DE102006009353A1 - Wafer treatment, involves coating front side of wafer with layer with separation properties and carrier layer, where carrier layer exhibits electrostatic properties and includes elastomer layer or hard layer of polyimide - Google Patents

Wafer treatment, involves coating front side of wafer with layer with separation properties and carrier layer, where carrier layer exhibits electrostatic properties and includes elastomer layer or hard layer of polyimide Download PDF

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Abstract

Wafer treatment involves coating a front side of a wafer with a layer with separation properties and a carrier layer, where the carrier layer exhibits electrostatic properties. An elastomer layer (5) and a hard layer of polyimide (6) are provided in the carrier layer, where the elastomer layer and the hard layer are fixed by electrostatic surfaces and/or electrostatic devices. Multiple layers of the carrier layer are supported by a mixture of suitable materials or by the material selection of the electrostatic properties of the carrier layer.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung soll es erleichtern, dünnere Wafer zu fertigen und/oder sicherer zu bearbeiten und/oder den Fertigungsaufwand beim Herstellen von elektrischen Bauelementen und/oder Schaltungen, und/oder Sensoren u.s.w. zu reduzieren und/oder kostengünstiger zu gestalten und/oder – aber insbesondere – die Beschichtung der Rückseite des gedünnten Wafers ermöglichen und/oder erleichtern. Diese Erleichterung besteht in seiner Eignung für das elektrostatische Haltern und Trägern von Wafern.The Invention is intended to facilitate thinner wafers to manufacture and / or safer to work on and / or the production cost in the manufacture of electrical components and / or circuits, and / or sensors, etc. reduce and / or cost-effective to shape and / or - but especially the Coating the back of the thinned Enable wafers and / or facilitate. This relief is its suitability for the electrostatic Holders and straps of wafers.

Stand der Technikwas standing of the technique

Die Verfahrensweise im Stand der Technik kann von Anwender zu Anwender abweichen. Generell wird jedoch wie folgt verfahren. Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen und Schaltungen (Dioden, Transistoren, IC's, Sensoren etc.) werden auf Wafer (Scheiben aus Silizium, GaAs etc.) mittels verschiedener Technologien Strukturen, Schichten u.a. aufgebracht. Gegenwärtig werden diese Wafer nach Abschluss der hierzu notwendigen Fertigungsschritte auf der Vorderseite (aktive Seite bzw. Seite auf der sich die aufgebrachten Strukturen befinden) mit einer Schutzfolie oder einer sonstigen Schutzschicht versehen. Diese Folie bzw. Schicht hat die Aufgabe, die Waferoberseite und somit die aufgebrachten elektrischen und mechanischen Strukturen während des anschließend folgenden Dünnens des Wafers (durch Grinden, Läppen, Schleifen, Ätzen usw. der Rückseite) zu schützen. Nach Aufbringen der Folie oder Schicht wird der Wafer auf der rückwärtigen Seite abgedünnt. Dadurch wird die ursprüngliche Dicke des Wafers reduziert. Die verbleibende Restdicke wird nachhaltig, von den zu erwartenden mechanischen Belastungen und/oder der nachfolgenden Prozessschritte bestimmt, die ohne signifikante Erhöhung einer Bruchgefahr überstanden werden müssen. Nach dem Abdünnen kann sich zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers eine chemische Behandlung der Waferrückseite anschließen. Nach eventuellen Reinigungsschritten wird die Schutzfolie von der Waferoberseite abgezogen bzw. entfernt. Es können sich nun eventuelle weitere Fertigungsschritte und/oder Maßnahmen der Verbesserung von Eigenschaften und/oder Untersuchungen anschließen. Vielfach wird die Rückseite des gedünnten Wafers mit einer metallischen Schicht überzogen. Dieses Beschichtungsverfahren erfolgt meist mittels Sputtern oder ähnlichen Abscheideverfahren im Vakuum und bedingt vielfach thermische Belastung und/oder thermische Unterstützung. Danach wird der Wafer mit der Rückseite nach unten (aktive Seite nach oben) auf eine Sägefolie {Expansionsfolie bzw. Rahmen) aufgelegt. Abschließend erfolgt das Sägen des Wafers (Vereinzeln der Bauteile) mittels Rotationstrennscheiben oder anderer mechanischer Sägevorrichtungen. Vereinzelt kommen hierbei auch bereits Lasertrennverfahren zur Anwendung. Vereinzelt werden Wafer hierbei auch gebrochen, wobei vereinzelt unterstützende Verfahren des Ritzens zur Anwendung gelangen. Mit den herkömmlichen Verfahren ist es sehr schwierig, dünne Wafer zu behandeln bzw. herzustellen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich u.a. aus dem umstand, dass der Wafer nach dem Abdünnen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden muss. Diese Belastungen treten u.a. auf:

