DE69534098T2

DE69534098T2 - Verfahren und vorrichtung zum anritzen und/oder brechen von halbleiterplättchen

Info

Publication number: DE69534098T2
Application number: DE69534098T
Authority: DE
Inventors: R. James TURNER
Original assignee: DYNATEX INTERNAT Inc SANTA ROS; DYNATEX INTERNATIONAL (INC) SANTA ROSA
Current assignee: DYNATEX INTERNAT Inc SANTA ROS; DYNATEX INTERNATIONAL (INC) SANTA ROSA
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2015-01-13
Also published as: EP0740598B1; IL112346A; AU1567895A; ATE291529T1; IL112346A0; US5820006A; EP0740598A4; EP0740598A1; DE69534098D1; WO1995019247A1; TW273633B; JPH09510927A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein den Bereich der Materialverarbeitung und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anritzen und Brechen von Halbleiter-Wafern und dergleichen in einzelne Halbleiterplättchen.
Bei der Fertigung von mikroelektronischen Vorrichtungen wie z.B. integrierten Schaltkreisen werden mehrere hundert oder mehr derartiger Vorrichtungen auf einem einzelnen Halbleiter-Wafer erzeugt. Der Wafer wird unter Verwendung von Halbleiter-Anritz- und -Brucheinrichtungen in einzelne Bausteine getrennt.
Eine Wafer-Trenneinrichtung umfasst Drehsägen zum Sägen von Wafern sowie Anritzwerkzeuge mit scharfen Spitzen. Sowohl die Sägen als auch die Anritzwerkzeuge können über die Wafer-Oberfläche gezogen werden, um eine Linie oder Linien anzuritzen, entlang der der Wafer schließlich zu einzelnen Halbleiterplättchen gebrochen wird, wie beschrieben. Ein Beispiel der Trenneinrichtung vom Anritzungstyp mit scharfer Spitze ist in dem US-Patent Nr. 4 095 344 „Scribe Tool And Mount Therefore" von James W. Loomis gezeigt und beschrieben.
Das US-Patent Nr. 5 174 188 beschreibt auch eine Vorrichtung zum Anritzen von monokristallinen Halbleitermaterialien. Diese Vorrichtung umfasst eine Diamant-Schneidespitze, die auf einer Platte für eine Bewegung entlang der X- und der Y-Achsen in Bezug auf das Halbleitermaterial montiert ist. Das Halbleitermaterial oder der Wafer ist auf einer weiteren Platte montiert, die sich um eine Achse senkrecht zu den X- und der Y-Achsen drehen kann. Die Diamant-Schneidespitze ist unter dem Halbleiter-Wafer montiert und ritzt Linien an die hintere Fläche des Halbleiter-Wafers, wo nach der Wafer auf einer weichen Unterlage z.B. unter Verwendung einer Walze gebrochen wird.
Die Wafer-Brucheinrichtung umfasst das, was in dem US-Patent Nr. 3 920 168 „Apparatus For Breaking Semiconductor Wafers" von Barrie F. Regan et al.; und dem US-Patent Nr. 4 653 680 „Apparatus For Breaking Semiconductor Wafers And The Like" von Barrie F. Regan gezeigt und beschrieben ist.
Das US Patent-Nr. 4 653 680 beschreibt eine Vorrichtung mit einem Wafer-Halter, der in Bezug auf einen Brecharm mit einer Messerschneide beweglich ist. Der Brecharm mit der Messerschneide wird betätigt, um einen Schlag oder Stoß auf die hintere Oberfläche des Wafers entlang jeder von den Wafer-Anritzlinien auszuüben, um so den Wafer zu brechen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird der Wafer während des Anritzens direkt unter dem Anritzwerkzeug durch den Impulsstab mit einer scharfen Kante unterstützt. Dies setzt die obere Oberfläche des Wafers während des Anritzens unter Spannung.
Die Anritz-/Bruchvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen einen auf einer Basiseinheit montierten X-Tisch, der unter Computersteuerung eines X-Richtungs-Motors in der X-Richtung vor und zurück bewegbar ist. Ein Y-Tisch ist über dem X-Tisch montiert und ist unter Computersteuerung durch einen Y-Richtungs-Motor in der Y-Richtung relativ zu dem X-Tisch vor und zurück bewegbar. Eine Waferhalte-Aufnahme ist auf dem Y-Tisch für eine Drehbewegung unter Computersteuerung eines Theta-Richtungs-Motors um eine Achse senkrecht zu den Oberflächen der X- und Y-Tische montiert. Diese Waferhalte-Aufnahme wird nachfolgend mitunter auf Grund der Winkeldrehung als der „Theta-Tisch" bezeichnet. Die Waferhalte-Aufnahme ist im Wesentlichen ein über einem in den X- und dem Y-Tischen ausgebildeten Kammerhohlraum montierter kreisringförmiger Ring. Der X-Tisch trägt den Y-Tisch und die Waferhalte-Aufnahme für eine Bewegung entlang der X-Achse zwischen zwei separaten Stationen: der Anritzstation und der Bruchstation. An der Anritzstation ist ein Anritzmodul über der Waferhalte-Aufnahme montiert. An der Bruchstation ist ein Amboss über der Waferhalte-Aufnahme angeordnet. Ein Impulsstab mit einer unter der Waferhalte-Aufnahme montierten geraden scharfen oberen Kante wird durch den X-Tisch gemeinsam mit der Waferaufnahme sowohl zu der Anritz- als auch zu der Bruchstation transportiert.
Während des Anritzens befördert die Waferhalte-Aufnahme einen Wafer zu der Anritzstation, zu welchem Zeitpunkt die obere scharfe Kante des Impulsstabes sich hebt, um eine Kraft gegen die untere Oberfläche des Wafers entlang einer Linie in der X-Richtung aufzubringen und die obere Oberfläche des Wafers unter Spannung zu setzen. Während die obere Oberfläche des Wafers unter Spannung ist, wird der Wafer relativ zu dem Diamant-Anritzer in der X-Richtung bewegt, um den Wafer in einer Linie direkt über der länglichen scharfen Kante des Impulsstabes anzuritzen. Nach Beendigung eines einzelnen Anritzschrittes wie beschrieben ziehen sich der Impulsstab und das Anritzwerkzeug von der Wafer-Oberfläche zurück, der Wafer wird einen vorbestimmten Abstand in der Y-Richtung versetzt und das vorhergehende Verfahren wird wiederholt, um eine durch einen programmierten Y-Abstand von der ersten Anritzlinie getrennte zweite Anritzlinie in der X-Richtung zu ziehen. Dieses Verfahren wird dann wiederholt, bis das gesamte gewünschte Anritzen in der ersten Richtung beendet ist.
Die kreisringförmige Waferaufnahme (Theta-Tisch) wird dann um 90° gedreht und das Verfahren wiederholt, um den Wafer entlang Linien anzuritzen, die senkrecht zu dem ersten Satz von Anritzungen verlaufen.
Sobald das Anritzen abgeschossen ist, bewegt der X-Tisch den Impulsstab und die Waferaufnahme entlang der X-Achse zu der Bruchstation unter dem Amboss. In dieser Position wird der Amboss zu einem vorbestimmten Abstand über dem Wafer bewegt, und der Y-Tisch bewegt den Wafer in der Y-Richtung, um seine erste Anritzlinie über der scharfen Kante des Impulsstabes und unter dem Amboss anzuordnen. Sobald er derart positioniert ist, wird der Impulsstab nach oben gezwungen, um die Wafer-Anritzlinie zwischen den Amboss und die scharfe Kante des Impulsstabes zu drücken und dadurch den Wafer entlang dieser Anritzlinie zu brechen. Nach der Beendigung des Brechens wird der Impulsstab zurückgezogen und die Waferaufnahme wird einen programmierten Y-Abstand bewegt, um die nächste benachbarte Anritzlinie in Ausrichtung mit der scharfen Kante des Impulsstabes zu bringen. Sobald die Ausrichtung erfolgt ist, wird der Impulsstab wieder nach oben gegen den Boden des Wafers getrieben, um den Wafer entlang der zweiten Anritzlinie zu brechen. Dieses Verfahren wird wiederholt, bis alle Anritzlinien in der zweiten Richtung gebrochen worden sind. Der Theta-Tisch dreht dann die Aufnahme um 90 Grad und das gleiche Verfahren wird wiederholt, um alle Anritzlinien senkrecht zu den zuerst gebrochenen Anritzlinien zu brechen.
Alle vorangegangenen Bewegungen werden durch einzelne Motoren unter Steuerung eines 8051 Mikroprozessor-Computersystems angetrieben, wodurch die vorangegangenen Verfahren mit hoher Präzision und ohne Eingriff eines Bedieners durchgeführt werden können. Zum Beispiel umfasst das Anritzmodul einen aus einem Linearantriebs-Aktuator und einem Positionsgeber bestehenden Elektromotor, der das Diamantspitzen- Anritzwerkzeug des Moduls in einer linearen Richtung unter Motorsteuerung in Richtung zu und von der Wafer-Oberfläche weg bewegt. Darüber hinaus ist eine Kraftmesszelle zwischen der Linearantriebs-Aktuatorwelle und dem Diamantspitzen-Schneidewerkzeug eingesetzt. Somit kann sowohl die Position der als auch die durch das Diamantspitzen-Schneidewerkzeug aufgebrachte/n Kraft relativ zu der Wafer-Oberfläche bestimmt, codiert und danach mit hoher Präzision gesteuert werden.
Ausrichtungen der Waferposition gegenüber der Anritz- und Bruchvorrichtung werden mittels eines 80386 Mikroprozessor-Computersystems durchgeführt, das eine Farbvideokamera, eine Videobildsteuereinheit und einen Videomonitor umfasst. Alle auf dem Monitor optisch festgestellten Fehlausrichtungen können durch den Bediener von Hand korrigiert werden oder durch den 80386 Computer unter Verwendung von Bildmustererkennungs-Softwareverfahren automatisch korrigiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist, um einen Kontakt mit der oberen Oberfläche (die den integrierten Schaltkreis trägt) des Wafers zu vermeiden, der Amboss über dem Wafer während des Bruchverfahrens beseitigt und durch eine ergänzende Waferhalte-Aufnahme unter der Wafer-Oberfläche ersetzt. Diese ergänzende Aufnahme bringt einen Unterdruck auf den Wafer in dem Bereich auf, der die zu brechende Anritzlinie umgibt, d.h. in dem Bereich des Auftreffpunkts des Impulsstabes gegen die untere Oberfläche des Wafers. Dies beschränkt eine Aufwärtsbewegung des Wafers während des Bruchverfahrens, ohne die obere Oberfläche des Wafers zu berühren. Diese Ausführungsform ist insbesondere für hochempfindliche Vorrichtungen wie z.B. Air-Bridges geeignet.
Der Bediener hat die Option, das System in einem von vier Modi zu bedienen: 1) Einstellmodus, 2) Nur Anritzen, 3) Nur Brechen, und 4) Anritzen und Brechen.
Während des Einstellmodus wird das 8051-Mikroprozessor-Steuersystem aktiviert, um die Betriebsparameter des Systems betreffende Daten zu bestimmen und/oder zu empfangen und in einem Speicher zu speichern, die folgende umfassen: Verweilzeit, Ambosshöhe, Wafer-Größe, auf den Impulsstab aufgebrachte Kraft, auf den Wafer während des Anritzens aufzubringende Kraft, Spalt zwischen dem Wafer-Impulsstab und dem Amboss, Wafer-Dicke, Anritzungs-Ausdehnung, Impulsstabhöhe, Anritzwinkel, Anritzgeschwindigkeit, Kanten-Annäherungsgeschwindigkeit und Anritzungstyp.
Während des Modus Nur Anritzen werden alle Maschinenparameter automatisch auf der Grundlage von in dem nicht flüchtigen RAM gespeicherter Information eingestellt und das Anritzverfahren wird automatisch wie oben beschrieben ohne Eingriff durch den Bediener durchgeführt.
Im Modus Nur Brechen werden alle Maschinenparameter automatisch auf der Grundlage von in dem nicht flüchtigen RAM gespeicherter Information eingestellt und das Bruchverfahren wird automatisch wie oben beschrieben ohne Eingriff durch den Bediener durchgeführt.
Im Modus Anritzen und Brechen werden alle erforderlichen Anritz- und Bruchparameter automatisch auf der Grundlage von in dem nicht flüchtigen RAM gespeicherter Information eingestellt und die Anritz- und Bruchverfahren werden kontinuierlich, automatisch, wie oben beschrieben, ohne Eingriff durch den Bediener durchgeführt.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung erlaubt, dass das Anritzen und Brechen eines Wafers an der gleichen Waferaufnahme mit einem einzigen Gerät durchgeführt wird.
Darüber hinaus ist die Ausrüstung computergesteuert, so dass die Anritz- und Bruchfunktionen automatisiert sind. Tatsächlich sind alle Anritz- und Bruchparameter, umfassend das Positionieren des Diamant-Schneidewerkzeugs, voll programmierbar, so dass ein Wafer ohne Eingriff des Bedieners vollständig verarbeitet (d.h. angeritzt und gebrochen) werden kann. Diese volle Programmierbarkeit macht die Vorrichtung insbesondere für ein automatisches Einlegen von Wafer-Kassetten geeignet. Es erleichtert auch eine ISO 9000 Zertifizierung.
