B e s c h r e i b u n g

Verfahren und Vorrichtung zum Transferieren und zum Bereitstellen von Bauteilen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transferieren von Bauteilen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Bauteilen. Bei den Bauteilen handelt es sich insbesondere um elektronische Bauteile, vorzugsweise um funktionale Bauteile wie z.B . Chips oder MEMS . Insoweit betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transferieren beziehungswei se zum Bereitstellen von sehr kleinen Bauteilen, welche besonders genau ausgerichtet, übergeben und bearbeitet werden.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung um mehrere Bauteile, insbesondere Chips, von einem ersten Substrat, einem Transfersubstrat, auf ein zweites Substrat, ein Produktsubstrat, zu transferieren. Weiterhin beschreibt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von mehreren, insbesondere baugleichen, Bauteilen auf einem Transfersubstrat.

Im Stand der Technik werden die insbesondere elektroni schen Bauteile aus einem Bauteilsubstrat oder auf einem Substrat hergestellt. Diese Prozesse finden regelmäßig unter Atmosphäre statt. In der Atmosphäre sind die Bauteiloberflächen kontinuierlich reaktiven Stoffen wie zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff ausgesetzt. Beim Transferieren und Bereitstellen der Bauteile ist es von besonderer Bedeutung, dass deren zu bondende Oberflächen frei von kontaminierenden Stoffen sind.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren beschrieben, in denen die Bauteiloberflächen von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen bearbeitet beziehungsweise gereinigt werden können. Die Bearbeitung und Reinigung der Bauteiloberflächen erfolgen dabei teilweise in j eweils einer Vorrichtung, die unter Vakuum arbeiten kann. Allerdings werden die Bauteile danach wieder aus dieser Vorrichtung entfernt und somit der Atmosphäre ausgesetzt. Anschließend werden die Bauteile dann in einer anderen Vorrichtung auf ein Produktsubstrat gebondet. Entlang dieses Weges können die Bauteiloberflächen wieder kontaminiert werden. Durch die Kontamination erhöht sich die Anzahl der defekten Bauteile und der Bearbeitungsaufwand.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transferieren und zum Bereitstellen von Bauteilen aufzuzeigen, welche die im Stand der Technik aufgeführten Nachteile zumindest zum Teil beseitigen, insbesondere vollständig beseitigen. Es i st insbesondere Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Transferieren und zum Bereitstellen von Bauteilen aufzuzeigen. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transferieren und zum Bereitstellen von Bauteilen aufzuzeigen, welche die Ausschlussrate der Bauteile verringert. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transferieren und zum Bereitstellen von Bauteilen aufzuzeigen, welche besonders zuverlässig und frei von Kontamination durchführbar ist, beziehungsweise arbeitet. Die vorliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte al s Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.

Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat mit zumindest den folgenden Schritten: al ) Bereitstellung eines Bauteilsubstrates, a2) Aufbringung einer Bondschicht auf eine erste Oberfläche des Bauteilsubstrates, und danach b) Vereinzelung des Bauteilsub strates zu Bauteilen, c) Positionierung der Bauteile auf einem Trägersubstrat, wobei die Bauteile mit einer die Bondschicht aufwei senden ersten Bauteiloberfläche auf dem Trägersubstrat fixiert werden.

Durch das insbesondere vollflächige Aufbringen der Bondschicht auf der ersten Oberfläche des bereitgestellten Bauteilsub strates vor einer Vereinzelung des Bauteilsubstrates zu den Bauteilen, wird vorteilhaft sichergestellt, dass eine Kontamination minimiert wird. Ein Aufbringen der Bondschicht auf dem Trägersubstrat ist daher nicht notwendig, um die Bauteile auf dem Trägersubstrat zu bonden beziehungsweise zu fixieren. Auf diese Weise kann vorteilhaft auf das Aufträgen einer Bondschicht auf dem Trägersubstrat verzichtet werden. Durch das Vereinzeln des Bauteilsubstrates zu den Bauteilen nach dem Aufbringen der Bondschicht, wird sichergestellt, dass das Trägersub strat nur im Bereich der Bauteile mit dem Material der Bondschicht in Kontakt kommt. Weiterhin wird vorteilhaft sichergestellt, dass zwischen den auf dem Trägersubstrat positionierten Bauteilen kein Bondmaterial vorhanden ist.

Insoweit wird insgesamt weniger Material der Bondschicht zum Fixieren der Bauteile auf dem Trägersubstrat verwendet. Zudem wird bei einer Bearbeitung der auf dem Trägersub start bereitgestellten Bauteile, insbesondere bei einer vollflächigen Bearbeitung, sichergestellt, dass keine Bondschicht in Zwischenräumen zwischen den Bauteilen abgetragen wird oder behandelt wird. Folglich kann auch bei einem Entfernen der Bondschicht die Kontamination durch das Bondmaterial reduziert werden. Da das Verfahren vorzugsweise in einer Vakuumumgebung beziehungsweise unter Vakuum durchgeführt wird, ist die Reduzierung der Kontamination, insbesondere durch das Bondmaterial, von besonderer Bedeutung.

