Die Erfindung betrifft eine Verfahren zum Aufnehmen eines einzelnen Halbleiterkristallplättchens aus einer Halbleiterkristallscheibe, bei welchem Verfahren die auf einen Träger geklebte, in zwei Richtungen mehrfach geritzte Scheibe längs den Ritzlinien in Plättchen gebrochen wird, an der Stelle des aus der Scheibe aufzunehmenden Plättchens von der Unterseite der Scheibe her mit einer Nadel ausgestossen wird und das hierdurch aus der Scheibe und vom Träger gelöste Plättchen mittels einer Saugvorrichtung abgehoben wird.
Verfahren der genannten Art werden dazu verwendet, einzelne Halbleiterkristallplättchen, z. B. Transistoren, Dioden oder IC-Chips, aus einer geritzten Halbleiterkristallscheibe auszubrechen und manuell oder automatisch einer Legiermaschine zuzuführen. Bei bekannten Verfahren werden die Halbleiterkristallplättchen nach dem Ausbrechen aus der Scheibe nicht oder allenfalls elektrostatisch auf einem Träger in ihrer Position festgehalten. Dadurch ergeben sich Verluste an Plättchen bis zu 2O0/o. Ferner ist das Aufnehmen der Plättchen sehr heikel, wobei auch zum Positionieren des aufzunehmenden Plättchens eine beträchtliche Zeit benötigt ist.
Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem die geritzte Halbleiterkristallscheibe auf einer mit einer Klebschicht versehene Trägerfolie festgeklebt und gebrochen wird, hierauf das aufzunehmende Plättchen von unten her mit einer Nadel ausgestossen wird, um das Plättchen aus der geritzten Scheibe zu lösen, und von oben her mit einer Saugvorrichtung weggenommen wird. Nachteilig ist hierbei, dass für die Ausstossnadel eine beträchtliche Durchstosskraft erforderlich ist, so dass sich die Scheibe samt Trägerfolie nach oben wölbt.
Um dieses zu vermeiden, ist bereits ein mechanischer Niederhalter, beispielsweise in der Form eines flach auf die Scheibe gedrückten Ringes, vorgeschlagen worden. Nachteilig an einem solchen mechanischen Niederhalter ist jedoch, dass durch herumliegende Kristallsplitter die Kristalloberflächen verkratzt werden und dass bei jedem Präparatwechsel der Niederhalter entfernt werden muss. Ein weiterer Nachteil eines mechanischen Niederhalters besteht ferner darin, dass nur eine vom Ort des ausgestossenen Plättchens relativ weit entfernte Randzone festgehalten werden kann, so dass es praktisch unmöglich ist, das aufzunehmende Plättchen durch die Ausstossnadel von den benachbarten Stellen der Scheibe und der Trägerfolie soweit abzuheben, dass eine definierte Aufnahme des Plättchens mittels der Saugvorrichtung, z.
B. einer Pyramidal-Saugnadel, unter Vermeidung der Mitnahme von Klebstoffresten erfolgt.
Um die definierte Aufnahme der Plättchen durch Pyramidalnadeln zu ermöglichen, ist es deshalb erforderlich, den Träger nach dem Brechen der Plättchen zu expandieren, um dadurch einen Abstand zwischen den einzelnen Plättchen zu erzeugen. Dieses bekannte Verfahren hat aber die Nachteile, dass noch grössere Positionierzeiten erforderlich sind, die einzelnen Kristallplättchen nicht automatisch positioniert werden können, der Expandiervorgang schwierig und nicht immer reproduzierbar ist, und die Kristallverluste noch grösser werden.
