AT503702B1 - Verfahren zur halterung von wafern sowie vorrichtung zur fixierung zweier parallel angeordneter wafer relativ zueinander - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer ersten Halteeinrichtung (1) für einen ersten Wafer (5) und mit einer zweiten Halteeinrichtung (7) für einen parallel zum ersten Wafer (5) angeordneten zweiten Wafer (9), wobei die beiden Halteeinrichtungen (1, 7) relativ zueinander fixierbar sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eine der Halteeinrichtungen (1, 7), vorzugsweise beide Halteeinrichtungen (1, 7), jeweils mindestens eine Gelfolie (2, 8) zur Halterung des zugehörigen Wafers (5, 9) aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer Gelfolie zur Halterung einstückiger Wafer

Description

österreichisches Patentamt AT503 702B1 2011-02-15

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HALTERUNG VON WAFERN SOWIE VORRICHTUNG ZUR FIXIERUNG ZWEIER PARALLEL ANGEORDNETER WAFER RELATIV ZUEINANDER

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung zweier parallel angeordneter Wafer relativ zueinander gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Halterung von Wafern gemäß Anspruch 10.

[0002] In der Halbleitertechnik ist es üblich, Wafer für verschiedene Bearbeitungsschritte zu fixieren, d.h. an entsprechenden Halteeinrichtungen zu befestigen. Eine häufig verwendete Methode zur Halterung von Wafern ist es, die Wafer mittels Vakuum anzusaugen und nach der Bearbeitung durch Anlegen von atmosphärischem Druck aus der Fixierung zu losen. Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen Wafer unter Verwendung von Wachs an Halteeinrichtungen gehalten werden. Andere Verfahren verwenden spezielle Klebefolien, die ab Überschreiten einer bestimmten Temperatur ihre Klebeeigenschaften verlieren und es somit ermöglichen, den Wafer abzulösen. Zudem sind Verfahren bekannt, bei denen Wafer auf Klebefolien fixiert werden, um in einem nachfolgenden Sägeprozess zerteilt zu werden. Hierbei bleiben die zersägten Teilstücke an der Klebefolie haften. Weiterhin ist es bekannt, eine adhäsive Gelfolie zu verwenden, um Waferteilstücke für eine nachfolgende Verarbeitung an einer Halteeinrichtung zu halten.

[0003] Weiterhin sind Vorrichtungen zur Fixierung zweier Wafer relativ zueinander bekannt, bei denen so genannte Spacer, eine Art Keile, zwischen die parallel zueinander angeordneten Wafer eingeschoben und mechanisch an den Rändern der Wafer fixiert werden, wie beispielsweise in der DE 103 44 113 A1 des Anmelders gezeigt. Die bekannten Vorrichtungen haben erhebliche Nachteile. Der Spalt zwischen den Wafern ist äußerst eng, wodurch eine Ausbildung eines Vakuums zwischen den beiden Wafern in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt schwierig ist, insbesondere wenn große Wafer mit einem Durchmesser von etwa 300 mm verwendet werden. Nachteilig ist weiterhin, dass es beim Entfernen der Spacer zu einer Dejustie-rung der beiden Wafer kommen kann. Zusätzlich können die Randbereiche der Wafer durch die Verwendung der die Ränder klemmenden Spacer beschädigt werden.

[0004] Weitere Vorrichtungen sind in der AT 405 775 B, der US 2005/0221722 A1, der JP 2004 256793 A sowie in „Packages and Packing Publication", AMD, Revision A (3/1/03), Chapter 11, Die and Wafer Shipments (Seiten 11-9 und 11-10) beschrieben.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives, schonendes Verfahren zur Halterung von nicht zerteilten Wafern sowie eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen eine Beschädigung der Wafer vermieden wird.

[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 10 bzw. 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine üblicherweise zur Halterung von Waferteilstücken verwendete adhäsive Gelfolie mit einer Gelschicht, insbesondere mit einer Dicke von 10 pm bis 1000 pm, vorzugsweise etwa 165 pm, zur Halterung ganzer, d.h. einstückiger Wafer vorzusehen. Als Gelschicht eignet sich insbesondere PDMS-basierendes Material. Die Verwendung derartiger Folien mit einer Gelschicht hat den Vorteil, dass die Wafer nicht nur gehalten, sondern gleichzeitig auch planarisiert werden. Die Gelfolie kann insbesondere sehr dünne Wafer, die die Eigenschaft haben, sich einzurollen, eben fixieren. Die erfindungsgemäße Verwendung einer Gelfolie zur Halterung von Wafern eignet sich insbesondere für Prozessschritte, in denen die Wafer unter Anlage eines Vakuums bearbeitet werden, also eine Fixierung der Wafer mittels Vakuum mangels Gegendruck nur bedingt möglich ist.

