專利名稱：用于把半導體晶片從載體襯底分離的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于把產(chǎn)品襯底從載體襯底分離的根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種裝置和根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種方法。
背景技術(shù)：
產(chǎn)品襯底的背面薄化在半導體工業(yè)中經(jīng)常需要，并可以機械地和/或化學地進行。為了進行背面薄化，所述產(chǎn)品襯底通常被暫時固定在載體上，其中對于固定有不同的方法。作為載體材料例如采用薄膜、玻璃襯底或硅晶片。根據(jù)所采用的載體材料以及在載體和產(chǎn)品襯底之間所采用的連接層，已知有不同的方法來溶解或破壞所述連接層，例如采用UV光、激光束、溫度作用或溶劑。所述分離逐漸成為最重要的處理步驟之一，因為具有幾μ m襯底厚度的薄的襯底在分離/剝落時容易破裂，或者由于分離過程所需的力而遭受損壞。另外，薄的襯底幾乎不、直至不具有形狀穩(wěn)定性，并且在沒有支撐材料的情況下典型地卷起。從而在處理背面薄化的晶片期間晶片的固定和支持在實際中是必不可少的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是說明一種裝置和一種方法，以盡可能無破壞地從載體上分離這種產(chǎn)品襯底。所述任務(wù)通過權(quán)利要求I和14的特征而得到解決。本發(fā)明的有利的改進在從屬權(quán)利要求中說明。在說明書、權(quán)利要求和/或附圖中所說明的至少兩個特征的所有組合也屬于本發(fā)明的范疇。在所說明的值范圍中，位于所述界限內(nèi)的值也應該作為界限值被公開， 并應該以任意的組合而要求保護。本發(fā)明所基于的想法是，對一種普通的裝置以及一種普通的方法進行改進，其方式是，利用安裝在薄膜框架上的薄膜的彈性或柔性來輕柔地并從產(chǎn)品襯底的邊緣開始分離所述產(chǎn)品襯底，而且通過薄膜的變形、尤其是在薄膜的分離切口中的變形來進行。通過這種方式所述產(chǎn)品襯底直接在分離之后提供給其他的處理步驟所用，并通過所述薄膜和所述薄膜框架保護。許多處理步驟可以直接對安裝在薄膜框架上的產(chǎn)品襯底來執(zhí)行。也就是說柔性的薄膜借助施加在薄膜框架上的力以及在所述薄膜的接觸面片段中與所述產(chǎn)品襯底相接觸的粘合層而在所述產(chǎn)品襯底上產(chǎn)生牽引力，由此把產(chǎn)品襯底從載體襯底分離，尤其是剝離。用廣品襯底來表不諸如半導體晶片的廣品襯底，其通常薄化為在O. 5 μ m和 250 μ m之間的厚度，其中趨勢是越來越薄的產(chǎn)品襯底。本發(fā)明尤其有效地用本身具有與安裝在薄膜框架上的薄膜相類似柔性的產(chǎn)品襯底工作。所述產(chǎn)品襯底在本發(fā)明的裝置以及在本發(fā)明的方法中從載體襯底剝離，尤其是同心地從產(chǎn)品襯底的外周開始。作為載體例如采用具有在50 μ m和5000 μ m之間、尤其在500 μ m和1000 μ m之間的厚度的載體襯底。
作為連接層可以考慮粘合劑，例如可溶解的粘合劑，尤其是熱塑性塑料，其例如有選擇地施加在所述載體襯底-產(chǎn)品襯底復合物的邊緣區(qū)域中，尤其是在O. I至20mm的邊緣區(qū)域中。替換的，可以全面地施加所述粘合劑，其中在中心處的粘合力可以通過粘合降低層、例如氟聚合物、優(yōu)選聚四氟乙烯而降低。作為接收裝置特別適合的是夾頭(Chuck )，尤其是用于尤其借助低壓 (Unterdruck)來接收載體襯底的旋轉(zhuǎn)夾頭，例如吸取軌道、孔或吸取杯。替換的，可以考慮機械式的接收，例如通過側(cè)面的夾子。在另一可替換擴展方案中進行靜電接收。所述分離工具包含安裝在所述薄膜框架上的薄膜和容納所述薄膜框架并施加力的薄膜框架接收器。有利地除了分離工具之外還設(shè)置連接分離工具，以至少部分地去除在所述載體襯底和所述產(chǎn)品襯底之間由所述連接層引起的連接。如果所述裝置具有加熱工具以加熱所述載體襯底-產(chǎn)品襯底復合物，所述加熱工具尤其是集成在載體襯底接收器中，那么就可以采用熱塑熔融的粘合劑來作為連接層。最大的加熱溫度為250°C，優(yōu)選最大為175°C。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中規(guī)定，所述連接分離工具構(gòu)造成基本不加熱地工作。