DE2317649C3 - Verfahren und Vorrichtung zum geordneten Ablösen von auf einem Substrat aufgeklebten Halbleiterelementen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum geordneten Ablösen von auf einem Substrat aufgeklebten Halbleiterelementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum geordneter Ablösen von auf einem Substrat aufgeklebten Halb leiterelementen, welche aus einer Halbleiterscheibe zi Chips geschnitten bzw. zersägt wurden und wobei da! Substrat orientiert in eine Halterung eingesetzt ist, so wie eine Vorrichtung, mit denen das erfindungsgemäß« Verfahren bevorzugt durchgeführt werden kann.
Zur Herstellung planarer elektronischer Halbleiter bauelemente, wie z. B. Transistoren, Dioden oder inte grierte Schaltungen, werden zunächst aus einem Kri stall geschnittene Halbleiterscheiben, sogenannte Wa fer, erzeugt, die in sogenannte Chips zerschnitten wer den, von denen jedes ein Bauelement bzw. eine inte grierte Schaltung enthält. Zur Bearbeitung, z. B. zun Zerschneiden, wird die Halbleiterscheibe durch Aufkle ben oder Kitten auf einem Substrat befestigt, und diese Befestigung wird nach dem Schneiden wieder entfernt wodurch die Chips vom Substrat abfallen. Zu ihrei Montage auf einer geeigneten Unterlage müssen je doch die einzelnen Chips sortiert und in die richtige Lage gebracht werden, was, wenn es vollautomatiscr durchgeführt werden soll, erheblichen Aufwand erfor dert. Auoh werden beim Abfallen und Einsammeln dei Chips in einen Behälter die sehr empfindlichen Oberflä chen mit den Schaltungen leicht beschädigt. Außerderr liegen Chips mit unterschiedlichen Eigenschaften, nämlich brauchbare und unbrauchbare bzw. gute und weniger geeignete Chips, durcheinander und müssen mit er neuter elektronischer Messung sortiert werden.
Zur Bearbeitung von elektrischen Schaltungselementen, z. B. Halbleiterscheiben, ist es bekannt, wie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrifi 16 72 261 und der USA.-Patentschrift 36 32 074 be schrieben, die planaren Schaltungselemente auf einei ebenen Fläche aus porösem Material durch Unterdruck festzuhalten, wodurch erforderlichenfalls die Ausrichtung der einzelnen Elemente aufrechterhalten wird. Mii den bekannten Anordnungen ist es jedoch nicht mög lieh, nach dem Zersägen der Halbleiterscheibe die einzelnen Chips unter Aufrechterhaltung ihrer Ausrichtung und Ordnung abzulösen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aul dem Substrat aufgeklebten und aus der Halbleiterscheibe gesägten Chips vom Substrat abzulösen und dabe ihre Ausrichtung und Ordnung vollständig aufrechtzuerhalten. Dadurch wird eine erhebliche Vereinfachung in der Herstellung und Montage elektronischer Geräte erreicht, und außerdem werden Beschädigungen dei sehr empfindlichen Oberfläche der Chips vermieden Die erfindungsgemäße Aufgabe ist durch das im An spruch 1 angegebene Verfahren gelöst worden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ohne die Gefahr von Beschädigungen der Chips deren Ordnung aufrechtzuerhalten. Da die Position der einzelnen Chip« mit den vorher festgestellten Eigenschaften innerhalb einer Halbleiterscheibe bekannt ist, können die zersägten Chips ohne zusätzliche Meßvorgänge sortiert unc weiterverarbeitet werden. Ein besonderer Vorteil besteht hierbei darin, daß die Chips für ihre Montage durch mechanische Mittel unmittelbar erfaßt und aul die betreffenden Grundplatten, Substrate usw. anschlußrichtig aufgesetzt werden können. Zusätzliche Handhabungen oder Sortiervorgänge sind nicht mehl erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zui
Durchführung der Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Halbleiter-
scheibe, welche auf ein Substrat oder eine Halterung geklebt ist,
F i g. 2 eine vergrößerte teilweis.· Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der F i g. 1,
F i g. 3 eine Draufsicht auf Plättchen und Lagerung in einer ersten Halterung,
F i g. 4 eine Draufsicht der ersten Halterung, die auf einer zweiten Halterung zur Einstellung der Lage des Substrates und des Plättchens relativ zur ersten Halterung befestigt ist,
F i g. 5 eine Draufsicht einer mit der zweiten Halterung benutzten Aufspannvorrichtung,
F i g. 6 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in F i g. 5,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Einsatzes für die in den F i g. 5 und 6 gezeigte Aufspannvorrichtung.
