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Dokumentenidentifikation DE102005021048A1 28.12.2006
Titel Vorrichtung zum Stabilisieren eines Werkstücks bei einer Bearbeitung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Koblinski, Carsten von, Dr., Villach, AT;
Tischner, Wolfgang, Villach, AT
Vertreter Kindermann, Patentanwälte, 85598 Baldham
DE-Anmeldedatum 06.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005021048
Offenlegungstag 28.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.12.2006
IPC-Hauptklasse H01L 21/67(2006.01)A, F, I, 20060126, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 21/265(2006.01)A, L, I, 20060126, B, H, DE   B81C 5/00(2006.01)A, L, I, 20060126, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stabilisierung eines Werkstücks (11) bei einer Bearbeitung (I) mit einem ersten Werkstückträgerteil (1), einem zweiten Werkstückträgerteil (9) und einer Befestigungseinheit (13, 17) zum gegenseitigen Befestigen der Werkstückträgerteile derart, dass das Werkstück (11) zwischen dem ersten und zweiten Werkstückträgerteil gehalten wird, wobei das erste Werkstückträgerteil (1) eine strukturierte Maske aufweist. Auf diese Weise können die Herstellungskosten insbesondere bei bruchgefährdeten Werkstücken wesentlich verringert werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Stabilisieren eines Werkstücks bei einer Bearbeitung und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Stabilisieren von sehr dünnen Halbleiterwafern bzw. Dünnwafern zur Realisierung einer strukturierten Rückseitenimplantation des Dünnwafers.

Für eine Vielzahl von gegenwärtigen und zukünftigen Anwendungen von elektronischen Bauelementen und insbesondere von integrierten Schaltungen (IC, integrated circuit) ist es vorteilhaft, die Gesamtdicke dieser integrierten Schaltungen bzw. Halbleiterschaltungen auf wenige &mgr;m zu beschränken. Derart dünne Halbleiterschaltungen bzw. Halbleiterbausteine (Chips) haben eine sehr geringe Masse und eine sehr geringe Bauhöhe, weshalb sie für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern, beispielsweise in der zukünftigen Wegwerf-Elektronik sowie für Chipkarten und Smartcards, von Bedeutung sind.

Derartige dünne Halbleiterschaltungen werden üblicherweise aus sogenannten Dünnwafern bzw. ultradünnen Halbleiterwafern hergestellt, wobei normal dicke Halbleiterwafer mit einer Ausgangsdicke von ca. 500 bis 1000 &mgr;m nach der Herstellung oder einer Teilprozessierung von jeweiligen Halbleiterbauelementen bis auf eine entsprechende Dicke dünn geschliffen werden.

Da jedoch für zukünftige Halbleiterbauelemente Dicken von deutlich weniger als 200 &mgr;m erwünscht sind, wobei ferner insbesondere eine beidseitige Prozessierung zur Ausbildung von beidseitig prozessierten Halbleiterbauelementen gefordert ist, besteht ein wesentliches Problem bei der Herstellung von ultradünnen Halbleiterschaltungen in der Vermeidung eines Bruchs der Dünnwafer bzw. ultradünnen Halbleiterwafer.

Insbesondere bei der Herstellung von neuartigen Halbleiterbauelementen wie z.B. Light-MOS, IGBTs, IGBT-RC usw. sind grundlegende Änderungen in den geforderten Prozessabläufen bei der Prozessierung von Dünnwafern gefordert. Ein zentraler Prozess bei dieser sogenannten Dünnwafer-Technologie ist eine Rückseiten-Bearbeitung des Dünnwafers und insbesondere eine Rückseiten-Implantation zur gezielten Einstellung von elektrischen Parametern für das fertige Bauteil bzw. die endgültige Halbleiterschaltung.

