sensor is positioned outside of the sample holder. Part of the laser beam is extracted by optical elements and redirected to the laser beam shaping sensor.
  • a laser beam shape sensor is installed in the sample holder, in particular embedded in the holding surface of the sample holder, preferably flush.
  • the device according to the invention preferably has a
  • Laser beam energy sensor laser beam energy sensor with the aid of which the energy of the laser beam, in particular in-situ, i. during the
  • Laser beam energy sensors can be embodied as laser power sensors.
  • the first embodiment of the invention the
  • Laser beam energy sensor positioned outside the sample holder. Part of the laser beam is coupled out by optical elements and into the
  • a laser beam energy sensor is incorporated in the sample holder, in particular in the holding surface of the sample holder, preferably flush embedded.
  • a laser beam shape sensor and / or a laser beam energy sensor is positioned so that a portion of the
  • Laser beam is coupled out by optical elements and redirected before it can penetrate into the substrate stack.
  • Substrate stack penetrates or applied.
  • the measurements serve in particular as reference or reference values.
  • Laser beam energy sensor below the substrate stack in particular in
  • Substrate stack positioned to measure the reflected from the substrate stack, in particular from the bonding layer and / or metallization of the product substrate radiation. In this case, reflected signals are analyzed.
  • laser beam shape sensor and laser beam energy sensor are installed in one device.
  • Laser beam shape sensors and laser beam energy sensors are further referred to by the generic term laser beam sensors.
  • each laser beam sensor can forward its data to a control system, so that an in-situ analysis of the laser beam properties takes place.
  • the Results of the analysis of the laser beam properties can then be used to adjust the laser beam.
  • a control loop is formed. The analysis and control takes place in particular by means of hardware and / or firmware and / or
  • the substrate holder is one or more
  • Photosensitive devices are selected according to the invention from one or more of the following devices:
  • Photosensitive sensors in particular photodiodes
  • thermocouple in particular thermocouple or thermopile
  • Camera especially CCD camera or CMOS camera.
  • the devices according to the invention allow in particular the determination of one or more of the following points:
  • T transmittance
  • o is preferably over 99.9% of the laser radiation in the
  • Temporary BOND layer to be measured on the dose From the temporal behavior, at least in analogy to the Williams-Landel-Ferry equation or with another time-temperature superposition approach to the thermal behavior of the
  • Temporäreond Anlagen be closed. o Furthermore, from the number of repeated pulses on a spot, the necessary dose for an optimized dose which protects the product substrate is determined with the aid of known statistical algorithms.
  • the device has an edge cleaning module.
  • the edge cleaning module serves to remove the excess material (eg, adhesive) used to temporarily bond the substrates.
  • the excess material of the bonding layer can be pressed, in particular by the bonding process, very close to the substrate edge or beyond and thus contaminate the outer edge regions.
  • the material is removed before starting to separate the substrates.
  • the laser radiation is used exclusively at an edge zone of the substrate stack in order to be able to separate special ZoneBond substrate stacks, as are mentioned in particular in the publication US2009 / 0218560A1.
  • the embodiment according to the invention can also be used in such a way that a complete debond is not carried out, but at some points the adhesion property is retained. This prevents the substrates from immediately falling apart completely and being removed from each other. The substrate stack is thus still transportable, however, the substrates are separated by minimal application of force.
  • Debondvoriques can temporarily weaken the Temporärbond für that the adhesive properties remain so far in particular in the edge region so far that the substrate stack at a later date, in particular mechanically, is separable from each other.
  • the transmission properties in the edge region are measured if a corresponding edge layer removal is to take place.
  • temporarily bonded substrates have a temporary boundary layer, which is found in the
  • edge bead (English: edge bead). This edge bead is thicker according to experience, in particular also denser.
  • Measuring process in particular a raster measurement process, in which a laser debonding process can be performed in particular at the same time.
  • the irradiation of the interface or bonding layer can take place several times. For this, the raster process becomes multiple
  • the number of irradiations of the ablation area is therefore in particular greater than 1, preferably greater than 2, more preferably greater than 5, most preferably greater than 10, most preferably greater than 15.
  • the substrate stack can be loaded with up to 10 million pulses for debonding.
  • the value of the pulses of an ablation surface can be determined from the substrate surface, the laser spot size and the number of pulses relative to the entire substrate.
  • the multiple irradiation can in particular be done several times with different laser parameters. As a result, according to the invention a better
  • a lower radiation load protects the components, which can be on the product substrate. These are then subject to a lower thermal load.
  • a further possibility for improving the homogeneity can be achieved by a shifted origin of the laser beam by a fraction of a size parameter of the ablation surface.
  • the displacement is in particular less than 10 times the size parameter of the ablation area, preferably less than 5 times the size parameter of the ablation area, more preferably less than 1 times the size parameter of the ablation area, most preferably less than 0.05 times the size parameter of the ablation area, most preferably, less than 0.01 times the size parameter of the ablation surface. If the laser beam has a round ablation surface, then the size parameter corresponds, for example, to the diameter.
  • the multiple irradiation can be understood as integration or addition of the absorbed dose on the ablation surface.
  • a first method according to the invention comprises determining the optimum laser parameters for optimum debonding of at least two substrates from a substrate stack.
  • determining the optimum laser parameters for optimum debonding of at least two substrates from a substrate stack comprises determining the optimum laser parameters for optimum debonding of at least two substrates from a substrate stack.
  • only the laser parameters of a Examined substrate In this case, only a substrate instead of a substrate stack is fixed to the substrate holder.
  • two substrates are investigated without an intervening temporary boundary layer and / or an intermediate release layer. Thus, in particular, the transmittance of the substrate stack can be determined.
  • Substrate stack properties the properties of the temporary boundary layer can be calculated from identical measurements.
  • An optimal debond is understood to mean a separation process in which a complete separation of the substrates occurs in minimal time, without the
  • a set of a i laser parameters in particular in the form of a list or a matrix, are created and stored in a computer, preferably in a software. It would be conceivable to store a laser parameter, for example the laser power in 10 steps from 10 watts to 1000 watts in a list. According to the invention ten positions are then approached with the scanner and the interface with a
  • Another, second method of the invention allows in situ
  • Homogeneity quantification This is the process of obtaining information about the quality of the debond during the debonding process, especially at different points in the interface between the substrates. While the laser is focused on the interface to perform the debonding, especially locally, the reflected and / or transmitted radiation is measured simultaneously. From this the quality of the Debonds is determined at the appropriate place. If the debond has not been completed, the site may be exposed again or at a later time to complete the debond. According to the invention, the quality and / or homogeneity of the debond (separation process) will not take place, in particular, after the laser application, but during the laser application.
  • UV active layer (Release Layer)
  • a first method according to the invention includes one or more of the following steps:
  • Atmosphere is detected at the sensors.
  • the self-calibration serves to record a current actual status of all process-relevant parameters including laboratory conditions such as temperature, relative humidity, suspended particle number.
  • the measured values are processed and stored.
  • an unbonded, stacked substrate stack and the film used for film fixation may be loaded into the device.
  • glass substrates in particular transparent glass substrates stacked on one another, can be loaded into the device as a substrate stack with or without film fixing.
  • a glass substrate which forms a substrate stack, can be loaded into the apparatus without film fixation and measured. Thereafter, a further, in particular identical, glass substrate with film fixing can be loaded into the device and measured.
  • Absorbance or transmittance of the glass substrates of a substrate stack are determined for a reference measurement without contacting the substrates.
  • the knives are processed and stored.
  • the absorbance of the substrate stack can be calculated.
  • the unbonded substrate stack is discharged from the device.
  • the laser parameters are optionally adjusted.
  • the adaptation is based on empirical values and / or calculated parameters, which are called
  • Parameter sets are stored in the control in a knowledge store.
  • A, in particular temporarily, bonded substrate stack is in the
  • a temporarily bonded substrate stack consisting of a glass substrate with known and measured transmittance, a
  • an in situ measurement for the determination of the transmittance of Temporärbondadnosiv take place, which is used for the determination, preferably for optimization, the parameters.
  • the separated substrate stack is discharged.
  • the knives are processed and stored.
  • the laser parameters are optimized again.
  • Measurement series can be carried out for the formation of the knowledge store of the variations of parameters. These include, in particular, variations in: the carrier substrate material,
  • the carrier substrate pretreatment in particular plasma treatment, the carrier substrate thickness
  • a dose can be determined by a series of measurements which hits the product substrate during the debonding process.
  • Laser beam can be adjusted to prevent damage to the product substrate.
  • the individual measurements for a dose determination of the product substrate include:
  • Glass substrate preferably a carrier substrate made of glass, from which the transmittance and / or the absorbance of the carrier substrate is determined.
  • the absorbance and / or transmittance of the temporary adhesion adhesive can be determined.
  • the other substrates and parameters preferably remaining very similar, preferably identical, the dose which would hit the product substrate can be calculated. If the resulting dose is less than the dose damaging the product substrate, the
  • optimal debond parameters can be adjusted using the knowledge store if the input variables are scattered and / or changed.
  • Temporary adhesive or the aging of the Temporärbondadnosiv can be recognized and compensated with appropriately issued and returned information and / or altered characteristics.
  • the determination of the transmittance of the substrate stack to be separated on the fixing film assumes that the laser radiation is more than 50%, preferably more than 75%, more preferably more than 95%, most preferably more than 99%, ideally over 99.9%, ideally over 99.99% is absorbed in the Temporondondadphasesiv.
  • FIG. 1a shows a first embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 1b shows the first embodiment according to FIG. 1a in a second embodiment
  • FIG. 1c shows the first embodiment according to FIG. 1a in a third embodiment
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention
  • Figure 3 is an enlarged partial view of the invention
  • FIG. 1a shows a device 1 according to the invention for separating a temporarily bonded substrate stack 23 by acting on it
  • the device 1 consists of a base 2, with a frame 3 and the optical system 26.
  • Das Optical system 26 consists of several components, in particular optical elements.
  • the base 2 and the frame 3 can be immovably connected to each other and stationary.
  • the connection layer 25 is also referred to as a bonding layer 25 and is designed in particular as a temporary boundary layer.
  • the optical elements are preferably housed in a housing 4.
  • the device 1 has a laser 5. One generated by the laser 5
  • Laser beam 16 (or a plurality of laser beams 16) is decoupled via a Brewster window 20 and coupled via optical elements, in particular mirror 7, in the optical system 26.
  • optical elements in particular mirror 7, in the optical system 26.
  • Deflection unit 29 symbolizes.
  • the measuring and control instruments are connected to a control computer, not shown.
  • Laser beam 16 at least a portion of the laser beam 1 6 deflected by a mirror 7 in a decoupled laser beam 16r and thus decoupled from the remaining in the direction of the substrate stack beam path 16 '.
  • decoupled laser beam 16r is transmitted to a laser beam shape sensor 1 1 and / or a laser beam energy sensor 1 7
  • the decoupled laser beam 1 6r is thus measured before the remaining, not decoupled part of the
  • Laser beam 16 reaches the substrate stack 23.
  • the decoupled laser beam 16r is used to determine a reference or reference values.
  • the remaining part of the laser beam 16 can reach the bonding layer 25 and at least partially separate the substrate stack 23.
  • the substrate surface 24o and / or the bonding layer 25 can be examined and measured in each device 1, 1 'according to the invention by a camera 6 having a viewing region 12.
  • the camera 6 is in particular a
  • Infrared camera S ind the substrates 24 transparent to visible light, it is preferably a camera that is sensitive in the visible wavelength range.
  • the substrate holder 22 is movable in particular in the x and / or y and / or z direction.
  • the movement in the z-direction may in particular serve to change the position of the depth of field and / or be used for a loading and / or unloading sequence of the device.
  • the depth of field is changed by adjusting the focusing of the laser beam.
  • the loading and / or unloading can in particular also with the help of charging pins, which in the
  • Substrate holder are installed, done.
  • the substrate stack 23 is transported in a focal plane of the laser beam 1 6 'and for the
  • the substrate stack 23 is preferably mounted on a support in the
  • the substrate stack 23 is fixed on a film, which is stretched over a frame. The substrate stack 23 is thereby over the product substrate with the film
  • the substrate stack 23 can thereby be easily transported.
  • the generally relatively thin product substrate remains after removal of the carrier substrate on the film and can be easily removed from the plant according to the invention.
  • inventive device is treated.
  • that should be Product substrate however, have a sufficient thickness (rigidity) to be dimensionally stable enough.