這樣就可以放棄任何的加熱裝置。在本發(fā)明的另一有利的實施方案中規(guī)定，所述連接分離工具包含用于去除所述連接層的液體介質(zhì)，尤其是有選擇地溶解所述連接層的溶劑。連接層的化學溶解對于所述產(chǎn)品襯底是特別輕柔的，并在相應進行材料選擇的情況下也可以非?？焖俚剡M行溶解，尤其當僅所述產(chǎn)品襯底的邊緣區(qū)域設(shè)置有連接層時，使得所述溶劑可以從側(cè)面開始來快速發(fā)揮作用。這樣就可以省略在載體襯底和/或產(chǎn)品襯底中的鉆孔。在本發(fā)明的另一替換實施方案中規(guī)定，所述連接分離工具包含用于去除所述連接層的機械分離工具，尤其是用于切割所述連接層的刀片。由此實現(xiàn)了所述產(chǎn)品襯底從載體的特別快速的分離。也可以考慮由機械分離工具和液體介質(zhì)構(gòu)成的組合。在本發(fā)明的另一替換實施方案中規(guī)定，所述連接分離工具包含用于去除所述連接層的UV光源。所述實施方案也可以與機械分離工具的實施方案和/或具有液體介質(zhì)的實施方案相組合。如果所述連接分離工具尤其是構(gòu)造成僅僅從所述產(chǎn)品襯底的側(cè)面邊緣開始發(fā)揮作用，那么就可以省略從上側(cè)和/或從下側(cè)、尤其是從所述產(chǎn)品襯底的位于側(cè)面邊緣內(nèi)的內(nèi)部區(qū)域來對所述產(chǎn)品襯底和/或所述載體施加作用。通過設(shè)置用于旋轉(zhuǎn)所述載體襯底、產(chǎn)品襯底和/或具有薄膜的薄膜框架的旋轉(zhuǎn)裝置，可以省略在所述產(chǎn)品襯底的整個外周上設(shè)置連接分離工具，并且在所述產(chǎn)品襯底的外周上部分地進行施加就足夠了。如果所述分離片段位于所述產(chǎn)品襯底的外輪廓之外和/或與所述接觸片段鄰接， 那么就可以通過薄膜的變形而最佳地把分離力傳輸?shù)剿霎a(chǎn)品襯底上。為了給所述連接層施加液體介質(zhì)并為了容納所述液體介質(zhì)，有利地設(shè)置固定在所述載體襯底或載體襯底接收器上的、尤其是密封的溶劑容器，所述溶劑容器的上邊緣至少延伸至由所述產(chǎn)品襯底形成的平面。通過使所述溶劑容器至少部分地圍繞所述側(cè)面邊緣或產(chǎn)品襯底的外周，能夠?qū)λ鲞B接層進行特別有效的作用。另外，通過圍繞的這種措施，能夠避免液體介質(zhì)從所述溶劑容器中逸出或損失UV光強。在采用機械分離工具的情況下，避免了可能的污染從所述溶劑容器中逸出并污染所述產(chǎn)品襯底。所述溶劑容器在有利的擴展中可以以L或U形的截面來構(gòu)造。在本發(fā)明的另一有利的擴展中規(guī)定，所述溶劑容器僅在所述產(chǎn)品襯底的所述側(cè)面邊緣或外周的外周段上延伸。所述溶劑容器有利地在產(chǎn)品襯底中心方向上僅稍微延伸到所述載體襯底或產(chǎn)品襯底的側(cè)面邊緣或外周上，從而可以在所述載體襯底上施加力Fs。所述力Fs也可以通過所述溶劑容器而被傳輸?shù)剿鲚d體襯底上。根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實施方案而規(guī)定，通過作用在所述載體襯底上的力Fs 以及與所述力Fs方向相反的、作用在所述薄膜框架上的力Ff來導致分離。所述裝置可以把所述力Ff作為局部力、尤其是點狀地在所述薄膜框架的至少一個位置上導入地來構(gòu)造。所述力Ff有利地被分布在所述薄膜框架外周上的多個點上來導入，其中也可以導入不同的力，并可以通過所述裝置引起所述薄膜框架相對于所述載體襯底或載體襯底接收器翻轉(zhuǎn)。 通過所述薄膜可以由所述力Fs和所述力Ff在分離片段中進行變形、尤其是張緊，在所述產(chǎn)品襯底的外周上按照所期望的分離形式實現(xiàn)均勻的力分布。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的實施方案而規(guī)定，可以通過所述力Fs以及所述力Ff來引起所述薄膜框架相對于所述載體襯底移動，其中由此在所述薄膜框架內(nèi)產(chǎn)生了槽，所述槽為了把聲波傳輸?shù)剿霎a(chǎn)品襯底和/或溶劑而具有聲波生成工具，其尤其是由可容納于所述槽中的液體和淹沒在所述液體中的聲波發(fā)生器形成。產(chǎn)品襯底的分離通過由超聲波或兆聲波所產(chǎn)生的氣蝕作用而被明顯加速，使得分離明顯更輕柔并同時更快速地進行。另外還有利地規(guī)定，從所述產(chǎn)品襯底的外周向所述產(chǎn)品襯底的中心同心地進行所述產(chǎn)品襯底的分離。尤其有利的是，所述產(chǎn)品襯底構(gòu)造為在所述分離過程期間粘合在薄膜上，因為由此保證了全面的接收和保護。


