DE4132311A1 - Sawing method for separating components of semiconductor wafer or glass compound - using frozen liquid to secure wafer to base, and applying coolant for saw blade - Google Patents

Sawing method for separating components of semiconductor wafer or glass compound - using frozen liquid to secure wafer to base, and applying coolant for saw blade

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Abstract

The wafer is mounted on a base (10) acting as a chuck, the connection between them being made by freezing. The medium to be used for freezing is high purity water or deionised water freezing at a temp. between 0 and 50 deg.C. In the surface of the base are channels (18) guiding the saw blade which is cooled and lubricated by a sprayed on glucose solution which can also be used as the frozen medium. The medium is circulated through the base. USE/ADVANTAGE - For making ink jet printer heads. Blockage by particles produced by cutting operation is avoided.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trennsägen von scheibenförmigen Bauteilen aus einem Halbleiter(Wafer)/ Glas-Verbund, aus dem insbesondere Tintendruckköpfe gefertigt werden, wobei im Wafer-Verbund bereits Kanalstrukturen für Tinte oder dgl. vorhanden sind, die während des Trennsägens mit einem Spülmedium durchströmt werden. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung die­ ses Verfahrens, mit einem Spanntisch für einen scheibenförmi­ gen Halbleiter(Wafer)/Glas-Verbund mit darin enthaltenen Ka­ nalstrukturen.The invention relates to a method for cutting saws of disc-shaped components made of a semiconductor (wafer) / Glass composite, from which in particular ink printheads are made are, channel structures for Ink or the like are present during the sawing be flushed with a flushing medium. Next to it relates the invention also to a device for performing the This process, with a clamping table for a disc-shaped gene semiconductor (wafer) / glass composite with Ka contained therein channel structures.

Halbleiterscheiben, aus denen durch Trennsägen oder Durchsägen einzelne Chips gefertigt werden sollen, werden bisher für den Sägevorgang auf Klebefolien oder auf andere Substrate aufge­ klebt oder auch aufgewachst. Diese Substrate können dann ein­ schließlich des Wafers auf einem Spanntisch, dem sogenannten Chuck der Trennsäge, beispielsweise durch Vakuum oder auch durch mechanisches Spannen fixiert werden.Semiconductor wafers, from which by sawing or sawing So far, individual chips are to be manufactured for the Sawing process applied to adhesive films or other substrates sticks or also waxed up. These substrates can then be a finally the wafer on a clamping table, the so-called Chuck the saw, for example by vacuum or can be fixed by mechanical clamping.

Insbesondere die Herstellung eines Tintenspritzmoduls für ei­ nen Tintendruckkopf erfolgt aus einem scheibenförmigen Sili­ zium/Folien/Glas-Verbund, der durch Trennsägen bearbeitet wird. Bei diesem Bearbeitungsvorgang ist es notwendig, daß die Tintenkanalstruktur von einer Glukoselösung als Spülmedium durchströmt wird. Damit soll verhindert werden, daß Partikel in die Tintenkanäle eindringen und somit das Spritzmodul für die bestimmungsgemäße Verwendung unbrauchbar machen. Die Glu­ koselösung muß dafür durch den Chuck zur Unterseite des Wafer- Verbund es geführt werden. Über an geeigneter Stelle angebrach­ te Öffnungen im Spanntisch strömt die Glukoselösung durch die Tintenöffnungen in der Siliziumscheibe in die Tintenkammer des Spritzmoduls und von dort durch die Tintenkanäle nach außen.In particular, the manufacture of an inkjet module for egg NEN print head is made of a disc-shaped sili zium / foils / glass composite, which is processed by cutting saws becomes. In this machining process, it is necessary that the Ink channel structure from a glucose solution as a flushing medium is flowed through. This is to prevent particles penetrate the ink channels and thus the spray module for make the intended use unusable. The glu  For this purpose, the kosel solution must go through the chuck to the bottom of the wafer Composite it be led. Brought over at a suitable place openings in the clamping table, the glucose solution flows through the Ink openings in the silicon wafer in the ink chamber of the Spray module and from there through the ink channels to the outside.