Da der Winkel des Diamant-Schneidewerkzeugs mit einem Motor gesteuert ist, kann sogar der Winkel des Diamant-Schneidewerkzeugs in den Speicher programmiert und von dem Mikroprozessor gesteuert werden. Dies ist insbesondere insofern nützlich, als es die Notwendigkeit von Bedienereinstellungen an den Anritz-/Bruchsteuerungen mit mühsamen mechanischen Maschineneinstellungen beim Wechsel zwischen Wafer-Typen eliminiert.
Da die Kraft des Diamant-Anritzwerkzeuges motorgesteuert ist, erlaubt dies, dass die Werkzeugkraft in den Speicher programmiert und von einem Mikroprozessor gesteuert werden kann.
Überdies ist, da die Kraft des Anritzwerkzeuges durch einen Linearmotor gesteuert ist, die Anritzkraft unabhängig von der Diamant-Position. Mit anderen Worten, der Linearmotor erzeugt eine Kraft, die die an dem Anritzwerkzeugmechanismus durch die Schwerkraft erzeugte Kraft ausgleicht; somit berücksichtigt die programmierte Anritzkraft selbst dieses Element der Schwerkraft. In der Ausführungsform, in der eine Kraftmesszelle zwischen dem Anritzwerkzeug und dem Linearmotor angeordnet ist, kann die Kraftmesszelle verwendet werden, um die Anritzkraft zu überwachen.
Das Anritzwerkzeug selbst wird verwendet, um die Position des Anritzers relativ zu dem Wafer zu überwachen. Das Diamantwerkzeug wird mit einem Wegsensor positioniert, der die Kante des Wafers detektiert. Sobald die Wafer-Kante detektiert ist, wird die Anritzsteuerung von einer Positionsregelung zu einer Kraftregelung geändert.
Da das Anritzwerkzeug innerhalb der Welle eines Linearlagers montiert ist, eliminiert dies Änderungen in dem Winkel des Diamantwerkzeuges mit Änderungen in der Diamantwerkzeughöhe, d.h. mit Änderungen in der Wafer-Dicke.
Während des Anritzens wird der Wafer direkt unter dem Anritzwerkzeug durch den scharfkantigen Impulsstab unterstützt. Dies setzt die obere Oberfläche des Wafers während des Anritzens unter Spannung, was in einer dünneren, feineren Anritzlinie resultiert. Diese Spannung kann durch Ändern der Höhenposition des Impulsstabes variiert werden.
Die Anritzanordnung, Videokamera und Ambossanordnung sind auf einer Linie senkrecht zu der Markierung des Wafers angeordnet; und die Kameralinse ist zwischen dem Anritzmodul und dem Amboss-Bruchmechanismus angeordnet. Diese Anordnung minimiert den Weg des Tisches in der X-Richtung; erlaubt dem Bediener, den Anritzpunkt zu sehen, während das Anritzen vor sich geht; und erlaubt beim Einstellen die genaue Ausrichtung des anzuritzenden Wafers mit Hilfe einer Videokamera, um den genauen Punkt an dem Wafer zu identifizieren und zu sehen, wo während des Anritzens der Anritzpunkt aufgebracht werden wird. Ein Fadenkreuz wird auf dem Videoschirm erzeugt, um die Ausrichtung des Anritzers und der Wafer-„Straße" zu erlauben.
Um die Tatsache zu korrigieren, dass die Schneidekante des Diamantwerkzeugs und die Kante des Impulsstabes immer versetzt sind (d.h., nie perfekt in der gleichen Ebene ausgerichtet), lernt die Software die Versetzung und verwendet dann diese Information, um die Versetzung zu korrigieren, indem sie während des Brechens eine Einstellung an der Y-Position des Wafers vornimmt. Auf diese Weise trifft der Impulsstab immer direkt unter dem Anritzer auf, selbst wenn das Diamantwerkzeug tatsächlich nicht mit dem Impulsstab ausgerichtet sein mag.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt es, den tatsächlichen genauen Winkel der Schneidekante des Schneidewerkzeuges in den Speicher zu programmieren. Somit kann der Anritzwerkzeugwinkel mittels Computer eingestellt werden, um Schwankungen in den Schneidekantenwinkeln von Werkzeug zu Werkzeug auszugleichen, damit für ein gleichmäßiges Anritzen von Werkzeug zu Werkzeug gesorgt ist.
Die Vorrichtung weist einen Zähler auf, der den Abstand den das Schneidewerkzeug angeritzt hat, aufzeichnet. Dies erlaubt es dem Bediener zu erkennen, wenn ein Schneidewerkzeug das Ende seiner vorbestimmten Nutzungsdauer erreicht hat, so dass es umgerüstet, wieder geschärft oder ausgetauscht werden kann. Da das System der vorliegenden Erfindung zwischen Kantenannäherung und tatsächlichem Anritzen unterscheidet, stellt es ein genaueres Ablesen der durch ein bestimmtes Schneidewerkzeug gesamte angeritzte Distanz bereit, als Systeme, die nur die durchlaufene gesamte X-Distanz aufzeichnen.
Anritzungen können auf oder weg von dem Wafer mit gleichem Ergebnis beginnen, da der Diamant nicht mit dem Anritzen beginnt, bis das Werkzeug erfasst, dass es sich auf der Oberfläche des Wafers befindet.
Da sich der Wafer unter Motorsteuerung entlang der X-(Anritz-)Achse bewegt, kann das System die Drehzahl des Motors und wiederum die Geschwindigkeit des Anritzens steuern. Es kann auch den Diamanten an jeder beliebigen Position positionieren und Kantenanritzungen durchführen und Anritzungen von bekannten Distanzen zu überspringen.
Mit der Kantendetektion und -steuerung der X-Achse kann der Wafer im Umriss bearbeitet und seine Abmessungen können bestimmt werden, wodurch die Zeitverschwendung eliminiert wird, während das Diamantwerkzeug sich dem Wafer annähert. Das Anritzen kann an der Kante des Wafers beginnen.
Mit der Kantendetektion kann das System Kantenanritzungen von exakter Länge durchführen. Es kann auch ein Anritzen an der Oberfläche des Wafers überspringen, sowie ein kontinuierliches Standard-Anritzen durchführen.
Der 80 386 Mikroprozessor-Computer mit Videoabbildungsvermögen verleiht dem System die Fähigkeit, ein digitalisiertes Bild des Wafers zu digitalisieren und auf dem Videomonitor anzuzeigen. Dieses Wafer-Bild kann dann mit einem computergenerierten Fadenkreuz oder einem anderen visuellen Bezugssystem überlagert werden. Dies wiederum erlaubt es dem Bediener, eine Testanritzung an dem Wafer vorzunehmen, ein digitalisiertes Bild der Anritzung auf dem Schirm zu beobachten, das Fadenkreuz über die Testanritzung zu legen und die Position dieses Fadenkreuzes in dem Speicher aufzuzeichnen. Bevor eine zusätzliche Anritzung vorge nommen wird, wird die Position des Fadenkreuzes auf der/dem anzuritzenden Linie oder Weg überlagert, wodurch sichergestellt wird, dass die nächsten Anritzungen genau auf der gewünschten Linie durchgeführt werden. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, dass ein Bediener die Y-Position einstellt, während er den Wafer und das Fadenkreuz auf dem Monitor betrachtet; oder es kann automatisch durch den Computer mit herkömmlichen Bildmustererkennungsverfahren geschehen.
Im Vergleich zum Säge-Anritzen bringen das/die Anritz-/Bruchverfahren und -Vorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung der Wafer-Ausbeute mit sich. Wafer können schneller verarbeitet werden als mit anderen Vorrichtungen, mit weniger Rissbildung und Restspannung. Die Straßenbreiten werden verringert, was eine höhere Wafer-Dichte zulässt. Die Probleme mit gefährlichem Abfall in Verbindung mit arsenkontaminiertem Abwasser von Sägeverfahren werden vermieden.
Die alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine unter der Wafer-Oberfläche angeordnete ergänzende Unterdruckaufnahme verwendet, welche den Amboss über der Wafer-Oberfläche ersetzt, erlaubt ein Brechen von Wafern, ohne die obere Wafer-Oberfläche zu berühren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische vordere Aufrissansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Anritz-/Bruchvorrichtung.
2 ist eine Draufsicht des Bedienfelds der Anritz-/Bruchvorrichtung von 1.
3A ist eine schematische Darstellung der in den 1–8 gezeigten Vorrichtung mit der Basis, dem X-Tisch, dem Y-Tisch, der Waferaufnahme, dem Impulsstab, dem Anritzmodul, der Kamera und dem Amboss, wenn die Waferaufnahme sich in der Anritzstation befindet.
3B ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von 3A, wobei die Waferaufnahme sich in der Bruchstation befindet.
4 ist eine perspektivische vordere Aufrissansicht der Anritz-/Bruchvorrichtung von 1, wobei bestimmte Teile weggebrochen und entfernt sind, um die Beziehung des Anritzmoduls, des Ambosses, des Impulsstabes und der Waferaufnahme zu veranschaulichen, während die Vorrichtung sich in der Bruchposition befindet.
5 ist eine perspektivische Ansicht von oben des X-Tisches und seiner X-Y-Montagelager entsprechend der in den 1–4 gezeigten Vorrichtung.
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Unterdruck-Waferaufnahme, des Anritzmoduls, des Impulsstabes und des Ambosses der in 1 gezeigten Vorrichtung, während diese Komponenten sich in der Anritzposition befinden, wobei das Anritzmodul in der 5-Uhr-Position eingestellt ist. Diese Ansicht umfasst keinen Wafer, so dass die Impulsstabanordnung deutlich zu sehen ist.
7 zeigt die Vorrichtung von 6 mit einem Wafer in Position auf der Unterdruckaufnahme.
8 ist eine schematische Schnittdarstellung des in 6 gezeigten Anritzmoduls, welche die Beziehung des Linearmotors, der Kraftmesszelle und des Diamantspitzen-Anritzwerkzeugs in der Anordnung zeigt. Diese Darstellung zeigt auch eine zwischen dem Anritzer und dem Linearmotor montierte Kraftmesszelle zum Messen der auf den Wafer gerichteten Anritzwerkzeugkraft.
9 ist eine schematische Aufrissansicht im Schnitt der ergänzenden zum Brechen von Wafern in dem „berührungslosen Modell", d.h., bei entferntem Amboss, verwendeten Unterdruckaufnahme.
10A ist ein Flussdiagramm des Verfahrens für den Modus Nur Anritzen.
10B ist eine Fortsetzung von 10A.
11 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Wechseln des Diamantspitzen-Werkzeuges des Anritzmoduls mit der Korrektur der Y-Versetzung.
12 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Erfassen der Wafer-Höhe mit der Spitze des Anritzwerkzeuges.
13 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Positionieren des Impulsstabes.
14 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Einlegen und/oder Ausgeben eines Wafers von der Waferaufnahme.
15 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens für den Modus Nur Brechen.
16 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens für den Modus Anritzen und Brechen.
17 ist ein schematisches Blockdiagramm des elektronischen Steuersystems für alle Komponenten des Anritz-Bruchsystems der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Zunächst sollte einzusehen sein, dass viele Einzelheiten im Aufbau der Bruchvorrichtung der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Bezug auf die X-, Y- und Theta-Tische, den Impulsstab, den Amboss und die Waferaufnahmeanordnungen die gleichen und/oder ähnlich jenen sind, die in dem gemeinsam erteilten US-Patent Nr. 4 653 680 an Barrie Regan, „Apparatus For Breaking Semiconductor Wafers And The Like" gezeigt und beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung fügt der Regan-Bruchvorrichtung unter anderem ein Anritzvermögen hinzu und motorisiert und computerisiert die Anritz- und Bruchverfahren, so dass die Vorrichtung, falls gewünscht, sowohl das Anritzen als auch das Brechen auf der gleichen Vorrichtung ohne einen Eingriff durch den Bediener bewerkstelligen kann.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in den 1– 10 eine erste Ausführungsform der mechanischen Vorrichtung 2 des An ritz-Bruchsystems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Von außen gesehen, wie in 1, ist die Anritz-Bruchvorrichtung 2 auf einer von einem äußeren Gehäuse 4 abgedeckten Basis(Chassis)-einheit 6 getragen. Der anzuritzende und/oder zu brechende Wafer 34 ist auf einer an der vorderen oberen Oberfläche der Vorrichtung 2 angeordneten Unterdruck-Waferhalte-Aufnahme 18 getragen. Ein Wafer-Anritzmodul 20 ist direkt über dem Wafer 34 montiert. Das Anritzmodul 20 umfasst ein Diamantspitzen-Schneidewerkzeug („Anritzer") 24, das sich abwärts in Richtung der Wafer-Oberfläche in der „fertig zum Anritzen"-Position, d.h., unter einem Fünf-Uhr-Winkel, erstreckt. Eine Farbvideokamera 14 ist über dem Anritzmodul 20 an einem vertikalen Arm 8 montiert, wobei die Kamera 14 abwärts auf die obere Oberfläche des Wafers 34 fokussiert ist. Eine Bruchambossanordnung 26 ist rechts von dem Anritzmodul 20 angeordnet. Ein elektronisches Bedienfeld 10 mit einer Tastatur 11 ist rechts von dem Anritzer-/Wafer-/Ambossbereich angeordnet. Ein Farbvideomonitor 12 sitzt auf der oberen hinteren Fläche des Gehäuses 4. Der Schirm des Monitors 12 weist einen Menübalken 13 auf, der sich über seinen unteren Rand erstreckt. Der obere Bereich 17 des Monitorschirms zeigt ein vergrößertes digitalisiertes Bild 35 des Wafers 34 an, wie von der Kamera 14 gesehen. Wie aus dem vergrößerten Wafer-Bild 35 ersichtlich, umfasst der Wafer eine Anzahl von rechtwinkligen integrierten Schaltvorrichtungen 1a, die in Reihen und Spalten angeordnet und durch schmale vertikale und horizontale Bahnen oder „Straßen" 1b getrennt. In dem Gesamtsystem umfasst, aber in 1 nicht gezeigt, ist ein frei stehendes 80386 Mikroprozessor-Computersystem, das das Videokamerabild des Wafers digitalisiert und dieses Bild auf dem Monitor 12 anzeigt. Das 80386 Computersystem umfasst eine Floppy Disk und eine Tastatur oder andere vergleichbare Speicher- und Eingabevorrichtungen.
