Brevet FR3052098A1 — publié le 20171208

PROCEDE DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF DE MANIPULATION, DISPOSITIF DE MANIPULATION ET PROCEDE DE COLLAGE REVERSIBLE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de dispositifs semiconducteurs. La présente invention concerne la fabrication d'un dispositif de manipulation, un dispositif de manipulation obtenu à l'aide dudit procédé ainsi qu'un procédé de collage réversible utilisant ledit dispositif de manipulation. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Il est connu lorsque l'on souhaite effectuer une étape de fabrication sur une galette (ou wafer en anglais), dans la suite appelée galette d'intérêt, de coller cette galette d'intérêt sur un dispositif de manipulation, ce dernier étant le plus souvent composé par une galette support comportant une couche d'adhésif composée d'une ou plusieurs couches de polymères. La galette d'intérêt peut par exemple être composée d'un matériau semi-conducteur tel que le silicium. Il peut notamment s'agir d'une galette de silicium amincie, par exemple une galette dont l'épaisseur est inférieure à 200 ilm. Le dispositif de manipulation a pour rôle de renforcer la structure mécanique de la galette d'intérêt afin d'éviter la formation de fissures lors de la ou des étapes de fabrication suivant l'étape de collage. La couche d'adhésif, en plus d'assurer l'adhérence de la galette d'intérêt au dispositif de manipulation, permet de prendre en charge la topologie de la galette d'intérêt au niveau de la face en contact avec le dispositif de manipulation. L'épaisseur de cette couche d'adhésif est en général supérieure à 10 pm. Une fois les étapes de fabrication nécessitant l'usage d'un dispositif de manipulation effectuées, le dispositif de manipulation et la galette d'intérêt sont séparés. Cependant, des résidus issus du ou des polymères composant la couche 3052098 2 d'adhésif se retrouvent sur la galette d'intérêt ainsi que sur le dispositif de manipulation. Il faut donc procéder à une étape de nettoyage de la galette d'intérêt ainsi qu'à une étape de recyclage du dispositif de manipulation. L'étape de recyclage est en général effectuée en deux temps : une sous-étape de nettoyage 5 de la surface de la galette support ; et une ou plusieurs sous-étapes d'enduction de sorte à former une nouvelle couche d'adhésif sur la galette support afin d'obtenir un nouveau dispositif de manipulation. Afin de supprimer l'étape de recyclage, il peut être fait usage d'un procédé de 10 collage réversible, c'est-à-dire un procédé de collage qui, après séparation, ne laisse aucune trace d'adhésif sur la galette d'intérêt et permet d'utiliser directement le dispositif de manipulation dans un nouveau procédé de collage en s'affranchissant donc de l'étape de recyclage. Cependant, une couche unique d'adhésif comportant une unique couche de polymère ne peut pas de manière 15 générale être employée dans un procédé de collage réversible et ce, même si l'adhérence est faible au niveau des interfaces formées entre la couche d'adhésif et la galette d'intérêt ou la galette support. En effet, lorsque le collage est effectué à l'aide d'une couche d'adhésif comportant une unique couche de polymère, il est difficile d'assurer une différence d'adhérence suffisante entre les interfaces 20 formées entre la couche d'adhésif et la galette d'intérêt ou la galette support pour pouvoir assurer le démontage. Afin d'introduire une différence dans l'énergie d'adhérence au niveau de ces interfaces, il est donc habituellement fait usage d'une couche d'adhésif comportant un empilement de différents polymères. 