DE212005000047U1

DE212005000047U1 - System zum Dünnen eines Halbleiter-Werkstücks

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Publication number: DE212005000047U1
Application number: DE212005000047U
Authority: DE
Original assignee: Semitool Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2015-08-19
Also published as: TWI502620B; TW200614329A; JP2008511141A; WO2006023753A3; CN102790000A; TW201230144A; KR20070051337A; CN102790000B; EP1799446A4; KR20070048793A; TWI463527B; EP1799446A2; WO2006023753A2; AT10874U1

Abstract

Spannfutter zum Aufnehmen und Tragen eines Halbleiter-Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite und einer Rückseite, mit:
einem Körper zum Tragen des Werkstücks;
einem lösbar am Körper befestigten und zum Überdecken eines peripheren Teils der Rückseite des Werkstücks eingerichteten Halter; und
einem eine Dichtung zwischen dem Halter und der Rückseite des Werkstücks bildenden Teil.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung mit Werkstücken, wie Halbleiter-Wafern, flachen Platten-Displays, starren Scheiben oder optischen Medien, Dünnfilmköpfen oder anderen Werkstücken, die aus einem Substrat gebildet sind, auf welchem mikroelektronische Schaltkreise, Datenspeicherelemente oder -schichten oder mikromechanische Elemente ausgebildet sein können. Diese und ähnliche Gegenstände werden kollektiv hierin als „Wafer" oder „Werkstück" bezeichnet. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Verwendung beim Dünnen von Halbleiter-Werkstücken.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bekannte Elektroniken (z.B. Mobiltelefone, Minicomputer („personal digital assistants", PDAs) und Chipkarten) verlangen dünnere integrierte Schaltkreis-Vorrichtungen („integrated circuit devices", ICDs). Zusätzlich sehen die weiterentwickelte Packung von Halbleiter-Vorrichtungen (z.B. gestapelten Chips oder „Flip-Chips") größenmäßige Packungsbeschränkungen vor, die auch einen ultradünnen Chip erfordern. Außerdem wird mit zunehmenden Betriebsgeschwindigkeiten der ICDs die Wärmeableitung immer wichtiger. Dies ist zum Großteil darauf zurückzuführen, dass ICDs, die mit extrem hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, dazu neigen, große Mengen an Wärme zu erzeugen. Diese Wärme muss vom ICD entfernt werden, um ein Versagen der Vorrichtung als Folge einer Wärmebelastung zu verhindern und um eine Verschlechterung der Frequenz-Reaktion als Folge einer Verringerung der Träger-Mobilität zu vermeiden. Ein Weg, um die Wärmeableitung vom ICD zu verbessern und dadurch jegliche nachteiligen Temperaturauswirkungen zu mildern, ist das Dünnen des Halbleiter-Wafers, aus welchem der ICD erzeugt wird. Andere Gründe zum Dünnen des Halbleiter-Wafers umfassen: die Optimierung der Signalübertragungscharakteristik; die Bildung von Durchgangs(via-)löchern im Chip; und die Minimierung der Auswirkungen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einer einzelnen Halbleiter-Vorrichtung und einer Packung.
Halbleiter-Wafer-Dünnungstechniken wurden als Antwort auf diesen zunehmenden Bedarf an kleineren, leistungsstärkeren-ICDs entwickelt. Typischerweise werden Halbleiter-Vorrichtungen gedünnt, während die Vorrichtungen Wafer-Form haben. Die Wafer-Dicke variiert je nach der Größe des Wafers. Beispielsweise ist die Dicke eines Silizium-Halbleiter-Wafers mit einem Durchmesser von 150 mm etwa 650 Mikron, während Wafer mit einem Durchmesser von 200 oder 300 mm etwa 725 Mikron dick sind. Das mechanische Abschleifen der Rückseite eines Halbleiters ist eine Standard-Methode des Dünnens von Wafern. Eine solche Dünnung wird als „Rückseiten-Abschleifen" bezeichnet. Im Allgemeinen werden beim Rückseiten-Abschleifverfahren Methoden verwendet, um die Vorderseite oder Vorrichtungsseite des Halbleiter-Wafers zu schützen. Zu den herkömmlichen Methoden zum Schützen der Vorrichtungsseite des Halbleiter-Wafers zählen das Aufbringen eines Schutzstreifens oder einer Photoresist-Schicht auf der Vorrichtungsseite des Wafers. Die Rückseite des Wafers wird dann abgeschliffen, bis der Wafer die gewünschte Dicke hat.
Herkömmliche Rückseiten-Abschleifprozesse weisen jedoch Nachteile auf. Das mechanische Schleifen führt in der Oberfläche und Kante des Wafers zu einer Beanspruchung, einschließlich Mikrorissen und Kantenabsplittern. Diese induzierte Wafer-Beanspruchung kann zu einer Verschlechterung der Leistung und zum Brechen des Wafers mit dem Ergebnis einer geringen Ausbeute führen. Außerdem sind dem Ausmaß des Dünnens eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung eines Rückseiten-Abschleifprozesses Grenzen gesetzt. Beispielsweise können Halbleiter-Wafer mit einer Standarddicke (wie oben erwähnt) im Allgemeinen auf einen Bereich von etwa 250-150 Mikron gedünnt werden.
Demgemäß ist es üblich, ein nass-chemisches Ätzverfahren an einem Halbleiter-Wafer anzuwenden, nachdem er durch Rückseiten-Abschleifen gedünnt wurde. Dieses Verfahren wird allgemein als Entspannungs-Ätzen („stress relief etching"), chemisches Dünnen, chemisches Ätzen oder chemisches Polieren bezeichnet. Das zuvor erwähnte Verfahren entfernt die im Wafer induzierte Spannung, entfernt Schleifspuren von der Rückseite des Wafers und ergibt eine relativ einheitliche Wafer-Dicke. Außerdem dünnt das chemische Ätzen nach dem Rückseiten-Abschleifen den Halbleiter-Wafer noch weiter als mit herkömmlichen Schleifleistungen möglich. Beispielsweise ermöglicht die Benützung eines nass-chemischen Ätzverfahrens nach einem Rückseiten-Abschleifen das Dünnen von Standard-Halbleiter-Wafern mit 200 und 300 mm auf 100 Mikron oder weniger. Beim nass-chemischen Ätzen wird typischerweise die Rückseite des Wafers einem Oxidations-/Reduktionsmittel (z.B. HF, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄) oder alternativ einer Ätzmittellösung (z.B. KOH, NaOH, H₂O₂) ausgesetzt. Beispiele für nasschemische Ätzprozesse findet man in der zugleich anhängigen US-Anmeldung Ser. No. 10/631,376, eingereicht am 30. Juli 2003 und auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen. Die Lehren der Anmeldung Ser. No. 10/631,376 sind durch Bezugnahme darauf hierin mit eingeschlossen.
Obwohl Methoden zum Dünnen von Halbleiter-Wafern bekannt sind, haben sie doch ihre Einschränkungen. Beispielsweise erfordert das Montieren eines Halbleiter-Wafers auf einer (allgemein bekannten) Unterlage oder einer Aufspannvorrichtung („chuck"), damit der Wafer gedünnt werden kann, teure Beschichtungs- und Bonding-Ausrüstungen und Materialien, eine längere Bearbeitungszeit und die Möglichkeit, Kontaminationen in den Prozess-Bereich einzuführen. Überdies halten Kleber zum Kleben eines Wafers auf eine Aufspannvorrichtung, die für ein mechanisches Schleifverfahren nützlich sein können, den chemischen Prozess-Fluiden, die beim nass-chemischen Ätzen verwendet werden, nicht stand. Außerdem liefert die derzeitige Verwendung eines Photoresist oder eines Klebestreifens keine mechanische Stütze für sehr dünne Wafer, weder während des Rückseiten-Abschleifprozesses noch bei der darauffolgenden Handhabung und Verarbeitung. Die Verwendung eines Klebestreifens erzeugt auch Hindernisse beim Abtragprozess. Beispielsweise kann das Entfernen eines Klebestreifens einen Wafer ungewünschten Biegespannungen aussetzen. Im Fall von Photoresist wird das Material von der Vorrichtungsseite eines Wafers mit einem Lösungsmittel abgewaschen, was die Bearbeitungszeit erhöht und die Benützung von Chemikalien vermehrt und das Risiko einer Kontaminierung erhöht. Die Verwendung von klebenden und schützenden Polymeren ist auch teuer, da sowohl eine Ausrüstung als auch Materialien notwendig sind, um die schützenden Medien aufzubringen und zu entfernen.
Weiters neigen gedünnte Halbleiter-Wafer dazu, sich zu verwerfen und zu biegen. Und da gedünnte Halbleiter-Wafer extrem spröde sein können, neigen sie auch dazu, zu brechen, wenn sie bei der weiteren Verarbeitung gehandhabt werden. Gedünnte Halbleiter-Wafer (z.B. unter 250 Mikron) führen auch zu Komplikationen beim automatisierten Manipulieren von Wafern, weil im Allgemeinen die vorhandene Manipulations-Ausrüstung dazu entworfen wurde, Wafer mit einer Standard-Dicke (z.B. 650 Mikron für 150 mm-Wafer und 725 Mikron für 200- und 300 mm-Wafer) aufzunehmen.
Demgemäß besteht ein Bedarf an einer Ausrüstung zum Erzeugen dünnerer Halbleiter-Werkstücke. Gleichzeitig besteht ein Bedarf am Vorsehen dünnerer Werkstücke, die stark genug sind, das Risiko eines Brechens zu minimieren, jedoch mit konventionellen automatisierten Halbleiter-Wafer-Manipulationsgeräten kompatibel bleiben. Schließlich wäre es vorteilhaft, ein System zu entwickeln, das die Anzahl der Verfahrensschritte zum Dünnen eines Halbleiter-Werkstücks verringert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht ein System und eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Bearbeitung von Halbleiter-Wafern vor. Das neue System und die Vorrichtung ermöglichen die Produktion dünner Wafer, die gleichzeitig stark und widerstandsfähig gegen Biegen und Verwerfen bleiben. Als Ergebnis sind die mit dem vorliegenden Verfahren erzeugten Wafer weniger bruchanfällig. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bietet auch eine verbesserte Produkt-Struktur zum Handhaben dünner Wafer, während die Anzahl der Bearbeitungsschritte verringert wird. Dies führt unter anderem zu verbesserten Ausbeuten und einer verbesserten Verfahrenseffizienz.
Gemäß einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung eine Spanneinrichtung zum Aufnehmen und Tragen eines Halbleiter-Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite, einer Fase und einer Rückseite vor. Die Spanneinrichtung hat einen Körper zum Tragen des Werkstücks, einen lösbar am Körper befestigten und zum Überdecken eines peripheren Teils der Rückseite des Werkstücks eingerichteten Halter, und mindestens einen eine Dichtung zwischen dem Halter und der Rückseite des Werkstücks bildenden Teil. Aufgrund ihrer Ausbildung ermöglicht die Spanneinrichtung, dass ein innerer Bereich der Rückseite des Werkstücks exponiert wird, während der periphere Teil der Rückseite des Werkstücks geschützt wird. Das Werkstück wird dann über ein Nass-Ätzverfahren gedünnt. Das Ergebnis ist ein bearbeitetes Halbleiter-Werkstück, das einen gedünnten Hauptkörper (z.B. weniger als etwa 125 Mikron) und einen dicken Rand (z.B. in einem Bereich von etwa 600 bis 725 Mikron) hat. Der relativ dickere Rand verleiht dem gedünnten Werkstück Festigkeit und ermöglicht es, dass das Werkstück für eine zusätzliche Bearbeitung mit konventionellen automatisierten Handhabungsgeräten manipuliert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Halbleiter-Werkstück mit einem Hauptkörper und einem Rand, bestehend aus Halbleitermaterial, vor. Der Hauptkörper ist integral mit dem Rand verbunden und hat eine Dicke von weniger als etwa 50% der Randdicke. Der relativ dicke Rand verleiht dem Werkstück Festigkeit und verhindert, dass sich der Hauptkörper biegt und verzieht. Inzwischen kann der Hauptkörper des Halbleiter-Werkstücks auf eine Dicke von weniger als 300 Mikron, vorzugsweise weniger als 125 Mikron, mehr bevorzugt weniger als 100 Mikron, inbesondere weniger als 50 Mikron und sogar weniger als 25 Mikron gedünnt sein. Die strukturelle Ausgestaltung von gedünnten Werkstücken der vorliegenden Erfindung entsprechen dem Bedarf der Industrie an gedünnten ICDs, die in der Elektronik des heutigen Standes der Technik und den hochentwickelten Packungstechniken erforderlich sind, während gleichzeitig das Risiko eines Bruches infolge des fragilen Zustands des gedünnten Werkstücks verringert wird.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden auch mehrere Verfahren zum Dünnen eines Halbleiter-Werkstücks beschrieben, die das Verständnis der Erfindung fordern, ohne selbst geschützt zu werden. Gemäß einem dieser Verfahren umfasst das Verfahren die Schritte des Platzierens des Halbleiter-Werkstücks in einer Spanneinrichtung, die ausgelegt ist, einen peripheren Teil der Rückseite des Werkstücks zu bedecken, wobei etwa 95% der Rückseiten-Oberfläche des Werkstücks exponiert bleiben. Das Halbleiter-Werkstück wird dann über ein nass-chemisches Ätzverfahren gedünnt, wobei die Rückseite des Werkstücks einem Oxidationsmittel (z.B. HF, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄) oder alternativ einer Beizlösung (z.B. KOH, NaOH, H₂O₂) ausgesetzt wird. Während des nass-chemischen Ätzschritts wird die exponierte Rückseite des Werkstücks auf eine Dicke von weniger als 50% der Dicke des Werkstücks vor dem nass-chemischen Ätzen gedünnt. Infolgedessen wird ein Rand am Umfang des Werkstücks, oder, wie allgemein in der Industrie genannt, die „Ausschlusszone", gebildet. Der Rand hat eine Dicke, die etwa gleich der Dicke des Werkstücks vor dem nass-chemischen Ätzschritt ist (z.B. in einem Bereich von 600 bis 725 Mikron). Der Rest des Werkstücks (d.h. der gedünnte Hauptkörper) hat eine Dicke von weniger als 50% der Randdicke (z.B. weniger als 300 Mikron, vorzugsweise weniger als 125 Mikron, mehr bevorzugt weniger als 100 Mikron, insbesondere weniger als 50 Mikron und sogar weniger als 25 Mikron). Dieses Verfahren eliminiert die oben erwähnten, mit den bekannten Verfahren der Dünnung von Halbleiter-Werkstücken verbundenen Einschränkungen, während die allgemeine Herstellungseffizienz erhöht wird.