Fig.8 eine Draufsicht eines Haltedeckels, der über die erste Halterung zu setzen ist,
F i g. 9 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht entlang der Linie 9-9 der F i g. 8,
Fig. 10 in perspektivischer Darstellung den Deckel über der Halterung,
F i g. 11 in einer vergrößerten, teilweise geschnittenen Ansicht entlang der Linie 11-11 der Fig. 10 den Deckel auf der Halterung,
Fig. 12 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht entlang der Linie 12-12 der F i g. 10,
Fig. 13 eine teilweise Seitenansicht der Halterung und des Deckels mit Pumpe,
Fig. 14 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht der Aufspannvorrichtung,
F i g. 15 eine Ansicht gemäß F i g. 13 mit der Pumpe im Hubtotpunkt,
Fig. 16 eine vergrößerte teilweise Schnittansicht ähnlich der in F i g. 14 gezeigten Struktur,
F i g. 17 eine teilweise Schnittansicht mit Pumpe,
Fig. 18 eine teilweise Seitenansicht der Halterung für die Entfernung des Substrats und
Fi g. 19 eine Draufsicht des Paketes, in welchem die Chips gespeichert werden können.
F i g. 1 zeigt eine Halbleiterscheibe 10, welche zuerst auf ein Substrat 11 durch ein lösliches Klebemittel 12, wie z. B. Glykolphthalat, aufgeklebt und dann in einzelne Chips 13 geschnitten wurde. Das Substrat 11 besteht aus einem Sockelteil 11,4 und einem Flanschteil llß. Beim Schneiden wird ein Einschnitt 14 erzeugt, der nach unten in das Klebemittel 12 und in vielen Fällen auch in das Substrat U hineinreicht.
Das Trennen der Chips 13 aus der geschnittenen Halbleiterscheibe 10 erfolgt durch Einlegen des Substrates in eine Halterung 20 (F i g 3), Aufspannen eines Deckels 50 (Fig. 10) gegen die Halbleiterchips und Zerstören respektive Auflösen des Klebemittels zwischen den Chips und dem Substrat durch mittels einer Pumpe 100 od. dgl. (Fig. 13) zugeführte Flüssigkeit, wobei der Deckel 50 die Chips gegen das Substrat ti drückt. Zu diesem Zweck enthält die in den F i g. 3 und IO gezeigte Halterung 20 eine Grundplatte 21 und zwei in einem bestimmten Absland angeordnete Scitenwände 22,4 und 22ß mit nach innen vorstehenden Leisten 23,4 und 23Ö, die den Flansch Mb des Substrates 11 überragen, jedoch eine begrenzte Bewegung des Substrates zur Ausrichtung gestatten. Wie am besten in den Fig.3, 10 und 11 dargestellt ist, trägt jede Leiste eine Klammer 24,4, 24ß, mit welcher das Substrat an der Halterung 20 befestigt wird, wenn es ausgerichtet ist. Nach Darstellung in F i g. 11 wird die Klamm·.)·
durch eine Stellschraube 25 od. dgl., die eine mit dei Leiste verbundene Blattfeder 26 auf den Flansch 111 drückt, gehalten. Aus der Oberfläche 26/4 und 26ß dei Seitenwände 22A und 22ß ragen Zapfen 27Λ und 27/ hervor, die verschiedene Durchmesser haben.
