DE2205354B2 - Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe - Google Patents
Vorrichtung zum Zerteilen einer HalbleiterscheibeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe längs einander parallel in sie
eingeritzter Bruchlinien, mit einem im wesentlichen undehnbaren Band zum Andrücken der Halbleiterscheibe an eine einfach konvex gekrümmte Oberfläche eines
relativ zu dem Band bewegbaren Blocks.
turbauweise, beispielsweise der integrierten Schaltungen, wurde das einzelne, eine integrierte Schaltung
bildende Halbleitersystem (Chip) so klein, daß seine Handhabung Schwierigkeiten bereitet Umsomehr
bringt die Herstellung solcher Systeme Probleme mit sich. Ein allgemein verbreitetes Verfahren besteht darin,
eine Scheibe (Wafer) mit verhältnismäßig großem Durchmesser herzustellen, auf der einzelne Bereiche,
die die einzelnen integrierten Schaltungssysteme dar
stellen, durch eingeritzte Bruchlinien begrenzt werden,
die in eine Oberfläche der Scheibe ein Netzmuster bilden, das aus zueinander senkrechten Gruppen
paralleler Linien besteht Solche Bruchlinien sind gewöhnlich von etwa 0,025 mm Tiefe und einer
< 5 möglichst geringen Breite, so schmal sich eben derartige
Linien mit einem geeigneten Schneidgerät, etwa einem Diamantschneider oder einem Laser einritzen, lassen.
Scheiben, aus denen die Halbleiter-Chips geschnitten werden, um integrierte Schaltungssysteme oder HaIb-
!eiterbauelemente zu bilden, gibt es in verschiedenen Größen und Dicken. Im allgemeinen ist es jedoch
notwendig, die Scheibe in einzelne Chips zu zerteilen, die sehr viel kleiner sind. Häufig haben einzelne Chips,
die ein vollständiges integriertes Schaltungssystem
& darstellen, nicht mehr als 0,6 bis 1,2 mm Seitenlange und
eine Dicke von vieTteicht 0,25 oder 03 mm. Unter diesen
Umständen ist es natürlich schwer, die Scheibe entlang den Anreißlinien zu brechen, ohne daß die Chips an
falschen Stellen Risse bekommen, durch die sie
unbrauchbar werden. Die bisher gebräuchliche Ausrüstung zum Zerbrechen der Scheibe arbeitet mit einem
Ausschuß von 30 bis 50% der aus einer Scheibe gewinnbaren Systeme.
Aus der US-PS 35 07 426 ist eine Vorrichtung zum
Zerteilen von mit eingeritzten Bruchlinien versehenen
Halbleiterscheiben bekannt geworden, deren Funktion auf dem Einpressen der Halbleiterscheiben in ein
Widerlager beruht, das auf seiner den Halbleiterscheiben zugekehrten Seite eine eine Anpreßfläche bildende
konkave Ausnehmung besitzt Dies ist auf zweierlei Weise möglich.
Bei einer ersten Ausführungsform sind zwei — insbesondere zylindrische — Blöcke mit jeweils einer
kugelförmigen konkaven Ausnehmung vorgesehen.
Über diese konkaven Ausnehmungen ist jeweils eine Membran aus flexiblem dehnbarem Material, wie
beispielsweise Gummi gespannt, weiche die Ausnehmungen luftdicht abschließen. Auf der der Membran
gegenüberliegenden Seite weisen die Blöcke eine
öffnung auf, an die eine Preßluft liefernde Vorrichtung
anschließbar ist oder über die die Ausnehmung einfach mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht
Auf die Membran eines Blocks wird eine mit eingeritzten Bruchlinien versehene Halbleiterscheibe
aufgelegt, wonach der andere Block mit der seine konkave Ausnehmung überspannenden Membran der
Halbleiterscheibe zugekehrt auf den einen Block aufgesetzt wird. Wird nun durch die öffnung in einem
Block Preßluft in dessen konkave öffnung eingeleitet,
so werden die beiden Membranen mit der zwischen
ihnen liegenden Halbleiterscheibe in die konkave Ausnehmung des anderen Blocks gepreßt, wobei die
Halbleiterscheibe längs der in sie eingeritzten Bruchlinien zerbrochen wird. Da es sich bei den Auflagern für
die zu brechende Halbleiterscheibe um Membranen aus flexiblem dehnbarem Material handelt, sind bei solchen
Vorrichtungen Schlupferscheinungen zwischen Membranen und Halbleiterscheiben zu erwarten. Der
Bruchvorgang läuft insbesondere bis zum Erreichen der Fläche der konkaven Ausnehmung in dem das
PreBwiderlager bildenden Block aufgrund des Schlupfs Undefiniert ab, wobei es beim Anpreßvorgang sogar zu
Verkantungen der Halbleiterscheibe kommen kann.