Es sind ein 8051-System und Komponenten wie in 17 genau beschrieben umfasst.
Die 3A und 3B stellen eine kurze Übersicht der mechanischen Hauptelemente der Anritz-/Bruchvorrichtung 2 und ihres Betriebes bereit. 3A zeigt die Vorrichtung 2, wobei die Waferaufnahme 18 an der Anritzstation „S", d.h. unter dem Anritzmodul 20 und der Videokamera 14 angeordnet ist. Es ist ersichtlich, dass die Basis 6 feststehend ist. Der X-Tisch 9 ist auf der Basis für eine Links-rechts (X)-Bewegung montiert. Der Y-Tisch 3 ist auf dem X-Tisch 9 für eine Vor-zurück (Y)-Bewegung montiert. Die Waferaufnahme 18 (gelegentlich auch als der „Theta-Tisch" bezeichnet) ist auf dem Y-Tisch 3 für eine Drehbewegung in der θ-Richtung montiert. Das Anritzmodul 20, die Kamera 14 und der Amboss 26 sind alle an dem hinteren Rahmen 6a montiert. Das Anritzmodul 20 kann sich um eine Achse senkrecht zu der Oberfläche des hinteren Rahmens 6a drehen und sein Diamant-Schneidewerkzeug 24 bewegt sich linear nach innen und außen in jeder Richtung, in die das Modul 20 zeigt. Die Kamera 14 ist fix montiert und auf jeden von der Waferaufnahme 18 gehaltenen Wafer fokussiert, während er in der Anritzstation S angeordnet ist. Während die Aufnahme 18 sich an der Anritzstation S befindet, bleibt der Amboss 26 an der Bruchstation B, so dass er keine Anritzverfahren stört.
3B zeigt die Vorrichtung 2, nachdem der X-Tisch 9 die Waferaufnahme 18 und den Impulsstab 28 von der Anritzstation S zu der Bruchstation B befördert hat. Nun sind die Waferaufnahme 18 und der Impulsstab 28 unter dem Amboss 26 für die Bruchverfahren ausgerichtet. In dieser Konfiguration bleiben das Anritzmodul 20 und die Kamera 14 an der Anritzstation S und sind nicht am Bruchverfahren beteiligt. Zum Vergleich, der Impulsstab 20 ist sowohl am Brechen als auch am Anritzen beteiligt und wird daher zwischen den Anritz- und Bruchstationen S und B durch den X-Tisch vor und zurück befördert.
Nach der Bereitstellung eines allgemeinen Überblicks über die funktionellen mechanischen Teile der Anritz- und Bruchvorrichtung ist in der Folge eine detaillierte Erläuterung derselben unter Bezugnahme auf die 4 bis 11 vorgesehen.
Wie in 4 gezeigt umfasst die Vorrichtung 2 eine Basiseinheit 6 (entsprechend dem Rahmen 10 in dem Regan '680-Patent). Diese Basis trägt den in 5 gezeigten X-Tisch 9. Der X-Tisch 9 trägt vier Montagelager 9a, eines an jeder Ecke des X-Tisches 9. Ein paralleles Paar beabstandeter Führungsschienen 5a trägt den X-Tisch 9. Jedes Ende einer jeden Führungsschiene 5a ist fest an vertikalen Schenkeln angebracht, die sich von der Basiseinheit 6 aufwärts erstrecken (ähnlich der entsprechenden Lagerung in dem Regan-Patent, wo die Enden der Führungsstäbe 12 in den vertikalen Stirnwänden der Basiseinheit 10 montiert sind, wie am Besten in den 1 und 5 von Regan gezeigt ist). Somit verschiebt sich der X-Tisch 9 in der Rechts-links- oder X-Richtung auf Montagelagern 9a, und wird durch das motorisierte X-Spindelanordnungssystem 5, bestehend aus einer X-Leitspindel 5b, einem Motor 5d und einer Mutter 5c, vor und zurück in dieser X-Richtung angetrieben. Die Mutter 5c dreht sich an der X-Leitspindel 5b, wenn sie durch eine Drehung der X-Leitspindel 5b durch den X-Achsenmotor 226 angetrieben wird, in der X-Richtung. Die Antriebswelle des X-Achsenmotors 226 ist koaxial mit der X-Leitspindel 5b verbunden und durch das rechtsseitige vorderste Montagelager 9a gelagert. Die Mutter 5c ist durch Vibrationsdämmungsvorrichtungen 5f mit dem X-Lagerblock 5e verbunden, der wiederum an dem X-Tisch 9 darunter montiert ist.
Der Y-Tisch 3 ist an dem X-Tischanordnungssystem 16 montiert und durch das motorisierte Y-Spindelanordnungssystem 7, bestehend aus Führungsschienen 7a, einer Y-Leitspindel 7b und einem Y-Lagerblock 7c, vor und zurück in der Y-Richtung angetrieben. Y-Steuerung beabstandete Y-orientierte Führungsschienen 7a erstrecken sich in der Y-Richtung senkrecht zu den X-orientierten Führungsschienen 5a durch die vier an den vier Ecken des X-Tisches 9 angeordneten Montagelager 9a. Zusätzlich ist der Y-Tisch 3 mit einer motorisierten Leitspindelanordnung bestehend aus einer Y-Leitspindel 7b, einem Y-Lagerblock 7c versehen. Ein Ende der Y-Leitspindel 7b ist in dem Y-Lagerblock 7c angeordnet, und das andere Ende ist in dem ganz rechten vorderen Montagelager 9a angeordnet, wo es koaxial mit dem Y-Achsenmotor 222 verbunden ist. Der Y-Tisch 3 ist ferner an der Führungsschiene 7a gegenüber der Y-Leitspindel 7b durch den Y-Lagerblock 7d gelagert.
Die Waferhalte-Aufnahme 18 ist an dem Y-Tisch 3 für eine Drehbewegung um eine Achse senkrecht zu der Oberfläche des Y-Tisches 3 montiert. Wie in 4 gezeigt ist die Waferaufnahme 18, im Wesentlichen ein kreisringförmiger Ring, der in einer flachen Vertiefung 38 in dem Y-Tisch 3 sitzt. Die radiale äußere Oberfläche dieses Abschnitts der in der Vertiefung 38 sitzenden Waferaufnahme 18 weist äußere radiale Zahnräder auf, die mit einem entsprechenden, in der Vertiefung 38 angeordneten kreisförmigen Zahnrad in Eingriff stehen und durch den Thetamotor 232 in eine Drehung angetrieben werden. Somit kann die Waferaufnahme 18 durch den Thetamotor 232 in einer Winkel(Theta)-Richtung durch einen Winkel von zumindest neunzig Grad angetrieben werden, so dass ein an der Aufnahme 18 getragener Wafer 34 selbst durch einen neunzig-Grad-Bogen gedreht werden kann, falls gewünscht. Somit ist ersichtlich, dass die Waferaufnahme 18 nicht nur in einer Drehung bewegt werden kann, sondern auch von rechts nach links in der X-Richtung unter einer Bewegung des X-Tisches, und von vorne nach hinten während einer Bewegung des Y-Tisches.
Wie am besten in 6 gezeigt, ist eine Impulsstabträgeranordnung 40 auf dem X-Tisch 9 unter der kreisringförmigen Öffnung der Waferaufnahme 18 gelagert. Wenn ein Wafer 34 über die kreisringförmige Öffnung der Waferaufnahme 18 angeordnet ist und ein Unterdruck aufgebracht wird, wird der Wafer nach unten dagegen gezogen und an der Waferaufnahme 18 gesichert. Die Impulsstabträgeranordnung umfasst den Impulsstab 28 selbst und den Impulsstabmotor, in 17 als Spalt-Motor 236 bezeichnet, und einen Positionsgeber, in 17 als Spaltposition 238 bezeichnet. Das obere Ende des Impulsstabes 28 ist eine gerade scharfe Klinge 30. Der Impulsstabmotor 236 ist zwischen oberen und unteren Positionen beweglich. In seiner unteren Position befindet sich die scharfe Kante 30 des Stabes 28 in ihrer untersten Position, am weitesten weg von dem Wafer 34. In seiner „oberen"-Position erstreckt sich die scharfe Kante 30 des Impulsstabes 28 über der oberen Oberfläche der Ebene der kreisringförmigen Öffnung der Waferaufnahme 18, so dass, wenn ein Wafer 34 in Position ist, die scharfe Kante 30 des Impulsstabes 28 gegen die untere Oberfläche des Wafers drückt, den Wafer nach oben biegt und die obere Oberfläche des Wafers unter Spannung entlang einer Linie gegenüber der scharfen Kante 30 anordnet. Somit ist ersichtlich, dass mittels einer Drehung des Theta-Tisches 18 der Wafer durch einen Bogen von neunzig Grad relativ zu der scharfen Kante 30 des Impulsstabes 28 gedreht werden kann. Darüber hinaus kann, da der Impulsstab an dem X-Tisch montiert ist, wohingegen der Theta-Tisch (und der Wafer) auf dem Y-Tisch montiert sind, der Wafer durch Bewegen des Y-Tisches in der Y-Richtung in der Y-Richtung relativ zu dem Impulsstab bewegt werden.
Der Amboss 26 ist an dem senkrechten Abschnitt 6a des Rahmens 6 montiert. Der Amboss 26 erstreckt sich im Allgemeinen entlang der X-Achse an einer vertikalen Position über der Ebene der oberen Oberfläche des Wafers 34. Wenn der X-Tisch zu der Bruchstation B umgesetzt worden ist, ist der Impulsstab 28 direkt unter dem Amboss 26 angeordnet, wobei die scharfe Kante 30 des Impulsstabes 28 mit der Längsachse des Ambosses ausgerichtet ist. Die Höhe des Ambosses kann mittels einer leitspindelgetriebenen Stufe mit einem Amboss-Servomotor 240 und einem linearen variierbaren Wegsensor (LVDT) 242 eingestellt werden, so dass die Höhe des Ambosses 26 einstellbar ist, um unterschiedliche Wafer-Dicken zu ermöglichen.
Das Anritzmodul 20 ist an dem vertikalen Abschnitt der Basiseinhit 6 montiert. Wie am besten in 8 gezeigt, umfasst das Anritzmodul 20 einen Linearantriebsabschnitt 56 und einen Körperabschnitt 58. Der Linearmotor 56 umfasst Permanent-Magnete 60, die an einer zentralen Welle 66 angeordnete elektrische Spulen 62 umgeben. Die Welle 66 ist für eine lineare Bewegung in Ansprechen auf den elektrischen Strom in den Spulen konstruiert. Die Aktuatorwelle 66 ist mittels einer Kraftmesszelle 258 mit einer Werkzeughaltewelle 68 gekoppelt. Die Werkzeughaltewelle 68 hält das Diamantspitzen-Schneidewerkzeug 24. Die Werkzeughaltewelle 68 ist für eine lineare Bewegung durch gegenüberliegende Linearlager 70 gehalten. In Betrieb wird elektrischer Strom durch die Spulen 62 geschickt, um eine Bewegung des Anritzwerkzeuges 24 zu bewirken. Das Anritzmodul 20 ist auch für eine Drehbewegung um eine Achse senkrecht zu der Trägeroberfläche 6 montiert. Die Drehung des Anritzmoduls 20 ist durch einen Anritzwinkel-Servomotor 228 gesteuert. Somit kann das Anritzmodul 20 unter Steuerung des Servomotors 228 zu Positionen bei neun Uhr, drei Uhr und fünf Uhr gedreht werden, wie für die Bruch-, Einlege- bzw. Anritzverfahren erforderlich.
In Betrieb wird eine Tafel einer elastischen, dehnbaren Klebemembran 32, manchmal als „Nitto Tape (Nittoband)" bezeichnet, auf einem Ring oder Stahlrahmen befestigt. Ein Halbleiter-Wafer 34 wird auf der oberen Oberfläche des Bands 32 befestigt. Der mit dem Band versehene Wafer wird dann durch den Bediener von Hand an der Unterdruckaufnahme 18 angeordnet, wobei er die zentrale Aufnahmeöffnung 36 abdeckt.
Vor der Verarbeitung von Wafern betätigt der Bediener die Computersteuerungen des Systems um in dem Speicher die Parameter für jeden Wafer zu speichern. Parameter für bis zu 16 oder mehr Wafer können gespeichert werden.
