用於包括晶片的層系統的分離方法

2023-05-27 02:17:56 1

專利名稱：用於包括晶片的層系統的分離方法
用於包括晶片的層系統的分離方法本發明涉及一種用於將層複合結構與第一支承體複合結構以機械方式分離的方法，該第一支承體複合結構包括第一支承體或者由第一支承體構成，其中層複合結構包括晶片和必要時包括可伸展的第二支承體。本發明還涉及將確定的分離輔助裝置用於分離層複合結構的應用以及一種用於執行根據本發明的方法的裝置。
背景技術：
在半導體工業中對越來越薄的部件或者晶片存在持續的需求，從晶片中分割出部件。在製造晶片時和尤其在薄化晶片時使用層複合結構解決方案，以便在薄化工藝期間保護和以機械方式穩定要薄化的晶片。該層系統在其他處理步驟中也實施所述的功能。然而， 這些功能尤其用於使被薄化的晶片穩定，該晶片由於其厚度小而在機械上特別敏感的。在此使用由為了相應的目的而儘可能合適的材料構成的層系統，這些材料例如為膜、其他晶片或者玻璃板。層系統的這些部分又可以與蠟、彈性體或者其他塑料來組合。如果在這種層系統中將帶有與要薄化的晶片類似的機械特性的片(如其當然尤其具有另一晶片那樣)或者玻璃板用作支承體(該支承體尤其要用於使整個層系統穩定) 時，有利並且可能甚至必要的是，在要保護的表面和該支承體之間存在將要處理的晶片和支承體彼此連接的層。該層必須一方面保證支承體和要處理的晶片之間的足夠的附著，另一方面該層必須能夠補償在要處理的晶片的表面上經常存在的形貌上的不平坦性。這些形貌上的不平坦性例如由於在晶片的有源並且在薄化時當然要保護的側上的電子器件而引起，如例如也由於接觸部如凸起引起那樣。當然，連接層也可以是包括多個不同層的層系統，這些層在其特性方面譬如增附、彈性、硬度、導熱能力、化學穩定性等等在應用目的的意義下互補。在製造非常薄的晶片時，通過薄化而對要薄化的晶片施加高的機械負荷。因為要薄化的晶片常常已經經過了多個加工步驟並且尤其常常已經在其有源側(正面)上包括電子器件，所以從經濟觀點來看也很重要的是，在薄化期間儘可能避免晶片斷裂和由此避免次品。為此，晶片在出現高機械負荷之前尚在未薄化狀態中就與支承體連接。在此，要薄化的背面(即不包括電子器件的側)當然必須保持暴露。晶片與其支承體的連接也稱作接合。在接合之後，晶片從其背面開始被薄化，由此晶片(如上面已經表明那樣)失去機械穩定性。這在薄化期間和隨後通過支承體來補償。因此，在薄化工藝結束時存在越薄的晶片，則支承體必須起更大穩定作用。因此，在比較厚的晶片作為最終產品的情況下也可以將膜用作支承體。基本上可能的是，晶片在薄化時已經分割成其各個器件。這在很多情況下是所希望的，因為於是省去了隨後的分割步驟。分割例如可以通過如下方式進行在晶片的有源層上在各個器件(小方塊)之間設置有凹陷，這些凹陷足夠深到使得在背面變薄時這些凹陷已經被碰到並且由此是連續的。DISCO HI-TEC公司提供了如下方法其稱作「通過磨削來切成小片(Dicing by Grinding) 」並且在該方法中晶片也可以藉助變薄被分割。在此，在將支承體施加在晶片正面上之前結構被研磨、刮劃或者刻蝕。這些結構在此具有比晶片的變薄至其的最終厚度大的深度。因此，通過變薄如上面描述那樣使結構開放並且由此分割晶片。分割引起雖然總體上減小了斷裂危險，然而分割過的器件就其而言又必須被保護而免受機械負載影響。在薄化時有問題的始終是，在薄化之後必須將支承體與晶片分離。尤其是，支承體必須被分離，因為其阻擋了至晶片的有源側上的電子器件的通道。去除支承體在比較厚的晶片的情況下出於兩個原因而通常是沒有問題的-比較厚的(僅僅少量薄化的)晶片在一定程度上在機械上還是能承載的，以及-在其最終厚度中的晶片在機械上越能承載，則可以使用越柔性的支承體。相應地，可以將例如為膜形式的柔性支承體以機械方式取下。在較不柔性的支承體、例如玻璃板或者其他晶片的情況下，這種取下自然是不可能的。在此，分離是特別困難的，因為硬質支承體尤其在強烈薄化的晶片中使用，使得一定必須避免高的機械負載。為此，常常在晶片和支承體之間插入層，這些層通過化學或物理改變使晶片和支承體之間的附著力減小或者喪失。這種層的一個示例是蠟，其通過熱影響變軟並且由此使得分離變容易。為此，將蠟加熱，直至其足以流動，使得支承體可以相對於晶片移動。在該方法方面不利的是，尤其是包括電子部件或者至電子部件的接觸部的敏感的晶片表面隨後必須被清潔。基本上，使用特定的粘附劑也是可能的，其又通過熱學作用或者輻射作用而減小其增附作用。例如製造商3M提供這種方法，其中在使用雷射能量的情況下引起增附層的剝