25 Afin de rendre possible l'utilisation d'un dispositif de manipulation comportant une couche unique d'adhésif composée d'une unique couche de polymère dans un procédé de collage réversible, il a été proposé d'utiliser une première température pour l'étape d'enduction sur la galette support de la couche d'adhésif comportant une unique couche de polymère et une deuxième température pour l'étape de 30 collage de la galette d'intérêt sur le dispositif de manipulation. Pour cela, l'enduction de la couche d'adhésif est effectuée à une première température T1 et l'étape de collage de galette d'intérêt sur le dispositif de manipulation est effectuée 3052098 3 à une température T2 telle que T1 > T2. En procédant de la sorte, l'énergie d'adhérence entre la couche d'adhésif et la galette support est plus importante qu'entre la couche d'adhésif et la galette d'intérêt. Ainsi, lors de la séparation, la couche d'adhésif demeure entièrement sur la galette support et aucune étape de 5 nettoyage de la galette d'intérêt ou de recyclage du dispositif de manipulation n'est nécessaire. Le dispositif de manipulation peut alors être directement réutilisé et le procédé de collage est donc un procédé de collage réversible. Cependant, lorsque l'étape de collage du dispositif de manipulation avec la galette 10 d'intérêt est effectuée à des températures peu élevées, typiquement entre 100 et 160°C voire de l'ambiante à 160°C, la variation d'efDaisseur totale (ou TTV en anglais pour Total Thickness Variation) de la couche d'adhésif devient importante et provoque une détérioration des étapes de fabrication nécessitant l'usage d'un dispositif de manipulation. La figure 1 illustre la variation d'épaisseur totale d'une 15 couche unique d'adhésif composée de l'adhésif 5150 de la société Brewer pour différentes températures de collage. Cette courbe fait clairement apparaitre l'augmentation de la variation d'épaisseur totale de la couche unique d'adhésif, et donc la diminution de la qualité de collage pour les températures de collage faibles, notamment inférieures à 200 °C. 20 Afin de réduire la variation d'épaisseur totale de la couche unique d'adhésif tout en maintenant une température de collage basse, il est connu d'utiliser un adhésif composé d'un polymère dont la température de transition vitreuse est faible ce qui permet de diminuer la viscosité de la couche d'adhésif lors du collage et donc 25 d'obtenir une plus faible variation d'épaisseur totale de cette même couche pour une température donnée. Cependant, lorsque les étapes qui succèdent l'étape de collage nécessitent l'usage d'une température élevée et notamment plus élevée que la température de collage, la couche d'adhésif sera, pour ces températures, très peu visqueuse. Cette faible viscosité de la couche d'adhésif pourra entrainer 30 des délaminations et rendre l'usage d'un dispositif de manipulation incompatible avec certains procédés de fabrication. 3052098 4 On comprend donc de ce qui précède que, s'il est possible de réaliser un procédé de collage réversible à l'aide d'un dispositif de manipulation à couche unique d'adhésif, il est actuellement très difficile d'obtenir une variation d'épaisseur totale faible pour des températures de collage typiquement entre 100 et 160°C voire de 5 l'ambiante à 160°C sans avoir recours à un polymère ayant une température de transition vitreuse faible et donc susceptible d'entrainer une délamination lors des étapes ultérieures réalisées à plus fortes températures. Il existe donc un besoin d'un procédé permettant d'obtenir un dispositif de 10 manipulation à couche unique d'adhésif permettant d'obtenir une variation d'épaisseur totale faible pour des températures de collage faible sans pour autant avoir recours à un polymère ayant une température de transition vitreuse faible. RESUME DE L'INVENTION 15 L'invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment. Pour cela, cette dernière propose tout d'abord un procédé de fabrication dans lequel une première galette comportant une couche unique d'adhésif est mise en contact avec une deuxième galette comprenant une couche d'antiadhésif. Cette mise en 20 contact permet d'obtenir un dispositif de manipulation comprenant une couche unique d'adhésif comportant une unique couche de polymère ayant une faible variation d'épaisseur totale pour des températures de collage faibles sans pour autant nécessiter que le polymère de la couche d'adhésif possède une température de transition vitreuse faible. 25 Par définition, on parle d'adhésif en présence d'un ou plusieurs polymères qui permettent lorsqu'ils sont disposés entre deux surfaces d'augmenter l'énergie d'adhérence entre ces deux surfaces par rapport à l'énergie qui existerait en son absence. Au contraire un antiadhésif diminue cette énergie d'adhérence. 