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Allgemeiner
Stand der Technik
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Ein
Halbleiterwafer durchläuft
verschiedene Prozesse, bevor seine einzelnen Chips verpackt werden.
Eine nicht vollständige
Liste von Beispielen für derartige
Prozesse sind das Schleifen der Waferrückseite, die Metallisierung
der Waferrückseite,
das Zersägen
des Wafers in Chips mittels Laser und Säge, das Prüfen, das Markieren guter Chips,
das Auswerfen der Chips und das Anordnen der Chips auf einem Band.
Der Wafer muss möglicherweise
während
der Bearbeitung mechanisch gehalten werden. Der Wafer muss außerdem möglicherweise
zwischen Prozesswerkzeugen in einer Produktionsstätte (fabrication
plant, FAB) oder einer Verpackungsanlage transportiert werden.
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Ein
Halbleiterwafer kann einen Durchmesser von beispielsweise 300 Millimeter
und eine Dicke von beispielsweise 762 Mikrometer aufweisen. Nach
dem Schleifen der Rückseite
kann die Waferdicke beispielsweise auf eine Dicke im Bereich von
ungefähr 50
bis ungefäbr
100 Mikrometer verringert sein. Ein Wafer mit einer solchen Dicke
kann zerbrechlich sein und kann eine sorgsame Handhabung erfordern.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden beispielhaft und nicht einschränkend in
den Figuren der begleitenden Zeichnungen veranschaulicht, in denen
gleiche Bezugsziffern entsprechende, analoge oder ähnliche
Elemente anzeigen und in denen:
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1 eine
auseinander gezogene Ansicht eines beispielhaften Halbleiterwafers
und eines beispielhaften Waferhaltesystems gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht eines Teils des Halbleiterwafers von 1 und
eines Teils des Waferhaltesystems von 1 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Teils des Waferhaltesystems von 1 gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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4 eine
Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Befestigen
eines Halbleiterwafers an einem Waferhaltesystem gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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5 eine
Darstellung eines Ablaufdiagramms eines anderen Verfahrens zum Befestigen eines
Halbleiterwafers an einem Waferhaltesystem gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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6 eine
Darstellung eines Ablaufdiagramms eines noch anderen Verfahrens
zum Befestigen eines Halbleiterwafers an einem Waferhaltesystem
gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung ist;
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7 eine
Darstellung eines Ablaufdiagramms eines weiteren Verfahrens zum
Befestigen eines Halbleiterwafers an einem Waferhaltesystem gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung ist und
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8A, 8B, 8C und 8D Darstellungen
von Ablaufdiagrammen alternierender Verfahren zum Lösen eines
Halbleiterwafers von einem Waferhaltesystem gemäß einigen Ausführungsformen
der Erfindung sind.
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Es
ist zu beachten, dass die in den Figuren gezeigte Elemente zur Einfachheit
und Übersichtlichkeit
der Darstellung nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet wurden.
Zum Beispiel können
die Abmessungen einiger der Elemente zur Übersichtlichkeit bezüglich anderer
Elemente übertrieben
sein.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der
Erfindung
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In
der folgenden ausführlichen
Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um
ein vollständigeres
Verständnis
von Ausführungsformen
der Erfindung bereitzustellen. Durchschnittsfachleute werden jedoch
verstehen, dass die Ausführungsformen
der Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeübt werden
können.
In anderen Fällen
wurden wohl bekannte Verfahren, Abläufe, Komponenten und Schaltkreise
nicht ausführlich
beschrieben, um die Ausführungsformen
der Erfindung nicht zu verschleiern.
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Mit
Bezugnahme auf 1 und 2 sind ein
beispielhafter Halbleiterwafer 2 und ein Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt. 1 ist eine
auseinander gezogene Ansicht des Halbleiterwafers 2 und
des Waferhaltesystems 4, wohingegen 2 eine Querschnittsansicht
eines Teils des Halbleiterwafers 2 und eines Teils des
Waferhaltesystems 4 entlang einem Querschnitt A ist und 3 eine
Querschnittsansicht eines Teils des Waferhaltesystems 4 entlang
einem Querschnitt b ist.
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Wie
in 1 gezeigt, kann der Halbleiterwafer 2 eine
Scheibenform aufweisen, obgleich eine beliebige andere Form des
Halbleiterwafers 2 ebenfalls in Erwägung gezogen wird. Der Halbleiterwafer 2 kann
Chips, wie beispielhafte Chips 6, enthalten, die durch
Anrisslinien (auch als „Straßen" bekannt), wie beispielhafte
Anrisslinien 8, getrennt sind. Die Chips 6 können eine
rechteckige Form aufweisen, obgleich eine beliebige andere Form
der Chips 6 ebenfalls in Erwägung gezogen wird. Des Weiteren
kann der Halbleiterwafer 2, obgleich nicht ausdrücklich in 1 gezeigt,
Chips mit unterschiedlichen Formen und Größen enthalten.