1 O在此又有問題的是，增附層的部分保留在晶片表面上，該晶片表面必須費事地進行清潔。因為清潔意味著額外的開銷，被薄化的晶片在機械上並且常常也在化學上附加地承受負荷和/或僅僅可以非常困難地保證充分消除所有粘附劑殘餘，所以對於許多應用而言純粹機械的解決方案是優選的，在這些解決方案中分離層被以機械方式從晶片的有源側取下，使得沒有殘留物保留。這種分離層在WO 2004/051708中公開。分離層就其而言使用在WO 2007/099146 中公開的、改進的變薄方法中。在最後所提及的專利申請中，在晶片變薄之後在(變薄的) 背側上設置有第二支承體，其要輔助第一支承體的分離過程。分離在分離層和晶片的有源側之間進行。在此，在WO 2007/099146中公開了一種機械分離方法，其中由晶片和第二支承體構成的複合結構通過滾筒來引導，使得以機械方式引起分離過程。該第二支承體在此通常為鋸割膜(Sagefolie )。在該方法中，第二支承體必須為柔性的，因為其必須能夠產生彎曲。在該方法中有問題的是，可伸展的支承體在分離時就其而言會經歷除了通過滾筒引起的彎曲之外的變形，使得分離過程並不足夠受控地進行。尤其是在當然在機械上特別敏感的非常薄的晶片的情況下，在WO 2007/099146中公開的方法在使用導向輪時引起垂直於晶片平面的通常過強的力，使得會出現晶片的斷裂，因為可伸展的支承體並不完全複製滾筒表面的彎曲。這引起，分離前部並不直接位於滾筒的底層下，而是輕微橫向移動。由此提高了施加到晶片上的力的垂直分量。因此，本發明的任務是，提出一種方法，藉助其能夠實現晶片與在變薄期間被穩定的支承體的儘可能可靠和柔和的分離。該任務通過一種用於以機械方式將層複合結構與包括第一支承體或者由第一支承體構成的支承體複合結構分離的方法，其中層複合結構包括晶片和必要時可伸展的第二支承體(或者由晶片構成)，該方法包括以下步驟a)提供包括支承體複合結構和層複合結構的層系統b)在支承體複合結構和層複合結構之間的邊界面的區域中產生機械應力，使得層複合結構與支承體複合結構分離，該分離通過包括如下步驟的方法進行i)步驟ia)提供分離輔助裝置，ib)將分離輔助裝置固定在第二支承體上，使得在分離過程期間第二支承體直接在分離時形成的分離前部之後保持固定在分離輔助裝置上，以及ic)在利用分離前部的情況下將層複合結構與支承體複合結構以機械方式分離，和/或ii)以下步驟ii)在層系統中產生振動，和/或iii)以下步驟iii)改變層系統或者層系統的部分的溫度條件是當在該方法中未包括步驟ia)_ic)時，步驟ii)和/或iii)引起層複合結構與支承體複合結構的完全分離。本發明包括變型方案i)、ii)和iii)，其中變型方案i) 一同包括步驟ia)、ib)和 ic)，變型方案ii)包括步驟ii)並且變型方案iii)包括步驟iii)。這三個變型方案可以有選擇地單獨地或者以彼此的任意組合來使用，並且在後一情況下所有同時地來使用或者時間錯移地來使用。如果下面的段落不明確涉及這些變型方案之一，則這些段落涉及所有三個變型方案。對於變型方案i)是所執行的方案的組成部分的情況，始終設置有可伸展的第二支承體。晶片可以優選地為矽晶片，其必要時被摻雜。由AlSb、AIAs、AIN、AIP、BN、BP、BAs、 GaSb, GaAs, GaN, GaP、InSb, InAs, InN或InP構成的晶片對於許多應用都是優選的。如果在下文的範圍中並未特別指明，則已經從晶片分割的器件通常也可以被理解，替代將被分開的晶片。可伸展的支承體在該上下文中為如下支承體，該支承體可以在執行的分離方法的機械分離條件下變形並且尤其伸展。該伸展尤其是有問題的，因為當這樣的伸展運動不受控制時，由此分離前部的控制(參見下文)並不是充分可能的。優選的可伸展的支承體是在工業中通常使用的鋸割膜，但也是其他的、單側粘附或者以其他方式附著的膜。「固定」結合本申請表示複合結構通過在兩個要固定的區域之間垂直地作用的力來製造。固定的優選方法是粘附、通過負壓來抽吸、靜電保持。在WO 2007/099146中所示的基於牽拉力通過滾筒的引導明顯不屬於在本申請的意義下的固定。結合在本文本的範圍中的根據本發明的方法的變形方案i)，分離前部是其中發生分離的區域。這表示，其在理想情況下是如下線，在該線中在要分離的區域之間的附著力跳躍式地從100%下降至0%。實際上，分離前部始終是如下面，其中在該面的範圍中附著力從小於100%到達大於0。分離前部的端部在此當然是附著力達到0的區域，開始部是附著力剛剛小於100%的地方。分離前部在常見的分離過程中移動通過分離平面，直至要彼此分離的面被分離，因此不再有附著力互相作用。本領域技術人員可以根據DIN 971/1 =1996/09確定區域之間的附著力(附著強度)並且該附著力限定為「塗層與其底座之間的接合力的全部」。根據本發明的方法的步驟ib)在此進行為使得迫使第二支承體在直接位於分離前部之後(即鄰接分離前部)、其中然而已經進行了層複合結構與支承體複合結構之間的分離的區域中精確地跟隨分離輔助裝置的運動。換言之，(平面的)固定引起，第二支承體的可伸展性並不作用於分離前部的位置。與根據本發明的方法不同，在WO 2007/099146中公開的方法中，可伸展的第二支承體會(即使只是輕微地)從轉向輪剝離，因為晶片和第一支承體之間的附著力(例如沿著轉向輪的環周)反作用於轉向輪運動的理想跟隨。本發明的任務是消除該負面效果。在此必須考慮，使可伸展的第二支承體固定在分離輔助裝置上，使得分離前部的位置不被支承體的可伸展性改變。