Bei einer weiteren aus der US-PS 35 07 426 bekannten Ausführungsform ist ein eine konkave
Ausnehmung Aufweisender Block der oben erläuterten Art vorgesehen, der eine den Außenrand der konkaven
Ausnehmung umgebende Schulter aufweist Für das Brechen von Halbleiterscheiben wird auf diese Schulter
eine Schichtstruktur aufgelegt, in der die zu brechende
Halbleiterschicht beidseitig zunächst mit Aluminiumfolien bedeckt ist, auf denen wiederum Folien aus
flexiblem Metall, wie beispielsweise Federstahl vorgesehen sind. Diese Schichtstruktur wird durch einen
Metallzylinder, dessen Durchmesser an den Durchmesser der zylindrisch ausgebildeten Ausnehmung in dem
als Preßwiderlager dienenden Block angepaßt ist, in die Ausnehmung gepreßt Da die Schichtstruktur nur lose
auf der Schulter aufliegt treten auch Jei dieser Ausführungsform nachteilige Schlupferscheinungen auf,
zu denen noch eine besonders nachteilige Kantenbeanspruchung an der Kante zwischen Schulter und
konkaver Ausnehmung hinzutritt
Bei den beiden erläuterten Ausführungsformen sind die Schlupferscheinungen deshalb nachteilig, weil sie
einen ungenauen Brechvorgang begünstigen, durch den Ecken und Kanten der Einzelsysteme, in welche die
Halbleiterscheibe zerteilt werden soll, beschädigt werden können. Der Brechvorgang ist auch nicht
steuerbar. Druck und Geschwindigkeit sind unbestimmt. Dies hat eine schlechte Ausbeute zur Folge.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art
anzugeben, mit der Halbleiterscheiben unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Dicke in
Chips unterschiedlicher Größe exakt ohne Schädigung der Chips .teuerbar und damit mit hoher Ausbeute
zerteilbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Block relativ zum Band mit steuerbarer Geschwindigkeit bewegbar ist und daß das Band
beidseitig des Blocks über einfach konvex gekrümmte Umlenkgücder zu Spannvorrichtungen steuerbarer
Spannung geführt ist
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren c'er Zeichnung ddrgestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, wobei einige Teile im Aufriß
gezeigt sind;
F i g. 2 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Deckplatte entfernt ist, um die
darunterliegende Struktur sichtbar zu machen;
F i g. 3 einen vertikalen Schnitt in der durch die Linie 3-3 in F' i g. 2 angedeuteten Ebene, wobei einige Teile in
Aufsicht dargestellt sind;
F i g. 4 einen vertikalen Detailschnitt der Vorrichtung zum Vorschieben und Drehen einer Halbleiterscheibe;
F i g. 5 eine Aufsicht des in F i g. 4 gezeigten Vorschubmechanismus;
Fig.6 eine Vorde ansicht des Vorschub- und Drehmechanismus für eine Halbleiterscheibe;
7-7 der F i g, 1 gekennzeichneten Ebene;
Fig.8 ein Schema des Steuerkreises für eine
pneumatisch betätigte Scheibenbrechvorrichtung;
F i g. 9 eine Draufsicht auf die geritzte Oberseite einer
Halbleiterscheibe, wobei die eingeritzten Bruchlinien ziemlich weit beabstandet sind, um die Darstellung
deutlicher zu machen;
Fig. 10 eine Draufsicht auf die in Fig.9 gezeigte
Halbleiterscheibe, die in einem biegsamen Träger ίο gehaltert ist der für die Vorrichtung der Fig. 1—3
verwendbar ist;
F i g. 11 eine schematisierte perspektivische Ansicht
die zeigt wie sich die Halbleiterscheibe unter Zwang an die einfach gekrümmte Oberfläche eines Blocks, auf der
sie liegt anpaßt;
Fig. 12 eine schematisierte perspektivische Ansicht
der gleichen Halbleiterscheibe, um 90° gedreht und an die einfach gekrümmte Oberfläche des Blocks angepaßt;
Fig. 13 eine schematische Schnntansicht, die die
Beziehung zwischen dem nichtelastischen, darunterliegenden einfach gekrümmten Block, der unzerteilten,
geritzten und in ihrem Träger aufgenommenen Halbleiterscheibe und des darüberliegenden gespannten
ebenen Abschnittes eines Stahlbandes der F i g. 1 zueinander veranschaulicht;
Fig. 14 die erste Bruchstelle, die entlang einer Bruchlinie der Halbleiterscheibe ϊ■ >
einer Mittelebene entsteht so daß sie in zwei gleiche, gegeneinander gekehrte Hälften zerfällt in schematischer Darstellung;
gleichzeitige Abbrechen zweier einzelner Streifen von
den beiden Scheibenhälften bei der fortschreitenden
der darunterliegenden Platte zeigt;
Fig. !6 eine der Fig. 15 ähnliche Ansicht, die veranschaulicht, auf welche Weise die beiden nächsten
Streifen gleichzeitig von den beiden größeren Scheibenteilen abgebrochen werden, wenn sich das gespannte
Strhlband weiter der Krümmung der Platten anpaßt;
F i g. 17 eine Skizze, die den einfach gekrümmten
Block, die Halbleiterscheibe und da? gespannte Stahlband in ein Koordinatensystem mit A"/Z-Achsen
eingeordnet zeigt;
Fig. 18 eine Skizze, die die Lage des einfach gekrümmten Blocks zu dem gespannten Stahlband
zeigt, sowie die Richtung, in der sich der Block bewegt und die Richtung, in der ein Zug auf das Stahlband
ausgeübt wird.
•50 Für die nachfolgende Beschreibung wird der Kürze halber angenommen, daß die Vorrichtung zum Zerteilen
von Halbleiterscheiben pneumatisch betrieben wird. Wie schon erwähnt, kann sie jedoch auch auf andere
Weise, nämlich hydraulisch, elektrisch, elektromachanisch und mechanisch betätigt werden.
In F i g. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die insgesamt mit 2
bezeichnet ist. Di~ Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, das von einer Deckwand 3, einem Boden 4, einer
Rückwand 6 und einer Vorderwand 7 gebildet ist. Etwa in der Mitte zwischen Decke und Boden ist eine
horizontale Zwischenwand 8 angebracht, die an ihren Enden mit nach außen vorstehenden Teilen 9 und 12
versehen ist, die ge&^n die Zwischenwand 8 unter einem
v> Winkel von etwa 45" geneigt und an der Zwischenwand
mit passenden Schrauben befestigt sind. Wie aus F i g. 1 deutlich wird, folgen die Vorderwand und die Rückwand
im wesentlichen dem Umriß, der durch die seitlichen,
nach oben zu schräg laufenden Teile 9 und 12 gegeben ist.