Die System-Betriebsparameter umfassen die Verweilzeit, d.h. die Länge der Zeit, für die der Impulsstab mit dem Wafer in Kontakt ist; die Ambosshöhe, d.h. die Höhe des Ambosses über einem Bezugspunkt gleich der oberen Ebene der Unterdruckaufnahme; die Wafer-Größe, d.h., den Durchmesser des Wafers; die Kraft, die während des Anritzens auf den Wafer aufzubringen ist, d.h., die während des Anritzens durch die Spitze des Diamantspitzen-Schneideanritzers 24 auf den Wafer aufzubringende Kraft; der Spalt zwischen dem Wafer-Impulsstab und dem Amboss, d.h., die Distanz zwischen der oberen Kante 20 des Impulsstabes 28 und der unteren Kante des Ambosses 26; die Wafer-Dicke, d.h., die Distanz zwischen der oberen und der unteren Oberfläche des Wafers; die Anritzungs-Ausdehnung, d.h., die Distanz, die der Linearantriebs(Voice-Coil)-Aktuator 56 die Spitze des Schneidewerkzeuges über einen Bezugspunkt gleich der oberen Oberfläche des Wafers 34, wenn er an der Aufnahme 18 befestigt ist, hinaus ausdehnt; die Impulsstabhöhe, d.h., die vertikale Höhe der scharfen Kante 30 des Impulsstabes 28 über der oberen Oberfläche der Unterdruckaufnahme während des Anritzens, auch ein Maß für die Waferspannung; der Anritzwinkel, d.h., der Winkel, den die Längs achse des Schaftes des Diamantspitzen-Schneidewerkzeugs 24 beim Schneiden mit der an der Unterdruckaufnahme 18 angeordneten oberen Oberfläche des Wafers 34 beschreibt; die Anritzgeschwindigkeit, d.h., die Geschwindigkeit der Spitze des Schneidewerkzeugs 24 in der X-Richtung relativ zu der Wafer-Oberfläche während des Anritzens; und die Kanten-Annäherungsgeschwindigkeit, d.h., die Geschwindigkeit mit der der Anritzer 24 sich der Kante des Wafers 34 während der Positionsregelung und vor der Anritzregelung annähert.
9 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform, in der der Amboss 26 entfernt und durch eine ergänzende gegen die untere Oberfläche des Wafers 34 angeordnete Unterdruckaufnahme 80 ersetzt werden kann. (Wie in 9 gezeigt, ist die untere Oberfläche des Wafers mit einem elastischen dehnbaren Klebe-Nittoband 32 abgedeckt. Der Fachmann wird einsehen, dass dann, wenn hier auf den gegen die untere Oberfläche des Wafers schlagenden Impulsstab Bezug genommen wird, dies die normale Situation umfasst, in der die untere Oberfläche des Wafers tatsächlich durch eine Schicht eines Nittobands abgedeckt ist. In diesem Sinn soll der Begriff „Wafer" das Band umfassen, da es in allen Anwendungen verwendet wird). Die ergänzende Aufnahme 80 wird auf jeder Seite der Linie aufgebracht, wo die scharfe Kante 30 des Impulsstabes 28 während des Waferbruchs gegen die untere Oberfläche des Wafers 34 schlägt. Der durch die ergänzende Unterdruckaufnahme 80 aufgebrachte Unterdruck bewirkt, dass der Wafer einer Aufwärtsbewegung widersteht, die aus einer durch den Impulsstab entsprechend aufgebrachten Kraft resultiert. Der angeritzte Wafer 34 kann durch Kraft des Impulsstabes 28 ohne Verwendung eines Ambosses in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Wafers 34 gebrochen werden. Diese/s berührungslose Bruchvorrichtung und -verfahren ist insbesondere zum Brechen von Wafern mit empfindlichen integrierten Schaltungskomponenten wie Air-Bridges nützlich. Wie nach einer Betrachtung der 3A und 3B einzusehen sein wird, würde die Verwendung eines berührungslosen Bruchsystems des in 9 gezeigten Typs die Notwendigkeit separater Anritz- und Bruchstationen eliminieren, da, wie in 3A gezeigt, das Anritzen an der Anritzstation erfolgen könnte; und da in dieser Ausführungsform kein Amboss vorhanden ist, bestünde keine Notwendigkeit, den X-Tisch 9 zu der Bruchstation B zu befördern. Die ergänzende Unterdruckaufnahme 80 könnte an der Anritzstation S aktiviert werden, nachdem das Anritzen erfolgt ist, oder zu jeder Zeit während des Anritzens.
A. EINSTELLMODUS
Zum Eingeben des Einstellmodus drückt der Bediener die Betriebsart(Modus)-Wahltaste 44 an dem Touch Pad 11, bis der Einstellmodus auf dem Videomonitor 12 wie folgt erscheint:
1. Wafername-Menü
Dem Wafer kann dann ein Name mit bis zu acht alphanumerischen Zeichen (wobei die Ziffer vor dem Namen nicht geändert werden kann) durch Rollen durch das programmierte Alphabet mit Rolltasten 50 und darauf folgendes Drücken der Eingabetaste 48 gegeben werden.
2. Einheiten-Menü
Wenn die Eingabetaste 48 gedrückt wird, wird der numerische Name des betreffenden Wafers gespeichert und ein neues (EINHEITEN)-Menü er scheint wie folgt:
Die vier Auswahlmöglichkeiten von Einheiten sind Englisch – mil (10^–3 Zoll), Englisch – Zoll; Metrisch – Mikron; und Metrisch – Millimeter. Diese vier Auswahlmöglichkeiten sind in dem auf dem Monitor 12 erscheinenden Menü verfügbar. Die gewünschten Einheiten können durch Rollen durch diese Auswahl mit den Pfeiltasten 50 und Drücken der Eingabetaste 48, wenn der Cursor die gewünschte Einheit erreicht, ausgewählt werden, was auch bewirkt, dass das nächste (X-SCHRITT-MENÜ) erscheint.
3. X-Schritt-Menü
Mit Hilfe des X-SCHRITT-MENÜS kann der Bediener die Wafer-Durchmesser-Abmessungen für den ersten für eine Verarbeitung ausgewählten Wafer eingeben. Das System kann mit mehreren Schrittgrößen entsprechend einem Bereich möglicher Plättchengrößen programmiert werden. Um die Abmessungen des Wafers mit der Schrittgröße 40 einzugeben, drückt der Bediener z.B. die Löschtaste 52, gefolgt von den Zifferntasten 4, 0 und 0 auf der Zifferntastatur 46, dann die Eingabetaste 48.
4. Y-Schritt-Menü
Das Y-Schritt-Menü arbeitet gleich wie das X-Schritt-Menü. Es wird verwendet, um die Plättchenabmessungen einzugeben, die als zweites verarbeitet werden, z.B. die Schrittgröße der Straßen, die senkrecht zu dem ersten Satz von an dem Wafer Nummer eins angeritzten Straßen verlaufen. Eine allgemeine Schrittgröße für die zweite Abmessung ist 20. Um die Schrittgröße 20 einzugeben, drückt der Bediener die Löschtaste 52, die 2, 0 und 6 Tasten 46, und dann die Eingabetaste 48, die die Schrittgröße 20 speichert und bewirkt, dass das nächste (TAKTZEIT) Menü erscheint.
5. Taktzeit-Menü
Die TAKTZEIT ist die Zeit zwischen dem Markieren des Tisches während des Brechens. Die Taktzeit kann auf 00 Sekunden als Startwert eingegeben werden, da die Taktzeit keine Auswirkung auf die Qualität des Bruches hat. Um dies zu bewerkstelligen, drückt der Bediener die Löschtaste 52, was bewirkt, dass das folgende Menü angezeigt wird:
Der Bediener drückt die Eingabetaste 52, was bewirkt, dass das nächste (VERWEILZEIT-)Menü wie folgt erscheint:
6. Verweilzeit-Menü
Die VERWEILZEIT ist die Zeit, in der der Impulsstab 28 mit dem Wafer 34 in Kontakt steht, während der Impulsstab 28 sich in der oberen Position befindet. Der Bediener gibt 0,20 als Startwert ein. Unterschiedliche Start werte werden die Qualität des Bruchs beeinflussen. Es wird empfohlen, Versuche durchzuführen, um den richtigen Wert für jeden zu verarbeitenden Wafer zu finden. Zur Eingabe von 0,20 als Startwert, 2, 0 auf der Zifferntastatur 46 drücken.
7. Wafer-Größe-Menü
Nach Eingabe der Verweilzeit 0,20 Sekunden wird die Eingabetaste 48 gedrückt, um 0,20 als Startwert zu speichern und zum nächsten (WAFER-GRÖSSE) Menü wie folgt zu wechseln:
Das WAFER-GRÖSSE-MENÜ wird verwendet, um die Größe des Wafers einzugeben, wenn diese weniger als vier Zoll beträgt. Die Vorrichtung wird das Anritzen oder Brechen beenden, nachdem die Wafer-Größenwert-Eingabe durch den Bediener erreicht worden ist. Um die Größe für einen vier-Zoll-Wafer einzugeben, wird 4, 0 auf der Zifferntastatur 46 gedrückt, worauf die Menü-Anzeige wie folgt zu sehen sein wird:
Nach Eingabe von 4,0 Zoll wird die Eingabetaste 48 gedrückt, um die Wafer-Größe vier Zoll zu speichern und das nächste (AMBOSSHÖHE) Menü wie folgt anzuzeigen:
B. Ambosshöhe-Menü
Die AMBOSSHÖHE ist die Höhe des Ambosses 26 über der oberen Oberfläche der Unterdruckaufnahme 18 im BRECHMODUS. Die AMBOSSHÖHE ist ein kritischer Parameter für die Bruchqualität. Die normale Ambosshöhe ist die Summe aus der Wafer-Dicke, der oberen Mylar- und Nittoband-Dicke plus 1 mil Spiel. Wenn kein Mylar verwendet wird, dann ist die Mylar-Dicke von der nachfolgenden Berechnung zu subtrahieren: Beispiel:
Nach dem Berechnen der Ambosshöhe drückt der Bediener 2, 1 auf der Zifferntastatur 46, woraufhin die folgende Anzeige auf dem Monitormenü erscheint:
Um die Berechnung der Ambosshöhe von 21 mil zu speichern, drückt der Bediener die Eingabetaste und das System zeigt das nächste (IMPULS-STABSPALT-)Menü wie folgt an:
9. Impulsstabspalt-Menü
Das IMPULSSTABSPALT-MENÜ stellt sich wie folgt dar:
Der Impulsstabspalt ist die Distanz zwischen der unteren Kante des Ambosses 26 und der oberen (scharfen) Kante 30 des Impulsstabes 28, wenn der Impulsstab 28 sich in der oberen (ausgedehnten) Position zum Brechen eines Wafers befindet. Eine Verringerung des Impulsstabspaltes wird die Bruchkraft erhöhen. Die Standardeinstellung für den Impulsstabspalt ist zwei mil kleiner als die Ambosshöhe.
Eine beispielhafte Spaltberechnung könnte wie folgt aussehen:
Um eine berechnete Spalteinstellung von 19 mil einzugeben, drückt der Bediener 1, 9 auf der Zifferntastatur 46, woraufhin der Monitor die folgende Mitteilung anzeigen wird:
Der Bediener speichert dann den 19 mil-Spalt durch Drücken der Einga be, woraufhin der Monitor das nächste (IMPULSSTABKRAFT-) Menü anzeigen wird:
10. Impulsstabkraft-Menü
Das IMPULSSTABKRAFTMENÜ sieht wie folgt aus:
Die Impulsstabkraft ist der Druck, der auf die Membran ausgeübt wird, die den Impulsstab antreibt. Sie wird immer in Pfund pro Quadratzoll (psi) eingestellt, unabhängig von der gewählten Einheit.
Eine Erhöhung des Druckes wird die Bruchkraft erhöhen.
Acht psi ist ein üblicher Startpunkt für Wafer mit weniger als 15 mil in der Dicke; und 10 psi für Wafer, mit mehr als 15 mil.
Um einen Druck von 8 psi einzugeben, drückt der Bediener 8 auf der Zifferntastatur 46, woraufhin die folgende Mitteilung auf dem Monitor erscheint:
Der Bediener speichert eine Impulsstabkraft von 8 psi durch Drücken der Eingabetaste 48, woraufhin das Wafer-Dicke-Menü angezeigt wird.
11. Wafer-Dicke-Menü
Das WAFER-DICKE-MENÜ stellt sich wie folgt dar:
Um eine Wafer-Dicke von 15 mil einzugeben, wird 1, 5 auf der Zifferntastatur 46 gefolgt von der Eingabetaste 48 gedrückt.
12. Anritzungs-Ausdehnungs-Menü
Die ANRITZUNGS-AUSDEHNUNG ist die vertikale Distanz, die die Anritzspitze unter der oberen Oberfläche des Wafers ausgedehnt ist, während sie sich beim Anritzen an den Wafer annähert. Ein allgemeiner Startwert ist zwei mil. Um die Anritzungs-Ausdehnung von zwei mil einzugeben, drückt der Bediener 2 auf der Zifferntastatur 46, woraufhin die folgende Nachricht auf dem Monitor 12 erscheinen wird:
Der Bediener speichert 2 mil als Anritzungs-Ausdehnung durch Drücken der Eingabetaste 48, was auch bewirkt, dass das nächste (IMPULSSTABHÖHE) Menü angezeigt wird.
