DE19811115A1 - Verfahren zur Behandlung von Wafern beim Dünnen und Sägen - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von Wafern beim Dünnen und SägenInfo
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Description
Das Verfahren soll es erleichtern dünnere Wafer zu fertigen und/oder sicherer zu
bearbeiten und/oder den Fertigungsaufwand beim Herstellen von elektrischen
Bauelementen und/oder Schaltungen und/oder Sensoren usw. zu reduzieren
und/oder kostengünstiger zu gestalten und/oder den Einsatz von
Laserstrahlschneidverfahren zu ermöglichen und/oder zu erleichtern.
Vorbemerkung: Die Beschreibung der gegenwärtigen Verfahrensweise (Stand der
Technik) ist oberflächlich und kann von Anwender zu Anwender abweichen.
Bei der Herstellung von elektrischen Bauelementen und Schaltungen (Dioden,
Transistoren, IC's, Sensoren etc.) werden auf Wafer (Scheiben aus Silizium, GaAs
etc.) mittels verschiedener Technologien Strukturen, Schichten u. ä. aufgebracht.
Gegenwärtig werden diese Wafer nach Abschluß der hierzu notwendigen
Fertigungsschritte auf der Vorderseite (aktive Seite bzw. Seite auf der sich die
aufgebrachten Strukturen befinden) mit einer Schutzfolie oder einer sonstigen
Schutzschicht versehen. Diese Folie bzw. Schicht hat die Aufgabe, die
Waferoberseite und somit die aufgebrachten elektrischen und mechanischen
Strukturen während des anschließend folgenden Dünnen des Wafers (Grinden,
Lappen, Schleifen oder Ätzen der Rückseite) zu schützen. Nach Aufbringen der
Folie oder Schicht wird der Wafer auf der rückwärtigen Seite gedünnt. Dadurch wird
die ursprüngliche Dicke des Wafers reduziert. Die verbleibende Restdicke wird
nachhaltig von den zu erwartenden mechanischen Belastungen der nachfolgenden
Prozeßschritte bestimmt die ohne signifikante Erhöhung einer Bruchgefahr
überstanden werden müssen.
Nach dem Dünnen kann sich zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers
eine chemische Behandlung der Waferrückseite anschließen.
Nach eventuellen weiteren Reinigungsschritten wird die Schutzfolie von der
Waferoberseite abgezogen bzw. entfernt.
Es können sich nun eventuelle weitere Fertigungsschritte und/oder Maßnahmen der
Verbesserung von Eigenschaften und/oder Untersuchungen anschließen.
Hiernach wird der Wafer mit der Rückseite nach unten (aktive Seite nach oben) auf
eine Sägefolie (Expansionsfolie bzw. Rahmen) aufgelegt. Abschließend erfolgt das
Sägen des Wafers (Vereinzeln der Bauteile) mittels Rotationstrennscheiben oder
anderer mechanischer Sägevorrichtungen.
Mit dem gegenwärtigen Verfahren ist es sehr schwierig dünne Wafer zu handeln
bzw. herzustellen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich u. a. aus dem Umstand, daß
der Wafer nach dem Dünnen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden muß.
Diese Belastungen treten auf:
- a) Während dem Abziehen der Schutzfolie bzw. Schutzschicht die während des Dünnen die Wafervorderseite schützt.
- b) Während des Auflegen des Wafers auf die Sägefolie.
- c) Während des Transportes zwischen dem Dünnen und dem Sägen des Wafers und aller eventuell dazwischen geschalteten Fertigungsschritte.
Mit dem gegenwärtigen Verfahren ist es sehr schwierig und teilweise unmöglich,
Wafer mittels Laserstrahl effizient und/oder kostengünstig zu schneiden. Die zur Zeit
verfügbaren Laser haben, so sie die geeigneten Strahlqualitäten besitzen, nur
unzureichende Strahlleistungen um dickere Wafer zu sägen. Da nach dem Stand
der Technik der Wafer nach dem Dünnen noch wie voran unter a. bis c.
beschrieben, behandelt werden muß, ist eine Mindestdicke des Wafers notwendig.
Diese Dicke erschwert bzw. behindert den Einsatz von Laser zum Trennen
nachhaltig und bedingt vielfach den Einsatz der mechanischer Sägeverfahren.
