DE10210021A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch Abtrennen der Halbleiterscheiben von mindestens einem Kristallstück - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch Abtrennen der Halbleiterscheiben von mindestens einem KristallstückInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch Abtrennen der Halbleiterscheiben von mindestens einem Kristallstück mittels einer Drahtsäge und durch Ablegen der Halbleiterscheiben in Horden, wobei Daten, die das Kristallstück betreffen, vor dem Abtrennen der Halbleiterscheiben erfasst werden und ein Zuordnen der Halbleiterscheiben zum Kristallstück jederzeit möglich ist, wobei weiterhin die mit einer Sägeleiste verbundenen Halbleiterscheiben der Drahtsäge entnommen und in einem Stabcarrier abgelegt in einem Transportbecken vorgereinigt werden, wobei ferner die Halbleiterscheiben mit dem Stabcarrier in ein Entkittungsbad umgesetzt, von der Sägeleiste getrennt und mit dem Stabcarrier in das Transportbecken zurückgesetzt werden, und wobei die Halbleiterscheiben einzeln dem Stabcarrier entnommen, gereinigt und in die Horden abgelegt werden.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von
Halbleiterscheiben durch Abtrennen der Halbleiterscheiben von
mindestens einem Kristallstück mittels einer Drahtsäge und
durch Ablegen der Halbleiterscheiben in Horden.
Um ein Kristallstück mittels einer Drahtsäge in eine Vielzahl
von Halbleiterscheiben trennen zu können, wird das
Kristallstück mit einer Sägeleiste verbunden, in die der
Sägedraht nach dem Abtrennen der Halbleiterscheiben eindringt.
Die Halbleiterscheiben haften nach dem Abtrennen mit einem Teil
ihres Umfangs an der Sägeleiste. Ihre Seitenflächen sind
parallel angeordnet, weshalb man auch von einem Sägekamm
spricht. Für eine Weiterverarbeitung, beispielsweise zu
Grundmaterial für elektronische Bauelemente, müssen die
Halbleiterscheiben gereinigt und in Horden abgelegt vorliegen.
Hierzu müssen sie der Drahtsäge entnommen, vorgereinigt, von
der Sägeleiste getrennt, gereinigt und in die Horden überführt
werden. Diese Schritte sollten möglichst effizient und sicher
in möglichst kurzer Zeit und kostengünstig erfolgen. Da häufig
auch zwei oder mehrere Kristallstücke gleichzeitig zu
Halbleiterscheiben getrennt werden, die vom gleichen oder von
verschiedenen Kristallen stammen können und für den gleichen
oder verschiedene Kunden bestimmt sein können, ist es darüber
hinaus wichtig, die entsprechenden Herkunfts- und
gegebenenfalls Bestimmungsdaten den in den Horden abgelegten
Halbleiterscheiben zuordnen zu können.
Gemäß der US-6,006,736 wird das zu Halbleiterscheiben getrennte
Kristallstück in einer Waschstation vorgereinigt, indem eine
Reinigungsflüssigkeit aus Düsen zwischen die Halbleiterscheiben
gesprüht wird. Dabei hängen die Halbleiterscheiben an der
Sägeleiste, so dass die Reinigungsflüssigkeit mit dem
abgereinigten Material nach unten ablaufen kann. Nachteilig an
dem Verfahren ist, dass Partikel auf diese Weise nur
unvollständig aus den engen, typischerweise nur 130 bis 230 µm
breiten Sägespalten entfernbar sind. Die engen Abstände
behindern überhaupt die Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit.
In der US-6,135,102 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem der
Sägekamm parallel zur Sägeleiste durchgeschnitten wird, wobei
die Halbeiterscheiben nacheinander auf ein Transportband
fallen, von wo sie zu einer Sammelstelle transportiert werden.