Der Abschnitt des Gehäuses oberhalb der Zwischenwand 8 kann als Scheibenbrechteil betrachtet werden,
während der unter der Zwischenwand 8 liegende Gehäuseabschnitt als Steuerungsteil angesehen werden
kann. Die beiden Seiten des Gehäuses sind im Scheibenbrechteil durch Seitenplatten 13 und 14
geschlossen, und im Steuerungsteil durch Seitenplatten 16 und 17. Im wesentlichen passen sich die Vorder- und
Rückwand der Kontur der Seitenwände an, so daß ein vollständig geschlossenes Gehäuse mit zwei Kammern
entsteht, wobei in der einen Kammer das Brechen der Scheibe stattfindet und in der anderen Kammer die
meisten Elemente zur Steuerung und Betätigung untergebracht sind. Die erstgenannte Kammer enthält
nur ein Minimum von Steuer- und Energiekomponenlen. so daß dieser Teil des Gehäuses ziemlich frei von
Verunreinigungen gehalten werden kann, zumal der Steuerungsteil des Gehäuses von dem Scheibenbrechteil
isoliert ist.
An der Zwischenwand 8 sind zwei pneumatische Zylinder gehaltert. In dem gezeigten Beispiel sind die
Zylinder an den schräg nach oben verlaufenden Seitenteilen 9 und 12 angebracht und jeder Zylinder
trägt eine Mutter 21, mit der er an einem Vorsprung des Seitenteils festgeklemmt ist.
Eine ausfahrbare Stange 22 des Zylinders ist im Inneren an einen druckluftgetriebenen Kolben 23
angeschlossen. Jeder Druckluftzylinder ist in üblicher Weise mit einer Einlaßöffnung 24 versehen, durch die
Druckluft über dem Kolben eingeführt wird, wodurch der Kolben in seine untere Stellung eingefahren wird.
Der Raum des Zylinders hinter dem Kolben wird durch Auslässe 26 in der Endwand oder in einer Seitenwand
des Zylinders zur Umgebung entlüftet.
Die Stange 22 jedes Druckluftzylinders ist mit einem Gabelkopf 27 versehen, in dem ein Bügel 28 in Form
einer U-förmigen Klemme schwenkbar gelagert ist. Die Klemme hat in Querrichtung durchgehende Schlitze, in
denen eines der beiden Enden eines gespannten Stahlbandes 29 festgehalten werden kann.
Wie aus F i g. 1 deutlich wird, läuft das Stahlband 29 über zwei in seitlicher Richtung beabstandete Rollen 31,
die auf einer Achse 32 gelagert sind, die sich in horizontaler Richtung zwischen der Vorder- und der
Rückwand des Gehäuses erstreckt. Jede Rolle hat ein Mittelteil 33, das von abstehenden Flanschen 34 an
beiden Enden der Rolle begrenzt wird. Wenn also das Band 29 über die Rollen läuft und dabei auf dem
Mittelteil 33 aufliegt, bieten die abstehenden Flansche eine Führung und einen seitlichen Anschlag für die
Ränder des Bandes und verhindern so, daß sich das Stahlband in dem Gehäuse nach vorne oder hinten
verschiebt In dem gezeigten Beispiel ist das Stahlband nächst einem Rand mit einem Loch 61a (Fig.2)
versehen. Vorzugsweise ist es aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von etwa 0,25 mm hergestellt Die Breite
des Bandes ist in dem Beispiel etwa 83 mm (3,25 Zoll).
Wichtig ist, daß der Arbeitsabschnitt des Bandes in der in F i g. 1 dargestellten Lage sich horizontal quer durch
das Gehäuse erstreckt und tangential zum oberen Umfang der beiden Rollen 31 verläuft Wichtig ist
ferner, daß ungeachtet der Stellung des Arbeitsabschnittes 36 die mit den Gabelköpfer. 27 verbundener. Enden
des Stahlbandes tangential von den zugehörigen Rollen weglaufen. Auf diese Weise wird auf die Stangen 22
niemals eine Belastung in Querrichtung wirksam, die eine Abnützung der Dichtungen und Lager mit sich
bringen könnte.
In dem Steuerungsteil des Gehäuses unter der
Zwischenwand 8 ist ein Arbeitszylinder 41 untergebracht, der einen mit Gewinde versehenen Ansatz 42
hat, welcher durch ein Loch 43 in der Zwischenwand 8 nach oben ragt und an dieser Zwischenwand mit einer
Mutter 44 festgemacht ist. Der Arbeitszylinder 41 ist in dem gezeigten Beispiel vorzugsweise ein pneumatischer
doppeltwirkender Zylinder, in den Druckluft gesteuert auf den beiden Seiten eines Kolbens 46 eingeleitet wird.
Der Kolben ist mit einer Stange 47 verbunden, die mit ihrem äußeren Ende 48 über die Zwischwand 8 nach
oben in den Scheibenbrechteil des Gehäuses vorsteht und mit einem Gewindeende 49 versehen ist; auf dieses
ist ein Befestigungsring 51 mit einem Innengewinde aufgeschraubt, der auf dem Gewinde der Stange durch
eine Mutter 52 gehalten wird. Am oberen Ende trägt der Befestigungsring 51 einen im Durchmesser reduzierten
Schaftstummel 53, der zusammen mit dem breiteren Befestigungsring 51 einen Absatz 54 bildet, auf dem ein
insgesamt mit 56 bezeichneter Block abnehmbar liegt.
