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Die
vorliegende Erfindung betrifft Wafer-Träger-Anordnungen, die einen
Wafer, eine Trägerschicht
und eine Trennschicht umfassen, welche zwischen der Trägerschicht
und dem Wafer angeordnet ist. Die Trennschicht ist dabei eine plasmapolymere
Schicht oder umfasst neben einer oder mehreren weiteren Schichten eine
an die Trägerschicht
angrenzende plasmapolymere Schicht; die plasmapolymere Schicht haftet
an dem Wafer, haftet jedoch an der Trägerschicht fester als an dem
Wafer.
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Die
vorliegende Erfindung steht somit technisch in engem Zusammenhang
mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Wafers
sowie einem Wafer mit Trennschicht und Trägerschicht, wie in der WO 2004/051708
beschrieben. Die technische Lehre der WO 2004/051708 ist im Wege
der Verweisung Bestandteil des vorliegenden Textes.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zudem einen Schichtverbund zur Verwendung
bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung
einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
sowie Verfahren zum Abdünnen
eines Wafers und zum Rückseitenmetallisieren
eines Wafers. Schließlich
betrifft die vorliegende Erfindung auch die entsprechende Verwendung
einer speziellen plasmapolymeren Schicht, wie weiter unten definiert,
(i) als Trennschicht zur Anbringung auf einem Wafer oder (ii) als
Bestandteil einer Trennschicht zur Anbringung auf einem Wafer oder
(iii) als Bestandteil einer Trennschicht eines Schichtverbundes
zur Anbringung auf einem Wafer.
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Hinsichtlich
relevanter technischer Lehren zur Handhabung von Wafern insbesondere
beim Abdünnen und
Rückseitenmetallisieren
verweisen wir erneut auf den Inhalt der WO 2004/051708. In der WO 2004/051708
wird insbesondere bereits ein Wafer mit einer Trägerschicht und einer zwischen
der Trägerschicht
und dem Wafer angeordneten Trennschicht offenbart, wobei die Trennschicht
eine plasmapolymere Schicht ist, die an dem Wafer haftet und an
der Trägerschicht
fester haftet als an dem Wafer. Ein solcher Wafer mit Trägerschicht
und Trennschicht wird im Rahmen des vorliegenden Textes als Wafer-Träger-Anordnung bezeichnet.
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Die
in der WO 2004/051708 offenbarte technische Lehre bietet bereits
einen hervorragenden Ansatz zur Handhabung von Wafern insbesondere
beim Abdünnen
und Rückseitenmetallisieren.
Eigene Untersuchungen zeigten jedoch, dass es insbesondere für die Durchführung industrieller
Fertigungsprozesse günstig sein
würde,
in Wafer-Träger-Anordnungen
der in WO 2004/051708 offenbarten Art oder in ähnlichen Wafer-Träger-Anordnungen
eine plasmapolymere Schicht einzusetzen, welche eine beträchtliche
Elastizität
besitzt. Derartige elastische plasmapolymere Schichten sind jedoch
bislang nicht öffentlich
zugänglich
oder in veröffentlichten
Dokumenten beschrieben worden.
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Es
war daher die primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wafer-Träger-Anordnung
anzugeben, in der die plasmapolymere Schicht eine besonders hohe
Flexibilität
und Elastizität
(elastische Dehnbarkeit) im Vergleich mit den bisher bekannten bzw.
eingesetzten plasmapolymeren Schichten besitzt, die aus Kohlenstoff,
Silicium, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen.
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Eine "plasmapolymere Schicht" ist dabei eine Schicht,
welche mittels Plasmapolymerisation herstellbar ist. Plasmapolymerisation
ist ein Verfahren, bei dem sich gasförmige Precursor (oft auch Monomere
genannt), angeregt durch ein Plasma, auf einem frei wählbaren
Substrat als hochvernetzte Schicht niederschlagen. Voraussetzung
für eine
Plasmapolymerisation ist das Vorhandensein von kettenbildenden Atomen
wie Kohlenstoff oder Silicium im Arbeitsgas. Durch die Anregung
werden die Moleküle
der gasförmigen
Substanz, durch den Beschuss mit Elektronen und/oder energiereichen
Ionen fragmentiert. Dabei entstehen hochangeregte radikalische oder
ionische Molekülfragmente,
die miteinander im Gasraum reagieren und auf der zu beschichtenden
Oberfläche
abgeschieden werden. Auf diese abgeschiedene Schicht wirkt die elektrische
Entladung des Plasmas und dessen intensiver Ionen- und Elektronenbeschuss
fortwährend
ein, so dass in der abgeschiedenen Schicht weitere Reaktionen ausgelöst und eine
hochgradige Verknüpfung
der abgeschiedenen Moleküle
erzielt werden kann.
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Im
Rahmen des vorliegenden Textes umfasst der Begriff "plasmapolymere Schicht" auch Schichten, die
mittels plasmaunterstützter
CVD (PE-CVD) hergestellt werden bzw. wurden. Hierbei wird zur Reaktionsführung das
Substrat zusätzlich
erwärmt.
So lassen sich beispielsweise aus Silan und Sauerstoff SiO2-Beschichtungen
herstellen. Ferner sei ausdrücklich
erwähnt,
dass auch Atmosphärendruckplasmaverfahren
zur Herstellung erfindungsgemäß einzusetzender
plasmapolymerer Schichten verwendet werden können, wenngleich Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahren
derzeit bevorzugt sind.
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Im
Rahmen des vorliegenden Textes werden Substanzen, die zur Schichtbildung über eine
Plasmapolymerisation als Gas bzw. Dampf einem Plasma zugeführt werden,
als "Monomere" bezeichnet. Als "flüssige Precursoren" werden Flüssigkeiten
bezeichnet, welche beispielsweise durch die Einwirkung eines Plasmas vernetzt
werden können
(beispielsweise durch hochangeregte Teilchen, Elektronen oder UV-Strahlung),
ohne vorher zu verdampfen.
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Artikel
mit einer plasmapolymeren Beschichtung sind bereits seit längerem bekannt.
Insbesondere verwiesen sei an dieser Stelle auf das Dokument
DE 101 31 156 A1 (Fraunhofer-Gesellschaft),
welches einen Artikel mit einer plasmapolymeren Beschichtung betrifft,
die besonders leicht zu reinigen ist (Easy-to-clean-Beschichtung).
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Die
plasmapolymeren Beschichtungen gemäß
DE 101 31 156 A1 sind als
Easy-to-clean-Beschichtungen
hervorragend geeignet. Ebenso wie die sonstigen aus dem Stand der
Technik bekannten plasmapolymeren Beschichtungen besitzen sie jedoch
nur eine sehr geringe Elastizität
und Flexibilität.
Bei mechanischer Belastung (insbesondere Biegung oder Dehnung) kommt
es daher zu unerwünschten
Rissen in der plasmapolymeren Beschichtung, welche die mechanischen
Eigenschaften und insbesondere deren Gebrauchseigenschaften der
plasmapolymeren Beschichtungen insgesamt nachteilig beeinflussen.
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Erfindungsgemäß wird die
primär
gestellte Aufgabe gelöst
durch eine Wafer-Träger-Anordnung
gemäß dem beigefügten Patentanspruch
1. Eine solche Anordnung umfasst:
- – einen
Wafer,
- – eine
Trägerschicht
und
- – eine
Trennschicht, die zwischen der Trägerschicht und dem Wafer angeordnet
ist, wobei die Trennschicht (i) eine plasmapolymere Schicht ist
oder neben einer oder mehreren weiteren Schichten eine an die Trägerschicht
angrenzende plasmapolymere Schicht umfasst und (ii) an dem Wafer
haftet und an der Trägerschicht
fester haftet als an dem Wafer, wobei die plasmapolymere Schicht
eine Schicht ist bestehend aus Kohlenstoff, Silicium, Sauerstoff
und Wasserstoff sowie gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen, wobei im
ESCA-Spektrum (ESCA – Electron
Spectroscopy for Chemical Analysis; oft auch XPS-Untersuchung ge nannt,
XPS = Xray Photoelectron Spectroscopy) der plasmapolymeren Schicht,
bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei
285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan
(PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm2/s
bei 25 °C
und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25 °C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert
besitzt, der um maximal (vorzugsweise max. 0,40 eV, besonders bevorzugt
0,3 eV) 0,44 eV zu höheren
oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, also beispielsweise
bei einem Si 2p Peak des PDMS von 102,69 eV einen Bindungsenergiewert
besitzt, der im Bereich von 102,23 bis 103,13 eV liegt und der O
1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,50 eV
(vorzugsweise maximal 0,40, besonders bevorzugt 0,30) zu höheren oder
niedrigeren Bindungsenergien (vorzugsweise zu höheren Bindungsenergien) verschoben
ist, also beispielsweise bei einem O 1s Peak des PDMS von 532,46
eV einen Bindungsenergiewert besitzt, der im Bereich von 531,96
bis 532,96 eV liegt.
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Ein
trimethylsiloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer
kinematischen Viskosität
von 350 mm2/s bei 25 °C und einer Dichte von 0,97
g/mL bei 25 °C
ist das Produkt DMS-T23E der Firma Gelest.
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Dabei
wurde die Kalibrierung des Messgerätes – wie erwähnt – so vorgenommen, dass der
aliphatische Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV liegt. Aufgrund
von Aufladungseffekten wird es in der Regel notwendig sein, die
Energieachse ohne weitere Modifikation auf diesen Fixwert zu verschieben.
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Zu
einer erfindungsgemäß bevorzugten
Methode zur Durchführung
der ESCA-Untersuchung
vergleiche Beispiel 3 weiter unten.
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Plasmapolymere
Schichten (insbesondere als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung)
mit den angegebenen Werten für
die Bindungsenergielagen zeichnen sich durch einen besonders hohen
Anteil von Siliciumatomen aus, welche mit genau zwei Sauerstoffatomen
verknüpft
sind. Gleichzeitig ist der Anteil an Siliciumatomen, die mit drei
oder vier Sauerstoffatomen verknüpft
sind, besonders gering. Der besonders hohe Anteil an Siliciumatomen
mit zwei benachbarten Sauerstoffatomen ("sekundäres Silicium") im Vergleich zu
Siliciumatomen mit drei bzw. vier benachbarten Sauerstoffatomen
("tertiäres" bzw. "quartäres" Silicium) bedeutet,
dass der Anteil dreidimensionaler Vernetzung in den plasmapolymeren
Schichten im Vergleich mit herkömmlichen
plasmapolymeren Schichten reduziert, aber gleichwohl vorhanden ist. Gleichzeitig
ist der Anteil unverzweigter Ketten(-abschnitte) erhöht. Vermutlich
ist dies die Ursache für
die erhöhte
Elastizität
und Flexibilität
der erfindungsgemäß eingessetzten
plasmapolymeren Schichten.