Bei der Implantation von Dünnwafern bzw. ultradünnen Halbleiterwafern mit bisher am Markt verfügbaren Anlagen treten insbesondere zwei Probleme auf. Zum einen ist die mechanische Stabilität, insbesondere eine Kantenstabilität der Dünnwafer, so gering, dass bei auf Rotations-Prinzip beruhenden Anlagen auf Grund der resultierenden Fliehkräfte vermehrt Waferbrüche oder Waferrand-Beschädigungen auftreten. Diese ergeben sich im Wesentlichen aus der mechanischen Kantenbelastung und der mechanischen Wafer-Haltevorrichtungen. Zum anderen bilden die Dünnwafer, insbesondere im hohen Anarbeitungsgrad, d.h. die Halbleiterschaltung ist nahezu fertig gestellt, eine derartige Verbiegung (bow) auf, dass bei auf elektrostatischen Haltevorrichtungen beruhenden Implantationsanlagen keine ausreichende Haftung während der Implantation gewährleistet werden kann.

Darüber hinaus besteht zunehmend das Bedürfnis für eine strukturierte Bearbeitung und insbesondere für eine strukturierte Implantation insbesondere einer Rückseite des Dünnwafers, bei dem nur bestimmte Gebiete des Halbleiterwafers bearbeitet bzw. implantiert werden. Herkömmliche Vorrichtungen und Verfahren zur Durchführung einer strukturierten Bearbeitung von Halbleiterwafern sind insbesondere bei der Verarbeitung von normal dicken bzw. sogenannten Dickwafern allgemein bekannt.

Hierbei werden eine Schicht Fotolack auf dem Halbleiterwafer aufgebracht und durch eine fotolithographische Strukturierung die zu bearbeitenden bzw. zu implantierenden Bereiche freigelegt. Nach der Bearbeitung bzw. Implantation wird der Fotolack nass- und/oder trocken-chemisch wieder entfernt. Ein derartiges herkömmliches Verfahren ruft jedoch bei Dünnwafern und insbesondere bei Verwendung von sehr hohen Implantations-Dosen > 1·1015/cm2 eine Vielzahl von Problemen hervor.

Auf Grund der verwendeten fotolithographischen Strukturierung ist die Anzahl der Prozess-Schritte und das damit verbundene zusätzliche Handhaben (handling) der Dünnwafer deutlich erhöht. Für eine herkömmliche Fotostrukturierung sind folglich mindestens vier Prozess-Schritte nötig (Belacken, Belichten, Entwickeln, Entlacken), wobei gegebenenfalls weitere Prozess-Schritte, wie z.B. eine Kontrolle oder Lackhärtung hinzu kommen können. Die Erfahrung zeigt, dass jeder zusätzliche Prozess-Schritt insbesondere bei der Dünnwafer-Technologie zu vermehrten Kantenbeschädigungen und letztendlich zum Waferbruch führt.

Ferner ergeben sich insbesondere bei der Implantation mit sehr hohen Dosen > 1·1015/cm2 infolge thermischer und chemischer Umwandlungsprozesse des Fotolacks durch die massive Implantation erhebliche Probleme, den sogenannten „vercrackten" Fotolack, wieder von der Oberfläche des Dünnwafers zu entfernen, weshalb derzeit auf die sogenannte „Doppel-Lacktechnik" zurückgegriffen wird, bei der zwei oder mehrere Lagen Photolack verwendet werden, um die Photolackschicht, die direkt auf den Siliziumwafer aufgebracht ist, vor dem „schädlichen" Einfluß der Implantation zu schützen und durch die o.g. Verfahren (nass- und/oder trochen-cemischer Ätzprozess) entfernbar zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung zum Stabilisieren eines Werkstücks und insbesondere eines Dünnwafers bei einer Bearbeitung und insbesondere einer Implantation zu schaffen, wobei die Herstellungskosten deutlich verringert sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Insbesondere durch die Verwendung eines ersten Werkstückträgerteils, eines zweiten Werkstückträgerteils und einer Befestigungseinheit zum gegenseitigen Befestigen der beiden Werkstückträgerteile derart, dass das Werkstück bzw. der Dünnwafer zwischen dem ersten und zweiten Werkstückträgerteil gehalten wird, wobei das erste Werkstückträgerteil eine strukturierte Maske aufweist, wird einerseits ein Waferbruch drastisch reduziert, wodurch sich eine Ausbeute erhöht und die Herstellungskosten verringern. Andererseits wird durch die Verwendung einer strukturierten Maske als erstes Werkstückträgerteil der üblicherweise notwendige Fotoprozess mit seiner Vielzahl von Prozess-Schritten hinfällig, wodurch sich wiederum die Herstellungskosten deutlich reduzieren lassen. Ferner wird auf Grund der Wiederverwendbarkeit einerseits der Stabilisierungsvorrichtung und andererseits der integrierten, strukturierten Maske für eine Vielzahl von Werkstücken bzw. Dünnwafern eine kostengünstige strukturierte Bearbeitung ermöglicht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die strukturierte Maske integriert an einer Trägerplatte ausgebildet sein, während über eine Abdeckplatte das Werkstück bzw. der Dünnwafer gehalten wird.

