DE69011751T2

DE69011751T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Markierung und Spaltung von monokristallinen halbleitenden Plättchen.

Info

Publication number: DE69011751T2
Application number: DE69011751T
Authority: DE
Inventors: Gerard Petroz
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-05
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2010-06-06
Also published as: JPH0342855A; US5174188A; FR2648274A1; EP0402230A1; DE69011751D1; FR2648274B1; EP0402230B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Markieren und Spalten von Plättchen bzw. Scheiben aus monokristallinem Halbleitermaterial.
Sie wird vor allem angewandt zur Markierung von Bezugsrichtungen auf Scheiben aus monokristallinem Halbleitermaterial geringer Härte sowie zum Spalten von derartigen Scheiben.
Unter "geringer Härte" versteht man eine Härte von höchstens gleich 500 KNOOP-Einheiten und unter großer Härte versteht man eine Härte von mehr als 500 KNOOP-Einheiten.
Man kennt schon eine Spalttechnik monokristalliner Scheiben. Nach dieser Technik beginnt man, um eine solche monokristalline Scheibe zu spalten, mit dem Anreißen einer Linie bzw. eines Strichs mittels eines geeigneten Diamanten auf der Aktivseite oder Vorderseite der Scheibe. Diese Fläche ist die, auf der Halbleiterbauelemente ausgebildet sind. Die Linie kann durchgehend oder unterbrochen sein. Nach dem Ziehen dieser Linie wendet man ein Verformungsverfahren an, um die Scheibe entzwei zu brechen, entsprechend der auf ihr gezogenen Linie. Zu diesem Zweck wird die Scheibe auf einer weichen Unterlage angeordnet und man fährt mit einer Walze über diese Scheibe, mit einem angemessenen, zum Bruch führenden Druck. Es ist zu beachten, daß das Spalten von monokristallinen Scheiben ein genaues Anzeichnen der Spaltebenen voraussetzt. Man weiß, daß die Scheiben aus monokristallinem Silicium zu diesem Zweck mit ein oder zwei Anflachungen versehen sind.
Diese bekannte Spalttechnik wurde im wesentlichen entwickelt für Materialien wie Silicium und Galliumarsenid, d.h. für Materialien von großer Härte. Spaltmaschinen sind übrigens im Handel erhältlich und ersetzen in bestimmten Fällen die traditionellen Diamantsäge-Schneidmaschinen.
Es ist zu beachten, daß Schneidbahnen oder Spaltbahnen, die nichtbehandelte Zonen darstellen, d.h. keine Halbleiterelemente enthalten, vorgesehen sind auf den Scheiben für das Anreißen, auf jeder Bahn, von einer Linie, die ein Spalten erlaubt, derart, daß die auf der Scheibe ausgebildeten Halbleiterbauelemente nicht beschädigt werden. Die Breite dieser Bahnen ist in der Größenordnung von 100 um, was einen Platzverlust auf den Scheiben bedeutet.
Außerdem, die klassische Spalttechnik, die darin besteht, eine Linie anzureißen auf einer Scheibe und diese dann zu spalten mittels eines Verformungsverfahrens auf einer weichen Unterlage, eignet sich wegen der Beschädigungen des Kristallgefüges, die verursacht werden durch diese Verformung, nicht für Halbleitermaterialien von geringer Härte.
Die vorliegende Erfindung hat eine Beseitigung der vorhergehenden Nachteile zur Zielsetzung, indem sie ein Verfahren und eine Vorrichtung vorschlägt, um die Bezugsrichtungen auf Scheiben aus monokristallinem Halbleitermaterial von geringer Härte zu markieren und um solche Scheiben mit einer großen Genauigkeit zu spalten, was ermöglicht, auf den besagten Scheiben Spaltbahnen oder -zonen vorzusehen, deren Breite wesentlich kleiner als 100 um ist und z.B. in der Größenordnung von 10 um sein kann.
Durch FR-A-1 566 090 (SIEMENS AG) kennt man ein Verfahren zum Trennen von Halbleiterkomponenten, hergestellt auf demselben kristallinen Substrat, ohne daß man die Kristallqualität verändert. Nach diesem Verfahren teilt man das kristalline Substrat mittels Linien, gebildet durch in seine Rückseite geätzte Kerben längs der Grenzen zwischen den verschiedenen, auf dem Substrat hergestellten Halbleiterbauelementen, wonach man dieses Substrat durch ein mechanisches Trennverfahren teilt.
Außerdem kennt man durch FR-A-2 046 933 die klassische Spalttechnik, um Spinellscheiben zu spalten.
Genaugenommen hat die vorliegende Erfindung zunächst ein Markierungsverfahren einer Bezugsrichtung auf einer Scheibe aus einem monokristallinen Material geringer Härte und das Spalten dieser Scheibe zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- man erzeugt einen Eindruck auf der als Vorderseite bezeichneten Seite der Scheibe, der Seite, auf der Halbleiterbauelemente ausgebildet sind oder später ausgebildet werden, und in einem Bereich dieser Vorderseite, der als nicht nutzbarer Bereich bezeichnet wird, einem Bereich, der keines der genannten Bauelemente trägt oder später tragen wird, wobei der Eindruck auf diesem nicht nutzbaren Bereich zumindest eine Richtung hervorgebt, aus der man die Bezugsrichtung ableitet,
- man markiert diese Bezugsrichtung mit einem Strich auf dem nichtnutzbaren Bereich und,