  • a) während dem Abziehen der Schutzfolie bzw. Schutzschicht, die während des Abdünnens die Wafervorderseite schützt,
  • b) während des Auflegens des Wafers auf die Sägefolie, und
  • c) während des Transportes zwischen dem Abdünnen und dem Vereinzeln des Wafers und aller eventuell dazwischen geschalteten Fertigungsschritte. Insbesondere aber bei der Beschichtung der Rückseite. Wobei es unerheblich ist, ob dieser Beschichtungsprozess vor oder nach dem Vereinzeln des Wafers stattfindet.
The prior art technique may vary from user to user. Generally, however, the procedure is as follows. In the production of electronic components and circuits (diodes, transistors, ICs, sensors, etc.), structures, layers, etc. are applied to wafers (slices of silicon, GaAs, etc.) by means of various technologies. At present, these wafers are provided with a protective film or other protective layer on completion of the necessary manufacturing steps on the front side (active side or side on which the applied structures are located). This film or layer has the task of the wafer top side and thus the applied electrical and mechanical structures during the subsequent subsequent thinning of the wafer to protect (by grind, lapping, grinding, etching, etc. of the back). After applying the film or layer, the wafer is thinned on the back side. This reduces the original thickness of the wafer. The remaining residual thickness is determined sustainably by the expected mechanical loads and / or the subsequent process steps which have to be overcome without a significant increase in the risk of breakage. After thinning, a chemical treatment of the wafer back can be added to improve the fracture properties of the wafer. After any cleaning steps, the protective film is peeled off or removed from the wafer top side. It may now be followed by any further manufacturing steps and / or measures to improve properties and / or investigations. In many cases, the back of the thinned wafer is coated with a metallic layer. This coating process is usually done by sputtering or similar deposition in a vacuum and often requires thermal stress and / or thermal support. The wafer is then placed backside down (active side up) on a sawing foil (expansion foil or frame). Finally, the sawing of the wafer (singulation of the components) is carried out by means of rotary cutting discs or other mechanical sawing devices. Occasionally, laser separation processes are already being used. Occasionally, wafers are also broken, with occasional supporting methods of scratching being used. With the conventional methods, it is very difficult to handle thin wafers. These difficulties arise, among other things, from the fact that the wafer must be subjected to mechanical stresses after thinning. These loads occur, inter alia:
  • a) during the removal of the protective film or protective layer, which protects the wafer front during thinning,
  • b) while placing the wafer on the sawing foil, and
  • c) during transport between the thinning and the dicing of the wafer and all possibly interconnected manufacturing steps. But especially when coating the back. It does not matter whether this coating process takes place before or after the wafer is singulated.