Gemäß einem bevorzugten alternativen Ausführungsbeispiel weist jedoch eine Trägerplatte eine erste Vertiefung zur Aufnahme des Werkstücks bzw. des Dünnwafers auf, wobei die strukturierte Maske als erstes Werkstückträgerteil in einer sogenannten Sandwich-Struktur das Werkstück bzw. den Dünnwafer hält.

Bei beiden Ausführungsbeispielen werden die sehr empfindlichen Ränder bzw. Kanten des Werkstücks bzw. des Dünnwafers entlastet, da das Werkstück bzw. der Dünnwafer nur an seinen gegenüber liegenden Hauptoberflächen gehalten wird.

Als strukturierte Maske wird vorzugsweise eine Stencil-Maskenfolie für eine Hochenergie-Implantation verwendet, die für sehr hohe Implantations-Dosen geeignet ist.

Als Befestigungseinheit zum gegenseitigen Befestigen der Werkstückträgerteile kann beispielsweise ein Gelenk zur Realisierung eines Klapp-Mechanismus vorgesehen werden. Der frei schwingende Schenkel kann hierbei durch ein mechanisches Verriegelungselement und/oder ein Magnetelement mechanisch und/oder magnetisch befestigt werden. Alternativ kann jedoch auch ohne ein derartiges Gelenk das erste und zweite Werkstückträgerteil unmittelbar über mechanische Verriegelungselemente oder Magnetelemente miteinander verbunden werden.

Das erste Werkstückträgerteil kann hierfür ein Stützelement und insbesondere einen Stützstring zum Tragen der strukturierten Maske aufweisen, wobei das zweite Werkstückträgerteil eine zweite Vertiefung zur Aufnahme des Stützelements bzw. des Stützrings aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Werkstückträgerteile lässt sich eine automatische Bestückung der Stabilisierungsvorrichtung mit dem Werkstück sowie ein automatisches Zusammenfügen der Werkstückträgerteile realisieren, wodurch sich die Herstellungskosten weiter reduzieren.

Die Öffnungen der Maske können hinsichtlich ihrer Draufsicht punktförmig, schlitzförmig, linienförmig, rechteckförmig und/oder rund bzw. oval ausgebildet sein oder auch Kombinationen daraus, wodurch man beliebige Strukturierungen für das Werkstück bzw. den Dünnwafer erhält: Hinsichtlich ihres Querschnitts können die Öffnungen sowohl rechteckförmig als auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wodurch insbesondere bei einer Implantation sowohl eine 1:1-Abbildung als auch eine gestreute oder fokussierte Abbildung der Maskenstruktur auf dem Werkstück erreicht werden kann.

Die strukturiere Maske weist vorzugsweise metallisches Material, Keramik und/oder Kunststoff auf und besitzt eine Dicke von 10 bis 250 &mgr;m und insbesondere von ca. 50 &mgr;m.

