DE60212992T2 - Verbindungssystem zum befestigen von halbleiterplatten sowie verfahren zur herstellung von halbleiterplatten - Google Patents

Verbindungssystem zum befestigen von halbleiterplatten sowie verfahren zur herstellung von halbleiterplatten Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung offenbart ein Montagesystem zum Positionieren eines Halbleiterwafers, welches geeignet ist zum Bearbeiten des besagten Wafers, und offenbart weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterwafers.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die allgegenwärtigen integrierten Bausteine, welche bei der Herstellung moderner elektronischer Vorrichtungen eingesetzt werden, werden erzeugt aus kleinen, zerbrechlichen Silizium-Wafern. Es ist zwingend erforderlich, dass diese Wafer glatte, fehlerfreie, spiegelartige Oberflächen aufweisen, da Oberflächen-Unregelmäßigkeiten die elektrischen Eigenschaften der fertigen integrierten Bausteine negativ beeinflussen können.
  • Üblicherweise werden Substrat-Wafer geschnitten mittels Diamant-Sägens von einkristallinen Siliziumstangen. Um integrierte Bausteine von guter Struktur-Integrität sicherzustellen, ist es zunächst erforderlich, den verhärteten Bereich der Kristalloberfläche zu entfernen, welcher während des Sägevorgangs erzeugt wurde.
  • Der erste Arbeitsschritt, um eine fehlerfreie Oberfläche zu erreichen, wird als "Läppen" bezeichnet. Der Läpp-Schritt verwendet ein grobes Schleifmittel, wie beispielsweise grobe Aluminiumoxid- oder Siliziumcarbid-Schleifpartikel. Das Läppen entfernt grobe Oberflächen-Unregelmäßigkeiten, die vom Sägeprozess herrühren. Das Läppen stellt weiterhin eine Ebenheit und Parallelität zur Oberfläche her.
  • Nach dem Läpp-Vorgang wird eine Reihe von Polierschritten eingesetzt, um die verbleibenden Oberflächen-Unregelmäßigkeiten zu entfernen. Während des Poliervorgangs wird üblicherweise eine Anzahl von Silizium-Wafern auf einen nichtkeramischen (beispielsweise metallischen) oder keramischen Träger oder Polierkopf montiert oder "fixiert" mittels einer Matrizenanordnung oder mittels eines Klebematerials, um die Notwendigkeit einer manuellen Politur jedes einzelnen Wafers zu umgehen. Die Matrizenanordnung besteht aus imprägniertem Polyurethan und Kunststoff-Rückhalteringen, um die Silizium-Wafer zu fixieren. Klebematerialien können ein Wachs oder ein Harz sein, welches in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst ist.
  • Es ist jedoch wünschenswert, wasserbasierte Klebematerialien einzusetzen, um die Probleme zu vermeiden, welche mit flüchtigen organischen Lösungsmitteln verbunden sind. Weiterhin bestehen, da die eingesetzten Klebematerialien Derivate von Naturprodukten sind (wie beispielsweise Kolophonium), Inkonsistenzen, welche mit Chargenvariationen verbunden sind, wodurch es schwierig wird, die Produktvariation in engem Rahmen zu steuern. Die Chargenvariation kann wiederum zu Adhäsionsproblemen zwischen dem Halbleiterwafer und dem nicht-keramischen oder keramischen Träger oder Polierkopf führen, was zu Waferdefekten führt. Daher ist es weiterhin, um Probleme, die von Chargenvariationen herrühren, zu vermeiden, wünschenswert, Klebstoffzusammensetzungen zu verwenden, welche synthetische Komponenten oder Produkte umfassen. Die vorliegende Erfindung vermeidet die zuvor beschriebenen Probleme dadurch, dass sie wasserbasierte Klebstoffzusammensetzungen bereitstellt und synthetische Komponenten verwendet.
  • US-Patent 5,942,445 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, welches die Schritte einer Glättung eines dünnen, scheibenförmigen Wafers, wie er direkt nach dem Schneiden erhalten wird, mittels Oberflächenschleifens umfasst, und ein Polieren des geglätteten Wafers auf beiden Seiten gleichzeitig. Dieses Patent offenbart die Anwesenheit von Wachs oder eines ähnlichen Klebemittels zwischen Wafer und Basisplatte.