Das Durchströmen der Tintenkanäle mit einem derartigen Spülme­ dium während des Trennsägens erfordert beim bisher angewandten Befestigungsverfahren, daß die Klebefolie, auf die der Wafer- Verbund aufgeklebt wird, eine entsprechende Lochstruktur auf­ weist. Letzteres hat Nachteile insbesondere deshalb, weil die Lochstruktur in der Klebefolie so hergestellt werden muß, daß sich beim Durchströmen keine Partikel vom Lochrand der Klebe­ folie lösen. Außerdem ist das Aufbringen des Wafer-Verbundes auf die Klebefolie sowie das Ablösen der Einzelchips, d. h. der fertigen Spritzmodule, umständlich. Ein unsachgemäßes Ablösen kann aber zu Schädigungen an den fertigen Spritzmodulen füh­ ren.The flow through the ink channels with such a flushing device dium during sawing requires the previously used Fastening method that the adhesive film on which the wafer Is bonded on, a corresponding hole structure points. The latter has disadvantages in particular because the Hole structure in the adhesive film must be made so that no particles from the hole edge of the adhesive when flowing through loosen the film. In addition, the application of the wafer composite on the adhesive film and the detachment of the individual chips, d. H. the manufacture injection modules, cumbersome. An improper detachment but can lead to damage to the finished injection modules ren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine zu­ gehörige Vorrichtung anzugeben, mit denen die Fixierung eines Wafer-Verbundes für eine mechanische Bearbeitung vereinfacht wird.The object of the invention is therefore to provide a method and to provide appropriate device with which the fixation of a Wafer composite simplified for mechanical processing becomes.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wafer- Verbund zum Trennsägen auf dem Spanntisch festgefroren wird. Zum Festfrieren des Wafer-Verbundes auf dem Spanntisch dient vorteilhafterweise ein Medium mit einem Gefrierpunkt zwischen 0 und 50°C, das nach der bestimmungsgemäßen Verwendung leicht, rückstandsfrei und umweltfreundlich vom Waferverbund sowie dem Spanntisch und den übrigen Gerätschaften entfernbar ist. Ein solches Medium ist insbesondere Wasser. Speziell de­ ionisiertes Wasser wird in der Halbleitertechnologie verwen­ det, da es die elektronischen Eigenschaften nicht beeinflußt. The object is achieved in that the wafer Composite for sawing is frozen on the clamping table. Used to freeze the wafer composite on the clamping table advantageously a medium with a freezing point between 0 and 50 ° C, according to the intended use light, residue-free and environmentally friendly from the wafer composite as well as the clamping table and other equipment is. Such a medium is especially water. Especially de Ionized water is used in semiconductor technology det, since it does not affect the electronic properties.  

Bei der zugehörigen Vorrichtung enthält der Spanntisch Kanäle, über die der Spanntisch in einem geschlossenen Kreislauf von einem Kühlmittel durchströmt und dadurch einschließlich eines über ein flüssiges Medium aufzufrierenden Wafer-Verbundes auf eine definierte Temperatur geregelt abkühlbar ist. Dazu weist der Spanntisch insbesondere einen Zulauf und damit verbunden Bohrungen mit Öffnungen an der Oberseite für ein durch die Ka­ nalstruktur des Spritzmoduls zu führendes Strömungsmedium, beispielsweise flüssige Glukose, auf.In the associated device, the clamping table contains channels, over which the clamping table in a closed cycle of flows through a coolant and thereby including one wafer composite to be frozen over a liquid medium a defined temperature can be cooled in a controlled manner. To do so the clamping table in particular an inlet and connected with it Holes with openings on the top for a through the Ka nal structure of the spray module flow medium to be guided, for example liquid glucose.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung. Es zeigenFurther details and advantages of the invention emerge from the following description of the figures of an embodiment for example based on the drawing. Show it

Fig. 1 eine Draufsicht eines auf einem Spanntisch applizier­ ten Wafers, Fig. 1 is a plan view of an on a clamping table applizier th wafer,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is a side view of the arrangement of FIG. 1 and

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 mit fertig­ gesägtem Spritzmodul, der insbesondere die Funktion eines durchströmten Spritzmoduls mit Tintenkanälen zeigt. Fig. 3 shows an enlarged detail of FIG. 2 with pre-sawn spray module, in particular the function displays a flow-through spray module with ink channels.

Die Figuren werden nachfolgend zusammen beschrieben:The figures are described below together:

In den Fig. 1 und 2 ist ein Wafer mit 1 bezeichnet, der konkret als scheibenförmiger Halbleiter/Glas-Verbund reali­ siert ist. Aus derartigen Wafern 1, bei denen bereits zwischen dem Halbleiter und dem Glas Zwischenräume als Kanäle ausgebil­ det sind, werden beispielsweise Spritzmodule für Tintendrucker gefertigt. Ein solches Spritzmodul ist im einzelnen in Fig. 3 erkennbar und insgesamt mit 5 bezeichnet. Es wird im wesentli­ chen von einer Siliziumschicht 2 und einer Glasschicht 3 be­ grenzt, welche einen Tintenkanal 4 für den bestimmungsgemäßen Gebrauch als Tinten-Spritzmodul einschließen. Die untere Öff­ nung des Spritzmoduls 5 ist mit 6 bezeichnet.In Figs. 1 and 2, a wafer is denoted by 1, which is concretised as a disc-shaped semiconductor / glass composite reali. From such wafers 1 , in which spaces are already formed as channels between the semiconductor and the glass, spray modules for ink printers are manufactured, for example. Such an injection module can be seen in detail in FIG. 3 and is designated 5 overall. It is essentially limited by a silicon layer 2 and a glass layer 3 , which include an ink channel 4 for the intended use as an ink spray module. The lower opening of the injection module 5 is designated by 6 .

