JP6140194B2 - 製品基板をキャリア基板に一時的に接合する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の形式の、製品基板をキャリア基板に一時的に接合する方法に関する。

チップのような構造体を備えた製品基板の処理は、半導体工業においてしばしば必要であり、機械的かつ／又は化学的な処理ステップ又は別の処理ステップ（リソグラフィ、塗装、被覆等）並びにＡからＢへの製品基板の搬送を含み得る。

さらに、構成部品密度をさらに高めるために、製品基板の半径がますます大きくなると（２００ｍｍ、３００ｍｍ、さらには４５０ｍｍまで）、大きな小型化圧力が生じる。このような極薄の製品基板の取り扱いには著しい技術的問題が伴うことは容易に想像される。

使用されるキャリア材料、及びキャリア基板と製品基板との間で使用される接合層に応じて、接合層を溶解又は破壊する様々な方法が公知であり、例えば、ＵＶ光、レーザービーム、熱作用又は溶剤の使用が公知である。

数μｍの基板厚さである薄い基板は剥離・引き抜きの際に破損しやすく、又は、剥離過程に必要な力により損傷されるので、剥離はますます危険なプロセスステップの一つとみなされている。

さらに、薄い基板は、殆ど形状安定性を有しておらず、典型的には支持材料なしでは丸まってしまう。多くは背面が薄くされたウェハを主体とする製品基板の取り扱い中には、さらに、ウェハの位置固定及び支持も実際に必要である。

キャリア基板への製品基板の一時的な接合（テンポラリーボンディング）のための公知の方法は、ウェハの容易な剥離のために、両面接着フィルム、液体、ワックス、又は類似の物質等を用いており、これにより処理後、製品基板をできるだけ容易かつエネルギをかけずにキャリア基板から分離することができる。このような方法は、米国特許第５７２５９２３号明細書、米国特許第２００７０１８４６３０号明細書、欧州特許第１２８６３８５号明細書、米国特許第５８６３３７５号明細書に開示されている。

一時的な接合の際には以下のような技術的問題が生じる。
１．部分的に高価な材料の材料消費量が高い。
２．テンポラリーボンディングの際に高温が生じ、これにより所要エネルギ量が高くなる。
３．時間のかかる剥離プロセス。特に接合層の化学的分離若しくは溶解の際に、特に湿式の化学的プロセスでは、往々にして手間がかかり、環境破壊的であり、ひいては効率が悪い。さらに化学的溶解では、製品基板の剥離前に接合層が完全に溶解されないことにより、いくつかの個所ではなお付着作用があり、剥離の際にこの個所で製品ウェハの破壊が生じる。
４．剥離後の製品基板のクリーニングが必要である。

そこで本発明の課題は、製品基板をできるだけ破壊することなく、できるだけ僅かなエネルギでキャリア基板上に一時的にボンディングすると共に、製品基板を再び容易にキャリア基板から分離することができるような方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成により解決される。本発明の有利な別の構成は従属請求項に記載されている。明細書、請求の範囲及び／又は図面に記載された少なくとも２つの特徴から成る全ての組み合わせも本発明の範疇にあるものである。値範囲が規定されている場合、記載した範囲内にある値も、制限値として開示されたとみなすべきであって、任意の組み合わせで請求の範囲とすることができる。

本発明の根底を成す思想は、抗付着層をキャリア基板ではなく、製品基板に、即ち特に、チップを有していない領域に、好適には製品基板の周縁部に沿って、さらに好適には、反対側のキャリア基板の面には接合層が設けられている領域に設けることにある。

このようにして本発明によれば、キャリア基板に、接合層とキャリア基板とによって、製品基板に設けられた構造体、特にチップのための収容室を形成することができる。

この場合、本発明によれば、抗付着層は、キャリア基板に設けられた接合層に接触する際に、製品基板の処理と搬送のために十分な付着力が作用するように設計及び構成されている。

製品基板とは、例えば半導体ウェハのような製品基板を意味しており、通常は、０．５μｍ〜２５０μｍの厚さまで薄くされていて、ますます薄い製品基板に向かう傾向がある。

キャリア基板としては、例えば厚さ５０μｍ〜５０００μｍの、特に５００μｍ〜１０００μｍの厚さを有したキャリア基板が使用される。

本発明の好適な態様によれば、接合面区分は、キャリア基板の側方周面に沿って、特に、好適には製品基板受容面に対して同心的なリング区分に配置されている。接合層及び／又は抗付着層を、製品基板の及び／又はキャリア基板の側方周面に沿って、特に、好適には同心的な、リング区分に、各表面にわたって均質若しくは均一に分布するように設けることにより、製品基板上に設けられた構造体を損傷することなく、製品基板を僅かな手間でキャリア基板上に取り付けることができ、同様に容易にキャリア基板から再び剥離することができる。