[0008] Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zwei Halteeinrichtungen zur Fixierung zweier Wafer relativ zueinander. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass mindestens eine der beiden Halteeinrichtungen eine Gelfolie zur Halterung des zugehörigen Wafers aufweist. Bevor- 1/6 österreichisches Patentamt AT503 702 B1 2011-02-15 zugt sind beide Halteeinrichtungen mit jeweils mindestens einer Gelfolie ausgestattet, so dass beide Wafer an jeweils einer Gelfolie gehalten und bevorzugt gleichzeitig planarisiert werden. Dabei sind die Gelfolien parallel zueinander angeordnet, um eine parallele Fixierung der Wafer relativ zueinander zu ermöglichen.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Fixierung der Halteeinrichtungen zueinander über Klemmmittel.

[0010] In Weiterbildung der Erfindung weisen diese Klemmmittel mindestens eine Feder, bevorzugt mindestens eine Schraubenfeder auf. Bevorzugt sind die Klemmmittel einer der beiden Halteeinrichtungen zugeordnet und klemmen die jeweils andere Halteeinrichtung in einer definierten Relativposition. Die Klemmmittel umfassen in Ausgestaltung der Erfindung mindestens einen senkrecht zur ersten Halteeinrichtung, bzw. zu den Wafern, also entlang einer Z-Achse, verstellbaren Stempel, oder anders ausgedrückt mindestens einen Abstandhalter. Der Stempel ist mit einer zuvor erwähnten Feder, bevorzugt einer Schraubenfeder, in Richtung der ersten Halteeinrichtung federkraftbeaufschlagt, so dass der Stempel von der Federkraft gegen die erste Halteeinrichtung gedrückt wird. Zur Erzeugung einer Klemmwirkung ist ein Gegenelement vorgesehen, das auf der dem Stempel gegenüberliegenden Seite an der ersten Halteeinrichtung angreift, so dass die erste Halteeinrichtung klemmend zwischen dem Stempel und dem Gegenelement aufnehmbar ist.

[0011] Bevorzugt sind die Klemmmittel so bemessen, dass zwischen den Halteeinrichtungen, also zwischen den Gelfolien, ein vorgegebener Abstand eingehalten wird. Der definierte Abstand gewährleistet einen definierten Spalt zwischen den an den Gelfolien gehaltenen Wafern. Dieser Spalt ist bevorzugt derart bemessen, dass zwischen den sich gegenüberliegenden, parallel zueinander ausgerichteten Wafern ein Vakuum ausgebildet werden kann.

[0012] In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass Justiermittel zur Justage der Halteeinrichtungen zueinander vorgesehen sind. Beispielsweise kann als Justiermittel ein Roboterarm vorgesehen werden, der nicht zwangsweise Teil der Fixiervorrichtung sein muss. Mittels der Justiermittel können die Halteeinrichtungen in ihrer Parallelebene, d.h. entlang einer X- und einer Y-Achse, also senkrecht zur Z-Achse relativ zueinander verschoben werden. Die Justage ist nur möglich, wenn die erste Halteeinrichtung nicht von den Klemmmitteln geklemmt ist. Bevorzugt erfolgt die Justage durch Bewegung der ersten Halteeinrichtung, während die zweite Halteeinrichtung an einer definierten Position festgelegt ist. Hierzu weist die zweite Halteeinrichtung bevorzugt Öffnungen auf, in die ortsfeste Fixierstifte eingefahren werden können. Relativ zu der derart eindeutig bestimmten Position der zweiten Halteeinrichtung kann die erste Halteeinrichtung, insbesondere mittels eines Roboterarms verschoben werden. Nach der Justage wird die erste Halteeinrichtung von den Klemmmitteln geklemmt.

[0013] In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die erste Halteeinrichtung derart festgelegt ist, dass die Gelfolie mit dem daran befestigten Wafer durch Beaufschlagen der ersten Halteeinrichtung mittels eines Drucks senkrecht in Richtung der zweiten Halteeinrichtung und somit in Richtung des zweiten Wafers verstellbar ist. Hierzu ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Halteeinrichtung einen Rahmen umfasst, an dem ein die Gelfolie tragendes, starres Element mithilfe von mindestens zwei elastischen Bändern fixiert ist. Bevorzugt werden vier symmetrisch angeordnete, insbesondere identisch ausgebildete Bänder verwendet. Durch Dehnung der Bänder kann der Abstand zwischen den beiden Wafern überwunden werden. Die Bänder müssen derart ausgeformt und angeordnet sein, dass eine gleichmäßige Dehnung sämtlicher Bänder möglich ist, um ein Verkippen des Wafers während der Bewegung in Richtung des zweiten Wafers zu vermeiden. Es ist denkbar, den Rahmen rechteckig auszubilden und die Bänder in den Ecken des Rahmens anzuordnen, so dass sie zueinander einen Winkelversatz von 90° aufweisen. Es ist denkbar, lediglich drei Bänder vorzusehen, die jeweils um 120° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Der rahmen dient nicht nur zur Fixierung der Bänder, sondern kann von den Klemmmitteln geklemmt werden.

