DE1908597A1

DE1908597A1 - Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE1908597A1
Application number: DE19691908597
Authority: DE
Inventors: Bielen Joseph Michael; Morris Gilbert Victor
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1969-02-20
Publication date: 1969-09-18
Also published as: GB1193945A; FR1595496A; US3507426A

Description

Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe, in deren Oberfläche zunächst Trennlinien eingeritzt werden.
Insbesondere betrifft die- Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Haibleitervorrichtungen durch Zerteilen einer Halbleiterscheibe in einzelne Pillen oder Plättchen0 Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen, wie z.B.
integrierten Schaltungen ist es bekannt, auf einer Halbleiterscheibe eine Mehrzahl untereinander gleichartiger Schaltungsteile auszubilden und danach die Scheibe zu zerteilen, sodaß einzelne Halbleiterpillen oder -plättchen entstehen. Die Pillen werden anschließend zur Herstellung individueller Halbleitervorrichtungen in Umhüllungen oder Kolben montiert.
Die Schaltungsteile werden gewöhnlich in Reihen und Spalten auf der Scheibe ausgerichtet, und zur Zerteilung der Scheibe ist es bekannt, auf der Scheibenoberfläche zwischen. den Reihen und Spalten der Teile Trennlinien anzureißen und die Scheibe längs dieser eingeritzten Linien zu spalten oder zu zerbrechen.
Zum Zerbrechen einer Halbleiterscheibe sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. Bisher war es jedoch schwierig die Scheibe scharf längs der eingeritzten Linien zu spalten, um Beschädigungen der einzelnen Pillen zu vermeiden, und nach dem Zerbrechen die relative Busrichtung der Pillen zueinander beizube alten, wodurch ihre weitere Handhabung erleichtert wird.
Gemäß der Erfindung wird eine vorgeritste Halbl£terscheibe zwischen zwei flache, flexible Bauteile gelegt und auf eine Frontfläche eines der Bauteile eine Kraft ausgeübt, durch welche die Bauteile und die zwischen ihnen liegende Scheibe in eine allgemein gewölbte Form gebogen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind oder enthalten die 3auteile Gummimembranen, die mit ihrem Umfang über einen Hohlraum gespannt werden. Mittels Druckluft werden die Membranen und die Scheibe in den Hohlraum hinunter gedrucXSt. Die Verbiegung der Scheibe bewirkt, daß sie längs der vorgeritzten Linien zerbricht und somit in einzelne Pillen zerteilt wird.
In der Zeichnung sind bevorzugte Vorrichtungen zur Durch führung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine Draufsicht auf eine Halbleiterscheibe; Figur 2 in vergrößert ein Maßstab einen Querschnitt durch ein Teilstück der Scheibe nach Figur 1; Figur 3 - 5 Schnittansichten einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung; Figur 6 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Figuren 3 -Figur 7 eine Schnittansicht einer anderen AusfuhruRg$form einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Brfindung; Figur 8 eine Draufsicht auf die in Figur 7 dargestellte Vorrichtung und Figur 9 eine der Figur 7 entsprechende Schnittaasichta die jedoch einen späteren Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung darstellt.
Beispiel 1 In Figur 1 ist eine Halbleiterscheibe 10 dargestellt, die aus einer dünnen, kreisförmigen Scheibe aus einem Halbleitermaterial wie z,B, Silicium gebildet ist. Die Scheibe 10 enthalt eine Mehrzahl von identischen Halbleiterteilen 12, die in orthogonalen Reihen und Spalten auf der Scheibe angeordnet sind. Verschiedene Arten solcher Halbleiterteile und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt e .
Bamit die Scheibe 10 in einzelne Plättchen oder Pillen auseinandergebrochen werden kann, werden zwischen den Teilen 12 in die eine Oberfläche 16 der Scheibe orthogonale Trennlinien 14 geritzt. Vorrichtungen für dieses Anreißen der Scheibe sind ebenfalls bekannt. Wie in Figur 2 zu sehen ist, besitzen die eingeritzten Linien 14 einen V-förmigen Keilquerschnitt.
Zum Zerbrechen der Scheibe 10 längs der Linien 14 dient eine Vorrichtung 20, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Die Vorrichtung enthält zwei zusammen- und aufeinanderpassende zylindrische Blöcke 22 und 24, von denen jeder einen sphärisch und flach konkav gewölbten Hohlraum 26 bzw. 28 sowei einen durch die Wand des Blockes 22 bzw. 24 führenden, mit dem Hohlraum in Verbindung stehenden Durchlaßkanal 30 bzw. 32 aufweist. Der Durchlaßkanal 32 des Blockes 24 ist zur Atmosphäre hin geöffnet, während der Durchlaßkanal 30 des Blockes 22 an eine Druckluftleitung 34 angeschlossen ist, die zu einer (nicht dargestellten) Druckluftquelle führt.
