DE10207558B4 - Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen (6) mit den Schritten:
a) Bereitstellen der zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände in einer Trenneinheit (2);
b) Bereitstellen eines gasförmigen Trennmittels (3) in der Trenneinheit (2), wobei entweder
die Trenneinheit (2) unter den Dampfdruck des Trennmittels (3) evakuiert wird und anschließend das Trennmittel (3) in flüssiger Phase bis zu einem ersten Pegelstand (3a) der Trenneinheit (2) zugeführt wird, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände (6) nicht oder nicht vollständig bedeckt sind, oder
das Trennmittel (3) in flüssiger Phase bis zu einem ersten Pegelstand (3a) der Trenneinheit (2) zugeführt wird, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände (6) nicht oder nicht vollständig bedeckt sind, und anschließend oder gleichzeitig die Trenneinheit (2) unter den Dampfdruck des Trennmittels (3) evakuiert wird; und
c) Durchführen einer kondensationsbedingten Auflösung einer Verbindungsschicht (V) der scheibenförmigen Gegenstände (6).

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen und insbesondere auf ein Verfahren zum Trennen von mit einer hochtemperaturfesten Verbindungsschicht verbundenen. Halbleiterwafern.
  • Insbesondere für sogenannte Chipkarten und Smartcards werden derzeitige Halbleiterbauelemente zunehmend auf sehr dünnen Halbleiterkörpern bzw. Wafern hergestellt, die beispielsweise eine Dicke kleiner 100 Mikrometer aufweisen. Derartige ultradünne Wafer können beispielsweise mittels Wafern, die eine herkömmliche Dicke von ca. 500 bis 1000 Mikrometer aufweisen und nach der Herstellung von jeweiligen Halbleiterbauelementen dünn geschliffen werden, hergestellt werden.
  • Ultradünne Produktwafer sind jedoch auf Grund ihrer mechanischen Eigenschaften sehr schwierig handhabbar und lassen sich nicht mit den selben Fertigungsmaschinen sowie Transport- und Halterungsvorrichtungen bearbeiten, wie Halbleiterwafer mit einer herkömmlichen Standarddicke. Deshalb werden neuerdings ultradünne Produktwafer auf sogenannte Trägerwafer, d.h. Halbleiterwafer mit herkömmlicher Waferdicke, aufgebracht bzw. damit verbunden, wodurch sie wie herkömmliche Halbleiterwafer in vorhandenen Halbleiterfertigungsanlagen verarbeitet werden können. Nachteilig ist hierbei jedoch eine schwierige, zeitraubende und oftmals unzureichende Trennung der ultradünnen Produktwafer von ihren jeweiligen Trägerwafern.
  • Aus der Druckschrift DE 198 40 421 C2 ist ein Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen bekannt, wobei jedoch das Trennmittel nicht den ganzen Weg vom Waferrand bis zur Wafermitte durch dafür vorgesehene Rillen mittels Kapillarwirkung kriechen muss, sondern vor dem Trennen ein Produktwafer in eine Vielzahl von einzelnen Chips zersägt wird. Durch diesen Sägegraben kann nunmehr an fast jeder Stelle des Wafers das Trennmittel vom Rand jedes einzelnen Chips in das Hohlraumsystem eindringen und die Verbindung lösen. Eine derartige Vereinzelung bzw. das Sägen in einzelne Chips vor dem Trennen der beiden Wafer ist jedoch sehr kostspielig und in einer Vielzahl von Fällen nicht erwünscht.
  • Alternativ wurden daher Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen vorgestellt, wobei ein Hohlraumsystem zwischen den Wafern ein Eindringen des Trennmittels und damit das Lösen einer Verbindung erleichtert. Nachteilig ist jedoch auch bei einem derartigen Trennverfahren, mit einem Hohlraumsystem zwischen den Wafern, dass der Trennvorgang sehr lange dauert und somit teuer ist.
