DE1764891C3

DE1764891C3 - Verfahren und Einrichtung zum Trennen einer Mehrzahl von plättchen- oder würfelförmigen Gegenständen

Info

Publication number: DE1764891C3
Application number: DE1764891A
Authority: DE
Inventors: Jacob Robert Pittsburgh Bippus; Anderson Forbes Sinking Springs Johnson Jun.
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1966-05-20
Filing date: 1968-08-27
Publication date: 1980-10-23
Also published as: FR1580730A; DE1764891B2; US3448510A; BE719816A; DE1764891A1; NL159533B; GB1163079A; NL6815432A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Herstellung von Halbleiterelementen und Halbleitervorrichtungen wie Transistoren Dioden und integrierten Schaltungen wird im allgemeinen eine Halbleiterscheibe entsprechend einem Flächenmuster aus kleinsten Quadraten, Rechtecken oder dgl. auf einer Oberfläche angerissen und sodann längs der Rißlinien in eine Mehrzahl von in gegenseitiger Berührung oder mit geringem gegenseitigem Abstand angeordnete Halbleiterkörper in Form von Plättchen oder Würfeln auseinandergebrochen. Die einzelnen Halbleiterkörper werden dann weiterverarbeitet und z. B. in entsprechende Fassungen oder Gehäuse eingebaut.

Beispielsweise aus der DD-PS 31 443 ist es bekannt, die zu teilende Halbleiterscheibe auf eine biegsame Metallunterlage aufzukleben, die anschließend in bestimmter Weise verwölbt wird. Dabei erfolgt die Teilung der Halbleiterscheibe in kleinere Körper. Durch die Wölbung der Membran alleine kann jedoch keine nennenswerte gegenseitige Entfernung der einzelnen Halbleiterkörper voneinander herbeigeführt werden, wie dies zum Zwecke der Weiterverarbeitung bzw. Entnahme der einzelnen Körper von Vorteil ist. Überdies muß eine solche gewölbte Metallunterlage für die Weiterverarbeitung der einzelnen Körper in aller Regel ohnehin wieder in einen ebenen Zustand zurückgeführt werden, so daß selbst die nach der Wölbung der Unterlage geringfügig klaffenden seitlichen Anlageflächen der kleineren Körper wieder unzugänglich werden und insgesamt eine satte Anlage der Körper aneinander erreicht wird.

Bei einem derartigen HerstellungsprozeO ist es jedoch erwünscht, die beim Zerbrechen der Halbleiterscheibe entstehenden, dicht gedrängt angeordneten Halbleiterkörper auseinanderzuziehen und die einzelnen Halbleiterkörper besser zugänglich zu machen, wobei sich jedoch die geometrischen Verhältnisse der gegenseitigen Anordnung der einzelnen Halbleiterkörper nicht ändern sollen. Hierzu ist bereits gemäß der älteren deutschen Patentanmeldung P 16 52 522.7-24 vorgeschlagen worden, die Gegenstände durch allseitige Dehnung der Membran in Richtung parallel zu der Ebene der Gegenstandsanordnung voneinander zu entfernen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzt ist

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer entsprechenden Einrichtung, welche eine solche Trennung einer Mehrzahl von gedrängt angeordneten Gegenständen auszuführen erlaubt und außerdem eine Halterung oder Verpackung der Gegenstände in auseinandergezogener Anordnung zum Zweck der Weiterverarbeitung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1 ist Gegenstand des Patentanspruchs 2. Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1 ist Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Auf diese Weise läßt sich die gegenseitige Verschiebung bzw. Trennung der Gegenstände bzw. Halbleiterkörper in Form einer Dehnung der Gesamtanordnung gleichmäßig und schnell sowie mit geringem Vorrichtungsaufwand durchführen.