Über jeden der Hohlräume 26,28 ist peripherisch eine kreisförmige Membrane 36 bzw. 38 aus einem flexiblen und dehnbaren Material wie z.B. Gummi derart gespannt, daß sie den entsprechenden Hohlraum luftdicht abschließt. Die Membranen 36 und 38 werden durch je einen um die Blöcke 22,24 herumgelegten kreisförmigen Ring 40 straff gespannt in ihrer Lage gehalten. Die beiden Blöcke 22 und 24 sind, wie allerdings in der Zeichnung nicht dargestellt; ist, vorzugsweise so an einer Ecke aneinander angelenkt, daß sie entweder in ihrer geöffneten Lage gemäß Figur 3 oder in der in Figur 4 dargestellten Lage, in welcher sie unter Spannung zusammengeklappt sind, gehalten werden können. Wenn die Blöcke 22,24 zusammengespanat sind, liegt die eine Membrane unmittelbar auf der Oberfläche der anderen Membrane auf.
Bei der Verwendung der beschriebenen Vorrichtung wird eine vorgeritzte Scheibe 10 mit der geritzten Oberfläche 16 nach unten auf die Membrane 38 des unteren Blockes 24 gelegt. Dann wird der obere Block 22 unter Spannung auf den unteren Block 24 geklappt, sodaß die beiden Membranen 36, 38 zwischen sich fest die Scheibe 10 halten, wie in Figur 4 dargestellt ist. Nun wird durch die Leitung 34 in den oberen Hohlraum 26 Druckluft geleitet. Dadurch entsteht ein Druckunterschied zwischen den beiden Hohlräumen und eine nach unten wirksame Kraft, welche die beiden Membranen und die zwischen ihnen liegende Scheibe in Richtungen, die allgemein quer oder senkrecht zur Ebene der Scheibe verlaufen, zurücktreibt. Genauer gesagt, werden die Membranen 96, 38 und die Scheibe 10 nach unten in den unteren Hohlraum 28 und in dessen sphärische konkave Form gewölbt, wie in Figur 5 zu sehen ist. Die Luft des unteren Hohlraumes 28 entweicht dabei durch den Durchlaßkanal 32.
Der Luftdruck wird dann wieder abgesenkt, sodaß die Membranen und mit ihnen die Scheibe in ihre ursprüngliche gerade Lage zurückkehren können.
Durch diese einmalige Verbiegung wird die Scheibe längs der Trennlinien auf ihrer Oberfläche zerbrochen. Wenn nämlich die Scheibe in ihre gebogene, konkave (d.h. gewölbtg) Form gezwun gen wird, wird ihre der unteren Membrane zugewandte geritzte Oberfläche 16 einer Zugspannung, ihre ungeritzte obere Fläche hingegen einem Druck ausgesetzt. Diese Kräftekombination erzeugt eine sich an der Spitze der eingeritzten V-Kerbe konzentrierende hohe Zugbeanspruchung in der Siliciumscheibe, die infolgedessen an dieser Stelle bricht oder vertikal abgeschert wird.
Beispiel II Bei einer bestimmten Ausführungsform besteht die Scheibe 10 aus Silicium und besitzt eine Dicke von 0,178 mm und einen Durch messer von 33,35 mm. Die Scheibe enthält 32 Einzelteile, die jeweils eine Seitenlänge von 4,57 mm besitzen und in 6 Spalten und 6 Reihen angeordnet sind. Die eingeritzten Linien 14 weisen einen V-förmigen Querschnitt auf und besitzen eine Tiefe von 0£051 mm und am offenen Ende der Kerben eine Breite von ebenfalls 0,051 mm.
Die Hohlräume 26 und 28 der Blöcke 22,24 sind Segmente einer Hohlkugel mit einem Radius von 26,19 mm und besitzen eine Tiefe von 11,90 mm. Die Membranen 36 und 38 bestehen aus 0,406 mm dickem Gummi. Der verwendete Luftdruck beträgt 0tF0 - 1,05 kg/cm2 (10 -15 psi).
Beispiel III Bei einer anderen Ausführungsform wird eine Scheibe zerbrochen, welche eine die ungeritzte Scheibenoberfläche bedeckende dünne Metallschicht, z.B. aus 0,063 mm dickem Blei, aufweist.
In diesem Fall hat sich herausgestellt, daß eine einmalige Verbiegung der Scheibe nicht immer für ein Zerbrechen der Metallschicht ausreicht, wenngleich das Scheibenmaterial selbst längs der geritzten Linien gespalten wird. Hier wird daher die in den Figuren 3 - 5 dargestellte Vorrichtung insofern abgewandelt, als eine zusätzliche Druckluftleitung 35 (Figur 6) vorgesehen wird, durch welche Druckluft einer (nicht dargestellten) Quelle auch in den Hohlraum 28 des unteren Blockes 24 geleitet werden kann.