  • Zur Beschleunigung bzw. Optimierung dieses Trennvorgangs wurde beispielsweise eine Strömung des Trennmittels im Hohlraumsystem künstlich erzeugt, wobei beispielsweise über eine zentral angeordnete Öffnung und eine entsprechende Anschlussvorrichtung ein Trennmittel in das Hohlraumsystem eingebracht wird, welches an den Waferrändern austreten kann. Auf diese Weise erhält man zwar eine sehr schnelle und saubere Trennung von Wafern, kann dieses Trennverfahren jedoch auf Grund des fehlenden Platzes für die Anschlüsse der Trennmittel-Zwangsströmung nicht für herkömmliche Batch-Prozesse verwen den, bei denen 50 oder mehr Waferpaare gleichzeitig bearbeitet werden und wobei die Waferpaare in einem Abstand von nur wenigen Millimetern voneinander in einer Horde in ein Ätzbecken getaucht werden.
  • Die Druckschrift DE 199 41 042 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung oberflächenmikromechanischer Strukturen wie sie auch zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen verwendet werden kann, wobei in einer Trenneinheit zunächst die zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände und anschließend gasförmiges Trennmittel (HF-Dampf) bereitgestellt werden.
  • Aus der Druckschrift US 6,261,969 B1 ist ein Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen einem Halbleitersubstrat und einer darauf ausgebildeten Halbleiterschicht bekannt, wobei unter Verwendung von flüssigen Trennmitteln eine Auflösung der Verbindungsschicht erfolgt.
  • Aus den Druckschriften JP 4-22 125 A und JP 8-148 465 A sind jeweils Verfahren bekannt, die zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen verwendet werden können. Hierbei sind eine Prozesskammer, die über einen Unterdruckanschluss mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, ein Trennmittelbehälter zum Aufbewahren eines Trennmittels, eine Trenneinheit, in der die zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände angeordnet sind, eine Trennmittelzuführeinheit zum Zuführen des Trennmittels in die Trenneinheit, und eine Trennmittelabführeinheit zum Abführen des Trennmittels von der Trenneinheit offenbart.
  • Aus der Druckschrift JP 61-080 825 A ist ferner ein Verfahren zum Durchführen eines Ätzvorgangs an Halbleiterwafern bekannt, wobei in einer Dekompressionskammer unter Verwendung von Stickstoff-Bläschen ein verbessertes Ätzverhalten an den Halbleiterwafern realisiert wird.
  • Ferner zeigt die Literaturstelle J. Anguita et al.: "HF/H2O vapor etching of SiO2 sacrificial layer for large-area surface-micromachined membranes", Sensor and Actuators A64, Seiten 247-251 (1998) ein Verfahren, wobei eine kondensationsbedingte Auflösung einer SiO2-Verbindungsschicht zwischen einer Poly-Si-Mikrostruktur und einem Si-Wafer durchgeführt wird.
    •
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen zu schaffen, bei dem auch in einem Batch-Prozess eine Trennung effektiv und kostengünstig durchgeführt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
  • Vorzugsweise werden in einer Trenneinheit zunächst die zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände angeordnet und anschließend ein gasförmiges Trennmittel der Trenneinheit zugeführt, wodurch man eine kondensationsbedingte Auflösung der Verbindungsschicht der scheibenförmigen Gegenstände erhält. Die Trenneinheit kann hierbei entweder unter den Dampfdruck des Trennmittels evakuiert werden und anschließend das Trennmittel in flüssiger Phase bis zu einem Pegelstand zugeführt werden, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände nicht oder nicht vollständig bedeckt sind. Auf diese Weise kann das zu nächst flüssige Trennmittel bei seinem Dampfdruck zumindest teilweise in eine gasförmige Phase übergehen und problemlos bis in die kleinsten Hohlräume bzw. an jede Stelle der aufzulösenden Verbindung gelangen, wo sie wiederum kondensiert und die Verbindung auflöst. Alternativ kann das Trennmittel auch in flüssiger Phase zunächst bis zum Pegelstand der Trenneinheit zugeführt werden, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände nicht oder nicht vollständig bedeckt sind, und anschließend oder gleichzeitig die Trenneinheit unter den Dampfdruck des Trennmittels evakuiert werden, wodurch das flüssige Trennmittel wiederum bei seinem Dampfdruck zumindest teilweise in eine gasförmige Phase übergeht und ohne Beeinflussung von Kapillarkräften zu jedem beliebigen Punkt bzw. Ort der aufzulösenden Verbindung gelangt. Auf diese Weise können die zum Teil störenden bzw. eine Trennung behindernden Kapillarkräfte in einem Hohlraumsystem zuverlässig vermieden werden, wodurch man eine Auflösung der Verbindungsschicht schnell und effektiv durchführen kann.