Alternativ zu den aufgezeigten Verfahren werden heute schon Verfahren zur Anwendung gebracht und/oder entwickelt, bei denen der Wafer auf der Oberfläche (der strukturierten Seite) bereits vor dem Dünnungprozess mittels Schleifen von Ritzstrukturen und/oder Ritzen und/oder chemischen Ätzen und oder Plasmaätzen von Gräben und/oder Strukturen so strukturiert wird, dass diese Strukturen während des sich anschließenden Dünnungsprozesses mittels mechanischer und oder chemischer Verfahren freigelegt werden und somit dabei eine Vereinzelung des Wafers stattfindet.alternative The methods already described are already being used for procedures brought and / or developed, in which the wafer on the surface (the structured side) already before the thinning process by means of grinding of scribed structures and / or cracks and / or chemical etching and or plasma etching of trenches and / or structures are structured so that these structures during the subsequent thinning process be exposed by mechanical and or chemical methods and thus a separation of the wafer takes place.

In der Erfinderanmeldung mit internationaler Patentanmeldung PCT/EP03/13434 wird nunmehr ein Verfahren beschrieben, bei der eine Trennschicht zur Anwendung kommt. Diese Trennschicht wird hierbei vorzugsweise direkt auf die aktive Seite des Wafers aufgebracht und mittels geeigneter Materialien verstärkt. Hierbei übernimmt dieses Material die Funktion eines Trägers, der mittels der Trennschicht wieder vom Wafer abgelöst werden kann.In the inventor application with international patent application PCT / EP03 / 13434 Now, a method will be described in which a release layer for Application comes. This separation layer is preferably direct applied to the active side of the wafer and by means of suitable Reinforced materials. This takes over this material has the function of a carrier, by means of the separating layer again detached from the wafer can be.

Nachteile des Standes der Technikdisadvantage of the prior art

In der als Stand der Technik aufgeführten internationalen Patentanmeldung PCT/EP03/13434 wird eine Trägerschicht erwähnt, die hinsichtlich ihrer technologischen Gestaltung nicht weiterführend beschrieben ist. In der Anmeldung 10 2006 004 834.2 beim Deutschen Patent- und Markenamt wird eine Mehrlagenschichtsystem beschrieben, die zumindest aus einer harten Schicht besteht, welche den Träger vorrangig stabilisieren soll und einer weichen Schicht, welche sich der Topografie der Waferoberfläche – der aktiven Seite des Wafer – anpassen soll und diese vorrangig schützen soll. Die Benutzung des in beiden Erfindungen vereinfacht das Handling und Trägern eines Wafers. Die Methodik für eine Anwendung von Verfahren zum Haltern oder Fixieren von Wafern und ihres Trägers mittels elektrostatischer Verfahren wird allerdings nicht weiter beschriebenInternational patent application PCT / EP03 / 13434, cited as state of the art, mentions a carrier layer which is not described further in terms of its technological design. In the application 10 2006 004 834.2 at the German Patent and Trademark Office, a multi-layer system is described, which consists of at least a hard layer which is to stabilize the carrier primarily and a soft Layer, which should adapt to the topography of the wafer surface - the active side of the wafer - and protect it as a priority. The use of the invention in both simplifies handling and supporting a wafer. However, the methodology for using methods of holding or fixing wafers and their support by means of electrostatic methods will not be further described

Aufgabe der Erfindungtask the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP03/13434 aufgeführte Trägerschicht – die in der Anmeldung 10 2006 004 834.2 beim Deutschen Patent- und Markenamt weiterführend beschrieben wird – so zu beschreiben, dass diese wirtschaftlich, effizient und technologisch einfach aufgebracht werden kann. Insbesondere soll hierbei aber das Haltern und/oder Fixieren des Wafers und seines Trägers vereinfacht werden, in dem hierfür auch Verfahren der elektrostatischen Aufladung anwendbar sind.Of the Invention is the object of the international Patent Application PCT / EP03 / 13434 listed carrier layer - in the application 10 2006 004 834.2 at the German Patent and Trademark Office is described further - so to Describe that these are economical, efficient and technological can be easily applied. In particular, but here facilitates the holding and / or fixing of the wafer and its carrier be in that for that Also methods of electrostatic charging are applicable.

