DE69205255T2 - Verfahren zum Aufspannen und Fixieren von Halbleiter-Plättchen. - Google Patents
Verfahren zum Aufspannen und Fixieren von Halbleiter-Plättchen.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspannen eines Halbleiterwafers auf einer harten Oberfläche, um eine Seite des Wafers zu polieren, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Herkömmlich ist es allgemein bekannt, daß ein Halbleiterwafer auf einer harten Oberfläche mit geeignetem klebrigen Wachs dazwischen befestigt wird, wenn der Wafer zu einem sogenannten Spiegelwafer poliert wird. In einem solchen Verfahren jedoch, ist es wegen der Ungleichförmigkeit der Dicke des Wachses oder aus ähnlichen Gründen schwierig, gewünschte Spiegelwafer zu erhalten. Daher muß die Ebenheitspräzision auf dem Halbleiterwafer als solche begrenzt sein. Dieses Verfahren erfordert ein Waschen nach dem Polierprozeß, um Wachs von der Rückseite des Halbleiterwafers zu entfernen, so daß die zu verarbeitenden Halbleiterwafer durch dieses Verfahren wahrscheinlich mit dem restlichen Wachs kontaminiert oder durch die Behandlung während des Waschens zerstört werden.
- Es sind bisher viele Verfahren vorgeschlagen worden, welche nicht ein solches klebriges Wachs verwenden. Als ein solches Verfahren ist eine Methode bekannt, in welcher ein spezielles organisches Material, wie z.B. Polyurethan oder ein ähnliches Material zwischen den Halbleiterwafer und die harte Oberfläche als ein Kissenmaterial eingeführt wird (offengelegte japanische Patentpublikation Nr. 62-297064). Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, die Präzision der Form einschließlich Ebenheit und Parallelität nach dem Polierprozeß der Waferoberfläche wie gewünscht zu steuern.
- Auch ist ein Verfahren bekannt, bei welchem der Halbleiterwafer auf der harten Oberfläche durch Vakuumansaugung durch feine, in der Oberfläche gebildete Löcher hindurch gehalten wird. Jedoch, da bei diesem Verfahren der Halbleiterwafer direkt im Kontakt mit der harten Oberfläche ist, tendiert die Formpräzision einschließlich Ebenheit und Parallelität dazu, durch Unebenheit der rückseitigen Oberfläche des Wafers, durch eingeschlossenen feinen Partikelstaub oder durch die Vakuumspannlöcher beeinträchtigt zu werden.
- In dem Bemühen, solche nachteiligen Effekte der Unebenheit der hinteren Oberfläche des Wafers oder eingeschlossenen Partikelstaubs zu lindern, wird ein Verfahren zum Einspannen des Halbleiterwafers auf der harten Oberfläche durch Oberflächenadhäsion von Silikongummi offenbart (japanische offengelegte Patentpublikation Nr. 62-111442). Bei diesem Verfahren jedoch wird der Halbleiterwafer mit herkömmlichen Silikongummi eingespannt, dessen Oberflächenadhäsion zu dem Wafer nicht ausreichend ist. Der Halbleiterwafer tendiert während des Spiegelpolierprozesses zur Bewegung in der ebenen Richtung der Ebene. Die Polierpräzision des Halbleiterwafers ist unerwünscht abhängig von der Ebenheit der Silikongummioberfläche.
- Ein Verfahren mit den Merkmalen, wie sie zu Beginn der Beschreibung erwähnt sind, ist aus dem Dokument DE-A-3 120 477 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Schicht aus porösem Material auf der vorderen Oberfläche eines harten Substrats vorgesehen, welches Durchgangslöcher zur Vakuumeinspannung aufweist. Ein Halbleiterwafer kann auf der porösen Schicht durch Vakuumeinspannung gehalten werden. Die Schicht und das Substrat sind durch Sintern aus Pulver hergestellt. Auf der porösen Schicht ist eine weitere dünne poröse Plastikschicht, z.B. durch Aufsprühen, aufgetragen.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einspannen von Halbleiterwafern zu schaffen, welches es möglich macht, eine Seite eines Halbleiterwafers mit hoher Präzision und hoher Qualität zu polieren, während der Wafer sicher auf einer harten Oberfläche ohne Verwendung von Wachs oder ähnlichen Klebemitteln gehalten wird.
- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Das harte, bei der vorliegenden Erfindung verwendete Substrat besteht aus Metallen, Keramiken oder organischen Harzen, wie z.B. Epoxidharzen und ähnlichen Materialien, und weist feine Durchgangslöcher von 0,1 bis 1,0 mm ∅ für die Vakuumeinspannung auf. Diese Durchgangslöcher stehen über ein Schaltventil in Verbindung mit einer Vakuumguelle bzw. einer Quelle für die Zuführung komprimierter Luft.
- Das elastische Silikonmaterial nach dieser Erfindung ist hauptsächlich aus geraden Ketten von Organopolysiloxanen zusammengesetzt, welche durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:
- R a SiO (4-a)/2
- (wobei R eine Methyl-, Vinyl-, Phenyl- oder eine Trifluoropropyl-Gruppe bezeichnet, a eine positive Zahl im Bereich von 1,98 bis 2,02 ist), und welche ölig oder in einem rohen Gummizustand sein können, soweit die kinematische Viskosität 1000 cs oder mehr bei 25ºC beträgt. Das elastische Silikonmaterial kann auch verstärkende Siliciumoxidmaterialien, wie z.B. Siliziumoxidhydrogel und Siliciumoxidaerogel, die Wärmeisolation verbessernde Materialien, wie z.B. Titanoxid und Ceroxid und anorganische Füller, wie z.B. Siliziumoxidpulver und Diatomenerde enthalten.
- Als Härtungsmittel des elastischen Silikonmaterials können organische Peroxide, wie z.B. di-t-Butylperoxid und 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan für eine Radikalreaktion, Organohydrodien-Polysiloxane mit wenigstens zwei Wasserstoffatomen, die jeweils mit Siliziumatomen in jedem Molekül verbunden sind und Platinkatalysatoren für eine zusätzliche Reaktion, und multifunktionelle Alkoxysilane oder Siloxane und Salze von organometallischen Säuren für eine Kondensationsreaktion erwähnt werden. Insbesondere können zur Vereinfachung des Härtungsprozesses vorzugsweise die Härtungsmittel für eine Additionsreaktion verwendet werden.
- Wenn das molare Verhältnis von R'&sub3;SiO&sub0;,&sub5;-Einheiten geringer als 0,4 ist, ist die Lagerstabilität ungenügend, während die Oberflächenadhäsion nicht auftritt, wenn es 1,5 übersteigt.
- Nachfolgend wird ein typisches Beispiel einer flüssigen Silikongummizusammensetzung von Additionsreaktions-Härtungstyp, welche bei der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, gegeben.
- Die Zusammensetzung umfaßt:
- (A) 100 Gewichtsanteile von Diorganopolysiloxan mit einer Viskosität von 1000 bis 100000 cp bei 25º und mit wenigstens zwei Alkenylgruppen in jedem Molekül;
- (B) Organohydrodienpolysiloxane mit wenigstens zwei Wasserstoffatomen, die jeweils direkt mit Siliziumatomen in jedem Molekül verbunden sind, in einer solchen Menge, daß sie das molekulare Verhältnis zwischen den Alkenylgruppen von Komponente (A) und den Wasserstoffatomen, die mit Siliziumatomen verbunden sind, im Bereich von 0,4 bis 4,0 regulieren;
- (C) 5 bis 50 Gewichtsteile von feinpulverisiertem Siliziumoxid mit einer spezifischen Oberfläche größer als 50m²/g pro 100 Gewichtsteile von Komponente (A); und
- (D) eine katalytische Menge einer Platinverbindung oder einer Platingruppenverbindung.
- Um der Siliziumzusammensetzung Klebeeigenschaften zu verleihen, werden 10 bis 100 Gewichtsteile der oben erwähnten, eine Adhäsion erzeugenden Organopolysiloxane zu 100 Gewichtsteilen der Zusammensetzung hinzugefügt. Wenn die Menge der Organopolysiloxane geringer als 10 Gewichtsteile ist, ist die der Zusammensetzung gegebene Adhäsion ungenügend, während die mechanische Festigkeit der Silikongummischicht reduziert ist, wenn die Menge 100 Gewichtsteile übersteigt. Die Organopolysiloxane können mit einem Rührmischer oder ähnlichen Mitteln hinzugefügt werden, da die Zusammensetzung in einem flüssigen Zustand ist.