13. Impulsstabhöhe
Das IMPULSSTABHÖHEN-MENÜ stellt sich wie folgt dar:
Während des Anritzens wird der Impulsstab 28 angehoben, so dass seine obere Kante 30 den Wafer unter dem Anritzer 24 unterstützt. Ein Variieren der Höhe des Impulsstabes ändert die Spannung auf dem Wafer 34. Das IMPULSSTABHÖHEN-Menü wird verwendet, um während des Anritzens die Höhe der scharfen Kante 30 des Impulsstabes 28 über der oberen Oberfläche der Waferhalte-Unterdruckaufnahme 18 zu programmieren. Ein Wert von 0 belässt die obere Kante des Impulsstabes eben mit der oberen Oberfläche der Unterdruckaufnahme. Eine übliche Starthöhe ist 2 mil.
14. Anritzungstyp-Menü
Dieses Menü dient dazu, den Anritzungstyp auszuwählen, wobei es drei Auswahlmöglichkeiten gibt: (1) Kontinuierliche Anritzung, wobei die gesamte Länge des Wafers angeritzt wird; (2) Kanten-Anritzung, wobei der Anritzer an einer Kante des Wafers beginnt und für eine eingestellte Distanz fortsetzt; und (3) Anritzung überspringen, wobei der Anritzer eine eingestellte Distanz für jedes Plättchen an dem Wafer entfernt ist. Wie das EINHEITEN-MENÜ arbeitet das ANRITZUNGSTYP-MENÜ auf einer Rollbasis mit Hilfe von Pfeiltasten 50, um zwischen den drei Anritzungs-Auswahlmöglichkeiten hin- und herzuschalten. Ein Drücken der Eingabetaste 48 aktiviert die Auswahl.
Wenn eine Kontinuierliche Anritzung gewählt ist, lautet die Monitormitteilung wie folgt:
Für eine Kanten-Anritzung wird die Distanz der Anritzung von der Kante des Wafers bestimmt. Die Vorrichtung erfasst die Kante des Wafers und ritzt in der programmierten Distanz an. Wenn die Kanten-Anritzungs-Auswahl gewählt ist, lautet die Monitormitteilung wie folgt:
Die gewünschte Länge der Anritzung wird mit der Zifferntastatur 46 eingegeben.
Anritzen überspringen verwendet die für den X- und den Y-Schritt programmierten Daten, um die zu überspringende Distanz zu bestimmen. Die gewünschte Länge der Anritzung wird mit der Zifferntastatur 46 gefolgt von der Eingabetaste 48 in das Programm eingegeben. Die Monitormitteilung zum Überspringen der Anritzung lautet wie folgt:
15. Anritzgeschwindigkeits-Menü
Die Anritzgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich der X-Tisch 16 während des Anritzens bewegt. Ein allgemeiner Wert für GaAs-Wafer ist 500 mil pro Sekunde. Höhere Geschwindigkeiten neigen dazu, die Anritzqualität zu beeinträchtigen. Die Anzeige für das Anritzgeschwindigkeitsmenü lautet wie folgt:
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Wafer 34 bewegt, bevor er von dem Diamant-Schneidewerkzeug 24 berührt wird, ist langsamer als die Anritzgeschwindigkeit, so dass eine Beschädigung des Wafers verhindert wird. Sobald der Diamant 24 sich auf der Oberfläche des Wafers 34 befindet, wird der Wafer 34 auf die programmierte Anritzgeschwindigkeit beschleunigt.
16. Anritzer-Annäherungsgeschwindigkeit
Die Anritzer-Annäherungsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit mit der sich der Diamant 24 der Kante des Wafers 34 annähert. Höhere Geschwindigkeiten werden die Taktzeit verringern, neigen aber auch dazu, eine Beschädigung zu bewirken, wo das Anritzwerkzeug 24 die Kante des Wafers 34 berührt. Die Geschwindigkeit kann abhängig von dem Typ des anzuritzenden Wafermaterials variiert werden. Das auf dem Monitor 12 angezeigte Anritzer-Annäherungsgeschwindigkeits-Menü lautet wie folgt:
17. Anritzkraft
Die Anritzkraft ist die Kraft, die durch den Diamant 24 auf den Wafer 34 ausgeübt wird. Die Anritzkraft ist unabhängig von der Anritzerposition. Die Anritzkraft wird in Werten von 1650 bis 1800 programmiert. Ein üblicher Startwert ist 1650. Es kann notwendig sein, die Anritzkraft für verschiedene Anritzgeschwindigkeiten, Anritzwinkel und Wafer-Oberflächenbedingungen einzustellen.
Das auf dem Monitor angezeigte Anritzkraft-Menü lautet wie folgt:
18. Anritzwinkel-Menü
Das Anritzwinkel-Menü wird verwendet, um den gewünschten Anritzwinkel zu programmieren. Der Anritzwinkel ist vorzugsweise auf zwischen 32 und 38 Grad von der Vertikalen begrenzt. Der Anritzwinkel wird durch den Gleichstrom-Servomotor eingestellt und ist vorzugsweise auf 0,1 Grad genau.
Winkel zwischen 32 und 35 Grad sind für Nasenkanten-Anritzungen. Winkel zwischen 35 und 38 Grad sind für Rückenkanten-Anritzungen. Sowohl für Rückenkanten- als auch für Nasenkanten-Anritzungen ergeben Winkel nahe 35 Grad die schmalsten Anritzungen. Größere Winkelabweichungen von 35 Grad ergeben gröbere Anritzungen und sind für Wafermaterialien von Nutzen, die schwierig zu brechen sind. Ein herkömmlicher Nasenkanten-Anritzungswinkel beträgt 34 Grad. Ein herkömmlicher Rückenkanten-Anritzungswinkel beträgt 36 Grad. Eine Rückenkanten-Anritzung wird im Allgemeinen für III–V Materialien verwendet.
Das auf dem Videomonitor 12 angezeigte Anritzwinkel-Menü lautet wie folgt:
Nach dem Beenden der Einstellung für jeden/s der vorstehend genannten 18 Schritte/Menüs wurde der erste Wafer nun vollständig programmiert.
Zusätzliche Wafer können in die Vorrichtung durch Befolgen eines jeden der vorstehend genannten 18 Einstellungsschritte für jeden Wafer programmiert werden.
B. MODUS NUR ANRITZEN
Das Anritzen im Modus NUR ANRITZEN kann entweder manuell oder automatisch erfolgen. Im Modus MANUELL wird die aktuelle „Straße" des Wafers von der aktuellen X-Position angeritzt, aber der Wafer wird nicht markiert. Somit wird der Wafer nach dem Anritzen in die Startposition zurückgebracht. Im AUTO-MODUS wird der Wafer von der aktuellen Straße angeritzt und markiert. Somit wird das Anritzen fortgesetzt, bis AUTO wieder gedrückt wird oder die programmierte Wafer-Größe überschritten ist.
Um einen Wafer im Modus NUR ANRITZEN anzuritzen, wird die MODUS-WAHLTASTE 44 gedrückt, bis das erste Anritzmodus-Menü wie folgt erscheint:
Dies zeigt an, dass sich das System im ANRITZMODUS befindet und bereit ist, auf dem Wafer Nr. 1, der als „Wafer 01" bezeichnet wird, zu arbeiten; dass der Anritzungstyp kontinuierlich sein wird; dass die Anritzkraft 1650 psi betragen wird; dass der Anritzwinkel 29, 50 betragen wird; und dass die Anritzungsvorschubgeschwindigkeit in den programmierten Einheiten 0500 betragen wird. Die WAFER Taste 54 wird gedrückt, bis der gewünschte Wafername erscheint und dann wird die EINGABE-Taste 48 gedrückt, um den gewählten Wafer zu aktivieren, d.h. die Anritzparameter des gewählten Wafers einzustellen. Die folgende Mitteilung wird angezeigt, während die Anritzparameter eingestellt werden:
Nachdem die Anritzparamter eingestellt sind, wird sich das Anritzmodul 20 zu dem programmierten Winkel drehen. Wenn die Positionierung beendet ist, zeigt das zweite Anritzmenü den Wafer-Namen, den X-Schritt, die Anzahl von Anritzungen, die Tischposition, die Tischrichtung und den Unterdruckstatus wie folgt an:
Dieses zweite Bruchmenü zeigt an, dass für den Wafer 1, der als „Wafer 01" bezeichnet wird, die X-Schrittgröße 0040,0 mil beträgt; die Anzahl bisher durchgeführter Brüche (BRK) 0 ist; die Tischposition 0 ist; die Tischrichtung (DIR) „ein" ist und der Unterdruck (VAC) abgeschaltet ist.
1. Nur-Anritz-Verfahren, Hauptprogramm
Das Verfahren zum Anritzen des Wafers wird nun in Bezug auf die 10A und 10B der Zeichnungen beschrieben. Der Anritzmodus wird mittels der Modus-Taste 44 des Touch Pads 11 ausgewählt (300). Wenn der Anritzmodus auf dem Menü erscheint, werden die Anritzparamter durch Drücken der Eingabetaste 48 eingestellt (302). Die Ambossposition wird dann mit dem Ambosspositionssensor 242 und dem Ambossmotor 240 eingestellt (304). Der Amboss 26 ist aus dem Weg und beeinflusst die Anritzverfahren nicht (304). Das System ruft die Impulsstabpositions-Subroutine 306 auf.
a. Impulsstab-Subroutine
Die Impulsstabpositions-Subroutine ist bei 13 veranschaulicht. In dieser Subroutine stellt das System zuerst den Regler auf vier Pfund pro Quadratzoll ein (352), wobei der Impulsregler 252 unter Steuerung des 8051-Mikroprozessors 200 verwendet wird. Als Nächstes (354) aktiviert das System den Impulsschaltmagnet 250. Dann stellt der Mikroprozessor 200 das Servomotorziel auf seine programmierte Position ein. Nach einer Verzögerung (358), in der darauf gewartet wird, bis die Impulsstabposition erreicht ist, wird der Impulsschaltmagnet 250 ausgeschaltet (360). Als Nächstes (362) stellt das System den Regler 252 auf den programmierten Druck ein und kehrt zu dem Hauptprogramm zurück (364).
b. Rückkehr zum Nur-Anritzen-Hauptprogramm
Wie in 10A gezeigt, schaltet das System, sobald die Impulsstabpositions-Subroutine (306) beendet ist, den Impulsschaltmagnet 250 ein (308) und das Anritzmodul 20 wird in die programmierte Fünf-Uhr-Position gedreht (310).
c. Einlegen eines Wafers
Die Tastatur wird geprüft (312). Wenn die EINLEGEN-Taste 55 gedrückt wurde, ruft das System die bei 16 veranschaulichte EINLEGEN/AUSGEBEN-Subroutine auf (324). Zuerst prüft das System die Position des Anritzmoduls 20 (380). Wenn das Modul 20 sich in der „Home" (= Aus gangs)-Position, d. h. bei 3:00 Uhr befindet (382), schaltet das System den Unterdruck durch Betätigen des Unterdruck-Schaltmagneten 248 ein (384). Ein Wafer wird als Nächstes auf der Unterdruckaufnahme 18 eingelegt und der Unterdruck zieht den Wafer sicher nach unten auf die Aufnahme. Als Nächstes dreht das System das Anritzmodul 20 zu dem programmierten Winkel (386). Der Wafer wird in der/den X und/oder Y-Richtung/en bewegt, um ihn unter der Kameralinse 19 anzuordnen (388). Als Nächstes wird der Wafer von links nach rechts getaktet, um eine Theta-Ausrichtung zu erreichen.
d. Ausrichtung des Wafers während des Einlegens
Der Bediener verwendet den Theta-Knopf 75, um den Thetamotor 232 zu steuern und die Winkel(Theta)-Ausrichtung zu erhalten (390). Sobald die Theta-Ausrichtung erreicht ist, drückt der Bediener die LÖSCH-Taste 52 (392), was dem System signalisiert, den Tisch zu der Position zum Beginnen des Anritzens zu bewegen (394) und zu dem Anritz-Hauptprogramm zurückzukehren (396).
