TW201701396A - 用於暫時接合晶圓之載具 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種可於其上暫時接合晶圓之載具。該載具包括板狀層壓板。該板狀層壓板包括第一層。該第一層包括箔片、薄片或板片。該板狀層壓板包括第二層。該第二層包括具有三維開放細孔之多孔性金屬介質。該多孔性金屬介質包括金屬纖維。該第一層係永久接合至該多孔性金屬介質，藉此閉合在該第一層被定位之該側邊處的該多孔性金屬介質之該細孔。該多孔性金屬介質之該側邊邊緣被永久密封而使得沒有任何開放細孔存在於該多孔性金屬介質之該側邊邊緣處。

Description

用於暫時接合晶圓之載具
本發明係關於用於晶圓之載具之領域。該載具可在其處理期間(例如，在晶圓薄化時)被使用於晶圓之暫時接合。
利用將晶圓暫時接合至一載具上以允許該晶圓之處理係習知的。一個挑戰係在於隨後將該晶圓從該載具剝離。已有描述不同之載具藉由溶劑以允許剝離。在此程序中，被使用於暫時接合之黏著劑係被化學性地溶解。
美國專利US2009/197070A中描述一種支撐板片，該支撐板片係接合至一基板以便支撐該基板。在該支撐板片中，複數個開口從接合表面滲透穿過至非接合表面。該接合表面面向該基板，而該非接合表面則面向該接合表面。包含第一區域以及圍繞該第一區域之第二區域之一多孔性區域係被形成於該接合表面上；且該第一區域具有大於該第二區域之開口比率。依此方式，便可實現一種支撐板片，該支撐板片在該半導體晶圓上之處理操作期間可以藉 由溶劑輕易地從半導體晶圓剝離，但不會輕易地從基板脫落。
美國專利US2005/0173064A1中提供具有一結構之支撐板片，其中在基板(諸如一半導體晶圓)被薄化後的一段短暫時段內，可將一溶劑供給至位於該支撐板片與該基板之間之黏著劑層。該文獻亦揭示一種用於剝離該支撐板片之方法。該支撐板片可以具有一個較該半導體晶圓更大之直徑，且在該支撐板片中形成滲透孔。該支撐板片之外周邊部分係一個在其中沒有形成任何滲透孔之平坦部分。當乙醇從支撐板片上方被傾倒，乙醇通過滲透孔到達黏著劑層，溶解並且移除黏著劑層。
美國專利US8882096B2中揭示一種用於藉由插入一黏著劑層來支撐晶圓之表面之穿孔支撐板片。該穿孔支撐板片具有滲透孔。用以溶解使該穿孔支撐板片藉由其被黏附至晶圓之該黏著劑之溶劑係滲透穿過該支撐板片之穿孔。該穿孔支撐板片包括一個用於避免撓曲之加固部分。
US2004/0231793A1揭示使用一多孔性燒結金屬作為用於晶圓之暫時載具。該載具可以藉由通過該暫時載具之厚度之溶劑穿過其之細孔以溶解被使用以黏附該晶圓至該暫時載具之該黏著劑而被釋放。
美國專利US2009325467A中描述了一種程序，其中晶圓可被薄化而不會發生波紋。一支撐板片具有多個穿孔。一晶圓之電路形成表面係藉由黏著劑構件而被黏附至支撐板片之一表面，而具有100微米或更大厚度且在一個 面上具有一黏著劑層之波紋防止構件係被黏附至另一表面。因此在該穿孔之兩末端處之該開口係被封閉。該支撐板片係經由該波紋防止構件而被真空吸附至一支撐台，且該晶圓被研磨/拋光以薄化該晶圓。該波紋防止構件被剝離，且溶劑通過該穿孔而滲透至該黏著劑構件中以將該晶圓從該支撐板片分離。
美國專利US2001005043A中揭示一種技術，其具有高產量且在短時間內可執行晶圓之薄化且從一支撐基板將其分離。一無孔支撐基板被接合至具有孔之支撐基板之第二表面，其係利用藉由加熱而被融化以便堵塞該孔之黏著劑層來達成。一晶圓利用藉由溶劑而被溶化之黏著劑層而被接合至具有孔之該支撐基板之第一表面。該晶圓藉由研磨與蝕刻而被薄化。該黏著劑層藉由加熱而被融化，於是具有孔之支撐基板相對於無孔支撐基板滑動以藉此將具有孔之支撐基板與無孔支撐基板分離。該黏著劑層接著藉由溶劑而被溶解穿過界定在具有孔之支撐基板中之該孔。藉此該晶圓與具有孔之支撐基板分離。由於在該晶圓上沒有加諸任何負載，因此可以避免晶圓之損壞。