Ein Verfahren zum Dünnen einer Charge von Halbleiter-Werkstücken wird ebenfalls beschrieben. Das Verfahren inkludiert den Schritt des Platzierens des Halbleiter-Werkstücks in einen Spannfutter-Körper, so dass eine Rückseite des Werkstücks exponiert wird. Das Einfügen einer Charge der Werkstücke in die Halter-Anordnung. Das Laden der Halter-Anordnung in eine Rotor-Anordnung in einer Weise, dass die Halbleiter-Stücke mit einer Neigung positioniert sind.
Das Drehen der Rotor-Anordnung, welche dann der Trägeranordnung und den darin befindlichen Werkstücken eine Drehbewegung vermittelt, und das Sprühen eines Prozess-Fluids auf die exponierten Rückseiten der Werkstücke. Durch dieses System werden die Rückseiten der Werkstücke dann auf eine gewünschte Dicke (vorzugsweise weniger als 125 Mikron) gedünnt. Nachdem die Werkstücke gedünnt worden sind, sieht das geoffenbarte Werkzeug und System vor, dass die Werkstücke gespült und getrocknet werden. Das System sorgt auch für das Rezirkulieren und Rezyklieren des gebrauchten Prozess-Fluids.
Um eine Bearbeitung von Halbleiter-Wafern in Chargen durchzuführen, sieht die vorliegende Erfindung auch ein System vor, das eine Behandlungskammer inkludiert, die eine chargenweise nass-chemische Dünnung von Halbleiter-Werkstücken bis auf weniger als 125 Mikron ermöglicht. Die Behandlungskammer weist einen Kammerkörper mit einem ersten Ende, einer Außenwand und einer Öffnung am ersten Ende, die in einen Hohlraum führt, auf. Die Behandlungskammer ist mit einer Neigung in der Prozess-Maschine gehalten, und die Halbleiter-Werkstücke innerhalb der Behandlungskammer sind in ähnlicher Weise darin geneigt gehalten. Eine Türeinheit ist angrenzend an das erste Ende des Kammerkörpers vorgesehen. Die Türeinheit weist eine Tür auf, die die Öffnung des Kammerkörpers selektiv schließt. Die Behandlungskammer weist auch eine Sprüheinheit mit einer Düse zum Sprühen eines Prozessfluids in den Hohlraum des Kammerkörpers und auf die exponierten Teile der darin befindlichen Halbleiter-Werkstücke auf. Bei einer Ausführungsform hat die Sprühvorrichtung einen Doppel-Einlass/Auslass-Mechanismus, der Fluid in die Behandlungskammer aus gegenüberliegenden Richtungen einleitet.
Gemäß einem anderen Aspekt hat die Behandlungskammer einen Abgas-Abzug und eine Auslassöffnung oder einen Abfluss. Der Abgas-Abzug zieht Gase und Dämpfe aus dem Hohlraum der Behandlungskammer ab. Der Abfluss entfernt überschüssiges und gebrauchtes Prozess-Fluid aus dem Hohlraum des Kammerkörpers der Behandlungskammer. Der Abfluss kann mit einem Rezirkulationssystem verbunden sein, um das überschüssige und gebrauchte Prozess-Fluid aus der Behandlungskammer zu einem Abgabetank zu führen.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das System eine Träger-Vorrichtung, um eine Mehrzahl von Werkstücken zu halten. Die Träger-Vorrichtung ist im Hohlraum der Behandlungskammer positioniert und dreht sich innerhalb der Behandlungskammer, um zu ermöglichen, dass die Werkstücke besser mit dem gesprühten Prozess-Fluid bedeckt werden. Bei einer Ausführungsform hat die Träger-Vorrichtung eine Mehrzahl von Positionier-Elementen auf der Länge ihres Körpers. Die Positionier-Elemente werden verwendet, um die Halbleiter-Werkstücke an einer spezifischen Stelle in der Träger-Vorrichtung zu halten und um einen Spalt zwischen benachbarten Halbleiter-Werkstücken vorzusehen. Weiters drehen sich infolge der Geometrie der Positionier-Elemente der Träger-Vorrichtung die Werkstücke in der Träger-Vorrichtung im Allgemeinen sowohl mit der Träger-Vorrichtung als auch etwas unabhängig von der Drehung der Träger-Vorrichtung.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das System eine Rotoreinheit. Die Rotoreinheit ist im Hohlraum der Behandlungskammer positioniert, und die Träger-Vorrichtung ist allgemein in einem Hohlraum der Rotoreinheit positioniert. Ein zur Behandlungskammer gehörender Motor treibt die Rotoreinheit an, um die Rotoreinheit innerhalb des Hohlraums des Kammerkörpers zu drehen. Die Rotoreinheit vermittelt danach der Träger-Vorrichtung und den darin befindlichen Halbleiter-Werkstücken eine Drehbewegung.
Jeder der beschriebenen Aspekte der Erfindung kann ein oder mehrmals kombiniert und/oder wiederholt werden, um optimale Ergebnisse zu erlangen. Die Erfindung erstreckt sich auch auf Teilkombinationen der beschriebenen Aspekte. Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schaubildliche Ansicht einer (Ein-)Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Halbleiter-Werkstück vor dem Dünnen.
1B ist eine Querschnittsansicht der in 1A gezeigten Spanneinrichtung samt Werkstück.
1C ist eine vergrößerte Teilansicht der in 1B gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück;
1D ist eine auseinander gezogene Querschnittsansicht der in 1A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks.
1E ist eine vergrößerte Teilansicht der Spanneinrichtung und des Werkstückteils, in 1D als X bezeichnet gezeigt.
2A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
2B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 2A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück.
3A ist eine Querschnittsansicht von noch einer anderen Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
3B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 3A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück. 4A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
4B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 4A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück.
5A ist eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
5B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 5A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück.
6A ist eine Querschnittsansicht von noch einer anderen Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
6B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 6A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück.
7A ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Spanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem darin befestigten Werkstück vor dem Dünnen.
7B ist eine vergrößerte Teilansicht der in 7A gezeigten Spanneinrichtung und des Werkstücks und zeigt das Zusammenwirken zwischen Spanneinrichtung und Werkstück.
8 und 9 sind Flussdiagramme und veranschaulichen Aspekte von Prozessabläufen die zum Verständnis der Erfindung beitragen.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Werkstücks, gedünnt gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Querschnittsansicht des in 10 gezeigten, gedünnten Halbleiter-Werkstücks.
12 ist eine schaubildliche Ansicht eines Werkzeugs zur Behandlung von Halbleiter-Werkstücken.
13 ist eine schaubildliche Ansicht des Werkzeugs der 12, wobei eine Platte entfernt ist, um eine geneigte Arbeitsstation im Werkzeug zu offenbaren.
14 ist eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform einer Behandlungskammer, die in einer Arbeitsstation des Werkzeugs der 12 verwendet wird.
15 ist eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform einer Trägereinheit zur Verwendung mit einer Behandlungskammer;
16 ist eine Schnittansicht der Trägereinheit, etwa entlang der Linie A-A der 15;
17 ist eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Trägereinheit zur Verwendung mit der Behandlungskammer der 14;
18 ist eine schaubildliche Vorderansicht der Rotoreinheit, die im Bearbeitungssystem für die Werkstücke verwendet wird;
19 ist eine auseinandergezogene Rückansicht der Rotoreinheit der 18;
20 ist eine schaubildliche Vorderansicht der Behandlungskammer der 14;
21 ist eine schaubildliche Rückansicht der Behandlungskammer der 14;
22 ist eine hintere Querschnittsansicht der Behandlungskammer der 21;
23 ist ein Längsschnitt durch die Abzugs- und Abflusseinheiten der Behandlungskammer der 21;
24 ist ein Längsschnitt durch die Sprüheinheit der Behandlungskammer der 21;
25 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Dünnen eines Werkstücks in einer Behandlungskammer veranschaulicht;
26 ist ein Ablaufdiagramm, das eine schematische Darstellung einer Prozessfluid-Abgabe veranschaulicht; und
27 ist eine schematische Darstellung eines Werzeugs, das die Behandlungskammer der 14 beinhaltet.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG
A. SPANNEINRICHTUNG ZUM TRAGEN EINES HALBLEITER-WERKSTÜCKS
In 1A-1E ist eine Spanneinrichtung, nachstehend kurz Spannfutter 10, zum Tragen eines Halbleiter-Werkstücks 50 während der Bearbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Spannfutter 10 besteht aus einem Tragkörper 12, einem Halter 14 und Dichtungselementen 16, 24. Der Halter 14 hat zwei Nuten oder Ausnehmungen 18. Die Dichtungselemente 16, 24 sind jeweils in den ringförmigen Nuten untergebracht. Der Halter 14 hat vorzugsweise die Form eines Ringes und ist lösbar am Tragkörper 12 angebracht. Bei Verwendung ist das Werkstück 50, das eine Vorrichtungsseite 51, eine Fase (d.h. eine periphere Kante) 52 und eine Rückseite 53 hat, auf einer Trägerfläche 18 des Tragkörpers 12 des Spannfutters 50 mit der Vorrichtungsseite 51 nach unten platziert. Der Halter 14 wird dann am Außenumfang des Tragkörpers 12 befestigt. Wie insbesondere in 1C gezeigt, erstreckt sich, wenn der Halter 14 am Tragkörper 12 in Eingriff ist, der Halter 14 um das äußere Ende des Tragkörpers 12 und bedeckt einen peripheren Teil der Rückseite des Werkstücks 50, wobei er das Werkstück 50 im Spannfutter 10 sichert.
In der Eingriffsstellung bedeckt vorzugsweise der Halter 14 nur einen kleinen peripheren Teil der Rückseite 53 des Werkstücks 50 und lässt einen Großteil der Rückseite 53 des Werkstücks 50 exponiert. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der vom Halter 14 bedeckte Flächenbereich der Rückseite 53 von der Fase 52 um eine Distanz von etwa 1-10 mm, mehr bevorzugt zwischen etwa 1-5 mm, insbesondere zwischen etwa 2-4 mm nach innen. Vorzugsweise bleiben mindestens 95% (oder sogar 97% bis 99%) des Oberflächenbereichs der Rückseite 53 des Werkstücks 50 exponiert. Der exponierte Teil der Rückseite 53 des Werkstücks 50 wird dann einem Prozessfluid ausgesetzt und auf eine gewünschte Dicke gedünnt. Als Ergebnis der Bedeckung des peripheren Teils der Rückseite 53 des Werkstücks 50 kann während des Dünnens das Prozessfluid nicht mit dem Umfang der Rückseite 53 des Werkstücks 50 interagieren. Demgemäß bleibt der Umfang der Rückseite 53 des Werkstücks 50 im Wesentlichen gleich wie in seiner Form, Konfiguration und Dicke vor dem Dünnen. Für die Zwecke dieser Erfindung wird das Halbleitermaterial, das am Umfang des Werkstücks 50 nach dem Dünnen verbleibt, als Rand bezeichnet. Es ist der Rand, der dem gedünnten Werkstück 50 Festigkeit verleiht und ermöglicht, dass automatisierte Manipulationsgeräte die gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeiteten gedünnten Halbleiter-Werkstücke 50 handhaben.
Unter Bezugnahme auf die 1D und 1E hat der Halter 14 zu seiner leichteren Befestigung am Tragkörper 12 einen Eingriffsteil 20, der mit einer im Tragkörper 12 gebildeten Vertiefung 22 zusammenarbeitet. Auf diese Weise wird eine einfache mechanische Schnappverbindung zwischen dem Halter 14 und dem Tragkörper 12 erreicht. Obwohl nicht in 1A-1D gezeigt, inkludiert die vorliegende Erfindung eine Konfiguration, bei welcher sich der Eingriffsteil 20 vom Tragkörper 12 weg erstreckt und mit einer im Halter 14 gebildeten Ausnehmung 22 zusammenarbeitet, um den Halter 14 und den Tragkörper 12 lösbar zu verbinden. Bei jeder Konfiguration sind vorzugsweise der Eingriffsteil 20 und die Ausnehmung 22 zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungselement 16, 24 positioniert.
