DE102021124738A1 - Wafer-chuck für eine laserstrahl-waferzerteilanlage - Google Patents

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Christoph Ahamer
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Abstract

Ein Chuck für eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage enthält eine Wafer-Trägerplatte mit einer oberen Oberfläche zum Halten eines Wafers, der auf einem Dicing-Tape angeordnet ist. Die obere Oberfläche enthält eine Ringnut, die den Waferrand überlappt, wenn der auf dem Dicing-Tape angeordnete Wafer auf die obere Oberfläche platziert wird. Die Wafer-Trägerplatte umfasst einen Belüftungskanal, der so konfiguriert ist, dass er die Ringnut belüftet.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die Offenbarung bezieht sich auf das Gebiet der Wafer-Handhabung und insbesondere auf einen Wafer-Chuck und ein Verfahren zum Laserstrahl-Waferzerteilen.
  • Hintergrund
  • Ein spezielles Verfahren bei der Handhabung von Wafern umfasst das Aufbringen eines Wafers auf ein Dicing-Tape und das Trennen des Wafers in Dies mit Hilfe einer Laserstrahl-Waferzerteilanlage. Genauer gesagt wird der auf dem Dicing-Tape angebrachte Wafer auf eine obere Oberfläche einer Wafer-Trägerplatte eines Wafer-Chucks platziert, und ein Laserstrahl wird verwendet, um den Wafer in Dies zu zerteilen, wenn er über den Wafer geführt wird.
  • Ein Problem besteht darin, dass das Dicing-Tape, das den Wafer während des Zerteilprozesses (Die-Separation) hält, im Bereich außerhalb des Waferrands (d.h. dort, wo der Laserstrahl direkt auf das Tape trifft) an der Wafer-Trägerplatte des Wafer-Chucks haften kann. Dies kann zu einer Verunreinigung des Chucks durch an der Wafer-Trägerplatte des Chucks haftende Tape-Reste und zu weiteren Schwierigkeiten führen, nämlich zum Die-Knocking, d.h. die bereits zerteilten Dies stoßen aneinander, wenn das Tape mit dem zerteilten Wafer darauf abgehoben wird, oder das Tape haftet so stark am Chuck, dass es gar nicht abgehoben werden kann. Der Prozess der Chuck-Verschmutzung ist selbstverstärkend, und außerdem kann die obere Oberfläche des Chucks im
  • Überschnittbereich direkt durch den Laserstrahl beschädigt werden.
  • Üblicherweise wird der Chuck mit chemischen Mitteln und bei hohen Temperaturen gereinigt, um die Tape-Reste von der Trägerplatte des Chucks zu entfernen. Dies wird in der Regel etwa einmal am Tag durchgeführt und ist recht kostspielig.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Schwierigkeiten zu vermeiden, ist die Verwendung eines speziell für das Laserzerteilen geeigneten Dicing-Tapes. Dies ist äußerst anspruchsvoll, da die nachfolgenden Prozesse genau auf das neue Dicing-Tape abgestimmt werden müssen. Würde man also ein anderes Dicing-Tape verwenden, müssten viele Folgeprozesse geändert werden.
  • Eine dritte Möglichkeit besteht darin, den Laserstrahl vor Erreichen des Waferrands zu stoppen und das Brechen des Wafers im Bereich des Waferrands im Backend (BE) durchzuführen, wo das Dicing-Tape expandiert wird. Auch dies ist aus praktischer Sicht jedoch nicht machbar, da das Brechen des Waferrands im BE eine Partikelkontamination erzeugt, die in diesem Stadium des Verfahrens (z.B. während eines BE-Bestückungsprozesses) nicht akzeptabel ist.
  • Kurzfassung
  • Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Chuck für eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage eine Wafer-Trägerplatte mit einer oberen Oberfläche zum Halten eines auf einem Dicing-Tape angeordneten Wafers. Die obere Oberfläche enthält eine Ringnut, die den Waferrand überlappt, wenn der auf dem Dicing-Tape angeordnete Wafer auf die obere Oberfläche platziert wird. Die Wafer-Trägerplatte umfasst einen Belüftungskanal, der so konfiguriert ist, dass er die Ringnut belüftet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage einen Chuck wie oben beschrieben.
  • Die Laserstrahl-Waferzerteilanlage umfasst ferner eine Lasereinheit zum Erzeugen eines Laserstrahls, der so konfiguriert ist, dass er den Wafer in Dies zerteilt, wenn er über den Wafer geführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Zerteilen eines Wafers das Platzieren eines Wafers auf einer oberen Oberfläche einer Wafer-Trägerplatte eines Chucks. Zwischen der oberen Oberfläche und dem Wafer wird ein Dicing-Tape angeordnet. Die obere Oberfläche enthält eine Ringnut, die den Waferrand überlappt. Die Ringnut ist belüftet. Der Wafer wird mit Hilfe eines Laserstrahls in Dies zerteilt. Das Dicing-Tape wird zusammen mit den Dies von der oberen Oberfläche abgehoben.
  • Figurenliste
  • Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen einander entsprechende oder ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und/oder sie können selektiv weggelassen werden, wenn sie nicht als zwingend erforderlich beschrieben werden. Die Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung beispielhaft näher erläutert.
    • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels für eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage.
    • 2 zeigt eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer beispielhaften Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei die Wafer-Trägerplatte in der Nähe des Waferrands eine nicht belüftete Ringnut aufweist.