本發明之一個目的係在於提供一個用於暫時接合晶圓之載具。該目的係在於提供此一具有改良性質之載具。本發明之一個目的係在於提供一個載具，其藉由利用溶劑滲濾通過該載具之細孔來溶解該黏著劑而使該晶圓易於剝 離。本發明之一個目的係在於提供一個載具，其允許晶圓可以被薄化而藉此獲得該所需之品質規範。
本發明之第一態樣係一個晶圓可以被暫時接合至其上之載具(例如以允許晶圓薄化)。該載具包括板狀層壓板。該板狀層壓板包括第一層。該第一層包括箔片、薄片或板片。該板狀層壓板包括第二層。該第二層包括具有三維開放細孔之多孔性金屬介質。該多孔性金屬介質係包括或由金屬纖維所組成。該第一層係永久接合至該多孔性金屬介質，藉此閉合在該第一層被定位處之該側邊處的該多孔性金屬介質之細孔。該多孔性金屬介質之該側邊邊緣被永久密封而使得沒有任何開放細孔存在於該多孔性金屬介質之該側邊邊緣處。較佳地，該側邊邊緣之該密封係完全地由金屬來提供。
該第一層被永久接合至該多孔性金屬介質，使得在剝離暫時接合至該載具之晶圓期間以及之後，該第一層係保持接合至該多孔性金屬介質。
較佳地，該載具具有圓盤的形狀，其中該圓盤可藉由一直線側邊而由一圓形圓周偏離。該直線側邊係為了匹配欲被接合至該工作載具之晶圓之形狀而存在。較佳地，該圓盤之圓形區段之直徑係適合於6英吋、8英吋或12英吋之晶圓。此意指該圓盤之直徑係等於或略大於該晶圓之直徑。
該載具具有之優點在於一旦藉由合適之黏著劑被接合至晶圓，沒有任何的處理流體滲透至該多孔性金屬介質之 細孔。藉由使用用於溶解該載具利用其被接合至晶圓之該黏著劑之一種適當的溶劑，使接合至該載具之晶圓可以被快速且以可靠的方式剝離。該溶解溶劑係溶解在該載具之邊緣處位於晶圓以及載具之間之該接合中之第一黏著劑。隨後，該溶劑可以滲透至該多孔性金屬介質，其中其容易地進行毛細作用且快速地通過該三維開放細孔。依此方式可在短時段內觸及位於載具以及晶圓之間之該整個黏著劑層，以用於快速且可靠的剝離。該載具具有足夠之硬度以藉由不同之程序步驟來輸送該接合晶圓而不會有彎曲或其他機械變形或應力之發生。該載具具有進一步之優點在於其具有足夠之機械性質(例如硬度)，以允許達到該薄化晶圓所需之尺寸性質(諸如總厚度差異(TTV)、弓彎以及翹曲)。本發明進一步之優點在於該載具可以被使用多次。本發明進一步之優點在於該載具可以被重複使用多次。
在一較佳實施例中，該多孔性金屬介質之側邊邊緣係藉由金屬鍵被永久密封(例如藉由焊接鍵)，較佳地係焊接而不使用填充材料。一實例係其中該多孔性金屬介質之側邊邊緣藉由焊接操作而被密封，在焊接期間使用或不使用填充材料。另一個實例係其中該多孔性金屬介質在接合至該第一層之前或之後被雷射切割出尺寸，且在其中經雷射切割之該側邊邊緣係藉由在雷射切割中所產生的熱而被密封。
在一較佳實施例中，該多孔性金屬介質之該側邊邊緣 係藉由該第一層之直立側邊邊緣而被永久密封。該第一層之直立側邊邊緣覆蓋該多孔性金屬介質之側邊邊緣，藉此密封在該多孔性金屬介質之側邊邊緣處之細孔。此實施例之一個實例係其中一個板片、箔片或薄片被機械加工以移除材料，除了保持直立側邊邊緣外，使得該板片、箔片或薄片更薄。該多孔性金屬介質接著被施加嵌合入該板片、箔片或薄片之該如此形成之杯狀中並且永久接合在該板片、箔片或薄片上。
較佳地，該載具具有介於650微米與750微米之間之厚度。
