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WO1999048137A2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von wafern mit bauelementen beim abdünnen des wafers und beim vereinzeln der bauelemente - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum behandeln von wafern mit bauelementen beim abdünnen des wafers und beim vereinzeln der bauelemente Download PDF

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WO1999048137A2
WO1999048137A2 PCT/EP1999/001602 EP9901602W WO9948137A2 WO 1999048137 A2 WO1999048137 A2 WO 1999048137A2 EP 9901602 W EP9901602 W EP 9901602W WO 9948137 A2 WO9948137 A2 WO 9948137A2
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WO
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wafer
components
layer
thinning
separation
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/001602
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WO1999048137A3 (de
Inventor
Michael Stromberg
Original Assignee
Michael Stromberg
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Filing date
Publication date
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Application filed by Michael Stromberg filed Critical Michael Stromberg
Priority to AU31448/99A priority Critical patent/AU3144899A/en
Priority to DE19980448T priority patent/DE19980448D2/de
Publication of WO1999048137A2 publication Critical patent/WO1999048137A2/de
Publication of WO1999048137A3 publication Critical patent/WO1999048137A3/de

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Definitions

  • the invention is intended to make it easier to manufacture thinner wafers and / or to process them more reliably and / or to reduce the manufacturing outlay in the manufacture of electrical components and / or circuits and / or sensors, etc. to reduce and / or to make it more cost-effective and / or to enable and / or facilitate the use of laser beam cutting processes.
  • wafers made of silicon, GaAs etc.
  • wafers made of silicon, GaAs etc.
  • These wafers are currently provided with a protective film or another protective layer on the front side (active side or side on which the applied structures are located) after the completion of the manufacturing steps required for this.
  • This film or layer has the task of closing the top of the wafer and thus the applied electrical and mechanical structures during the subsequent thinning of the wafer (by grinding, lapping, grinding, etching, etc. on the back) protect.
  • the wafer is thinned on the rear side. This reduces the original thickness of the wafer. The remaining residual thickness is permanently determined by the mechanical loads to be expected in the subsequent process steps, which have to be overcome without significantly increasing the risk of breakage. Examples of methods for thinning wafers are shown in electronics 20/1998 "Always thinner chips", p. 26.
  • the wafer After thinning, chemical treatment of the back of the wafer can follow to improve the breaking properties of the wafer. After any cleaning steps, the protective film is removed or removed from the top of the wafer. Any further production steps and / or measures to improve properties and / or investigations can now follow. Then the wafer is placed with the back side down (active side up) on a sawing film (expansion film or frame). Finally, the wafer is sawn (separation of the components) using rotary cutting disks or other mechanical sawing devices.
  • the invention has for its object to simplify the manufacturing process after thinning wafers, to make it more economical and to facilitate the treatment of thin wafers. Furthermore, the invention is intended to enable wafers to be cut or cut more easily and economically by means of a laser beam. The object is achieved with the features of the claims.
  • film or layer Before thinning (from the back), the wafer is placed face down on a film or layer or on a combination of film (s) and / or layer (s), hereinafter simply called film or layer.
  • This film or layer has several functions. It protects the front of the wafer during thinning, reduces the mechanical stresses that result from subsequent treatment and transport of the wafer, protects the front of the wafer from contamination and finally serves as a saw foil.
  • the invention enables the realization of significant technological advantages in the manufacture and the handling of wafers in the manufacture of electrical components, ICs, sensors, etc. With the method, manufacture is simplified and made more cost-effective. Furthermore, smaller wafer slice thicknesses can be realized more easily, more economically and more reliably, and an effective and economical use of laser beams when separating or separating the wafer is made possible.
  • the invention can minimize the probability of a wafer breaking. This makes it possible to manufacture thinner wafers than before and / or to treat them safely. This results from the fact that the wafer is exposed to lower mechanical loads between the thinning (back grinding or grinding) and the cutting process (cutting or dicing).
  • the invention makes it possible to save several manufacturing steps:
  • the protective film or protective layer (it protects the wafer surface (active Side) during thinning (back grinding)) is eliminated.
  • This post-treatment is currently used to reduce the damage (micro cracks, etc.) that occurred during thinning.
  • the treatment should make it possible to subsequently expose the wafer to higher mechanical loads.
  • the invention makes it easier to use the use of laser beams for separating or separating wafers more effectively. This results from the fact that current methods of treating the wafer often require a minimum amount of thickness. This wafer thickness subsequently complicates the use of lasers for cutting.
  • the invention makes it possible to perceive general advantages of laser beam separation. These advantages include the higher cutting speeds compared to mechanical sawing processes. This advantage can be increased still further, since the method described simplifies and / or enables the production of extremely thin wafers and thus facilitates the separation by means of a laser beam.
