DE10032283A1 - Separating device for work piece carrier e.g. for semiconductor wafers, influences adhesive properties of connecting layer to carrier for release of work piece - Google Patents
Separating device for work piece carrier e.g. for semiconductor wafers, influences adhesive properties of connecting layer to carrier for release of work pieceInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tren nen eines Werkstücks von einem Träger, eine Bearbeitungsvor richtung für Werkstücke und ein Verfahren zum Trennen eines Werkstück von einem Träger.The present invention relates to a device for separation a workpiece from a carrier, a machining process direction for workpieces and a method for separating a Workpiece from a carrier.
Für an Werkstücken durchzuführende Bearbeitungsschritte wer den diese Werkstücke häufig mit einem sogenannten Träger ver bunden, welcher das Werkstück haltert und einer einfachen Handhabung während des Bearbeitungsschritts zugänglich macht. Bei Bearbeitungsschritten, bei denen es im Werkstück zu Ver spannungen kommen kann, wird als Befestigungsmethode häufig eine Verklebung oder ähnliche Fixierung des Werkstücks am Halter verwendet, welche eine Oberfläche des Werkstücks flä chig mit dem Halter verbindet. Gerade bei leicht zerbrechli chen oder besonders dünnen Werkstücken, wie beispielsweise Wafern, tritt jedoch das Problem auf, daß bei der nachfolgen den Abnahme des Werkstücks vom Träger das Werkstück sich ver ziehen oder sogar brechen kann. Bei in der Halbleiterindu strie verwendeten Wafern tritt dieses Problem vorrangig bei der Behandlung und Herstellung von dünnen Wafern mit einer Enddicke von unter 100 Mikrometern auf. Bei Waferdurchmessern von mehr als 6 Zoll gibt es kein automatisches Verfahren der Trennung eines Trägers von seinem Wafer. Gerade beim Dün nungsschritt des Wafers nach seiner Produktion ist es jedoch für die Einhaltung der gewünschten und erforderlichen Plana rität notwendig, eine flächige Adhäsivverbindung von Wafer und Träger herzustellen. Unter einer flächigen Verbindung ist hierbei zu verstehen, daß ein Werkstück an einem maßgeblichen Anteil einer seiner Oberflächen kontinuierlich mit einer pas senden Oberfläche eines Trägers verbunden ist.For machining steps to be carried out on workpieces which these workpieces often ver with a so-called carrier tied, which holds the workpiece and a simple one Make handling accessible during the processing step. For processing steps in which there is Ver tensions, is often used as a fastening method an adhesive or similar fixation of the workpiece on Holder used, which flä a surface of the workpiece connected with the holder. Especially with slightly fragile Chen or particularly thin workpieces, such as Wafers, however, experience the problem that they follow the removal of the workpiece from the carrier ver the workpiece can pull or even break. In the semiconductor industry This problem occurs primarily in the wafers used the treatment and manufacture of thin wafers with a Final thickness of less than 100 micrometers. For wafer diameters of more than 6 inches there is no automatic procedure of the Separation of a carrier from its wafer. Especially with the dun However, it is the step of the wafer after its production for compliance with the desired and required plan rity necessary, a flat adhesive bond of wafer and manufacture carriers. Is under a flat connection to understand here that a workpiece is at a significant Share one of its surfaces continuously with a pas send surface of a carrier is connected.
Der Träger weist hierbei im allgemeinen einen weiteren Wafer auf oder besteht sogar aus diesem, gegen den der zu bearbei tende Wafer mit seiner Strukturseite geklebt wird.The carrier generally has a further wafer on or even consists of this, against which to work end of the wafer is glued with its structural side.