Ferner kann bei dem Positionieren, vorzugsweise mittels eines Pick-and- Place-Verfahrens, in Schritt c) sichergestellt werden, dass die Bondschicht bereits auf den zuvor vereinzelten Bauteilen bereitgestellt ist. Auf diese Weise können Ausrichtungsmarken auf dem Trägersubstart vorteilhaft für die exakte Positionierung der Bauteile auf dem Trägersubstart sichtbar bleiben, da diese nicht mit einer Bondschicht verdeckt werden. Das Trägersubstrat wird daher insgesamt weniger verunreinigt. Bei der Positionierung in Schritt c) können sämtliche Bauteile oder nur ein Teil der vereinzelten Bauteile auf dem Trägersub strat positioniert werden. Werden nicht sämtliche aus dem Bauteilsubstrat vereinzelten Bauteile auf dem Trägersubstrat positioniert, können diese beispielsweise entweder auf einem anderen Trägersubstrat übergeben werden oder nach einer Übergabe beziehungsweise einem Debonden der zuvor positionierten Bauteile von dem Trägersubstart auf demselben Trägersubstrat in einem späteren Verfahrensschritt positioniert beziehungsweise fixiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass in Schritt a2) zusätzlich eine Schutzschicht auf eine zweite Oberfläche des Bauteilsubstrates aufgebracht wird. Die Schutzschicht kann dabei vor, während oder gleichzeitig mit der Beschichtung der gegenüberliegenden Sub stratseite mit der Bondschicht auf das Bauteilsubstrat aufgebracht werden. Dabei wird die Schutzschicht vor der Vereinzelung der Bauteile aufgebracht, so dass Bauteile vorteilhaft die Bondschicht und die Schutzschicht aufweisen. Auf diese Weise kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass die Kontamination, insbesondere des Trägersubstartes und anderer in diesem Verfahrensschritt verwendeter Bauteile, mit dem Material der Schutzschicht minimiert wird. Insbesondere bei einer nachfolgenden Entfernung der Schutzschicht von den auf dem Trägersub strat bereitgestellten Bauteilen, wird vorteilhaft keine Bondschicht abgetragen, da in den Zwischenräumen zwischen den Bauteilen keine Bondschicht auf den Trägersubstrat angeordnet ist und zudem die auf der ersten Bauteiloberfläche aufgebrachte Bondschicht von den Bauteilen verdeckt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass in Schritt c) zusätzlich zu den Bauteilen mindestens ein Stützbauteil auf dem Trägersubstrat positioniert wird. Bei dem Stützbauteil handelt es sich insbesondere nicht um ein funktionales Bauteil . Vielmehr wird das Stützbauteil ebenfalls auf dem Trägersub strat positioniert, um bei einem späteren Bondvorgang ein Verbiegen eines Produktsub strates, insbesondere am Rand, zu verhindern.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass das mindestens eine Stützbauteil außerhalb eines Bauteilpositionierbereiches auf dem Trägersubstrat positioniert wird. Der Bauteilpositionierbereich ist ein Bereich auf dem Trägersub start, auf welchem die zuvor vereinzelten Bauteile positioniert werden. Dieser Bauteilpositionierbereich ist vorzugsweise mittig auf dem Trägersub strat beziehungsweise auf einer Trägersub stratoberfläche angeordnet. Dabei werden die Stützbauteile besonders bevorzugt an einem äußeren Rand der Trägersubstratoberfläche positioniert.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass das mindestens eine Stützbauteil durch die Vereinzelung des Bauteilsubstrates in Schritt b) erzeugt wird. Auf diese Weise kann das mindestens eine Stützbauteil vorteilhaft mit den Bauteilen aus dem Bauteilsubstrat erzeugt beziehungsweise vereinzelt werden. Dadurch wei st das mindestens eine Stützbauteil vorteilhaft ebenfalls die zuvor aufgetragene Bondschicht auf. Somit kann das mindestens eine Stützbauteil ebenfalls besonders kontaminationsarm auf dem Trägersubstrat positioniert und fixiert werden. Die Bereitstellung des Stützbauteils ist daher besonders einfach und effizient durchführbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass das mindestens eine Stützbauteil die gleiche Höhe wie die Bauteile aufweist. Auf diese Weise kann das mindestens eine Stützbauteil besonders effektiv die äußeren Bereiche des Produktsubstrates sowie des Trägersub strates bei einem Bondvorgang beziehungsweise bei einer Übergabe der Bauteile stützen. Wird das Stützbauteil durch die Vereinzelung des Bauteilsubstrates in Schritt b) mit erzeugt, kann besonders vorteilhaft sichergestellt werden, dass die Höhe der Stützbauteile der Höhe der Bauteile entspricht. Die Höhe ist dabei insbesondere als Abstand von der ersten die Bondschicht aufweisenden Bauteiloberfläche bis zum Trägersubstrat zu verstehen. Das mindestens eine Stützbauteil weist dabei besonders bevorzugt ebenfalls die Bondschicht auf. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass mindestens zwei, bevorzugt mindestens vier Stützbauteile, gleichmäßig außerhalb des Bauteilpositionierbereiches versetzt positioniert werden. Die Stützbauteile werden dabei besonders bevorzugt regelmäßig um einen Umfang des Trägersubstrates beziehungsweise um den Rand des Bauteilpositionierbereiches versetzt angeordnet, so dass vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Stützwirkung durch die Stützbauteile bewirkt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Bereitstellung von Bauteilen auf einem Trägersubstrat ist vorgesehen, dass nach einem Debonden der Bauteile von dem Trägersubstrat das mindestens eine Stützbauteil auf dem Trägersubstrat verbleibt. Besonders bevorzugt bleiben bei einem Debonden der Bauteile die Stützbauteile auf dem Trägersubstrat fixiert beziehungsweise gebondet. Bei dem Debonden von dem Trägersubstrat werden die Bauteile in dem Positionierbereich von dem Trägersubstrat freigestellt, so dass die Bauteile an ein Produktsub strat übergeben werden. Dadurch, dass das mindestens eine Stützbauteil auf dem Trägersubstrat verbleibt, kann das Trägersubstrat vorteilhaft wiederverwendet werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat mit zumindest den folgenden Schritten, insbesondere in der folgenden Reihenfolge: i) Bereitstellung, insbesondere nach dem Verfahren zum Bereitstellen von Bauteilen auf einem Trägersubstrat, von Bauteilen auf einem Trägersubstrat, wobei die Bauteile j eweil s eine erste Bauteiloberfläche und j eweils eine zweite Bauteiloberfläche aufweisen, und wobei die Bauteile mit der ersten Bauteiloberfläche auf dem Trägersubstrat fixiert sind, ii) Bearbeitung der zweiten Bauteiloberfläche der Bauteile, iii) Bonden der zweiten Bauteiloberfläche der Bauteile an ein Produktsub strat wobei die Schritte ii) und iii) unter Vakuum durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt ii) und Schritt iii) das Vakuum beibehalten wird.

Bei dem Verfahren zum Transferieren von Bauteilen werden die Bauteile auf dem Trägersub strat besonders bevorzugt mit dem Verfahren zum Bereitstellen von Bauteilen auf einem Trägersubstrat bereitgestellt. Im Anschluss werden die freien und dem Trägersubstrat abgewandten zweiten Bauteiloberflächen bearbeitet. Die Bearbeitung der Bauteiloberflächen umfasst vorzugsweise deren Reinigung, insbesondere eine Reinigung von Oxidschichten und anderer kontaminierender Materialien. Der folgende Bondvorgang wird vorzugsweise durch eine Kontaktierung der Bauteiloberflächen aller Bauteile mit einem Produktsub strat beziehungsweise mit der Oberfläche des Produktsubstrates eingeleitet.

Durch die vorteilhafte Beibehaltung des Vakuums zwischen dem Bearbeiten der zweiten Bauteiloberflächen in Schritt ii) und dem Bonden der zweiten Bauteiloberfläche mit dem Produktsubstrat in Schritt iii), sind die bearbeiteten Bauteiloberflächen vorteilhaft frei von kontaminierenden Materialien. Die bearbeiteten Bauteiloberflächen kommen somit vor dem Bonden nicht mit einer Atmosphäre in Kontakt. Selbiges gilt besonders bevorzugt für das Trägersub strat. Die bearbeitete Oberfläche der Bauteile ist somit besonders geeignet für das Bonden auf das Produktsubstrat. Dabei kann das Bearbeiten auch in einer Entfernung einer Schutzschicht bestehen, beziehungsweise das Entfernen einer Schutzschicht umfassen. Auf diese Weise kann das Bonden besonders einfach durchgeführt werden. Zudem kann somit die Fehlerquote der Bauteile verringert werden beziehungsweise die Anzahl defekter Bauteile auf dem Produktsubstrat verringert werden. Das Vakuum liegt dabei unter 1 mbar, noch bevorzugter unter 10' ⁵ mbar, am bevorzugtesten unter 10' ⁹ mbar, am allerbevorzugtesten bis zu 10' ¹² mbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat nach Schritt iii) zusätzlich den folgenden Schritt aufweist: iv) Debonden der Bauteile von dem Trägersubstrat, wobei das Debonden in Schritt iv) vorzugsweise unter Vakuum durchgeführt wird.

Bei dem Debonden werden die Bauteile insbesondere von dem Trägersubstrat freigestellt beziehungsweise gelöst. Das Debonden findet vorzugsweise ebenfall s in einer Vakuumumgebung statt. Besonders bevorzugt wird das Vakuum zwischen dem Bonden in Schritt iii) und dem Debonden in Schritt iv) ebenfall s beibehalten. Durch das anschließende Debonden der Bauteile, insbesondere durch die Schwächung der Hafteigenschaften einer zwischen der ersten Bauteiloberfläche und dem Trägersub strat aufgebrachten Bondschicht, im Vakuum, wird vorteilhaft eine Kontamination der Bauteile beziehungsweise der Bauteiloberflächen weiter verringert.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat ist vorgesehen, dass bei dem Bonden in Schritt iii) sämtliche Bauteile gleichzeitig gebondet werden. Durch die Beibehaltung des Vakuums zwischen dem Bearbeiten und dem Bonden, ist es vorteilhaft möglich, alle Bauteile, vorzugsweise parallel, mit dem Produktsubstrat zu Bonden. Ein Übertragen der Bauteile von dem Trägersubstrat auf das Produktsubstrat wird somit besonders effizient und fehlerfrei ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat ist vorgesehen, dass das vor dem Bearbeiten in Schritt ii) das Entfernen einer auf der zweiten Bauteiloberfläche angeordneten Schutzschicht durchgeführt wird. In Kombination mit dem Bearbeiten und dem unmittelbar folgenden Bonden im Vakuum, kann somit eine besonders kontaminationsfreie Bauteiloberfläche bereitgestellt werden. Das Entfernen der Schutzschicht kann zudem ebenfalls unmittelbar vor der Bearbeitung der Oberflächen der zweiten Bauteilflächen durchgeführt werden. Weiterhin kann die Bearbeitung der Oberfläche auch in dem Entfernen der Schutzschicht liegen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Bauteilen auf einem Trägersubstrat nach dem Verfahren zum Bereitstellen von Bauteilen auf einem Trägersubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung unter Vakuum arbeitet. Besonders bevorzugt arbeitet die Vorrichtung vollständig unter Vakuum, so dass das Trägersubstrat und die Bauteile nicht mit einer Atmosphäre in Kontakt gebracht werden. Dabei umfasst die Vorrichtung vorzugsweise ein Belackungsmodul und ein Vereinzelungsmodul .