Der Block 56 hat in dem gezeigten Beispiel vertikale Endwände 57. Der solide, nicht-deformierbare Stahl-
2ϊ block weist eine einfach gekrümmte Oberfläche 58 auf,
die verchromt ist, um aus noch zu erläuternden Gründen ein Ma'imum an Glätte und Härte zu bieten. Es ist
wichtig, daß der Block 56 sich nicht auf dem Schaftstummel 53 dreht. Um eine solche Drehung zu
verhindern, kann der Schaftstummel 53 zur Sicherung gegen Verdrehen mit einem entsprechenden Querschnitt
versehen sein und die Stange 48 des Druckluftzylinders kann passend verkeilt sein, so daß sie sich nicht
dreht. Im Interesse einer rationellen Fertigung ist es jedoch günstiger, den doppeltwirkenden Zylinder nicht
mit einer solchen speziellen Konstruktion zu versehen, da diese die Kosten erhöht. Daher sind zur Sicherung
gegen eine Drehung des Blocks 56 um die vertikale Achse der Stange 48 Anschlagklötze 59 und 59' an der
Rückwand 6 des Gehäuses etwa mittels Schrauben befestigt und die zugehörige Endwand 57 der Platte legt
sich gegen diese Anschlagklötze, so daß jede Drehung der Platte unterbunden wird.
Wie schon erwähnt, ist es wichtig, daß sich das Band 29 nicht nach vorne oder hinten verschieben kann. Um
dies zu verhindern, haben die beiden Rollen 31 ihre abstehenden Flansche 34. Es ist aber auch wichtig, daß
keine Verschiebung des Bandes in Längsrichtung zur darunterliegenden Platte stattfindet, während sich das
so Band verbiegt um sich der Krümmung der ei-fach gekrümmten Oberfläche 58 anzupassen. Um eine solche
Längsverschiebung des Bandes zu verhindern, ist der Block nächst seinem einen Ende mit einem hochstehenden
Stift 61 versehen, der in das Loch 61a (Fig.2) eingreift Wenn also der Arbeitszylinder 41 in Gang
gesetzt wird, bewegt sich der Block 56 nach oben in Achsrichtung des Arbeitszylinders und stößt nach einem
kurzen Weg gegen die Unterseite des Arbeitsabschnittes 36 des Stahlbandes. Bei Fortsetzung seiner
Aufwärtsbewegung drückt der Block den Mittelteil des Bandes nach oben, wobei das Band gezwungen wird,
sich an die Krümmung der einfach gekrümmten Oberfläche 58 des Blocks anzupassen. Zu beachten ist,
daß diese Formanpassung allmählich vor sich geht, beginnend an der Achse· des Blocks und init der
Weiterbewegung des Blocks allmählich zunehmend
Durch Versuche wurde gefunden, daß ein Druck von etwa 7 at auf das Kopfende des Kolbens 23 in jedem
Druckluftzylinder 18 und 19 durch die Einlaßöffnung 24 angelegt für die meisten Größen- und Dickenabmessungen
der Scheiben befriedigende Ergebnisse liefert. Dieser Druck kann, wie weiter unten erklärt wird, durch
geeignete Mittel erhöht oder herabgesetzt werden. Es ist zweckmäßig, wenn der von den Zylindern 18 und 19
auf dt"- Stahlband ausgeübte Zug dem vom Arbeitszylinder 41 aufgebrachte Druck genau angepaßt ist. Daher
sind die Arbeitsflächen der Kolben in den Hilfszylindern 18 und 19 so proportioniert, daß sie gleich der
Arbeitsfläche des Kolbens 46 des Hauptzylinders 41 sind.
In Fig. 9 ist ein Beispiel für eine Halbleiterscheibe
(Wafer) 62 dargestellt. Die Scheibe ist mit einer ersten Gruppe von Bruchlinien 63 versehen, die in dieser
Abbildung horizontal verlaufen und den gewünschten Abstand voneinander haben. Eine zweite Gruppe von
3IHl Uli
Gruppe 63, so daß ein Netzmuster von Bruchlinien auf der Oberseite 66 der Scheibe entsteht. Die Rückseite 67
der Scheibe ist nicht geritzt. Wenn es wirtschaftlich vertretbar ist, kann jedoch in Betracht gezogen werden,
auch diese Rückseite einzuritzen. Die geritzte Scheibe wird dann auf einen Träger 68 gelegt, der aus einer
Unterlage 69 besteht, auf die ein mit einem Fenster versehenes Deckblatt 71 aufgeklebt ist (siehe Fig. 10).