Lösung der AufgabeSolution of task

In der internationalen Patentanmeldung PCT/EP03/13434 wird ein Wafer beschrieben, der mit einer Trennschicht überzogen wurde. Mit der Anmeldung 10 2006 004 834.2 beim Deutschen Patent- und Markenamt wird dieser weiterführend als Mehrlagenschichtsystem beschrieben. Er besteht hierbei zumindest aus einer Schicht Elastomer und einer harten Schicht.In International Patent Application PCT / EP03 / 13434 becomes a wafer described, which was coated with a release layer. With the registration 10 2006 004 834.2 at the German Patent and Trademark Office this is BEYOND described as multi-layer system. He exists here at least from a layer of elastomer and a hard layer.

Die Erfindung beschreibt, dass die beschriebenen Schichten und/oder weitere Schichten so modifiziert, hergestellt und/oder mit geeigneten Materialien angereichert sind, dass sie sich selber elektrostatisch aufladen lassen, oder von anderen elektrostatisch aufgeladenen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lassen. Es ist möglich, dass der Träger speziell für die Erlangung geeigneter elektrostatischer Eigenschaften mit einer Schicht versehen wird, die dieses erleichtert oder erst ermöglicht.The Invention describes that the described layers and / or other layers modified, manufactured and / or with suitable Enriched materials are that they themselves electrostatically or other electrostatically charged surfaces and / or Fix the equipment. It is possible that the carrier is special for the Obtaining suitable electrostatic properties with a layer provided, which makes this easier or only possible.

Diese Eigenschaft der elektrostatischen Aufladung oder der Eigenschaft sichvon anderen elektrostatisch aufgeladenen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lassen kann von den für die Herstellung der Schicht und/oder Schichten verwendeten Materialien resultieren. Sie kann bei diesen Materialien aber durch Zugabe von geeigneten Materialien wie zum Beispiel geeigneten Metallen, Oxyden oder anderen anorganischen und/oder organischen und/oder anderen Materialien erzielt werden.These Property of electrostatic charge or property from other electrostatically charged surfaces and / or Devices can be fixed by the for the production of the layer and / or layers of materials used. she can but with these materials by adding suitable materials such as suitable metals, oxides or other inorganic and / or organic and / or other materials.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung ermöglicht die Realisierung wesentlicher technologischer Vorteile in der Fertigung und die Handhabung von Wafern bei der Herstellung von elektrischen Bauelementen, IC's, Sensoren usw.. Mit dem Verfahren wird die Fertigung vereinfacht und kostengünstiger gestaltet. Weiterhin können geringere Waferscheibendicken einfacher, wirtschaftlicher und sicherer realisiert werden.The Invention allows the realization of significant technological advantages in production and the handling of wafers in the manufacture of electrical Components, IC's, Sensors, etc. The process simplifies manufacturing and cheaper designed. Furthermore you can lower wafer thicknesses easier, more economical and safer will be realized.

Über die Vorteile der internationalen Patentanmeldung PCT/EP03/13434 hinaus ergeben sich Vorteile bei der wirtschaftlichen und effizienten Beschichtung eines Trägers für dünne Wafer.About the Advantages of International Patent Application PCT / EP03 / 13434 addition There are advantages in the economical and efficient coating a carrier for thin wafers.

Insbesondere die beschriebene Verfahrensweise, bei der der Träger mittels eines Schichtsystems (Mehrlagenfolie) aus einer Lage Elastomer und einer Lage Polyimid in Form einer konfektionierbaren Folie Anwendung erfährt, vereinfacht die wirtschaftliche Nutzung.Especially the procedure described, in which the carrier by means of a layer system (Multilayer film) of a layer of elastomer and a layer of polyimide learns in the form of a customizable film application simplifies the economic use.

