DE10320375B3 - Verfahren zum temporären Fixieren zweier flächiger Werksücke - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum temporären Fixieren zweier flächiger Werkstücke, insbesondere eines Prozesswafers und eines Trägerwafers, bereitgestellt. Auf die miteinander zu verbindenden Seiten der beiden Werkstücke wird zunächst eine dünne Schicht aufgebracht. und die beschichteten Seiten der Werkstücke werden anschließend mit einem Klebemittel verbunden. Die dünnen Schichten sollen hierbei vorzugsweise leicht aufzubringen und wieder rückstandsfrei ablösbar sein. Das eigentlich verbindende Klebemittel muss nur hinsichtlich seiner chemischen Beständigkeit, mechanischen und adhäsiven Eigenschaften ausgewählt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum temporären Fixieren zweier flächiger Werkstücke, insbesondere eines Prozesswafers und eines Trägerwafers.
• Im Rahmen der Fertigung beispielsweise optoelektronischer oder Leistungs-Halbleiter muss das Substrat bzw. der Wafer nach der Bearbeitung der Vorderseite in aufeinanderfolgenden Schleif-, Läpp- und Ätzprozessen in seiner Dicke stark reduziert werden. Aufgrund der Fragilität dieser sogenannten „Dünnwafer" werden daher Trägertechniken eingesetzt, bei denen der bearbeitete Wafer, der im folgenden als Prozesswafer bezeichnet wird, auf einen Trägerwafer (den sogenannten „Carrier") geklebt wird und der so entstandene Stapel (auch als „Stack" oder „Sandwich" bezeichnet) ohne Bruchgefahr sicher behandelt werden kann. Prozesswafer und Carrier werden anschließend durch geeignete Verfahren wieder voneinander getrennt und der Prozesswafer den abschließenden Säge- und Verpackungsprozessen zugeführt.
• In bekannten Verfahren zum Aufbringen des Prozesswafers auf den Trägerwafer werden aufgrund der rigiden Anforderungen an den Waferstack hinsichtlich Beständigkeit gegen mechanische und chemische Beanspruchung Klebemittel eingesetzt, die nur im Rahmen von Thermokompressionsverfahren eingesetzt werden können. Solche bekannte Verbindungstechniken müssen daher auf beheizten Pressen oder sogenannten „Bondern" durchgeführt werden. Ein erhebliches Problem dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass das Klebemittel nach dem Trennen des Prozess- vom Trägerwafer rückstandsfrei vom Prozesswafer entfernt werden muss. Dies steht in direktem Zielkonflikt zu der Forderung nach hoher Chemikalienbeständigkeit des Waferstacks.
• Aus der den Oberbegriff des Hauptanspruchs bildenden: DE 100 55 763 A1 und der nachveröffentlichten DE 101 56 465 C1 ist es bekannt, einen Prozesswafer mit einem Trägerwafer lösbar durch ein Spin-on-Glas zu verbinden, wobei die Oberflächen der Wafer mit SiN oder SiO2 beschichtet sind.
• Aus der DE 197 52 412 A1 ist es bekannt, eine lösbare Verbindung zwischen Wafern durch ein durch Temperaturerhöhung schmelzbares Verbindungsmaterial aus einer oder mehreren Zwischenschichten aus einzelnen Monolagen bzw. Moleküllagen herzustellen.
• Die DE 101 37 376 A1 lehrt, dauerhafte Verklebungen von Wafern mittels bestimmten Klebern durch Vorsehen von dünnen Schichten von Haftvermittlern zu verbessern, wobei jedoch auch diese dauerhafte Verbindung sich bei Temperaturen oberhalb von 450°C zersetzt.
• Die Literaturstelle EATON, W. P.; SUBHASH, H. R.; SMITH, R. L: "Silicon wafer-to-wafer bonding at T < 200°C with polymethylmethacrylate" in Applied Physics Letters, ISSN 0003-6951, 1994, Vol. 65, No. 4, Seite 439–441 lehrt, oxidierte Siliziumwafer durch thermoplastisches PMMA als "planarizing layer" zu bonden.
• Die Literaturstelle LIN, H. C.; CHANG, K. L.; PICKRELL, G. W.; HSIEH, K. C.; CHENG, K. Y.: „Low temperature wafer bonding by spin on glass" in J. Vac. Sci. Technol. B, ISSN 1071-1023, 2002, Vol. 20, No. 2, Seite 752–754 lehrt das SOG-Bonden von zwei Wafern mittels Siloxan und Silicat.
• Die Literaturstelle MARAZITA, S. M.; BISHOP, W. L.; HESLER, J. L.; HUI, K.; [u. a.]: "Integrated GaAs Schottky Mixers by Spin-on-Dielectric Wafer Bonding" in IEEE Transactions on Electron Devices, ISSN 0018-9383, 2000, Vol. 47, No. 6, Seite 1152–1157 erläutert „Wafer Bonding" und die verwendeten SOG- und SOD-Materialien und deren Verwendung als "planarizing agent".
• In der DE 24 25 993 A1 werden oxidierten Siliziumwafer mit einer Glasbindungsschicht gebondet, wobei deren Erweichungspunkt durch den Bor-Gehalt einstellbar ist, jedoch oberhalb von 850°C liegt.
• JP-07-192980 A verwendet duroplastisches Polyimid zum Bonden beschichteter Wafer, die nicht temperaturlösbar sind.
