KR20160098472A - 기판에 임시 결합하게 되는 핸들 웨이퍼를 제작하는 방법 - Google Patents

기판에 임시 결합하게 되는 핸들 웨이퍼를 제작하는 방법 Download PDF

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피에르 몽미
로렌트 발리
프랭크 포우넬
미첼 펠랏
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명의 방법은: a) 수용면(2)을 포함하는 캐리어 기판(1)을 제공하는 단계; b) 점착방지 코팅(4)을 수용면(2) 상에 증착하는 단계로서, 점착방지 코팅(4)은 중심 지역(5) 및 주변 지역(6)을 포함하는, 단계; 및 c) 핸들 웨이퍼(100)를 획득하기 위하여, 점착방지 코팅(4)의 주변 지역(6)을 제거하고 리세스(9)를 캐리어 기판(1)의 주변부에 형성하도록, 캐리어 기판(1)을 트리밍하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 기판(3)을 전술한 방법을 사용하여 제작된 핸들 웨이퍼(100)에 임시로 결합하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전술한 방법을 사용하여 제작된 핸들 웨이퍼(100)에 관한 것이다.

Description

기판에 임시 결합하게 되는 핸들 웨이퍼를 제작하는 방법{PROCESS FOR FABRICATING A HANDLE WAFER INTENDED TO BE TEMPORARILY BONDED TO A SUBSTRATE}
본 발명은 특히 전자공학, 광학 또는 광전자공학의 분야에서의 적용을 위해 기판과의 임시 결합용 핸들 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 기판을 핸들 기판에 임시로 결합하기 위한 방법에 관한 것이고, 더 나아가 본 발명의 제작 방법에 의하여 얻어지는, 기판과의 임시 결합용 핸들 기판에 관한 것이다.
마이크로전자 분야에서 이루어지는 최근의 진보를 활용하려면, 특히 그 두께가 50 내지 150 마이크로미터 사이인 초박형 기판을 형성하고 다룰 수 있어야 한다. 사실상, 이러한 초박형 기판은 생산 라인에서 그리고 종래에 사용되는 표준 툴들을 사용해서는 다루기가 어렵다. 게다가, 이러한 초박형 기판을 구성하는 재료의 성질에 따라서, 초박형 기판은 때때로 가요성이 있어서 평시에 스스로 휘어지게 되기 때문에 사용하기가 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 임시 결합 기법에 따르면 접착제 중합체층을 이용하여 캐리어 기판 상의 적합한 위치에 기판을 유지할 수 있다. 그러면 기판 상에서, 형성된 스택을 표준 툴로써 핸들링하는 것과 기술적 단계들을 수행하는 것이 가능해 진다. 박형화 및 전자 컴포넌트의 제조 단계가 수행되고 나면, 기판은 자신의 캐리어 기판으로부터 분리(debonding)된다. 종래에는 분리 작업이 일련의 화학적 작용들과 기계적 작용들을 사용해서 이루어진다. 좀 더 구체적으로는, 존 본드(Zone Bond)® 기법이라는 명칭으로 알려진 방법은, 다음 단계들에 따라서 제조되는 캐리어 기판으로부터의 임시 결합을 제안한다:
1- 수지를 예를 들어 실리콘 또는 유리로 제작된 캐리어 기판의 주변 영역(peripheral area)에 15 내지 50 mm의 폭에 걸쳐 증착하는 단계,
2- 일반적으로 불화처리된 접착방지제 화합물(anti-adhesive compound)을 캐리어 기판의 중심 부분 상에 증착하는 단계,
3- 접착방지제 화합물을 건조시키고 세정하는 단계,
4- 적합한 용매를 이용하여 상기 주위 영역의 수지를 검화(gumming)하는 단계, 및
5- 캐리어 기판을 건조시키는 단계.
따라서, 중심에는 접착방지제 영역을 가지고 주변 영역에는 미처리된 실리콘(또는 유리) 링을 가지는 캐리어 기판이 얻어진다. 그러면, 이러한 링은 접착제가 사전에 도포된 기판과의 결합시 접착성이 생기게 보장된다. 필요한 처리가 기판에 수행되고 나면, 스택의 주변 부분에서 화학적 공격(chemical attack)에 의해 결합이 약화된다. 이러한 화학적 공격이 접착방지층에 의하여 나타내는 약한 접착력과 함께 작용하게 되면, 기판이 자신의 캐리어로부터 기계적으로 분리될 수 있게 된다.
이러한 방법에 대한 알려진 변형예는 다음 단계들을 수행하는 것으로 이루어진다:
1- 접착제 성분을 캐리어 기판의 주변 부분에 증착하는 단계,
2- 접착제를 건조시키는 단계,
3- 접착방지제 성분을 캐리어 기판의 중심 부분에 증착하는 단계, 및
4- 접착방지제 성분을 건조시키고 세정하는 단계.