  • Vorzugsweise kann in einem weiteren Schritt das zumindest teilweise verbrauchte Trennmittel entfernt und der Vorgang mehrfach wiederholt werden, wodurch sich der Trennvorgang weiter beschleunigen lässt.
  • Alternativ zum vorstehend beschriebenen Trennverfahren, bei dem im Wesentlichen ein gasförmiges Trennmittel verwendet wird, kann auch ein flüssiges Trennmittel unter Verwendung eines Überdrucks eingesetzt werden. Gemäß diesem alternativen Trennverfahren wird nach dem Bereitstellen der zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände in einer Trenneinheit diese zunächst unter den Dampfdruck des Trennmittels evakuiert und anschließend flüssiges Trennmittel bis zu einem Pegelstand zugeführt, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände vollständig bedeckt sind. Anschließend wird ein Überdruck in der Trenneinheit erzeugt und eine Auflösung der Verbindungsschicht zum Trennen der scheibenförmigen Gegenstände durchgeführt. In diesem Fall werden die in einem Hohlraumsystem zurückbleibenden Luft- bzw. Gasbläschen durch den Überdruck so weit zusammengedrückt bzw. verringert, dass an jeder Stelle der Verbindungsschicht das Trennmittel angreifen kann, um die Verbindungsschicht schnell und effektiv aufzulösen.
  • Der Überdruck beträgt vorzugsweise 2 bis 10 × 105 Pascal, wobei wiederum ein Entfernen des zumindest teilweise verbrauchten Trennmittels zusätzlich durchgeführt und der ganze Vorgang mehrfach wiederholt werden kann.
  • Zur Realisierung einer Spülung kann darüber hinaus an Stelle des Trennmittels in den jeweiligen alternativen Verfahren Reinstwasser verwendet werden, wodurch man einen von Rückständen vollständig befreiten scheibenförmigen Gegenstand erhält.
  • In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung einer Kapillarwirkung bei hydrophilen Oberflächen;
  • 2 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung einer Kapillarwirkung bei hydrophoben Oberflächen;
  • 3 eine vereinfachte Darstellung einer Trennvorrichtung und
  • 4 eine vereinfachte Ausschnittvergrößerung der scheibenförmigen Gegenstände gemäß 3.
  • Zunächst werden zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung anhand von 1 und 2 die unterschiedlichen Kappillarwirkungen von hydrophilen und hydrophoben Oberflächen beschrieben, die im Wesentlichen ein Grund für die langsame oder mangelhafte Trennung einer Verbindung bei scheibenförmigen Gegenständen wie beispielsweise Halbleiterwafern sind.
  • Gemäß 1 sind bei hydrophilen Oberflächen, wie z.B. einer SiO2-Oberfläche die Oberflächenspannung einer jeweiligen Flüssigkeit wie beispielsweise eines Trennmittels kleiner als die Adhäsion (Haftkräfte) zwischen der Flüssigkeit und dem Festkörper bzw. der SiO2-Oberfläche, so dass sich auf ebenen Oberflächen eine vollständige Benetzung ergibt, während in kapillaren Hohlraumsystemen K ein Flüssigkeitspegel innerhalb der Kapillare K höher ist als außerhalb der Kapillare.