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, dass die auf dem Trägersubstrat bereitgestellten Bauteile nach dem Verfahren zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat, von dem Trägersubstrat auf ein Produktsub strat unter Vakuum übertragbar sind. Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung dazu ausgebildet sämtliche Arbeitsschritte unter Vakuum durchzuführen. Dabei i st sind die auf dem Trägersubstrat bereitgestellten Bauteile auf das Produktsubstrat unter Beibehaltung des Vakuums übertragbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Transferieren von Bauteilen von einem Trägersubstrat auf ein Produktsubstrat ist vorgesehen, dass die Vorrichtung so ausgebildet ist, dass das die Bauteile aufweisende Trägersubstrat von einer Oberflächenbehandlungsmoduleinheit in eine Bondmoduleinheit unter Beibehaltung des Vakuums überführbar ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine Kontamination der Bauteile, insbesondere der zweiten und behandelten Bauteiloberflächen verringert wird. Somit können mit der Vorrichtung deutlich verbesserte Bondergebnisse erreicht werden.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, die Bauteile in eine Vorrichtung beziehungsweise ein Modulsystem zu bringen, die Bauteile auf einem Trägersubstrat auszurichten und zu bonden und erst im Modulsystem eine Schutzschicht zu entfernen, um im Anschluss die Oberfläche beispielsweise von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen reinigen zu können. Anschließend werden die Bauteile vorzugsweise noch im Modulsystem mit einem Produktsubstrat gebondet und vom Trägersubstrat entfernt, also durch einen Debondvorgang getrennt. Das Verfahren betrifft also vorzugsweise einen parallelen Bauteiltransfer, bei dem mehrere Bauteile gleichzeitig transferiert werden. Die Bauteile weisen dabei vorzugsweise dieselben Maße, insbesondere dieselbe Höhe auf.

Dabei liegt ein weiterer Aspekt ferner darin, die Verfahren in einem Modulsystem durchzuführen, in dem die Bauteiloberflächen gereinigt werden, ohne erneut mit einer kontaminierenden Atmosphäre in Kontakt zu kommen, zumindest bis die Bauteile mit dem Produktsub strat kontaktieren. Die Bauteiloberflächen werden somit insbesondere erst im Modulsystem von beispielsweise Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen gereinigt und noch im Modulsystem auf ein Produktsubstrat gebondet.

In einer Ausführungsform werden einzelne Bauteile auf einem Trägersubstrat ausgerichtet und hochpräzise vorfixiert, um in einem späteren Verfahrensschritt gleichzeitig auf ein Produktsubstrat transferiert zu werden. Dabei werden die Bauteile vorzugsweise zuerst durch ein Pick-and-Place System hochpräzise in Bezug zu Ausrichtungsmarken auf dem Trägersubstrat fixiert. Im Anschluss erfolgt eine Ausrichtung eines Produktsubstrats zum Trägersubstrat mit speziell dafür vorgesehenen weiteren Ausrichtungsmarken.

In einer Ausführungsform ist die Grenzfläche zwischen dem Bauteil und dem Produktsub strat optisch transparent und/oder elektri sch leitfähig. Diese physikalischen Eigenschaften werden durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung, vor dem Bonden der Bauteile auf das Produktsub strat, gewährleistet. Dafür kann ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt werden beziehungsweise eine weitere Moduleinheit verwendet werden. Im Allgemeinen kann man die entstehende Grenzfläche als optisch und/oder mechanisch und/oder thermisch und/oder elektrisch ideal bezeichnen. Ideal bedeutet dabei, dass bestmöglich zu erreichende optische und/oder mechanische und/oder thermische und/oder elektrische Eigenschaften durch die Oberflächenbehandlung, insbesondere durch die Entfernung schädlicher Oxide und/oder Nitride, erzielt werden.

Mechanisch ideal bedeutet, dass die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Bondfestigkeit, der Grenzfläche eine möglichst effiziente Haftung zwi schen dem Bauteil und dem Produktsubstrat ermöglichen. Insbesondere für einen hydrophilen Fusionsbond, der vorzugsweise durch die Kontaktierung einer Oxidoberfläche am Bauteil und/oder einer Oxidoberfläche am Produktsub strat zustande kommt, wird die Bondfestigkeit zwischen dem Bauteil und dem Produktsubstrat mit Hilfe der Oberflächenenergie, die zum Trennen einer Einheitsfläche von einem Quadratmeter notwendig ist, charakterisiert. Die Bondfestigkeit ist insbesondere größer als 0.5 J7m2, vorzugsweise größer als 1.0 J7m2, noch bevorzugter größer als 1.5 J7m2, am bevorzugtesten größer als 2.5 J7m2, am allerbevorzugtesten größer als 2.5 J7m2.

Optisch ideal bedeutet, dass eine elektromagnetische Strahlung bestmöglich, also vorzugsweise ohne oder mit sehr geringem Intensitätsverlust, die Grenzfläche passieren kann. Die Transmissivität ist insbesondere größer al s 10%, vorzugsweise größer als 50%, bevorzugt größer als 75%, am bevorzugtesten größer als 95%, am allerbevorzugtesten größer als 99%.

Thermisch ideal bedeutet, dass ein Wärmestrom bestmöglich, also vorzugsweise ohne oder mit sehr geringem Wärmeverlust, die Grenzfläche passieren kann. Der Wärmeverlust ist insbesondere kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 25%, bevorzugt kleiner als 10%, am bevorzugtesten kleiner als 5%, am allerbevorzugtesten kleiner als 1 %.

Elektrisch ideal bedeutet, dass die elektrische Leitfähigkeit über die Grenzfläche hinweg möglichst hoch ist. Die elektrische Leitfähigkeit sollte größer sein als 1 S/m, vorzugsweise größer als 10 S/m, bevorzugt größer als 10 ² S/m, am bevorzugtesten größer als 10 ⁴ S/m, am allerbevorzugtesten größer als 10 ⁶ S/m. Handelt es sich bei den Oberflächen der Bauteile und/oder den Bereichen des Produktsub strats auf welche die Bauteile gebondet werden, um Hybridoberflächen, dann gilt die Aussage für die elektrische Leitfähigkeit nur für die elektri schen Bereiche. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Bauteile vor einer Vereinzelung mit einer Bondschicht beschichtet, sodass nach dem Bonden der Bauteile auf ein Trägersubstrat kein Bondmaterial zwi schen den Bauteilen vorhanden ist, welches die Module des Modulsystem unnötig kontaminieren könnte.

In einer anderen Ausführungsform befinden sich am Rand des Trägersubstrats Bauteile, deren Aufgabe darin besteht, das periphere Durchbiegen des Produktsub strats beim Bonden auf die Bauteile im Bauteilpositionierbereich zu verhindern. Insbesondere kann ein entsprechendes Trägersub strat mit Bauteilen für die Druckaufnahme bereits vorgefertigt und in ein Modul system eingebracht werden. In dieser speziellen Ausführungsform ist es besonders hilfreich, wenn die Bauteile für die Druckaufnahme permanent mit dem Trägersubstrat verbunden sind. In einer weiteren Ausführungsform dieser können die Bauteile für die Druckaufnahme allerdings auch aus beziehungsweise auf demselben Bauteil substrat gefertigt werden, aus beziehungsweise von dem die eigentlich zu transferierenden, vorzugsweise funktionalen, Bauteile für die Positionierung im Bauteilpositionierbereich gefertigt sind. In diesem Fall ist es denkbar, dass die Bauteile für die Druckaufnahme beim Transfer der Bauteile vom Trägersubstrat auf das Produktsub strat ebenfalls transferiert werden.

