WO2016112975A1 - Verfahren und vorrichtung zum lösen eines substrats von einem substratstapel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum lösen eines substrats von einem substratstapel Download PDF

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    • H01L2221/68381—Details of chemical or physical process used for separating the auxiliary support from a device or wafer

Definitions

  • the invention relates to a method according to claim 1 and a device according to claim 9.
  • Temporondondingmethoden uses so-called Temporondondingmethoden to temporarily connect two substrates, especially two wafers. In most cases, one of the two substrates is a carrier substrate. The second substrate is the product substrate. On the
  • Product substrates are functional units such as
  • Re-thinning process is a process that involves using
  • ZoneB ⁇ ND® a carrier substrate is prepared with a special treatment in such a way that only the outer edge of the carrier substrate is capable of bonding to to produce an applied adhesive, while the adhesion between the center of the carrier substrate and the adhesive is substantially lower, in particular negligibly small.
  • a curable adhesive layer over its entire area on a carrier substrate, but only to bind it to the carrier substrate along the periphery.
  • Correspondingly simple is the release of the product substrate.
  • ZoneBOND® carrier is characterized by a low-adhesive central zone and a highly adhesive edge zone.
  • the low adhesive central zone is usually achieved by a central coating of the carrier substrate.
  • the adhesive is then applied over the entire surface of the carrier and has at the periphery correspondingly higher adhesive properties than in the center.
  • ZoneBOND® carrier The most commonly used method of dissolving the periphery of a ZoneBOND® carrier is the use of chemicals. In order to be able to use such chemical baths for debonding, one is restricted to the use of adhesives which dissolve in the chemical or at least reduce their adhesive power. Dry
  • Dissolution processes are correspondingly slow, since the adhesive must first be dissolved and then removed. Furthermore, one contaminates
  • the basic idea of the present invention is that a beam directed at least predominantly onto the connecting layer
  • Bonding layer (hereinafter referred to as adhesive in particular) compared to the product substrate and / or compared to the carrier substrate reduced or the adhesive even completely removed, in particular sublimated, is.
  • An essential aspect of the invention consists in particular in the focusing of the beam on the adhesive layer itself, so that the substrates delimiting the adhesive layer are not heated as possible or at least not directly by the jet. Such heating would be in substrates with a correspondingly good thermal
  • the embodiment according to the invention therefore differs from the prior art, in particular by focusing.
  • such beams are mainly on a substrate side, therefore by the substrate, in particular the carrier substrate, on the
  • Adhesive layer focused, causing a strong warming of the
  • the adhesion strength can be different with respect to the product substrate and the carrier substrate, wherein the peel off is generally the lower one
  • Adhesive strength is crucial for the applied detachment force. Decisive is also the place where the highest adhesive strength is available. Thus, it is provided according to an advantageous embodiment of the invention that the adhesive strength at a peripheral edge region of the substrate stack is greater than in the center, in particular based on a smaller area.
  • the strength between two surfaces with the energy needed to separate the two surfaces. The energy is referenced to a unit area and expressed in J / m 2 . This strength can be understood below as the adhesive strength of the adhesive with which it holds the surfaces of two substrates together.
  • the adhesion strength is, according to the application according to the invention, in particular less than 2.5J / m, preferably less than 2.0J / m 2 , more preferably less than 1 .5 J / m 2 , most preferably less than 1 .0J / m 2 , most preferably smaller as 0.1 J / m 2 .
  • the adhesion strength is, according to the application according to the invention, in particular less than 2.5J / m, preferably less than 2.0J / m 2 , more preferably less than 1 .5 J / m 2 , most preferably less than 1 .0J / m 2 , most preferably smaller as 0.1 J / m 2 .
  • Adhesive strength / adhesion strength in particular to 0 J / m, since no adhesion promoter is present between the two substrate surfaces. It is assumed that the substrate surfaces do not connect directly to each other due to their adhesion. For a ZoneBond TM substrate stack, the above bond strength values apply to the edge region.
  • Multilayer system between the two substrates are selectively solved, in particular by one at least predominantly, preferably
  • Substrate stack can in particular by a multi-layer system of
  • Release layer and an adhesive layer are held together.
  • the invention describes a method and an apparatus for debonding two substrates, in particular two substrates, which have been temporarily bonded together using ZoneBond® technology.
  • the idea according to the invention preferably consists of optical elements, in particular a focusing unit, to use, in particular to focus electromagnetic radiation, in particular a laser beam, more preferably a UV laser beam, on the interface between the two substrates.
  • the laser can be fluid-guided.
  • a liquid is passed onto the layer to be removed between the substrate stack and the laser is coupled into the liquid.
  • the laser ensures a fast and efficient solution of the adhesive.
  • the liquid can favor the solution of the adhesive, but is also responsible, in particular mainly, for the removal of the dissolved adhesive.
  • the pressure of the liquid is in particular more than 1 bar, more preferably more than 1. 1 bar, on
  • the liquid is in particular:
  • the liquid is preferably such that it is at least partially, preferably predominantly, transparent to the used wavelength of the injected light. Furthermore, the liquid jet is preferably guided in such a way that no bubble formation occurs, at which a refraction, which is negative for the embodiment according to the invention, could occur.
  • the embodiment according to the invention can also be applied to systems in which different materials, in particular adhesives, in particular with different chemical and / or physical properties, are applied one above the other or side by side.
  • a layer system consists of several materials
  • the adhesives may also be replaced by other materials that do not necessarily have adhesion properties, such as release materials.
  • the product substrate preferably has functional components, in particular chips.
  • the method according to the invention is particularly suitable for carrier substrates and / or product substrates whose material is not transparent to electromagnetic radiation of a specific wavelength required for dissolving the connecting layer.
  • the focusing takes place in particular by means of lenses.
  • the interface in particular at least predominantly, preferably practically exclusively, the bonding layer located in the interface between the two substrates, in particular an adhesive, in particular a bonding adhesive, is influenced by the radiation power of the electromagnetic radiation.
  • Bonding layer introduced, amount of radiation, the adhesive strength, especially locally reduced.
  • the electromagnetic radiation in particular high-energy Laser light, brought as close as possible to the interface with the aid of a light guide.
  • the optical waveguide may have at its, the interface-facing end, optics, the additional focusing or
  • the core of the invention in particular in the target direction, in particular focusing, electromagnetic radiation, in particular UV light, more preferably UF laser light, on the outer regions of the bonding layer, in particular a Temporärbondklebers. This is preferably done without heating the substrates by the electromagnetic radiation.
  • the use of solvent can be completely dispensed with.
  • a dry-physical and / or dry-chemical process is thus preferably used.
  • any source is conceivable which is suitable for the separation of the carrier substrate according to the invention, in particular by dissolution, on
  • Electromagnetic radiation from such a source may be incoherent or coherent. All sources that are coherent are preferred
  • a microwave source emitting coherent microwave radiation is called a maser.
  • Coherence describes in the further course of the patent spatial and / or temporal coherence.
  • the intensity is given in watts.
  • the intensity of the electromagnetic radiation is greater than 0. 1 watts, preferably greater than 1 watt, more preferably greater than 100 watts, most preferably greater than 1000 watts, most preferably greater than 10 kilowatts.
  • a pulsed operation of the source used for the electromagnetic radiation is provided.
  • Relatively high intensity and power density can cause heat transfer from the adhesive to the substrates.
  • the pulse duration is in particular less than 10 seconds, preferably less than 1 second, still
  • the wavelengths are preferably chosen so that the absorption capacity of the adhesive is maximum. As a result, penetration of the electromagnetic radiation into great depths of the connecting layer, and a concomitant, unnecessary and unwanted heating of the substrates is prevented.
  • Wavelength is particularly chosen so that for an existing material / adhesive 95% of the radiation power is less than 10 mm, preferably less than 5 mm, more preferably less than 3 mm, most preferably less than 2 mm, most preferably less than 1 mm be absorbed.
  • the expert calculates the corresponding wavelength-dependent absorption coefficient ⁇ from the Lambert-Beer law
  • the tie layer can be prepared by additives to
  • the additives are not present in the compound layer from the beginning, but are added to a substrate only during and / or after its deposition.
  • the addition of such additives is limited to the outer edge of the bonding layer (peripheral edge area).
  • Peripheral edge region is defined in particular as a circular ring with a width B.
  • the width B is equal to the radius R of the substrate, preferably B is less than 95% of R, more preferably less than 50% of R, even more preferably less than 10% of R, most preferably less than 1% of R, on most preferably less than 0.1% of R.
  • the mole fraction indicates the ratio between the amount of the additive (in moles) and the sum of the amounts of additive and other constituents of the tie layer, in particular adhesive, (in moles).
  • the mole fraction is thus dimensionless.
  • the mole fraction for the additives is zero. If the molar ratio between adhesive and additive 0.5, one has a molar mixing ratio of 1: 1.
  • the molar fraction of the additive is in particular less than 0.5, preferably less than 0.25, more preferably less than 0. 1, on most preferably less than 0.01, most preferably less than 0.001.
  • the smaller the mole fraction the less additive is in the adhesive and the less the additive affects the actual functional property of the adhesive. A smaller amount of additive usually results in a correspondingly low sensitivity to the electromagnetic radiation.
  • the additives are in particular:
  • the propagation direction of the electromagnetic radiation refers to the direction of flight of the photons.
  • electromagnetic waves are to be interpreted predominantly in the sense of Maxwell's theory, the direction of propagation direction should be understood as the direction of the Poynting vector. This applies in particular to the microwaves mentioned below.
  • a source is positioned so that a maximum of the radiation density of the emitted
  • electromagnetic radiation hits the connecting layer. It will in particular, dispenses with the use of optical elements for focusing the electromagnetic radiation.
  • This embodiment according to the invention is particularly preferred when the wavelength of the electromagnetic radiation used is greater than a thickness d of the connecting layer.
  • the electromagnetic radiation used in this case is in the range of larger wavelengths and thus smaller
  • the electromagnetic radiation thus generated are preferably using the wave pattern and the Maxweir rule
  • microwaves are used.
  • the microwaves are preferably by one of the following
  • Runtime tube in particular
  • the generated microwaves preferably impinge upon a divergence angle ⁇ of less than 10 °, preferably less than 5 °, more preferably less than 1 °, most preferably less than 0.1 °
  • the material of the bonding layer (with or without additive) is sensitive to the irradiation with microwaves.
  • the material of the bonding layer in particular the adhesive, functional groups, the so on the
  • Microwave radiation reacts that the strong electromagnetic alternating stress causes a break of polymer chains.
  • additives are / are added to the compound layer which react sensitively to the microwave radiation, in particular lead to a high degree of heating.
  • the additive is in particular water. The acting one
  • Microwave radiation causes predominantly a change in the
  • Vibration state of the molecules or side chains, in particular functional units, of the adhesive or of the additives is the increase of the temperature by capacitive heating.
  • infrared light is not used to expose the bonding layer in the edge zone.
  • the thickness d of the connection layer is preferably set in the size range of the wavelength of infrared radiation.
  • Far infrared has a wavelength range of about 1000 microns to about 50 microns
  • medium infrared light is in Weüeninaten Scheme from about 50 microns to about 3 microns
  • near infrared light has correspondingly lower wavelengths to about 0.78 microns.
  • the thickness d of the connecting layer is set in particular between 1 ⁇ m and 30 ⁇ m, wherein the dimensions of any topography of a product wafer to be bonded to be embedded in the bonding layer can be taken into account.
  • an infrared wavelength can be selected which can be focused on the material of the connecting layer by means of optical elements without impairing the substrates.
  • the optical elements are in particular collecting lenses.