本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)由下文對優(yōu)選實施例的說明以及借助附圖給出； 其中
圖Ia示出了在薄膜框架上的由產(chǎn)品襯底、載體襯底和連接層所組成的襯底復合物的示意性俯視圖，
圖Ib示出了圖Ia的具有詳細視圖的示意性側(cè)視圖，
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的在把所述產(chǎn)品襯底從載體襯底分離時的具有詳細視圖的示意性圖示，
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的在把所述產(chǎn)品襯底從載體襯底分離時的具有詳細視圖的示意性圖示，以及
圖4示出了本發(fā)明的實施方案的示意性圖示。 在附圖中相同的部件和具有相同功能的部件用相同的附圖標記來表示。
具體實施例方式在圖Ia中示出了在所述實施方案中至少在內(nèi)周Ii上成圓形的薄膜框架1，該薄膜框架具有安裝、尤其是粘合在其下側(cè)的薄膜3。具有至所述薄膜框架I的內(nèi)周Ii的徑向距離地，在所述薄膜框架I內(nèi)產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物與所述薄膜框架I同心地粘合在所述薄膜3的粘合層3s上(見圖lb)。所述產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物由粘合在薄膜3上的產(chǎn)品襯底4、載體襯底2和連接所述產(chǎn)品襯底4和所述載體襯底2的連接層6組成。所述產(chǎn)品襯底4和所述載體襯底2 的直徑基本是相同的，而所述產(chǎn)品襯底4的厚度小于所述載體襯底2的厚度。所述薄膜3包括在所述情況下成圓環(huán)狀的固定片段3b，在該固定片段3b中用所述薄膜框架I固定所述薄膜3。另外所述薄膜3還包括接觸面片段3k，在該接觸面片段3k 中所述產(chǎn)品襯底4可以固定在所述薄膜3的粘合層3s上。在所述固定片段3b與所述接觸面片段3k之間具有尤其與所述固定片段3b和所述接觸面片段3k同心設(shè)置的分離片段3a， 所述分離片段具有根據(jù)本發(fā)明的重要功能。所述分離片段3a從而從所述產(chǎn)品襯底4的外周4u延伸至所述薄膜框架的內(nèi)周li，在此被表示為距離A。在所述薄膜框架I的厚度D與所述距離A之間的比值有利地為至少I比2至I比50，尤其是I比5至I比25，優(yōu)選地為 I比19或I比10。在圖Ib中所示的初始位置中，所述產(chǎn)品襯底4的接觸所述薄膜3的側(cè)面和所述薄膜框架I的接觸所述薄膜3的側(cè)面同心并設(shè)置在一個平面E中。在圖Ia和Ib中所示的部分被組合構(gòu)造在已知的薄膜框架接收器(FiImframemounter)中。在圖2和3中以兩個變型方案示意性示出了分離過程，而且是在所述產(chǎn)品襯底2 從所述載體襯底4分離開始之后的短時間內(nèi)。通過導入作用相反的力Ff (或Ffl和Ff2)和Fs，所述產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物和所述薄膜3的粘合在該復合物上的接觸面片段3k在載體襯底接收器7的方向上從所述薄膜框架I移出。在運動學上相反地，所述薄膜框架I也可以通過力Ff借助未示出的薄膜框架接收器、例如機械臂而被移動。從所述載體襯底接收器7到所述載體襯底2的力傳輸通過在所述載體襯底接收器 7的表面中所構(gòu)建的真空軌道8以及連接到該真空軌道的未示出的真空裝置來進行。所述載體襯底接收器7與所述裝置固定地用地腳螺絲固定。替換的，可以機械地(例如通過夾緊)或者靜電地進行所述載體襯底2的接收。如圖2所示，作用于所述薄膜框架I上的力Ff可以均勻分布地作為平面力而作用于所述薄膜框架1，使得通過所述分離片段3a的變形從邊緣開始來進行所述產(chǎn)品襯底4從所述載體襯底2的分離，如在圖2的詳圖中放大地示出的。所述力Ffl在此與所述力Ff2 相同。所述力可以點狀分布在所述薄膜框架I的外周上地被導入，或者通過薄膜框架接收器分布地被引入。