Der Wafer lässt sich nunmehr mittels der elektrostatischen Eigenschaften seines Trägers und/oder der Wechselwirkung des Trägers mit elektrostatisch aufgeladenen Oberflächen und Einrichtungen fixieren. Dieses trifft insbesondere bei Anwendungen zu, bei denen der Wafer im Vakuum prozessiert wird.Of the Wafer leaves now by means of the electrostatic properties of his Carrier and / or the interaction of the carrier fix with electrostatically charged surfaces and equipment. This is especially true in applications where the wafer is processed in a vacuum.

Beispielbeschreibungexample Description

Angenommene Voraussetzung ist, dass der Wafer bereits die Fertigungsschritte zum Aufbringen der elektrischen Bauelemente und/oder der mechanischen Strukturierung oder Schichten maßgeblich durchlaufen hat. Es hat nunmehr einen Durchmesser von 200mm eine Dicke von 800μm und besitzt auf seiner aktiven Seite Bumps mit einer Höhe von 80μm. Der Wafer soll abschließend auf eine Restdicke von 50μm gedünnt werden.accepted A prerequisite is that the wafer already has the production steps for applying the electrical components and / or the mechanical Structuring or layers has significantly gone through. It now has a diameter of 200mm a thickness of 800μm and has on its active side bumps with a height of 80μm. The wafer should finally open a residual thickness of 50μm thinned become.

Der Wafer wir nunmehr mit einer Trägerschicht überzogen, wobei unerheblich ist, ob diese aus einer oder mehreren Schichten besteht. Aufgrund der Eigenschaft des Trägers und seiner Schicht oder Schichten kann dieser mittels elektrostatischer Aufladung durch ihn selbst oder einer anderen Oberfläche oder Einrichtung fixiert und/oder gehalten und/oder transportiert werden. Bei den Einrichtungen kann es sich um Chucks handeln wie sie zum Beispiel bei der Firma UNAXIS, Lichtenstein bei vakuumtechnischen Prozessen Anwendung erfahren und/oder von der Firma PROTEC in Siegen Deutschland als Chuck oder Einrichtung hergestellt und angeboten werden.Of the Wafer we are now covered with a carrier layer, it is irrelevant whether these consist of one or more layers consists. Due to the property of the wearer and his layer or This layer can by means of electrostatic charge through fix it yourself or another surface or device and / or held and / or transported. At the facilities it can be chucks like those at the company UNAXIS, Lichtenstein experienced in vacuum-technical processes Application and / or by the company PROTEC in Siegen Germany as chuck or facility manufactured and offered.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.in the The invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen nicht maßstabsgerecht:It do not show to scale:

Zeichnung 1: Zeigt eine konfektionierte Folie bestehend aus einer Schicht Polyimid (z.B. Kapton) und einer Schicht Elastomer (z.B. Silikon). Die Folie ist zum Schutz auf der Seite des Elastomers mit einer Folie überzogen, welche vor dem Aufbringen der Folie auf dem Wafer abgezogen wird.

  • Erste Schicht des Trägers (vorzugsweise Elastomer) bezeichnet mit 5
  • Zweite Schicht des Trägers (vorzugsweise Polyimid) (die hier beispielhaft für das elektrostatische Aufladen geeignet ist) bezeichnet mit 6
  • Achtung! Anstelle der dargestellten zweiten Schicht (6) kann auch jede andere Schicht oder alle Schichten für das elektrostatische Aufladen geeignet sein.
  • Schutzfolie bezeichnet mit 9
Drawing 1: Shows a pre-fabricated foil consisting of a layer of polyimide (eg Kapton) and a layer of elastomer (eg silicone). The film is coated with a film for protection on the side of the elastomer which is peeled off prior to application of the film to the wafer.
  • First layer of the carrier (preferably elastomer) referred to with 5
  • Second layer of the support (preferably polyimide) (which is suitable here for the electrostatic charging) denoted by 6
  • Attention! Instead of the illustrated second layer ( 6 ), any other layer or layers may be suitable for electrostatic charging.
  • Protective film marked with 9

Zeichnung 2: Zeigt eine konfektionierte Folie, welche mit einem Wafer auf dessen strukturierter Seite verpresst (gebondet) wurde.