Nach Rückkehr zu dem Hauptgramm prüft das System neuerlich die Tastatur (312). Wenn der AUTO-Taste (316) gedrückt wurde, entscheidet das System, ob dies das erste Mal ist, dass dieser Wafer angeritzt wurde (328). Wenn ja, muss die Wafer-Höhe des Wafers bestimmt werden, bevor er angeritzt werden kann, und somit ruft das System die in 14 gezeigte Waferhöhen-Subroutine auf (330). Wenn der Wafer bereits einmal angeritzt wurde (z.B. von Hand in einem Testlauf) überspringt das System die Waferhöhen-Subroutine und schreitet zu der Berechnung der Diamant-Annäherungsposition weiter, die aus der Wafer-Höhe abzüglich der Diamantwerkzeug-Ausdehnung berechnet wird (332).
e. Anritzwerkzeug-Wafererfassungs-Subroutine
Ziel der Anritzwerkzeug-Wafererfassungs-Subroutine ist es, das Schneidewerkzeug 24 des Anritzmoduls 20 zu verwenden, um die Höhe des Wafers 34 zu bestimmen. Somit senkt sich das Anritzwerkzeug vor dem Anritzen eines Wafers, um die exakte Position des oberen Teils des Wafers zu bestimmen. Das geschieht jedes Mal, nachdem ein Wafer eingelegt wurde, um Schwankungen in der Wafer-Dicke gerecht zu werden. Um ein MANUELL ANRITZEN durchzuführen, muss der Bediener zuerst den Wafer derart positionieren, dass das Anritzwerkzeug sich auf das Band neben der rechten Kante des Wafers senkt. Nach Drücken der MANUELL-Taste 71 wird der Monitor anzeigen:
Der Bediener verwendet den X-Y-Joystick, um den X-Tisch zu bewegen, so dass der Anritzer sich auf die obere Oberfläche des Wafers senkt, und drückt dann erneut die MANUELL-Taste 71. Das Diamant-Schneidewerkzeug 24 wird sich auf die Oberseite des Wafers senken und anhalten. Wenn es beim Kalibrieren geschieht, zieht es sich zurück und die X-Stufe bewegt sich zu der vorhergehenden Position weg von dem Wafer (Schritt 36).
f. Beginn des Anritzens: Kantendetektion
Das Anritzen beginnt mit dem ausgefahrenen Diamant-Schneidewerkzeug. Der X-Y-Tisch bewegt den Wafer mit Annäherungsgeschwindigkeit in Richtung des Anritzers. Sobald der Anritzer 24 die Kante des Wafers detektiert, wird der Tisch auf die programmierte Anritzgeschwindigkeit beschleunigen und der Anritzer wird zu der Kraftsteuerung zum Wafer- Anritzen schalten. Das Anritzen kann auf Video beobachtet werden. Das Anritzwerkzeug 24 detektiert den Moment, in dem das Anritzwerkzeug von der Kante des Wafers fällt und beendet das Anritzen. Der X-Tisch kehrt dann zu dem Bereitschaftszustand für ein weiteres Anritzen zurück. Der Y-Tisch wird nicht markieren.
g. Eigentliches Anritzen: Auto
Um den Wafer automatisch anzuritzen, wird die Auto-Taste 72 gedrückt. Wenn der Anritzer zuvor nicht die obere Position des Wafers kalibriert hat, wird er es jetzt machen. Das Anritzen wird beendet, wenn die programmierte Wafer-Größe erreicht ist, oder wenn die Auto-Taste 72 neuerlich gedrückt wird. Nach Beendigung der Waferhöhen-Subroutine (330) berechnet das System als Nächstes die Diamant-Annäherungsposition als gleich der Differenz zwischen der Wafer-Höhe und der Anritzungs-Ausdehnung (Schritt 332). Sobald diese Berechnung erfolgt ist, wird das Diamantwerkzeug 24 an der Annäherungsposition rechts von dem Wafer angeordnet (334). Als Nächstes bewegt der X-Y-Tisch den Wafer mit Annäherungsgeschwindigkeit nach rechts (336). Das System wartet, bis das Werkzeug 24 die Wafer-Kante berührt (338, 340). Sobald die Kante detektiert ist, stellt das System die vorprogrammierte Anritzkraft (342) ein und bewegt dann den Wafer mit der programmierten Anritzgeschwindigkeit (344) hinter dem Werkzeug, wodurch bewirkt wird, dass das Werkzeug den Wafer anritzt. Das System überwacht ständig die hintere Kante des Wafers, indem es darauf wartet, dass das Diamant-Anritzwerkzeug von der Wafer-Kante fällt (346, 348). Sobald die Kante detektiert ist, wird das Diamantwerkzeug zu seiner Home-Position zurückgesetzt (350). Dann wird der Wafer durch den X-Achsen-Motor 226 und den X-Achsen-Codierer 224 zu der Startposition zurückgesetzt (331). Wenn die Auto-Taste 23 nicht neuerlich gedrückt wurde, um diese Sequenz zu beenden (333, 335), bewegt das System den Wafer einen Schritt um den programmierten Betrag X in der Y-Richtung (341) und setzt den Diamanten zu seiner Annäherungsposition zurück (334), um das Anritzen zusätzlicher Anritzungen entlang der X-Achse fortzusetzen.
2. Waferhöhen-Subroutine
Ziel der Waferhöhen-Subroutine ist es, das Anritzmodul 20 zu verwenden, um die Dicke des Wafers vor oder während des ANRITZ-Modus zu bestimmen. Diese Subroutine ist bei 12 gezeigt.
Wenn das System bestimmt, dass der Wafer vorher nicht angeritzt wurde, lenkt es den ausgewählten Wafer derart, dass er unter dem Anritzwerkzeug 24 angeordnet wird (366) und wartet, bis die „MANUELL"-Taste 22 durch den Bediener gedrückt wurde (368). Wenn die MANUELL-Taste 22 gedrückt wird, senkt der Linearantriebsmotor das Werkzeug 24, bis es die Wafer-Oberfläche berührt, und hält an (372). Es ist bestimmt, dass das Werkzeug anhält, wenn keine zusätzlichen Änderungen in der Diamant-Position mit einer Zunahme in der von dem Linearantrieb erzeugten Kraft vorhanden sind. Das System zeichnet dann die entsprechende LVDT-Ablesung als Wafer-Höhe auf (374), zieht das Diamantwerkzeug in die Home-Position zurück (376) und kehrt zu dem Hauptprogramm zurück (378).
C. Modus Nur Brechen
Der Modus Nur Brechen ist in 17 veranschaulicht.
Der Modus Brechen wird verwendet, um den Wafer, nachdem er angeritzt wurde, entweder an der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung oder an derswo zu brechen.
Um den Modus Nur Brechen einzugeben, drückt der Bediener die Modus-Taste 44 bis der „Brechmodus" erscheint (412). Der Bediener drückt dann die Eingabetaste 48 (412, 414), um den Brechmodus einzugeben.
In Ansprechen darauf stellt das System die Höhe des Ambosses 26 auf einen vorprogrammierten Wert (416) ein. Als Nächstes ruft das System die in Verbindung mit 15 erläuterte und beschriebene Impulsstabpositions-Subroutine auf. Das System dreht dann das Anritzmodul in eine Position, in der der Winkel des Schneidewerkzeugs 24 bei 35° der vertikalen Achse senkrecht zu der Oberfläche des Wafers liegt (420). Die Vorrichtung prüft nun die Tastatur, um zu bestimmen, welche Tasten aktiviert wurden (422). Wenn die Einlegen-Taste 55 gedrückt wurde (426), ruft das System die Einlege-/Ausgaben-Subroutine auf (428), die bei 14 veranschaulicht ist. Zu Beginn prüft das System, um festzustellen, ob sich das Anritzmodul in der Home-Position befindet (380, 382). Die Home-Position für das Anritzmodul ist an der Drei-Uhr-Position, d.h., das Schneidewerkzeug zeigt in einer horizontalen Richtung in Richtung des Bedienfeldes (10). Das Anritzmodul dreht sich für jede Ausgabe in die Home-Position. Wenn das Anritzmodul sich in der Home-Position befindet, schaltet das System zuerst den Unterdruck zu der Waferhalte-Aufnahme 18 ein (384), dreht dann das Anritzmodul zu dem programmierten Anritzwinkel (386), positioniert dann den Wafer 34 unter der Kamera 14 und bewirkt dann, dass der X-Tisch den Wafer für eine Ausrichtung der Waferstraßen mit dem Anritzer von links nach rechts bewegt.
a. Ausrichtung
Dieses Verfahren kann manuell durch den Bediener durchgeführt werden, der die Position der Waferstraßen in dem Fadenkreuz auf dem Videomoni tor 12 beobachtet. Der Bediener kann den Wafer in der Y-Richtung einstellen, um den Wafer mittels des X-Y-Umschalters 74 in Ausrichtung zu bringen. Alternativ könnte diese Ausrichtung automatisch durch Programmieren des 386-Computers mit einer Bildmustererkennungssoftware durchgeführt werden. Der Wafer wird sich für eine Ausrichtung weiter von Seite zu Seite bewegen, bis der Bediener die Löschtaste 52 (392) drückt, wonach das System den Wafertisch in seine Position bewegt, um das Anritzverfahren zu beginnen (394) und zu dem in 15 veranschaulichten Hauptprogramm NUR BRECHEN zurückzukehren.
Das System prüft die Auto-Taste 72 der Tastatur (424). Wenn die Auto-Taste gedrückt wurde, bewegt das System den Wafer in der rechten (X) Richtung, bis seine Bewegung durch Auslösen des Mikroschalters (43) für die rechte X-Begrenzung angehalten wird 268. An diesem Punkt wird nun der Wafer unter dem Amboss 26 und über dem Impulsstab 28 angeordnet. Als Nächstes führt das System die Y-Versetzungsbewegung durch (432), um die Anritzlinie in eine vollkommen vertikale Ausrichtung über der scharfen Kante 30 des Impulsstabes 28 zu bringen. Als Nächstes aktiviert das System den Impulsschaltmagnet 250 (434), was bewirkt, dass der Impulsstab nach oben in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Wafers 34 getrieben wird. Der Impulsstab bleibt in dieser Position für die vorbestimmten Verweilzeit (436), und dann schaltet der Impulsschaltmagnet 250 ab, wodurch zugelassen wird, dass der Impulsstab in seine untere Position zurückkehrt (438). Wenn die Auto-Taste 72 nicht gedrückt wurde, bewegt das System den Y-Tisch einen einzelnen programmierten Schritt in der Y-Richtung (437) und das Bruchverfahren wird wiederholt, wobei der Impulsschaltmagnet eingeschaltet ist (434), der Impulsstab gegen die untere Kante des Wafers schlägt; der Impulsstab während der Verweilzeit mit der unteren Kante des Wafers in Kontakt bleibt (436) und dann der Impulsschaltmagnet ausgeschaltet wird (438), was bewirkt, dass der Impulsstab in seine untere Position zurückkehrt. Auf diese Art und Weise setzt die Vorrichtung fort, solange die Auto-Taste am Ende der Bruch-Sequenz nicht gedrückt wurde, Anritzung um Anritzung zu brechen, bis alle X-orientierten Anritzungen gebrochen sind. Wenn die Auto-Taste nach einer Bruch-Sequenz hinunter gedrückt wird, setzt das System den Tisch in die ursprüngliche X-Position zurück, bevor es die Y-Versetzung korrigiert (442), und positioniert den Wafer unter der Kamera 14 (444). Wenn die Modus-Taste 44 gedrückt wurde und der Bediener entschieden hat, den Brechmodus zu verlassen, indem er einen unterschiedlichen Modus eingegeben oder das Verfahren beendet hat, verlässt das System das Programm (448). Wenn es keine Änderung in dem Modus gibt, setzt das System in dem Brechmodus fort und kehrt zum Prüfen der Tastatur (422) zurück, um zu bestimmen, ob das Brechen des Wafers 34 fortgesetzt werden soll oder nicht. Mit anderen Worten, durch Drücken der Auto-Taste beginnt das System automatisch den Wafer zu brechen, wobei jeweils ein Schritt in der Y-Richtung markiert wird. Das automatische Brechen wird aufhören, sobald die Auto-Taste ein zweites Mal gedrückt wird. Alternativ wird die Vorrichtung das Brechen anhalten, wenn die programmierte Wafer-Größe erreicht ist oder der Y-Begrenzungsschalter ausgelöst ist. Um den Wafer zu drehen, drückt der Bediener die Drehen-Taste 53. Dies bewirkt, dass sich der Unterdrucktisch um neunzig Grad dreht, um zuzulassen, dass der Wafer entlang der Anritzungen senkrecht zu den ursprünglich gebrochenen Anritzungen gebrochen wird.
Alternativ kann das System programmiert werden, um den Wafer automatisch zu drehen, sobald die programmierte Wafer-Größe erreicht ist oder der Begrenzungsschalter ausgelöst ist.
b. Ausgabe-Subroutine
Sobald das Wafer-Bruchverfahren abgeschlossen ist, wird die Einlegen-Taste 55 ein zweites Mal gedrückt (426), woraufhin die Vorrichtung die Einlege-Ausgabe-Subroutine (14) aufruft. Das System prüft zuerst die Anritzmodulposition (380). Wenn das Anritzmodul sich nicht in der Home-Position befindet, zeigt dies der Vorrichtung an, dass ein Wafer für eine Ausgabe in Position ist (382). Somit dreht das System das Anritzmodul in die Home-Position (398), um das Diamant-Schneidewerkzeug 24 in eine sichere Entfernung zu bewegen und einen Abstand für die Entnahme des Wafers bereitzustellen. Als Nächstes wird der X-Y-Tisch in die Home-Position bewegt (400), d.h. in der X-Richtung bewegt, bis er auf den Mikroschalter für die linke X-Begrenzung trifft 266. Dies befördert die Waferaufnahme 18 von unter der Kamera 14 und dem Anritzmodul 20 heraus (400). Als Nächstes wird die Waferaufnahme 18 in die Home-Position gedreht (402). Der Unterdruck zu der Unterdruckaufnahme wird abgeschaltet (404). Der X-Stufenzähler wird auf die X-Zählung eins zurückgesetzt (406). Die Tischrichtung ist auf „ein" eingestellt, bereit für den nächsten Wafer und das System kehrt zu dem Brechmodus-Hauptprogramm zurück (410).
Das System ist jetzt bereit, einen neuen Wafer anzunehmen. Das System prüft erneut die Tastatur, um festzustellen, ob die Einlegen-Taste gedrückt wurde, und wenn ja ruft es erneut die Einlege-Subroutine auf. Wenn das Anritzmodul sich in der Home-Position befindet (380, 382), ist das System bereit, einen neuen Wafer anzunehmen, oder es kann ausgeschaltet werden.