[0014] Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als transportable Einheit ausgestaltet, 2/6 österreichisches Patentamt AT503 702B1 2011-02-15 um diese zu verschiedenen Bearbeitungsstationen transportieren zu können. Während des Transports, insbesondere mittels eines Roboters, bleiben die beiden Halteeinrichtungen und somit die beiden Wafer relativ zueinander fixiert.

[0015] Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: [0016] Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf eine Vorrichtung zur Fixierung zweier Wafer und [0017] Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 [0018] In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

[0019] In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Fixierung eines ersten Wafers 5 parallel und relativ zu einem zweiten Wafer 9 gezeigt.

[0020] Die Vorrichtung umfasst eine erste, in diesem Ausführungsbeispiel obere Halteeinrichtung 1, die mit einer ersten Gelfolie 2 bestückt ist. An der Gelfolie 2 haftet der erste Wafer 5 an und wird aufgrund der Gelschicht der Gelfolie 2 gleichzeitig planarisiert. Die Halteeinrichtung 1 umfasst einen rechteckigen, in Fig. 2 in einer Draufsicht dargestellten umlaufenden Rahmen 3. Das mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete, die Gelfolie 2 tragende, starre Element ist mit vier elastischen, identisch ausgebildeten, als Stahlbänder ausgeführten elastischen Elementen 4 innerhalb des Rahmens 3 aufgespannt. Die elastischen Elemente 4 sind in den vier Ecken des Rahmens 3 befestigt und verlaufen radial in Richtung des mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten Elementen der Halteeinrichtung. Die identisch ausgebildeten elastischen Elemente 4 weisen die gleiche Federkonstante auf und sind symmetrisch um jeweils einen Umfangswinkel von 90° zueinander versetzt angeordnet. Hierdurch ist es möglich, das mit 1 be-zeichnete Element der Halteeinrichtung senkrecht in Richtung des zweiten Wafers 9 zu bewegen, ohne dass es verkippt.

[0021] Ferner umfasst die Vorrichtung eine zweite Halteeinrichtung 7 mit einer zweiten Gelfolie 8, die parallel zur ersten Gelfolie 2 der ersten Halteeinrichtung 1 angeordnet ist. Von der zweiten Gelfolie 8 wird der zweite Wafer 9 sicher und unverschieblich gehalten. Die zweite Halteeinrichtung weist einen Grundkörper 6 auf, der zur Halterung von Klemmmitteln dient. Die Klemmmittel umfassen zwei innerhalb des Grundkörpers 6 verankerte, über ein Gewinde in dem Grundkörper höhenverstellbare Stempel 10, die an ihrem freien Ende verbreitert ausgebildet sind. Die Stempel 10 sind innerhalb eines Gegenelements 12 entlang einer Z-Achse verschieblich geführt. Die freien Enden der Stempel 10 stützen sich über jeweils eine Schraubenfeder 13 an dem Gegenelement 12 ab, so dass die Stempel 10 mit daran überden Grundkörper 6 festgelegter zweiter Halteeinrichtung 7 in Richtung erster Halteeinrichtung 1 federkraftbeaufschlagt sind. Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, hintergreift das Gegenelement 12 den umfangsgeschlossenen Rahmen 3. Der Rahmen 3 ist auf diese Weise zwischen den Stempeln 10 und dem Gegenelement einklemmbar. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist zwischen den Stempeln 10 und dem Rahmen 3 sowie zwischen dem Rahmen 3 und dem Gegenelement 12 in Z-Richtung ein Spalt eingezeichnet. Dieser wird selbstverständlich durch die Federn 13 überwunden, so dass die Stempel 10 sowie das Gegenelement 12 unmittelbar an dem Rahmen 3 anliegen. Im fixierten, also geklemmten Zustand wird zwischen den beiden Wafern 5, 9 ein definierter Spalt 11 in Z-Richtung eingehalten. Die Spaltweite kann über die Wahl der Länge der Stempel 10 beeinflusst werden.