Bauteil

Unter einem Bauteil wird im Rahmen der Erfindung ein, insbesondere funktionales, Obj ekt, dass auf ein Substrat gebondet wird, verstanden. Bei den Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um einen Chip, ein MEMS, eine LED, einen Mikrochip oder ähnliche Bauteile. Bauteile werden dabei vorzugsweise aus einem Bauteilsubstrat gefertigt. Auch ist denkbar, dass die Bauteile auf einem Substrat erzeugt werden. Das Bauteil verfügt entweder selbst über Bauteilausrichtungsmarken oder es werden geometrische Charakteristika wie Ecken, Linien oder Strukturen am Bauteil als Bauteilausrichtungsmarken verwendet.

Bauteil für Druckaufnahme

Unter einem Bauteil für die Druckaufnahme beziehungsweise einem Stützbauteil wird im Rahmen der Erfindung ein Bauteil verstanden, dass auf dem Trägersub strat mit einer stabilisierenden mechanischen Funktion anordbar ist beziehungsweise bereitgestellt wird. Im Gegensatz zu den eigentlich zu transferierenden Bauteilen erfüllt es insbesondere eine für den Transfer und Bondprozess stabilisierende Aufgabe. Es besitzt besonders bevorzugt die gleiche Höhe wie die zu übertragenden Bauteile und kann mit den Bauteilen zusammen erzeugt werden. Bauteile für die Druckaufnahme werden vorzugsweise an der Peripherie, insbesondere in einem vom Mittelpunkt der Substrathalterfläche außenliegenden Bereich, des Trägersubstrats positioniert und insbesondere gebondet. Stützbauteile verhindern, dass ein Produktsubstrat, welches mit den auf dem Trägersubstrat vorfixierten Bauteilen kontaktiert, an seiner Peripherie nicht verbogen wird. Da die zu transferierenden Bauteile sich im Allgemeinen nicht über die gesamte Fläche des Trägersubstrats verteilen, sondern nur in einem Bauteilpositionierbereich fixiert werden, ist die Verwendung von Bauteilen für Druckaufnahme besonders bevorzugt.

Bauteilsubstrat

Unter einem Bauteilsub strat versteht man ein Substrat, das der Herstellung von Bauteilen dient. Die funktionalen Bereiche der späteren Bauteile werden vorzugsweise in einem Wafer-level Verfahren erzeugt. In diesem Verfahren können eine Vielzahl von Verfahrensschritten durchgeführt werden, um die Funktionalität des späteren Bauteils gewährleisten zu können. Dabei wird das Bauteilsubstrat insbesondere am Ende des Verfahrens vereinzelt. Diese Vereinzelung des Bauteilsubstrats zu den Bauteilen und gegebenenfalls zu dem Stützbauteil erfolgt bei spielsweise mittels einer Säge, eines Drahts, eines Lasers oder ähnlichen Hilfsmitteln.

Trägersubstrat

Unter einem Trägersubstrat versteht man ein Substrat, relativ zu dem die Bauteile ausgerichtet und temporär gebondet werden. Es dient insbesondere ausschließlich der temporären Aufnahme der Bauteile beziehungsweise der Stützbauteile. Das Trägersubstrat verfügt vorzugsweise über mehrere Ausrichtungsmarken entlang der Trägersubstratoberfläche, die der Ausrichtung der Bauteile relativ zum Trägersubstrat dienen. Diese Ausrichtungsmarken können demnach auch al s Bauteilausrichtungsmarken bezeichnet werden. Des Weiteren verfügt das Trägersubstrat über Ausrichtungsmarken, um das Trägersubstrat relativ zum Produktsub strat ausrichten zu können. Diese weiteren Ausrichtungsmarken können demnach auch als Substratausrichtungsmarken bezeichnet werden. In einer Ausführungsform weist das Trägersubstrat bereits ein oder mehrere Bauteile für die Druckaufnahme beziehungsweise Stützbauteile auf. Diese Stützbauteile sind vorzugsweise permanent mit dem Trägersubstrat verbunden. Das Trägersubstrat kann vorteilhaft aus einem beliebigen Material bestehen. Wird das Verfahren zum Bereitstellen von Bauteilen durchgeführt, kann zudem vorteilhaft auf eine Bondschicht auf dem Trägersubstrat verzichtet werden.

Produktsubstrat

Das Produktsub strat ist j enes Substrat, auf das die Bauteile vom Trägersubstrat transferiert werden. Das Produktsub strat verfügt über Ausrichtungsmarken, um relativ zum Trägersubstrat ausgerichtet werden zu können. Diese Ausrichtungsmarken können, wie beim Trägersubstrat, als Sub stratausrichtungsmarken bezeichnet werden. Modulsystem

Unter einem Modulsystem, manchmal auch als Vakuumvorrichtung oder Cluster bezeichnet, versteht man eine Menge zusammenhängender Module beziehungsweise Moduleinheiten. In den Modulen kann vorzugsweise ein Vakuum erzeugt beziehungsweise bereitgestellt werden. Ein besonders bevorzugtes Merkmal des vorgeschlagenen Modulsystems i st, dass Substrate zwischen unterschiedlichen Verfahrensschritten nicht der Atmosphäre ausgesetzt werden und daher konstant unter Vakuum gearbeitet werden kann. Befindet sich ein Substrat innerhalb des Modulsystems, wird es insbesondere unter einer optimalen Vakuumumgebung weiterbehandelt beziehungsweise bereitgestellt. Dabei können vorzugsweise alle Module des Modulsystems einzeln evakuiert werden. Besonders bevorzugt verfügt das Modul system über mindestens eine Schleuse zum Einbringen der Substrate beziehungsweise zum Bereitstellen der Bauteile.

Im weiteren Text werden einige spezielle Module beschrieben, die vorzugsweise Teil der Vorrichtungen beziehungsweise des Modulsystems sind, um die Vorrichtungen zu bilden beziehungsweise die Verfahren durchführen zu können. Die Module werden daher insbesondere in der Reihenfolge der Verwendung im Verfahren aufgezählt.

Der Transport von Substraten beziehungswei se Substratstapeln im Modulsystem erfolgt vorzugsweise über einen Roboter, der sich im Zentrum des Modulsystem befindet oder sich entlang eines Schienensystems entsprechend bewegen kann.

Belackungsmodul

Verfügt das Modulsystem beziehungsweise die Vorrichtungen zum Transferieren beziehungsweise zum Bereitstellen über ein Belackungsmodul, können die Bondschicht und/oder die Schutzschicht auf das Bauteilsubstrat aufgebracht werden. Das Belackungsmodul ist optional . Denkbar ist beispielsweise auch, dass ein Bauteil substrat außerhalb des Modulsystems mit der Bondschicht und/oder der Schutzschicht beschichtet und im Anschluss in das Modulsystem eingebracht wird. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Hersteller des funktionalisierten Bauteilsubstrats, das Bauteilsubstrat sofort nach der Funktionalisierung mit einer Schutzschicht versieht. Sollte sich im Modulsystem ein Belackungsmodul befinden, kann damit zumindest eine Bondschicht aufgetragen werden. Diese kann, im Gegensatz zur Schutzschicht, während des Transports vom Hersteller des funktionalisierten Bauteilsubstrats zum Modul system kontaminiert werden.

Vereinzelungsmodul

Verfügt das Modulsystem über ein Vereinzelungsmodul, kann das Bauteilsubstrat im Modulsystem vereinzelt werden. Denkbar wäre auch, dass die Vereinzelung ebenfalls außerhalb des Modulsystems erfolgt und die bereits vereinzelten Bauteile in das Modulsystem geliefert werden. Insbesondere bei der Anwendung des Verfahrens zum Bereitstellen von Bauteilen beziehungsweise bei der Verwendung einer Vorrichtung zum Bereitstellen von Bauteilen, bei der eine Bondschicht vor der Vereinzelung auf das Bauteil substrat aufgebracht wird, ist ein Vereinzelungsmoduls im Modulsystem vorteilhaft.

