DE102006026467B4

DE102006026467B4 - Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers

Info

Publication number: DE102006026467B4
Application number: DE102006026467.3A
Authority: DE
Inventors: Bernhard P. Lange
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: DE102006026467A1; US20070287363A1

Abstract

Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers (10) auf einer Waferoberfläche (12), die allgemein einer aktiven Chipoberfläche (11) gegenüberliegt, wobei die Vorrichtung umfaßt: ein Schleifbauteil (20), wobei das Schleifbauteil (20) ein Schleifelement (21) für das Schleifen eines ersten Teils der Waferoberfläche (12) und ein Waferkontaktelement (22) aufweist, das eben mit dem Schleifelement (21) ist und daran angrenzt, wobei das Waferkontaktelement (22) so gestaltet ist, daß es einen zweiten Teil der Waferoberfläche (12) berührt, der nicht von dem Schleifelement (21) berührt wird, wenn das Schleifelement (21) den ersten Teil schleift, und die Vorrichtung ferner so ausgestaltet ist, dass das Schleifelement (21) während des Schleifens in Kontakt mit der gesamten Oberfläche der Rückseite (12) des Wafers (10) steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers und ein Verfahren für die Trennung eines Halbleiterchips von einem Wafer.
Wafer benötigen einen Rückenschliff (auf der der aktiven Chipseite gegenüberliegenden Seite geschliffen), um die geringen Stärken zu erreichen, die derzeit für Halbleiterbauelemente benötigt werden. In 1 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Rückenschlifftechnik gezeigt. Ein Wafer 10 mit einer aktiven Chipseite 11 wird von seiner Rückseite 12 aus unter Verwendung einer Schleifscheibe 1 abgeschliffen, um ihn dünner zu machen. Die Schleifscheibe 1 hat eine Schleiffläche 2, die vollständig mit Schleifmaterial bedeckt ist. Die Scheibe 1 überlappt den Wafer 10 teilweise und dreht sich exzentrisch um den Wafer 10, um die komplette Waferoberfläche abzuschleifen.
Spezielle Kupfermetallisierungsschichten auf dem Wafer, die in heutigen Chiptypen verwendet werden, führen jedoch dazu, dass der Wafer sich nach dem Rückenschliff verformt. Deshalb wird der Wafer vor dem Rückenschliffvorgang teilweise auf der aktiven Chipseite ausgeschnitten, um den durch die Metallisierung erzeugten Druck teilweise abzubauen. Dieser Schnittvorgang verursacht die Bildung einiger teilweise voneinander getrennter Chips.
Ein Problem bei den derzeitigen Rückenschlifftechniken besteht darin, dass sich derartige teilweise voneinander getrennte Chips, wenn der Wafer während dem Rückenschliffvorgang immer dünner wird, lösen und über die Waferoberfläche hinausragen können. Die losen Chips können durch die Kante der Schleifscheibe von der Waferoberfläche weg gezogen werden, was dazu führen kann, dass der restliche Wafer durch Zerbrechen oder Zerkratzen beschädigt wird.
Aus der US 6 251 785 B1 ist eine Poliervorrichtung zum Polieren eines Wafers bekannt. Dabei handelt es sich um eine Poliervorrichtung zum Polieren der aktiven Seite eines Wafers. Die Polierscheibe verfügt hier über eine Erweiterung. Allerdings wird auch dadurch das unerwünschte Heraustrennen von Chips nicht verhindert.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des oben Erwähnten entwickelt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren unter Verwendung der vorgenannten Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers bereitzustellen, bei denen das Herauslösen von teilweise voneinander getrennten Chips beim Rückenschliff verhindert wird. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers auf einer Waferoberfläche, die allgemein einer aktiven Chipoberfläche gegenüberliegt, bereit, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Schleifbauteil, wobei das Schleifbauteil ein Schleifelement für das Schleifen eines ersten Teils der Waferoberfläche und ein Waferkontaktelement aufweist, das eben mit dem Schleifelement ist und daran angrenzt, um einen zweiten Teil der Waferoberfläche zu berühren, wenn das Schleifelement den ersten Teil schleift. Somit trägt das Waferkontaktelement die Waferoberfläche, während der Wafer geschliffen wird.