Derzeit erfolgt die Trennung von Träger und Wafer ausschließ lich manuell. Dies bedingt höhere Fertigungskosten und eine unvermeidbare Bruchrate durch Fehler beim Handling. Auch auf anderen Gebieten der Technik, beispielsweise beim Schleifen von Linsen, ist eine automatische Ablösung des Werkstücks von seinem Träger wünschenswert.Currently, the separation of carrier and wafer is excluded manual. This requires higher manufacturing costs and one unavoidable breakage rate due to handling errors. On too other areas of technology, for example grinding of lenses, is an automatic detachment of the workpiece from its wearer desirable.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein solches automatisierbares beziehungsweise automatisches Ablösen des Werkstücks von seinem Träger nach einem Behand lungsschritt zu ermöglichen.The present invention is therefore based on the object such an automatable or automatic Detachment of the workpiece from its carrier after a treatment step.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Vor richtung zum Trennen von zumindest einem Werkstück von einem Träger gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, einer Bear beitungsvorrichtung nach dem unabhängigen Patentanspruch 17, sowie einem Verfahren zum Trennen von Werkstücken von einem Träger gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 21. Weitere vor teilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Be schreibung.This task is solved by providing a pre direction for separating at least one workpiece from one Carrier according to independent claim 1, a bear processing device according to independent claim 17, and a method for separating workpieces from one Carrier according to independent claim 21. More before partial configurations, aspects and details of the invention result from the dependent claims and the Be scription.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Trennung zu bewir ken, indem auf eine Verbindungsschicht von außen physikalisch so eingewirkt wird, daß diese praktisch gleichzeitig über ih re gesamte Fläche ihre adhäsiven Eigenschaften verliert, einbüßt oder zumindest verringert, so daß sich das Werkstück von selbst vom Träger ablöst.The invention is based on the idea of causing the separation by physically connecting to a connection layer from the outside is so acted that this practically simultaneously over ih entire surface loses its adhesive properties, loses or at least reduced so that the workpiece of detaches itself from the wearer.
Demgemäß ist die Erfindung gerichtet auf eine Vorrichtung zum Trennen von zumindest einem Werkstück von einem Träger mit dem das zumindest eine Werkstück mittels einer adhäsiven Ver bindungsschicht flächig verbunden ist, wobei die Vorrichtung die adhäsiven Eigenschaften der Verbindungsschicht so beein flussen kann oder beeinflußt, daß sich das zumindest eine Werkstück vom Träger lösen kann.Accordingly, the invention is directed to an apparatus for Separating at least one workpiece from a carrier which the at least one workpiece by means of an adhesive Ver Binding layer is connected flat, the device thus affect the adhesive properties of the bonding layer can flow or influences that the at least one Can detach workpiece from the carrier.
Grundbedingung bei der Auswahl der für die Verbindungsschicht verwendeten Materialien ist, daß diese einer externen Beein flussung zugänglich sind. Die Verbindungsschicht kann bei spielsweise Klebstoff, Photolack oder Wachs aufweisen bezie hungsweise aus diesen Materialien bestehen.Basic condition when choosing the one for the connection layer Materials used is that this is an external leg flow are accessible. The connection layer can at have adhesive, photoresist or wax, for example consist of these materials.
Temperaturlösliche Klebstoffe sind beispielsweise Vinylaceta le oder Vinylacetate; lichtlösende Photolacke sind beispiels weise Diazoverbindungen, die Stickstoff abspalten und dadurch ihre Klebefähigkeit verlieren.Vinylaceta are examples of temperature-soluble adhesives le or vinyl acetates; light-releasing photoresists are an example wise diazo compounds that release nitrogen and thereby lose their adhesiveness.
Die Vorrichtung muß entsprechend an die verwendete Verbin dungsschicht angepaßt sein, so daß die durch sie mögliche physikalische Einflußnahme auf die Verbindungsschicht diese in ihren adhäsiven Eigenschaften beeinflussen, daß heißt be einträchtigen kann. Daher kann die Vorrichtung einer Heizvor richtung zum Erwärmen der Verbindungsschicht sein, wenn die adhäsiven Eigenschaften der Verbindungsschicht durch Erwär mung verminderbar sind. So ist es beispielsweise vorstellbar, ein wärmeempfindliches Wachs zu verwenden, das durch seine Verflüssigung bei Erwärmung seine adhäsiven Eigenschaften verliert, so daß sich das Werkstück ablösen kann. Geeignete, temperaturlösliche Klebstoffe sind z. B. Vinylacetale und Vinylacetate. Die Erwärmung kann hierbei durch eine Infrarot strahlungsguelle erfolgen, zumindest wenn das Werkstück und/oder der Träger für Infrarotstrahlen durchlässig sind. Dies ist beispielsweise bei dünn geschliffenen Wafern oder bei durchsichtigen Werkstücken in der Regel der Fall. Die In frarotstrahlungsquelle als Trennvorrichtung im Sinne der Er findung wird zum Trennen so am Werkstück/Trägerkomplex posi tioniert, daß eine gleichmäßige Erwärmung der Verbindungs schicht über deren ganzen Fläche möglich ist.The device must match the connector used be adapted so that the possible through them physical influence on the connection layer this influence in their adhesive properties, that means be can impair. Therefore, the device can be used for heating direction for heating the connection layer if the adhesive properties of the bonding layer by heating tion can be reduced. For example, it is conceivable to use a heat sensitive wax that is characterized by its Liquefaction when heated its adhesive properties loses so that the workpiece can come off. suitable Temperature-soluble adhesives are e.g. B. vinyl acetals and Vinyl acetates. The heating can be done by an infrared radiation source take place, at least when the workpiece and / or the carrier is transparent to infrared rays. This is, for example, in the case of thinly ground wafers or usually the case with transparent workpieces. The In infrared radiation source as a separation device in the sense of the Er is used to separate the workpiece / carrier complex posi tioned that uniform heating of the connection layer is possible over the entire surface.