결과적으로 얻어지는 캐리어 기판은 중심부에 접착방지제 영역을 가지고 주변 영역에 접착제 링을 가짐으로써, 접착제 성분을 기판 상에 도포할 필요가 없어지게 된다.
상기 방법의 두 번째 변형예는 다음 단계들을 포함하는 것으로 고려될 수 있다:
1 - 접착방지제 성분을 캐리어 기판에 증착하는 단계,
2- 접착방지제 성분을 건조시키고 세정하는 단계,
3- 접착방지제 성분의 주변 부분을 접착방지제의 용매를 사용한 화학적 공격에 의하여 제거하는 단계,
4- 캐리어 기판을 건조시키는 단계,
5- 접착제 성분을 캐리어 기판의 주변 부분에 증착하는 단계, 및
6- 접착제 성분을 건조시키는 단계.
그러면, 접착방지 중심 영역 및 주변 영역 상의 접착제 링을 가지는 캐리어 기판이 얻어져서 기판과 결합하게 된다.
그러나, 이러한 단계들은 수행하기에 너무 길고 세부적이다. 사실상, 결합의 품질 그리고 분리의 품질은 캐리어 기판의 둘레를 따라 형성되는 주변 링의 치수의 정확도 및 균질성에 따라 달라진다. 더욱이, 기판과 캐리어 기판을 접착층을 통해 결합시키면 접착제 비드(adhesive bead)가 스택의 주변부에 형성되게 되는데, 접착제 비드는 접착제 재료가 양호하게 평평해지는 것을 방해하고 결합의 균질성을 변경한다.
본 발명의 목적은 앞서 언급된 단점들 중 적어도 하나를 극복하는 것이다. 이러한 목적을 위하여 본 발명은 기판과의 임시 결합용 핸들 기판을 제조하는 방법으로서:
a) 수용면을 포함하는 캐리어 기판을 제공하는 단계,
b) 상기 수용면 상에 접착방지층을 증착하는 단계로서, 상기 접착방지층은 중심 지역 및 주변 지역을 포함하는, 단계, 및
c) 상기 핸들 기판을 획득하기 위하여, 상기 접착방지층으로부터 상기 주변 지역을 제거하고 상기 캐리어 기판의 주변부에 리세스를 형성하도록 상기 캐리어 기판을 트리밍하는 단계를 포함하는, 핸들 기판 제조 방법을 제안한다.
따라서, 본 발명의 방법은 비접착성 중심 부분을 캐리어 기판 및 트리밍된 주변 부분 상에 형성하도록 하여, 경계면의 평평도를 개선하도록 기판과 결합된 동안 과도한 접착제를 수용할 수 있게 한다. 추가적으로, 이러한 방법은 구현하기에 간단하고, 많은 수의 준비 단계들을 수행할 필요가 없다.
형성된 리세스는 계단형 프로파일, 베벨 또는 오목 곡선형 형상과 같은 여러 가지 형상 타입을 가질 수 있다.
본 명세서에서, "리세스(recess)"는 클린룸을 오염시키는 입자들을 발생시키지 않으면서 기판의 핸들링을 용이하게 하기 위하여 기판을 마감처리하는 동안 통상적으로 획득되는 에지 폴(edge fall) 또는 챔퍼(chamfer)와는 구별된다. 이러한 에지 폴은 특히, 간략화를 위해 그리고 챔퍼의 치수와 챔퍼링된(chamfered) 기판의 치수 사이의 척도차를 고려하여 볼록 곡선형 형상으로 예시된다. 따라서 이것은 일반적으로 기판의 볼륨 범위 내의 각도/방향에서 수행되는 본 발명에 따른 리세스와는 다르다.
바람직하게는, 캐리어 기판은 대형이다. 따라서 층들의 스택을 포함하는 기판과 비교할 때 처리시에 손상이 덜하게 되고, 특히 후속해서 사용될 수 있는 에칭 시약(reagent)에 대해 균질한 화학적 성질을 가지는 볼륨을 가진다.
어떤 층의 접착성 또는 접착방지 특성의 평가는, "이중 캔티레버 빔 테스트 방법(Double Cantilever Beam test method)" 또는 그 약자인 "DCB"라고도 알려진 강제 변위 이중층(imposed displacement double layer)의 방법에 의하여 수행된다(S. M Wiederhorn, AM Shorb, RL Moses, 저 'Critical Analysis of the Theory of the Double Cantilever Method of Measuring Fracture-Surface Energies', Journal of Applied Physics 39(3), 1569-1572 또는 "웨이퍼 결합에 대한 접착 정량화 방법(Adhesion quantification methods for wafer bonding)" O. Vallin' K. Jonsson, U. Lindberg Materials Science and Engineering: R: Reports, Volume 50, Issues 4-5, 30 December 2005, Pages 109-165 를 참조한다).