Pick-and-Place Modul

Das Pick-and-Place Modul hat die Aufgabe, die einzelnen Bauteile auf dem Trägersubstrat auszurichten, zu positionieren und zu bonden beziehungsweise zu fixieren. Insbesondere bei der Beschichtung des Bauteilsubstrats mit einer Bondschicht vor der Vereinzelung kann das Pick-and-Place Modul die Bauteile einfach aufnehmen, ausrichten, platzieren und bonden beziehungsweise fixieren. Dabei befindet sich in diesem Fall vorteilhaft kein Bondmaterial zwischen den auf dem Trägersub strat bereitgestellten Bauteilen. Sollte das Trägersubstrat selbst vollflächig mit einer Bondschicht beschichtet worden sein, werden die Bauteile direkt auf der Bondschicht am Trägersubstrat gebondet. In diesem Fall befindet sich nachteilhafterweise Bondmaterial zwischen den Bauteilen, welches in einem später durchlaufenden Modul unerwünschte zusätzliche Kontaminationen verursacht.

Reinigungsmodul

Das Reinigungsmodul dient der Entfernung der Schutzschicht von den Bauteilen. Denkbar ist, dass sich das Reinigungsmodul außerhalb des Modulsystems befindet. In diesem Fall würden die Bauteile ohne die Schutzschicht in das Modul system geliefert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Reinigungsmodul allerdings ebenfalls Teil des Modulsystems.

Oberflächenbehandlungsmodul

Das Oberflächenbehandlungsmoduls beziehungsweise die Oberflächenbehandlungsmoduleinheit ist Teil des Modulsystems beziehungsweise der Vorrichtung zum Transferieren von Bauteilen. Das Oberflächenbehandlungsmodul ist somit j ener Teil des Modulsystems, in dem die von der Schutzschicht befreiten Bauteiloberflächen behandelt werden. Denkbar ist j edoch auch, dass ein Reinigungsmodul in dem Oberflächenbehandlungsmodul integriert ist. Dabei wird unter der Behandlung beziehungsweise Bearbeitung der Bauteiloberflächen insbesondere eine Entfernung von störendem Material, insbesondere Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen, verstanden. Da die ersten Bauteiloberflächen nach der Entfernung von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen noch reaktiver sind und nicht mehr vor der Kontaktierung mit dem Produktsubstrat der Atmosphäre ausgesetzt werden sollte, ist das Oberflächenbehandlungsmodul vorzugsweise ein Teil des Modulsystems. Bei dem Oberflächenbehandlungsmodul kann es sich beispielsweise um eine Plasmakammer oder um eine lonenstrahlkammer handeln. Vorzugsweise handelt es sich um eine lonenstrahlkammer, wie in der Druckschriften WO20151971 12A1.

Denkbar ist auch, dass im Oberflächenbehandlungsmodul eine Aktivierung der Bauteiloberflächen erfolgt. Weiterhin ist denkbar, dass im Oberflächenbehandlungsmodul eine Hydrophilisierung der Bauteiloberflächen erfolgt. Zudem ist denkbar, dass im Oberflächenbehandlungsmodul spezielle Schichten aufgebracht werden, die den Bond zwischen den Bauteilen und dem Produktsub strat verbessern.

Bondmodul

Nachdem die Bauteiloberflächen im Oberflächenbehandlungsmodul behandelt beziehungsweise bearbeitet wurden, erfolgt das Bonden eines Produktsub strats mit den behandelten Bauteiloberflächen. Dazu wird das Produktsub strat relativ zum Trägersubstrat ausgerichtet und gebondet. Die Ausrichtung erfolgt dabei vorzugsweise über Ausrichtungsmarken, die sich auf dem Trägersub strat und dem Produktsubstrat befinden. Das Bondmodul verfügt daher vorzugsweise über eine, besonders bevorzugt optische, Ausrichtungsanlage. Des Weiteren verfügt das Bondmodul über eine Vorrichtung zur Kontaktierung des Produktsubstrats mit den Bauteilen beziehungsweise den dem Produktsubstrat zugewandten Bauteiloberflächen.

Debondmodul

Nach der Kontaktierung des Produktsubstrats mit den Bauteilen, wird vorzugsweise die Verbindung zwischen den Bauteilen und dem Trägersubstrat geschwächt oder gänzlich aufgehoben. Vorzugsweise geschieht das in einem eigenen Debondmodul beziehungsweise einer Debondmoduleinheit. Denkbar ist auch, dass entsprechende Debondvorrichtungen im Bondmodul integriert sind, sodass der Trägersubstrat-Bauteil-Produktsubstratstapel nicht in ein weiteres Modul transportiert werden muss.

Die im folgenden beschriebenen Verfahren wei sen wichtige Verfahrensschritte auf. Dabei sind einzelne Verfahrensschritte der Verfahren zum Transferieren und zum Bereitstellen der Bauteile in dem bei spielhaften Verfahren beschrieben. Insoweit umfasst das beispielhafte Verfahren Aspekte des Verfahrens zum Transferieren und des Verfahrens zum Bereitstellen der Bauteile. Der Fachmann auf dem Gebiet weiß, dass durchaus mehrere weitere, nicht explizit erwähnte, Verfahrensschritte Teil des Verfahrens sein können. Da diese für das Verständnis des beispielhaften Verfahrens nicht wichtig sind und teils auch nicht im Vorhinein eindeutig bestimmt werden können, werden das beispielhafte Verfahren nur anhand der der folgenden Verfahrensschritte beschrieben.

Beispielhaftes Verfahren

In einem ersten Verfahrensschritt des bei spielhaften Verfahrens erfolgt die Beschichtung der ersten Bauteil substratoberfläche mit einer Schutzschicht und die Beschichtung der zweiten Bauteilsubstratoberfläche mit einer Bondschicht. Die Bondschicht erlaubt vorzugsweise einen Bond zwischen Raumtemperatur und ca. 300°C. Weiterhin sollte die Bondschicht vorzugsweise keine oder nur eine sehr geringe Ausgasung besitzen. Die Dicke der Bondschicht liegt zwischen I nm und 100 pm, vorzugsweise zwischen I nm und 50pm, noch bevorzugter zwischen I nm und 10pm, am bevorzugtesten zwischen I nm und I pm, am allerbevorzugtesten zwischen I nm und l OOnm. Die Bondschicht hat die wichtige Aufgabe, die Bauteile in Position zu halten, bis die Bauteile mit ihrer, der Bondschicht gegenüberliegenden Seite, auf das Produktsub strat gebondet werden. In einem zweiten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens wird ein Bauteilsubstrat zu einzelnen Bauteilen vereinzelt. Die Vereinzelung erfolgt insbesondere mit Hilfe einer Säge und/oder einem Draht und/oder einem Laser und/oder einem Partikel - insbesondere lonenstrahl . Es ist ein wichtiger Aspekt des Verfahrens zum Bereitstellen von Bauteilen, dass die Bondschicht vor der Vereinzelung auf dem Bauteilsub strat aufgebracht wird. Im Stand der Technik wird die Bondschicht sehr oft auf dem Trägersubstrat aufgebracht. Dadurch kommt es im späteren fünften Verfahrensschritt, dem Reinigungsschritt, zu einer Verunreinigung der

In einem dritten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens erfolgt eine Ausrichtung und ein Bondvorgang mindestens eines Bauteils, vorzugsweise aller Bauteile, in Bezug zu einem Trägersubstrat. Die Ausrichtung der Bauteile in Bezug zum Trägersubstrat erfolgt insbesondere in Relation zu Ausrichtungsmarken, die sich am Trägersubstrat befinden. Dadurch wird eine exakte Positionierung der Bauteile in Bezug zum Trägersubstrat ermöglicht. Die Ausrichtung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe optischer Anlagen. Beim Bondvorgang werden die Bauteile dann mit dem Trägersubstrat kontaktiert.

In einem vierten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens werden die Schutzschichten von den ersten Bauteiloberflächen entfernt, sodass die ersten Bauteiloberflächen freigelegt werden. Dieser Verfahrensschritt findet insbesondere in einem eigenen Reinigungsmodul statt.