Unter Bezugnahme auf 1C hat der Halter 14 ein äußeres peripheres Ende 30 mit einer abgewinkelten Oberfläche 32. Wenn der Halter 14 am Tragkörper 12 befestigt ist, passen die abgewinkelte Oberfläche 32 des Außenumfangsendes 30 des Halters 14 mit einer abgewinkelten Oberfläche 34 am äußeren peripheren Ende des Tragkörpers 12 zusammen, um eine Kerbe 36 zu bilden. Die Kerbe 36 nimmt ein (nicht dargestelltes) Werkzeug auf und erleichtert das Entfernen des Halters 14 vom Tragkörper 12.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 1E hat der Tragkörper 12 eine in seinem Umfang gebildete Lippe oder Stufe 26. Die Lippe 26 wirkt, um das Werkstück 50 zu registrieren oder zu führen, wenn es in das Spannfutter 10 eingebracht wird. Bei korrekter Ausrichtung ruht das Werkstück 50 vollständig auf der Tragfläche 28 des Tragkörpers 12. Wenngleich das Spannfutter jede beliebige Form haben kann (z.B. quadratisch, rechteckig, kreisförmig usw.), wie in den 1A-1E gezeigt, ist das Spannfutter in einer bevorzugten Ausführungsform scheibenförmig und hat einen Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks 50 ist.
In 2A-2B ist eine alternative Ausführungsform eines Spannfutters 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie das in den 1A-1E gezeigte Spannfutter 10 inkludiert das Spannfutter 10 einen Tragkörper 12 und einen Halter 14. Der Halter 14 hat ein erstes und ein zweites Dichtungselement 16, 24 innerhalb ringförmiger Nuten 18, 38 angeordnet. Der mechanische Befestigungsmechanismus in der in den 2A-2B gezeigten Ausführungsform ist jedoch etwas verschieden von dem in den 1A-1E gezeigten Mechanismus. Ein Eingriffsteil 20 erstreckt sich vom Außenumfang des Tragkörpers 12 weg. Der Halter 14 hat wiederum eine Ausnehmung 22, die mit dem Eingriffsteil 20 des Tragkörpers 12 zusammenarbeitet, um einen einfachen Schnappeingriff vorzusehen, der den Halter 14 am Tragkörper 12 befestigt. Ein oberer Teil des Halters 14, einschließlich des Dichtungselements 16, bedeckt die Ausschlusszone der Rückseite 53 des Werkstücks 50 in der Eingriffsposition. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform hat der Halter 14 eine Mehrzahl von Spülöffnungen 40, damit Prozessfluid aus den im Spannfutter 10 gebildeten Hohlräumen entweichen kann. Ein unterer Teil 42 des Halters 14, der die mechanische Schnappverbindung mit dem Eingriffsteil 20 schafft, bildet eine ringförmige Ausnehmung 44 mit einem dazu passenden unteren Teil 46 des Tragkörpers 12. Ein (nicht dargestelltes) Werkzeug kann in die ringförmige Ausnehmung 44 eingeführt werden, so dass der Halter 14 nach Beendigung der Bearbeitung vom Tragkörper 12 des Spannfutters 10 einfach abgesprengt (popped off) werden kann.
Bei den Ausführungsformen mit zwei Dichtungselementen 16, 24 (wie in den 1A-1E und 2A-2B gezeigt) schafft das Dichtungselement 16 eine flexible Schnittstelle und Abdichtung zwischen dem Werkstück 50 und dem Halter 14, um zu verhindern, dass Prozessfluid zur Vorrichtungsseite 51 und Fase 52 des Werkstücks 50 gelangen kann. Diese flexible Schnittstelle nimmt auch einen Teil von der Spannung, die während des Zusammenbaus und Zerlegens des Spannfutters 10 auf das Werkstück 50 ausgeübt wird. Das Dichtungselement 24 erzeugt eine flexible Schnittstelle zwischen dem Halter 14 und dem Tragkörper 12 und hilft ebenfalls, einen Teil der Spannung wegzunehmen, die während des Zusammenbaus und Zerlegens des Spannfutters 10 auf das Werkstück 50 ausgeübt wird.
In den 3A-3B bis 7A-7B sind verschiedene Ausgestaltungen des Spannfutters 10 mit nur einem einzigen Dichtungselement 16 gezeigt. Im Besonderen zeigen die 3A-3B ein Spannfutter 10 mit einem Halter 14, einem Tragkörper 12 und einem Eingriffsmechanismus ähnlich dem in den 2A-2B gezeigten und oben beschriebenen Eingriffsmechanismus. Der Halter 14 hat jedoch nur eine einzige ringförmige Nut 18, die dazu ausgelegt ist, das Dichtungselement 16 aufzunehmen. Bei dieser Ausführungsform ist die ringförmige Nut 18 V-förmig und nimmt ein quadratisch geformtes, komprimierbares Dichtungselement 16 auf. Vorzugsweise hat das quadratisch geformte Dichtungselement 16 halbkreisförmige Verlängerungen, die von jeder Ecke abstehen, um einen adäquaten Sitz in der Nut 18 zu gewährleisten.
Die 4A-4B und 5A-5B zeigen Spannfutter 10 mit einem Eingriffsring 48, der um den Umfang herum am unteren Außenumfang des Tragkörpers 12 befestigt ist. Der Eingriffsring 48 erstreckt sich radial vom Tragkörper 12 nach außen, was eine Abstufung zwischen dem Tragkörper 12 und dem Eingriffsring 48 schafft und einen Eingriffsteil 20 bildet. Der Halter 14 hat einen unteren Teil 42 mit einer darin gebildeten U-förmigen Ausnehmung 22. Die U-förmige Ausnehmung 22 nimmt den Eingriffsteil 20 auf. Der untere Teil 42 des Halters 14 hat eine Verlängerung 49, die sich um den Eingriffsteil 20 herum erstreckt, um eine mechanische Schnappverbindung zwischen dem Halter 14 und dem Eingriffsring 46 des Tragkörpers 12 zu bilden. In 4A-4B hat der Halter 14 eine zweistufige ringförmige Nut 18, die ein Dichtungselement 16 aufnimmt, das einen oberen Teil mit einer Breite zum Einfügen in eine Stufe der ringförmigen Nut 18 und einen unteren Teil mit einer zweiten Breite zum Einfügen in die zweite Stufe der ringförmigen Nut 18 hat. In 5A-5B hat der Halter 14 eine einzelne V-förmige ringförmige Nut 18 zum Aufnehmen des Dichtungselements 16, welches in dieser Ausführungsform ein komprimierbarer O-Ring ist.
6A-6B veranschaulichen eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Spannfutters 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform hat der untere Teil 42 des Halters 14 eine Innenseitenwand 60 mit einem konvexen Vorsprung 62, welcher von dieser nach außen ragt. Der Tragkörper 12 hat eine Endwand 64 mit einer konkaven Ausnehmung 66 zum Aufnehmen des konvexen Vorsprungs 62 der Innenseitenwand 60 des unteren Teils 42 des Halters 14. Auf diese Weise steht der Halter 14 mit dem Tragkörper 12 in Eingriff und sichert das Werkstück 50 an der Tragfläche 28 des Spannfutters 10.
Bei den Ausführungsformen mit lediglich einem einzigen Dichtungselement 16 (wie in den 3A-3B bis 6A-6B geoffenbart) erzeugt das Dichtungselement 16 eine flexible Schnittstelle zwischen dem Werkstück 50 und dem Tragkörper 12, um zu verhindern, dass Prozessfluid mit der Vorrichtungsseite 51 und der Fase 52 des Werkstücks interagiert, und um eine auf das Werkstück während des Zusammenbau/Zerlegungs-Vorgangs ausgeübte Spannung wegzunehmen.
In 7A-7B ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Spannfutters 10 gezeigt, welche den Halter 14 und das Dichtungselement 16 früherer Ausführungsformen vereinigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Halter 14 ein einstückiger, komprimierbarer kranzförmiger Ring mit einer ringförmigen Nut 18, die in Umfangsrichtung durch die Mitte des Halters 14 läuft. Der Tragkörper 12 hat ein äußeres Ende 13, welches in die ringförmige Nut 18 im Halter 14 eingefügt ist. Der Halter 14 bleibt am Tragkörper 12 infolge einer Kompressionskraft in Eingriff, die vom Halter 14 auf den Tragkörper 12 und das Werkstück 50 ausgeübt wird. In der befestigten Position ist auch ein Außenumfangsteil des Werkstücks 50 (d.h. die Ausschlusszone) innerhalb der ringförmigen Nut 18 positioniert. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform schafft der Halter 14 eine Abdichtung an der Rückseite 53 des Werkstücks 50, was verhindert, das während der Bearbeitung Prozessfluid zur Fase 52 und zur Vorrichtungsseite 51 des Werkstücks 50 gelangen kann.
Es werden nun geeignete Materialien zur Verwendung bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Spannfutters 10 besprochen. Im Allgemeinen kann das Spannfutter 10 aus einer Reihe verschiedener Polymermaterialien erzeugt werden, die stabil und chemisch sehr widerstandsfähig sind. Vorzugsweise weist der Tragkörper 12 Polytetrafluorethylen und der Halter 14 vorzugsweise ein Fluorpolymer, wie Polyvinylidenfluorid, auf, das von Atofina Chemicals unter der Handelsbezeichnung KYNAR verkauft wird. Bei den in den 7A-7B veranschaulichten Ausführungsform besteht der Halter 14 vorzugsweise aus einem Material mit einer Durometer-Härte, die kleiner als jener eines Fluorpolymers, jedoch größer als jene der nachstehend in Bezug auf die Dichtungselemente besprochenen Elastomermaterialien ist. Das heißt, aus einem Material, das komprimierbar genug ist, um eine Dichtung mit dem Werkstück 50 zu bilden, aber steif genug ist, um dem Halter 14 eine Struktur zu verleihen, um den Tragkörper 12 aufzunehmen. Bei jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird es, um die Befestigbarkeit des Halters 14 am Tragkörper 12 zu verbessern, bevorzugt, dass der Tragkörper 12 aus einem Material mit einer Durometer-Härte besteht, die größer ist als die Durometer-Härte des Materials, aus welchem der Halter 14 gebildet ist.
Wie in den 1A-1E, 2A-2B, 5A-5B und 6A-6B veranschaulicht, sind die Dichtungselemente 16, 24 vorzugsweise wie ein „O-Ring" geformt, doch wird in Erwägung gezogen, dass andere Formen ebenso gut verwendet werden können (wie z.B. in den 3A-3B und 4A-4B gezeigt). Die Dichtungselemente 16, 24 sind vorzugsweise aus einem komprimierbaren Material gebildet, das eine Durometer-Härte gleich oder größer als 50 hat. Zu den spezifischen Beispielen für geeignete Elastomermaterialien zählen: ein Perfluorelastomer, das von DuPont unter der Warenbezeichnung Kalrez verkauft wird; ein Perfluorelastomer, das von Greene, Tweed & Co. unter der Warenbezeichnung Chemraz verkauft wird; Fluorelastomere, die von DuPont unter der Warenbezeichnung Viton verkauft werden; und Kohlenwasserstoff-Elastomere, die unter der Warenbezeichnung EPDM verkauft werden.
B. VERFAHREN ZUM DÜNNEN EINES EINZELNEN HALBLEITER-WERKSTÜCKS
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Werkstück-Dünnungsverfahren, deren Beschreibung zum Verständnis der Erfindung beitragen, veranschaulicht 8 eine Ausführungsform eines Verfahrens, das durchführbar ist, wenn das oben beschriebene Spannfutter 10 und Werkstück 50 verwendet werden, um die Rückseite 53 des Werkstücks zu dünnen. Bei Schritt 200 wird ein Werkstück 50 vorgesehen, das eine Vorrichtungsseite 51, eine Fase 52 und eine Rückseite 53 aufweist. Die Rückseite 53 des Werkstücks 50 hat einen bestimmten Oberflächenbereich, je nach seinen Abmessungen. Das Werkstück 50 hat auch eine bestimmte Dicke.
Bei Schritt 210 wird ein Werkstück 50 auf eine Tragfläche 28 des Spannfutters 10 mit der Vorrichtungsseite 51 unmittelbar angrenzend an den Tragkörper 12 des Spannfutters 10 platziert. Der Halter 14 wird am Tragkörper 12 angebracht, so dass ein peripherer Teil (z.B. die Ausschlusszone des Werkstücks 50) der Rückseite 53 des Werkstücks 50 bedeckt ist. Im Schritt 210 wird das Werkstück 50 am Spannfutter 10 befestigt. Infolge der Konfiguration des Spannfutters 10 ist nach dem Anbringen des Halters 14 am Tragkörper 12 in Schritt 220 ein Großteil (und vorzugsweise mindestens 95%, mehr bevorzugt mindestens 97%, und insbesondere mindestens 99%) der Rückseite 53 des Oberflächenbereichs exponiert, während ein kleiner peripherer Teil der Rückseite 53 des Werkstücks 50 bedeckt ist.