  • Andererseits ist gemäß 2 bei hydrophoben Oberflächen wie beispielsweise einer Si-Oberfläche eine Oberflächenspannung der Flüssigkeit bzw. eines verwendeten Trennmittels größer als die Adhäsion zwischen Flüssigkeit und Festkörper, d.h. Si-Oberfläche, wodurch sich auf einer ebenen Oberfläche eine Tropfenbildung ergibt und in einem kapillaren Hohlraumsystem K gemäß 2 ein Flüssigkeitspegel innerhalb der Kapillare K tiefer liegt als ein Flüssigkeitspegel außerhalb der Kapillare.
  • Bei den in der Halbleiterfertigung üblicherweise verwendeten scheibenförmigen Gegenständen handelt es sich zumeist um Si-Halbleiterwafer, die beispielsweise über ein Hohlraumsystem und eine Flüssigglasverbindungsschicht miteinander verbunden sind. Bei der Flüssigglasverbindungsschicht handelt es sich vorzugsweise um eine hochtemperaturfeste oxidische Verbindungsschicht (SiO2), wie sie beispielsweise aus einer Flüssigglasverbindungsschicht hergestellt werden kann.
  • Insbesondere Methylsilsesquioxan in Butanol (als Alkohol) verdünnt ist zur Realisierung einer derartigen oxidischen Verbindungsschicht geeignet, wobei sie beispielsweise mit einer Drehzahl von ca. 500 U/min auf mindestens einen der beiden Wafer aufgeschleudert wird und sodann bei ca. 75 Grad Celsius auf einer Heizplatte dem Großteil des Butanols Gelegenheit gegeben wird zu verdunsten. In einem nachfolgenden Schritt werden die beiden Wafer in Kontakt gebracht und unter Einwirkung einer gleichmäßigen Druckkraft und einer Temperaturbehandlung von mindestens 300 Grad Celsius zusammengefügt, um die eigentliche oxidische Verbindungsschicht zu realisieren.
  • Bei einem Trennvorgang ergeben sich jedoch dadurch nachteilige Eigenschaften. Während in einem Teilbereich der zu trennenden Wafer bzw. scheibenförmigen Gegenstände noch eine ausreichend oxidische Verbindungsschicht (SiO2) bzw. hydrophiles Oberflächenmaterial vorhanden ist und somit gemäß 1 die Kapillarwirkung den Trennvorgang sogar unterstützt, kann in einem anderen Bereich die oxidische Verbindungsschicht bzw. das SiO2 bereits vollständig entfernt worden sein und nur noch ein Si-Oberflächenmaterial vorliegen, wodurch sich ein Zustand gemäß 2 einstellt und die Kapillarwirkung somit ein Voranschreiten des Trennvorgangs verhindert. Der Trennvorgang wird demzufolge erschwert bzw. verschlechtert.
  • Nachfolgend wird nunmehr eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, wie diese in einem Kapillar-Hohlraumsystem zwischen zwei verbundenen scheibenförmigen Gegenständen bzw. Wafern vorliegenden Effekte verhindert bzw. kompensiert werden können, damit Wafer schnell und effektiv vorzugsweise in einem Batch-Prozess voneinander getrennt werden können.
  • 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Trennvorrichtung, wie sie beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann.
  • Gemäß 3 befindet sich hierbei in einer Prozesskammer 1, wie beispielsweise einem Autoklaven, ein Ätzbecken bzw. eine Trenneinheit 2, in dem die zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände 6 angeordnet sind. Über einen Trennmittelbehälter bzw. Tank 11 kann mittels einer aus einem Zuführanschluss 10, einer steuerbaren Pumpe 13 und einem steuerbaren Ventil 12 bestehenden Trennmittelzuführeinheit variabel ein Pegelstand 3a oder 3b eines verwendeten Trennmittels wie beispielsweise einer Ätzflüssigkeit befüllt werden. Ferner kann über eine aus einer Abführleitung bzw. Bypass 9 und einem steuerbaren Ventil 15 bestehende Trennmittelabführeinheit das Trennmittel bzw. die Ätzflüssigkeit 3 vom Ätzbecken 2 wieder in den Tank 11 zurückgeführt werden.