- wenn die Bezugsrichtung einer Richtung entspricht, in der man die Scheibe spalten kann, spaltet man diese, indem man auf der anderen, als Rückseite bezeichneten Seite der Scheibe und in einem Bereich dieser Rückseite, der unter dem genannten, nichtnutzbaren Bereich liegt, entsprechend der Bezugsrichtung einen Strich zur Spaltung anreißt, um die Scheibe in diesem nichtnutzbaren Bereich, der für diesen Zweck vorgesehen ist, zu spalten.
Man kann nämlich vorsehen, die Scheibe zu spalten, indem man in der Bezugsrichtung eine Spaltlinie anreißt in dem zu diesem Zweck vorgesehenen nichtnutzbaren Bereich.
Jedoch induziert das Anreißen einer Linie auf der Scheibe sehr große Spannungen in dem Material, aus dem die Scheibe besteht, und diese Spannungen, die lokalisiert sind, verursachen die Trennung der Scheibe in zwei Teile. In der unmittelbaren Umgebung ist das Kristallgefüge gestört, insbesondere in den monokristallinen Materialien geringer Härte.
Man sieht also, daß das Anreißen der Spaltlinie, nicht auf der Nutzseite oder Vorderseite der Scheibe sondern auf der entgegengesetzten Seite oder Rückseite, die Störungen des Kristallgefüges auf der Vorderseite der Scheibe, auf der sich die Halbleiterbauelemente befinden, auf ein Minimum reduziert, da diese Störung auf der Rückseite stattfindet und folglich weitestmöglich entfernt von der Vorderseite. Dies ermöglicht, auf der Vorderseite der Scheibe Spaltbahnen oder -zonen von geringer Breite vorzusehen (weniger als 100 um, z.B. 10 um).
Die Erfindung wird angewandt bei Scheiben aus monokristallinem Material, entnommen aus der Gruppe, die CdTe, CdHgTe, InP, InSb, AlGaAs umfaßt und mehr allgemein die monokristallinen Halbleitermaterialien von geringer Härte, die zu den Gruppen II-VI und III-V gehören.
Die durch Bildung des Eindrucks hervorgehobene Richtung kann parallel zu Gleitebenen des Materials sein, wobei dieses Material senkrecht zu diesen Gleitebenen verlaufende Spaltebenen ausweist und die gewählte Bezugsrichtung dann senkrecht ist zu der durch Bildung des Eindrucks hervorgehobenen Richtung.
Der Eindruck kann einer von der Art sein wie die, die verwendet werden für Mikrohärtetests von Materialien.
Die vorliegende Erfindung hat auch eine Vorrichtung zum Markieren einer Bezugsrichtung auf einer Scheibe aus einem monokristallinen Halbleitermaterial geringer Härte und zum Spalten dieser Scheibe zum Gegenstand, dem Anspruch 5 entsprechend.
Die Einrichtungen zur Bildung des Eindrucks und zum Anreißen können umfassen:
- Trägereinrichtungen der Scheibe, wobei diese letztere mit ihrer anderen Seite, genannt Rückseite, auf diesen Trägereinrichtungen ruht, diese Trägereinrichtungen verschoben werden können in Richtung einer ersten Achse und einer zweiten Achse, senkrecht zur ersten, die Trägereinrichtungen außerdem drehbar sind um eine dritte Achse, die senkrecht ist zur ersten und zur zweiten Achse, und parallelverschiebbar zu dieser dritten Achse,
- Halteeinrichtungen der Scheibe auf den Trägereinrichtungen,
- mikroskopische Beobachtungseinrichtungen der Vorderseite der Scheibe in Richtung einer Visierachse, die parallel ist zur dritten Achse und die versehen ist mit Einrichtungen zum Bestimmen der ersten und der zweiten Achse, wobei diese Beobachtungseinrichtungen wenigstens eine mikroskopische Beobachtungsoptik umfassen, und
- ein Werkzeug zum Erzeugen des Eindrucks und zum Anreißen der Linie, wenn die Trägereinrichtungen in einer der Richtungen der ersten und der zweiten Achse verschoben werden.
Die Trägereinrichtungen können einen ersten, in Richtung der ersten, zweiten und dritten Achse verschiebbaren Träger umfassen, und einen zweiten Träger, drehbar um die dritte Achse, der auf dem ersten Träger angebracht ist und der die Halteeinrichtungen der Scheibe trägt.
Das Werkzeug zum Erzeugen des Eindrucks und zum Anreißen der Linie kann fest verbunden sein mit der Beobachtungsoptik, wobei die aus diesem Werkzeug und aus dieser Optik gebildete Einheit derart beweglich ist, daß man abwechselnd die Beobachtungsoptik und das Werkzeug in der Visierachse anordnen kann.
Die Einrichtungen zum Anreißen einer Spaltlinie können ein Anreißwerkzeug umfassen, das unter den genannten Trägereinrichtungen angeordnet ist und das parallel zur ersten, zweiten und dritten Achse verschiebbar ist, wobei die Trägereinrichtungen eine Durchbohrung aufweisen für den Durchgang des Anreißwerkzeugs und die Halteeinrichtungen der Scheibe fähig sind, deren Abheben zu verhindern, wenn das Anreißwerkzeug gegen sie drückt.
Die Visierachse kann außerdem versehen sein mit Einrichtung zum Bestimmen von wenigstens einer Spaltrichtung.
Schließlich, aus Gründen der Druckgleichmäßigkeit, ist das Werkzeug zum Erzeugen des Eindrucks und zum Anreißen der Linie vorzugsweise so vorgesehen, daß es einen kugelförmigen Eindruck auf der Scheibe erzeugt.
