DE4029973A1 - Brecheinrichtung zum vereinzeln von angesaegten und/oder angeritzten halbleiterwafern zu chips - Google Patents

Description

Integrierte Halbleiterschaltungen, LED-Bauelemente und der­ gleichen können je nach Umfang in größerer Anzahl auf einer als Wafer bezeichneten Trägerplatte aus Halbleitermaterial gleichzeitig hergestellt und anschließend getrennt werden. Das Vereinzeln der Wafer zu sog. Chips erfolgt dabei durch Trenn­ schleifen oder aber auch durch Ritzen und anschließendes Brechen.

Gegenüber dem Trennschleifen hat das Ritzen und Brechen den Vorteil, daß an den Chipkanten keine Beschädigungen in Form einer sog. Damageschicht entstehen, was insbesondere bei optischen Bauelementen gefordert wird. Andererseits ist das Ritzen und Brechen dann problematisch, wenn die Kristallebenen des Wafers nicht orthogonal zueinander stehen. Eine Kombination aus Trennschleifen und Ritzen ist in derartigen Fällen, ins­ besondere bei der Herstellung von LED-Chips, vorteilhaft. Weiterhin ist auch noch zu berücksichtigen, daß der Wunsch nach einer weiteren Ausbeutesteigerung zu einer Reduzierung der Kantenlängen der Chips geführt hat und dabei das Brechen noch problematischer geworden ist.

Zum Vereinzeln von Halbleiterwafern zu Chips durch Brechen werden im wesentlichen folgende Verfahren eingesetzt:

• - Brechen mit einer Handrolle auf unterschiedlichen Unterlagen;
• - Brechen zwischen einem gespannten Band und einem halbrunden Stempel, der gegen des Band gedrückt wird;
• - Brechen zwischen zwei Bändern, die über eine Rolle geführt werden;
• - Brechen zwischen zwei Bändern, über die ein Brechwerkzeug unter Ausübung von Druck mehrmals hin- und her bewegt wird (US-A- 34 97 948);
• - Brechen durch Ziehen des Wafers über eine Brechleiste, einen Faden oder einen Draht;
• - Brechen durch einen Brechmeißel, der den Wafer gegen einen festen, starren Anschlag drückt.

Zum Brechen von Wafern in sehr kleine Chips sind die vor­ stehend aufgeführten Verfahren jedoch nur bedingt einsetzbar.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu­ grunde, eine Brecheinrichtung zum Vereinzeln von angesägten und/oder angeritzten Halbleiterwafern zu Chips zu schaffen, die auch für sehr kleine Chips, insbesondere für LED-Chips, eingesetzt werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Brecheinrichtung lassen sich beispielsweise LED-Chips, die angesägt und angeritzt sowie mit einer strukturierten Rückseitenmetallisierung versehen sind bis zu einer Kantenlänge von 250 µm vereinzeln. Da der Wafer während des Brechens auf eine haftende Trägerfolie aufgebracht ist, können die Chips dann mittels eines Automaten von dieser Trägerfolie verarbeitet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An­ sprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 bietet die Möglichkeit, die Trägerfolie mit dem darauf angeordneten Wafer mit einfachen Mitteln sicher einzuspannen.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 gewährleistet eine sichere Anpassung des Ambosses an die Oberfläche des jeweils zu ver­ einzelnden Wafers.

Gemäß Anspruch 4 hat sich eine Arbeitsfläche des Ambosses aus einem PTFE-Belag als besonders günstig für das Brechen er­ wiesen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 bietet die Möglichkeit den Meißel exakt in Bezug auf die Trennlinien des Wafers zu justieren.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ermöglicht ohne Umspannen der Trägerfolie eine rasche Umstellung auf die zueinander orthogonal verlaufenden Trennlinien des Trennlinienrasters.

Einen zusätzlichen Schutz von Wafer und Chip bietet die Weiterbildung des Anspruchs 7.