在圖3中所示的實施例中，在所述薄膜框架I的外周上的力分布是不同的，而且力 Ffl大于在對側(cè)上的力Ff2，使得所述產(chǎn)品襯底4首先在其上被導入較大力Ffl的側(cè)面上分離。用于把力導入所述薄膜框架I的接收裝置因此必須構(gòu)造得允許所述薄膜框架I翻轉(zhuǎn)。所述產(chǎn)品襯底4促進分離，因為它與薄膜3類似地有彈性，并從而從產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物逐步地從該復合物的邊緣開始分離。按照圖4，溶劑容器20設(shè)置在所述載體襯底2上，使得在所述產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物的施加了力的位置中實現(xiàn)了所述產(chǎn)品襯底-載體襯底復合物的浸沒。所述溶劑容器20在所述情況中成環(huán)形地在所述載體襯底2的外周上尤其是密封地設(shè)置，使得能夠如前一樣在所述溶劑容器20內(nèi)把力導入到所述載體襯底2上。所述力導入也可以替換地在所述溶劑容器20上來進行，例如當所述溶劑容器20壓緊配合地設(shè)置在所述載體襯底2上。所述溶劑容器20的外周壁21至少延伸至由所述產(chǎn)品襯底4所形成的平面，從而在所述溶劑容器20中的溶劑22至少到達所述連接層6，并能夠通過所述溶劑22溶解所述連接層6。所述外周壁21有利地越過由所述產(chǎn)品襯底4所形成的平面而幾乎延伸至所述薄膜框架1，從而還盡可能避免了在旋轉(zhuǎn)時所述溶劑22從所述溶劑容器20中逸出。通過這些措施，通過從所述產(chǎn)品襯底4的外周4u開始來溶解所述連接層6，支持了所述產(chǎn)品襯底4從所述載體襯底2的分離、尤其是剝離，并通過施加在外周4u上的牽引力而對所述薄膜3的變形來輕柔地去除所述產(chǎn)品襯底4。通過所述薄膜3的變形產(chǎn)生了槽9。在所述槽9中導入一種液體11，以借助聲波生成工具、在此為聲波發(fā)生器10把聲波(超聲波、兆聲波)通過所述薄膜3傳輸?shù)皆O(shè)置于所述薄膜對面的溶劑22中以及傳輸?shù)剿霎a(chǎn)品襯底-載體襯底復合物中。所述溶劑22通過從邊緣開始的聲輸入而加速作用于所述連接層6，使得所述薄膜3在薄膜框架I方向上的恢復力可以被減小，和/或支持分離，尤其在按照圖2進行徑向?qū)ΨQ分離的情況下。通過聲的導入，所述溶劑22的溶劑分子經(jīng)歷振動，由此導致氣蝕作用，這導致所述連接層6的溶解明顯加速。所述溶劑22有利地選擇為與所述連接層6協(xié)調(diào)，并且所述粘合層3s不可被所述溶劑22腐蝕。附圖標記列表
A距離D厚度E平面I薄膜框架Ii內(nèi)周2載體襯底3薄膜3a分離片段3b固定片段3k接觸面片段3s粘合層4產(chǎn)品襯底4u外周6連接層7載體襯底接收器8真空軌道9槽10聲波發(fā)生器11液體20 溶劑容器 21 外周壁 22 溶劑
權(quán)利要求
1.一種用于借助安裝在薄膜框架(I)上的柔性薄膜(3)把產(chǎn)品襯底(4)從通過連接層(6)與所述產(chǎn)品襯底(4)相連接的載體襯底(2)分離的裝置，所述薄膜包含粘合層(3s)以在所述薄膜(3)的接觸面片段(3k)中容納所述產(chǎn)品襯底(4)，其中所述薄膜(3)在所述薄膜框架(I)上安裝在薄膜(3)的圍繞所述接觸面片段(3k)的固定片段(3b)中，并且其中所述薄膜(3)包含位于所述接觸面片段(3k)與所述固定片段(3b)之間的分離片段(3a)，其特征在于，所述裝置具有分離工具，用于引起所述產(chǎn)品襯底(4)從所述產(chǎn)品襯底(4)的外周(4u) 開始從所述載體襯底(2 )分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，除了所述分離工具之外，還設(shè)置連接分離工具，以至少部分地去除在所述載體襯底(2) 與所述產(chǎn)品襯底(4 )之間由所述連接層(6 )所引起的連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一所述的裝置，其特征在于，所述連接分離工具包含用于至少部分地去除所述連接層(6)的液體介質(zhì)，尤其是有選擇地溶解所述連接層的溶劑(22 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一所述的裝置，其特征在于，所述連接分離工具包含用于至少部分地去除所述連接層(6)的機械分離工具，尤其是用于切割所述連接層(6)的刀片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2之一所述的裝置，其特征在于，所述連接分離工具包含用于至少部分地去除所述連接層(6)的UV光源。