  • a main idea in the use of infrared light is in particular the local heating of the connecting layer by the
  • optical elements according to the invention and the infrared source in particular without directly heating the substrates by the infrared radiation.
  • adhesives used should therefore preferably undergo dissolution by heat, decompose or at least change its adhesion properties (reduce adhesive strength).
  • visible light is used to dissolve the temporary dye.
  • the material used for the bonding layer should react sensitively with the photons of visible light, with or without added additives. Visible light mainly affects the electrons in molecules, especially those of the outer ones
  • the electron transfer processes may cause changes in the bonding structure of the molecules which alter or decompose the adhesion properties of the applied material or at least reduce the adhesive strength. These effects are used for the present embodiment.
  • the range of UV radiation is selected.
  • UV light is used.
  • the frequency and the energy of the UV light photons are chosen in particular such that they are relevant according to the invention
  • X-radiation is used to change the chemical and / or physical properties of the material of the bonding layer.
  • a preferably carried out focusing of X-rays is not possible by classical refractive optics, since the refractive index for virtually all materials and such a high frequency near 1 .0 Hegt and a classical material therefore no refraction and thus no
  • optical elements that can focus X-rays through the physical effect of total reflection.
  • These optical elements consist in particular of several capillaries, which are embedded under certain radii of curvature in a matrix.
  • the radius of curvature is chosen in particular such that an penetrating X-ray beam is guided at least predominantly, preferably exclusively, by total reflection along the capillary.
  • capillaries allow a divergent x-ray beam to be focused in one spot. These optical elements are called capillary optics.
  • the diameter of the focal point is
  • Connection with a solution bath can be used, so that the
  • the solution bath to be selected has at least one
  • All of the embodiments according to the invention have a common, local impairment of the material of the connecting layer, in particular a partial area, preferably a peripheral edge area.
  • the source is moved in a closed path, in particular a circular path, around the substrate stack while it rotates in opposite directions about its own axis.
  • a closed path in particular a circular path
  • Substrate stacks are dispensed with.
  • the source rests while the substrate stack is rotated about its symmetrical axis.
  • the substrate stack is in particular fixed on a substrate sample holder, which is rotatably mounted.
  • the substrate stack is preferably stored so that the distance between the focus of the electromagnetic radiation and the outer edge of the connecting layer remains constant during rotation of the sample holder to a predetermined tolerance.
  • the tolerance is in particular less than 5 mm, preferably less than 3 mm, more preferably less than 2 mm, most preferably less than 1 mm, most preferably less than 0.5 mm.
  • the frequency of the movement, in particular rotation, the source and / or the substrate stack is given in rounds / revolutions per minute (rounds-per-minute, rpm).
  • the frequency is in particular less than 5000 rpm, preferably less than 2500 rpm, more preferably less than 1000 rpm, most preferably less than 100 rpm, most preferably less than 10 rpm.
  • the optical systems have the task of focusing or focusing the emitted electromagnetic radiation onto a limited section of the adhesive.
  • the optical systems have the task of focusing or focusing the emitted electromagnetic radiation onto a limited section of the adhesive.
  • the optical systems have the task of focusing or focusing the emitted electromagnetic radiation onto a limited section of the adhesive.
  • the sources are designed so that the focal point with progressing solution process, in particular automatically, is readjustable or
  • the tracking of the focal point is effected in particular by translational and / or rotational movement of the source and / or by adaptation of the optical elements, in particular by using adaptive optics that can change the focal point continuously.
  • the tracking of the focal point is done manually, more preferably automatically, in particular by appropriate software and / or hardware and / or firmware.
  • the amount of radiation of the substrates is greater than 0.5, preferably greater than 0.8, more preferably greater than 0.9, most preferably greater than 0.95, most preferably greater than 0.99.
  • optical systems can consist of all optical elements which can influence the electromagnetic radiation of the source according to the invention. These include in particular the following optical elements, individually or in combination:
  • Lenses in particular concave lenses and / or convex lenses and / or convex concave lenses and / or Fresnel lenses and / or aspherical lenses and / or
  • Mirrors in particular hot or cold mirrors, preferably
  • Diffraction elements in particular diffraction gratings and / or
  • Polarizers in particular polarizers for linear generation
  • Each of the optical elements and / or the entire optical system can be mounted on a table which has several degrees of freedom to focus the focal point on the bonding layer, in particular the
  • the table has a translation unit with three degrees of freedom for translation and a rotation unit with three degrees of freedom for rotation.
  • the travel distance of the translating unit is in particular greater than 1 ⁇ m, preferably greater than 1 mm, more preferably greater than 10 mm, most preferably greater than 1 00 mm.
  • the accuracy of the translational unit is in particular better than ⁇ ⁇ m, preferably better than ⁇ ⁇ , more preferably better than ⁇ ⁇ m, most preferably better than ⁇ ⁇ m.
  • the rotation range of the rotation unit is in particular greater than 0. 1 °, preferably greater than 1 °, more preferably greater than 1 0 °, most preferably greater than 1 00 °.
  • the accuracy of the rotation unit is in particular better than 5 °, preferably better than 1 °, more preferably better than 0. 1 °, most preferably better than 0.01 °.
  • electromagnetic radiation preferably connected as a unit with the source and / or optics.
  • connection layer Materials properties of the connection layer allows.
  • Detector types are individually or in combination in particular in question: * physical detectors, in particular o Optical (spectroscopic) detectors, preferably UV-VIS
  • the irradiation time of the bonding layer for complete debonding of the substrate stack is in particular less than 30 minutes, preferably less than 15 minutes, more preferably less than 1 minute, on
  • the Substratstapei is fixed in particular on a sample holder.
  • the sample holder can be a sample holder with electrostatic, magnetic, adhesive, vacuum-controlled or mechanical fixation.
  • the sample holder preferably has a base surface, in particular a fixing surface, which is larger than the surface of the substrate stack to be fixed.
  • the diameter of the sample holder is chosen to be greater than or equal to the diameter of the substrate stack to be fixed.
  • the diameter of the sample holder is in particular the same size, preferably 1 .2 times larger, more preferably 1 .3 times larger, most preferably 1 .4 times larger than the diameter of the substrate stack to be fixed.
  • the sample holder is preferably reset in order to enable the positioning of the optical elements.
  • the sample holder therefore has according to an advantageous embodiment, a base surface, in particular a fixing surface which is smaller than the surface of the substrate stack to be fixed.
  • the diameter of the sample holder is chosen to be larger or smaller than the diameter of the substrate stack to be fixed.
  • the diameter of the sample holder is in particular the same size, preferably less than 0.9 times, more preferably less than 0.6 times, most preferably less than 0.5 times the diameter of the substrate stack to be fixed.
  • the substrate stack is fixed on a film (tape) which has been clamped onto a frame.
  • The, in particular back-thinned or otherwise processed, product substrate is fixed with its outermost surface on the film, while the inward surface is fixed with the adhesive to the carrier substrate.
  • the outward surface of the carrier substrate can be fixed to a sample holder while the frame is fixed by mechanical release means and raised during the process according to the invention.
  • the film By lifting the frame, the film stretches and thus supports the
  • the electromagnetic radiation of the embodiment according to the invention receives correspondingly more space to penetrate into the depth of the boundary layer.
  • the stress of the connection layer is effected by a device, in which at least one focal plane F of the beam with electromagnetic radiation and an adhesive layer plane K are parallel to one another, in particular congruent or aligned.
  • the positioning of the substrate stack takes place on the sample holder.
  • the positioning of the substrate stack is preferably carried out such that the connection layer at least in the vicinity of the optical axis and / or the focal plane F of the electromagnetic
  • the substrate stack is adjusted in particular by a z-translation unit in the height (z-direction) until the
  • Adhesive layer plane K of the bonding layer to be dissolved with the
  • the adhesive layer plane K is considered to be one of
  • Link layer centered level understood.
  • the distance between the adhesive layer plane K and the focal plane F in the z-direction is in particular less than 5 mm, preferably less than 1 mm, more preferably less than 0. 1 mm, most preferably less than 0.01 mm.
  • a fine adjustment of the optical elements for adjusting the electromagnetic radiation with respect to the thickness d Due to the fine adjustment, the distance between the
  • Adhesive layer plane K and the focal plane F can be further reduced.
  • the distance after the fine adjustment is less than 5 mm, preferably less than 0.1 mm, more preferably less than 0.01 mm, most preferably less than 0.001 mm. If a correct adjustment of the two planes to one another has already taken place by means of the first process step according to the invention, the second one can be used for this purpose
  • the focus is set to a focal point within or at the edge of the connection layer. Preferably, the focus easily becomes within the connection layer.
  • the distance of the focal point from the peripheral edge of the bonding layer is in particular in the range between 0 mm and 5 mm, preferably between 0 mm and 4 mm, more preferably between 0 mm and 3 mm, most preferably between 0 mm and 2 mm, most preferably between 0 mm and 1 mm.
  • the first three process steps according to the invention should only be performed once for the correct position of the sample holder, the optical elements and thus the focal plane or the focus
  • a plurality of substrate stacks with identical dimensions and dimensions can be deposited at the same position on the sample holder after the one-time adjustment and acted upon without re-adjustment of the electromagnetic radiation.
  • the focal plane F should be congruent with the adhesive layer plane K and the focus always the same
  • a new calibration is necessary according to the invention especially when one of the geometry parameters of the substrates and / or the thickness of the bonding layer changes.
  • a calibration can, however, provided
  • some reference values are set and checked, and only in the case of a predetermined deviation will a new setting be made
  • the source of the electromagnetic radiation if not already done in the calibration process, turned on.
  • the intensity is increased to the value prescribed / necessary for the material of the compound layer and by optical elements largely on the connection layer
  • the electromagnetic radiation permits the use of corresponding lenses, the electromagnetic radiation is focused on the connecting layer.
  • diaphragms are used to influence the substrates through the
  • a fifth process step the rotation of the substrate stack and / or the source takes place so that the, in particular to a point directed or concentrated, electromagnetic radiation to the peripheral edge portion of the connecting layer fully applied.
  • this process step at least the peripheral region is weakened such that the actual debonding process can be carried out in a further, in particular last, inventive process step.
  • Radiation in the material of the connecting layer is in particular greater than 100 ⁇ m, preferably greater than 1 mm, more preferably greater than 5 mm, most preferably greater than 10 mm.
  • the depth of influence is understood to mean that depth within which a weakening according to the invention,
  • forces in particular at least one normal force
  • the applied forces can be point and / or line and / or area forces. In a point force, the force is in particular greater than 0.001 N, preferably greater than 0. 1 N, more preferably greater than 10 N, most preferably greater than 150 N. In line and / or surface forces, the
  • corresponding pressures are determined by dividing the above-mentioned forces by the line length or the area size.
  • the debonding of at least one of the two substrates from the substrate stack takes place by a decrease of one or both substrates from one another.
  • the decrease takes place in particular by the application of a tensile and / or a shearing force. In particular, the decrease takes place by pulling, shearing or bending.
  • the separation of the two substrates after the loading according to the invention can be carried out independently, in particular exclusively by the action of gravitation.
  • the substrate stack may be at its gravitational direction
  • This embodiment of the invention takes place with particular preference in a solvent bath, so that the peripheral region not only by the electromagnetic radiation, but also by the chemical
  • Full clamping ring for applying a bending of a Carrier substrate used to solve the same of a product substrate.
  • the embodiment according to the invention could thereby assist the debonding process by a premature weakening of the peripheral region.
  • the stress of the connecting layer is achieved by a device in which the adhesive layer plane K has an angle of inclination relative to the focal plane.