如已經表明那樣，為此決定性的是，支承體直接固定在分離前部之後，使得支承體必須跟隨分離輔助裝置的運動。 在此，該固定可以在分離過程期間暫時地實現，如例如通過如下滾筒實現，該滾筒直接在其支承面之後通過靜電力將第二支承體平面地固定。可替選地和優選地，然而第二支承體在分離過程開始之前已經平面地固定在分離輔助裝置上，其中該固定在分離過程期間並不消除。然而對於實現本發明而言這並不一定是必要的，其僅僅具有在實用性方面的優點。在本發明的意義下，對於本領域技術人員可直接理解的也是如下情況 (Konstellation)如下情況也落入概念「支承體直接在分離前部之後固定，使得該支承體必須跟隨分離輔助裝置的運動」分離輔助裝置並不運動，而第一支承體和晶片之間的層系統以機械方式被影響，使得分離前部形成。這例如並且優選地通過如下方式進行第一支承體是玻璃板或者晶片，並且施加力，該力使玻璃板或者晶片的側從分離輔助裝置推開 (wegdriickt)。在選擇相應的玻璃種類或者相應的晶片材料的情況下以及在設置應用於推開的力的情況下，這引起玻璃板/晶片的(輕微的)彎曲。該彎曲引起在整個系統中的剪切力，使得分離前部在層以相對於彼此的最小的附著力彼此觸碰處形成。在相應地設置層系統的情況下，該邊界面在本發明的意義下是晶片的有源側的表面。在其中第一支承體折彎以便引起分離的變形方案中優選的是，將如下裝置用作分離輔助裝置，該裝置相對於第一支承體優選為玻璃板或者晶片具有更高的折彎強度。由此保證，分離輔助裝置並不跟隨玻璃板的折彎並且由此分離過程可以良好地控制。對於本領域技術人員可以直接理解的是，在其中第一支承體折彎的分離變型方案中決定性的因素也是控制分離前部。在該變形方案中，當可伸展的第二支承體(必要時部分地)跟隨第一支承體的折彎運動時，也導致分離前部的位置和由此引起分離的力在其對於被薄化的晶片的影響方面不能被最優地控制。在最後描述的分離變形方案中，可伸展的第二支承體在分離輔助裝置上的固定自然也可以暫時地實現，其中自然要注意的是，始終完全在垂直於(前向運動的)分離前部的區域中的固定被保證。大體上在根據本發明的方法中優選的是，僅僅通過利用恰好一個分離前部實現分離。儘管可以考慮藉助多個分離前部的分離過程，例如其方式為分離輔助裝置或者第一支承體在分別對置的側上經受折彎力，然而明顯更困難的是控制多於一個控制前部，並且尤其是在其中分離前部彼此碰到的區域中出現難以控制的力關係。
在此，一方面所有如下對象適於作為分離輔助裝置，其具有(部分)凸起的表面， 或者可以變形為凸起的表面。同時，分離輔助裝置必須構建為，使得保證第二支承體至少直接固定在分離前部之後。合適的分離輔助裝置例如可以是滾筒，尤其是那些帶有大周長的滾筒，然而也可以是柔性的、可折彎的板，例如為樹脂玻璃片、其他的塑料板或者薄金屬板。另一方面，尤其是當引起分離的變形並不作用於分離輔助裝置而是例如作用於第一支承體時，合適的輔助裝置也可以是剛性的裝置(參見上文)。當然可能的是，在根據本發明的方法中在第一支承體和晶片之間存在一個或多個其他層。這些其他層分別是支承體複合結構或者層複合結構的組成部分。相應的其他層要與這兩個複合結構中的哪個複合結構相關在本申請的意義下取決於相對於彼此具有最小附著力的兩個層在層系統中位於何處。這些層之間的邊界面限定為分離的「期望分裂線」， 即層複合結構和支承體複合結構之間的邊界面。由此，在該邊界面的晶片側的所有層是層複合結構的部分，而從所述的邊界面來看在第一支承體側上的層是支承體複合結構的組成部分。在此，當然不排除(甚至通常優選)，邊界面以最低的附著力直接靠置在晶片上或者靠置到第一支承體上，該邊界面由此就在各個層與相應的複合結構的相關性的意義下也理解為層。相應地，要分開的層複合結構除了晶片和(可伸展的)第二支承體之外包括其他層。然而，對於執行本發明的變形方案i)決定性的是，在要分開的層複合結構中可能存在的其他層就材料來看構建為使得這些層a)跟隨對於分離前部的形成決定性的分離輔助裝置的彎曲(這必要時在分離過程期間才可以產生)，或者如果分離過程並不通過分離輔助裝置的彎曲引起(而是例如通過第一支承體的彎曲引起)，則這些層相對於分離輔助裝置保持不彎曲，以及b)這些層並不通過其變形來影響分離前部的位置。還必須說明的是，將第二支承體固定到「直接在分離時形成的分離前部之後的」分離輔助裝置上就位置來看涉及垂直於分離前部的平面分離輔助裝置和第二支承體之間的附著當然並不在分離平面中進行。如上面已經表明那樣，對於根據本發明的方法的變型方案i)決定性的是，將第二支承體固定在分離輔助裝置上使得分離前部在其位置方面並不受第二支承體的材料特性影響。固定可以是持久或者暫時的，並且固定不必包括第二支承體的整個已經被分開的部分。決定性的僅僅是在分離前部之後的區域。在此，平面的在固定的意義下表示，垂直於在分離平面中的分離方向(或者在從分離平面突出的分離輔助裝置的彎曲部中)，固定面包括大於0的深度，其中平面固定的寬度優選地通過分離前部來預給定。