Insbesondere kann die Stabilisierungsvorrichtung auch derart ausgestaltet sein, dass als Werkstück nicht nur isolierte Dünnwafer, sondern auch auf einem Trägerwafer geträgerte Dünnwafer gehalten bzw. stabilisiert werden können. Wiederum wird auch bei derartigen geträgerten Dünnwafern ein Waferbruch stark reduziert und insbesondere eine sehr schonende Rückseitenbearbeitung ermöglicht.

In den weiteren Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

1A und 1B eine vereinfachte perspektivische Ansicht sowie eine zugehörige vereinfachte Schnittansicht eines Werkstückträgerteils der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung;

2A und 2B eine vereinfachte Draufsicht sowie eine zugehörige Schnittansicht eines zugehörigen weiteren Werkstückträgerteils der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung;

3 eine vereinfachte Schnittansicht der Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

4 eine vereinfachte Schnittansicht der Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

5 eine vereinfachte Schnittansicht einer Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und

6 eine vereinfachte Teil-Schnittansicht eines Randbereichs des zu stabilisierenden Werkstücks bzw. geträgerten Dünnwafers.

Die vorliegende Erfindung wird anhand einer strukturierten Ionenimplantation bei ultradünnen Halbleiterwafern bzw. sogenannten Dünnwafern beschrieben, die nachfolgend auch als Werkstück bezeichnet werden. Selbstverständlich sind auch andere Bearbeitungsformen wie beispielsweise eine strukturierte Abscheidung von Schichten mittels Sputter-Verfahren oder dergleichen grundsätzlich denkbar.

1A zeigt eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Werkstückträgerteils 8, wie er zur Stabilisierung eines sehr dünnen Werkstücks und insbesondere eines ultradünnen Halbleiterwafers bzw. Dünnwafers 11 verwendet wird. 1B zeigt eine zugehörige vereinfachte Schnittansicht des in 1A dargestellten Werkstückträgerteils mit einem darauf aufgelegten Werkstück 11.

Das Werkstück 11 kann gemäß 6 beispielsweise ein auf einem Trägerwafer 18 geträgerter bzw. gehaltener Dünnwafer 11 oder aber auch ein ungeträgerter Dünnwafer sein. Der Dünnwafer 11 besteht zu Beginn der Prozessierung üblicherweise aus einem normal dicken, d.h. ca. 700 &mgr;m dicken, Halbleiterwafer und insbesondere aus einem Si-Halbleiterwafer. Nach den vorbereitenden Schritten zum Dünnen weist der Dünnwafer 11 üblicherweise die gewünschte Dicke ≤ 140 &mgr;m auf. Da derartige Dünnwafer 11 sehr schwer zu handhaben sind, können sie z.B. mittels eines Verbindungsmediums 19 wie beispielsweise einer Klebefolie oder einem sonstigen Klebemittel auf dem Trägerwafer 18 befestigt werden, der beispielsweise ebenfalls einen normal dicken Halbleiterwafer mit gleichen Ausmaßen darstellen kann. Obwohl ein derartiger geträgerter Dünnwafer wesentlich stabiler ist als ein ungeträgerter Dünnwafer, können gleichwohl auf Grund von bei einem abschließenden Ätzschritt auftretenden Unterätzungen in einem Randbereich bzw. Umfangsbereich Randbeschädigungen auftreten. Diese Waferrandbeschädigungen können sich bei einer Handhabung z.B. bei einer Verkippung des geträgerten Dünnwafers ergeben.

Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zum Stabilisieren von derartigen ungeträgerten oder geträgerten Dünnwafern 11 vorgeschlagen, wobei das zu bearbeitende Werkstück bzw. der Dünnwafer zwischen einem ersten und zweiten Werkstückträgerteil derart gehalten wird, dass auf die Rand- bzw. Umfangsbereiche des Werkstücks bzw. Dünnwafers keine oder nur geringe mechanische Kräfte wirken. Darüber hinaus weist eines der Werkstückträgerteile eine strukturierte Maske auf, mit der gleichzeitig und ohne Durchführung von kostenintensiven Fotolackverfahren eine strukturierende Bearbeitung insbesondere einer rückseitigen Oberfläche des Werkstücks bzw. Dünnwafers durchgeführt werden kann.