  • Über einen Unterdruckanschluss bzw. Stutzen 4 wird der Autoklav 1 an eine nicht dargestellte Vakuumquelle angeschlossen, wodurch sich innerhalb des Autoklaven bzw. der Prozesskammer 1 ein Grobvakuum (Dampfdruck z.B. 2000 – 105 Pascal) oder Hochvakuum (0 – 0,1 Pascal) einstellen lässt. Damit beim Übergang von beispielsweise Grobvakuum auf Hochvakuum die im Tank 11 befindliche Ätzflüssigkeit 3 nicht zu sieden beginnt, befindet sich als Verbindungseinheit zum Innenraum 8 des Autoklaven 1 auf dem Deckel des Tanks 11 ein zusätzliches Ventil 14, wodurch der Tank 11 mit dem Innenraum 8 des Autoklaven 1 wahlweise verbunden werden kann oder nicht.
  • Obwohl die Ätzflüssigkeit 3 vorzugsweise über die Abführleitung bzw. den Bypass 9 durch Schwerkraft nach Verwendung im Ätzbecken 2 wieder in den Tank 11 zurückfließt, kann sie auch über die Trennmittelzuführeinheit bzw. die Pumpe 13 abgepumpt werden.
  • Zum Anordnen der scheibenförmigen Gegenstände bzw. Halbleiterwafer 6 innerhalb des Trenn- bzw. Ätzbeckens 2 werden beispielsweise Kunststoffhorden zum senkrechten Positionieren der Wafer im Abstand von einigen Millimetern verwendet, wodurch sich sogenannte Batch-Prozesse realisieren lassen, bei denen 50 oder mehr Waferpaare gleichzeitig bearbeitet werden können. Bei den scheibenförmigen Gegenständen 6 handelt es sich vorzugsweise um Si-Halbleiterwafer, die beispielsweise einen ultradünnen Produktwafer und einen zugehörigen Trägerwafer darstellen.
  • 4 zeigt eine Ausschnittvergrößerung A eines derartigen Waferpaars zur Veranschaulichung eines dazwischenliegenden Hohlraumsystems 7 und der vorstehend beschriebenen oxidischen Verbindungsschicht V. Das Hohlraumsystem 7 kann hierbei bereits ein System von Kapillaren darstellen, wobei dies jedoch nicht zwingend erforderlich ist. Spätestens beim Entfernen der Verbindungsschicht entsteht jedoch ein Kapillarsystem zwischen den beiden Wafern 6, wodurch die vorstehend beschriebenen Kapillarwirkungen zum Tragen kommen.
  • Ferner bzw. optional kann die Trennvorrichtung gemäß 3 einen zusätzlichen Überdruckanschluss 5 in der Prozesskammer 1 aufweisen, der mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Auf diese Weise kann auch ein Trennvorgang bei vollständig mit Ätzflüssigkeit bedeckten Wafern effektiv durchgeführt werden.
    •
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen den scheibenförmigen Gegenständen 6 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • Zunächst werden im Ätzbecken bzw. der Trenneinheit 2 die zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände bzw. Waferpaare 6 bereitgestellt, wobei vorzugsweise in einem Batch-Prozess 50 oder mehr Waferpaare gleichzeitig in einer Kunststoffhorde senkrecht im Abstand von einigen Millimetern positioniert werden. Anschließend wird ein gasförmiges Trennmittel im Ätzbecken bzw. dem Autoklaven 1 zugeführt und eine Umgebungsbedingung derart eingestellt, dass sich eine kondensationsbedingte Auflösung der Verbindungsschicht zum zumindest teilweisen Trennen der scheibenförmigen Gegenstände 6 einstellt. Durch die Verwendung eines gasförmigen Trennmittels kann das Ätzmittel problemlos in das Hohlraumsystem 7 bzw. ein eventuell entstehendes Kapillarsystem eindringen und an den Orten der Verbindungsschicht V kondensieren bzw. eine Tröpfchenbildung realisieren, wodurch eine Auflösung der Verbindungsschicht V ermöglicht wird. Die nachteiligen Kapillarwirkungen insbesondere bei hydrophoben Oberflächenmaterialien können somit zuverlässig verhindert werden.