Das Werkstück 50 wird dann in Schritt 230 auf eine gewünschte Dicke gedünnt, indem ein Prozessfluid auf die exponierte Rückseite 53 des Werkstücks aufgebracht wird. Infolge der überlappenden Konfiguration des Halters 14 werden durch Dünnen der exponierten Rückseite 53 des Werkstücks in Schritt 240 ein Rand und ein Hauptkörper im Werkstück 50 gebildet. Der Rand wird am Außenumfang des Werkstücks 50 gebildet und hat eine Dicke (RT – rim thickness), und der Hauptkörper des Werkstücks hat eine Dicke (MBT – main body thickness). Bei der bevorzugten Ausführungsform der 8 ist MBT weniger als etwa 50% von RT. Eine gewünschte MBT ist vorzugsweise weniger als etwa 40% der RT, mehr bevorzugt weniger als etwa 30% der RT; insbesondere weniger als etwa 20% der RT, und sogar weniger als etwa 10% der RT. Es sei verstanden, dass nach dem Dünnen des Werkstücks 50 die RT im Wesentlichen dieselbe wie die Dicke des Werkstücks 50 vor dem Dünnungsprozess sein sollte. So ist bei herkömmlichen 200 mm- und 300 nun-Werkstücken die RT nach dem Dünnen etwa 725 Mikron. Und die RT eines herkömmlichen 150 mm-Werkstücks nach dem Dünnen ist etwa 650 Mikron.
Es ist jedoch möglich, ein Werkstück 50 zu bearbeiten, welches zuvor gemäß irgendeinem anderen Verfahren, z.B. mechanischem Abschleifen, gedünnt worden ist. So kann ein Werkstück 50 mit einer Dicke von irgendwo zwischen 150 und 725 Mikron gemäß der vorliegenden Erfindung gedünnt werden, um ein Werkstück 50 mit einem Rand mit einer RT im Bereich von im Wesentlichen derselben Dicke wie das Werkstück 50 (d.h. etwa 150-725 Mikron, sogar etwa 600-725 Mikron, oder sogar etwa 300-735 Mikron) und einem Hauptkörper mit einer MBT im Bereich von 25-300 Mikron, vorzugsweise im Bereich von etwa 100-125 Mikron, mehr bevorzugt im Bereich von 50-100 Mikron, insbesondere im Bereich von 25-50 Mikron, zu haben.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 9 ist eine andere Ausführungsform eines Verfahrens gezeigt, das durchgeführt werden kann, wenn das oben beschriebene Spannfutter 10 verwendet wird, um ein Werkstück 50 zu dünnen. Bei Schritt 300 wird ein Werkstück 50 mit einer Dicke WPT vorgesehen. Das Werkstück 50 hat eine Vorrichtungsseite 51, eine Fase 52 und eine Rückseite 53. In Schritt 310 wird das Werkstück 50 so auf das Spannfutter 10 gebracht, dass die Vorrichtungsseite 51 direkt benachbart dem Tragkörper 12 des Spannfutter 10 ist. In Schritt 320 wird der Halter 14 am Tragkörper 12 angebracht, so dass ein peripherer Teil der Rückseite 53 des Werkstücks 50 bedeckt wird. In diesem Schritt wird das Werkstück 50 am Spannfutter 10 befestigt. Infolge der Konfiguration des Spannfutters 10 ist, wenn der Halter 14 am Tragkörper 12 befestigt ist, mit Ausnahme der bedeckten Ausschlusszone im Wesentlichen die gesamte Rückseite des Werkstücks 50 exponiert.
Noch immer unter Bezugnahme auf 9 werden bei Schritt 330 das Spannfutter 10 und Werkstück 50 in einer Behandlungskammer platziert. Die Behandlungskammer kann manuell betrieben oder automatisiert sein und befindet sich vorzugsweise innerhalb einer Sprühsäure-Werkzeugplattform wie jene, die von Semitool, Inc. von Kalispell, Montana, erhältlich ist. Sobald sie sich in der Behandlungskammer befinden, wird ein Prozessfluid auf die exponierte Rückseite 53 des Werkstücks 50 in Schritt 340 angewendet. Der Dünnungsprozess des Schritts 340 umfasst vorzugsweise ein herkömmliches nass-chemisches Ätzverfahren oder ein Polierverfahren. Bei jedem Verfahren besteht das Prozessfluid vorzugsweise aus einem oder einer Kombination von: entionisiertem Wasser, Wasserstoffperoxid, Ozon, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure. Eine Reihe anderer saurer und basischer Lösungen kann ebenso verwendet werden, je nach der besonderen zu behandelnden Oberfläche und dem Material, das zu entfernen ist.
Das Prozessfluid kann auf das Werkstück in jeder herkömmlichen Weise aufgebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch das Prozessfluid durch eine Düse oder eine Mehrzahl von Düsen auf die Rückseite 53 des Werkstücks 50 gesprüht. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden das Spannfutter 10 und Werkstück 50 in ein Volumen von Prozessfluid oder der Reihe nach in eine Mehrzahl von Volumina desselben Prozessfluids (bei verschiedenen Konzentrationen oder Temperaturen) oder von verschiedenen Prozessfluiden eingetaucht.
Je nach der Zusammensetzung des zu entfernenden Materials und der Menge des zu entfernenden Materials (d.h. der gewünschten Enddicke des Werkstücks) hat das Prozessfluid eine gewünschte Konzentration, Temperatur und Strömungsrate. Durch Überwachung und Beibehaltung dieser Prozessfluid-Variablen kann das Prozessfluid auf die exponierte Rückseite 53 des Werkstücks 50 mit einer ersten Ätzrate und danach mit einer zweiten Ätzrate aufgetragen werden. Vorzugsweise ist die erste Ätzrate größer als die zweite Ätzrate. Das heißt, das Halbleitermaterial wird zuerst rasch und danach langsamer weggeätzt, wenn sich die Dicke des Werkstücks 50 der gewünschten Dicke annähert.
Unter Bezugnahme auf Schritt 350 der 9 bildet der Dünnungsprozess einen Rand 70 und einen Hauptkörper 72 im Werkstück 50. Der Dünnungsprozess wird durchgeführt, bis der Hauptkörper 72 eine gewünschte Dicke MBT (main body thickness) erreicht. Vorzugsweise ist die MBT kleiner als 50% der WPT (work piece thickness), mehr bevorzugt kleiner als 40% der WPT, noch mehr bevorzugt kleiner als 30% der WPT, insbesondere kleiner als 20% der WPT, und besonders bevorzugt kleiner als 10% der WPT. Es ist bevorzugt, die Dicke des Hauptkörpers 72 des Halbleiter-Werkstücks 50 während des gesamten Dünnungsprozesses zu messen. Dies kann erreicht werden, indem herkömmliche Infrarot-Überwachungstechnologie in der Behandlungskammer verwendet wird, oder mittels jeder anderen bekannten Messtechnik, wie einer kapazitiven Messtechnik. Falls notwendig können die oben beschriebenen Prozessfluid-Variablen auf Basis der kontinuierlichen Überwachung der Werkstück-Dicke eingestellt werden.
In Schritt 360 wird das gedünnte Werkstück 50 gespült und getrocknet. Beispielsweise kann das Werkstück mit einem Strom von entionisiertem Wasser, Stickstoff oder Phosphorsäure während des Spülschritts besprüht und dann einer beliebigen oder mehreren bekannten Trocknungstechniken unterzogen werden. Schließlich wird das Werkstück 50 aus dem Spannfutter entfernt (Schritt 370), und das gedünnte Werkstück wird in eine Mehrzahl von Chips („dies") geteilt („diced") (Schritt 380).
C. CHARGEN-BEHANDLUNGSKAMMER UND SYSTEM ZUM DÜNNEN VON HALBLEITER-WERKSTÜCKEN
Das Dünnen des Halbleiter-Werkstücks 50 kann gemäß der vorliegenden Erfindung an einem einzelnen Werkstück 50 oder gleichzeitig an einer Mehrzahl von Werkstücken 50 durchgeführt werden. Beim Dünnen einer Mehrzahl von Werkstücken 50 ist es wünschenswert, jedes Werkstück 50 in ein entsprechendes Spannfutter 10 zu platzieren und danach die Mehrzahl von Spannfuttern 10 und Werkstücken 50 in einem Träger zu platzieren, wie die Träger, die in den zugleich anhängigen US-Patentanmeldungen Nr. 10/200,074 und 10/200,075 geoffenbart sind, deren Offenbarung durch Hinweis darauf hierin mit einbezogen ist. Sobald die Mehrzahl von Werkstücken 50 (und zugehörigen Spannfuttern 10) im Träger platziert sind, wird der Träger in ein Behandlungsgefäß geladen und ein Prozessfluid auf die exponierten Rückseiten 53 der Mehrzahl von Werkstücken 50 aufgebracht. Um eine adäquate Aufbringung des Prozessfluids auf die Werkstücke 50 zu gewährleisten, ist es bevorzugt, die Spannfutter 10 oder den Träger, oder beides, im Behandlungsgefäß während der Behandlung zu drehen. Das Behandlungsgefäß kann ein allein stehendes Werkzeug oder eine von einer Mehrzahl von Arbeitsstationen sein, die ein größeres Werkstück 50-Behandlungssystem bilden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 12, 13 und 27 ist eine Maschine oder ein Werkzeug 410 für die Bearbeitung von Werkstücken 412 gezeigt. Das Werkzeug 410 inkludiert vorzugsweise einen Schrank 414, der ein erstes Behandlungsmodul 416 und ein zweites Behandlungsmodul 418 aufnimmt, es sei jedoch verstanden, dass auch zusätzliche „work-inprogress"-Baugruppen oder Module im Werkzeug 410 vorgesehen sein können. Das erste Behandlungsmodul 416 ist typischerweise eine Behandlungskammer zum Dünnen der Halbleiter-Werkstücke 412, wie die in 14 gezeigte Behandlungskammer 420, und das zweite Behandlungsmodul 418 ist typischerweise eine Trocknungs- und Spülkammer 422 zum Trocknen und Spülen der Werkstücke 412, nachdem sie gedünnt worden sind. Das Werkzeug 410 hat auch einen elektronischen Steuerbereich 425, der einer derartigen Einrichtung zugeordnet ist, wie eine Steuerkonsole 424, eine Anzeige 426 und einen Prozessor zum Steuern und Überwachen des Betriebs des Systems. Außerdem hat das Werkzeug 410 noch ein Modul 427, in welchem die „work-in-process"-Baugruppen untergebracht sind. Andere Merkmale und Komponenten des Systems werden im Detail hierin beschrieben.
Wie oben erklärt, wird im vorliegenden System eine Mehrzahl von Werkstücken 412 in der Behandlungskammer 420 gedünnt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird, vor dem Platzieren in der Behandlungskammer 420, jedes Werkstück 412 in einem separaten Spannfutter 430 zur Bearbeitung montiert. Die Anordnung zwischen dem Werkstück und verschiedene Spannfutter-Konfigurationen wurden im Detail voranstehend in Verbindung mit den 1-7 beschrieben. Eine Mehrzahl von montierten Werkstücken werden dann in eine Trägereinheit 452 zum Halten einer Mehrzahl von Werkstücken 412 platziert. Unter Bezugnahme auf die 15-16 hält die Trägereinheit 452 allgemein die Werkstücke 412 um einen peripheren Teil derselben herum fest. Bei dieser Ausführungsform weist die Trägereinheit 452 einen ersten Trägerteil 454 und einen zweiten Trägerteil 456 auf, die zur Bildung der ganzen Trägereinheit 452 verbunden sind. Etwa 25 Werkstücke 412 können innerhalb dieser Trägereinheit 452 gehalten werden. Jeder Trägerteil 454, 456 hat eine Mehrzahl von Tragschenkeln 458, um der Trägereinheit 452 Starrheit zu verleihen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in 15 gezeigt, hat jeder Trägerteil 454, 456 vier radial abstehende und allgemein in gleichem Abstand voneinander befindliche Tragschenkel 458. Der Abstand zwischen den Tragschenkeln 458 ermöglicht es dem Prozessfluid, die Werkstücke 412 in der Behandlungskammer 420 zu erreichen. Weiters haben die Tragschenkel 458 eine Mehrzahl von sie durchsetzenden Öffnungen 460, um das Gewicht der Trägerteile 454, 456 zu verringern. Wie in 15 gezeigt stehen, wenn die ersten und zweiten Trägerteile 454, 456 verbunden sind, erste und zweite Eingriffsteile 457, 459 von der Trägereinheit 452 ab. Die Eingriffsteile 457, 459 passen mit der (nachstehend erklärten) Rotoreinheit 474 zusammen, um die Trägereinheit 452 innerhalb der Rotoreinheit 474 in ihrer Position zu halten.
