DE2639708A1

DE2639708A1 - Einspannvorrichtung fuer halbleiterscheiben, die in halbleiterplaettchen getrennt werden

Info

Publication number: DE2639708A1
Application number: DE19762639708
Authority: DE
Inventors: Jun Salvatore Ralph Cuomo
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-11-24
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1977-05-26
Also published as: FR2332617B1; US3976288A; GB1496480A; FR2332617A1; IT1072851B; CA1053383A; JPS5322420B2; JPS5264872A

Description

sa-fe

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Antnelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen; Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderins FI 975 001

Einspannvorrichtung für Halbleiterscheiben, die in HalbJeiterplättchen getrennt werden ;

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für Halbleiterscheiben, in welcher die Halbleiterscheiben entlang einer Reihe von in einer ersten Richtung verlaufenden Schnittlinien in Streifen und die Streifen entlang einer Reihe von in einer zweiten Richtung verlaufenden Schnittlinien in einzelne Halbieiterplättchen getrennt werden.

Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen ist es üblich, eine Schaltungsanordnung auf einer Silicium-Halbleiterscheibe zu reproduzieren, wobei auf die Scheibe zwischen 200 und 1000 oder mehr einzelne Duplikate der Schaltung aufgeprägt werden. Nach Abschluß der Verarbeitung wird die Scheibe entweder mit einem Laser, einer Schmiergelsäge oder einer Bandsäge zerschnitten, um die Schaltungen in einzelne Plättchen zu trennen. Darauf werden die Plättchen zur Montage auf einer Schaltungskarte auf in Substrat geklebt, und die Schaltungskarten werden in einer •laschine, für welche die Schaltungen hergestellt wurden, moniert. Um während des Schneidvorganges ein Verschieben oder errutschen der Halbleiterscheibe zu verhindern, ist es üblich, ie Scheibe mit einem Klebemittel, wie Glykolpthalat, auf ein ubstrat, z.B. auf eine Phenolunterlage, zu kleben und nach dem Schneiden in ein Lösungsmittel, z.B. Methylenfluorid, zu tauchen, im, eventuell unter Umrühren, die Plättchen vom Substrat zu lö-

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sen. Anschließend werden die Plättchen in einer Mappe, einer Schachtel oder einem anderen Behälter gelagert, und sodann in einer Placierungseinrichtung für das Aufbringen auf ein Substrat orientiert.

Um eine Beschädigung der Plättchen beim Umschütten in einen Behälter zu vermeiden, und um die vor dem SchneideVorgang bekannte Ausrichtung der Plättchen auf der Halbleiterscheibe aufrecht zu erhalten, wurde eine Vorrichtung entwickelt, durch welche die zugeschnittenen Halbleiterplättchen in einer bestimmten Ausrichtung gehalten werden, während ein Lösungsmittel gegen die Plättchen gepumpt wird, um das Klebemittel zu entfernen, und durch welche die Plättchen unter Beibehaltung ihrer Ausrichtung zur weiteren Verwendung in der Herstellung in einen Behälter eingebracht werden. Derartige Vorrichtungen sind in den US-Patentschriften 3 762 426 und 3 851 758 beschrieben. Alle diese Vorrichtungen umfassen jedoch verschiedene Verarbeitungs- und Behandlungsschritte sowie das Festkleben der Plättchen auf einem Substrat, v/as weiterhin zu möglichem Bruch und damit zu wirtschaftlichen Verlusten führt.

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, eine Vorrichtung herzustellen, welche die Halbleiterscheibe zum Zerschneiden in einzelne Plättchen festhält, ohne daß die Scheibe auf ein getrenntes Substrat aufgeklebt zu werden braucht. Alle Versuche, eine Halbleiterscheibe während des Schneidens festzuhalten, ohne irgendein Klebemittel zu verwenden, sind erfolglos geblieben wegen der Neigung der Halbleiterplättchen, während des Schneidvorganges zu verrutschen. Außerdem sind Versuche, die Halbleiterscheibe mit größerer Sicherheit angrenzend an die Schnittbereiche (kerf-areas) fest zuhalten, erfolglos geblieben, da durch die Greifelemente Beschädigungen auf der Oberfläche der Plättchen hervorgerufen wurden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Zersägen oder Schneiden von Halbleiterscheiben anzugeben, in welcher die Scheiben und die zersägten Plättchen unverrückbar festgehalten v/erden,