D. MODUS ANRITZEN UND BRECHEN
Der Modus Anritzen und Brechen ist durch 16 veranschaulicht. Der Anritz-/Brechmodus wird verwendet, um einen Wafer halbautomatisch anzuritzen und zu brechen.
Nachdem der Bediener den Wafer für die X-Stufen-(erste)-Richtung ausrichtet, dreht sich der Tisch und die Y-Stufen-(zweite)-Richtung wird ausgerichtet. Von diesem Punkt an wird das Anritz-/Bruchverfahren ohne einen weiteren Eingriff des Bedieners durchgeführt. Um den Anritz-/Brechmodus einzugeben, die Modus-Taste 44 drücken, bis das ANRITZ-/BRECHMODUS-Menü wie folgt erscheint (600):
Die Wafer-Taste 54 wird gedrückt, bis der gewünschte Wafername erscheint, dann wird Eingabe gedrückt (602). An diesem Punkt stellt das System automatisch die Anritzparameter mit der Ambosseinstellung 604 und die Impulsstabsetzroutine 606 ein. Nachdem die Anritzparameter eingestellt sind, dreht sich der Anritzer in die Anritzposition (fünf Uhr).
Wenn die Positionierung des Ambosses, des Impulsstabes und des Anritzmoduls abgeschlossen ist, ist das System für das/die Wafer-Einlegen und -Ausrichtung bereit (608). Um einen Wafer einzulegen, muss das Anritzmodul in angehobener Position sein (bei drei Uhr). Dies wird bewerkstelligt, indem die Einlegen-Taste 55 gedrückt wird (608). Der Bediener ordnet als Nächstes den Wafer an der Unterdruckaufnahme an, wobei der Wafer derart angeordnet wird, dass die X-Schritt-Straße innerhalb von fünf Grad zu dem horizontalen Fadenkreuz parallel liegt. Nachdem der Wafer 34 richtig an der Unterdruckaufnahme 18 angeordnet wurde, drückt der Bediener die Einlegen-Taste 55 (608). Das System schaltet automatisch den Unterdruck für die Waferaufnahme ein (610) und der Tisch beginnt sich zu bewegen, so dass die Mitte des Wafers sich unter der Kamera befindet und beginnt von links nach rechts zu takten (612). Der Bediener verwendet den Theta-Knopf 75, um den Wafer parallel mit dem Fadenkreuz auszurichten und sobald dies erreicht ist, drückt er Eingabe 48 (618). Um die Bewegung von Seite zu Seite zu beenden und den Wafer manuell einzugeben, wird die LÖSCH-Taste gedrückt (614) und dann, wenn der Wafer ausgerichtet ist, wird Eingabe gedrückt (618). Der Y-Tisch wird sich dann nach vorne bewegen und folgendes Menü anzeigen:
Die Y-Tippschalter 47 werden verwendet, um die erste X-Schritt-Straße mit dem Fadenkreuz auszurichten und dann wird Eingabe 48 gedrückt (620). Der Wafer wird sich automatisch um neunzig Grad drehen (622) und folgendes Menü wird angezeigt:
Die Y-Tippschalter 47 werden verwendet (624), um die erste Y-Schritt-Straße (632) mit dem horizontalen Fadenkreuz (626) auszurichten, dann wird Eingabe gedrückt (628). Das Ausrichtungsverfahren ist nun abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt kann die Manuell-Taste 71 verwendet werden, um eine Testanritzung durchzuführen, oder die Auto-Taste 72 kann verwendet werden, um die automatische Verarbeitung des Wafers zu beginnen (640). Um eine Testanritzung durchzuführen, wird die Manuell-Taste 71 gedrückt. Die Waferhöhen-Subroutine 642 wird aufgerufen, um die Wafer-Höhe zu bestimmen. Der Diamant wird ausfahren und der Wafer wird sich nach rechts bewegen. Die Testanritzung kann auf dem Monitor beobachtet werden, während sie stattfindet. Nachdem die Anritzung abgeschlossen ist, wird die Stufe zurückkehren, bereit für eine weitere Anritzung. Sie wird nicht markieren. Um die automatische Verarbeitung eines Wafers zu beginnen, wird die Auto-Taste 72 gedrückt, woraufhin das folgende Menü angezeigt wird:
Die Auto-Taste 72 wird gedrückt, um zu jeder Zeit anzuhalten, dann wird die Auto-Taste 72 gedrückt, um an der aktuellen Position fortzusetzen. Nachdem die erste Richtung des Wafers angeritzt wurde, wird er sich um neunzig Grad drehen und der Y-Tisch wird sich in die Vorwärts-Position bewegen. Dann wird die zweite Richtung angeritzt. Nachdem die zweite Richtung angeritzt wurde, wird der Wafer sich nach rechts bewegen und die aktuelle Richtung wird dann gebrochen. Der Wafer wird sich um neunzig Grad drehen und die letzte Richtung wird gebrochen. Wenn der Wafer fertig ist, wird er sich in die Einlege-Position bewegen, bereit für eine Entnahme. Um den nächsten Wafer zu verarbeiten, wird das oben stehende Verfahren wiederholt.
D. Wechseln des Diamantwerkzeuges und Y-Versetzungs-Subroutine
Das Verfahren zum Wechseln des Diamantwerkzeuges ist zusammen mit der Berechnung der Y-Versetzung bei 11 veranschaulicht.
Der Zweck des Diamantwerkzeugwechsels besteht darin, das Diamantwerkzeug auszutauschen und/oder zu drehen, wenn es verschlissen wird. Der Zweck der Berechnung der Y-Versetzung besteht darin, eine Fehlausrichtung der Schneidekante des Anritzwerkzeuges 24 und der scharfen Kante 30 des Impulsstabes 28 zu korrigieren.
Der Diamantwerkzeugwechsel wir eingeleitet, indem der X-Y-Tisch nach rechts hinten bewegt wird (500). Als Nächstes wird das Anritzmodul in die 9-Uhr-Position gedreht. Das System zeigt dann das Werkzeugwechsel-Menü an (504). Während das Anritzmodul sich in der 9-Uhr-Position befindet, kann der Bediener das Diamantspitzen-Schneidewerkzeug 24 wechseln und/oder drehen. Wenn dieses Verfahren abgeschlossen ist, drückt der Bediener die Eingabe-Taste 48 auf dem Touch Pad 11 (506), woraufhin der Anritzer sich zu seinem programmierten Anritzwinkel dreht (508). Als Nächstes fordert das Menü den Bediener auf, den Wafer für eine Testanritzung auszurichten (510). Wenn der Bediener bereit ist, eine Testanritzung durchzuführen, drückt er oder sie die Manuell-Taste 71 (512), woraufhin das System die Waferhöhen-Erfassungs-Subroutine aufruft (514) (siehe 12).
Nach Abschluss der Waferhöhen-Erfassungs-Subroutine führt das System die Testanritzung durch (516). Die Testanritzung ist eine einzelne Anritzung, die auf einem Wafer durchgeführt wird. Als Nächstes fordert das Menü den Bediener auf, das Fadenkreuz auf dem Bild der Impulsstabkante 30 zu positionieren. Wenn der Bediener die Ausrichtung des Faden kreuzes mit der Stabkante abgeschlossen hat, drückt er oder sie die Eingabe-Taste 48 auf dem Touch Pad 11 (519). Als Nächstes fordert das System den Bediener auf, den Wafer in der Y-Richtung zu bewegen, so dass die Test-Anritzung mit dem Fadenkreuz ausgerichtet ist (520). Sobald dies bewerkstelligt ist, drückt der Bediener die Eingabetaste 48 des Touch Pads 11 (521). Das System zeichnet dann im Speicher den Betrag auf, um den der Tisch in der Y-Richtung bewegt wurde, um die Test-Anritzung mit dem Fadenkreuz wie bei 520 beschrieben auszurichten. (Dieses Maß wird hierin gelegentlich als die „Y-Versetzung" bezeichnet) (524). Als Nächstes markiert das System den Wafer in der Y-Richtung um einen Betrag gleich der so genannten „Y-Versetzung" (526). Der Bediener wird dann aufgefordert, das Fadenkreuz auf der Test-Anritzlinie zu positionieren (528). Sobald der Bediener dies bewerkstelligt hat, drückt er oder sie die Eingabe-Taste 48 auf dem Touch Pad 11 (530), woraufhin das System die Fadenkreuzposition aufzeichnet, die der Linie entspricht, entlang der das Anritzwerkzeug gerade eine Anritzung zieht (532). Sobald dies bewerkstelligt ist, kehrt das System zum Anritzmodus zurück (534). Mit herkömmlichen Bildmustererkennungs-Softwareverfahren, für die das System gut geeignet ist, könnten alle vorstehenden Schritte in 13, die einen Eingriff durch den Bediener erfordern, abgewandelt werden, so dass die Rolle des Bedieners durch die Bildmustererkennung wahrgenommen wird. Auf diese Art und Weise könnte die gesamte Routine (ausgenommen das Wechseln des Werkzeugs) automatisch ohne Eingriff durch den Bediener durchgeführt werden.
E. ELEKTRONIK-SYSTEM
18 ist ein Blockdiagramm der elektronischen Komponenten des Anritz-Bruchsystems der vorliegenden Erfindung.
Die zentrale Komponente des Systems ist ein Intel 8051-Mikroprozessor-Board 200, der einen 8051-Mikroprozessor, einen RAM, einen ROM und weitere herkömmliche Komponenten umfasst. Das 8051-Mikroprozessor-Board 200 wird durch eine Gleichstrom-Stromversorgung 204 angesteuert und empfängt die Eingabe des Bedieners von der Tastatur 11. Das 8051-Mikroprozessor-Board 200 steht zu dem Motorsteuerungs-Board 202 in Verbindung. Das 8051-Mikroprozessor-Board 200 empfängt auch die Eingabe des Bedieners von dem X-Y-Joystick 208 und dem Theta-Einstellknopf 206 (auch als 74 und 75 in 2 bezeichnet).
Das 8051 Mikroprozessor-Board 200 steht mit dem Unterdruck-Schaltmagnet 248, dem Impuls-Schaltmagnet 250, dem Impulsregler 252, dem Einlass-Schaltmagnet 254, der Anritzwinkelbremse 256, der Anritzkraftmesszelle 258, der Anritzbegrenzung, Home 260, der Y-Begrenzung hinten 262, der Y-Begrenzung vorne 264, der X-Begrenzung links 266, der X-Begrenzung rechts 268 und der Theta-Home-Begrenzung 270 in Verbindung.
Das Motorsteuerungs-Board 292 steht mit dem Y-Achsen-Codierer 220, dem Y-Achsenmotor 22, dem X-Achsen-Codierer 224, dem X-Achsenmotor 226, dem Anritzwinkelmotor 228, dem Anritzwinkel-Codierer 230, dem Thetamotor 232, dem Theta-Codierer 234, dem Spaltmotor 236, der Spaltposition 238, dem Ambossmotor 240, dem Ambosspositionssensor 242, dem Linearmotor 244 und dem Anritzpositionssensor 246 in Verbindung.
Gemeinsam steuern die Boards 200, 202 den Betrieb der Anritz-/Bruchvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Das 8051-Mikroprozessor-Board 200 steht über eine serielle Verbindung zu und von dem IBM 386-Computer in Verbindung. Der IBM 386-Computer 210 wiederum steht mit dem Floppy-Laufwerk 214, der Videobildkarte 212 und dem Farbmonitor 12 in Verbindung.
Die Videobildkarte empfängt einen Eingang von der Farbkamera 14, die wiederum einen Eingang von der Zoomlinse 15 empfängt.
Das 8051-Mikroprozessor-Board 200, der IBM 386-Computer 210, die Videobildkarte 212, die Farbkamera 14 und der Farbmonitor 12 werden jeweils mit Gleichstrom von der Gleichstromversorgung 204 versorgt.
Der Y-Achsen-Codierer 220 ist ein Linear-Codierer, der verwendet wird, um die Position des X-Y-Tisches in der Y-Richtung, d.h. die Waferposition in der Y-Richtung zu messen.
Der Y-Achsenmotor 222 ist ein Gleichstrommotor, der verwendet wird, um die Y-Achsenspindel zu drehen und den X-Y-Tisch in der Y-Richtung anzutreiben.
Der X-Achsen-Codierer 224 ist ein Dreh-Codierer, der verwendet wird, um die X-Achse des X-Y-Tisches, d.h. die X-Position des Wafers zu positionieren.
Der X-Achsen-Codierer 224 und der X-Achsenmotor 226 wirken zusammen, um den Wafer während eines Anritzens entlang der X-Achse anzutreiben und zu positionieren und zusätzlich den Wafer unter dem Amboss zum Brechen während des Bruchverfahrens zu positionieren.
Der Y-Achsen-Codierer 220 und der Y-Achsenmotor 222 wirken zusammen, um den Wafer sowohl während des Anritzens als auch des Brechens in der Y-Richtung von Straße zu Straße zu markieren.