Diese Art der Vereinzelung birgt ein beträchtliches Risiko,
weil dünne Halbleiterscheiben bei Auftreffen auf das
Transportband leicht beschädigt werden können. Außerdem ist die
Vereinzelung unvollständig, weil nach wie vor ein Rest der
Sägeleiste am Umfang jeder Halbleiterscheibe verbleibt. Solche
Reste können zwar entfernt werden, beispielsweise nach einem in
der US-6,074,442 beschriebenen, mechanischen Verfahren, jedoch
nur unter Hinnahme eines zusätzlichen, umständlichen
Verfahrensschritts. Ein mechanisches Trennen der
Halbleiterscheiben von den Sägeresten hat darüber hinaus den
Nachteil, das dabei der die Verbindung bewirkende Klebstoff
nicht vollständig von der Halbleiterscheiben entfernt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
bereitzustellen, das die beschriebenen Nachteile vermeidet und
die genannten Anforderungen erfüllt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von
Halbleiterscheiben durch Abtrennen der Halbleiterscheiben von
mindestens einem Kristallstück mittels einer Drahtsäge und
durch Ablegen der Halbleiterscheiben in Horden, wobei Daten,
die das Kristallstück betreffen, vor dem Abtrennen der
Halbleiterscheiben erfasst werden und ein Zuordnen der
Halbleiterscheiben zum Kristallstück jederzeit möglich ist,
wobei weiterhin die mit einer Sägeleiste verbundenen
Halbleiterscheiben der Drahtsäge entnommen und in einem
Stabcarrier abgelegt in einem Transportbecken vorgereinigt
werden, wobei ferner die Halbleiterscheiben mit dem Stabcarrier
in ein Entkittungsbad umgesetzt, von der Sägeleiste getrennt
und mit dem Stabcarrier in das Transportbecken zurückgesetzt
werden, und wobei die Halbleiterscheiben einzeln dem
Stabcarrier entnommen, gereinigt und in die Horden abgelegt
werden.
Das Verfahren kann weitgehend automatisiert werden und
beschränkt die notwendigen Verfahrensschritte auf ein Minimum.
Es wird nachfolgend mit Verweisen auf Figuren und besondere
Ausführungsformen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein verfahrbares Transportbecken, in das die
drahtgesägten Halbleiterscheiben gehoben werden. In Fig. 2 ist
das Reinigen der Halbleiterscheiben in einem Transportbecken
dargestellt. Fig. 3 zeigt in die Vorder- und Seitenansicht eines
Stabcarriers. Fig. 4 zeigt in der Draufsicht, wie im Paket
vorliegende Halbleiterscheiben vereinzelt, gereinigt,
getrocknet und in eine Horde einsortiert werden.
Das Kristallstück, insbesondere ein Einkristall aus Silicium,
wird zunächst mit einer Sägeleiste klebend verbunden. Geeignet
sind insbesondere Klebstoffe, die sich bei Temperaturen < 60°C
in Wasser nicht lösen. Die Sägeleiste besteht vorzugsweise aus
Graphit oder Glas oder aus einer Schichtstruktur mit
übereinanderliegenden Schichten aus derartigen Materialien. Die
Sägeleiste wird ihrerseits mit einer Trägerplatte verbunden,
die der Befestigung des Kristallstücks, beispielsweise durch
Klemmen der Trägerplatte in der Drahtsäge dient. Es ist von
Vorteil, wenn das als Aufkitten bezeichnete Schaffen der
klebenden Verbindung von Kristallstück und Sägeleiste auf
rollbaren Aufkittmodulen erfolgt, mit denen das Kristallstück
nach Zusammenfügen mit der Sägeleiste in einen Aushärteofen
transportiert werden kann. Der spätere Einbau des
Kristallstücks in die Drahtsäge erfolgt vorzugsweise mit dem
selben Handling-Gerät, mit dem das gesägte Kristallstück nach
dem Sägen ausgebaut wird. Zur Steigerung des Durchsatzes werden
vorzugsweise mehrere Kristallstücke, die vom gleichen
Kristallstab oder auch von verschiedenen Stäben stammen können
und für den selben oder verschiedene Kunden bestimmt sein -
können gleichzeitig zu Halbleiterscheiben getrennt.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Herkunfts
daten eines in Halbleiterscheiben zu trennenden Kristallstücks
erfasst und jedem weiteren Verfahrensschritt verfügbar gemacht
werden, so dass eine Zuordnung der entstandenen
Halbleiterscheiben zu dem jeweiligen Kristallstück und
gegebenenfalls auch eine Zuordnung von Bestimmungsdaten zu
einzelnen Halbleiterscheiben möglich ist. Besonders bevorzugt
ist es, wenn die Daten maschinenlesbar codiert vorliegen und
eine automatische Weitergabe der Daten von Verfahrensschritt zu
Verfahrensschritt möglich ist. Dies kann beispielsweise durch
Strichcode-Etiketten, Transponder-Tags oder Lasermarkierungen
gewährleistet werden, wobei die Verwendung von Transpondern
bevorzugt ist. Sie werden vorzugsweise an leicht zugänglichen
Stellen der für die Handhabung, den Transport oder die
Bearbeitung des Kristallstücks beziehungsweise der
Halbleiterscheiben jeweils verwendeten Vorrichtungen
angebracht, beispielsweise an der Trägerplatte während des
Abtrennens der Halbleiterscheiben in der Drahtsäge.
