JP2018507539A - 基板スタックから基板を剥離するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、支持基板（３）、製品基板（５）、および支持基板（３）と製品基板（５）とを結合する結合層（４，４’）から構成された基板スタック（１，２）から、支持基板（３）を剥離するための方法に関し、結合層（４，４’）は、ａ）支持基板（３）と製品基板（５）とを結合する付着強度を有し、ｂ）電磁波のビーム（８，８’）を少なくとも部分的に結合層（４，４’）へ送ることにより、少なくとも部分的に前記付着強度を低下させる。本発明はさらに、対応する装置にも関する。

Description

本発明は、請求項１記載の方法および請求項９記載の装置に関する。

産業では、２つの基板とりわけ２つのウェハを互いに仮結合するため、いわゆる仮接合手法が用いられる。大抵の場合、両基板のうち一方は支持基板である。第２の基板は製品基板である。製品基板には、たとえばマイクロチップ、ＭＥＭＳ、ＬＥＤ等の機能ユニットが作製される。この製品基板は、後続のステップにおいて薄化し戻すことを要することが非常に多い。「薄化プロセス」とは、種々のプロセス技術、特に機械的研磨を用いて、基板の厚さを格段に、具体的には約５０μｍに低減させるプロセスをいう。固定は通常は、支持基板によって行われる。

産業では、２つの基板を仮固定するために種々の手法が存在する。最も重要な手法の１つは、いわゆるゾーンボンド（登録商標）手法であり、これはたとえば、国際公開第２００９／０９４５５８号（WO2009094558A2）に記載されている。このゾーンボンド（登録商標）手法は、支持基板の外縁部の方が、塗布される接着剤に対する付着強度を生成しやすくなり、かつ、支持基板の中心と接着剤との接着力は格段に小さくなるように、特に無視できる程度に小さくなるように、特殊な処理によって支持基板を処理するというものである。たとえば、硬化可能な接着層を支持基板の全面に被着することができるが、この接着層は周囲部においてのみ支持基板に結合することができる。これに応じて、製品基板の剥離も簡単になる。ゾーンボンド（登録商標）支持体は、低接着性の中央ゾーンと高接着性の縁部ゾーンとを特徴とする。低接着性の中央ゾーンは大抵、支持基板の中央の被膜によって実現される。その後、接着剤は支持体の全面に塗布され、この接着剤は、中央よりも周囲部において高い適切な接着特性を有することになる。

ゾーンボンド（登録商標）支持体の周囲部の溶解のために最も高頻度で使用される手法は、化学物質を使用することである。かかる化学槽を剥離のために用いることができるようにするためには、化学物質中で溶解する接着剤、または少なくとも付着力を低下する接着剤の使用に限定される。接着剤をまず先に剥離してから、その後に排出しなければならないので、化学的な溶解プロセスは相応に緩慢になる。さらに、接着剤の剥離が進行すると剥離槽を汚染するので、剥離プロセスは緩慢に、しかし着実に遅延していく。この問題はたとえば、剥離剤の連続供給および連続排出により解決されるが、これにより、剥離剤の使用量が増大してしまう。

本発明の課題は、丁寧かつ迅速な剥離が可能になるように、第１の基板を剥離するための上位概念の装置および方法を発展させることである。それと同時に、使用範囲を種々の種類の接着剤や基板材料まで拡大することも課題とする。

前記課題は、請求項１および９に記載の特徴により解決される。従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。本発明の範囲には、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載された少なくとも２つの特徴から成るあらゆる組み合わせも属する。数値範囲の場合には、この数値限界内にある値も限界値として開示されているとみなすべきであり、また、任意の組み合わせで権利請求し得るものである。

本発明の基本的思想は、結合層に少なくとも重点的もしくは集中的に電磁波のビームを送ることにより、結合層（以下特に「接着剤」と称する）の付着力を少なくとも部分的に製品基板および／または支持基板より低下させること、ないしは接着剤を全部除去すること、特に昇華させることである。本発明の１つの重要な側面は、特に、ビームを接着層自体に集束させることにより、接着層に接する基板が可能な限りビームによって加熱されないように、または少なくともビームによって直接加熱されないようにすることである。かかる加熱は、相応に良好な熱伝導性を有する基板の場合、熱を基板全体に分散させることになり得る。よって、本発明の実施形態は、とりわけこの集束の点において、従来技術と相違する。従来技術では、上述のようなビームは主に基板面を介して、よって基板を通過して、特に支持基板を通過して接着層に集束するので、基板を非常に加熱させる原因となる。

付着強度は、製品基板に対してと支持基板に対してとで異なることができ、剥離時には通常、付着強度が低いことが、加えられる剥離力に決定的に重要になる。また、付着強度が最大になる場所も決定的に重要となる。たとえば本発明の有利な一実施形態では、基板スタックの周縁部における付着強度の方が、中央よりも大きく、特に、比較的小さい面積あたりの付着強度が大きくなるように構成されている。半導体産業では２つの表面間の強度は、両表面を互いに分離するために必要とされるエネルギーによって表すのが通常である。このエネルギーは単位面積を基準とし、単位Ｊ／ｍ^２で表される。この「強度」とは、接着剤が２つの基板の表面を貼り合わせる付着強度も意味することができる。付着強度は本発明の適用後には、特に２．５Ｊ／ｍ^２未満、有利には２．０Ｊ／ｍ^２未満、さらに有利には１．５Ｊ／ｍ^２未満、非常に有利には１．０Ｊ／ｍ^２未満、最も有利には０．１Ｊ／ｍ^２未満である。接着剤を全部除去した場合、両基板表面間には接着剤が存在しなくなるので、付着強度／付着力は特に０Ｊ／ｍ^２にまで低下する。これは、両基板表面の接着性に基づいては、両基板表面は互いに直接結合しないことを前提とする。ゾーンボンド（商標）基板スタックの場合、上述の付着強度値は縁部領域に適用される。本発明の他の１つの、特に独立形式の側面では、両基板間の多層積層体のうち選択された特定の層を規定通りに、特に、当該選択された層に少なくとも重点的に、有利には当該選択された層にのみ、ビームを送ることによって剥離する。基板スタックは特に、剥離層（英語：release-layer）と接着層との多層積層体によって貼り合わせることができる。これら２つの層のうち１層に電磁ビームを集束することにより、両基板が特に効率的に互いに剥離される。