在根據本發明的方法的步驟i C)中的機械分離優選地通過利用在分離輔助裝置中已經存在或者可以在分離輔助裝置中產生的彎曲來進行。作為同樣優選的替選方案，在步驟ic)中的機械分離恰好通過如下方式進行分離輔助裝置並不跟蹤以其他方式引入到整個層系統中的彎曲(例如通過將第一支承體折彎)。如果分離輔助裝置例如是輥，則機械分離通過輥在第二支承體的離開晶片的表面上滾動來實現。在此，第二支承體必須首先固定在輥上。優選地，固定在該情況下在其中第二支承體相對於晶片突出(鬆開的端部)的區域中進行。在固定之後，輥以滾動運動在層系統的表面上引導，使得剪切力作用於層系統 (也由於第二支承體固定在輥上)並且於是在層系統的相應構型中由晶片和可伸展的第二支承體構成的層複合結構與層系統的其餘部分、在此尤其與第一支承體(如始終那樣，當提及第一支承體的分離時，連同可能存在的層複合結構的其它層)分離。如已經多次描述那樣，在該情況下決定性的是，第二支承體在分離輔助裝置(輥)上的固定始終直接在分離前部之後存在。該固定於是必須在輥的情況下在分離過程期間直接在第二支承體(以及由此要分開的層複合結構)的每個部分區段的分開之後進行。在此，當然第二支承體以及與其連接的晶片經受分離輔助裝置的彎曲。在一個可替選並且優選的分離方法中，分離輔助裝置是平坦的。在此，可以在步驟 ic)中的分離之前實現將第二支承體的大部分或者整個表面大面積地固定在分離輔助裝置上。根據變形方案i)的分離通過分離輔助裝置的折彎進行，使得分離輔助裝置在分離前部的區域中(或者首先在分離前部形成的地方)相對於層系統採用凸起的彎曲(類似於帶有大周長的滾筒表面)。在此，第二支承體也由於其固定而被迫跟隨分離輔助裝置的凸起彎曲並且(又在層系統的相應構型中為晶片)與其一起跟隨。當然，必須對於根據變型方案 i)的所有分離過程確保第一支承體並不跟隨層複合結構的被強迫的凸起變形，使得在層複合結構和第一支承體之間形成剪切力。再次指出的是，根據變型方案i)，通過根據本發明的方法而分離前部的特別良好的控制是可能的。事實上(尤其在凸起彎曲在分離前部的區域中的大半徑的情況下)，分離前部在分離方向上展寬，這表示，其中附著力剛剛小於100% (即剛剛小於沒有分離輔助裝置的影響的情況下的附著力)的面增大直至完全分離(附著力等於0)。這導致影響層系統的力矢量具有垂直於分離平面的比較小的分量。這尤其引起避免例如在鋪開透明膠帶時已知那樣的所不希望的折斷。換言之，基於根據本發明的方法根據變型方案i)而可能的是，限制和控制特別關鍵的機械應力，即垂直於分離平面實現的力作用。這例如可以通過使用對(必要時可折彎的)分離輔助裝置合適的材料，通過相應的表面幾何形狀(例如滾筒直徑)以及自然通過對支承體(以及自然對於整個層系統)合適的材料選擇來引起。優選的是一種根據本發明的方法，其中在變型方案i)中分離輔助裝置在第二支承體上的固定藉助負壓或者藉助靜電充電進行。該固定的形成具有如下優點，其(當希望時)可以局部地、即僅僅在分離輔助裝置的一部分上以可精確控制的方式來使用，其尤其具有如下優點，固定可以通過關斷負壓或者通過消除靜電電荷而容易地再次恢復。如已經表明那樣，藉助根據本發明的方法可能的是，將非常薄的晶片或者包括非常薄的晶片的層複合結構與第一支承體分離。因此，優選的根據本發明的方法是如下方法， 其中晶片具有小於或等於400 μ m、優選地小於或等於150 μ m、進一步優選地小於或等於 80 μ m、特別優選地小於或等於20 μ m並且完全特別優選地小於或等於10 μ m的厚度。優選的是根據本發明的方法，其中在步驟a)中提供的層系統在晶片和第一支承體之間具有一個、兩個、三個、四個或更多個層，並且分離在這些層的兩個鄰接的表面之間， 或者在晶片的表面和與其鄰接的層之間，或者在第一支承體的表面和與其鄰接的層之間進行。在該情況下當然優選的是，分離在晶片的表面(晶片的有源側)和與其鄰接的層之間進行。於是可能的是，使有源側可被到達而並沒有要清潔的殘留物保留在晶片上。如已經表明那樣，尤其在產生非常薄的晶片和尤其在執行變型方案i)的情況下有利的是，第一支承體具有非常高的機械強度。因此，對於根據本發明的方法優選的是，第一支承體是玻璃板或者矽晶片(具有比被薄化的晶片大的厚度)。作為玻璃板優選的材料是硼矽玻璃或者石英玻璃。如果第一支承體由非柔性的材料構建，則第一支承體在分離過程期間的固定並不一定是必需的，因為第一支承體不能在分離期間跟隨(至少由(被薄化的)晶片和第二支承體構成的)層複合結構的凸起彎曲。因此出於方法安全性的原因優選的是，在分離期間也固定非柔性的第一支承體。然而第一支承體也可以是如下材料，該材料(直接或間接)通過旋塗(Spin Coating)、噴塗(Spray Coating)、層壓和/或擠壓塗覆到晶片表面上。在此，該材料可以被溼潤或者以其他方式在其濃度方面被修正，以便影響所希望的機械特性。優選的是一種根據本發明的方法，其中在第一支承體和晶片之間有至少一個分離層。分離層具有如下任務有針對性地能夠實現和/或保證用於分離的期望斷裂線，即如下平面，分離前部尤其在變型方案i)中在分離期間在該平面中延伸。