Gemäß Fig. 2 ist der gesamte Wafer 1 mittels einer Wasser­ schicht auf einem Spanntisch 10 festgefroren. Ein derartiger Spanntisch 10 wird in der Praxis häufig als Chuck bezeichnet und weist für die vorgesehene Verwendung einerseits Kanäle 11, 12 zum Eintritt bzw. Austritt eines Kühlmittels und weiterhin einen Kanal 15 für den Eintritt eines Spülmediums auf. Dieses Spülmedium wird gemäß Fig. 3 über senkrecht geführte Bohrun­ gen 14 mit Öffnungen 16 in den Tintenkanal 4 des Spritzmoduls 5 überführt und dient zum Freihalten der feinen Kanalstruktu­ ren bei der Bearbeitung. Weiterhin ist eine Sprüheinrichtung 17 für eine Schmierung bzw. Kühlung des Wafer-Verbundes beim Trennsägen vorhanden. Schließlich weist der Chuck 10 im Raster eine Anzahl von sog. Freistichen 18 für das Sägeblatt auf, die entsprechend dem vorgegebenen Teilungsmaß für die aus dem Wa­ fer 1 herzustellenden Spritzmodule 5 vorgegeben sind.Referring to FIG. 2, the entire wafer 1 is frozen layer on a clamping table 10 by means of a water. Such a clamping table 10 is often referred to in practice as a chuck and, for the intended use, has channels 11 , 12 on the one hand for the entry or exit of a coolant and also a channel 15 for the entry of a flushing medium. This flushing medium is transferred according to FIG. 3 via vertically guided bores 14 with openings 16 into the ink channel 4 of the spray module 5 and serves to keep the fine channel structures clean during processing. Furthermore, a spray device 17 is provided for lubricating or cooling the wafer assembly during the sawing process. Finally, the chuck 10 has a number of so-called undercuts 18 for the saw blade, which are predefined in accordance with the predefined pitch for the spray modules 5 to be produced from the wa fer 1 .

Mit der beschriebenen Vorrichtung läßt sich der gesamte Wafer- Verbund 1 zum Trennsägen mittels Wasser auf dem Chuck 10 fest­ frieren. Als Medium zum Auffrieren wird voll entsalztes Wasser verwendet, das in der Praxis als VE-Wasser bezeichnet wird. Anstelle von Wasser können gegebenenfalls auch andere gefrier­ bare Medien verwendet werden. Wesentlich ist dabei, daß der Gefrierpunkt zwischen 0 und 50°C liegt, daß das Medium leicht, rückstandsfrei und umweltfreundlich von den fertigge­ stellten Chips und der gesamten Vorrichtung entfernbar ist so­ wie daß eine hinreichende chemische Verträglichkeit im festen wie im flüssigen Zustand mit dem Spritzmodul und dem Chuck vorliegt. With the device described, the entire wafer assembly 1 for cutting sawing by means of water can be frozen firmly on the chuck 10 . Demineralized water is used as the medium for freezing, which in practice is referred to as demineralized water. Instead of water, other freezable media can optionally be used. It is essential that the freezing point is between 0 and 50 ° C, that the medium is easy, residue-free and environmentally friendly to remove from the finished chips and the entire device, and that there is sufficient chemical compatibility in the solid and in the liquid state with the spray module and the Chuck is there.