  • the cutting speed of a laser is i.a. depending on the thickness of the wafer and the power of the laser used.
  • the wafer surface is usually exposed to the particles generated during cutting and the cooling and / or cutting fluids used.
  • the front of the wafer is protected by the applied film or layer.
  • FIG. 2a shows a schematic cross section through an embodiment according to the invention before thinning the wafer
  • Fig. 2b shows the embodiment of FIG. 2a after thinning the wafer
  • FIG. 2c shows the embodiment according to FIG. 2b after the components have been separated.
  • FIG. 1 shows the front side la (active side) of a wafer 1 with components 3 arranged therein.
  • the components 3 can be arranged in a very dense sequence.
  • a 4 inch silicon wafer (wafer) e.g. 120,000 diodes and more cover the wafer front la of the wafer 1.
  • the method according to the invention is used after the components 3 have already been formed in the front la of the wafer 1.
  • the front side la of the wafer 1 is covered with a layer 2, which is preferably a plastic film, and lies on a carrier 4.
  • the rear side 1b of the wafer 1 is then removed by a corresponding removal method, for example lapping, grinding, chemical wet etching or plasma etching removed until a desired thickness is reached.
  • a silicon wafer e.g. thinned from approximately 700 ⁇ m to approximately 50 ⁇ m.
  • Layer 2b shows the wafer 1 after thinning.
  • Layer 2 remains after thinning and during any subsequent process steps, such as the removal of Abrasive particles or chemical treatment to stabilize the breakage of the back lb connected to the components.
  • FIG. 2c shows the wafer 1 according to FIG. 2b after the separation of the components 3.
  • the layer 2 remains on the components 3, so that the separated components are still at the end Layer 2 stick.
  • the layer 2 with the wafer or the individual components is additionally mechanically stabilized by the carrier 4.
  • the binding forces of the layer 2 to the front of the wafer 1 a can be reduced by radiant or convective heat or by a chemical treatment or a mechanical treatment in order to gently detach the components 3 from the layer 2.
  • the layer 2 can be expanded by suitable methods in order to ensure easier access to the components 3.
  • the wafer Before the components 3 are removed, it is possible for the wafer to be subjected to further treatments for the purpose of investigations or further manufacturing steps.
  • the purpose of the invention is that the wafer or the components and their surface is further protected by means of the applied film or layer.
  • Optical and mechanical methods are used to position (align) the wafer during singulation (exact alignment of the wafer so that the components can be separated with the greatest possible accuracy).
  • possible to illuminate or illuminate the wafer by means of radiation of a suitable wavelength so that the structures and markings provided for this can be recognized.
  • a laser preferably drives those intended for cutting Structures, contours and / or lines and cuts using its beam. This process is monitored by suitable devices such as optical, electrical or mechanical measuring and control devices and, if necessary, readjusted.
  • the components can be removed using the currently known methods, e.g. Suck in with vacuum or "pick and place". For better removal, the components can also be mechanically, e.g. by needles.
  • the intact and the defective components can be identified using the data determined in a previous test (wafer mapping), since the components 3 are still in the test position after being separated, held together by the layer 2.
  • an ink dot or a similar marking on the components during or after testing e.g. to be designed by means of a laser on the component front or rear side in such a way that it can possibly be recognized through the wafer (at this point in time the wafer is an arrangement of components lying on the front side) with the currently available optical methods.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • the device is preferably a system, a system or consists of systems connected to one another the devices for thinning and separating components are connected to each other.
  • the essential components of the device according to the invention are a coating device for applying a film and / or lacquer layer or combinations of film (s), layer (s) and / or layer systems to the front of the wafer, a device for thinning the wafer, a device for Separating the components, which may consist of a laser or a laser-assisted separating device, a device for reducing the adhesion of the layer on the front side of the wafer after the separating, and a device for detaching the components from the layer.
  • the wafer is now covered or covered with a protective film or a layer on the top (the active side, ie the side on which the structures are located).
  • the cover layer with the wafer arranged thereon is held on a carrier, for example by a vacuum suction device.
  • the wafer is then introduced into a system.
  • the wafer thinning process then takes place.
  • the thickness of the wafer is reduced by means of the known methods such as grinding, lapping or etching.
  • the wafer can be cleaned during or after this process step. Chemical treatment is also possible for the purpose of improving the fracture properties.
  • the wafer is cycled further within the system and, for example, fed to a separating device.
  • a separating device one or more system components for thinning and one or more system components for separation are combined can.
  • the wafer is fed to the separating device without the layer or the layer system (film, etc.) applied on the front side having been removed.