    • 3 zeigt eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer beispielhaften Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei die Wafer-Trägerplatte in der Nähe des Waferrands eine belüftete Ringnut von großer Breite aufweist.
    • 4 zeigt eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer beispielhaften Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei die Wafer-Trägerplatte in der Nähe des Waferrands eine belüftete Ringnut von geeigneter Breite aufweist.
    • 5 zeigt eine schematische Querschnitts-Teilansicht einer beispielhaften Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei die Wafer-Trägerplatte eine belüftete Ringnut in der Nähe des Waferrands aufweist und ein Vakuumsystem Vakuum-Saugnuten und/oder Vakuum-Sauglöcher umfasst.
    • 6 zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Wafer-Chucks mit einer Grundplatte, die unterhalb der Wafer-Trägerplatte angeordnet und von dieser beabstandet ist.
    • 7 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf eine beispielhafte Wafer-Trägerplatte eines Wafer-Chucks.
    • 8 zeigt ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Zerteilen eines Wafers darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die in dieser Beschreibung als benachbarte Schichten oder Elemente dargestellten Schichten oder Elemente müssen nicht zwingend direkt miteinander in Kontakt stehen; zwischen diesen Schichten oder Elementen können Zwischenelemente oder -schichten vorgesehen sein. Gemäß der Offenbarung können die als benachbarte Schichten oder Elemente dargestellten Elemente oder Schichten jedoch insbesondere direkt miteinander in Kontakt stehen, d.h. es sind keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten zwischen diesen Schichten bzw. Elementen vorgesehen.
  • Die Worte „über“ oder „unter“ in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht, das/die „über“ oder „unter“ einer Oberfläche geformt oder lokalisiert oder vorgesehen oder angeordnet oder platziert ist, können hier verwendet werden, um zu bedeuten, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „direkt auf“ oder „direkt unter“, d.h. in direktem Kontakt mit der angesprochenen Oberfläche, lokalisiert (z.B. platziert, geformt, angeordnet, vorgesehen, platziert usw.) ist. Das Wort „über“ oder „unter“, das in Bezug auf ein Teil, ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das/die „über“ oder „unter“ einer Oberfläche geformt oder lokalisiert oder vorgesehen oder angeordnet oder platziert ist, kann hier jedoch auch so verwendet werden, dass das Teil, das Element oder die Materialschicht „indirekt auf“ oder „indirekt unter“ der angesprochenen Oberfläche lokalisiert (z.B. platziert, geformt, deponiert usw.) ist, wobei ein oder mehrere zusätzliche Teile, Elemente oder Schichten zwischen der angesprochenen Oberfläche und dem Teil, dem Element oder der Materialschicht angeordnet sind.
  • Bezugnehmend auf 1 kann eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage 100, im Folgenden als Waferzerteilanlage 100 bezeichnet, einen Chuck 120 und eine Lasereinheit 180 zur Erzeugung eines Laserstrahls 182 umfassen.
  • Wie in der Technik bekannt, sind Chucks 120 Vorrichtungen, die so konfiguriert sind, dass sie Wafer während verschiedener Phasen der Waferbearbeitung halten. In der Regel werden Chucks entsprechend der Waferbearbeitung entworfen, die an dem Wafer durchgeführt wird, während der Wafer von dem Chuck gehalten wird. Im Folgenden wird einen Chuck 120 betrachtet, der dazu dient, einen Wafer während des Laserstrahl-Waferzerteilens zu halten. Ein solcher Chuck 120 wird in der Technik auch als „Dicing Chuck“ bezeichnet.
  • 1 zeigt einen Teil einer solchen Waferzerteilanlage 100, nämlich den Chuck 120 und die Lasereinheit 180. Die Waferzerteilanlage 100 kann ferner einen Mechanismus (nicht dargestellt) zum Halten des Chucks 120 und einen Mechanismus (nicht dargestellt) umfassen, an dem die Lasereinheit 180 befestigt ist. Diese Mechanismen ermöglichen es, die Lasereinheit 180 relativ zum Chuck 120 in einer seitlichen Richtung (X- und/oder Y-Richtung) und in der Z-Richtung zu bewegen (d.h. in einer Richtung senkrecht zu der durch die X-Richtung und die Y-Richtung definierten Ebene, wobei die Y-Richtung senkrecht zur Papierebene verläuft).
  • Der Chuck 120 umfasst eine Wafer-Trägerplatte 122 mit einer oberen Oberfläche 122A und einer unteren Oberfläche 122B gegenüber der oberen Oberfläche 122A. Typischerweise umfasst der Chuck 120 zusätzliche Platten (z.B. eine Chuck-Grundplatte und/oder eine Chuck-Vakuumplatte und/oder einen Chuck-Aufnahme), die unterhalb der Wafer-Trägerplatte 122 angeordnet sind. Solche Platten, die dem Chuck 120 mechanische Stabilität und/oder Vakuumfunktionalität verleihen, sind in 1 nicht dargestellt. Mit anderen Worten ist in 1 nur die obere Platte des Chucks 120, nämlich die Wafer-Trägerplatte 122, dargestellt.
  • Die Wafer-Trägerplatte 122 kann z.B. Glas, beispielsweise Quarzglas, oder andere Materialien, wie z.B. ein Metall (z.B. Edelstahl) oder Polycarbonat, umfassen oder daraus bestehen.