Schließlich hat auch eine Verstärkung der Trägerfolie mit einer weiteren Folie gemäß Anspruch 8 günstige Auswirkungen auf die Funktionssicherheit der Brecheinrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brecheinrichtung zum Vereinzeln von angesägten und angeritzten Halbleiterwafern zu Chips und

Fig. 2 den Bereich von Amboß, Halbleiterwafer und Meißel der in Fig. 1 dargestellten Brecheinrichtung im Detail.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in stark vereinfachter schematischer Darstellung die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Brech­ einrichtung. Der mit Hw bezeichnete Halbleiterwafer ist ange­ sägt, auf der zur Vorderkante strukturierten Rückseite ange­ ritzt und mit der angesägten Vorderseite nach unten auf einer selbstklebenden Trägerfolie Tf fixiert. Die einander gegenüber­ liegenden und ein orthogonales Trennlinienraster bildenden Sägespuren und Ritzspuren sind dabei mit Ss und Rs bezeichent.

Die Trägerfolie ist zwischen zwei konzentrischen Spannringen Sr1 und Sr2 einer insgesamt mit SH bezeichenten Spann- und Haltevorrichtung so eingespannt, daß der darauf fixierte Halb­ leiterwafer Hw oben liegt. Der Verbund aus Halbleiterwafer Hw und Trägerfolie Tf ist dabei auf dem Chuck C der Spann- und Haltevorrichtung SH auf eine in der Zeichnung nicht näher er­ kennbare Weise mittels Vakuum gehalten. Gemäß Fig. 2 ist auf die Rückseite des Halbleiterwafers Hw eine Schutzfolie Sf aufge­ bracht, während die Trägerfolie Tf durch eine weitere Folie F auf ihrer Unterseite verstärkt ist.

Unterhalb der Trägerfolie Tf befindet sich ein in Längsrichtung verfahrbarer Meißel M, dessen vertikaler Hub durch einen Doppelpfeil H aufgezeigt ist. In senkrechter Richtung oberhalb des Meißels M und oberhalb des auf der Trägerfolie Tf fixierten Halbleiterwafers Hw befinden sich ein Amboß Ab und ein Mikroskop Mk. Der Amboß Ab ist gemäß Fig. 2 frei pendelnd aufgehängt, so daß er sich der Oberfläche des jeweiligen Halb­ leiterwafers Hw anpassen kann. Die Achse, um welche der Amboß Ab pendelt, ist mit Ac bezeichnet. In freiem Zustand bewirken in der Zeichnung nicht erkennbare Federn bzw. Gummiplatten eine Mittellage des Ambosses Ab. Der Amboß Ab ist derart auf­ gebaut, daß der Abstand zwischen der in der Spann- und Halte­ vorrichtung SH gehaltenen Trägerfolie Tf und der Amboßunter­ seite entsprechend der Stärke des Halbleiterwafers Hw spiel­ frei und reproduzierbar eingestellt werden kann. In Fig. 2 ist dieser Abstand durch das Maß a aufgezeigt. Fig. 2 zeigt ferner daß die Arbeitsfläche des Ambosses Ab durch einen Belag Be gebildet ist, welcher aus PTFE besteht.

In Fig. 1 ist durch einen Doppelpfeil V angedeutet, daß der Amboß Ab in horziontaler Richtung zur Seite verfahren werden kann.

Fig. 1 zeigt ebenfalls, daß die Spann- und Haltevorrichtung SH auf einem durch zwei konzentrische Ringe R1 und R2 gebildeten Drehtisch Dt angeordnet ist. Der Drehtisch Dt ist seinerseits auf einem Lineartisch Lt angeordnet, welcher über einen Motor Mo mit Indexsteuerung schrittweise in horizontaler Richtung verfahren werden kann. Dieses schrittweise Verfahren ist in Fig. 1 durch die gestrichelt aufgezeigten Lagen SH1, Dt1 und Lt1 der Spann- und Haltevorrichtung SH, des Drehtisches Dt und des Lineartisches Lt aufgezeigt.

Nach dem Spannen der Trägerfolie Tf wird die Ritzspur Rs des Halbleiterwafers Hw mit Hilfe des als Splitfield-Mikroskop ausgebildeten Mikroskops Mk über den Meißel M gefahren, wobei auch die abgerundete Schneide des Meißels M parallel zur Ritzspur Rs ausgerichtet wird. Zuvor ist der Amboß Ab in Richtung des Doppelpfeiles V zur Seite gefahren worden und das Fadenkreuz des Mikroskops Mk deckungsgleich zum Meißel M eingestellt worden.