  • Zum Bereitstellen des gasförmigen Ätzmittels kann zunächst beispielsweise bei Raumtemperatur ein Feinvakuum (Dampfdruck z.B. 2000 – 0,1 Pascal) über den Unterdruckanschluss 4 und die nicht dargestellte Vakuumquelle im Autoklaven 1 erzeugt werden, welches vorzugsweise unterhalb dem Dampfdruck des Trennmittels bzw. der Ätzflüssigkeit liegt. Als Ätzflüssigkeit wird beispielsweise eine 5 % bis 40 % HF-Lösung verwendet, wobei vorzugsweise eine zu 20 % verdünnte Flusssäurelösung verwendet wird.
  • Der Dampfdruck dieser Flüssigkeit liegt bei ca. 2000 Pascal 20 mbar) und stellt im Wesentlichen die Grenze zwischen dem Feinvakuum und dem Grobvakuum dar. Anschließend wird der Unterdruckanschluss 4 über ein nicht dargestelltes Ventil geschlossen und der Boden des Ätzbeckens 2 mit der Ätzflüssigkeit 3 über die Trennmittelzuführeinheit bzw. die Pumpe 13, den Anschluss 10 und das Ventil 12 befüllt. Genauer gesagt wird bis zu einem ersten Pegelstand 3a das Ätzbecken 2 mit Ätzflüssigkeit 3 befüllt, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände 6 nicht oder zumindest nicht vollständig bedeckt sind.
  • Auf Grund des angelegten Vakuums im Autoklaven 1 und der zugeführten Ätzflüssigkeit 3 erfolgt nunmehr eine Verdampfung bzw. Umwandlung des flüssigen Ätzmittels 3 in eine gasförmige Phase bei seinem Dampfdruck, wodurch zumindest das Ätzbecken 2 mit einem Ätzdampf ausgefüllt ist, der auch bis in das kleinste Hohlraumsystem 7 einfach und schnell vordringen kann.
  • An der zu lösenden Verbindungsschicht V erfolgt nunmehr bei diesen Umgebungsbedingungen eine Kondensation des Ätzdampfes, wobei unter Verwendung der entstehenden Ätztröpfchen die Verbindungsschicht V aufgelöst wird. Anschließend wird die zumindest teilweise verbrauchte Ätzflüssigkeit wieder in den Tank 11 zurückgepumpt oder über das Ventil 15 und den Bypass 9 mittels Schwerkraft in den Tank 11 zurück geleitet. Der Tank 11 wird anschließend hermetisch verschlossen, wobei die vorstehend beschriebenen Schritte so lange wiederholt werden können, bis die Wafertrennung abgeschlossen ist.
  • In gleicher Weise kann auch zunächst das Trennmittel bzw. die Ätzflüssigkeit 3 vom Tank 11 in das Ätzbecken 2 bis zum ersten Pegelstand 3a eingebracht und anschließend oder gleichzeitig der Autoklav 1 auf einen Druck unterhalb des Dampfdrucks des Ätzmittels evakuiert werden, wodurch wiederum die Ätzflüssigkeit bzw. die Flusssäurelösung bei ihrem Dampfdruck zumindest teilweise in eine gasförmige Phase übergeht und bis in die letzten Hohlräume des Hohlraumsystems 7 vordringen kann.