Die fertig abgetrennten Halbleiterscheiben werden der Drahtsäge
in Form eines Sägekamms entnommen, vorzugsweise, wie es in
Fig. 1 dargestellt ist, mit einem Transportarm 2 aus der
Aufnahme der Drahtsäge gezogen. Es ist ein weiteres Merkmal der
Erfindung, dass der Sägekamm, der im Wesentlichen die
Halbleiterscheiben 1, die Sägeleiste 3 und die Trägerplatte 4
umfasst, von der Drahtsäge in ein Transportbecken 5 überführt
wird, in dem eine Vorreinigung stattfindet. Im vorzugsweise
verfahrbaren Transportbecken befindet sich ein Stabcarrier, der
den Sägekamm abstützt, vorzugsweise so, dass die
Halbleiterscheiben an der Sägeleiste schwebend aufgehängt sind.
Selbstverständlich kann der aus der Drahtsäge ausgebaute
Sägekamm auch zunächst in dem Stabcarrier abgelegt und zusammen
mit diesem in das Transportbecken überführt werden.
Während der Vorreinigung, die in Fig. 2 schematisch dargestellt
ist, taucht der Sägekamm zumindest zeitweise vollständig in
eine Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise in vollentsalztes
Wasser ein. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass damit eine
optimale Reinigungswirkung zu erzielen ist und Partikel
effizient aus den Sägespalten entfernt werden können. Besonders
bevorzugt ist es, dass die Halbleiterscheiben beim Vorreinigen
mit einem flüssigen Reinigungsmittel besprüht werden und dabei
in das Reinigungsmittel eintauchen. Dies kann beispielsweise
mit Hilfe eines Düsenstocks 6 einer Reinigungsvorrichtung 7
geschehen, der auf das Transportbecken 5 aufgesetzt wird. Die
Düsen sind dabei so angeordnet, dass Flüssigkeitsstrahlen
zwischen die Halbleiterscheiben geführt werden. Wichtig ist,
dass Flüssigkeit zugeführt wird, während die Halbleiterscheiben
vollständig in Flüssigkeit eintauchen. Es ist daher bevorzugt,
die Düsen in Betrieb zu nehmen, bis das Transportbecken 5 einen
Füllstand erreicht hat, bei dem die Halbleiterscheiben
vollständig eintauchen, und danach die Zufuhr von Flüssigkeit
noch eine Zeit lang aufrechtzuerhalten.
Die vorgereinigten Halbleiterscheiben werden zusammen mit dem
Stabcarrier vom Transportbecken in ein Entkittungsbad
umgesetzt. Das Entkittungsbad enthält einen die klebende
Verbindung zwischen den Halbleiterscheiben und der Sägeleiste
lösenden Wirkstoff, vorzugsweise wässerige Ameisensäure. Der
Stabcarrier besteht daher zweckmäßigerweise aus einem
säuereresistenten Material. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, umfasst der
Stabcarrier zwei sich gegenüberliegende Seitenwände, die durch
Streben 8 verbunden sind. Die Streben sind im unteren Teil der
Seitenwände in geringem Abstand zum Umfang der in den
Stabcarrier eingehängten Halbleiterscheiben 1 entlang eines
Kreisbogens angeordnet. Beim Lösen der Verbindung zur
Sägeleiste fallen die Halbleiterscheiben mit den Kanten aus
möglichst geringer Höhe von vorzugsweise 1 bis 2 mm auf die
Streben, wobei die Streben mit voneinander beabstandeten,
umlaufenden V-Nuten versehen sind, so dass beispielsweise jede
zehnte Halbleiterscheibe in einer solchen V-Nut zu liegen kommt
und somit etwas tiefer liegt, als die benachbarten
Halbleiterscheiben. Insgesamt bilden die Halbleiterscheiben ein
Paket nebeneinander liegender, sich berührender Scheiben, das
von den Streben und den Seitenwänden abgestützt und durch die
tiefer liegenden Halbleiterscheiben stabilisiert wird. Die
abgelöste Sägeleiste verbleibt, von den Seitenwänden des
Stabcarriers abgestützt, zusammen mit der Trägerplatte in der
ursprünglichen Position und kann von dort ohne weiteres
entfernt werden.