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Eine
plasmapolymere Schicht (z.B. als Schicht einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung) mit
den oben angegebenen Werten für
die Bindungsenergielagen besitzt regelmäßig die folgenden Eigenschaften:
Spezifische
Wärmeleitfähigkeit:
ca. 0,2 W/°K
m
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient
im Bereich 0-150°C:
ca. 2,5 × 10–4 m/mK
Brechungsindex
bei 25°C:
ca. 1,5 bei 250 nm bis 1,425 bei 895 nm
Dynamische Kontaktwinkel:
(vermessen bei wachsendem Tropfen auf Si-Wafern bei 23°C an Luft)
ca.
102° für Wasser
ca.
86° für Dijodmethan
ca.
80,5 ° für Ethylenglycol
Spezifische
Wärmekapazität: ca. 1,55
J/g K
Durchschlagsfestigkeit: ca. 23 kV/mm
Spezifischer
Durchgangswiderstand: > 1014 Ω cm
bei 23°C
Dielektrizitätszahl:
ca 3 ϵr bei 23°C, 50 Hz
Dielektischer
Verlustfaktor: ca. 50 × 10–4 tan δ
Dichte:
0,9 bis 1,15 g/cm3.
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Sowohl
die spektroskopischen Daten (insbesondere die Bindungsenergielagen
gemäß ESCA-Analyse sowie
die Detailauswertung von FTIR-Spektren – Der Vergleich der FTIR-Spektren
zeigt für
das erfindungsgemäße Produkt
einen gegenüber
den bekannten Beschichtungen herabgesetzten Anteil an CH
2-Schwingungsbanden-)
als auch die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen plasmapolymeren
Produkte (als erfindungsgemäßer Artikel
bzw. Bestandteil eines solchen Artikels) unterscheiden sich deutlich
von z.B. denen der Beschichtungen gemäß
DE 101 31 156 A1 . Vergleiche
zu den ESCA-Daten auch die tabellarische Übersicht (Tabelle 1) weiter
unten.
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Für eine ganz
besonders bevorzugte erfindungsgemäß zu verwendende plasmapolymere
Schicht sind die Bindungsenergielagen weiter unten tabellarisch
angegeben (siehe Tabelle 1).
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Die
für die
erfindungsgemäß zu verwendende
plasmapolymere Schicht angegebenen Bindungsenergielagen (bzw. -verschiebungen)
stehen im Zusammenhang mit den Stoffmengenverhältnissen und den Anteilen der
anwesenden Elemente in der plasmapolymeren Schicht.
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Regelmäßig gilt
für die
Stoffmengenverhältnisse
in der erfindungsgemäß vorhandenen
plasmapolymeren Schicht (z.B. als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung):
0,75 < n(O) : n(Si) < 1,25
1,50 < n(C) : n(Si) < 2,50
1,50 < n(C) : n(O) < 2,50
2,25 < n(H) : n(C) < 3,00.
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Vorzugsweise
gilt für
die Stoffmengenverhältnisse
in der plasmapolymeren Schicht jedoch:
1,00 < n(O) : n(Si) < 1,25
2,00 < n(C) : n(Si) < 2,50
1,60 < n(C) : n(O) < 2,30
2,40 < n(H) : n(C) < 3,00.
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Ganz
besonders gilt für
die Stoffmengenverhältnisse
in der plasmapolymeren Schicht:
1,05 < n(O) : n(Si) < 1,23
2,10 < n(C) : n(Si) < 2,23
1,70 < n(C) : n(O) < 2,00
2,60 < n(H) : n(C) < 3,00.
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Hierbei
beziehen sich die Stoffmengenverhältnisse aller Atompaarungen
ohne Wasserstoff auf ESCA-Messungen bei Einstellungen, welche für ein wiederum
als Standard eingesetztes trimethylsiloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan
(PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm2/s
bei 25 °C
und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25 °C Stoffmengenverhältnisse
von n(O) : n(Si) = 1,02, n(C) : n(Si) = 2,35 und n(C) : n(O) = 2,29
ergeben. Das Verhältnis
zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff bezieht sich auf Ergebnisse
der klassischen chemischen Elementaranalyse.
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Hinsichtlich
der Stoffmengenanteile der Elemente Silicium, Sauerstoff und Kohlenstoff
gilt regelmäßig, dass
die plasmapolymere Schicht, bezogen auf 100 Atom% für die Summe
der Elemente Silicium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:
Silicium
22 bis 28 Atom-%
Sauerstoff 22 bis 30 Atom-%
Kohlenstoff
42 bis 55 Atom-%.
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Bevorzugt
ist es aber, wenn die plasmapolymere Schicht, bezogen auf 100 Atom- für die Summe
der Elemente Silicium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:
Silicium
22 bis 26 Atom-%
Sauerstoff 24 bis 29 Atom-%
Kohlenstoff
47 bis 51 Atom-%.
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Hierbei
beziehen sich die Atom-%-Angaben auf ESCA-Messungen bei Einstellungen,
welche für
ein wiederum als Standard eingesetztes trimethylsiloxyterminiertes
Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350
mm2/s bei 25 °C und einer Dichte von 0,97
g/mL bei 25 °C
für Silicium
22,9 Atom-%, für
Sauerstoff 23,4 Atom-% und für
Kohlenstoff 53,75 Atom-% ergeben; hinsichtlich der Toleranzen vgl.
Tabelle 1, unten.
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Unter
Berücksichtigung
bevorzugter Gewichtsanteile und Stoffmengenverhältnisse ist die Verwendung einer
plasmapolymeren Schicht besonders bevorzugt, die, bezogen auf 100
Atom-% für
die Summe der Elemente Silicium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:
Silicium
22 bis 28 Atom-%
Sauerstoff 22 bis 30 Atom-%
Kohlenstoff
42 bis 55 Atom-%,
wobei für
die Stoffmengenverhältnisse
in der plasmapolymeren Schicht gilt:
0,75 < n(O) : n(Si) < 1,25
1,50 < n(C) : n(Si) < 2,50
1,50 < n(C) : n(O) < 2,50
2,25 < n(H) : n(C) < 3,00 und
wobei im ESCA-Spektrum
der plasmapolymeren Schicht, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan
(PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm2/s
bei 25 °C
und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25 °C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert
besitzt, der um maximal 0,44 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien
verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt,
der um maximal 0,50 eV zu höheren
oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
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Hinsichtlich
der ESCA-Messbedingungen und dem gewählten Standard gilt hierbei
das oben Gesagte entsprechend.
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Eine
ganz besonders bevorzugte plasmapolymere Schicht enthält, bezogen
auf 100 Atom-% für
die Summe der Elemente Silicium, Sauerstoff und Kohlenstoff:
Silicium
22 bis 26 Atom-%
Sauerstoff 24 bis 29 Atom-%
Kohlenstoff
47 bis 51 Atom-%,
wobei für
die Stoffmengenverhältnisse
in der plasmapolymeren Schicht gilt:
1,00 < n(O) : n(Si) < 1,25
2,00 < n(C) : n(Si) < 2,50
1,60 < n(C) : n(O) < 2,30
2,40 < n(H) : n(C) < 3,00 und
wobei im besagten ESCA-Spektrum
der
Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,40
eV zu höheren
oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und
der O
1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,40 eV
zu höheren
oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
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Erfindungsgemäß zu verwendende
plasmapolymere Schichten (z.B. als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung)
sind insbesondere in ihren bevorzugten Ausgestaltungen hydrolysebeständig, elastisch
und damit rissfrei dehnbar bis zu Dehnungen von >25% (in bevorzugten Ausgestaltungen >50%). Die erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schichten besitzen Antihafteigenschaften und sind
somit als Bestandteil einer Trennschicht hervorragend geeignet.
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Eine
mögliche
Ausführungsform
ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung, wobei
die Trennschicht bzw. die plasmapolymere Schicht eine Gradientenschicht
ist und/oder eine an die Trägerschicht angrenzende
Adhäsivzone
und eine an den Wafer angrenzende Dehäsivzone sowie gegebenenfalls
eine Übergangszone
umfasst, wobei die Adhäsiv-
und die Dehäsivzone
stofflich unterschiedlich zusammengesetzt sind. Die Dehäsivzone
der Trennschicht bzw. plasmapolymeren Schicht haftet dabei an dem
Wafer schlechter als die Adhäsivzone
der Trennschicht bzw. der plasmapolymeren Schicht an der Trägerschicht.
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Im
Rahmen des Abscheidungsprozesses der plasmapolymeren Schicht ist
es möglich,
die Abscheidungsparameter z.B. über
die Gaszusammensetzung so zu steuern, dass die plasmapolymere Schicht
eine Adhäsiv-
und eine Dehäsivzone
umfasst. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Schicht des
Wafers (z.B. eine Passivierungsschicht), welche die Trennschicht
tragen soll oder trägt, ähnliche
oder gleiche Adhäsionseigenschaften
wie die zur Anwendung kommende Trägerschicht besitzt. Durch die
entsprechende Wahl der Abscheidungsparameter ist es möglich, die
Adhäsionseigenschaften
der Adhäsiv-
und der Dehäsivzone gegenüber den
an die Trennschicht angrenzenden Schichten (Trägerschicht und tragende Schicht
des Wafers) genau einzustellen.
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Bevorzugt
ist allerdings vielfach eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung bei der die plasmapolymere
Trennschicht nicht als Gradientenschicht ausgeführt wird, damit die elastischen
Eigenschaften dieser Schicht voll entfaltet werden können. Eine
besonders hohe Elastizität
der plasmapolymeren Schicht wird insbesondere dann benötigt, wenn
die plasmapolymere Schicht direkt auf eine präpolymere (später elastische) Schicht
eines Trägermaterials
aufgebracht wird (zu entsprechenden Herstellverfahren siehe unten).
Durch den plasmapolymeren Beschichtungsprozess wird hierbei eine
ausreichende Vernetzung mit der Trägerschicht erreicht. Darüber hinaus
ist die Möglichkeit
gegeben, die (präpolymere)
Schicht (als Substrat dienende, zur Trennschicht gehörende Schicht)
vor dem Auftrag der plasmapolymeren Schicht z.B. mit einem Plasma
fein zu reinigen und zu aktivieren. Bei dieser Reinigung und Aktivierung
ist darauf zu achten, dass die (präpolymere) Schicht (vorzugsweise
ein Elastomer oder ein Vorprodukt eines Elastomeren wie ein Kautschuk)
selbst nicht rissig wird und ihre Dehnfähigkeit verliert.
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Weiter
bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
in der die plasmapolymere Schicht waferseitig einen vormals flüssigen Precursor
als integralen Bestandteil umfasst.