Neben dem Umstand, daß mechanische Sägen den Wafer mechanisch belasten und
somit Beschädigen verursachen, weisen sie im Vergleich zum Sägen mittels Laser
weitere Nachteile auf (Nachteile bei z. B. Schnittgeschwindigkeit, Verbrauch von
Verbrauchsmaterialien wie Trennscheiben, Notwendigkeit von Kühlflüssigkeit,
Partikelbelastung, Beschränkungen hinsichtlich Breite der Schneidgräben und der
diesbezüglichen Sicherheitsabstände, hohe Betriebskosten, hoher
Wartungsaufwand, Beschränkungen hinsichtlich der Anordnung der Bauelemente
usw.).
Bei den gegenwärtigen Verfahren ist der Gebrauch einer Schutzfolie bzw.
Schutzschicht notwendig. Diese übernimmt nach dem Dünnen keine weitere
Funktion mehr.
Bei den gegenwärtigen Verfahren muß der Wafer nach Dünnen aufwendig
gehandelt bzw. behandelt werden (mehrere Fertigungsschnitte).
Bei den gegenwärtigen Verfahren unterliegt der Wafer einer erhöhten Gefährdung
durch Bruch.
Bei den gegenwärtigen Verfahren ist es schwierig, den Wafer mit der Rückseite
nach oben (aktive Seite liegt auf der Schneidfolie) zu schneiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Fertigungsablauf nach dem Dünnen zu
vereinfachen, wirtschaftlicher zu gestalten und das Handeln bzw. Behandeln von
dünnen Wafern zu erleichtern. Weiterhin soll die Erfindung ermöglichen, daß Wafer
mittels Laserstrahl einfacher und wirtschaftlicher vereinzelt bzw. geschnitten werden
können.
Der Wafer wird vor dem Dünnen (Schleifen der Rückseite) mit der Vorderseite nach
unten auf eine Folie oder ähnlichen Schicht aufgelegt. Diese Folie oder Schicht
erfüllt eine Doppelfunktion. Sie schützt während des Dünnen die Wafervorderseite,
vermindert die mechanischen Belastungen die durch nachfolgendes Behandeln und
Transportieren des Wafers entstehen, schützt die Wafervorderseite vor
Verunreinigungen und dient abschließend als Sägefolie.
Das Verfahren ermöglicht die Realisierung wesentlicher technologischer Vorteile in
der Fertigung und Handhabung von Wafern zum Zwecke der Herstellung von
Halbleitern (elektrischen Bauelementen, IC's, Sensoren etc.). Mit dem Verfahren
wird die Fertigung vereinfacht und kostengünstiger gestaltet.
Weiterhin ermöglicht das Verfahren, dünnere Waferscheibendicken einfacher,
wirtschaftlicher und sicherer zu herzustellen.
Weiterhin ermöglicht das Verfahren den effektiveren und/oder wirtschaftlicheren
Einsatz von Laserstrahlen zum Zwecke des Sägens.
- - Durch die Anwendung des Verfahrens kann die Wahrscheinlichkeit eines Bruches von Wafern minimiert werden. Dadurch wird es möglich, dünnere Wafer als bisher herzustellen und sicher zu handeln. Dieses resultiert aus dem Faktum, daß der Wafer zwischen dem Dünnen (Rückseitenschleifen bzw. Grinding) und dem Trennprozeß (Schneiden bzw. Dicen) geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt wird.
- - Durch die Anwendung des Verfahrens ist es möglich mehrere Fertigungsschritte
einzusparen.
Es kann das Abtrennen (Abziehen) der Schutzfolie oder Schutzschicht (sie schützt die Waferoberfläche (aktive Seite) während des Dünnen (Rückseitenschleifen)) entfallen.
Es kann das Auflegen auf die Expansionsfolie (Rahmen) vor dem Trennprozeß entfallen. Dieses Fertigungsschritt ist überflüssig, da die Folie, die vor dem Dünnen des Wafers aufgebracht wird, auch während des Trennprozeß als Schneidfolie benutzt werden kann.
Es kann u. U. eine gegenwärtig zum Teil eingesetzte Nachbehandlung der Waferrückseite nach dem Dünnen entfallen. Diese Nachbehandlung dient zur Zeit dazu, die während des Dünnen entstandenen Beschädigungen (Mikrorisse etc.) zu verringern. Die Behandlung soll es ermöglichen, den Wafer anschließend höheren mechanischen Belastungen aussetzen zu können. - - Durch die Anwendung des Verfahrens ist es möglich die Anwendung von Laserstrahlen zum Trennen bzw. Vereinzeln von Wafern effektiver einzusetzen. Dieses resultiert aus dem Faktum, daß die gegenwärtigen Verfahren des Behandeln des Wafers ein Mindestmaß an Dicke voraussetzten. Diese Waferdicke erschwert nachfolgend den Einsatz von Laser zum Trennen.