本発明は特に、２つの基板を剥離するための方法および装置、特に、ゾーンボンド（登録商標）技術を用いて互いに仮接合された２つの基板を剥離するための方法および装置を開示するものである。本発明の思想は有利には、両基板間の境界面に電磁波を、特にレーザビームを、さらに有利にはＵＶレーザビームを送るため、特に集中させるために、光学部品、特に集束ユニットを使用することである。

本発明の特に有利な一実施形態では、レーザを液体導光することができる。こうするためには、基板スタック間の除去すべき層に液体を送り、レーザをこの液体中に入射させる。このレーザにより、接着剤を迅速かつ効率的に剥離することができる。上述の液体は接着剤を剥離しやすくすることができ、また、剥離された接着剤の排出も担当するものでもあり、特に、主に当該排出を担当する。液体の圧力はとりわけ１バール超であり、さらに有利には１．１バール超であり、非常に有利には１．２バール超であり、最も有利には１．４バール超である。液体は特に、
・水、特に蒸留水、
・溶媒、特に
〇ＰＧＭＥＡ、メシチレン、イソプロパノールおよび／またはリモニン
である。

液体は有利には、入射した光の使用波長に対して少なくとも部分的に、有利には大部分において、透過性の特性を有する。さらに、液体ビームは有利には、本発明の本実施形態に不利な屈折を生じさせ得る気泡を形成しないように導かれる。

本発明の本実施形態は、とりわけ接着剤等の複数の異なる材料、特に化学的および／または物理的特性が異なる複数の材料を互いに上下に被着した積層体、ないしは、かかる複数の材料を隣り合って被着した積層体にも、適用することができる。

前者の場合、積層体は複数の材料から、特に複数の接着剤から構成される。本発明の特殊な実施形態では、接着剤に代えて他の材料を用いることもできる。この他の材料は、必ずしも接着特性を具備する必要はなく、たとえば剥離材（英語：release-material）等である。

第２の場合は、第１の接着剤を周囲部に塗布し、かつ、中心まわりには第２の材料を、特に他の接着剤を設けた積層体である。かかる実施形態は、米国特許第７９１０４５４号明細書（US 7,910,454 B2）に記載されている。また、化学的および／または物理的特性が異なる複数の接着剤を、漸次的に小さくなっていく複数の環形で支持体上および／または基板上に塗布することも可能である。中央は最後の材料、特に接着剤によって埋められる。

基板は本発明では、特に半導体基板とすることができる。製品基板は、有利には機能部品、特にチップを備えている。本発明の方法はとりわけ、結合層の剥離に必要な特定の波長の電磁波に対して透過性でない材料を含む支持基板および／または製品基板に適している。

集束は、とりわけレンズを用いて行われる。この集束の際には本発明では、電磁波の放射パワーによって境界面にのみ影響を及ぼし、特に、両基板間の境界面にある結合層に少なくとも重点的に、有利には当該結合層にのみ影響を及ぼす。かかる相当量の放射が結合層に入射することにより、付着強度が特に局所的に低下する。

本発明の特に好適な実施形態では、導光体を用いて、電磁波、とりわけ高エネルギーのレーザ光を、可能な限り境界面付近へ導光する。この導光体は、境界面側の端部において、電磁波をさらに集束または操作できるようにする光学系を備えることができる。換言すると本発明の重要な点は特に、結合層、特に仮接合接着剤の外側部分に狙いを定めて、電磁波、特にＵＶ光、さらに好適にはＵＦレーザ光を送ること、特に集束することである。このことは好適には、電磁波によって基板が加熱することなく行われる。

好適には、溶媒の使用を完全に省略することができる。よって好適には、湿式化学プロセスに代えて、乾式物理プロセスおよび／または乾式化学プロセスが適用される。

本発明の剥離に使用できる電磁波を得るために使用されるビーム生成のため、種々の電磁波源が開示されている：
・マイクロ波源、
・赤外線源、
・可視光源、
・ＵＶ源、
・Ｘ線源。

とりわけ、電磁波によって結合層を特に溶解することにより、非常に有利には昇華させることにより、製品基板から支持基板の本発明による分離を生じさせるために適した、全ての放射源を使用することができる。かかる放射源の電磁波は、非コヒーレントまたはコヒーレントとすることができる。好適なのは、コヒーレントな電磁波を放出する全ての放射源（レーザ）である。コヒーレントなマイクロ波ビームを放出するマイクロ波源は、メーザ（Maser）と称される。本願特許明細書において、以下「コヒーレント」とは、空間的および／または時間的コヒーレンスをいう。

使用される電磁波の重要な物理的パラメータは、強度である。この強度は、単位Ｗで表される。電磁波の強度はとりわけ０．１Ｗ超であり、有利には１Ｗ超であり、さらに有利には１００Ｗ超であり、非常に有利には１０００Ｗ超であり、最も有利には１０ｋＷ超である。

本発明の一実施態様では、電磁波を得るために使用される放射源のパルス動作が行われる。強度および出力密度が比較的高いことにより、接着剤から基板へ熱移動が生じ得る。かかる熱移動の大部分を阻止するために好適なのは、パルス状の電磁ビームを使用することである。パルス長は、とりわけ１０秒未満、有利には１秒未満、さらに有利には１μｓ未満、非常に有利には１ｎｓ未満、最も有利には１ｐｓ未満である。