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Eine
besonders gute Qualität
der Dehäsiveigenschaften
der plasmapolymeren Schicht (als Trennschicht oder Bestandteil einer
Trennschicht) lässt
sich beispielsweise dadurch erreichen, dass ein zu beschichtender
Wafer oder ein anderes zu beschichtendes Substrat vor dem Einbringen
in eine Vakuumkammer (beim Niederdruckplasma) dünn mit einem flüssigen Precursor
benetzt wird, an den folgende Anforderungen gestellt werden:
- – Er
sollte im gewählten
Druckbereich (beispielsweise bei 0,025 mbar) nicht zu wesentlichen
Teilen verdampfen.
- – Er
sollte eine trennaktive Substanz sein (z.B. ein Silikonöl wie AK5
bis AK50 der Firma Wacker Chemie).
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Der
Fachmann wird den flüssigen
Precursor vorzugsweise an die Chemie der plasmapolymeren Schicht
(als Trennschicht oder Bestandteil einer Trennschicht) anpassen,
und der Precursor sollte bevorzugt so dünn aufgetragen werden (z.B.
1 bis 100 nm), dass der Precursor durch den anschließenden Plasmaprozess
Teil der plasmapolymeren Schicht wird. Besonders bevorzugt ist dabei,
dass der zunächst
flüssige
Precursor vollständig
in die plasmapolymere Schicht integriert wird. Der flüssige Precursor
wird auf den Wafer bevorzugt durch Tauchen, Sprü hen oder Spin-Coating aufgebracht,
eine Beschichtung der Waferrückseite
(das ist die der Vorderseite gegenüberliegende Seite des Wafers)
sollte vermieden werden.
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Es
versteht sich, dass der flüssige
Precursor auch auf andere Weise Bestandteil der plasmapolymeren Schicht
werden kann, wobei anstelle des Wafers, welcher Bestandteil der
erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
werden soll, ein anderes Substrat eingesetzt und die plasmapolymere
Schicht mit integriertem flüssigen
Precursor nach Herstellung von diesem Substrat abgetrennt wird.
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Der
flüssige
Precursor wird beispielsweise im ersten Schritt einer Plasmapolymerisation
den aktiven Bestandteilen des Plasmas (Elektronen, Protonen, Ionen
etc.) ausgesetzt. Dadurch findet üblicherweise sowohl eine Vernetzung
der Precursor-Moleküle
untereinander (bevorzugt zu Polymerketten bzw. zu einem dreidimensionalen
Polymergerüst)
statt als auch eine mit derjenigen Schicht, die aus der Gasphase
abgeschieden wird. Der zunächst
flüssige
Precursor wird also zum integralen Bestandteil der plasmapolymeren
Schicht und kann damit auch anschließend mit dieser vom Wafer (dem
eingesetzten Substrat) wieder entfernt werden.
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Der
Fachmann wird die Art des flüssigen
Precursors und die Beschichtungsdicke auf dem Substrat (z.B. einem
Wafer), sowie die nachfolgenden Schritte der plasmapolymeren Abscheidung
so aufeinander abstimmen, dass eine weitgehende Integration, bevorzugt
eine vollständige
Integration des zunächst
flüssigen Precursors
in die plasmapolymere Schicht erfolgt. Dies ist nach Entfernung
der Schicht vom Substrat z.B. mit Kontaktwinkelmessung auf der Substratvorderseite überprüfbar. Auch
mit ESCA (XPS) lassen sich gegebenenfalls Precursorrückstände auf
der Vorderseite des Substrats nachweisen.
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Durch
das Einsetzen eines flüssigen
Precursors kann gegebenenfalls die Gesamtbeschichtungszeit im Plasma
reduziert werden.
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Bevorzugt
besteht der Wafer einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
im Wesentlichen oder vollständig
aus gegebenenfalls dotiertem Silicium. Wiederum bevorzugt umfasst
der Wafer vorderseitig eine aktive Schicht mit elektroni schen Bauelementen,
wobei die Trennschicht auf der Vorderseite angeordnet ist. Wie oben
angedeutet umfasst der Wafer, wenn er eine aktive Schicht mit elektronischen
Bauelementen umfasst, regelmäßig auch
eine Passivierungsschicht, die beispielsweise aus Siliciumnitrid
und/oder Siliciumoxid bzw. Polyimid bestehen kann. Auf dieser Passivierungsschicht
(als Bestandteil des Wafers) wird in diesem Fall die oben beschriebene
Trennschicht angeordnet. Die Vorderseite des Wafers wird durch die
Lage der aktiven Schicht mit elektronischen Bauelementen definiert:
Die Seite, auf der die aktive Schicht des Wafers angeordnet ist,
wird als Wafervorderseite bezeichnet.
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Bevorzugt
ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
wobei die Trennschicht an dem Wafer und der Trägerschicht bei Temperaturen
bis zumindest 350°C,
bevorzugt bis zumindest 380°C,
besonders bevorzugt bis zumindest 400°C haftet. Eine hohe Temperaturbeständigkeit
ist besonders dann von Bedeutung, wenn im Rahmen der Weiterbearbeitung
des Wafers Schritte geplant werden, die mit einer erhöhten Temperaturbelastung
der Schicht einhergehen (z.B. Rückseitenmetallisierung).
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Wurde
ein flüssiger
Precursor eingesetzt (siehe oben), verliert dieser durch die oben
beschriebene Vernetzung seine Eigenschaft als flüssiges Trennmittel. Er wird
integraler Teil der plasmapolymeren Schicht. Dadurch erlangt auch
er eine entsprechende Temperaturstabilität.
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Bevorzugt
ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
bei der die Trennschicht (vorzugsweise gemeinsam mit der Trägerschicht)
von dem Wafer mechanisch abziehbar, mechanisch abschälbar oder
in sonstiger Weise (mechanisch oder in sonstiger Weise) enthaftbar
oder ablösbar
ist. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung, bei der sich
die Trennschicht vollständig
rückstandsfrei
von dem Wafer ablösen
lässt.
Da mit der Trennschicht regelmäßig auch
die Trägerschicht
vom Wafer abgelöst
wird, ist es möglich,
eine Vielzahl von Weiterverarbeitungsschritten mit einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
(Wafer mit Trennschicht und Trägerschicht)
durchzuführen
(z.B. Rückseitenmetallisierung,
Abdünnen,
Vereinzeln in Dies), wobei der Wafer durch die Trägerschicht
(und gegebenenfalls auch durch die Trennschicht) geschützt ist.
Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Trägerschicht ist es darüber hinaus
auch möglich,
den Wafer an eine geplante maschinelle Weiterverarbeitung anzupassen.
Durch ein möglichst
rückstandsfreies
Ablösen
der Trennschicht (und vorzugsweise gleichzeitig der Trägerschicht)
(besonders wichtig in den Bereichen, in denen die Kontaktierung
elektronischer Bauteile erfolgen soll) können nach dem Vereinzeln die
einzelnen Dies (Mikroplättchen)
ohne dann störende
Trenn- und Trägerschichten
ihrer Bestimmung zugeführt
werden.
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Bevorzugt
ist eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
in der die Trennschicht und der Wafer mechanisch enthaftbar sind
(z.B. durch ein Schälverfahren).
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Da
in erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnungen
eine Trennschicht enthalten ist, welche eine plasmapolymere Schicht
ist oder umfasst, die sich durch eine besonders hohe Flexibilität auszeichnet,
ist in den erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnungen
die Trennschicht regelmäßig besonders
leicht und vollständig
mechanisch vom Wafer enthaftbar.
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Vorzugsweise
besitzt in erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
die Trägerschicht
oder die Schicht der Trägerschicht,
welche an die Trennschicht angrenzt, eine Elastizität, die noch
größer ist
als oder zumindest gleich der Elastizität der Trennschicht ist. Vorzugsweise
ist die Elastizität
der Trägerschicht
bzw. der Schicht der Trägerschicht
durch eine Bruchdehnung > 150%
und einen Shore A-Wert < 50
charakterisiert. Eine solche Ausgestaltung unterstützt das
mechanische Enthaften von Trennschicht (mit darauf angeordneter
Trägerschicht)
und Wafer noch einmal.
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In
einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
ist die Trennschicht vorzugsweise so ausgewählt, dass die Wärmeleitung
durch die Trennschicht (typische Schichtdicke 50 – 300 nm)
größer ist
als die Wärmeleitung
(bei gleicher Temperaturdifferenz) durch den Wafer, vorzugsweise
sogar größer als
die Wärmeleitung
durch einen gedünnten
Wafer (typische Dicke bspw. 20 μm
nach dem Dünnen
des Wafers). Die Trennschicht verursacht somit vorzugsweise keinen
relevanten zusätzlichen
Wärmewiderstand.
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In
einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
kann die Trägerschicht
aus einer, zwei oder mehr Schichten aufgebaut sein. Sofern die Trägerschicht
zwei oder mehrere tragende Schichten umfasst, umfasst sie vorzugsweise
eine erste (tragende und/oder konturanpassende) Schicht und eine
zweite (tragende) Schicht, wobei die erste Schicht an die Trennschicht
angrenzt und auf ihrer von der Trennschicht abgewandten Seite mit
der zweiten (tragenden) Schicht verbunden ist. Dabei sollte die
zweite (tragende) Schicht eine geringere Elastizität und/oder
eine größere Dicke
besitzen als die erste (tragende und/oder konturanpassende) Schicht.
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Vorzugsweise
umfasst die Trägerschicht
eine oder mehrere Schichten aus polymerem Material oder besteht
aus einer oder mehreren Schichten aus polymerem Material. Ein besonders
geeignetes polymeres Material zur Herstellung einer Trägerschicht
bzw. einer (zweiten) tragenden Schicht, die in der Trägerschicht neben
einer oder mehreren weiteren (parallelen) tragenden Schichten vorliegt,
ist Polyimid. Ein kommerziell verfügbares, besonders als Trägermaterial
geeignetes Polyimid ist Kapton®; außerdem besonders geeignet sind
Polyetheretherketone (PEEK), Polyaramide, Polyamid/-imid (PAI),
Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherketonketon (PEK), Polybenzimidazol
(PBI), Polyphenylensulfid (PPS) oder Fluorpolymere wie beispielsweise Hexafluorpropylenvinylidenfluorid-Copolymer
(FKM) oder Tetrafluorethylenperfluor(alkyloxyvinylether)-Copolymer
(PFA), wobei die Polymere gegebenenfalls mit geeigneten Füllstoffen
versehen sein können.
Als Material für
eine (erste) konturanpassende Schicht ist z. B. Silikonkautschuk
hervorragend geeignet.
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Auch
die Trennschicht einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
kann aus einer, zwei oder mehreren Schichten zusammengesetzt sein,
wobei allerdings eine an die Trägerschicht
angrenzende plasmapolymere Schicht erfindungsgemäß immer vorhanden ist. In einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
umfasst die Trenn schicht (a) eine plasmapolymere, erste Schicht
sowie (b) zumindest abschnittsweise (z. B. inselartig) eine zwischen
der plasmapolymeren Schicht und dem Wafer angeordnete zweite Schicht.