Der Stabcarrier wird anschließend mit dem Scheibenpaket in das
Transportbecken zurückgesetzt, wobei die Halbleiterscheiben
wieder vollständig in die Flüssigkeit eintauchen. Dann werden
die Halbleiterscheiben, einzeln aus dem Stabcarrier gehoben,
gereinigt und in Horden abgelegt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist,
wird vorzugsweise ein automatisch arbeitender Vakuumgreifer 9
eingesetzt, der eine außenliegende Halbleiterscheibe durch eine
nach oben gerichtete Bewegung von der Nachbarscheibe abschert
und in eine Reinigungsstation 10, beispielsweise ein Tauchbad,
überführt. Von dort gelangt die Halbleiterscheibe auf einem
Förderriemen 11 zu einer Trocknerstation 12, beispielsweise
einem Lufttrockner, wird zu einer Einhordstation weitergeleitet
und dort in eine Horde 13 einsortiert.
Die Horde wird nach dem Befüllen vorzugsweise automatisch einem
Lagersystem zugeführt. Anschließend werden die
Halbleiterscheiben automatisch vermessen, wobei Geometrie- und
Oberflächeneigenschaften wie Dicke, Krümmung, Welligkeit und
Riefigkeit erfasst und gespeichert werden. Es ist weiterhin
besonders bevorzugt, dass die Halbleiterscheiben mit einem
Gerät vermessen werden, das sämtliche der genannten
Eigenschaften erfassen kann. Schließlich ist noch bevorzugt,
dass die Messergebnisse automatisch dem Drahtsägebetrieb
zurückgemeldet werden, damit gegebenenfalls unverzüglich auf
Probleme beim Drahtsägen reagiert werden kann.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch
Abtrennen der Halbleiterscheiben von mindestens einem
Kristallstück mittels einer Drahtsäge und durch Ablegen der
Halbleiterscheiben in Horden, wobei Daten, die das
Kristallstück betreffen, vor dem Abtrennen der
Halbleiterscheiben erfasst werden und ein Zuordnen der
Halbleiterscheiben zum Kristallstück jederzeit möglich ist,
wobei weiterhin die mit einer Sägeleiste verbundenen
Halbleiterscheiben der Drahtsäge entnommen und in einem
Stabcarrier abgelegt in einem Transportbecken vorgereinigt
werden, wobei ferner die Halbleiterscheiben mit dem Stabcarrier
in ein Entkittungsbad umgesetzt, von der Sägeleiste getrennt
und mit dem Stabcarrier in das Transportbecken zurückgesetzt
werden, und wobei die Halbleiterscheiben einzeln dem
Stabcarrier entnommen, gereinigt und in die Horden abgelegt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Daten in codierter, maschinenlesbarer Form weitergegeben
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben beim Vorreinigen
mit einem flüssigen Reinigungsmittel besprüht werden und dabei
in das Reinigungsmittel eintauchen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben beim Entkitten im
Stabcarrier hängend abgelegt sind und beim Lösen der klebenden
Verbindung zur Sägeleiste aus geringer Höhe mit dem Umfang auf
querliegende Streben des Stabcarriers fallen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben beim Vereinzeln in
eine Flüssigkeit getaucht, von einer zugänglichen Seitenfläche
her aufgenommen und in Richtung der Seitenfläche aus dem
Stabcarrier gezogen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheiben mit einem Messgerät
auf mehrere Geometrie- und Oberflächeneigenschaften untersucht
werden.
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