  • Substrate holder in particular designed so that it can fix the product substrate sufficiently enough and stabilize after removal of the carrier substrate from the substrate stack.
  • the rolling of the product substrate after debonding is prevented in particular with adapted fixations for product substrates.
  • the application of the substrate stack 23 to the laser beam 1 6 ' is effected by scanning, in particular a predominant part, preferably the entire bonding layer 25, by means of raster movements.
  • the raster movements are carried out in particular by means of the deflection unit 29 as a relative movement between the laser beam 16 'and the substrate stack 23.
  • the position of the depth of field can be changed by a telescope 9.
  • the scanning can be performed by a
  • Relative movement in particular an active movement of the substrate holder 22 to the optical system 26, take place.
  • the raster movement of the laser beam 16 'can contain various trajectories and / or webs described above with the aim of at least predominantly, preferably completely, impinging on the substrate stack 23, in particular the connecting layer 25, but at the same time damaging it as little as possible.
  • a stationary laser beam 16 '(or stationary group of laser beams) and a stationary substrate stack is disclosed as a one-off, ie full-surface screening without movement during the application also as invented.
  • the laser beam sensor 30 can not in one embodiment of the device 1, 1 'according to the invention in the plane of the Temporondondadphinsivs of
  • Embodiment is not shown.
  • the laser beam sensor 30 can be designed as a partial area of the substrate holder 22, as shown schematically, wherein the positioning can be either (preferably) centric or non-centric.
  • sensor surface of the laser beam sensor 30 may be more than 0.001%, preferably more than 0.005%, more preferably more than 0.01%, still
  • more than 1, preferably more than 2, particularly preferably more than 5 laser beam sensors 30 can be installed in the substrate holder 22, in particular distributed on the substrate surface 23o. It can the
  • At least one laser beam sensor 30 may be formed as an area sensor, so that more than 50% of the substrate stack area, preferably more than 60% of the substrate stack area, more preferably more than 80% of the Substrate stacking area, most preferably more than 99% of
  • Substrate stack surface during debonding, especially in situ can be measured.
  • FIG. 1 b shows a detail of a device 1 according to the invention according to the embodiment of FIG. 1 a.
  • the deflection unit 29 has deflected the laser beam 16 'into a further beam position.
  • the laser beam 16 'strikes the laser beam sensor 30 through the substrate stack 23 in this beam position
  • Laser beam energy sensor 17 and a laser beam shape sensor 1 1 as well as an integrated sensor for measuring the energy of the laser beam and the shape of the laser beam is suitable.
  • this device 1 according to the invention is therefore a device 1 for transmission measurement.
  • FIG. 1c shows a part of a device 1 according to the invention, as described in FIG. 1a.
  • the deflection unit 29 has deflected the laser beam 16 'into a further illustrated beam position.
  • the laser beam 16 'strikes the substrate holder 22 through the substrate stack 23.
  • a full-surface scanning of the bonding layer 25 is possible.
  • FIG. 2 shows a device according to the invention ⁇ in the reflection mode, that is to say with a reflection measurement instead of or in addition to a transmission measurement.
  • the substrate surface 24o and / or the bonding layer 25 may be in each
  • Inventive device 1 are examined and measured by a camera 6 with a viewing area 12.
  • the camera 6 is in particular a
  • Infrared camera with preference a camera that can capture both IR and visible light at the same time.
  • the camera 6 is both on the transparency of the substrate stack 23rd and tuned to the laser radiation used so that the
  • Stripping process can be observed by optical means.
  • the substrate holder 22 is movable in particular in the x and / or y and / or z direction.
  • the movement in the z-direction may in particular serve to change the position of the depth of field and / or be used for the loading and / or unloading sequence of the device.
  • the substrate stack 23 is transported into a focal plane of the laser beam 16 'and clamped for the debonding process so that the substrate stack 23 assumes a position on the substrate holder 22 and does not change it.
  • the raster movements are carried out in particular by means of deflection unit 29 as a relative movement between laser beam 16 and substrate stack.
  • the position of the depth of field can be changed by a telescope 9.
  • the relative movement, in particular the active movement of the substrate holder 22 to the optical system 26 allows a
  • the position of the depth of field can be changed by a telescope 9.
  • a relative movement in particular the active movement of the substrate holder 22 to the optical system 26 a
  • Device 1, 1 ' possible that the device 1, 1' includes a laser beam sensor 30 for reflective measurements, but no laser beam sensor 30 for
  • This device 1, 1 ' can be used when using a non-transparent product substrate.
  • FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of a substrate stack 23, consisting of two substrates 24 and a bonding layer 25.
  • the focused laser beam 16 has a finite at the respective x-y position
  • the substrate stack 23 has a slight curvature with a radius of curvature 27.
  • the z-position of the depth-of-field region 28 is preferably adjustable. The adjustment is effected by at least one of the optical elements, preferably by at least one of the telescopes 9, which are located in the beam path of the laser beam 16.
  • FIG. 3 shows one of the telescopes 9 by way of example as an upstream optical element.
  • the depth-of-field region 28 is in particular thinner in the z-direction than the substrate stack 23.
  • the depth of field is preferably lower than the layer thickness of the adhesive, with particular preference ⁇ 0.5 times the thickness of the adhesive.
  • PSD position sensitive device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines temporär gebondeten Substratstapels (23) durch Beaufschlagung einer Verbindungsschicht (25) des Substratstapels (23) mittels von einem Laser (5) ausgegebenen Laserstrahlen (16, 16'), dadurch gekennzeichnet, dass während der Beaufschlagung der Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen (16, 16') an dem temporär gebondeten Substratstapel (23) reflektierte und/oder transmittierte Laserstrahlen (16, 16', 16r) des Lasers (5) erfasst werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Trennen eines temporär gebondeten
Substratstapels
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen eines temporär gebondeten Substratstapels gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 6.
Im Stand der Technik existieren unzählige Verfahren um Substrate miteinander zu verbinden. Sinn und Zweck der Verbindung sind entweder permanente oder temporäre Substratstapel. Werden die Substrate temporär, insbesondere mitttels einer Bondschicht, verbunden, werden sie zu einem anderen Zeitpunkt in der Prozesskette wieder voneinander getrennt. Den Trennvorgang nennt man
Debonden. Eines der neuesten und wichtigsten Verfahren zur Trennung von Substratstapeln ist das Laserdebonden. Beim Laserdebonden rastert ein
fokussierter Laserstrahl mit hoher Leistung und definierter Wellenlänge den Substratstapelgrenzflächenbereich zweier Substrate ab und führt durch den hohen Energieeintrag in die Bondschicht zu einer Lösung beider Substrate voneinander.
Eine Bewertung des Debondvorgangs erfolgt im Stand der Technik nach der Trennung der Substrate voneinander, beispielsweise durch optische Begutachtung. Geprüft werden beispielsweise die Oberflächenrauigkeit und die
Oberflächenbeschaffenheit.
Ein Problem im Stand der Technik besteht darin, dass durch die Beaufschlagung mit Laserstrahlen eine Zerstörung der Substrate, insbesondere von teuren funktionalen Bauteilen der Substrate, erfolgen kann. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und insbesondere ein möglichst zerstörungsfreies, aber gleichwohl effektives Trennen des Substratstapels zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der nebengeordneten Patentansprüche sowie den nachfolgend offenbarten Erfindungsgedanken 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.
Die Erfindung zeigt insbesondere auf, dass durch Evaluierung der korrekten
Laserparameter zur Trennung der Substratstapel während des Trennens Schäden vermieden werden können, gleichzeitig aber eine effektive Trennung ermöglicht wird. Auf der einen Seite muss die eingebrachte Energie der Laserstrahlen zur zumindest teilweisen Zerstörung der temporären Bondschicht (Verbindungsschicht) stark genug sein, um eine effiziente Trennung hervorzurufen. Auf der anderen Seite darf die eingebrachte Laserleistung eine Leistung nicht überschreiten, welche die Substratoberflächen zerstören würde, auf denen sich insbesondere funktionale Bauteile befinden können. Mit anderen Worten führt die eingebrachte Energie der Laserstrahlen zur zumindest teilweisen Schwächung (bevorzugter vollständigen Reduktion) der Haftstärke der temporären Bondschicht. Da in Folge der
Bestrahlung der gezielte Energieeintrag und die Energieumsetzung in der
Bondschicht erfolgt, wird die, insbesondere thermische und/oder photothermische, Belastung der funktionalen Bauteile minimiert. Zur Evaluierung der korrekten Laserparameter werden erfindungsgemäß insbesondere in-situ während der
Beaufschlagung des Substratstapels mit Laserstrahlen zur Trennung der Substrate des Substratstapels voneinander von dem Substratstapel reflektierte und/oder durch den Substratstapel transmittierte Laserstrahlen erfasst.
Ein Kerngedanke der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, mit deren Hilfe eine Überwachung und/oder Anpassung der Laserparameter und/oder eine Überwachung der Bondschicht während der Beaufschlagung der Bondschicht des Substratstapels erfolgen kann.
Erfindungsgemäß sind die beiden Substrate des Substratstapels durch mindestens eine Verbindungsschicht, insbesondere eine Temporärbondschicht, vorzugsweise ein Bondingadhäsiv, miteinander verbunden. Denkbar wäre auch die Verwendung mehrerer Verbindungsschichten, insbesondere mit unterschiedlichen
physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften. In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform reagieren die unterschiedlichen
Verbindungsschichten physikalisch und/oder chemisch unterschiedlich sensitiv auf die Photonen des Lasers. Erfindungsgemäß denkbar ist, dass die
Verbindungsschicht eine Löseschicht (engl. : release layer) aufweist. Durch
Beaufschlagung der Löseschicht wird diese chemisch und/oder physikalisch so verändert, dass die Adhäsion zwischen den Substraten, insbesondere vollständig, reduziert wird.
Ein weiterer Kerngedanke der Erfindung besteht insbesondere darin, eine
Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, um die korrekten oder optimalen Laserparameter für eine Art von Substratstapel zu bestimmen, damit der
Substratstapel in der Massenproduktion (engl. High volume manufacturing, HVM) mit hohem Durchsatz und minimalem Kontrollaufwand getrennt werden kann.
Dabei werden die Laserparameter als Resultate von Messreihen und/oder als Parameter von Regelgrößen optimiert. Mit anderen Worten werden die erfassten Messwerte wie Laserstrahlintensität, Profilform, Flächengleichmäßigkeiten des getrennten Stapels, Homogenität des Laserstrahls durch insbesondere automatische Rückführungsschleifen in Steuer-/bzw. Regelungseinheiten, insbesondere Rechnern zusammengeführt und/oder ausgewertet. Die optimierten Regelgrößen werden dann für weitere Debondvorgänge und/oder Messreihen verwendet.
Der minimale, nach vorgenannter Bestimmung der optimalen Laserparameter verbleibende Kontrollaufwand bezieht sich insbesondere auf die in-situ- Vermessung der Laserstrahleigenschaften, wobei die Strahlung zumindest teilweise und/oder zeitweise nicht auf den Substratstapel gerichtet ist, sondern direkt auf einen Laserstrahlsensor Dies lässt die Kontrolle des jeweiligen Zustandes der Strahlungsquelle insbesondere auf korrekte Einstellungen, Alterungserscheinungen zu.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die
Beaufschlagung der Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen ( 16, 16') gerastert.
Eine Rasterbewegung des Laserstrahls in Rasterschritten weist eine oder mehrere der folgenden Trajektorien und/oder Bahnen auf:
x-y-Scan beziehungsweise Sägezahn-Zeilenrasterung. In einer
Koordinatenrichtung beleuchtet der Laserstrahl den Substratstapel, wobei nach Erledigung einer Zeile die nächste Zeile in der gleichen Richtung beleuchtet wird.
x-y-Scan mit Hin- und Rückbewegung (Mäanderbewegung): der Laserstrahl beleuchtet eine Zeile in eine Richtung, die nächste Zeile wird, insbesondere nahtlos, in die entgegengesetzte Richtung beleuchtet/abgerastert und so weiter.
Spiral-scan: die Rasterbewegung wird entlang einer Spirale mit identischer Pulsfrequenz und daran gekoppelt in unterschiedlicher
Auslenkungsgeschwindigkeit ausgeführt.
Alternativer Spiral-Scan: die Rasterbewegung findet entlang einer Spirale mit variabler Pulsfrequenz und dazu gekoppelt mit identischer
Auslenkungsgeschwindigkeit des Scanners statt.
Kreis-Scan: es werden insbesondere geschlossene, vollumfängliche
Kreisringe mittels der Rasterbewegung ausgeführt.