Das Fenster 72 ist im Deckblatt etwas größer im Durchmesser als die unzerteilte Scheibe, die eingelegt
werden soll. Der etwas größere Durchmesser des Deck' .'atts hat den Zweck, genügend Spielraum zu
lassen, denn selbstverständlich benötigt die zerteilte Scheibe etwas mehr Raum als im unzerteilten Zustand,
da ja zwischen den einzelnen Chips kleinste Spalte entstehen. Es ist in der Technik üblich, Halbleiterscheiben,
die zerbrochen werden sollen, in Kunststoffhüllen einzuhüllen, die eine oder mehr Klebeflächen haben und
auf der einen Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der Scheibe haften, so daß die abgesonderten Chips
nach dem Abbrechen in der gleichen Lage bleiben, die sie vor dem Abbrechen innehatten. Wie sich herausgestellt
hat, sind bei dem in Fig. 10 gezeigten Träger solche Hüllen und insbesondere die Verwendung von
Klebeflächen für die zerteilte Scheibe unnötig. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, ein sehr dünnes
Blatt Schutzpapier 73 über die geritzte Seite der Scheibe zu legen, nachdem die Scheibe in dem Fenster
72 des Deckblattes 71 eingelegt ist. In Fig. 10 ist eine Ecke eines solchen Schutzpapiers an der unteren
rechten Ecke des Tragers dargestellt, in dieser Abbildung ist ein Teil der Scheibe weggebrochen, um
das Fenster, in dem die Scheibe liegt, deutlicher sichtbar zu machen. Zum Zerteilen der Scheibe wird der Träger
mit der unzerteilten Scheibe, die mit einem Blatt Schutzpapier 73 abgedeckt ist, in einen Transporteur
gelegt, der insgesamt mit 76 bezeichnet ist Der Transporteur ist an der Vorderwand 7 des Gehäuses mit
Hilfe eines Winkelstückes 77 gehalten, das mit einem
Schlitz 78 in der Gehäusevorderwand zusammenwirkt, durch den die Scheibe in die Vorrichtung eingeschoben
wird. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, trägt das Winkelstück
77 eine Führungsplatte 79, deren eines Ende auf dem Winkelstück aufliegt und deren anderes Ende im
rechten Winkel von der Gehäusevorderwand wegragt Die Führungsplatte ist in der Mitte mit einer
Schwai'oenschwanznui Si versehen, von deren Boden ein Anschlagstift 82 hochsteht und die so bemessen ist,
daß sie einen komplementär geformten Keil 83 aufnimmt, der am Boden eines Zuführschlittens 84
angebracht ist. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Zuführschlitten mit zwei seitlich voneinander beabstandeten, nach
vorne stehenden Armen 86 und 87 versehen, die an ihren Innenrändern Falze 88 haben, die eine Ausnehmung
> bilden, in die der die Scheibe enthaltene Träger gelegt werden kann. An dem Zuführschlitten ist ein Knopf 89
angebracht, an dem der Schlitten durch den Schlitz 78 in der Vorderwand gegen die an der Rückwand 6
angebrachten Anschlagklötze 59 und 59' geschoben
in werden kann. Diese Stellung des Zufuhrschlittens ist in
den F i g. 2 und 3 dargestellt, wogegen die F i g. 4 und 5 den Schlitten in seiner äußeren Stellung zeigen.
Wenn der Zuführschlitten die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Stellung einnimmt, kommt die im Träger
aufgenommene Scheibe unmittelbar über der gekrümmten Fläche 58 des Blocks zu liegen, wie dies in F i g. I
gestrichelt und in Fig. 13 schematisch angedeutet ist. In
.i: c»~ii :-*
i:~ o-i—:u~ :.— ι—..--.~i:.*
der Seitenränder 91 und 9Γ des Trägers so ausgerichtet,
2» daß eine Gruppe der Bruchlinien, beispielsweise die
Bruchlinien 64 der F i g. 9 parallel zu den Seitenrändern 91 und 9Γ verlaufen. Bei dieser Ausrichtung laufen die
Bruchlinien 63 der anderen Gruppe natürlich im rechten Winkel zu den Seitenrändern 91 und 9Γ und parallel zu
21) den Seitenrändern 92 und 92'. Gemäß Fig. 11 sind,
wenn die Scheibe derart im Träger 68 orientiert ist, die Bruchlinien 64 parallel zur V-Achse, die ihrerseits
parallel zu den Seitenrändern 91, 91' des Trägers ist. Entsprechend liegen die Bruchlinien 63 parallel zur
)o X-Achse, die ihrerseits parallel zu den Seitenrändern 92
und 92'ist.
Betätigt man bei dieser Ausrichtung der Scheibe den Arbeitszylinder 41, dann legt sich die Scheibe mit dem
Träger, in dem sie angebracht ist, flach und fest gegen
!■> die Unterseite des Arbeitsabschnitts 36 des Stahlbandes
29. Da die vertikale Mittelebene, die die Achse des Blocks enthält und senkrecht zur Vorder- und
Rückwand verläuft, auch die Achse Y einschließt, wie aus F i g. 11 ersichtlich, bewirkt ein fortgesetzter Druck
des Blocks nach oben, daß die Scheibe entlang der
ersten Bruchlinie A bricht, die mit der V-Achse zusammenfällt (siehe Fig. II, sowie schematisch in
Fig. 13 und 14). Dieser erste Bruch in der Scheibe entlang der Bruchlinie A teilt die Scheibe entlang einer
durch die K-Achse definierten Mittelebene in zwei gleiche Hälften. Ursache für das Zerbrechen der
Scheibe an dieser Bruchlinie ist die auf das Band 36 ausgeübte Spannung, da das Band in festem Kontakt
von Fläche zu Fläche mit der Oberseite 66 der Scheibe
V- steht und durch den sich nach oben bewegenden Block
56 gegen die Unterseite der Scheibe gegenüber der Bruchiinie A ein konzentriertes Biegemoment ausgeübt
wird. Die beiden Hälften der Scheibe sind zwischen der
Unterseite des straffen Stahlbandes und der Oberseite des Blockes gefangen, so daß von dem Stahlband der
entgegengesetzt wird, die sich über die gesamte geritzte
μ Trägers 68 nach oben bewegt und die Scheibe in Anlage
an der Unterseite des Stahlbandes gebracht wird, wird
der Träger selbstverständlich vom Zuführschlitten 84 abgehoben und von dem Block nach oben mitgenommen. Gleichzeitig prägt der nach oben laufende Kolben
f>"> dem Band eine Spannung auf, die der von den
Druckluftzylindern 18 und 19 aufgebrachten Spannung entgegengerichtet ist und bewirkt, daß die Kolben 23 in
diesen Druckluftzylindern entgegen dem in den
Zylindern über den Kolben herrschenden Druck von 7 at nach oben geschoben werden.
