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Gegenstand
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Wafern aus einem Ingot gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Stand der Technik
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Wafer, z. B. Siliziumwafer, werden üblicherweise aus einem Rohling (Ingot) gesägt. Hierzu wird der Rohling vorher über eine Verbindungsschicht, insbesondere Klebeschicht, mit einer Tragplatte, z. B. einer Glasplatte, verbunden. Die Tragplatte ist an einer Montageplatte zum Einbringen in die Säge befestigt. Zur Herstellung der einzelnen Wafer wird der Rohling über seine Länge hinweg von seiner freien Seite beginnend eingesägt, wobei die hierdurch entstehenden Sägeschlitze üblicherweise über die Verbindungsschicht hinweg bis in die Tragplatte verlaufen.
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Ein besonderes Problem bereitet hierbei die Vereinzelung der Wafer in dem Zustand unmittelbar nach Einbringen des Sägeschnitts in den Rohling. Um zu vermeiden, dass beim Ablösen des Wafers Kleberückstände an dem Wafer bei der Vereinzelung anhaften bleiben, ist man bisher dazu übergegangen, an der Unterseite, d. h. der mit dem Ingot verbundenen Seite der Tragplatte, eine hafterhöhende Strukturierung einzubringen, so dass der Kleber bei Vereinzelung dazu neigt, an der Tragplatte haften zu bleiben. Entsprechend hat man auch als Tragplatte grafitische Träger mit hoher Porösität zur Gewährleistung einer besseren Haftung eingesetzt.
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Aus der
DE 697 22 071 T2 ist eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Wafern bekannt, bei der mittels eines Schneidwerkzeugs eine Vereinzelung der Wafer dadurch erfolgt, dass auf der Höhe der Tragplatte in einer Richtung, die senkrecht zu den Wafern ist, gesägt wird. Das Einbringen dieses Schnittes kann entweder durch ein mechanisches, d. h. spanabhebendes Schneidwerkzeug aber auch durch Laser, Plasma, durch einen Schneidbrenner, durch ein System mit Druckflüssigkeit oder durch einen chemischen Eingriff erfolgen. Das Verfahren hat den Nachteil, dass den durch den Sägeschnitt vereinzelten Wafern sowohl das Material der Verbindungsschicht sowie Tragplatte anhaftet. In Anbetracht dessen müssen die Wafer einem aufwendigen Reinigungsprozess unterzogen werden, welcher die Taktzeiten der Herstellung von Wafern beträchtlich verlangsamt.
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Die
US 6 139 591 A beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Wafervereinzelung. Zur Wafervereinzelung wird hierbei ein Heißwasserbad verwendet. Die mit der Halteplatte verbundenen Wafer müssen hierbei zuerst mit einer geeigneten Handlingeinrichtung in das Heißwasserbad eingeschwenkt und im Bereich der Klebeschicht in das Heißwasserbad eingetaucht werden. Die Klebeschicht wird durch das heiße Wasser durchtränkt, wodurch die Klebekraft abnimmt. Anschließend werden die Wafer mittels eines mit Vakuumsaugern ausgestatteten, verschwenkbaren Greifarm vereinzelt und der weiteren Verarbeitung zugeführt.
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Die
DE 103 40 409 A beschreibt ein Verfahren zum Bearbeiten sehr dünner, vereinzelter Halbleiterwafer unter Verwendung eines Trägerwafers. Der Trägerwafer dient dazu, den Halbleiterwafer für eine nachfolgende Bearbeitung mechanisch zusätzlich zu stabilisieren. Die Verbindung zwischen Trägerwafer und Halbleiterwafer erfolgt durch Klebematerial, dessen Klebefähigkeit nach der Bearbeitung durch einen Laser wieder gelöst wird, so dass der bearbeitete Halbleiterwafer vom Trägerwafer abgelöst werden kann.
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Aus der
DE 10 2008 022 476 B3 ist es bekannt, bereits durch Herausbrechen aus dem Sägekamm vereinzelte, einen sogenannten Sägekamm aufweisende Wafer von letzterem unter anderem mittels eines Laserstrahls zu trennen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der folgenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Lösung
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Die vorstehende Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass zur Vereinzelung des jeweiligen Wafers von der Tragplatte die Verbindungsschicht zwischen Wafer und Tragplatte durch einen gerichteten Energieeintrag deaktiviert oder aufgelöst wird und der Energieeintrag durch einen Laser, welcher das Material des Wafers und/oder der Tragplatte nicht beeinträchtigt, erfolgt. In beiden Fällen wird die Verbindungsschicht deaktiviert oder aufgelöst und zwar ohne dass die Tragplatte in Längsrichtung zum Wafer geschnitten wird. Es soll kein Sägeprozess stattfinden.
