DE1577469A1

DE1577469A1 - Verfahren zum Herstellen von Halbleiterscheiben gleichmaessiger Dicke durch mechanische Oberflaechenbearbeitung

Info

Publication number: DE1577469A1
Application number: DE19661577469
Authority: DE
Inventors: Walter Boehm; Lange Dr-Ing Herbert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-05-24
Filing date: 1966-05-24
Publication date: 1970-05-06

Description

Verf,#hr-en ziii-p 'ier2tellf-,-ri -von -11"gl-bleit(--#-L#icheiben -leichm-3.ßicyer

bez#-#.ph-u -,ich -uf ein Verfahren zum Herstellen

von 1)icke durch mecbanische

-f":"e#enbe,:#rbeit-Liyi.- wie bt#"i.H-oieqvelge Vippen od.er Polie-

rer. -1.-.#-L d#.esei Vorf-hr("#l werden die züi bearbeitpnIen Schei-

beyi zil-c -i,'rl-ii5hurc r4er S-t.,ibilit#,tt vor Begi-nn der

#iii-f einpr '#Ir;-!,verplatte- durih Kleben

Es sind bereits Vierf ahren,- bekannt, bei denen auf die Träger-

scheibe an den Stellen, an denen die Halbleiterscheibon auf-

geklebt worden sollen, kleine Scheiben aus Klebomittol aufge-

legt oder anderweitig aufgebracht wordcn. Die Halbleiterschoi-

ben worden dann durch mechanische Hilfsmittel angedrückt, und

das Klobcmittel durch Erwärmen -zum Fließen gebracht. Bei dem

nachfolgenden Abkühlen erstarrt das Klebeinittel und verleiht

den lialbleitersciieibeii einen festen Sitz. Dieses Verfahren hat

jedoch den Nachteil, daß sich nur schifer eine gleichmäßige

Schichtdicke -de# bearbeiteten Halbleitorscheiben sowohl bei

der einzelnen IL-ilbli-,itersclieibc als auch bei den Scheiben

untereinander erreienen lätit. Die Streuung der Scheibendicke

.liegt in der Größenordnung von ± 1J/Um.

Bei einem anderen Verfahren, bei dem die Halbleiterscheiben

auf die kalte Trägcrscheibe aufgelegt und durch kleine Ge-

wichte fixiert werden, wird nach dein Eri-1,ärmen dieser Anord-

nung auf eine Temperatur etwas oberhalb der Schmelztemperatur

des Klobemittels ein Tropfen davon an den Rand einer jeden

Halbloiterscheibe gebracht. Durch Kapillarwirkung wird dann

das flüssige Klebemittel sofort unter die Walbleiterscheiben

gezogen und bildet nach dem Abkühlen eine haftfähige Verbin-

dung. Da jedoch die Gewichte aus Stabilitätsgründon 'nur klcin

gewählt worden können, sind die Luftspalte zwischen den Halb-

leiterscheiben und der Trägerscheibc ungleichmälsig dick, vor

allem dann, wenn keilförmige lialbleitorscheiben verwendet

würden. Auf diese Weise kommt es auch bei dieSeIll V(,lrrEtllr("1,1 ZU

einer Uickenstreuung der fertigen 11.--i,lb!Literscli(2ibLii voll etwa

lo/uiti. Außerdem zeigren sich in der Kleboschicht zahlreiche

Luftblasen unterschiedlicher Gröfie, i..,r.s üine einwandfreie

Haftung der llalblcitersclieibezi auf der Trägcrpltitte stark

beeinträchtigt.