Gemäß 1A und 1B besitzt ein Werkstückträgerteil 8 eine im Durchmesser gleich große oder größere Trägerplatte 9, welche beispielsweise aus metallischen Materialien, einer Keramik oder aus Kunststoff bestehen kann. Vorzugsweise besitzt diese Trägerplatte 9 im Wesentlichen die Form des aufzunehmenden Werkstücks bzw. Dünnwafers 11, wobei sie jedoch auch davon abweichende Formen wie beispielsweise die in 1A dargestellte rechteckige Form aufweisen kann.

Darüber hinaus kann das Werkstückträgerteil 8 eine Vertiefung 10 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks bzw. Dünnwafers 11 aufweisen, der wiederum vorzugsweise die Form des aufzunehmenden Dünnwafers 11 aufweist und hinsichtlich seines Durchmessers größer als der Durchmesser des Dünnwafers 11 sein sollte, um eine Berührung und damit mechanische Belastung der Randbereiche bzw. Umfangsbereiche des Dünnwafers 11 zuverlässig zu verhindern. Die Tiefe der Vertiefung 10 wird vorzugsweise derart gewählt, dass beim Ablegen des Dünnwafers bzw. geträgerten Dünnwafers 11 in der Vertiefung 10 dieser geringfügig aus der Vertiefung herausragt, um bei einer nachfolgenden Montage eines weiteren Werkstückträgerteils eine zuverlässige Fixierung insbesondere über die gegenüber liegenden Hauptoberflächen 11A und 11B des Dünnwafers 11 zu ermöglichen.

Darüber hinaus kann das Werkstückträgerteil 8 eine weitere Vertiefung 12 zur Aufnahme des weiteren Werkstückträgerteils aufweisen. Zur einfachen Verarbeitung in Standard-Prozessanlagen werden beispielsweise für 6-Zoll-Dünnwafer Werkstückträgerteile 8 in der Form von 8-Zoll-Wafern verwendet. Auf diese Weise können alle bereits existierenden Anlagen und insbesondere Hochenergie-Implantationsanlagen verwendet werden.

2A zeigt eine vereinfachte Draufsicht einer strukturierten Maske 1 wie sie insbesondere als Stencil-Maskenfolie für eine Hochenergie-Ionenimplantation insbesondere zur Realisierung einer Rückseiten-Bearbeitung des Dünnwafers 11 auf das Werkstückträgerteil 8 und den Dünnwafer 11 aufgelegt werden kann, wodurch eine sogenannte Sandwich-Struktur entsteht. Diese strukturierte Maske 1 wird hierbei vorzugsweise derart mittels eines Befestigungseinheit auf dem Werkstückträgerteil 8 befestigt, dass der Dünnwafer 11 nur an seinen gegenüber liegenden Hauptoberflächen 11A und 11B gehalten wird.

Da es sich bei dem Dünnwafer 11 üblicherweise um einen nahezu vollständig fertig gestellten bzw. prozessierten Halbleiterwafer handelt, bei dem lediglich eine Bearbeitung einer Rückseite und insbesondere eine strukturierte Implantation zur Fertigstellung der im Halbleiterkristall ausgebildeten Halbleiterbauelemente durchgeführt werden muss, kann diese strukturierte Maske entsprechende Öffnungen 2 aufweisen, durch die eine Implantation, aber auch eine Abscheidung zumindest teilweise ermöglicht wird.