  • the angle of inclination is greater than 0 °, in particular greater than 25 °, more preferably greater than 50 °, most preferably greater than 75 °, most preferably 90 °.
  • the loading of the peripheral edge region of the connecting layer is effected by at least one of the substrates.
  • FIG. 1 shows a schematic, not to scale, cross-sectional view of a wafer bundle bonded over the entire surface
  • FIG. 2 shows a schematic, not to scale, cross-sectional view of a wafer stack bonded predominantly in a peripheral edge region (ZoneBOND®),
  • FIG. 3 a shows a schematic, not to scale, cross-sectional view of a first embodiment of the invention
  • 3b is a schematic, not to scale, top view of the first embodiment according to Figure 3a
  • FIG. 4a shows a schematic, not to scale, cross-sectional view of a second embodiment of the invention
  • Figure 4b is a schematic, not to scale, supervision of the
  • FIG. 5a shows a schematic, not to scale, cross-sectional view of a third embodiment of the invention
  • Figure 5b is a schematic, not to scale, cross-sectional view of the third embodiment of Figure 5a and
  • Figure 6 is a schematic, not to scale, side view of an optimized detachment process.
  • FIG. 1 shows a substrate stack designed as a wafer stack 1 bonded over the entire area, comprising a carrier substrate 3, a bonding layer 4 formed as an adhesive layer and a product substrate 5.
  • the two substrates 3, 5 have a diameter D.sub.D substrate surfaces identical in the exemplary embodiment shown, substrate surfaces 3o, 5o of the carrier substrate 3 and the product substrate 5 are at least predominantly, preferably over the entire surface on parallel opposite surfaces, covered by the bonding layer 4.
  • Figure 2 shows a ZoneBOND® bonded wafer stack 2
  • the low adhesive layer 6 became centric within one
  • a peripheral edge region 12 formed thereby is in particular a circular ring with a
  • circumferential constant width B in particular minus a radius of curvature at the transition to the side circumference of the substrates 3, 5.
  • the bonding layer 4 'adheres mainly to the
  • An adhesive strength is disproportionately large in the peripheral edge region 12 in relation to the adhesive strength in the region of the center circle 13, where the adhesive strength is at least compared to the carrier substrate 3, in particular practically reduced to zero.
  • the adhesive strength is according to the application of the invention in the peripheral edge region 12 greater than 0. 1 J / m, preferably greater than
  • the adhesive strength is within the range of Center circle area 13 less than 1 .0 J / m, preferably less than 0.75 J / m, more preferably less than 0.5 J / m, most preferably less than 0.25 J / m, am
  • FIG. 3 a shows a long-wave electromagnetic radiation emitting source 7, in particular a microwave source.
  • the microwave source 7 emits a beam 8 directed onto the substrate stack.
  • the beam 8 is preferably formed by an electromagnetic field in the sense of
  • the beam 8 is, preferably by an optical element 9, in particular a diaphragm and / or a collimator, at least predominantly on the
  • the optical element 9 limits the beam 8 exclusively along the z-direction, so that the microwave rays within the (orthogonal to the z-direction) x-y plane at least in the direction of the substrate stack can expand freely.
  • the optical element 9 is preferably a slit diaphragm. It would be conceivable to use other optical elements which limit or focus the microwave radiation 8 punctiform. Since it is at the
  • microwave radiation is a long-wave electromagnetic radiation and j ede focusing by appropriate optical elements always with errors, especially by spherical and
  • Microwave radiation as a preferred solution for limiting the connection layer 4 'viewed.
  • FIG. 4a shows a source 7 ', in particular an infrared, VIS or UV source, which can generate an electromagnetic (photon) beam 8.
  • a source 7 ' in particular an infrared, VIS or UV source
  • optical elements 9 ' in particular lenses, as a beam 8' to a within the connecting layer 4 'arranged focal region 1 1 and concentrated or focused.
  • the optical elements 9 ' in particular lenses
  • the beam 8 ' preferably does not strike the carrier substrate 3 and / or the product substrate 5.
  • the electromagnetic radiation of the source 7 ' can be focused with the optical elements 9' in an extremely small Fokayberiech 1 1.
  • optical elements 9 ' are preferably arranged on a table 10 in order to be able to control and optimize the optical path of the electromagnetic beams accordingly.
  • Each optical element 9 ' may be mounted on a separate table or, preferably, all optical elements 9' are mounted on the (single) table 10.
  • the source 7 ' preferably emits a beam 8 designed as a laser beam, in particular a UV laser beam.
  • Lasers deliver highly collimated, very brilliant, coherent, monochromatic photon beams.
  • FIG. 4b shows that focusing in both dimensions (y and z direction) is possible by means of a combination of optical element 9 'and a corresponding source 7'.
  • FIG. 5a shows the optical element 9 'with a focal plane F parallel, in particular congruent, oriented to form an adhesive layer K. Accordingly, the angle ß between the focal plane F and the
  • Figure 5b shows an embodiment in which the optical element 9 'with the focal plane F is inclined relative to the adhesive layer plane K at an inclination angle ß.
  • the inclination angle ß is adjustable.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the product substrate 5 has been fixed on a film 14.
  • the film 14 is stretched over a frame 1 5.
  • a force L on the frame 1 5 takes a lift of the product substrate 5 in the peripheral region and thus facilitates the focused through the optical element 9 ', electromagnetic radiation access to the adhesive 4.
  • the force L can attack at any angle ,
  • the angle between the force direction of the force L and the normal to the carrier substrate is in particular less than 45 °,
  • the force L is less than 10 N, preferably less than 5 N, most preferably less than 1 N, most preferably less than 0.5 N.

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Abstract

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

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Lösen
eines Substrats von einem Substratstapel
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9.
Die Industrie verwendet sogenannte Temporärbondingmethoden, um zwei Substrate, insbesondere zwei Wafer, temporär miteinander zu verbinden. In den meisten Fällen handelt es sich bei einem der beiden Substrate um ein Trägersubstrat. Das zweite Substrat ist das Produktsubstrat. Auf dem
Produktsubstrat werden funktionalen Einheiten wie beispielsweise
Mikrochips, MEMs, LEDs etc. gefertigt. Sehr oft muss das Produktsubstrat in einem weiteren Prozessschritt rückgedünnt werden. Unter einem
Rückdünnprozess versteht man einen Vorgang, bei dem mit Hilfe
unterschiedlicher Prozesstechnologien, insbesondere mechanischem
Schleifen, die Dicke eines Substrats deutlich, also auf ca. 50 μm, verringert wird. Eine Stabilisierung erfolgt im Regelfall durch ein Trägersubstrat.
In der Industrie existieren unterschiedliche Verfahren zur temporären
Fixierung zweier Substrate. Eines der wichtigsten Verfahren ist das sogenannte ZoneBÖND® Verfahren, das beispielsweise in der Druckschrift WO2009094558A2 beschrieben wird.. Beim ZoneBOND® Verfahren wird ein Trägersubstrat mit einer speziellen Behandlung so präpariert, dass nur mehr der äußere Rand des Trägersubstrats in der Lage ist, eine Haftfestigkeit zu einem aufgebrachten Kleber herzustellen, während die Adhäsion zwischen dem Zentrum des Trägersubstrats und dem Kleber wesentlich niedriger, insbesondere vernachlässigbar klein ist. So ist es möglich, eine aushärtbare Kleberschicht vollflächig auf einem Trägersubstrat aufzubringen, sie allerdings ausschließlich entlang der Peripherie an das Trägersubstrat zu binden. Entsprechend einfach ist das Lösen des Produktsubstrats. Ein
ZoneBOND® Träger zeichnet sich durch eine niedrigadhäsive Zentralzone und eine hochadhäsive Randzone aus. Die niedrigadhäsive Zentralzone wird meistens durch eine zentrale Beschichtung des Trägersubstrats erreicht. Der Kleber wird danach vollflächig auf den Träger aufgebracht und besitzt an der Peripherie entsprechende höhere adhäsive Eigenschaften als im Zentrum.
Die am häufigsten verwendete Methode zur Auflösung der Peripherie eines ZoneBOND® Trägers ist die Verwendung von Chemikalien. Um derartige chemische Bäder zum Lösen (Debonden) verwenden zu können, ist man auf die Verwendung von Klebern eingeschränkt, die sich in der Chemikalie auflösen oder zumindest ihre Haftkraft reduzieren. Chemische
Auflösungsprozesse sind entsprechend langsam, da der Kleber erst gelöst und dann abtransportiert werden muss. Des Weiteren verunreinigt eine
voranschreitende Lösung des Klebers das Lösungsbad, was zu einer zwar langsamen aber stetigen Verzögerung des Lösungsprozesses beiträgt. Dieses Problem wird beispielsweise durch einen kontinuierlichen Zu- und Abfluss des Lösungsmittels gelöst, was aber einen erhöhten Verbrauch des
Lösungsmittels zur Folge hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die gattungsgemäßen
Vorrichtungen und Verfahren zum Ablösen von ersten Substraten derart weiterzubilden, dass ein schonendes und schnelles Ablösen ermöglicht wird. Gleichzeitig soll der Einsatzbereich auf diverse Kleberarten und
Substratmaterialen erweitert werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche
Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht gerichteten Strahl
elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke der
Verbindungsschicht (nachfolgend insbesondere als Kleber bezeichnet) gegenüber dem Produktsubstrat und/oder gegenüber dem Trägersubstrat reduziert bzw. der Kleber sogar vollständig entfernt, insbesondere sublimiert, wird. Ein wesentlicher erfindungsgemäßer Aspekt besteht dabei insbesondere in der Fokussierung des Strahls auf die Kleberschicht selbst, sodass die die Kleberschicht begrenzenden Substrate möglichst nicht oder zumindest nicht unmittelbar durch den Strahl erwärmt werden. Eine derartige Erwärmung würde bei Substraten mit einer entsprechend guten thermischen
Wärmeleitfähigkeit zu einer Verbreitung der Wärme über die gesamten Substrate führen. Die erfindungsgemäße Ausführungsform grenzt sich daher vom Stand der Technik, insbesondere durch die Fokussierung ab. Im Stand der Technik werden derartige Strahlen vorwiegend über eine Substratseite, daher durch das Substrat, insbesondere das Trägersubstrat, auf die
Kleberschicht fokussiert, wodurch es zu einer starken Erwärmung des
Substrats kommt.
Die Haftstärke kann gegenüber dem Produktsubstrat und dem Trägersubstrat unterschiedlich sein, wobei beim Ablösen im Regelfall die niedrigere
Haftstärke für die aufzubringende Ablösekraft entscheidend ist. Entscheidend ist auch der Ort, an welchem die größte Haftstärke vorhanden ist. So ist es gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Haftstärke an einem Umfangsrandbereich des Substratstapels größer ist als im Zentrum, insbesondere bezogen auf eine kleinere Fläche. In der Halbleiterindustrie ist es üblich, die Festigkeit zwischen zwei Oberflächen mit der Energie anzugeben, die benötigt wird, um die beiden Oberflächen voneinander zu trennen. Die Energie wird auf eine Einheitsfläche bezogen und in J/m2 angegeben. Unter dieser Festigkeit kann man im Weiteren auch die Haftstärke des Klebers verstehen, mit der er die Oberflächen zweier Substrate zusammenhält. Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung insbesondere kleiner als 2.5J/m , vorzugsweise kleiner als 2.0J/m2, noch bevorzugter kleiner als 1 .5 J/m2, am bevorzugtesten kleiner als 1 .0J/m2 , am allerbevorzugtesten kleiner als 0.1 J/m2. Im Falle einer
vollständigen, Entfernung des Klebers reduziert sich die
Haftfestigkeit/Haftstärke insbesondere auf 0 J/m , da kein Haftvermittler mehr zwischen den beiden Substratoberflächen vorhanden ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich die Substratoberflächen nicht auf Grund ihrer Adhäsion direkt miteinander verbinden. Für einen ZoneBond™ Substratstapel gelten obige Haftstärkewerte für die Randregion.