- - Durch die Anwendung des Verfahrens ist es möglich allgemeine Vorteile des Trennen mit Laserstrahl wahrzunehmen. Diese Vorteile sind u. a. die gegenüber mechanischen Sägeverfahren höheren Schnittgeschwindigkeiten. Dieser Vorteil läßt sich weitergehend verbessern, da das beschriebene Verfahren die Herstellung extrem dünner Wafer vereinfacht und/oder ermöglicht und somit das Sägen mittels Laserstrastrahl erleichtert. Die Schnittgeschwindigkeit eines Lasers ist u. a. abhängig von der Dicke des Wafers und der Leistung des eingesetzten Lasers.
- - Weiterhin lassen sich die für das mechanische Sägen typischen Beschädigungen der Schnittkante (Ausbrechungen) vermeiden.
- - Weiterhin ist es möglich mittels Einsatz von Laser gegenüber den derzeitigen Verfahren geringere Schnittgrabenbreiten zu erzielen.
- - Weiterhin ist es u. U. möglich gegenüber den derzeitigen Verfahren geringere Sicherheitsabstände (Abstand zwischen Schnittkante und aktiven Strukturen) zu realisieren und somit eine wirtschaftlichere Ausnutzung der Waferoberfläche zu erzielen.
- - Weiterhin ist es möglich die Waferoberfläche mittels besserer Anordnung der Bauelemente besser auszunutzen. Die gegenwärtigen Verfahren bedingen eine durchgehende Gestaltung der Schneid- und Ritzgräben. Die Verwendung von Laser ermöglicht es, mittels Abschaltung oder Ablenkung des Laserstrahls frei wählbarer Strukturen und Konturen zu folgen. Die Bauelemente können somit frei angeordnet werden. So ist eine verbesserte und wirtschaftlichere Anordnung der Bauelemente auf dem Wafer zu realisieren.
- - Weiterhin ist es möglich bzw. erleichtert den Wafer upside down (die aktive Oberfläche liegt auf der Folie) zu sägen. Dieses ist mit den gegenwärtigen Verfahren mit Nachteilen verbunden. Mechanische Sägeverfahren neigen dazu Ausbrechungen an der Waferrückseite (diese liegt u. a. wegen dieser Erscheinung mit der Waferrückseite auf der Sägefolie) zu erzeugen.
- - Weiterhin ist es möglich die Partikelbelastung der Waferoberfläche zu reduzieren. Beim mechanischen Sägen wird die Waferoberfläche ungeschützt den beim Schneiden entstehenden Partikeln und der eingesetzter Kühl- und/oder Schneidflüssigkeiten ausgesetzt. Beim Sägen mittels Laserstrahl ist die Wafervorderseite durch die aufgebrachte Folie oder Schicht geschützt.
Angenommene Voraussetzung ist, daß der Wafer bereits die Fertigungsschritte zum
Aufbringen der elektrischen Bauelemente (Dioden, Transitoren, Sensoren usw.)
bzw. mechanischer Strukturen und Schichten maßgeblich durchlaufen hat.
Zum Zwecke des Verringern der Waferscheibendicke soll er nun mittels eines
mechanischen oder chemischen Verfahrens behandelt werden. Hierbei wird vorab
zum Zwecke des Schutzes des Wafers (z. B. gegen Partikel, Bruchbelastung usw.) auf
dessen Oberseite (die Seite auf der sich die aufgebrachten Strukturen und
Schichten befinden) eine Folie oder eine ähnliche Form von Schicht aufgebracht.
Nach Abschluß des Dünnen (Verfahren wie z. B. Lappen, Schleifen u. ä.) des Wafers
wird dieser zusammen mit der aufgebrachten Folie oder Schicht der hierfür
verwandten Einrichtung entnommen und kann dabei ggf. zusätzlich durch eine
mechanische Vorrichtung gegen mechanischen Belastung geschützt bzw. unterstützt
werden.
Weiterhin ist es möglich, daß vor oder nach Entnahme Prozesse zum Zwecke der
Reduzierung von Oberflächendefekten auf der Rückseite und/oder zum Zwecke der
Reinigung des Wafers durchgeführt werden.
Nach oder vor der Entnahme des Wafers ist es weiterhin möglich, daß der Wafer
zum Zwecke von Untersuchungen oder weiterer Fertigungsschritte weiteren
Behandlungen zugeführt wird.
Zweck der Erfindung bzw. des beschriebenen Verfahrens ist es hierbei, daß der
Wafer und dessen Oberfläche weiterhin mittels der aufgebrachten Folie oder Schicht
geschützt wird.
