TW201438138A - 用於處置結構化基板的安裝裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於處置具有結構(3)之一結構化基板(1)之安裝裝置，該安裝裝置具有用於在一接納表面(5o)上容納該結構化基板(1)之一軟材料層(5)，該結構化基板(1)之該等結構(3)能夠至少部分地接入至該材料層(5)中，該安裝裝置之特徵在於存在用於將該結構化基板(1)固定於該接納表面上之固定構件。此外，本發明係關於一種用於具有小於100μm之一厚度d之薄基板之該安裝裝置之對應方法及用途。

Description

用於處置結構化基板的安裝裝置
本發明係關於一種如技術方案1中所主張之用於處置結構化基板之安裝裝置、一種如技術方案6中所主張之用於處置結構化基板之方法及一種如技術方案8中所主張之用途。
安裝裝置(亦稱為樣本固持器)除其他之外亦用於半導體行業中用於將以某一其他方式薄化或處理之基板固定於該安裝裝置上。薄化稱為背面研磨且基板在背面研磨之後之目標厚度部分小於100μm、尤其小於50μm、較佳地小於20μm。不斷持續的小型化構成處置基板之一主要技術問題，尤其由於用於此目的之樣本固持器具有極其平坦表面使得將結構化基板固定於此等表面上係不可能的或簡直極其不可能的。此外，一基板之與具有該等結構之前面相對之背面通常必須保持平坦且不應因在前面上結構化而波狀化及/或拱形化。主要地，在基板之背面之背面研磨中，背面必須保持極平坦。否則，發生破裂、不均勻背面薄化或對基板之其他損害。
因此，本發明之目標係設計一種藉以在背面研磨或其他程序中且尤其在對前述結構化基板之鬆脫中實現對該等基板之處置而不損害該等基板之安裝裝置及對應方法。
此目標係藉助技術方案1、6及8之特徵達成。在附屬請求項中給出本發明之有利發展。說明書、申請專利範圍及/或各圖中所給出之特徵中之至少兩者之所有組合亦歸屬於本發明之範疇內。在給定值範 圍下，所指示之限制內之值亦將視為揭示為邊界值且將以任何組合予以主張。
本發明係基於尤其在處置結構化基板(其結構尤其主要具有大於1μm、較佳地主要大於10μm、更佳地主要大於50μm、最佳地主要大於100μm之一高度)中固持該等結構化基板以使得基板之前面之結構完全沈入至具有較佳地低黏合之一軟材料層中以使得基板之背面保持平坦且基板在處理後可容易及簡單地再次鬆脫。
如本發明中所主張，一軟材料層定義為特定而言能夠容納結構之一順應材料層。「軟」之定義未必係關於在虎克定律(Hooke's Law)之意義上闡述材料之一順應性之彈性模數之物理參數，而是容納結構之能力。在一項較佳實施例中，結構下沈於多孔及/或纖維材料層中。在其中「軟」之定義意欲在虎克定律之意義上意指一順應材料之所有彼等實施例中，彈性模數小於100GPa、較佳地小於1GPa、更佳地小於100MPa、最佳地小於1MPa、尤為最佳地小於1kPa。
如本發明中所主張，一低黏合材料層定義為其表面具有對其他材料之低黏合力之特定而言由奈米技術產生之一材料層。如本發明中所主張，在微範圍及/或極微範圍中之低黏合力表面缺乏其形態促成低黏合或甚至引起低黏合之平坦度。如本發明中所主張，可構想使用所謂的蓮花綻放效應。
如本發明中所主張之黏合能力尤其指定每m2一特定固持力，該每m2特定固持力應如本發明中所主張儘可能低以使得將基板固定於接納表面上之目前為止主要部分由固定區段中之固定構件引起。
若將判定彼此結合之兩個固體之間的黏合力，則可量測產生遍及固體之一裂縫所需之能量。在半導體行業中，通常使用所謂的「剃刀片測試」或「Maszara剃刀片測試」。此測試係藉以判定兩個固體之間的接合能量之一方法。通常固體彼此焊接。
此時為判定將相對於儘可能多其他材料而具有低黏合力之一層之黏合能力，必須使用其他量測方法。最通常使用之量測方法係接觸角方法。
接觸角方法與楊氏方程式(Young's equation)一起使用以便藉由使用一測試液體得出關於一固體之表面能量之一結論。