Die Erfindung wird weiter an Hand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt

•»ο F i g. 1 einen Vertikalschnitt einer mit poröser Membran und Unterdruck bzw. Ansaughalterung arbeitenden Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in einer ersten Arbeitsstellung mit zusammengezogener Membran,

F i g. 2 eine Draufsicht der Membranoberseite mit einer hierauf befindlichen gedrängten Anordnung von Halbleiterkörpern,

F i g. 3 einen Vertikalschnitt der Einrichtung gemäß F i g. 1, jedoch für eine zweite Arbeitsstellung mit gedehnter Membran,

Fig.4 eine Draufsicht der Membranoberseite entsprechend F i g. 2, jedoch für die Arbeitsstellung gemäß F i g. 3 mit gedehnter Membran und auseinandergezogener Anordnung der Halbleiterkörper,

Fig.5A bis 5E eine Folge von Arbeitsschritten für das Verpacken einer auseinandergezogenen Anordnung von Halbleiterkörpern,

Fig.6 eine perspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit poröser dehnbarer Membran und vertikal verschiebbarem Tragorgan für letztere bzw. die zu trennenden Gegenstände in abgesenkter Stellung des Tragorgans.

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Einzelteils der Einrichtung nach F i g. 6 in größerem Maßstab und

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht entsprechend F i g. 6, jedoch in einer Arbeitsstellung mit angehobenem Tragorgan und gedehnter Membran.

Die in F i g. 1 und 3 dargestellte, zur Verwendung einer porösen Membran vorgesehene Einrichtung umfaßt jein Gestell 11 mit horizontaler Tischplatte 12 und vertikalen Stützen 13, die an einem Sockel 14 befestigt sind. In Bohrungen 16 der Tischplatte 12 sind vertikale Tragstangen 22 geführt, die an ihren unteren Enden durch einen Querträger 21 miteinander sowie mit dem Stempel 20 eines über Einlaß- und Auslaßventil 18 bzw. 19 steuerbaren Druckluftzylinders 17 verbundsn sind. Durch die entsprechende Ventilbetätigung ist der Stempel 20 in Richtung des Doppelpfeils A-A aufwärts bzw. abwärts verfahrbar. Die Tragstangen 22, an deren oberen Enden eine als Spannglied vorgesehene, magnetisierbare Platte 23 befestigt ist, nehmen an dieser Bewegung teil und können so mit der Platte 23 in eine angehobene Stellung gemäß F i g. 1 sowie eine abgesenkte Stellung gemäß F i g. 3 gebracht werden.

Die Platte 23 weist eine zentrale öffnung 24 auf, die bei abgesenkter Platte einen auf der Tischplatte 12 ruhenden, in eine napfartige Fassung 26 eingesetzten Block 27 aus porösem Material wie Sinternickel mit geringem Abstand umgibt. Öffnung 24 und Block 27 bzw. Fassung 26 haben kreisförmigen Querschnitt. Der Block 27 ist an eine durch die Tischplatte 12 und den Boden 29 der Fassung 26 geführte, mittels eines Ventils steuerbare Saugleitung 28 angeschlossen und kann hierüber mit Unterdruck beaufschlagt werden. Der Block bildet somit eine:'Saugvorrichtung mit an der Oberseite, d. h. im Bereich der öffnung der Fassung 26 angeordneten Arbeitsfläche.

An der Unterseite der Platte 23 ist eine dehnbare, poröse Membran 31 angebracht, welche die öffnung 24 der Platte überdeckt. Der Randabschnitt der Membran 31 ist mittels eines Klemmringes 32 und Klemmschrauben 32a längs des Umfanges der öffnung 24 befestigt. An Stelle einer solchen Klemmverbindung kann gegebenenfalls auch eine Klebverbindung sowie vorzugsweise eine Befestigung mittels eines Magnetringes entsprechend dem Klemmring 32, der durch die ebenfalls magnetische Platte 23 angezogen wird, verwendet werden. In der Arbeitsstellung gemäß F i g. 1 liegt die Membran 31 schwach gespannt auf der Oberfläche bzw. Arbeitsfläche des Blocks 27.

Wie in F i g. 1 angedeutet, liegt zunächst eine dünne Halbleiterscheibe 33 aus z. B. Silizium oder Germanium auf der Oberseite der Membran 31. Diese Scheibe soll in eine Vielzahl von einzelnen Halbleiterkörpern 34 (s. F i g. 3) zerteilt werden, deren Begrenzungen in Form eines entsprechenden Linienmusters in üblicher Weise, z. B. mit Hilfe einer Diamantspitze auf einer Oberfläche der Halbleiterscheibe angerissen sind. Diese Oberfläche der Halbleiterscheibe liegt im Beispielsfall auf der Oberseite der Membran 31. Das angerissene Linienmuster der Halbleiterscheibe ist in Fig.2 gectrichelt angedeutet Auf eine genau zentrische Anordnung der Halbleiterscheibe innerhalb der öffnung 24 kommt es grundsätzlich nicht an, jedoch ergibt sich bei einer solchen Anordnung eine bessere Genauigkeit bzw. Symmetrie der beim Bruch auftretenden Trennflächen.