- Um die Adhäsion zwischen dem elastischen Silikonmaterial und der harten Oberfläche zu verbessern, kann ein gewöhnlich für Silikongummi verwendeter Grundierlack auf die harte Oberfläche aufgetragen werden. Andererseits kann, um einen Selbstklebeeffekt in dem Silikongummi zu erzeugen, ein geeignetes Silanverbindungsmittel mit der Gummizusammensetzung im voraus vermischt werden.
- Als die Verfahren zum Erzeugen der elastischen Silikonschicht auf der Oberfläche der harten Oberfläche kann ein gewöhnliches Siebdruckverfahren oder ein Beschichtungsverfahren verwendet werden, in welchem ein Abstandshalter an einem Endteil des harten Substrats zum Steuern der Überzugsbeschichtung angeordnet ist.
- Bei dem Beschichtungsverfahren wird die Silikongummizusammensetzung in einer vorbestimmten Konzentration mit einem organischen Lösungsmittel, wie z.B. Toluen, xylen, Hexan oder dergleichen, aufgelöst, und dann auf das harte Substrat durch Sprühbeschichtung oder dergleichen aufgebracht. Danach werden jeweils kommunizierende feine Löcher in dem harten Substrat in der Silikonüberzugsschicht gebildet. Nachfolgend wird die Überzugsschicht durch heiße Luft gehärtet.
- Die Gummihärte der gehärteten Silikonüberzugsschicht kann vorzugsweise im Bereich von 20 bis 90º liegen. Wenn die Härte kleiner als 20º ist, bereitet das Polieren der Oberfläche der elastischen Silikonschicht unter Schwierigkeiten, wodurch die Ebenheit der Schicht beeinträchtigt wird. Andererseits führt eine 90º übersteigende Härte zu ungenügender Oberflächenadhäsion.
- Danach wird die Ebenheit der Oberfläche der elastischen Silikonschicht entweder durch Polieren mit weichen feinen Teilchen aus Siliziumoxid auf einer harten Oberfläche mit hoher Ebenheit oder durch Verwenden einer Präzisionsoberflächenschleifeinrichtung erhöht. Vorzugsweise beträgt die nach dem Polierprozeß erhaltene Adhäsion 10 bis 2000 g/cm². Wenn die Adhäsion geringer als 10 g/cm² ist, tendiert der Halbleiterwafer dazu, sich in der Ebenenrichtung zu der Oberfläche des Wafers während des Polierprozesses zu bewegen. Andererseits, wenn die Adhäsion höher als 2000 g/cm² ist, wird es schwierig, den Halbleiterwafer von der Silikonschicht nach dem Polierprozeß abzuschälen.
- Die oben beschriebene Adhäsion wird angegeben durch die Adhäsionsstärke (g/cm²), welches eine Kraft ist, die zum vertikalen Abziehen des Halbleiterwafers erforderlich ist, welcher an der elastischen, auf der harten Oberfläche gebildeten Silikonschicht mit einer Last von 8 g/cm² angeheftet und dann für eine vorbestimmte Zeitperiode in Ruhe gelassen wurde.
- Bei dem Verfahrensschritt der Einspannung des Halbleiterwafers wird der Wafer auf der elastischen Silikonschicht angeordnet, und dann wird die Vakuumansaugung von der Rückseite des harten Substrats her durchgeführt. Mit der Vakuumsaugkraft wird der Halbleiterwafer an die elastische Silikonschicht angeheftet.
- Danach wird, sogar wenn die Vakuumansaugung nicht fortgeführt wird, der Halbleiterwafer auf der harten Oberfläche über die elastische Silikonschicht infolge der Oberflächenadhäsion der Schicht gehalten. Da der Halbleiterwafer durch die Oberflächenadhäsion der elastischen Silikonschicht, wie oben beschrieben ist, eingespannt ist, ist die Adhäsion des Wafers zu der harten Oberfläche so stark, daß der Polierprozeß des Halbleiterwafers leicht ausgeführt werden kann.