• Aus der US-6287891 B1 ist es bekannt, beim Dünnen einen Wafers mit mittels Wachs anhaftendem Träger eine schützende Photoresistschicht zwischen Wachs und Wafer vorzusehen, wobei die Verbindung durch Auflösen des Wachses gelöst wird.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum temporären Fixieren zweier flächiger Werkstücke, insbesondere eines Prozesswafers und eines Trägerwafers bereitzustellen, das das oben beschriebene Problem löst. Insbesondere sollen die erfindungsgemäß verbundenen Werkstücke einfach und rückstandsfrei voneinander lösbar sein.
• Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen enthaltenen Merkmalen gelöst.
• In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden zunächst sowohl der Prozesswafer als auch der Trägerwafer mit einer dünnen Schicht bedeckt und anschließend die beiden beschichteten Seiten der Substrate mit einem Klebemittel verbunden. Die dünnen Schichten sollen hierbei vorzugsweise leicht aufzubringen und wieder rückstandsfrei ablösbar sein. Das eigentlich verbindende Klebemittel muss nur hinsichtlich seiner chemischen Beständigkeit, mechanischen und adhäsiven Eigenschaften ausgewählt werden. Aspekte der Waferreinigung nach dem Lösen des Prozesswafers vom Carrier entfallen, da das Klebemittel nicht in direkter Verbindung mit den Wafern steht.
• Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die 1 und 2 schematisch die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.
• In 1 ist schematisch der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Hierbei werden zunächst sowohl der Prozesswafer 1 als auch der Trägerwafer 2, der im allgemeinen ein Glaswafer ist, mit einer dünnen Schicht 31 bzw. 32, den sogenannten „Release-Layern" oder Trennschichten bedeckt. Vorzugsweise geschieht dies in einem in der Halbleiterfertigung üblichen Verfahren, wobei in der Halbleiterindustrie übliche Substanzen, beispielsweise sogenannte „Planarizing Layer" oder „Protective Coatings" zum Einsatz kommen. Diese Substanzen weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber bestimmten, in nachfolgenden Prozessschritten eingesetzten Chemikalien, aber auch eine gute und rückstandsfreie Lösbarkeit in einem definierten Lösungsmittel auf.
• Die beiden beschichteten Seiten der Substrate werden anschließend mit einem Klebemittel 4, welches ebenfalls eine hohe Chemikalienbeständigkeit gegenüber den in den nachfolgenden Prozessschritten eingesetzten Chemikalien aufweist, ansonsten aber beliebig ausgewählt werden kann, miteinander verbunden. Bevorzugt wird hierzu ein negativer Fotoresist oder ein allgemein üblicher UV-aushärtender Kleber eingesetzt. Die Verbindung kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. In der 1(b) ist beispielhaft ein Quetschprozess dargestellt. Die Quetschkraft erfolgt in Richtung des in 1(b) eingezeichneten Pfeils 5. Die anschließende Belichtung des UV-sensitiven Klebemittels 4 erfolgt anschließend mit Hilfe einer Belichtungseinrichtung 6 durch den Glaswafer 2 hindurch.
• Der so entstandene Waferstack kann anschließend gedünnt werden. In der 2 ist beispielhaft hierfür ein Schleifprozess dargestellt, wobei eine Schleifeinrichtung 7 verwendet wird. Nach Fertigstellung der Bearbeitung der Rückseite des Prozesswafers, d.h. nachdem der Prozesswafer durch die vorgesehenen Schleif-, Läpp- und Ätzprozesse auf die gewünschte Dicke reduziert wurde, können Träger- und Prozesswafer nasschemisch rückstandsfrei getrennt werden, da bei der nasschemischen Behandlung ausschließlich die beiden Trennschichten 31 bzw. 32 durch das Lösungsmittel angegriffen werden. Bei der nasschemischen Behandlung bleibt das eigentliche verbindende Klebemittel 4 als Abfall ebenfalls übrig.
• Zusammenfassend wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verfügung gestellt, das eine einfach nasschemisch und rückstandsfrei lösbare, mit beliebig auswählbaren anaerob aushärtenden Klebemitteln temporäre Verbindung zweier flächiger Werkstücke ermöglicht. Die beiden Release-Layer (Trennschichten) 31 bzw. 32 können leicht aufgebracht und wieder rückstandsfrei abgelöst werden. Das eigentlich verbindende Klebemittel 4 muss nur hinsichtlich seiner chemischen Beständigkeit sowie seinen mechanischen und adhäsiven Eigenschaften ausgewählt werden. Besondere Aspekte der Waferreinigung nach dem Lösen des Prozesswafers 1 vom Trägerwafer 2 entfallen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können erstmals UV-aushärtende Klebstoffe eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum temporären, lösbaren Verbinden eines Prozesswafers (1) mit einem Trägerwafer (2), auf deren miteinander zu verbindenden Seiten jeweils eine dünne Schicht (31, 32) aufgebracht wird, und die so beschichteten Seiten mit einem Klebemittel (4) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Schichten (31, 32) zum Lösen der temporären Verbindung in einem definierten Lösungsmittel gelöst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnen Schichten (31, 32) in dem definierten Lösungsmittel rückstandsfrei gelöst werden und gegenüber anderen eingesetzten Chemikalien eine hohe Beständigkeit aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Trägerwafer (2) ein Glaswafer ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Klebemittel (4) ein UV-aushärtender Kleber eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Klebemittel (4) ein negativer Fotoresist eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Belichtung mit einer Belichtungseinrichtung (6) durch den Glaswafer (2) hindurch erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verbindung durch einen Quetschprozess erfolgt.