In der Praxis wird die Platte 23 und deren öffnung mit einer in den Zeichnungen nirl- · ^a₁ gestellten, transparenten Schutzfolie abgedeckt, bevor der poröse Block 27 über die Saugleitung 28 mit Unterdruck beaufschlagt und die Halbleiterscheibe mit der Schutzfolie und der porösen Membran gegen die Arbeitsfläche des Blocks 27 gesaugt wird. Die Schutzfolie kann z. B. aus Zellophan, Polyäthylenterephihalat oder einem anderen eeeieneten Kunststoff bestehen. Anschließend wird ein geeignetes, nicht dargestelltes Werkzeug gegen die von der Schutzfolie bedeckte Oberfläche der Halbleiterscheibe gepreßt und in schwingende Bewegung versetzt, bis die Halbleiterscheibe längs der angerissenen Linien bricht Die Druckbeaufschlagung der Halbleiterscheibe erfolgt im übrigen in entsprechender Weise, wie diese beim Auftrennen von Glasplatten üblich ist Anschließend kann die Schutzfolie entfernt und der Unterdruck vom Block 27 abgeschaltet werden.

ίο Die durch das Zerbrechen der Halbleiterscheibe entstandenen Halbleiterkörper liegen nun in gegenseitiger Berührung oder mit geringem gegenseitigen Abstand in Form einer flächenhaften Anordnung auf der Membran. Zur Trennung der Halbleiterkörper auf einen gleichmäßigen gegenseitigen Abstand wird die Membran parallel zu der Oberfläche des Blocks 27 allseitig gedehnt, wobei sich eine Anordnung der Halbleiterkörper 34 gemäß F i g. 4 ergibt Für viele Zwecke ist z. B. 'eine Längenstreckung der Anordnung um ·/* bis Ui ausreichend bzw. erwünscht

Die Dehnung der Membran wird bei der Einrichtung nach F i g. 1 und 3 durch Absenken der, wie bereits erwähnt als Spannglied vorgesehenen Platte 23 in die Stellung gemäß Fig.3 bewirkt. Nach öffnen des Auslaßventils 19 am Druckluftzylinder 17 kann die Absenkung z. B. bei entsprechender Bemessung der Platte 23 durch deren Eigengewicht bewirkt werden. Der Randabschnitt der Membran wird hierbei in den Spalt zwischen der Innenfläche der öffnung 24 und der Umfangsfläche der Fassung 26 gezogen, wobei der Mittelabschnitt der Membran gleichmäßig und langsam fortschreitend allseitig gedehnt wird sowie gleichzeitig an der Oberfläche des Blocks 27 horizontal glatt gespannt bleibt.

Als Werkstoff für die Membran kommt z. B. vorteilhaft eine Matte oder ein Filtertuch od. dgl. aus einem Kunststoff wie Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen oder einem Polyamid in Betracht Poröse Gummifolien können ebenfalls für den gleichen Zweck verwendet werden. Derartige Membranen sind nicht nur dehnbar, sondern auch elastisch und können daher wiederholt verwendet werden. Dichte Web- und Wirkstoffe aus Kunst- oder Naturfasern haben ebenfalls geeignete Dehnungs- und Elastizitätseigenschaften, können also ebenfalls als Membranwerkstoff verwendet werden. Hierbei besteht jedoch die Einschränkung, daß die Größe der beim Dehnen entstehenden Lücken zwischen den Fäden des Gewebes oder Gewirkes die Abmessungen der kleinsten Halbleiterkörper nicht erreicht.

Nach dem Auseinanderziehen können die Halbleiterkörper einzeln oder in größerer Zahl abgenommen werden, ohne die Lage der übrigen Körper zu beeinflussen. Die Abnahme erfolgt z. B. zweckmäßig mit Hilfe eines Sauggriffels.