Eine inselartige zweite Schicht kann die erforderlichen Ablösekräfte (Haftkraft
und Schälkraft)
erniedrigen. Nach der Benutzung des Trägers sind ggf. Reste dieser
Schicht von der Waferoberfläche
(Die) wieder zu entfernen.
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Die
zwischen der plasmapolymeren Schicht und dem Wafer angeordnete zweite
Schicht der Trennschicht kann insbesondere aus Silikonölen oder
Wachsen oder ähnlich
trennend wirkenden Stoffen bestehen. Da die zweite Schicht regelmäßig in einer
Vakuumpresse mit verarbeitet wird (vgl. die Ausführungen zu Verfahrensgestaltungen
weiter unten) und nach dem Pressvorgang vorzugsweise auch eine inselförmige Bedeckung
vorliegt, wird der Fachmann eine mittlere Schichtdickenbelegung
(vor dem Verpressen) von weniger als 10 nm anstreben. Insbesondere
für hochviskose
Stoffe kann dieser Wert allerdings auch überschritten werden.
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Wie
sich auch aus den weiter unten folgenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren
ergibt, sind erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnungen
bevorzugt, in denen ein zur Trennung in einzelne Elemente vorbereitete
Wafer eingesetzt ist, so dass eine Trennung des vorbereiteten Wafers – gegebenenfalls mit
Ausnahme einer vorgesehenen Rückseitenmetallisierung – in einzelne
Elemente durch rückseitiges
Abdünnen
und/oder Entfernen der Trenn- und Trägerschicht erfolgen kann. Jeweils
zu beachten, dass Unterschneidungen auf der Waferoberfläche dem
Abtrennprozess hinderlich sind und daher vorzugsweise vermieden
werden; gewisse Unterschneidungen sind jedoch in Abhängigkeit
von der Elastizität
des Schichtverbundes aus Trägerschicht
und Trennschicht tolerabel.
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Vorzugsweise
besitzt die plasmapolymere Schicht einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung,
d.h. die plasmapolymere Schicht, aus der die Trennschicht besteht
oder welche neben einer oder mehreren weiteren Schichten in der
Trennschicht enthalten ist, eine Dicke im Bereich von 1 bis 2000
nm.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch einen Schichtverbund zur Verwendung
bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung,
umfassend eine Trägerschicht,
eine zwischen der Trägerschicht
und einem Wafer anzuordnende Trennschicht, sowie gegebenenfalls
eine Schutzfolie, die auf der von der Trägerschicht abgewandten Seite
der Trennschicht angeordnet und rückstandsfrei von dieser abziehbar oder
auf sonstige Weise ablösbar
ist, wobei die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist oder
neben einer oder mehreren weiteren Schichten eine an die Trägerschicht
angrenzende plasmapolymere Schicht umfasst, und wobei die plasmapolymere
Schicht eine Schicht ist bestehend aus Kohlenstoff, Silicium, Sauerstoff und
Wasserstoff sowie gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen, wobei
im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Schicht, bei Kalibrierung auf
den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV, im Vergleich
mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS)
mit einer kinematischen Viskosität
von 350 mm2/s bei 25 °C und einer Dichte von 0,97
g/mL bei 25 °C,
der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal
0,44 eV zu höheren
oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen
Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,50 eV zu höheren oder
niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
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Selbstverständlich sind
in einem erfindungsgemäßen Schichtverbund
die Trennschicht und die Trägerschicht
vorzugsweise so ausgestaltet, wie es vorstehend im Zusammenhang
mit den erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnungen
beschrieben ist.
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Ein
erfindungsgemäßer Schichtverbund
kann in Fertigungsstätten
angefertigt werden, welche von den Fertigungsstätten der Wafer räumlich weit
getrennt sind. In Kenntnis der mit einer Trennschicht und einer
Trägerschicht
zu versehenden Wafer kann ein erfindungsgemäßer Schichtverbund so ausgelegt
werden, dass die Trennschicht und die Trägerschicht des Schichtverbundes
ein Anpressen und temperaturunterstütztes Festhaften der Trennschicht
auf der Waferoberfläche
ermöglichen;
vgl. hierzu auch die Anmerkungen zu erfindungsgemäßen Verfahren
weiter unten.
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Die
erfindungsgemäß vorgesehene
plasmapolymere Schicht einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
bzw. eines erfindungsgemäßen Schichtverbundes
wird durch (plasmapolymere bzw. plasmaunterstützte) Abscheidung auf einem
Substrat hergestellt. Da die plasmapolymere Schicht erfindungsgemäß in einer
Wafer-Träger-Anordnung
bzw. in einem Schichtverbund zur Verwendung bei der Herstellung
einer solchen Wafer-Träger-Anordnung
vorgesehen ist, erfolgt die Abscheidung vorzugsweise auf einer vorbereiteten
Trägerschicht,
die dann als Substrat dient; das resultierende Produkt ist dann
ein erfindungsgemäßer Schichtverbund.
Alternativ kann die plasmapolymere Schicht aber auch auf dem Wafer
abgeschieden werden, wodurch sich dann die bereits in der WO 2004/051708
beschriebenen Herstellverfahrensoptionen ergeben.
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Am
leichtesten gelingt die Herstellung einer plasmapolymeren Schicht,
wie sie in einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
bzw. in einem erfindungsgemäßen Schichtverbund
vorgesehen ist, mittels eines Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahrens.
Hierfür
wird ein Vakuumreaktor eingesetzt, der mit Hilfe von Vakuumpumpen
mindestens soweit evakuiert wird, dass bei einer gewählten Arbeitsgasmenge
der gewünschte
Arbeitsdruck gehalten werden kann, insbesondere wenn das Plasma
gezündet
wird. Der Fachmann wird zudem darauf achten, dass die Gasatmosphäre möglichst
wenig von Restwasser (Feuchtigkeit; der Wasserpartialdruck muss
niedrig sein) gestört
wird, welches an den Reaktorwänden
oder auf diesen befindlichen Beschichtungen haftet (inneres Leck).
Ferner wird er sicherstellen, dass die gesamte äußere Leckrate der verwendeten
Kammer kleiner als 1 % der dem Prozess zuzuführenden Sauerstoffmenge ist.
Eine stabile, niedrige Leckrate kann beispielsweise mittels eines
Lecktesters oder eines Massenspektrometers nachgewiesen und gefunden
werden. Innere Lecks lassen sich durch ausreichend lange Evakuierungszeiten
(mind. ½ Std.)
oder durch ein Ausheizen der Kammer minimieren und ebenfalls mittels
eines Massenspektrometers nachweisen. Die hier beschriebene strenge
Vorgehensweise, die zeit- und kostenaufwendig ist, ist zur Herstellung
gewöhnlicher
Easy-to-clean – Beschichtungen
nicht notwendig oder geeignet, da hier der Einbau von größeren Mengen
an Sauerstoff innerhalb einer gewissen Bandbreite akzeptiert oder
sogar gewünscht
wird.
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Geeignete
Substratoberflächen
können
direkt, d.h. ohne Vorbehandlung beschichtet werden, es sind allerdings
auch Vorbehandlungsschritte bzw. Vorbeschichtungsschritte z.B. zur
Reinigung, Aktivierung oder Plasmapolymerisation möglich. Wie
bereits erwähnt,
können
als geeignete Substratoberflächen
insbesondere Waferoberflächen
(vgl. die Vorgehensweise aus der WO 2004/051708) oder vorbereitete
Trägerschichten
eingesetzt werden; im letzteren Fall ergibt sich gewissermaßen als
Zwischenprodukt auf dem Weg der Herstellung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
ein erfindungsgemäßer Schichtverbund,
der neben einer Trägerschicht
eine zwischen der Trägerschicht
und einem Wafer anzuordnende Trennschicht umfasst, welche wiederum
die abgeschiedene plasmapolymere Schicht sowie gegebenenfalls weitere
Schichten umfasst. Auf der von der Trägerschicht abgewandten Seite
der Trennschicht kann dann gegebenenfalls eine Schutzfolie vorgesehen
werden, vgl. hierzu die obigen Ausführungen zu erfindungsgemäßen Schichtverbünden.
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Als
Arbeitsgase für
die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren
Schicht werden siliciumorganische Monomere (zur Bedeutung dieses
Begriffes siehe oben), wie Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Octamethyltrisiloxan,
Tetramethylsilan (TMS) oder Vinyltrimethylsilan (VTMS), eingesetzt.
Besonders bevorzugt ist HMDSO, da es in sich bereits über die
erste Si-O-Si – Einheit
verfügt,
bereits mit Methylgruppen abgesättigt
ist und einen vergleichsweise hohen Dampfdruck besitzt. Vorzugsweise
wird dieses Monomer zusammen mit Sauerstoff verarbeitet. Sauerstoff
als zusätzliches
Arbeitsgas ermöglicht
nicht nur die Zugabe des gewünschten
Sauerstoffanteiles, sondern ermöglicht
auch eine plasmachemische "Verbrennung" der vom HMDSO abgespaltenen
organischen Bruchstücke.
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Das
Plasma kann grundsätzlich
mit Hilfe der verschiedensten Frequenzen gezündet werden, allerdings wird
vorzugsweise ein so genanntes strukturerhaltendes Plasma gewählt. Dies
bedeutet, dass das zugeführte
Monomer, beispielsweise HMDSO, nicht vollständig im Plasma fragmentiert,
sondern so milde Plasma-Prozessparameter gewählt werden, dass beispielsweise
pro Monomermolekül
nur eine Methylgruppe abgespalten wird. Dadurch kann ein methylreiches
Si- O-Netzwerk entstehen.
Ein solches Material kann durch hohes Ionenbombardement stark geschädigt oder
gestört
werden, so dass HF-Frequenzen (13,56 MHz) bevorzugt sind und das
Substrat vorzugsweise nicht auf der Elektrode befestigt wird. Bei
der Verwendung von GHz-Frequenzen ist zu berücksichtigen, dass die Fragmentierung
in derart erzeugten Plasmen hoch ist und daher besondere Vorsicht
geboten ist.