本発明の他の一実施形態では、使用される波長は、溶解すべき実際の使用材料に、特に接着剤に依存して見出される。好適には、接着剤の吸収能力が最大になるように波長を選択する。かかる波長により、電磁波が結合層の奥深くまで侵入することが阻止され、かかる侵入に伴って生じる基板の余分かつ不所望の加熱が阻止される。とりわけ、材料／接着剤が存在する場合に電磁波パワーの９５％が１０ｍｍ未満で、有利には５ｍｍ未満で、さらに有利には３ｍｍ未満で、非常に有利には２ｍｍ未満で、最も有利には１ｍｍ未満で吸収されるように、波長を選択する。当業者であれば、これに対応する、波長依存性の吸収係数εを、ランベルト・ベールの法則
Ｐ（ｄ）＝Ｐ_０・ｅ^−εｄ
ないしは
ｌｏｇ（Ｐ（ｄ）／Ｐ_０）＝ｌｏｇ０．０５＝−εｄ
から算出することができる。

結合層のオプションの調製
特定の種類の電磁波に対して特に高感度で反応するため、結合層を添加物により調製することができる。本発明の特別な一実施形態では、添加物は最初から結合層中に存在するのではなく、結合層が基板上に成膜される間および／または成膜された後に初めて添加される。とりわけ、かかる添加物の添加は、結合層の外縁部（周縁部）に限定される。周縁部はとりわけ、幅Ｂの円環として画定される。幅Ｂはとりわけ、基板の半径Ｒと等しく、有利にはＢはＲの９５％未満、さらに有利にはＲの５０％未満、さらに有利にはＲの１０％未満、非常に有利にはＲの１％未満、最も有利にはＲの０．１％未満である。

添加物の有利な量を定めるためには、モル分率が使用される。このモル分率は、添加物の量と、結合層とりわけ接着剤の添加物および他の成分の各量（単位mol）の総和との比によって表される。よって、モル分率は無次元である。添加物を含まない接着剤を使用する場合、添加物のモル分率は０となる。接着剤と添加物とのモル比が０．５である場合、モル混合比は１：１となる。添加物のモル分率はとりわけ０．５未満であり、有利には０．２５未満であり、さらに有利には０．１未満であり、非常に有利には０．０１未満であり、最も有利には０．００１未満である。モル分率が低いほど、接着剤中に含まれる添加物は少なくなり、添加物が接着剤の本来的な機能特性に及ぼす影響が小さくなる。添加物の量が少なくなると、通常は、電磁波に対する感度も相応に低くなるという結果になる。

添加物はとりわけ、
・分子化合物、とりわけ
〇水
・ポリマー
〇波長感応性ポリマー
〇感熱性ポリマー
・金属、とりわけ
〇金属粒子、とりわけ
□ナノ粒子、とりわけ
・Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｆｅ
・Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｆｅからなる合金
・酸化物
からなるナノ粒子
である。

電磁波
電磁波の伝播方向とは、光子の飛行方向をいう。電磁ビームが主にマクスウェルの理論により理解できる放射源の場合、「伝播方向」とは、ポインティングベクトルの方向をいうものとする。このことはとりわけ、下掲のマイクロ波に当てはまる。

本発明の第１の実施形態では、放射源は、放出する電磁波の最大放射密度が結合層に当たるように位置決めされる。その際には特に、電磁波を集束させるための光学部品の使用が省略される。本発明の当該実施形態は特に、使用される電磁波の波長が結合層の厚さｄより大きい場合に好適である。かかる場合、使用される電磁波は比較的長波長の領域内にあり、よって比較的低周波数の領域内にある。このようにして生成された電磁ビームは好適には、電気力学の波動パターンとマクスウェルの方程式とを用いて考察される。本発明の有利な一実施形態では、マイクロ波が使用される。マイクロ波は好適には、以下のマイクロ波管のうちいずれかによって生成される：
速度変調管、とりわけ
〇クロスフィールド管、特にアンプリトロン、マグネトロンもしくはスタビロトロン（Stabilotron）、または、
〇直線ビーム管、とりわけクライストロン。

生成されたマイクロ波は好適には、１０°未満の発散角βで、好適には５°未満の発散角βで、さらに有利には１°未満の発散角βで、最も有利には０．１°未満の発散角βで結合層に当たる。

本発明の当該実施形態を適用するためには、（添加物を含むまたは含まない）結合層の材料は、マイクロ波の照射に対して感応性である。

本発明の実施態様では、結合層の材料、特に接着剤の材料は、強い電磁交流負荷を受けることによりポリマー鎖の分断が生じるようにマイクロ波ビームに対して応答する官能基を含む。

他の代替的な実施態様では、マイクロ波放射に対して高感度に応答する添加物、特に強い加熱を引き起こす添加物が、結合層に添加される。添加物は、とりわけ水である。作用するマイクロ波放射は主に、接着剤ないしは添加物の分子ないしは側鎖の振動状態、特に機能単位の振動状態の変化を引き起こす。よって、本発明の独立形式の一側面は、容量加熱によって温度を上昇させることである。

本発明の他の一実施形態では、結合層の縁部ゾーンに印加するために赤外光が用いられる。とりわけ、電磁波を集束させるための光学部品が使用される。好適なのは、結合層の厚さｄを赤外線の波長のオーダに調整することである。遠赤外光の波長領域は約１０００μｍから約５０μｍまでであり、中赤外光の波長領域は約５０μｍから約３μｍであり、よって、近赤外光の波長はそれより短波長の約０．７８μｍまでである。かかる場合、結合層の厚さｄは特に１μｍから３０μｍまでの間に調整され、該当する場合には、接合すべき製品ウェハの、結合層に埋め込むべき表面性状の寸法を考慮することができる。

これにより、赤外線源の選定によって、光学部品を用いて基板を阻害することなく結合層の材料に集束し得る赤外波長を選択することができる。光学部品は、とりわけ集光レンズである。