Man sieht also, daß die vorliegende Erfindung mit ein und derselben Vorrichtung ermöglicht, kristallographische Richtungen zu bestimmen, Bezugsrichtungen zu markieren hinsichtlich einer späteren Behandlung von monokristallinen Scheiben geringer Härte und derartige Scheiben zu spalten. Wie man in der Folge sehen wird, ermöglicht die erfindungsgemäße, mit Einrichtungen zum Anreißen einer Spaltlinie auf der Rückseite der Scheibe versehene Vorrichtung ebenfalls, sehr harte monokristalline Halbleitermaterialien zu spalten, wie etwa Si und AsGa.
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung von rein beispielhaften und keinesfalls einschränkenden Ausführungsbeispielen, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
- die Figuren 1A und 1B zeigen schematisch Eindrücke, die man erfindungskonform herstellt und die von derselben Art sind wie die, die verwendet werden für die Mikrohärtetests des Typs VICKERS bzw. des Typs ROCKWELL,
- die Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer bei der Erfindung verwendbaren Vorrichtung,
- die Figuren 3 und 4 sind schematische Ansichten von Ausführungsbeispielen eines Markierungsorgans, verwendbar in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung,
- die Figur 5 zeigt schematisch einen Schritt eines erfindungskonformen Markierungsverfahrens, ausgeführt in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung,
- die Figur 6 ist eine schematische Ansicht der Spalteinrichtungen, mit denen die in Figur 2 dargestellt Vorrichtung für die Anwendung der Erfindung ausgestattet ist,
- die Figur 7 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels von Halteeinrichtungen der Scheibe in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung,
- die Figur 8 zeigt schematisch eine Scheibe, die Spaltbahnen aufweist und die gespalten werden kann mittels den in Figur 6 dargestellten Einrichtungen,
- die Figur 9 zeigt schematisch Einrichtungen zum Bestimmen von Spaltrichtungen, mit denen die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung ausgestattet sein kann, und
- die Figur 10 zeigt schematisch eine Scheibe aus einem monokristallinem Halbleitermaterial großer Härte, die versehen ist mit Spaltbahnen und in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung gespalten werden kann mittels der in Figur 6 dargestellten Einrichtungen.
In der Folge wird eine spezielle Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Genaugenommen kann diese Vorrichtung hergestellt werden aus einem klassischen, auf geeignete Weise modifizierten Lichtmikroskop oder, allgemeiner, aus jedem mikroskopischen Beobachtungssystem, ausgerüstet mit Verschiebungs-Drehungs-Einrichtungen.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Markieren einer Bezugsrichtung auf einer Scheibe aus einem monokristallinen Halbleitermaterial geringer Härte beginnt man, indem man auf der Vorderseite der Scheibe und in einem nichtnutzbaren Bereich dieser Vorderscheibe einen Eindruck erzeugt. Dieser Eindruck ist von derselben Art wie jene, die bei den Mikrohärtetests verwendet werden und eine Deformierung des Umgebungsgefüges verursachen, wobei diese Deformierung kristallographische Ebenen oder Mikro-Spalteinrisse zum Vorschein bringt, mit denen man auf der Scheibe eine Bezugsrichtung bestimmen kann, wie man in der Folge sehen wird.
Die Figuren 1A und 1B zeigen solche Eindrücke 1. In diesen Figuren sind diese Eindrücke 1 ausgebildet in Materialien des Typs CdHgTe oder CdTe-111. Die Erzeugung eines Eindrucks bringt auf der Oberfläche der Scheibe Gruppen von Gleitebenen des Typs 110 zum Vorschein. Diese Gruppen tragen die Referenzen 2, 4, 6 in den Figuren 1A und 1B. Jede Ebene einer Gruppe bildet einen Winkel von 60º mit einer Ebene einer anderen Gruppe. Eine Bezugsrichtung, die man auf der Scheibe markieren will, ist - auf deren Oberfläche - die Spur einer Spaltebene. Die Spaltebenen des Typs 110 sind senkrecht zu der Oberfläche der Scheibe und ebenfalls senkrecht zu den Ebenen, die sich verschoben haben in der Nähe der den Eindruck erzeugenden Einwirkung. Diese Ebenen des Typs 110, die sich verschoben haben, sind bei ungefähr 35º von der Oberfläche der Scheibe. Man hat in den Figuren 1A und 1B Spaltebenen dargestellt, die die Referenzen 8, 10, 12 tragen und die jeweils senkrecht sind zu den Ebenengruppen 2, 4, 6. Die Bezugsrichtungen, die die Referenzen 9, 11, 13 tragen, sind jeweils parallel zu den Ebenen 8, 10, 12 und durchlaufen, in den Beispielen der Figuren 1A und 1B, den Mittelpunkt des Eindrucks.
Um einen Eindruck zu erzeugen, kann man eine pyramidenförmige oder konische Diamantspitze verwenden, wie sie benützt wird für die Prüfungen des Typs VICKERS (Figur 1A), jedoch ist es aus Gründen der Druckgleichmäßigkeit vorzuziehen, eine kugelförmige Diamantspitze zu verwenden, wie sie für die Prüfungen des Typs ROCKWELL verwendet wird (Figur 1B).