Der Wafer wird nun oder ggf. anschließend zum Zwecke dpa Sägens des Wafers
(Vereinzeln, Fachbegriff "Dicen") einer Sägeeinrichtung zugeführt.
Zum Zwecke des Positionieren des Wafers (das exakte Ausrichten des Wafers/so
daß die Sägeeinrichtung mit großmöglichster Genauigkeit die vorgesehenen
Strukturen und Figuren sägen kann/Fachbegriff "Aligment") werden optische und
mechanische Verfahren eingesetzt.
Hierbei ist u. a. möglich den Wafer mittels Strahlung geeigneter Wellenlänge so zu
durchleuchten oder zu beleuchten, daß die hierfür vorgesehenen Strukturen und
Markierungen erkannt werden können.
Nach dem Ausrichten des Wafers oder der Sägeeinrichtung wird der Sägevorgang
in Gang gesetzt. Hierbei fährt vorzugweise ein Laser die zum Schneiden
vorgesehenen Strukturen, Konturen und/oder Linien schneidet mittels seines
Strahls. Dieser Vorgang wird durch geeignete Einrichtungen wie optische,
elektrische oder mechanische Mess- und Regeleinrichtungen überwacht und ggf.
nachgesteuert.
Während oder nach dem Sägen der Wafers ist es vorgesehen und möglich durch
geeignete Einrichtungen die entstehenden Partikel, Gase sind Stäube abführen,
abzublasen oder abzusaugen.
Nach Abschluß des Sägens des Wafers kann die Folie evtl. zum Zwecke einer
vereinfachten Entnahme der nun vereinzelt vorliegenden Bauelemente expandiert
werden. Dieses ist aber nicht immer zwingend.
Die Entnahme der Bauelemente kann durch die derzeitig bekannten Verfahren wie
z. B. Ansaugen mittels Vakuum oder "pick and place" erfolgen.
Die Erkennung der guten Bauelemente (Unterscheidung von als schlecht oder gut
getesteten Bauelementen) ist mittels der beim vorgehenden Testen und Proben des
Wafers ermittelten Daten möglich (Fachbegriff "Wafermapping").
Weiterhin ist es möglich, einen Inkpunkt oder eine ähnliche Markierung auf der
Bauteilvorder- oder -rückseite so zu gestalten, daß dieser oder diese (evtl. durch den
Wafer hindurch/zu diesem Zeitpunkt ist der Wafer eine Anordnung auf der
Vorderseite liegender Bauelemente) mit den derzeitig verfügbaren optischen
Verfahren erkannt werden kann. Es ist möglich (die nunmehr nicht mehr miteinander
verbundener Bauelemente) zu diesem Zwecke schon während oder nach dem
Proben hierfür geeignete Markierungen aufzubringen (Tinte, Markierung mittels
Laser) die mittels Durch- oder Beleuchten des Wafers erkannt werden können.
Um das Entnehmen der vereinzelten Bauelemente von der Folie oder Schicht zu
erleichtern kann es möglich oder notwendig sein, die Haftungseigenschaften der
Folie oder Schicht zu verringern. Heute verfügbare Verfahren erzielen dies durch
Verwendung von Licht, Wärme oder durch mechanische Einrichtungen wie Nadeln
welche die Bauelemente zum Zwecke der Entnahme anheben.
Dünnen gleichbedeutend mit Abtragen der Rückseite des Wafers mittels
Lappen, Grinden, Schleifen, Ätzen oder ähnlichen Verfahren zum Zwecke der
Reduzierung der Waferscheibendicke.
Vereinzeln, Schneiden gleichbedeutend mit dem Sägen des Wafers zum Zwecke der
Trennung der einzelnen Bauelemente voneinander.
Claims (5)
1. Verfahren zum Behandeln und Bearbeiten von Wafern beim Dünnen
(Reduzieren der Waferdicke) und dem Vereinzeln (Sägen des Wafers) und
den dazwischen liegenden Fertigungsschritten
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorderseite (aktive Seite) des Wafer mit einer Folie oder einer sonstigen
Schicht überzogen wird, die zwischen dem Dünnen und den Vereinzeln des
Wafers nicht von der Wafervorderseite entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Zwecke des Vereinzeln (Sägen) des Wafers ein Laserstrahl zur
Anwendung kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Zwecke des Vereinzeln (Sägen) des Wafers ein mechanisches
Sägeverfahren zu Anwendung kommt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wafer durch die auf der Vorderseite des Wafers aufgebrachte Folie oder
Schicht während des Dünnen geschützt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wafer durch die auf der Vorderseite des Wafers aufgebrachte Folie oder
Schicht während des Sägen geschützt wird.
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