DE102006015141A1

DE102006015141A1 - Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben mit Hilfe eines Brechkeils

Info

Publication number: DE102006015141A1
Application number: DE200610015141
Authority: DE
Inventors: Jörg LINDNER
Original assignee: DYNTEST TECHNOLOGIES GmbH
Current assignee: Asys Automatisierungssysteme GmbH
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP2004375A1; WO2007112984A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben bzw. Wafern oder ähnlichen Substraten an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eine Ritzung markierten und jeweils längs einer Gerade verlaufenden Sollbruchlinien unter Verwendung eines an der Unterseite der Halbleiterscheibe fluchtend zur jeweiligen Sollbruchlinie ausgerichteten Brechkeils und wenigstens eines Gegenhalters, der sich auf der Oberseite der Halbleiterscheibe abstützt und im Augenblick des sich an der Unterseite der Halbleiterscheibe andrückenden Brechkeils einen Gegendruck auslöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben der Brechkeil gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet werden kann, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben bzw. Wafern nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Als Wafer (engl. "Scheibe") wird in der Halbleiterindustrie und Mikroelektronik eine kreisrunde, wenige 100 μm dicke Scheibe bezeichnet, auf der elektronische Bauelemente, vor allem integrierte Schaltkreise (IC, "Chip") oder mikromechanische Bauelemente durch verschiedene technische Verfahren hergestellt werden.
Diese Scheibe besteht in den meisten Fällen aus monokristallinem Silizium, es werden aber auch andere Materialien wie Siliziumcarbid, Gallium-Arsenid und Indium-Phosphid verwendet. In der Mikrosystemtechnik werden auch Glaswafer mit einer Dicke im 1-mm-Bereich verwendet.
Die Scheiben werden in verschiedenen Durchmessern gefertigt. Die zur Zeit hauptsächlich verwendeten Waferdurchmesser unterscheiden sich je nach Halbleiterwerkstoff und vorgesehenem Verwendungszweck und liegen für Silizium z. B. bei 150 mm, 200 mm, 300 mm und künftig auch bei 450 mm, für Gallium-Arsenid bei 2 Zoll, 3 Zoll, 100 mm, 125 mm oder 150 mm. Je größer der Wafer, desto mehr integrierte Schaltkreise, auch Chips genannt, können darauf untergebracht werden. Da bei größeren Wafern der geometrische Verschnitt kleiner wird, können die integrierten Schaltkreise kostengünstiger produziert werden.
Für die meisten Anwendungen müssen die Oberflächen der Wafer optisch spiegelnd poliert sein. Hinsichtlich der Ebenheit der Wafer, der Perfektion der Politur und der Reinheit der Oberfläche gelten extreme Forderungen. So sind beispielsweise nur Unebenheiten von wenigen nm über die gesamte Waferfläche zulässig.
Da für die Verarbeitung der Wafer die exakte Position in der bearbeitenden Maschine wichtig ist, werden die Wafer mit sogenannten Flats gekennzeichnet. Dabei wird mit Hilfe eines primären und eventuell einem sekundären Flat angezeigt, welche Winkelorientierung vorliegt und welche Kristallorientierung die Oberfläche hat. In neuerer Zeit werden an Stelle der Flats Kerben, so genannte Notches, eingesetzt. Sie bieten den Vorteil der besseren Positionierung und verursachen vor allem weniger Verschnitt.
Um die einzelnen Schaltkreise voneinander zu trennen, werden die Halbleiterscheiben mit Hilfe bereits bekannter Verfahren und Vorrichtungen zunächst in einzelnen Streifen unterteilt. Dabei werden die jeweiligen Trennlinien vorab mittels eines Diamantstichels an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eingeritzte Kerben entsprechend markiert. Bei der beispielsweise aus der aus EP 0 740 598 B1 bekannten Vorrichtung drückt anschließend ein Impulsstab an der insoweit vorbereiteten Sollbruchlinie von der Unterseite gegen die Halbleiterscheibe, deren Oberseite sich an einem Amboss abstützt. Da bei der bekannten Vorrichtung Impulsstab und Amboss direkt übereinander angeordnet sind, muss der seitens des Impulsstabes ausgeübte Druck einerseits ausreichend groß sein, um gegen den Druck des Ambosses einen kontrollierten Trennvorgang auszulösen. Andererseits darf der Druck nicht zu gering sein, weil sonst die Gefahr besteht, dass keine ausreichende und vollständige Trennung erreicht werden kann. Es bedarf deshalb einer hohen Präzision hinsichtlich des Anpressdruckes, um eine möglichst geringe Trennfehlerquote zu gewährleisten.