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Für die Leistung
in Bezug auf die zugeführte
Gasmenge wird vorzugsweise ein Arbeitsbereich gewählt, bei
dem im Monomerüberschuss
gearbeitet wird. Es steht somit mehr Arbeitsgas zur Verfügung, als
mit der zugeführten
Plasmaleistung verarbeitet werden kann. Der Fachmann erkennt dies
beispielsweise daran, dass eine Erhöhung der zugeführten Leistung
zu einer deutlichen Steigerung der Abscheiderate führt. Zur
Einstellung des Gasmengenverhältnisses,
beispielsweise von HMDSO zu Sauerstoff, sind die nachfolgenden Beispiele
als Hilfestellung zu betrachten; eine Arbeitsvorschrift ist hierfür nicht
erstellbar, da bei der Plasmapolymerisation die Einstellungen der
Prozessparameter u.a. stets sehr stark von der verwendeten Plasma-Anlage abhängen. Der
Fachmann wird jedoch immer einen deutlichen Überschuss an HMDSO wählen. Die
Leistung ist unter Berücksichtigung
der jeweiligen Gesamtgasmenge einzustellen. Hierbei ist es hilfreich,
in Vorversuchen den Wasserrandwinkel auf sehr glatten, ebenen beschichteten
Probekörpern,
beispielsweise einem Silicium-Wafer, zu messen. Messwerte im Bereich
von 100° signalisieren üblicherweise
einen interessanten Arbeitsbereich, wobei allerdings durch Untersuchungen
im Rasterelektronenmikroskop oder mit Hilfe von AFM-Messungen sicher
zu stellen ist, dass die hergestellte Substanz auf dem Untergrund
zu keinem nennenswerten Rauhigkeitsanstieg (Ra < 1 nm) führt. Wenn
diese Voraussetzung erfüllt
ist, ist ein Arbeitsbereich gefunden, der mit Hilfe von XPS-Messungen
näher charakterisiert
und optimiert werden kann.
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Die
Beschichtungszeit wird so eingerichtet, dass die gewünschte Schichtdicke
der plasmapolymeren Schicht (als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
bzw. eines erfindungsgemäßen Schichtverbundes)
erreicht wird.
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Vorzugsweise
werden zur Abscheidung großvolumige
Anlagen benutzt, da es hiermit wesentlich einfacher ist, strukturerhaltende
Plasmapolymerisationsbedingungen einzustellen, als auch das richtige
Gasverhältnis,
die notwendige Leistung und das Verhältnis von zugeführter Gasmenge
zur Leckrate. Außerdem
können
in solchen Anlagen sehr einfach Trägerschichten homogen beschichtet
werden, insbesondere Trägerschichten,
die die Gestalt einer polymeren Folie besitzen. Darüber hinaus
erlauben solche Anlagen auch die gleichzeitige Beschichtung einer
Vielzahl von Trägern
oder auch die Beschichtung geeigneter Bahnwaren.
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Für den Einsatz
plasmapolymerer Beschichtungsanlagen innerhalb einer mikroelektronischen
Fertigungslinie sind sogenannte Single-Wafer – Anlagen von besonderem Interesse,
da sie wenig Platz im Reinraum beanspruchen und das Risiko des Beschichters
in Bezug auf eine Fehlbearbeitung senken. Solche Anlagen erlauben
vorteilhafterweise den Gebrauch einer Anordnung, bei der der Wafer
direkt auf die Elektrode aufgebracht wird und der Self-Bias (ggf.
modifiziert mit Hilfe einer externen Gleichspannungsquelle) ausgenutzt
wird. Hierdurch kann die Abscheiderate und damit die Bearbeitungsgeschwindigkeit
deutlich erhöht
werden. Die technischen Anforderungen an eine solche Anlage können beispielsweise
wie folgt beschrieben werden: Downstream Reaktor für einen
Single-wafer – Prozess
(300 mm – Wafer):
- 1. HF (13,56 MHz)
– Leistung regelbar im Bereich
von 5 – 50
W
– Bias
regelbar ab 100 V
- 2. Pumpeneinheit
– Roots
250 m3/h
– Zweistufige Drehschieberpumpe:
ca. 20 m3/h
– Butterfly-Regelventil (Arbeitsdruck:
0,02 – 0,08
mbar)
- 3. Gasregel Einheit
– Gasflussregler:
MFC 50 sccm O2
– Gasflussregler: MFC 50 sccm
H2
– Masseflussregler für Dämpfe: VFC
min. 800 sccm (kalibriert für
N2)
- 4. Druckmessung
– Absolutdruckmessdose:
Messbereich: 10–4 bis 1 mbar
- 5. Elektrode
– Der "wafer chuck" (Waferträger) wird
als Elektrode ausgeführt.
Die Elektrode selbst hat nahezu den gleichen Durchmesser wie der
Wafer.
– Für einen
300 mm Wafer sollte der "wafer
chuck" einen Mindestdurchmesser
von 380 mm aufweisen. Der Randbereich ist aus einem Isolator ausgeführt. Die
Oberseite des "wafer
chuck" bildet mit
dem Wafer möglichst
eine Ebene um das Arbeitsgas gut führen zu können.
- 6. weiter Anforderungen
– Der Abstand von der Waferoberfläche zum
darüber
angeordneten Gaseinlass beträgt
min.300 mm. Abgepumpt wird unterhalb des Wafers oder möglichst
homogen über
oder seitlich unterhalb des Waferträgers.
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Die
Herstellung der plasmapolymeren Schicht kann wahlweise mittels Niederdruck-
oder Atmosphärendruck-Plasmapolymerisation
durchgeführt
werden. Kommen Atmosphärendruckplasmen
zur Anwendung, so ist der Einfluss von Fremdgasen, wie Luft oder
Luftfeuchtigkeit, möglichst
gänzlich
zu eliminieren.
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Ein
erfindungsgemäßer Schichtverbund,
der besonders vorteilhaft zum Dünnen
von Wafern eingesetzt werden kann, umfasst eine plasmapolymere Schicht,
welche eine der oben angegebenen Zusammensetzungen besitzt und deshalb besonders
elastisch ist. Ferner umfasst ein solcher erfindungsgemäßer Schichtverbund
eine Trägerschicht,
vorzugsweise umfassend eine tragende und/oder eine an die Trennschicht
angrenzende Schicht konturanpassende Schicht auf Basis einer hochtemperaturstabilen,
aushärtbaren
(vorzugsweise vernetzbaren) Substanz, insbesondere Silikonpolymere,
Fluorpolymere oder Polyimid (wie z.B. Kapton®) oder
Polyimid-Vorkondensate. Diese Schicht kann beispielsweise als Zubereitung,
insbesondere Lösung,
der vorhergehend genannten Substanzen aufgebracht werden. Im Vergleich
mit der Vorgehensweise gemäß WO 2004/051708
ist der Einsatz eines solchen erfindungsgemäßen Schichtverbundes bei der
Herstellung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
insbesondere darin zu sehen, dass das eigentliche Produkt, der zu
dünnende
Wafer, keinem plasmapolymeren Prozess auszusetzen ist. Dieser Prozessschritt
kann durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schichtverbundes örtlich und
zeitlich unabhängig
von den Wafern durchgeführt
werden, wodurch eine Qualitätskontrolle
vor dem Zusammenführen.
mit den (wertvollen) Wafern erfolgen kann. Zudem ist die Auslagerung
dieses Prozessschrittes zum Hersteller des Schichtverbundes möglich und
auch vorteilhaft. Der Schichtverbund insgesamt dient in den Fertigungsschritten,
welche das Dünnen des
Wafers betreffen, als temporärer
Träger.
Zur massenhaften Herstellung derartiger temporärer Träger (bei denen es sich jeweils
um einen erfindungsgemäßen Schichtverbund
handelt), die als Halbzeug an die Fertigungsstätte geliefert werden können, in
der Wafer gedünnt
(und gegebenenfalls rückseitenmetallisiert)
werden sollen, ist z.B. die folgende Prozessfolge geeignet:
- • Bereitstellen
eines sehr glatten, wieder verwendbaren Substratmaterials (z.B.
blanker Si-Wafer); dieses Substratmaterial hat nichts mit dem zu
dünnenden
Wafer zu tun, sondern dient lediglich als Substrat für die Herstellung
einer plasmapolymeren Schicht,
- • Belegen
des Substratmaterials mit einer dünnen, glatten (wasser-) löslichen
Schicht aus z.B. aus einer Zuckerlösung aus 0,4g/mL Raffinade-Zucker
in Wasser (alternativ kann beispielsweise auch ein Silikonöl verwendet
werden, welches später
mittels üblicher
Lösungsmittel
entfernt wird),
- • Trocknen
der löslichen
Schicht, sofern erforderlich,
- • Beschichten
der löslichen
Schicht mit einer erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schicht (zu den Eigenschaften der plasmapolymeren
Schicht und zu den Verfahren zu ihrer Herstellung siehe jeweils
oben),
- • Aktivieren
der Oberfläche
der zuvor abgeschiedenen plasmapolymeren Schicht (beispielsweise
mittels Plasmaaktivierung),
- • Beschichten
der aktivierten Oberfläche
der plasmapolymeren Schicht mit einer Polyimidlösung oder einer Zubereitung
aus Polyimid-Vorkondensaten
oder einer anderen hochtemperaturstabilen, aushärtbaren (vorzugsweise vernetzbaren)
Substanz, wie z.B. Silikankautschuken; vorzugsweise ist die aushärtbare,
bzw. vernetzbare Substanz lösungsmittelfrei
und wärmevernetzend,
- • Abdecken
der Substanz (z.B. Silikonkautschuk) mit einer fertig ausgehärteten,
vorzugsweise aktivierten Folie (z.B. aus Polyimid (Kapton)). Diese
Folie ist einerseits als tragende Schicht für die spätere Verwendung relevant, dient
aber zwischenzeitlich auch als Abdeckmaterial
- • Unvollständiges Aushärten der
Substanz (z.B. durch Verdampfen eines gegebenenfalls zugesetzten
Lösemittels)
zu einem Präpolymeren
(z.B. Silikonkautschuk, alternativ z.B. unvollständig ausgehärtete Polyimid-Vorkondensate), so
dass der resultierende Schichtverbund (umfassend auf dem Substrat
eine plasmapolymere Schicht (auch Nanofolie genannt) + Präpolymer
+ Folie) erstens handhabbar wird und zweitens (insbesondere bei
Erwärmung)
sich noch in einem späteren
Verarbeitungsschritt einer Oberflächenkontur anpassen kann. Es
ist darauf hinzuweisen, dass sich das Präpolymer vorzugsweise bereits
mit der aktivierten plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) verbindet.
Anmerkung: Für
diesen späteren
Verarbeitungsschritt ist der Einsatz einer erfindungsgemäß vorgesehenen
dehnfähigen
(elastischen), plasmapolymeren Schicht der oben im Detail angegebenen
Art von entscheidender Bedeutung, da ohne die besagte Dehnfähigkeit die
plasmapolymere Schicht reißen
würde und
eine definiert eingestellte niedrige Adhäsion (an einem Wafer einer
erfindungsge mäßen Wafer-Träger-Anordnung)
durch eindringendes Präpolymer
undefiniert verändert
würde.
Im Gegensatz zu den in DE 103
53 530 beschriebenen plasmapolymeren Schichten sind die erfindungsgemäß eingesetzten
plasmapolymeren Schichten in ihrem Aufbau und ihren dehäsiven Eigenschaften
regelmäßig einheitlich.