Die Trägereinheit 452 hat einen zentralen Bohrungsbereich 462. An einem Umfang des zentralen Bohrungsbereichs 462 hat die Trägereinheit 452 eine Mehrzahl von Positionierelementen 464, die die Halbleiter-Werkstücke 412 innerhalb der Trägereinheit 452 positionieren und halten. Die Positionierelemente 464 sehen einen Abstand (Spalt) zwischen benachbarten Werkstücken 412 in der Trägereinheit 452 vor, um es dem Prozessfluid zu ermöglichen, mit der gesamten Rückseite der Werkstücke 412 zu interagieren. Wie am besten in 16 gezeigt, tragen die Positionierelemente 464 dazu bei, die Werkstücke 412, die in den Spannfuttern 430 wie oben erklärt montiert sind, hochkant in der Trägereinheit 452 zu halten. Dennoch erlaubt die Geometrie der Positionierelemente 464 im Allgemeinen den Werkstücken 412 eine geringe freie Bewegung sowohl axial als auch unter Drehung, wenn sie in der Trägereinheit 452 positioniert sind. Somit können sich die Werkstücke 412 Eine andere Trägereinheit 466 ist in 17 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform hat die Trägereinheit 466 eine erste Stirnplatte 468, eine zweite Stirnplatte 470 und eine Mehrzahl von Verbindungsteilen 472, die sich zwischen der ersten Stirnplatte 468 und der zweiten Stirnplatte 470 erstrecken. Zumindest einer der Verbindungsteile 472 hat Positionierelemente 464, die von diesem abstehen und radial nach innen ragen, um die Werkstücke 412 innerhalb der Trägereinheit 466 zu positionieren und festzuhalten. Wie bei der oben beschriebenen Trägereinheit 452 helfen die Positionierelemente 464 in dieser Trägereinheit 466, die in den Spannfuttern 430 gesicherten Werkstücke 412 hochkant in der Trägereinheit 468 zu halten. Weiters ermöglichen, wie bei der oben beschriebenen Trägereinheit, die Positionierelemente 464 den Werkstücken 412 eine geringfügige freie Bewegung, sowohl axial als auch drehend, wenn sie in der Trägereinheit 466 positioniert sind. Die Trägereinheiten 452, 466 können zur Behandlung von Werkstücken 412 verschiedener Größen verwendet werden, sie sind jedoch typischerweise so konfiguriert, um Werkstücke 412 einer Größe zu behandeln, wie Halbleiter-Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm oder 300 mm.
Nachdem die passende Trägereinheit (für Beispielszwecke wird in der weiteren Beschreibung die Trägereinheit 452 verwendet) mit den Werkstücken 412 beschickt worden ist, wird sie in eine Rotoreinheit 474 eingesetzt, die im Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 enthalten ist. Ein Beispiel für eine Rotoreinheit 474 ist in den 18 und 19 gezeigt, und ein Beispiel für eine mit einer Trägereinheit 452 beschickte Rotoreinheit 474 ist in 14 gezeigt. Die Rotoreinheit 474 weist im Allgemeinen einen allgemein zylinderförmigen Rotor 476, eine im Allgemeinen kreisförmige Basisplatte 478 und eine Antriebswelle 480 auf. Der Rotor 476 hat einen Außenring 482, eine Basis 484 und eine Mehrzahl von Verbindungselementen 486, die sich zwischen der Basis 484 und dem Außenring 482 erstrecken. Ein Hohlraum 488 ist zwischen dem Inneren der Basis 484, den Verbindungselementen 486 und dem Außenring 482 festgelegt. Der Hohlraum 488 ist so geformt, dass er die Trägereinheit 452 aufnimmt. Die Antriebswelle 480 ist mit einer Antriebsplatte 490 verbunden, und diese dreht sind mit der Welle 480. Eine Mehrzahl von Hilfsantriebsstäben 492 ist wiederum mit der Antriebsplatte 490 verbunden. Die Antriebsstäbe 492 erstrecken sich durch die Verbindungselemente 486, um das Antreiben der Rotoreinheit 474 zu unterstützen. Typischerweise besteht der Rotor 476 aus Polytetrafluorethylen, es sich jedoch auch andere Materialien annehmbar. Außerdem bestehen die Hilfsantriebsstäbe 492 aus Kohlenstoff-Graphit, um eine ausreichende Steifigkeit beizubehalten, jedoch das Gewicht zu verringern. Die Antriebswelle 480 und Antriebsplatte 490 bestehen typischerweise aus rostfreiem Stahl oder aus einem anderen geeigneten Material. Eine Dichtung 494 wird verwendet, um zu gewährleisten, dass kein Prozessfluid in die inneren Komponenten der Rotoreinheit 474 eindringt.
Unter Bezugnahme auf die 14 und 22 ist die Trägereinheit 452 in die Rotoreinheit 474 in einen Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 geladen. Die Behandlungskammer 420 weist einen Kammerkörper 496 mit einem ersten Ende 498, einem zweiten Ende 500, einer Außenwand 502 und einer Öffnung 504 am ersten Ende 498 des Kammerkörpers 496 auf, die in den Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 führt. Der Hohlraum 506 ist so geformt, dass er eine Rotoreinheit 474 aufnimmt, die mit einer Trägereinheit 452 befüllt werden soll, welche mit einer Mehrzahl von Werkstücken 412 beladen ist. Der Kammerkörper 496 kann eine Spaltringeinheit 497 aufweisen, welche an das erste Ende 498 des Kammerkörpers 496 angeschlossen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Kammerkörper 496 aus einem im Wesentlichen dicken, etwa 25 mm dicken, Polytetrafluorethylen. Dieses Material ist im Wesentlichen inert gegenüber verschiedenen korrodierenden und kaustischen Ätzmitteln, die beim Ätz-/Dünnungsprozess verwendet werden. Es sei jedoch verstanden, dass andere Materialien, die ähnliche Qualitäten vorsehen, ebenfalls für die Auskleidung verwendet werden könnten. Alternativ kann die Behandlungskammer 420 eine Auskleidung 507 aufweisen, die aus solchen Materialien besteht.
Die Behandlungskammer 420 hat auch verschiedene damit verbundene Einheiten, einschließlich einer Türeinheit 508 und einer Motoreinheit 512. Wie in 14 und 21 gezeigt, weist die Motoreinheit 512 im Allgemeinen einen Motor 514 und eine Montageplatte 516 auf. Der Motor 514 ist mit der Montageplatte 516 verbunden, und die Montageplatte 516 ist wiederum mit dem zweiten Ende 500 des Kammerkörpers 496 der Behandlungskammer 420 verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Motor 512 einen bürstenlosen Gleichstrom-Servomotor auf. Wie in 23 gezeigt, ragt die Antriebswelle 480 der Rotoreinheit 474 aus der Behandlungskammer 420 heraus und durch eine Öffnung 518 im zweiten Ende 500 des Kammerkörpers 496 hindurch. Die Antriebswelle 480 wird in den Motor 514 eingefügt, um zu ermöglichen, dass der Motor 514 die Antriebswelle 480 antreibt, d.h. sie in Drehbewegung versetzt. Demgemäß kann durch die Antriebswelle 480 der Rotoreinheit 474 der Motor 514 die Trägereinheit 452 und die darin befindlichen Werkstücke 412 drehen.
Die Behandlungskammer 420 enthält auch eine Sprüheinheit 510, um Prozessfluid in die Behandlungskammer einzuspritzen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sprüheinheit 510 integral mit der Behandlungskammer 420 ausgebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wie in den 14 und 20-24 gezeigt, hat die Sprüheinheit 510 ein Paar doppelter, überlappender Sprühverteiler 520, um eine gleichmäßigere Abgabe des Prozessfluids vorzusehen. Jeder der Verteiler 520 hat zwei Einlassöffnungen 521, eine Mehrzahl von Düsen 522, die in Düsenaufnahmen 523 positioniert sind, und eine Mehrzahl von Öffnungen 525, durch welche das Prozessfluid aus den Düsen 522 in die Behandlungskammer 420 gesprüht wird. Die Verteiler 520 erhalten das Prozessfluid an der Einlassöffnung 521 von einem Abgabetank 546 und verteilen die Prozessfluide über die Länge des Verteilers 520 zu einer Mehrzahl von Düsen 522, wie in 24 gezeigt. Ein Düsenhalter 524 bedeckt die Düsen 522. Die Düsen 522 sprühen das Prozessfluid in den Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 und auf den exponierten Teil der Werkstücke in der Trägereinheit 452, während sie durch die Rotoreinheit 474 gedreht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat jeder der Verteiler 520 Einlassöffnungen 521 sowohl am ersten Ende 498 als auch am zweiten Ende 500 der Behandlungskammer 420, und Düsen 522, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Behandlungskammer 420 erstrecken. Dies ergibt einen Doppeleinlass für das Prozessfluid in entgegengesetzten Richtungen um den Verteiler 520 herum. Dadurch, dass ein Doppeleinlass für das Prozessfluid in den Verteilern 520 vorgesehen ist, wird der Druckabfall über den Verteiler 520 verringert, und die Strömungsmenge oder das Fluidvolumen, das in die Behandlungskammer 420 eingeleitet werden kann, wird erhöht.
Unter Bezugnahme auf 20 erstreckt sich die Türeinheit 508 angrenzend an das erste Ende 498 des Kammerkörpers 496, um einen Zugang zum Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 vorzusehen. Die Türeinheit 508 bildet vorzugsweise mit dem ersten Ende 498 der Behandlungskammer 420 einen dichten Abschluss. Wie in 20 gezeigt, weist die Türeinheit 508 allgemein eine Tragplatte 526, eine Frontpaneelplatte 528, eine Tür 530 und ein Paar linearer Schienen oder Führungen 532 auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die linearen Schienen 532 Linearantriebe auf. Die Tragplatte 526 ist mit dem Kammerkörper 496 verbunden, um die Türeinheit 508 an der Behandlungskammer 420 zu fixieren. Die Frontpaneelplatte 528 verläuft unterhalb der Tragplatte 526 und sieht eine Stütze für ein unteres Ende der Linearantriebe 532 vor. Die Linearantriebe 532 stützen die Tür 530 und sorgen für das Bewegen der Tür 530 aus einer ersten Position, in welcher die Tür 530 die Öffnung 504 zum Hohlraum 506 des Kammerkörpers 496 dicht verschließt, in eine zweite Position (wie in 20 gezeigt), in welcher der Hohlraum 506 zugänglich ist. Die Tür 530 kann auch ein Fenster 534 zum Ermöglichen einer Einsichtnahme in die Behandlungskammer 420 haben.
Wie am besten in 13 gezeigt, ist die Behandlungskammer 420 allgemein innerhalb des Schranks 414 der Maschine 410 in einem geneigten Winkel fixiert. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Behandlungskammer 420 Montageelemente 536 an den Seiten des Kammerkörpers 596. Die Montageelemente 536 passen mit (nicht gezeigten) Aufnahmeteilen in der Maschine 410 zusammen, um die Behandlungskammer 420 zu tragen. In dieser Ausführungsform fungieren die Montageteile 536 als einzusteckende Paar-Teile, und die Aufnahmeteile fungieren aus aufnehmende Paar-Teile. Es sei jedoch verstanden, dass andere Arten einer Montage möglich sind, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen, einschließlich der Möglichkeit, dass die Montageelemente 536 am Kammerkörper 496 die aufnehmenden Teile und die Aufnahmeelemente in der Maschine 410 die einzusteckenden Teile sein können.
Obgleich die Behandlungskammer 420 horizontal ausgerichtet sein kann, ist sie vorzugsweise in einem geneigten Winkel ausgerichtet. Außerdem ist bei einer bevorzugten Ausführungsform das erste Ende 498 des Kammerkörpers 496 in einem Winkel von beispielsweise 5 bis 30°, und am meisten bevorzugt etwa 10°, nach oben geneigt, so dass das erste Ende 498 der Behandlungskammer 420 auf einem höheren Niveau liegt als das zweite Ende 500 der Behandlungskammer 420. Um eine solche Ausrichtung zu erreichen, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die Aufnahmeelemente im Schrank 414 in einem angemessenen Neigungswinkel vorgesehen. Der Kammerkörper 496 der Behandlungskammer 420 ist mit den Aufnahmeelementen über die Montageelemente 536, wie oben beschrieben, verbunden. Es sei verstanden, dass die Halbleiter-Werkstücke somit in annähernd demselben Neigungswinkel positioniert sind wie die Behandlungskammer 420.