Der Anritzwinkelmotor 228 wird verwendet, um den Winkel des Anritzers gegenüber der Oberfläche des Wafers zu positionieren. Der Anritzwinkelmotor 228 verwendet die Rückkopplung von dem Anritzwinkel-Codierer 230, um die gewünschte Anritzwinkelposition zu erreichen. Der Thetamotor 232 treibt die Waferhalte-Unterdruckaufnahme 18 in die Theta- oder Drehrichtung, um den Wafer während des Anritzens und/oder Brechens mit dem Impulsstab und dem Amboss auszurichten und auch, um den Wafer während des Anritzens und Brechens um 90 Grad zu drehen. Der Theta-Codierer 234 stellt eine Rückkopplung bereit, um sicherzustellen, dass eine Winkelbewegung der Waferaufnahme sich in die richtige von dem Computer ausgewählte Winkelposition bewegt. Die paarweisen Motor-Codierer 220–222, 224–226, 228–230, 232–234, 236–238, 240–242, 244–246 arbeiten alle in einer Regelschleife, um die verschiedenen Vorrichtungen zu positionieren, denen sie zugehörig sind. Der Spaltmotor 236 mit dem Spaltpositonssensor 238, positioniert den Impulsstab-ANSCHLAG. Der Anschlag begrenzt eine Bewegung des Impulsstabes in der vertikalen Richtung sowohl für das Anritzen als auch für das Brechen auf programmierte Werte.
Der Ambossmotor 240 und der Ambosspositionssensor 242 werden verwendet, um den Amboss sowohl während des Anritzens als auch während des Brechens in der vertikalen Richtung zu positionieren. Der Linearmotor 234 und die Anritzposition 246 wirken zusammen, um das Diamant-Schneidewerkzeug 24 zu positionieren. Der Unterdruck-Schaltmagnet 248 wird verwendet, um den Unterdruck für die Waferhalte-Unterdruckaufnahme 18 ein- und auszuschalten. Die Funktion des Unterdrucks besteht darin, einen Wafer während eines Anritzens und Brechens sicher an der Aufnahme zu halten.
Der Impuls-Schaltmagnet 250 lässt zu, dass Luft in den Impulsstab-Membranhohlraum 37 eintritt, was wiederum bewirkt, dass der Impulsstab sich in seine „obere" Position bewegt. Der Impulsstabregler 252 wird verwendet, um den Druck der durch den Impulsschaltmagneten 250 strömenden zu dem Impulsstab 28 strömenden Luft zu steuern.
Der Einlass-Schaltmagnet 254 wird verwendet, um Luft in das System einzulassen, wenn die Anritz-Bruchvorrichtung eingeschaltet ist.
Die Anritzwinkelbremse 256 wird verwendet, um die Drehbewegung des Anritzmoduls 20 zu bremsen, sobald es seine richtige Winkelposition erreicht hat. Die Anritzkraftmesszelle 258 wird verwendet, um die durch die Diamant-Anritzspitze 24 von dem Linearmotor 56 auf den Wafer aufgebrachte Kraft zu messen. Die Anritz-Begrenzung, Home 260 ist ein Mikroschalter, der dazu dient, die Bewegung des Anritzers in der Drehbewegung des Anritzmoduls 20 zu detektieren und zu begrenzen, wenn er die Drei-Uhr-Position erreicht. Die Y-Begrenzung hinten 262 ist ein Mikroschalter, der verwendet wird, um die hinterste Position des X-Y-Tisches in der Y-Richtung zu detektieren. Die Y-Begrenzung vorne 264 ist ein Mikroschalter, der verwendet wird, um die Bewegung des X-Y-Tisches in der vordersten Position entlang der Y-Achse zu detektieren und zu begrenzen.
Die X-Begrenzung links 266 ist ein Mikroschalter, der derart angeordnet ist, dass er die Bewegung des X-Y-Tisches in der äußersten linken Position des X-Y-Tisches in der X-Richtung detektiert und begrenzt.
Die X-Begrenzung rechts 268 ist ein Mikroschalter, der derart angeordnet ist, dass er die am weitesten rechte Bewegung des X-Y-Tisches in der X-Richtung detektiert und begrenzt.
Die Theta-Home-Begrenzung 270 ist ein Mikroschalter, der verwendet wird, um die Bewegung des Theta-Tisches (Waferhalte-Unterdruck-aufnahme 18) gegen den Uhrzeigersinn zu detektieren und zu begrenzen. Der Theta-Einsteller 206 ist ein digitaler Codierer, der von dem Bediener verwendet wird, um die Straßen des Wafers parallel zu dem Fadenkreuzbild auf dem Farbmonitor 12 auszurichten. Der X-Y-Joystick 208 ist ein in zwei Achsen regelbarer Widerstand, der von dem Bediener verwendet wird, um den X-Y-Tisch in den X-Y Richtungen zu bewegen.
Der IBM 80386-Computer 210 verwendet die auf das Floppy-Laufwerk 214 geladenen Anweisungen, um das durch die Farbkamera 14 von der Zoomlinse 15 empfangene und durch die Videobildkarte 212 verarbeitete Bild zu digitalisieren. Der Computer 210 wird auch verwendet, um ein Fadenkreuz oder einen anderen visuellen Bezugsrahmen zu erzeugen und über das Bild von der Farbkamera 14 zu legen und die Kombination daraus auf dem Farbmonitor 12 anzuzeigen, um es dem Bediener zu erlauben, den Wafer zum Anritzen oder Brechen auszurichten. Darüber hinaus kann der Computer 210 verwendet werden, um die vorstehenden Funktionen über herkömmliche Bildmustererkennungsverfahren durchzuführen. Zusätzlich empfängt der Computer 210 Anweisungen von dem Mikroprozessor-Board 200 und zeigt Menüs auf dem Farbmonitor 12 in Übereinstimmung damit an.
Die Tastatur 11 ist eine Touch Pad-Eingabevorrichtung, die von dem Bediener zum Eingeben numerischer und funktioneller Anweisungen verwendet wird, um die Anritz-Bruchvorrichtung mit allen für die Vorrichtung notwendigen Parametern zu programmieren und Anritz- und Bruchverfahren kontinuierlich ohne Eingriff des Bedieners durchzuführen.
Weitere Abwandlungen und Änderungen zu den offen gelegten Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne von dem Gegenstand der Erfindung wie in den nachstehenden Ansprüchen definiert abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum automatischen Anritzen von Halbleiter-Wafern, umfassend eine Basiseinheit (6), einen Tisch, der auf der Basiseinheit für eine Hin- und Herbewegung in einer ersten und einer zweiten Richtung montiert ist, einen Ringtisch für eine Winkelbewegung um eine Achse senkrecht zu sowohl der ersten als auch der zweiten Richtung, wobei der Ringtisch eine zentrale Öffnung aufweist und ausgebildet ist, um einen Halbleiter-Wafer (34), der obere und untere Oberflächen aufweist, zu halten, während Linien auf die Wafer-Oberfläche geritzt werden, ein Anritzwerkzeug (20) mit einer Schneidekante (24), das zur Bewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Anritzwerkzeugposition montiert ist, wobei in der ersten Anritzwerkzeugposition die Schneidekante des Anritzwerkzeuges in Kontakt mit der Oberfläche des auf dem Ringtisch (18) gehaltenen Wafers steht, um eine Schneidekraft aufzubringen, wenn der Tisch unter dem Wafer in der ersten Richtung angetrieben wird, und in der zweiten Anritzwerkzeugposition die Schneidekante des Anritzwerkzeuges an einer Stelle positioniert ist, an der sie die Oberfläche des Wafers nicht berühren wird, wobei der Tisch zur Bewegung in der ersten und der zweiten Richtung aus einem ersten Tisch (9) zur Bewegung in der ersten Richtung und einem zweiten Tisch (3) zur Bewegung in der zweiten Richtung hergestellt ist, wobei der zweite Tisch (3) auf dem ersten Tisch (9) montiert ist, und der Ringtisch ein dritter Tisch (18) ist, der auf dem zweiten Tisch montiert ist, wobei der zweite Tisch (3) eine Durchbrechung (38) aufweist, die eine Verbindung zwischen dem ersten Tisch und dem dritten Ringtisch (18) herstellt, wobei das Anritzwerkzeug (20) über dem dritten Ringtisch (18) montiert ist, und in der ersten Anritzwerkzeugposition die Schneidekante (24) des Anritzwerkzeuges unter der Ebene der oberen Oberfläche des auf dem dritten Ringtisch (18) gehaltenen Wafers positioniert ist, um Linien auf die obere Oberfläche des Wafers zu ritzen, gekennzeichnet durch einen Impulsstab (28), der eine obere Kante aufweist, die an dem ersten Tisch für eine Hin- und Herbewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Impulsstabposition in einer dritten Richtung senkrecht zu der ersten und der zweiten Richtung montiert ist, wobei die erste Impulsstabposition derart ist, dass die obere Kante (30) des Impulsstabes durch die zentrale Öffnung des dritten Tisches bis zu einem Punkt über der oberen Oberfläche des dritten Tisches vorragt, so dass die obere Kante eine Kraft auf eine Linie auf der unteren Oberfläche eines auf dem dritten Tisch gehaltenen Wafers aufbringen wird, um die entgegengesetzte obere Oberfläche des Wafers zum Anritzen unter Spannung zu setzen, wenn der erste Tisch (9) unter dem Anritzwerkzeug angetrieben wird, während sich das Anritzwerkzeug in seiner ersten Position befindet, während ein Wafer auf dem dritten Tisch (18) gehalten ist und während der Impulsstab (28) die obere Oberfläche dieses Wafers unter Spannung gesetzt hat, wobei die obere Oberfläche des Wafers in einer Linie angeritzt wird, und, wenn sich das Anritzwerkzeug in seiner zweiten Anritzwerkzeugposition befindet, die Schneidekante des Anritzwerkzeuges die obere Oberfläche des Wafers nicht berührt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgebildet ist, um Halbleiter-Wafer auch zu brechen, indem sie darüber hinaus umfasst: ein Widerstandsmittel (26, 80), um einer Bewegung eines auf dem dritten Tisch (18) gehaltenen Wafers nach oben während einer Aufbringung von Kraft gegen die untere Oberfläche des Wafers (34) durch den Impulsstab Widerstand entgegenzubringen, um den Wafer entlang der Anritzlinie zu brechen, wobei sich das Anritzwerkzeug (20) in seiner zweiten Position befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, mit einer separaten Anritzstation (S) und Bruchstation (B), wobei die Anritzstation (S) das Anritzwerkzeug (20) umfasst und die Bruchstation (B) das Widerstandsmittel (26, 80) umfasst; und ferner umfassend: einen ersten Antriebsmotor (222), um den ersten Tisch (9) entlang der ersten Richtung zwischen den Anritz- und Bruchstationen und während des Anritzens des Wafers mit dem Anritzwerkzeug anzutreiben, einen zweiten Antriebsmotor (226), um den zweiten Tisch (3) entlang der zweiten Richtung in gestuften Inkrementen anzutreiben, so dass beabstandete parallele Anritzlinien auf den Wafer aufgebracht werden können, einen dritten Antriebsmotor, um den dritten Tisch (18) in Drehung um die dritte Richtung zur winkligen Ausrichtung des Wafers in Bezug auf die erste und die zweite Richtung anzutreiben, und eine Computersteuerung zum Steuern des ersten, des zweiten und des dritten Antriebsmotors.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Widerstandsmittel ein Amboss (26) ist, der über den Wafer an einer getrennten Stelle gegenüber der, an der der Wafer angeritzt wird, angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Widerstandsmittel eine Unterdruckaufnahme (80) ist, die unterhalb der Ebene der unteren Oberfläche eines auf dem dritten Tisch montierten Wafers montiert ist, wobei die Unterdruckaufnahme benachbart zu der Kontaktlinie zwischen dem Wafer und der scharfen oberen Kante des Impulsstabes angeordnet ist.
Verfahren zum Anritzen von Halbleiter-Wafern mit den Schritten, dass: a. Anritzparameter in einen Computerspeicher eingegeben werden, die die folgenden Parameter umfassen: Wafer-Durchmesser, auf den Wafer durch die Spitze des Anritzwerkzeuges aufzubringende Kraft, Wafer-Dicke, Anritzungsausdehung, Impulsstabhöhe, Anritzwinkel, Anritzgeschwindigkeit und Wafer-Kanten-Annäherungsgeschwindigkeit, Anritzungstyp, Taktzeit, X-Schritt, Y-Schritt, und b. diese Anritzparameter angewandt werden, um die Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Anritzen einen Halbleiter-Wafers zu steuern.
Verfahren zum Brechen von Halbleiter-Wafern mit den Schritten, dass: a. Bruchparameter in einen Computerspeicher eingegeben werden, die die folgenden Parameter umfassen: X-Schritt, Y-Schritt, Taktzeit, Verweilzeit, Wafer-Größe, Ambosshöhe, Spalt, Impulskraft, und b. diese Bruchparameter angewandt werden, um die Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Brechen eines Halbleiter-Wafers zu steuern.
Verfahren zum Anritzen und Brechen von Halbleiter-Wafern auf einer einzigen Maschine, mit den Schritten, dass: a. alle Anritz- und Bruchparameter in einen Computerspeicher eingegeben werden, die dazu benötigt werden, einen einzigen Wafer ohne Eingriff durch den Bediener vollständig anzuritzen und zu brechen, und b. diese Anritz- und Bruchparameter angewendet werden, um die Vorrichtung von Anspruch 2 über einen Computer zum Anritzen und Brechen eines Halbleiter-Wafers auf dieser Vorrichtung ohne Eingriff durch einen Bediener zu steuern.