  • Während des Betriebs der Waferzerteilanlage 100 wird ein Wafer 140 auf die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 platziert und von dieser gehalten. Der Wafer 140 ist auf einem Dicing-Tape 160 befestigt. Das heißt, das Dicing-Tape 160 hat eine untere Oberfläche, die die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 direkt berühren kann, und eine obere Oberfläche, die die untere Oberfläche des Wafers 140 direkt berühren und daran haften kann. Das heißt, das Dicing-Tape 160 ist zwischen der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 und dem Wafer 140 angeordnet.
  • Das Dicing-Tape 160 kann an einem Dicing-Rahmen 170 befestigt sein. Der Dicing-Rahmen 170 dient als Transport- und Anbringungswerkzeug für das Dicing-Tape 160 mit dem darauf angebrachten Wafer 140. Während des Zerteilens des Wafers 140 kann der Dicing-Rahmen 170 durch lösbare Verbindungsmittel (z.B. Klammern oder Schraubverbindungen oder Vakuumsauger (nicht dargestellt)) an dem Chuck 120 befestigt sein. Das heißt, dass sich die Wafer-Trägerplatte 122 und das Dicing-Tape 160 während des Betriebs der Waferzerteilanlage 100 in einer festen Positionsbeziehung befinden.
  • Das Dicing-Tape 160 wird benötigt, um jedes Die nach der Die-Trennung zu stützen (d.h. nach dem Zerschneiden des Wafers 140 in eine Vielzahl von Dies, indem der Laserstrahl 182 über den Wafer 140 geführt wird). Nach dem Trennen der Dies wird das Dicing-Tape 160 zusammen mit den Dies von der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 abgehoben. Das Abheben des Dicing-Tapes 160 zusammen mit den Dies von der oberen Oberfläche 122A kann durch einen Mechanismus (nicht dargestellt) erfolgen, der eine Relativbewegung zwischen der Wafer-Trägerplatte 122 und dem Dicing-Rahmen 170 in Z-Richtung ermöglicht.
  • Die Lasereinheit 180 kann von jeder für das LaserZerteilen geeigneten Art sein. Insbesondere kann ein UV-Laser (Ultraviolett) oder ein grüner Laser (z.B. 532 nm Wellenlänge) oder ein IR-Laser (Infrarot) verwendet werden, der z.B. zum Trennen von Wafern 140, die eine hohe Energie für das LaserZerteilen benötigen, effizient ist. Außerdem kann ein Pulslaser zum Trennen verwendet werden.
  • Der Wafer 140 kann aus einem beliebigen Halbleitermaterial bestehen, wie z.B. SiC, Si, GaN, usw. Der Wafer 140 kann eine Dicke von 20 µm, 50 µm oder 100 µm oder mehr haben. Je nach Halbleitermaterial und Waferdicke muss die Laserenergie und/oder Pulslänge entsprechend gewählt werden.
  • SiC ist zum Beispiel ein mechanisch sehr widerstandsfähiges und elektrisch sehr effizientes Material. Die mechanischen Eigenschaften von SiC sind mit denen von Diamant vergleichbar. Außerdem sind SiC-Dies im Backend-Prozess (BE) sehr empfindlich, was bereits bei der Trennung der Wafer berücksichtigt werden muss.
  • Um hohe Ausbeuten zu erzielen, muss der Zerteilprozess an die Dicke des Wafers angepasst werden und eine vollständige Trennung und einen Überschnitt am Waferrand gewährleisten, um eine vollständige Trennung des Wafers zu garantieren. In diesem Überschnittbereich OA (siehe 1) wird die volle Laserenergie des Halbleiter-Zerteilprozesses in das Dicing-Tape 160 eingebracht.
  • Infolgedessen kann das Dicing-Tape 160 durch lokales Schmelzen auf seiner Oberseite, seiner Rückseite und innerhalb des Tapes (z.B. an Zwischenschichten, falls vorhanden) verändert oder beschädigt werden.
  • Weitere Folgen des Überschreitens des Waferrands 142 durch den Laserstrahl 182 sind, dass die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 lokal beschädigt werden kann (Spanausbrüche) und/oder dass lokal geschmolzenes Dicing-Tape 160 an der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 haften kann. Der letztgenannte Effekt führt zu einer Verschmutzung des Dicing Chucks 120. Beide Effekte, d.h. Beschädigung und Verschmutzung der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122, sind selbstverstärkend, d.h. vorgeschädigte und/oder vorverschmutzte Oberflächenbereiche sind anfälliger für weitere Beschädigungen oder Verschmutzungen als intakte Oberflächenbereiche.
  • Infolgedessen kann das automatische Abheben der Wafer von der Wafer-Trägerplatte 122 schwieriger werden oder nach einer relativ geringen Anzahl von bearbeiteten Wafern 140 nicht mehr funktionieren. Die Verunreinigungen und Beschädigungen (z.B. Schnittlinien) an der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 werden sich Wafer für Wafer erhöhen. Am Ende muss der klebende Wafer 140 manuell von dem Chuck 120 entfernt werden. Dies kann zu Wafer-Ausschuss führen. Als Worst-Case-Szenario aus Sicht der Produktzuverlässigkeit ist das Abheben des Wafers (das so genannte De-Chucking) immer noch möglich, aber ein lokal klebendes Dicing-Tape 160 kann zum Verbiegen des Dicing-Tapes 160 führen. In der Folge kann es zum Die-Knocking kommen, was Risse und Abplatzungen an den Dies zur Folge haben kann.