Wie in den 21-23 gezeigt, hat die Behandlungskammer 420 einen Abgas-Abzug 540 und eine Ausgangsöffnung oder einen Abfluss 542. Der Abgas-Abzug 540 zieht Gase und Dämpfe aus dem Hohlraum 506 der Behandlungskammer 420 und über einen Abluft-Auslass 541 ab. In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Abgas-Abzug 540 im Wesentlichen über etwa die gesamte Länge des Kammerkörpers 496. Der Abfluss 542 weist eine Abflussrinne auf, die sich in einer bevorzugten Ausführungsform in ähnlicher Weise im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kammerkörpers 496 erstreckt, um verbrauchtes Prozessfluid und entferntes Silizium nach unten und aus der Behandlungskammer 420 abzulassen. Wie in 22 gezeigt, kann sich der Abzug 540 in einem gegenüberliegenden Teil des Kammerkörpers befinden wie der Abfluss 542. Der Abfluss 542 hat einen Abflussauslass 543, der mit einem Rezirkulationssystem 544 verbunden ist, um den Überschuss und gebrauchtes Prozessfluid und Silizium aus dem Hohlraum des Kammerköreprs 496 der Behandlungskammer 420 abzuleiten. Das Rezirkulationssystem 544 leitet typischerweise den Überschuss und gebrauchtes Prozessfluid aus der Behandlungskammer zum entsprechenden Abgabetank 546. Außerdem können die Prozessfluide und entferntes Silizium aus der Behandlungskammer 420 abgeleitet und, anstatt rezirkuliert zu werden, entsorgt werden. Der Abzug 540 und der Ablauf 542 sind konfiguriert, um überschüssiges/gebrauchtes Prozessfluid und Rauchgase aus der Behandlungskammer in einem einzigen Vorgang zu entfernen. Die Rauchgase ziehen nach oben durch den Abgas-Abzug 540 ab, und das gebrauchte Prozessfluid und Silizium werden nach unten und durch den Ablauf 542 abgelassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das im vorliegenden System benützte Prozessfluid eines oder mehrere von: Wasser, Wasserstoffperoxid, Ozon, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure. Es sind auch andere Prozessfluide möglich. Das Prozessfluid kann gemischt und eingestellt werden, um den spezifischen Bedürfnissen des Systems zu genügen.
Ein Volumen des Prozessfluids ist typischerweise im Abgabetank 546 zur Abgabe an die Behandlungskammer 420 untergebracht. Zusätzliche Komponenten können jedoch als Teil eines Gesamtsystems bei der Abgabe von Fluiden aus dem Abgabetank 546 an die Behandlungskammer 420 vorgesehen sein. Ein Beispiel für ein Fluidabgabe-Schema ist in 26 gezeigt. In diesem Beispiel wird eine Pumpe 548 benutzt, um das Prozessfluid aus dem Abgabetank 546 in die Behandlungskammer 420 zu pumpen. Ein Filter 550 ist zwischen dem Abgabetank 546 und der Behandlungskammer 420 vorgesehen, um das Prozessfluid zu filtern. Außerdem kann ein Konzentrationsmonitor 552 zwischen dem Abgabetank 546 und der Behandlungskammer 420 vorgesehen sein, um die Konzentration des in die Behandlungskammer 420 abgegebenen Prozessfluids zu überwachen. Schließlich wird ein Fluss-(Strömungs)messer 554 benützt, um das Volumen des an die Behandlungskammer 420 abgegebenen Prozessfluids zu überwachen. Auch kann ein Wärmetauscher 556 in Verbindung mit dem Abgabetank 546 vorgesehen sein, um die Temperatur des darin befindlichen Prozessfluids zu regulieren. Diese Komponenten sind typischerweise im Gesamtwerkzeug 410 untergebracht.
Das System kann auch konzentrierte Mess-(Dosier)gefäße 558 umfassen, die konzentrierte Volumina verschiedener Prozessfluide enthalten. Beispielsweise sind, wie in 26 gezeigt, drei Dosiergefäße 558 vorgesehen. Bei diesem Beispiel enthält ein Dosiergefäß Fluorwasserstoffsäure, ein anderes Dosiergefäß enthält Salpetersäure, und noch ein anderes Dosiergefäß enthält Phosphorsäure. Jedes Dosiergefäß 558 hat typischerweise seine eigene Mess-(Dosier)pumpe 560, um ein spezifisches Prozessfluid aus dem Dosiergefäß 558 an den Abgabetank 546 zu liefern. Je nach der Konzentration des Prozessfluids, die üblicherweise durch den Konzentrationsmonitor 552 bestimmt wird, kann eine oder können mehrere der Dosierpumpen 560 Dosierungen an das Bad des Prozessfluids im entsprechenden Abgabetank 546 abgeben, um die nötige Fluid-Konzentration in diesem aufrecht zu erhalten. Die Dosiergefäße 558 können innerhalb des Werkzeugs 410 untergebracht sein, oder sie können sich außerhalb des Werkzeugs befinden, und das Fluid kann einfach über die Dosierpumpen 560 in das Werkzeug 410 gepumpt werden.
Wie nachstehend beim Verfahren zur Bearbeitung der Werkstücke erklärt, werden verschiedene Reinigungs- und Ätzschritte vorgesehen. Für jeden Schritt ist typischerweise ein separater Abgabetank 546 vorgesehen. Demgemäß kann das Prozessfluid, das für den Vorreinigungsschritt 612 nötig ist, in einem Abgabetank 546 untergebracht sein, und das Prozessfluid, das für den groben Ätzschritt 614 nötig ist, kann in einem separaten Abgabetank 546 untergebracht sein, das für den Polierätzschritt 616 nötige Prozessfluid kann in einem anderen separaten Abgabetank 546 untergebracht sein, und das für den Spülschritt 618 nötige Prozessfluid kann noch in einem anderen separaten Abgabetank 546 untergebracht sein. Die Dosiergefäße 558 können daher benützt werden, um Fluid separat an den entsprechenden Abgabetank 546 (nur ein Abgabetank ist in 26 gezeigt) zu liefern. Außerdem leitet das Rezirkulationssystem überschüssiges und gebrauchtes Prozessfluid aus der Behandlungskammer zum entsprechenden Abgabetank 546, je nach dem laufenden Prozessschritt.
D. VERFAHREN ZUM DÜNNEN EINER CHARGE VON HALBLEITER-WERKSTÜCKEN
Ein Verfahren zum Bearbeiten einer Charge von Halbleiter-Werkstücken ist in 25 veranschaulicht. Wie darin veranschaulicht, ist der erste Schritt 600, der üblicherweise bei der Behandlung der Werkstücke durchgeführt wird, das Platzieren der Werkstücke 412 in Spannfuttern 430, wobei die Rückseite des Werkstücks 412 exponiert ist. Der zweite Schritt 602 inkludiert das Laden der Werkstücke 412 (bereits in den Spannfuttern 430) in die Trägereinheit 452 zwischen den Positionierelementen der Trägereinheit. Nachdem die Trägereinheit 452 mit einer Mehrzahl von Werkstücken 412, typischerweise 25 bis 50 Werkstücke, vollständig beladen wurde, wird in Schritt 604 die Trägereinheit 452 in der Rotoreinheit 474 innerhalb des Hohlraums 506 der Behandlungskammer 420 platziert. Nachdem die Werkstücke 412 in die Rotoreinheit 474 in der Behandlungskammer 420 geladen worden sind, wird die Tür 530 in die erste Position bewegt, um die Öffnung 504 zum Hohlraum 506 des Kammerkörpers 496 dicht zu verschließen (Schritt 608).
Nachdem die Werkstücke 412 im Hohlraum 506 platziert worden sind und die Tür 530 der Behandlungskammer 420 geschlossen worden ist, sind die Werkstücke fertig für die Behandlung. Typischerweise werden die Werkstücke 412 behandelt, während sie sich in der Behandlungskammer 420 drehen. Demgemäß wird bei Schritt 610 der Motor 514 mit Strom versorgt, um die Rotoreinheit 474 in der Behandlungskammer 420 zu drehen. Die Werkstücke 412 drehen sich mit der Trägereinheit 452 in der Rotoreinheit 474, die Werkstücke 412 drehen sich jedoch auch geringfügig unabhängig und bewegen sich axial, wie oben erklärt. Danach wird Prozessfluid durch die Düsen 522 der Düseneinheit 510 auf den exponierten Teil der Werkstücke in der Trägereinheit 452 gesprüht, während sie durch die Rotoreinheit 474 gedreht werden.
In einer Ausführungsform wird ein erster Vorreinigungs-Sprühschritt (Schritt 612) durchgeführt. Bei diesem Schritt wird ein Reinigungsfluid durch die Sprüheinheit 510 und auf den exponierten Teil der Werkstücke 412 in der Behandlungskammer 420 gesprüht, um eine Oberflächenkontamination an den Werkstücken 412 zu entfernen. Die Reinigungslösung ist in einem ersten Abgabetank untergebracht und kann mindestens eines von H₂O, H₂O₂ und NH₄OH aufweisen. Danach wird ein erstes, grobes chemisches Ätzen in Schritt 614 vorgenommen. Im ersten chemischen Ätzschritt wird eine erhöhte Ätzrate benützt, um größere Mengen des Substrats vom Werkstück 412 zu entfernen. Nachdem das grobe chemische Ätzen an den Werkstücken 412 vorgenommen wurde, wird in Schritt 616 ein polierendes chemisches Ätzen an den Werkstücken 412 durchgeführt. Die Ätzrate des polierenden chemischen Ätzens ist geringer als die Ätzrate beim groben chemischen Ätzen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt des chemischen Ätzens der Werkstücke 412 das Aufgingen einer Lösung von HF, HNO₃ und H₃PO₄ auf die Werkstücke 412 auf. Zwei verschiedene Abgabetanks werden verwendet, um das Fluid für den groben und den polierenden Ätzprozess unterzubringen. Durch diese beiden Schritte wird die Charge von Werkstücken 412 in der Behandlungskammer 420 gedünnt. Die Werkstücke 412 können auf eine Dicke von weniger als 100 Mikron gedünnt werden. Danach werden die Werkstücke 412 in der Behandlungskammer gemäß Schritt 618 gespült. Das Spülen der Werkstücke 412 umfasst im Allgemeinen das Aufbringen einer Lösung von H₃PO₄ auf die Werkstücke 412 in der Behandlungskammer 420. Diese Lösung befindet sich wiederum in einem anderen Abgabetank 546. Während jedes dieser Schritte wird das gebrauchte Prozessfluid typischerweise über das Rezirkulationssystem 544 zurückgewonnen und von der Behandlungskammer 420 in den entsprechenden Abgabetank 546 geleitet.
Nachdem die Werkstücke 412 gedünnt und gespült worden sind, werden sie in Schritt 620 typischerweise aus der Behandlungskammer 420 entfernt. Im Allgemeinen bleiben die Werkstücke 412 in der Trägereinheit 452, und die Trägereinheit 452 wird von der Rotoreinheit 474 in der Behandlungskammer 420 entfernt. In Schritt 624 wird die die Werkstücke 412 haltende Trägereinheit 452 zwecks Trocknens und Spülens im Sekundär-Behandlungsmodul 418 platziert. Der Schritt des Trocknens und Spülens der Werkstücke 412 in der Trocknungs- und Spülkammer 422 umfasst allgemein zuerst das Aufbringen von entionisiertem Wasser auf die Werkstücke 412, um die Werkstücke 412 zu spülen, und danach das Aufbringen von Isopropylalkoholdampf oder heißem Stickstoffgas auf die Werkstücke, um die Werkstücke 412 zu trocknen, während die Werkstücke 412 die ganze Zeit schnell gedreht werden. Jedes dieser Fluide kann sich wiederum in einem anderen Abgabetank befinden.
Nachdem die Werkstücke 412 gereinigt und getrocknet wurden, wird gemäß Schritt 626 die Trägereinheit 452 aus der Sekundär-Behandlungskammer 422 entfernt. Gemäß Schritt 628 werden die Werkstücke 412 aus der Trägereinheit 452 entfernt, und schließlich werden in Schritt 630 die Werkstücke 412 aus den Spannfuttern 430 entfernt.
E. GEDÜNNTE HALBLEITER-WERKSTÜCKE
Unter Bezugnahme auf die 10-11 wird das resultierende gedünnte Halbleiter-Werkstück 50, das gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bearbeitet wurde, beschrieben. Wie oben beschrieben besteht das gedünnte Werkstück 50 aus einem Rand 70 und einem Hauptkörper 72. Der Rand 70 wird am Umfang des Werkstücks 50 gebildet und ist mit dem Hauptkörper 72 einstückig. Im Allgemeinen hat, wenn Standard-Halbleiter-Werkstücke 50 bearbeitet werden, das bearbeitete Werkstück 50 einen Hauptkörper 72 mit einer Dicke von weniger als 125 Mikron (μm) und einen Rand 70 mit einer Dicke im Bereich von etwa 600 bis 725 Mikron. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat jedoch der Hauptkörper 72 eine Dicke von weniger als 100 Mikron, vorzugsweise weniger als 50 Mikron, und insbesondere weniger als 25 Mikron. Wie erwähnt wird der Rand 70 an der Ausschlusszone des Werkstücks 50 gebildet und eine Breite (als w in 10 gezeigt) im Bereich von 1-10 mm, vorzugsweise im Bereich von 1-5 mm, und insbesondere im Bereich von 1-2 mm haben. Der Hauptkörper 72 und der Rand 70 sind im Wesentlichen aus demselben Material wie das Werkstück 50 vor dem Verdünnen gebildet. Am meisten bevorzugt bestehen der Hauptkörper 72 und der Rand 70 aus Silizium.
