DE1764891C3 - Verfahren und Einrichtung zum Trennen einer Mehrzahl von plättchen- oder würfelförmigen Gegenständen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zum Trennen einer Mehrzahl von plättchen- oder würfelförmigen GegenständenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Herstellung von Halbleiterelementen und Halbleitervorrichtungen wie Transistoren Dioden und
integrierten Schaltungen wird im allgemeinen eine Halbleiterscheibe entsprechend einem Flächenmuster
aus kleinsten Quadraten, Rechtecken oder dgl. auf einer Oberfläche angerissen und sodann längs der Rißlinien in
eine Mehrzahl von in gegenseitiger Berührung oder mit geringem gegenseitigem Abstand angeordnete Halbleiterkörper
in Form von Plättchen oder Würfeln auseinandergebrochen. Die einzelnen Halbleiterkörper
werden dann weiterverarbeitet und z. B. in entsprechende Fassungen oder Gehäuse eingebaut.
Beispielsweise aus der DD-PS 31 443 ist es bekannt, die zu teilende Halbleiterscheibe auf eine biegsame
Metallunterlage aufzukleben, die anschließend in bestimmter Weise verwölbt wird. Dabei erfolgt die
Teilung der Halbleiterscheibe in kleinere Körper. Durch die Wölbung der Membran alleine kann jedoch keine
nennenswerte gegenseitige Entfernung der einzelnen Halbleiterkörper voneinander herbeigeführt werden,
wie dies zum Zwecke der Weiterverarbeitung bzw. Entnahme der einzelnen Körper von Vorteil ist.
Überdies muß eine solche gewölbte Metallunterlage für die Weiterverarbeitung der einzelnen Körper in aller
Regel ohnehin wieder in einen ebenen Zustand zurückgeführt werden, so daß selbst die nach der
Wölbung der Unterlage geringfügig klaffenden seitlichen Anlageflächen der kleineren Körper wieder
unzugänglich werden und insgesamt eine satte Anlage der Körper aneinander erreicht wird.
Bei einem derartigen HerstellungsprozeO ist es
jedoch erwünscht, die beim Zerbrechen der Halbleiterscheibe entstehenden, dicht gedrängt angeordneten
Halbleiterkörper auseinanderzuziehen und die einzelnen Halbleiterkörper besser zugänglich zu machen,
wobei sich jedoch die geometrischen Verhältnisse der gegenseitigen Anordnung der einzelnen Halbleiterkörper
nicht ändern sollen. Hierzu ist bereits gemäß der älteren deutschen Patentanmeldung P 16 52 522.7-24
vorgeschlagen worden, die Gegenstände durch allseitige Dehnung der Membran in Richtung parallel zu der
Ebene der Gegenstandsanordnung voneinander zu entfernen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
vorausgesetzt ist
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer entsprechenden Einrichtung,
welche eine solche Trennung einer Mehrzahl von gedrängt angeordneten Gegenständen auszuführen
erlaubt und außerdem eine Halterung oder Verpackung der Gegenstände in auseinandergezogener Anordnung
zum Zweck der Weiterverarbeitung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Maßnahmen gelöst
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1 ist Gegenstand des
Patentanspruchs 2. Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 1 ist
Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Auf diese Weise läßt sich die gegenseitige Verschiebung bzw. Trennung der Gegenstände bzw. Halbleiterkörper
in Form einer Dehnung der Gesamtanordnung gleichmäßig und schnell sowie mit geringem Vorrichtungsaufwand
durchführen.
Die Erfindung wird weiter an Hand der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele
erläutert. Hierin zeigt
•»ο F i g. 1 einen Vertikalschnitt einer mit poröser
Membran und Unterdruck bzw. Ansaughalterung arbeitenden Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, und zwar in einer ersten Arbeitsstellung mit zusammengezogener Membran,
F i g. 2 eine Draufsicht der Membranoberseite mit einer hierauf befindlichen gedrängten Anordnung von
Halbleiterkörpern,
F i g. 3 einen Vertikalschnitt der Einrichtung gemäß F i g. 1, jedoch für eine zweite Arbeitsstellung mit
gedehnter Membran,
Fig.4 eine Draufsicht der Membranoberseite entsprechend
F i g. 2, jedoch für die Arbeitsstellung gemäß F i g. 3 mit gedehnter Membran und auseinandergezogener
Anordnung der Halbleiterkörper,
Fig.5A bis 5E eine Folge von Arbeitsschritten für
das Verpacken einer auseinandergezogenen Anordnung von Halbleiterkörpern,
Fig.6 eine perspektivische Gesamtansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung
mit poröser dehnbarer Membran und vertikal verschiebbarem Tragorgan für letztere bzw. die zu
trennenden Gegenstände in abgesenkter Stellung des Tragorgans.