赤外光を使用する主な考え方は、特に、本発明の光学部品および赤外線源によって、特に赤外線により基板を直接加熱させることなく結合層を局所的に加熱することである。よって、使用される接着剤は好適には、熱によって溶解して分解する必要があり、または、少なくとも自己の接着特性を変化させる（付着強度を低下させる）必要がある。

本発明の他の一実施形態では、仮接合部を溶解するために可視光を使用する。添加物が添加されたまたは添加されない結合層の使用される材料は、可視光の光子に対して高感度で応答しなければならない。可視光は分子において、とりわけ電子に影響を及ぼし、とりわけ外殻の電子に影響を及ぼす。光を照射すると電子輸送過程が生じ、これは、電子を１つの分子軌道から他の分子軌道へ運ぶことができる。光子の周波数が十分に高く、ひいては光子のエネルギーが十分に大きい場合、電子輸送過程は分子の結合構造に変化を生じさせることができ、この結合構造の変化が、被作用側の材料の接着特性を変化させ、またはこれを破壊ないしは溶解し、または少なくとも付着強度を低下させる。かかる現象が、本実施形態に使用される。有利には、ＵＶ線の領域が選択される。

本発明の他の好適な実施形態では、ＵＶ光が使用される。ＵＶ光の光子の周波数およびエネルギーはとりわけ、本発明に関連する変化を結合層の材料の分子の結合構造に生じさせることができるように選択される。とりわけ、材料にＵＶ光を照射することによって接着剤の化学的変化が、とりわけ（共有）結合の破壊または重合過程が生じ、これによって材料の付着強度が、関連性のある態様で変化する。また、関連性のある態様で付着強度を低下させることにより本発明の剥離プロセスを行うことができる他の全ての化学的および／または物理的プロセスも可能である。

本発明の他の可能な一実施形態では、結合層の材料の化学的および／または物理的特性を変化させるためにＸ線を用いる。実施するのが好適であるＸ線の集束は、古典的な屈折光学系では行うことができない。というのも、かかる高い周波数の場合、実質的に全ての材料の屈折率がほぼ１．０となるので、古典的な材料では屈折を生じることができず、よって、Ｘ線ビームの集束を行うこともできないからである。しかし、全反射の物理的現象によってＸ線ビームを集束できる光学部品が公知である。かかる光学部品はとりわけ、複数のキャピラリ管が特定の曲率半径で基材に埋め込まれたものから成る。この曲率半径は特に、侵入するＸ線ビームを少なくとも重点的に全反射によってキャピラリ管に沿って導き、好適には、全反射によってキャピラリ管に沿ってのみ導くように選択される。

複数のキャピラリ管の上述の好適な配置構成により、発散したＸ線ビームを１点に集束させることができる。かかる光学部品は「キャピラリ光学系」と称される。その焦点の焦点径は、特に５ｍｍ未満であり、有利には３ｍｍ未満であり、さらに有利には１ｍｍ未満であり、非常に有利には０．１ｍｍ未満であり、最も有利には０．０１ｍｍ未満である。

本発明の実施形態では、上述の放射源のうちいずれかと剥離槽とを併用することにより、結合層の接着剤への作用が（流体）化学的かつ光物理的または光化学的になるようにすることができる。このようにして達成される２重作用により、縁部から、特に縁部からのみ、結合層の特に好適な剥離を生じさせることができる。選定すべき剥離槽は、結合層の材料を剥離する少なくとも１つの成分、すなわち、かかる剥離に関して、特に光照射との併用において選択的である少なくとも１つの成分を有する。

光学システム
本発明の全ての実施形態に共通する点は、結合層の材料を局所的に阻害すること、特に部分領域に関して、好適には周縁部に関して阻害することである。

基板スタックの放射対称の基板接合部を完全に剥離するためには、本発明の一実施形態では、放射源ないしはビームと基板スタックとを相対移動させることが有利である。このような相対移動により、多数の光学システムについて構造複雑性およびコストを削減することができる。

第１の実施形態では、基板スタックまわりの閉じた軌道上で、特に円形軌道上で光源を移動させながら、基板スタックを自己の軸線まわりで逆方向に回転させる。放射源のこの円形軌道の垂線と基板スタックの回転軸とは互いに平行であり、これにより、ビームは移動しながら結合層に作用することができる。

第２の実施形態では、基板スタックを静止させた状態で、基板スタックまわりの閉じた軌道上で、特に円形軌道上で光源のみを移動させる。かかる実施形態により、基板スタックを移動させるための第２のモータを省略することができる。

第３の実施形態は特に好適であり、この実施形態では、放射源を静止させながら基板スタックをその対称軸まわりで回転させる。基板スタックはとりわけ、回転可能に取り付けられた基板試料ホルダ上に固定される。基板スタックは好適には、試料ホルダの回転の際に電磁波の焦点と結合層の外縁辺との間の距離が、予め決まった誤差を除いて一定に維持されるように取り付けられる。この誤差はとりわけ５ｍｍ未満であり、有利には３ｍｍ未満であり、さらに有利には２ｍｍ未満であり、非常に有利には１ｍｍ未満であり、最も有利には０．５ｍｍ未満である。

放射源および／または基板スタックの移動頻度、とりわけ回転頻度は、１分あたりの回転数（英語：rounds-per-minute, rpm）で表される。この頻度はとりわけ５０００ｒｐｍ未満であり、有利には２５００ｒｐｍ未満であり、さらに有利には１０００ｒｐｍ未満であり、非常に有利には１００ｒｐｍ未満であり、最も有利には１０ｒｐｍ未満である。

光学システムの役割は特に、出力された電磁波を接着剤の限られた部分に集束または集中させることである。好適には、電磁波は基板に当たらず、または基板の小さい部分にのみ当たり、とりわけ、直接には当たらないか、または、電磁波が基板に直接当たるのは小さい部分のみである。