  • Die oben genannten Probleme sind beispielsweise beim Zerteilen eines SiC-Wafers mit einer Dicke von 100 µm oder mehr schwerwiegend.
  • Um diese und andere Probleme zu vermeiden, enthält die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 eine Ringnut 124, die den Waferrand 142 überlappt, wenn der auf dem Dicing-Tape 160 angeordnete Wafer 140 auf die obere Oberfläche 122A platziert wird.
  • Die Ringnut 124 überlappt teilweise oder vollständig den Waferrand 142, wenn der auf dem Dicing-Tape 160 angebrachte Wafer 140 auf der oberen Oberfläche 122A platziert wird. Beispielsweise kann der gesamte Waferrand 142 radial über einen Innenrand 124I der Ringnut 124, nicht jedoch über einen Außenrand 124O der Ringnut 124, hinausragen.
  • Die Ringnut 124 kann die Form eines Rings haben. Der Innenrand 124I und/oder der Außenrand 124O können z.B. kreisförmig oder teilkreisförmig sein (siehe z.B. 7).
  • Die Ringnut 124 kann sicherstellen, dass jeglicher Kontakt zwischen der oberen Oberfläche 122A und dem Dicing-Tape 160 in der Nähe des Waferrands 142 (d.h. innerhalb des Überschnittbereichs OA) vermieden wird.
  • Mit anderen Worten wird beim Zerteilen des Wafers 140 in Dies ein Überschnitt am Waferrand angewendet. Die Länge des Überschnittbereichs OAL ist die radiale Abmessung des Überschnittbereichs OA, siehe 1. Der Außenrand 124O der Ringnut 124 ragt in radialer Richtung mindestens um die maximale Länge des Überschnittbereichs OAL über der Waferrand 142 hinaus.
  • Der Überschnittbereich OA beginnt an dem Waferrand 142. Seine Länge OAL in radialer Richtung wird durch Parameter wie die Die-Größe, Toleranzen bei der Waferplatzierung usw. bestimmt. Daher können für verschiedene Wafer unterschiedliche OALs verwendet werden. Die Ringnut 124 kann so bemessen sein, dass sie den Überschnittbereich OA für alle OALs (und damit z.B. für alle Die-Größen, die auf dem Chuck 120 hergestellt werden sollen) vollständig überlappt, so dass sichergestellt ist, dass sich das Dicing-Tape 160 überall dort, wo der (fokussierte) Laserstrahl 182 auf das Dicing-Tape 160 trifft, frei über die Ringnut 124 erstreckt, d.h. völlig ungestützt ist.
  • Die Länge des Überschnittbereichs OAL kann auf 1,5 mm oder weniger festgelegt werden. Zum Beispiel kann OAL gleich oder größer oder kleiner sein als 0,3 mm oder 0,6 mm oder 0,9 mm oder 1,2 mm oder 1,5 mm.
  • Die Vermeidung des Kontakts zwischen dem Dicing-Tape 160 und der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 an und radial jenseits des Waferrands 142 (z.B. zumindest im Überschnittbereich OA) verringert die Verschmutzung des Chucks erheblich und ermöglicht daher eine deutliche Verlängerung des Zeitintervalls für der Chuck-Reinigung.
  • Darüber hinaus umfasst die Wafer-Trägerplatte 122 einen Belüftungskanal 126, der so konfiguriert ist, dass er die Ringnut 124 belüftet.
  • 2 zeigt eine Verformung des Dicing-Tapes 160 nach unten, wenn in der Ringnut 124 ein Vakuum angewendet wird. In diesem Fall würde die Ringnut 124 zu einer Delamination ED des Dicing-Tapes 160 am Waferrand führen. Außerdem können nach dem Zerteilen der Wafer fliegende Dies in dem Bereich erzeugt werden, in dem sich der Wafer 140 über den Innenrand 124I der Ringnut 124 erstreckt. Um eine Verformung des Dicing-Tapes am Waferrand 142 nach unten und somit das Entstehen einer Rand-Delamination ED zu vermeiden, wird ein Belüftungskanal 126 verwendet (3). Der Belüftungskanal 126 steht mit der Ringnut 124 in Verbindung und sorgt dafür, dass die Ringnut 124 auf Umgebungsdruck, z.B. den Atmosphärendruck, belüftet wird. Auf diese Weise kann die nach unten gerichtete Verformung des Dicing-Tapes 160 vermieden werden, die auftritt, wenn die Ringnut 124 nicht belüftet und/oder an das Vakuumsystem angeschlossen ist. Infolgedessen kann eine Delamination des Dicing-Tapes 160 vor dem Laser-Zerteilprozess vermieden werden.
  • 3 veranschaulicht ein weiteres Problem, das auch bei Vorhandensein einer belüfteten Ringnut 124 auftreten kann. Das durch den Laserstrahl 182 erzeugte Prozessabgas PE kann das Dicing Tape 160 von der Wafer-Trägerplatte 122 abheben. Dieses Abheben des Dicing Tapes 160 kann auch deshalb kritisch sein, weil zum Zeitpunkt des Zerteilens des Waferrands 142 der Wafer 140 das Dicing Tape 160 nicht mehr an dem Waferrand 142 stabilisieren kann. Auch dieser Effekt kann zu einem Die-Knocking oder sogar zu fliegenden Dies führen und kann daher beim Waferzerteilen nicht toleriert werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Fläche des nicht vakuumgestützten Tapes so klein wie möglich sein sollte, um den in 3 gezeigten Verformungseffekt des Dicing-Tapes 160 nach oben zu vermeiden. Daher kann die Breite der Ringnut 124 begrenzt sein.