Der anhand der Fig. 1 bis 3 im einzelnen beschriebene Spanntisch 10 kann von einem Kühlmedium über die Kanäle 11 und 12 in einem geschlossenen Kreislauf durchströmt und dadurch auf eine definierte Temperatur geregelt abgekühlt werden. Vom Zulauf 15 wird in den Bohrungen 14 mit den Öffnungen 16 an der Oberseite speziell eine durch die Kanalstruktur des Spritzmo­ duls 5 zu führende Glukoselösung bereitgestellt. Über die Zu­ führung 17 wird zusätzlich Glukoselösung als Kühlmittel beim Trennsägen aufgesprüht. Die Freistiche 18 gewährleisten, daß die Trennsäge den Spanntisch 10 bei Durchsägen des Wafer-Ver­ bundes 1 nicht beschädigt.The clamping table 10 described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 can be flowed through by a cooling medium via the channels 11 and 12 in a closed circuit and thereby cooled in a controlled manner to a defined temperature. From the inlet 15 , a glucose solution to be guided through the channel structure of the spray module 5 is specifically provided in the bores 14 with the openings 16 at the top. Via the guide 17 , glucose solution is additionally sprayed on as a coolant during sawing. The undercuts 18 ensure that the separating saw does not damage the clamping table 10 when sawing through the wafer bundle 1 .

Das Auffrieren des Wafer-Verbundes auf den Spanntisch erfolgt folgendermaßen: VE-Wasser wird auf den Spanntisch 10 aufge­ bracht und zwar derart, daß die Bohrungen 14 im Spanntisch 10 mit den Öffnungen 16 frei bleiben. Der Wafer 1 wird von oben so auf den Spanntisch 10 abgesenkt, daß eine exakte Zuordnung der Bohrungen 14 mit deren Öffnungen 16 zu den unteren Öffnun­ gen 6 der Kanäle 4 in der Siliziumscheibe 2 gewährleistet ist. In dieser Position wird der Wafer-Verbund gehalten. Gleichzei­ tig wird der Spanntisch vom Kühlmedium auf eine Temperatur un­ ter dem Gefrierpunkt des VE-Wassers gebracht. Es entsteht so eine Gefrierschicht 8.The freezing of the wafer composite on the clamping table is carried out as follows: Demineralized water is brought up on the clamping table 10 and in such a way that the holes 14 in the clamping table 10 with the openings 16 remain free. The wafer 1 is lowered from above onto the chuck table 10 in such a way that an exact assignment of the bores 14 with their openings 16 to the lower openings 6 of the channels 4 in the silicon wafer 2 is ensured. The wafer assembly is held in this position. At the same time, the clamping table is brought to a temperature below the freezing point of the demineralized water by the cooling medium. This creates a freeze layer 8 .

Der Wafer-Verbund 1 kann nun durch Trennsägen in einzelne Spritzmodule 5 getrennt werden. Bei diesem Vorgang wird durch die Bohrungen 14 im Spanntisch 10 und damit durch die Tinten­ kanäle 4 im Spritzmodul 5 eine Glukoselösung gespült, deren Gefrierpunkt unter der Zulauftemperatur des Kühlmediums liegt. Als Schmier- bzw. Kühlmittel beim Trennen wird ebenfalls eine solche Lösung verwendet, deren Gefrierpunkt unter der Zulauf­ temperatur des Kühlmediums liegt. The wafer assembly 1 can now be separated into individual injection modules 5 by means of saws. In this process, a glucose solution is rinsed through the holes 14 in the clamping table 10 and thus through the ink channels 4 in the spray module 5 , the freezing point of which is below the inlet temperature of the cooling medium. Such a solution is also used as a lubricant or coolant during separation, the freezing point of which is below the inlet temperature of the cooling medium.

Nach dem Trennvorgang werden die auf dem Spanntisch 1 angefro­ renen einzelnen Spritzmodule 5 mit Glukoselösung weiterge­ spült. Dadurch ist auch noch die interne Spülung der Tintenka­ nalstrukturen aktiv, so daß etwaige Fremdkörper entfernt wer­ den können. Nach Abschalten des Kühlkreislaufes erwärmt sich der Spanntisch und die einzelnen Spritzmodule 5 können pro­ blemlos entnommen werden.After the separation process, the individual injection modules 5 which have been frozen on the clamping table 1 are rinsed further with glucose solution. As a result, the internal flushing of the ink channel structures is also active, so that any foreign bodies can be removed. After switching off the cooling circuit, the clamping table heats up and the individual spray modules 5 can be removed easily.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist eine anwendungsfreundliche Handhabung eines insbesondere scheibenförmigen Wafer-Verbundes zwecks mechanischer weiterer Bearbeitung möglich. Beschädi­ gungen der zu fertigenden Bauteile sind weitgehend ausge­ schlossen.With the method described is an easy to use Handling a particularly wafer-shaped composite possible for further mechanical processing. Damaged conditions of the components to be manufactured are largely out closed.