  • Das Rückführen des zumindest teilweise verbrauchten Ätzmittels bzw. der Ätzflüssigkeit stellt insbesondere bei Verwendung von Flusssäure keine Probleme dar, da der Verbrauch nur sehr gering ist. Auf diese Weise können insbesondere ein Ätzmittelverbrauch und damit die Kosten reduziert werden. Wiederum können auch bei dieser Alternative die beschriebenen Schritte mehrfach wiederholt werden, wodurch sich der Trenn vorgang auch beschleunigen lässt. Zum Evakuieren des Autoklaven bzw. der Prozesskammer 1 wird beispielsweise von der nicht dargestellten Vakuumquelle ein Druck von 10 bis 100 Pascal (0,1 bis 1 mbar) erzeugt, wodurch man ausreichend unterhalb des Dampfdrucks der Flusssäurelösung liegt, der ca. 2000 Pascal (20 mbar) beträgt.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Alternativ zum vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, bei dem im Wesentlichen ein gasförmiges Trennmittel zur Überwindung der Kapillarwirkungen verwendet wird, kann mit der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung auch eine Ätzflüssigkeit unmittelbar für das Trennen der Verbindung verwendet werden.
  • Gemäß 3 ist hierfür jedoch ein zusätzlicher Überdruckanschluss 5 zum Verbinden der Prozesskammer bzw. des Autoklaven 1 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle notwendig.
  • Beim Durchführen des Trennverfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird wiederum die Prozesskammer unter den Dampfdruck des Trennmittels bzw. der Ätzflüssigkeit 3 mittels des Unterdruckanschlusses 4 und der nicht dargestellten Vakuumquelle evakuiert, jedoch anschließend bei geschlossenem Unterdruckanschluss 4 das Trennmittel 3 bzw. die Ätzflüssigkeit bis zu einem zweiten Pegelstand 3b in das Ätzbecken 2 zugeführt, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände 6 vollständig bedeckt, bzw. von Ätzflüssigkeit umgeben sind. Auf Grund der vorstehend beschriebenen Kapillarwirkungen kann es bei diesem Zustand in einem Hohlraumsystem 7 zwischen den zu trennenden Wafern 6 eine Vielzahl von Luftbläschen geben, die ein Einwirken auf die Verbindungsschicht und damit das Auflösen der Verbindungsschicht verhindern bzw. beeinträchtigen.
  • Demzufolge wird anschließend über den Überdruckanschluss 5 und die daran angeschaltete nicht dargestellte Druckluftquelle ein Überdruck in der Prozesskammer 1 und somit eine Beaufschlagung der die Flüssigkeit umgebenden Atmosphäre durchgeführt, wodurch die im Hohlraumsystem 7 eventuell vorhandenen Gas- bzw. Luftbläschen verringert bzw. eliminiert werden und ein unmittelbares Auflösen der Verbindungsschicht zum Trennen der scheibenförmigen Gegenstände 6 eintreten kann.
  • Anschließend kann die Prozesskammer 1 wieder belüftet und die zumindest teilweise verbrauchte Ätzflüssigkeit 3 über den Bypass 9 sowie das Ventil 15 zurückgeleitet oder über die Pumpe 13 zurückgepumpt werden. Abschließend wird der Tank 11 wieder hermetisch verschlossen. Die vorstehend beschriebene Prozessfolge kann so lange wiederholt werden, bis die Wafertrennung beendet ist, wobei durch eine Wiederholung auch eine Beschleunigung auf Grund der Zufuhr von frischer Ätzflüssigkeit erreicht werden kann.
  • Der in der Prozesskammer 1 zusätzlich erzeugte Überdruck zum Verringern der Luftbläschen im Kapillarsystem 7 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 × 105 bis 10 × 105 Pascal (2 bis 10 bar).