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Die vorstehende Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass ein Laser als Mittel zum gerichteten Eintrag von Energie zur Deaktivierung oder Auflösung der Verbindungsschicht vorgesehen ist. welcher das Material des Wafers nicht beeinträchtigt
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Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung beansprucht.
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Die Erfindung erlaubt es, Wafer zum einen mit hoher Produktionsgeschwindigkeit zu separieren zum anderen, nachträgliche Reinigungsmaßnahmen zu vermeiden. Die Produktionsgeschwindigkeiten von Wafern können demzufolge beträchtlich erhöht werden. Aufwendige Maßnahmen zur Strukturierung von Klebeflächen zwischen Ingot und Tragplatte entfallen.
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Der einzubringende Energieeintrag ist derart konzipiert, dass die Verbindungsschicht verdampft, verbrennt oder sich in ihrem Adhäsionsverhalten verändert, so dass sich der jeweilige Wafer ablöst. Der Energieeintrag soll allerdings zu keiner Beeinträchtigung der Tragplatte oder des Wafers führen.
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Gemäß der Erfindung wird zweckmäßiger ein Laser welcher das Material des Wafers und/oder der Tragplatten nicht beeinträchtigt, verwendet. Besonders eignet sich hierfür ein Infrarot(IR)Laser. Der einzelne Wafer sowie die Tragplatte sind für einen solchen Laser im Wesentlichen transparent. Es erfolgt keine, zumindest keine wesentliche Energieabsorption.
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Dadurch, dass der Energieeintrag in einem schrägen Winkel, zweckmäßigerweise von unten, zur Längsrichtung des Ingots stattfindet, kann sichergestellt werden, dass der Energieeintrag lediglich den bezogen auf die Lage des Lasers vordersten Wafer mit dessen Verbindungsschicht erfasst, sodass das Verfahren sukzessive erfolgen kann, ohne dass beim Entfernen eines Wafers die Verbindungsschicht eines nachfolgenden Wafers in Mitleidenschaft gezogen wird.
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Zur Erfassung der gesamten Längserstreckung der Verbindungsschicht in Querrichtung zur Längsachse des Ingots wird der Energieeintrag entlang dieser Querrichtung bewegt und zwar durch einen sich in Querrichtung bewegenden, insbesondere verschwenkbaren Energiestrahl. Alternativ kann auch der Ingot in Bezug auf die Position der Energiequelle bzw. des Energiestrahls in Querrichtung bewegt werden.
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Um das Verdampfungsverhalten oder auch die Veränderung des Adhäsionsverhaltens der Verbindungsschicht bei Energieeintrag positiv zu beeinflussen, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, die Verbindungsschicht mit einer den Eintrag von Energie unterstützenden Substanz zu versehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Substanz handeln, die eine Beschleunigung der Verdampfung der Verbindungsschicht gewährleistet und deren Verdampfung somit unterstützt bzw. eine rückstandsfreie Verdampfung sicherstellt.
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Der gerichtete Energiestrahl, erfindungsgemäß ein Laserstrahl weist zweckmäßigerweise eine Strahlbreite B auf, die größer ist als die Dicke der Verbindungsschicht. Der Energiestrahl überlappt demzufolge die Verbindungsschicht beim Einstrahlen derart, dass ein Teil des Energiestrahls den Wafer sowie ein weiterer, gegenüberliegender Teil des Energiestrahls die Tragplatte beaufschlagt, ohne dass diese Bereiche durch den Energiestrahl beeinträchtigt werden. Durch das Einbringen des Energiestrahls erfolgt eine Loslösung des jeweiligen Wafers rückstandsfrei von der Tragplatte. Eine Entfernung von Resten der Verbindungsschicht, z. B. Kleberresten, ist nicht notwendig.
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Zur Beaufschlagung der Verbindungsschicht in Querrichtung zur Längsachse des Wafers wird der Laserstrahl entlang des Verlaufs der Verbindungsschicht geführt, beispielsweise durch Verschwenken desselben oder durch Bewegung der Position der Energiequelle, d. h. des Lasers in Querrichtung. Alternativ wäre auch denkbar, den Ingot in Querrichtung zum Laser bei starrer Strahlposition zu bewegen.
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Ausführungsbeispiel
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines mit einer Tragplatte sowie Montageplatte verbundenen Ingot nach dem Sägevorgang;
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2 eine Detaildarstellung der Anordnung Wafer, Verbindungsschicht, Tragplatte sowie Sägeschnitte;
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3 eine Detailansicht des gerichteten Laserstrahls in Bezug auf die Lage der Verbindungsschicht;
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4 eine Darstellung der Anordnung des Lasers in Bezug auf die Lage der Verbindungsschicht der einzelnen Wafer sowie
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5 eine Darstellung der Position des Lasers einschließlich der Bewegung des Laserstrahls quer zur Längsrichtung des Ingots bei einem eckigen Wafer (5A) sowie runden Wafer (5B)
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1 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem Ingot 1 der zur Herstellung der einzelnen Wafer 2 mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Schnitten 5 versehen ist. An der Oberseite des Ingots befindet sich eine Tragplatte 4 aus Glas oder Kunstharz, die mit dem Ingot über eine Klebeschicht 3 verbunden ist. Wie aus der 1 deutlich wird, verlaufen die Schnitte 5 über die Klebeschicht 3 hinweg in die Tragplatte 4 hinein.