- • Ablösen des
Schichtverbundes umfassend plasmapolymere Schicht (Nanofolie), Präpolymer
(konturanpassend) und fertig ausgehärteter (tragender) Folie (Abdeckmaterial)
durch z.B. ein Wasser- oder Lösemittelbad
vom glatten, wieder verwendbaren Substratmaterial
- • Abdecken
der plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) mit einer Abdeckfolie zur
Lagerung und zum Versand. Zur Beeinflussung der Haftungs- bzw. Loslöseeigenschaften
des Schichtverbundes auf dem Wafer kann gezielt zwischen Abdeckfolie
und plasmapolymerer Schicht beispielsweise eine dünne Schicht
aus Silikonölen,
Silikonelastomeren, Silikonwachsen oder sonstigen trennend wirkenden
Substanzen vorgesehen werden. Ein Teil dieser Substanzen werden
nach der Entfernung der Abdeckfolie auf der Oberfläche verbleiben
und kann daher die oben beschriebenen Eigenschaften verändern. Die
Substanzen werden vorzugsweise so ausgewählt, dass sie nach dem Gebrauch
des Waferträgers
(des erfindungsgemäßen Schichtverbunds)
wieder leicht durch einen Reinigungsprozess entfernbar sind.
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Beim
Anwender des so hergestellten erfindungsgemäßen Schichtverbundes, der eine
plasmapolymere Schicht umfasst, wird zunächst die Abdeckfolie von der
plasmapolymeren Schicht entfernt. Dann ist der Prozessablauf wie
folgt:
- • Auflegen
des Schichtverbundes mit der Seite der plasmapolymeren Schicht auf
den zu dünnenden
Wafer,
- • Verarbeitung
der so erhaltenen Wafer-Träger-Anordnung
vorzugsweise in einer Vakuumpresse. Dabei wird zunächst das
Präpolymere
(siehe oben) mit der plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) verpresst.
Dieser Vorgang wird durch erhöhte
Temperatur unterstützt.
Dann wird die Temperatur so weit erhöht, dass der Aushärtevorgang
des Präpolymeren
einsetzt. Dabei verbindet sich das Präpolymere endgültig mit
der vorzugsweise aktivierten Folie und der plasmapolymeren Schicht
(Nanofolie) – der
Schichtverbund als temporärer
Träger
findet in dieser Verfahrensstufe seine finale Ausgestaltung. Die
Strukturen des zu dünnenden Wafers
werden von der elastischen plasmapolymeren Schicht und der daran
angrenzenden ersten, konturanpassenden Schicht der Trägerschicht
ausgefüllt,
die plasmapolymere Schicht wird dabei innerhalb ihrer Elastizitätsgrenzen
gedehnt und passt sich der Oberflächenstruktur des zu dünnenden
Wafers an. Es verbleiben keine Luftblasen, da in einer Vakuumpresse
gearbeitet wird. Die plasmapolymere Schicht (Nanofolie) sorgt gegenüber dem
zu dünnenden
Wafer für
die notwendigen dehäsiven
Oberflächeneigenschaften. Außerdem verfügt die plasmapolymere
Schicht (Nanofolie) über
einen gewissen Tack, so dass über
die innigliche Verbindung mit der Waferoberfläche und die mechanische Verklammerung über die
Waferstruktur eine ausreichende Haftung gegeben ist,
- • Dünnen des
Wafers und ggf. Rückseitenmetallisieren
des gedünnten
Wafers (dieser Prozess der Rückseitenmetallisierung
ist möglich,
da der Schichtverbund aus Trägerschicht
und Trennschicht (plasmapolymerer Schicht/Nanofolie) kurzfristig
Temperaturen von bis zu 400°C
ausgesetzt werden kann),
- • Nach
dem Dünnen
des Wafers Ablösen
des temporären
Trägers
(Schichtverbund aus Trägerschicht
und Trennschicht; die Ablösung
gelingt leicht, da die plasmapolymere Schicht (Nanofolie) über dehäsive Eigenschaften
verfügt).
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Eine
alternative Vorgehensweise, die auf die Verwendung von Niederdruckprozessen
verzichtet, ist im Folgenden beschrieben:
- • Bereitstellen
eines sehr glatten, wieder verwendbaren Substratmaterials (z.B.:
blanker Si-Wafer),
- • Belegen
des sehr glatten, wieder verwendbaren Substratmaterials mit einer
Silikonölschicht
(bspw. AK50 der Fa. Wacker Chemie), die deutlich dicker ist (vorzugsweise
zumindest doppelt so dick) als die darauf abzuscheidende plasmapolymere
Schicht,
- • Aufbringen
einer erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) mit den weiter oben beschriebenen
Eigenschaften auf der Silikonölschicht
unter Einsatz eines Atmosphärendruck-Plasmaverfahrens,
- • Aktivieren
der Oberfläche
der so hergestellten plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) beispielsweise
mittels Atmosphärendruck-Plasmaaktivierung.
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Das
weitere Vorgehen entspricht dann dem zuvor beschriebenen Prozessablauf,
beginnend mit dem Schritt "Beschichten
der aktivierten Oberfläche
der plasmapolymeren Schicht ..."
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Zudem
können
die beiden vorstehend geschilderten Verfahrensabläufe wie
im Folgenden beschrieben auch gewissermaßen "umgekehrt" durchgeführt werden, z. B. wie folgt:
- 1. Vorlegen einer fertig ausgehärteten Folie
(z.B. aus Polyimid (wie z.B. Kapton®))
als Substrat (Substratfolie), d.h. als eine der tragenden Schichten
einer herzustellenden Trägerschicht,
- 2. Gegebenenfalls Aktivieren der fertig ausgehärteten Folie,
beispielsweise mit Hilfe eines Plasmas,
- 3. Beschichten der gegebenenfalls aktivierten Folie mit einer
Polyimidlösung
oder einer Zubereitung aus Polyimid-Vorkondensaten oder einer anderen
hochtemperaturstabilen, aushärtbaren
(vorzugsweise vernetzbaren) Substanz, wie z.B. Silikonpolymeren
(Silikonkautschuke oder andere Polysiloxane, bzw. siloxanhaltige
Copolymere)
- 4. Gegebenenfalls im Anschluss an Schritt 3 Herstellung
eines Präpolymeren,
so dass das momentane Handling und der Versand der Ware gewährleistet
ist, aber das später – beim Kontaktieren
mit dem zu dünnenden
Wafer – erforderliche
Verformungsverhalten (Konturanpassung) noch gewährleistet ist. Anmerkung: Das
Präpolymer
entspricht dem Präpolymer
aus den weiter oben beschriebenen Verfahrensabläufen.
- 5. Aufbringen einer erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren
Schicht (Nanofolie) mit den weiter oben angegebenen Eigenschaften;
gegebenenfalls erst jetzt Aushärten
bzw. Teilvernetzen des unter 3. aufgebrach ten aushärtbaren
bzw. vernetzbaren Materials. Spätestens
jetzt ist ein Präpolymer
gebildet, welches als zur Trägerschicht
gehörige
Schicht eine ausreichende Haftung der plasmapolymeren Schicht (der Nanofolie)
auf der Substratfolie (welche eine weitere tragende Schicht der
Trägerschicht
darstellt) gewährleistet
und eine Konturanpassung gestattet.
- 6. Gegebenenfalls Abdecken der plasmapolymeren Schicht (Nanofolie)
mit einer Abdeckfolie zur Lagerung und zum Versand.
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Der
Vorteil an der zuletzt beschriebenen Vorgehensweise zur Herstellung
eines Schichtverbundes liegt insbesondere darin, dass der hergestellte
Schichtverbund nicht mehr von einem Substrat (in den zuvor geschilderten
Verfahrensgestaltungen wird beispielsweise immer ein Blanko-Si-Wafer
eingesetzt) gelöst
werden muss.
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Die
auf die vorstehend beschriebenen Weisen hergestellten Schichtverbünde (umfassend
eine Trägerschicht
sowie eine zwischen der Trägerschicht
und einem Wafer anzuordnende Trennschicht sowie gegebenenfalls eine
Schutzfolie) können
relativ problemlos benutzt werden. So kann ein Transport zum Anwender stattfinden.
Nach dem Abziehen der gegebenenfalls vorhandenen Abdeckfolie wird
der Anwender (wie oben geschildert) den hergestellten Schichtverbund
als temporären
Träger
zum Dünnen
von Wafern benutzen. Die dehäsiven
Oberflächeneigenschaften
der plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) erlauben die Entfernung
des temporären
Trägers
vom Wafer nach Gebrauch. Die Verformbarkeit der erfindungsgemäß vorgesehenen
plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) und der "präpolymeren" Schicht (als Schicht
innerhalb der Trägerschicht)
erlaubt das konturgenaue Ausfüllen
von Gräben
und Strukturen auf dem zu dünnenden
Wafer mit Hilfe eines vakuumgestützten
Press- und Aushärtevorganges.
Nach einem solchen Vorgang wird die leicht verform- und dehnbare
plasmapolymere Schicht (Nanofolie) über physikalische Wechselwirkungen
eine geringe Haftkraft zum Untergrund aufbauen. Darüber hinaus
kann eine mechanische Verklammerung des temporären Trägers (des erfindungsgemäßen Schichtverbundes)
erfolgen.
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Gemäß den vorstehend
erläuterten
Vorgehensweisen betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren
zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung,
umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen eines
z. B. zu dünnenden
Wafers,
- b) Versehen des Wafers mit einer Trennschicht, so dass diese
an dem Wafer haftet, sowie vor oder nach Schritt b)
- c) Verbinden einer Trägerschicht
mit der Trennschicht, wobei Wafer, Trennschicht und Trägerschicht
so ausgewählt
sind, dass in der Wafer-Träger-Anordnung die Trennschicht
an der Trägerschicht
fester haftet als an dem Wafer.
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Vorzugsweise
wird hierbei Schritt c) vor Schritt b) durchgeführt, d.h. es wird vorzugsweise
zunächst eine
Trägerschicht
mit der Trennschicht verbunden. Hierzu vgl. die Ausführungsbeispiele
zu bevorzugten Vorgehensweisen/Prozessfolgen zur Herstellung erfindungsgemäßer Schichtverbünde.
-
Vorzugsweise
wird der Wafer in Schritt b) mit einem erfindungsgemäßen Schichtverbund
versehen, welcher eine Trägerschicht
und eine Trennschicht umfasst, wobei die Trennschicht in Anlage
an den Wafer gelangt. Es versteht sich, dass hierbei üblicherweise
Schritt c) vor Schritt b) durchgeführt wird. Aus fertigungstechnischer
Sicht ist ein solches erfindungsgemäßes Verfahren besonders bevorzugt,
und zwar insbesondere dann, wenn der Schichtverbund ausgehend von
einer Substratfolie hergestellt wird, die später selbst Bestandteil des
Schichtverbundes wird (vgl. oben den als "umgekehrt" gekennzeichneten Verfahrensablauf).