Vorzugsweise sollte sich das Waferkontaktelement an der Außenfläche und rings um das Schleifelement befinden, und das Schleifbauteil sollte allgemein scheibenförmig und in der Lage sein, sich als Schleifscheibe um eine zentrale Drehachse zu drehen. Das Schleifbauteil sollte auch in der Lage sein, sich in derselben Ebene wie die Waferoberfläche zu bewegen, so dass die gesamte Waferoberfläche von hinten geschliffen werden kann. So kann das Schleifbauteil zum Beispiel so gestaltet sein, dass es sich exzentrisch um seine zentrale Drehachse dreht. Dies kann mit Hilfe eines Antriebsmittels, wie zum Beispiel einem Schaft, erreicht werden, um eine antreibbare Verbindung zwischen dem Schleifbauteil und einem Antriebsmittel, wie zum Beispiel einem elektrischen Motor, herzustellen. Es kann auch ein Steuermittel, wie zum Beispiel ein Mikroprozessor, bereitgestellt werden, um die Bewegung der Vorrichtung im Verhältnis zu einer Waferoberfläche zu steuern und um die Schliffmenge zu steuern, um die gewünschte Waferstärke zu erreichen.
Der Mindestdurchmesser des Schleifbauteils sollte vorzugsweise doppelt so groß wie der Durchmesser des Wafers sein, so dass das Schleifbauteil die Oberfläche des Wafers vollständig bedeckt. Das Schleifelement und das Waferkontaktelement können aus einem Stück gebaut sein, oder das Waferkontaktelement kann als Substrat auf dem Schleifbauteil bereitgestellt werden, so dass das Schleifbauteil auf dem Substrat gebildet wird. Auf diese Weise wird die äußere Fläche des Schleifbauteils mit demselben Substrat bedeckt, das dafür verwendet wird, das Schleifbauteil in dem Schleifelement zu halten. Dies bedeutet, dass die Oberfläche des Schleifbauteils insgesamt flacher ist, und somit die gesamte Oberfläche des Schleifbauteils nahe an die Waferoberfläche, die geschliffen wird, kommen kann.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Trennung eines Halbleiterchips von einem Wafer bereit, wobei das Verfahren das Schneiden des Wafers auf einer aktiven Chipoberfläche zur Bildung einer Mehrzahl von Chipgrenzen definierenden Blindschlitzöffnungen, das Schleifen des Wafers auf einer Waferoberfläche, die allgemein der aktiven Chipseite gegenüberliegt, unter Verwendung einer Vorrichtung der vorgenannten Art, in einem ersten Teil und das Bereitstellen eines Kontaktmittels, um einen zweiten Teil der Waferoberfläche zu berühren, wenn der erste Teil geschliffen wird, und das Ausüben von Druck auf den ersten Teil der Waferoberfläche umfasst, um den Wafer zwischen der Waferoberfläche und einem blinden Ende jeder der Öffnungen zu zerbrechen. Druck kann auf die Waferoberfläche ausgeübt werden, indem die neu geschliffene Waferoberfläche mit einem Band laminiert wird, und das Band parallel zu der Waferoberfläche gespannt wird. Durch den Druck auf den Wafer zerbrechen die kleinen Teile des Wafers zwischen der Waferoberfläche und dem blinden Ende der Öffnungen oder Schnitte. Hierdurch wird eine Trennung der Chips voneinander verursacht, und es können dann einzelne Chips von dem Wafer entfernt werden. Nach dem Spannen kann Druck auch auf die geschliffene Waferoberfläche senkrecht zu der Oberfläche ausgeübt werden, um das Biegen der Oberfläche und das Zerbrechen der Chipgrenzen weiter zu unterstützen. Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer bekannten Rückenschlifftechnik;
2 eine Seitenansicht eines Teils einer Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers gemäß der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht einer Schleifoberfläche einer Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers gemäß der Erfindung.

