EP2004375A1 - Vorrichtung zum brechen von halbleiterscheiben mit hilfe eines brechkeils - Google Patents
Vorrichtung zum brechen von halbleiterscheiben mit hilfe eines brechkeilsInfo
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- EP2004375A1 EP2004375A1 EP07723841A EP07723841A EP2004375A1 EP 2004375 A1 EP2004375 A1 EP 2004375A1 EP 07723841 A EP07723841 A EP 07723841A EP 07723841 A EP07723841 A EP 07723841A EP 2004375 A1 EP2004375 A1 EP 2004375A1
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- predetermined breaking
- semiconductor wafer
- wafer
- wafers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
- B28D5/0011—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing with preliminary treatment, e.g. weakening by scoring
-
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- B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
- B28D5/0017—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing using moving tools
- B28D5/0023—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing using moving tools rectilinearly
Definitions
- the invention relates to a device for breaking semiconductor wafers according to the features of the preamble of claim 1.
- a wafer (English: “disk”) is a circular, a few 100 ⁇ m thick disk, on the electronic components, in particular integrated circuits (IC, “chip”) or micromechanical components by various technical methods getting produced.
- IC integrated circuits
- This disk is mostly made of monocrystalline silicon, but other materials such as silicon carbide, gallium arsenide and indium phosphide are also used. In microsystem technology, glass wafers with a thickness in the 1 mm range are also used.
- the discs are made in different diameters.
- the currently used mainly wafer diameter differ depending on the semiconductor material and intended use and are for SiIi- zium z. B. at 150 mm, 200 mm, 300 mm and in the future also at 450 mm, for gallium arsenide at 2 inches, 3 inches, 100 mm, 125 mm or 150 mm.
- the larger the wafer the more integrated circuits, also called chips, can be accommodated on it. As the geometrical waste becomes smaller for larger wafers, the integrated circuits can be produced more cheaply.
- the surfaces of the wafers must be optically mirror-polished. With regard to the flatness of the wafers, the perfection of the polish and the purity of the surface, extreme demands apply. For example, only unevenness of a few nm over the entire wafer surface is permissible.
- the wafers are labeled with so-called fats. It is indicated with the help of a primary and possibly a secondary Fiat, which angular orientation is present and which crystal orientation has the surface. In recent times, instead of the Fiat notches, so-called notches used. They offer the advantage of better positioning and, above all, less waste.
- the semiconductor wafers are first subdivided into individual strips with the aid of already known methods and devices.
- the respective dividing lines are marked in advance by means of a diamond stylus on the upper side of the semiconductor wafer by notched notches accordingly.
- a pulse bar then presses against the semiconductor wafer whose top surface is supported on an anvil at the predetermined break line prepared so far. Since in the known device impulse rod and anvil are arranged directly above one another, the pressure exerted by the impulse rod pressure on the one hand must be sufficiently large on the one hand to trigger a controlled separation process against the pressure of the anvil. On the other hand, the pressure must not be too low, because otherwise there is a danger that sufficient and complete separation can not be achieved. It therefore requires a high precision in terms of contact pressure in order to ensure the lowest possible separation error rate.
- gallium-arsenide based wafers which in principle have a comparatively smaller diameter, become occasionally refrained from scratching the surface over the entire length of the predetermined breaking line. Usually then only a smaller portion, preferably only a relatively short initial region of a predetermined breaking line is marked by a scoring.
- the present invention is therefore an object of the invention to improve a device of the type mentioned above, that even for semiconductor wafers, the predetermined breaking points are marked only in a short initial range by a previously performed incision, achieved a simple and secure separation while minimizing the error rate can be.
- Fig. 1 shows the basic structure of an inventively designed device for dividing a semiconductor wafer into individual subregions.
- an annular holder 2 is used, on which the semiconductor wafer 1 fastened on a flexible base is fixed to the edge regions. This is preferably done by creating a negative pressure over a plurality of suction nozzles.
- a crushing wedge 3 which is aligned with the predetermined breaking line, serves against the underside of the semiconductor wafer. disk 1 presses.
- the angle of inclination of the crushing wedge is advantageously in the range of less than 5 degrees and, in adaptation to the respective material thicknesses of the semiconductor wafers to be processed, is preferably variably and steplessly adjustable within the predetermined range.