  • US-Patent 5,534,053 beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung oder Vermeidung statischer Aufladungen beim Fixieren von Klebefilmen und derart behandelten Silizium-Wafern, indem ein antistatisches Agens dem Fixier-Klebemittel beigefügt wird.
  • US-Patent 6,171,385 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, welches ein Klebemittel einsetzt, das ein chemisch modifiziertes Kolophonium-Harz umfasst.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Montagesystem zum Positionieren eines Halbleiterwafers zur Verfügung, welches geeignet ist zum Bearbeiten des besagten Wafers, wobei das besagte System umfasst:
    • (a) einen Halteblock;
    • (b) einen Halbleiterwafer; und
    • (c) eine wässrige Klebstoffzusammensetzung, welche zwischen dem keramischen Block und dem Halbleiterwafer angebracht ist, wobei die Klebstoffzusammensetzung Wasser, zumindest ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren, und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylaten basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren, dargestellt durch die Formel:
      Figure 00030001
      enthält, wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; w, x, y und z unabhängig voneinander eine Zahl von 1 bis 100 sind; wobei die besagte Klebstoffzusammensetzung stärker mit besagtem Halteblock als mit besagtem Halbleiterwafer zusammenklebt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers bereit, welches die Schritte umfasst:
    • (a) Bereitstellen eines Halteblock;
    • (b) Bereitstellen eines Halbleiterwafers;
    • (c) Beschichten des besagten Halbeblocks oder einer Seite des Halbleiterwafers mit einer wässrigen Klebstoffzusammensetzung, enthaltend Wasser, mindestens ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren; und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylat basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren dargestellt durch die Formel
      Figure 00040001
      wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist; w, x, y und z unabhängig eine Zahl von 1 bis 100 sind;
    • (d) Inkontaktbringen der einen Seite des besagten Halbleiterwafers (von dem keine Seite zuvor beschichtet wurde) mit dem beschichteten Halteblock, oder der beschichteten Seite des Halbleiterwafers mit dem Halteblock (unbeschichtet), derart, dass der Halbleiterwafer an dem Halteblock haftet;
    • (e) Polieren der anderen Seite des Halbleiterwafers; und
    • (f) Entfernen des Halbleiterwafers von dem beschichteten keramischen Halteblock.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsforme
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Montagesystem zum Positionieren eines Halbleiterwafers bereit, welches geeignet ist, den Wafer zu bearbeiten, wobei das System umfasst: (a) einen Halteblock; (b) einen Halbleiterwafer und (c) eine Klebstoffzusammensetzung, welche zwischen den Halteblock und den Halbleiterwafer eingebracht ist, wobei die Klebstoffzusammensetzung stärker mit dem Halteblock als mit dem Halbleiterwafer zusammenklebt.
  • Halteblock
  • Der Halteblock des vorliegenden Montagesystems sollte vorzugsweise flach sein, sollte sich nicht durchbiegen bei einer Temperaturänderung zwischen 0 °C und 100 °C und sollte für eine schnelle Aufheizung zugänglich sein. In einer Ausführungsform wird der Halteblock aus keramischem Material, wie Siliziumcarbid, Zinkoxid, Aluminiumoxid oder Titandioxid-Material, hergestellt.
  • Geeignete Beispiele von nicht-keramischen Materialien, welche für den Halteblock eingesetzt werden können, schließen Metall und verschiedene von Polymeren abgeleitete Materialien ein, wie beispielsweise thermisch ausgehärtete Hochtemperatur-Harze, Bakelite, Hochtemperatur-Polyimide und hochgradig quervernetzte Polyurethane.
  • Die Klebstoffzusammensetzung
  • Die Klebstoffzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst Wasser; mindestens ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren; und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylaten basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren, dargestellt durch die Formel
    Figure 00050001
    wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig- Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; und in einer Ausführungsform 5 bis 15 Kohlenstoffatomen; w, x, y und z unabhängig voneinander eine Zahl von 1 bis 100 sind, und in einer Ausführungsform von 1 bis 50 Kohlenstoffatomen; wobei die Klebstoffzusammensetzung stärker mit dem Halteblock als mit dem Halbleiterwafer zusammenklebt.