本発明の当該実施形態の特別な一発展態様では、放射源は、剥離プロセスの進行に伴って焦点が自動的に再位置合わせ可能であるか、または再位置合わせされるように構成されている。かかる構成により、未だ溶解すべき結合層に焦点が最適に追従調整される。焦点のこのような追従調整により、どの時点においても最大限の溶解速度が保証される。焦点の追従調整はとりわけ、放射源の並進移動ならびに／もしくは回転移動により、および／または光学部品を適応させることにより、特に、焦点を連続的に変化させることができるアダプティブ光学系を使用して、行うことができる。焦点の追従調整は手動で、より好適には自動的に、特に適切なソフトウェアおよび／またはハードウェアおよび／またはファームウェアにより行われる。

結合層によって吸収される電磁波量と基板によって吸収される基板の電磁波量との比は、とりわけ０．５超、有利には０．８超、さらに有利には０．９超、非常に有利には０．９５超、最も有利には０．９９超である。

光学システムは、本発明により放射源の電磁波に影響を及ぼすことができる光学部品であれば、いかなる光学部品からも構成することができる。かかる光学部品には、特に以下の光学部品が、単独でまたは組み合わせで含まれる：
・レンズ、とりわけ凹レンズおよび／または凸レンズおよび／または凹凸レンズおよび／またはフレネルレンズおよび／または非球面レンズ、および／または、
・コリメータ
・絞り部
・ミラー、とりわけホットミラーまたはコールドミラー、好適には放物面鏡および／または楕円鏡および／または平面鏡、および／または
・回折素子、とりわけ回折格子、および／または、
・偏光子、とりわけ直線偏光を生成するための偏光子および／または楕円偏光を生成するための偏光子。

焦点を結合層に、とりわけその周縁部に制御または調整できるようにするための複数の自由度を備えた台に、光学部品のいずれも、および／または光学システム全体を取り付けることができる。好適にはこの台は、並進移動のための３つの自由度を有する並進ユニットと、回転移動のための３つの自由度を有する回転ユニットとを備えている。並進ユニットの移動距離はとりわけ１μｍ超であり、有利には１ｍｍ超であり、さらに有利には１０ｍｍ超であり、非常に有利には１００ｍｍ超である。並進ユニットの精度はとりわけ１０００μｍより良好であり、有利には１００μｍより良好であり、さらに有利には１０μｍより良好であり、非常に有利には１μｍより良好である。回転ユニットの回転範囲はとりわけ０．１°超であり、有利には１°超であり、さらに有利には１０°超であり、非常に有利には１００°超である。回転ユニットの精度はとりわけ５°より良好であり、有利には１°より良好であり、さらに有利には０．１°より良好であり、非常に有利には０．０１°より良好である。

検出器
本発明の実施態様では、電磁波が結合層に作用しまたは照射される少なくとも１つの位置における物理的信号および／または化学的信号を測定するための検出器が設けられており、有利には放射源および／または光学系に接続されて１つのユニットとして設けられている。このような信号の測定および処理によって、本発明による結合層の周囲部における材料の剥離プロセスがどの程度進行したかを推定することができる。これによって、剥離プロセスを格段に効率的に制御することができる。

剥離プロセスを周縁部に絞ることにより、および／または、結合層に位置限局的に作用することにより、結合層の物性を位置限局的に測定することができる。以下の検出器形式を単独で、または組み合わせて、特に使用することができる：
・物理的検出器、とりわけ
〇光学検出器（分光検出器）、有利にはＵＶ‐ＶＩＳ分光計および／またはラマン分光計および／または赤外線分光計、および／または
〇光学検出器（可視光検出器）、とりわけ顕微鏡および／または放電検出器および／または蛍光検出器および／または燐光検出器、および／または
〇機械的検出器、とりわけ力検出器および／または固有振動数検出器／振動検出器および／または超音波検出器、および／または
・化学的検出器、とりわけガス検出器。

基板スタックを完全に剥離するための結合層の照射時間は、とりわけ３０分未満、有利には１５分未満、さらに有利には１分未満、非常に有利には３０秒未満、最も有利には５秒未満である。

試料ホルダ
基板スタックはとりわけ試料ホルダに固定される。試料ホルダは、静電式、磁気式、接着式、真空制御式または機械式の固定具を備えた試料ホルダとすることができる。

本発明の第１の実施形態では、試料ホルダは好適には、固定対象の基板スタックの面積より大きい基面とりわけ固定面を有する。

とりわけ、試料ホルダの直径は、固定対象の基板スタックの直径以上に選択される。試料ホルダの直径はとりわけ、固定対象の基板スタックの直径に等しい大きさ、有利には１．２倍の大きさ、さらに有利には１．３倍の大きさ、非常に有利には１．４倍の大きさである。

電磁ビームを結合層と等しい高さに固定するために光学部品が設けられている場合、好適には、この光学部品の位置決めを行えるように試料ホルダを引っ込める。よって好適な一実施形態では、試料ホルダの基面とりわけ固定面は、固定対象の基板スタックの面積より小さい。とりわけ、試料ホルダの直径は、固定対象の基板スタックの直径より大きくまたは小さく選択される。試料ホルダの直径はとりわけ、固定対象の基板スタックの直径に等しい大きさ、有利には０．９倍未満、さらに有利には０．６倍未満の大きさ、非常に有利には０．５倍未満である。

他の可能な一実施形態では、フレーム（英語：Frame）に張られたテープ（英語：tape）上に基板スタックを固定する。その際には、とりわけ薄化し戻されたまたは他の処理が施された製品基板の外側の表面をテープ上に固定し、かつ、内側の表面を接着剤によって支持基板に固定する。