Zum Brechen wird der Meißel M unterhalb des Mikroskops Mk über den Meißel M gefahren. Der eigentliche Brechvorgang erfolgt dann durch einen Hub H des Meißels M, der den Halbleiterwafer Hw gegen den Amboß Ab drückt und über das resultierende Biege­ moment den Kristall spaltet. Die Lage der Trägerfolie Tf mit Halbleiterwafer Hw und des Meißels M beim Brechvorgang sind in Fig. 1 durch gestrichelte Linien Tf1 und M1 angedeutet.

Der Hub H des Meißels M ist reproduzierbar einstellbar, wobei der untere Totpunkt des Meißels M so unterhalb der Spannebene liegt, daß die Trägerfolgie Tf nicht am Meißel M anliegt, da sonst das Trennlinienraster durch Folienverzug nicht gehalten wird.

In gleicher Weise ist es auch wichtig, daß das bereits erwähnte Maß a über den gesamten Verfahrweg des Lineartisches Lt eingehalten wird.

Der Meißel M hat einen bestimmten Winkel und einen definierten Radius, die im Hinblick auf die zu vereinzelnden Halbleiter­ wafer Hw optimiert sind. Befindet sich der Meißel M im unteren Totpunkt, so wird die Spann- und Haltevorrichtung SH um das eingestellte Rastermaß des Trennlinienrasters weitergetaktet. Das Brechen in Folge kann manuell oder automatisch vorgenommen werden.

Nach dem Durchlauf sämtlicher Ritzspuren Rs bzw. Sägespuren Ss dieser Richtung wird die Spann- und Haltevorrichtung SH mit Hilfe des Drehtisches Dt um 90° gedreht und nachjustiert. Danach wird durch aufeinanderfolgende Brechvorgänge in der nun eingestellten Richtung von Ritzspuren Rs und Sägespuren Ss das Vereinzeln in einem zweiten Durchlauf abgeschlossen.

Bei der vorstehend beschriebenen Brechvorrichtung sind die Verweilzeit des Meißels M im oberen Totpunkt sowie die Zyklus­ zeit einstellbar. Der taktweise Hub H des Meißels M und das schrittweise Takten des Lineartisches Lt sind aufeinander abgestimmt.

Nach dem Brechen eines Halbleiterwafers Hw in zwei Durchläufen befinden sich die vereinzelnten Chips noch auf der Träger­ folie Tf, so daß die weitere Verarbeitung von dieser Träger­ folie Tf mittels eines Automaten vorgenommen werden kann.

Claims (8)

1. Brecheinrichtung zum Vereinzeln von in einem Trennlinien­ raster angesägten und/oder angeritzten, auf einer Trägerfolie (Tf) fixierten Halbleiterwafern (Hw) zu Chips, mit

• - einer Spann- und Haltevorrichtung (SH) für die Trägerfolie (Tf) ,
• - einem auf einer Seite der Trägerfolie (Tf) angeordneten Amboß (Ab),
• - einem auf der anderen Seite der Trägerfolie (Tf), dem Amboß (Ab) gegenüberliegend angeordneten, in Längsrichtung verfahrbaren Meißel (M) und mit
• - einem im Abstand des Trennlinienrasters schrittweise ver­ fahrbaren Lineartisch (Lt), auf welchem die Spann- und Halte­ vorrichtung (SH) angeordnet ist.

2. Brecheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spann- und Haltevorrichtung (SH) zwei konzentrisch angeordnete Spannringe (Sr1, Sr2) umfaßt.

3. Brecheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (Ab) zur Anpassung an die Oberfläche eines Halbleiterwafers (Hw) pendelnd aufgehängt ist.

4. Brecheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Ambosses (Ab) durch einen Belag (Be) aus PTFE gebildet ist.

5. Brecheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß (Ab) aus seiner ersten Position oberhalb des Meißels (M) in eine zweite Position verschiebbar ist und daß oberhalb der ersten Position des Meißels (M) ein Mikroskop (MK) angeordnet ist, mit welchem die Justierung des Trenn­ linienrasters eines Halbleiterwafers (Hw) relativ zum Meißel (M) überwachbar ist.

6. Brecheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lineartisch (Lt) und Spann- und Haltevorrichtung (SH) ein Drehtisch (Dt) angeordnet ist.

7. Brecheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die dem Amboß (Ab) zugewandte Seite des Hallbeiter­ wafers (Hw) eine Schutzfolie (Sf) aufgebracht ist.

8. Brecheinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (Tf) auf der dem Halbleiterwafer (Hw) abgewandten Seite durch eine weitere Folie (F) verstärkt ist.