  • Ferner kann eine Verformung des Dicing-Tapes 160, wie in den 2 oder 3 gezeigt, dazu führen, dass sich der Waferrand 142 aus dem Fokus des Laserstrahls 182 herausbewegt. Dies kann dazu führen, dass durch den defokussierten Laserstrahl 182 Waferrandbereiche nicht oder nicht vollständig getrennt werden. Auch aus diesem Grund müssen die beiden Effekte (2 und 3) kontrolliert werden.
  • Es ist zu beachten, dass die nachteiligen Auswirkungen, die durch die Verformung des Tapes nach unten (2) und nach oben (3) verursacht werden, nur während des Laserzerteilens auftreten, d.h. wenn der Waferrand 142 so zerteilt wird, dass die einzelnen Dies ihre Integrität verlieren und miteinander in Kontakt kommen können.
  • 4 zeigt einen Laser-Zerteilungs-Vorgang, bei dem eine belüftete Ringnut 124 verwendet wird und die Breite WG der Ringnut so eingestellt ist, dass vermieden wird, dass der Vakuumungestützte Bereich des Dicing-Tapes 160 zu groß ist. Vorzugsweise kann die Ringnut 124 eine Breite WG zwischen 1 und 8 mm, insbesondere zwischen 5 und 7 mm aufweisen. Genauer gesagt kann die Breite WG der Ringnut gleich oder größer oder kleiner als 2 mm oder 3 mm oder 4 mm oder 5 mm oder 6 mm oder 7 mm sein. Je kleiner die Breite WG der Ringnut 124 ist, desto kleiner kann der Bereich des nicht vakuumgestützten Tapes sein.
  • Die Ringnut 124 kann eine Tiefe zwischen z.B. 0,1 mm und 5 mm haben. Insbesondere kann die Tiefe gleich oder größer als oder kleiner als 0,5 mm oder 1,0 mm oder 2,0 mm oder 3,0 mm oder 4,0 mm oder 5,0 mm sein.
  • Der nicht vakuumgestützte Tape-Bereich ist gleich der Breite WG der Ringnut plus den Abständen von den Innen- und Außenrändern 124I, 124O der Ringnut 124 zur nächsten Vakuumsaugnut bzw. -bohrung (siehe 5 und 6). Vorzugsweise sind diese Abstände kurz, z.B. gleich oder kürzer als 4 mm oder 3 mm oder 2 mm oder 1 mm. Ferner kann die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 zumindest in der Nähe der Ringnut 124 eine geringe Rauheit und/oder eine hohe Ebenheit aufweisen, um den mechanischen Kontakt zwischen der Wafer-Trägerplatte 122 und dem Dicing-Tape 160 in der Nähe der Innen- und Außenränder 124I, 124O der Ringnut 124 zu verbessern.
  • Wie in 5 dargestellt, umfasst die Wafer-Trägerplatte 122 ein Vakuumsystem, das so konfiguriert ist, dass es das Dicing-Tape 160 durch Unterdruck an der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 hält. Genauer gesagt kann das Vakuumsystem einen ersten Druckbereich P1 umfassen, der sich radial innerhalb der Ringnut 124 befindet, einen zweiten Druckbereich P2, der die Ringnut 124 und den Belüftungskanal 126 umfasst, und einen dritten Druckbereich P3, der sich radial außerhalb der Ringnut 124 befindet.
  • Der erste Druckbereich P1 wird mit Vakuum zum Ansaugen der Wafer beaufschlagt, der zweite Druckbereich P2 ist belüftet (z.B. bei Atmosphärendruck) und der dritte Druckbereich P3 wird mit Vakuum zum Ansaugen des Dicing-Tapes beaufschlagt.
  • Der Druck des ersten und dritten Druckbereichs P1 und P3 kann unterschiedlich oder gleich sein. Beispielsweise können die Druckbereiche P1 und P3 durch eine Druckverbindung 510 miteinander verbunden sein. Die Druckverbindung 510 überbrückt die Ringnut 124. Die Druckverbindung 510 kann als ein Kanal oder eine Leitung ausgebildet sein, der/die sich im Inneren der Wafer-Trägerplatte 122 erstreckt.
  • 6 zeigt eine aufgeschnittene Teilansicht eines Wafer-Chucks 120. Die Wafer-Chuck 120 umfasst eine Grundplatte 620 und die Wafer-Trägerplatte 122. Die Grundplatte 620 ist unterhalb der Wafer-Trägerplatte 122 angeordnet und von dieser beabstandet.
  • In diesem und in allen anderen Beispielen kann die obere Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 mit dünnen Vakuumsaugnuten 628 versehen sein, die radial innerhalb und radial außerhalb der Ringnut 124 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können in der oberen Oberfläche 122A der Wafer-Trägerplatte 122 Vakuumansauglöcher (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die Vakuumsaugnuten 628 und/oder Vakuumsauglöcher (nicht dargestellt) bilden einen Teil der Druckbereiche P1 bzw. P3.