Insbesondere bei Halbleiterscheiben auf Gallium-Arsenid-Basis, die im Prinzip einen vergleichsweise kleineren Durchmesser aufweisen, wird gelegentlich darauf verzichtet, die Oberfläche jeweils über die gesamte Länge der Sollbruchlinie anzuritzen. Üblicherweise wird dann nur ein kleinerer Abschnitt, vorzugsweise nur ein relativ kurzer Anfangsbereich einer Sollbruchlinie durch eine Einritzung markiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass auch für Halbleiterscheiben, deren Sollbruchstellen nur in einem kurzen Anfangsbereich durch eine vorab durchgeführte Einritzung markiert sind, eine einfache und sichere Trennung bei gleichzeitig möglichst geringer Fehlerquote erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben der Brechkeil gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet ist, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
1. zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Aufteilung einer Halbleiterscheibe in einzelne Teilbereiche. Zur lösbaren Befestigung der kreisförmigen Halbleiterscheibe 1 dient eine ringförmige Halterung 2, an der die auf einer flexiblen Unterlage befestigte Halbleiterscheibe 1 an den Randbereichen fixiert wird. Vorzugsweise geschieht dies dadurch, dass über mehrere Ansaugdüsen ein Unterdruck erzeugt wird. Zur Trennung der Halbleiterscheibe 1 entlang einer Sollbruchlinie, die vorab durch eine an der Oberseite eingeritzte Kerbe markiert ist, dient ein fluchtend zur Sollbruchlinie ausgerichteter Brechkeil 3, der gegen die Unterseite der Halblei terscheibe 1 drückt. Für Halbleiterscheiben, deren Sollbruchlinien aus Kostengründen nur einem relativ kurzen Anfangsbereich und damit nicht in voller Länge durch eine Anritzung vorbehandelt sind, was insbesondere bei Halbleiterscheiben mit kleinerem Durchmesser in Betracht kommt, ist der Brechkeil gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt. Der Neigungswinkel des Brechkeils liegt in vorteilhafter im Bereich kleiner 5 Grad und ist in Anpassung an die jeweiligen Materialstärken der zu bearbeitenden Halbleiterscheiben vorzugsweise innerhalb des vorgegebenen Bereichs variabel und stufenlos einstellbar. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Brechkeil derart steuerbar, dass in einer ersten Phase zunächst nur ein Aufbrechen und erst in einer zweiten Phase die vollständige Durchtrennung der Sollbruchlinie erfolgt.

1: Halbleiterscheibe
2: Halterung
3: Brechkeil

Claims

Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben bzw. Wafern an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eine Ritzung markierten und jeweils längs einer Gerade verlaufenden Sollbruchlinien, unter Verwendung eines an der Unterseite der Halbleiterscheibe fluchtend zur jeweiligen Sollbruchlinie ausgerichteten Brechkeils und wenigstens eines Gegenhalters, der sich auf der Oberseite der Halbleiterscheibe abstützt und im Augenblick des sich an der Unterseite der Halbleiterscheibe andrückenden Brechkeils einen Gegendruck auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben (1) der Brechkeil (3) gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet ist, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils (3) ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Brechkeils (3) im Bereich kleiner 5 Grad liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Brechkeils (3) innerhalb des vorgegebenen Bereichs variabel und stufenlos einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechkeil (3) derart steuerbar ist, dass in einer ersten Phase ein Aufbrechen und in einer zweiten Phase eine vollständige Trennung der Solltrennlinie erfolgt.