본 명세서에서, 재료의 접착성/접착방지 특성은 상기 재료의 층을 두 개의 실리콘 기판 사이에 삽입함으로써 측정되었다. 이러한 층을 통해 조립된 이러한 두 개의 실리콘 기판 사이의 접착 에너지가 1J/m2보다 더 크거나 또는 심지어 1.5, 또는 더 나아가 2J/m2보다 더 크면, 이것은 접착제 재료의 층이 된다.
재료의 접착방지 특성은, 이러한 재료의 층을 전술한 스택에 삽입하여 Si/접착제/접착방지제/Si 스택을 형성함으로써 측정된다. 그런 다음 접착 에너지가 동일한 방법으로 측정된다. 측정된 접착 에너지가 900mJ/m2 보다 작거나, 바람직하게는 800, 심지어 500mJ/m2 보다 더 작은 경우에, 문제의 층은 접착방지제라고 고려된다.
더욱이, 본 명세서의 방법에 따라서 핸들 기판에 임시로 결합된 기판을 분리하는 것은, 접착제와 접착방지제 사이의 접착 에너지의 차가 100mJ/cm2 보다 더 크고, 바람직하게는 500mJ/m2 보다, 심지어는 1J/m2 보다 더 높은 경우에는 훨씬 더 쉬워진다.
바람직하게는, 단계 c)에서 형성되는 리세스는, 주변부로부터 캐리어 기판 중심까지 측정된 폭 L이 실질적으로 일정하도록, 캐리어 기판의 주변부로부터 그리고 접착방지층의 주변 지역으로부터 재료를 제거하는 것으로 이루어진다.
본 명세서에서, "실질적으로 일정하다"라는 것은, 폭 L이 캐리어 기판의 주변 둘레를 따라서 최대 10 마이크로미터 이하로 변동한다는 것을 의미한다. 다르게 말하면, 리세스는 폭 L의 예상치(expected value)가 10 마이크로미터 범위 내에 있게 하도록 매우 정확하게 제조된다.
가능한 일 예에 따르면, 단계 c)에서 형성되는 리세스는 1 내지 50 마이크로미터의 높이 H 및 1 내지 50 mm의 폭 L을 가진다. 높이 H는 수용면의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 측정되고, 폭 L은 반경 방향(radial direction)으로 측정된다. 이러한 높이 범위 H는 과잉 접착제를 수용할 수 있게 하고, 이러한 폭 범위 L은 기판에 처리 공정을 수행하기 위하여 그리고 용이하고 고품질의 분리를 보장하기 위하여 최적의 결합 에너지를 보장한다.
바람직하게는, 재료를 제거하는 공정은, 폭 L이 최대 1 마이크로미터 이하로 변동하게(기대된 폭 L의 값이 1 마이크로미터 내에서 획득되게) 수행된다. 획득된 폭 L의 균질성은, 기판과의 균일한 후속 결합을 보장하고, 이로 인해 화학적 공격 또는 기계적 스트레스가 기판과 핸들 기판 사이의 결합 경계면에 인가되어 분리 공정이 용이하게 이루어지게 된다.
가능한 일 예에 따르면, 단계 c)에서 형성된 리세스는 조도(roughness)가 1 내지 500 나노미터 RMS(평균 제곱근) 사이, 바람직하게는 1 내지 100 나노미터 RMS 사이인 저면(bottom)을 포함한다. 이러한 조도는 기판과의 결합에 특히 유리하다. 본 명세서에서 기술되는 모든 RMS 조도는 20x20 마이크로미터의 필드 상에서의 원자력 현미경(atomic force microscopy; AFM)에 의하여 결정된다.
가능한 일 예에 따르면, 트리밍 단계 c)는 트리밍 톱 또는 래퍼(lapper)와 같은 머시닝 툴을 이용하여 수행된다. 이러한 방법은 비용이 낮고 주변 재료를 제거하는 데 있어서 높은 균질성을 획득하게 한다. 트리밍의 폭 L은 단지 10 마이크론의 변동과 단지 1 내지 2 마이크론의 변동을 가지는 높이 H로 획득된다(다르게 말하면, 높이 H의 예상치는 1 또는 2 마이크론의 범위 내에서 얻어진다).
다른 가능성에 따르면, 트리밍 단계 c)는 포토리소그래피 단계 및 이에 후속하는 이온 에칭 또는 화학적 에칭 단계에 의하여 수행된다. 이러한 방법은, 1 마이크로미터 미만의 폭 L 및 높이 H의 치수의 정확한 균질성을 허용한다.
또 다른 변형예에 따르면, 트리밍 단계 c)는 상기 접착방지층의 주변 지역을 통과한 수소와 같은 이온종(ionic species)의 주입 단계 및 이에 후속하는 열적 박리 처리 단계에 의하여 수행된다. 다시 말하건대, 이러한 방법은, 변동이 1 마이크로미터 미만의 폭 L 및 높이 H를 획득할 수 있게 하기 때문에 매우 정확하다.