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述連接分離工具構(gòu)造為尤其是僅僅在所述外周(4u)的區(qū)域內(nèi)發(fā)揮作用。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述分離片段(3a)位于所述產(chǎn)品襯底(4)的外輪廓之外，和/或與所述接觸面片段 (3k)鄰接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，為了給所述連接層(6)施加液體介質(zhì)并為了容納所述液體介質(zhì)，設(shè)置固定在所述載體襯底或載體襯底接收器(7)上的、尤其是密封的溶劑容器(20)，該溶劑容器的上邊緣至少延伸至由所述產(chǎn)品襯底(4)所形成的平面。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，通過作用于所述載體襯底(2)上的力Fs以及與所述力Fs方向相反的、作用于所述薄膜框架(I)上的力Ff而導致所述分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述薄膜(3)能通過所述力Fs和力Ff而在所述分離片段(3a)中張緊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，通過所述力Fs和力Ff能引起所述薄膜框架(I)相對于所述載體襯底(2)移動，其中由此在所述薄膜框架(I)內(nèi)產(chǎn)生槽(9)，所述槽為了把聲波傳輸?shù)剿霎a(chǎn)品襯底和/或所述溶劑(22 )而具有聲波生成工具，其尤其是由能容納在所述槽(9 )中的液體(11)以及淹沒在所述液體(11)中的聲波發(fā)生器(10 )形成。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，從所述產(chǎn)品襯底(4)的外周(4u)向所述產(chǎn)品襯底(4)的中心(4z)同心地進行所述產(chǎn)品襯底(4)的分離。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述產(chǎn)品襯底(4)構(gòu)造為在所述分離過程期間粘合在所述薄膜(3)上。
14.一種用于借助安裝在薄膜框架(I)上的柔性薄膜(3)把產(chǎn)品襯底(4)從通過連接層(6)與所述產(chǎn)品襯底(4)相連接的載體襯底(2)分離的方法，所述薄膜包含粘合層(3s) 以在所述薄膜(3)的接觸面片段(3k)中容納所述產(chǎn)品襯底(4)，其中所述薄膜(3)在所述薄膜框架(I)上安裝在薄膜(3)的圍繞所述接觸面片段(3k)的固定片段(3b)中，并且其中所述薄膜(3)包含位于所述接觸面片段(3k)與所述固定片段(3b)之間的分離片段(3a)，其特征在于，通過分離工具來引起所述產(chǎn)品襯底(4)從所述產(chǎn)品襯底(4)的外周(4u)開始從所述載體襯底(2)分離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，從所述產(chǎn)品襯底(4)的外周(4u)向所述產(chǎn)品襯底(4)的中心(4z)同心地進行所述產(chǎn)品襯底(4)的分離。
全文摘要
用于借助安裝在薄膜框架(1)上的柔性薄膜(3)把半導體晶片(4)從通過連接層(6)與所述半導體晶片(4)相連接的載體襯底(2)分離的裝置和方法，所述薄膜包含粘合層(3s)以在所述薄膜(3)的接觸面片段(3k)中容納所述半導體晶片(4)，其中所述薄膜(3)在所述薄膜框架(1)上安裝在薄膜(3)的圍繞所述接觸面片段(3k)的固定片段(3b)中，并且其中所述薄膜(3)包含位于所述接觸面片段(3k)與所述固定片段(3b)之間的可張緊片段(3a)，并且其中從外周(4u)開始引起所述半導體晶片(4)從所述載體襯底(2)的分離。
文檔編號H01L21/68GK102612740SQ201080038912
公開日2012年7月25日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者F.P.林德納, J.布爾格拉夫 申請人:Ev集團有限責任公司