Die bei der Erfindung verwendbare Vorrichtung, die schematisch in Figur 2 dargestellt ist, umfaßt ein klassisches Lichtmikroskop 13a. Dieses Mikroskop umfaßt wenigstens ein Okular 14, versehen mit einem Fadenkreuz 16 (s. Figur 5), wobei die beiden Arme des Kreuzes senkrechte Achsen X bzw. Y definieren. Das Mikroskop umfaßt eine Visierachse Z, senkrecht zu den Achsen X und Y, die durch den Mittelpunkt des Fadenkreuzes läuft. Das Mikroskop umfaßt außerdem einen Trägeraufbau 22, in der Folge einfach Platine 22 genannt, verschiebbar in den Achsen X, Y und Z und unter dem Revolverkopf 20 des Mikroskops befindlich. Für die Anwendung der Erfindung fügt man dem Mikroskop 13a eine Platine 24 hinzu, die angebracht wird auf der Platine 22 und die auf dieser drehbar ist um eine Achse T (s. Figur 7), die parallel ist zu der Achse Z. Es ist auf dieser Platine 24, wo man eine Scheibe 26 befestigt, die man erfindungskonform markieren will.
Der Revolverkopf 20 trägt normalerweise mehrere Vergrößerungsobjektive 28. Jedoch wird für die Anwendung der Erfindung eines dieser Objektive ersetzt durch eine Diamantspitze 30, die dazu dient, den Eindruck in die Scheibe zu erzeugen. Die verbleibenden Objektive 28 haben unterschiedliche Vergrößerungen, z.B. x5, x10, x20 und x50. Der Revolverkopf 20 ist so drehbar, daß man wahlweise eines der Objektive oder die Diamantspitze in die Visierachse Z bringen kann, wobei dann die optische Achse dieses Objektivs oder die Achse der Diamantspitze zusammenfällt mit dieser Visierachse Z.
Außerdem ist, wie man in Figur 3 sieht, der Revolverkopf abgeändert, um eine Verschiebung der Diamantspitze 30 parallel zur Visierachse Z zu ermöglichen, wenn diese Diamantspitze sich in der Visierachse Z befindet. Zu diesem Zweck ist ein geeigneter Sitz 32 in dem Revolverkopf 20 vorgesehen, und die Diamantspitze 30 ist parallelverschiebbar in diesem Sitz 32. Wie man in der Folge sehen wird, übt man mittels der Diamantspitze einen bestimmten Druck auf die Scheibe aus. Dazu bringt man in dem Sitz 32 eine geeignete Feder 34 an, die einerseits gegen den Boden des Sitzes 32 drückt und andererseits gegen das Ende der Spitze 30, das dem den Diamant tragenden Ende entgegengesetzt ist. Wie man in Figur 3 sieht, weist der Sitz 32 eine Innenschulter auf, gegen die das genannte Ende drückt, wobei dieses letztere breiter ist als der Rest der Spitze 30. Somit kann man einen kalibrierten Druck ausüben. Bei einer nichtdargestellten Variante wird der Druck gesteuert mittels eines Druckmeßfühlers.
Bei einer anderen, in Figur 4 schematisch dargestellten Ausführungsvariante ist die Diamantspitze feststehend in bezug auf den Revolverkopf 20 und die Scheibe 26 ist auf der Platine 24 angebracht mittels einer elastischen Unterlage 36, und der durch die Diamantspitze 30 ausgeübte Druck wird gesteuert durch einen Druckmeßfühler 38, der eingefügt ist zwischen die Scheibe 26 und die Platine 24.
Zu diesem Zweck kann die elastische Unterlage 36 eine Bohrung enthalten, wobei der Druckmeßfühler 38 auf der Platine 24 angeordnet ist, im Innern dieser Bohrung, und der Teil des Fühlers 38, der druckempfindlich ist, selbstverständlich Kontakt hat mit der Scheibe 26.
Selbstverständlich sieht man im Falle der Verwendung eines Druckmeßfühlers nicht dargestellte Einrichtungen vor, die dem Benutzer der Vorrichtung anzeigen, daß der Druck erreicht ist, der nicht überschritten werden darf.
Nun wird erläutert, wie man den Eindruck in der Scheibe erzeugt. Während diese Scheibe auf der Platine 24 angeordnet und gehalten wird, wobei die Rückseite der Scheibe gegen diese letztere gedreht ist, betrachtet man die Vorderseite dieser Scheibe mittels eines geeigneten Objektivs 28 des Revolverkopfs 20, und man verschiebt die Platine 22 durch entsprechende Translationen in den Achsen X und Y, um in Richtung der Achse Z einen nichtgenutzten Bereich der Vorderseite der Scheibe 26 festzustellen, in dem man den Eindruck erzeugen möchte. Man dreht dann den Revolverkopf 20 derart, daß sich die Diamantspitze 30 in der Achse Z befindet, und man verschiebt die Platine 22 parallel in Richtung Z-Achse, um die Scheibe 26 nach oben zu bewegen, bis der gewünschte Eindruck erzeugt ist.
Man erhält dann einen Eindruck, der z.B. von der Art ist wie jener, der dargestellt ist in der Figur 1A oder der Figur 1B. Anschließend ist es möglich eine Bezugsrichtung zu markieren (von der Art der Richtungen 9, 11, 13) auf dem zu diesem Zweck vorgesehenen, nichtgenutzten Bereich der Scheibe. Dazu senkt man die Platine 22 wieder ab, dreht den Rebolverkopf, um das Objektiv 28 wieder in der Visierachse Z anzuordnen und, unter der Annahme, daß der nichtgenutzte Bereich eine Bahn ist parallel zur X-Achse (festgelegt durch das Fadenkreuz 16), dreht man die Platine 24 so, daß die Ebenen von einer der Gruppen 2, 4, 6 parallel sind zur Y- Achse (festgelegt durch das Fadenkreuz 16), so daß die Spaltebenen parallel sind zur X-Achse und daß die gewählte Bezugsrichtung, z.B. die Richtung 13, der Spaltebene 12 entsprechend, zusammenfällt mit der X-Achse des Fadenkreuzes 16, wobei diese Richtung die gemeinsame Mittelsenkrechte der Segmente ist, die die entsprechenden Gleitebenen 4 verkörpern. Anschließend verwendet man die Diamantspitze 30, um die Bezugsrichtung zu markieren. Zu diesem Zweck ordnet man durch Rotation des Revolverkopfs 20 die Diamantspitze 30 wieder auf der Visierachse Z an, bewegt die Platine 22 wieder nach oben in ihre vorhergehende Position und man führt eine Verschiebung der Platine 22 und folglich der Scheibe 26 in Richtung X-Achse durch. Die Bezugsrichtung ist somit durch eine Linie in dem nichtgenutzten Bereich markiert.