Bei der fortgesetzten Aufwärtsbewegung des Blocks paßt sich das flexible Stahlband 29 immer mehr der
Krümmung des Blocks an, wodurch beide Scheibenhälften gleichzeitig entlang den zwei Bruchlinien B und B'
gebrochen werden (siehe Fig. 15). Nach dem ersten
Bruch an dev Sruchlinie A wird jede dabei entstandene Scheibenhälfte nacheinander und gleichzeitig mit der
anderen Hälfte in einzelne Streifen zerteilt, die zwischen dem Band und der oberen gekrümmten Fläche des
Blocks eingesperrt bleiben. Die Streifen behalten ihre ursprüngliche Orientierung zum Träger, in dem sie
untergebracht sind, bei. Bei Fortsetzung der Aufwärtsbewegung des Blocks kommt es zur dritten Bruchstelle
entlang den Bruchlinien C und C(siehe Fig. 16) und
dieses Zerbrechen der Scheibenhälften geht weiter, bis die gesamte Scheibe entlang den zur V-Achse parallelen
Bruchlinien 64 zerteilt ist.
Im zweiten Arbeitsschritt wird der Block zurückgezogen,
der Träger und die darin aufgenommene, in einzelne Streifen zerteilte Scheibe werden in dem
Zuführschlitten in eine neue Lage gebracht und dann wird der Vorgang wiederholt, so daß die Scheibe nun in
gleicher Weise entlang den Bruchlinien 63 gebrochen wird, wobei sie in einzelne Chips zerfällt. F i g. 11 zeigt
die geritzte Oberfläche der Scheibe, nachdem die Scheibe vollständig entlang den Bruchlinien 64 parallel
zur V-Achse zerteilt ist. Fig. 12 veranschaulicht die
geritzte Scheibenoberfiäche, nachdem die Scheibe entlang beiden Gruppen der Bruchlinien 63 und 64,
parallel zur X- und zur V-Achse gebrochen ist. Wie ersichtlich, haben sich allein durch den Vorgang des
Brechens die einzelnen Chips etwas voneinander entfernt, so daß nun das in dem Träger 68 angebrachte
Fenster 72 ausgefüllt ist.
Fig. 17 und 18 zeigen schematisch die Lagerbeziehungen
zwischen dem gestrafften Stahlband, des darunterliegenden Blocks und der im Träger eingelegten
Scheibe zu der X-, Y- und Z-Achse. Überträgt man dieses Koordinatensystem aus Fig. 1, dann liegen die X-
und V-Achse horizontal, wobei die X-Achse von links nach rechts in Längsrichtung des Stahlbandes 29 und
parallel dazu verläuft, während die V-Achse von vorne nach hinten senkrecht zur Vorder- und Rückwand des
Gehäuses und quer zum Stahlband verläuft und mit einer vertikalen Achse durch den Arbeitszylinder 41
zusammenfällt. Die Z-Achse erstreckt sich in Fig. 1 vertikal und im rechten Winke! zur X- und V-Achse und
auch zum Stahlband.
Fig. 18 veranschaulicht schematisch die Richtungen, in denen Druck ausgeübt v/ird zwischen dem gespannten
Stahlband und dem bewegten Block, um die oben beschriebene Wirkung zu erzielen. Natürlich können
auch andere Anordnungen getroffen werden, um einen gleichen Effekt zu erzielen. Beispielsweise kann der
Block stationär sein und das gespannte Stahlband, das an beiden Enden elastisch verankert sein kann, kann mit
Hilfe von Rollen zu beiden Seiten des Blocks nach unten gedruckt werden. Es kann also jedes geeignete Mittel
verwendet werden, das bewirkt, daß sich das Band über
den Block legt.
Wenn die Scheibe entlang den zur V-Achse parallelen Bruchlinien zerteilt ist, wird der Zufahrschlitten 84
wieder in die in F i g. 4 gezeigte Stellung zurückgszogen und der Träger 68, der die jetzt an der einen
Liniengruppe gebrochene Scheibe enthält, muß in eine neue Ljage zum Schlitten gebracht werden, damit, wenn
er wieder bis ";ber die Platte vorgeschoben wird, die Bruchlinien 63 parallel zur V-Achse zu liegen kommen.
Für diese neue Lageeinstellung des Trägers ist eine Drehvorrichtung vorgesehen, die insgesamt mit %
bezeichnet ist und am besten aus den Fig.3 bis 6 ersichtlich ist. Die Drehvorrichtung ist an der Unterseite
der Führungsplatte 79 angebracht. Sie weist ein Gehäuse 97 auf, das eine Bohrung 98 und einen nach
unten stehenden Rand 99 hat. Der Rand ist mit einem
ίο Schlitz 101 in Form eines umgekehrten U versehen,
dessen beide nach unten stehende Schenkel in dem Rand 99 in Umfangsrichtung um 90° versetzt sind. In der
Wand des Gehäuses ist eine öffnung 102 vorgesehen und in der Bohrung 98 ist ein Hahnschieber 103
verschieblich aufgenommen. An dem Hahnschieber ist ein Handgriff angebracht, der in dem U-förmigen
Schlitz 101 derart beweglich ist, daß er in einem Bcg2n
von 90° geschwenkt werden kann, wobei sich der Hahnschieber in dem Gehäuse um 90° dreht. Der
Hahnschieber 103 ist mit einem Durchlaß 106 in Querrichtung versehen, der bei angehobener Stellung
des Hahnschiebers mit der öffnung 102 in Verbindung steht. Wenn der Hahnschieber nach unten geschoben ist,
wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, ist der Durchlaß 106 durch die Innenwand der Bohrung 98 versperrt. In dem
Hahnschieber ist noch ein zweiter Durchlaß 107 angebracht, der sich in Achsrichtung des Schiebers
erstreckt und mit dem querverlaufenden Durchlaß 106 in Verbindung steht. Das obere Ende des Durchlasses
107 mündet in eine Ringkammer 108, die unter einer mit öffnungen versehenen Kappe 109 angeordnet ist. Die
öffnungen 112 in der Kappe verbinden die Oberseite der Kappe mit der darunterliegenden Ringkammer 108.