  • Wie hier verwendet, bezeichnet "Trennmittel" ein Additiv, welches zur Grenzfläche zwischen dem Halbleiterwafer und der Klebstoffzusammensetzung wandert, um ein Entfernen des Wafers mit minimalem Transfer von Klebstoff auf den Wafer zu erleichtern.
  • Wie hier verwendet, wird der Ausdruck "Kohlenwasserstoffsubstituent" oder "Kohlenwasserstoffgruppe" in seinem gewöhnlichen Sinne verwendet, welcher Fachleuten wohl bekannt ist. Speziell bezieht er sich auf eine Gruppe, welche ein Kohlenstoffatom aufweist, das direkt mit dem Rest des Moleküls verbunden ist und welche überwiegend Kohlenwasserstoff-Charakter aufweist. Beispiele von Kohlenwasserstoffgruppen schließen ein:
    • (1) Kohlenwasserstoffsubstituenten, d.h. aliphatische (zum Beispiel Alkyl oder Alkenyl), alicyclische (zum Beispiel Cycloalkyl, Cycloalkenyl) Substituenten und aromatisch-, aliphatisch- und alicyclisch-substituierte aromatische Substituenten sowie cyclische Substituenten, wobei der Ring vervollständigt wird durch einen anderen Bereich des Moleküls (zum Beispiel zwei Substituenten bilden zusammen ein alicyclisches Radikal);
    • (2) substituierte Kohlenwasserstoffsubstituenten, d.h. Substituenten, welche Nicht-Kohlenwasserstoffgruppen enthalten, welche im Zusammenhang mit dieser Erfindung den Substituenten mit überwiegendem Kohlenwasserstoff-Charakter nicht verändern (zum Beispiel Halogen (insbesondere Chlor und Fluor), Hydroxy, Alkoxy, Mercapto, Alkylmercapto, Nitro, Nitroso und Sulfoxy);
    • (3) Hetero-Substituenten, d.h. Substituenten, welche, obwohl sie einen überwiegenden Kohlenwasserstoff-Charakter im Zusammenhang mit dieser Erfindung aufweisen, andere Atome als Kohlenstoffatome beinhalten, in einem Ring oder einer Kette, welche ansonsten aus Kohlenstoffatomen zusammengesetzt ist. Heteroatome schließen Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff ein und umfassen Substituenten wie Pyridyl, Furyl, Thienyl und Imidazolyl. Im Allgemeinen werden nicht mehr als zwei, vorzugsweise nicht mehr als ein Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituent pro jeweils 10 Kohlenstoffatome in der Kohlenwasserstoffgruppe vorliegen; typischerweise werden keine Nicht-Kohlenwasserstoffsubstituenten in der Kohlenwasserstoffgruppe vorliegen.
  • In einer Ausführungsform liegt das Trennmittel in der vorliegenden wässrigen Klebstoffzusammensetzung mit einem Gehalt von 0,05 % bis 20 %, und in einer Ausführungsform zwischen 0,1 % und 15 %, und in einer Ausführungsform von 0,5 % bis 10 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vor.
  • In einer Ausführungsform ist Wasser in der vorliegenden wässrigen Klebstoffzusammensetzung mit einem Gehalt von 5 % bis 95 % und in einer Ausführungsform von 30 % bis 90 % und in einer Ausführungsform von 60 % bis 80 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vorhanden.
  • In einer Ausführungsform ist das Harz mit einem Gehalt von 5 % bis 40 % und in einer Ausführungsform von 10 % bis 30 % und in einer Ausführungsform von 15 % bis 25 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vorhanden.
  • Das Polyethylenglykol der vorliegenden Erfindung hat vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw), welches von 100 bis 50.000, in einer Ausführungsform von 100 bis 5.000, in einer Ausführungsform von 5.000 bis 30.000 und in einer Ausführungsform von 100 bis 500 reicht. Diese sind kommerziell erhältlich, beispielsweise unter dem Namen "CRISANOLTM Polyethylenglykol" von Clariant Corporation. In einer Ausführungsform liegt das Polyethylenglykol in einem Gehalt von 1 bis 15 % vor und einer Ausführungsform von 4 bis 10 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung.