Gemäß einem weiteren, insbesondere eigenständigen, Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass spezifisch ausgewählte Schichten eines
Mehrschichtsystems zwischen den beiden Substraten gezielt gelöst werden, insbesondere durch einen zumindest überwiegend, vorzugsweise
ausschließlich, auf die ausgewählte Schicht gerichteten Strahl. Ein
Substratstapel kann insbesondere durch ein Mehrschichtsystem einer
Löseschicht (engl. : release-layer) und eine Klebeschicht zusammengehalten werden. Durch Fokussierung des elektromagnetischen Strahls auf eine der beiden Schichten, erfolgt eine besonders effiziente Lösung der beiden
Substrate voneinander.
Die Erfindung beschreibt insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Debonden zweier Substarte, insbesondere zweier Substrate, die mit Hilfe der ZoneBond® Technologie miteinander temporär verbonded wurden. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht vorzugsweise darin, optische Elemente, insbesondere eine Fokussierungseinheit, zu benutzen, um elektromagnetische Strahlung, insbesondere einen Laser-Strahl, noch bevorzugter einen UV- Laser-Strahl, auf die Grenzfläche zwischen beiden Substraten zu richten, insbesondere zu konzentrieren.
In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Laser flüssigkeitsgeleitet werden. Dazu wird eine Flüssigkeit auf die zu entfernende Schicht zwischen dem Substratstapel geleitet und der Laser wird in die Flüssigkeit eingekoppelt. Der Laser sorgt für eine schnelle und effiziente Lösung des Klebers. Die Flüssigkeit kann die Lösung des Klebers begünstigen, ist aber auch, insbesondere hauptsächlich, für den Abtransport des gelösten Klebers verantwortlich. Der Druck der Flüssigkeit beträgt insbesondere mehr als 1 bar, noch bevorzugter mehr als 1 . 1 bar, am
bevorzugtesten mehr als 1 .2 bar, am allerbevorzugtesten mehr als 1 .4 bar. Bei der Flüssigkeit handelt es sich insbesondere um:
• Wasser, insbesondere destilliertes Wasser
* Lösungsmittel, insbesondere
o PGMEA, Mesitylen, Isopropanol und/oder Limonin.
Die Flüssigkeit ist vorzugsweise so beschaffen, dass sie zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend, transparent für die verwendete Wellenlänge des eingekoppelten Lichts ist. Des Weiteren wird der Flüssigkeitsstrahl bevorzugt so geführt, dass es zu keiner Blasenbildung kommt, an der eine, für die erfindungsgemäße Ausführungsform negative, Brechung entstehen könnte.
Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann auch auf Systeme angewandt werden, bei denen unterschiedliche Materialien, insbesondere Kleber, insbesondere mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften, übereinander bzw. auch nebeneinander aufgebracht werden.
Im ersteren Fall liegt ein Schichtsystem aus mehreren Materialien,
insbesondere Klebern, vor. In speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Kleber auch durch andere Materialien ersetzt werden, die nicht notwendigerweise über Adhäsionseigenschaften verfügen, wie beispielsweise Lösematerialien (engl. : release-materials).
Im zweiten Fall handelt es sich um ein System, bei dem ein erster Kleber peripher aufgebracht wird, während sich um Zentrum ein zweites Material, insbesondere ein anderer Kleber, befindet. Eine derartige Ausführungsform wird in der Druckschrift US 7,910,454 B2 offenbart. Denkbar wäre auch das Aufbringen mehrerer, sich in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften unterscheidende Kleber, die in Form immer kleiner werdender Ringe auf dem Träger und/oder dem Substrat aufgebracht werden. Das Zentrum wird dann von einem letzten Material, insbesondere Kleber, aufgefüllt.
Substrate im erfindungsgemäßen Sinn können insbesondere
Halbleitersubstrate sein. Das Produktsubstrat weist vorzugsweise funktionale Bauteile, insbesondere Chips, auf. Die erfindungsgemäße Methode ist vor allem für Trägersubstrate und/oder Produktsubstrate geeignet, deren Material nicht transparent für elektromagnetische Strahlung einer spezifischen, für das Lösen der Verbindungsschicht benötigten Wellenlänge ist.
Die Fokussierung erfolgt insbesondere mit Hilfe von Linsen. Dabei wird erfindungsgemäß nur die Grenzfläche, insbesondere zumindest überwiegend, vorzugsweise praktisch ausschließlich, die sich in der Grenzfläche zwischen den beiden Substraten befindende Verbindungsschicht, insbesondere ein Kleber, insbesondere ein Bondingadhäsiv, von der Strahlungsleistung der elektromagnetischen Strahlung beeinflusst. Durch die, in die
Verbindungsschicht eingebrachte, Strahlungsmenge wird die Haftstärke, insbesondere lokal, reduziert.
In einer ganz besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung, insbesondere hochenergetisches Laserlicht, mit Hilfe eines Lichtleiters möglichst nahe an die Grenzfläche herangeführt. Der Lichtleiter kann an seinem, der Grenzfläche zugewandten Ende, über Optiken verfügen, die eine zusätzliche Fokussierung oder
Manipulation der elektromagnetischen Strahlung erlauben.
Mit anderen Worten besteht der Kern der Erfindung insbesondere in der Zielrichtung, insbesondere Fokussierung, elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV Licht, noch bevorzugter UF Laserlicht, auf die äußeren Bereiche der Verbindungsschicht, insbesondere eines Temporärbondklebers. Dies erfolgt vorzugsweise ohne Erwärmung der Substrate durch die elektromagnetische Strahlung.
Bevorzugt kann auf die Verwendung von Lösungsmittel gänzlich verzichtet werden. Anstatt eines nasschemischen Prozesses wird somit vorzugsweise ein trockenphysikalischer und/oder trockenchemischer Prozess angewendet.
Es wird die Verwendung unterschiedlicher elektromagnetischer Quellen zur Erzeugung eines Strahls für elektromagnetische Strahlung offenbart, die für das erfindungsgemäße Lösen verwendet werden können:
- Mikrowellenqueile,
- Infrarotquelle,
- sichtbares Licht emittierende Quelle,
- UV-Quelle,
- Röntgenquelle.
Insbesondere ist jede Quelle denkbar, die geeignet ist, die erfindungsgemäße Trennung des Trägersubstrats, insbesondere durch Auflösung, am
bevorzugtesten durch Sublimierung, der Verbindungsschicht vom
Produktsubstrat durch elektromagnetische Wellen zu bewirken. Die
elektromagnetische Strahlung einer solchen Quelle kann inkohärent oder kohärent sein. Bevorzugt werden alle Quellen, die kohärente
elektromagnetische Strahlung emittieren (Laser). Eine Mikrowellenquelle, die kohärente Mikrowellenstrahlen emittiert, wird als Maser bezeichnet. Kohärenz beschreibt im weiteren Verlauf der Patentschrift räumliche und/oder zeitliche Kohärenz.
Ein wichtiger physikalischer Parameter der verwendeten elektromagnetischen Strahlung ist die Intensität. Die Intensität wird in Watt angegeben. Die Intensität der elektromagnetischen Strahlung ist insbesondere größer als 0. 1 Watt, vorzugsweise größer als 1 Watt, noch bevorzugter größer als 100 Watt, am bevorzugtesten größer als 1000 Watt, am allerbevorzugtesten größer als 10 Kilowatt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Pulsbetrieb der verwendeten Quelle für die elektromagnetische Strahlung vorgesehen. Durch eine relativ hohe Intensität und Leistungsdichte kann es zu einer Wärmeübertragung vom Kleber auf die Substrate kommen. Um eine derartige Wärmeübertragung weitestgehend zu unterbinden, werden vorzugsweise gepulste
elektromagnetische Strahlen verwendet. Die Pulsdauer ist insbesondere kleiner als 1 0 Sekunden, vorzugsweise kleiner als 1 Sekunde, noch
bevorzugter kleiner als 1 Mikrosekunde, am bevorzugtesten kleiner als 1 Nanosekunde, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 Picosekunde.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die
verwendeten Wellenlängen abhängig vom jeweiligen verwendeten,
aufzulösenden Material, insbesondere Kleber, ausgesucht. Die Wellenlängen werden vorzugsweise so gewählt, dass das Absorptionsvermögen des Klebers maximal ist. Dadurch wird ein Eindringen der elektromagnetischen Strahlung in große Tiefen der Verbindungsschicht, und eine damit einhergehende, unnötige und ungewollte Erwärmung der Substrate, verhindert. Die
Wellenlänge wird insbesondere so gewählt, dass bei einem vorhandenen Material/Kleber 95% der Strahlungsleistung bei weniger als 1 0 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, noch bevorzugter weniger als 3 mm, am bevorzugtesten weniger als 2 mm, am allerbevorzugtesten weniger als 1 mm absorbiert werden. Der Fachmann berechnet den entsprechenden wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten ε aus dem Lambert- Beerschen Gesetz
Figure imgf000010_0001
bzw.
Figure imgf000010_0002
Optionale Präparation der Verbindungsschicht
Die Verbindungsschicht kann durch Additive präpariert werden, um
besonders sensitiv auf gewisse Arten von elektromagnetischer Strahlung zu reagieren. In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform befinden sich die Additive nicht von Anfang an in der Verbindungsschicht, sondern werden erst während und/oder nach dessen Abscheidung auf einem Substrat beigefügt. Insbesondere beschränkt sich die Beimengung solcher Additive auf den äußeren Rand der Verbindungsschicht (Umfangsrandbereich). Der
Umfangsrandbereich wird insbesondere als Kreisring mit einer Breite B definiert. Die Breite B ist insbesondere gleich dem Radius R des Substrats, vorzugswese ist B kleiner als 95% von R, noch bevorzugter kleiner als 50% von R, noch bevorzugter kleiner als 10% von R, am bevorzugtesten kleiner als 1 % von R, am aller bevorzugtesten kleiner als 0.1 % von R.
Zur Festlegung der bevorzugten Menge an Additiven wird der Molenbruch verwendet. Der Molenbruch gibt das Verhältnis zwischen der Menge des Additivs (in Mol) und der Summe der Mengen von Additiv und anderen Bestandteilen der Verbindungsschicht, insbesondere Kleber, (in Mol) an. Der Molenbruch ist damit dimensionslos. Verwendet man einen Kleber ohne Additive, ist der Molenbruch für die Additive null. Ist das Molverhältnis zwischen Kleber und Additiv 0.5, hat man ein molares Mischungsverhältnis von 1 : 1 . Der Molenbruch des Additivs ist insbesondere kleiner als 0.5 , vorzugsweise kleiner als 0.25, noch bevorzugter kleiner als 0. 1 , am bevorzugtesten kleiner als 0.01 , am aller bevorzugtesten kleiner als 0.001 . Je kleiner der Molenbruch, desto weniger Additiv befindet sich im Kleber und desto weniger beeinflusst das Additiv die eigentliche funktionale Eigenschaft des Klebers. Eine geringere Menge an Additiv hat im Regelfall eine entsprechend geringe Sensitivität auf die elektromagnetische Strahlung zur Folge.