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Einzelteils
der Einrichtung nach F i g. 6 in größerem Maßstab und
F i g. 8 eine perspektivische Ansicht entsprechend F i g. 6, jedoch in einer Arbeitsstellung mit angehobenem
Tragorgan und gedehnter Membran.
Die in F i g. 1 und 3 dargestellte, zur Verwendung einer porösen Membran vorgesehene Einrichtung
umfaßt jein Gestell 11 mit horizontaler Tischplatte 12 und vertikalen Stützen 13, die an einem Sockel 14
befestigt sind. In Bohrungen 16 der Tischplatte 12 sind vertikale Tragstangen 22 geführt, die an ihren unteren
Enden durch einen Querträger 21 miteinander sowie mit dem Stempel 20 eines über Einlaß- und Auslaßventil 18
bzw. 19 steuerbaren Druckluftzylinders 17 verbundsn sind. Durch die entsprechende Ventilbetätigung ist der
Stempel 20 in Richtung des Doppelpfeils A-A aufwärts bzw. abwärts verfahrbar. Die Tragstangen 22, an deren
oberen Enden eine als Spannglied vorgesehene, magnetisierbare Platte 23 befestigt ist, nehmen an dieser
Bewegung teil und können so mit der Platte 23 in eine angehobene Stellung gemäß F i g. 1 sowie eine abgesenkte
Stellung gemäß F i g. 3 gebracht werden.
Die Platte 23 weist eine zentrale öffnung 24 auf, die
bei abgesenkter Platte einen auf der Tischplatte 12 ruhenden, in eine napfartige Fassung 26 eingesetzten
Block 27 aus porösem Material wie Sinternickel mit geringem Abstand umgibt. Öffnung 24 und Block 27
bzw. Fassung 26 haben kreisförmigen Querschnitt. Der Block 27 ist an eine durch die Tischplatte 12 und den
Boden 29 der Fassung 26 geführte, mittels eines Ventils steuerbare Saugleitung 28 angeschlossen und kann
hierüber mit Unterdruck beaufschlagt werden. Der Block bildet somit eine:'Saugvorrichtung mit an der
Oberseite, d. h. im Bereich der öffnung der Fassung 26 angeordneten Arbeitsfläche.
An der Unterseite der Platte 23 ist eine dehnbare, poröse Membran 31 angebracht, welche die öffnung 24
der Platte überdeckt. Der Randabschnitt der Membran 31 ist mittels eines Klemmringes 32 und Klemmschrauben
32a längs des Umfanges der öffnung 24 befestigt. An Stelle einer solchen Klemmverbindung kann
gegebenenfalls auch eine Klebverbindung sowie vorzugsweise eine Befestigung mittels eines Magnetringes
entsprechend dem Klemmring 32, der durch die ebenfalls magnetische Platte 23 angezogen wird,
verwendet werden. In der Arbeitsstellung gemäß F i g. 1 liegt die Membran 31 schwach gespannt auf der
Oberfläche bzw. Arbeitsfläche des Blocks 27.
Wie in F i g. 1 angedeutet, liegt zunächst eine dünne Halbleiterscheibe 33 aus z. B. Silizium oder Germanium
auf der Oberseite der Membran 31. Diese Scheibe soll in eine Vielzahl von einzelnen Halbleiterkörpern 34 (s.
F i g. 3) zerteilt werden, deren Begrenzungen in Form eines entsprechenden Linienmusters in üblicher Weise,
z. B. mit Hilfe einer Diamantspitze auf einer Oberfläche der Halbleiterscheibe angerissen sind. Diese Oberfläche
der Halbleiterscheibe liegt im Beispielsfall auf der Oberseite der Membran 31. Das angerissene Linienmuster
der Halbleiterscheibe ist in Fig.2 gectrichelt angedeutet Auf eine genau zentrische Anordnung der
Halbleiterscheibe innerhalb der öffnung 24 kommt es grundsätzlich nicht an, jedoch ergibt sich bei einer
solchen Anordnung eine bessere Genauigkeit bzw. Symmetrie der beim Bruch auftretenden Trennflächen.