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Der
Halbleiterwafer 2 kann verschiedene Prozesse durchlaufen,
wie beispielsweise ein Oberflächenschleifen
oder eine Oberflächenmetallisierung.
Darüber
hinaus können
bestimmte Chips 6, wie beispielsweise der mit 6'' bezeichnete Chip, aus dem Halbleiterwafer 2 mittels
beispielsweise einer Lasersäge
oder einer mechanischen Säge
ausgesägt
werden. Der ausgesägte
Chip 6'' kann aus dem
Halbleiterwafer 2 ausgeworfen und auf einem Band (nicht gezeigt)
angeordnet werden.
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Eine
nicht vollständige
Liste von Beispielen für
den Durchmesser des Halbleiterwafers 2 schließt ungefähr 150 Millimeter,
ungefähr
200 Millimeter und ungefähr
300 Millimeter ein. Der Halbleiterwafer 2 kann eine Dicke
im Bereich von beispielsweise ungefähr 700 Mikrometer bis ungefähr 800 Mikrometer, wie
beispielsweise eine Dicke von ungefähr 762 Mikrometer, aufweisen.
Ein Oberflächenschleifprozess kann
die Dicke des Halbleiterwafers 2 auf eine Dicke im Bereich
von beispielsweise ungefähr
50 bis ungefähr
100 Mikrometer verringern.
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Das
Waferhaltesystem 4 kann eine im Wesentlichen starre gelochte
Oberfläche 10 mit Öffnungen 12 aufweisen.
Die Öffnungen 12 können in
einem Bereich konzentriert sein, der durch eine Kurve 14 mit
im Wesentlichen derselben Form wie die Halbleiterwafer 2 definiert
ist. Die Öffnungen 12 können eine
im Wesentlichen runde Form aufweisen, obgleich eine beliebige andere
Form der Öffnungen 12 ebenfalls
in Erwägung
gezogen wird.
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Der
Halbleiterwafer 2 kann an dem Waferhaltesystem 4 befestigt
werden, indem eine gehaltene Oberfläche 16 des Halbleiterwafers 2 mit
der gelochten Oberfläche 10 in
Kontakt gebracht wird, so dass die Öffnungen 12 im Wesentlichen
von dem Halbleiterwafer 2 blockiert werden, und darüber hinaus
indem bewirkt wird, dass sich eine freigelegte Oberfläche 18 des
Halbleiterwafers 2 bei einem Gasdruck befindet, der höher als
der Gasdruck ist, der über
die Öffnungen 12 auf
die gehaltene Oberfläche 16 ausgeübt wird.
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Während der
Halbleiterwafer 2 am Waferhaltesystem 4 befestigt
ist, kann der Halbleiterwafer 2 zusammen mit dem Waferhaltesystem 4 transportiert werden.
Des Weiteren können,
während
der Halbleiterwafer 2 am Waferhaltesystem 4 befestigt
ist, Prozesse, wie ein Schleifen der Waferrückseite, eine Metallisierung
der Waferrückseite,
ein Zersägen
des Wafers in Chips mittels Laser und Säge, ein Prüfen, ein Markieren guter Chips,
ein Auswerfen der Chips und ein Anordnen der Chips auf einem Band,
auf den Halbleiterwafer 2 angewendet werden. Die Starrheit der
gelochten Oberfläche 10 kann
das Durchbiegen des Halbleiterwafers 2 während der
Handhabung, des Transports und der Bearbeitung verringern oder ausmerzen.
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Der
befestigte Halbleiterwafer 2 kann vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden,
indem bewirkt wird, dass sich die freigelegte Oberfläche 18 bei
einem Gasdruck befindet, der geringer als der Gasdruck ist oder
im Wesentlichen diesem gleichkommt, der über die Öffnungen 12 auf die
gehaltene Oberfläche 16 ausgeübt wird.
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Des
Weiteren können
ein oder mehrere ausgesägte
Chips des befestigten Halbleiterwafers 2, wie beispielsweise
der Chip 6'', vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden,
indem der Gasdruck erhöht wird,
der über Öffnungen
auf die gehaltene Oberfläche 16 ausgeübt wird,
die durch diese ausgesägten Chips
blockiert sind, wie beispielsweise Öffnung 12'', während der Gasdruck beibehalten
wird, der über
andere Öffnungen 12 auf
die gehaltene Oberfläche 16 ausgeübt wird.