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Ein
erfindungsgemäßer Schichtverbund
wird vorzugsweise nach einem Verfahren hergestellt, welches die
folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen
einer tragenden Schicht, z.B. einer fertig ausgehärteten Folie,
als Substrat,
- – Gegebenenfalls
Aktivieren der tragenden Schicht,
- – Vorzugsweise
Beschichten der tragenden Schicht mit einer aushärtbaren und/oder vernetzbaren
Substanz, vorzugsweise einer hochtemperatursta bilen, aushärtbaren
(vorzugsweise vernetzbaren) Substanz, beispielsweise Silikonpolymere
(Silikonkautschuk oder andere Polysiloxane, bzw. siloxanhaltige
Copolymere) oder einer Polyimidlösung,
oder einer Zubereitung aus Polyimid-Vorkondensaten.
- – Aufbringen
einer plasmapolymeren Schicht auf die Schicht der aushärtbaren
bzw. vernetzbaren Substanz, vor oder nach einer teilweisen Aushärtung bzw.
einer Teilvernetzung der Substanz (mit anderen Worten kann die aushärtbare bzw.
vernetzbare Substanz zunächst
teilweise ausgehärtet
bzw. teilvernetzt werden, bevor die plasmapolymere Schicht aufgebracht
wird, oder alternativ kann die aushärtbare bzw. vernetzbare Substanz
zunächst
mit der plasmapolymeren Schicht versehen werden, bevor die besagte
Substanz teilweise ausgehärtet
bzw. teilvernetzt wird). Zu beachten ist dabei, dass die teilweise
ausgehärtete bzw.
teilvernetzte Schicht der besagten Substanz zumindest eine ausreichende
Haftung der plasmapolymeren Schicht auf der fertig ausgehärteten Folie
(Substratfolie) gewährleistet,
so dass die im vorliegenden Text geschilderten Folgeschritte durchgeführt werden
können,
- – Gegebenenfalls
Abdecken der plasmapolymeren Schicht mit einer Abdeckfolie oder
dergleichen.
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Alternativ
zu dem vorstehend geschilderten Verfahren zur Herstellung eines
erfindungsgemäßen Schichtverbundes
kann entsprechend den weiter oben angegebenen Prozessabläufen auch
wie folgt vorgegangen werden:
- – Bereitstellen
eines sehr glatten Substratmaterials,
- – Belegen
des Trägermaterials
mit einer dünnen
Schicht einer Flüssigkeit
(zu den besonderen Ausgestaltungen siehe weiter oben)
- – Aufbringen
einer plasmapolymeren Schicht (Nanofolie) auf der Schicht der Flüssigkeit
(welche sich auf dem Substratmaterial befindet) unter Einsatz eines
Plasmaverfahrens (Atmosphärendruckplasma
oder Niederdruckplasma, siehe oben),
- – Gegebenenfalls
Aktivieren der Oberfläche
der hergestellten plasmapolymeren Schicht,
- – Beschichten
der plasmapolymeren Schicht mit einer aushärtbaren bzw. vernetzbaren Substanz,
- - Gegebenenfalls Abdecken der Substanz,
- – Teilweises
Aushärten
bzw. Teilvernetzen der Substanz zu einem Präpolymeren (zu den Eigenschaften siehe
oben),
- – Ablösen des
Schichtverbundes umfassend plasmapolymere Schicht und Präpolymer-Schicht
vom Trägermaterial.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer plasmapolymeren
Schicht bestehend aus Kohlenstoff, Silicium, Sauerstoff und Wasserstoff
sowie gegebenenfalls üblichen
Verunreinigungen, wobei im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Schicht,
bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei
285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan
(PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm2/s
bei 25 °C
und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25 °C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert
besitzt, der um maximal 0,44 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben
ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um
maximal 0,50 eV zu höheren oder
niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, (i) als Trennschicht
zur Anbringung auf einem Wafer oder (ii) als Bestandteil einer Trennschicht
zur Anbringung auf einem Wafer oder (iii) als Bestandteil einer
Trennschicht eines Schichtverbundes zur Anbringung auf einem Wafer.
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Des
Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Abdünnen eines
Wafers, umfassend die folgenden Schritte:
- – Herstellen
einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung,
wobei die Wafervorderseite der Trennschicht zugewandt ist und die
Rückseite
des Wafers frei bleibt,
- – Abdünnen des
Wafers von seiner Rückseite
her (rückseitiges
Abdünnen).
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Die
Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Rückseitenmetallisieren eines
Wafers, umfassend die folgenden Schritte:
- – Herstellen
einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung,
wobei die Wafervorderseite der Trennschicht zugewandt ist und die
Rückseite
des Wafers frei bleibt,
- – Gegebenenfalls
Abdünnen
des Wafers von seiner Rückseite
her (rückseitiges
Abdünnen),
- – Aufbringen
einer Metallschicht auf die Rückseite
des Wafers.
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In
den besagten erfindungsgemäßen Verfahren
zum Abdünnen
bzw. zum Rückseitenmetallisieren
eines Wafers ist es vorteilhaft, wenn die Trennschicht und die Trägerschicht
nach dem Abdünnen
bzw. dem Rückseitenmetallisieren
wieder von dem Wafer entfernt werden.
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Wie
bereits weiter oben geschildert, ist es bei dem besagten Verfahren
zum Abdünnen
bzw. Rückseitenmetallisieren
eines Wafers vorteilhaft, wenn ein zur Trennung in einzelne Elemente
vorbereiteter Wafer bereitgestellt wird.
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In
diesem Falle ist es vielfach vorteilhaft, wenn (i) der Wafer durch
rückseitiges
Abdünnen
des Wafers und/oder (ii) durch Entfernen der Trennschicht und der
Trägerschicht – gegebenenfalls
mit Ausnahme einer Rückseitenmetallisierung – in einzelne
Elemente getrennt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert:
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Beispiel 1: Herstellung plasmapolymerer
Schichten zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
oder in einem erfindungsgemäßen Schichtverbund:
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Zur
Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht A wurden die nachfolgenden Prozessparameter
verwendet:
Gasfluss
O2: | 12
Sccm |
Gasfluss
HMDSO: | 50
Sccm |
Leistung
(W): | 450 |
Zeit
(sec.): | 2700 |
Druck
(mbar): | 0,02 |
-
Zur
Herstellung der erfindungsgemäß anzusetzenden
plasmapolymeren Schicht B wurden die nachfolgenden Prozessparameter
verwendet:
Gasfluss
O2: | 12
Sccm |
Gasfluss
HMDSO: | 50
Sccm |
Leistung
(W): | 450 |
Zeit
(sec.): | 3000 |
Druck
(mbar): | 0,02 |
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Nach
der Herstellung der plasmapolymeren Schicht auf einem Objektträger aus
Quarzglas (als für
die Zwecke der vorliegenden Untersuchung gewähltes Beispiel eines sehr glatten
Substrates, von dem die plasmapolymere Schicht wieder abgelöst werden
kann) und Abschalten des Plasmas wurde die Gasatmosphäre schnellstmöglich durch
Wasserstoff ersetzt und danach die Saugleistung reduziert, so dass
ein deutlicher Druckanstieg auf ca. 0,2 mbar zu beobachten war.
Dieser Zustand wurde bei konstantem Wasserstofffluss über 5 min
aufrecht erhalten, um eventuell vorhandenen Radikalen die Absättigung
mit Wasserstoff zu ermöglichen.
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Die
beigefügten 1 bis 6 zeigen.
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1:
Verlauf des Brechungsindex als Funktion der Wellenlänge
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2:
Transmissionsverlauf eines mit einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht beschichteten Quarzglases im Vergleich zu
einem unbeschichteten Quarzglas und einem mit PDMS-Öl (hier
ca. 200 nm AK50, Wacker Chemie) beschichteten Quarzglas im Wellenlängenbereich
190 bis 250 nm
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3:
FTIR-Spektrum der erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schicht
-
4:
FTIR-Spektrum der erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schicht (Detailansicht)
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5:
FTIR-Vergleichsspektrum einer Easy-to-clean Schicht
-
6:
FTIR-Vergleichsspektrum einer Easy-to-clean Schicht (Detailansicht)
Ferner wurde auf analoge Weise ein sehr gut dehnfähiges Gummimaterial
(EPDM) mit eine plasmapolymeren Schicht versehen und anschließend über Dehnungsversuche
die Bruchdehnung der Beschichtung mit Hilfe einer mikroskopischen
Beobachtung bestimmt. Hierbei stellte sich heraus, dass bei Raumtemperatur
eine Bruchdehnfähigkeit
von ca. 30% gegeben war. Vergleiche hierzu 7 und 8.
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7:
Mikroskopische Darstellung (200-fache Vergrößerung) des beschichteten Gummimaterials ohne
Belastung.
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8:
Mikroskopische Darstellung (200-fache Vergrößerung) des beschichteten Gummimaterials nach
Dehnung um ca. 40%.
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Das
in 8 zu erkennende Rissnetzwerk stellt sich senkrecht
zur Zugrichtung dar; mit zunehmender Dehnung wird das Netzwerk ausgeprägter, die
Risse wachsen nur langsam in der Breite.
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Beispiel 2: Herstellung einer plasmapolymeren
Schicht (z. B. zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Wafer-Träger-Anordnung
oder einem erfindungsgemäßen Schichtverbund):
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Eine
zweite Möglichkeit
zur Herstellung des erfindungsgemäßen plasmapolyme ren Produktes
ist durch die folgenden Prozessparameter gegeben:
Gasfluss
O2: | 36
Sccm |
Gasfluss
HMDSO: | 170
Sccm |
Leistung
(W): | 1600 |
Zeit
(sec.): | 600 |
Druck
(mbar): | 0,025 |
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Auch
hier wurde vor der Durchführung
sicher gestellt, dass die Leckrate (äußere Lecks) der benutzten Vakuumkammer
deutlich kleiner als 2 × 10–3 mbar
L/sec ist. Ferner wurde die interne Leckrate mit Hilfe eines Massenspektrometers überprüft. Dabei
wurde darauf geachtet, dass der Prozess erst gestartet wurde, als
bei hoher Empfindlichkeit des Spektrometers der Messwert für die Masse 18 (Wasser)
stark gesunken und dann konstant war.
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Eine
Wasserstoffnachbehandlung wurde nicht vorgenommen.