附加地或者可替選地， 分離層將能夠實現清除晶片上的在分離之後可能保留的包括分離層本身在內的支承體複合結構的(剩餘)層系統或者使這變得容易，使得可以容易地清潔晶片。在本發明的意義下，在設計分離層時優選的是，分離層設計為使得通過分離層引入的分離平面直接鄰接晶片。然而在一些情況下優選的會是，分離層限定分離平面，通過分離平面將第一支承體與在該情況下在第一支承體與晶片之間存在的其他層分離。在該情況下，會有一個或多個層保留在晶片上，其例如可以通過剝皮方法去除。後者可以通過設置其他的分離層來輔助，該其他的分離層直接鄰接晶片並且確定對於剝皮方法決定性的、在該其他的分離層與晶片之間的分離平面。其中還有其他層保留在晶片上(並且由此在上面的限定的意義下為層複合結構的組成部分)的變形方案在此可以構建為使得(實際的)分離層同樣是層複合結構的組成部分(並且因此在分離之後必要時保持與晶片間接連接)或者分離層是支承體複合結構的組成部分(並且在分離之後必要時保持與第一支承體間接連接)。本領域技術人員可以藉助其專業知識並且藉助來自本申請的提示容易地進行為此相應地必要的對該分離層的擴展。還要所說明的是，根據彼此分離的表面，分離平面當然不必是連續平坦的。這尤其在分離在晶片前側(有源側)的結構化的區域和位於其上的層之間進行時才碰到。對於該根據本發明的方法優選的是，分離層的至少之一是等離子體聚合物的層。等離子體聚合物的層的優點是，這些層可以以輪廓複製的方式 (konturnachbildend)來塗覆，由此可以最優地保護晶片的有源側的表面，並且可以在其附著特性方面最優地根據分離要求來調節。進一步優選的是一種根據本發明的方法，其中在步驟a)中提供的層系統在第一支承體和晶片之間包括由硬化的、部分硬化的或者可硬化的彈性體材料構成的層。該彈性體材料尤其在將(可能結構化的)晶片表面與剛性的、必要時平坦的第一支承體連接時具有優點，其中必要時(等離子體聚合物的)分離層可以塗覆到晶片表面上。因此，特別優選的是一種根據本發明的用於將晶片分開的方法，其中層系統以所說明的順序包括以下層第一支承體、如上面描述那樣由彈性體材料構成的層、等離子體聚合物的分離層、晶片和第二支承體。這種層系統在已經在上面提及的WO 2007/099146中予以描述，其完全通過參考而為本申請的組成部分。尤其，本申請的組成部分是描述分離層和彈性體層的構型的部分。同樣通過參考，WO 2004/051708成為本申請的組成部分，WO 2004/051708同樣包含關於合適的分離層的說明。尤其這些說明通過參考成為本申請的組成部分。根據本發明優選的也會是(如上面表明那樣)一種方法，其中層系統在第一支承體和由硬化的、部分硬化的或者可硬化的彈性體材料構成的層之間包含第二分離層。藉助該第二分離層可能的是，消除第一支承體上的在分離之後保留的(剩餘)層系統，使得第一支承體可以容易地被再次使用。優選的是一種根據本發明的方法，其中層系統包括如上面描述那樣的分離層並且在分離層的兩個表面之一和鄰接該表面的(另一層或者晶片的)表面之間存在比在所有其他層中和在層系統的所有其他彼此鄰接的層之間小的附著力。以該方式，尤其在變形方案i)中預先給定在分離過程期間優選地被利用的分離平面。根據本發明也優選的是，將第一支承體又優選地藉助負壓或者靜電充電在分離過程期間固定在保持裝置上。根據本發明同樣優選的是一種方法，其中分離輔助裝置包括至少部分凸起的表面或者分離輔助裝置的表面可以至少部分地變形為凸起的表面。優選的是，在此將該(存在的)表面彎曲或者在變形時設置的表面彎曲匹配為使得晶片在從第一支承體剝離時不斷裂。本領域技術人員可以在執行該根據本發明的方法時容易地確定這種設置。對於該根據本發明的方法，第二支承體至少在分離期間固定到其上的分離輔助裝置表面優選地為圓柱體罩或者圓柱體區段的表面。於是在分離藉助在分離前部的區域中凸起變形的分離輔助裝置進行時才情況如此。優選的是一種根據本發明的方法，其中分離輔助裝置是滾筒，並且滾筒在第二支承體的背離晶片的側上滾動用以將晶片從第一支承體分開，並且第二支承體直接在分離前部之後固定在滾筒上。特別優選的一種根據本發明的方法，其中分離輔助裝置是柔性的板。在一個特別優選的根據本發明的方法中，為了將晶片剝離而通過施加如下力使柔性板至少部分地(從在分離前部的區域中所使用的分離起)凸起變形，該力至少部分地垂直於柔性的板的表面作用並且離開第一支承體。在此，首先僅僅將柔性板的部分距第一支承體的距離增大。優選的是一種根據本發明的方法，其中第一支承體固定在保持裝置上，將柔性板用作分離輔助裝置並且保持裝置和柔性板分別具有至少一個成形部並且引起分離(以及柔性板的變形)的力在柔性板的至少一個成形部與保持裝置的至少一個成形部之間作用 (或者在那裡作用)。在此，成形部在最後描述的優選的根據本發明的方法的意義下優選地是凸起部 (突出部)，引起分離的力可以施加到該凸起部上。優選地，柔性板和/或保持部的一個或多個成形部分別是接片。