Die Öffnungen 2 der strukturierten Maske 1 können hierbei hinsichtlich einer Draufsicht punktförmig 3, schlitzförmig 4, linienförmig 5, rechteckförmig 6, rund oder oval 7 sein oder eine sonstige Form aufweisen. Neuartige Halbleiterbauelemente wie beispielsweise sogenannte Light-MOS, IGBTs, IGBT-RC, welche beispielsweise an ihrer Rückseite eine Diode aufweisen, können somit unmittelbar strukturiert und fertig gestellt werden.

2B zeigt eine vereinfachte Schnittansicht der strukturierten Maskenfolie 1, wobei die Öffnungen 2 zur Realisierung einer 1:1-Abbildung eine rechteckförmige Struktur aufweisen können. In diesem Fall wird ein ebenfalls dargestelltes Dotierprofil im Wesentlichen rechteckförmig in das Halbleitermaterial des Dünnwafers übertragen. Darüber hinaus können jedoch auch Anforderungen an eine Halbleiterschaltung und insbesondere deren Dotierprofile gegeben sein, wobei ein zerstreutes oder fokussiertes Dotierprofil im Halbleiterkristall gewünscht ist. In diesen Fällen können gemäß 2D auch kegelstumpfförmige Öffnungen 2 vorgesehen sein, wobei zum Zerstreuen bzw. Divergieren des Dotierprofils (bezogen auf eine Implantationsrichtung I) eine Einlassöffnung kleiner ist als eine Auslassöffnung, während zum Fokussieren bzw. zum Verdichten des Dotierprofils eine Einlassöffnung gegenüber einer Auslassöffnung größer ist. Somit können die unterschiedlichsten Arten von Dotierprofilen durch die Verwendung unterschiedlicher Querschnittsformen der Öffnungen 2 in der strukturierten Maske 1 realisiert werden.

Vorzugsweise besteht die Stencil-Maskenfolie 1 aus einer ca. 50 Mikrometer dicken Edelstahlfolie, in welche die vorstehend genannten Öffnungen 2 mittels mechanischer Bearbeitung durch z.B. Lasern, Bohren oder Fräsen oder aber durch eine chemische Bearbeitung wie z.B. Ätzen erzeugt werden. Grundsätzlich kann die Dicke dieser strukturierten Maske jedoch in einem Bereich von 10 bis 250 &mgr;m liegen und darüber hinaus auch alternative Materialien aufweisen. Demzufolge sind neben dem bevorzugten Edelstahl auch Legierungen, keramische Materialien und/oder Kunststoffe wie Polyimid, Polyacryl oder Plexiglas denkbar.

Obwohl die strukturierte Maskenfolie 1 gemäß 2A und 2B grundsätzlich auch unmittelbar auf dem Werkstückträgerteil 8 gemäß 1A und 1B aufgebracht und befestigt werden kann, werden bei der tatsächlich eingesetzten Stabilisierungsvorrichtung insbesondere zur Realisierung einer automatischen Bestückung sogenannte Stützelemente und insbesondere Stützringe 14 zum Tragen der strukturierten Maske 1 verwendet, welche dann in die gemäß 1A und 1B vorgesehenen zweiten Vertiefungen 12 eingelegt werden können.

3 bis 5 zeigen vereinfachte Schnittansichten für bevorzugte Stabilisierungsvorrichtungen gemäß einem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel.