- the breaker wedge is controllable in such a way that in a first phase only a break-up and only in a second phase the complete severing of the predetermined breaking line takes place.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben (1) bzw. Wafern an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eine Ritzung markierten und jeweils längs einer Gerade verlaufenden Sollbruchlinien, unter Verwendung eines an der Unterseite der Halbleiterscheibe fluchtend zur jeweiligen Sollbruchlinie ausgerichteten Brechkeils und wenigstens eines Gegenhalters, der sich auf der Oberseite der Halbleiterscheibe abstützt und im Augenblick des sich an der Unterseite der Halbleiterscheibe andrückenden Brechkeils (3) einen Gegendruck auslöst. Es ist vorgesehen, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben der Brechkeil gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet werden kann, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.
Description
Beschreibung
Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben mit Hilfe eines Brechkeils
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben bzw. Wafern nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Als Wafer (engl. "Scheibe") wird in der Halbleiterindustrie und Mikroelektronik eine kreisrunde, wenige 100 μm dicke Scheibe bezeichnet, auf der elektroni- sehe Bauelemente, vor allem integrierte Schaltkreise (IC, "Chip") oder mikromechanische Bauelemente durch verschiedene technische Verfahren hergestellt werden.
Diese Scheibe besteht in den meisten Fällen aus monokristallinem Silizium, es werden aber auch andere Materialien wie Siliziumcarbid, Gallium-Arsenid und Indium-Phosphid verwendet. In der Mikrosystemtechnik werden auch Glaswa- fer mit einer Dicke im 1-mm-Bereich verwendet.
Die Scheiben werden in verschiedenen Durchmessern gefertigt. Die zur Zeit hauptsächlich verwendeten Waferdurchmesser unterscheiden sich je nach Halbleiterwerkstoff und vorgesehenem Verwendungszweck und liegen für SiIi- zium z. B. bei 150 mm, 200 mm, 300 mm und künftig auch bei 450 mm, für Gallium-Arsenid bei 2 Zoll, 3 Zoll, 100 mm, 125 mm oder 150 mm. Je größer der Wafer, desto mehr integrierte Schaltkreise, auch Chips genannt, können darauf untergebracht werden. Da bei größeren Wafern der geometrische Verschnitt kleiner wird, können die integrierten Schaltkreise kostengünstiger produziert werden.
Für die meisten Anwendungen müssen die Oberflächen der Wafer optisch spiegelnd poliert sein. Hinsichtlich der Ebenheit der Wafer, der Perfektion der Politur und der Reinheit der Oberfläche gelten extreme Forderungen. So sind beispielsweise nur Unebenheiten von wenigen nm über die gesamte Waferflä- che zulässig.
Da für die Verarbeitung der Wafer die exakte Position in der bearbeitenden Maschine wichtig ist, werden die Wafer mit sogenannten Fiats gekennzeichnet. Dabei wird mit Hilfe eines primären und eventuell einem sekundären Fiat angezeigt, welche Winkelorientierung vorliegt und welche Kristallorientierung die Oberfläche hat. In neuerer Zeit werden an Stelle der Fiats Kerben, so genannte Notches, eingesetzt. Sie bieten den Vorteil der besseren Positionierung und verursachen vor allem weniger Verschnitt.
Um die einzelnen Schaltkreise voneinander zu trennen, werden die Halbleiterscheiben mit Hilfe bereits bekannter Verfahren und Vorrichtungen zunächst in einzelnen Streifen unterteilt. Dabei werden die jeweiligen Trennlinien vorab mittels eines Diamantstichels an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eingeritzte Kerben entsprechend markiert. Bei der beispielsweise aus der aus EP 0 740 598 B1 bekannten Vorrichtung drückt anschließend ein Impulsstab an der insoweit vorbereiteten Sollbruchlinie von der Unterseite gegen die Halbleiter- scheibe, deren Oberseite sich an einem Amboss abstützt. Da bei der bekannten Vorrichtung Impulsstab und Amboss direkt übereinander angeordnet sind, muss der seitens des Impulsstabes ausgeübte Druck einerseits ausreichend groß sein, um gegen den Druck des Ambosses einen kontrollierten Trennvorgang auszulösen. Andererseits darf der Druck nicht zu gering sein, weil sonst die Gefahr besteht, dass keine ausreichende und vollständige Trennung erreicht werden kann. Es bedarf deshalb einer hohen Präzision hinsichtlich des Anpressdruckes, um eine möglichst geringe Trennfehlerquote zu gewährleisten.