바람직하게는, 접착방지 재료는, 옥타데실 트리클로로실란(Octadecyl TrichloroSilane; OTS)과 같은 불화처리되거나 또는 불화처리되지 않은 유기 실란(organo silane) 또는 2702 전자 등급 코팅(Electronic Grade Coating) 중합체(3MTM사가 공급함)와 같은 불화처리되거나 또는 불화처리되지 않은 중합체이다. 예를 들어, DCB 방법에 의하여 측정된 이러한 접착방지제의 접착 에너지는 OTS의 경우 60mJ/m2 이고 2702 중합체의 경우 200mJ/m2 이다(접착제가 ZoneBond® 51.50 화합물인 경우).
바람직하게는, 캐리어 기판은 실리콘, 실리카, 유리, 사파이어, 게르마늄 또는 금속 중에서 선택된 재료를 포함한다. 이와 같이 캐리어 기판의 선택 범위가 커지면, 기판의 재료에 대한 열팽창 계수, 방법의 나머지를 수행하기 위하여 필요한 열적 및 기계적 저항에 따라 본 발명의 방법을 최적화시킬 수 있다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 또한 기판을 핸들 기판에 임시 결합시키는 방법으로서:
d) 전술한 바와 같이 제조된 핸들 기판을 제공하는 단계,
e) 후면 및 전면을 포함하는 기판을 제공하는 단계로서, 전면은 전자 컴포넌트를 수용하기 위한 것인, 단계,
f) 접착층을 기판의 후면에 및/또는 리세스를 포함하는 핸들 기판의 면 상에 증착하는 단계, 및
g) 기판의 후면과 리세스를 포함하는 핸들 기판의 면을 접착층을 통해 접촉시켜서 기판을 핸들 기판에 임시 결합시키는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
이러한 방법에 따르면, 본 방법의 수행 시간(duration)을 최적화하기 위하여 캐리어 기판 및 결합될 기판이 병렬로 제조될 수 있다. 기판을 핸들 기판과 접촉시키면, 접착층이 접착방지층에 도포되어 결합에 최적인 조도를 가진 리세스의 저면에 접착층이 도달할 때까지 잉여분이 리세스를 채울 수 있게 된다. 이러한 방법은, 접착방지층의 중심 지역에서는 낮은 결합 에너지를 가지고 리세스에서는 높은 결합 에너지를 가지는 경계면 지역이 생성되게 한다. 본 명세서에서, '전자 컴포넌트'라는 용어는 전기적 상호연결과 같은 간단한 컴포넌트는 물론 CMOS, 메모리와 같은 복잡한 컴포넌트도 의미한다. 전자 컴포넌트는 에칭, 증착, 세정 단계 또는 기타 등등과 같은 마이크로전자 방식으로 제작될 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 기판은 실리콘, 실리카, 유리, 사파이어, 게르마늄 또는 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 및 구리와 같은 금속으로부터 선택된 재료를 포함한다.
금속은 이미 패턴의 형성(패터닝)과 같은 사전 제조 과정이, 결합이 이루어질 후면에 또는 전면에 이루어진 것일 수 있다.
하나의 배치구성에 따르면, 접착층은 브루어 사이언스(Brewer Science)사가 제공하는 HT1010 또는 ZoneBond® 51.50 또는 심지어 WaferBOND® CR-200 중에서 선택된 재료를 포함한다. 예를 들어, 전술한 DCB 방법으로 측정된 ZoneBond® 51.50 접착제에 의하여 제공되는 접착제 에너지는 2J/m2까지 도달할 수 있다.
바람직하게는, 이러한 방법은 상기 단계 g)에 후속하여, h) 상기 기판의 전면에 전자 컴포넌트의 제조를 위한 하나 이상의 처리 공정, 예컨대 분쇄, 박형화(thining), 화학-기계적 연마, 에칭, 유전체 또는 금속 증착, 패터닝, 패시베이션, 열처리, 또는 적어도 하나의 이러한 처리 공정들의 조합을 적용하는 단계를 포함한다. 사실상, 기판을 핸들 기판에 임시 결합하면, 컴포넌트의 제조 단계들을 수행하기 위하여 기판을 제자리에 고정시키고 유지할 수 있게 된다.
바람직하게는, 상기 방법은 상기 단계 g)에 후속하여, i) 상기 기판을 상기 핸들 기판으로부터 분리하도록, 화학적 공격(chemical attack) 및/또는 기계적 스트레스를 인가하는 단계 i)를 포함한다.
기계적 스트레스는 핸들 기판과 기판 사이의 경계면에 인장력 또는 전단력의 블레이드(blade)를 인가하는 것으로 이루어질 수 있다. 이것은, 예를 들어 굴곡(curvature)을, 기판과 핸들 기판으로 이루어진 어셈블리에, 예를 들어 맞춰진 프리폼(preform) 상에 드로잉(drawing)하여 부과함으로써 적용될 수 있다.