較佳地，該第一層具有介於20微米與650微米之間之厚度，更佳地係介於150微米與650微米之間。
較佳地，該多孔性金屬介質係具有介於50微米與150微米之間之厚度，更佳地係介於50微米與150微米之間。
較佳地，該多孔性金屬介質之多孔性係介於30與80%之間，更佳地係介於50與80%之間，最佳地係介於60與80%之間。此實施例協同作用地增加改良該載具之機械性質，使得該晶圓在被接合至該載具上時之處理之後，可以達到尺寸特性方面之要求。
較佳地，該第一層係包括或由金屬或玻璃或矽或陶瓷所組成。在一較佳實施例中，該第一層係由金屬或由玻璃或由矽或由陶瓷所組成。
該多孔性金屬介質之具體實例包含燒結或焊接金屬纖 維非織物。
較佳地，該第一層包括或由金屬所組成。較佳地，該第一層包括或由金屬箔片、金屬板片或金屬薄片所組成。較佳地，該第一層包括與該多孔性金屬介質相同的金屬或合金。
較佳地，該多孔性金屬介質包括或由不銹鋼、鈦、鈀或鎢所組成；或包括或由包括高於50%重量百分比之鈦、鈀或鎢之合金所組成。更佳地，針對其中該第一層係包括或由金屬箔片、金屬板片或金屬薄片所組成之實施例，該第一層包括與該多孔性金屬介質相同之金屬或金屬合金。
在其中該第一層係包括或由金屬所組成之一較佳實施例中，該第一層藉由金屬鍵被永久接合至該多孔性金屬介質，較佳地係藉由擴散接合，諸如燒結，或藉由焊接(且較佳地係藉由焊接，其中在該焊接程序中沒有使用任何額外之填充材料)。一個可以被使用之焊接程序的實例係電容放電焊接(CDW)。
在一較佳實施例中，該第一層藉由黏著劑被永久接合至該多孔性金屬介質。該黏著劑可以從當在將該暫時接合之晶圓從該載具剝離時不被所使用之該剝離液體所侵蝕之黏著劑之廣泛的範圍中來選擇。合適之黏著劑之實例係基於環氧樹脂之黏著劑。
在一較佳實施例中，該金屬纖維之相當直徑係介於2與50微米之間，更佳地係介於2與40微米之間，最佳地係介於2與25微米之間。甚至更佳地，係介於10與25 微米之間。具有相當直徑意指該圓形之直徑具有與纖維之該橫截面相同之面積，其橫截面之形狀可以由一圓形形狀偏離。
較佳地，該多孔性金屬介質具有用於被接合在晶圓上之表面，其中，該表面係平行於該第一層。此表面經拋光使得該載具具有小於10微米之總厚度差異(TTV)，更佳地係小於5微米，最佳地係小於2微米。該總厚度差異(TTV)係藉由落差儀在該材料之表面之上所任意選擇的5個點上之測量來進行測量。針對該測試方法，該落差儀之直徑係5.99微米。該TTV係被定義為介於該最大厚度測量與該最小厚度測量之間之差異。
較佳地，該晶圓將被暫時接合至其上之該第二層之表面，係具有小於1微米之表面粗糙度Ra，更佳地係小於0.5微米。如熟習此項技術者所知的，Ra係從該測量粗糙度點之偏差所平均之算術平均值。
在一較佳實施例中，該多孔性金屬介質包括或由第一多孔性層及第二多孔性層所組成。該第一多孔性層被提供在該第一層與該第二多孔性層之間。該第一多孔性層之多孔性高於該第二多孔性層之多孔性。較佳地，該第二多孔性層被提供以用於將晶圓暫時接合至其上。
在一更佳之實施例中，該第一多孔性層被直接地接合至該第一層。在另一實施例中，該第二多孔性層被直接地接合至該第一多孔性層。在另一實施例中，該第二多孔性層被提供以用於被接合至該晶圓上。在一更佳之實施例 中，該第一多孔性層包括第一相當直徑之金屬纖維(例如22微米)而該第二多孔性層包括第二相當直徑之金屬纖維(例如14微米)。在一最佳實施例中，該第一相當直徑大於該第二相當直徑。