  • Zu diesem Zweck kann die Wafer-Trägerplatte 122 z.B. mit einem sich in horizontaler, z.B. radialer Richtung erstreckenden Vakuumkanal 624 versehen sein. Der Vakuumkanal 624 entspricht dem in 5 dargestellten Druckanschluss 510. Der Vakuumkanal 624 kann die Vakuumsaugnuten 628, die radial innerhalb der Ringnut 124 vorgesehen sind, mit den Vakuumsaugnuten 628, die radial außerhalb der Ringnut 124 vorgesehen sind, verbinden.
  • Der Chuck 120 kann ferner eine ringförmige Dichtung 630 umfassen, die zwischen der Grundplatte 620 und der Wafer-Trägerplatte 122 angeordnet ist. Die ringförmige Dichtung 630 kann z.B. ein O-Ring oder ein anderes Dichtungsmittel sein. Die ringförmige Dichtung 630 kann einen inneren Vakuumbereich zwischen der Grundplatte 630 und der Wafer-Trägerplatte 122 gegen einen äußeren belüfteten Bereich zwischen der Grundplatte 620 und der Wafer-Trägerplatte 122 abdichten. Der Belüftungsluftstrom wird durch einen Pfeil am Bezugszeichen 640 angezeigt, interne Vakuumgasströme (Saugströme) werden durch schraffierte Pfeile angezeigt.
  • Der innere Vakuumbereich kann ein Teil der Druckbereiche P1 und P3 sein. Der äußere belüftete Bereich kann ein Teil des Druckbereichs P2 sein.
  • Insbesondere kann die Vakuumversorgung für den Druckbereich P3 außerhalb der Ringnut 124 durch einen horizontalen Druckanschluss 510 (z.B. Vakuumkanal 624) realisiert sein, der unterhalb der Ringnut 124 zum inneren Vakuumbereich verläuft. Die Verbindung zwischen dem inneren Vakuumbereich (zwischen der Grundplatte 620 und der Wafer-Trägerplatte 122) und dem horizontalen Druckanschluss 510 kann durch ein oder mehrere Verbindungslöcher 626 gebildet werden. Der Belüftungskanal 126 der Wafer-Trägerplatte 122 kann durch die Wafer-Trägerplatte 122 führen und mit dem äußeren belüfteten Bereich in Verbindung stehen. Hier und in allen hier offenbarten Beispielen kann der Belüftungskanal 126 einen Durchmesser von z.B. gleich oder größer oder kleiner als 2 mm oder 3 mm oder 4 mm haben.
  • Die Gestaltung der Vakuumsaugnuten 628 sollte an die Abgaseinstellung angepasst werden, wie in Verbindung mit 3 beschrieben. Insbesondere sollten die der Ringnut 124 benachbarten Vakuumsaugnuten 628 möglichst nahe am innen- und Außenrand 1241, 124O der Ringnut 124 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Abstand zwischen dem Innenrand 124I der Ringnut 124 und der benachbarten Vakuumsaugnut 628 gleich oder kleiner als 4 mm oder 3 mm oder 2 mm oder 1 mm sein. Die gleiche Lagebeziehung kann für den Abstand zwischen dem Außenrand 124O der Ringnut 124 und der benachbarten Vakuumsaugnut 628 gelten. Die Vakuumsaugnuten 628 können kreisförmig und konzentrisch zur Ringnut 124 sein.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine Wafer-Trägerplatte 122. Die Wafer-Trägerplatte 122 kann radiale Vakuumsaugnuten 728 aufweisen. Die radialen Vakuumsaugnuten 728 können die kreisförmigen Vakuumsaugnuten 628 verbinden. Die radialen Vakuumsaugnuten 728 sind nicht mit der Ringnut 124 verbunden.
  • Die Wafer-Trägerplatte 122 kann z.B. für einen Wafer-Chuck 120 zur Aufnahme von 6-Zoll-Wafern verwendet werden. Ein 6-Zoll-Wafer kann einen Durchmesser in einem Bereich zwischen 149,75 mm und 150,25 mm haben. Die Wafer-Trägerplatte 122 kann einen Durchmesser von 220 mm und/oder eine Dicke von 10 mm haben. Die Nutbreite WG kann z.B. 6±0,02 mm betragen. Die Nuttiefe kann z.B. 2 mm betragen. Der Durchmesser des Innenrands 124I der Ringnut 124 kann z.B. 14810,1 mm betragen. Die Wafer-Trägerplatte 122 kann eine Vielzahl von Belüftungskanälen 126, in diesem Beispiel 6, aufweisen. Die Wafer-Trägerplatte 122 besteht z.B. aus Quarzglas. Alle diese Merkmale und Abmessungen des in 7 gezeigten Beispiels können selektiv für jedes der hier offenbarten Beispiele verwendet werden.
  • Der Innenrand 124I und/oder der Außenrand 124O der Ringnut 124 kann einen linearen Abschnitt 124L aufweisen. In diesem Fall sind die linearen Abschnitte 124L ähnlich oder gemäß (z.B. kongruent zu) dem Waferrand 142 geformt, der in einigen Fällen ebenfalls mit einem linearen Abschnitt ausgestattet ist. Beispielsweise kann die lineare Länge des Waferrands 142 eines 6-Zoll-Wafers 140 in einem Bereich zwischen 46 und 49 mm liegen.