Um die angeführten Nachteile zu vermeiden, zeichnet sich das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäss dadurch aus, dass die Scheibe mittels einer Klebfolie auf einem in einen Halter gespannten Gewebe angebracht wird, das aufzunehmende Plättchen zentrisch zur genannten Ausstossnadel ausgerichtet wird, die Scheibe samt Klebfolie und Trägergewebe in der ausgerichteten Lage mittels Vakuum an der Unterseite festgehalten wird, die Ausstossnadel durch das Trägergewebe und die Klebfolie auf das Plättchen gestossen wird und das aus der Scheibe und von der Klebefolie gelöste Plättchen mittels einer zur Ausstossnadel koaxialen Pyramidal-Saugnadel abgehoben wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Ausführung des oben definierten Verfahrens. welche Einrichtung eine vertikal verschiebbare Ausstossnadet und eine Saugvorrichtung für das aufzunehmende Halbleiterl:flstallplätt- chen aufweist. Erfindungsgemäss ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Halter um-fasst, in welchen ein zur Aufnahme der Halbleiterkr#'stallscheibe be stimmtes Trägergewebe gespannt ist, ferner einen mit einem zentrischen Durchgang für die Ausstossnadel versehenen Vakuum-Saugkopf zum Auflegen und Festhalten der Scheibe.
eine Vorrichtung zum zentrischen Ausrichten des aufzun & - menden Plättchens auf die Ausstosvcadel, eine oberhalb der Ausstossnadel koaxial zu dieser angeordnete Pyramidal-Saugnadel, deren pyramidenförmige Innen-Ansaugflächen derart dimensioniert sind, dass die Oberkanten des aus der Scheibe und mindestens teilweise von der Klebefolie gelösten und von der Saugnadel angesaugten Plättchens an diesen Flächen anliegen, sowie Vorrichtungen zur Steuerung der Bewegungen der Ausstossnadel und der Ansaugnadel, und des Vakuums für den Saugkopf und die Saugnadel.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Einflchtung werden nachstehend anhand der Zeichnung bescl rieben, welche einen Teil einer Einrichtung mit einer Ausstossnadel und einer Pyramidal Saugnadel im Schnitt zeigt, und zwar
Fig. 1 im Zeitpunkt des Beginns des Ausstossens eines Halblefterkflstallplättchens mittels der Ausstossnadel und
Fig. 2 im Zeitpunkt der Aufnahme des vollkommen ausgestossenen Plättchens mittels der Saugnadel.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Halbleiterkristallscheibe 1 ausschnittweise dargestellt, welche zuvor auf eine Klebefolie 2 geklebt und längs rasterförmig geritzten Linien 3 in einzelne Halbleiterkristallplättchen 4 gebrochen worden war. Diese im allgemeinen quadratischen Plättchen weisen eine Grösse im Bereich von 0,3 bis 3 mm und eine Dicke von beispielsweise 150 [ 1 auf. Die Klebefolie 2 ist beispielsweise eine Polyvinylacetatfolie oder eine Papierfolie, die beidseitig eine Klebeschicht aufweist. Dank dem Aufkleben der geritzten Scheibe 1 bleiben die einzelnen Kristallplättchen auch nach dem Brechen in ihrer ursprünglichen Lage.
Die auf diese Weise auf der Klebfolie 2 präparierte Scheibe 1 wird hierauf auf ein Gewebe 5 aufgeklebt, vorzugsweise auf ein Nylongewebe mit einer Maschenweite von etwa 30 Das Gewebe ist hierbei in einen nicht dargestellten Halter gespannt, der beispielsweise aus zwei Aluminiumringen besteht.
Als Klebemittel dient die zweite Klebeschicht der Folie 2. Für diesen Aufklebevorgang sind keine besonderen Justiervorrichtungen erforderlich.