Random-Spot-Scan mit Ortsbegrenzung: Die Rasterbewegung ist mit
Zufallsvorgängen wie ein Zufallszahlgenerator gekoppelt, wobei nach einem Laserpuls der darauffolgende Laserpuls in einem Abstand von größer 5 Mikrometer, bevorzugt größer 50 Mikrometer, besonders bevorzugt größer 500 Mikrometer, besonders bevorzugt größer 5 mm an einem zufällig errechneten Spot erfolgt. Dabei werden die mit Laserpuls behandelten sowie nicht behandelten Flächen fortlaufend aktualisiert, sodass die Vorrichtung insbesondere selbstständig zufällig aus der Menge der nicht behandelten Flächen den nächsten Fleck auswählt. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die Reduzierung der lokalen Wärmebelastung des Substrats.
Ein Rasterschritt entspricht insbesondere der Beleuchtung einer
Bestrahlungsfläche der Laserstrahlen ohne Bewegung der Laserstrahlen.
Vorzugsweise ist bei allen genannten Rasterbewegungen ein Mindestabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rasterschritten einstellbar. Der
Mindestabstand ist insbesondere größer als der Durchmesser der
Bestrahlungsfläche, vorzugsweise mindestens zweimal so groß wie der
Durchmesser der Bestrahlungsfläche. In einer weiteren Ausführungsform kann der minimale Kontrollaufwand minimiert werden, indem der Laserstrahl beim
Abrastern des Substratstapels einen definierten Bereich trifft, in dem die
Transmission mittels der aufgeführten Sensoren erfasst wird und keine
zusätzlichen technischen Maßnahmen, insbesondere Scannerbewegungen, zur Vermessung der Laserstrahlung notwendig sind.
Die Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorzugsweise so ausgelegt, dass nicht nur die Überwachung und/oder Anpassung der Laserparameter erfolgen, sondern gleichzeitig auch ein Laserdebond mit den Laserstrahlen durchgeführt werden kann. Somit können in vorteilhafter Weise bestehende Laserdebondanlagen zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erweitert werden, indem erfindungsgemäße Erfassungsmittel installiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform können bestehende Debondvorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sowie Regelvorrichtung und Verfahren nachgerüstet, erweitert werden. Als eigenständige Erfindung wir hierdurch ein Nachrüstsatz offenbart, um bestehende Vorrichtungen aus dem Stand der Technik mit der erfindungsgemäßen Funktionalität auszustatten.
Die Erfindung beschreibt insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren, mit deren Hilfe eine in-situ Vermessung eines Debondvorganges, insbesondere eines Laserdebondvorganges, ermöglicht wird. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Idee zu Grunde, die transmittierte und/oder reflektierte Intensität des in den Substratstapel eingekoppelten Laserstrahls durch mindestens einen Sensor, vorzugsweise ein Sensorfeld, zu vermessen und, insbesondere durch die
Normierung auf die Eingangsleistung, einen Rückschluss auf die Qualität der Beaufschlagung der Bondschicht zu erhalten. Insbesondere wird durch die
Ermittlung der Verlustleistung auf die Qualität der Beaufschlagung geschlossen.
Durch die Verwendung von Sensorfeldern kann insbesondere eine ortsaufgelöste Karte der gesamten Bondschicht erzeugt werden.
Die Vorrichtung und das Verfahren werden vorzugsweise in einem
Transmissionsmodus verwendet, da die Positionierung der Detektoren an der Seite, welche dem optischen System gegenüberliegt, technisch einfacher umsetzbar ist.
Die transmittierte und/oder reflektierte Laserleistung kann in-situ, insbesondere ortsaufgelöst, ermittelt werden. Die aufgezeichneten Daten liefern Rückschlüsse auf die Auswirkung des Lasers auf die Bondschicht.
Die Dicke einer erfindungsgemäßen Löseschicht liegt vorzugsweise zwischen 0.0001 μιη und 1000 μηι, vorzugsweise zwischen 0.005 μηι und 500 μπι, noch bevorzugter zwischen 0.001 μηι und 400 μη , am bevorzugtesten zwischen 0.05 μπι und 300 μπι, am allerbevorzugtesten zwischen 0.01 μπι und 200 μηι.
Die Dicke der, insbesondere die Löseschicht aufweisenden, Temporärbondschicht liegt vorzugsweise zwischen 0.001 μιη und 1000 μπι, bevorzugter zwischen 0.005 μιη und 500 μηι, noch bevorzugter zwischen 0.01 μιη und 400 μιη, am
bevorzugtesten zwischen 0.05 μπι und 300 μηι, am allerbevorzugtesten zwischen 0.1 μηι und 200 μπι.
Insbesondere beim Laserdebonden wird durch den Laser die Löseschicht der Temporärbondschicht aufgelöst und damit die Trennung, also der Debondvorgang, durchgeführt. Insbesondere werden mit den Laserstrahlen chemische Verbindungen dissoziiert, die eine Verringerung der Adhäsion zur Folge haben. Der,
insbesondere einstellbare, Laserstrahl löst in einer bevorzugten Ausführungsform des Debonders eine direkte photochemische Reaktion in der Temporärbondschicht aus, welche unmittelbar die Bindungen der Temporärbondschicht, insbesondere der Löseschicht der Temporärbondschicht in insbesondere irreversibler Art verändert, sodass die Haftstärke der Schicht reduziert, insbesondere eliminiert wird. Es findet durch die direkte photochemische Reaktion keine wesentliche Erwärmung, insbesondere keine Erwärmung des Substrates bzw. des Substratstapels statt. Mit Vorzug wird die Temperaturerhöhung gegenüber der Ausgangstemperatur des gesamten Substratstapels dabei auf weniger als 100°C, bevorzugt weniger als 50°C, mit Vorzug weniger als 25°C, mit besonderem Vorzug weniger als 15 °C begrenzt. Soweit von Temporärbondschicht gesprochen wird, ist alternativ eine Verbindungsschicht denkbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Debonders löst die
insbesondere einstellbare Laserstrahlung eine photothermische Reaktion in der Temporärbondschicht aus, welche die Bindungen der Temporärbondschicht, insbesondere der Löseschicht der Temporärbondschicht, insbesondere irreversibel, verändert, sodass die Haftstärke der Schicht reduziert, insbesondere eliminiert wird. Es findet eine ausreichend hohe lokale Erwärmung statt, um die Haftstärke zu reduzieren. Die lokale Erwärmung im Laserspot ist insbesondere kleiner als 2000°C, vorzugsweise kleiner als 1 500°C, noch bevorzugter kleiner als 1000°C, am bevorzugtesten kleiner als 500°C, am allerbevorzugtesten kleiner als 250°C. Der Substratstapel wird dabei global um weniger als 100°C, bevorzugter weniger als 50°C, besonders bevorzugt weniger als 25°C aufgewärmt.
Die Reaktionstemperatur, global am Substrat in der Vorrichtung gemessen, ist insbesondere zwischen 0°C und 300°C, bevorzugt zwischen 10°C und 200°C, besonders bevorzugt zwischen Raumtemperatur/Atmosphärentemperatur und 40°C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Debonders können
Laserstrahleigenschaften, insbesondere Wellenlänge, Pulsdauer, Homogenität, Strahlquerschnitt und/oder Lichtenergie so einstellbar sein, dass eine
photochemische oder eine photothermische Reaktion oder eine Mischform beider Reaktionstypen erfolgt. Insbesondere können photochemische und/oder photothermische Reaktionen bei organischen Materialien zu einer vollständigen Karbonisierung des organischen Materials führen. Darunter wird die chemische Entfernung aller Atome mit
Ausnahme des Kohlenstoffs verstanden. Der Kohlenstoff, welcher als
Reaktionsprodukt der Karbonisierung als Schicht entsteht, weist eine hohe
Absorbanz insbesondere für die erfindungsgemäß relevanten Wellenlängenbereiche auf. Daher wird vorzugsweise versucht, die erfindungsgemäßen Parameter so einzustellen, dass möglichst geringfügige, bevorzugt keine Karbonisierung stattfindet und in Folge keine kohlenstoffhaltige, nicht transparente Schicht, insbesondere Rußschicht, entsteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst insbesondere ein optisches System, mit dessen Hilfe von einem Laser erzeugte Laserstrahlen auf einen Substratstapel gerichtet werden können und deren Parameter (insbesondere deren Leistung) im Reflexions- und/oder Transmissionsmodus gemessen werden. Das optische System ist vorzugsweise durch ein Gestell statisch mit einer Basis verbunden. Die
Substratstapel werden auf einem Substrathalter fixiert.
Der Substrathalter verfügt vorzugsweise über Fixierungen. Die Fixierungen dienen dem Festhalten der Substrate. Die Fixierungen werden insbesondere aus einem oder mehreren der folgenden Fixierungen ausgewählt:
• Mechanische Fixierungen, insbesondere Klemmen, und/oder
Vakuumfixierungen, insbesondere mit einzeln ansteuerbaren und/oder miteinander verbundenen Vakuumbahnen, und/oder
• Elektrische Fixierungen, insbesondere elektrostatische Fixierungen,
und/oder
• Magnetische Fixierungen, und/oder
• Adhäsive Fixierungen, insbesondere Gel-Pak-Fixierungen und/oder
Fixierungen mit adhäsiven, insbesondere ansteuerbaren, Oberflächen.
Die Fixierungen sind insbesondere elektronisch durch eine, vorzugsweise
softwarebasierte, Steuerungseinheit ansteuerbar. Vakuumfixierung ist die bevorzugte Fixierungsart. Die Vakuumfixierung besteht vorzugsweise aus mehreren Vakuumbahnen, die an der Oberfläche des Probenhalters austreten. Die Vakuumbahnen sind vorzugsweise einzeln ansteuerbar. In einer technisch einfacher realisierbaren Anwendung sind einige Vakuumbahnen zu
Vakuumbahnsegmenten vereint, die einzeln ansteuerbar sind. Sie können evakuiert oder geflutet werden. Jedes Vakuumsegment ist vorzugsweise unabhängig von den anderen Vakuumsegmenten. Die Vakuumsegmente sind vorzugsweise ringförmig konstruiert. Dadurch wird eine gezielte, radialsymmetrische, insbesondere von innen nach außen oder umgekehrt verlaufende Fixierung oder Loslösung eines Substrats vom Probenhalter ermöglicht.
Generell kann die Debondvorrichtung mindestens eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit, insbesondere einen Rechner, beinhalten, welche die
Vorrichtungsparameter/Verfahrensparameter überprüft und/oder speichert und/oder aufarbeitet und/oder ausgibt und/oder einstellt. Insbesondere können alle
Messinstrumente im erfindungsgemäßen Verfahren mit der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit für die Informationserfassung bzw. Aufarbeitung bzw.
Speicherung bzw. Ausgabe verbunden sein.
Zwischen dem optischen System und dem Substrathalter kann vorzugsweise eine Relativbewegung erfolgen. Vorzugsweise bewegt sich der Substrathalter, während optisches System, Gestell und Basis statisch angeordnet sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Relativbewegung zwischen dem Substratstapel und dem Laserstrahl durch die Auslenkung des Strahls im optischen System, wobei das Substrat auf dem Substrathalter sowie die weiteren Teile der Vorrichtung zueinander nicht bewegt werden.
Für das Beladen des Substratstapels und für das Entladen des bestrahlten
Substratstapels bzw. der getrennten Substrate sind dem Fachmann bekannten Ladebzw. Entladesequenzen vorgesehen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist man in der Lage, mindestens zwei Substrate, die Teil eines Substratstapels sind, mittels eines Lasers zu trennen und simultan, gleichzeitig oder in zumindest teilweise überlappenden Zeitabschnitten Eigenschaften/Parameter von reflektierten und/oder transmittierten Laserstrahlen zu bestimmen, welche einen direkten Rückschluss über den
Debondvorgang zulassen. Somit ist erfindungsgemäß eine Steuerung des Trennens während des Trennens möglich, um den Trennvorgang zu optimieren, also möglichst beschädigungsfrei und effizient zu Trennen.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Vorrichtung
vorzugsweise als Rastervorrichtung ausgelegt. Unter einer Rastervorrichtung versteht man eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine Relativbewegung in einer durch den Substratstapel gebildeten X-Y-Ebene zu dem optischen System, insbesondere den normal zum Substratstapel in einer Z-Richtung ausgerichteten Laserstrahlen, erfolgt. Der Laser kann in diesem Fall durch eine kontinuierliche, insbesondere vollflächige, Abrasterung die gesamte Bondschicht des
Substratstapels bestrahlen. Vorzugsweise wird dabei mindestens ein Detektor statisch zum optischen System fixiert.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden von der Vorrichtung Laserstrahlen ausgegeben, die den Substratstapel vollflächig bestrahlen,
insbesondere durch Aufweitung der aus dem Laser ausgegebenen Laserstrahlen mit einer Optik. Die Vermessung der Laserstrahlen, insbesondere deren Leistung, erfolgt vorzugsweise mittels eines Felds von Detektoren, welche die transmittierte und/oder reflektierte Lasterstrahlung positionsabhängig vermessen. Alternativ erfolgt eine Relativbewegung mindestens eines Detektors relativ zum statischen Substratstapel, um die transmittierte und/oder reflektierte Laserstrahlung
ortsabhängig zu vermessen.