此藉由一特定測試液體(通常藉由水)來證明一表面之表面能量。對應量測方法及評估方法為熟習此項技術者已知。使用接觸角方法判定之接觸角可轉換成以N/m或J/m2為單位之一表面能量。對於不同表面藉助相同測試液體之相對比較，接觸角之資料足以獲得對表面之黏合能力之一(相對)估計。因此，藉由使用水作為測試液體，可維持，在水滴上產生大致30°之一接觸角之濕潤表面具有比其在水滴上之接觸角為大致120°之表面高之一黏合力(嚴格而言，僅對水)。
現在將如本發明中所主張之實施例主要但非專門地用於暫時固定Si薄層基板。因此，期望對至如本發明中所主張而使用之Si之任何低黏合層之表面能量之一判定。由於Si在室溫下並非液體，因此如上文所提及，使用一測試液體(水)來相對於該測試液體表徵如本發明中所主張之低黏合層。因此，所有以下接觸角值及/或表面能量係相對於一測試液體證明如本發明中所主張之低黏合層且至少允許關於對其他物質(較佳固體，更佳Si)之黏合能力之一相對結論的值。
材料層係藉由藉助對應化學品之濕式化學處理、電解沈積、自氣相之物理沈積(PVD)、自氣相之化學沈積(CVD)、層壓、電鍍、膠合、電解沈積或鑄造而產生。材料層係由較佳地一聚合物、更佳地一聚矽氧、更佳地一氟聚合物、尤為最佳地兩種材料Swivel或VitonR中之一者組成。
根據本發明之一項有利及較佳實施例提供尤其藉由在材料層中產生一體積流量之一固定劑，尤其藉由在軟材料層中產生一真空而對 基板之額外固定。因此，材料層較佳地具有一多孔及/或纖維結構以使得材料層本身之抽空導致基板之一吸入。在任何情形中，亦構想具有經由其產生或強化如本發明中所主張之吸入壓力之孔洞及/或吸入鏜孔及/或吸入管線之一材料層。亦構想具有一多孔及/或纖維結構之一層與孔洞及/或吸入鏜孔及/或吸入管線之組合。可藉由材料層之抽空而產生之吸入壓力(周圍壓力與材料層中之壓力之差)係大於0.0001bar、較佳地大於0.001bar、更佳地大於0.1bar、尤為最佳地大於或等於1bar。吸入力係藉由吸入壓力與面積之對應乘法而得到。
用以吸入基板之體積流量係本發明尤其關注的。如本發明中所主張之體積流量必須足夠大以產生用於將基板之結構嵌入至材料層中之必需吸入效能。如本發明中所主張之體積流量抵消材料層之彈性阻力。體積流量定義為每時間單位吸入之氣體體積量。在保持恆定之一壓力差下，主要藉由大孔洞及/或小纖維密度及/或大孔及/或大吸入孔及/或厚吸入管線來最大化體積流量。體積流量大於1ml/s、較佳地大於100ml/s、更佳地大於1000ml/s、最佳地大於10l/s、尤為最佳地100l/s以上。由於基板之結構係藉由壓力差吸入至材料中，因此對應吸入效能必須足夠高。一過小體積流量將阻礙在基板與材料層之間形成一真空且因此不會將結構吸引至材料層中或將在一不充分程度上進行此吸引。一對應高體積流量(因此一對應高吸入效能)確保吸入基板及因此首先將結構嵌入至材料層中。為增加體積流量，如本發明中所主張，亦將孔洞及/或吸入孔及/或吸入管線***材料層中以便確保將空氣自多孔及/或纖維材料高效移除。
一尤其高體積流量可在基板不完全覆蓋材料層之表面及/或側時如本發明中所主張而建立，以使得亦經由未覆蓋區藉由抽空程序來抽空空氣。為確保對基板之可靠處置及固定，在此情形中之體積流量足夠高以補償由於不完全覆蓋而出現之洩漏。
因此，本發明亦係基於在安裝裝置之材料層中製成孔洞及/或吸入孔及/或吸入管線之理念以使得實現儘可能均勻地經由材料層之整個體積作用於基板上之吸入動作(吸入壓力)。換言之，如本發明中所主張之安裝裝置在基板上實現一尤其線性可變均質表面力以使得該基板較佳地均質地負載有壓力。較佳地，作用於基板上之表面力可藉由以一線性關係改變吸入壓力來控制。另一選擇係，根據本發明之一項實施例之固定構件可包括藉由經相應設計用於靜電固定之材料層之靜電固定。較佳地，靜電固定可尤其藉由一軟體支援控制裝置來控制。