Die Halbleiterkörper können auch in ihrer auseinandergezogenen Anordnung für Zwecke der Lagerung oder späteren Weiterverarbeitung verpackt werden. Ein derartiges Verfahren ist in den Fig.5A bis 5E schematisch veranschaulicht. Soweit die hierin angedeuteten Vorrichtungsteile mit denjenigen nach Fig. 1 und 3 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich eine besondere Erläuterung des Aufbaues dieser Teile erübrigt.

Die durch Zertrennen einer Halbleiterscheibe entstandenen und gemäß Fig.5A bereits durch Dehnen der Membran 31 auseinandergezogenen Halbleiterkörper 34 werden durch Beaufschlagung des porösen

Blocks 27 mit Unterdruck über die Saugleitung 28 fest an der Oberseite der Membran gehalten. Über die Halbleiterkörper wird gemäß F i g. 5A eine als Aufnahmeelement vorgesehene Scheibe 36 aus Sinternickel gelegt, die auf Grund der paramagnetischen Eigenschaften dieses Werkstoffs magnetisierbar ist und ausreichend Porosität zum Luftdurchtritt aufweist. Anschließend wird der Unterdruck vom Block 27 abgeschaltet und gemäß Fig.5B über eine auf die Scheibe 36 gesetzte Saugglocke 37 auf die Oberseite der Halbleiterkörper umgeschaltet. Die zugehörigen, nicht näher dargestellten Vorrichtungsteile können denjenigen für die Unterdruckbeaufschlagung des Blocks 27 entsprechen, jedoch ist an die Saugglocke 37 entsprechend deren Beweglichkeit eine flexible oder sonst bewegliche Saugleitung angeschlossen die eine Schwenkbewegung der Saugglocke um 180° zuläßt. Die Saugglocke wird nun gemäß F i g. 5C mit den infolge des Unterdrucks anhaftenden Halbleiterkörpern 34 von der Membran 31 abgehoben, umgedreht, und mit obenliegender Scheibe 36 abgesetzt. Anschließend wird auf die Oberseite der Halbleiterkörper ein Blatt 38 aus flexiblem, ferromagnetischem Material gelegt (s. F i g. 5D). Als Werkstoff für das Blatt 38 kommt z. B. Gummi mit einer Füllung aus magnetisiertem Eisenpulver in Betracht. Danach wird die Saugglocke 37 belüftet und entfernt, wodurch die in Fig. 5E dargestellte Packung 41 zurückbleibt. Diese besteht aus dem dauermagnetischen Blatt 38 und der magnetisierten, d. h. von dem Blatt entsprechend stark angezogenen Scheibe 36 mit zwischen beiden Teilen in ihrer auseinandergezogenen Anordnung festgehaltenen Halbleiterkörpern 34. Diese Packung kann als geschlossene Einheit gelagert oder transportiert bzw. der weiteren Verarbeitung und Handhabung zugeführt werden, wobei übliche Unterdruck- und Saugwerkzeuge verwendbar sind. Durch Ansetzen der aus porösem Nickel bestehenden Scheibe 36 an einen Saugkopf und Abziehen des Blattes 38 kann die Packung unter Ansaugung und Arretierung der Halbleiterkörper 34 in ihrer vorgegebenen Anordnung jederzeit wieder aufgetrennt werden. Die Halbleiterkörper sind damit wieder zur Entnahme mit Hilfe von geeigneten Saugwerkzeugen frei.

Die in den F i g. 6 und 8 dargestellte Einrichtung umfaßt ein Gehäuse 51 mit kreisförmiger öffnung 53 und hierin vertikal beweglich angeordnetem, porösem Tragorgan 52. Letzteres kann mit Hilfe einer im Gehäuse angeordneten Unterdrucksteuerung mit entsprechendem Antrieb angehoben und abgesenkt werden. Die Bewegung des Tragorgans wird durch ein im Gehäuse angeordnetes Ventil mit nach außen geführtem Handgriff 56 gesteuert. Darunter ist ein Handgriff 54 für ein Steuerventil zur Unterdruckbeaufschlagung des porösen Tragorgans 52 angeordnet. Weiterhin ist gemäß F i g. 6 und 8 ein mit dem Tragorgan zusammen-