Insbesondere bei Halbleiterscheiben auf Gallium-Arsenid-Basis, die im Prinzip einen vergleichsweise kleineren Durchmesser aufweisen, wird gelegentlich
darauf verzichtet, die Oberfläche jeweils über die gesamte Länge der Sollbruchlinie anzuritzen. Üblicherweise wird dann nur ein kleinerer Abschnitt, vorzugsweise nur ein relativ kurzer Anfangsbereich einer Sollbruchlinie durch eine Einritzung markiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass auch für Halbleiterscheiben, deren Sollbruchstellen nur in einem kurzen Anfangsbereich durch eine vorab durchgeführte Einritzung markiert sind, eine einfache und sichere Trennung bei gleichzeitig möglichst geringer Fehlerquote erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben der Brechkeil gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet ist, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1. zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Aufteilung einer Halbleiterscheibe in einzelne Teilbereiche. Zur lösbaren Befestigung der kreisförmigen Halbleiterscheibe 1 dient eine ringförmige Halterung 2, an der die auf einer flexiblen Unterlage befestigte Halbleiterscheibe 1 an den Randbereichen fixiert wird. Vorzugsweise geschieht dies da- durch, dass über mehrere Ansaugdüsen ein Unterdruck erzeugt wird. Zur Trennung der Halbleiterscheibe 1 entlang einer Sollbruchlinie, die vorab durch eine an der Oberseite eingeritzte Kerbe markiert ist, dient ein fluchtend zur Sollbruchlinie ausgerichteter Brechkeil 3, der gegen die Unterseite der Halblei-
terscheibe 1 drückt. Für Halbleiterscheiben, deren Sollbruchlinien aus Kostengründen nur einem relativ kurzen Anfangsbereich und damit nicht in voller Länge durch eine Anritzung vorbehandelt sind, was insbesondere bei Halbleiterscheiben mit kleinerem Durchmesser in Betracht kommt, ist der Brechkeil ge- genüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt. Der Neigungswinkel des Brechkeils liegt in vorteilhafter im Bereich kleiner 5 Grad und ist in Anpassung an die jeweiligen Materialstärken der zu bearbeitenden Halbleiter- Scheiben vorzugsweise innerhalb des vorgegebenen Bereichs variabel und stufenlos einstellbar. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Brechkeil derart steuerbar, dass in einer ersten Phase zunächst nur ein Aufbrechen und erst in einer zweiten Phase die vollständige Durchtrennung der Sollbruchlinie erfolgt.
Bezugszeichenliste
1 Halbleiterscheibe Halterung
3 Brechkeil
Claims
1. Vorrichtung zum Brechen von Halbleiterscheiben bzw. Wafern an der Oberseite der Halbleiterscheibe durch eine Ritzung markierten und jeweils längs einer Gerade verlaufenden Sollbruchlinien, unter Verwendung eines an der Unterseite der Halbleiterscheibe fluchtend zur jeweiligen Sollbruchlinie ausgerichteten Brechkeils und wenigstens eines Gegenhalters, der sich auf der Oberseite der Halbleiterscheibe abstützt und im Augenblick des sich an der Unterseite der Halbleiterscheibe andrückenden Brechkeils einen Gegendruck auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass für lediglich im Anfangsbereich einer Sollbruchlinie vorgeritzte Halbleiterscheiben (1) der Brechkeil (3) gegenüber der Ebene der Halbleiterscheibe derart geneigt ausgerichtet ist, dass eine Druckausübung seitens des Brechkeils (3) ausschließlich in dem durch die Ritzung vorbehandelten Anfangsbereich der Sollbruchlinie erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nei- gungswinkel des Brechkeils (3) im Bereich kleiner 5 Grad liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel des Brechkeils (3) innerhalb des vorgegebenen Bereichs variabel und stufenlos einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechkeil (3) derart steuerbar ist, dass in einer ersten Phase ein Aufbrechen und in einer zweiten Phase eine vollständige Trennung der Solltrennlinie erfolgt.
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