  • a device for transporting and later expanding the film can be attached to the edge and / or under the layer or the layer system.
  • the wafer is now aligned with the separating device by means of a suitable optical and mechanical system. In this case, a method by means of infrared radiation or illumination can preferably be used. At this point, the wafer is still lying with its front side on the film, lacquer layer or the layer system.
  • the wafer is now sawn from the back, for example with the aid of a laser beam, or the corresponding electrical components are separated.
  • the laser is preferably guided through a very thin water jet of approximately 25 ⁇ m in diameter.
  • the laser beam runs inside the water jet and is totally reflected on the inner wall of the water jet, so that wastage is avoided.
  • a film for covering the front side of the wafer is sufficiently porous so that the water jet penetrates the film without damaging it. The film remains intact and the individual components on the film retain their position.
  • a cleaning process can subsequently follow within the system system or outside. Furthermore, the system can be expanded to include a component for removing the now isolated electrical components. It is also envisaged that the cut wafer with support and lacquer layer or film or without a layer can be deposited in a cassette system. When storing without a layer, a device for separating it from the layer is provided in the system.
  • the film is preferably made of a plastic with good adhesion properties. A conventional photoresist can be used as the lacquer layer.
  • the film is connected to the wafer preferably by adhesion, but it can also be done by an adhesive.
  • connection of the film to the wafer is effected essentially by adhesion
  • detachment can be achieved by heating by means of irradiation with electromagnetic waves (for example IR) or by heat conduction.
  • An adhesive as an adhesive or a layer of lacquer can be removed from the individual components using chemical solvents.

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Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Wafern mit Bauelementen beim Abdünnen des Wafers und dem Vereinzeln der Bauelemente und den dazwischenliegenden Fertigungsschritten zur Verfügung gestellt. Die Vorderseite des Wafers mit den Bauelementen wird mit einer Schicht überzogen, die beim Abdünnen, den weiteren Fertigungsschritten und dem Vereinzeln auf der Wafervorderseite verbleibt. Die Vorteile der Erfindung liegen in einem wirksamen Schutz der Bauelemente beim Abdünnen und Vereinzeln sowie weiteren Fertigungsschritten, in einer hohen Dichte bzw. kleinerer Abmessung von Bauelementen auf einem Wafer und im Erreichen von sehr dünnen Bauelementen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Wafern mit Bauelementen beim Abdünnen des Wafers und beim Vereinzeln der Bauelemente
Die Erfindung soll es erleichtern, dünnere Wafer zu fertigen und/oder sicherer zu bearbeiten und/oder den Fertigungsaufwand beim Herstellen von elektrischen Bauelementen und/oder Schaltungen und/oder Sensoren u.s.w. zu reduzieren und/oder kostengünstiger zu gestalten und/oder den Einsatz von Laserstrahlschneidverfahren zu ermöglichen und/oder zu erleichtern.
Die Verfahrensweise im Stand der Technik kann von Anwender zu Anwender abweichen. Generell wird jedoch wie folgt verfahren.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauelementen und Schaltungen (Dioden, Transistoren, IC's, Sensoren etc.) werden auf Wafer (Scheiben aus Silizium, GaAs etc.) mittels verschiedener Technologien Strukturen, Schichten u.a. aufgebracht. Gegenwärtig werden diese Wafer nach Abschluß der hierzu notwendigen Fertigungsschritte auf der Vorderseite (aktive Seite bzw. Seite auf der sich die aufgebrachten Strukturen befinden) mit einer Schutzfolie oder einer sonstigen Schutzschicht versehen. Diese Folie bzw. Schicht hat die Aufgabe, die Waferoberseite und somit die aufgebrachten elektrischen und mechanischen Strukturen während des anschließend folgenden Dünnens des Wafers (durch Grinden, Läppen, Schleifen, Atzen usw. der Rückseite) zu schützen. Nach Aufbringen der Folie oder Schicht wird der Wafer auf der rückwärtigen Seite abgedünnt. Dadurch wird die ursprüngliche Dicke des Wafers reduziert. Die verbleibende Restdicke wird nachhaltig von den zu erwartenden mechanischen Belastungen der nachfolgenden Prozeßschritte bestimmt, die ohne signifikante Erhöhung einer Bruchgefahr überstanden werden müssen. Beispiele für Verfahren zum Abdünnen von Wafern sind in Elektronik 20/1998 "Immer dünnere Chips", S. 26, dargestellt.