Diese Bezugsrichtung kann benutzt werden als Positionierungsreferenz von Masken oder um die Scheibe zu spalten, auf der Vorderseite von dieser, in der so markierten Richtung. Zu diesem Zweck verwendet man wieder die Diamantspitze 30, um in der Bezugsrichtung eine Spaltlinie anzureißen durch erneutes Parallelverschieben der Platine 22 in Richtung X-Achse, was eine Trennung der Scheibe 26 in zwei Teile zur Folge hat.
Wie schon erwähnt, macht ein Spalten der Scheibe auf ihrer Vorderseite Schneidbahnen von großer Breite erforderlich wegen der Störung, die induziert wird durch das Spalten auf der die Halbleiter-Bauelemente tragenden Seite der Scheibe. Daher spaltet man die Scheibe erfindungskonform von ihrer Rückseite her. Zu diesem Zweck ist das Mikroskop, das man verwendet, mit zusätzlichen Einrichtungen versehen, die in der Folge beschrieben werden. Es sei erwähnt, daß die Spaltung erzielt werden kann durch Anreißen einer durchgehenden oder unterbrochenen Linie auf der Rückseite der Scheibe, parallel zu den Spaltebenen und in einem geeigneten Bereich dieser Rückseite. Das Spaltwerkzeug kann, beispielsweise aber nicht einschränkend, einen Schneiddiamanten umfassen. Der Vorteil eines solchen Diamanten beruht auf der Qualität seiner Schneide, seiner Härte und seiner Verschleißfestigkeit.
Um die Scheibe von ihrer Rückseite her zu spalten versieht man das in der Vorrichtung der Figur 2 dargestellte Mikroskop mit einer Diamantschneidspitze 40 (Figur 6), deren Achse U parallel ist zu der Achse Z und die sich unterhalb der Platine 22 befindet. Diese Diamantspitze 40 ist auf eine erste Platine 42 montiert, die eine Parallelverschiebung der Spitze 40 in Richtung der Achsen X und Y zuläßt. Diese Platine 42 ist ihrerseits auf eine weitere Platine 44 montiert, die parallelverschiebbar ist in Richtung Z-Achse. Außerdem enthält der Aufbau aus den Platinen 22, 24 eine Mittelbohrung, deren Achse parallel ist zur Z-Achse und deren Größe (der Durchmesser im Falle einer kreisförmigen Bohrung) ausreicht, um die Diamantspitze 40 durchzulassen und um die Verschiebungen dieser Spitze 40 in Richtung der Achsen X und Y zuzulassen, für die richtige Positionierung dieser Spitze 40 und das Anreißen der Spaltungslinie.
Die Platine 24, die in der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung verwendet wird, kann 360º um sich selbst drehen und umfaßt eine Nonius-Feineinstellung mit einer Genauigkeit von einer Winkelminute.
In der Figur 7 sind schematisch Halteeinrichtungen des Musters 26 auf der Platine 24 dargestellt. Es handelt sich um Spannflansche 46, die die Scheibe 26 halten, indem sie auf die Kanten der Vorderseite von dieser drücken. Diese Vorderseite ist somit mit keinem Träger in Kontakt. In dem in Figur 7 dargestellten Beispiel hat die Scheibe 26 eine rechteckige Form und die Durchbohrungen der Platinen weisen ebenfalls eine rechteckige Form auf. Man verwendet zwei Spannflansche 46, die jeweils auf zwei Seiten der Scheibe drücken, die parallel sind zu zwei Seiten der Durchbohrung. Die Scheibe ruht durch ihre beiden anderen Seiten auf der Platine 24.
Man sieht außerdem, daß die Spanneinrichtungen vorgesehen sind, um das Abheben der Scheibe 26 im Laufe des Anreißens der Spaltlinie auf der Rückseite der Scheibe zu verhindern, wobei die Endflächen der Flansche 46, die gegen die Kanten der Vorderseite der Scheibe stoßen, nach oben schräg sind.
Nun wird erklärt, wie eine Scheibe von ihrer Rückseite her gespalten wird. In Figur 8 ist schematisch eine zu spaltende Scheibe mit z.B. kreisrunder Form dargestellt. Man sieht auf ihrer Vorderseite Spaltbahnen 50, die zueinander parallel sind. Es können auch andere Spaltbahnen 52 vorhanden sein, parallel zueinander und senkrecht zu den Bahnen 50. In den Bereichen der Vorderseite der Scheibe, die begrenzt sind durch die Kreuzungen der Bahnen, befinden sich Halbleiter-Bauelemente 54, die man voneinander trennen will durch eine den verschiedenen Bahnen entsprechende Spaltung der Scheibe.
Um dies durchzuführen, reißt man Spaltlinien 56 an auf der Rückseite der Scheibe und unterhalb der verschiedenen Bahnen.
Es wird nun erläutert, wie man auf der Rückseite der Scheibe eine Spaltlinie anreißt, unterhalb einer Spaltbahn, die vorgesehen wurde auf der Vorderseite dieser Scheibe. Es sei darauf hingewiesen, daß die elastische Unterlage, die mit Bezug auf die Figur 4 beschrieben wurde und die verwendet werden kann, um einen Eindruck zu erzeugen und um eine Bezugsrichtung auf der Vorderseite der Scheibe anzureißen, nicht geeignet ist zum Anreißen der Spaltlinie. Folglich, wenn man diese elastische Unterlage vorher zusammen mit dem Fühler 38 verwendet hat, demontiert man diese Einheit und bringt auf der Platine 24 Spanneinrichtungen für die Scheibe an, z.B. von der Art wie beschrieben mit Bezug auf die Figur 7.