在此特別優選地，接片對置，使得在接片之間可以施加推開 (auseinanderdriickende)力，該力最後弓丨起分離。優選的是一種根據本發明的方法，其中分離輔助裝置是光學上透明的板，因為在該情況下分離過程可以特別良好地以光學監控方式來觀察。特別合適的在此是如下材料 聚甲基丙烯酸甲酯(縮寫PMMA，商品名 Friacryl 、Vitroflex 、AcrylglasPlexiglas 、Limacryl 或者Piacryl)或者聚碳酸酯(縮寫PC，商品名MakroloruCalibre或者Lexan)。 本領域技術人員在此在考慮在分離時的需求例如晶片的負載或者分離裝置的要求的情況下進行輔助裝置的材料的選擇。優選地，分離輔助裝置作為樹脂玻璃板根據所設置的分離層的附著力而具有 0. 5mm-5mm、優選為lmm-4mm、進一步優選為2mm-4mm或者3mm-4mm的厚度。可替選地或者附加地，在根據本發明的方法中也可以通過讓海綿體的膨脹引起分離輔助裝置表面的彎曲。這種海綿體必須相應地固定到分離輔助裝置上，使得該海綿體可以引起彎曲。當然，分離輔助裝置本身也可以是海綿體。如上面所表明的那樣，作為可替選的方法也可以優選的是，將分離輔助裝置相對於第一支承體較不柔性地構建。在該情況下優選的是，分離過程通過第一支承體的彎曲觸發，由此第一支承體優選地為玻璃板或者晶片。分離輔助裝置的優選材料在該情況下是燒結物板。在該可替選的優選方法的情況下當然有意義的是，第一支承體並不固定或者僅僅固定為使得該固定並不阻擾(所希望的)彎曲。優選的是一種根據本發明的方法，其中可伸展的第二支承體是鋸割膜(也稱為藍膜)。優選的鋸割膜是在工業中根據標準使用的UV釋放帶(uv-release Tapes)，例如 Lintec Adwill D0這種鋸割膜(或者類似的材料)在晶片的薄化之後層壓到其背側上。為此，對於本領域技術人員而言有多種可能性可用。通常，這種鋸割膜具有如下側，該側藉助所施加的粘合劑附著在晶片的背側上。第二支承體至晶片的附著力可以優選地藉助熱能量和 /或UV輻射來改變，以便必要時也將第二支承體從晶片再次去除。帶有這種粘合劑的鋸割膜(作為第二支承體)也稱為「熱分解膜(Thermorelease-Folien)」或者「UV釋放膜 (UV-Release-Folien)」。鋸割膜在這裡的發明的意義下是可伸展的。對於根據本發明優選的方法常見並且優選地，鋸割膜在層壓時伸出晶片或者要分離的層系統的邊緣並且藉助環保持在其邊緣上。可由金屬或者塑料構成的環通常稱為鋸框架或者「切割框架(Dicing Frame)」。框架與膜共同形成一種類型的捲筒，其膜是第二支承體並且其中層系統的其餘部分以晶片背側開始施加在該膜(鋸割膜)上。在一個特別優選的根據本發明的方法中，現在將包括鋸割膜的層系統引入到如下裝置中，在該裝置中第一支承體(優選地藉助負壓)固定在卡盤(Chuck)上。現在，又優選地藉助負壓將另一卡盤固定在鋸割膜(第二支承體)的暴露的背側上。在此，兩個卡盤優選地定位為使得在從上看的俯視圖中其相對於彼此在橫向上覆蓋。 當卡盤用於執行變型方案i)時，現在鋸割膜固定在其上的卡盤優選由可折彎的(柔性的) 材料製成並且以某厚度製成，使得該卡盤可以實現根據本發明要使用的分離輔助裝置的功能。為了執行變型方案i)，兩個卡盤(保持裝置和分離輔助裝置)優選地至少在該裝置的面上具有如下區域，該區域伸出晶片或者層系統的面。在這些區域之間現在可以在相應的固定的情況下施加力，該力引起在一側上保持鋸割膜(第二支承體)的卡盤(分離輔助裝置)從另一卡盤(保持裝置)去除。由此，分離輔助裝置折彎並且形成所希望的分離前部。
在此情況下非常良好地可能的是，精確地控制起作用的力，使得晶片在分離過程期間不承受過強的負載。如果一種用於執行變型方案i)的優選方法藉助分離層和/或上面所述的其他優選層系統來執行，則可以保證在沒有過大的機械負載(斷裂)的情況下非常乾淨地分開強烈薄化過的晶片。也可能的是，測量和/或在此再調節所引入的力，使得不超過最大力。同樣可能的是，藉助力來調節高力作用在其上的兩個點/線/面的固定距離。由此，原始平坦、 然而可折彎的分離輔助裝置由於其變形而產生連續的分離前部，因為分離輔助裝置的變形平面地傳播，直至進行了完全的分離並且分離輔助裝置又可以採取其原始形狀。如上面已經描述那樣，優選的是，藉助負壓固定兩個支承體，然而基本上也存在其他可能性，例如藉助粘合材料來固定。如果在根據本發明的分離方法中使用鋸框架，則鋸框架優選地構建為使得分離輔助裝置的表面彎曲也可以傳遞到鋸框架上。由此，鋸框架和張緊的鋸割膜跟隨在分離前部的區域中的彎曲，其中鋸框架和張緊的鋸割膜直接在分離前部之後固定在分離輔助裝置上。晶片又跟隨鋸割膜(第二支承體)的折彎(彎曲)，使得在晶片和第一支承體之間形成剪切力。如上面已經表明那樣，根據變型方案i)尤其在其優選的構造形式中根據本發明的方法的一個優點是，分離前部是相對大的面，使得剪切力可以垂直於晶片表面地保持為小。