Nach dem Abdünnen kann sich zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers eine chemische Behandlung der Waferrückseite anschließen. Nach eventuellen Reinigungsschritten wird die Schutzfolie von der Waferoberseite abgezogen bzw. entfernt. Es können sich nun eventuelle weitere Fertigungsschritte und/oder Maßnahmen der Verbesserung von Eigenschaften und/oder Untersuchungen anschließen. Danach wird der Wafer mit der Rückseite nach unten (aktive Seite nach oben) auf eine Sägefolie (Expansionsfolie bzw. Rahmen) aufgelegt. Abschließend erfolgt das Sägen des Wafers (Vereinzeln der Bauteile) mittels Rotationstrennscheiben oder anderer mechanischer Sägevorrichtungen .
Mit den herkömmlichen Verfahren ist es sehr schwierig, dünne Wafer zu behandeln bzw. herzustellen. Diese Schwierigkeiten ergeben sich u.a. aus dem Umstand, daß der Wafer nach dem Abdünnen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden muß. Diese Belastungen treten u.a. auf: a) während dem Abziehen der Schutzfolie bzw. Schutzschicht, die während des Abdünnens die Wafervorderseite schützt, b) während des Auflegens des Wafers auf die Sägefolie, und c) während des Transportes zwischen dem Abdünnen und dem Vereinzeln des Wafers und aller eventuell dazwischen geschalteten Fertigungsschritte.
Mit den üblichen Verfahren ist es sehr schwierig und teilweise unmöglich, Wafer mittels Laserstrahl effizient und/oder kostengünstig zu schneiden. Die zur Zeit verfügbaren Laser haben vielfach, soweit sie die geeigneten Strahlqualitäten besitzen, nur unzureichende Strahlleistungen, um dickere Wafer zu sägen. Da nach dem Stand der Technik der Wafer nach dem Abdünnen, wie vorstehend unter a) bis c) beschrieben, nachbehandelt werden muß, ist eine Mindestdicke des Wafers notwendig. Diese Dicke erschwert bzw. behindert den Einsatz von Lasern zum Trennen nachhaltig und bedingt vielfach den Einsatz mechanischer Sägeverfahren.
Neben dem Umstand, daß mechanische Sägen den Wafer mechanisch belasten und somit Beschädigungen verursachen, weisen sie im Vergleich zum Teilen mittels Laser häufig weitere Nachteile auf: z.B. zur Vermeidung von Ausbrüchen geringe Schnittgeschwindigkeit, Verbrauch von Materialien wie Trennscheiben, Notwendigkeit von Kühlflüssigkeit, Partikelbelastungen, Beschränkungen hinsichtlich Breite der Schneidgräben und der diesbezüglichen Sicherheitsabstände, hohe Betriebskosten, hoher Wartungsaufwand, Beschränkungen hinsichtlich der Anordnung der Bauelemente usw.
Bei den bekannten Verfahren ist der Gebrauch einer Schutzfolie bzw. Schutzschicht notwendig. Diese übernimmt nach dem Abdünnen keine weitere Funktion mehr. Der Wafer muß jedoch nach dem Abdünnen noch aufwendig behandelt werden. Daher hat er eine erhöhte Gefährdung durch Bruch. Es ist schwierig, den Wafer mit der Rückseite nach oben zu schneiden, wobei die aktive Seite auf der Schneidfolie liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fertigungsablauf nach dem Abdünnen von Wafern zu vereinfachen, wirtschaftlicher zu gestalten und das Behandeln von dünnen Wafern zu erleichtern. Weiterhin soll es die Erfindung ermöglichen, daß Wafer mittels Laserstrahl einfacher und wirtschaftlicher vereinzelt bzw. geschnitten werden können. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Der Wafer wird vor dem Abdünnen (von der Rückseite) mit der Vorderseite nach unten auf eine Folie oder Schicht oder auf eine Kombination von Folie (n) und/oder Schicht (en) aufgelegt, die im folgenden vereinfacht Folie oder Schicht genannt werden. Diese Folie oder Schicht hat mehrere Funktionen. Sie schützt während des Abdünnens die Wafervorderseite, vermindert die mechanischen Belastungen, die durch nachfolgendes Behandeln und Transportieren des Wafers entstehen, schützt die Wafervorderseite vor Verunreinigungen und dient abschließend als Sägefolie.
Die Erfindung ermöglicht die Realisierung wesentlicher technologischer Vorteile in der Fertigung und die Handhabung von Wafern bei der Herstellung von elektrischen Bauelementen, IC's, Sensoren usw.. Mit dem Verfahren wird die Fertigung vereinfacht und kostengünstiger gestaltet. Weiterhin können geringere Waferscheibendicken einfacher, wirtschaftlicher und sicherer realisiert werden, und ein effektiver und wirtschaftlicher Einsatz von Laserstrahlen beim Vereinzeln bzw. Trennen des Wafers wird ermöglicht.