In der Praxis wird die Platte 23 und deren öffnung mit
einer in den Zeichnungen nirl- · ^a1 gestellten, transparenten
Schutzfolie abgedeckt, bevor der poröse Block 27 über die Saugleitung 28 mit Unterdruck beaufschlagt
und die Halbleiterscheibe mit der Schutzfolie und der porösen Membran gegen die Arbeitsfläche des Blocks
27 gesaugt wird. Die Schutzfolie kann z. B. aus Zellophan, Polyäthylenterephihalat oder einem anderen
eeeieneten Kunststoff bestehen. Anschließend wird ein
geeignetes, nicht dargestelltes Werkzeug gegen die von der Schutzfolie bedeckte Oberfläche der Halbleiterscheibe
gepreßt und in schwingende Bewegung versetzt, bis die Halbleiterscheibe längs der angerissenen Linien
bricht Die Druckbeaufschlagung der Halbleiterscheibe erfolgt im übrigen in entsprechender Weise, wie diese
beim Auftrennen von Glasplatten üblich ist Anschließend kann die Schutzfolie entfernt und der Unterdruck
vom Block 27 abgeschaltet werden.
ίο Die durch das Zerbrechen der Halbleiterscheibe
entstandenen Halbleiterkörper liegen nun in gegenseitiger Berührung oder mit geringem gegenseitigen
Abstand in Form einer flächenhaften Anordnung auf der Membran. Zur Trennung der Halbleiterkörper auf einen
gleichmäßigen gegenseitigen Abstand wird die Membran parallel zu der Oberfläche des Blocks 27 allseitig
gedehnt, wobei sich eine Anordnung der Halbleiterkörper 34 gemäß F i g. 4 ergibt Für viele Zwecke ist z. B.
'eine Längenstreckung der Anordnung um ·/* bis Ui
ausreichend bzw. erwünscht
Die Dehnung der Membran wird bei der Einrichtung nach F i g. 1 und 3 durch Absenken der, wie bereits
erwähnt als Spannglied vorgesehenen Platte 23 in die Stellung gemäß Fig.3 bewirkt. Nach öffnen des
Auslaßventils 19 am Druckluftzylinder 17 kann die Absenkung z. B. bei entsprechender Bemessung der
Platte 23 durch deren Eigengewicht bewirkt werden. Der Randabschnitt der Membran wird hierbei in den
Spalt zwischen der Innenfläche der öffnung 24 und der
Umfangsfläche der Fassung 26 gezogen, wobei der Mittelabschnitt der Membran gleichmäßig und langsam
fortschreitend allseitig gedehnt wird sowie gleichzeitig an der Oberfläche des Blocks 27 horizontal glatt
gespannt bleibt.
Als Werkstoff für die Membran kommt z. B. vorteilhaft eine Matte oder ein Filtertuch od. dgl. aus
einem Kunststoff wie Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen oder einem Polyamid in Betracht Poröse
Gummifolien können ebenfalls für den gleichen Zweck verwendet werden. Derartige Membranen sind nicht
nur dehnbar, sondern auch elastisch und können daher wiederholt verwendet werden. Dichte Web- und
Wirkstoffe aus Kunst- oder Naturfasern haben ebenfalls geeignete Dehnungs- und Elastizitätseigenschaften,
können also ebenfalls als Membranwerkstoff verwendet werden. Hierbei besteht jedoch die Einschränkung, daß
die Größe der beim Dehnen entstehenden Lücken zwischen den Fäden des Gewebes oder Gewirkes die
Abmessungen der kleinsten Halbleiterkörper nicht erreicht.
Nach dem Auseinanderziehen können die Halbleiterkörper einzeln oder in größerer Zahl abgenommen
werden, ohne die Lage der übrigen Körper zu beeinflussen. Die Abnahme erfolgt z. B. zweckmäßig mit
Hilfe eines Sauggriffels.