在不受理論約束的情況下，基於根據本發明的方法，在分離前部內形成力分布梯度(這就是說，垂直於實際分離的線(分離前部的端部)的力分布梯度，即在要分離的面之間的附著力為0的線)，其中分離前部的深度(以及由此梯度坡度)在根據本發明的方法的範圍中可以被最優地控制，使得必要時非常薄的晶片的機械負載可以保持為儘可能小。一個特別優選的根據本發明的方法是如下方法，其中層系統按所說明的順序包括以下層-由玻璃板或者晶片構成的第一支承體，-由彈性體材料構成的層，如上面所描述那樣，-等離子體聚合物分離層，如上面所描述那樣，-晶片，以及-作為第二支承體的鋸割膜。同樣特別優選的是一種根據本發明的方法，其中層系統按所說明的順序包括以下層-由玻璃板或者晶片構成的第一支承體，-第二分離層，-由彈性體材料構成的層，如上面描述那樣，-等離子體複合結構分離層，如上面描述那樣，-晶片，以及-作為第二支承體的鋸割膜。本發明的優選的組成部分也是樹脂玻璃板的使用，樹脂玻璃板構建為使得可以藉助負壓將如上面描述的第二支承體固定在該樹脂玻璃板上，作為在層複合結構(包括第二支承體和晶片)與第一支承體以機械方式分離時的分離輔助裝置。在此針對根據本發明的使用當然，包括層複合結構和第一支承體的層系統優選地如針對上述優選方法之一那樣來構建。本發明的部分也是如下裝置，其構建為用於執行根據變型方案i)的根據本發明的方法。尤其是，這種裝置包括用於固定第一支承體的裝置以及分離輔助裝置，如上面描述那樣。該分離輔助裝置同時用作用於固定第二支承體的裝置。進一步優選地，根據本發明的裝置包括用於藉助靜電力或者負壓力引起固定的裝置；保持裝置，用於固定第一支承體；以及優選地如下裝置，藉助該該裝置可以將力僅僅施加到分離輔助裝置的一部分上，使得力引起分離輔助裝置經歷離開第一支承體的凸起彎曲。優選地，分離輔助裝置是卡盤，該卡盤由樹脂玻璃片構成並且該卡盤進一步優選地可以被施加以負壓。根據本發明的方法包括三個變型方案i)、ii)和iii)，或者可以僅僅應用變型方案ii)或者僅僅應用變型方案iii)或者僅僅應用變型方案ii)和iii)，以便引起層複合結構與支承體複合結構的完全的機械分離。在這種情況下不執行變型方案i)。當變型方案ii)和iii)兩者都應用時，這可以同時或者時間錯移地進行。然而根據本發明，所有三個變型方案或者變型方案i)與ii) 一起或者變型方案i)與iii) 一起也可以分別同時和 /或時間錯移地來應用。完全分離在此並非一定表示層複合結構與第一支承體在空間上彼此分離。更確切而言會必要的是，將層複合結構與支承體複合結構在分離期間通過保持裝置(譬如上面描述的卡盤)保持在其位置中，以便能夠通過振動和/或溫度改變實現完全分離。由此，例如可以保證良好的機械的或者熱學的接觸。在該情況下，分離表示消除至少在層系統的兩個層之間的附著力(其中晶片和第一支承體在此意義下同樣理解為層)。在根據本發明的方法的一個優選實施形式中，變型方案ii)單獨或者結合變型方案i)或iii)之一或者結合變型方案i)和變型方案iii)來使用。為了產生振動，在此可以使用任意合適於此的裝置用於產生振動。優選地使用超聲執行器。特別優選地，使用壓電陶瓷。在根據本發明的一個優選實施形式中，在步驟ii)中振動通過與用於產生振動的裝置的直接機械接觸而傳遞到層系統上。用於產生振動的裝置在此例如可以也已經包含在上述保持裝置之一中或者與其連接。優選地，振動通過與固體的直接機械接觸來傳遞。這例如可以通過如下方式實現保持裝置或者卡盤如上面描述那樣通過靜電充電或者真空固定第一支承體和/或第二支承體。優選地，卡盤就其而言在此產生振蕩或者傳遞到第一支承體和/或第二支承體上。同樣優選的會是，振動通過液體、優選為水，優選地通過液體膜以及特別優選地為水膜來傳遞。特別優選的是，振動從用於產生振動的裝置傳遞到第一支承體上。同樣，本發明的部分是一種方法，其中振動從用於產生振動的裝置傳遞到晶片上。然而，這在本發明的意義下不能導致晶片損傷。優選的是一種根據本發明的方法，其中振動是層系統的層的至少之一的固有頻率的頻率。無限延伸的板的固有頻率根據如下式子I來計算
權利要求
1.一種用於將層複合結構(8)與支承體複合結構(Ia)以機械方式分離的方法，支承體複合結構(Ia)包括第一支承體(1)或者由第一支承體(1)構成，其中層複合結構(8)包括晶片(7)和必要時包括能夠伸展的第二支承體(20)，所述方法包括以下步驟a)提供包括支承體複合結構(Ia)和層複合結構(8)的層系統(la，8)b)在支承體複合結構(Ia)和層複合結構(8)之間的邊界面的區域中產生機械應力，使得層複合結構(8)與支承體複合結構(Ia)通過如下方法分離，該方法包括i)步驟ia)提供分離輔助裝置09)，ib)將分離輔助裝置09)固定在第二支承體OO)上，使得在分離過程期間第二支承體 (20)直接在分離時形成的分離前部(33)之後保持固定在分離輔助裝置09)上，以及ic)在利用分離前部(33)的情況下將層複合結構(8)與支承體複合結構(Ia)以機械方式分離，和/或ii)以下步驟 )在層系統(la,8)中產生振動，和/或iii)以下步驟iii)改變層系統(la，8)或者層系統(la，8)的部分的溫度條件是當在該方法中未包括步驟ia)_ic)時，步驟ii)和/或iii)引起層複合結構與支承體複合結構的完全分離。