Durch die Erfindung kann die Wahrscheinlichkeit eines Bruches von Wafern minimiert werden. Dadurch wird es möglich, dünnere Wafer als bisher herzustellen und/oder sicher zu behandeln. Dieses resultiert daraus, daß der Wafer zwischen dem Abdünnen (Rückseitenschleifen bzw. Grinding) und dem Trennprozeß (Schneiden bzw. Dicen) geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt wird.
Durch die Erfindung ist es möglich, mehrere Fertigungsschritte einzusparen:
Es kann das Abtrennen (Abziehen) der Schutzfolie oder Schutzschicht (sie schützt die Waferoberflache (aktive Seite) während des Abdünnens (Rückseitenschleifen) ) entfallen.
Es kann das Auflegen auf die Expansionsfolie (Rahmen) vor dem Trennprozeß entfallen. Dieser Fertigungsschritt ist überflüssig, da die Folie, die vor dem Abdünnen des Wafers aufgebracht wird, auch während des Trennprozesses als Schneidfolie benutzt werden kann.
Es kann u.U. eine gegenwärtig zum Teil eingesetzte Nachbehandlung der Waferrückseite nach dem Dünnen entfallen. Diese Nachbehandlung dient zur Zeit dazu, die während des Abdünnens entstandenen Beschädigungen (Mikro- risse etc.) zu verringern. Die Behandlung soll es ermöglichen, den Wafer anschließend höheren mechanischen Belastungen aussetzen zu können.
Die Erfindung erleichtert es, die Anwendung von Laserstrahlen zum Trennen bzw. Vereinzeln von Wafern effektiver einzusetzen. Dieses resultiert daraus, daß die gegenwärtigen Verfahren des Behandeins des Wafers häufig ein Mindestmaß an Dicke voraussetzten. Diese Waferdicke erschwert nachfolgend den Einsatz von Laser zum Trennen.
Durch die Erfindung ist es möglich, allgemeine Vorteile des Trennens mit Laserstrahl wahrzunehmen. Diese Vorteile sind u.a. die gegenüber mechanischen Sägeverfahren höheren Schnittgeschwindigkeiten. Dieser Vorteil läßt sich noch erhöhen, da das beschriebene Verfahren die Herstellung extrem dünner Wafer vereinfacht und/oder ermöglicht und somit das Trennen mittels Laserstrahl erleichtert. Die Schnittgeschwindigkeit eines Lasers ist u.a. abhängig von der Dicke des Wafers und der Leistung des eingesetzten Lasers .
Weiterhin lassen sich die für das mechanische Sägen typischen Beschädigungen der Schnittkante (Ausbrechungen) vermeiden. Weiterhin ist es möglich, mittels Einsatz von Laser gegenüber den bekannten Verfahren geringere Schnittgrabenbreiten zu erzielen.
Weiterhin ist es möglich, gegenüber den derzeitigen Verfahren geringere Sicherheitsabstände (Abstand zwischen Schnittkante und aktiven Strukturen) zu realisieren und somit eine wirtschaftlichere Ausnutzung der Waferoberfläche zu erzielen.
Weiterhin ist es möglich, die Waferoberfläche mittels besserer Anordnung der Bauelemente besser auszunutzen. Die üblichen Verfahren bedingen eine geradlinige Gestaltung der Schneid- und Ritzgräben. Die Verwendung von Laser ermöglicht es, mittels Abschaltung oder Ablenkung des Laserstrahls freier wählbaren Strukturen und Konturen zu folgen. Die Bauelemente können somit freier angeordnet werden. So ist eine verbesserte und wirtschaftlichere Anordnung der Bauelemente auf dem Wafer zu realisieren.
Weiterhin ist es möglich, den Wafer von der Rückseite zur Vorderseite (upside down - die aktive Oberfläche liegt auf der Folie) zu sägen. Dieses ist bei den bekannten Verfahren mit Nachteilen verbunden.
Weiterhin ist es möglich, die Partikelbelastung der Waferoberfläche zu reduzieren. Beim mechanischen Sägen wird die Waferoberfläche meistens ungeschützt den beim Schneiden entstehenden Partikeln und den eingesetzten Kühl- und/oder Schneidflüssigkeiten ausgesetzt. Beim Trennen mittels Laserstrahl ist die Wafervorderseite durch die aufgebrachte Folie oder Schicht geschützt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Vorderseite eines Wafers mit in ihr angeordneten Bauelementen,
Fig. 2a einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform vor dem Abdünnen des Wafers,
Fig. 2b die Ausführungsform gemäß Fig. 2a nach dem Abdünnen des Wafers, und
Fig. 2c die Ausführungsform gemäß Fig. 2b nach dem Vereinzeln der Bauelemente.