가능한 일 예에 따르면, 단계 g)는 더 나아가, 핸들 기판에 결합된 기판에 의해 형성되는 스택에, 예를 들어 6 kN의 압축력(compression)으로 진공에서 열처리를 적용하는 것으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 방법은, 단계 i)에 후속하여, j) 상기 핸들 기판이 상기 단계 d)에서 재사용될 수 있도록, 접착제의 잔류물을 제거하도록 상기 핸들 기판을 세정하는 단계를 더 포함한다. 사실상, 특히 이소프로판올 용액 및 리모넨 용액에서의 연속 세정에 의하여 수행되는 세척 작업에 의하여 결합시 핸들 기판으로 전달된 접착층 부분을 제거할 수 있다. 따라서, 세척의 종료 시에, 방법의 단계 c)에서 제공된 것과 같은 핸들 기판이 복원된다.
바람직하게는, 상기 방법은 단계 j)에 후속하여 수행되고 단계 d) 내지 단계 i)를 적어도 한 번 반복하여 새로운 기판과의 임시 결합을 위해 핸들 기판을 재활용하게 하는 단계 k)를 포함한다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 기판과의 임시 결합용 핸들 기판에 관한 것인데, 핸들 기판은 캐리어 기판을 포함하고, 캐리어 기판은 접착방지층으로 덮인 캐리어 기판의 중심 부분을 한정하는 리세스를 주변부에 포함하고, 리세스에는 접착방지층이 없다.
바람직하게는, 상기 리세스는 주변부로부터 캐리어 기판의 중심 방향으로 측정시 1 내지 50 mm의 폭 L을 가지고, 상기 폭 L은 캐리어 기판의 주변 둘레를 따라 최대 1 마이크로미터 이하로 변동된다.
더욱이, 리세스는 1 내지 50 마이크로미터이고 지지 기판의 주변 둘레를 따라서 최대 1 마이크로미터 이하로 변동하는 높이 H를 가진다.
높이 H는 캐리어 기판의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 측정된다. 또한 높이 H는 리세스의 폭 L에 수직인 방향으로 측정될 수도 있다.
바람직하게는, 리세스는 그 조도가 1 내지 500 나노미터 RMS인 저면을 가진다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 전술한 바와 같은 핸들 기판 및 후면 및 전자 컴포넌트를 수용하기 위한 전면을 포함하는 기판을 포함하는 분리가능한(dismantlable) 스택에 관한 것인데, 기판의 후면은 접착층에 의하여 핸들 기판에 그리고 리세스에 결합된다.
본 발명의 다른 양태, 목적 및 장점은, 비제한적인 예를 통하여 제공되며 첨부 도면을 참조하여 설명된 두 가지 실시예의 후술하는 설명을 통해 더 잘 드러나게 될 것이다. 가독성을 개선하기 위하여, 도면은 표시되는 모든 구성 요소들의 척도를 반드시 반영하는 것은 아니다. 후술하는 설명에서, 상이한 실시예들의 동일한, 유사한 또는 등가적인 구성 요소들은 단순화를 위하여 동일한 참조 번호를 가진다. 더욱이, 후술하는 설명에서 설명되는 모든 결합 에너지는 DCB 방법에 의하여 결정된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 단계 a)에 따른, 핸들 기판을 제조하기 위한 캐리어 기판의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예의 단계 b)에 따른, 접착방지층으로 덮인 캐리어 기판의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예의 단계 c)에 따른, 트리밍된 캐리어 기판의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예의 단계 a) 내지 단계 g)에 따른, 핸들 기판에 결합된 기판의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예의 단계 h)에 따른, 처리를 기판에 적용한 것의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예의 단계 i)에 따른, 핸들 기판과 기판의 분리의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 수용면(2)을 포함하는 캐리어 기판(1)이 본 방법의 단계 a)에 따라서 제공된다. 캐리어 기판(1)의 재료는 실리콘으로 만들어지지만, 이것은 결합될 기판(3)의 성질과 원하는 후속 작업에 따라서, 실리카, 유리, 사파이어, 게르마늄 또는 몰리브덴, 텅스텐 및 구리와 같은 금속으로도 제조될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 접착방지층(4)이 캐리어 기판(1)의 수용면(2)에 증착된다. 접착방지층(4)은 캐리어 기판(1)의 중심부(7) 및 주변부(8)를 각각 덮는 중심 지역(5) 및 주변 지역(6)을 포함한다. 이러한 접착방지층(4)은 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)사에 의하여 제공되는 OTS로부터 선택된 유기 실란 화합물과 같은 접착방지 재료를 포함한다. OTS 층(4)은 예를 들어 이소옥탄으로 희석되고 5.10-3mol/l의 농도를 가지는 OTS 용액 내에 5 분동안 기판(3)을 담금으로써 증착된다. 그러면, 1 내지 10 나노미터의 두께를 가지는 접착방지층(4)이 획득된다.
하나의 변형예에 따르면, 접착방지층(4)은 3MTM 사의 2702 전자 등급 코팅 중합체로 제조되고, 약 5 나노미터의 두께를 가지는 접착방지층(4)을 획득할 때까지 스핀 코팅에 의하여 증착된다.