Hierauf wird das aus dem Halter, dem gespannten Gewebe 5, der Klebefolie 2 und der in Plättchen 4 gebrochenen Scheibe 1 bestehende Scheibenpräparat auf einen ausschnittsweise dargestellten Saugkopf 6 gebracht. Der Saugkopf 6 weist eine ebene Oberseite 7 auf, auf welche die Scheibe 1 mit dem Gewebe 5 gelegt sind. Im Saugkopf 6 sind senkrecht Bohrungen 8 vorgesehen, die in einen Sammelkanal 9 münden, welcher an eine nicht dargestellte Vakuumvorrichtung angeschlossen ist. In der Nlitte des Saugkopfes 6 ist in einer entsprechenden Bohrung eine Ausstossnadel 10 gelagert, wobei nicht dargestellte, gesteuerte Antriebsmittel vorgesehen sind, z. B. ein Synchronmotor und eine von diesem antreib.
bare Kurvenscheibe, um die Ausstossnadel in ihrer Längsrich- tung zu verschieben. Die Ausstossnadel 10 besteht beispielsweise aus Wolframkarbid. Ihr Sehaftdurchmesser ist beispielsweise etwa 0,7 mm, während der Krümmungsradius der Spitze 15-20 X beträgt. Oberhalb des Saugkopfes 6 ist eine Saugnadel 11 angeordnet, welche eine pyramidenförmige Ansaugöffnung 12 und eine mit einer Vakuumeinrichtung ver bundene Längsbohrung aufweist. Diese Pyramidal-Saugnadel kann einen Teil einer Legiermaschine bilden, welcher das aufgenommene Halbleiterkristallplättchen zu weiteren Verarbeitung zuzuführen ist.
Deshalb ist die Pyramidal-Saugnadel 11 vorzugsweise an einem nicht dargestellten Schwenkarm befestigt, an welchem sie in vertikaler Richtung eingestellt werden kann, um einen bestimmten Abstand der pyramidenförmigen Ansaugöffnung 12 von der Oberfläche der Scheibe 1 don beispielsweise 40 bis 60 S erzielen zu können. Ferner kann die Pyramidal-Saugnadel 11 mittels des genannten Schwenkarmes oder einer anderen Haltevorrichtung in der dargestellten Lage eingerastet werden, in welcher die Saugnadel 12 koaxial zur Ausstossnadel 10 liegt.
Ferner sind nicht dargestellte Mittel vorgesehen, beispiels- weise ein manuell oder automatisch einstellbarer X-Y-Koordinatentisch, mit welchem der Halter des Gewebes 5 verbunden ist, um das genannte Scheibenpräparat auf der Oberseite des Saugkopfes 6 in eine bestimmte Lage bezüglich der Ausstossnadel 10 zu bringen. Die entsprechende, sich genau mit der Position der Ausstossnadel deckende Positionsreferenz kann durch eine optische Vorrichtung, z. B. ein Fadenkreuz oder einen Liehtpunktprojektor, gegeben werden, wobei zur Beobachtung der entsprechenden Marke auf der Ober seite der Scheibe 1 und der Einstellung der Marke auf das Zentrum des aufzunehmenden Plättchens 4 ein Mikroskop benützt werden kann.
Zudem ist das Scheibenpräparat justier- bar bezüglich seiner Drehlage und seiner Höhe, so dass sich Vorrichtungen zu seiner Vorjustage erübrigen. Die eingestellte Drehlage kann hierbei durch Vakuum geklemmt werden.
Es kann ferner eine Klemmvomchtung vorgesehen werden, um das Scheibenpräparat samt Halter leicht und schnell auswechseln zu können. Des weitern sind nicht dargestellte Sten- ermittel vorgesehen, um über eine Vakuumventil den Sammelkanal 9 des Saugkopfes 6 und die Bohrung 13 der Pyramidal-Saugnadel 11 mit der genannten Vakuumvorriehtung zu verbinden, den genannten Synchronmotor für die vertikale Verschiebung der Ausstossnadel 10 einzuschalten und die Pyramidal-Saugnadel 11 anzuheben und wegzuschwenken.