  • Darüber hinaus kann zur Beseitigung von Schmutz bzw. Ätzmittelresten eine Spülung der Wafer 6 durchgeführt werden, wobei vorzugsweise unter Verwendung des gleichen Systems an Stelle des Trennmittels bzw. der Ätzflüssigkeit 3 Reinstwasser in das Ätzbecken 2 eingebracht wird. Wiederum verbessert eine wiederholte Durchführung zur Realisierung einer beliebigen Anzahl von Spülzyklen die Reinigung.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Si-Halbleiterwafern als scheibenförmige Gegenstände und von verdünnter Flusssäure als Trennmittel beschrieben, wobei die oxidische Verbindungsschicht eine hydrophile Oberfläche und die reinen Si-Wafer eine hyd rophobe Oberfläche darstellen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise alternative scheibenförmige Gegenstände, die mit alternativen Verbindungsmaterialien ein Kapillarsystem mit hydrophilen und/oder hydrophoben Oberflächen ausbilden und somit Probleme beim Trennen mittels flüssigen Trennmitteln beinhalten.
    • 1
    Prozesskammer
    2
    Trenneinheit
    3
    Trennmittel
    4
    Unterdruckanschluss
    5
    Überdruckanschluss
    6
    scheibenförmige Gegenstände
    7
    Hohlraumsystem
    8
    Innenraum der Prozesskammer
    9
    Bypass
    10
    Zuführanschluss
    11
    Tank
    12, 14, 15
    Ventil
    13
    Pumpe
    V
    Verbindungsschicht
    K
    Kapillare

Claims (13)

  1. Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen (6) mit den Schritten: a) Bereitstellen der zu trennenden scheibenförmigen Gegenstände in einer Trenneinheit (2); b) Bereitstellen eines gasförmigen Trennmittels (3) in der Trenneinheit (2), wobei entweder die Trenneinheit (2) unter den Dampfdruck des Trennmittels (3) evakuiert wird und anschließend das Trennmittel (3) in flüssiger Phase bis zu einem ersten Pegelstand (3a) der Trenneinheit (2) zugeführt wird, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände (6) nicht oder nicht vollständig bedeckt sind, oder das Trennmittel (3) in flüssiger Phase bis zu einem ersten Pegelstand (3a) der Trenneinheit (2) zugeführt wird, bei dem die scheibenförmigen Gegenstände (6) nicht oder nicht vollständig bedeckt sind, und anschließend oder gleichzeitig die Trenneinheit (2) unter den Dampfdruck des Trennmittels (3) evakuiert wird; und c) Durchführen einer kondensationsbedingten Auflösung einer Verbindungsschicht (V) der scheibenförmigen Gegenstände (6).
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt d) Entfernen des zumindest teilweise verbrauchten Trennmittels (3) aus der Trenneinheit (2).
  3. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b) und c) mehrfach wiederholt werden.
  4. Verfahren zum Trennen einer Verbindung zwischen scheibenförmigen Gegenständen (6) mit den Schritten: a) Evakuieren einer Trenneinheit (2) unter den Dampfdruck eines Trennmittels (3); b) Bereitstellen des Trennmittels (3) in der Trenneinheit (2) bis zu einem zweiten Pegelstand (3b), bei dem die scheibenförmigen Gegenstände (6) vollständig bedeckt sind; c) Erzeugen eines Überdrucks in der Trenneinheit (2); und d) Durchführen einer unmittelbaren Auflösung einer Verbindungsschicht (V) der scheibenförmigen Gegenstände (6).
  5. Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) ein Überdruck von 2 bis 10 × 105 Pascal erzeugt wird.
  6. Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte: e) Belüften der Trenneinheit (2); und f) Entfernen des zumindest teilweise verbrauchten Trennmittels (3) aus der Trenneinheit (2).
  7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durchgeführten Verfahrensschritte mehrfach wiederholt werden.
  8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinheit ein Ätzbecken (2) in einem Autoklaven (1) aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel (3) Flusssäure aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (V) eine oxidische Verbindungsschicht darstellt.
  11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmigen Gegenstände (6) einen Produkt- und einen Trägerwafer darstellen.
  12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Evakuieren unter den Dampfdruck des Trennmittels (3) ein Druck von 10 bis 100 Pascal erzeugt wird.
  13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Durchführens einer beliebigen Anzahl von Spülzyklen, wobei an Stelle des Trennmittels (3) Reinstwasser verwendet wird.
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