Gemäß 3 wird demzufolge die strukturierte Maskenfolie 1 von einem ringförmigen Stützelement 14 getragen bzw. aufgespannt, welches darüber hinaus eine Befestigung mit dem Werkstückträgerteil 8 bzw. deren Trägerplatte 9 ermöglicht. Genauer gesagt kann gemäß 3 eine Befestigung beispielsweise durch eine Klappvorrichtung mit einem einseitigen Gelenk 13 realisiert werden, das in einem Gelenkabschnitt der Stützring-Vertiefung 12 eingepasst und fixiert ist und ein Verschwenken des Stützrings 14 insbesondere in die ringförmige Nut bzw. Vertiefung 12 ermöglicht. Vorzugsweise an einem dem Gelenk 13 gegenüber liegenden Bereich kann ferner eine mechanisches Verriegelungselement 17 angeordnet sein, welches den Stützring 14 mechanisch auf der Trägerplatte 9 verriegelt bzw. das aus Maskenfolie 1 und Stützring 14 bestehende erste Werkstückträgerteil mit dem aus der Trägerplatte 9 bestehenden zweiten Werkstückträgerteil derart verbindet, dass der Dünnwafer bzw. geträgerte Dünnwafer 11 zwischen dem ersten und zweiten Werkstückträgerteil gehalten wird. Dadurch kann eine mechanische Belastung der besonders sensiblen Rand- bzw. Umfangsbereiche des Dünnwafers 11 zuverlässig ausgeschlossen werden und gleichzeitig über die als Teil der Stabilisierungsvorrichtung wirkende Maskenfolie 1 eine strukturierte Bearbeitung des Dünnwafers 11 erfolgen. Insbesondere für eine Rückseiten-Implantation ergeben sich hierbei wesentliche Kosteneinsparungen.

Da die Stabilisierungsvorrichtung vorzugsweise die Form eines nächstgrößeren Wafers aufweist, schützt diese Stabilisierungsvorrichtung den Waferrand nicht nur gegenüber mechanischen, anlagen-internen oder sonstigen Klemmvorrichtungen, sondern ist darüber hinaus auch für elektrostatisch-ausgeführte Haltesysteme verwendbar. Ferner werden auch die Herstellungskosten durch die verringerte Anzahl von Foto-Ebenen reduziert, da bei der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung zumindest eine Fotoebene entfällt. In gleicher Weise werden auch übliche Probleme mit sogenannten „ver-crackten" „Fotolacken" umgangen, die normalerweise mit sogenannter Doppel-Lacktechnik gelöst werden müssten.

4 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente bezeichnen wie in 1 bis 3, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.

Gemäß 4 wird an Stelle des Gelenks 13 die Maskenfolie 1 mit ihrem Stützring 14 unmittelbar in die Aufnahme-Vertiefung 12 eingebracht. Eine Befestigung geschieht hierbei im Gegensatz zur mechanischen Befestigung durch das Gelenk 13 und der mechanischen Verriegelung durch das Verriegelungselement 17 mittels in den Stützring 14 und die Vertiefung 12 integrierten Magnetelementen 15, welche eine ausreichende Befestigung bzw. Haftung der strukturierten Maske 1 auf der Trägerplatte 9 ermöglichen.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele denkbar, wobei beispielsweise die Magnetelemente 15 durch die Verriegelungselemente 17 ersetzt werden oder ein Gelenk 13 mit einer Magnetbefestigung 15 kombiniert wird. Darüber hinaus sind auch Magnetelemente denkbar, die sich im Grundkörper der Trägerplatte 9 unterhalb des Dünnwafers 11 befinden und die vorzugsweise aus Edelstahl besehende Maskenfolie 1 ohne Verwendung der Stützringe 14 an die Hauptoberfläche des Dünnwafers andrücken.

5 zeigt eine vereinfachte Schnittansicht einer Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Elemente wie in den 1 bis 4 bezeichnen, weshalb auf eine wiederholte Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.

Gemäß 5 besteht ein weiteres Ausführungsbeispiel darin, dass in den Boden der Trägerplatte 9 die strukturierte Maske 1 bereits integriert ist und das Werkstück bzw. der Dünnwafer 11 mit seiner zu implantierenden Rückseite nach unten eingelegt wird. Von oben wird daraufhin mit den in den 3 oder 4 dargestellten Möglichkeiten das Werkstück 11 ganzflächig verschlossen und derart gehalten, dass eine minimale Belastung der Ränder oder Umfangsbereiche erfolgt. Wiederum erfolgt eine Bearbeitung wie beispielsweise eine Implantation I von der Seite der strukturierten Maske 1.