접착방지층(4)이 증착되면, 캐리어 기판(1)은 약 30 분 동안 공기로 건조된다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(1)은 트리밍되어 주변 지역(6)을 접착방지층(4)으로부터, 그리고 재료를 캐리어 기판(1)으로부터 제거하여, 리세스(9)를 높이 H(수용면(2)의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 측정됨) 및 폭 L(캐리어 기판(1)의 주변부로부터 중심 방향으로 측정되고 수용면(2)의 평면에 실질적으로 평행하게 배향됨)로 형성함으로써, 핸들 기판(100)을 제조한다(단계 c). 이러한 트리밍 단계는, 예를 들어 표준 다이아몬드 타입 트리밍 톱(DISCO 사의 1.5 mm 폭의 제품)과 같은 머시닝 툴을 사용하여, 7 마이크로미터의 높이 H(폭 L에 수직인 방향으로 측정됨)및 15 mm의 폭 L을 가진 리세스(9)를 획득할 때까지 수행된다. 대안적으로는, 래퍼(lapper)와 같은 머시닝 툴이 사용될 수 있다.
이러한 현재의 마이크로전자 툴은 사용하기가 간단하고, 낮은 비용에서 높은 정확도의 트리밍을 가능하게 한다. 리세스(9)의 높이 H는 캐리어 기판(1)의 주변 둘레를 따라서 2 마이크로미터의 변동 범위 내로 사실상 일정하다. 이와 유사하게, 리세스(9)의 폭 L은 10 마이크로미터의 변동 범위 내로 일정하다. 결과적으로 얻어지는 핸들 기판(100)은, 치수가 캐리어 기판(1)의 주변 둘레 주위로 균질한 계단형 프로파일을 가지는 리세스(9)를 가진 캐리어 기판(1)으로 형성된다. 이것은 기판(3)과의 결합 및 분리의 품질을 높이는데 특히 유용하다.
하나의 변형예에 따르면, 캐리어 기판(1)의 트리밍은 포토리소그래피 단계와 그 이후의 이온 에칭 또는 화학적 에칭 단계에 의하여 수행된다. 이러한 기법은 또한, 캐리어 기판(1)의 둘레를 따라서 1 마이크로미터 범위 내로 일정한 리세스(9)의 폭 L 및 높이 H의 균질성을 개선할 수 있게 한다.
또 다른 도시되지 않은 변형예에 따르면, 트리밍은 이온종을 접착방지층(4)의 주변 지역(6)을 통해 주입하여, 캐리어 기판(1)의 하지(underlying) 지주변부(8)에 취성면(embrittlement plane)을 생성하여 이루어진다. 그런 다음, 열적 박리 처리가 적용되어 재료에 블리스터링(blistering)이 일어나 리세스(9)가 형성된다. 다시 말하건대, 이러한 방법은 매우 정밀하며, 리세스(9)의 폭 L 및 높이 H의 균질성이 양호해 지도록 한다.
더 나아가, 전술한 이러한 모든 방법들은, 일반적으로 트리밍 톱 또는 포토리소그래피와 그 이후의 이온 에칭에 의해서 1 내지 10 나노미터의 저면(11)을 가지고, 이온 주입에 의해서 약 1 내지 500 나노미터인 비교적 높은 조도를 가지는 리세스(9)가 생기게 할 수 있다. 이러한 조도는 후속해서 기판(3)과의 접촉시 큰 결합 에너지를 얻을 수 있게 하기에 유리하다.
도시되지 않은 변형예에 따르면, 트리밍(9)은, 오목 곡선형 형상, 베벨 등의 프로파일을 가진다는 점에서 도 4 내지 도 6 에 표시된 것과는 상이한 프로파일을 가진다. 고려된 모든 프로파일에 대하여 리세스(9)의 치수가 캐리어 기판(1)의 주변 둘레에서 균일하게 유지된다는 것이 이해된다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 그 전면(12)에 전자 컴포넌트가 제작되게 되는 기판(3)이 핸들 기판(100)과 접촉된다(단계 e). 기판(3)은 사파이어로 제조되지만, 또한 실리카, 실리콘, 유리, 게르마늄 또는 몰리브덴, 텅스텐 및 구리와 같은 금속으로부터 선택될 수도 있는 재료로 제조될 수 있다. 기판(3)의 후면(13)은 접착층을 증착시킴으로써 사전에 준비되었다(단계 f). 도시되지 않은 가능한 예에 따르면, 이러한 접착층(14)은 핸들 기판(100)의 리세스(9)를 포함하는 면 상에 대체적으로 또는 추가적으로 증착될 수 있다. 이러한 접착층(14)은 예를 들어 약 10 내지 100 마이크로미터 및 바람직하게는 약 50 마이크로미터의 두께를 가질 때까지 ZoneBond® 51.50 접착제(브루어 사이언스(Brewer Science)사가 제공함 - 2J/m2 까지의 접착 에너지를 가짐)의 스핀-코팅에 의하여 증착된다. 도시되지 않은 변형예에 따르면, 접착층(14)은 브루어 사이언스사에 의하여 제공되는 HT1010 또는 WaferBOND® CR-200 증착에 의해서 수득될 수 있다.