Bei den Additiven handelt es sich insbesondere um:
• Molekulare Verbindungen, insbesondere
o Wasser
• Polymere
o Wellenlängensensitive Polymere
o Thermisch sensitive Polymere
• Metalle, insbesondere
o Metalltische Partikel, insbesondere
" Nanopartikel, insbesondere aus
• Cu, Ag, Au, Pt, AI, W, Co, Ni, Ta, Nb, Fe
• Legierungen aus Cu, Ag, Au, Pt, AI, W, Co, Ni, Ta, Nb, Fe
• Oxiden.
Elektromagnetische Strahlung
Unter der Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung wird die Flugrichtung der Photonen bezeichnet. Für jene Quellen, deren
elektromagnetische Strahlen vorwiegend im Sinne der Maxwell' schen Theorie zu interpretieren sind, soll unter Ausbreitungsrichtung die Richtung des Poynting-Vektors verstanden werden. Das gilt insbesondere für die weiter unten genannten Mikrowellen.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Quelle so positioniert, dass ein Maximum der Strahlungsdichte der emittierten
elektromagnetischen Strahlung die Verbindungsschicht trifft. Dabei wird insbesondere auf die Verwendung von optischen Elementen zur Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung verzichtet. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die Wellenlänge der verwendeten elektromagnetischen Strahlung größer ist als eine Dicke d der Verbindungsschicht. Die verwendete elektromagnetische Strahlung liegt in diesem Fall im Bereich größerer Wellenlängen und somit kleinerer
Frequenzen. Die so erzeugten, elektromagnetischen Strahlen werden vorzugsweise mit Hilfe des Wellenbildes und den Maxweir schen
Gleichungen der Elektrodynamik betrachtet. In einer bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Mikrowellen verwendet. Die Mikrowellen werden vorzugsweise durch eine der folgenden
Mikroweilenröhren erzeugt:
Laufzeitröhre, insbesondere
o Kreuzfeldröhre, insbesondere Amplitron, Magnetron oder
Stabilotron oder
o Linearstrahlröhre, insbesondere Klystron.
Die erzeugten Mikrowellen treffen vorzugsweise mit einem Divergenzwinkel ß von weniger als 1 0°, vorzugsweise weniger als 5°, noch bevorzugter weniger als 1 °, am aller bevorzugtesten weniger als 0. 1 ° auf die
Verbindungsschicht.
Zur Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Material der Verbindungsschicht (mit oder ohne Additiv) sensitiv für die Bestrahlung mit Mikrowellen.
In Weiterbildung der Erfindung besitzt das Material der Verbindungsschicht, insbesondere der Kleber, funktionale Gruppen, die derart auf die
Mikrowellenstrahlen reagieren, dass durch die starke elektromagnetische Wechselbelastung ein Bruch von Polymerketten herbeigeführt wird. Gemäß einer alternativen Weiterbildung sind/werden der Verbindungsschicht Additive hinzugefügt, welche sensitiv auf die Mikrowellenstrahlung reagieren, insbesondere zu einer starken Erhitzung führen. Bei dem Additiv handelt es sich insbesondere um Wasser. Die einwirkende
Mikrowellenstrahlung bewirkt vorwiegend eine Änderung des
Schwingungszustandes der Moleküle bzw. Seitenketten, insbesondere funktionalen Einheiten, des Klebers bzw. der Additive. Dementsprechend besteht ein erfindungsgemäß eigenständiger Aspekt in der Erhöhung der Temperatur durch kapazitive Erwärmung.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird Infrarotiicht zur Beaufschlagung der Verbindungsschicht in der Randzone verwendet.
Insbesondere werden optische Elemente zur Fokussierung der
elektromagnetischen Strahlung eingesetzt. Bevorzugt wird die Dicke d der Verbindungsschicht im Größenbereich der Wellenlänge von Infrarotstrahlung eingestellt. Fernes Infrarotiicht besitzt einen Wellenlängenbereich von ca. 1000 μm bis ca. 50μm, mittleres Infrarotiicht liegt im Weüenlängenbereich von ca. 50μm bis ca. 3 μm und nahes Infrarotiicht besitzt entsprechend geringere Wellenlängen bis ca. 0.78 μm. Die Dicke d der Verbindungsschicht wird in diesem Fall insbesondere zwischen 1 μm und 30 μm eingestellt, wobei die Abmessungen etwaiger, in die Verbindungsschicht einzubettender Topographie eines zu bondenden Produktwafers berücksichtigt werden kann.
Damit kann durch die Wahl einer Infrarotquelle eine Infrarotwellenlänge ausgewählt werden, die sich mittels optischer Elemente auf das Material der Verbindungsschicht fokussieren lässt, ohne die Substrate zu beeinträchtigen. Bei den optischen Elementen handelt es sich insbesondere um Sammellinsen.
Ein Hauptgedanke bei der Verwendung von Infrarotiicht besteht insbesondere in der lokalen Erwärmung der Verbindungsschicht durch die
erfindungsgemäßen optischen Elemente und die Infrarotquelle, insbesondere ohne die Substrate direkt durch die Infrarotstrahlung zu erwärmen. Der verwendete Kleber sollte daher vorzugsweise durch Wärme eine Auflösung erfahren, sich zersetzen oder zumindest seine Adhäsionseigenschaften ändern (Haftstärke reduzieren).
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird sichtbares Licht zum Auflösen des Temporärbonds verwendet. Dabei sollte das verwendete Material der Verbindungsschicht mit oder ohne zugefügte Additive sensitiv auf die Photonen des sichtbaren Lichts reagieren. Sichtbares Licht beeinflusst in Molekülen vor allem die Elektronen, insbesondere jene der äußeren
Schalen. Die Bestrahlung mit Licht führt zu Elektronentransferprozessen, die Elektronen von einem Molekülorbital in ein anderes Molekülorbital
übertragen können. Ist die Frequenz, und damit die Energie, der Photonen groß genug, dann können die Elektronentransferprozesse Änderungen in der Bindungsstruktur der Moleküle bewirken, welche die Adhäsionseigenschaften des beaufschlagten Materials verändern oder diesen zersetzen bzw. auflösen oder zumindest die Haftfestigkeit reduzieren. Diese Effekte werden für die vorliegende Ausführungsform benutzt. Bevorzugt wird der Bereich der UV Strahlung gewählt.
In einer weiteren, bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird UV-Licht verwendet. Die Frequenz und die Energie der UV-Licht-Photonen sind insbesondere so gewählt, dass sie erfindungsgemäß relevante
Veränderungen in der Bindungsstruktur von Molekülen des Materials der Verbindungsschicht hervorrufen können. Insbesondere kommt es durch die Bestrahlung des Materials mit UV Licht zu einer chemischen Veränderung des Klebers, insbesondere zu einer Zerstörung von (kovalenten) Bindungen oder zu einem Polymerisationsprozess, der die Haftfestigkeit des Materials in relevanter Weise verändert. Denkbar wäre auch jeder andere chemische und/oder physikalische Prozess, der die Haftstärke in relevanter Weise reduziert und somit den erfindungsgemäßen Debondvorgang gestattet. Gemäß einer weiteren denkbaren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird Röntgenstrahlung zur Änderung der chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Materials der Verbindungsschicht verwendet. Eine vorzugsweise durchgeführte Fokussierung von Röntgenstrahlung ist durch klassische Refraktionsoptiken nicht möglich, da der Brechungsindex für praktisch alle Materialien und eine derartig hohe Frequenz nahe 1 .0 Hegt und ein klassisches Material daher keine Brechung und damit auch keine
Fokussierung der Röntgenstrahlen erlaubt. Es sind allerdings optische
Elemente bekannt, die Röntgenstrahlen durch den physikalischen Effekt der Totalreflexion fokussieren können. Diese optischen Elemente bestehen insbesondere aus mehreren Kapillaren, die unter gewissen Krümmungsradien in eine Grundmasse eingebettet werden. Der Krümmungsradius wird insbesondere so gewählt, dass ein eindringender Röntgenstrahl zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich, durch Totalreflexion entlang der Kapillare geleitet wird.
Durch die bevorzugte Anordnung mehrerer Kapillaren kann ein divergenter Röntgenstrahl in einem Punkt fokussiert werden. Diese optischen Elemente nennt man Kapillaroptiken. Der Durchmesser des Brennpunkts ist
insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, noch bevorzugter kleiner als 1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0. 1 mm, am aüerbevorzugtesten kleiner als 0.01 mm.
In Weiterbildung der Erfindung kann eine der erwähnten Quellen in
Verbindung mit einem Lösungsbad verwendet werden, sodass die
Beaufschlagung der Verbindungsschicht Kleber einerseits (fluid-)chemisch und andererseits photophysikalisch oder photochemisch ist. Durch die so erzeugte doppelte Beanspruchung kann eine besonders bevorzugte Lösung der Verbindungsschicht, insbesondere ausschließlich, aus dem Randbereich bewirkt werden. Das zu wählende Lösungsbad besitzt mindestens eine
Komponente, in der sich das Material der Verbindungsschicht löst, also diesbezüglich, insbesondere in Verbindung mit der optischen
Beaufschlagung, selektiv ist.
Optische Systeme
Allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist eine, insbesondere auf einen Teilbereich, vorzugsweise einen Umfangsrandbereich, bezogene, lokale Beeinträchtigung des Materials der Verbindungsschicht gemein.
Um einen radialsymmetrischen Substratbond eines Substratstapels vollständig zu lösen, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine
Relativbewegung zwischen der Quelle beziehungsweise dem Strahl und dem Substratstapel von Vorteil. Auf diese Weise können der konstruktive
Aufwand und die Kosten für eine Vielzahl von optischen Systemen reduziert werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Quelle in einer geschlossenen Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, um den Substratstapel bewegt, während sich dieser um seine eigene Achse gegenläufig dreht. Dabei liegen die
Normale der Kreisbahn der Quelle, sowie die Drehachse des Substratstapels parallel zueinander, so dass der Strahl die Verbindungsschicht während der Bewegung beaufschla gen kann.
In einer zweiten Ausführungsform wird nur die Quelle in einer geschlossenen Bahn, insbesondere einer Kreisbahn, um den Substratstapel bewegt, während dieser ruht. Dadurch kann auf einen zweiten Motor zur Bewegung des
Substratstapels verzichtet werden.
In einer dritten, besonders bevorzugten Ausführungsform ruht die Quelle, während der Substratstapel um seine symmetrische Achse gedreht wird. Der Substratstapel wird insbesondere auf einem Substratprobenhalter fixiert, der drehbar gelagert ist. Der Substratstapel wird dabei vorzugsweise so gelagert, dass die Distanz zwischen dem Fokus der elektromagnetischen Strahlung und dem äußeren Rand der Verbindungsschicht bei Drehung des Probenhalters bis auf eine vorgegebene Toleranz konstant bleibt. Die Toleranz ist insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, noch bevorzugter kleiner als 2 mm, am bevorzugtesten kleiner als 1 mm, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.5 mm.
Die Frequenz der Bewegung, insbesondere Drehung, der Quelle und/oder des Substratstapels wird in Runden/Umdrehungen pro Minute (engl. : rounds-per- minute, rpm) angegeben. Die Frequenz ist insbesondere kleiner als 5000 rpm, vorzugsweise kleiner als 2500 rpm, noch bevorzugter kleiner als 1000 rpm, am bevorzugtesten kleiner als 100 rpm, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 0 rpm.
Die optischen Systeme haben insbesondere die Aufgabe, die ausgegebene elektromagnetische Strahlung auf einen begrenzten Abschnitt des Klebers zu fokussieren oder zu konzentrieren. Vorzugsweise trifft die
elektromagnetische Strahlung dabei nicht oder nur zu einem kleinen Teil auf die Substrate, insbesondere nicht direkt oder nur zu einem kleinen Teil direkt.