In einem fünften Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens werden die ersten Bauteiloberflächen gereinigt. Insbesondere versteht man unter der Reinigung eine Entfernung von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen. Diese Reinigung findet bevorzugt unter Vakuum, d.h. in einer Vakuumvorrichtung, insbesondere in einem eigenen Modul statt. Dabei denkbar ist auch, dass der vierte und der fünfte Verfahrensschritt in demselben Modul, insbesondere auch mit derselben Vorrichtung, durchgeführt werden. Dazu muss die Vorrichtung allerdings so konzipiert sein, dass sie die Schutzschicht und die Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen entfernen kann. Da die Schutzschicht einerseits und die Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen andererseits im Allgemeinen aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wird eine Durchführung der beiden Verfahrensschritt in unterschiedlichen Modulen bevorzugt.

In einem sechsten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens wird das Produktsub strat auf die Bauteile des Trägersubstrats gebondet. Dabei erfolgt die Ausrichtung des Produktsubstrats relativ zum Trägersubstrat anhand der Substratausrichtungsmarken.

In einem siebten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens wird das Produktsub strat vom Trägersubstrat abgehoben. Die Bauteile verbleiben auf dem Produktsubstrat, da der permanente Bond zwischen der ersten Bauteiloberfläche und der Produktsub stratoberfläche stärker ist als der temporäre Bond zwischen der zweiten Bauteiloberfläche und der Trägersubstratoberfläche. Insbesondere kann die Loslösung der Bauteile vom Trägersubstrat durch einen Debondprozess unterstützt werden. Denkbar sind eine thermische Einwirkung, insbesondere um eine Bondschicht zu erweichen oder die Einwirkung einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere eines Lasers.

Abgewandeltes Verfahren

Durch eine Abwandlung des beispielhaften Verfahrens entsteht das abgewandelte Verfahren. Dieses unterscheidet sich dadurch, dass auf die Aufbringung einer Bondschicht auf das Bauteilsubstrat gemäß des zweiten Verfahrensschritts verzichtet wird. Dafür wird eine Bondschicht, insbesondere vollflächig, auf das Trägersubstrat aufgebracht. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass das freiliegende Bondmaterial die nachfolgenden, zu durchlaufenden Module des Verfahrens kontaminieren kann. Da es sich bei einem Bondmaterial meistens um ein organisches Polymer handelt, ist die Kontamination mit diesem organischen Polymer nicht erwünscht.

Insbesondere in den Modulen, in denen die Reinigung und Entfernung der Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen erfolgt, kann durch die folgenden Verfahrensschritte ein sehr großer Anteil an Bondmaterial zwischen den gebondeten Bauteilen abgetragen werden und die Module und damit die Bauteile kontaminieren. Dieses abgewandelte Verfahren wird daher nur der Voll ständigkeit halber genannt und ist weniger bevorzugt als das beispielhafte Verfahren.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die zeigen schematisch in:

Figur l a einen ersten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur 1b einen zweiten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur 1 c einen dritten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur I d einen vierten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens

Figur l e einen fünften Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur I f einen sechsten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur 1 g einen siebten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens,

Figur 2 eine Oberansicht eines beispielhaften Trägersubstrats,

Figur 3 eine Oberansicht eines beispielhaften Modulsystems und

Figur 4 ein Trägersubstrat mit vorfixierten Stützbauteilen.

In den Figuren sind gleiche Teile oder Teile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Diese Teile werden weder maßstabsgetreu noch verhältnistreu dargestellt. Insbesondere werden die Bauteile 4 und die Stützbauteile 4‘ viel dicker dargestellt, um die Darstellung zu verbessern. Die relativ dünnen Ausrichtungsmarken 5, 5 ‘, 5“ sind ebenfall s dicker dargestellt. Bei allen Figuren handelt es sich um schematische Darstellungen.

Das beispielhafte Verfahren wird unter Vakuum in einem Modulsystem, manchmal auch al s Cluster bezeichnet, durchgeführt, der evakuiert werden kann. Vorzugsweise ist das Modulsystem so konstruiert, dass alle Module miteinander verbunden sind und durchgehend evakuiert werden können, sodass vorzugswei se auch das Trägersubstrat 6, das Produktsubstrat 8 und Bauteile 4, 4‘ nicht mehr mit einer Atmosphäre in Kontakt kommen, bis das Verfahren komplett abgeschlossen i st.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird das beispielhafte Verfahren bereits ab dem ersten Verfahrensschritt im genannten Modulsystem durchgeführt. In diesem Fall müssen die Module, die für die Beschichtung und die Vereinzelung zuständig sind, möglichst gut von den anderen Modulen trennbar sein, sodass eine Kontamination anderer Module möglichst vermieden oder zumindest minimiert wird, da insbesondere die Vereinzelung des Bauteilsubstrats 1 in die Bauteile 4, 4‘ mit einer erheblichen Menge an Partikeln einher geht.

Die Figur l a zeigt einen ersten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem ein Bauteilsubstrat 1 , das als Ausgangssubstrat für die später erzeugten Bauteile 4 dient, beidseitig beschichtet wird. Das Bauteilsubstrat 1 verfügt dabei vorzugsweise bereits über Ausrichtungsmarken 5 , mit deren Hilfe die später erzeugten Bauteile 4 korrekt positioniert werden können. Vorzugsweise sind die Bauteile 4 in ihrem noch nicht vereinzelten Zustand bereits funktionalisiert, d.h. verfügen über alle notwendigen Eigenschaften. Denkbar wäre beispielsweise, dass es sich bei den Bauteilen 4 um Mikrochips handelt. In diesem Fall wären bereits alle Schaltkreise im Bauteilsubstrat 1 erzeugt worden. Handelt es sich bei den Bauteilen um MEMS, sind alle mechanischen Komponenten und/oder elektrischen Komponenten erzeugt worden. An einer Bauteilsubstratoberfläche l o wird eine Schutzschicht 2 aufgebracht. Auf einer Bauteilsubstratoberfläche lu wird eine Bondschicht 3 aufgebracht. Dabei erfolgt die Auftragung der Bondschicht 3 vor der Vereinzelung in Verfahrensschritt 2 (siehe Figur 1 b).

Die Figur 1 b zeigt einen zweiten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem eine Vereinzelung des Bauteil substrats 1 zu einzelnen Bauteile 4 erfolgt. Aus dem Bauteilsubstrat 1 , aus dem die Bauteile 4 gefertigt werden, oder einem beliebigen anderen Substrat (nicht eingezeichnet) mit entsprechenden notwendigen physikalischen, insbesondere mechanischen, Eigenschaften, können Bauteile 4‘ erzeugt werden. Die Bauteile 4‘ können in einem späteren Verfahrensschritt als Stützbauteile verwendet werden. Die Bauteile 4‘ können ebenfalls über Ausrichtungsmarken 5 verfügen. Um sie von den eigentlichen funktionalen Bauteilen 4 zu unterscheiden und da deren Positionierung nicht so exakt erfolgen muss wie die Positionierung der Bauteile 4, wird auf die Darstellung von Ausrichtungsmarken auf den Bauteilen 4‘ verzichtet. Im Allgemeinen verfügen die Bauteile 4‘ über eine andere Bondschicht 3 ‘ , die sie vorzugsweise mit dem Trägersubstrat 6 (siehe Figur 1 c) permanent verbindet. Denkbar ist aber auch, dass die Bondschichten 3 , 3 ‘ identisch sind. In diesem Fall können sich die Bauteile 4‘ , die eine vorzugsweise stützende Wirkung haben sollen, genauso auf das spätere Produktsubstrat 8 transferieren lassen, wie die Bauteile 4. Der Allgemeinheit wegen wird im weiteren Verlauf allerdings angenommen, dass die Bauteile 4‘ fix mit dem Trägersubstrat 6 verbunden bleiben. Die Bauteile 4‘ besitzen vorzugsweise dieselbe Dicke wie die Bauteile 4, wobei die Höhe sämtlicher Bauteile 4, 4‘ besonders bevorzugt in Bezug auf die Trägersub stratoberfläche 6o gleich ist.