Fig. 1 zeigt die Vorderseite la (aktive Seite) eines Wafers 1 mit darin angeordneten Bauelementen 3. Die Bauelemente 3 können in einer sehr dichten Folge angeordnet sein. Bei einer 4 Zoll-Siliziumscheibe (Wafer) können z.B. 120.000 Dioden und mehr die Wafervorderseite la des Wafers 1 bedecken.
Das erfindungsgemäße Verfahren kommt zum Einsatz, nachdem die Bauelemente 3 in der Vorderseite la des Wafers 1 bereits ausgebildet sind.
Wie Fig. 2a zeigt, ist die Vorderseite la des Wafers 1 mit einer Schicht 2, die vorzugsweise eine Kunststoffolie ist, bedeckt und liegt auf einem Träger 4. Die Rückseite lb des Wafers 1 wird dann durch ein entsprechendes Abtrageverfahren zum Beispiel Läppen, Schleifen, chemisches Naßätzen oder Plasmaätzen abgetragen, bis eine gewünschte Dicke erreicht wird. Für moderne Anwendungen, z.B. für Chips in sogenannten Smart Cards, wird ein Siliziumwafer z.B. von etwa 700 μ auf etwa 50 μm abgedünnt.
Fig. 2b zeigt den Wafer 1 nach dem Abdünnen. Dabei bleibt die Schicht 2 nach dem Abdünnen und während eventuell folgenden Prozeßschritten, wie z.B. dem Entfernen von Schleifpartikeln oder chemische Behandlung zur Bruchstabilisierung der Rückseite lb mit den Bauelementen verbunden.
Fig. 2c zeigt den Wafer 1 gemäß Fig. 2b nach dem Vereinzeln der Bauelemente 3. Während des Vorgangs der Vereinzelung und weiterer eventuell nach dem Vereinzeln vorgenommener Prozeßschritte bleibt die Schicht 2 auf den Bauelementen 3, so daß die vereinzelten Bauelemente am Schluß noch auf der Schicht 2 haften. Die Schicht 2 mit dem Wafer bzw. den vereinzelten Bauelementen wird zusätzlich mechanisch durch den Träger 4 stabilisiert. Die Bindungskräfte der Schicht 2 zur Wafervorderseite la lassen sich durch Strahlungs- oder Konvektionswärme bzw. durch eine chemische Behandlung oder eine mechanische Behandlung verringern, um die Bauelemente 3 schonend von der Schicht 2 abzulösen. Weiterhin kann die Schicht 2 durch geeignete Verfahren expandiert werden, um einen leichteren Zugriff zu den Bauelementen 3 zu gewährleisten.
Vor der Entnahme der Bauelemente 3 ist es möglich, daß der Wafer zum Zwecke von Untersuchungen oder weiterer Fertigungsschritte weiteren Behandlungen zugeführt wird. Zweck der Erfindung ist es hierbei, daß der Wafer bzw. die Bauelemente und deren Oberfläche weiterhin mittels der aufgebrachten Folie oder Schicht geschützt wird.
Zum Positionieren (Alignment) des Wafers beim Vereinzeln (exaktes Ausrichten des Wafers, so daß mit größtmöglicher Genauigkeit die Bauelemente getrennt werden können) werden optische und mechanische Verfahren eingesetzt. Hierbei ist u.a. möglich, den Wafer mittels Strahlung geeigneter Wellenlänge so zu durchleuchten oder zu beleuchten, daß die hierfür vorgesehenen Strukturen und Markierungen erkannt werden können.
Nach dem Ausrichten des Wafers oder der Trenneinrichtung wird der Trennvorgang in Gang gesetzt. Hierbei fährt vorzugsweise ein Laser die zum Schneiden vorgesehenen Strukturen, Konturen und/oder Linien ab und schneidet mittels seines Strahls. Dieser Vorgang wird durch geeignete Einrichtungen wie optische, elektrische oder mechanische Mess- und Regeleinrichtungen überwacht und ggf. nachgesteuert.
Während oder nach dem Trennen des Wafers ist es vorgesehen und möglich, durch geeignete Einrichtungen die entstehenden Partikel, Gase und Stäube abzuführen, abzublasen, abzusaugen oder abzuwaschen.
Die Entnahme der Bauelemente kann durch die derzeitig bekannten Verfahren wie z.B. Ansaugen mittels Vakuum oder "pick and place" erfolgen. Zur besseren Entnahme können die Bauelemente auch mechanisch, z.B. durch Nadeln, angehoben werden.