Wie vorstehend erwähnt wird in Erwägung gezogen, dass Werkstücke 50, die zuvor mit einem anderen Verfahren gedünnt wurden, gemäß der vorliegenden Erfindung gedünnt werden können. In diesen Fällen kann die anfängliche Dicke eines gemäß der vorliegenden Erfindung zu dünnenden Werkstücks 50 200 Mikron oder weniger sein. In einem solchen Fall hat ein gemäß der vorliegenden Erfindung gedünntes Werkstück 50 eine Dicke des Hauptkörpers 72 von weniger als etwa 50% der Dicke des Rands 70, vorzugsweise weniger als 40% der Rand 70-Dicke, mehr bevorzugt weniger als 30% der Rand 70-Dicke, vorzugsweise weniger als 20% der Rand 70-Dicke, sogar weniger als 10% der Rand 70-Dicke und insbesondere weniger als 5% der Rand 70-Dicke. Es wird auch erwogen, dass die vorliegende Erfindung zum Dünnen von Werkstücken 50 variierender Größen verwendet werden kann. Demgemäß weist der Rand 70 vorzugsweise weniger als etwa 5% des Oberflächenbereichs BSSA der Rückseite 53 (back side surface area – BSSA) des Werkstücks 50 auf, mehr bevorzugt weniger als 3% der BSSA, und sogar weniger als 1% der BSSA.
Zahlreiche Modifikationen können an der voranstehenden Erfindung vorgenommen werden, ohne von deren grundlegender Lehre abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung in wesentlichen Details unter Bezugnahme auf eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne von Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

Spannfutter zum Aufnehmen und Tragen eines Halbleiter-Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite und einer Rückseite, mit: einem Körper zum Tragen des Werkstücks; einem lösbar am Körper befestigten und zum Überdecken eines peripheren Teils der Rückseite des Werkstücks eingerichteten Halter; und einem eine Dichtung zwischen dem Halter und der Rückseite des Werkstücks bildenden Teil.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Körper eine Nut zum Aufnehmen eines Teils des Halters aufweist.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Körper aus Polytetrafluorethylen besteht.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Halter aus Polyvinylidenfluorid besteht.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Teil aus einem komprimierbaren Material besteht.
Spannfutter nach Anspruch 5, wobei das komprimierbare Material ein Fluorelastomer ist.
Spannfutter nach Anspruch 5, wobei das komprimierbare Material eine Durometer-Härte von mehr als oder gleich 50 hat.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Teil ein Fluorelastomer-O-Ring ist.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Teil in einer ringförmigen Nut im Halter positioniert ist.
Spannfutter nach Anspruch 1, wobei der Halter zwischen etwa 1 mm und 10 mm des Umfangs der Rückseite des Werkstücks bedeckt.
Spannfutter nach Anspruch 10, wobei der Halter zwischen etwa 1 mm und 5 mm des Umfangs der Rückseite des Werkstücks bedeckt.
Spannfutter nach Anspruch 11, wobei der Halter zwischen etwa 2 mm und 4 mm des Umfangs der Rückseite des Werkstücks bedeckt.
Spannfutter zum Aufnehmen und Tragen eines Halbleiter-Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite, einer Fase und einer Rückseite, mit: einem Körper, der eine Halbleiter-Werkstück-Tragfläche hat; einem lösbar am Körper befestigten und zum Überdecken eines peripheren Teils der Rückseite des Werkstücks eingerichteten Halter; einer ersten, im Halter angeordneten Dichtung, die eine Abdichtung zwischen dem Halter und der Rückseite des Werkstücks bildet; und einer zweiten, im Halter angeordneten Dichtung, die eine Abdichtung zwischen dem Halter und dem Körper bildet.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Körper einen darin geformten Absatz zum Zentrieren des Halbleiter-Werkstücks an der Werkstück-Träger-Tragfläche hat.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Halter einen Eingriffsteil und der Körper eine Ausnehmung hat, um den Eingriffsteil aufzunehmen und den Halter am Körper in Eingriff zu bringen.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Körper einen Eingriffsteil und der Halter eine Ausnehmung hat, um den Eingriffsteil aufzunehmen und den Halter am Körper in Eingriff zu bringen.
Spannfutter nach Anspruch 15, wobei der Eingriffsteil und die Ausnehmung zwischen der ersten und der zweiten Dichtung positioniert sind.
Spannfutter nach Anspruch 16, wobei der Eingriffsteil und die Ausnehmung zwischen der ersten und der zweiten Dichtung positioniert sind.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Halter die Fase und einen peripheren Teil der Rückseite des Werkstücks bedeckt, wenn er am Körper befestigt ist.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Halter und der Körper jeweils ein Außenende aufweisen, das zur Bildung einer Kerbe konfiguriert ist, wenn der Halter am Körper in Eingriff ist.
Spannfutter nach Anspruch 18, wobei die Kerbe das Außereingriffbringen des Halters vom Körper erleichtert.
Spannfutter nach Anspruch 13, wobei der Körper aus einem Material mit einer Durometer-Härte BDH und der Halter aus einem Material mit einer Durometer-Härte RDH besteht, wobei BDH größer als RDH ist.
Spannfutter zum Tragen eines Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite, einer Fase und einer Rückseite und zum Hindern eines Prozessfluids am Kontaktieren der Vorrichtungsseite, der Fase und eines peripheren Teils der Rückseite des Werkstücks während eines Dünnungsprozesses, mit einem Körper, der eine Vertiefung und eine Fläche zum Tragen des Werkstücks hat; einem Haltering, der einen Eingriffsteil, der zum Zusammenarbeiten mit der Vertiefung im Körper und zu einer derartigen lösbaren Befestigung des Halterings am Körper konfiguriert ist, dass der Haltering die Fase und den peripheren Teil der Rückseite des Werkstücks bedeckt; und einen ringförmigen Hohlraum mit einem darin zur Bildung einer Dichtung zwischen dem Haltering und dem Werkstück angeordneten komprimierbaren Teil hat, wobei die Dichtung das Prozessfluid am Kontaktieren des peripheren Teils der Rückseite und der Fase des Werkstücks hindert.
Spannfutter nach Anspruch 23, wobei der Haltering weiters einen zweiten ringförmigen Hohlraum mit einem darin befindlichen zweiten komprimierbaren Teil zur Bildung einer Dichtung zwischen dem Haltering und dem Werkstück aufweist.
Spannfutter nach Anspruch 23, wobei der komprimierbare Teil aus einem korrosionsfesten Material besteht.
Spannfutter nach Anspruch 23, wobei der Körper das gesamte Werkstück trägt.
Behandlungskammer zum Behandeln einer Mehrzahl von Halbleiter-Werkstücken mit einem Kammerkörper, der ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine Außenwand und eine in den Hohlraum führende Öffnung am ersten Ende aufweist, wobei ein eine Mehrzahl von Werkstücken haltender Träger im Hohlraum der Kammer entfernbar positioniert ist; einer Türeinheit angrenzend an das erste Ende des Kammerkörpers, wobei die Türeinheit eine Tür aufweist, die die Öffnung des Kammerkörpers schließt; einem Motor, der mit dem Kammerkörper verbunden ist, um den Träger innerhalb des Hohlraums des Kammerkörpers zu drehen; einer Sprüheinheit mit einer Düse zum Sprühen eines Prozessfluids in den Hohlraum des Kammerkörpers und auf exponierte Teile der Mehrzahl von Werkstücken im Träger; einem Abzug im Kammerkörper zum Abziehen von Dämpfen aus dem Hohlraum der Behandlungskammer, wobei sich der Abzug von nahe dem ersten Ende zu nahe dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt; und einer Abflussrinne im Kammerkörper, wobei sich die Abflussrinne von nahe dem ersten Ende zu nahe dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt, um Prozessfluid aus dem Hohlraum des Kammerkörpers abzuleiten.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei der Abzug und die Abflussrinne in radial entgegengesetzten Bereichen des Kammerkörpers vorgesehen sind.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, weiters mit einer im Inneren des Hohlraums der Kammerkörpers positionierten Rotoreinheit, wobei der Träger innerhalb der Rotoreinheit positioniert ist, und wobei der Motor die Rotoreinheit antreibt, um die Rotoreinheit innerhalb des Kammerkörpers zu drehen, wobei die Rotoreinheit dem Träger und der darin befindlichen Mehrzahl von Werkstücken eine Drehbeweung verleiht.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei der Träger eine Mehrzahl von Positionierelementen aufweist, die die Werkstücke hochkant im Träger halten, wobei die Positionierelemente einen Abstand zwischen benachbarten Werkstücken vorsehen.
Behandlungskammer nach Anspruch 30, wobei die Werkstücke frei sind, sich unabhängig im Träger zu drehen.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei das Gehäuse eine Auskleidung in dessen Hohlraum hat, wobei die Auskleidung aus mindestens einem von Polytetrafluorethylen oder rostfreiem Stahl besteht.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei sich die Sprüheinheit von allgemein neben dem ersten Ende des Kammerkörpers bis zu einem Abstand proximal dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei die Sprüheinheit einen Sprühverteiler mit einer Mehrzahl von Düsen aufweist.
Behandlungskammer nach Anspruch 34, wobei der Sprühverteiler zwei Einlassöffnungen hat.
Behandlungskammer nach Anspruch 35, wobei die Einlassöffnungen an gegenüberliegenden Enden des Sprühverteilers angeordnet sind.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei die Sprüheinheit einen ersten Sprühverteiler mit einer Mehrzahl von Düsen und einen zweiten Sprühverteiler mit einer Mehrzahl von Düsen aufweist.
Behandlungskammer nach Anspruch 37, wobei der erste Sprühverteiler zwei Einlassöffnungen hat und wobei der zweite Sprühverteiler zwei Einlassöffnungen hat.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, weiters mit Montageteilen, die mit dem Kammerkörper verbunden sind, um den Kammerkörper und die Werkstücke darin mit einer Neigung zu befestigen.
Behandlungskammer nach Anspruch 27, wobei die Tür sich von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt, wobei die Tür die Öffnung des Hohlraums des Kammerkörpers in der ersten Position dichtend verschließt und der Hohlraum durch die Öffnung zugänglich ist, wenn sich die Tür in der zweiten Position befindet.
Behandlungskammer nach Anspruch 40, weiter mit einer linearen Bahn, welche die Tür stützt, wobei sich die Tür von der ersten Position zur zweiten Position um die lineare Bahn herum bewegt.
Behandlungskammer zum Behandeln einer Mehrzahl von Halbleiter-Werkstücken, mit einem Kammerkörper, der ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine Außenwand und eine in den Hohlraum führende Öffnung am ersten Ende aufweist, wobei ein eine Mehrzahl von Werkstücken haltender Träger im Hohlraum der Kammer entfernbar positioniert ist; einer Türeinheit angrenzend an das erste Ende des Kammerkörpers, wobei die Türeinheit eine Tür aufweist, die die Öffnung des Kammerkörpers schließt; einem Motor, der mit dem Kammerkörper verbunden ist, um den Träger innerhalb des Hohlraums des Kammerkörpers zu drehen; einer Sprüheinheit mit einem Verteiler und einer mit diesem in Verbindung stehenden Mehrzahl von Düsen zum Sprühen eines Prozessfluids in den Hohlraum des Kammerkörpers und auf exponierte Teile der Mehrzahl von Werkstücken im Träger, wobei der Verteiler eine erste Einlassöffnung und eine gegenüberliegende zweite Einlassöffnung aufweist, um den Verteiler mit Fluid zu beschicken.
Behandlungskammer nach Anspruch 42, wobei die erste Einlassöffnung sich an einem ersten Ende des Verteilers befindet, und wobei die zweite Einlassöffnung sich an einem zweiten Ende des Verteilers befindet.
Behandlungskammer nach Anspruch 42, weiters mit einem zweiten Verteiler mit einer Mehrzahl von mit diesem kommunizierenden Düsen, wobei der zweite Verteiler eine erste Einlassöffnung und eine gegenüberliegende zweite Einlassöffnung aufweist.
Behandlungskammer nach Anspruch 44, wobei die erste Einlassöffnung sich an einem ersten Ende des zweiten Verteilers befindet, und wobei die zweite Einlassöffnung sich an einem zweiten Ende des zweiten Verteilers befindet.
Werkzeug zum Dünnen einer Mehrzahl von Halbleiter-Werkstücken, mit einem Schrank; einer Behandlungskammer im Schrank, wobei die Behandlungskammer aufweist: einen Kammerkörper, der ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine Außenwand und eine in den Hohlraum führende Öffnung am ersten Ende aufweist, einen Abzug im Kammerkörper zum Abziehen von Dämpfen aus dem Hohlraum, und eine Abflussrinne im Kammerkörper zum Abziehen des Prozessfluids aus dem Hohlraum hat; eine Türeinheit, die angrenzend an das erste Ende des Kammerkörpers mit dem Kammerkörper verbunden ist, wobei die Türeinheit eine Tür aufweist, die die Öffnung des Kammerkörpers schließt; eine Sprüheinheit mit einem Verteiler in Verbindung mit einer Mehrzahl von Düsen, um Prozessfluid in den Hohlraum des Kammerkörpers und auf die Halbleiter-Werkstücke zu sprühen; einen Abgabetank in Fluid-Verbindung mit der Behandlungskammer, wobei der Abgabetank ein Volumen des Prozessfluids hält, und wobei das Prozessfluid vom Abgabetank zur Sprüheinheit der Behandlungskammer geliefert wird; und ein Rezirkulationssystem in Fließverbindung zwischen der Auslassöffnung der Behandlungskammer und dem Abgabetank, um gebrauchtes Prozessfluid aus der Behandlungskammer in den Abgabetank zu leiten.