Hebt man den Handgriff 104 an, dann wird der querlaufende Durchlaß 106 mit der Öffnung 102 zur
Deckung gebracht, so daß ein an dieser Öffnung angelegtes Vakuum einen verminderten Druck in der
Ringkammer 108 und den öffnungen 112 zur Folge hat,
wodurch der Träger 68 fest nach unten an die Oberseite der Kappe 109 gesaugt wird. Da beim Anheben des
Hahnschiebers bis zur Deckung des Durchlasses 106 mit der öffnung 102 die Oberseite der Kappe 109 nach oben
geführt wird, wird auch der Träger 68 nach oben gehoben, bis die Seitenränder 91,91' und 92,92' von den
Falzen des Zuführschlittens freikommen, so daß der Träger nun um 90° gedreht werden kann. Diese
Drehung erfolgt durch Schwenken des Handgriffes 104 um einen Bogen von 90°, wie dies in Fig.5 und 6 in
gestrichelten Linien angedeutet ist. Dann wird der
Handgriff 104 wieder nach unten geführt, wodurch der Hahnschieber nach unten gleitet und der Träger 68
zurück auf seine Aufnahme sinkt, die von den Falzen im Zuführschlitten 84 gebildet wird. Die Scheibe ist
nunmehr bereit, wieder eingeschoben zu werden, um in der entgegengesetzten Richtung zerteilt zu werden. Die
öffnung 102 ist an eine Vakuumquelle über eine nicht gezeigte Schlauchleitung angeschlossen, die in das
Gehäuse hineinreicht und an der nächstpassenden Stelle, um an ein Anschlußstück 113 angeschlossen zu
werden, das an der Rückwand 6 des Gehäuses angebracht ist
Die oben beschriebene Vorrichtung wird von einer pneumatischen Schaltung betätigt die in Fig.8
schematisch dargestellt ist Von einer Druckluftquelle
oi wird Druckluft über ein Anschlußstück 1!6 an der
Gehäuserückwand 6 zugeführt das durch eine Schlauchleitung 117 mit den Einlassen zweier Miniatur-Druckregler
118 und 119 verbunden ist Die Druckregler sind
einstellbar und können an Regclknöpfen 121 (Fig. 1)
auf einen bestimmten Ausgangsdruck eingestellt werden, der an einem Druckmesser 122 ablesbar ist. Der
Druckmesser ist durch die Vorderwand 7 des Gehäuses sichtbar. Der Druckregler 119 ist ebenfalls mit einem
Druckmesser 123 versehen, der auch in der Gehäusevorderwand, aber an deren anderem Rand 16
angebracht ist.
Der Auslaß 126 des Druckreglers 118 ist über einen Schlauch 127 mit der Einlaßöffnung 24 des Druckluftzylinders
18 und über eine Zweigleitung 127' mit der Einlaßöffnung 24 des Druckluftzylinders 19 verbunden.
Bei Betätigung des Regelknopfes 121 für den Druckregler 118 wird c'.so der auf die Kolben in den Zylindern 18
und 19 einwirkende Druck verändert und damit die an η das Stahlband 29 angelegte Spannung. Dieser Druck
wird konstant angelegt, solange die Vorrichtung an eine
Druckluftquelle angeschlossen ist, und es ist keine Unterbrechung notwendig oder erwünscht. Der Ausgang
des Druckreglers 119 ist mittels eine Leitung 128 mit gefederten Ventilen 129 und 131 verbunden. Beide
Ventile werden in Normalstellung durch eine Feder geschlossen gehalten. Das Ventil 129 hat einen von der
Vorderseite des Gehäuses her zugänglichen Druckknopf 132 (siehe Fig.!). Das Ventil 131 wird dagegen r,
automatisch di"-ch die Bewegung des Blocks 56 in ihre
obere Grenzstellung betätigt, wozu der Block einen kurzer. Hebel 13 trägt, der mit dem Stößel 133 des
Ventils 131 in Kontakt komm». Um den Hubweg des Blocks verändern zu können, ist die Lage des Ventils 131
in dem Gehäuse, die am besten aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, mit Hilfe eines Knopfes 136 verstellbar,
der das Ventil an einem Tragarm 137 festklemmt, der an der Gehäuserückwand angebracht ist.
In dem Gehäuse ist an der Rückwand ein Vierwegventil
141 befestigt, dessen Einlaß 142 mit dem Auslaß des Druckreglers 119 verbunden ist. Wie bei Vierwegventilen
üblich, ist der Haupteinlaß 142 von Auslassen flankiert, die in den Fig. 1 und 8 durch kurze Pfeile
schematisch angedeutet sind. Die Arbeitsöffnungen A und Bdes Ventils mit öffnungen 143 und 144 verbunden
(siehe Fig. 8). Die beiden Enden des Vierwegventils sind mit Steueranschlüssen 146 und 147 versehen, von
denen der Steueranschluß 147 mit dem Auslaß des Ventils 129 verbunden ist. Der Steueranschluß 146 ist
über eine Schlauchleitung 148 an den Auslaß des Ventils 131 angeschlossen. Um die Vorrichtung in Gang zu
setzen, wird das Anschlußstück 116 mit einer Druckluftquelle
verbunden unc' die beiden Druckregler 118 und 119 werden aul die gewünschte Druckhöhe eingestellt.