Alternativ kann die Heizvorrichtung eine in den Träger inte grierte oder daran angebrachte Wärmequelle zur Erzeugung von Wärme im Träger sein, wobei der Träger die Wärme dann konduk tiv an die Verbindungsschicht abgeben kann oder abgibt. Bei diesem alternativen Verfahren muß der Träger wärmeleitend ausgestaltend sein. Eine Infrarotdurchlässigkeit von Träger oder Werkstück ist hierbei jedoch nicht mehr notwendig. Auch eine konduktive Erwärmung des Werkstücks ist möglich, bei spielsweise indem nach dem Bearbeitungsschritt die erfin dungsgemäße Vorrichtung in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird und dieses erwärmt.Alternatively, the heating device can be integrated into the carrier heat source or attached to it to generate Be heat in the carrier, the carrier then conducts the heat tiv can give or releases to the connection layer. at this alternative method, the carrier must be thermally conductive be creative. An infrared transmission from the wearer or workpiece is no longer necessary. Also a conductive heating of the workpiece is possible at for example by inventing after the processing step device according to the invention brought into contact with the workpiece and it is heated.
Bei entsprechender Lichtdurchlässigkeit von Träger und/oder Werkstück ist ebenfalls die Verwendung spezieller Photolacke möglich, welche auf Grund einer Belichtung entweder im sicht baren oder im Ultraviolettbereich ihnen inhärente, adhäsive Eigenschaften verlieren. Lichtlösliche Photolacke sind bei spielsweise Diazoverbindungen, welche bei Belichtung Stick stoff (N2) abspalten und dadurch ihre Klebfähigkeit verlie ren. With appropriate light transmittance of the carrier and / or workpiece, it is also possible to use special photoresists which, due to exposure, lose their inherent adhesive properties either in the visible or in the ultraviolet range. Light-soluble photoresists are, for example, diazo compounds which release nitrogen (N 2 ) when exposed to light and thereby lose their adhesiveness.
Die Trennvorrichtung kann ebenfalls eine Strahlenquelle für radioaktive Strahlen sein, wenn die adhäsiven Eigenschaften der Verbindungsschicht durch radioaktive Einstrahlung vermin derbar sind.The separation device can also be a radiation source for be radioactive rays if the adhesive properties reduce the connection layer by radioactive radiation are changeable.
Weiterhin kann die Vorrichtung zum Trennen eine Ultraschall quelle sein, wenn die adhäsiven Eigenschaften der Verbin dungsschicht durch Ultraschall verminderbar sind. Im einfach sten Fall können die Verbindungsschichten wiederum wärmeemp findlich sein, da der Ultraschall zu einer Erwärmung der Ver bindungsschicht führen kann. Es ist jedoch auch denkbar, spe zielle Verbindungsschichten bereitzustellen, welche gegenüber Ultraschall unabhängig von ihrer Erwärmung perzeptibel sind. Die Ultraschallquelle kann bei dieser bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung entweder unmittelbar mit dem Träger verbunden sein und diesen in Schwingung versetzen oder die Vorrichtung kann als solche ein Ultraschallbad sein, in das Träger und Werkstück eingetaucht werden, wobei sich die Ul traschallstrahlung dann beiden über das Flüssigkeitsmedium des Bads vermittelt.Furthermore, the device for separating an ultrasound be source when the adhesive properties of the verb can be reduced by ultrasound. Im simple In the best case, the connection layers can in turn be thermally be sensitive, since the ultrasound heats the ver bond layer can lead. However, it is also conceivable to provide certain connection layers, which are opposite Ultrasound are perceptible regardless of their warming. The ultrasound source can in this preferred embodiment tion form of the invention either directly with the carrier be connected and vibrate it or the As such, the device can be an ultrasonic bath into which Carrier and workpiece are immersed, the ul ultrasonic radiation then both over the liquid medium of the bathroom.