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Beispiel 3: ESCA-Messungen:
-
Es
wurden von den erfindungsgemäß zu verwendenden
plasmapolymeren Schichten "A" und "B", welche gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden,
sowie von einem Referenzmaterial und einem Vergleichsprodukt ESCA-Spektren
aufgenommen und ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden
Tabelle 1 aufgeführt, in
der Bezug genommen wird auf die Bindungsenergieanlagen der Signale
und die Halbwertsbreiten (FWHM = Full width at half maximum) der
einzelnen Peaks. Als Vergleichsprodukt wurde eine plasmapolymere
Easy-to-clean-Beschichtung
gemäß
DE 101 31 156 A1 gewählt.
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Die
ESCA-Untersuchungen wurden mit dem Spektrometer KRATOS AXIS Ultra
der Fa. Kratos Analytical durchgeführt. Die Analysekammer war
mit einer Röntgenquelle
für monochromatisierte
Al Kα-Strahlung, einer
Elektronenquelle als Neutralisator und einem Quadrupolmassenspektrometer
ausgerüstet.
Weiterhin verfügte
die Anlage über
eine magnetische Linse, welche die Photoelektronen über einen
Eintrittsschlitz in einen Halbkugelanalysator fokussierte. Durch
Kalibrierung wurde der aliphatische Anteil des C 1s Peaks auf 285,0
eV gesetzt. Während
der Messung zeigte die Oberflächennormale
auf den Eintrittsschlitz des Halbkugelanalysators.
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Die
Passenergie betrug bei der Bestimmung der Stoffmengenverhältnisse
jeweils 160 eV, die entsprechenden Spektren werden als Übersichtsspektren
bezeichnet. Bei der Bestimmung der Peak-Parameter betrug die Passenergie
jeweils 20 eV.
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Die
genannten Messbedingungen sind bevorzugt, um eine weitgehende Unabhängigkeit
vom Spektrometertyp zu ermöglichen
und um erfindungsgemäße plasmapolymere
Produkte zu identifizieren.
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Als
Referenzmaterial wurde das Polydimethylsiloxan Silikonöl DMS-T23E
der Firma Gelest Inc. (Morrisville, USA) verwendet. Dieses trimethylsiloxy-terminierte
Silikonöl
besitzt eine kinematische Viskosität von 350 mm2/s
(±10%)
und eine Dichte von 0,970 g/mL bei 25 °C sowie ein mittleres Molekulargewicht
von ca. 13 650 g/mol. Das ausgewählte
Material zeichnet sich durch einen extrem geringen Anteil an verdampfbaren
Bestandteilen aus: nach 24 Stunden bei 125 °C und 10–5 Torr
Vakuum wurden weniger als 0,01 % flüchtige Anteile nachgewiesen
(nach ASTM-E595-85 und NASA SP-R0022A). Es wurde mit Hilfe eines
Spin-Coating-Prozesses
als 40 bzw. 50 nm dicke Schicht auf einen Siliziumwafer aufgetragen;
dabei wurde als Lösemittel
Hexamethyldisiloxan verwendet.
-
Die
gemessenen Spektren sind – für die Übersichtsspektren
exemplarisch jeweils eins – als 9 bis 12 (Übersichtsspektren),
sowie 13 bis 25 (Detailspektren) angefügt. Es zeigen:
-
9:
XPS-Übersichtsspektrum
des DMS-T23E
-
10:
XPS-Übersichtsspektrum
einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht A
-
11:
XPS-Übersichtsspektrum
einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht B
-
12:
XPS-Übersichtsspektrum
der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß
DE 101 31 156 A1 (Vergleich)
-
13:
XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks des DMS-T23E
-
14:
XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks des DMS-T23E
-
15:
XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks des DMS-T23E
-
16:
XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht A
-
17:
XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht A
-
18:
XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht A
-
19:
XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht B
-
20:
XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht B
-
21:
XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schicht B
-
22:
XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung
gemäß
DE 101 31 156 A1 (Vergleich)
-
23:
XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung
gemäß
DE 101 31 156 A1 (Vergleich)
-
24:
XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß
DE 101 31 156 A1 (Vergleich)
-
Für die Übersichtsspektren
wurden vier bis sechs Messungen an unterschiedlichen Positionen
auf den Proben durchgeführt.
In Tabelle 1 sind für
die Stoffmengenverhältnisse
mit ± die
maximalen Abweichungen vom Mittelwert der durchgeführten Messungen
angegeben.
-
-
Tabelle
1: Ergebnisse der ESCA-Messungen
-
Die
erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schichten, welche der ESCA-Messung unterzogen wurden,
besitzen im Vergleich mit einer typischen Easy-to-clean-Beschichtung
gemäß
DE 101 31 156 A1 eine
um ca. 0,37 bis 0,53 eV zu niedrigerer Energie verschobene Bindungsenergielage
des Si 2p – Peaks.
Diese Beobachtungen entsprechen einer Erhöhung des Anteils sekundärer Silicium-Atome
(das heißt des
Anteils an Silicium-Atomen mit genau zwei benachbarten O-Atomen)
im Vergleich zu der Easy-to-clean-Beschichtung.
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Vermutlich
ist die Erhöhung
des Anteils an sekundären
Silicium-Atomen ein Grund für
die erhöhte Elastizität und Flexibilität der erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schichten im Vergleich mit der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß
DE 101 31 156 A1 ,
bei der eine stärkere
Dominanz von tertiären
Silicium-Atomen vorliegt.
-
Aus
dem Vergleich der ESCA-Spektren der erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schichten und der Easy-to-clean-Beschichtung ergibt
sich, dass die mechanischen Eigenschaften Elastizität und Flexibilität direkt
verknüpft
sind mit der Struktur des jeweiligen Plasmapolymers.
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Die
erfindungsgemäß einzusetzenden
plasmapolymeren Schichten sind kohlenstoffreicher und sauerstoffärmer als
die Easy-to-clean-Beschichtung. Damit ergeben sich zwangsläufig weniger
Vernetzungspunkte. Die Zusammensetzung nähert sich der eines Silikonöles an,
ist aber gegenüber
diesem, ebenso wie gegenüber
klassischen Silikonelastomeren, stärker vernetzt (mehr Sauerstoff,
weniger Kohlenstoff). Deshalb kann man von einer elastomeren plasmapolymeren
Struktur ausgehen (bei hohem Wasserstoffgehalt).
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme
auf beigefügte 25 bis 27 noch
weiter erläutert.
Es zeigen:
-
25:
einen erfindungsgemäßen Schichtverbund
mit Trägerschicht
und Trennschicht, jedoch doch ohne Schutzfolie
-
26:
eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
welche den (deformierten) Schichtverbund aus 25 sowie
einen Wafer umfasst
-
27:
einen erfindungsgemäßen Schichtverbund
mit Trägerschicht
und Trennschicht, inklusive Schutzfolie und zusätzlicher Trennöl-Schicht
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25 zeigt
einen erfindungsgemäßen Schichtverbund,
der als Trennschicht eine plasmapolymere, elastische Schicht 2 umfasst,
die an eine Trägerschicht
angrenzt, welche aus einer ersten, konturanpassenden (verformbaren)
Schicht 4 sowie aus einer zweiten, tragenden Schicht 6 besteht.
Die plasmapolymere Schicht 2 besitzt die Eigenschaften,
welche weiter oben im allgemeinen Teil der vorliegenden Beschreibung
angegeben sind. Die konturanpassende Schicht 4 der Trägerschicht
besteht aus einer hochtemperaturstabilen, aushärtbaren, (vorzugsweise vernetzbaren)
Substanz wie beispielsweise Silikonpolymere (Silikon kautschuk oder andere
Polysiloxane bzw. siloxanhaltige Copolymere) oder einer Polyimidlösung oder
einer Zubereitung aus Polyimid-Vorkondensaten. Die zweite, tragende
Schicht 6 der Trägerschicht
besteht z. B. aus einem Polyimid (z. B. Kapton®) oder
aus einem Polyetherketon.
-
Hinsichtlich
eines Verfahrens zur Herstellung eines in 25 dargestellten
Schichtverbundes sei auf die obigen Ausführungen im allgemeinen Teil
der Beschreibung verwiesen.
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26 zeigt
eine erfindungsgemäße Wafer-Träger-Anordnung,
die unter Verwendung des in 25 gezeigten
Schichtverbundes hergestellt wurde. Dementsprechend finden sich
in der Wafer-Träger-Anordnung gemäß 26 eine
plasmapolymere Schicht 2 (als Trennschicht), eine erste
Schicht 4 einer Trägerschicht
sowie eine zweite, tragende Schicht 6 einer Trägerschicht.
Ferner umfasst die Wafer-Träger-Anordnung
gemäß 26 einen
Wafer 8 mit vorderseitig angeordnetes elektronischer Struktur 18.
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Zur
Herstellung der in 26 gezeigten Wafer-Träger-Anordnung
wurde der Wafer 8 mit elektronischer Struktur 18 bereitgestellt
und beispielsweise der in 25 gezeigte
Schichtverbund 2, 4, 6 mit der Seite der
plasmapolymeren Schicht auf die Vorderseite des Wafers, welche die
elektronische Struktur trägt,
aufgepresst. Dabei verformte sich die plasmapolymere, elastische
Schicht 2 des in 25 dargestellten
Schichtverbundes sowie die erste, konturanpassende Schicht 4 der
Trägerschicht.
Aufgrund der hohen Dehnfähigkeit
der plasmapolymeren Schicht 2 kommt es dabei in dieser
nicht zu Rissen, so dass die verformbare Schicht 4 der Trägerschicht
nicht in Kontakt mit der elektronischen Struktur 18 des
Wafers 8 gelangt.
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Hinsichtlich
der genaueren Ausgestaltung des Verfahrens beim Aufbringen des in 25 dargestellten
Schichtverbundes auf den Wafer 8 mit seiner elektronischen
Struktur 18 sowie, auf Verfahrensschritte beim Abdünnen und
gegebenenfalls Rückseitenmetallisieren
sei auf die im allgemeinen Teil der Beschreibung gegebenen Beispiele
verwiesen.
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In 27 dargestellt
ist ein Schichtverbund 2, 4, 6 gemäß 25,
der auf der Seite der plasmapolymeren Schicht 2 mit einer
Schutzfolie 10 ausgerüstet
ist. Zwischen Schutzfolie 10 und plasmapolymerer Schicht 2 befindet
sich über
dies eine dünne
Schicht 12 eines Trennöls.
Die Schutzfolie 10 in der Praxis wird vom Schichtverbund
(2, 4, 6) abgezogen, bevor dieser auf
einen Wafer mit gegebenenfalls darauf angeordneter elektronischer
Struktur aufgepresst wird, vgl. hierzu 26, Wafer 8.
Die Trennölschicht 12 verbleibt
dabei abschnittsweise auf der plasmapolymeren Schicht 2 und
gelangt so inselartig zwischen diese plasmapolymere Schicht 2 und
den Wafer.