Werden höhere Anforderungen an aie Gleichntäfligkeit der Schei-

bendicke erc.stellt, d.Ii. wird z.13. eine Dickenstreuung voll

lilLixiiiial.+ 0,5/utn zuUclztssen, so *ist es zweckmäßig, nach deni

Verfahren nach der Lehre der Erfindung vorzugehen, (las sich

(1.Idurch auszelclinet, dit13 eine oder mehrere Ilalbleitcrsclicibeii

au£ eine Trägerplutte, aufgelegt und mittels einer beweglichen

2

bzi.. verformbaren, Andruclevorrichtung gue:,en diese gepreßt ver-

den, dau dann ein tlicrinoplztstisclies Klub(-iiiiiit(21 in unmitte,1-

barer Nähe dci- Halbleiterscheiben auf die

legt und- durch Wärmeeinwirkung zum Fließen :"ebr.Lclit wird, oo

daß das Klebci##iiittc"l ziul: Grund der Kapillarität in den engen

Zwi'schenraum zwischen der Trägerplatte und der bzur. (teil 11u11)-

leitersciteibcii eiiidi#iii(r#t und dort einu gleichmäßige dünne -

Schicht bildet. Dabei wird. die Erwärmung bei Unterdruck durch-

ge führt

L#'s i5t dau zum Anprüssen der Halbleiterscheiben

Andruckscheibeil mit 1-wigeligen Ansiätzen, deren AbmcEE:utigcii

der Halbleiterscheiben angepaßt sind, vert#cridet %;erden,

die mittels einer Gewichtsplatte belastet wordcu. Man kann

dabei eine Gewichtsplatte verwendcu, die auf der doll, Halb-

leiterscliciben zugewandten Fläciie-iiiit federnden Anskätzen,

deren Zahl und Anordnung, der der zu bearbeitenden Halbleiter-

schoiben ciitc,priclit, vorschen ist oder aber die auf der den

Ilalbleitei#sclieibct-i zugewandten Fläche eine Gummiauflage auf-

weist.

Als Klebemittel eioL1-lien sich Wachs, liarze oder Kitt, wie

boispielsweise Bienenwachs, Collophonium und dergl.

Die aus Trägerplatte und Andruckvorrichtung bestehende Anord-

nung x..,ird dann' in ein ev#,.ikuierb-.ires Gefaß gebracht und an-

schließend auf einer Ileizplatte anUcoi,dnct. Dann wird in dem

Gefäß ein Unterdruck von beispielsweise ct%ii-t 20 Torr durell

Abpumpen erzeugt. Nacti dem Evakuieren (los Gcfäjjco %."ird die

Anordnung mittels der licizplatte so lange erhitzt, bis zwi-

schon deit Ihalblei.terscheiben und der darunterlieGronden Träger-

platte eine Klebeschicht entstanden ist. Man er-

hitzt zu diesem Zweck beispielsweise bei Klebung mit Bienen-

wachs auf eine Tcm;)eratur von etwa 120 0 C und lialt die Anord-

nung, etwa 10 Min.- auf dieser Temperatur. Danach wird wieder

Lurt in das cvakuierbare Gefäß gelassen, die- Anordnungy von der

licizplatt(" abgenommen und äuf einer Külllpla'tI-te arit-"cordiiet,.

Dadurch #..ird das zwischen den Halbloiterscheib= und der Träger-

platte befindliche Klebemittel zum Erstarren 1- ..ebracht und die

Klebcschicht verfestigt.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Lehre der L7'ri'iiidui-ir#y,

eignet sich eine Vorric#I-ituiig, die sich dadurch auszeichnet,

daß ein aus einer Grundplatte und einem dqrauf angeordneten

Topf bestehendes evtxkuierbarc!j Geftj'.13 vorgesehen ist, daß auf

dieser Grundplatte eine Tragerplatte zur Aufnahme der Halb-

Iciterscheiben und des lUobeinittels aufgelegt ist, daß außerdem

innorhalb des Gofaijos eine aus einer Gewichtsplatte und beweg-

lich angeordneten Ansätzen, deren Zahl und Anordnung derjenigen

der zu bearbeitenden ilalblciterscheiboxi entspricht, bestehende

Andruckvorrichtung untergebracht ist, daß zwischen den Halb-

leiterscheibon und den Ansätzen der Andruckvorrichtung Scheiben

mit kugeligen Ansätzen, deren Abmessungen denen der Halbleiter-

scheibon angepaßt sind, vorgesehen sind und dall außerdem unter-

halb der Grundplatto eine Heizplatte angeordnet ist, die vor-

schiebbar aiigeordnet ist und durch eine ähnlich beschaffene

Kühlplatto ersetzt werden kann. Die Gox.,*ichtskri,*ifte zum An-

drücken der lialbleiterscheiben an die Trägerscheibe können

auch durch Federkräfte ersetzt worden, so-daß die gesamte An-

ordnung von der Hcizplz-ttte auf die Kühlplatte grostollt werdeii

kann, ohne daß die 1-1-,-ilbleiterschoiben auf der Trägerscheibe

vorrutschen1'.

Nrähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus dem an Hand der

Figuren 1 - 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor.