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ohns daß sie verrutschen können. Dabei soll kein Festkleben der Halbleiterscheiben erforderlich sein. Die Vorrichtung soll außerdem wenig aufwendig und leicht zu bedienen sein.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung gelöst durch eine, eine Halbleiterscheibe aufnehmende Auflage, die in jedem Bereich eines Halbleiterplätt chens mindestens eine mit Unterdruck beaufschlagbare öffnung aufweist, sowie durch eine auf die Auflage unverrückbar aufbringbare Deckplatte mit in den Schnittbereichen angeordneten, die Auflage überdeckenden, schlitzförmigen öffnungen und dazwischenliegenden Rippen, deren mit der Oberfläche der Halbleiterscheibe in Eingriff kommende, untere Stirnflächen aus einem kompressiblen,■..-federnden Material gebildet sind.

Vorteilhafte Ausbildungen der Vorrichtung sind in den ünteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird anhand von dur-ch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

· 1 die Vorrichtung, ausschnittsweise, in schaubildlicher Darstellung,

^Fi<3- ² in Seitenansicht einen Schnitt entlang der Linie

2-2 in Fig. 1,

^Fi<3- ^{3 d}ie Vorrichtung in schaubildlicher Ansicht, mit

abgenommener Deckplatte,

Fign, 4A, 4B vergrößerte Ausschnitte eines Schnittes mit einer

eingerichteten und mit einer festgeklammerten Halbleiterscheibe, und

'^ig* ⁵ ein anderes Ausführungsbeispiel in schaubildlicher Ansicht mit auseinandergezogenen Teilen und

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mit Mitteln zur automatischen Ausrüstung der Halbleiterscheibe in einer bestimmten Position.

Die Vorrichtung ist in Fig. 1 mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Einspannen einer Halbleiterscheibe 11 in einer bestimmten Position zum Trennen bzw. Schneiden der Scheibe in einzelne Halbleiterplättchen 12 einer bestimmten Größe, ohne daß die Scheibe und die Plättchen während des Schneidvorganges verrutschen können, üblicherweise sind die integrierten Schaltungen sowie die aktiven und passiven Bauelemente in Zeilen und Spalten angeordnet mit zwischen den Plättchen liegenden Schneidbereichen.

Eine in die Vorrichtung 10 eingelegte Halbleiterscheibe 11 wird durch einzelne ünterdrucköffnungen gehalten, die auf die Lage der aufzuschneidenden Plättchen ausgerichtet sind, und in der vorgegebenen Position durch eine Deckplatte festgeklammert. Dann wird die Halbleiterscheibe entlang der vorgegebenen Schnittlinien entweder zuerst in der Spalten- oder in der Zeilenrichtung zersägt. Danach wird die Deckplatte um 90° gedreht und in dieser Lage festgeklammert. In einem zweiten Schneidvorgang entlang der vorgegebenen Schnittlinien werden dann die einzelnen Halbleiterplättchen gebildet. Nach dem Entfernen der Deckplatte können die Halbleiterplättchen entweder in ein Lager oder direkt zum Anschluß auf ein Substrat gebracht werden. Die in den Fign. 1, 2 und 3 dargestellte Vorrichtung 10 enthält eine Grundplatte 15 mit einem Bereich für die Aufnahme der Halbleiterscheibe. Dieser Bereich ist als Auflage 16 ausgebildet, der gegenüber der oberen Oberfläche 15A der Grundplatte erhaben ist. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, weist die Grundplatte 15, die auf einer Unterlage 17 ruht, eine zentrale Ausnehmung 18 auf, die über eine seitliche Öffnung 18A und eine als Winkelstück 19 dargestellte Rohr- oder Schlauchverbindung mit einer Vakuumpumpe verbindbar ist. In Abständen angeordnete Öffnungen in der Auflage 16 erstrecken sich durch die Auflage hindurch in die Ausnehmung 18 und bilden mit ihr eine Verbindung für strömende Gase. Wie aus der Darstellung ersichtlich

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ist, sind die öffnungen im Bereich der Auflage so angeordnet, daß mindestens eine öffnung jeweils unter einem einzelnen, herauszuschneidenden Halbleiterplättchen 12 liegt. Die Grundplatte 15 kann durch Stifte 20 mit einer Arbeitsfläche 21 verbunden sein.