  • Andere geeignete Wafergrößen, die von der Wafer-Trägerplatte 122 des Wafer-Chucks 120 getragen werden können, sind 6-Zoll-Wafer, 8-Zoll-Wafer, 12-Zoll-Wafer und Wafer größer als 12-Zoll.
  • Die Ringnut 124 kann über ihre gesamte kreisförmige Ausdehnung und z.B. auch zwischen den linearen Abschnitten 124L der Ringnutränder 124I, 124O eine konstante Breite haben.
  • Bezugnehmend auf 8 kann ein Verfahren zum Zerteilen eines Wafers bei S1 das Platzieren des Wafers auf eine obere Oberfläche einer Wafer-Trägerplatte eines Chucks umfassen, wobei ein Dicing-Tape zwischen der oberen Oberfläche und dem Wafer angeordnet ist. Die obere Oberfläche umfasst eine Ringnut, die den Waferrand überlappt. Die Ringnut ermöglicht es, den Kontakt zwischen der oberen Oberfläche der Wafer-Trägerplatte und dem Dicing-Tape in einem kleinen Bereich radial außerhalb des Waferrands zu vermeiden.
  • Bei S2 wird die Ringnut belüftet.
  • Bei S3 wird der Wafer in Dies zerteilt, indem ein Laserstrahl über den Wafer geführt wird. Die Energie des Laserstrahls muss entsprechend den Parametern des Laserzerteilens eingestellt werden, wozu insbesondere das Material des Wafers, die Dicke des Wafers und (optional) die Dicke des Dicing-Tapes gehören. Das Dicing-Tape kann z.B. relativ dünn sein (im Vergleich zu Dicing-Tapes, die sonst verwendet werden müssten, um Oberflächenbeschädigungen oder -verunreinigungen zu vermeiden) und kann z.B. eine Dicke von 200 µm oder 150 µm oder 100 µm oder weniger haben.
  • Bei S4 wird das Dicing-Tape von der oberen Oberfläche der Wafer-Trägerplatte der Chuck abgehoben. Das Abheben des Dicing-Tapes 160 kann dadurch erfolgen, dass der Dicing-Rahmen 170 von dem Chuck 120 wegbewegt wird (siehe 1). Wie bereits erwähnt, wird der Abhebevorgang durch die Ringnut 124 in der Wafer-Trägerplatte 122 erheblich erleichtert.
  • BEISPIELE
  • Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Aspekte der Offenbarung:
    • Beispiel 1 ist ein Chuck für eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage, der eine Wafer-Trägerplatte mit einer oberen Oberfläche zum Halten eines auf einem Dicing-Tape angeordneten Wafers aufweist. Die obere Oberfläche enthält eine Ringnut, die den Waferrand überlappt, wenn der auf dem Dicing-Tape angeordnete Wafer auf die obere Oberfläche platziert wird. Die Wafer-Trägerplatte umfasst einen Belüftungskanal, der so konfiguriert ist, dass er die Ringnut belüftet.
    • In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 optional enthalten, dass der gesamte Waferrand radial über einen Innenrand der Ringnut hinausragt.
    • In Beispiel 3 kann der Gegenstand von Beispiel 1 oder 2 optional enthalten, dass die Ringnut eine Breite zwischen 1 und 8 mm, insbesondere zwischen 5 und 7 mm, aufweist.
    • In Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional enthalten, dass die Ringnut eine Tiefe von 0,1 mm oder mehr aufweist.
    • In Beispiel 5 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional enthalten, dass die Wafer-Trägerplatte ein Vakuumsystem umfasst, das so konfiguriert ist, dass es das Dicing-Tape durch Saugen an der oberen Oberfläche hält.
    • In Beispiel 6 kann der Gegenstand von Beispiel 5 optional enthalten, dass das Vakuumsystem in der oberen Oberfläche ausgebildete Vakuumsaugnuten und/oder Vakuumsauglöcher umfasst, wobei die Vakuumsaugnuten und/oder Vakuumsauglöcher radial innerhalb und radial außerhalb der Ringnut vorgesehen sind.
    • In Beispiel 7 kann der Gegenstand von Beispiel 5 oder 6 optional weiterhin eine Grundplatte, die unter der Wafer-Trägerplatte angeordnet und von dieser beabstandet ist, und eine ringförmige Dichtung, die zwischen der Grundplatte und der Wafer-Trägerplatte angeordnet ist, umfassen, wobei die ringförmige Dichtung einen inneren Vakuumbereich und einen äußeren belüfteten Bereich zwischen der Grundplatte und der Wafer-Trägerplatte definiert.
    • In Beispiel 8 kann der Gegenstand von Beispiel 7 optional enthalten, dass das Vakuumsystem der Wafer-Trägerplatte in Verbindung mit dem inneren Vakuumbereich steht und der Belüftungskanal der Wafer-Trägerplatte in Verbindung mit dem äußeren belüfteten Bereich steht.
    • In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der vorhergehenden Beispiele optional enthalten, dass die Wafer-Trägerplatte aus Quarzglas ist.
    • Beispiel 10 ist eine Laserstrahl-Zerteilanlage, die einen Chuck nach einem der vorhergehenden Beispiele und eine Lasereinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls umfasst, der so konfiguriert ist, dass er den Wafer in Dies zerteilt, wenn er über den Wafer geführt wird.
    • In Beispiel 11 kann der Gegenstand von Beispiel 10 optional enthalten, dass die Lasereinheit einen Pulslaser umfasst.