好適には、構造体は、少なくとも部分的に、好適には完全に、抗付着層によって取り囲まれる。このようにして同時に、構造体は抗付着層によって外部からの影響に対して保護されている。

本発明の好適な態様では、キャリア基板の製品基板受容面とは反対側の剥離面に少なくとも主に中央から、又は少なくとも主に側方から作用する引張力を、前記キャリア基板に負荷することによりキャリア基板から製品基板が剥離される。

この場合、剥離面を特に全面的に吸い付ける、好適には柔軟なキャリアホルダによって引張力を付与すると特に好適である。キャリアホルダとしては特に、特に負圧、例えばサクショントラック、穴、又は吸込カップを使用する、キャリア基板を受容するためのチャック、特にスピナーチャックが適している。選択的には、例えば側方のクランプによるような機械的な受容も考えられる。別の選択的な態様では、受容は静電気的に行われる。特に中央からの剥離の際にはフレキシブルなキャリアホルダが好適であり、これにより、製品基板の剥離を特に優しく行うことができる。一方、側方の剥離の際には、剛性的なキャリアホルダが考えられる。

製品基板ホルダは特に同様の形式であり、好適には、キャリアホルダが形成されているのと同様に構成され、キャリアホルダとは逆方向の力を製品基板に、特に全面に加える。

剥離が同心的に、収容室に面した接触面の内側から行われるならば、剥離の際にキャリア基板の中央を負荷する実施態様に該当し、特にフレキシブルなキャリアホルダと共に行われる。これにより特に優しく、少しずつ、均一に中央から周囲に向かう剥離が行われる。

これに対し、本発明によれば好適には、キャリア基板から製品基板を、又は逆に製品基板からキャリア基板を、主に側方から剥離する態様では、機械的な分離手段によって剥離を開始することが考えられ、これにより剥離の開始を唐突なものでないように、ひいては製品基板にとって優しく行うことができる。

本発明によれば好適には、接合層と抗付着層との間に作用する付着力は、０．１ｍＪ／ｍ^２〜１０Ｊ／ｍ^２、特に１ｍＪ／ｍ^２〜１Ｊ／ｍ^２であり、この場合、接触面の材料選択及びサイズにより調節が行われる。

本発明のさらなる利点、特徴、詳細は以下に、図示した好適な実施態様の説明に記載される。

本発明による方法の経過を概略的に示した図である。 本発明によりキャリア基板に接合された製品基板を概略的に示した側面図である。 本発明の第１の態様によるキャリア基板からの製品基板の剥離を概略的に示した図である。 本発明の第２の態様によるキャリア基板からの製品基板の剥離を概略的に示した図である。

図面において同じ又は同じ機能を有する構成部分には同じ符号を付与する。

図１には、好適には少なくとも部分的にチップから成る構造体３、特に所定のトポグラフィを備えた製品基板２をキャリア基板６に一時的に接合（テンポラリーボンディング）するための本発明による方法の経過が示されている。この経過は、図平面において左から右に向かって、最終的な製品基板・キャリア基板複合体７となるまでのものである。

このキャリア基板６では、キャリア基板６の製品基板受容面６ｏの接合面区分１３に、製品基板受容面６ｏに対して同心的な、リング状の接合層５が設けられており、この接合層５はキャリア基板６の側方周面６ｓから内側に向かって延在している。接合層５は製品基板受容面６ｏから突出している。

特にこれに並行して、好適には同時に、製品基板２の接合面２ｕの抗付着面区分１５には抗付着層４が設けられる。抗付着層４は、製品基板２の側方周面２ｓから内側に向かって延在しており、同心的なリング区分を形成している。抗付着層４のリング幅４ｂは、接合層５のリング幅５ｂに相当する。抗付着層４も同様に接合面２ｕから突出している。抗付着層４は、同時に、接合面２ｕに設けられた構造体３を取り囲んでいる、特に包囲している。

リング幅４ｂ及び／又はリング幅５ｂは、好適に１ｍｍ〜２５ｍｍ、特に５ｍｍ〜１５ｍｍである。

次いで、製品基板２を１８０°回転させ、即ち、いわば反対向きにし、製品基板２の抗付着層４を、次のステップで、キャリア基板６の接合層５に対して、機械的かつ／又は光学的に位置合わせできるようにする。