Nachdem eine Halbleiterscheibe auf der Auflage 16 positioniert ist und durch Anlegen des Unterdrucks über die öffnungen 14 festgehalten wird, wird eine Deckplatte 25 lösbar mit der Grundplatte 15 verbunden. Dadurch wird die Halbleiterscheibe 11 gegen die Auflage gepreßt und das durchzuführende Schneiden der Halbleiterschei be ermöglicht. Wie aus den Fign. 2, 3 und 4 zu ersehen, ist die untere Oberfläche 25A der Deckplatte 25 der oberen Oberfläche 15A der Grundplatte 15 angepaßt, wie im folgenden noch im einzelnen beschrieben wird. In der Deckplatte 25 befindet sich eine Ausnehmung 26, welche die Auflage 16 aufnimmt. Wie am besten aus den Fign. 1 und 2 zu ersehen, enthält der obere Teil 25B der Deckplatte 25 eine Reihe von kammförmig angeordneten Rippen 27 und Schlitzen 28. Die Schlitze 28 erstrecken sich durch die Deckplatte in die Ausnehmung 26. Sie sind so dimensioniert, daß sie mit den vorgesehenen Schneidbereichen 12A der Halbleiterplättchen 12 auf der Halbleiterscheibe 11 ausgerichtet sind.

Um eine Beschädigung der Oberfläche der Halbleiterscheibe und insbesondere der Halbleiterplättchen 12 unterhalb der Rippen 27 beim Schneiden durch eine Säge 35 zu vermeiden und um gleichzeitig ein Verrutschen der Halbleiterplättchen zu verhindern, ist, wie in Fig. 4B dargestellt, zumindest der Teil· der Oberflächen der Rippen, der der Halbleiterscheibe gegenüberliegt, mit einem flexiblen, federnden Material überzogen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede der Rippen 27 einen mit ihr verbundenen Streifen 29 aus federndem kompressiblern Material auf, der unterhalb der Rippe liegt und ein überlagertes Festpressen der Halbleiterscheiben bewirkt . Diese Streifen können vorzugsweise aus Gummi bestehen, der einen hohen Reibungskoeffizient besitzt und gute Kompressibilitäts- und Federungseigenschaften besitzt.

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Um die richtige Ausrichtung der Deckplatte 25 mit der Grundplatte 15 zu erreichen, wobei sichergestellt wird, daß die Rippen 27 über den Halbleiterplattchen 12 liegen und die Schlitze 23 auf die Schnittbereichö 12A der Halbleiterplattchen 12 ausgerichtet sind, ist die Deckplatte 25 zwei Paßstifte 30 und 31 auf, die in öffnungen 3OA und 31A der Grundplatte 15 passen. Wenn die.Halbleiterscheibe 11 in einer Richtung geschnitten ist, beispielsweise unter Verwendung der Säge 35, wird die Deckplatte abgehoben und um 90° gedreht. Die Paßstifte 30 und 31 greifen dann in öffnungen 3OB und 31 ein, so daß der Schneidvorgang in der zur ersten Richtung senkrechten Richtung wiederholt werden kann. Wenn die Halbleiterplattchen anstelle der quadratischen Form beispielsweise sine rechteckige Form haben, kann es erforderlich sein, für zwei Schneidvorgänge zwei verschiedene Deckplatten zu verwenden.

CJm den richtigen Anpreßdruck der flexiblen Streifen 29 auf der Dberflache der Halbleiterscheibe 11 zu erreichen/ ist, wie ara besten aus den Fign. 4A und 4B zu ersehen_f die Deckplatte 25 so ausgebildet, daß nach dem Ineinanderpassen noch eine Kompression nit der Grundplatte 15 möglich ist. Durch die Kompression der Streifen 29 wird das Festhalten der Halbleiterscheibe während les Schneidens durch die Säge 35 sichergestellt. Wie aus Fig. 4A u ersehen ist, entsteht, wenn die Deckplatte 25 und die Streifen, auf der FIaIb leiter scheibe 11 ruhen, ein schmaler Zwischenraum 32 zwischen der Oberfläche 15A der Grundplatte 15 und der Oberfläche Ϊ5Α der Deckplatte 25. Das bedeutet, daß auf die Deckplatte 25 sin Druck ausgeübt werden muß, um die Streifen 29 so zu komprimieren., daß sie die Halbleiterscheibe gegen die Oberfläche der Auflage 16 drücken. Hierzu kann jede beliebige Art von Spannvorrichtung verwendet werden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Deckplatte Bohrungen 33 neben den Rippen auf, die mit Gewindelöchern 33A in der Grundplatte 15 zusammenpassen und Schrauben 34 aufnehmen, durch welche die Deckplatte 25 gegen die Grundplatte 25 gespannt werden kann. Wenn die Deckplatte 25 mit der Grundplatte 15 zusammengeklammert ist, nehmen die