Der ausgesägte
Chip 6'' kann, nachdem
er vom Waferhaltesystem 4 gelöst wurde, vom Waferhaltesystem 4 mittels
eines Chipentnahmewerkzeugs (nicht gezeigt) getrennt werden. Da
kein Klebstoff vorliegt, der den ausgesägten Chip 6'' am Waferhaltesystem 4 hält, schließt das Entfernen
des ausgesägten
Chips 6'' mit einem Chipentnahmewerkzeug
nicht das Abziehen, Abschälen
oder Abstemmen ein, das normalerweise zum Entfernen eines Chips
von einer Klebefläche
erforderlich ist.
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Wie
in 2 gezeigt, kann das Waferhaltesystem 4 einen
ersten Teil enthalten, bei dem es sich um eine im Wesentlichen starre
gelochte Platte 30 mit einer gelochten Oberfläche 10 und Öffnungen 12 handelt.
Darüber
hinaus kann das Waferhaltesystem 4 einen zweiten Teil 32 mit
mehreren Höhlungen 34 enthalten.
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Wie
in 3 gezeigt, können
die Höhlungen 34 in
einer Wabenstruktur angeordnet sein, obgleich eine beliebige andere
Anordnung der Höhlungen ebenfalls
in Erwägung
gezogen wird. Zum Beispiel können
die Höhlungen 34 eine
hexagonale Form aufweisen, obgleich eine beliebige andere Form der Höhlung 34, wie
beispielsweise ein Rechteck, ein Kreis und dergleichen, ebenfalls
in Erwägung
gezogen wird.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung kann der Teil 32 für jede Öffnung 12 in der gelochten
Platte 30 eine entsprechende Höhlung 34 aufweisen.
Zum Beispiel kann eine Höhlung 34'' der Öffnung 12'' entsprechen.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung kann der Teil 32 für jede Öffnung 12 in der gelochten
Platte 30 mehrere entsprechende Höhlungen 34 aufweisen.
Gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung kann die gelochte Platte 30 für jede Höhlung 34 des
Teils 32 mehrere Öffnungen 12 aufweisen.
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Die
Anzahl, Größe, Form
und Anordnung der Höhlungen 34 können so
gewählt
werden, dass sie zu der Anordnung der Chips auf dem Halbleiterwafer passen.
Darüber
hinaus kann eine kleinste der Höhlungen 34 von
der Fläche
her im Wesentlichen einer Fläche
einem kleinsten der Chips auf dem Halbleiterwafer 2 entsprechen.
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Die
Höhlungen 34 können auf
einer Oberfläche 38 des
Teils 32 Mündungen 36 aufweisen.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann eine Höhlung 34 eine
entsprechende Mündung 36 aufweisen.
Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung kann eine Höhlung 34 mehr
als eine entsprechende Mündung 36 aufweisen.
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Die
gelochte Platte 30 und der Teil 32 können angefügt sein,
so dass sich eine Oberfläche 40 der gelochten
Platte 30 und eine Oberfläche 42 des Teils 32 berühren. Alternativ
dazu können
die gelochte Platte 30 und der Teil 32 als ein
einziger Körper
mit einer Oberfläche 10 mit Öffnungen 12 und
einer entgegengesetzten Oberfläche 38 mit
Mündungen 36 gefertigt
sein, wobei die Öffnungen
und die Mündungen
durch Höhlungen
verbunden sind.
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Gas
kann im Wesentlichen in den Höhlungen 34 eingeschlossen
sein, wenn
- a. die gehaltene Oberfläche 16 des
Halbleiterwafers 2 mit der gelochten Oberfläche 10 in
Kontakt steht, so dass die Öffnungen 12 im
Wesentlichen vom Halbleiterwafer 2 blockiert werden, wobei
die gelochte Platte 30 im Wesentlichen als eine Dichtung
zwischen der gehaltenen Oberfläche 16 und der
Oberfläche 42 des
Teils 32 fungiert, und
- b. eine Membran 50 am Teil 32 angebracht ist,
so dass die Mündungen 36 im
Wesentlichen abgedichtet sind.
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In
den Höhlungen 34 eingeschlossenes
Gas kann über
die Öffnungen 12 eine
Kraft auf die gehaltene Oberfläche 16 ausüben. Darüber hinaus
kann Gas, das sich außerhalb
der Höhlungen 34 befindet, eine
Kraft auf die freigelegte Oberfläche 18 ausüben.