Unter Bezugnahme nun auf 2 wurde ein Wafer 10 mit einer aktiven Chipseite 11 und einer Rückseite 12 einer Metallisierung mit einer Metallschicht 13, zum Beispiel Kupfer, ausgesetzt und teilweise von der aktiven Chipseite 11 durchgeschnitten, um Schnitte 14 zu bilden, die blinde Schlitzöffnungen an Chipgrenzen in der aktiven Chipseite 11 des Wafers 10 festlegen. Nach der Bildung der Schnitte 14 wurde ein Schutzfilm 15 an der aktiven Chipseite 11 angebracht, um den Wafer 10 für den Rückenschliff vorzubereiten.
Eine Schleifscheibe 20 (in 2 ist lediglich die Hälfte der Schleifscheibe, die die Chipoberfläche bedeckt, gezeigt) hat ein Schleifelement 21 und ein Waferkontaktelement 22, die auf einer Schleifoberfläche 23 bereitgestellt werden. Das Waferkontaktelement 22 kann ein Substrat bilden, auf dem das Schleifelement 21 gebildet werden kann. Alternativ hierzu kann das Waferkontaktelement 22 selbst auf einem Substrat separat von dem Schleifelement 21 gebildet werden. Das Schleifelement 21 wird gebildet, indem Schleifmaterial so in das Substrat abgeschieden wird, dass das Schleifelement 21 in der Mitte der Schleifoberfläche 23 bereitgestellt wird und von dem Waferkontaktelement 22 umgeben ist. Dies ist in 3 klarer gezeigt. Die Schleifscheibe 20 ist allgemein scheibenförmig, so dass ihre Stärke im Vergleich zu ihrem Durchmesser klein ist, und ihre zentrale Drehachse senkrecht zu der Schleifoberfläche 23 ist. Ein Schaft 24 verbindet die Schleifscheibe 20 mit einem Antriebsmittel (nicht gezeigt). Die zentrale vertikale Achse des Schafts 24 fällt mit der zentralen Drehachse der Schleifscheibe 20 zusammen. Der Schaft 24 wird angetrieben, um es der Schleifscheibe 20 zu ermöglichen, sich gleichzeitig um ihre zentrale Drehachse zu drehen und sich in derselben Ebene wie die Schleifoberfläche 23 zu bewegen.
Um den Wafer 10 von seiner Rückseite 12 her abzuschleifen, wird die Schleifscheibe 20 gegen die Oberfläche der Rückseite 12 des Wafers 10 gehalten und durch den Schaft 24 um ihre zentrale Drehachse senkrecht zu der Oberfläche des Wafers 10 gedreht, so dass sie sich über der Oberfläche des Wafers 10 dreht. Die Schleifscheibe 20 kann mit Hilfe eines beliebigen Antriebsmittels (nicht gezeigt) gedreht werden, zum Beispiel durch einen Elektromotor.
Während sich die Schleifscheibe 20 über der Oberfläche des Wafers 10 dreht, schleift das Schleifelement 21 den Teil der Oberfläche des Wafers 10 ab, den das Schleifelement 21 berührt, während das in dem äußeren Teil der Scheibe 20 bereitgestellte Waferkontaktelement 22 den Teil der Oberfläche des Wafers 10 berührt, der nicht geschliffen wird, und diesen trägt. Folglich wird verhindert, dass lose Chips über die Oberfläche der Rückseite 12 des Wafers 10 hinausragen, während der Wafer 10 abgeschliffen und dünner wird. Idealerweise sollte die Schleifoberfläche 23 den Wafer 10 immer berühren, während sie über die Oberfläche der Rückseite 12 des Wafers 10 geführt wird.
Zu derselben Zeit, zu der die Schleifscheibe 20 um ihre zentrale Drehachse gegen den Wafer 10 gedreht wird, wird sie auch über die Oberfläche des Wafers 10 geführt (durch Bewegung des Schafts derart, dass sich die Scheibe 20 exzentrisch um ihre zentrale Drehachse dreht oder anderweitig), so dass die äußere Kante des Schleifelements 21 mit dem Mittelpunkt des Wafers 10 übereinstimmt und das Schleifelement 21 letztendlich in Kontakt mit der gesamten Oberfläche der Rückseite 12 des Wafers 10 gebracht wird, während der Teil des Wafers 10, der keinem Rückenschliff ausgesetzt ist, von dem Waferkontaktelement 22 getragen wird. Auf diese Weise kann der komplette Wafer 10 auf dieselbe gewünschte Stärke abgeschliffen werden.
Die Bereitstellung des Waferkontaktelements 22 auf der Schleifoberfläche 23 zum Tragen des Wafers 10 während des Schliffs bietet den Vorteil, dass der Wafer 10 auf eine dünnere Stärke abgeschliffen werden kann, ohne diesen zu beschädigen. Hierdurch wird es ermöglicht, dass Chips nach dem Rückenschliff von dem Wafer 10 ohne einen weiteren Schnittvorgang getrennt werden können. Zur Trennung von Chips von dem Wafer 10 nach dem Rückenschliff wird die Oberfläche des Wafers 10 einfach auf der Rückseite 12 in einer Richtung gedehnt, die parallel zu der Waferoberfläche ist, und/oder gebogen, indem Druck auf die Rückseite 12 in einer Richtung ausgeübt wird, die senkrecht zu der Waferoberfläche ist, so dass der Wafer 10 zwischen den blinden Enden der Schnitte 14 und der Rückseite 12 zerbricht, um einzelne Chips zu bilden.
Obwohl die vorliegende Erfindung obenstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, so ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, und ein Fachmann wird zweifellos weitere Alternativen erkennen, die innerhalb des Schutzbereichs der beanspruchten Erfindung fallen.
Das Schleifbauteil ist zum Beispiel nicht darauf beschränkt, scheibenförmig und bezogen auf die Waferoberfläche drehbar beweglich zu sein. Das Schleifbauteil könnte auch zum Beispiel rechteckig und so gestaltet sein, dass es sich über die Oberfläche des Wafers in einer bezogen auf die Oberfläche des Wafers geraden Linie rückwärts und vorwärts bewegt.