In einer besonderen Erweiterung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Quellen so konzipiert, dass der Fokuspunkt mit voranschreitendem Lösungsprozess, insbesondere automatisch, nachjustierbar ist oder
nachjustiert wird. Damit wird eine optimale Nachführung des Fokuspunktes in die noch zu lösende Verbindungsschicht bewerkstelligt. Durch das
Nachführen des Fokuspunktes ist zu j edem Zeitpunkt eine optimale
Auflösungsrate gewährleistet. Die Nachführung des Fokuspunktes erfolgt insbesondere durch translatorische und/oder rotatorische Bewegung der Quelle und/oder durch Anpassung der optischen Elemente, insbesondere durch Verwendung adaptiver Optiken, die den Brennpunkt kontinuierlich ändern können. Die Nachführung des Fokuspunktes erfolgt manuell, bevorzugter automatisch, insbesondere durch entsprechende Software und/oder Hardware und/oder Firmware.
Ein Verhältnis zwischen der von der Verbindungsschicht aufgenommenen Strahlungsmenge und der von den Substraten aufgenommenen
Strahlungsmenge der Substrate ist insbesondere größer als 0.5 , vorzugsweise größer als 0.8, noch bevorzugter größer als 0.9, am bevorzugtesten größer als 0.95 , am allerbevorzugtesten größer als 0.99.
Die optischen Systeme können aus allen optischen Elementen bestehen, welche die elektromagnetische Strahlung der Quelle erfindungsgemäß beeinflussen können. Dazu zählen insbesondere folgende optischen Elemente, einzeln oder in Kombination:
• Linsen, insbesondere Konkavlinsen und/oder Konvexlinsen und/oder Konvexkonkavlinsen und/oder Fresnellinsen und/oder asphärische Linsen und/oder
Kollimatoren
Blenden
Spiegel, insbesondere Heiß- oder Kaltspiegel, vorzugsweise
Parabolspiegel und/oder Elliptische Spiegel und/oder Planarspiegel und/oder
• Diffraktionselemente, insbesondere Diffraktionsgitter und/oder
• Polarisatoren, insbesondere Polarisatoren zur Erzeugung linear
polarisierten Lichts und/oder Polarisatoren zur Erzeugung elliptisch polarisierten Lichts.
Jedes der optischen Elemente und/oder das gesamte optische System kann auf einem Tisch montiert werden, der über mehrere Freiheitsgrade verfügt, um den fokalen Punkt auf die Verbindungsschicht, insbesondere den
Umfangsrandbereich, steuern oder einstellen zu können. Vorzugsweise weist der Tisch eine Translationseinheit mit drei Freiheitsgraden für die Translation und eine Rotationseinheit mit drei Freiheitsgraden für die Rotation auf. Der Verfahrweg der Translationseinheit ist insbesondere größer als 1 μm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 10mm, am bevorzugtesten größer als 1 00mm. Die Genauigkeit der Translationseinheit ist insbesondere besser als Ι ΟΟΟμm, vorzugsweise besser als Ι ΟΟμηα, noch bevorzugter besser als Ι Ομm, am bevorzugtesten besser als Ι μm. Der Drehbereich der Rotationseinheit ist insbesondere größer als 0. 1 °, vorzugsweise größer als 1 °, noch bevorzugter größer als 1 0°, am bevorzugtesten größer als 1 00°. Die Genauigkeit der Rotationseinheit ist insbesondere besser als 5°, vorzugsweise besser als 1 °, noch bevorzugter besser als 0. 1 °, am bevorzugtesten besser als 0.01 °.
Detektoren
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Detektor zur Messung eines
physikalischen und/oder chemischen Signals an mindestens einer Stelle der Einwirkung oder Beaufschlagung der Verbindungsschicht mit der
elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, vorzugsweise als Einheit mit der Quelle und/oder Optik verbunden. Durch die Messung und Auswertung des Signals kann abgeschätzt werden, wie weit der erfindungsgemäße
Lösungsprozess des Materials der Verbindungsschicht im
Umfangsrandbereich fortgeschritten ist. Somit kann der Lösungsprozess wesentlich effizienter gesteuert werden.
Durch eine Reduzierung des Debondprozesses auf den Umfangsrandbereich und/oder die Verwendung einer örtlich begrenzten Beaufschlagung der Verbindungsschicht wird eine örtlich begrenzte Messung der
Materialeigenschaften der Verbindungsschicht ermöglicht. Folgende
Detektorarten kommen einzeln oder in Kombination insbesondere in Frage: * Physikalische Detektoren, insbesondere o Optische (spektroskopische) Detektoren, vorzugsweise UV-VIS
Spektrometer und/oder Ramanspektrometer und/oder
Infrarotspektrometer und/oder
o Optische (visuelle) Detektoren, insbesondere Mikroskope
und/oder Entladungsdetektoren und/oder Fluoreszenzdetektoren und/oder Phosphoreszenzdetektoren und/oder
o Mechanische Detektoren, insbesondere Kraftdetektoren und/oder
Eigenfrequenz/Schwingungsdetektoren und/oder
Ultraschalidetektoren und/oder
• Chemische Detektoren, insbesondere Gasdetektoren.
Die Bestrahlungszeit der Verbindungsschicht zum vollständigen Debonden des Substratstapels ist insbesondere kleiner als 30 Minuten, vorzugsweise kleiner als 1 5 Minuten, noch bevorzugter kleiner als 1 Minute, am
bevorzugtesten kleiner als 30 Sekunden, am allerbevorzugtesten kleiner als 5 Sekunden.
Probenhalter
Der Substratstapei wird insbesondere auf einem Probenhalter fixiert. Bei dem Probenhalter kann es sich um einen Probenhaiter mit elektrostatischer, magnetischer, adhäsiver, vakuumgesteuerter oder mechanischer Fixierung handeln. in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Probenhalter vorzugsweise eine Grundfläche, insbesondere eine Fixierfläche, die größer ist als die Fläche des zu fixierenden Substratstapels.
Insbesondere wird der Durchmesser des Probenhalters größer oder gleich dem Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels gewählt. Der Durchmesser des Probenhalters ist insbesondere gleich groß, vorzugsweise 1 .2-mal größer, noch bevorzugter 1 .3 -mal größer, am bevorzugtesten 1 .4-mal größer als der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels. Sollten sich die optischen Elemente zur Fixierung der elektromagnetischen Strahlen auf selber Höhe wie die Verbindungsschicht befinden, wird der Probenhalter vorzugsweise zurückgesetzt, um die Positionierung der optischen Elemente zu ermöglichen. Der Probenhalter besitzt daher gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eine Grundfläche, insbesondere eine Fixierfläche, die kleiner ist als die Fläche des zu fixierenden Substratstapels. Insbesondere wird der Durchmesser des Probenhalters größer oder kleiner als der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels gewählt. Der
Durchmesser des Probenhalters ist insbesondere gleich groß, vorzugsweise kleiner als 0.9-mal, noch bevorzugter kleiner als 0.6-mal, am bevorzugtesten kleiner als 0.5-mal der Durchmesser des zu fixierenden Substratstapels.
In einer weiteren denkbaren Ausführungsform wird der Substratstapel auf einer Folie (engl. : tape) fixiert, die auf einen Rahmen (engl. : Frame) aufgespannt wurde. Das, insbesondere rückgedünnte oder anderweitig prozessierte, Produktsubstrat wird dabei mit seiner nach außen liegenden Oberfläche auf der Folie fixiert, während die nach innen liegende Oberfläche mit dem Kleber zum Trägersubstrat fixiert wird.
In einer ganz besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die nach außen liegende Oberfläche des Trägersubstrats an einem Probenhalter fixiert werden, während durch mechanische Trennmittel der Rahmen fixiert und während des erfindungsgemäßen Prozesses angehoben wird. Durch das Anheben des Rahmens spannt sich die Folie und unterstützt damit den
Debondprozess in der Peripherie. Durch den entstehenden Keil erhält die elektromagnetische Strahlung der erfindungsgemäßen Ausführungsform entsprechend mehr Platz, um in die Tiefe der Grenzschicht vorzudringen.
Prozess
Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses erfolgt die Beanspruchung der Verbindungsschicht durch eine Vorrichtung, bei der mindestens eine Fokusebene F des Strahls mit elektromagnetischer Strahlung und eine Kleberschichtebene K parallel zueinander, insbesondere deckungsgleich beziehungsweise fluchtend sind.
In einem ersten Prozessschritt erfolgt die Positionierung des Substratstapels auf dem Probenhalter. Die Positionierung des Substratstapels erfolgt vorzugsweise so, dass die Verbindungsschicht zumindest in der Nähe der optischen Achse und/oder der Fokusebene F der elektromagnetischen
Strahlung angeordnet ist. Der Substratstapel wird insbesondere durch eine z- Translationseinheit in der Höhe (z-Richtung) verstellt, bis die
Kleberschichtebene K der zu lösenden Verbindungsschicht mit der
Fokusebene F korreliert. Die Kleberschichtebene K wird als eine zur
Verbindungsschicht parallele und bezüglich einer Dicke d der
Verbindungsschicht zentrierte Ebene verstanden. Der Abstand zwischen der Kleberschichtebene K und der Fokusebene F in z-Richtung ist insbesondere kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm, noch bevorzugter kleiner als 0. 1 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.01 mm.
In einem zweiten Prozessschritt erfolgt eine Feinjustierung der optischen Elemente zur Einstellung der elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf die Dicke d. Durch die Feinjustierung kann der Abstand zwischen der
Kleberschichtebene K und der Fokusebene F weiter verringert werden.
Insbesondere ist der Abstand nach der Feinjustierung kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 0. 1 mm, noch bevorzugter kleiner als 0.01 mm, am bevorzugtesten kleiner als 0.001 mm. Sollte durch den erfindungsgemäßen ersten Prozessschritt bereits eine korrekte Justierung der beiden Ebenen zueinander stattgefunden haben, so kann auf diesen zweiten
erfindungsgemäßen Prozessschritt entsprechend verzichtet werden.
Entsprechende Abstandsmessmittel werden als bekannt vorausgesetzt und optional als vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart. In einem dritten Prozessschritt erfolgt eine Einstellung des Fokus im
Bondinterface (Verbindungsschicht). Der Fokus wird auf einen Fokuspunkt innerhalb oder am Rand der Verbindungsschicht eingestellt. Vorzugsweise wird der Fokus leicht innerhalb der Verbindungsschicht. Der Abstand des Fokuspunkts vom Umfangsrand der Verbindungsschicht liegt insbesondere im Bereich zwischen 0 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0 mm und 4 mm, noch bevorzugter zwischen 0 mm und 3 mm, am bevorzugtesten zwischen 0 mm und 2 mm, am aller bevorzugtesten zwischen 0 mm und 1 mm.
Die ersten drei erfindungsgemäßen Prozessschritte sollten im optimalen Fall nur einmal durchgeführt werden um die korrekte Position des Probenhalters, der optischen Elemente und damit der Fokusebene bzw. des Fokus
festzulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform können nach der einmaligen Einstellung mehrere Substratstapel mit identischen Dimensionen und Abmessungen an der gleichen Position auf dem Probenhalter abgelegt werden und ohne erneute Einstellung mit der elektromagnetischen Strahlung beaufschlagt werden. Insbesondere sollte die Fokusebene F deckungsgleich mit der Kleberschichtebene K sein und der Fokus immer den gleichen
Abstand zum Umfangsseitenrand besitzen.
Eine neue Kalibrierung ist erfindungsgemäß vor allem dann notwendig, wenn sich einer der Geometrieparameter der Substrate und/oder die Dicke der Verbindungsschicht verändert. Eine Kalibrierung kann aber, sofern
gewünscht, auch bei jedem neuen Substratstapel durchgeführt werden.