在一較佳實施例中，該第二層包括用於被接合在晶圓上之接觸層。該接觸層包括金屬纖維與金屬粉末之混合物。該金屬纖維與該金屬粉末係在其之接觸點處彼此永久接合。在一較佳之實施例中，該多孔性金屬介質之多孔性係高於20%且較佳地係高於30%，更佳地係高於40%，最佳地係高於50%，最佳地係高於60%。且較佳地該多孔性係小於80%，更佳地係小於60%。
在一較佳此實施例中，該接觸層之多孔性係高於20%且較佳地係高於30%。且較佳地該接觸層之多孔性係小於50%，更佳地係小於40%。在一較佳實施例中，該多孔性金屬介質包括一額外多孔性層，其被提供於該第一層與該接觸層之間。該額外多孔性層可以包括金屬纖維、金屬粉末或金屬發泡體。該額外多孔性層之具體實例係包含燒結或焊接金屬纖維非織物、燒結金屬粉末以及金屬發泡體。
較佳地，在該接觸層中之該金屬粉末係具有在2至30微米之範圍內之直徑，較佳地係在2至20微米之範圍內，更佳地係在2至10微米之範圍內。
較佳地，該載具被提供使得當施加4巴之壓力至該載具上時，該載具之永久變形係小於在施加該壓力之前其原始厚度之5%。此可以藉由在20秒之時段期間於施加4巴 之壓力之前以及之後測量該載具之厚度來測試。依照此實施例，一載具可以藉由預應力該載具或該多孔性金屬層或在其之中之多孔性金屬層來製造，使得可限制未來之永久變形。此實施例在晶圓被暫時黏附至該載具時之處理(例如薄化)之後係可驚人地協同作用地改良了該晶圓之性質。
本發明之第二態樣係晶圓與如在本發明之第一態樣中之載具之總成(或堆疊)。該晶圓係藉由黏著劑被接合至該第二層上。較佳地，該黏著劑係可以藉由將合適之剝離液體接觸該黏著劑而被移除之黏著劑。
本發明之第三態樣係一種用於處理晶圓之方法。該方法包括以下步驟
藉由黏著劑將晶圓暫時黏附至如在本發明之第一態樣中之載具；處理暫時黏附至該載具之該晶圓，例如薄化該晶圓；且藉由剝離液體破壞位在該晶圓與該載具之間之暫時黏著劑接合，從該載具剝離該晶圓；其中，該剝離液體從藉由黏著劑被接合至該載具之該晶圓之該總成的該側邊邊緣滲透至該多孔性金屬介質中。
在剝離暫時接合至該載具之晶圓期間以及之後，該第一層係保持接合至該多孔性金屬介質。
在一較佳之方法中，該載具在剝離之後可被重複使用一或多次以用於將另一個晶圓暫時黏附至其上。較佳地， 該載具可以被使用至少5次，更佳地係至少10次。
100‧‧‧載具
102‧‧‧直線側邊
200‧‧‧載具
210‧‧‧第一層
223‧‧‧金屬多孔性金屬介質
250‧‧‧側邊邊緣
301‧‧‧總成或堆疊
370‧‧‧暫時黏著劑層
380‧‧‧晶圓
圖1係展示依照本發明之一例示性載具之俯視圖。
圖2係展示依照本發明之一例示性載具之橫截面。
圖3係展示一個暫時接合至本發明載具之晶圓之總成之實例。
圖1係展示依照本發明之載具100之俯視圖。該載具100具有藉由直線側邊102由一圓形圓周(具有直徑D)偏離之圓盤的形狀。該直線側邊102係為了匹配欲被接合至該工作載具之晶圓之形狀而存在。
圖2係展示依照本發明之例示性載具200之橫截面。該載具200包括第一層210。該第一層係金屬箔片或金屬薄片。該載具200進一步包括一包括金屬纖維(例如一燒結金屬纖維非織物網)之金屬多孔性金屬介質223。該多孔性金屬介質之側邊邊緣250係被永久密封使得沒有任何開放細孔存在於該多孔性金屬介質223之側邊邊緣250處。該側邊邊緣可以藉由焊接該邊緣而被密封，或藉由雷射切割出該多孔性金屬介質223之尺寸與形狀之操作而被密封，或在該第一層接合至該第二層之後藉由焊接該邊緣或藉由雷射切割出該第一層以及該第二層之組合之尺寸與形狀之操作而被密封。
另一種用於產生該密封邊緣之方法係藉由加工一板片使得產生該直立邊緣，然後該多孔性金屬介質被插入在藉由加工而產生之該杯狀物中，且隨後該多孔性金屬介質被接合至該第一層上。例如玻璃、陶瓷或矽薄片或板片可以替代金屬箔片或金屬薄片而被使用作為第一層。該多孔性金屬介質與該第一層之接合可以接著藉由黏著劑(例如環氧樹脂)來完成。