本発明の非常に特殊な一実施形態では、支持基板の外側の表面を試料ホルダに固定し、かつ、フレームの機械的分離手段によって固定して、本発明のプロセス中は持ち上げる。フレームを持ち上げることによってテープが緊張し、これにより周囲部の剥離プロセスが支援される。このようにして生じた楔部分によって、本発明の本実施形態の電磁波はこれに応じて、境界層の奥まで侵入するために、より大きなスペースを得ることができる。

プロセス
本発明のプロセスの第１の実施形態では結合層への作用は、電磁波を含むビームの少なくとも１つの焦点面Ｆと接着層平面Ｋとが互いに平行、とりわけ合同ないしは同一平面内になる装置によって行われる。

第１のプロセス工程において、試料ホルダ上に基板スタックの位置決めを行う。基板スタックの位置決めは好適には、結合層が電磁波の光軸の少なくとも近傍および／または電磁波の焦点面Ｆの少なくとも近傍に来るように行われる。基板スタックはとりわけｚ並進ユニットによって、剥離すべき結合層の接着層平面Ｋが焦点面Ｆと同一層位になるまで、高さ方向（ｚ方向）に位置調整される。接着層平面Ｋとは、結合層に対して平行である平面であって、結合層の厚さｄにおいて中央に位置する平面をいう。接着層平面Ｋと焦点面Ｆとの間のｚ方向の距離は、とりわけ５ｍｍ未満、有利には１ｍｍ未満、さらに有利には０．１ｍｍ未満、非常に有利には０．０１ｍｍ未満である。

第２のプロセス工程では、厚さｄにおいて電磁波を調整するため光学部品の微調整を行う。かかる微調整により、接着層平面Ｋと焦点面Ｆとの間の距離をさらに小さくすることができる。とりわけ、微調整後の距離は５ｍｍ未満、有利には０．１ｍｍ未満、さらに有利には０．０１ｍｍ未満、非常に有利には０．００１ｍｍ未満である。本発明の第１のプロセス工程によって既に両平面が互いに正確に位置合わせされている場合には、これに応じて、本発明のこの第２のプロセス工程を省略することができる。対応する距離測定手段が公知であることが前提とされ、オプションとして、本発明の好適な実施形態として開示する。

第３のプロセス工程において、焦点を接合界面（結合層）に調整する。焦点は、結合層の内側または縁部の焦点に調整される。好適には、焦点を結合層の僅かに内側にする。結合層の周縁から焦点までの距離は、とりわけ０ｍｍから５ｍｍまでの範囲内であり、有利には０ｍｍから４ｍｍまでの範囲内であり、さらに有利には０ｍｍから３ｍｍまでの範囲内であり、非常に有利には０ｍｍから２ｍｍまでの範囲内であり、最も有利には０ｍｍから１ｍｍまでの範囲内である。

最善の事例では、試料ホルダ、光学部品を正確な位置に定め、これにより焦点面ないしは焦点を正確な位置に定めるため、本発明の最初の３つのプロセス工程の実施を１回のみとすべきである。好適な一実施形態では、１回調整した後、寸法およびサイズが同一である複数の基板スタックを試料ホルダ上の同一位置に置いて、再調整することなく電磁波を照射することができる。とりわけ、焦点面Ｆは接着層平面Ｋと合同とした方がよく、焦点と周縁側面との間の距離は常に等しくした方がよい。

新規の較正は、本発明ではとりわけ、基板の幾何パラメータのうち１つおよび／または結合層の厚さが変化した場合に必要となる。しかし必要な場合には、新規の基板スタックごとに較正を行うこともできる。好適には、複数の参照値を規定して検査し、偏差が特定された場合にのみ新規調整を行う。このようにして、プロセスフローが迅速化する。

本発明の第４のプロセス工程において、較正プロセスにおいて未だ行っていない場合には、電磁波源を投入する。結合層の材料に対して設定された値／必要な値まで強度を上昇させ、光学部品によって大部分を結合層に絞る／集中させる。

電磁波が適切なレンズの使用を許容する場合、この電磁波を結合層に集束させる。これに代えて、またはこれと共に、電磁ビームによって基板に及ぼされる影響を最小限にするために絞り部を使用する。

第５のプロセス工程において、とりわけ１点に向かうように方向調整または集中された電磁波が結合層の周縁部に全周において当たるように、基板スタックおよび／または放射源を回転させる。かかるプロセス工程によって、本発明の後続のプロセス工程、とりわけ最後のプロセス工程において、本来の剥離プロセスを行えるように、少なくとも周囲領域が弱まる。

結合層の材料中への電磁波の影響深さまたは侵入深さは、とりわけ１００μｍ超、有利には１ｍｍ超、さらに有利には５ｍｍ超、非常に有利には１０ｍｍ超である。「影響深さ」とは、接着剤の本発明の弱め処理が、とりわけ完全な溶解、有利には昇華が生じる深さをいう。よって、この侵入深さより後方にある接着剤は、本発明の当該実施形態では当たらないか、ないしは剥離しない。このことによってとりわけ、侵入深さが過度に深くなることが防止されることにより、接着剤側の基板表面における電磁波の反射の大部分、とりわけ全部が阻止されるので、本発明のさらに他の一側面が得られる。

周縁部における付着強度の弱め処理を行っている間、基板の分離を生じさせるため、またはこれを支援するため、基板に、特に基板の周縁領域に、力を、特に少なくとも垂線力を印加することができる。かかる力と、これに伴って生じる基板相互の離反とによって、さらに、特に再接着による基板の再統合も防止される。印加される力は、点力、線力および／または面力とすることができる。点力の場合、力はとりわけ０．００１Ｎ超であり、有利には０．１Ｎ超であり、さらに有利には１０Ｎ超であり、非常に有利には１５０Ｎ超である。線力および／または面力の場合、これに対応する加圧力は、上掲の力を直線長ないしは面積によって除算することにより求めることができる。