Um die Chips 13 auf dem Substrat 11 relativ zur Hai terung 20 genau auszurichten, ist diese auf einer zweiten Halterung 28 (F i g. 4) befestigt, die das Substrat 11 festklemmt und eine Bewegung des Substrats relativ zur Halterung gestattet, um die Chips relativ zu der Zapfen 27/4 und 27ß genau auszurichten. Zu dieserr Zweck enthält die zweite Halterung 28 eine feste Klemme 29 und eine Federklemme 30, die auf einer Grundplatte 28Λ angeordnet sind. Mit den Klemmer wird das Substrat auf der zweiten Halterung 28 fixiert während die Halterung 20 um das Substrat herum drehbar ist.
Um das Substrat und die darauf befindlichen Chips relativ zur Halterung richtig auszurichten, wird eine Aufspannvorrichtung 31 (F i g. 5) auf die Zapfen 27A 27ßder Halterung 20 gesetzt. Hierzu ist die Aufspannvorrichtung 31 mit einer Platte 32 mit Löchern 33/4 33ß versehen, die mit den Zapfen 27Λ 27B der Halterung 20 fluchten. Die Aufspannvorrichtung 31 enthäh weiterhin eine Mittelbohrung 34, die annähernd der Durchmesser der in Chips zerschnittenen Halbleiterscheibe 10 hat, sowie eine zur Mittelbohrung 34 zentrische, ringförmige Vertiefung 35 (F i g. 6), in weichet eine Ausrichteinrichtung 36 angeordnet ist. Die Ausrichteinrichtung 36 besteht aus einer Auflage 37 unc einer Schneide 38, welche in die Mittelbohrung 34 ragt Es sind drei Ausrichteinrichtungen 36,4, 36B und 36C vorhanden (F i g. 5), deren zugehörige Schneider 38 mil einem vorgegebenen Einschnitt 14 im Chip 13, Fig. 2 ausgerichtet werden, wenn die Halterung 20 richtig aul das Substrat 11 aufgesetzt wird.
Damit sich die Halterung 20 und die Aufspannvor richtung 31 relativ zum Substrat bewegen können, wire die Aufspannvorrichtung 31 nach oben durch vier Federn 39 vorgespannt, die die Schneider 38 etwas oberhalb der Oberkante der Chips 13 halten.
Wenn das Substrat durch die Aufspannvorrichtung 31 mit den Schneiden 38 ausgerichtet ist, wird es au! der Halterung 20 durch die Klammern 24/4 und 24JE festgeklemmt und die Aufspannvorrichtung 31 entfernt
Wenn das Plättchen gebrochen ist oder wenn eir Teil der Chips auf dem Substrat 11 fehlt, ist die Ausrichtung durch die Schneiden 38 der Ausrichteinrichtung 36 schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Um die übriger auf dem Substrat befindlichen Chips auszurichten, wire eine andere in F i g. 7 gezeigte Ausrichteinrichtung 4C mit nach innen und unten hervortretenden Standringer 41,42 und 43 und einem Fadenkreuz 44 und 45 in einetr transparenten Deckel 40/4 benutzt. Zwei aus detr Kreisring 31Λ, der die Mittelbohrung 34 umgibt, hervorragende Zapfen 48 und 49 (Fig.5) passen in dU Öffnungen 48A 49,4 in dem Wulst 47 des Deckels 40Λ Die Ausschnitte 46/4, 46ß und 46C nehmen die nach innen hervorragenden ersten Ausrichteinrichtunger 36Λ 36ßund 36Cauf. Die Standringe 41 bis 43 werder in die Mittelbohrung 34 eingesetzt und die Halterung 20 relativ zum Substrat so lange gedreht, bis das Faden kreuz in der richtigen Position über den Schips liegt Die gestrichelten Linien 44/4, 45,4 zeigen die Positior des Fadenkreuzes 44, 45 in der Ausrichteinrichtung 40 F i g. 5. Das Fadenkreuz ist dicht über dem Halbleiter plättchen angeordnet, um die Parallaxe gering zu halten.