  • Wafer bezeichnet mit 1
  • Strukturierte (aktive) Zone des Wafers bezeichnet mit 2
  • Schutzschicht (Passivierung) der strukturierten (aktiven) Zone des Wafer bezeichnet mit 3
  • Trennschicht bezeichnet mit 4
  • Erste Schicht des Trägers (vorzugsweise Elastomer) bezeichnet mit 5
  • Zweite Schicht des Trägers (vorzugsweise Polyimid) bezeichnet mit 6
  • Bumps bezeichnet mit 7
  • Eventuelle Ritz- oder Ätzgräben bezeichnet mit 8
Drawing 2: Shows a pre-fabricated foil that has been pressed (bonded) to a wafer on its structured side.
  • Wafer designates with 1
  • Structured (active) zone of the wafer designated with 2
  • Protective layer (passivation) of the structured (active) zone of the wafer designated with 3
  • Separating layer denoted by 4
  • First layer of the carrier (preferably elastomer) referred to with 5
  • Second layer of the support (preferably polyimide) designated with 6
  • Bumps designates with 7
  • Any scratches or etched trenches are marked with 8th

Claims (6)

Verfahren zum Behandeln von Wafern mit Bauelementen beim Abdünnen des Wafers und dem späteren Vereinzeln der Bauelemente und den gegebenenfalls dazwischen liegenden Fertigungsschritten, wobei die Vorderseite des Wafers mit einer Schicht mit Trenneigenschaft und einer Trägerschicht überzogen wird, wobei die Trägerschicht aufgrund ihrer elektrostatischen Eigenschaften eine Fixierung, Halterung und/oder Transport eines Wafer erleichtern und/oder ermöglichen soll.Method for treating wafers with components when thinning of the wafer and later Separating the components and the possibly intervening Manufacturing steps, wherein the front of the wafer with a layer coated with release property and a carrier layer, wherein the carrier layer due to their electrostatic properties a fixation, holder and / or transport of a wafer facilitate and / or allow should. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht zumindest aus einer elastomeren Schicht besteht, die für das elektrostatische Aufladen geeignet ist und/oder sich von elektrostatischen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lässt.The method of claim 1, wherein the carrier layer at least consists of an elastomeric layer, which is responsible for the electrostatic Charging is suitable and / or differs from electrostatic surfaces and / or Fix facilities. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht zumindest aus einer harten Schicht aus Polyimid besteht, die für das elektrostatische Aufladen geeignet ist und/oder sich von elektrostatischen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lässt.The method of claim 1, wherein the carrier layer at least consists of a hard layer of polyimide, which is responsible for the electrostatic Charging is suitable and / or differs from electrostatic surfaces and / or Fix facilities. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht zumindest aus einer Schicht besteht, die für das elektrostatische Aufladen geeignet ist und/oder sich von elektrostatischen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lässt.The method of claim 1, wherein the carrier layer at least consists of a layer responsible for the electrostatic charging is suitable and / or differs from electrostatic surfaces and / or Fix facilities. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägerschicht zumindest aus mehreren Schichten besteht, die für das elektrostatische Aufladen geeignet sind und/oder sich von elektrostatischen Oberflächen und/oder Einrichtungen fixieren lassen.The method of claim 1, wherein the carrier layer at least consists of several layers responsible for the electrostatic charging are suitable and / or resistant to electrostatic surfaces and / or Fix the equipment. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schicht oder Schichten des Trägers durch Beimengung geeigneter Materialien oder durch die stoffliche Auswahl ihre elektrostatischen Eigenschaften erhalten.The method of claim 1, wherein the layer or Layers of the carrier by adding suitable materials or by the material Selection to get their electrostatic properties.
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