이렇게 준비된 기판(3)은 90℃에서 10 분 동안 건조되고, 그 이후 200℃에서 2 분 동안 열처리되어 접착제로부터 용매를 제거한다. 마지막으로, 기판(3)의 후면(13)이 진공 상태에서 핸들 기판(100)과 접촉되어, 접착층(14)이 리세스(9)의 저면(11)에 접촉하게 한다. 그렇게 하여, 형성된 스택은 약 210℃에서 열처리되고, 4 분 동안 인가된 6kN의 압축력으로 압축된다. 리세스(9)가 존재하기 때문에 기판(3)의 에지에 접착층 비드(14)가 형성되지 않는다. 결과적으로, 접착층(14)의 평평도(flatness)가 개선되고, 결합은 트리밍되지 않은 핸들 기판(100)과 비교할 때 최적화된다. 결과적으로, 약 600mJ/m2의 에너지의 결합이 핸들 기판(100)과 기판(3) 사이에 이루어진다.
도시되지 않은 변형예에 따르면, 기판(3)의 후면(13) 및/또는 전면(12)에는 결합 단계 이전에, 기판의 장래의 애플리케이션을 고려하여 패터닝과 같은 하나 이상의 예비 제조 단계(들)가 수행된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 핸들 기판(100)에 고정된 기판(3)의 전면(12)에는 임시 결합이 없이는 수행이 어려운, 전자 컴포넌트의 제조를 고려한 하나 이상의 단계(들)가 수행된다(단계 h). 이러한 단계들은 예를 들어 분쇄, 박형화, 화학-기계적 연마, 에칭, 유전체 또는 금속 증착, 패터닝, 패시베이션 또는 열처리를 포함한다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 이러한 단계가 수행되고 나면, 핸들 기판(100)과 기판(3) 사이의 경계면에 블레이드에 의하여 인가된 기계적 스트레스에 의하여 기판(3)이 분리될 수 있다(단계 i). 대안적으로는, 기계적 스트레스는 인장력 및/또는 전단력을 인가하거나 조립된 구조를 구부림으로써 인가될 수 있다. 또 다른 변형예에 따르면, 단계 i)는 기계적 스트레스를 인가하는 것에 추가하거나 또는 별개의 화학적 공격에 의하여 수행된다.
그렇게 하여 복구된 핸들 기판(100)은 리세스(9)의 폭 L에 대응하는 캐리어 기판(1)의 주변부(8)로 전달된 접착층(14)의 일부를 가진다. 기판(3)의 중심 지역 내에 존재하며 핸들 기판(100)의 접착방지층(4)의 중심 지역(5)에 대응하는 잔류 접착층 부분(14)은 임시 결합에 의하여 이루어진 양호한 접착을 나타낸다. 그런 다음 핸들 기판(100)은 리모넨으로 세정되고, 그 이후 이소프로판올로 세정된다(단계 j). 기판(3)의 중심 지역에 있는 잔류 접착층 부분(14)은 동일한 조건에서 수행된 세척에 의해서 제거될 수도 있다.
접착층 부분(14)이 제거되고 핸들 기판(100)이 약 5 분 동안 공기로 건조되면, 핸들 기판(100)은 새로운 기판(3)과의 임시 결합-분리 사이클에서 재활용된다(단계 k).
하나의 변형예에 따르면, 본 발명에 따른 임시 결합 방법은 리세스(9)로부터의 그 폭 L이 약 3 mm의 치수를 가지는 핸들 기판(100)으로부터 수행된다. 단계 g)의 종료시에 획득된 결합 에너지는 약 130mJ/m2 이다.
더욱이, 전술한 조건에서 리세스(9)가 없는 핸들 기판(100)으로부터 수행된 본 발명의 방법에 따르면 60mJ/m2의 결합 에너지가 얻어진다. 따라서 트리밍을 하면 리세스(9)의 폭 L과 상응하여 결합 에너지가 증가하게 된다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 핸들 기판(100)과 기판(3) 사이의 결합 에너지를 수행된 트리밍의 폭에 따라 조절하는 것이 가능해진다. 이에 의하여, 분리 단계가 적절하게 일어나도록 보장하면서, 기판(3) 상에서 액세스가능한 본 발명의 윈도우를 신속하고 저렴한 방식으로 넓히게 된다.
본 발명이 예시적으로 전술한 실시예들로 한정되지 않으며 설명된 수단의 모든 기술적 균등물 및 변형예와 그들의 조합을 포함한다는 것은 말할 나위도 없다.