- Nach dem Poliervorgang kann der Halbleiterwafer von der harten Oberfläche allein durch, aus den feinen Durchgangslöchern für die Vakuumansaugung ausströmende komprimierte Luft entfernt werden. Sogar wenn feiner Partikelstaub oder Unebenheiten in der Oberfläche des Halbleiterwafers existieren, wird deren Wirkung infolge der Viskoelastizität der elastischen Silikonschicht nahezu absorbiert.
- Wie oben beschrieben ist, können verschiedene anorganische Füller mit der elastischen Silikonschicht vermischt werden. In dem Fall, daß eine elastische Silikonschicht, welche solche anorganischen Füller enthält, verwendet wird, können auf der Oberfläche des Halbleiterwafers durch die Füller verursachte Kratzer vermieden werden, indem auf der Füller enthaltenden Oberfläche eine weitere elastische Silikonschicht, die keine anorganischen Füller enthält, angeordnet wird.
- Darüber hinaus macht es die vorliegende Erfindung möglich, einen Halbleiterwafer sicher nur durch die Oberflächenadhäsion der elastischen Silikonschicht während des Polierprozesses fast ohne Einfluß durch die feinen Durchgangslöcher für die Vakuumansaugung zu halten. Der entsprechend der vorliegenden Erfindung polierte Halbleiterwafer ist in bezug auf die Oberflächenebenheit und Parallelität ausgezeichnet. Verglichen mit dem herkömmlichen Wachs oder ähnliche Klebemittel verwendeten Verfahren kann das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung Zeit sparen und Schwierigkeiten vermeiden und auch die Präzision und Qualität des Polierprozesses verbessern.
- Die oben erwähnten und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann anhand der folgenden Offenbarung und der beiliegenden Ansprüchen deutlich.
- Fig. 1 ist ein Querschnitt zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels einer Spannvorrichtung zum Einspannen eines Halbleiterwafers, welche in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
- Fig. 2 ist eine Draufsicht von Fig. 1;
- Fig. 3 ist eine diagrammartige Ansicht zum schematischen Darstellen einer Poliermaschine, die zum Ausführen des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
- Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spanneinrichtung zum Einspannen eines Halbleiterwafers, welche in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
- Beispiele dieser Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
- Zu 100 Gewichtsteilen eines flüssigen Silikons vom Additionsreaktionshärtungstyp (KE-1940-50A/B, hergestellt und vertrieben von Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) werden 20 Gewichtsteile eines Adhäsionerzeugenden Organopolysiloxans gegeben, welches SiO&sub2;-Einheiten und (CH&sub3;)&sub2;SiO&sub0;.&sub5;-Einheiten in dem molaren Verhältnis von 1:0,75 und Vinylgruppen mit einem Gehalt von 0,11 Mol/100 g, und 0,8 Gewichtsteile von Polyoxyalkylenmonobutylether als ein Verdickungsmittel enthält, zugegeben und mit einem Rührmischer vermischt.
- Ein Grundierlack für Silikongummi wurde auf der Oberfläche eines harten Substrats 4 mit Durchgangslöchern 2 für eine Vakuumeinspannung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, aufgetragen, und dann durch Luft über 30 Minuten getrocknet. Danach wurde die wie oben beschrieben vorbereitete Silikonzusammensetzung auf die Oberfläche des harten Substrats durch Siebdrucken aufgebracht. Nachfolgend wurden jeweils mit dem harten Substrat 4 in Verbindung stehende Durchgangslöcher 2' in der Silikonüberzugsschicht durch Leiten komprimierter Luft zu der Silikonüberzugsschicht von der Rückseite des harten Substrats her gebildet. Dann wurde das harte Substrat in einer Heißlufttrocknungskammer bei 150ºC für 2 Stunden aufbewahrt, um die Silikonüberzugsschicht zu härten. Danach wurde die Ebenheit der Oberfläche der elastischen Silikonschicht 6 durch einen Präzisionsoberflächenschleifer (PSG-63DX, hergestellt und vertrieben durch Okamoto Machine Tool Works, Ltd.) verbessert.