次いで、さらなる方法ステップで、抗付着層４を接合層５に接触面１６で一時的に接合する。

図２に示したように、本発明の解決手段は、抗付着層４が、製品基板２及び／又はキャリア基板６の全面にではなく縁部にのみ、即ち周囲にのみ設けられていることにある。製品基板２、特に製品ウェハの構造体３、特にダイスは、リング状の抗付着層４の内側に位置している。相応に強い接着作用を有する接合層５は、キャリア基板６上に同様に周囲に、抗付着層４に対応するように設けられている。接触後は、製品基板２と、各側方周面２ｓと６ｓとにそれぞれ円環状に設けられた接合層５と、抗付着層４と、キャリア基板６とによって、構造体３を収容するための収容室１４が、特にシールされて形成されており、抗付着層４の厚さ４ｄと接合層５の厚さ５ｄとは合わせて、本発明によれば、製品ウェハ２上の構造体３よりも高い収容室１４の高さＨを形成しているので、構造体３は支持ウェハ６に接触しない。厚さ４ｄは好適には、単分子層の厚さより大きく、５μｍよりも小さく、特に２μｍよりも小さい。厚さ５ｄは好適な構成では、１μｍ〜１０００μｍであり、特に５μｍ〜５００μｍであり、特に１０μｍ〜２００μｍである。厚さ５ｄの調節により、収容室１４の高さＨを、構造体３の高さに合わせることができる。

キャリア基板６と製品基板２との間の一時的な接合を形成する接触面１６は、これまで公知の方法の場合よりもずっと小さい面積を有しており、剥離の際には、抗付着層４と接合層５との間で作用している付着力のみを克服すれば良い。この付着力は、処理中及び搬送中に製品基板２とキャリア基板６とを接合保持するのに十分な大きさであるが、比較的小さい力をかけることにより再び互いに分離することができるものである。何故ならば特に、接触面１６は、製品基板受容面６ｏの、かつ／又は接合面２ｕの全面積のうち僅かな部分しか占めていないからである。

相応の処理ステップの実行後又は搬送後にキャリア基板６から製品基板２を剥離するための本発明による好適な２つの構成が図３及び図４に示されている。これらの構成は特に、付着力を克服するための引張力をキャリア基板６へと導入する位置が異なっている。

図３に示した態様では、キャリア基板６からの製品基板２の剥離は、キャリア基板６の少なくとも主に側方周面６ｓの周面区分に引張力を負荷することにより行われる。この引張力は、製品基板受容面６ｏとは反対側の剥離面６ｕに設けられた剛性的なキャリアホルダ１２によって、キャリア基板６へと伝達される。これによりキャリア基板６は、接合面２ｕとは反対側の保持面２ｏで製品基板ホルダ９によって位置固定された製品基板２から、製品基板２の周面区分を起点として剥離され、即ち、この周面区分において、接触面１６で接合区分５と付着層４との間で作用する付着力を克服することにより剥離される。剛性的なキャリアホルダ１２を使用する場合に、引張力が側方ではなくむしろ中央に加えられるならば、接触面１６全体における付着力をほぼ同時に克服しなければならない。これは高い引張力によって製品基板２を著しく負荷することにつながる。特に最初に加えるべき引張力は、引張力を付与する領域で、即ち側方から、特に機械的な分離手段、例えば爪又は楔によって、接合層５と付着層４との間の接合の分離を開始することにより支援することができ、これにより引張力をさらに減じることができる。

キャリアホルダ１２及び製品基板ホルダ９は、好適には、サクショントラック８を介して働く。このサクショントラック８は、製品基板２若しくはキャリア基板６をできるだけ均一に、特に全面的に、キャリア基板６の剥離面６ｕで若しくは製品基板２の保持面２ｏで位置固定する。

図４に示した本発明による好適な剥離の態様では、フレキシブルな、特に弾性的なキャリアホルダ１２´を、製品基板２からのキャリア基板６の剥離のために使用しており、この場合、キャリア基板６の剥離の際の引張力はキャリア基板６の主に中心に加えられるので、図３による剥離とは異なり剥離は外側から始まるのではなく、接触面１６の内側１６ｉから始まる。

これにより剥離は、内側から、即ち中心から外側に向かって同心的に行われる。この場合、製品基板受容面６ｏに沿ったキャリア基板６の曲がりは、キャリアホルダ１２´の弾性と厚さにより調節可能である。

図４に示した態様では特に、剥離中にキャリア基板６を確実にフレキシブルなキャリアホルダ１２´に位置固定するために、サクショントラック８がキャリア基板６の剥離面６ｕでキャリア基板６の側方周面６ｓのできるだけ近傍で、特に背面側から接合面区分１３に作用することが重要である。