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Streifen 29 die in Fig. 4ß dargestellte Form an. -.-

Bei der Verwendung der Einspannvorrichtung zum 2erschneiden von Halbleiterscheiben in der Produktion ist es erwünscht, Einrichtungen vorzusehen, durch welche die Halbleiterscheibe bezüglich ihrer Auflage ausgerichtet wird. Eine solche. Vorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Vorrichtung enthält eine Plattenanordnung 50, die aus der Unterlage 51 und der Grundplatte 52 besteht. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel enthält die Grundplatte eine Auflage 53 für die Halbleiterscheibe, die eine Reihe von öffnungen 54 aufweist. Diese öffnungen stehen mit einer (nicht dargestellten Kammer in Verbindung, die unterhalb der Auflage 53 angeordnet ist und die durch eine öffnung 55 in der Unterlage mit einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe verbindbar ist. In der Unterlage 51 befinden sich zwei aufrechtstehende Anschlagbolzen 56 und 57, während die Grundplatte 52 einen V-förmigen Ausschnitt 53 und eine Ausnehmung 59 aufweist, die mit den Anschlagbolzen 56 und 57 in Eingriff kommen. Um die Grundplatte in einer Lage zu halten, in welcher die Anschlagbolzen 56 und 57 mit dem V-förmigen Ausschnitt 58 und dem Ausschnitt 59 in Eingriff sind, sind Spannmittel vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies ein Stössel 60, der mit der rückwärtigen Kante 52A der Grundplatte in Eingriff kommt und diese in dia gewünschte Position preßt. Zusätzlich ist ein Orientierungsstift 61 vorhanden, der sich von der Unterlage 51 durch eine öffnung 62 nach oben erstreckt und dessen Zweck im folgenden erläutert wird. Der Stift 61 ist so lang, daß er sich bis oberhalb der oberen Oberfläche 53A der Auflage 53 erstreckt, wenn die Grundplatte 52 auf der Unterlage 51 positioniert ist.

Die von einem zylindrischen Einkristall geschnittenen Halbleiterscheiben 11 enthalten eine Nut 11A entlang einer Kante, so daß die Halbleiterbauelemente in einer vorgegebenen Orientierung bezüglich der kristallographischen Struktur des Halbleitermaterials hergestellt werden können. Die Linien 63 auf der oberen Oberfläche der

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Auflage 53 stellen die Schnittlinien (kerf-areas) zwischen den Halbleiterplättchen dar. Wenn die Halbleiterscheibe 11 auf ihrer Auflage positioniert ist, ist ihre Nut 11A mit dem Stift 61, der durch die öffnung 62 der Auflage herausragt, im Eingriff. Weiter sind Mittel vorgesehen, durch welche die Scheibe 11 sanft gegen den Stift 61 gepreßt wird und durch welche eine Dreipunktauflagefür die Ausrichtung der Halbleiterscheibe auf der Auflage 53 erzielt wird. Zu diesem Zweck ist in der Unterlage eine Achse 64 angeordnet mit zwei in einem Abstand angeordneten radialen Stiften 65 und 66. Durch den Drehknopf 67 kann¹diese Anordnung gedreht werden, so daß die Stifte 65 und 66 durch die Ausnehmungen 65A und 66A der Unterlage hindurchragen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, sind in der Grundplatte 52 ebenfalls Langlöcher 65B, 66B, durch welche die Stifte 65 und 66 in den Bereich der Auflage gedreht werden können. Dabei kommen sie mit der Kante der Halbleiterscheibe 11 in Eingriff und pressen die Wut 11A der Halbleiterscheibe gegen den Stift 61. Auf diese Weise wird die Halbleiterscheibe exakt auf der Auflage ausgerichtet.