圖3係展示一個被暫時接合至載具(例如，圖2之實例之載具200)之晶圓之總成或堆疊301之實例。在圖3中相同之元件符號係與在圖2中所描述者具有相同之意義。一暫時黏著劑層370係被施加至載具200之多孔性金屬介質上，晶圓380係藉由此黏著劑層370而被暫時接合至該載具200。
當該接合晶圓380欲從該載具200被剝離時，最初在該多孔性金屬介質223中沒有發生任何剝離液體之毛細作用。在位於該載具200與該晶圓380之間之該黏著劑薄層370上發生初始的剝離。當此薄的黏著劑層在堆疊301之該邊緣處被分解時，藉由在該多孔性金屬介質223中具有增加之剝離液體通過藉由溶解在該堆疊之該邊緣處之黏膠層所產生之開口之毛細作用而增加剝離速度。
在第一實例中，一金屬載具藉由施加包含200微米厚度之鈦金屬箔片之第一層而被建構。一多孔性金屬層被燒結在該第一層上，其包含20微米相當直徑鈦纖維以及250微米厚度之500g/m2之非織物金屬纖維網，導致該多 孔性金屬層56%之多孔性。該材料係以450微米乘以600微米之薄片來生產。在燒結之後，具有一直線之8吋圓形碟片係藉由雷射切割而被裁切出用以匹配8英吋矽半導體晶圓。藉由該雷射切割，在該多孔性金屬介質之邊緣處之該鈦纖維係被熔化，導致該多孔性金屬介質之邊緣完全地密封，而在該多孔性金屬介質之側邊處沒有任何滲透性。
藉由旋塗，一矽基黏著劑被施加在該載具之多孔性側邊處，且該裝置晶圓在10分鐘內於25℃以及於0.8巴壓力下被接合。在該剝離步驟中，浸沒該接合堆疊(該堆疊係該載具以及暫時接合至該載具上之該晶圓之總成)於Daeclean 300中(用於移除固化的聚矽氧之可商購之溶劑系統)在25℃，其展示在位於該載具之頂層與該裝置晶圓之間之薄的黏膠層上發生初始之剝離。當此薄的黏膠層被分解時，藉由在該多孔性金屬介質中具有增加之該剝離液體通過藉由溶解在該邊緣處之黏膠層所產生之開口之毛細作用而增加剝離速度。該裝置晶圓在6分鐘30秒內被完全地剝離。
在第二實例中，一載具從一個400微米厚的鈦箔片開始被建構。藉由研磨工具，研磨一個200微米厚之圓碟形狀孔，留下(沿著該鈦箔片之整個圓周)一個0.5微米寬度之直立脊以及200微米之高度。在該圓碟形狀開口內部，200微米厚度之非織物鈦纖維網(22微米纖維相當直徑-400g/m2以及56%之多孔性)被按壓；且之後該箔片與多孔性金屬介質在1100℃於1小時期間內被燒結在一 起。藉由旋塗，一矽基黏著劑被施加在該載具之多孔性側邊處，該裝置晶圓在10分鐘期間內於25℃以及於0.8巴壓力下被接合。在該剝離步驟中，浸沒該接合堆疊(該堆疊係該載具以及被暫時接合至該載具上之該晶圓之總成)於Daeclean 300中(用於移除固化的聚矽氧黏著劑之可商購之溶劑系統)在25℃，其展示在位於該載具之頂層與該裝置晶圓之間之該薄的黏膠層上發生初始之剝離。當此薄的黏膠層被分解時，藉由在該多孔性金屬介質中具有增加之該剝離液體通過藉由溶解在該邊緣處之黏膠層所產生之開口之毛細作用而增加了該剝離速度。該裝置晶圓在6分鐘30秒內被完全地剝離。
200‧‧‧載具
210‧‧‧第一層
223‧‧‧金屬多孔性金屬介質
250‧‧‧側邊邊緣

Claims (14)

  1. 一種可於其上暫時接合晶圓之載具，其中，該載具包括板狀層壓板，該板狀層壓板包括：第一層，其中該第一層包括箔片、薄片或板片；及第二層，包括具有三維開放細孔的多孔性金屬介質；其中，該多孔性金屬介質包括金屬纖維；其中，該第一層係永久接合至該多孔性金屬介質，藉此閉合在該第一層被定位之該側邊處的該多孔性金屬介質之該細孔；其中，該多孔性金屬介質之該側邊邊緣被永久密封而使得沒有開放細孔存在於該多孔性金屬介質之該側邊邊緣處。