  • Das fluorfreie ethoxylierte Tensid ist nicht in besonderer Weise beschränkt. Einige gängige Beispiele schließen diejenigen ein, welche kommerziell unter dem Namen "NEODOLTM" und "TERGITOLTM" erhältlich sind.
  • Das Fluortensid schließt sowohl ionische als auch nicht-ionische Tenside ein und schließt Verbindungen ein, welche Perfluoralkylgruppen aufweisen. In einer Ausführungsform wird die Verbindung, welche die Perfluoralkylgruppe aufweist, durch die Formel CnF2n+1X dargestellt, wobei % SO2 oder (CH2)2OH ist und n 4 bis 14 ist. Geeignete, nicht beschränkende Beispiele schließen die Fluortenside ein, welche von Dupont unter dem Namen "ZONYL®" erhältlich sind, diejenigen, welche von Dainippon Ink & Chemicals, Inc., unter dem Namen "MEGAFACETM" erhältlich sind und diejenigen, die von 3M unter dem Namen "FLUORADTM" erhältlich sind.
  • Die Silikonpolymere schließen ohne Beschränkung Polydimethylsiloxan (PDMS)-Materialien ein, welche Silikonurethan-Copolymere einschließen. Ohne durch die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die Silikonpolymere zur Oberfläche wandern und als Trennbeschichtungen wirken aufgrund ihrer niedrigen Oberflächenspannung. Sowohl "reaktiv" modifizierte als auch "nicht-reaktiv" modifizierte PDMS-Polymere können eingesetzt werden.
  • Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass "reaktiv" modifizierte PDMS-Materialien chemisch an die Klebstoff-Matrix gebunden werden können, um weniger unterschiedliche Klebeeigenschaften im Materialinneren und sowohl an der oberen als auch an der unteren Verbindungsgrenzfläche bereitzustellen. "Nichtreaktiv" modifizierte PDMS-Materialien schließen Alkoxylat-modifizierte PDMS ein, welche eine begrenzte Wasserlöslichkeit für den Einsatz in wässrigen Systemen aufweisen.
  • Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass Silikon-Urethan-Copolymere (Polyurethan-Copolymere, die mit Dimethylsiloxan-Segmenten hergestellt sind) die Eigenschaften eines filmbildenden Urethans mit ihrer hohen Temperaturstabilität ergeben, kombiniert mit ultrahohen Trenneigenschaften von Silikonen ohne Phasenseparation. Derartige Copolymere sind kommerziell erhältlich von Dinichiseika Color and Chemicals MFG Co. Ltd. (DNS) und von Polyurethane Specialties Co. Inc.
  • Das (Meth)acrylsäure- oder das (Meth)acrylat-Polymer kann jegliches Polymer sein, welches eine Acrylsäure-, Methacrylsäure-, eine Acrylat- oder eine Methacrylatwiederholeinheit aufweist. In einer Ausführungsform ist das (Meth)acrylsäure oder das (Meth)acrylat-Polymer ein Styrolacrylsäure-Copolymer. Dieses Copolymer hat vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) im Bereich von 500 bis 300.000 und in einer Ausführungsform von 500 bis 2500 und in einer Ausführungsform von 500 bis 50.000. Diese können beispielsweise kommerziell bezogen werden unter dem Namen "JONCRYL®" von S.C. Johnson Polymer. Diese JONCRYL®-Materialien sind üblicherweise wässrige Lösungen, welche Wasser enthalten, Ammoniumhydroxid und Styrolacrylsäure-Copolymere. In einer Ausführungsform liegt das Styrolacrylsäure-Copolymer in der Klebstoffzusammensetzung mit einem Gehalt von ungefähr 5 bis 40 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vor.