第６のプロセス工程において、一方または両方の基板を互いに離すことにより、両基板のうち少なくとも１つを基板スタックから剥離する。これは、とりわけ引張力および／または剪断力をかけることによって離される。とりわけ、引張り、ずれまたは曲げによって離される。

特殊な実施形態では、本発明の作用後、両基板の分離は自然に、とりわけ重力の作用のみによって行われる。とりわけ、本発明のプロセスが結合層の周囲領域を弱めている間、基板スタックの、重力方向とは反対側の基板で、当該基板スタックを固定することができる。特に好適には、電磁波だけでなく化学物質も周囲領域に作用するように、本発明の当該実施形態を溶媒槽中において行う。たとえば特許文献の国際公開第２０１２／１３９６２７号（WO2012/139627A1）に、他の１つの剥離設備が記載されている。この剥離設備では、製品基板から自然に剥離させるために支持基板に曲げを加えるための全周囲のクランプリングが使用される。本発明の当該実施形態は、周囲領域を事前に弱めておくことにより、剥離プロセスを支援することができる。

本発明の第２の代替的な一プロセスでは、接着層平面Ｋが焦点面に対して傾斜角を有する装置により、結合層に作用する。この傾斜角はとりわけ０°超であり、有利には２５°超であり、さらに有利には５０°超であり、非常に有利には７５°超であり、最も有利には９０°超である。よって、結合層の周縁部への作用は、特に少なくとも１つの基板を通じて行われる。

上述の特徴は、本発明の装置、本発明の方法および本発明の使用に類推適用される。

有利な実施例の記載と図面とから、本発明の他の利点、特徴および詳細を導き出すことができる。

面全体で接合されたウェハスタックの、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 周縁部で重点的に接合されたウェハスタック（ゾーンボンド（ZoneBOND）（登録商標））の、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 図３ａの本発明の第１の実施形態を上から見た、実寸の比率通りでない概略的な平面図である。 本発明の第２の実施形態の、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 図４ａの本発明の第２の実施形態を上から見た、実寸の比率通りでない概略的な平面図である。 本発明の第３の実施形態の、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 図５ａの本発明の第３の実施形態の、実寸の比率通りでない概略的な断面図である。 最適化された剥離プロセスの、実寸の比率通りでない概略的な側面図である。

各図において、同一の構成要素または同一機能を有する要素には、同一の符号を付している。

図１は、面全体で接合されたウェハスタック１として構成された基板スタックを示しており、これは支持基板３と、接着層として設けられた結合層４と、製品基板５とから構成されている。両基板３，５の直径Ｄは、図中の実施例では等しい。支持基板３および製品基板５の基板表面３ｏ，５ｏの、相対向する互いに平行な面の少なくとも大部分、有利には面全体は、結合層４によって覆われている。

図２は、ゾーンボンド（登録商標）接合されたウェハスタック２として構成された基板スタックを示しており、これは、低接着性（または非接着性）層６が設けられた支持基板３と、製品基板５と、結合層４’とから構成されている。

低接着性層６は、支持基板３上において中央に、直径Ｄより小さい直径Ａの中心円面１３内に設けられている。このようにして形成された周縁部１２はとりわけ、特に幅Ｂ（特に、基板３，５の周面への移行部における曲率半径を差し引いた分）が円周において一定である円環である。

結合層４’は主に、支持基板表面３ｏの縁部Ｂに沿って付着している。付着強度は周縁部１２の方が、中心円面１３の領域の付着強度より比例関係を超えて大きく、中心円面１３の領域の付着強度は、少なくとも支持基板３との関係において低くなっており、特に実質的に０である。本発明の適用後には、周縁部１２における付着強度は０．１Ｊ／ｍ^２超、有利には０．５Ｊ／ｍ^２超、さらに有利には１．０Ｊ／ｍ^２超、非常に有利には１．５Ｊ／ｍ^２超、最も有利には２．０Ｊ／ｍ^２超である。本発明の適用後には、中心円面１３の領域における付着強度は１．０Ｊ／ｍ^２未満、有利には０．７５Ｊ／ｍ^２未満、さらに有利には０．５Ｊ／ｍ^２未満、非常に有利には０．２５Ｊ／ｍ^２未満、最も有利には０．０１Ｊ／ｍ^２未満である。

図３ａは、長波長の電磁ビームを放出する放射源７、とりわけマイクロ波源である。このマイクロ波源７は、基板スタックに送られるビーム８を放出する。ビーム８は有利には、電気力学のマクスウェルの方程式による電磁界によって、とりわけ量子化された光子多粒子系としてではなく表される。有利には光学部品９によって、とりわけ絞り部および／またはコリメータによって、ビーム８を結合層４’に少なくとも重点的に集中させる。

ビーム８が光学部品９を通過した後はビーム８’に変化し、特に縮小、集中または集束される。このようにして、ビーム８’が実質的に結合層４’の周縁部１２の端面にのみ直接入射するように、ビーム８’を方向調整して変化させて、光学部品９からビーム８’を出射し、この時、発散角αによって表されるビーム８’の発散は消失しない。

図３ｂは、ビーム８，８’のマイクロ波放射の電界を上から見た概略図である。図中の実施形態では光学部品９は、マイクロ波ビームが（ｚ方向と直交する）ｘｙ平面内において少なくとも基板スタックの方向には自由に伝播し得るように、ｚ方向においてのみビーム８を絞る。こうするため、光学部品９は有利にはスリット絞り部である。マイクロ波放射８を点状に絞るまたは集束させる他の光学部品も使用することができる。しかし、マイクロ波放射は長波長の電磁波であり、適切な光学部品によるいかなる集束も、常に誤差を、とりわけ球面収差や色収差を有するので、マイクロ波放射の遮蔽は結合層４’に絞るために有利な手段と考えられる。