Die Erkennung der intakten und der fehlerhaften Bauelemente ist mittels der bei einem vorhergehenden Testen ermittelten Daten möglich (Wafermapping) , da die Bauelemente 3 sich nach dem Trennen, zusammengehalten durch die Schicht 2, noch in der Testposition befinden.
Weiterhin ist es möglich, schon während oder nach dem Testen auf den Bauelementen einen Tintenpunkt oder eine ähnliche Markierung z.B. mittels Laser auf der Bauteilvorder- oder rückseite so zu gestalten, daß diese (r) eventuell durch den Wafer hindurch (zu diesem Zeitpunkt ist der Wafer eine Anordnung auf der Vorderseite liegender Bauelemente) mit den derzeitig verfügbaren optischen Verfahren erkannt werden kann.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung eine Anlage, ein Anlagesystem oder besteht aus miteinander verbundenen Anlagen, in der Einrichtungen zum Abdünnen und zum Vereinzeln von Bauelementen miteinander verbunden sind.
Die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind eine Beschichtungseinrichtung zum Aufbringen einer Folie und/oder Lackschicht oder von Kombinationen von Folie (n) , Schicht (en) und/oder Schichtsystemen auf die Vorderseite des Wafers, eine Einrichtung zum Abdünnen des Wafers, eine Einrichtung zum Vereinzeln der Bauelemente, die aus einem Laser oder einer laserunterstützten Trennvorrichtung bestehen kann, einer Einrichtung zur Verringerung der Haftung der Schicht auf der Vorderseite des Wafers nach dem Vereinzeln, und einer Einrichtung zum Ablösen der Bauelemente von der Schicht.
Voraussetzung ist, daß der zu vereinzelnde Wafer innerhalb eines Fertigungsprozesses zur Herstellung von IC's, Transistoren, Dioden, Sensoren usw. bereits die Mehrzahl der Fertigungsschritte zur Aufbringung der elektrischen und mechanischen Strukturen und Schichten durchlaufen hat. Der Wafer wird nun auf der Oberseite (der aktiven Seite, d.h. der Seite auf der sich die Strukturen befinden) mit einer Schutzfolie oder einer Schicht überzogen bzw. abgedeckt. Die Abdeckschicht mit dem darauf angeordneten Wafer wird auf einem Träger z.B. durch eine Vakuumansaugeinrichtung gehaltert. Danach wird der Wafer in ein Anlagensystem eingeschleust. Danach findet der Bearbeitungsprozeß zum Abdünnen des Wafers statt. Hierbei wird mittels der bekannten Verfahren wie zum Beispiel Schleifen, Läppen oder Ätzen die Dicke des Wafers verringert. Der Wafer kann während oder im Anschluß an diesen Prozeßschritt gereinigt werden. Weiterhin ist eine chemische Behandlung zum Zwecke der Verbesserung der Brucheigenschaften möglich. Nach Abschluß dieser Prozeßschritte wird der Wafer innerhalb des Anlagensystems weitergetaktet und z.B. einer Trenneinrichtung zugeführt. Es ist anzumerken, daß eine oder auch mehrere Anlagenkomponenten zum Abdünnen und eine oder auch mehrere Anlagenkomponenten zum Trennen kombiniert werden können. Der Wafer wird der Trenneinrichtung zugeführt, ohne daß die auf der Vorderseite aufgebrachte Schicht oder das aufgebrachte Schichtsystem (Folie usw.) entfernt worden ist bzw. sind. Hierbei kann am Rand und/oder unter der Schicht oder dem Schichtsystem eine Einrichtung zum Transport und zum Zwecke des späteren Expandieren der Folie angebracht sein. Der Wafer wird nun mittels eines geeigneten optischen und mechanischen Systems zur Trenneinrichtung hin ausgerichtet. Dabei kann vorzugsweise ein Verfahren mittels Infrarotdurch- oder beleuchtung zur Anwendung gelangen. Der Wafer liegt zu diesem Zeitpunkt immer noch mit seiner Vorderseite auf der Folie, Lackschicht oder dem Schichtsystem. Nach Ausrichten des Wafers wird nun der Wafer von der Rückseite her z.B. mit Hilfe eines Laserstrahls zersägt bzw. die entsprechenden elektrischen Bauelemente werden vereinzelt. Vorzugsweise wird der Laser durch einen sehr dünnen Wasserstrahl von etwa 25 μm Durchmesser geführt. Der Laserstrahl verläuft im Inneren des Wasserstrahls und wird an der Innenwand des Wasserstrahls total reflektiert, so daß Streuverluste vermieden werden. Es ist vorgesehen, daß z.B. eine Folie zum Abdecken der Wafervorderseite hinreichend porös ist, so daß der Wasserstrahl die Folie durchdringt, ohne sie zu beschädigen. Dabei bleibt die Folie intakt und die vereinzelten Bauelemente auf der Folie behalten ihre Position.