Wie in Fig. 1 dargestellt, verden auf eine Trägerschoibc 1,

die auf einer Grundplatto 6 angeordnet ist, mit Hilfe der

Schablone 2 zehn runde Halbleiterscheiben 3 aufgelegt. Auf

diese Halbleiterscheiben i..,erdcti anschließend kleine runde An.--

druckscheiben 14 mit Icu,--eligen Ansätzen gestellt und mit einer

Gewichtsplatte 4 fest auf die Trägerscheibe 1 gedrückt.- Die

Gevichtsplatte lf weist an der den Halbleiterscheiben zugewand-

ten Fläche federnde Füße '13 auf. Diese sind so angeordnet, daß

sie auf dem kugeligen Ansatz der Andruckscheibon Ilt aufliegen-,

Durch die kugeligge Ausbildung des Ansatzes z#tn den Andruckschei-

ben werden unerwünschte Druckkomponenten, die sich insbesondere

bei keilföriniger Ausbildung der iialbleiterscheiben 3 oder bei

=symmetrischem i«lufsct2,cn der Gewichtsplatte 4 störend bemerk-

bar machen, vermieden. Auf diese Weise läßt sich erreichen, da.(3

der Druck praktisch senkrecht zur Trägerscheibc 1 verläuft#,

Danach wird die Schablone 2 gehoben und durch die Klcnimen 9 an

der Gei..richtsplatte 4 bcfcsti#,rrt. Danach i..!,ird an den Rand einer

jeden Halbleiterscheibc, 3 ein kloines Bröckchen Bionenvachs

gelegt. Über die aus Trägerplatte, H"ilbleiterschcibci-i und An-

druckvorrichtung bestehende Anordnung wird -inscliließcnd ein

Topf 7 gestellt, der mit seinem Rand auf der in die urundplatte

eingelassenen Gummidichtung 8 steht. Nach dem Evziliuic"rci-i d es

aus Grundplatte und Topf gebildeten Gefäßes mittels einer in

der Figur nicht mehr dargestellten Vzikuumpui-,ipc wird der jucsanitc,

Aufbau auf eine Heizplatte 10 aufgesetzt und so lange auf eine

0

Temperatur von etwa 120 C beheizt, daß die Wachsbröckchcn-5

zu fließen bcCiiineii und auf Grund der Kapillarität in den

reinen Spalt zwischen den Halbluiterscheiben 3 und, der Trägt-,r-,

scheibe wird. Durch die Anwendung eines Uiilg,--crdrucl#.i-j

von etwa 20 Torr wird erreicht, (laß es zur Auäbildung einer-

it. A

von Luftblason freien Klebeschicht Icoinli 11

-schließend wird wieder Luft in das ausgepumpte Gefäß gelassen,

dziiiii wird die--iieizplatte 10 entfernt und durch eine Kühlplatte,

die beispielsweisem, init Hilfe von durchströmendem Leitungswasser

gekUhlt wird, crsetzt. Dabei kommt es zum Erstarren dus zunächst

flüssigen Klobemittols und somit zu einer dauerhaften Befosti-

gung, der Iialbleiterscheiben auf der Trägerplatto. Sobald die An-

ordnung genügend abgekühlt ist, wird der Topf- 7 abgehoben. Dann

werden dic Gewichtsplattc 4, (Iie Schablone ?- und die Andruck-

scheiben 14 entfernt. Die Trägerplatte 1 , auf die die lizilbl'ei-

terscheibet, 3 aufgeklebt k#inn unmittelbar in eine LLäpp-

oder Poliermitschine einü#esetzt werden und die 11.albleiter.scheiben

können ölii-ke weitare llundgriffe direkt einur iiic#cil#tlii.gcll(21i

beit-ung untorworren werden. Die nach diesem

stollteit ) Klubeuchichten weisen eine durchschnittlich(-, Dicke von

etua 2/um auf. Da die Klebeschichten sehr frleichmü13ig- sind,

lassen sieh damit beim Läppen dünne -Halbleiterscheiben mit

einer 1)ickeitstreuuiiu, von etwa 0,3/um herstellen. Auch die

Dickenschwankungen, die bei einer oiiizeli.i.aii. Hc-i#lbleiterscheibe

fe.stzustellen sind, betragen nicht mehr als 0,5/um.

Sind weitero Toleranzgrenzen für die Dickenstreuung riö#-licti und

ist außerdem die Dickenstreuung bei den zu bearbeitenden Halb-

leiterscheiben #7.ering, so 1,--,iiin eine Gewichtsplatte, b.pi der un-

Stelle der federnden Füßc 13 eine Utimmischeibc 1#5 befestigt-,

ist, zum austleicheiidcii Anpressen der Andruckscheibep 14 vor-

wendet werden.