剥離は、製品基板ホルダ９を収容するための、支持部１１上に位置固定された収容部１０と、製品基板ホルダ９と、サクショントラック８に接続するための真空装置（図示せず）とから成る剥離装置１によって行われる。さらに、剥離装置１は、キャリアホルダ１２，１２´に、上記引張力を負荷するロボット機構、特にロボットアームの形ロボット機構（図示せず）を有している。

本発明によれば好適には、キャリア基板のための主成分として、以下の材料、即ちＳｉ、ガラス、セラミックのうちの１つ又は複数が選択される。抗付着層／接合層５のための主成分としては本発明によれば以下の材料、即ち、ポリマ、金属、低粘性材料、フィルムのうちの１つ又は複数が選択される。

１ 剥離手段
２ 製品基板
２ｏ 保持面
２ｓ 側方周面
２ｕ 接合面
３ 構造
４ 抗付着層
４ｂ リング幅
４ｄ 厚さ
５ 接合層
５ｂ リング幅
５ｄ 厚さ
６ キャリア基板
６ｏ 製品基板受容面
６ｓ 側方周面
６ｕ 剥離面
７ 製品基板・キャリア基板複合体
８ サクション構造
９ 製品基板ホルダ
１０ 収容部
１１ 支持体
１２，１２´ キャリアホルダ
１３ 接合面区分
１４ 収容室
１５ 抗付着面区分
１６ 接触面
１６ｉ 内側
Ｈ 高さ

Claims (9)

1. キャリア基板（６）の製品基板受容面（６ｏ）に、該製品基板受容面（６ｏ）の接合面区分（１３）において接合層（５）を設けるステップと、
   製品基板（２）の接合面（２ｕ）に、前記接合面区分（１３）に少なくとも部分的に面状に対応する前記接合面（２ｕ）の抗付着面区分（１５）において、僅かな付着力を有した抗付着層（４）を設け、この際に、前記接合層（５）と前記キャリア基板（６）並びに前記製品基板（２）と前記抗付着層（４）とによって画成される、前記製品基板（２）の前記接合面（２ｕ）に設けられた前記接合面（２ｕ）から突出する構造体（３）を収容するための収容室（１４）を形成するステップと、
   前記製品基板（２）を前記キャリア基板（６）に対して位置合わせし、前記接合層（５）を前記抗付着層（４）に接触面（１６）で接合するステップと、
   を有した、製品基板（２）をキャリア基板（６）に一時的に接合する方法。
2. 前記接合面区分（１３）は、前記キャリア基板（６）の側方周面（６ｓ）に沿って、前記製品基板受容面（６ｏ）に対して同心的な、リング区分に配置されている、請求項１記載の方法。
3. 前記抗付着面区分（１５）は、前記製品基板（２）の側方周面（２ｓ）に沿って、前記抗付着面区分（１５）に対して同心的な、リング区分に配置されている、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記構造体（３）を、少なくとも部分的に、前記抗付着層（４）によって取り囲む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記キャリア基板（６）の前記製品基板受容面（６ｏ）とは反対側の剥離面（６ｕ）に、少なくとも主に中央から、又は少なくとも主に側方から作用する引張力を、前記キャリア基板（６）に負荷することにより、前記キャリア基板（６）から前記製品基板（２）を剥離する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記剥離面（６ｕ）を全面的に吸い付ける柔軟なキャリアホルダ（１２，１２´）によって前記引張力を付与する、請求項５記載の方法。
7. 前記剥離を、前記接触面（１６）の、前記収容室（１４）に面した内側（１６ｉ）から同心的に行う、請求項５又は６記載の方法。
8. 少なくとも主に側方の前記剥離を開始する際に、機械的な分離手段によって剥離を開始する、請求項５記載の方法。
9. 製品基板・キャリア基板複合体（７）であって、
   キャリア基板（６）の製品基板受容面（６ｏ）に、該製品基板受容面（６ｏ）の接合面区分（１３）において設けられた接合層（５）を有したキャリア基板（６）と、
   接合層（５）と、製品基板（２）の接合面（２ｕ）に、前記接合面区分（１３）に少なくとも部分的に面状に対応する前記接合面（２ｕ）の抗付着面区分（１５）において設けられた抗付着層（４）との間の接触面（１６）に沿って前記キャリア基板（６）に接合された製品基板（２）とを備えており、前記接合層（５）と前記キャリア基板（６）並びに前記製品基板（２）と前記抗付着層（４）とによって画成された収容室（１４）に、前記製品基板（２）の前記接合面（２ｕ）に設けられた、前記接合面（２ｕ）から突出する構造体（３）が収容されている、製品基板・キャリア基板複合体。

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