Nachdem man ein Objektiv 28 des Revolverkopfs 20 in der Visierachse z angeordnet hat, beginnt man mit der Durchführung der Parallelverschiebungen der Platine 42, die die Diamantspitze 40 trägt, so daß die Achse U dieser Spitze 40 zusammenfällt mit der Visierachse Z und der Diamant sich folglich auf dieser Visierachse befindet.
Außerdem sei darauf hingewiesen, daß man vor dem Spalten der Scheibe die Parallelität des Fadenkreuzes und der zukünftigen Linie überprüft durch das Anreißen einer Linie auf einem Versuchsmuster, dann durch "Ausrichten" des Fadenkreuzes 16 (angenommen drehbar um die Z-Achse) auf dieser Versuchslinie.
Man kann außerdem das Fadenkreuz 16 mit Referenzen für die Markierung einer Spaltrichtung versehen. Im Falle des in den Figuren 1A und 1B dargestellten Beispiels können derartige Referenzen aus drei Linien 58 bestehen, die um 120º gegeneinander winkelversetzt sind und sich im Mittelpunkt des Fadenkreuzes 16 treffen (für monokristalline Materialien des Typs 111), wobei eine der Linien 58 zusammenfällt mit der X-Achse des Fadenkreuzes, wie in Figur 9 zu sehen.
Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung mit einem Bewegungs- oder Druckmeßfühler 60 ausgestattet ist, der starr verbunden ist mit der Platine 44 (Figur 6) und vorgesehen ist, die Anreißverhältnisse auf der Scheibe zu überwachen. Der empfindliche Teile 62 dieses Fühlers 60 stützt sich auf der Platine 22 ab, wenn sich die Platine 44 nach oben bewegt, wobei der Fühler 60 so eingestellt ist, daß er ein Signal liefert, das dem Benutzer meldet, daß durch die Diamantspitze 40 ein ausreichend großer Druck auf die Rückseite der Scheibe ausgeübt wird. Man kann einen Fühler 60 wählen, der Verschiebungen bis auf ± 1 Mikrometer genau feststellt.
Um die Spaltlinie anzureißen, verfährt man also folgendermaßen: man ordnet die Scheibe auf der Platine 24 an, auf der sie mittels Flanschen 46 festgehalten wird, selbstverständlich mit der Rückseite der Scheibe gegen die Platine 24. Man betrachtet mittels des Objektivs 28 des Revolverkopfs die Bahn, entsprechend der man die Scheibe spalten möchte. Durch entsprechende Verschiebungen der Platine 22 parallel zu den Achsen X und Y und einer entsprechenden Rotation der Platine 24 um die Achse T, richtet man die betreffende Bahn derart aus, daß die X-Achse des Fadenkreuzes 16 sich im wesentlichen auf der Mittellinie dieser Bahn befindet und der Mittelpunkt des Fadenkreuzes sich an einem Ende der besagten Bahn befindet. Man bewegt dann die Platine 24 nach oben, bis der Diamant der Spitze 40 einen ausreichend großen Druck auf die Rückseite der Scheibe ausübt, dann verschiebt man diese parallel in Richtung X-Achse durch Parallelverschiebung der Platine 22 in Richtung dieser X-Achse, so daß die Spaltlinie längs der besagten Bahn angerissen wird, was zur Spaltung der Platte führt. Die visuelle Überwachung der Vorderseite im Laufe des Anreißens auf der Rückseite ermöglicht, dieses Anreißen anzuhalten, sobald die Spaltung sichtbar wird.
Anzumerken ist, daß die Leistungen der Vorrichtung abhängen von der mechanischen Genauigkeit der Parallelverschiebungen in den Achsen X, Y und Z. Zum Beispiel ermöglicht die soeben mit Bezug auf die Figuren beschriebene Vorrichtung, die an ein Mikroskop adaptiert ist, Stäbe bzw. Streifen (barettes) von 150 um Breite zu erhalten, ausgehend von einem CdTe-Streifen von 2,5 mm Breite und 400 um Dicke.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, monokristalline Halbleitermaterialien geringer Härte zu spalten sowie dünne Schichten aus derarigen Materialien, gebildet auf Substraten, ebenfalls hergestellt aus diesen Materialien, und ebenfalls Muster aus solchen Materialien zu spalten, um sie mittels Elektronenmikroskopie zu betrachten.
Aufgrund seiner Genauigkeit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, integrierte Schaltungen nach dem Spalten aneinanderzusetzen unter Beibehaltung der Implantationsteilung ihrer aktiven Bauelemente.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ebenfalls, Scheiben aus monokristallinem Halbleitermaterial großer Härte, wie etwa Silicium, von ihrer Rückseite her mit einer Positionierungsgenauigkeit von einigen Mikrometern zu spalten. Man sieht in Figur 10 eine solche Scheibe, die auf ihrer Vorderseite versehen ist mit einem Netz von Schneidbahnen 61 und wenigstens einer Anflachung, parallel zu Bahnen 61, auf bekannte Weise. Die Bahnen 61 begrenzen Bereiche, in denen Halbleiterbauelemente 64 ausgebildet sind. Das Spalten in Richtung einer der Bahnen 61 erfolgt durch Anreißen, z.B. mittels eines Diamanten, einer Spaltlinie auf der Rückseite der Scheibe und in Richtung einer Linie 66, unterhalb der betreffenden Bahn befindlich, wonach die Scheibe auf einer weichen Unterlage in zwei Teile zerbrochen wird, zum Beispiel mittels einer Walze.