In Fig. 2 ist beiopielsweise ein Ausschnitt aus der Gowichts-

platte 4 mit einem federnden Ansatz 13 dargestellt. Der Ansatz

13 bestcht aus zwei ineinander.vorschiebbaren 1-lolilzylin.dcr,n 21

und 22, die so beschaffen sind, daß sie incinandergleiten, d.h.

daß der äufiere Ho.lilzylinder 22 über eine Strcelce. 11 nach oben.

oder unten beiicg.t werden kann. Um eine weitergehende Vcrschie-

bung zu vermeiden, ist der innere Ilolilzylin(Icr 211 mit einer

Aussparuntr, 23 vcrschen, in die eine Arretiervorrichtung 24

eint.,rcift. Außerdem ist i iin-cr halb des Hohlzylindero 21 eine

Feder 25 angeordnet, die einerseits an die obere. -Bo.gr(-,iizun"- 2ß

des Zylinders 21 und an die untere Begrenzung 27 des Zylinders

22 anstößt. Der federnde Ansatz 1 wird nunmehr auf den kuf

3 - >c,

li,t"aii Ansatz 28 der Andruckscheibe 14 -iuf.""csct-zt und preßt

über die Andruckscheibe 14 die Halbleitcrscheibc 3 fest und

gleichmäßig gegen die Trägcrscheibe 1. Dadurch wird, erreicht,

daß der Luftspalt 29 über die gcsamtc- Ausdehnung, der lialblei-

.tcroberfli'.iclicii ungefähr die ("leichc Dicke aufweist. In diesen

Luftspalt dringt dann bei Ertiärinung der Anordnung das zunächst

in fester Fornt vorlicgende Klebemittel 5 ein.

In Fici. 3 ist eine andere zur.-. '#ndrijckeii der 11albleiterscheiben,

an die Tragcrplatte# 1. geeit-,friete Vorrichtung dargestellt, die

s'ich durch einen I jesentlich cilif"--tclicrei-t. Aufbau auszeichnet

Allerdings können mit, Hilfe dieser Auordnung, wie schon im

erläutert-, keine extrein grer-Ingen Dickeii3trQu-

ungen erreicht werden. Bei dieser Anordnung trägt die Gewichts-

pIatte, 4 an Stelle des federnden Ansatzes '13 an ihrer Unter,-

seitc 1.ddiglicn eine Gunim,iautlage 1.5., Diese Gunimiauflago dient

zum Andrückon der ffalbl citorschcibeil 3 über die Andrucks chei-

ben 1,4. Auch in diesem F."ill lätit sieh ein weitgehender Druck-

attsg#IcIch crrcionen, der jedoch nicht so genau eingestellt.

1

werden kann wie bei der Anordnung nach Fig. 21. -Allerdings

lasseit sich auch bei dieser Anardnung gleichniätsig, dicke Halbi-

Iciterscheiben herstellen, b('i die

mal-. etwa Z- / Uni, botragt, was gegenüber den b>Ol#,aiinteti,

einen, erheblichen Fortschritt dar,-stellt.,

Claims

P a t o il t a ii s p r- ü c h e ----------------------------- Verfahren zum Herstellen von 11albleit.ersche.iben gleich- mäßiger Dielie durch. inechanische 1.I.le Läppe n oder Polieren, bei dem, die- zu hear.-. beitend-,en- zur der lität vor Beginn der Bearheitungri. aul Stab einQr durch Aufkleben bef#Qe3,tir;>t da- durch daß, eine acler in,elii,e#re Halbleiter- scheiben Aula ei.ne, TrägerpIntte unü# mittelf;- Ciller bewegli.claen bzw.., vorfo-rinbaren Andruckvorrichtung gegen diese -,-,epref#t tierden, daß damt ein theerntoplastisches, Klebe- mittel in, unmittelbarer Nähe dür Hallileiterscheiben au>£ die Triligerplatte aufgelegt und durch zuzt rließen-- gebracht wird, so daß,' das Kle"berii-it.t.e#1.. ztu,-f- Grund' der Kapillariti:it in den Zvischeiira-un# der Trilger- platte Und der b,.z.t-i.., -den Und, Ctart eine 1, daß, zunt. Aii#p##res,sQa eer litit, kmee- Äo ttels, einer, belastet werden,