wirkendes Übertragungsorgan 58 vorgesehen. Letzteres ist um eine horizontale Achse 61 schwenkbar an einem Schieber 59 gelagert, der seinerseits vertikal verschiebbar in einer Führung 62 an der Rückseite des Gehäuses 51 sitzt. Wirksames Element des Übertragungsorgans 58 ist eine aus porösem Metall bestehende Platte 87 (s. Fig.8), die über nicht dargestellte Leitungen mit beweglichen Kupplungen und ein im Gehäuse angeordnetes, ebenfalls nicht dargestelltes Steuerventil an eine Saugvorrichtung angeschlossen ist.

Für das Steuerventil des Übertragungsorgans ist ein ebenfalls an der Gehäusevorderseite herausgeführter Handgriff 57 vorgesehen. Längs des Umfangs des Tragorgans 52 sind mehrere, für einen noch zu erläuternden Bajonettverschluß vorgesehene Riegelstif-

2" te 63,64,65 sowie Führungsstifte 66,67,68 am Gehäuse befestigt. In F i g. 6 ist die Einrichtung mit abgesenktem Tragorgan, angehobenem Schieber und herabgeschwenktem Übertragungsorgan, in F i g. 8 dagegen mit angehobenem Tragorgan und zurückgeschwenktem Übertragungsorgan sowie ebenfalls angehobenem Schieber dargestellt.

In Fig. 7 ist eine poröse und dehnbare Membran 72 mit zugehörigem Spannglied dargestellt, welch letzteres aus einem Winkelring 71 mit Haltering 73 besteht. Der

μ horizontale Flansch des Winkelringes 71 ist mit den Stiften 63 bis 68 zugeordneten, über den Umfang verteilt angeordneten Langlöchern 74 und 76 versehen, die einen Bajonettverschluß zur rasch lösbaren Verriegelung des Spanngliedes am Tragorgan bilden.

^ Für die poröse und dehnbare Membran 72 kommt als Werkstoff z. B. eine Gummifolie von etwa 0,8 mm Stärke in Betracht. Die Saugfläche des ebenfalls porösen Tragorgans 52 besteht z. B. aus Sinterstahl.

Die Anordnung des Übertragungsorgans 58 an dem

4<> vertikal beweglichen Schieber 59 und die selbsttätige Hubbewegung unter der Wirkung einer Rückstellfeder, gegebenenfalls verbunden mit einer geeigneten Dämpfung, bietet im Vergleich zu einer entsprechenden Bewegung des Übertragungsorgans von Hand den Vorteil eines gleichmäßigeren und schonenderen Bewegungsablaufes beim Abheben der Einzelkörper. Lageveränderungen der einzelnen Gegenstände werden mit großer Sicherheit vermieden, so daß sich gerade auch deswegen bei der Einrichtung nach Fig.6 bis 8 eine hohe Betriebssicherheit ergibt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen einer Mehrzahl von plättchen- oder würfelförmigen Gegenständen, die in gegenseitiger Berührung oder in geringem gegenseitigem Abstand flächenhaft auf einer dehnbaren Membran angeordnet sind, bei dem die Gegenstände durch allseitige Dehnung der Membran in Richtung parallel zu der Ebene der Gegenstandsanordnung voneinander entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse Membran (31; 72) verwendet wird und daß die Gegenstände (34) durch Beaufschlagung einer MembranGberfläche mit Unterdruck auf der anderen Membranoberfläche festgehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander getrennten Gegenstände (81) in ihrer durch das Dehnen der Membran (72) bestimmten gegenseitigen Abstandsanordnung von der Membran (72) mit Hilfe eines Aufnahmeelements entfernt werden, welches einen die Gegenstände (81) festhaltenden Überzug aufweist, an dem die Gegenstände (81) abnehmbar haften.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die flächenhaft angeordneten Gegenstände (34) tragende Mittelabschnitt der porösen Membran (31) auf der Arbeitsfläche einer Saugvorrichtung (27) angeordnet ist und daß der Randabschnitt der Membran (31) an einem die Saugvorrichtung (27) umgebenden, bezüglich der Saugvorrichtung (27) quer zur Membranebene bewegbaren Spannglied (23) befestigt ist.