Claims (14)

1. Verfahren zum Trennsägen von scheibenförmigen Bauteilen aus einem Halbleiter(Wafer)/Glas-Verbund, aus denen insbesondere Tintendruckköpfe gefertigt werden, wobei im Wafer-Verbundteil bereits Kanalstrukturen für Tinte oder dergleichen vorhanden sind, die während des Trennsägens mit einem flüssigen Medium durchströmt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wafer/Glas-Verbund zum Trennsägen auf einem Spanntisch festgefroren wird.1. A method for separating sawing disk-shaped components made of a semiconductor (wafer) / glass composite, from which in particular ink print heads are manufactured, channel structures for ink or the like already being present in the composite wafer part and being flowed through with a liquid medium during the cutting saw , characterized in that the wafer / glass composite for sawing is frozen on a clamping table. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Festfrieren des Wafer/Glas-Verbun­ des auf den Spanntisch ein Medium mit einem Gefrierpunkt zwi­ schen 0 und 50 °C verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized records that to freeze the wafer / glass compound the medium on the clamping table with a freezing point between between 0 and 50 ° C is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Festfrieren ein Medium ver­ wendet wird, das leicht, rückstandsfrei und umweltfreundlich vom Waferverbundteil sowie den übrigen Bauteilen entfernbar ist.3. The method according to claim 1 and 2, characterized ge indicates that a medium ver that is light, residue-free and environmentally friendly removable from the composite wafer part and the other components is. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Medium verwendet wird, das im festen wie im flüssigen Zustand eine chemische Verträglich­ keit mit dem Tintenspritzmodul und dem Spanntisch aufweist.4. The method according to claim 1 to 3, characterized ge indicates that a medium is used that A chemical compatibility in the solid and in the liquid state speed with the ink spray module and the clamping table. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Medium zum Festfrieren Wasser verwendet wird.5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that as a medium for Freeze water is used. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß deionisiertes Wasser (sog. VE-Wasser) verwendet wird. 6. The method according to claim 5, characterized indicates that deionized water (so-called deionized water) is used.   7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Gefrieren des Wassers ein Kühlmittel verwendet wird, mit dem der Spanntisch durch­ strömt wird.7. The method according to claim 5 or claim 6, characterized characterized that for freezing the water a coolant is used with which the tensioning table passes through is flowing. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kühlmittel eine Temperatur zwischen -5 und -10°C hat.8. The method according to claim 7, characterized records that the coolant has a temperature between -5 and -10 ° C. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flüssige Medium zum Durchströmen der Kanalstrukturen eine Glukoselösung ist.9. The method according to claim 1, characterized records that the liquid medium to flow through the channel structure is a glucose solution. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Trennsägen der Wafer/Glas-Verbund zusätzlich mit einer Glukoselösung als Kühl- bzw. Schmiermit­ tel besprüht wird.10. The method according to claim 1, characterized records that when sawing the wafer / glass composite additionally with a glucose solution as a coolant or lubricant tel is sprayed. 11. Verfahren nach Anspruch 9 und/oder Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glukoselö­ sung eine Temperatur von ca. - 2°C hat.11. The method according to claim 9 and / or claim 10, because characterized in that the glucose sol solution has a temperature of approx. - 2 ° C. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 11 mit einem Spanntisch für einen scheibenförmigen Halbleiter(Wafer)/Glas-Verbund mit da­ rin enthaltenden Kanalstrukturen, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spanntisch (10) Kanäle (11, 12) enthält, über die der Spanntisch (10) in einem geschlosse­ nen Kreislauf von einem Kühlmittel durchströmt und dadurch einschließlich eines über ein Medium (8) aufzufrierendes Spritzmodul (5) auf eine definierte Temperatur geregelt ab­ kühlbar ist. 12. An apparatus for performing the method according to claim 1 or one of claims 2 to 11 with a clamping table for a disk-shaped semiconductor (wafer) / glass composite with channel structures containing therein, characterized in that the clamping table ( 10 ) channels ( 11th , 12 ), via which the clamping table ( 10 ) flows through in a closed circuit by a coolant and can thus be cooled down to a defined temperature, including a spray module ( 5 ) to be frozen up via a medium ( 8 ). 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spanntisch (10) einen Zu­ lauf (15) und damit verbunden Bohrungen mit Öffnungen (16) an der Oberseite für ein durch die Kanalstruktur (4) des Spritz­ moduls (5) zu führendes Strömungsmedium, beispielsweise flüs­ sige Glukose, aufweist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the clamping table ( 10 ) to a run ( 15 ) and associated holes with openings ( 16 ) on the top for a through the channel structure ( 4 ) of the spray module ( 5 ) leading flow medium, for example liquid glucose, has. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spanntisch (10) Freistiche (8) zum Eingriff einer Trennsäge enthält.14. The method according to claim 12, characterized in that the clamping table ( 10 ) contains undercuts ( 8 ) for engaging a cutting saw.
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