Die Halbleiterkörper können auch in ihrer auseinandergezogenen Anordnung für Zwecke der Lagerung
oder späteren Weiterverarbeitung verpackt werden. Ein derartiges Verfahren ist in den Fig.5A bis 5E
schematisch veranschaulicht. Soweit die hierin angedeuteten Vorrichtungsteile mit denjenigen nach Fig. 1 und
3 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich eine besondere Erläuterung des
Aufbaues dieser Teile erübrigt.
Die durch Zertrennen einer Halbleiterscheibe entstandenen und gemäß Fig.5A bereits durch Dehnen
der Membran 31 auseinandergezogenen Halbleiterkörper 34 werden durch Beaufschlagung des porösen
Blocks 27 mit Unterdruck über die Saugleitung 28 fest an der Oberseite der Membran gehalten. Über die
Halbleiterkörper wird gemäß F i g. 5A eine als Aufnahmeelement vorgesehene Scheibe 36 aus Sinternickel
gelegt, die auf Grund der paramagnetischen Eigenschaften dieses Werkstoffs magnetisierbar ist und ausreichend
Porosität zum Luftdurchtritt aufweist. Anschließend wird der Unterdruck vom Block 27 abgeschaltet
und gemäß Fig.5B über eine auf die Scheibe 36 gesetzte Saugglocke 37 auf die Oberseite der Halbleiterkörper
umgeschaltet. Die zugehörigen, nicht näher dargestellten Vorrichtungsteile können denjenigen für
die Unterdruckbeaufschlagung des Blocks 27 entsprechen, jedoch ist an die Saugglocke 37 entsprechend
deren Beweglichkeit eine flexible oder sonst bewegliche Saugleitung angeschlossen die eine Schwenkbewegung
der Saugglocke um 180° zuläßt. Die Saugglocke wird nun gemäß F i g. 5C mit den infolge des Unterdrucks
anhaftenden Halbleiterkörpern 34 von der Membran 31 abgehoben, umgedreht, und mit obenliegender Scheibe
36 abgesetzt. Anschließend wird auf die Oberseite der Halbleiterkörper ein Blatt 38 aus flexiblem, ferromagnetischem
Material gelegt (s. F i g. 5D). Als Werkstoff für das Blatt 38 kommt z. B. Gummi mit einer Füllung aus
magnetisiertem Eisenpulver in Betracht. Danach wird die Saugglocke 37 belüftet und entfernt, wodurch die in
Fig. 5E dargestellte Packung 41 zurückbleibt. Diese
besteht aus dem dauermagnetischen Blatt 38 und der magnetisierten, d. h. von dem Blatt entsprechend stark
angezogenen Scheibe 36 mit zwischen beiden Teilen in ihrer auseinandergezogenen Anordnung festgehaltenen
Halbleiterkörpern 34. Diese Packung kann als geschlossene Einheit gelagert oder transportiert bzw. der
weiteren Verarbeitung und Handhabung zugeführt werden, wobei übliche Unterdruck- und Saugwerkzeuge
verwendbar sind. Durch Ansetzen der aus porösem Nickel bestehenden Scheibe 36 an einen Saugkopf und
Abziehen des Blattes 38 kann die Packung unter Ansaugung und Arretierung der Halbleiterkörper 34 in
ihrer vorgegebenen Anordnung jederzeit wieder aufgetrennt werden. Die Halbleiterkörper sind damit
wieder zur Entnahme mit Hilfe von geeigneten Saugwerkzeugen frei.
Die in den F i g. 6 und 8 dargestellte Einrichtung umfaßt ein Gehäuse 51 mit kreisförmiger öffnung 53
und hierin vertikal beweglich angeordnetem, porösem Tragorgan 52. Letzteres kann mit Hilfe einer im
Gehäuse angeordneten Unterdrucksteuerung mit entsprechendem Antrieb angehoben und abgesenkt werden.