Claims

1. Verfahren zur Markierung einer Bezugsrichtung auf einem Plättchen eines monokristallinen Halbleitermaterials, welches eine Härte von höchstens 500 Knoop-Einheiten hat, und zur Spaltung dieses Plättchens, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Man erzeugt einen Eindruck (1) auf der als Vorderseite bezeichneten Seite des Plättchens (26), der Seite, auf der Halbleiter-Bauelemente (54) ausgebildet sind oder später ausgebildet werden, und in einem Bereich (52) dieser Vorderseite, der als nicht nutzbarer Bereich bezeichnet wird, einem Bereich, der keines der genannten Bauelemente trägt oder später tragen wird, wobei der Eindruck auf diesem nicht nutzbaren Bereich zumindest eine Richtung hervorhebt, aus der man die Bezugsrichtung (9, 11, 13) ableitet,

- man markiert diese Bezugsrichtung mit einem Strich auf dem nicht nutzbaren Bereich und,

- wenn die Bezugsrichtung (9, 11, 13) einer Richtung entspricht, in der man das Plättchen spalten kann, spaltet man dieses, indem man auf der anderen, als Rückseite bezeichneten Seite des Plättchens und in einem Bereich dieser Rückseite, der unter dem genannten nicht nutzbaren Bereich liegt, entsprechend der Bezugsrichtung einen Strich zur Spaltung anreißt, um das Plättchen in diesem nicht nutzbaren Bereich, der für diesen Zweck vorgesehen ist, zu spalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen aus einem monokristallinen Material hergestellt ist, das in der Gruppe gewählt ist, die CdTe, CdHgTe, InP, InSb und AlGaAs umfaßt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Erzeugen des Eindrucks hervorgehobene Richtung parallel zu Gleitebenen (2, 4, 6) des Materials ist, wobei dieses Material Spaltungsebenen (8, 10, 12) hat, die senkrecht zu diesen Gleitebenen sind, und daß die Bezugsrichtung senkrecht zu der durch Erzeugung des Eindrucks hervorgehobenen Richtung ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindruck erzeugt wird mit einem Werkzeug nach Art der Werkzeuge, die für die Prüfungen der Mikrohärte von Materialien verwendet werden.