[0022] Zur Justierung der beiden Wafer 5, 9 entlang einer X-Achse und einer Y-Achse zueinander muss die Klemmwirkung zwischen den Stempeln 10 und dem Gegenelement 12 aufgehoben werden. Hierzu sind in Fig. 1 gezeigte Stifte vorgesehen, die durch Öffnungen 15 des Grundkörpers 6 hindurch das Gegenelement 12 gegen die Federkraft der Federn 13 anheben und dadurch den Klemmdruck vom Rahmen 13 nehmen. Alternativ kann der Grundkörper 6 mit einer nicht gezeigten Einrichtung in Z-Richtung von der ersten Halteeinrichtung 1 entgegen der Federkraft der Federn 13 bewegt werden. Hierdurch ist die erste Halteeinrichtung 1 mit ihrem 3/6

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT503 702 B1 2011-02-15 Rahmen 3 entlang der X-Achse sowie der Y-Achse, insbesondere mittels eines Roboters, verstellbar. Damit die zweite Halteeinrichtung 7 während der Justage eine definierte Lage einnimmt, sind zwei ortsfeste Stifte 14 vorgesehen, auf die der Grundkörper 6 bei seiner Bewegung entlang der Z-Achse mit zwei korrespondierenden Öffnungen 15 aufgefahren wird. Somit befindet sich die zweite Halteeinrichtung 7 in einer vorgegebenen Position, relativ zu der die erste Halteeinrichtung 1 durch seitliches Verschieben verstellt werden kann. Nach erfolgter Justage wird das Gegenelement 12 oder der Grundkörper 6 mit den Stempeln 10 sowie dem zweiten Wafer 9 wieder in Klemmlage verfahren, in der die Stempel 10 und das Gegenelement 12 den Rahmen 3 zwischen sich klemmend aufnehmen. Eine Verschiebung der Halteeinrichtungen 1, 7 relativ zueinander in X- und Y-Richtung ist nun nicht mehr möglich. Die Relativposition wird auch während eines Transports der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nicht verändert. Es ist lediglich möglich, in einem nicht näher erläuterten Prozessschritt das mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Element der ersten Halteeinrichtung entlang der Z-Achse senkrecht in Richtung des zweiten Wafers 9 durch Kraftbeauschlagung zu verstellen. Bei dieser Verstellung geben die vier elastischen Elemente 4 gleichzeitig sowie gleichmäßig nach und gewährleisten somit die Parallelität sowie die Justierlage in X- und Y-Richtung der beiden Halteeinrichtungen 1,7 und somit der beiden Wafer 5, 9 zueinander. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Element der ersten Halteeinrichtung 2 erste Gelfolie 3 Rahmen 4 elastische Elemente 5 erster Wafer 6 Grundkörper 7 Element der zweiten Halteeinrichtung 8 zweite Gelfolie 9 zweiter Wafer 10 Stempel 11 Spalt 12 Gegenelement 13 Feder 14 Stifte 15 Öffnungen Patentansprüche 1. Vorrichtung mit einer ersten Halteeinrichtung (1) für einen ersten Wafer (5) und mit einer zweiten Halteeinrichtung (7) für einen parallel zum ersten Wafer (5) anordenbaren zweiten Wafer (9), wobei die beiden Halteeinrichtungen (1, 7) relativ zueinander fixierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Halteeinrichtungen (1,7), vorzugsweise beide Halteeinrichtungen (1, 7), jeweils mindestens eine Gelfolie zur Halterung des zugehörigen Wafers aufweisen und dass die erste Halteeinrichtung (1) einen, vorzugsweise umlaufenden, Rahmen (3) umfasst, und dass ein die Gelfolie (2, 8) tragendes Element (1) mit mindestens zwei elastischen Elementen (4) am Rahmen (3) verspannt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der Halteeinrichtungen (1, 7) relativ zueinander Klemmmittel (10,12,13) vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (10, 12, 13) mindestens eine Feder (13), vorzugsweise mindestens eine Schraubenfeder (13), umfassen. 4/6 österreichisches Patentamt AT503 702 B1 2011-02-15
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmittel (10, 12, 13) der zweiten Halteeinrichtung (7) zugeordnet sind, und dass die Klemmmittel (10, 12, 13) mindestens einen senkrecht zur ersten Halteeinrichtung (1) (entlang einer Z-Achse) verstellbaren, in Richtung des ersten Halteelements (1) federkraftbeaufschlagten Stempel (10) umfassen, und dass die erste Halteeinrichtung (1) zwischen dem Stempel (10) und einem Gegenelement (12) der Klemmmittel (10, 12, 13) klemmbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Halteeinrichtungen (1, 7) bei geklemmter erster Halteeinrichtung (1) ein definierter Abstand zwischen den Halteeinrichtungen (1, 7) und somit ein definierter Spalt (11) zwischen den von den Halteeinrichtungen (1, 7) gehaltenen Wafern (5, 9) besteht.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Justiermittel zur Justage der Halteeinrichtungen (1, 7) und damit der Wafer (5, 9) zueinander (entlang einer X- und/oder einer Y-Achse) vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (4) symmetrisch angeordnet sind, insbesondere als Bänder (4).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (4) gleich ausgebildet sind, insbesondere die Federkonstante der elastischen Elemente (4) gleich ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als transportable Einheit ausgebildet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6