Die Leistung des Lasers, gemessen als Lichtleistung, insbesondere
Strahlungsleistung, welche kontinuierlich am Substrat abgegeben werden kann, beträgt insbesondere mindestens 5 W, vorzugsweise mehr als 10 W, noch
bevorzugter mehr als 15 W, am bevorzugtesten mehr als 17 W, am
allerbevorzugtesten mehr als 30 W.
Der bevorzugte Wellenlängenbereich des Lasers liegt zwischen 100 nm -
10000 nm, vorzugsweise zwischen 250 nm - 1 100 nm, noch bevorzugter zwischen 270 nm - 430 nm, am bevorzugtesten zwischen 280 nm - 380 nm, am
allerbevorzugtesten zwischen 305 nm - 380 nm.
Die Wellenlänge des Lasers ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mittels Frequenzwandler, insbesondere akustooptischen Modulatoren, insbesonde Bragg-Zellen, einstellbar und/oder filterbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung beinhaltet der Laserstrahl mindestens eine Wellenlänge aus der Gesamtheit von 1 064 nm, 420 nm, 380 nm, 343 nm, 3 1 8 nm, 308 nm, 280 nm.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Laserstrahlen mit mindestens zwei Wellenlängen, um insbesondere photochemische und photothermische Vorgänge kombiniert in der Bondschicht bewirken zu können.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist die
Strahlquelle ein Diodenlaser.
Die Gesamtenergie der Laserstrahlung pro Substrat wird insbesondere zwischen 0,01 mJ und 5000 kJ, bevorzugt zwischen 0, 1 mJ und 4000 kJ, besonders bevorzu zwischen 1 00 mJ und 2000 kJ eingestellt.
Der Laserstrahl kann im kontinuierlichen Modus oder gepulst betrieben werden. Die Pulsfrequenz wird insbesondere zwischen 0, 1 Hz und 300 MHz, bevorzugt zwischen 100 Hz und 500 kHz, besonders bevorzugt zwischen 10 kHz und
400 kHz, ganz besonders bevorzugt zwischen 1 00 kHz bis 300 kHz, eingestellt.
Die Anzahl der Pulse pro Substratstapel beträgt in Abhängigkeit der benötigten Gesamtenergie bevorzugt mehr als 1 Mio. Pulse, bevorzugt mehr als 3 Mio. Pulse besonders bevorzugt mehr als 5 Mio. Pulse, ganz besonders bevorzugt 6 Mio. Pulse.
Die Energie, welche pro Puls Bestrahlung den Substratstapel trifft, wird insbesondere zwischen 0, 1 nJ und 1 J, bevorzugt zwischen 1 nJ und 900 μΐ, besonders bevorzugt zwischen 10 nJ und 500 μ5 eingestellt. Die Bestrahlungsfläche pro Puls liegt insbesondere zwischen 1 μπι2 und
100000 μηι2, bevorzugt 10000 μηι2 und 50000 μιη2, besonders bevorzugt 1000 μηι2 und 40000 μηι2, ganz besonders bevorzugt zwischen 2500 μηι2 und 26000 μηι2.
Synonyme für die Bestrahlungsfläche sind als Fleckgröße, Strahlfleck (engl, laser spot size) für den Fachmann bekannt.
Die Form der Bestrahlungsfläche ist insbesondere kreisförmig, in anderen bevorzugten Ausführungsformen elliptisch, in besonders bevorzugten
Ausführungsformen rechteckförmig.
Im weiteren Verlauf des Textes und in den Figuren wird die erste
erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben und dargestellt.
Als optisches System wird im weiteren Verlauf der Druckschrift die Menge aller optischen Elemente verstanden, mit deren Hilfe die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgebaut wird oder die verwendet werden, um die erfindungsgemäßen Prozesse durchzuführen. Als optische Elemente werden erfindungsgemäß insbesondere eines oder mehrere der folgenden ausgewählt:
• Spiegel, insbesondere Planspiegel, Konvexspiegel oder Konkavspiegel,
• Linsen, insbesondere
o Konvexlinsen, insbesondere Bikonvex, Planarkonvex oder
Konkavkonvex,
o Konkavlinsen, insbesondere Bikonkav, Planarkonkav oder
Konvexkonkav,
o Fresnellinsen,
• Prismen,
• Diffraktionselemente, insbesondere Diffraktionsgitter,
• Teleskope.
Als Teleskope werden optische Systeme verstanden, mit denen der Durchmesser und/oder die Fokussierung des Laserstrahls mit mindestens zwei optischen
Bauelementen verändert werden können. Die optischen Bauelemente können aus einfachen Linsen und/oder korrigierten Linsen wie Achromaten und/oder Apochromaten sowie aus mehreren Linsen zusammengesetzten, insbesondere zueinander verstellbaren, Linsengruppen bestehen.
Die Substrate können jede beliebige Form besitzen, sind aber bevorzugt kreisrund. Der Durchmesser der Substrate ist insbesondere industriell genormt. Für Wafer sind die industrieüblichen Durchmesser, 1 Zoll, 2 Zoll, 3 Zoll, 4 Zoll, 5 Zoll, 6 Zoll, 8 Zoll, 12 Zoll und 1 8 Zoll. Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann aber grundsätzlich jedes Substrat, unabhängig von dessen Durchmesser handhaben. Die Substrate sind insbesondere für den Laser transparent ausgebildet.
Vorzugsweise handelt es sich bei mindestens einem, noch bevorzugter bei beiden, Substraten um ein Glassubstrat.
In einer weiteren Ausführungsform besteht der Substratstapel aus einem für die Laserstrahlung transparenten Trägersubstrat, aus einem nicht transparenten, insbesondere teilmetallisierten, spiegelnden Produktsubstrat sowie der
Temporärbondschicht. In diesem Fall wird das Trägersubstrat zuerst vom
Laserstrahl durchstrahlt.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Substratstapel so am Substrathalter fixiert werden, dass nicht das Trägersubstrat sondern das Produktsubstrat zuerst vom Laserstrahl durchstrahlt wird.
Die Transmittanz im optischen Pfad zumindest durch das Trägersubstrat bis in die Verbindungsschicht in Bezug auf den verwendeten Laser ist vorzugsweise für ein erfindungsgemäßes Substrat oder einen erfindungsgemäßen Substratstapel größer als 5%, bevorzugter größer als 25%, noch bevorzugter größer als 50%, noch bevorzugter größer als 75%, am allerbevorzugtesten größer 90%.
Bei den Teleskopen handelt es sich insbesondere um Teleskope, die sehr schnell geschaltet werden können, wobei insbesondere deren Fokuspunkt sehr schnell geändert werden kann. Die Schaltfrequenz für den Wechsel zwischen zwei
Fokuspunkten ist insbesondere größer als 1 Hz, vorzugsweise größer als 10 Hz, noch bevorzugter größer als 100 Hz, am bevorzugtesten größer als 1000 Hz, am allerbevorzugtesten größer als 10000 Hz.
Die Länge, innerhalb welcher der Fokuspunkt geändert werden kann, ist
insbesondere größer als 0.1 mm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 5 mm, am bevorzugtesten größer als 10 mm, am allerbevorzugtesten größer als 20 mm.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann über mehrere Teleskope verfügen, insbesondere mehr als 1 Teleskop, vorzugsweise mehr als 2 Teleskope, noch bevorzugter mehr als 3 Teleskope, am bevorzugtesten mehr als 4 Teleskope, am allerbevorzugtesten mehr als 5 Teleskope. Die Teleskope dienen insbesondere der dynamischen Vergrößerung/Verkleinerung der Strahlform und damit der
Ablationsfläche beziehungsweise Bestrahlungsfläche.
Die Anpassung des Fokus erlaubt die korrekte Positionierung des
Schärfentiefebereichs entsprechend einer eventuell vorhandenen Krümmung des Substratstapels. Insbesondere temporär gebondete Substratstapel können, vor allem nachdem die Produktsubstrate rückgedünnt oder anderweitig behandelt wurden, extreme Spannungen aufweisen, die zu einer nicht vernachlässigbaren Krümmung des gesamten Substratstapels führen. Ist der Substratstapel gekrümmt, dann ist auch die Bondschicht an der die Substrate miteinander verbunden sind, gekrümmt. Erfolgt nun eine erfindungsgemäße Abrasterung aller Punkte entlang der
Bondschicht, so wird der Schärfentiefebereich erfindungsgemäß als Funktion der Position angepasst, um ein optimales Debondergebnis zu erhalten.
Der Strahl kann durch eine beliebige Anzahl und Kombination optischer Elemente geformt werden. Die Strahlform ist die geometrische Schnittfigur die entsteht, wenn man den Laserstrahl mit einer Ebene schneidet. Insbesondere ist die geometrische Schnittfigur des Strahls mit der Bondschicht identisch mit der Ablationsfläche/Bestrahlungsfläche. Denkbare Strahlformen sind:
« Linienform
• Rechteckform, insbesondere
o Quadratische Form ® Hexagonalform
e Dreiecksform
• Ellipsenform, insbesondere Kreis form
• Beliebige andere Formung, insbesondere mittels Apertur.
Durch optische Elemente können die Intensitätsprofile, also der Verlauf der Intensität entlang einer Richtung durch die Strahlform, beliebig eingestellt werden. Bevorzugte Intensitätsprofile sind
• Gaussprofil
• Rechteckprofil
• Dreiecksprofil
• Elliptische Profile, insbesondere Kreisprofile.
Die Einstellungsmöglichkeiten der Strahlformen und der Intensitätsprofile dienen insbesondere der Homogenitätsoptimierung. Exemplarisch sei folgendes ideales Beispiel genannt. Ein Laserstrahl mit einer quadratischen Strahlform von 1 μπι Seitenlänge und einem perfekten rechteckigen Intensitätsprofil würde bei einer Schrittweite von 1 μηι in x- und y-Richtung bei vollständiger Abrasterung der Fläche eine vollständig homogene Bestrahlung erzeugen. Da die Erzeugung eines Laserstrahls mit einer perfekten quadratischer Strahlform und einem perfekten rechteckigen Strahlungsprofil nicht möglich ist, wird die Homogenität der bestrahlten Fläche durch Überlagerung anderer Strahlformen und/oder anderer Intensitätsprofile approximiert.
Die Strahlform definiert die Ablationsfläche/Bestrahlungsfläche.
Die Ablationsfläche, im Grenzfall einer kleinen Fläche auch als Ablationspunkt bezeichnet, ist die Schnittfläche des Laserstrahls mit jenem Teil der Bondschicht die durch den Laserstrahl zerstört und/oder insbesondere irreversibel verändert wird. Die Form und/oder Größe der Ablationsfläche hat insbesondere einen direkten Einfluss auf die Leistungsdichte des Lasers in dieser Fläche und kann somit verwendet werden, um die Ablation gezielt zu steuern.