  2. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質之該側邊邊緣係藉由金屬鍵而被永久密封。
  3. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質之該側邊邊緣係藉由該第一層之直立側邊邊緣而被永久密封，其中，該第一層之該直立側邊邊緣覆蓋該多孔性金屬介質之該側邊邊緣，藉此密封在該多孔性金屬介質之該側邊邊緣處的該細孔。
  4. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該第一層包括金屬或玻璃或矽或陶瓷。
  5. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該第一層包括金屬；且 其中，該第一層包括與該多孔性金屬介質相同的金屬或合金。
  6. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質包括不銹鋼、鈦、鈀或鎢；或包括合金，該合金包括高於50%重量百分比之鈦、鈀或鎢。
  7. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該第一層包括金屬；且其中，該第一層係藉由金屬鍵而被永久接合至該多孔性金屬介質。
  8. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該第一層係藉由黏著劑而被永久接合至該多孔性金屬介質。
  9. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質包括金屬纖維，且其中，該金屬纖維之相當直徑係介於2與50微米之間。
  10. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質具有經提供用於被接合在晶圓上之表面，其中，該表面係平行於該第一層；且其中，該表面係經拋光而使得該載具具有小於10微米之總厚度差異(TTV)。
  11. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該多孔性金屬介質包括第一多孔性層及第二多孔性層，其中，該第一多孔性層係被提供於該第一層與該第二多孔性層之間；且其中，該第一多孔性層之多孔性係高於該第二多孔性層之多孔性。
  12. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該第二層 包括用於被接合在晶圓上之接觸層，其中，該接觸層包括金屬纖維與金屬粉末之混合物，其中，該金屬纖維與該金屬粉末係彼此永久接合在其接觸點處。
  13. 一種晶圓與如申請專利範圍第1至12項中任一項之載具的總成，其中，該晶圓係藉由黏著劑而被接合在該第二層上。
  14. 一種用於處理晶圓之方法，其包括以下之步驟：藉由黏著劑而將晶圓暫時黏附至如申請專利範圍第1至12項中任一項之載具，處理暫時黏附至該載具之該晶圓，例如薄化該晶圓；藉由破壞在該晶圓與該載具之間之暫時黏著劑接合的剝離液體而將該晶圓從該載具剝離；其中，該剝離液體從藉由黏著劑被接合至該載具之該晶圓之該總成的該側邊邊緣滲透至該多孔性金屬介質中。
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