DE10140133A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte, wobei die Halbleiterscheibe in einem Abstand über der Trägerplatte gehalten und durch eine elastische Wand einer aufblähbaren Druckkammer konvex verformt wird und unter Einschluß einer klebenden Substanz auf die Trägerplatte gelegt und kraftschlüssig mit der Trägerplatte verbunden wird. Die Halbleiterscheibe wird in einem Randbereich angesaugt und über der Trägerplatte gehalten, dann wird das Ansaugen beendet und die Halbleiterscheibe konvex verformt auf die Trägerplatte fallengelassen und die Halbleiterscheibe nur mit einer Zentrumsfläche von der elastischen Wand der Druckkammer gegen die Trägerplatte gedrückt. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren, bei dem eine Halbleiterscheibe zur Vorbereitung einer einseitigen Politur auf einer Trägerplatte fixiert wird. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
  • Die Politur stellt in der Regel den letzten Arbeitsschritt dar, mit dem Unebenheiten, die auf den Seitenflächen der Halbleiterscheibe verblieben sind, beseitigt werden. Diese Unebenheiten stammen von vorangehenden Arbeitschritten wie Läppen oder Schleifen, die der Formgebung der Halbleiterscheiben dienen. Das gewünschte Endprodukt ist eine Halbleiterscheibe mit möglichst ebenen und planparallelen Seiten, die zur Herstellung elektronischer Bauelemente geeignet ist. Die einzuhaltenden Ebenheitskriterien werden ständig anspruchsvoller. Eines dieser Kriterien ist die sogenannte Nanotopologie, bei der die Mikrowelligkeit (waviness) betrachtet wird, die sich in kurzwelligen Steigungen mit Höhenunterschieden im Bereich von bis zu 50 nm äußert. Da die Politur ein Arbeitsschritt ist, der die Nanotopologie besonders beeinflußt, wurden bereits Vorschläge veröffentlicht, diesen Arbeitsschritt zu optimieren. In der JP-11-245163 ist offenbart, die Halbleiterscheibe mit einer Zentrumsfläche zuerst und unter dem Einfluß eines Vakuums auf die Trägerplatte aufzulegen und gegen die Trägerplatte zu pressen. Damit soll die Halbleiterscheibe ohne die Bildung von Lufteinschlüssen auf die Trägerplatte geklebt werden. Mit der selben Aufgabe befasst sich auch die JP-2000-127034, wobei als Lösung vorgeschlagen wird, die Halbleiterscheibe auf die Trägerplatte aufzulegen und mit Hilfe eines aufblähbaren Kissens mit einer Zentrumsfläche zuerst und schließlich vollflächig gegen die Trägerplatte zu pressen.
  • Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, eine weitere Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu erreichen, die sich in einer geringen Mikrowelligkeit der polierten Halbleiterscheibe niederschlägt.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte, wobei die Halbleiterscheibe in einem Abstand über der Trägerplatte gehalten und durch eine elastische Wand einer aufblähbaren Druckkammer konvex verformt wird und unter Einschluß einer klebenden Substanz auf die Trägerplatte gelegt und kraftschlüssig mit der Trägerplatte verbunden wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheibe in einem Randbereich angesaugt und über der Trägerplatte gehalten wird, das Ansaugen der Halbleiterscheibe beendet wird und die Halbleiterscheibe konvex verformt auf die Trägerplatte fallengelassen wird, und die Halbleiterscheibe nur mit einer Zentrumsfläche von der elastischen Wand der Druckkammer gegen die Trägerplatte gedrückt wird.