Die Größe der Ablationsfläche kann insbesondere durch optische Elemente, vorzugsweise durch Teleskope eingestellt werden. Denkbar ist auch eine Relativverschiebung zwischen dem Substratstapel und dem optischen System, solange der auf den Substratstapel gerichtete Laser nicht parallel i siert d.h.
konvergent oder divergent ist. Insbesondere ein zweites Teleskop kann für eine affine Transformation, insbesondere Skalierung, der Ablationsfläche verwendet werden. Durch die Möglichkeit, die Größe und Form der Ablationsfläche einzustellen, kann der Debondprozess insbesondere auf die Materialien des Substratstapels, insbesondere das Material der Grenzflächenschicht, angewandt werden.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Strahlform und/oder das Intensitätsprofil ferngesteuert, insbesondere automatisch, eingestellt und gesteuert, in anderer Ausführungsform geregelt werden, insbesondere auch während des Debondvorgangs. Die Änderung der Strahlform und/oder des
Intensitätsprofils verändert insbesondere die Laserleistungsdichte im
Ablationspunkt oder der Ablationsfläche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt vorzugsweise über einen
Laserstrahlformsensor (engl . : laser beam shape sensor, laser beam profiler), mit dessen Hilfe der Laserstrahl, insbesondere in-situ, also während des
erfindungsgemäßen Debondvorgangs, untersucht werden kann. Typische
Ausführungsformen für Laserstrahlformsensoren sind Kameras, welche das
Laserstrahlprofil erfassen. Mit den Sensoren kann die Homogenität des
Laserstrahls quantitativ vermessen werden. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Laserstrahlformsensor außerhalb des Probenhalters positioniert. Ein Teil des Laserstrahls wird durch optische Elemente ausgekoppelt und in den Laserstrahlformsensor umgeleitet. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Laserstrahlformsensor in den Probenhalter eingebaut, insbesondere in die Haltefläche des Probenhalters, vorzugsweise bündig, eingebettet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt vorzugsweise über einen
Laserstrahlenergiesensor (engl. : laser beam energy sensor) mit dessen Hilfe die Energie des Laserstrahls, insbesondere in-situ, d.h. während des
erfindungsgemäßen Debondvorgangs untersucht werden kann. Laserstrahlenergiesensoren können als Laserleistungssensoren ausgeführt sein. In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der
Laserstrahlenergiesensor außerhalb des Probenhalters positioniert. Ein Teil des Laserstrahls wird durch optische Elemente ausgekoppelt und in den
Laserstrahlenergiesensor umgeleitet. In einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform ist ein Laserstrahlenergiesensor in den Probenhalter eingebaut, insbesondere in die Haltefläche des Probenhalters, vorzugsweise bündig, eingebettet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Laserstrahlformsensor und/oder ein Laserstrahlenergiesensor so positioniert, dass ein Teil des
Laserstrahls durch optische Elemente ausgekoppelt und umgeleitet wird, bevor er in den Substratstapel eindringen kann. Durch diese Konstruktion wird es erfindungsgemäß ermöglicht, den Laserstrahl zu analysieren, bevor er den
Substratstapel durchdringt oder beaufschlagt. Die Messungen dienen insbesondere als Referenz oder Bezugswerte.
Des Weiteren kann ein zweiter Laserstrahlformsensor und/oder
Laserstrahlenergiesensor unterhalb des Substratstapels, insbesondere im
Probenhalter, eingebaut werden. In diesem Fall werden transmittierte Signale analysiert.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein zweiter
Laserstrahlformsensor und/oder Laserstrahlenergiesensor oberhalb des
Substratstapels positioniert, um die vom Substratstapel, insbesondere von der Bondschicht und/oder Metallisierungsschicht des Produktsubstrats reflektierte Strahlung zu vermessen. In diesem Fall werden reflektierte Signale analysiert.
Denkbar ist auch, dass Laserstrahlformsensor und Laserstrahlenergiesensor in einem Gerät verbaut sind.
Laserstrahlformsensoren und Laserstrahlenergiesensoren werden weiterhin mit dem Oberbegriff Laserstrahlsensoren bezeichnet.
Jeder Laserstrahlsensor kann insbesondere seine Daten an ein Steuerungssystem weiterleiten, sodass eine in-situ Analyse der Laserstrahleigenschaften erfolgt. Die Ergebnisse der Analyse der Laserstrahleigenschaften können dann zu einer Anpassung des Laserstrahls verwendet werden. Aus dem Laserstrahl und den Laserstrahlsensoren wird insbesondere eine Regelschleife gebildet. Die Analyse und Steuerung erfolgt insbesondere mittels Hard- und/oder Firm- und/oder
Software.
Im oder unterhalb des Substrathalters befindet sich eine oder mehrere
Ausnehmungen, in denen sich lichtempfindliche Geräte befinden. Die
lichtempfindlichen Geräte werden erfindungsgemäß aus einem oder mehreren der folgenden Geräte ausgewählt:
• Lichtempfindliche Sensoren, insbesondere Photodioden,
• Pyroelektrischer Sensor,
• Thermischer Sensor, insbesondere Thermoelement oder Thermosäule
• Kamera, insbesondere CCD-Kamera oder CMOS-Kamera.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen erlauben insbesondere die Bestimmung eines oder mehrerer der nachfolgend genannten Punkte:
• Transmittanz und/oder Alterung des Substrats,
• Transmittanz durch die Temporärbondschicht:
o idealerweise erfolgt im Einzelbeschuss keine oder nur eine sehr
geringe Transmittanz (T) durch die Temporärbondschicht (T<0,01 %), um die Unversehrtheit des funktionalen Substrats (Device Wafer) zu gewährleisten.
o vorzugsweise wird über 99,9% der Laserstrahlung in der
Temporärbondschicht absorbiert.
o bei wiederholten Laserpulsen auf denselben Spot des zu trennenden Substratstapels kann die zeitliche Veränderung der
Temporärbondschicht auf die Dosis gemessen werden. Aus dem zeitlichen Verhalten kann zumindest in Analogie zur Williams-Landel- Ferry-Gleichung oder mit einem anderen Zeit-Temperatur- Superpositionsansatz auf das thermische Verhalten der
Temporärbondschicht geschlossen werden. o Weiterhin wird aus der Anzahl der wiederholten Pulse auf einem Spot die notwendige Dosis für eine optimierte, das Produktsubstrat schonende Dosis mit Hilfe von bekannten statistischen Algorithmen bestimmt.
o Unterschiedliche Dicken weisen unterschiedliche Transmittanz auf, mit der der Extinktionskoeffizient gemäß dem Lambert-Beerschen Gesetz ermittelt werden kann
o Erlaubt in Referenzmessung zur Wafer- Leermessung die Bestimmung der Karbonisierung, wobei optimale Verfahrensparameter die
Karbonisierung verhindern, welche unerwünschten Wärmeeintrag ins Produktsubstrat bewirken kann.
• Interaktion von Kleber oder anderen Materialien der Bondschicht mit dem Laser, wenn die Laserleistung zeitlich aufgelöst vermessen und dargestellt werden kann (zeitliche Auflösung 1 ns, oder besser)
• Messung der Dynamik und der Homogenität bei Mehrfachbelichtungen an einem oder benachbarten Orten im Laserschreibfeld.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Verbesserung verfügt die Vorrichtung über ein Kantenreinigungsmodul. Das Kantenreinigungsmodul dient der Entfernung des überschüssigen Materials (beispielsweise Klebers), das zur temporären Verbindung der Substrate verwendet wurde. Das überschüssige Material der Bondschicht kann, insbesondere durch den Bondvorgang, sehr nahe an den Substratrand oder darüber hinaus gedrückt werden und so die Außenrandbereiche verunreinigen.
Vorzugsweise wird das Material entfernt, bevor mit dem Trennen der Substrate begonnen wird.
In einer eigenständigen erfindungsgemäßen Verwendung des erfindungsgemäßen Debondverfahrens wird die Laserstrahlung ausschließlich an einer Randzone des Substratstapels angewandt, um spezielle ZoneBond-Substratstapel, wie sie insbesondere in der Druckschrift US2009/0218560A 1 genannt werden, voneinander trennen zu können. Insbesondere kann die erfindungsgemäß Ausführungsform auch so angewandt werden, dass nicht ein vollständiger Debond durchgeführt wird, sondern an einigen Stellen die Adhäsionseigenschaft erhalten bleibt. Damit wird verhindert, dass die Substrate sofort gänzlich auseinanderfallen und voneinander entfernt werden können. Der Substratstapel ist damit noch transportierbar, allerdings sind die Substrate auch durch minimale Kraftbeaufschlagung trennbar.
In einer weiteren eigenständigen erfindungsgemäßen Verwendung des
erfindungsgemäßen Debondverfahrens und der erfindungsgemäßen
Debondvorrichtung kann die Temporärbondschicht örtlich begrenzt geschwächt werden, dass die Hafteigenschaften insbesondere im Randbereich soweit erhalten bleiben, dass der Substratstapel zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere mechanisch, voneinander trennbar wird.
In einer weiteren eigenständigen erfindungsgemäßen Verwendung werden insbesondere die Transmissionseigenschaften im Randbereich vermessen, wenn eine entsprechende Randschichtentfernung erfolgen soll. Vor allem temporär gebondete Substrate besitzen eine Temporärbondschicht, die sich beim
Schleuderbelackungsprozess am Rand sammelt und eine Randwulst (engl.: edge bead) bildet. Diese Randwulst ist erfahrungsgemäß dicker, insbesondere auch dichter. Durch die erfindungsgemäße Vermessung des Bereichs, in dem die
Randwulst auftritt, können die exakten Parameter für deren effiziente Entfernung ermittelt werden.
Diese eigenständige Verwendung des Verfahrens wird als Debonden von getackten Substraten bezeichnet.
Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Verfahren besteht in einem
Messprozess, insbesondere einem Rastermessprozess, bei dem insbesondere gleichzeitig ein Laserdebondvorgang durchgeführt werden kann.
In allen erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bestrahlung der Grenzfläche oder Bondschicht mehrfach erfolgen. Dazu wird der Rasterprozess mehrfach
durchgeführt, sodass die Ablationsfläche des Substratstapels vom Laser mehrmals bestrahlt wird. Die Anzahl der Bestrahlungen der Ablationsfläche ist demnach insbesondere größer als 1 , vorzugsweise größer als 2, noch bevorzugter größer als 5, am bevorzugtesten größer als 10, am allerbevorzugtesten größer als 15.
In Abhängigkeit der Laserspotgröße und -form kann der Substratstapel mit bis zu 10 Millionen Pulsen zum Debonden beaufschlagt werden. Aus der Substratfläche, der Laserspotgröße und der Anzahl der Pulse bezogen auf das gesamte Substrat ist der Wert der Pulse einer Ablationsfläche bestimmbar.
Die Mehrfachbestrahlung kann insbesondere mehrfach mit unterschiedlichen Laserparametern erfolgen. Dadurch können erfindungsgemäß eine bessere
Homogenisierung und eine Reduktion der Strahlungsbelastung pro Durchlauf erreicht werden. Eine geringere Strahlungsbelastung schont die Bauteile, die sich auf dem Produktsubstrat befinden können. Diese unterliegen dann auch einer geringeren thermischen Belastung.
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Homogenität kann durch einen verschobenen Ursprung (engl. : shift) des Laserstrahls um einen Bruchteil eines Größenparameters der Ablationsfläche erfolgen. Die Verschiebung ist insbesondere kleiner als 10-mal der Größenparameter der Ablationsfläche, vorzugsweise kleiner als 5-mal der Größenparameter der Ablationsfläche, noch bevorzugter kleiner als 1 -mal die der Größenparameter der Ablationsfläche, am bevorzugtesten kleiner als 0.05-mal der Größenparameter der Ablationsfläche, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.01 -mal der Größenparameter der Ablationsfläche. Besitzt der Laserstrahl eine runde Ablationsfläche, dann entspricht der Größenparameter beispielsweise dem Durchmesser.
Mit anderen Worten werden durch die Verschiebungen des Ursprungs des
Laserstrahls Überlappungen der Ablationsflächen erzeugt, sodass die
Inhomogenitäten des Laserstrahls mit der Mehrfachbestrahlung ausgemittelt werden. Die Mehrfachbestrahlung kann als Integration bzw. eine Addition der Energiedosis auf der Ablationsfläche verstanden werden.
Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die Ermittlung der optimalen Laserparameter zum optimalen Debonden mindestens zweier Substrate von einem Substratstapel. Denkbar ist allerdings auch, dass man nur die Laserparameter eines Substrats untersucht. In diesem Fall wird nur ein Substrat anstelle eines Substratstapels am Substrathalter fixiert. Des Weiteren ist denkbar, dass zwei Substrate ohne einer dazwischenliegenden Temporärbondschicht und/oder einem dazwischenliegenden Löseschicht untersucht werden. Somit kann insbesondere die Transmittanz des Substratstapels ermittelt werden. Bei bekannten
Substratstapeleigenschaften können die Eigenschaften der Temporärbondschicht aus identischen Messungen berechnet werden.