3. Verf ahren nach Anspruch 2,- -dadurcii gekennzeichnet, daß einc Gellichtsplatte verWonciet wird, die -auf der -den Halbleiter- scheiben zugewandten Fläche -init federnden -Ans-c*itzeii, deren Zahl- Und#Anordnung der- der''zü bLrärbei'tondoll Halbleitdr- s7c'Iieib(.,ii.'eiitsi)richt,' vorsehön ibt, 'VLrfi-thr'(iii nach Anspruch 2,' d-,iduirc'h'gclcciiii-'zö-ic,lillöti## daß C.ine Gewichtsplutte, vorwendet -wird, 'die -auf- dür, den scheiben zugewandten Flücho* mit, Versähen V("r17aiiren m-ich eIlioni -der- Ansprüche 1 4, dadurch geiidnl-I.;-, z#eichnet, d,-13 alt Klebeinittel- ein Wachs,- verliciid12t wird-, 0. Vorfähren nach; einem der Ansprüche 1 4, --dadurch gekeill ri- - 'Z-L,iclitiöt, daß. als Klobemittel ein Harz, Collo#höii.iiini, verwendet wirdz 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 dadurc li greIcenn- daß, Klebeinittel ein Kitt, -2-- B. ein- Gemisch- -und Collophon,-ium (OptikkiLt) dadurch -gekonn 8 eiaem der Ansprüche 1 zeichnet, da13 die Ert.,ärinung bei Unterdruck- durcii,-,'ofiihrt wird.

9.. Verfahr-oft evinem der Ansp,r#üc.lic 1 -8.". (1"i-durc,1,i gekenn- zeichnet, daß die aus Trägerplatte und. ,#ndrgc#zvorriclitune" bestehende Anordnung in ein qv.ikuierb.trcs#'Gcf.äf3,e und auf eiiier-lieizplLitt-e#.aii&.rcordriot 10. Verfahren iiLtcli-Aiispyu,ei-i 9", dadurcl-i,g,ckeii.iizc,i-chfie-t-- d il 14 ill deni Gefaß ein--Umterdruck#von bei-spIelsweip-c##etwu 20., To rr durch A1:#pumpen erzeugt. wird. 11 Vor£al-treii nach j#ii.s.1),r#ucli od,er '10, -dadurch gekeilliz,c,"ic:hii#et, daß nach c tem EvLi#tuier#en des Gefäßes. dic.,Aiiordi-luxic mittels dci, fleizpl.ittr-, so lanfre crhi.t-z.t wird,...bis z%",iscliei.-i dö,n. 11-albleiterscheiben und der darunter angeordneten Träger- platte, eine 3 -gleIchmäßig9..Klebeschicht, ontstanden ist, .-beisl)iolsiie-isc f ür dip Dauer von, 1!) Miniiten auf eine,. Temperatur von e twa - 12,0 C. 12, Vcri'ahren, nlach- eigem der. Ansprücile 1 11', dadurch t.YQICCIlil- zeichnet, daß nach cLem Er.Iiitzen. der Aiiordtiui#g die-,Träe.,er- platte durch Aufsetzen auf eine Kühlplatte so weit abge- kühlt wird, da13--sich die ##übescilicht verfust#et.. 13. Vorriclitung zur Durchfü'#irunu,. des yerfahregs nach cipem# der Ansprüche 1 12, -dadurch brelcolinzeici-izio.'-". u _piner Grund-)latte und einem darauf angeordneten Topf bestehendes, evalcuierb[Lres Gefäß vorgresehen ist, dals auf die Grundplatto

eine Trägerplatte zur Aufnahme der Halbloiterscheiben und des KlebeIllittels aufgelegt ist, daß außerdem innerhalb des Gefälies eine aus einer Gewichtsplatte und bei-.reglich ange- ordneten Ansätzen, deren Zahl und Anordnung derjenigen der zu bearbeitenden Halbleiterscheiben entspricht, bestehende Andruckvorrichtung untergebracht ist, dau zwischen den lfalbleiterscheiben und den Ansätzen der Andruckvor.richtung Andruckscheibon mit. kugeligen Ansätzen, deren Abmüssungen denen der Halbleit-erscheiben angepaßt sind, vorgesehen sind und daß außerdem unterhalb der Grundplatte eine Heizplatte angeordnet ist, die vorschiebbar angebracht ist und durch eine ähnlich beschaffene Kühlplatte ersetzbar ist. 14. Verrichtung nach Anspruch 12i dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle-der Gewichtskräfte zum Andrücken der Halbleiter- scheiben an die Trä"K.1,erscheibe Federkräfte vorgegehen sind, so daß die lialbloiterscheiben beim Versetzen der Anord- nung, beispielsweise von'der HeizpLatte-auf die Kühlplattd, gegen Verrutschen gesichert sind. 5. Vorriclitäng, nach Anspruch 13 oder 14, dadurch- net, daß die Grundplatte als Kühlplatto ausgebildet ist, so daß das Aufheizen und Abkühlen'auf der Heizplatte ohne Versetzen der Anordnung vorgenommen Werden kann.