  • Es wurde gefunden, daß dem Auflegen der Halbleiterscheibe auf die Trägerplatte eine besondere Bedeutung zukommt. Überraschenderweise sind ungünstigere Nanotopologiewerte zu erwarten, wenn die Halbleiterscheibe mit Hilfe eines Vakuums an die Trägerplatte gesaugt wird, und zwar auch dann, wenn die Halbleiterscheibe konvex verformt angesaugt wird, um die Luft zwischen der Trägerplatte und der Halbleiterscheibe radial nach außen zu verdrängen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Halbleiterscheibe in konvex verformten Zustand auf die Trägerplatte fallen zu lassen und sie zunächst nur mit einer Zentrumsfläche gegen die Trägerplatte zu drücken. In diesem Zustand wird die Halbleiterscheibe nur über die Zentrumsfläche auf der Trägerplatte kraftschlüssig gegen Verrutschen fixiert. Die restliche Fläche der zur Trägerplatte weisenden Seite der Halbleiterscheibe liegt nur auf der Trägerplatte und der Substanz auf, die die klebende Verbindung schaffen soll. Das vollflächige Fixieren der Halbleiterscheibe auf der Trägerplatte erfolgt erst anschließend.
  • Die klebende Substanz wird vor dem Auflegen der Halbleiterscheibe entweder auf die Trägerplatte oder auf die zu fixierende Seite der Halbleiterscheibe aufgebracht, vorzugsweise indem die Substanz als Film aufgeschleudert wird oder indem kleine Inseln der Substanz mittels Siebdruck aufgetragen werden. Letzteres ist in der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 100 54 159.3 beschrieben und besonders bevorzugt.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Mittel zum Ansaugen der Halbeiterscheibe in einem Randbereich, und höhenverstellbare Stützen zum Halten der Halbleiterscheibe in einem Abstand über der Trägerplatte, und eine aufblähbare Druckkammer mit einer elastischen Wand zum Überführen der Halbleiterscheibe in eine konvexe Form und zum Anpressen der Halbleiterscheibe mit einer Zentrumsfläche gegen die Trägerplatte.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Figuren weiter erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen das erfindungsgemäße Auflegen einer Halbleiterscheibe zu Beginn und am Ende des Verfahrens unter Verwendung einer ersten, bevorzugten Vorrichtung. Die Fig. 3 und 4 zeigen das erfindungsgemäße Auflegen einer Halbleiterscheibe zu Beginn und am Ende des Verfahrens unter Verwendung einer zweiten, gleichermaßen bevorzugten Vorrichtung. Die Fig. 5 und 6 zeigen Abbildungen, die von einer Untersuchung der Nanotopologie von Halbleiterscheiben stammen.
  • Bei der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 handelt es sich um einen als Ring ausgebildeten Scheibenhalter 1 (ring chuck), an dessen Unterseite eine Halbleiterscheibe 5 angesaugt werden kann. Zu diesem Zweck sind im Scheibenhalter Kanäle 3 vorgesehen, die evakuiert und belüftet werden können. Der Durchmesser des Scheibenhalters ist so dimensioniert, daß die Halbleiterscheibe 1 in einem Randbereich angesaugt werden kann. Der Scheibenhalter besteht zweckmäßigerweise aus Metall oder Kunststoff. In seiner Mitte ist eine aufblähbare Druckkammer 9 angeordnet, die gemäß der dargestellten Ausführungsform von einem Träger 2 und einer Wand 4 aus elastisch verformbaren Material, vorzugsweise Silikon, gebildet wird. Das Wandmaterial hat vorzugsweise eine Shore A Härte von 10 bis 50. Die Druckkammer kann über eine Leitung 6 im Träger aufgebläht und entspannt werden. Im aufgeblähtem Zustand herrscht in der Druckkammer vorzugsweise ein Druck von 1 bis 20 mbar. Zum Aufblähen der Druckkammer läßt man durch die Leitung ein Gas, beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser einströmen, wobei die Wand 4 gedehnt und nach außen gewölbt wird. Eine am Scheibenhalter 1 angesaugte Halbleiterscheibe 5 wird dabei konvex verformt. Der Abstand zwischen der angesaugten Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte 7 kann durch mehrere