  • Das Polyvinylacetat ist in keiner Weise beschränkt. In einer Ausführungsform ist es als wässrige Emulsion von National Starch Chemical Corporation erhältlich. In einer Ausführungsform ist das Vinylacetat ein Dextrin-modifiziertes Polyvinylacetat. In einer Ausführungsform umfasst das Vinylacetat-Polymer ein Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer. Diese Copolymere können erzeugt werden durch teilweise Hydrolyse von anfänglichem Polyvinylacetat mit Methanol in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators, wie beispielsweise Natriumhydroxid. Das Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer hat vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) im Bereich von 5.000 bis 250.000 und in einer Ausführungsform von 10.000 bis 100.000, und in einer Ausführungsform von 5.000 bis 50.000. Diese Copolymere sind kommerziell erhältlich zum Beispiel unter dem Namen "MOWIOL®" von Clariant Corporation. Einige bevorzugte Mowiol-Copolymere schließen Mowiol 3-83, Mowiol 8-88, Mowiol 5-72 und Mowiol 15-20 ein. Die erste Zahl in dieser Nomenklatur bezieht sich auf das Molekulargewicht und die Viskosität, wohingegen die zweite Zahl sich auf den Hydrolysegrad bezieht. So ist beispielsweise Mowiol 3-83 83% hydrolysiertes Polyvinylacetat und hat ein Pw (gewichtsmittlerer Polymerisationsgrad) von 350, wohingegen Mowiol 8-88 einen Pw von 1.000 hat und 88% hydrolysiertes Polyvinylacetat ist.
  • Das Polymer, welches dargestellt ist durch die Formel
    Figure 00090001
    ist vorzugsweise ein Addukt eines ethoxylierten Nonylphenols mit Poly(ethylacrylat-comethacrylsäure-co-3-(1-isocyanat-1-methylethyl)-alpha-methylstyrol), wobei das Addukt dargestellt ist durch die Formel
    Figure 00090002
    wobei w, x, y und z jeweils die Anzahl der Wiederholeinheiten von Ethylacrylat, Acrylsäure, 3-(1-Isocyanat-1-methylethyl)-alpha-methylstyrol/ethoxyliertem Nonylphenol-Addukt darstellen, wie gezeigt, und Ethylenoxid. Die Parameter w, x und y können vom Fachmann variiert werden, um geeignete Molekulargewichte dieser Polymere zu erzielen und die geeigneten Verhältnisse der verschiedenen Wiederholeinheiten. Eine 25 Gew.-%-Lösung in Wasser eines Copolymers ist von Aldrich erhältlich (Produkt-Nummer 45,815-5; Viskosität 10 bis 100 cps; Siedepunkt 73 °C).
  • Das Novolak-Harz gemäß der vorliegenden Erfindung ist in keiner Weise beschränkt. Bevorzugte Novolak-Harze schließen diejenigen ein, welche aus ortho- und para-Kresol hergestellt sind und in einer Ausführungsform, um erhöhte Löslichkeiten in wässrigen Basen zu erzielen, sind die Novolak-Harze vorzugsweise Polyhydroxy-basierte Phenolharze.
  • Die Klebstoffzusammensetzung klebt stärker mit dem Halteblock zusammen als mit dem Halbleiterwafer. Dies bedeutet, dass die Adhäsionskraft zwischen dem Halteblock und der Klebstoffzusammensetzung stärker ist als diejenige zwischen dem Halbleiterwafer und der Klebstoffzusammensetzung.
  • Die wässrige Klebstoffzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch optionale Inhaltsstoffe enthalten. Einige bevorzugte Inhaltsstoffe schließen Alkohole ein, welche 2 bis 5 Kohlenstoffatome haben, wässrige Ammoniumhydroxidlösung und Biozid-Zusammensetzungen. Beispiele geeigneter Alkohole schließen Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol (Isopropanol), 1- und 2-Butanole und 1-, 2-, und 3-Pentanole ein, wobei Isopropanol der am meisten bevorzugte ist. In einer Ausführungsform ist das Ammoniumhydroxid eine 0,5 Gew.-% bis 60 Gew.-% verdünnte Lösung. Beispiele von Biozid-Zusammensetzungen schließen Verbindungen ein wie beispielsweise Dimethyloxazolidin (wie beispielsweise 4,4-Dimethyloxazolidin) und 3,4,4-Trimethyloxalidin. In einer Ausführungsform liegt die Biozid-Zusammensetzung mit einem Gehalt von 0,05 % bis 1 % nach Gewicht der wässrigen Klebstoffzusammensetzung vor.
  • Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterwafers bereit, umfassend die Schritte:
    • (a) Bereitstellen eines Halteblocks;
    • (b) Bereitstellen eines Halbleiterwafers;
    • (c) Beschichten des Halteblocks oder einer Seite des Halbleiterwafers mit der vorgenannten wässrigen Klebstoffzusammensetzung;
    • (d) Inkontaktbringen der beschichteten Seite des Halbleiterwafers mit dem Halbeblock (unbeschichtet) oder des beschichteten Halteblocks mit der einen Seite des Halbleiterwafers (von dem keine Seite zuvor beschichtet wurde), derart, dass der Halbleiterwafer an dem beschichteten Halteblock haftet;
    • (e) Polieren der anderen, unbeschichteten Seite des Halbleiterwafers; und
    • (f) Entfernen des Halbleiterwafers von dem beschichteten Halteblock.
  • In einer Ausführungsform wird vor Schritt (d) der beschichtete Halteblock oder der beschichtete Halbleiterwafer auf eine Temperatur von 80 bis 95 °C geheizt, und in einer Ausführungsform auf 90 bis 95 °C.
  • Die nachfolgenden speziellen Beispiele stellen detaillierte Verdeutlichungen des Herstellungsverfahrens und des Verfahrens zum Einsatz von Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Diese Beispiele sind jedoch nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken und sollten nicht dahingehend verstanden werden, dass diese Bedingungen, Parameter oder Werte aufzeigen, welche ausschließlich eingesetzt werden müssen, um die vorliegende Erfindung zu nutzen. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozente gewichtsbezogen.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Die nachfolgenden Klebstoffzusammensetzungen verdeutlichen einige typische Formulierungen. Alle Gewichte sind in Gramm. Die untenstehenden Tabellen 1 und 2 verdeutlichen einige Formulierungen mit Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymerharzen. Tabelle 1
    Figure 00120001
    Tabelle 2
    Figure 00120002
    Figure 00130001
  • Die nachfolgenden Tabellen 3 und 4 illustrieren einige Formulierungen mit Styrol-Acrylsäure-Copolymerharzen. Tabelle 3
    Figure 00130002
    Tabelle 4
    Figure 00130003
  • Die nachfolgende Tabelle 5 illustriert einige Formulierungen mit einem Addukt von ethoxyliertem Nonylphenol mit Poly(ethylacrylat-co-methylacrylsäure-co-3-(1-isocyanat-1-methylethyl)-alpha-methylstyrol). Tabelle 5
    Figure 00140001
    • * enthält weiterhin 2,45% Aquanol P-1 (ein wässriges Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer) und 0,22 % wässriges NH4OH
    • 1 Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer von Clariant Corporation;
    • 2 Polyethylenglykole; Molekulargewicht wie angegeben (200, 300, 10.000);
    • 3 Biozid-Zusammensetzung von Angus Chemical Co.; enthält 4,4-Dimethyloxazolidin; 3,4,4-Trimethyloxazolidin; 2-Amino-2-methyl-1-propanol;
    • 4 Fluortensid enthaltend eine Perfluoralkylgruppe; von Dai Nippon International Corporation
    • 5 Silikonpolyethoxylat von Shin-Etsu
    • 6 Nonylphenolpolyethoxylat von Union Carbide; (alternativ kann "Surfynol 440", ein lineares Ethoxylat von Union Carbide, eingesetzt werden).
    • 7 eine wässrige Lösung von Styrolacrylsäure-Copolymer und Ammoniumhydroxid-Lösung; von S.C. Johnson Polymer;
    • 8 Fluortensid, enthaltend eine Perfluoralkylgruppe; von 3M;
    • 9 Addukt von elhoxyliertem Nonylphenol mit Poly[ethylacrylat-co-methylacrylsäure-co-3-(1-isocyanat-1-methylethyl)-alpha-methylstyrol]; von Aldrich (Kat.-Nr. 45,815-5)
  • Beispiel 2
  • Grundlegendes Verfahren zum Aufbringen von Klebstoffzusammensetzung auf den Halteblock und den keramischen Wafer:
  • Die Klebstoffzusammensetzung wird auf den Halteblock mittels Aufschleudern (spin coating) aufgebracht unter Verwendung von Spraycoating, Puddlecoating oder anderen Lösungsmittel-basierten Dispensierverfahren. Der beschichtete Halteblock wird getrocknet durch Heizen (90 bis 95°C) des Blocks mittels einer Heizplatte, Infrarot-Heizern oder Heißlufttrocknern. Unpolierte Wafer werden auf den Klebstoff aufgeklebt, indem der warme, beschichtete Block auf den Wafer gepresst wird. Die Adhäsion wird unterstützt, indem Druck auf die Anordnung aufgegeben wird oder indem das System mit Vakuum beaufschlagt wird, während dem Wafer/Klebstoff/Halteblock-"Sandwich" die Möglichkeit gegeben wird, abzukühlen.