Es ist weiterhin denkbar, dass ein Substrat bzw. ein Substratstapel in
unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlichen Materialdicken desselben Temporärbondadhäsivs beschichtet wird, sodass an einem Substrat Messreihen zur Bestimmung der Eigenschaften der Schicht durchgeführt werden können. Weiterhin ist es möglich, an einem Substrat unterschiedliche Temporärbondadhäsive und/oder unterschiedliche Materialdicken einzusetzen. Dies ermöglicht eine rasche Charakterisierung bzw. Optimierung des Temporärbondadhäsivs bzw. der
Temporärbondadhäsive.
Unter einem optimalen Debond versteht man einen Trennvorgang, bei dem in minimaler Zeit eine vollständige Trennung der Substrate erfolgt, ohne die
Substrate, insbesondere Bauteile auf den Substraten, zu zerstören oder zu schädigen. Dies wird gewährleistet, indem die Parameter so gewählt werden, dass das Produktsubstrat so minimal wie möglich bestrahlt wird. Um diese optimalen Laserparameter zu ermitteln, wird erfindungsgemäß insbesondere eine Menge a i Laserparametern, insbesondere in Form einer Liste oder einer Matrix, in einem Computer, vorzugsweise in einer Software, erstellt und gespeichert. Denkbar wäre, einen Laserparameter, beispielsweise die Laserleistung in 10er Schritten von 10 Watt bis 1000 Watt in einer Liste zu speichern. Erfindungsgemäß werden danach zehn Positionen mit dem Scanner angefahren und die Grenzfläche mit einer
Laserleistung, die einem der gespeicherten zehn Werte entspricht, bestrahlt. Durch die gleichzeitige erfindungsgemäße Vermessung der reflektierten und/oder transmittierten Laserleistung kann dann darauf geschlossen werden, bei welcher Laserleistung die optimale Zerstörung der Grenzfläche und damit der optimale Debondvorgang erfolgt. Die Verwendung einer Liste stellt eine Optimierung des erfindungsgemäßen Prozesses anhand eines Parameters dar. Sollten mehrere Parameter variiert werden müssen, so müssen diese Parameter in einer n- dimensionalen Liste abgespeichert werden. Die n-dimensionale Liste kann auch als Matrix bezeichnet werden. Die optimale Parameterkombination ergibt sich dann insbesondere durch mathematische Optimierungsverfahren. Dem Fachmann sind die Ansätze der Versuchsplanung bekannt, sodass die Berechnungsvorschriften der Optimierung als Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht detailiert angegeben werden. Denkbare Laserparameter, die erfindungsgemäß untersucht werden könnten, sind einer oder mehrere der folgenden:
• Laserleistung
• Belichtungszeit
• X-Y Überlappung
• Strahl form
• Pulsform
• Wiederholte Belichtung
• Wellenlänge
Ein weiteres, zweites erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt die in-situ
Homogenitätsquantifizierung. Darunter versteht man den Vorgang, während des Debondvorgangs Auskunft über die Qualität des Debonds, insbesondere an unterschiedlichen Stellen in der Grenzfläche zwischen den Substraten, zu erhalten. Während der Laser auf die Grenzfläche fokussiert wird, um den Debondvorgang, insbesondere örtlich, durchzuführen, wird gleichzeitig die reflektierte und/oder transmittierte Strahlung vermessen. Hieraus wird die Qualität des Debonds an der entsprechenden Stelle ermittelt. Sollte der Debond nicht vollständig erfolgt sein, so kann die Stelle erneut oder zu einem späteren Zeitpunkt belichtet werden, um den Debond vollständig durchzuführen. Erfindungsgemäß wird die Qualität und/oder Homogenität des Debonds (Trennvorgang) insbesondere nicht nach der Laserbeaufschlagung, sondern während der Laserbeaufschlagung erfolgen.
Die genannten erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich insbesondere für eines oder mehrere der folgenden Temporärbondmaterialien: • HD 3007 (Ei nfachschicht)
• Brewer Science Doppelschicht: UV aktive Schicht (Release Layer)
• Brewer 70 1
• Brewer Bond 305
• Brewer Bond 220.
• JSR Laser Debond Material Doppelschicht (UV aktive Schicht +
Temporärbondschicht)
• Shin Etsu Organic Planarization Layer + Temporärbondschicht
• 3M Doppelschicht
• Fuj ifi lm Doppelschicht
• Weitere photochemisch erregbare Temporärbondadhäsive,
• Weitere photothermisch erregbare Temporärbondadhäsive,
• Polyimid
Ein erstes erfindungsmäßiges Verfahren beinhaltet einen oder mehrere der folgenden Schritte:
Selbstkalibrierung der Strahlungsquelle und der Messinstrumente. Dazu wird eine Leermessung der Vorrichtung ohne Substrate oder Substratstapel durchgeführt. Die Intensität sowie Homogenität der Laserquelle in
Atmosphäre wird an den Sensoren erfasst. Die Selbstkalibrierung dient zur Aufnahme eines aktuellen Ist-Standes aller verfahrensrelevanten Parameter inklusive Laborbedingungen wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Schwebeteilchenanzahl.
Die Messwerte werden verarbeitet und gespeichert.
Ein nicht gebondeter, aufeinandergelegter Substratstapel wird in die
Vorrichtung geladen.
Optional kann ein nicht gebondeter, aufeinandergelegter Substratstapel und die zur Folienfixierung verwendete Folie in die Vorrichtung geladen werden. Optional können Glassubstrate, insbesondere transparente Glassubstrate aufeinandergelegt als Substratstapel mit oder ohne Folienfixierung in die Vorrichtung geladen werden.
Optional kann ein Glassubstrat, welche einen Substratstapel ausbildet, ohne Folienfixierung in die Vorrichtung geladen und vermessen werden. Danach kann ein weiteres, insbesondere identisches Glassubstrat mit Folienfixierung in die Vorrichtung geladen und vermessen werden. Somit kann die
Absorbanz bzw. Transmittanz der Glassubstrate eines Substratstapels für eine Referenzmessung ohne Kontaktierung der Substrate bestimmt werden.
Kalibriermessung mit einem nicht gebondeten Substratstapel. Dabei wird die Transmittanz des Substratstapels ohne Temporärbondadhäsiv vermessen.
Die Messerte werden verarbeitet und gespeichert. Insbesondere lässt sich die Absorbanz des Substratstapels berechnen.
Der nicht gebondete Substratstapel wird aus der Vorrichtung entladen.
Die Laserparameter werden optional angepasst. Die Anpassung basiert an Erfahrungswerten und/oder berechneten Parameter, welche als
Parametersätze in der Regelung in einem Wissensspeicher hinterlegt sind.
Ein, insbesondere temporär, gebondeter Substratstapel wird in die
Vorrichtung geladen.
Optional kann ein temporär gebondeter Substratstapel, bestehend aus einem Glassubstrat mit bekannter und gemessener Transmittanz, einer
Temporärbondadhäsiv bekannter Dicke und einem weiteren Glassubstrat mit bekannter und gemessener Transmittanz mit oder ohne Folienfixierung (mit bekannter Tansmittanz) in die Vorrichtung geladen werden.
Eine in-situ-Messung findet parallel zum Debonden statt.
Optional kann eine in-situ-Messung für die Bestimmung der Transmittanz des Temporärbondadhäsivs stattfinden, welche zur Bestimmung, bevorzugt zur Optimierung, der Parameter dient. Der getrennte Substratstapel wird entladen.
Die Messerte werden verarbeitet und gespeichert.
Die Laserparameter werden erneut optimiert.
Messreihen können für die Ausbildung des Wissensspeichers der Variationen von Parametern durchgeführt werden. Diese beinhalten insbesondere Variationen in: dem Trägersubstratmaterial,
der Trägersubstratbeschichtung,
der Trägersubstratvorbehandlung, insbesondere Plasmabehandlung, der Trägersubstratdicke,
dem Fixierfolienmaterial,
der Fixierfoliendicke,
der Fixierfolienbeschichtung,
dem Material des Temporärbondadhäsivs,
der Dicke des Temporärbondadhäsivs,
den Füllstoffen des Temporärbondadhäsivs,
den Löseschichtdicken des Temporärbondadhäsivs,
der Auftragemethode des Temporärbondadhäsivs wie Aufsprühen,
Schleuderbelacken, Gießen, Rakeln.
Alle bekannten Eingangsgrößen mit allen Variationen sowie alle Messergebnisse können im Wissensspeicher des Verfahrens abgelegt sein, sodass eine rasche Optimierung mit Ansätzen, welche dem Fachmann bekannt sind, erfolgen kann.
Insbesondere kann durch eine Messreihe eine Dosis bestimmt werden, welche das Produktsubstrat beim Debondvorgang trifft. Somit kann die Laserleistung und/oder die Schichtdicke des Temporärbondadhäsivs und/oder die Spotgröße des
Laserstrahls angepasst werden, um eine Beschädigung des Produktsubstrats zu verhindern. Die einzelnen Messungen zu einer Dosisbestimmung des Produktsubstrats beinhalten:
eine Transmissionsmessung eines ersten Substrats, insbesondere
Glassubstrats, bevorzugt eines Trägersubstrats aus Glas, Daraus wird die Transmittanz und/oder die Absorbanz des Trägersubstrats bestimmt.
eine Transmissionsmessung eines zweiten Substrats, insbesondere
Glassubstrats, mit oder ohne Fixierfolie. Daraus wird die Transmittanz und/oder die Absorbanz des zweiten Substrats bestimmt.
eine Transmissionsmessung eines Substratstapels, bestehend aus einem ersten, vermessenen Glassubstrats oder Glassubstrats identischer
Spezifikationen und einem Temporärbondadhäsiv bekannter Dicke und weiteren Parametern und Vorgeschichte wie Auftrageverfahren, Charge und eines zweiten Glassubstrats mit bekannten Parametern, sowie optional einer Fixierfolie mit bekannten Parametern.
Aus diesen Transmissionsmessungen kann die Absorbanz und/oder Transmittanz des Temporärbondadhäsivs bestimmt werden.
Wird ein Substrat, insbesondere das zweite Substrat, auf ein Produktsubstrat im Substratstapel ausgetauscht, wobei die anderen Substrate sowie Parameter bevorzugt sehr ähnlich, bevorzugt identisch bleiben, kann die Dosis, welche das Produktsubstrat treffen würde, berechnet werden. Ist die resultierende Dosis kleiner als die Dosis, welche das Produktsubstrat schädigt, können die
Berechnungen evaluiert werden. Würde die resultierende Dosis das Produktsubstrat schädigen, können die Parameter basierend auf die Berechnungen angepasst werden, um den Substratstapel effektiv und ohne Schäden trennen zu können.
Insbesondere können optimale Debondparameter mit Hilfe des Wissensspeichers eingestellt werden, wenn die Eingangsgrößen streuen und/oder verändert sind.
Insbesondere die Alterung der Laserquelle oder die Dickenschwankungen im
Temporärbondadhäsiv oder die Alterung des Temporärbondadhäsiv können so erkannt und mit entsprechend ausgegebenen sowie zurückgeführten Informationen und/oder veränderten Kenngrößen kompensiert werden. Die Bestimmung der Transmittanz des zu trennenden Substratstapels auf der Fixierfolie setzt voraus, dass die Laserstrahlung über 50%, bevorzugt über 75%, besonders bevorzugt über 95%, ganz besonders bevorzugt über 99%, im optimalen Fall über 99,9%, im Idealfall über 99,99% im Temporärbondadhäsiv absorbiert wird.
Alle genannten erfindungsgemäßen Ausführungsformen und Prozesse können beliebig miteinander kombiniert werden, werden aber einzeln beschrieben. Soweit Verfahrensmerkmale beschrieben sind, sollen diese auch als
Vorrichtungsmerkmale offenbart gelten und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die zeigen in:
Figur l a eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einer ersten Scannerposition
Figur l b die erste Ausführungsform gemäß Figur l a in einer zweiten
Scannerposition,
Figur l c die erste Ausführungsform gemäß Figur l a in einer dritten
Scannerposition,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Figur 3 eine vergrößerte Teilansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur l a zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Trennen eines temporär gebondeten Substratstapels 23 durch Beaufschlagung einer
Verbindungsschicht 25 des Substratstapels 23 mittels von einem optischen System 26 ausgegebenen Laserstrahlen 16 im Transmissionsmodus. Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Basis 2, mit einem Gestell 3 und dem optischen System 26. Das optische System 26 besteht aus mehreren Bauteilen, insbesondere optischen Elementen. Die Basis 2 und das Gestell 3 können miteinander unbeweglich und ortsfest verbunden sein. Die Verbindungsschicht 25 wird auch als Bondschicht 25 bezeichnet und ist insbesondere als Temporärbondschicht ausgebildet.