    • In Beispiel 12 kann der Gegenstand von Beispiel 10 oder 11 optional enthalten, dass die Lasereinheit einen UV-Laser oder einen grünen Laser oder einen IR-Laser umfasst.
    • Beispiel 13 ist ein Verfahren zum Zerteilen eines Wafers, wobei das Verfahren umfasst: Platzieren eines Wafers auf einer oberen Oberfläche einer Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei ein Dicing-Tape zwischen der oberen Oberfläche und dem Wafer angeordnet ist und die obere Oberfläche eine Ringnut aufweist, die den Waferrand überlappt; Belüften der Ringnut; Zerteilen des Wafers in Dies, indem ein Laserstrahl über den Wafer geführt wird; und Abheben des Dicing-Tapes zusammen mit den Dies von der oberen Oberfläche.
    • In Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 13 optional weiterhin das Anwenden eines Waferrand-Überschnitts beim Zerteilen des Wafers in Dies umfassen, wobei die Länge des Waferrand-Überschnitts von der Größe der herzustellenden Dies abhängt und wobei ein Außenrand der Ringnut sich um mindestens die maximale Überschnittlänge radial über den Waferrand hinaus erstreckt.
    • In Beispiel 15 kann der Gegenstand von Beispiel 13 oder 14 optional enthalten, dass der Wafer ein SiC-Wafer ist.
    • In Beispiel 16 kann der Gegenstand eines der Beispiele 13 bis 15 optional enthalten, dass der Wafer eine Dicke von 100 µm oder mehr aufweist.

Claims (16)

  1. Chuck für eine Laserstrahl-Waferzerteilanlage, wobei der Chuck umfasst: eine Wafer-Trägerplatte mit einer oberen Oberfläche zum Halten eines auf einem Dicing-Tape angeordneten Wafers, wobei die obere Oberfläche eine Ringnut aufweist, die den Waferrand überlappt, wenn der auf dem Dicing-Tape angeordnete Wafer auf die obere Oberfläche platziert wird, und die Wafer-Trägerplatte einen Belüftungskanal umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Ringnut belüftet.
  2. Chuck nach Anspruch 1, wobei der gesamte Waferrand radial über einen Innenrand der Ringnut hinausragt.
  3. Chuck nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ringnut eine Breite zwischen 1 und 8 mm, insbesondere zwischen 5 und 7 mm aufweist.
  4. Chuck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ringnut eine Tiefe von 0,1 mm oder mehr aufweist.
  5. Chuck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wafer-Trägerplatte ein Vakuumsystem umfasst, das so konfiguriert ist, dass es das Dicing-Tape durch Saugen an der oberen Oberfläche hält.
  6. Chuck nach Anspruch 5, wobei das Vakuumsystem in der oberen Oberfläche ausgebildete Vakuumsaugnuten und/oder Vakuumsauglöcher aufweist, wobei die Vakuumsaugnuten und/oder Vakuumsauglöcher radial innerhalb und radial außerhalb der Ringnut vorgesehen sind.
  7. Chuck nach Anspruch 5 oder 6, der ferner umfasst: eine Grundplatte, die unterhalb der Wafer-Trägerplatte angeordnet und von dieser beabstandet ist; und eine ringförmige Dichtung, die zwischen der Grundplatte und der Wafer-Trägerplatte angeordnet ist, wobei die ringförmige Dichtung einen inneren Vakuumbereich und einen äußeren belüfteten Bereich zwischen der Grundplatte und der Wafer-Trägerplatte definiert.
  8. Chuck nach Anspruch 7, wobei das Vakuumsystem der Wafer-Trägerplatte mit dem inneren Vakuumbereich in Verbindung steht, und der Belüftungskanal der Wafer-Trägerplatte mit dem äußeren belüfteten Bereich in Verbindung steht.
  9. Chuck nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wafer-Trägerplatte aus Quarzglas ist.
  10. Laserstrahl-Waferzerteilanlage, die umfasst: einen Chuck nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Lasereinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls, der so konfiguriert ist, dass er den Wafer in Dies zerteilt, wenn er über den Wafer geführt wird.
  11. Laserstrahl-Waferzerteilanlage nach Anspruch 10, wobei die Lasereinheit einen Pulslaser umfasst.
  12. Laserstrahl-Waferzerteilanlage nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Lasereinheit einen UV-Laser oder einen grünen Laser oder einen IR-Laser umfasst.
  13. Verfahren zum Zerteilen eines Wafers, wobei das Verfahren umfasst: Platzieren eines Wafers auf einer oberen Oberfläche einer Wafer-Trägerplatte eines Chucks, wobei ein Dicing-Tape zwischen der oberen Oberfläche und dem Wafer angeordnet ist und die obere Oberfläche eine Ringnut aufweist, die den Waferrand überlappt; Belüften der Ringnut; Zerteilen des Wafers in Dies, indem ein Laserstrahl über den Wafer geführt wird; und Abheben des Dicing-Tapes zusammen mit den Dies von der oberen Oberfläche.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: Anwenden eines Waferrand-Überschnitts beim Zerteilen des Wafers in Dies, wobei die Länge des Waferrand-Überschnitts von der Größe der herzustellenden Dies abhängt und wobei ein Außenrand der Ringnut sich radial um mindestens die maximale Überschnittlänge über den Waferrand hinaus erstreckt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Wafer ein SiC-Wafer ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Wafer eine Dicke von 100 µm oder mehr aufweist.
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