5. Vorrichtung zur Markierung einer Bezugsrichtung auf einem Plättchen (26) eines monokristallinen Halbleitermaterials geringer Härte und zur Spaltung dieses Plättchens, wobei die Bezugsrichtung (9, 11, 13) einer Richtung entspricht, in der man das Plättchen spalten kann, wobei die Vorrichtung Einrichtungen (13a, 22, 24, 30) zu Erzeugung eines Eindrucks und zum Anreißen umfaßt, die vorgesehen sind

- zur Erzeugung eines Eindrucks auf einer als Vorderseite bezeichneten Seite des Plättchens, der Seite, auf der Halbleiter-Bauelemente (54) ausgebildet sind oder später ausgebildet werden, und in einem Bereich (52) dieser Vorderseite, der als nicht nutzbarer Bereich bezeichnet wird, einem Bereich, der keines der genannten Bauelemente trägt oder später tragen wird, wobei der Eindruck auf diesem nicht nutzbaren Bereich zumindest eine Richtung hervorhebt, aus der man die Bezugsrichtung ableitet, und

- zum Anreißen eines Strichs, der dazu vorgesehen ist, diese Bezugsrichtung zu markieren, auf dem nicht nutzbaren Bereich,

wobei diese Vorrichtung ferner Einrichtungen (40, 42, 44) umfaßt, die geeignet sind, auf der anderen, als Rückseite bezeichneten Seite des Plättchens und in einem Bereich dieser Rückseite, der unter dem genannten nicht nutzbaren Bereich liegt, einen Strich zur Spaltung in der Bezugsrichtung anzureißen, um das Plättchen in diesem nicht nutzbaren Bereich, der für diesen Zweck vorgesehen ist, zu spalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung eines Eindrucks und zum Anreißen umfassen:

- Trageeinrichtungen (22, 24) für das Plättchen (26), wobei dieses mit der Rückseite auf den Trageeinrichtungen aufliegt, während die Trageeinrichtungen nach einer ersten Achse (X) und einer zweiten, zur ersten senkrechten Achse (Y) verschiebbar sind und diese Trageeinrichtungen ferner um eine dritte Achse (T), welche senkrecht zur ersten und zur zweiten Achse ist, drehbar sind und parallel zu dieser dritten Achse verschiebbar sind,

- Einrichtungen (46) zum Festhalten des Plättchens auf den Trageeinrichtungen,

- Einrichtungen (13a) zur mikroskopischen Beobachtung der Vorderseite des Plättchens in einer Ziellinie (Z), die parallel zur dritten Achse (T) ist und die mit Einrichtungen (16) zum Bestimmen der ersten und zweiten Achse versehen ist, wobei diese Einrichtungen zur Beobachtung mindestens eine Optik (28) zur mikroskopischen Beobachtung umfassen, und

- ein Werkzeug (30), das geeignet ist, den Eindruck zu erzeugen und den Strich anzureißen, wenn die Trageeinrichtungen nach einer der ersten und zweiten Achse verschoben werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trageeinrichtungen einen ersten beweglichen Träger (22), welcher nach der ersten, der zweiten und der dritten Achse verschiebbar ist, und einen zweiten Träger (24) umfassen, welcher um die dritte Achse drehbar ist, auf dem ersten Träger befestigt ist und die Einrichtungen (46) zum Halten des Plättchens trägt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (30), das geeignet ist, den Eindruck zu erzeugen und den Strich anzureißen, mit der Beobachtungsoptik (28) fest verbunden ist, wobei die aus diesem Werkzeug und dieser Optik gebildete Anordnung in der Weise beweglich ist, daß man abwechselnd die Beobachtungsoptik und das Werkzeug in die Ziellinie (Z) stellen kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die geeignet sind, einen Strich zur Spaltung anzureißen, ein Anreißwerkzeug (40) umfassen, das unter genannten Trageeinrichtungen (22, 24) angeordnet ist und das parallel zur ersten (X), zweiten (Y) und dritten Achse verschiebbar ist, daß die Trageeinrichtungen eine Bohrung umfassen, die den Durchgang des Anreißwerkzeugs ermöglichen, und daß die Einrichtungen (46) zum Festhalten des Plättchens dazu geeignet sind, wenn das Anreißwerkzeug gegen das Plättchen drückt, dessen Aufstehen zu verhindern.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziellinie (Z) ferner mit Einrichtungen (58) zum Bestimmen mindestens einer Spaltungsrichtung versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (30), das geeignet ist, den Eindruck zu erzeugen und den Strich anzureißen, dazu vorgesehen ist, einen Einschlag von sphärischer Form auf dem Plättchen zu erzeugen.