Nachdem die Halbleiterscheibe auf der Auflage ausgerichtet ist, wird der Drehknopf 67 betätigt, um die Stifte 65 und 66 mindestens bis in die Grundplatte 52 zurückzudrehen. Dann wird die Deckplatte 70, deren Ausführung der Deckplatte 25 entspricht, auf die Halbleiterscheibe aufgesetzt und mit der Grundplatte verbunden. Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel enthält die Deckplatte 70 Paßstifte 71, 72, die mit den öffnungen 71A, 72A bzw. 71B, 72B der Grundplatte in Eingriff kommen. ·

Die beschriebene Einspannvorrichtung ermöglicht das Schneiden einer Halbleiterscheibe in einzelne Halbleiterplättchen, ohne daß es notwendig ist, die Halbleiterscheibe vor dem Schneiden auf einem Substrat festzukleben. Die kombinierte Wirkung des Anpreßdrucks der flexiblen Streifen und des Unterdrucks ist ausreichend, um ein Verschieben der Halbleiterplättchen beim Schneiden zu verhindern .

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Claims

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lüinspannvorrichtung für Halbleiterscheiben, in welcher die iialbleiterscheiben entlang einer Reih.= von in einer ersten j Richtung verlaufenden 3chnittlinit.n iu otreiftiü und die Streifen entlang ain-ir Reih« von in einer zwt-ibr-n Richtung verlauf enden¹ oohniLnlinien in einzeln:; Halbleiter

] getrennt werden, gekennzeichnet durch oine_f eine Ha₁IbIeX-" ι ^τϋΛ-ΐ%;. (11) aufnahmende Auflage (15), die in iiorU.ua Bars ich aint-iS Halbleiterplättchtäns (12) min .das tens eine mit Unterdrück hsaufschlagbare öffnung (14) auf Wc: ist," sowie durch eine, auf die Auf lage. (16) unverrücicbar. aufbringbare. Deckplatts (25) mit in den Schnittbereichen (1.2A) angeordneten, die Auflage (IS) überdeckenden, schlitzföraigen 3ff-'nungen (28) und dazwischenliegenden^^'Rippen {21) _f deren mit der Oberfläche der Halb leiter scheibe (.11) in Singriff kommende, unters Stirnflächen (29) «fös einem !compressiblen, fsdernden Haterial gebildet sind.

;. Vorrichtung nach Anspruch l_f dadurch gakennzsichn&t,

daß die Auflage (16) als erhabenes Teilstuck einer Grundplatte (15) ausgebildet ist, die im Bereich der Uhterdrucköffmmgen (14 > eine Ausnehmung (18) mit einem Vakuu-aahj Schluß: CToA. 19) aufweist, und daß die Deckplatte (25) eine J- die Auf lags (16); aufnehmende Ausiiehmung (25) aufweist, derj art, daß bei unter Bildung eines Luftspaltes (32) einander gerganüberliegendeEt Oberflächen, der Grundplatte und der Deck· platte (Ί5Α,, 25A) die Rippen. (27) mittels ihrer elastischen Stirnflächen (29) die Efalbleiterschsibe (11) berühren

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die unteren Stirnflächen der Rippen (27) aus Streifen C29): ein^s gummiartigen Materials gebildet sind.

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4. Vorrichtung nach dan Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Grundplatte (15) und die Deckplatte (25) durch symmetrisch angeordnete Paßstift- und Schraubverbindungen (30, 3OA, 303; 31, 31A, 31B sowie 33, 33A; 34) in zwei verschiedenen, vorzugsweise ura 90 verschiedenen iiinkellag&a fest miteinander verbindbar sind»

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, -.laß die Grundplatte (52) "mit der Auflage (53) auf eine Unterlage (51) auflegbar ist, die zwei Änschlagbolzen (56, 57.) aufweist, an denen die Grundplatte mittels zweier Ausschnitte (58, 59), von denen mindestens einer V-fönaig ist, ausgerichtet wird, und diö einen an der den Änschlagbolzen (56, 57) gegenüberliegenden Kante (52A) der Grundplatte angeordneten, federnden Stössel (60) aufweist, der die Grundplatte ,.(52) in ihrer Lag= . festhält.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1. bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß ein auf der Unterlage (51) befestigter Orientisrungs-.stift (6T) _r der.die Grundplatte (52) durchdringt, mit einsr Kerbe (11Ä) der Halbleiterscheibe (11) in Eingriff konmt, und daß auf der dem Orientierungsstift (61) gegenüberliegen den Seite zwei in Ausschnitten der Grundplatte um eine Achs (64) schwenkbare Stifte (65, 66) vorgesehen sind, durch die mittels eines Drehknopfes (67) die Halbleiterscheibe (11) gegen den Orientierungsstift (61) Isgbar ist.

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