基板在處理之前及/或之後大多係極其薄基板，較佳地小於100μm厚度、甚至更佳地小於50μm厚度。
此處，特定而言，使固定構件可控制以使得在啟動時發生一固定及在撤除時僅存在基板與材料層之表面之接觸，同時基板之結構較佳地保持嵌入於材料層中。
根據本發明之另一有利實施例，提供在固定構件之撤除狀態中，尤其藉由材料層之上文所闡述彈性而引起之一力作用於基板之結構上並大體上極大地法向於材料層之表面，且藉由該力，將結構至少部分地自材料層按壓出。
換言之，將基板固定於安裝裝置上係基本專門地藉由施加一真空及/或藉由將結構下沈於材料層中或沈入至材料層中特定而言20%以上、較佳地40%以上、甚至更佳地60%以上、更佳地80%以上、最佳地100%而發生且以此方式固定環繞該等結構之材料。
較佳地，該固定可藉由使用一真空而增強，該固定藉由在材料層下方及/或其中之對應真空進給而在材料層中產生及/或維持一真空以使得外側之空氣壓力將基板法向地載入於該材料層(固定構件)之表面。
如本發明中所主張，安裝裝置上之面對基板之材料層之整個表 面視為接納表面。如本發明中所主張，其上存在與基板之接觸之表面定義為有效接觸表面。該固定較佳地至少在有效接觸表面上方、較佳地沿著接納表面、因此材料層之整個表面在現有真空下發生。
將如本發明中所主張之實施例尤其主要但並非專門地用於基板(較佳地薄層基板)之暫時固定。
在本發明之一項較佳實施例中，提供材料層之黏合能力係由小於0.1J/m2、尤其小於0.01J/m2、較佳地小於0.001J/m2、甚至更佳地小於0.0001J/m2、理想地小於0.00001J/m2之一表面能量來定義以便在移除該固定、較佳地關斷真空之後促進基板及基板之前面上之主要極細工小結構之鬆脫。
另一選擇係或另外，根據本發明之一項有利實施例，提供接觸表面之黏合能力係藉助大於20°、尤其大於50°、較佳地大於90°、更佳地大於150°之一接觸角來定義。一個表面對另一材料之黏合能力可使用前述接觸角方法來判定。如此一來，將一已知液體，較佳水(相對於水的如本發明中所主張之值)之一微滴沈積於待量測之表面上。使用一顯微鏡，自該側確切地量測角，(具體而言)微滴之切線與表面之間的角。
研究已展示諸如VitonR或Swivel之材料具有此等性質。通常主要基於聚矽氧之材料適合於此目的。在任何情形中，亦可使用基於聚合物、碳纖維及/或較佳地形成纖維之其他軟可變形彈性材料之材料。另一選擇係或另外，根據本發明之一項有利實施例，提供接觸表面之黏合能力係藉助大於20°、尤其大於50°、較佳地大於90°、更佳地大於150°之一接觸角來定義。一個表面對另一材料之黏合能力可使用前述接觸角方法來判定。如此一來，將一已知液體，較佳水(相對於水的如本發明中所主張之值)(另一選擇係，甘油或十六烷)之一微滴沈積於待量測之表面上。使用一顯微鏡，自該側確切地量測角，(具體 而言)微滴之切線與表面之間的角。
針對安裝裝置所闡述之特徵亦應視為揭示為下文所闡述方法之特徵且反之亦然。
一獨立發明亦係一種用於處置具有結構之一結構化基板之方法，該方法具有以下步驟，尤其具有以下順序：- 在一軟材料層之一接納表面上容納該結構化基板，將該等結構接入至該軟材料層中，- 將該結構化基板固定於該材料層上，尤其藉由額外較佳地可控制固定構件來強化。
- 尤其處理背對該等結構之該結構化基板之背面。
該方法之一項實施例係較佳的，其中尤其主要地，較佳專門地藉由撤除固定構件、尤其對接納表面之開口之壓力等化而發生後續鬆脫。
甚至更佳地，根據本發明之一項有利實施例，為藉由尤其製成一真空裝置之固定構件使結構化基板自材料層鬆脫，在材料層中產生將結構化基板之結構自材料層按壓出之一過壓。
較佳地，基板結構自材料層之釋放/鬆脫受遠離材料層引導且由材料層之彈性引起之一力影響/支援。