Nachfolgend kann sich innerhalb des Anlagensystems oder auch außerhalb ein Reinigungsprozeß anschließen. Weiterhin kann das Anlagensystem um eine Komponente zum Entnehmen der nun vereinzelten elektrischen Bauelemente erweitert werden. Es ist auch vorgesehen, daß der zertrennte Wafer mit Träger und Lackschicht oder Folie oder ohne Schicht in einem Kassetensystem abgelegt werden kann. Bei der Ablage ohne Schicht ist eine Einrichtung zum Abtrennen von der Schicht in dem Anlagesystem vorgesehen. Vorzugsweise besteht die Folie aus einem Kunststoff mit guten Adhäsionseigenschaften. Als Lackschicht kann ein herkömmlicher Photolack zum Einsatz kommen. Die Verbindung der Folie mit dem Wafer erfolgt vorzugsweise durch Adhäsion, sie kann jedoch auch durch einen Kleber erfolgen. Wird die Verbindung der Folie mit dem Wafer im wesentlichen durch Adhäsion bewirkt, kann eine Ablösung durch Erwärmen mittels Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen (z.B. IR) oder durch Wärmeleitung erreicht werden. Ein Kleber als Haftmittel oder eine Lackschicht können durch chemische Lösungsmittel von den vereinzelten Bauelementen entfernt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Behandeln von Wafern (1) mit Bauelementen (3) beim Abdünnen des Wafers und dem späteren Vereinzeln der Bauelemente (3) und den gegebenenfalls dazwischen liegenden Fertigungsschritten, wobei die Vorderseite (la) des Wafers (1) mit den Bauelementen (3) vor dem Abdünnen mit einer Schicht
(2) überzogen wird, die zumindest bis nach dem Vereinzeln auf der Vorderseite (la) des Wafers (1) verbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zum Vereinzeln der Bauelemente (3) ein Laserstrahl eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wafer (1) durch die auf der Vorderseite (la) des Wafers aufgebrachte Schicht (2) während des Abdünnens geschützt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wafer (1) durch die auf der Vorderseite (la) des Wafers aufgebrachte Schicht (2) während des Vereinzeins der Bauelement (3) geschützt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schicht (2) eine Folie oder eine Lackschicht ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schicht (2) ein Schichtsystem aus mehreren Schichten ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Schicht (2) aus Kunststoff, Photolack, Keramik, Metall, Kleber und/oder löslichen organischen oder anorganischen Substanzen besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen dem Abdünnen des Wafers (1) und dem Vereinzeln der Bauelemente (3) auf der Rückseite (lb) des Wafers (1) eine Reinigung und/oder chemische Behandlung zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers (1) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei während der Behandlung die Vorderseite (la) mit der Schicht (2) auf einem Träger (4) angeordnet ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei nach dem Vereinzeln der Bauelemente (3) die Haftung der Schicht (2) verringert wird, um die Bauelemente (3) von der Schicht (2) zu lösen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Haftung der Schicht (2) durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen, durch Erwärmen, chemische Einwirkung und/oder durch mechanische Einwirkung verringert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit den Schritten: a) Bedecken der Vorderseite (la) des Wafers (1), in der die Bauelemente (3) angeordnet sind, mit einer Schicht (2), b) Abdünnen des Wafers (1) von seiner Rückseite (lb) her auf eine gewünschte Dicke, c) Reinigen der Rückseite (lb) und/oder chemische Behandlung der Rückseite (lb) zur Verbesserung der Brucheigenschaften des Wafers (1), d) Vereinzeln der Bauelemente (3), wobei die Schicht
(2) nicht durchtrennt wird, e) Verringern der Haftung der Schicht (2) an den Bau¬ elementen (3) , und f) Ablösen der Bauelemente (3) von der Schicht (2) .
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Abdünnen durch Schleifen, Läppen, chemisches Naßätzen und/oder Plasmaätzen erfolgt.
14. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, mit: a) einer Beschichtungseinrichtung, b) einem Träger (4) zum Aufbringen der beschichteten Vorderseite (la) des Wafers (1), c) einer Einrichtung zum Abdünnen des Wafers (1), d) einer Einrichtung zum Vereinzeln der Bauelemente (3), e) einer Einrichtung zum Verringern der Haftung der Schicht (2) an den Bauelementen (3), und f) einer Einrichtung zum Ablösen der Bauelemente (3) von der Schicht (2) .
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Abdünnen des Wafers (1) und die Einrichtung zum Vereinzeln der Bauelemente (3) gekoppelt in einer Anlage angeordnet sind.
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