Danach wird ein Deckel 50 (Fig. 8, 9) gegen die Chips 13 gespannt und an der Halterung 20 festgeklemmt. Der Deckel 50 enthält zwei abgestufte, kreisringförmige Vertiefungen 5t und 51-4. In die Vertiefung 51A ist eine elastisch perforierte Platte 55 eingesetzt. Der Durchmesser der zweiten Vertiefung 51/4 und somit der Platte 55 ist ungefähr derselbe wie der Durchmesser der Halbleiterscheibe 10. Von der Unterfläche 56 des Deckels 50 zur Oberfläche 57 der Vertiefung 51/4 verlaufen zwei Gruppen von öffnungen 58 und 59, die durch die Platte 55 gemäß Darstellung durch 58A 59/4, F i g. 9, fortgeführt sind. Die öffnungen der Gruppe 584 liegen in Nippeln 60, deren gegenseitiger Abstand dem Abstand von einem Chip zum anderen entspricht. Zwischen benachbarten Nippeln liegt vertieft eine Gruppe von Öffnungen 59, 59/4. Versteifungsröhren 61 verlaufen zumindcstens durch einige der öffnungen 58 im Deckel 50 zu den Öffnungen 58,4 der Platte 55, wobei die Enden dieser Röhren von den Enden der Vorsprünge (Nippel) 60 einen bestimmten Abstand haben.
Damit der Deckel 50 so eingestellt werden kann, daß die Nippe! 60 der Platte 55 auf ein Chip auftreffen, enthält der Deckel 50 öffnungen 534, 53ß, die mit den Zapfen 27A. 27ßder Halterung 20 fluchten. F i g. 8. Um die elastisch deformierbaren Nippel gegen die Chips zu pressen, muß der Deckel 50 an der Halterung 20 festgeklemmt werden. Zwei Vertiefungen 544, 54ß in den Längsseiten 50A. 50Ö des Deckels 50 dienen zur Aufnahme von Drehriegeln 68/4, 68ß, Fig. 10, die durch die Seitenwände 22A, 22ßder Halterung 20 verlaufen. Eine einfache Drehung der Knöpfe 674, 67ß betätigt die Riegel, so daß sie in die Leisten 66/4, 66ßdes Dekkcls 50 greifen und dadurch die Platte so spannen, daß die Nippel gegen die auf dem Substrat festgeklebten Chips gedrückt werden.
Nachdem die Halterung 20 und der Deckel 50 in der in den Fig. 11 und 12 gezeigten Position verriegelt sind, wird ein das Klebemittel 12 zerstörendes oder lösendes Mittel durch die öffnungen der Platte 55 gepreßt, wodurch der Klebstoff gelöst und aus dem Raum zwischen den Chips 13 und dem Substrat 11 entfernt w rd. Die leicht zusammengedrückten Nippel 60 gleichen das Spiel aus, daß durch Auflösung des Klebemittels hervorgerufen wird.
Die in F i g. 13 gezeigte Baugruppe 75, die die Halterung 20 und den Deckel 50 umfaßt, zwischen die das Substrat 11 und die Chips 13 geklemmt sind, wird auf einer Grundplatte 101 durch die hochstehenden Führungszapfen 102/4 und 102ß fixiert Die Zapfen greifen in die Bohrungen 534. 53ß des Deckels 50 so ein, daß die Baugruppe jetzt relativ zur Basisplatte 101 ausgerichtet ist, vgl. Fig.8 und 10. Auf die öffnungen 59. F i g. 14, in der Unterfläche 56 des Deckels 50 sind Öffnungen 103 in einem Einsatz 104 in der Basisplatte 101 ausgerichtet. Wie aus Fig. 14 zu ersehen ist, werden die öffnungen 58 im Deckel 50 durch den Einsatz 104 verschlossen.