材料層由一軟及/或多孔及/或可透氣及/或可變形及/或撓性及/或順應材料組成。有利地，其係一聚合物、更佳地一聚矽氧、最佳地諸如VitonR、Swivel或諸如此類之材料中之一者。在熟習該領域中此項技術者明瞭，具有尤其完全容納所揭示高度之結構之能力且較佳地亦具有儘可能低(較佳地，微不足道地低)之一黏合能力之任何材料可如本發明中所主張而使用。在材料中容納結構可意指圍繞結構之材料之完全彈性形變或結構下沈於材料中。結構在材料中之一下沈較佳地由纖維及/或多孔材料實現，其中在該結構穿入時材料「屈服」。主要由 明確揭示之材料VitonR、Swivel確保待容納之結構化基板之結構之此下沈。
亦構想將如本發明中所主張之器件用於一去接合器，較佳地一滑落式去接合器中。一去接合器係使用其變得可能將已暫時彼此接合之兩個基板彼此分離之一器件。結構化基板之固定尤其在滑落式去接合器中通常造成問題。由於兩個基板主要在滑落去接合器中藉由一剪切程序而彼此分離，因此剪切平面必須儘可能平坦且在整個去接合程序期間保持平坦。出於此目的，如本發明中所主張提供，結構在去接合程序期間嵌入；此可藉助如本發明中所主張之實施例容易地進行。如本發明中所主張之實施例同樣地促進針對諸如ZoneBondTM程序之其他去接合程序及針對其中結構之嵌入係基本的或至少有幫助之所有其他程序固定結構化基板。此等去接合程序為熟習此項技術者已知。
如本發明中所主張之器件亦可用作用以在不同位置之間，較佳地在不同模組之間輸送結構化及/或薄基板之一輸送裝置之一部分。舉例而言，將構想將如本發明中所主張之器件用作一機器臂之一部分。
在各圖中，用根據本發明之實施例識別本發明之優點及特徵之元件符號來標記本發明之優點及特徵，其中用相同元件符號來標示具有相同功能或具有相同效應之功能之組件或特徵。
各圖未按比例展示如本發明中所主張之特徵，以便能夠完全表示個別特徵之功能。個別組件之比率係部分不成比例的。
圖1展示由厚度d之一基板2及高度h之對應結構3組成之一結構化基板1。結構3可係晶片、印刷導體、凸塊、MEMS器件或自基板2之前面2v之表面升高之任何其他類型之結構。
圖2展示由具有用於容納結構化基板1(參見圖1)之一接納表面5o之一材料層5及具有一基座主體表面6o之一基座主體6組成之一安裝裝置4，基座主體6由數個開口7組成。
安裝裝置4較佳地具有一圓柱體之形狀，其中開口7根據圖2同心地配置至安裝裝置4，尤其配置於具有一直徑D2之一圓環上，或尤其均勻地任意地分佈於表面上。在實施例中所展示之呈一圓柱體之較佳形狀之安裝裝置4具有一直徑D1。特定而言，直徑D2與D1之比大於0.9且小於1、較佳地大於0.95且小於1。
如本發明中所主張，存在至少三個開口7、較佳地至少十個開口7、甚至更佳地至少20個開口7。此外，構想基座主體6之表面6o上之交叉通道，該等交叉通道可經由開口7抽空且因此提供真空在材料層5中之均勻分佈。在材料層5中，可有利地產生絕對值小於1bar、更佳地小於800mbar、更佳地小於500mbar、最佳地小於200mbar、尤為最佳地小於100mbar之一負壓。
背對材料層5的基座主體6之側上之開口7連接或可連接至未展示之一加壓裝置，在根據圖1之一結構化基板1接入至安裝裝置4上時，該加壓裝置將儘可能均勻地分佈於開口7上方之一負壓力施加於開口7 上，以使得基板1固定於接納表面5o上。較佳地，多孔或至少可透氣材料層5之整個體積經由開口7抽空以使得一均勻負壓出現在待固定之結構化基板1與材料層5之間。結構3藉由材料層5之微結構按壓至材料層5中。如此一來，結構3較佳地整個下沈至材料層5中以使得基板之前面2v接觸接納表面5o。尤其除加壓以外或替代加壓，如本發明中所主張亦構想結構化基板1之結構3藉由自外側作用於基板之背面2r之一力按壓至材料層5中。
在處理基板2之背面2r，尤其在背面研磨成小於100μm、較佳地小於50μm、較佳地小於20μm的基板之一厚度d'之後，結構化基板可藉由以下各步驟自安裝裝置4再次移除：藉由以熟悉此項技術者已知之一方式將結構化基板固定於基板之背面2r、2r'上；及藉由將結構化基板1、1'之結構3自材料層5拉出；以及因此藉由法向於基板之背面2r、2r'之一對應所施加力而鬆脫。