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An der Oberseite der Tragplatte 4 befindet sich eine Montageplatte 7, die dazu vorgesehen ist, die gesamte Anordnung in einer (nicht dargestellten) Säge zum Einbringen der Schnitte 5 zu fixieren.
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Wie aus 2 deutlich wird, ist jeder Wafer 2 über die Tragplatte mit einer Klebeschicht 3 verbunden. Die Breite der Klebeschicht 3 entspricht in etwa der Breite des Schnittes 5.
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Gemäß der Erfindung wird mittels eines gerichteten Laserstrahls 8 die Klebeschicht 3 mit Energie beaufschlagt, so dass diese vorzugsweise rückstandsfrei verdampft. Der Wafer 2 kann daraufhin von der Tragplatte 4 gelöst werden bzw. löst sich von dieser und zwar ohne dass er Kleberückstände oder dergleichen aufweist.
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Die Breite B des Laserstrahls 8 ist so gewählt, dass sie die Klebeschicht 3 sowohl an der Unter- als auch an der Oberseite überlappt. Der Laserstrahl 8 beaufschlagt somit nicht nur die Klebeschicht 3 sondern auch benachbarten Bereiche des Wafers 2 bzw. der Tragplatte 4. Diese werden allerdings durch den Laserstrahl nicht beeinträchtigt. Um dies zu erreichen, ist es zweckmäßig, einen speziellen Laser zu verwenden, der keine Beeinträchtigung des Materials des Wafers 2 und/oder der Tragplatte 4 mit sich bringt. Besonders geeignet hierfür ist ein Infrarotlaser (IR-Laser).
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Gemäß 4 ist der IR-Laser 6 bzw. dessen Strahl 8 in schrägem Winkel zur Längsachse des Ingots 1 angeordnet, so dass der Laserstrahl 8 lediglich die Klebeschicht 3 des vordersten Wafers 2 beaufschlagt. Nachdem diese Schicht verdampft ist, wird der Ingot in Richtung auf den IR-Laser 6 nachgeführt, so dass die darauf folgende Klebeschicht 3 dann die Bearbeitungsposition A einnimmt. Der Verdampfungsvorgang erfolgt hierbei von Neuem. Dementsprechend werden die einzelnen Wafer 2 sukzessive abgelöst.
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5A zeigt eine Vorderansicht, also eine Ansicht in Längsrichtung des Ingots 1 mit Blickrichtung auf den ersten, abzulösenden eckigen Wafer 2. Bei der in 5A dargestellten Ausgestaltung wird der Laserstrahl 8 beginnend von der einen Seite, z. B. linken Seite in 5A entlang des Verlaufs der Klebeschicht 3 von links nach rechts geführt, so dass die Klebeschicht 3 von links nach rechts verlaufend verdampft. Anschließend kann der Bewegungsverlauf des Laserstrahls 8 in die andere Richtung oder in entgegengesetzter Richtung zum Ablösen des hierauf folgenden Wafers 2 bewegt werden.
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5B zeigt die entsprechende Anwendung des Laserstrahls 8 bei einem runden Wafer.
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Alternativ kann der Laser 6 auch mit einem (nicht dargestellten) verfahrbaren Support versehen sein. Alternativ könnte auch die Anordnung bestehend aus Montageplatte 7, Tragplatte 4, Klebeschicht 3 sowie Ingot 1 mit einem quer verfahrbaren Support versehen sein.
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Zur Optimierung des Verdampfungsvorgangs der Klebeschicht 3 kann diese mit einer laseraktiven Substanz dotiert sein, um eine möglichst rückstandsfreie Verdampfung zu erreichen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass auch bei runden Wafern eine rückstandsfreie Trennung der Wafer von der Tragplatte ermöglicht werden kann. Der Laser kann zweckmäßigerweise auch bei gekrümmt verlaufenden Klebeschichten eingesetzt werden. Die Erfindung erlaubt es, die Taktzeiten im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen erheblich zu beschleunigen.
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Die vorliegende Erfindung stellt daher einen ganz besonderen Beitrag auf dem einschlägigen Gebiet der Technik dar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ingot
- 2
- Wafer
- 3
- Klebeschicht
- 4
- Tragplatte
- 5
- Schnitt
- 6
- IR-Laser
- 7
- Montageplatte
- 8
- Laserstrahl