Die Vorrichtung zur Trennung kann weiterhin ein Vibrator sein, wenn die adhäsiven Eigenschaften der Verbindungsschicht durch Vibration verminderbar sind. Es stehen heute Materiali en zur Verfügung, welche ihre Eigenschaften bei Bewegung än dern. Hierbei ändert sich durch die geringe Energiezuführung durch eine Bewegung des Materials, beispielsweise durch Rüh ren oder Vibrieren, die Molekularstruktur des Materials so, daß es beispielsweise zwischen einem festen und einem flüssi gen Zustand wechseln kann.The separation device can also be a vibrator be when the adhesive properties of the tie layer can be reduced by vibration. There are materials today available which change their properties when moving countries. This changes due to the low energy supply by moving the material, for example by stirring or vibrate, the molecular structure of the material so that it is, for example, between a solid and a liquid can change state.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Werkstück ein Halbleiterwafer. Dieser kann beispielsweise mit einem Träger verbunden sein, der eine Scheibe auf weist, die mit ihm flächig durch die Verbindungsschicht ver bunden ist. Auch diese Scheibe des Trägers kann ein Halblei terwafer sein. In einer einfachen Ausführungsform ist der Träger ein Halbleiterwafer.In a particularly preferred embodiment of the invention the workpiece is a semiconductor wafer. This can, for example be connected to a carrier that has a disc points that ver with him through the connection layer is bound. This disk of the carrier can also be a semi-lead be wafer. In a simple embodiment, the Carrier a semiconductor wafer.
Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf eine Bearbeitungs vorrichtung zum Bearbeiten von zumindest einem Werkstück, das mittels einer adhäsiven Verbindungsschicht mit einem Träger flächig verbunden ist, wobei die Bearbeitungsvorrichtung eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung zur Beeinflussung der adhä siven Eigenschaften in der Verbindungsschicht aufweist, so daß sich das zumindest eine Werkstück vom Träger lösen kann. Das Bearbeiten in der Bearbeitungsvorrichtung kann beispiels weise ein Schleifvorgang sein. Besonders bevorzugt wird es, daß das Bearbeiten ein Dünnschleifen eines Halbleiterwafers ist. Das Bearbeiten kann ebenfalls ein Ätzen, Polieren oder Läppen eines Halbleiterwafers sein.The invention is further directed to machining device for processing at least one workpiece, the by means of an adhesive connection layer with a carrier is connected flat, the processing device a separation device according to the invention for influencing the adhä sive properties in the connection layer, so that the at least one workpiece can detach from the carrier. The processing in the processing device can, for example wise be a grinding process. It is particularly preferred that machining is a thin grinding of a semiconductor wafer is. The processing can also be an etching, polishing or Be lapping a semiconductor wafer.
Die Erfindung ist schließlich auf ein Verfahren zum Trennen von zumindest einem Werkstück von einem Träger gerichtet, wo bei das Werkstück mit dem Träger durch eine Verbindungs schicht flächig verbunden ist und das Verfahren folgenden Schritt aufweist:Finally, the invention is based on a method of separation of at least one workpiece directed from a carrier where by connecting the workpiece to the carrier layer is flatly connected and the process following Step has:
Beeinflussen der adhäsiven Eigenschaften der Verbindungs schicht mit einer externen, auf die gesamte Verbindungs schicht gleichzeitig einwirkenden Vorrichtung, so daß sich Träger und Werkstück voneinander lösen.Influencing the adhesive properties of the connection layer with an external, on the entire connection layer acting simultaneously device, so that Detach carrier and workpiece from each other.