Die Figur 1 c zeigt einen dritten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem eine Bestückung eines Trägersubstrats 6 mit den einzelnen Bauteilen 4, 4‘ erfolgt. Die Bauteile 4 verfügen vorzugsweise über Ausrichtungsmarken 5. Die Bauteile 4 werden dann mit ihren Ausrichtungsmarken 5 relativ zu den Ausrichtungsmarken 5 ‘, die sich am Trägersubstrat 6 befinden, ausgerichtet. Die Ausrichtungsmarken 5 ‘ dienen speziell zur Ausrichtung der Bauteile 4. Alternativ können geometrische Merkmal der Bauteile 4, insbesondere deren Ecken und Kanten, zur Ausrichtung verwendet werden. Nach und/oder während der Ausrichtung erfolgt die Kontaktierung der Bauteile 4, 4‘ mit dem Trägersubstrat 6. Zusätzlich befinden sich Ausrichtungsmarken 5“ auf dem Trägersubstrat 6, in Bezug zu denen in späteren Verfahrensschritten das Produktsubstrat 8 ausgerichtet wird. Dabei können insbesondere am Rand des Trägersubstrats 6, die Bauteile 4‘ positioniert werden, welche in einem späteren Verfahrensschritt eine stützende Wirkung haben. Die Positionierung der Bauteile 4‘ kann ebenfalls mit Ausrichtungsmarken 5 erfolgen (nicht eingezeichnet). Denkbar ist allerdings auch eine Bestückung des Trägersubstrats 6 mit Bauteilen 4‘ ohne eines Ausrichtungsprozesses. Die Bauteile 4‘ werden vorzugsweise an mindestens zwei Stellen, noch bevorzugter an mindestens drei Stellen, am bevorzugtesten an mindestens vier Stellen des Trägersubstrats 6 positioniert, um eine optimale Stützwirkung zu garantieren.

Die Figur I d zeigt einen vierten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem ein Reinigungsschritt der Bauteiloberfläche 4o erfolgt. Die Bauteiloberfläche 4o kann durch j edes beliebige Verfahren von der Schutzschicht 2 gereinigt werden. Denkbar sind beispielsweise nasschemische Verfahren. Handelt es sich bei der Schutzschicht 2 um eine Feststoffschicht, insbesondere ein Dielektrikum, vorzugsweise eine Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindung, dann kann eine Entfernung durch einen lonenstrahl oder allgemeine durch Sputtern erfolgen. Durch den besonders bevorzugten Aspekt, die Bondschicht 3 (siehe Figur l a) bereits vor dem Vereinzelungsprozess (siehe Figur 1b) auf dem Bauteilsubstrat 1 aufzubringen, ergibt sich der besonders bevorzugte Effekt, dass die Trägersubstratoberfläche 6o, an den Stellen, an denen keine Bauteile 4, 4‘ positioniert wurden, frei von Bondmaterial ist. Dadurch werden die Module des Modulsystems 9 (siehe Figur 3) nicht unnötig kontaminiert. Das Merkmal der Beschichtung des Bauteilsubstrats 1 mit einer Bondschicht 3 vor dem Vereinzelungsprozess stellt daher einen wichtigen Aspekt dar.

Die Figur l e zeigt einen fünften Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens und somit die Oberflächenbehandlung. Unter einer Oberflächenbehandlung kann eine Entfernung von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen und/oder Oberflächenaktivierung und/oder Deposition einer Schicht für das Bonden der Bauteile 4 mit dem im weiteren Verfahren zur Verfügung gestellten Produktsubstrat 8 verstanden werden. Dieser Verfahrensschritt kann insbesondere gleichzeitig mit dem vorhergehenden Verfahrensschritt durchgeführt werden, wenn es sich bei der Schutzschicht 2 um ein Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen gehandelt hat.

Da das beispielhafte Verfahren bereits in einem evakuierten Modulsystem erfolgt (siehe Figur 3), kann die (zweite) Bauteiloberfläche 4o nach der Entfernung von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen nicht erneut kontaminieren. Die Entfernung von Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen kann mit j edem dafür geeigneten Verfahren bzw. j eder dafür geeigneten Vorrichtung erfolgen. Besonders bevorzugt i st allerdings die Entfernung der Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen durch einen Partikel- insbesondere lonenstrahl . Analoge Überlegungen gelten für eine Stickstoffentfernung. Insbesondere während und/oder nach einer Entfernung der Sauerstoff- und/oder Stickstoffverbindungen kann eine Aktivierung der Oberfläche erfolgen. Denkbar ist auch eine gewollte Hydrophilisierung der Bauteiloberfläche 4o, um den sogenannten Prebond zwischen den Bauteilen 4 und dem späteren Produktsub strat 8 zu verbessern.

Denkbar ist auch, dass absichtlich spezielle, organische und/oder anorganische, Schichten abgeschieden werden, um eine Verbindung zwischen dem Bauteil 4 und dem Produktsubstrat 8 herzustellen. Insbesondere verfügt das Bauteil 4 über ein, vorzugsweise natives, Oxid. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verfügt das Bauteil 4 über eine Hybridbondoberfläche. Eine Hybridbondoberfläche ist eine, vorwiegend aus Oxid bestehende Oberfläche, in denen sich metallische Bereiche, insbesondere aus Kupfer, befinden. Die metallischen Bereiche stellen die Kontaktstellen für die elektrische Kontaktierung zu den funktionalen Bereichen des Bauteils 4 dar.

Insbesondere bei einem Direktbond zwischen dem Bauteil 4 und einem Produktsub strat 8 kann die so entstehende Grenzfläche bei entsprechend gewählten Werkstoffen opti sch transparent und/oder elektrisch leitfähig sein. Denkbar ist auch, dass sich auf der Bauteiloberfläche 4o und dem Produktsub strat 8 elektrische und dielektrische Bereiche befinden, die j eweils zueinander gebondet werden. Bei den elektrischen Bereichen handelt es sich dann vorzugsweise um Kontaktierungsstellen, die eine elektri sch leitfähige Verbindung zwischen dem Produktsubstrat 8 und dem Bauteil 4 herstellen. Diese Bonds zwischen zwei Bauteilen, die über elektrische und dielektrische Bereiche bzw. Oberflächen verfügen, werden Hybridbonds genannt. Deren ausführlicher Aufbau und Verwendung sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Es wird allerdings offenbart, dass das Verfahren insbesondere für die Herstellung von Hybridbonds geeignet und sogar ausgelegt ist. Die Figur If zeigt einen sechsten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem ein Produktsubstrat 8 relativ zum Trägersub strat 6 ausgerichtet und kontaktiert wird. Die Kraft, mit der das Produktsubstrat 8 auf die Bauteile 4, 4‘ und damit das Trägersub strat 6 drückt liegt zwischen IN und l OOkN, vorzugsweise zwischen IN und l OkN, noch bevorzugter zwischen IN und I kN, am bevorzugtesten zwischen IN und 100N, am allerbevorzugtesten zwischen IN und I ON. Bevorzugt sind also geringe Kräfte um die Bauteile 4, 4‘ und/oder das Produktsubstrat 8 möglichst nicht zu beschädigen.

Die Ausrichtung erfolgt dabei über die Ausrichtungsmarken 5“ des Trägersubstrats 6 und des Produktsubstrats 8. Dabei können die angebrachten Bauteile 4‘ in diesem Kontaktierungsprozess als Stützbauteile wirken. Diesem Verfahrensschritt kann optional noch ein Verfahrensschritt folgen, bei dem die Haftwirkung zwischen der Bauteiloberfläche 4o und der Produktsub stratoberfläche 8o erhöht wird. Denkbar ist beispielsweise ein Wärmebehandlungsschritt bei mehr als 50°C, vorzugsweise mehr als 75 °C, noch bevorzugter mehr als 100°C, am bevorzugtesten mehr als 150°C . Vorzugsweise sollte aber die direkte Kontaktierung eine Haftung erzeugen die stark genug ist um die Bauteile 4 im nächsten Verfahrensschritt entlang der Bondschicht 3 zu trennen. Dann kann vorzugsweise auf eine Temperaturbehandlung verzichtet werden, die nachteilig wäre, da das Material der Bondschicht 3 ausgasen könnte.

Die Figur 1 g zeigt einen siebten Verfahrensschritt des beispielhaften Verfahrens, bei dem die Trennung des Produktsubstrats 8 vom Trägersubstrat 6 erfolgt.

In einer Ausführungsform kann die Trennung rein mechanisch erfolgen. Dabei wird ausgenutzt, dass die Haftwirkung der Bauteile 4 relativ zum Produktsub strat 8 größer ist als die Haftreibung der Bauteile zum Trägersubstrat 6.