  • Der abgekühlte Wafer wird poliert mittels eines wässrigen Schlickes, welcher polierende Schleifmittel enthält, die Fachleuten bekannt sind. Diese können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Quarz, Bimsstein, Siliziumcarbid etc. oder Mischungen daraus. Der Wafer wird poliert in einer Abfolge von feineren Polierschritten, bis die gewünschte Oberflächenpolitur erreicht ist.
  • Die polierte Wafer/Klebstoff/Halteblock-Anordnung wird dann mit kaltem Wasser gespült und unter Schleudern (spinning) luftgetrocknet. Der polierte Wafer wird schließlich entfernt, indem der Wafer von dem Klebstoff getrennt wird, welcher im Wesentlichen an dem Halteblock kleben bleibt. Die Trennung kann erreicht werden, indem eine Klinge oder verschiedene Klingen an die Grenzfläche zwischen dem Wafer und dem Klebstoff angesetzt wird bzw. werden und indem genügend Kraft ausgeübt wird, um eine saubere Trennung ohne Deformation oder Brechen des Wafers herbeizuführen. Jeglicher Klebstoff, welcher an der unpolierten Seite des Wafers kleben bleibt, kann entfernt/gereinigt werden mittels einer geeigneten Reinigungslösung.
  • Während die Erfindung im Hinblick auf ihre bevorzugten Ausführungsforme beschrieben wurde, sei klargestellt, dass verschiedene Abwandlungen davon Fachleuten beim Lesen der Beschreibung offensichtlich werden. Dementsprechend sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung, welche hier dargestellt ist, derartige Abwandlungen abdecken soll, die in den Umfang der angehängten Ansprüche fallen.

Claims (23)

  1. Ein Montagesystem zum Positionieren eines Halbleiterwafers, geeignet zum Bearbeiten des besagten Wafers, wobei das besagte System: (a) einen Halteblock (b) einen Halbleiterwafer, und (c) eine wässrige Klebstoffzusammensetzung, angebracht zwischen besagtem Halteblock und besagtem Halbleiterwafer enthält, wobei die besagte Klebstoffzusammensetzung Wasser, zumindest ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren, und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylaten basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren dargestellt durch die Formel
    Figure 00160001
    enthält, wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenstoffwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; w, x, y, z unabhängig voneinander eine Zahl von 1 bis 100 sind; wobei besagte Klebstoffzusammensetzung stärker mit besagtem Halteblock als mit besagtem Halbleiterwafer zusammenklebt.
  2. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Trennmittel mit einem Gehalt von 0,05 % bis 20 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vorhanden ist.
  3. Da Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Harz mit einem Gehalt von 5 % bis 40 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vorhanden ist.
  4. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei Wasser mit einem Gehalt von 5 % bis 95 % nach Gewicht der Klebstoffzusammensetzung vorhanden ist.
  5. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Fluortensid eine Verbindung ist, die eine Perfluoralkylgruppe aufweist, wobei die besagte Verbindung durch die Formel CnF2n+1X dargestellt wird, wobei X SO2 oder (CH2)2OH ist und n 4 bis 14 ist.
  6. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylat basierende Polymer ein Styrolacrylsäure-Copolymer ist.
  7. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Vinylacetatpolymer ein Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer ist.
  8. Das Montagesystem gemäß Anspruch 7, worin das Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) von 5.000 bis 250.000 hat.
  9. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Klebstoffzusammensetzung weiterhin mindestens eine der folgenden Komponenten enthält: einen Alkohol mit ungefähr 2 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine wässrige Ammoniumhydroxidlösung und eine Biozidzusammensetzung.