Eine Pumpe 100 drückt eine Flüssigkeit durch die Öffnungen 59 zwischen den Nippeln, die das Klebemittel auflöst. Die Pumpe 100 hat ein Gehäuse 105, das mit der Basisplatte 101 verbunden ist und in welchem ein Faltenbalg 106 an der Basisplatte 101 befestigt ist. Am Boden des Gehäuses 105 befindet sich eine Leitung 107, die ein Druckmittel, im vorliegenden Falle Luft, in das Innere des Gehäuses eintreten läßt, um den Faltenbalg 106 zusammenzupressen. Wenn das Innere des Balgs 106 mit einem die Klebung lösenden Mittel, im Falle von Glykolphthalat ist dieses Mittel Azeton, gefüllt ist, drückt die Abwärtsbewegung des Balgs in die in F i g. 15 gezeigte Position das Mittel durch die öffnungen 103 und 59 gegen die Klebung und zerstört sie. Ein s Unterdruck an der Unterseite des Balgs, durch die Leitung 107 angelegt, zieht diesen zurück. Wenn daher die ganze Baugruppe mit der Pumpe in einen Tank 110, F i g. 17. mit dem Lösungsmittel gesetzt wird, fließt dieses durch die Halterung und durch die öffnungen 59
ίο und 103 hin und her. Die Schwingungsbewegung der Flüssigkeit beschleunigt das Zerstören des Klcbematerials. Um die Lebensdauer des Balgs zu erhöhen, befindet sich in ihm ein mechanischer Anschlag 108, F i g. 13, 15, der die Aufwärtsbewegung begrenzt. Der Abwärtshub wird in ähnlicher Weise begrenzt durch vorstehende Rippen 109 auf der unteren Wandung des Gehäuses 105.
Um eine Verschiebung der Gruppe 75, Fig. 17, zu vermeiden, wenn das Lösungsmittel durch die öffnungen 103 des Einsatzes 104 gepumpt wird, muß die Gruppe an der Pumpe 100 festgeklemmt werden. Die Aufhängung der Baugruppe im Tank 110 erfolgt durch einen Pfosten 111, der von der Bodenplatte 101 aus nach oben ragt und in einem Arm 112 gelagert ist, der
as vertikal verschiebbar auf einer Säule 113 befestigt ist. Die Säule 113 ist auf einem Ansatz 114 befestigt, der am Tank 110 angebracht ist. Der Arm wiederum trägt den bei 116 schwenkbaren Hebel 115, mit dem die Rückseite der Basis 21 der Halterung 20 angedrückt wird. Eine Luftleitung 117 läuft in den Tank und ist an die Leitung 107 angeschlossen.
Wenn der Klebstoff gelöst ist, werden die Schrauben 112ßund 112Γ, Fig. 17. gelöst, damit die Hülse 1124. die mit dem Arm 112 verbunden ist, auf der Säule 113
3S nach oben bewegt und dadurch die Pumpe und die Baugruppe 75 aus dem Tank 111 gehoben werden können. Der Hebel 115 kann dann freigegeben und die Baugruppe 75 entfernt werden.
Da die Chips jetzt vom Substrat 11 befreit sind, kann
jo das Substrat entfernt werden. Zu diesem Zweck kann die Baugruppe 75 auf eine dritte Halterung 120, F i g. 18, gesetzt werden, die eine auf Stützen 122 befestigte Platte 121 umfaßt, in welcher Zapfen angebracht sind, die mit den Bohrungen 534, 53ß im Deckel 50 fluchten. Mit der Platte 121 sind die Klammern 1284 und 128ß verbunden, die in die Vertiefungen 129/4 und 129ßdes Deckels 50 eingreifen. In der Platte 121 befinden sich Öffnungen 123, die auf die Öffnungen 58 passen, welche auf die Chips 13 ausgerichtet sind, während
so sie die öffnungen 59 zwischen den Chips sperren. Durch Anlegen eines Unterdrucks über die Kammer 124 werden die Chips in der ursprünglichen Lage auf den Enden der Nippel gehalten. Die Drehriegel 67/4 und 67ß können dann geöffnet und die Halterung 20
mit dem Substrat 11 entfernt werden. Danach kann ein Deckel 125 über die Chips gesetzt werden, der die Drehriegel 126 und 127 enthält, die mit den Drehriegeln 67/4 und 675 identisch sind, die früher im Zusammenhang mit der Halterung 20 beschrieben wurden.