Werkzeug nach Anspruch 46, wobei sich der Abzug von im Wesentlichen dem ersten Ende zum zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt, und wobei die Abflussrinne sich von im Wesentlichen dem ersten Ende zum zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt, um Prozessfluid vom Hohlraum des Kammerkörpers abzuleiten.
Werkzeug nach Anspruch 46, wobei die Sprüheinheit sich von im Wesentlichen nahe dem ersten Ende des Kammerkörpers bis zu einem Abstand nahe dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt.
Werkzeug nach Anspruch 46, wobei der Verteiler zwei Einlassöffnungen hat.
Werkzeug nach Anspruch 49, wobei die Einlassöffnungen an gegenüberliegenden Enden des Verteilers angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 46, wobei die Sprüheinheit einen ersten Verteiler mit einer Mehrzahl von Düsen und einen zweiten Verteiler mit einer Mehrzahl von Düsen aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 51, wobei der erste Verteiler zwei gegenüberliegende Einlassöffnungen hat und wobei der zweite Verteiler zwei gegenüberliegende Einlassöffnungen hat.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einem eine Mehrzahl der Werkstücke haltenden Träger, wobei sich der Träger entfernbar in einer Rotoreinheit befindet, die innerhalb des Hohlraums des Kammerkörpers positioniert ist, und wobei der Motor die Rotoreinheit antreibt, um die Rotoreinheit innerhalb des Kammerkörpers zu drehen, und wobei die Rotoreinheit dem Träger und den darin befindlichen Halbleiter-Werkstücken eine Drehbewegung verleiht.
Behandlungskammer nach Anspruch 53, wobei der Träger eine Mehrzahl von Positionier-Elementen aufweist, die die Halbleiter-Werkstücke hochkant im Träger halten, wobei die Positionier-Elemente einen Abstand zwischen benachbarten Halbleiter-Werkstücken vorsehen, damit die Werkstücke sich unabhängig voneinander im Träger drehen können.
Werkzeug nach Anspruch 46, wobei der Abgabetank eine Wärmetauscher-Wicklung aufweist, um die Temperatur des Prozessfluids im Abgabetank zu regulieren.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einem Montageteil des Kammerkörpers, der zu einem Aufnahmeteil im Schrank passt, um den Kammerkörper geneigt innerhalb des Schranks zu tragen.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einer Mehrzahl von Dosiergefäßen in Fließverbindung mit der Behandlungskammer, wobei die Dosiergefäße Prozessfluid zur Verwendung in der Behandlungskammer enthalten, um das Halbleiter-Werkstück zu dünnen.
Werkzeug nach Anspruch 57, weiters mit einer Dosierpumpe für jedes Dosiergefäß zum selektiven Dosieren des Prozessfluids in den Abgabetank, um eine geeignete Chemikalien-Konzentration in diesem aufrecht zu erhalten.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einer Pumpe, einem Filter und einem Strömungsmesser zwischen dem Abgabetank und der Behandlungskammer, wobei die Pumpe die Abgabe von Prozessfluid vom Abgabetank zur Prozesskammer unterstützt, wobei der Filter das zur Behandlungskammer transferierte Prozessfluid filtert, und wobei der Strömungsmesser die Menge des an die Behandlungskammer abgegebenen Prozessfluids misst.
Werkzeug nach Anspruch 59, weiters mit einem Konzentrations-Monitor zwischen dem Abgabetank und der Behandlungskammer zum Bestimmen der Konzentration von Fluiden in dem an die Behandlungskammer abgegebenen Prozessfluid.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einer Sekundär-Behandlungskammer im Schrank.
Werkzeug nach Anspruch 46, weiters mit einer Trocknungs- und Spülkammer innerhalb des Schranks, um das Werkstück zu trocknen und zu spülen, nachdem es gedünnt worden ist.
System zum chemischen Dünnen einer Charge von Halbleiter-Werkstücken, mit: einer Mehrzahl von Werkstück-Stationen, wobei mindestens eine Station eine Vorrichtung aufweist mit: einer Behandlungskammer mit einem Kammerkörper, der ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine Außenwand und eine in einen Hohlraum führende Öffnung am ersten Ende aufweist, welche Behandlungskammer einen Abzug zum Entlüften von Dämpfen aus dem Hohlraum der Behandlungskammer aufweist, wobei sich der Abzug von proximal dem ersten Ende des Kammerkörpers bis zu proximal dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt, welche Behandlungskammer auch eine Abflussrinne zum Ableiten von Prozessfluid aus dem Hohlraum der Behandlungskammer aufweist, wobei die Abflussrinne sich vom proximal dem ersten Ende des Kammerkörpers bis zu proximal dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt; einem Träger zum Halten einer Mehrzahl von Werkstücken, wobei die Werkstücke um einen peripheren Teil der Werkstücke herum gehalten sind und der Träger im Hohlraum der Behandlungskammer positioniert ist; einer Türeinheit benachbart dem ersten Ende des Kammerkörpers, wobei die Türeinheit eine Tür hat, die die Öffnung des Kammerkörpers selektiv schließt; einem mit dem Kammerkörper verbundenen Motor, um den Träger und die darin befindlichen Werkstücke zu drehen; und eine der Behandlungskammer zugeordnete Sprüheinheit, wobei die Sprüheinheit eine Düse hat, um Prozessfluid in den Hohlraum des Kammerkörpers und auf das Halbleiter-Werkstück zu sprühen, um das Werkstück zu dünnen.
System nach Anspruch 63, weiters mit einer Rotoreinheit, die den Träger trägt, wobei die Rotoreinheit ein mit dem Motor gekuppeltes Antriebselement aufweist, und wobei der Motor dem Antriebselement eine Drehbewegung verleiht, um die Rotoreinheit zu drehen.
System nach Anspruch 64, wobei der Träger eine Mehrzahl von Positionierelementen aufweist, wobei die Werkstücke zwischen den Positionierelementen des Trägers gehalten sind, und wobei der Träger innerhalb der Rotoreinheit positioniert ist.
System nach Anspruch 63, weiters mit Montage-Elementen der Behandlungskammer, die mit Aufnahmeelementen des Schranks zusammenpassen, um die Behandlungskammer geneigt im Schrank zu stützen.
System nach Anspruch 63, wobei die Sprüheinheit sich von im Allgemeinen angrenzend an das erste Ende des Kammerkörpers bis zu einem Abstand proximal dem zweiten Ende des Kammerkörpers erstreckt, und wobei der Sprühverteiler zwei Einlassöffnungen aufweist, die an gegenüberliegenden Enden des Sprühverteilers vorgesehen sind.
System nach Anspruch 67, wobei die Sprühanordnung weiters einen zweiten Sprühverteiler mit einer Mehrzahl von Düsen aufweist, und wobei der zweite Sprühverteiler zwei Einlassöffnungen an gegenüberliegenden Enden des zweiten Verteilers hat.
System nach Anspruch 63, wobei die Türeinheit weiters eine lineare Betätigungsführung aufweist, um welche sich die Tür von einer ersten, geschlossenen Position in eine zweite, offene Position bewegt.
System nach Anspruch 63, wobei zumindest eine Station eine Vorrichtung aufweist, die eine Sekundär-Behandlungskammer hat.
System nach Anspruch 70, wobei die Sekundär-Behandlungskammer eine Trocknungs- und Spülkammer aufweist, um die Werkstücke, nachdem sie gedünnt worden sind, zu trocknen und zu spülen.
System nach Anspruch 63, weiters mit einem Abgabetank in Fließverbindung mit der Behandlungskammer, wobei der Abgabetank ein Volumen des Prozessfluids beinhaltet.
System nach Anspruch 72, wobei das Prozessfluid mindestens eines von Wasser, Wasserstoffperoxid, Ozon, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Flurwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure aufweist.
System nach Anspruch 72, weiters mit einem Rezirkulationssystem in Fließverbindung mit der Ausgangsöffnung und dem Abgabetank, um Prozessfluid von der Behandlungskammer zum Abgabetank zu leiten.
Halbleiter-Werkstück mit: einem Hauptkörper mit einer Dicke von weniger als etwa 150 Mikron; und einem Rand, der mit dem Hauptkörper verbunden ist und eine Dicke im Bereich von etwa 150 bis 725 Mikron aufweist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei die Dicke des Hauptkörpers weniger als 100 Mikron ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei die Dicke des Hauptkörpers weniger als 50 Mikron ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei die Dicke des Hauptkörpers weniger als 25 Mikron ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei der Rand und der Hauptkörper einstückig ausgebildet sind.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei der Rand und der Hauptkörper aus Silizium bestehen.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei der Rand eine Dicke im Bereich von etwa 600-725 Mikron hat.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 75, wobei der Rand eine Dicke im Bereich von 300-725 Mikron hat.
Halbleiter-Werkstück mit einem Rückseiten-Oberflächenbereich BSSA (back side surface area) wobei das Halbleiter-Werkstück aufweist: einen Rand mit weniger als etwa 5% des BSSA und mit einer Dicke RT (rim thickness); und einen Hauptkörper mit einer Dicke MBT (main body thickness) die weniger als etwa 50% von RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei der Rand weniger als etwa 3% der BSSA aufweist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei der Rand weniger als etwa 1% der BSSA aufweist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei die MBT weniger als etwa 40% der RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei die MBT weniger als etwa 30% der RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei die MBT weniger als etwa 20% der RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei die MBT weniger als etwa 10% der RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei die MBT weniger als etwa 5% der RT beträgt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 83, wobei der Rand dem Hauptkörper eine strukturelle Integrität verleiht.
Halbleiter-Werkstück mit einem Rückseiten-Oberflächenbereich BSSA (back side surface area), wobei das Halbleiter-Werkstück aufweist: einen Hauptkörper, der mindestens 95% der BSSA aufweist; einen mit dem Hauptkörper verbundenen Rand, der weniger als etwa 5% der BSSA aufweist, mit einer Dicke RT (rim thickness), der aus demselben Material wie der Hauptkörper gebildet ist; und wobei der Hauptkörper eine Dicke von weniger als etwa 50% der RT aufweist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 92, wobei dasselbe Material Silizium ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 92, wobei der Hauptkörper eine Dicke von weniger als etwa 40% der RT hat.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 92, wobei der Hauptkörper eine Dicke von weniger als etwa 30% der RT hat.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 92, wobei der Hauptkörper eine Dicke von weniger als etwa 20% der RT hat.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 92, wobei der Hauptkörper eine Dicke von weniger als etwa 10% der RT hat.
Halbleiter-Werkstück, hergestellt durch: Vorsehen des Halbleiter-Werkstücks mit einer Vorrichtungsseite und einer Rückseite, einem inneren Bereich und einem äußeren peripheren Bereich, und einer Dicke WPT (work piece thickness); Abschirmen des äußeren peripheren Bereichs der Rückseite des Halbleiter-Werkstücks; und Aussetzen des inneren Bereichs der Rückseite des Halbleiter-Werkstücks einem Prozessfluid, um den inneren Bereich auf eine Dicke von weniger als 0,5 × WPT zu dünnen.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 98, wobei der innere Bereich auf eine Dicke von weniger als 0,4 × WPT gedünnt worden ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 98, wobei der innere Bereich auf eine Dicke von weniger als 0,3 × WPT gedünnt worden ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 98, wobei der innere Bereich auf eine Dicke von weniger als 0,2 × WPT gedünnt worden ist.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 98, wobei der Schritt, den inneren Bereich der Rückseite des Halbleiter-Werkstücks einem Prozessfluid zum Dünnen des inneren Bereichs auszusetzen einen Rand am äußeren peripheren Bereich des Halbleiter-Werkstück erzeugt.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 102, wobei der Rand eine Dicke im Wesentlichen gleich WPT hat.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 102, wobei der Rand eine Konfiguration hat, die im Wesentlichen dieselbe ist wie die Konfiguration des äußeren peripheren Bereichs des Halbleiter-Werkstücks vor dem Bearbeiten.
Halbleiter-Werkstück nach Anspruch 102, wobei der Rand dem Halbleiter-Werkstück eine strukturelle Integrität verleiht.
Halbleiter-Werkstück mit einer Vorrichtungsseite, einer Fase und einer Rückseite, wobei das Halbleiter-Werkstück gedünnt ist gemäß dem Verfahren: Vorsehen eines Halbleiter-Werkstücks aus Silizium und mit einer Dicke WPT (work piece thickness); Platzieren des Halbleiter-Werkstücks mit der Vorrichtungsseite nach unten auf ein Spannfutter mit einem Körper und einem Halter; Ineingriffbringen des Halters am Körper, so dass der Halter sich rund um die Fase erstreckt und einen peripheren Teil der Rückseite des Werkstücks abschirmt; Aussetzen eines inneren Bereichs der Rückseite des Halbleiter-Werkstücks; und Aufbringen eines Prozessfluids auf den exponierten inneren Bereich der Rückseite des Halbleiter-Werkstücks, um den inneren Bereich auf eine Dicke von weniger als 0,50 × WPT zu dünnen und einen aus Silizium bestehenden Rand mit einer Dicke zu bilden, die im Wesentlichen dieselbe wie die WPT ist.