Zu beachten ist, daß der Druckregler 119 über den Einlaß 142 an das Vierwegventil angeschlossen ist und
daher den Druck der durch dieses Ventil in den Arbeitszylinder 41 strömende Luft steuert. Nach der
Druckeinregulierung wird eine Scheibe über den Block 56 gebracht, wie dies oben geschildert ist, und wenn die
Scheibe richtig plaziert ist, wird der Druckknopf 132 kurzzeitig niedergedrückt. Dabei wird das Ventil 129
geöffnet und läßt Druckluft in den Steueranschluß 147 eintreten, die den Schieber in dem Ventilgehäuse des
Vierwegventils in F i g. 8 nach links verschiebt. In dieser Stellung kann die Druckluft durch das Ventilgehäuse
und die Öffnung B in den Arbeitszylinder 41 durch die Öffnung 143 einströmen, so daß der Kolben des
Arbeitszylinders nach oben bewegt wird. Dieser Auswärtsbewegung des Kolbens und des damit
verbundenen Blocks wirkt die Spannung in Band 29 entgegen, die von den Zylindern 18 und 19 angelegt
wird.
Wenn der Kolben seine höchste Stellung erreicht, legt sich der Hebel 134 (F ig. 3) gegen den Stößel 133 des
Ventils 131 und läßt Druckluft durch dieses Ventil, durch die Schlauchleitung 148 in den Steueranschluß 146 des
Vierwegventils strömen. Der Ventilschieber wird nach rechts geschoben und verbindet die öffnung B mit
einem der Auslässe und die öffnung A mit der Druckluftquelle, so daß Druckluft jetzt in die öffnung
144 des Arbeitszylinders 41 über dem Kolben gelangt und den Kolben nach unten treibt, wodurch der Block in
eine Ladestellung gebracht wird. Nach dem Herausziehen des Zuführschlittens wird die Drehvorrichtung 96
für die Scheibe betätigt, die die Scheibe um 90° dreht und damit in die richtige Lage bringt, um die zu den beim
ersten Arbeitsgang gebrochenen Bruchlinien rechtwinklig verlaufenden Bruchlinien zu brechen. Der
Zuführschlitten wird wieder eingeschoben, der Druckknopf 132 wird wiede,· niedergedrückt und die
Vorrichtung führt automatisch einen nächsten Arbeitsgang aus, um die Scheibe in der anderen Richtung zu
zerbrechen.
Vorstehend wurde eine Ausführungsform -: ·τ Erfindung
mit Handbetätigung beschrieben. Selbstverständlich kann die Vorrichtung durch eine automatisierte
Vorschubeinrichtung und automatische Steuerungen so umgestellt werden, daß der Arbeitsgang praktisch ganz
ohne menschliche Hilfe abläuft.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe längs einander parallel in sie eingeritzter
Bruchlinien, mit einem im wesentlichen undehnbaren Band zum Andrücken der Halbleiterscheibe an eine
einfach konvex gekrümmte Oberfläche eines relativ zu dem Band bewegbaren Blocks, dadurch
gekennzeichnet, daß der Block (56) relativ zum Band (29) mit steuerbarer Geschwindigkeit
bewegbar ist und daß das Band (29) beidseitig des Blocks (56) über einfach konvex gekrümmte
Umlenkglieder (32, 33) zu Spannvorrichtungen (18, 19) steuerbarer Spannung geführt ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (56), das Band (29) und die
Umlenkglieder (31,32) in einem Gehäuse (3, ü, 7, 8,
9, 12, 12, 14) untergebracht sind, auf dessen
Außenseite die Spannvorrichtungen (18,19) und eine Antriebsvorrichtung (41) zur Bewegung des Blocks
(56) relativ zu dem Band (29) angeordnet sind und daß das Band (29) angreifende Glieder (22, 27) der
Spannvorrichtung (18,19) und die Relativbewegung des Blocks (56) zu dem Band (29) bewirkende
Glieder (48,49,51,52,53,54) durch Wände (8,9,12)
dieses Gehäuses (3,6,7,8,9,12,13,14) geführt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen die Halbleiterscheibe (62) zwischen dem
Block (56) i-nd dem Band (29) halternden, durch eine
schlitzförmige Öffnung (78) in einer Wand (7) des Gehäuses (3.6,7,8, &, 12,13,14) schiebbaren Träger
(76).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf der Außenseite des Gehäuses (3,6,7,
8, 9, 12, 13, 14) angeordnete Vorrichtung (96) zum
Verdrehen des Trägers (76) um 90°.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (29) ein
Stahlband ist
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (18, 19) federnde Verankerungseinrichtungen für das Band (29) aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (18, 19) Druckluftzylinder zum Spannen des Bandes (29) aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ventil (142)
zum Steuern eier Druckluftzufuhr zu einem den Block (56) relativ zu dem Band (29) bewegenden
Druckluftzylinder (41), einen Druckluftregler (118) zum Regeln der Druckluftzufuhr zu den an dem
Band (29) angreifenden Druckluftzylindern (18, 19) und durch Ventile (131, 132) zur Rückführung des
Blocks (56) nach einem vorgegebenen Hub.
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