在根據圖5之一第二實施例中，如本發明中所主張之安裝裝置4之實施例用於去接合。一基板1經由一黏合層9連接至一載體基板8。 為使載體基板8自基板1鬆脫，基板1如本發明中所主張與安裝裝置4固定在一起。載體基板8藉助一第二固定裝置10藉由一剪切力t自基板去接合(鬆脫)。
在已經由開口7在材料層5中施加一真空時，在移除結構化基板1之前，首先使材料層5通風。較佳地，一過壓經由開口7在材料層5中產生以使得由該過壓支援結構化基板1、1'之結構3自材料層5釋放及/或移除。
1‧‧‧結構化基板/基板
1'‧‧‧結構化基板
2‧‧‧基板
2r‧‧‧背面
2r'‧‧‧背面
2v‧‧‧前面
3‧‧‧結構/對應結構
4‧‧‧安裝裝置
5‧‧‧軟材料層/材料層/多孔或至少可透氣材料層
5o‧‧‧接納表面
6‧‧‧基座主體
6o‧‧‧基座主體表面/表面
7‧‧‧開口
8‧‧‧載體基板
9‧‧‧黏合層
10‧‧‧第二固定裝置
d‧‧‧厚度
d'‧‧‧厚度
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
h‧‧‧高度
依據對較佳例示性實施例之以下說明且使用為示意圖之圖式，將明瞭本發明之其他優點、特徵及細節。
圖1展示一結構化基板之一剖面圖，圖2展示如本發明中所主張之一安裝裝置之一剖面圖，圖3展示在一處理步驟之前具有一固定結構化基板的如本發明中所主張之一安裝裝置之一剖面圖，圖4展示在一處理步驟之後具有一固定結構化基板的如本發明中所主張之一安裝裝置之一剖面圖，且圖5展示在一去接合期間具有一固定結構化基板的如本發明中所 主張之一安裝裝置之一剖面圖。
1‧‧‧結構化基板/基板
2‧‧‧基板
2r‧‧‧背面
2v‧‧‧前面
3‧‧‧結構/對應結構
5‧‧‧軟材料層/材料層/多孔或至少可透氣材料層
6‧‧‧基座主體
6o‧‧‧基座主體表面/表面
7‧‧‧開口
D1‧‧‧直徑

Claims (9)

  1. 一種用於處置具有結構(3)之一結構化基板(1)之安裝裝置，該安裝裝置具有用於在一接納表面(5o)上容納該結構化基板(1)之一軟材料層(5)，該結構化基板(1)之該等結構(3)能夠至少部分地接入至該材料層(5)中，該安裝裝置之特徵在於存在用於將該結構化基板(1)固定於該接納表面上之固定構件。
  2. 如請求項1之安裝裝置，其中該接納表面(5o)上之該材料層(5)具有小於0.1J/m2、尤其小於0.01J/m2、較佳地小於0.001J/m2、甚至更佳地小於0.0001J/m2、理想地小於0.00001J/m2之一表面能量。
  3. 如請求項1或2之安裝裝置，其中該接納表面(5o)可至少在與該結構化基板(1)之一個有效接觸表面上曝露於通過該材料層(5)之一體積流量。
  4. 如請求項1或2之安裝裝置，其中該材料層係尤其主要地、較佳完全地由一聚合物，尤其聚矽氧形成。
  5. 如請求項1或2之安裝裝置，該安裝裝置作為固定構件具有尤其藉助一軟體支援控制裝置來控制用於藉助負壓及/或過壓來加壓該材料層之一加壓裝置。
  6. 一種用於處置具有結構(3)之一結構化基板(1)之方法，該方法具有以下步驟，尤其具有以下順序：在一軟材料層(5)之一接納表面(5o)上容納該結構化基板(1)，將該等結構(3)接入至該軟材料層(5)中，及將該結構化基板(1)固定於該材料層(5)上，尤其藉由額外較佳地可控制固定構件來強化。
  7. 如請求項6之方法，其中在處理步驟之後，尤其主要地，較佳專 門地藉由撤除該固定、尤其對該接納表面之壓力等化或加壓而發生鬆脫。
  8. 一種如請求項1至5中任一項之一安裝裝置之用於處置具有小於100μm、較佳地小於50μm、甚至更佳地小於20μm之一厚度d之結構化基板(1)，尤其半導體基板，之用途。
  9. 如請求項8之一安裝裝置之用途，其中器件用於一去接合器中。
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