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4 ist
eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Verfahrens zum Befestigen
des Halbleiterwafers 2 an dem Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung. Der Halbleiterwafer 2 und das Waferhaltesystem 4 können in
einer ersten Umgebung, beispielsweise einer Unterdruckkammer, angeordnet
werden, wobei die gehaltene Oberfläche 16 in Kontakt
mit der gelochten Oberfläche 10 angeordnet
wird, so dass die Öffnungen 12 im
Wesentlichen blockiert sind (-402-). Der Gasdruck in der
ersten Umgebung kann verringert werden (-404-). Die Membran 50 kann
am Teil 32 angebracht werden, so dass die Mündungen 36 im
Wesentlichen abgedichtet sind (-406-). Dann können das
Waferhaltesystem 4 und der Halbleiterwafer 2 aus
der ersten Umgebung in eine zweite Umgebung mit einem Gasdruck,
der höher
als der Gasdruck in der ersten Umgebung ist, entnommen werden (-408-).
Infolgedessen kann der Gasdruck in den Höhlungen 34 geringer
als der Gasdruck an der freigelegten Oberfläche 18 sein.
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5 ist
eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines anderen Verfahrens
zum Befestigen des Halbleiterwafers 2 an dem Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung. Die Membran 50 kann flexibel sein und am
Teil 32 angebracht werden, so dass die Mündungen 36 im
Wesentlichen abgedichtet sind (-502-). Die Membran 50 kann
in die Höhlungen 34 gedrückt werden
(-504-). Dann kann die gehaltene Oberfläche 16 in Kontakt mit
der gelochten Oberfläche 10 angeordnet
werden, so dass die Öffnungen 12 im
Wesentlichen blockiert sind (-506-), und die Membran 50 kann
gelöst
werden, so dass sie nicht mehr in die Höhlungen 34 gedrückt wird
(-508-). Infolgedessen kann der Gasdruck in den Höhlungen 34 geringer
als der Gasdruck an der freigelegten Oberfläche 18 sein.
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6 ist
eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines anderen Verfahrens
zum Befestigen des Halbleiterwafers 2 an dem Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung. In einigen Ausführungsformen
der Erfindung kann der Teil 32 optional Umfangswände 54 aufweisen,
die sich über
die Oberfläche 38 hinaus
erstrecken, und die Membran 50 kann starr sein. Die Membran 50 kann
am Teil 32 angebracht werden, so dass die Mündungen 36 im
Wesentlichen abgedichtet sind (-602-). Die gehaltene Oberfläche 16 kann
in Kontakt mit der gelochten Oberfläche 10 angeordnet
werden, so dass die Öffnungen 12 im
Wesentlichen blockiert sind (-604-). Dann kann die Membran 50 von
der Oberfläche 38 weg
gezogen werden, so dass sich die Membran 50 noch immer
innerhalb der Umfangswände 54 befindet,
um einen Hohlraum 56 zu bilden (-606-). Der Hohlraum 56 und
die Höhlungen 34 können von
der Membran 50 und den Umfangswänden 54 abgedichtet
werden. Infolgedessen kann der Gasdruck in den Höhlungen 34 und dem
Hohlraum 56 geringer als der Gasdruck an der freigelegten
Oberfläche 18 sein.
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7 ist
eine Darstellung eines Ablaufdiagramms eines weiteren Verfahrens
zum Befestigen des Halbleiterwafers 2 an dem Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung. Der Halbleiterwafer 2 und das Waferhaltesystem 4 können in
einer ersten Umgebung bei einer ersten Temperatur angeordnet werden,
wobei die gehaltene Oberfläche 16 in
Kontakt mit der gelochten Oberfläche 10 angeordnet
wird, so dass die Öffnungen 12 im Wesentlichen
blockiert sind (-702-). Die Membran 50 kann am
Teil 32 angebracht werden, so dass die Mündungen 36 im
Wesentlichen abgedichtet sind (-704-). Dann können das
Waferhaltesystem 4 und der Halbleiterwafer 2 aus
der ersten Umgebung in eine zweite Umgebung bei einer zweiten Temperatur, die
niedriger als die erste Temperatur ist, entnommen werden (-706-).
Da die Luft in der ersten Umgebung weniger dicht als die in der
zweiten Umgebung ist, sobald sich das Waferhaltesystem 4 und
der Halbleiterwafer 2 in der zweiten Umgebung befinden, kann der
Luftdruck in den Höhlungen 34 geringer
als der Luftdruck an der freigelegten Oberfläche 18 sein.