Alternativ und bevorzugt kann die Bondschicht zwischen dem Bauteil 4 und dem Trägersub strat 6 geschwächt werden. Diese Schwächung kann vollflächig oder selektiv pro Bauteil 4 erfolgen.

Denkbar ist eine thermische Beaufschlagung der Bondschicht 3 durch eine thermische Behandlung aller Bauteile, beispielsweise in einem Ofen.

Alternativ ist eine selektive, thermische Beaufschlagung, insbesondere durch einen Laser, denkbar. Der Laser wird dabei selektiv auf die Bondschicht fokussiert und schwächt diese. Die Wellenlänge des Verwendeten Lasers liegt zwischen 140 nm und 6000 nm, umfasst also Laser mit Wellenlängen im UV- bis in den Infrarotbereich. Die genaue verwendete Laserwellenlänge hängt vom verwendeten Material für die Bondschicht 8 ab .

Denkbar ist die Verwendung einer elektromagnetischen Strahlung, welche die Adhäsion der Bondschicht 3 dadurch schwächt, dass Bindungen der Makromoleküle gebrochen werden.

Alternativ denkbar ist, dass die Adhäsion der Bondschicht 3 durch Mikrowellenstrahlung reduziert wird.

Die Bondschicht 3 bleibt beim Abheben des Produktsubstrats 8 vorzugsweise und im Allgemeinen teilweise auf den Bauteilen 4 und teilweise auf dem Trägersubstrat 6 zurück und kann in einem späteren Reinigungsschritt entfernt werden.

Am Ende dieses Verfahrensschritts erhält man mehrere Bauteile 4 auf einem Produktsub strat 8.

Die Figur 2 zeigt eine Oberansicht eines Trägersubstrats 6. Auf dem Trägersubstrat 6 befinden sich beispielhaft vier Bauteile 4‘ , die als Stützbauteile dienen. Sie haben im Verfahrensschritt gemäß Figur l e eine stützende Wirkung. Über das Trägersub strat 6 verteilt befinden sich mehrere Ausrichtungsmarken 5 ‘ . Exemplarisch wurden sechszehn Ausrichtungsmarken 5 ‘ eingezeichnet. Die erste Ausrichtungsmarke 5 ‘ wird von einem Bauteil 4 mit einer Ausrichtungsmarke 5 verdeckt. Am Trägersubstrat 6 befinden sich noch zwei Ausrichtungsmarken 5“ , die der Ausrichtung des Trägersubstrats 6 zum Produktsubstrat 8 (nicht eingezeichnet, siehe Figur l e) dienen. Die Ausrichtungsmarken 5 (weiß), 5 ‘ (schwarz) und 5“ (grau) wurden der Übersichtlichkeit halber unterschiedlich gefärbt, um die Anschaulichkeit zu unterstützen. Die Bauteile 4 werden ausschließlich in einem Bauteilpositionierbereich 12 positioniert und gebondet. Wird nun im sechsten Verfahrensschritt (siehe Fig. I f) ein Produktsubstrat 8 auf die Bauteile 4 gebondet und würden sich die Bauteile 4‘ nicht auf dem Trägersubstrat 6 befinden, dann könnte bei zu großer Druckbeaufschlagung das Produktsub strat 8 peripher in Richtung des Trägersub strats 6 gedrückt werden und im schlimmsten Fall sogar brechen. Durch die Verwendung der Bauteile 4‘ als Stützelemente, kann das verhindert werden. Die Bauteile 4‘ stellen daher einen wichtigen Aspekt dar.

Die Figur 3 zeigt eine Oberansicht eines exemplarischen Modulsystems 9, bestehend aus mehreren Modulen 10, 10‘ , 10“ , 10‘“ , 10““ . Die Anzahl der Module ist beliebig. Beispielhaft und nicht einschränkend sind die Module 10, 10 ‘ , 10“ , 10‘“ , 10““ folgendermaßen konstruiert. Das Modul 10 stellt ein Belackungsmodul dar, in dem die Bondschicht 3 und/oder die Schutzschicht 2 aufgetragen werden können (siehe Figur l a). Das Modul 10‘ stellt ein Vereinzelungsmodul dar, in dem das Bauteilsubstrat 1 vereinzelt werden kann (siehe Figur 1b). Das Modul 10“ stellt ein Ausrichtungs- und Bondmodul dar, in dem die einzelnen Bauteile 4, 4‘ , auf einem Trägersubstrat 6 ausgerichtet und positioniert werden können. In diesem Modul befindet sich also vorzugsweise eine Art Pick-and-Place Vorrichtung. Das Modul 10“ ‘ stellt ein Reinigungsmodul dar, indem die Schutzschicht 2 entfernt werden kann. Das Modul 10““ stellt ein Ausrichtungs- und Bondmodul dar, in dem Substrate, insbesondere das mit Bauteilen 4, 4‘ bestückte Trägersubstrat 6 und ein Produktsub strat 8 zueinander ausgerichtet und miteinander verbündet werden können. Dabei kann eine Aufgabe auch von einem Modul erledigt werden, sollten sich in dem Modul die notwendigen Vorrichtungen befinden. Denkbar ist auch, dass das Modulsystem 9 über weitere Module verfügt. Insbesondere die Beschichtung und die Vereinzelung können auch außerhalb des Modulsystems 9 erfolgen, sodass nur die bereits vereinzelten Bauteile 4, 4‘ in das Modulsystem 9 eingebracht werden. In diesem Fall könnten die beiden oben genannten Module 10, 10‘ ausgespart werden. Dabei i st von Bedeutung, dass das Modulsystem 9, insbesondere die einzelnen Module untereinander, den Transfer der Bauteile 4, 4‘ und der Substrate 6, 8 erlauben, ohne diese der Atmosphäre auszusetzen.

Das gesamte Modulsystem 9 ist daher evaluierbar und zur umgebenden Atmosphäre hin abschließbar. Vorzugsweise erfolgt das Laden und Entladen aller notwendigen Obj ekte über eine Schleuse 1 1 , sodass der Innenraum des Modulsystems 9 vorzugsweise möglichst lang evakuiert bleiben kann.

Das Modulsystem 9 bzw. die einzelnen Module 10, 10‘ , 10“ , 10‘“ , 10““ können auf einen Druck unter I bar, vorzugsweise unter 1 mbar, noch bevorzugter unter 10' ⁵ mbar, am bevorzugtesten unter 10' ⁹ mbar, am allerbevorzugtesten bis zu 10' ¹² mbar evakuiert werden. Diese Angaben entsprechen den vorgeschlagenen Werten des vorherrschenden Vakuums. Die Figur 4 zeigt eine Seitenansicht eines vorgefertigten Trägersubstrats 6, mit bereits bestückten Bauteilen 4‘ , die im beispielhaften Verfahren der Stabilisierung und Druckverteilung dienen. Ein derartig vorgefertigtes Trägersubstrat 6 kann in ein Modulsystem 9 geladen und sofort verwendet werden. Insbesondere wenn die Bauteile 4, gemäß dem beispielhaften Verfahren, bereits vor ihrer Vereinzelung mit der Bondschicht 3 beschichtet wurden, kann das vorgefertigte Trägersubstrat 6 schnell mit weiteren Bauteilen 4 bestückt werden. Nach dem Transfer der Bauteile 4 auf das Produktsub strat 8 (siehe Figur 1 g) kann das Trägersubstrat 6, insbesondere nach einer Reinigung, wiederverwendet werden.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

1 Bauteilsubstrat lo (zweite) obere Bauteilsubstratoberfläche lu (erste) untere Bauteilsubstratoberfläche

Schutzschicht

3 Bondschicht , 4‘ Bauteil, Stützbauteil o Bauteil Oberfläche

5, 5‘, 5‘ Ausrichtungsmarke

6 Trägersubstrat

6o Trägersubstratoberfläche

7 Oberflächenbehandlungsmittel

8 Produktsubstrat

9 Modulsystem

10, 10‘, 10“, 10‘“, 10““ Modul

11 Schleuse

12 Bauteilpositionierbereich