30 En outre, le dispositif de manipulation obtenu permet de mettre en oeuvre un procédé de collage réversible d'une galette d'intérêt à un dispositif de 3052098 5 manipulation selon l'invention ne nécessitant pas d'étape de nettoyage de la galette d'intérêt ou de recyclage du dispositif de manipulation à l'issue de l'étape de séparation. 5 Pour cela, un aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif de manipulation comportant : - une étape de dépôt d'une couche unique d'un adhésif sur une première surface d'une première galette ; - une étape de dépôt d'une couche d'antiadhésif sur une première surface 10 d'une deuxième galette différente de la première galette ; - une étape de mise en contact de la première galette et de la deuxième galette, la mise en contact se faisant au niveau de la couche unique d'adhésif de la première galette et la couche d'antiadhésif de la deuxième galette ; 15 - une étape de séparation de la première galette et de la deuxième galette. A l'issue de ce procédé, la première galette comprenant la couche unique d'adhésif forme un dispositif de manipulation. 20 Grace au procédé selon l'invention, on obtient un dispositif de manipulation comportant une couche unique d'adhésif ayant une faible variation d'épaisseur totale, y compris pour des températures de collage faible de l'ordre de 150°C, voire inférieures. On entend par « une couche unique d'adhésif » une couche d'adhésif comportant une unique couche d'un polymère. De même, on entend par 25 dispositif de manipulation le dispositif comprenant la première galette et la couche unique d'adhésif. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé de fabrication d'un dispositif de manipulation selon un 30 aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 3052098 6 Avantageusement, l'étape de dépôt de la couche unique d'un adhésif comporte après une étape de dépôt proprement dite une étape de recuit de la première galette. Ce recuit permet d'éliminer le cas échéant le solvant de la couche unique 5 d'adhésif et renforce l'adhérence entre la galette et l'adhésif. Avantageusement, l'étape de mise en contact de la première galette et de la deuxième galette est effectuée à une température Tc telle que Tc > Tg + 100 °C, par exemple, Tc = Tg + 120 °C, où Tg est la température de transition vitreuse du 10 matériau composant la couche unique d'adhésif de la première galette. Ainsi, la viscosité de l'adhésif est suffisante pour obtenir une bonne homogénéité de la couche unique d'adhésif et donc une variation d'épaisseur totale faible, de l'ordre de 10 um pour une galette de 300 mm de diamètre. 15 De préférence, l'antiadhésif composant la couche d'antiadhésif de la deuxième galette est choisi de sorte que l'énergie d'adhérence entre ladite couche d'antiadhésif et l'adhésif soit inférieure à 1 J.m-2 à la température à laquelle est effectuée l'étape de mise en contact de la première galette et de la deuxième 20 galette. Cette énergie est bien inférieure à l'adhérence généralement obtenue entre une galette et un adhésif qui dépasse souvent 4 J.m-2 pour des températures de collages identiques. Les valeurs d'adhérence fournies dans ce document sont classiquement mesurée 25 par la méthode dite du double cantilever (Double Cantilever Beam test) encore appelée mesure d'adhérence par insertion de coin. On pourra se référer à l'article S. M. WIEDERHORN et al. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS VOLUME 39, NUMBER 3 15 FEBRUARY 1968 pour plus de détail sur cette technique. 30 Ainsi, la séparation entre la première galette et la deuxième galette est facilitée tout en garantissant une bonne homogénéité de la couche unique d'adhésif. 3052098 7 Un autre aspect de l'invention concerne un dispositif de manipulation obtenu par un procédé de fabrication selon l'invention et destiné à manipuler une galette d'intérêt. 5 Un troisième aspect de l'invention concerne un procédé de collage réversible comprenant une étape de mise en contact d'un dispositif de manipulation selon un aspect de l'invention avec une troisième galette, dite galette d'intérêt, la mise en contact dudit dispositif de manipulation avec ladite galette d'intérêt se faisant au niveau de la surface comprenant la couche unique d'adhésif. 