Die optischen Elemente sind vorzugsweise in einem Gehäuse 4 untergebracht. Die Vorrichtung 1 verfügt über einen Laser 5. Ein von dem Laser 5 erzeugter
Laserstrahl 16 (oder mehrere Laserstrahlen 16) wird über ein Brewsterfenster 20 ausgekoppelt und über optische Elemente, insbesondere Spiegel 7, in das optische System 26 eingekoppelt. Entlang des Pfades, den der Laserstahl 1 6 zurücklegt, befinden sich vorzugsweise mindestens ein Teleskop 9 und/oder eine
Laserstrahlformeinheit 21 und/oder mindestens eine Apertur 10 und/oder eine dynamische Fokusiereinheit 1 3 und/oder halbdurchlässige Spiegel 7' zur
Aufteilung und/oder Auslenkung des Laserstrahls 1 6 und/oder ein optischer Positionssensor, insbesondere ein PSD 14, und/oder eine Autofokuseinheit 1 9, eine insbesondere dynamisch regelbare Auslenkungseinheit 29. und/oder eine
Ebenungslinseneinheit 1 5 mit Linsen 8.
Mit einer Leitung 1 8 ist die Kopplung des Lasers 5 mit der regelbaren
Auslenkungseinheit 29 symbolisiert. Die Mess- und Regelinstrumente sind mit einem nicht dargestellten Regelungsrechner verbunden.
In einer ersten Position des durch die Auslenkungseinheit 29 ausgelenkten
Laserstrahls 16 wird zumindest ein Teil des Laserstrahls 1 6 durch einen Spiegel 7 in einen ausgekoppelten Laserstrahl 16r umgelenkt und somit aus dem in Richtung des Substratstapels verbleibenden Strahlengang 16 ' ausgekoppelt. Der
ausgekoppelte Laserstrahl 16r wird an einen Laserstrahlformsensor 1 1 und/oder einen Laserstrahlenergiesensor 1 7 weitergeleitet Der ausgekoppelte Laserstrahl 1 6r wird somit vermessen, bevor der restliche, nicht ausgekoppelte Teil des
Laserstrahls 16 den Substratstapel 23 erreicht. Der ausgekoppelte Laserstrahl 16r wird zur Ermittlung einer Referenz beziehungsweise von Bezugswerten verwendet.
Der restliche Teil des Laserstrahls 16 kann die Bondschicht 25 erreichen und den Substratstapel 23 zumindest teilweise trennen. Die Substratoberfläche 24o und/oder die Bondschicht 25 können bei jeder erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , 1 ' durch eine Kamera 6 mit einem Sichtbereich 12 untersucht und vermessen werden. Die Kamera 6 ist insbesondere eine
Infrarotkamera. S ind die Substrate 24 transparent für sichtbares Licht, handelt es sich vorzugsweise um eine Kamera, die im sichtbaren Wellenlängenbereich sensitiv ist.
Der Substrathalter 22 ist insbesondere in x- und/oder y- und/oder z-Richtung bewegbar. Die Bewegung in z-Richtung kann insbesondere der Änderung der Position der Schärfentiefe dienen und/oder für eine Be- und/oder Entladesequenz der Vorrichtung verwendet werden. Vorzugsweise wird die Schärfentiefe durch eine Anpassung der Fokussierung des Laserstrahls geändert. Die Be- und/oder Entladung kann insbesondere auch mit Hilfe von Ladestiften, die in den
Substrathalter eingebaut sind, erfolgen.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Substratstapel 23 in eine Fokusebene des Laserstrahls 1 6 ' transportiert und für den
Debondvorgang fixiert, insbesondere geklemmt, sodass der Substratstapel 23 eine definierte Position auf dem Substrathalter 22 einnimmt und diese nicht verändert.
Der Substratstapel 23 wird vorzugsweise auf einem Träger in die
erfindungsgemäße Vorrichtung gebracht. In diesem Fall wird der Träger
vorzugsweise mit dem Produktsubstrat des Substratstapels 23 verbunden.
In einer ganz bevorzugten Vorgehensweise wird der Substratstapel 23 auf einer Folie (engl. : tape) fixiert, welche über einen Rahmen (engl. : frame) gespannt wird. Der Substratstapel 23 wird dabei über das Produktsubstrat mit dem Film
verbunden. Der Substratstapel 23 kann dadurch leicht transportiert werden. Durch die Verwendung einer solchen Fixierung verbleibt das, im allgemeinen relativ dünne Produktsubstrat, nach der Entfernung des Trägersubstrats auf der Folie und kann problemlos aus der erfindungsgemäßen Anlage entfernt werden.
Denkbar ist auch, dass der Substratstapel 23 ohne einen Träger von der
erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt wird. In diesem Fall sollte das Produktsubstrat allerdings eine ausreichende Dicke (Steifigkeit) besitzen, um formstabil genug zu sein.
Gemäß einer Ausführungsform, bei der kein Träger verwendet wird, ist der
Substrathalter insbesondere so konstruiert, dass er nach der Entfernung des Trägersubstrats vom Substratstapel das Produktsubstrat ausreichend genug fixieren und stabilisieren kann. Bei einer solchen Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Aufrollen des Produktsubstrats nach dem Debonden insbesondere mit angepassten Fixierungen für Produktsubstrate verhindert. Insbesondere kann es notwendig sein, dass so fixierte Produktsubstrat durch einen Trägerwechsel (engl. : carrier flip flop) auf einem anderen Träger zu fixieren, bevor man es vom Substrathalter entfernt.
Die Beaufschlagung des Substratstapels 23 mit dem Laserstrahl 1 6 ' erfolgt durch Abrasterung, insbesondere eines überwiegenden Teils, vorzugsweise der gesamten Bondschicht 25 , mittels Rasterbewegungen. Die Rasterbewegungen werden insbesondere mittels der Auslenkungseinheit 29 als Relativbewegung zwischen dem Laserstrahl 16' und dem Substratstapel 23 durchgeführt.
Alternativ dazu (oder zusätzlich) kann durch ein Teleskop 9 die Position der Schärfentiefe verändert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Abrasterung durch eine
Relativbewegung, insbesondere eine aktive Bewegung des Substrathalters 22 zum optischen System 26, erfolgen.
Die Rasterbewegung des Laserstrahls 16 ' kann verschiedene, oben beschriebene Traj ektorien und/oder Bahnen beinhalten mit dem Ziel, den Substratstapel 23 , insbesondere die Verbindungsschicht 25 , zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig, zu beaufschlagen, gleichzeitig aber möglichst wenig zu schädigen.
Für die Rasterbewegung ist es unerheblich, ob der Laserstrahl 16' und/oder der Substratstapel 23 und/oder der Substrathalter 22 die Rasterung ausführt, somit sind folgende Ausführungsformen als erfindungsgemäß offenbart: stillstehender Laserstrahl 16 ' und bewegter Substratstapel 23 , oder stillstehender Substratstapel 23 und bewegter Laserstrahl 16' , oder bewegter Laserstrahl 16' und bewegter Substratstapel 23.
Ein stillstehender Laserstrahl 16' (beziehungsweise stillstehende Gruppe von Laserstrahlen) und ein stillstehender Substratstapel wird als einmalige, also vollflächige Rasterung ohne Bewegung während der Beaufschlagung ebenfalls als erfindungsgemäß offenbart.
Der Laserstrahlsensor 30 kann in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , 1 ' in der Ebene des Temporärbondadhäsivs nicht vom
Substratstapel 23 verdeckt, neben dem Substrat platziert sein. Diese
Ausführungsform ist nicht abgebildet.
Der Laserstrahlsensor 30 kann in einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , l 'wie schematisch dargestellt, insbesondere als eine Teilfläche des Substrathalters 22, ausgebildet sein, wobei die Positionierung entweder (bevorzugt) zentrisch oder nicht zentrisch erfolgen kann.
Eine, insbesondere parallel und/oder bündig zur Substratoberfläche 23o
angeordnete, Sensorfläche des Laserstrahlsensors 30 kann mehr als 0.001 %, bevorzugt mehr als 0.005%, besonders bevorzugt mehr als 0.01 %, noch
bevorzugter mehr als 0.05%, am allerbevorzugtesten mehr als 0.1 % der
Gesamtfläche des Substrathalters 22 einnehmen.
In einer dritten, nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , 1 ' können mehr als 1 , bevorzugt mehr als 2, besonders bevorzugt mehr als 5 Laserstrahlsensoren 30 im Substrathalter 22, insbesondere an der Substratoberfläche 23o verteilt angeordnet, eingebaut sein. Dabei kann die
Skalierung der Gesamtfläche des Substrathalters zur Sensorfläche verschieden von der zweiten Ausführungsform sein.
In einer vierten, nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , 1 ' kann mindestens ein Laserstrahlsensor 30 als Flächensensor ausgebildet sein, sodass mehr als 50% der Substratstapelfläche, bevorzugt mehr als 60% der Substratstapelfläche, besonders bevorzugt mehr als 80% der Substratstapelfläche, ganz besonders bevorzugt mehr als 99% der
Substratstapelfläche beim Debonden, insbesondere in-situ vermessen werden kann.
Figur l b zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der Figur l a. Die Auslenkungseinheit 29 hat den Laserstrahl 16' in eine weitere Strahlposition ausgelenkt. Der Laserstrahl 16' trifft durch den Substratstapel 23 in dieser Strahlposition auf den Laserstrahlsensor 30. Die
Vermessung des restlichen Teils des Laserstrahls 16' nach Reflexion und/oder Transmission am/durch den Substratstapel 23, insbesondere die Bondschicht 25, erfolgt insbesondere mit dem Laserstrahlsensor 30, welcher sowohl ein
Laserstrahlenergiesensor 17 als auch ein Laserstrahlformsensor 1 1 als auch ein integrierter Sensor für die Vermessung der Energie des Laserstrahls als auch die Form des Laserstrahls geeignet ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 handelt es sich daher um eine Vorrichtung 1 zur Transmissionsmessung.
Die Figur l c zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , wie in Figur l a beschrieben wird. Die Auslenkungseinheit 29 hat den Laserstrahl 16' in eine weitere dargestellte Strahlposition ausgelenkt. Der Laserstrahl 16' trifft durch den Substratstapel 23 den Substrathalter 22. Somit ist eine vollflächige Abrasterung der Bondschicht 25 möglich.
Die Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung Γ im Reflexionsmodus, also mit einer Reflexionsmessung statt oder zusätzlich zu einer Transmissionsmessung. Im Gegensatz zur Vorrichtung 1 befindet sich ein Laserstrahlformsensor (nicht eingezeichnet) und/oder einen Laserstrahlenergiesensor (nicht eingezeichnet) oberhalb des Substratstapels 23 und vermisst die von der Bondschicht 25
reflektierte Strahlung.
Die Substratoberfläche 24o und/oder die Bondschicht 25 können in jeder
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , durch eine Kamera 6 mit einem Sichtbereich 12 untersucht und vermessen werden. Die Kamera 6 ist insbesondere eine
Infrarotkamera, mit Vorzug eine Kamera, die IR und sichtbares Licht gleichzeitig erfassen kann. Die Kamera 6 ist sowohl auf die Transparenz des Substratstapels 23 als auch auf die verwendete Laserstrahlung so abgestimmt, dass das
Ablösevorgang mit optischen Mitteln beobachtet werden kann.
Der Substrathalter 22 ist insbesondere in x- und/oder y- und/oder z-Richtung bewegbar. Die Bewegung in z-Richtung kann insbesondere der Änderung der Position der Schärfentiefe dienen und/oder für die Be- und/oder Entladesequenz der Vorrichtung verwendet werden.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Substratstapel 23 in eine Fokusebene des Laserstrahls 16' transportiert und für den Debondvorgang geklemmt, dass der Substratstapel 23 eine Position auf dem Substrathalter 22 einnimmt und diese nicht verändert. Die Rasterbewegungen werden insbesondere mittels Auslenkungseinheit 29 als Relativbewegung zwischen Laserstrahl 16 und Substratstapel durchgeführt.
Alternativ dazu (oder zusätzlich) kann durch ein Teleskop 9 die Position der Schärfentiefe verändert werden. Die Relativbewegung, insbesondere die aktive Bewegung des Substrathalters 22 zum optischen System 26 erlaubt eine
Abrasterung der gesamten Bondschicht 25.
Alternativ dazu (oder zusätzlich) kann durch ein Teleskop 9 die Position der Schärfentiefe verändert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine Relativbewegung, insbesondere die aktive Bewegung des Substrathalters 22 zum optischen System 26 eine
Abrasterung der gesamten Bondschicht 25 erreichen.