Nachdem ein Halbleiterkristallplättchen in der beschriebenen Weise auf dem Saugkopf 6 oberhalb der Ausstossnadel 10 in Position gebracht worden ist, wird durch einen elektrisehen Impuls über eine Steuervorrichtung der genannte Syn ehronmotor eingeschaltet und gleichzeitig das genannte Va kuumventil geöffnet. Dadurch wird an den Saugkopf Vakuum gelegt, so dass die Scheibe 1 auf dem Saugkopf festgesaugt wird, und zwar über den grössten Teil der Scheibenfläehe. Der in Gang gesetzte Synchronmotor bewegt über die genannte Kurvenscheibe die Ausstossnadel 10 nach oben, so dass das bestimmte Halbleiterkristallplättchen 4 von der Scheibe 1 abgehoben wird, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Klebefolie 2 wird bei diesem Vorgang vom Plättchenranc gegen die Plättehenmitte abgeschält, so dass keine Klebstoff- rückstände auf dem Plättchen zurückbleiben. Bevor die Klebefolie 2 durch die Ausstossnadel 10 durchstossen wird, ist das Plättchen bereits genügend aus der Scheibe 1 gehoben, um von der Pyramidal-Saugnadel 11, die jetzt an der Vakuumvorrichtung liegt, übernommen zu werden (Fig. 1). Der geringe Abstand von etwa 40 bis 60 ,, zwischen der Saugnadel 11 und der Oberfläche der Scheibe 1 und die genaue axiale Ausrichtung der Saugnadel 11 auf die Ausstossnadel 10 stellen sicher, dass das Plättchen 4 horizontal in die pyramidenförmige Öffnung 12 der Saugnadel 11 zu liegen kommt.
Sobald die Ausstossnadel 10 die Klebefolie 2 vollständig durchstossen hat und dadurch das Plättchen 4 vollständig von der Klebefolie 2 gelöst ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wird das Plättchen 4 von der Saugnadel 11 wegtransportiert.
Die Ausstossnadel 10 geht wieder in ihre Ausgangsposition unterhalb des Gewebes 5 zurück, bei deren Erreichen der Synchronmotor durch einen nicht dargestellten Mikroschalter ausgeschaltet und auch das Vakuumventil wieder geschlossen wird. Die beschriebene Einrichtung ist dann für den nächsten Positionierungsvorgang bereit. Die für einen Ausstossvorgang benötigte Zeit beträgt beispielsweise etwa 120 m/sec. ausschliesslich Nadelrücklauf.
Die beschriebene Einrichtung weist den Vorteil auf, dass infolge des annähernd gleichmässigen Anpressens der Halbleiterkristallscheibe 1 auf die Oberfläche des Saugkopfes 6 gerade nur derjenige Klebefolienteil durch die Ausstossnadel 10 um eine kleine Distanz abgehoben wird, der über der Bohrung für die Ausstossnadel liegt. Dadurch lässt sich die Klebefolie 2 leicht durchstossen und das Plättchen 4 leicht und vollständig von der Klebefolie abheben, wie dies aus den Figuren ersichtlich ist. Die Oberfläche der Scheibe 1 bleibt von jeglicher me chanischer Niederhaltevorrichtung frei, so dass das Positionieren eines bestimmten Plättchens unbehindert ist und ein Zerkratzen der Oberfläche ausgeschlossen ist.
Die Verwendung des Gewebes 5 als Träger für die Halbleiterkristallscheibe 1, insbesondere eines Nylongewebes, hat den Vorteil, dass gegenüber Kunststoffträgern eine bessere mechanische Zugfestigkeit erzielt wird. Dadurch tritt keine oder höchstens eine sehr geringe Geometrieänderung der Kristallplättchenanordnung auf, was ein genaues, automatisches Positionieren jedes Plättchens über der Ausstossnadel 10 ermöglicht.
Das Trägergewebe kann mehrmals verwendet werden, beispielsweise zehnmal. Dies ist bei Kunststoffträgern nicht möglich, da sich die beim Durchstossen der Ausstossnadel gebildeten Löcher nicht mehr schliessen. Die mehrmalige Verwendung des Trägergewebes verringert dementsprechend den Arbeits- und Materialaufwand für das Wechseln der Halblei terkristalischeiben.