2.根據權利要求1所述的方法，其中將分離輔助裝置09)固定在第二支承體OO)上藉助負壓或者藉助靜電充電進行。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中晶片(7)具有小於或等於150μ m、優選地小於或等於80 μ m、特別優選地小於或等於20 μ m的厚度以及完全特別優選地小於或等於10 μ m 的厚度。
4.根據上述權利要求之一所述的方法，其中在第一支承體(1)和晶片(7)之間有至少一個等離子體聚合物的分離層(3)。
5.根據上述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，層系統在第一支承體(1)和晶片 (7)之間包括由硬化的、部分硬化的、或者能夠硬化的彈性體材料構成的層O)。
6.根據上述權利要求之一所述的方法，其中層系統以所說明的順序包括以下層 第一支承體(1)，如在權利要求7中描述那樣由彈性體材料構成的層(2)， 等離子體聚合物的分離層(3)， 晶片(7)，以及第二支承體OO)。
7.根據權利要求4至6之一所述的方法，其中進行在等離子體聚合物的分離層的表面與晶片的表面之間的分離。
8.根據上述權利要求之一所述的方法，其中分離輔助裝置09)是柔性板。
9.根據權利要求8所述的方法，其中第一支承體(1)固定在保持裝置08)上，柔性板 (29)和保持裝置08)分別具有至少一個成形部，並且其中力在柔性板(29)的至少一個成形部和保持裝置08)的至少一個成形部之間起作用。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其中分離輔助裝置09)是樹脂玻璃片。
11.根據權利要求5至10之一所述的方法，其中在步驟(a)中提供的層系統(la，8)製造為使得在層系統(la，8)中在溫度恰好在20°C到200°C之間的情況下在彈性體層⑷的表面和與其鄰接的表面之間不出現機械應力並且彈性體層硬化。
12.根據權利要求11所述的方法，其中分離通過如下方式進行或者輔助(i)將層系統或者層系統的部分加熱到比其中在彈性體層的表面和與其鄰接的表面之間不出現機械應力的情況下的溫度高至少100°C、優選地高150°C的溫度，或者(i)將層系統或者層系統的部分冷卻到比其中在彈性體層的表面和與其鄰接的表面之間不出現機械應力的情況下的溫度低至少100°C、優選地低150°C的溫度。
13.根據上述權利要求之一所述的方法，其中在步驟(ii)中振動通過用於產生振動的裝置、優選地通過超聲激勵器以及特別優選地通過壓電陶瓷產生並且通過固體的直接機械接觸或者通過藉助液體的接觸從所述裝置傳遞到層系統(la，8)上。
14.根據上述權利要求之一所述的方法，其中在步驟(ii)中通過用於產生振動的裝置僅僅激勵支承體(1)振動。
15.一種用於執行根據上述權利要求之一所述的方法的裝置，其包括用於固定第一支承體(1)的保持裝置08)和用於固定第二支承體OO)的保持裝置，其中用於固定第二支承體OO)的保持裝置08)構建為分離輔助裝置( )，如在上述權利要求之一中限定那樣， 並且必要時構建為用於對層系統進行加熱和/或用於產生層系統的振動的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於將層複合結構(8)與支承體複合結構(1a)以機械方式分離的方法，該支承體複合結構包括第一支承體(1)或者由第一支承體(1)構成，其中層複合結構(8)包括晶片(7)和必要時包括可伸展的支承體(20)，該方法包括以下步驟a)提供層系統(1a，8)，其包括支承體複合結構(1a)和層複合結構(8)，b)在支承體複合結構(1a)和層複合結構(8)之間的邊界面的區域中產生機械應力，使得層複合結構(8)與支承體複合結構(1a)通過如下方法分離，該方法包括i)如下步驟ia)提供分離輔助裝置(29)，ib)將分離輔助裝置(29)固定在第二支承體(20)上，使得在分離過程期間第二支承體(20)直接在分離時形成的分離前部(33)之後保持固定在分離輔助裝置(29)上，以及ic)利用分離前部(33)將層複合結構(8)與支承體複合結構(1a)以機械方式分離；和/或ii)以下步驟ii)在層系統(1a，8)中產生振動；和/或iii)以下步驟iii)改變層系統(1a，8)的溫度或者層系統(1a，8)的部分的溫度，條件是當在該方法中未包括步驟ia)-ic)時，步驟ii)和/或iii)引起層複合結構與支承體複合結構的完全分離。
文檔編號H01L21/68GK102326245SQ200980157334
公開日2012年1月18日 申請日期2009年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者弗朗茨·裡克特 申請人:薄型材料公司