Nach Darstellung in F i g. 19 kann der Deckel 125 mehrere öffnungen 130 enthalten, die auf die Röckseite der Chips ausgerichtet sind. Mit den Öffnungen soll verhindert werden, daß die Chips am Deckel 125 durch Adhäsion festkleben, wenn der Deckel 125 abgenommen
wird. Das kann aber auch dadurch erreicht werden, daß der Deckel an der Oberfläche geriffelt ist
Wenn die Chips von der Vorderseite ergriffen werden sollen, um sie z. B. auf Schaltkarten. Keramiksub-
stiate usw. zu setzen, kann auch ein dem Deckel 50 ähnlicher Deckel verwendet werden, der eine ähnliche Platte trägt wie die Platte 55. Dabei kann der Unterdruck durch die öffnungen 130 an Stelle der öffnungen 58 angelegt werden.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche: 23 3
1. Verfahren zum geordneten Abiösen von auf einem Substrat aufgeklebten Halbleiterelementen, welche aus einer Halbleiterscheibe zu Chips geschnitien bzw. zersägt wurden und wobei das Substrat orientiert in eine Halterung eingesetzt ist, d a durch gekennzeichnet, daß das Substrat zur genauen Ausrichtung der Chips justiert wird, daß eine gelochte elastische Platte unter Druck auf die Chips so aufgesetzt wird, daß die Löcher in die Schnittlinien münden, und daß durch die Löcher der Platte hindurch das Lösungsmittel unter Druck zugeführt wird, wobei die durch das Lösen des Klebstoffes verursachte, dessen Schichtdicke entsprechende Lageveränderung der Chips durch die Elastizität der Platte ausgeglichen wird und die Chips lagegenau festgehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chips nach dem Ablösen von dem Substrat zum Abnehmen des Substrats an der gelochten elastischen Platte mittels Unterdruck festgehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ablösen der Chips ein Lösungsmittel in pulsierender Strömung zugeführt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Pumpe kombinierte Halterung in ein das Lösungsmittel enthaltendes Gefäß eingetaucht wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten der Chips ein Deckel (50) mit einer in eine Vertiefung (5M) eingesetzten gelochten elastisehen Platte (55) angeordnet ist, welche etwa den gleichen Durchmesser wie die Halbleiterscheibe aufweist, und daß die Platte (55) eine erste Gruppe von auf die Schnittlinien zwischen den Chips ausgerichteten Löchern (59/4) aufweist, welche an eine Lösungsmittelz'jfuhr angeschlossen sind und eine zweite Gruppe von in die Auflageflächen der Chips mündenden Löchern (58Λ), die an eine Unterdruckleitung angeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (105), einen Faltenbalg (106) und eine Leitung (107) zur wahlweisen gesteuerten Druckzufuhr des Lösungsmittels durch eine erste Gruppe der Löcher (59A) sowie durch eine Kammer (124) zum Anlegen eines Unterdrucks an die zweite Gruppe der Löcher (58Λ).
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte elastische Platte (55) an den Positionen der einzelnen Chips von den Löchern (58A) durchdrungene Vorsprünge (60) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine erste Halterung (20) zur Ausrichtung der Chips zu den Halteelementen, bestehend aus einer Mehrzahl Ausrichteinrichtungen (36A 36ß, 36Q mit Auflage (37) und Schneide (38) sowie Federn (39) und Klammerelementen (24/4, 24Ö) zur Fixierung des ausgerichteten Substrats auf einer zweiten Halterung (28), relativ zu der die erste Halterung (20) drehbar ist.
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