Unter "voneinander lösen" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, daß keine nennenswerten Adhäsionskräfte zwischen den beiden miteinander verbundenen Objekten mehr vorhanden sind. Nicht hingegen ist im Sinne der vorliegenden Erfindung notwendig, daß die beiden Teile bereits einen räum lichen Abstand zueinander gewinnen. Die für das erfindungsge mäße Verfahren verwendetet Vorrichtung kann eine der erfin dungsgemäßen Vorrichtungen zum Trennen von Träger und Werk stück sein.Under "detach from each other" in the sense of the present invention it should be understood that there are no significant adhesive forces between the two interconnected objects more available. However, it is not in the sense of the present Invention necessary that the two parts already have a room distance from each other. The for the fiction The method used can be one of the inventions devices according to the invention for separating carrier and work be piece.
Das Verfahren kann den weiteren Schritt aufweisen:The method can have the further step:
Entfernen von noch auf dem Werkstück befindlichen Teilen der Verbindungsschicht.Removal of parts still on the workpiece Link layer.
Die Entfernung kann beispielsweise in der gleichen Anlage un mittelbar nach der Entfernung des Träger vom Werkstück mit einem geeigneten Lösungsmittel wie Isopropanol, EKC oder DMF gereinigt werden.The distance can, for example, be in the same system indirectly after the carrier has been removed from the workpiece a suitable solvent such as isopropanol, EKC or DMF getting cleaned.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren bringen eine Reihe von Vorteilen mit sich. So sinken die Her stellkosten und durch das Wegfallen des manuellen Entfer nungsschritts steigt der mögliche Durchsatz an Werkstücken. Mögliche Brüche der Werkstücke durch individuelle Handling fehler werden ausgeschlossen.The device according to the invention and the associated method bring a number of advantages. So the hearts sink costs and by eliminating the manual removal step increases the possible throughput of workpieces. Possible breakages of the workpieces through individual handling errors are excluded.
Hinzu kommt bei Anwendung der vorliegenden Erfindung im Be reich der Waferherstellung, daß erstmalig ein Herstellungs prozeß extrem dünner Wafer in großem Maßstab ermöglicht wird, wobei zusätzlich für alle Wafer identische Fertigungs- und Prozeßbedingungen vorliegen. Zudem ist eine Reinigung des Wa fers in der Bearbeitungsanlage möglich, da das manuelle Mani pulieren, welches außerhalb der Bearbeitungsvorrichtung er folgen müßte, entfallen kann. Bei Verwendung für Wafer kann die erfindungsgemäße Trennvorrichtung zur Trennung von Wafer und Träger in eine Einzelscheibenanlage, welche über ein für dünne Wafer geeignetes Handlingsystem, beispielsweise den Bernulligripper der Firma SEZ, integriert werden. Durch die zusätzlich mögliche Integration des Reinigungsschritts und der damit verbundenen Vorrichtungen in das Handlingsystem der Einzelscheibenanlage kann auch hier der Prozeßintegrations grad erhöht werden.In addition, when using the present invention in Be rich in wafer manufacturing that for the first time a manufacturing process of extremely thin wafers on a large scale, where in addition identical manufacturing and for all wafers Process conditions exist. In addition, cleaning the wa possible in the processing system as the manual mani pulverize which he outside of the processing device should follow, can be omitted. When used for wafers the separation device according to the invention for the separation of wafers and carrier in a single disc system, which over a for thin wafer suitable handling system, for example the Bernulli grippers from SEZ. Through the additionally possible integration of the cleaning step and the associated devices in the handling system of Single slice system can also be used here for process integration degrees are increased.
Claims (23)
- - Beeinflussen der adhäsiven Eigenschaften der Verbindungs schicht mit einer externen, auf die gesamte Verbindungs schicht gleichzeitig einwirkenden Vorrichtung, so daß sich Träger und Werkstück voneinander lösen.
- - Influencing the adhesive properties of the connection layer with an external device acting on the entire connection layer at the same time, so that the carrier and workpiece separate from one another.
- - Entfernen von noch auf dem Werkstück befindlichen Teilen der Verbindungsschicht.
- - Removal of parts of the connection layer that are still on the workpiece.
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