Die über den Dünnwafer 11 hinaus gehenden Ausmaße der Trägerplatte 9 sind gestrichelt dargestellt, wodurch eine beliebige Größen-Anpassung an eine jeweilige Handhabungsanlage angedeutet ist.

Erfindungsgemäß wird das zu bearbeitende Werkstück, welches vorzugsweise einen Dünnwafer aber auch einen normal dicken Halbleiterwafer oder einen geträgerten Dünnwafer darstellen kann, entweder händisch oder durch einen zur automatischen Bestückung konstruierten Automaten in die Stabilisierungsvorrichtung gelegt und verschlossen. Mit Hilfe eines z.B. Implantations-Anlagen-internen Handhabungs-Systems kann die Stabilisierungsvorrichtung mit dem zu bearbeitenden Werkstück daraufhin beladen, implantiert und wieder entladen werden. Abschließend wird der bearbeitete bzw. implantierte Wafer bzw. das Werkstück wieder händisch oder automatisch aus der Stabilisierungsvorrichtung entnommen und die Stabilisierungsvorrichtung gegebenenfalls gereinigt und erneut verwendet. Durch diese wiederholte Verwendbarkeit der Stabilisierungsvorrichtung lassen sich die Kosten weiter reduzieren.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines zu implantierenden ultradünnen Halbleiterwafers beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und umfasst in gleicher Weise beliebige andere bruchgefährdete Werkstücke, welche einer strukturierten Bearbeitung bedürfen.

1
strukturierte Maske
2–7
Öffnungen
8
Werkstückträgerteil
9
Trägerplatte
10
erste Vertiefung
11
Werkstück
12
zweite Vertiefung
13
Gelenk
14
Stützelement
15
Magnetelement
16
Abdeckplatte
17
Verriegelungselement
18
Trägerwafer
19
Verbindungsschicht
I
Implantation


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Stabilisieren eines Werkstücks, insbesondere eines Dünnwafers, bei einer Bearbeitung mit:

einem ersten Werkstückträgerteil (1, 14);

einem zweiten Werkstückträgerteil (9; 16); und

einer Befestigungseinheit (15, 17) zum gegenseitigen Befestigen der Werkstückträgerteile derart, dass das Werkstück (11) zwischen dem ersten und zweiten Werkstückträgerteil (1, 9) gehalten wird, wobei das erste Werkstückträgerteil (1, 14) eine strukturierte Maske (1) aufweist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkstückträgerteil eine Abdeckplatte (16) darstellt und das erste Werkstückträgerteil eine Trägerplatte (9) mit integriert ausgebildeter Maske (1) aufweist. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Werkstückträgerteil eine Trägerplatte (9) mit einer ersten Vertiefung (10) zur Aufnahme des Werkstücks (11) aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Maske (1) eine Stencil-Maskenfolie für eine Implantation (I) darstellt. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (11) nur an seinen gegenüberliegenden Hauptoberflächen (11A, 11B) gehalten wird. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit ein Gelenk (13) aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit zumindest ein mechanisches Verriegelungselement (17) aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit zumindest ein Magnetelement (15) aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkstückträgerteil ein Stützelement (14), insbesondere einen Stützring, zum Tragen der strukturierten Maske (1) aufweist und das zweite Werkstückträgerteil (9) eine zweite Vertiefung (12) zur Aufnahme des Stützelements (14) aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Maske (1) hinsichtlich einer Draufsicht punktförmig (3), schlitzförmig (4), linienförmig (5), rechteckförmig (6) und/oder rund (7) ausgebildet sind. Vorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (2) hinsichtlich ihres Querschnitts rechteckförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Maske (1) metallisches Material, Keramik und/oder Kunststoff aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Maske (1) eine Dicke von 10 bis 250 &mgr;m aufweist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück einen Dünnwafer (11) aufweist, der auf einem Trägerwafer (18) geträgert ist. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnwafer (11) eine Dicke ≤ 140 &mgr;m aufweist.






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