höhenverstellbare Stützfüsse 8, die vorzugsweise aus einem abriebfesten Material bestehen, exakt eingestellt werden. Bevorzugt ist ein Abstand von 0,1 bis 10 mm, besonders bevorzugt ein Abstand von 0,3 bis 1,5 mm zwischen der angesaugten, noch nicht verformten Halbleiterscheibe und der Trägerplatte, wobei die Dicke der klebenden Substanz nicht berücksichtigt ist. Es sind vorzugsweise 3 höhenverstellbare Stützfüsse 8 vorgesehen, die eine Dreipunktauflage für den Scheibenhalter bilden. Die Stützfüsse werden derart justiert, daß die Halbleiterscheibe nach dem Ansaugen parallel zur Oberfläche der Trägerplatte gehalten wird. Anschließend läßt man ein Fluid durch die Leitung 6 in die Druckkammer strömen, das die Wand 4 und die angesaugte Halbleiterscheibe konvex verformt. Es ist bevorzugt aber nicht zwingend notwendig, daß ein freier Spalt zwischen der Halbleiterscheibe und der Trägerplatte besteht, bevor die Halbleiterscheibe auf die Trägerplatte fallengelassen wird. Beim Fallenlassen trifft die Halbleiterscheibe mit einer Zentrumsfläche zuerst und mit einer Randfläche zuletzt auf die Trägerplatte auf und wird, wie in Fig. 2 gezeigt, von der elastischen Wand der Druckkammer mit der Zentrumsfläche gegen die Trägerplatte gedrückt. Mit der restlichen Oberfläche der zur Trägerplatte gewandten Seite liegt die Halbleiterscheibe nur auf der Trägerplatte auf. In diesem Bereich besteht noch keine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Halbleiterscheibe und der Trägerplatte. Die klebende Substanz, die zwischen der Halbleiterscheibe und der Trägerplatte eingeschlossen ist, stellt eine solche Verbindung nur dort her, wo die Halbleiterscheibe gegen die Trägerplatte gepresst wurde.
  • Die mit einer Zentrumsfläche auf der Trägerplatte fixierte Halbleiterscheibe wird anschließend vollflächig gegen die Trägerplatte gepresst, um eine kraftschlüssige Verbindung über die gesamte Seitenfläche der Halbleiterscheibe zu schaffen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann dies nach einem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren geschehen. Gemäß einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Halbleiterscheibe mit einem Kissen, das vollständig aus einem weichen, elastischen Kunststoff mit einer Shore A Härte von vorzugsweise 1 bis 50 besteht und eine konvexe Form besitzt, gegen die Trägerplatte gepreßt. Bevorzugtes Material ist ein Silikon mit den entsprechenden Eigenschaften. Gemäß einer weiteren, gleichermaßen bevorzugten Ausführungsform wird die Halbleiterscheibe mit Hilfe der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung vollflächig gegen die Trägerplatte gepresst. Die dargestellte Vorrichtung weist im Vergleich zu der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung zusätzlich Merkmale auf, mit deren Hilfe die Halbleiterscheibe unmittelbar nach dem Auflegen auf die Trägerplatte mit der selben Vorrichtung gegen die Trägerplatte gepresst werden kann. Die Saugkanäle 3 zum Ansaugen der Halbleiterscheibe 5 in einem Randbereich sind in Segmenten 10 untergebracht, die nach außen weggeschwenkt werden können. In der dargestellten Ausführungsform ist die aufblähbare Druckkammer 9 als elastisches Kissen ausgebildet, das an einem Träger 2 befestigt ist und durch Zuführen eines Fluids durch die Leitung 6 im Träger aufgebläht werden kann. Das Auflegen der Halbleiterscheibe auf die Trägerplatte wird wie bereits besprochen durchgeführt und endet damit, daß eine Wand 4 des Kissens die Halbleiterscheibe mit einer Zentrumsfläche gegen die Trägerplatte drückt. Im Anschluß daran wird die Halbleiterscheibe vollflächig gegen die Trägerplatte gepresst, indem das Kissen weiter aufgebläht wird bis es die Halbleiterscheibe vollständig, also auch im Randbereich bedeckt und mit Druck beaufschlagt. Im Verlauf dieses Vorgangs werden die Segmente zum Ansaugen der Halbleiterscheibe nach außen weggeschwenkt.