Es ist in einer nicht dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 , 1 ' möglich, dass die Vorrichtung 1 , 1 ' einen Laserstrahlsensor 30 für reflektive Messungen beinhaltet, jedoch keinen Laserstrahlsensor 30 für
Transmissionsmessungen. Diese Vorrichtung 1 , 1 ' kann bei Verwendung eines nicht transparenten Produktsubstrats verwendet werden.
In der Darstellung von Figur 2 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , 1 ' sind drei dedizierte Strahlengänge des Laserstrahls 16 gleichzeitig eingezeichnet, wobei zwei Randstrahlen und ein Mittelstrahl dargestellt ist. Dies dient in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform nur zur Veranschaulichung von Randlagen eines einzelnen Laserstrahls 16, welche gleichzeitig einen Fleck auf dem Substrat bearbeiten können.
In einer weiteren erfindungsgemäßen, nicht dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 , 1 ' ist es durch entsprechenden Anpassungen (Strahlenteiler, Mehrere Laserquellen) des Laserstrahls 16 und der Auslenkungseinheit 29 möglich, zeitgleich mehrere Laserstrahlen parallel, insbesondere massiv parallel zum Debonden zu verwenden.
Die Figur 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Substratstapels 23, bestehend aus zwei Substraten 24 und einer Bondschicht 25. Der fokussierte Laserstrahl 16 besitzt an der jeweiligen x-y Position einen endlichen
Schärfentiefebereich 28 in z-Richtung. Der Substratstapel 23 weist eine leichte Krümmung mit einem Krümmungsradius 27 auf. Um den Schärfentiefebereich 28 an jeder x-y Position exakt an der Bondschicht 25 ausrichten zu können, ist die z- Position des Schärfentiefebereichs 28 vorzugsweise verstellbar. Die Verstellung erfolgt durch mindestens eines der optischen Elemente, vorzugsweise durch mindestens eines der Teleskope 9, die sich im Strahlengang des Laserstrahls 16 befinden. Die Figur 3 zeigt eines der Teleskope 9 exemplarisch als vorgeschaltenes optisches Element. Der Schärfentiefebereich 28 ist in z-Richtung insbesondere dünner als der Substratstapel 23. Mit Vorzug ist der Schärfentiefebereich kleiner als die Schichtdicke des Klebers, mit besonderem Vorzug < 0,5 mal der Dicke des Klebers.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Basis
Gestell
Gehäuse
Laser
Kamera
Spiegel
' teildurchlässiger Spiegel
Linse
Teleskop
0 Apertur
1 , 1 1 ' Laserstrahlformsensor
Sichtbereich
Dynamische Fokusiereinheit
PSD (position sensitive device)
Ebenungslinseneinheit (engl. : field flattening unit)
Laserstrahl
' Laserstrahl
r ausgekoppelter Laserstrahl
, 17' Laserstrahlenergiesensor
Leitung
Autofokuseinheit
Brewsterfenster
Laserstrahlformeinheit
Substrathalter
Substratstapel
Substrat
ο Substratoberfläche
Verbindungsschicht/Bondschicht Optisches System Krümmungsradius Schärfentiefebereich Auslenkungseinheit Laserstrahlsensor

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Trennen eines temporär gebondeten Substratstapels (23) durch Beaufschlagung einer Verbindungsschicht (25) des Substratstapels (23) mittels von einem Laser (5) ausgegebenen Laserstrahlen ( 1 6, 16'), dadurch gekennzeichnet, dass während der Beaufschlagung der
Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen ( 16, 16 ' ) an dem temporär gebondeten Substratstapel (23) reflektierte und/oder transmittierte Laserstrahlen ( 16, 16 ' , 16r) des Lasers (5) erfasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei vor der Beaufschlagung der
Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen ( 16, 16') an dem temporär gebondeten Substratstapel (23) oder einem Referenzsubstratstapel reflektierte und/oder transmittierte Laserstrahlen (16, 16' , 16r) des Lasers (5) erfasst werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Strahlform und/oder ein Intensitätsprofil der Laserstrahlen (16, 16') mittels der erfassten Laserstrahlen (16, 16' , 16r) gesteuert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Beaufschlagung der Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen ( 16, 1 6') gerastert erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfassten Laserstrahlen ( 16, 16', 16r) ausgewertet und zur Steuerung des Verfahrens verwendet werden.
Vorrichtung zum Trennen eines temporär gebondeten Substratstapels (23) mit:
Mitteln zur Beaufschlagung einer Verbindungsschicht (25) des
Substratstapels (23) mittels von einem Laser (5) ausgegebenen
Laserstrahlen (16, 16'),
Erfassungsmitteln zur Erfassung von an dem temporär gebondeten Substratstapel (23) und/oder einem Referenzsubstratstapel
reflektierten und/oder transmittierten Laserstrahlen (16, 16' , 16r) des Lasers (5).
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei Erfassungsmittel zur Erfassung von vor der Beaufschlagung der Verbindungschicht (25) mit den Laserstrahlen ( 16, 16') an dem temporär gebondeten Substratstapel (23) oder einem
Referenzsubstratstapel reflektierte und/oder transmittierte Laserstrahlen (16, 16' , 16r) des Lasers (5) erfassbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, die eine
Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Strahlform und/oder ein
Intensitätsprofil der Laserstrahlen (16, 16') mittels der erfassten
Laserstrahlen (16, 16' , 16r) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit:
einer Basis (2),
einem Gestell 3,
einem optischen System 26 zur Beeinflussung der Strahlform und/oder Strahlrichtung der Laserstrahlen (16, 16' , 16r) und
einem Substrathalter (22) zur Aufnahme und Fixierung des
Substratstapels (23), wobei der Substratstapel relativ zu den
Laserstrahlen ( 16, 16') bewegbar ist.
EP17765181.7A 2017-09-12 2017-09-12 Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels Pending EP3682470A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/072869 WO2019052634A1 (de) 2017-09-12 2017-09-12 Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3682470A1 true EP3682470A1 (de) 2020-07-22

Family

ID=59856533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17765181.7A Pending EP3682470A1 (de) 2017-09-12 2017-09-12 Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11534868B2 (de)
EP (1) EP3682470A1 (de)
JP (2) JP7130735B2 (de)
KR (2) KR20200050967A (de)
CN (1) CN111095519B (de)
TW (1) TWI799444B (de)
WO (1) WO2019052634A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7339031B2 (ja) * 2019-06-28 2023-09-05 株式会社ディスコ レーザー加工装置
US20210078294A1 (en) * 2019-09-16 2021-03-18 Shenzhenshi Yuzhan Precision Technology Co., Ltd. Glass article, methods for manufacturing the same, and laser welding equipemnt
CN111933531B (zh) * 2020-08-11 2023-06-20 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于激光键合的立体电路积层制造方法
TWI773067B (zh) * 2021-01-04 2022-08-01 財團法人工業技術研究院 雷射光路之調校方法與雷射光路之調校裝置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8415208B2 (en) * 2001-07-16 2013-04-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and peeling off method and method of manufacturing semiconductor device
US20030224581A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Robert Bosch Gmbh Flip chip packaging process using laser-induced metal bonding technology, system utilizing the method, and device created by the method
JP4439210B2 (ja) * 2002-08-29 2010-03-24 京セラ株式会社 ダミーウエハ
JP4038435B2 (ja) * 2002-10-15 2008-01-23 Ｊｕｋｉ株式会社 ダイボンディング装置
WO2011123205A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 Imra America, Inc. Laser-based material processing apparatus and methods
US9111981B2 (en) 2008-01-24 2015-08-18 Brewer Science Inc. Method for reversibly mounting a device wafer to a carrier substrate
KR100953686B1 (ko) * 2008-02-18 2010-04-19 에이피시스템 주식회사 레이저 가공장치
JP2011040564A (ja) 2009-08-11 2011-02-24 Toshiba Corp 半導体素子の製造方法および製造装置
JP2011083795A (ja) * 2009-10-15 2011-04-28 Pulstec Industrial Co Ltd レーザ加工装置およびレーザ加工方法
TWI541093B (zh) 2009-12-07 2016-07-11 Ipg Microsystems Llc 雷射剝離系統及方法
WO2013010113A1 (en) 2011-07-14 2013-01-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Non-contact transfer printing
JP5878330B2 (ja) 2011-10-18 2016-03-08 株式会社ディスコ レーザー光線の出力設定方法およびレーザー加工装置
WO2013126927A2 (en) * 2012-02-26 2013-08-29 Solexel, Inc. Systems and methods for laser splitting and device layer transfer
JP6007688B2 (ja) * 2012-09-11 2016-10-12 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP6110136B2 (ja) * 2012-12-28 2017-04-05 株式会社ディスコ ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
US20140251533A1 (en) * 2013-03-11 2014-09-11 Samsung Display Co., Ltd. Substrate peeling device, method for peeling substrate, and method for fabricating flexible display device
GB2519088B (en) * 2013-10-08 2015-09-16 M Solv Ltd Laser scanning system for laser release
US20160133486A1 (en) * 2014-11-07 2016-05-12 International Business Machines Corporation Double Layer Release Temporary Bond and Debond Processes and Systems
JP6399913B2 (ja) 2014-12-04 2018-10-03 株式会社ディスコ ウエーハの生成方法
JP6314082B2 (ja) 2014-12-18 2018-04-18 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
WO2016112975A1 (de) * 2015-01-14 2016-07-21 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren und vorrichtung zum lösen eines substrats von einem substratstapel
CN105977194A (zh) 2016-06-30 2016-09-28 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 纳秒固态激光调制系统及键合晶圆分离的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7428752B2 (ja) 2024-02-06
CN111095519A (zh) 2020-05-01
JP7130735B2 (ja) 2022-09-05
TWI799444B (zh) 2023-04-21
KR102550390B1 (ko) 2023-07-03
KR20200050967A (ko) 2020-05-12
JP2020537817A (ja) 2020-12-24
WO2019052634A1 (de) 2019-03-21
KR20220116568A (ko) 2022-08-23
TW201923949A (zh) 2019-06-16
CN111095519B (zh) 2023-08-18
US20210060710A1 (en) 2021-03-04
US11534868B2 (en) 2022-12-27
JP2022133361A (ja) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3682470A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels
DE68924563T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenanalyse.
DE3422143A1 (de) Geraet zur wafer-inspektion
DE102016120523A1 (de) Ablenkeinheit
DE102006039760A1 (de) Beleuchtungssystem mit einem Detektor zur Aufnahme einer Lichtintensität
DE4136698A1 (de) Musterdefekt-nachweiseinrichtung und raeumliches frequenzfilter zur verwendung in dieser
DE60130348T2 (de) Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltungsanordnung
EP2976627B1 (de) Verfahren zur erzeugung von bilddaten eines objekts
DE102013214008A1 (de) Optikanordnung
DE102018128377A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Schweißprozesses zum Verschweißen von Werkstücken aus Glas
DE68916168T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer Oberfläche.
EP2689230B1 (de) Laser-mikrodissektionsverfahren und laser-mikrodissektionsvorrichtung
WO2013056828A1 (de) Vorrichtung zum bestimmen der temperatur eines substrats
DE102019205847A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung mindestens einer Modifikation in einem Festkörper
WO2012159963A1 (de) Verfahren zur homogenisierung des laserstrahlprofils bei prozessen unter einsatz eines flüssigkeitsstrahlgeführten lasers und entsprechende vorrichtung
DE102010052701A1 (de) Vorrichtung zum Messen einer Ladungsträgerlebensdauer in einem Halbleitersubstrat
DE102010029133A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung von pyramidalen Oberflächenstrukturen auf einem Substrat
DE102011001091C5 (de) Verfahren und Einrichtung zur mikroskopischen Bildaufnahme einer Probenstruktur
DE112022003387T5 (de) Laserverarbeitungsvorrichtung und Laserverarbeitungsverfahren
DE102020201482B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Reparieren eines Defekts einer optischen Komponente für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich
EP1926985B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum hochaufgelösten optischen abtasten einer probe
DE112006001006T5 (de) Bearbeitungsverfahren mit einem fokussierten Ionenstrahl und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2009083164A1 (de) Gitterspiegel zur online-überwachung eines laserstrahls und überwachungsvorrichtung damit
DE19717912A1 (de) Verfahren zur Strukturierung von Oberflächen
DE102011078885A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Absorption in einem Rohling

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200317

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20231018