Die Bewegung des Tragorgans wird durch ein im Gehäuse angeordnetes Ventil mit nach außen geführtem
Handgriff 56 gesteuert. Darunter ist ein Handgriff 54 für ein Steuerventil zur Unterdruckbeaufschlagung
des porösen Tragorgans 52 angeordnet. Weiterhin ist gemäß F i g. 6 und 8 ein mit dem Tragorgan zusammen-
wirkendes Übertragungsorgan 58 vorgesehen. Letzteres ist um eine horizontale Achse 61 schwenkbar an
einem Schieber 59 gelagert, der seinerseits vertikal verschiebbar in einer Führung 62 an der Rückseite des
Gehäuses 51 sitzt. Wirksames Element des Übertragungsorgans 58 ist eine aus porösem Metall bestehende
Platte 87 (s. Fig.8), die über nicht dargestellte Leitungen mit beweglichen Kupplungen und ein im
Gehäuse angeordnetes, ebenfalls nicht dargestelltes Steuerventil an eine Saugvorrichtung angeschlossen ist.
Für das Steuerventil des Übertragungsorgans ist ein ebenfalls an der Gehäusevorderseite herausgeführter
Handgriff 57 vorgesehen. Längs des Umfangs des Tragorgans 52 sind mehrere, für einen noch zu
erläuternden Bajonettverschluß vorgesehene Riegelstif-
2" te 63,64,65 sowie Führungsstifte 66,67,68 am Gehäuse
befestigt. In F i g. 6 ist die Einrichtung mit abgesenktem Tragorgan, angehobenem Schieber und herabgeschwenktem
Übertragungsorgan, in F i g. 8 dagegen mit angehobenem Tragorgan und zurückgeschwenktem
Übertragungsorgan sowie ebenfalls angehobenem Schieber dargestellt.
In Fig. 7 ist eine poröse und dehnbare Membran 72 mit zugehörigem Spannglied dargestellt, welch letzteres
aus einem Winkelring 71 mit Haltering 73 besteht. Der
μ horizontale Flansch des Winkelringes 71 ist mit den
Stiften 63 bis 68 zugeordneten, über den Umfang verteilt angeordneten Langlöchern 74 und 76 versehen, die
einen Bajonettverschluß zur rasch lösbaren Verriegelung des Spanngliedes am Tragorgan bilden.
^ Für die poröse und dehnbare Membran 72 kommt als Werkstoff z. B. eine Gummifolie von etwa 0,8 mm
Stärke in Betracht. Die Saugfläche des ebenfalls porösen Tragorgans 52 besteht z. B. aus Sinterstahl.
Die Anordnung des Übertragungsorgans 58 an dem
4<> vertikal beweglichen Schieber 59 und die selbsttätige
Hubbewegung unter der Wirkung einer Rückstellfeder, gegebenenfalls verbunden mit einer geeigneten Dämpfung,
bietet im Vergleich zu einer entsprechenden Bewegung des Übertragungsorgans von Hand den
Vorteil eines gleichmäßigeren und schonenderen Bewegungsablaufes beim Abheben der Einzelkörper.
Lageveränderungen der einzelnen Gegenstände werden mit großer Sicherheit vermieden, so daß sich gerade
auch deswegen bei der Einrichtung nach Fig.6 bis 8 eine hohe Betriebssicherheit ergibt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Trennen einer Mehrzahl von plättchen- oder würfelförmigen Gegenständen, die
in gegenseitiger Berührung oder in geringem gegenseitigem Abstand flächenhaft auf einer dehnbaren
Membran angeordnet sind, bei dem die Gegenstände durch allseitige Dehnung der Membran
in Richtung parallel zu der Ebene der Gegenstandsanordnung voneinander entfernt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse Membran (31; 72) verwendet wird und daß die Gegenstände (34) durch Beaufschlagung einer
MembranGberfläche mit Unterdruck auf der anderen Membranoberfläche festgehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet,
daß die voneinander getrennten Gegenstände (81) in ihrer durch das Dehnen der Membran
(72) bestimmten gegenseitigen Abstandsanordnung von der Membran (72) mit Hilfe eines Aufnahmeelements
entfernt werden, welches einen die Gegenstände (81) festhaltenden Überzug aufweist, an dem
die Gegenstände (81) abnehmbar haften.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
die flächenhaft angeordneten Gegenstände (34) tragende Mittelabschnitt der porösen Membran (31)
auf der Arbeitsfläche einer Saugvorrichtung (27) angeordnet ist und daß der Randabschnitt der
Membran (31) an einem die Saugvorrichtung (27) umgebenden, bezüglich der Saugvorrichtung (27)
quer zur Membranebene bewegbaren Spannglied (23) befestigt ist.
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