図４ａは、電磁ビーム（光子ビーム）８を生成できる放射源７’、特に赤外線光源、ＶＩＳ光源またはＵＶ光源を示す。この電磁ビーム８は光学部品９’によって、特にレンズによって、ビーム８’となって、結合層４’内に位置する焦点領域１１へ送られて集中または集束する。有利には、この焦点領域１１は周縁部１２に位置する。

このビーム８’は有利には、支持基板３および／または製品基板５には当たらない。本発明の第１の実施形態とは異なり、放射源７’の電磁ビームは光学部品９’によって、極小の焦点領域１１に集束することができる。

光学部品９’を最適に位置決めするために有利なのは、電磁ビームの光路を適切に制御して最適化できるようにするために、光学部品９’を台１０上に配置することである。各光学部品９’は、それぞれ専用の台に取り付けることができ、または有利には、全ての光学部品９’を（１つの）同一の台１０に取り付けることができる。

放射源７’は有利には、レーザビームとして、特にＵＶレーザビームとして生成されたビーム８を出力する。レーザは、高度にコリメートされた非常に高輝度かつコヒーレントな単色の光子ビームを出力する。

図４ｂは、光学部品９’と適切な放射源７’とを組み合わせたものにより、両次元（ｙ方向およびｚ方向）において集束が可能であることを示している。

図５ａは、接着層平面Ｋに対して平行な、特に合同の焦点面Ｆを有する光学部品９’を示している。よって、焦点面Ｆと接着層平面Ｋとの間の角度βは０である。

図５ｂは、光学部品９’の焦点面Ｆが接着層平面Ｋに対して傾斜角βで斜めにされる実施形態を示す。有利には、傾斜角βは調整可能である。

図６は、製品基板５がテープ１４上に固定された実施形態を示している。このテープ１４はフレーム１５に張られる。

フレーム１５に力Ｌをかけることにより製品基板５の周囲部が持ち上げられ、これにより、光学部品９’によって集束された電磁ビームが接着剤４に当たりやすくなる。力Ｌは、任意の角度で作用することができる。支持基板に対する垂線と力Ｌの力方向との間の角度は、とりわけ４５°未満、有利には３５°未満、さらに有利には２５°未満、非常に有利には１５°未満、最も有利には０°である。力Ｌは１０Ｎ未満であり、有利には５Ｎ未満、非常に有利には１Ｎ未満、最も有利には０．５Ｎ未満である。

１ スライドオフ基板スタック
２ ゾーンボンド（ZoneBOND、登録商標）基板スタック
３ 支持基板
３ｏ 支持基板表面
４，４’ 接着剤
５ 製品基板
５ｏ 製品基板表面
６ 低接着性層
７，７’ 放射源
８，８’ ビーム
９，９’ 光学部品
１０ 台
１１ 焦点領域
１２ 周縁部
１３ 中心面
１４ テープ
１５ フレーム
α 発散角
β 傾斜角
Ｄ 直径
Ａ 直径
Ｂ 縁部ゾーン幅
Ｋ 結合層平面
Ｆ 焦点面
ｄ 結合層の厚さ
Ｌ 力

Claims (9)

1. 支持基板（３）、製品基板（５）、および当該支持基板（３）と当該製品基板（５）とを結合する結合層（４，４’）から構成された基板スタック（１，２）から、当該支持基板（３）を剥離するための方法であって、
   前記結合層（４，４’）は、
   ａ）前記支持基板（３）と前記製品基板（５）とを結合する付着強度を有し、
   ｂ）電磁波のビーム（８，８’）を少なくとも集中的に前記結合層（４，４’）へ送ることにより、少なくとも部分的に前記付着強度を低下させる
   ことを特徴とする方法。
2. 前記ビームの放射量の５０％未満、とりわけ２０％未満、有利には１０％未満、さらに有利には５％未満が、前記支持基板（３）および／または製品基板（５）によって吸収される、
   請求項１記載の方法。
3. 前記結合層（４）は、前記電磁波によって軟化する材料を含み、
   前記材料はとりわけ、
   ・シリコーンおよび／または
   ・プラスチック、とりわけ
   〇熱可塑性樹脂および／または
   〇熱硬化性樹脂および／または
   〇エラストマー
   のうちいずれか１つの材料から選択され、
   前記材料には、有利には少なくとも１つの添加物が添加されている、
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記結合層（４，４’）の付着強度の少なくとも大部分、とりわけ７５％超、有利には８５％超は、前記基板スタック（１，２）の周縁部（１２）において作用している、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記ビーム（８，８’）の放射源（７，７’）と前記結合層（４，４’）との間に配置された光学部品（９，９’）を用いて、前記ビーム（８，８’）を前記結合層（４，４’）へ送る、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記ビーム（８，８’）の光軸と前記結合層（４）の接着層平面Ｋとの間の傾斜角βが４５°未満、とりわけ２５°未満、有利には１５°未満、さらに有利には５°未満、理想的には０°となるように、当該結合層（４）に対して当該ビーム（８，８’）を方向調整する、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 送られる前記ビーム（８，８’）を、とりわけ少なくとも１つの光学部品（９，９’）によって、集束および／または集中させる、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記基板スタック（１，２）と前記ビーム（８，８’）または当該ビーム（８，８’）を生成する放射源（７，７’）との相対移動によって、とりわけ回転によって、前記基板スタック（１，２）の周縁部（１２）へ当該ビーム（８，８’）を送る、
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 支持基板（３）、製品基板（５）、および当該支持基板（３）と当該製品基板（５）とを結合する結合層（４，４’）から構成された基板スタック（１，２）から、当該支持基板（３）を剥離するための装置であって、
   前記結合層（４，４’）は、
   ａ）前記支持基板（３）と前記製品基板（５）とを結合する付着強度を有し、
   ｂ）電磁波のビーム（８，８’）が少なくとも集中的に前記結合層（４，４’）へ送られることにより、少なくとも部分的に前記付着強度が低下し得るものである
   ことを特徴とする装置。

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