10 Ainsi, des étapes de procédé supplémentaires peuvent être appliquées à la galette d'intérêt sans risque d'endommager cette dernière. En outre, l'épaisseur de la couche unique d'adhésif permet de prendre en charge de manière efficace la topologie de la galette d'intérêt au niveau de la surface sur laquelle la mise en 15 contact est effectuée, y compris lorsque la température lors de l'étape de mise en contact est faible typiquement entre 100 et 160°C \oire de l'ambiante à 160°C. De plus, l'énergie d'adhérence entre la couche unique d'adhésif et la galette d'intérêt est plus faible que l'énergie d'adhérence entre la couche unique d'adhésif 20 et la galette du dispositif de manipulation. Après séparation, la galette d'intérêt ne présente donc pas de trace d'adhésif et aucune étape de nettoyage n'est nécessaire. La couche unique d'adhésif du dispositif de manipulation conserve en outre une faible variation d'épaisseur totale et est donc directement réutilisable pour un autre procédé de collage réversible. 25 Outre les caractéristiques évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé de collage réversible selon un aspect de l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 30 Avantageusement, l'étape de mise en contact du dispositif de manipulation avec la galette d'intérêt est réalisée à une température Tcw telle que Tg REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif de manipulation (10) caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de dépôt (101) d'une couche unique d'un adhésif (2) sur une première surface d'une première galette (1); - une étape de dépôt (103) d'une couche d'antiadhésif (4) sur une première surface d'une deuxième galette (3) différente de la première galette (1) ; - une étape de mise en contact (104) de la première galette (1) et de la deuxième galette (3), la mise en contact se faisant au niveau de la couche unique d'adhésif (1) de la première galette (2) et la couche d'antiadhésif (4) de la deuxième galette (3) ; - une étape de séparation (105) de la première galette (1) et de la deuxième galette (3) ; la première galette (1) comprenant la couche unique (2) d'adhésif formant un dispositif de manipulation (10). 2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape de mise en contact (104) de la première galette (1) et de la deuxième galette (3) est effectuée à une température Tc telle que Tc > Tg + 100°C, par exemple, Tc = Tg + 120°C, où Tg est la température de transition vitreuse du matériau composant la couche unique d'adhésif (2) de la première galette (1). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'antiadhésif composant la couche d'antiadhésif (4) de la deuxième galette (3) est choisi de sorte que l'énergie d'adhérence de ladite couche d'antiadhésif (4) soit inférieure à 1J.m-2 à la température à laquelle est effectuée l'étape de mise en contact (104) de la première galette (1) et de la deuxième galette (3). 3052098 16 4. Un dispositif de manipulation (10) destinée à manipuler une galette d'intérêt caractérisée en ce que ledit dispositif de manipulation (10) est obtenu par un procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes. 5 5. Procédé de collage réversible caractérisé en ce qu'il comprend une étape de mise en contact (201) d'un dispositif de manipulation (10) selon la revendication précédente avec une troisième galette, dite galette d'intérêt (5), la mise en contact dudit dispositif de manipulation (10) avec 10 ladite galette d'intérêt (5) se faisant au niveau de la surface comprenant la couche unique d'adhésif (2). 6. Procédé de collage selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape de mise en contact (201) du dispositif de manipulation (10) 15 avec la galette d'intérêt (5) est réalisée à une température Tcw telle que Tg 7. Procédé de collage selon l'une des deux revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de mise en contact (201) est précédée d'une étape de dépôt (200) d'une couche d'antiadhésif (6) sur une première surface de la galette d'intérêt (5) ; la mise en contact lors de l'étape de mise en contact (201) se faisant au niveau de la couche unique d'adhésif 25 (2) du dispositif de manipulation (10) et la couche d'antiadhésif (6) de la galette d'intérêt (5).