Claims

Vorrichtung für das Schleifen eines Wafers (10) auf einer Waferoberfläche (12), die allgemein einer aktiven Chipoberfläche (11) gegenüberliegt, wobei die Vorrichtung umfaßt: ein Schleifbauteil (20), wobei das Schleifbauteil (20) ein Schleifelement (21) für das Schleifen eines ersten Teils der Waferoberfläche (12) und ein Waferkontaktelement (22) aufweist, das eben mit dem Schleifelement (21) ist und daran angrenzt, wobei das Waferkontaktelement (22) so gestaltet ist, daß es einen zweiten Teil der Waferoberfläche (12) berührt, der nicht von dem Schleifelement (21) berührt wird, wenn das Schleifelement (21) den ersten Teil schleift, und die Vorrichtung ferner so ausgestaltet ist, dass das Schleifelement (21) während des Schleifens in Kontakt mit der gesamten Oberfläche der Rückseite (12) des Wafers (10) steht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der sich das Waferkontaktelement (22) an der Außenfläche und rings um das Schleifelement (21) befindet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Schleifbauteil (20) allgemein scheibenförmig ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der sich das Schleifbauteil (20) um eine zentrale Drehachse drehen kann.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der sich das Schleifbauteil (20) in Bezug auf die Waferoberfläche (12) in derselben Ebene wie die Waferoberfläche (12) drehen kann.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein Mindestdurchmesser des Schleifbauteils (20) doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Wafers (10).
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Schleifbauteil (20) und das Waferkontaktelement (22) aus einem Stück gebaut sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Waferkontaktelement (22) als Substrat auf dem Schleifbauteil (20) bereitgestellt und das Schleifbauteil (20) auf dem Substrat gebildet wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend ein Steuermittel für die Steuerung der Bewegung des Schleifbauteils (20) gegen die Waferoberfläche (12).
Verfahren für die Trennung eines Halbleiterchips von einem Wafer (10), wobei das Verfahren umfaßt: a) Schneiden des Wafers (10) auf einer aktiven Chipoberfläche (11) zur Bildung einer Mehrzahl von Chipgrenzen definierenden Blindschlitzöffnungen (14); b) Schleifen des Wafers (10) auf einer Waferoberfläche (12), die allgemein der aktiven Chipseite (11) gegenüberliegt, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in einem ersten Teil, mit einem Schleifbauteil (20), das ein Schleifelement (21) und ein Waferkontaktelement (22) aufweist, wobei das Waferkontaktelement (22) einen zweiten Teil der Waferoberfläche (12) berührt, der nicht von dem Schleifelement (21) berührt wird, wenn der erste Teil geschliffen wird, c) Ausüben von Druck auf den ersten Teil der Waferoberfläche (12), um den Wafer (10) zwischen der Waferoberfläche (12) und einem blinden Ende jeder der Öffnungen (14) zu zerbrechen, und d) Berühren der gesamten Oberfläche der Rückseite (12) des Wafers (10) während des Schleifens.