Vorzugsweise werden einige Referenzwerte festgelegt und überprüft und nur im Falle einer festgelegten Abweichung wird eine neue Einstellung
vorgenommen. Dadurch wird der Prozessablauf beschleunigt.
In einem erfindungsgemäß vierten Prozessschritt wird die Quelle der elektromagnetischen Strahlung, sofern nicht bereits im Kalibrierungsprozess geschehen, eingeschaltet. Die Intensität wird auf den für das Material der Verbindungsschicht vorgegebenen/notwendigen Wert erhöht und durch optische Elemente weitestgehend auf die Verbindungsschicht
beschränkt/konzentriert.
Sofern die elektromagnetische Strahlung die Verwendung entsprechender Linsen erlaubt, erfolgt eine Fokussierung der elektromagnetischen Strahlung auf die Verbindungsschicht. Alternativ oder zusätzlich werden Blenden verwendet, um die Beeinflussung der Substrate durch die
elektromagnetischen Strahlen zu minimieren.
In einem fünften Prozessschritt erfolgt die Rotation des Substratstapels und/oder der Quelle, sodass die, insbesondere auf einen Punkt gerichtete oder konzentrierte, elektromagnetische Strahlung den Umfangsrandbereich der Verbindungsschicht vollumfänglich beaufschlagt. Durch diesen Prozessschritt wird zumindest die periphere Region derart geschwächt, dass in einem weiteren, insbesondere letzten, erfindungsgemäßen Prozessschritt der eigentliche Debondvorgang durchgeführt werden kann.
Eine Beeinflussungstiefe oder Eindringtiefe der elektromagnetischen
Strahlung im Material der Verbindungsschicht ist insbesondere größer als 100 μm, vorzugsweise größer als 1 mm, noch bevorzugter größer als 5 mm, am bevorzugtesten größer als 10 mm. Unter der Beeinflussungstiefe versteht man jene Tiefe, innerhalb der eine erfindungsgemäße Schwächung,
insbesondere vollständig Auflösung, vorzugsweise Sublimation, des Klebers erfolgt. Ein hinter der Beeinflussungstiefe liegender Kleber wird durch die erfindungsgemäße Ausführungsform daher nicht getroffen beziehungsweise gelöst. Insbesondere ergibt sich daraus auch ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt, da durch die Verhinderung einer zu großen Eindringtiefe eine
Reflektion der elektromagnetischen Strahlung an den dem Kleber
zugewandten Substratoberflächen, weitestgehend, insbesondere vollständig, verhindert wird. Während eine Schwächung der Haftstärke im Umfangsrandbereich durchgeführt wird, können an den Substraten, insbesondere an deren peripheren Regionen, Kräfte, insbesondere mindestens eine Normalkraft, angelegt werden, um eine Trennung der Substrate zu bewirken oder zu unterstützen. Des Weiteren wird durch die Kräfte und die damit verbundene Entfernung der Substrate voneinander eine Wiedervereinigung der Substrate, insbesondere durch ein erneutes Verkleben, verhindert. Die angelegten Kräfte können Punkt- und/oder Linien und/oder Flächenkräfte sein. Bei einer Punktkraft ist die Kraft insbesondere größer als 0.001 N, vorzugsweise größer als 0. 1 N, noch bevorzugter größer als 10 N, am bevorzugtesten größer als 150 N. Bei Linien- und/oder Flächenkräfte können die
entsprechenden Drücke durch Division der oben genannten Kräfte durch die Linienlänge bzw. die Flächengröße ermittelt werden.
In einem sechsten Prozessschritt erfolgt das Lösen (Debonden) mindestens eines der beiden Substrate vom Substratstapel durch eine Abnahme eines bzw. beider Substrate voneinander. Die Abnahme erfolgt insbesondere durch die Aufbringung einer Zug- und/oder einer Scherkraft. Insbesondere erfolgt die Abnahme durch Ziehen, Scheren oder Biegen.
In besonderen Ausführungsformen kann die Trennung der beiden Substrate nach der erfindungsgemäßen Beaufschlagung selbstständig, insbesondere ausschließlich durch die Einwirkung von Gravitation, erfolgen. Insbesondere kann der Substratstapel an seinem der Gravitationsrichtung
entgegengesetzten Substrat, fixiert werden, während der erfindungsgemäße Prozess die periphere Region der Verbindungsschicht schwächt. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform findet mit besonderem Vorzug in einem Lösungsmittelbad statt, sodass die periphere Region nicht nur durch die elektromagnetische Strahlung, sondern auch durch die Chemikalie
angegriffen wird. Eine weitere Anlage zum Debonden wird beispielsweise in der Patentschrift WO2012/139627A 1 beschrieben. Darin wird ein
vollumfänglicher Klemmring zur Beaufschlagung einer Biegung eines Trägersubstrats verwendet, urn selbiges von einem Produktsubstrat zu lösen. Die erfindungsgemäße Ausführungsform könnte dabei den Debondvorgang durch eine vorzeitige Schwächung der peripheren Region unterstützen.
In einem alternativen, zweiten erfindungsgemäßen Prozess erfolgt die Beanspruchung der Verbindungsschicht durch eine Vorrichtung, bei der die Kleberschichtebene K einen Neigungswinkel relativ zur Fokusebene besitzt. Der Neigungswinkel ist dabei größer als 0°, insbesondere größer als 25°, noch bevorzugter größer als 50°, am bevorzugtesten größer als 75°, am allerbevorzugtesten 90°. insbesondere erfolgt daher die Beaufschlagung des Umfangsrandbereichs der Verbindungsschicht durch mindestens eines der Substrate.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Verwendung gelten die beschriebenen Merkmale analog.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Figur 1 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht eines vollflächig gebondeten Waferstapels,
Figur 2 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht eines überwiegend in einem Umfangsrandbereich gebondeten Waferstapels (ZoneBOND®),
Figur 3 a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Figur 3b eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Aufsicht auf die erste Ausführungsform gemäß Figur 3a,
Figur 4a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4b eine schematische, nicht rnaßstabsgetreue, Aufsicht auf die
zweite Ausführungsform gemäß Figur 4a,
Figur 5a eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Figur 5b eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Querschnittsansicht auf die dritte Ausführungsform gemäß Figur 5a und
Figur 6 eine schematische, nicht maßstabsgetreue, Seitenansicht eines optimierten Ablöseprozesses.
In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt einen als vollflächig gebondeten Waferstapel 1 ausgebildeten Substratstapel, bestehend aus einem Trägersubstrat 3, einer als Kleberschicht ausgebildeten Verbindungsschicht 4 und einem Produktsubstrat 5. Die beiden Substrate 3 , 5 besitzen einen im gezeigten Ausführungsbeispiel identischen Durchmesser D. Substratoberflächen 3o, 5o des Trägersubstrats 3 und des Produktsubstrats 5 sind zumindest überwiegend, vorzugsweise vollflächig auf parallele gegenüberliegende Flächen, von der Verbindungsschicht 4 bedeckt.
Figur 2 .zeigt einen als ZoneBOND®-gebondeten Waferstapel 2
ausgebildeten Substratstapel, bestehend aus dem, mit einer niedrigadhäsiven (oder nicht adhäsiven) Schicht 6 präparierten, Trägersubstrat 3 , dem
Produktsubstrat 5 und einer Verbindungsschicht 4 ' .
Die niedrigadhäsive Schicht 6 wurde zentrisch innerhalb einer
Zentrumskreisfläche 1 3 mit einem Durchmesser A kleiner als der
Durchmesser D auf das Trägersubstrat 3 aufgebracht. Ein dadurch gebildeter Umfangsrandbereich 12 ist insbesondere ein Kreisring mit einer,
insbesondere umfangskonstanten Breite B (insbesondere abzüglich eines Krümmungsradius am Übergang zum Seitenumfang der Substrate 3, 5).
Die Verbindungsschicht 4' haftet vorwiegend an der
Trägersubstratoberfläche 3o entlang des Randbereichs B. Eine Haftstärke ist im Umfangsrandbereich 12 überproportional groß im Verhältnis zu der Haftstärke im Bereich der Zentrumskreisfläche 13 , wo die Haftstärke zumindest gegenüber dem Trägersubstrat 3 , insbesondere praktisch auf null, reduziert ist. Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung im Umfangsrandbereich 12 größer als 0. 1 J/m , vorzugsweise größer als
0.5 J/m2, noch bevorzugter größer als 1 .0 J/m2, am bevorzugtesten größer als 1 .5 J/m2, am allerbevorzugtesten größer als 2.0J/m2, Die Haftstärke ist nach der erfindungsgemäßen Anwendung im Bereich der Zentrumskreisfläche 13 kleiner als 1 .0 J/m , vorzugsweise kleiner als 0.75 J/m , noch bevorzugter kleiner als 0.5 J/m , am bevorzugtesten kleiner als 0.25 J/m , am
allerbevorzugtesten kleiner als 0.01 J/m .
Figur 3a zeigt eine langwellige elektromagnetische Strahlen emittierenden Quelle 7, insbesondere eine Mikrowellenquelle. Die Mikrowellenquelle 7 emittiert einen auf den Substratstapel gerichteten Strahl 8. Der Strahl 8 wird vorzugsweise durch ein elektromagnetisches Feld im Sinne der
MaxwelT schen Gleichungen der Elektrodynamik, insbesondere nicht als quantisiertes Photonenvielteilchensystem, dargestellt. Der Strahl 8 wird, vorzugsweise durch ein optisches Element 9, insbesondere eine Blende und/oder einen Kollimator, zumindest überwiegend auf die
Verbindungsschicht 4' konzentriert. Nach Durchtritt des Strahls 8 durch das optische Element 9 ist dieser zu einem Strahl 8 ' verändert, insbesondere reduziert, konzentriert oder fokussiert. Das optische Element 9 verlässt somit ein Strahl 8 ' mit einer nicht verschwindenden Divergenz, beschrieben durch den Divergenzwinkel et, wobei der Strahl 8 ' so gerichtet und verändert wird, dass er praktisch ausschließlich direkt auf eine Stirnseite des Umfangsrandbereichs 1 2 der Verbindungsschicht 4' trifft.
In der Figur 3b ist das elektrische Feld der Mikrowellenstrahlung des Strahls 8, 8 ' schematisch von oben dargestellt. Bei der dargestellten
Ausführungsform schränkt das optische Element 9 den Strahl 8 ausschließlich entlang der z-Richtung ein, sodass sich die Mikrowellenstrahlen innerhalb der (zur z-Richtung orthogonalen) x-y Ebene zumindest in Richtung des Substratstapels frei ausdehnen können. Entsprechend handelt e s sich bei dem optischen Element 9 vorzugsweise um eine Schlitzblende. Denkbar wäre die Verwendung anderer optischer Elemente, welche die Mikrowellenstrahlung 8 punktförmig einschränken oder fokussieren. Da es sich bei der
Mikrowellenstrahlung allerdings um eine langwellige elektromagnetische Strahlung handelt und j ede Fokussierung durch entsprechende optische Elemente immer mit Fehlern, insbesondere durch sphärische und
chromatische Aberration, behaftet ist, wird ein Ausblenden der
Mikrowellenstrahlung als bevorzugte Lösung zur Einschränkung auf die Verbindungsschicht 4' angesehen.