  10. Das Montagesystem gemäß Anspruch 9, wobei der Alkohol Isopropanol ist.
  11. Das Montagesystem gemäß Anspruch 9, wobei die Biozidzusammensetzung mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dimethyloxazolidin und 3,4,4-Trimethyloxazolidin, enthält.
  12. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Trennmittel Polyethylenglykol und das Harz ein auf (Meth)acrylsäure- oder (Meth)acrylat-basierendes Polymer ist.
  13. Das Montagesystem gemäß Anspruch 12, wobei das auf (Meth)acrylsäure- oder (Meth)acrylat-basierende Polymer ein Styrolacrylsäure-Copolymer ist.
  14. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei das Trennmittel Polyethylenglykol und das Harz ein Vinylacetatpolymer ist.
  15. Das Montagesystem gemäß Anspruch 14, wobei das Vinylacetatpolymer ein Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer ist.
  16. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Klebstoffzusammensetzung nach Gewicht 5 % bis 95 % Wasser, 0,05 % bis 20 % Polyethylenglykol mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw) von 100 bis 5.000 und 5 % bis 40 % an einem Styrolacrylsäure-Copolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw) von 500 bis 50.000 enthält.
  17. Das Montagesystem gemäß Anspruch 16, wobei das Styrolacrylsäure-Copolymer ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) von 500 bis 2.500 hat.
  18. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Klebstoffzusammensetzung nach Gewicht 5 % bis 95 % Wasser, 0,05 % bis 20 % Polyethylenglykol mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw) von 100 bis 5000, 5 % bis 40 % an Vinylalkohol-Vinylacetat-Copolymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht (Mw) von 5000 bis 50000 und 0,05 % bis 1 % einer Biozidzusammensetzung, enthaltend Dimethyloxazolidin und 3,4,4-Trimethyloxazolidin, enthält.
  19. Das Montagesystem gemäß Anspruch 1, wobei der Halteblock ein keramischer Halteblock ist.
  20. Das Montagesystem gemäß Anspruch 19, wobei der keramische Halteblock ein Silikoncarbid, Zinkoxid, Aluminiumoxid oder Titandioxidmaterial enthält.
  21. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, enthaltend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Halteblocks; (b) Bereitstellen eines Halbleiterwafers; (c) Beschichten des besagten Halteblocks mit einer wässrigen Klebstoffzusammensetzung, enthaltend Wasser, mindestens ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren; und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylat basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren dargestellt durch die Formel
    Figure 00190001
    wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; w, x, y und z unabhängig eine Zahl von 1 bis 100 sind; (d) Inkontaktbringen der einen Seite des besagten Halbleiterwafers mit besagtem Halteblock, so dass der besagte Halbleiterwafer an besagtem Halteblock haftet; (e) Polieren der anderen Seite des besagten Halbleiterwafers; und (f) Entfernen des Halbleiterwafers von dem beschichteten Halteblock.
  22. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterwafers, enthaltend die Schritte: (a) Bereitstellen eines Halteblocks; (b) Bereitstellen eines Halbleiterwafers; (c) Beschichten einer Seite des besagten Halbleiterwavers mit einer wässrigen Klebstoffzusammensetzung, enthaltend Wasser, mindestens ein Trennmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenglykolen, fluorfreien ethoxylierten Tensiden, Fluortensiden und Silikonpolymeren; und mindestens ein Harz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus auf (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylat-basierenden Polymeren, Vinylacetatpolymeren, Novolak-Harzen und Polymeren dargestellt durch die Formel
    Figure 00200001
    wobei R1, R2 und R3 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl ist; R eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R4 und R5 jeweils unabhängig Wasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist; R6 eine Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist; w, x, y und z unabhängig eine Zahl von 1 bis 100 sind; (d) Inkontaktbringen der besagten beschichteten Seite des besagten Halbleiterwafers in Schritt c) mit besagtem Halteblock, so dass besagter Halbleiterwafer an besagtem Halteblock haftet; (e) Polieren der anderen unbeschichteten Seite des besagten Halbleiterwafers; und (f) Entfernen des Halbleiterwafers von dem beschichteten Halteblock.
  23. Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei vor dem Schritt (d) der beschichtete Halteblock aus Schritt (c) auf eine Temperatur von 80° bis 95°C erhitzt wird.
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