  • Für den Erfolg der Erfindung ist es unerheblich, ob eine Halbleiterscheibe alleine oder gleichzeitig mit mehreren anderen Halbleiterscheiben auf eine Trägerplatte gelegt wird. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch bevorzugt, mehrere Halbleiterscheiben gleichzeitig zu prozessieren. Zu diesem Zweck werden mehrere Exemplare der beanspruchten Vorrichtung zu einer Einheit zusammengefaßt.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen Abbildungen, die von einer Untersuchung der Nanotopologle von Halbleiterscheiben stammen. Die Halbleiterscheibe gemäß Fig. 5 wurde ohne den Einfluß eines Vakuums konvex verformt auf eine Trägerplatte gelegt und nach dem Stand der Technik gegen die Trägerplatte gepresst und poliert. Im Unterschied dazu stand die Halbleiterscheibe beim Auflegen auf die Trägerplatte unter dem Einfluß eines Vakuums, das die konvex verformte Halbleiterscheibe gegen die Trägerplatte zog. Das erkennbar kontrastärmere Erscheinungsbild der Aufnahme gemäß Fig. 5 weist auf geringere Nanotopologiefehler hin, wobei eine Differenz in den Ebenheitswerten von 15,8% quantifiziert wurde. Die durch Anwendung der Erfindung zu erwartenden verbesserten Ebenheitswerte können damit erklärt werden, daß durch das erfindungsgemäße Auflegen der Halbleiterscheibe auf die Trägerplatte Lufteinschlüsse zwischen der Halbleiterscheibe und der Trägerplatte in bisher nicht möglichem Ausmaß vermeidbar sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer klebenden Verbindung zwischen einer Halbleiterscheibe und einer Trägerplatte, wobei die Halbleiterscheibe in einem Abstand über der Trägerplatte gehalten und durch eine elastische Wand einer aufblähbaren Druckkammer konvex verformt wird und unter Einschluß einer klebenden Substanz auf die Trägerplatte gelegt und kraftschlüssig mit der Trägerplatte verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe in einem Randbereich angesaugt und über der Trägerplatte gehalten wird, das Ansaugen der Halbleiterscheibe beendet wird und die Halbleiterscheibe konvex verformt auf die Trägerplatte fallengelassen wird, und die Halbleiterscheibe nur mit einer Zentrumsfläche von der elastischen Wand der Druckkammer gegen die Trägerplatte gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die- Halbleiterscheibe schließlich vollflächig gegen die Trägerplatte gepresst wird, indem die Druckkammer weiter aufgebläht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe mit einem Kissen, das eine konvexe Form besitzt und vollständig aus einem weichen, elastischen Kunststoff gefertigt ist, schließlich vollflächig gegen die Trägerplatte gepresst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die klebende Substanz in Form von voneinander beabstandeten Inseln zwischen Halbleiterscheibe und der Trägerplatte eingeschlossen wird.
5. Vorrichtung zum Auflegen einer Halbleiterscheibe auf eine Trägerplatte, gekennzeichnet durch Mittel zum Ansaugen der Halbeiterscheibe in einem Randbereich, und höhenverstellbare Stützen zum Halten der Halbleiterscheibe in einem Abstand über der Trägerplatte, und eine aufblähbare Druckkammer mit einer elastischen Wand zum Überführen der Halbleiterscheibe in eine konvexe Form und zum Anpressen der Halbleiterscheibe mit einer Zentrumsfläche gegen die Trägerplatte.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ansaugen der Halbleiterscheibe im Randbereich derart ausgebildet sind, daß sie vom Randbereich der Halbleiterscheibe weg nach außen geschwenkt werden können.
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