Figur 4a zeigt eine Quelle 7' , insbesondere eine Infrarot-, VIS oder UV- Quelle, die einen elektromagnetischen (Photonen)Strahl 8 erzeugen kann. Dieser wird durch optische Elemente 9' , insbesondere Linsen, als Strahl 8 ' auf einen innerhalb der Verbindungsschicht 4' angeordneten Fokalbereich 1 1 gerichtet und konzentriert oder fokussiert. Vorzugsweise wird der
Fokalbereich 1 1 im Umfangsrandbereich 12 angeordnet. Dabei trifft der Strahl 8 ' mit Vorzug nicht auf das Trägersubstrat 3 und/oder das Produktsubstrat 5. Im Gegensatz zur ersten erfindungsgemäßen
Ausführungsform können die elektromagnetischen Strahlen der Quelle 7' mit den optischen Elementen 9 ' in einen extrem kleinen Fokalberiech 1 1 fokussiert werden.
Zur optimalen Positionierung der optischen Elemente 9' werden diese vorzugsweise auf einem Tisch 10 angeordnet, um den optischen Pfad der elektromagnetischen Strahlen entsprechend steuern und optimieren zu können. Jedes optische Element 9 ' kann auf einem eigenen Tisch oder vorzugsweise werden alle optischen Elemente 9' auf dem (einzigen) Tisch 1 0 montiert.
Die Quelle 7' gibt vorzugsweise einen als Laserstrahl, insbesondere einen UV Laserstrahl, ausgebildeten Strahl 8 aus. Laser liefern stark kollimierte, sehr brillante, kohärente, monochromatische Photonenstrahlen.
Figur 4b zeigt, dass durch eine Kombination optischer Element 9' und einer entsprechenden Quelle 7' , eine Fokussierung in beiden Dimensionen (y- und z-Richtung) möglich ist.
Figur 5a zeigt das optische Element 9' mit einer Fokusebene F parallel, insbesondere deckungsgleich, zu einer Kleberschichtebene K orientiert ist. Entsprechend ist der Winkel ß zwischen der Fokusebene F und der
Kleberschichtebene K null.
Figur 5b zeigt eine Ausführungsform, bei der das optische Element 9' mit der Fokusebene F relativ zur Kleberschichtebene K unter einem Neigungswinkel ß geneigt wird. Vorzugsweise ist der Neigungswinkel ß einstellbar.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Produktsubstrat 5 auf einer Folie 14 fixiert wurde. Die Folie 14 wird über einen Rahmen 1 5 gespannt. Durch das Aufbringen einer Kraft L am Rahmen 1 5 erfolgt eine Abhebung des Produktsubstrats 5 in der peripheren Region und erleichtert so den durch das optische Element 9' fokussierten, elektromagnetischen Strahlen den Zugang zum Kleber 4. Die Kraft L kann dabei unter einem beliebigen Winkel angreifen. Der Winkel zwischen der Kraftrichtung der Kraft L und der Normalen auf das Trägersubstrat ist insbesondere kleiner als 45°,
vorzugsweise kleiner als 35 °, noch bevorzugter kleiner als 25°, am
bevorzugtesten kleiner als 1 5°, am allerbevorzugtesten 0°. Die Kraft L ist kleiner als 10 N, vorzugsweise kleiner als 5 N, am bevorzugtesten kleiner als 1 N, am allerbevorzugtesten kleiner als 0.5 N.
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Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Lösen eines Substrats von einem Substratstapel P at e nt an s p rü c h e
1. Verfahren zum Lösen eines mit einem Trägersubstrats (3) von einem Substratstapel (1, 2), der durch das Trägersubstrat (3) und ein
Produktsubstrat (5), sowie eine das Trägersubstrat (3) und das
Produktsubstrat (5) verbindende Verbindungsschicht (4, 4') gebildet ist, wobei die Verbindungsschicht (4, 4'):
a) eine Haftstärke zum Verbinden des Trägersubstrats (3) und des Produktsubstrats (5) aufweist und
b) durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht (4, 4') gerichteten Strahl (8, 8') elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem weniger als 50%, insbesondere weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%, noch bevorzugter weniger als 5%, einer Strahlungsmenge des Strahls vom Trägersubstrat (3 ) und/oder Produktsubstrat (5) aufgenommen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verbindungsschicht (4) ein durch die elektromagnetische Strahlung erweichendes Material aufweist, insbesondere aus einem der nachfolgenden, vorzugsweise mit mindestens einem Additiv versetzten, Materialien gewählt wird:
• Silikone und/oder
Kunststoffe, insbesondere
o Thermoplaste und/oder
o Duroplaste und/oder
o Elastomere. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die
Haftstärke der Verbindungsschicht (4,
4') zumindest überwiegend, insbesondere zu mehr als 75%, vorzugsweise zu mehr als 85%, in einem Umfangsrandbereich ( 12) des Substratstapels ( 1 , 2) wirkend ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahl (8, 8 ' ) mittels optischer Elemente (9, 9') auf die
Verbmdungsschicht (4, 4') gerichtet wird, wobei die optischen
Elemente (9, 9') zwischen einer Quelle (7, 7') des Strahls (8, 8 ' ) und der Verbindungsschicht (4, 4' ) angeordnet sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Strahl (8, 8 ' ) zur Verbindungsschicht (4) so ausgerichtet wird, dass ein Neigungswinkel ß zwischen einer Strahlungsachse des Strahls (8, 8 ' ) und einer Kleberschichtebene K der Verbindungsschicht (4) kleiner 45°, insbesondere kleiner 25°, vorzugsweise kleiner 1 5 °, noch bevorzugter kleiner 5°, idealerweise 0°, ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der gerichtete Strahl (8, 8'), insbesondere durch mindestens ein optisches Element (9, 9'), fokussiert und/oder konzentriert wird. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der
Strahl (8, 8') auf einen Umfangsrandbereich (12) des Substratstapels (1, 2) durch Relativbewegung, insbesondere Rotation, zwischen dem Substratstapel (1, 2) und dem Strahl (8, 8') oder einer den Strahl (8,
8!) erzeugenden Quelle (7, 7').
9. Vorrichtung zum Lösen eines mit einem Trägersubstrats (3 ) von einem Substratstapel ( 1 , 2), der durch das Trägersubstrat (3 ) und ein
Produktsubstrat (5), sowie eine das Trägersubstrat (3) und das
Produktsubstrat (5) verbindende Verbindungsschicht (4, 4' ) gebildet ist, wobei die Verbindungsschicht (4, 4' ) :
a) eine Haftstärke zum Verbinden des Trägersubstrats (3) und des Produktsubstrats (5) aufweist und
b) durch einen zumindest überwiegend auf die Verbindungsschicht (4, 4' ) gerichteten Strahl (8, 8 ') elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise die Haftstärke reduzierbar ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160093518A1 (en) * 2014-09-29 2016-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Initiator and method for debonding wafer supporting system
WO2019052634A1 (de) * 2017-09-12 2019-03-21 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels
US10468286B2 (en) 2015-11-02 2019-11-05 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for the bonding and debonding of substrates
WO2021213624A1 (de) * 2020-04-20 2021-10-28 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren und vorrichtung zum transferieren einer übertragungsschicht

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110556345B (zh) * 2018-05-31 2020-12-15 浙江清华柔性电子技术研究院 柔性器件的制作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155129A1 (en) * 2006-01-03 2007-07-05 Erich Thallner Combination of a substrate and a wafer
EP2587530A2 (de) * 2011-10-28 2013-05-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Waferverarbeitungslaminat, Waferverarbeitungselement, temporäre Bindungsanordnung und Dünnwafer-Herstellungsverfahren
US20140044962A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Adhesive composition, film adhesive, and bonding method

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3467611B2 (ja) * 1995-09-29 2003-11-17 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 半導体装置の製造方法
JPH11243209A (ja) * 1998-02-25 1999-09-07 Seiko Epson Corp 薄膜デバイスの転写方法、薄膜デバイス、薄膜集積回路装置、アクティブマトリクス基板、液晶表示装置および電子機器
JP2002211098A (ja) * 2001-01-16 2002-07-31 Konica Corp 印刷方法および印刷装置
US6905354B1 (en) * 2003-12-10 2005-06-14 Intel Corporation U-clip for optical device alignment
US7462551B2 (en) * 2005-09-30 2008-12-09 Intel Corporation Adhesive system for supporting thin silicon wafer
US20080003780A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Haixiao Sun Detachable stiffener for ultra-thin die
JP4851415B2 (ja) * 2007-10-10 2012-01-11 日東電工株式会社 紫外線照射方法およびこれを用いた装置
CN101925996B (zh) * 2008-01-24 2013-03-20 布鲁尔科技公司 将器件晶片可逆地安装在载体基片上的方法
US9827757B2 (en) * 2011-07-07 2017-11-28 Brewer Science Inc. Methods of transferring device wafers or layers between carrier substrates and other surfaces
JP2013021263A (ja) * 2011-07-14 2013-01-31 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 膜剥離装置および膜剥離方法
JP5725430B2 (ja) * 2011-10-18 2015-05-27 富士電機株式会社 固相接合ウエハの支持基板の剥離方法および半導体装置の製造方法
US10381254B2 (en) * 2011-11-29 2019-08-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer debonding and cleaning apparatus and method
JP5977532B2 (ja) * 2012-02-20 2016-08-24 東京応化工業株式会社 支持体分離方法及び支持体分離装置
CN102810512B (zh) * 2012-07-16 2014-07-02 京东方科技集团股份有限公司 一种柔性显示器件的制造方法
JP6329540B2 (ja) * 2012-08-22 2018-05-23 コーニング インコーポレイテッド 可撓性ガラス基板の加工並びに可撓性ガラス基板及びキャリヤ基板を含む基板積層体
US20140103499A1 (en) * 2012-10-11 2014-04-17 International Business Machines Corporation Advanced handler wafer bonding and debonding
WO2014163188A1 (ja) * 2013-04-04 2014-10-09 富士電機株式会社 半導体デバイスの製造方法
KR102305505B1 (ko) * 2014-09-29 2021-09-24 삼성전자주식회사 웨이퍼 서포팅 시스템 디본딩 이니시에이터 및 웨이퍼 서포팅 시스템 디본딩 방법
US9324601B1 (en) * 2014-11-07 2016-04-26 International Business Machines Corporation Low temperature adhesive resins for wafer bonding

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155129A1 (en) * 2006-01-03 2007-07-05 Erich Thallner Combination of a substrate and a wafer
EP2587530A2 (de) * 2011-10-28 2013-05-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Waferverarbeitungslaminat, Waferverarbeitungselement, temporäre Bindungsanordnung und Dünnwafer-Herstellungsverfahren
US20140044962A1 (en) * 2012-08-13 2014-02-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Adhesive composition, film adhesive, and bonding method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160093518A1 (en) * 2014-09-29 2016-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Initiator and method for debonding wafer supporting system
US9875918B2 (en) * 2014-09-29 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Initiator and method for debonding wafer supporting system
US10468286B2 (en) 2015-11-02 2019-11-05 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for the bonding and debonding of substrates
US11024530B2 (en) 2015-11-02 2021-06-01 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for the bonding and debonding of substrates
WO2019052634A1 (de) * 2017-09-12 2019-03-21 Ev Group E. Thallner Gmbh Vorrichtung und verfahren zum trennen eines temporär gebondeten substratstapels
US11534868B2 (en) 2017-09-12 2022-12-27 Ev Group E. Thallner Gmbh Device and method for separating a temporarily bonded substrate stack
WO2021213624A1 (de) * 2020-04-20 2021-10-28 Ev Group E. Thallner Gmbh Verfahren und vorrichtung zum transferieren einer übertragungsschicht
US11865824B2 (en) 2020-04-20 2024-01-09 Ev Group E. Thallner Gmbh Method and device for transferring a transfer layer

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