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Die 8A, 8B, 8C und 8D sind
Darstellungen von Ablaufdiagrammen alternierender Verfahren zum
Lösen des
Halbleiterwafers 2 von dem Waferhaltesystem 4 gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung.
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In 8A kann
die Membran 50 vom Waferhaltesystem 4 entfernt
werden (-802-), um zu bewirken, dass der Gasdruck in den
Höhlungen 34 im
Wesentlichen dem Gasdruck an der freigelegten Oberfläche 18 gleichkommt,
wodurch der Halbleiterwafer 2 vom Waferhaltesystem gelöst wird.
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In 8B kann
die Membran 50 durchstoßen werden (-804-),
und der Gasdruck in den Höhlungen 34 kann
dem Gasdruck an der freigelegten Oberfläche 18 gleichkommen.
In einer modifizierten Version dieses Verfahrens können ein
oder mehrere ausgesägte
Chips einzeln vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden.
Zum Beispiel kann der ausgesägte Chip 6'' einzeln vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden,
indem die flexible Membran 50 derart in die Mündung 36'' durchgestoßen wird, dass der Gasdruck
in der Höhlung 34'' dem Gasdruck, der das Waferhaltesystem 4 umgibt,
gleichkommt oder höher
als dieser wird, und der Gasdruck in den anderen Höhlungen 34 wird
möglicherweise
nicht beeinflusst.
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In 8C kann,
wenn die Membran 50 flexibel ist, die Membran 50 nach
innen in die Höhlungen 34 gedrückt werden
(-806-), und der Gasdruck in den Höhlungen 34 kann dem
Gasdruck an der freigelegten Oberfläche 18 gleichkommen
oder höher
als dieser werden. In einer modifizierten Version dieses Verfahrens
können
ein oder mehrere ausgesägte
Chips einzeln vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden.
Zum Beispiel kann der ausgesägte
Chip 6'' einzeln vom Waferhaltesystem 4 gelöst werden,
indem die flexible Membran 50 derart in die Mündung 36'' gedrückt wird, dass der Gasdruck
in der Höhlung 34'' dem Gasdruck, der das Waferhaltesystem 4 umgibt, gleichkommt
oder höher
als dieser wird, und der Gasdruck in den anderen Höhlungen 34 wird
möglicherweise
nicht beeinflusst.
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8D ist
beispielsweise in dem Fall anwendbar, in dem der Teil 32 Umfangswände 54 aufweist,
die sich über
die Oberfläche 38 hinaus
erstrecken, und die Membran 50 eine starre Membran ist. Die
Membran 50 kann nach innen in Richtung der Oberfläche 38 bewegt
werden (-808-). Der Gasdruck in den Höhlungen 34 und dem
Hohlraum 56 kann ansteigen oder dem Gasdruck an der freigelegten
Oberfläche 18 gleichkommen
oder höher
als dieser werden.
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Obgleich
bestimmte Merkmale der Erfindung hierin dargestellt und beschrieben
wurden, werden Durchschnittsfachleuten nun viele Abwandlungen, Substituierungen, Änderungen
und Äquivalente
erkennen. Es versteht sich daher, dass die angefügten Ansprüche alle derartigen Abwandlungen
und Änderungen
umfassen sollen, die in den Erfindungsgedanken fallen.
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Zusammenfassung
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Ein
Halbleiterwafer durchläuft
verschiedene Prozesse, bevor seine einzelnen Chips verpackt werden.
Eine nicht vollständige
Liste von Beispielen für derartige
Prozesse sind das Schleifen der Waferrückseite, die Metallisierung
der Waferrückseite,
das Zersägen
des Wafers in Chips mittels Laser und Säge, das Prüfen, das Markieren guter Chips,
das Auswerfen der Chips und das Anordnen der Chips auf einem Band.
Der Wafer muss möglicherweise
während
der Bearbeitung mechanisch gehalten werden. Der Wafer muss außerdem möglicherweise
zwischen Prozesswerkzeugen in einer Produktionsstätte (fabrication
plant, FAB) oder einer Verpakkungsanlage transportiert werden. Ein
Halbleiterwafer kann einen Durchmesser von beispielsweise 300 Millimeter
und eine Dicke von beispielsweise 762 Mikrometer aufweisen. Nach
dem Schleifen der Rückseite
kann die Waferdicke beispielsweise auf eine Dicke im Bereich von
ungefähr
50 bis ungefähr
100 Mikrometer verringert sein. Ein Wafer mit einer solchen Dicke
kann zerbrechlich sein und kann eine sorgsame Handhabung erfordern.