Claims (15)

  1. 기판(3)의 임시 결합용 핸들 기판(100)을 제조하는 방법으로서,
    a) 수용면(2)을 포함하는 캐리어 기판(1)을 제공하는 단계,
    b) 상기 수용면(2) 상에 접착방지층(4)을 증착하는 단계로서, 상기 접착방지층(4)은 중심 지역(5) 및 주변 지역(6)을 포함하는, 단계, 및
    c) 상기 핸들 기판(100)을 획득하기 위하여, 상기 접착방지층(4)으로부터 상기 주변 지역(6)을 제거하고 상기 캐리어 기판(1)의 주변부에 리세스(9)를 형성하도록 상기 캐리어 기판(1)을 트리밍하는 단계를 포함하는, 핸들 기판 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 c)는, 상기 리세스(9)가 상기 주변부로부터 캐리어 기판 중심(1) 방향으로 측정시 실질적으로 일정한 폭 L을 가지도록, 상기 캐리어 기판(1)의 주변부로부터 그리고 상기 접착방지층(4)의 주변 지역(6)으로부터 기판 재료를 제거하는 단계로 이루어지는, 핸들 기판 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 트리밍 단계 c)는, 트리밍 톱 또는 래퍼(lapper)와 같은 머시닝 툴을 이용하여 수행되는, 핸들 기판 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 트리밍 단계 c)는 포토리소그래피 단계 및 이에 후속하는 이온 에칭 또는 화학적 에칭 단계에 의하여 수행되는, 핸들 기판 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 트리밍 단계 c)는 상기 접착방지층(4)의 주변 지역(6)을 통과한 수소와 같은 이온종(ionic species)의 주입 단계 및 이에 후속하는 열적 박리 처리 단계에 의하여 수행되는, 핸들 기판 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 기판(1)은 실리콘, 실리카, 유리, 사파이어, 게르마늄 또는 금속 중에서 선택된 재료를 포함하는, 핸들 기판 제조 방법.
  7. 기판(3)을 핸들 기판(100)에 임시 결합시키는 방법으로서,
    d) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라서 제조되는 핸들 기판(100)을 제공하는 단계,
    e) 후면(13) 및 전면(12)을 포함하는 상기 기판(3)을 제공하는 단계로서, 상기 전면(12)은 전자 컴포넌트를 수용하기 위한 것인, 단계,
    f) 접착층(14)을, 상기 기판(3)의 후면(13) 및/또는 리세스(9)를 포함하는 상기 핸들 기판(100)의 면 상에 증착하는 단계, 및
    g) 상기 기판(3)이 상기 핸들 기판(100)과 임시 결합하도록, 상기 기판(3)의 후면(13)과 상기 리세스(9)를 포함하는 상기 핸들 기판(100)의 면을 상기 접착층(14)을 통해 접촉시키는 단계를 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판(3)은 실리콘, 실리카, 유리, 사파이어, 게르마늄 또는 금속 중에서 선택된 재료를 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 단계 g)에 후속하여,
    h) 상기 기판의 전면에 전자 컴포넌트의 제조를 위한 하나 이상의 처리 공정, 예컨대 분쇄, 박형화(thining), 화학-기계적 연마, 에칭, 유전체 또는 금속 증착, 패터닝, 패시베이션, 열처리, 또는 적어도 하나의 이러한 처리 공정들의 조합을 적용하는 단계를 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 단계 g)에 후속하여,
    i) 상기 기판(3)을 상기 핸들 기판(100)으로부터 분리하도록, 화학적 공격(chemical attack) 및/또는 기계적 스트레스를 인가하는 단계 i)를 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 단계 i)에 후속하여,
    j) 상기 핸들 기판(100)이 상기 단계 d)에서 재사용될 수 있도록, 접착제의 잔류물을 제거하도록 상기 핸들 기판(100)을 세정하는 단계를 더 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 단계 j)에 후속하여,
    j) 상기 단계 d) 내지 상기 단계 i)를 적어도 한 번 반복하는 단계를 포함하는, 기판과 핸들 기판의 임시 결합 방법.
  13. 기판(3)의 임시 결합용 핸들 기판(100)으로서,
    상기 핸들 기판(100)은 캐리어 기판(1)을 포함하고, 상기 캐리어 기판(1)의 주변부는 리세스(9)를 가지며, 상기 리세스(9)는 접착방지층(4)으로 덮인 상기 캐리어 기판(1)의 중심 부분(7)을 한정하고(delimit), 상기 리세스(9)에는 접착방지층(4)이 없는 것을 특징으로 하는, 기판과의 임시 결합용 핸들 기판(100).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 리세스(9)는 상기 주변부로부터 상기 캐리어 기판(1)의 중심 방향으로 측정시 1 내지 50 mm의 폭 L을 가지고, 상기 폭 L은 상기 캐리어 기판(1)의 주변 둘레를 따라 최대 10 마이크로미터 이하로 변동되는, 기판과의 임시 결합용 핸들 기판(100).
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 리세스(9)는 저면(11)을 포함하고, 상기 저면(11)의 조도는 1 내지 500 나노미터 RMS인, 기판과의 임시 결합용 핸들 기판(100)
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