- Die Spannvorrichtung H zum Einspannen von Halbleiterwafern, die auf die oben beschriebene Weise erhalten wurde, hatte eine Ebenheit von 2,0 um, eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 0,8 um und eine Klebrigkeit von 975 g/cm². Die Gummihärte der elastischen Silikonschicht betrug 47º.
- Fig. 3 zeigt ein typisches Ausführungsbeispiel einer Poliermaschine, an welcher die Spannvorrichtung H zum Spannen von Halbleiterwafern montiert ist. In Fig. 3 bezeichnet die Referenzzahl 8 eine Quelle für die Zuführung von Polierflüssigkeit; 10 ein Teil zum Halten des harten Substrats; 12 ein Textilmaterial zum Polieren; 14 eine Drehscheibe und W einen Halbleiterwafer.
- Entsprechend dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Halbleiterwafer von hoher Präzision und hoher Qualität in einem zweckmäßigen und kurzzeitigen Prozeß zu erhalten.
- Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer zweischichtigen Struktur, in welcher eine erste elastische Silikonschicht 6, die anorganische Füller enthält, und eine zweite elastische Silikonschutzschicht 16, die keine anorganischen Füller enthält, vorgesehen sind.
- Zu 100 Gewichtsteilen von flüssigem Silikon vom Additionsreaktionshärtungstyp (KE-1940-20A/B, hergestellt und vertrieben von Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) werden 0,8 Gewichtsteile von Polyoxyalkylenmonobutylether als Verdickungsmittel hinzugegeben und dann durch einen Rührmischer vermischt. Danach wurde eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Halbleiterwafern in der anhand des Beispiels 1 beschriebenen Weise hergestellt. Die Spannvorrichtung hatte eine Ebenheit von 10 um, eine Oberflächenrauhigkeit (Ra) von 8,77 um und eine Adhäsionsstärke von 9 g/cm². Die Gummihärte der elastischen Silikonschicht betrug 20º.
- Die Adhäsion der erhaltenen Spannvorrichtung ist so gering, daß ein durch die Spannvorrichtung einzuspannender Halbleiterwafer dazu tendiert, sich in einer Ebenenrichtung zu bewegen, wenn er poliert wird. Zusätzlich ist es infolge der ungenügenden Ebenheit der Oberfläche der elastischen Silikonschicht unmöglich, Halbleiterwafer hoher Präzision zu produzieren.
- Wie oben festgestellt wurde, ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich, eine Seite eines Halbleiterwafers mit hoher Präzision und hoher Qualität zu polieren, während der Wafer sicher auf einem harten Substrat ohne Verwendung von Wachs oder ähnlichen Klebemitteln eingespannt ist.
Claims (1)
1. Ein Verfahren zum Einspannen von Halbleiterwafern, welches
die Verfahrensschritte umfaßt:
Bilden einer Schicht (6) mit einem hohen Ebenheitsgrad auf
der vorderen Oberfläche eines harten Substrats (4), welches
feine Durchgangslöcher für eine Vakuumeinspannung aufweist,
wobei die Schicht auch mit feinen Durchgangslöchern (2)
versehen ist, die jeweils in Verbindung mit den feinen Löchern
des harten Substrats stehen; und
Halten eines Halbleiterwafers (W) auf dem harten Substrat (4)
über die Schicht durch Vakuumeinspannung von der Rückseite
des Substrats (4), um so den Halbleiterwafer (W) sicher auf
dem Substrat nur durch Oberflächenadhäsion der Schicht (6)
während eines Polierprozesses an dem Wafer (W) zu halten,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht eine elastische Siliziummaterialschicht (6)
ist, welche eine Oberflächenadhäsion aufweist und ein
Adhäsion verleihendes Mittel enthält, welches aus
Organopolysiloxanen mit SiO&sub2;-Einheiten und R'&sub3;SiO0,5-Einheiten in einem
molaren Verhältnis von 1:0,4 bis 1:1,5 in jedem Molekül
ausgewählt ist; wobei R' ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe,
eine Vinylgruppe oder eine Phenylgruppe ist.
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