Bei der Verwendung der Vorrichtung zum Zerbrechen solcher Scheiben mit einer Metalloberfläche wird Druckluft zunächst in den Hohlraum 26 des oberen Blockes 22 geleitet, während der Hohlraum 28 des unteren Blockes 24 zur Atmosphäre entlüftet ist. Dadurch werden die beiden Membranen 36, 38 und die Scheibe 10 in den unteren Hohlraum 28 verbogen, wie in Figur 5 dargestellt ists wodurch das Scheibenmaterial längs der geritzten Linien 14 zerbrochen wird. Danach wird durch Zuführung von Druckluft in den Hohlraum 28 des unteren Blockes 24 bei gleichzeitiger Entlüftung des oberen Hohlraumes 26 der Druckunterschied an den Membranen umgekehrt. Dies hat eine entgegengesetzte Verbiegung der Membranen und der Scheibe in den oberen Hohlraum 26 zur Folge, wie in Figur 6 zu sehen ist. Diese Verbiegung der Scheibe in umgekehrter Richtung bewirkt, daß die Metallschicht gleichmäßig, sauber und genau gegenüber den in der Scheibe längs der vorgeritzten Linien entstandenen Bruchlinien gespalten wird.
Während des Zerbrechens halten die beiden Membranen die Scheibenpillen in einer gegeneinander unverrückbaren Stellung.
Auch nach dem Auseinanderklappen der Blöcke 22,24 bleiben die getrennten Pillen in der bezüglich der anderen Pillen unveränderten Lage, in der sie auf der Scheibe angeordnet waren. Dies hat den Vorteil, daß die weitere Handhabung der einzigen Piller durch automatische Aufgreif- und Überführungsvorrichtungen e: leichtert wird.
Beisptel N In Figur 7 ist eine weitere Vorrichtung 50 zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Block 51 auf, in dem sich ein zylindrisch gewölbter Hohlraum 52 befindet. Auf jeder Seite des zylindrischen Hohlraumes 52 ist im Block 51 eine langgestreckte Schulter oder Stufe 53 ausgebildet, die zur AuSnihze eines Stapels 54 aus verschiedenen aufeinander geschichteten Werkstoffen dient. Der Stapel 54 enthält zwei dünne flexible Metallbleche 56 und 58, z.B. aus 0,127 mm dickem Federstalzl, ferner die vor geritzte, zu zerbrechende Scheibe 10, sowie dünne aluminiumfolien 60 und 62, welche die Pillen auf ihrem platz halten sollen. Außerdem ist ein massives zylindrisches Stempelwerkzeug 64 aus Metall, wie z.B. Messing, vorgesehen, dessen Abmessungen etwas kleiner sind als die des Hohlraumes 52.
Bei der Verwendung der Vorrichtung 50 rird der Stapel 54 so auf die Stufe 53 und über den zylindrischen Hohlraum 52 gelegt, daß die vorgeritzte Oberfläche 16 der Scheibe nach unten weist und daß eine parallele Linienschar der eingeritzten Linien 14 allgemein parallel zur Längsachse des Hohlraumes 52 verläuft.
Das Stempelwerkzeug 64 wird auf die Oberseite des Stapels 54 aufgesetzt, wie in Figur 7 dargestellt ist, und nach unten gedrückt, wobei es den Stapel in den Hohlraum 52 hinein und in eine zylindrisch gewölbte Form verbiegt, wie in Figur 9 zu sehen ist. Diese Herabbiegung des Stapels hat zur Folge, daß die Scheibe längs der eingeritzten Linien parallel zur Zylinderlängsachse, im allgemeinen jedoch nicht entlang der senkrecht zu diesen Linien verlaufenden Trennlinien zerbrochen wird. Sodann wird der Stapel aus dem Block 51' entfernt, um 900 in der Stapelebene gedreht und wieder in den Block hineingelegt, sodaß nun die noch nicht gespaltenen Linien parallel zur Zylinderlängsachse liegen. Dann wird der Stapel wieder nach unten in den Hohlraum verbogen und die Zerteilung der Scheibe längs der eingeritzten Linien vollendet.
Es hat sich gezeigt, daß die zuerst beschriebene Ausführungsform, bei welcher dehnbare Membranen verwendet werden, im allgemeinen die besten Ergebnisse bei Scheiben liefert, deren Pillen eine Seitenlänge von mehr als 2,54 mm aufweisen. Für kleinere Pillen hat sich die zweite Ausführungsform mit flexiblen, jedoch nicht dehnbaren Metallblechen als etwas vorteilhafter erwiesen.

Claims

Pat entans räche

1. Verfahren zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe, in deren Oberfläche zunächst Trennlinien eingeritzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe (io) so zwischen zwei flache, flexible Bauteile (36,38; 56,58) gelegt wird, daß ihre geritzte Oberfläche (16) dem einen Bauteil (38j58) zugewandt ist, und daß dann auf das zweite flexible Bauteil (36; 56) eine zum ersten Bauteil hingerichtete Kraft ausgeübt wird, durch welche beide Bauteile und die zwischen ihnen liegende Scheibe in eine allgemein gewölbte Form gebogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend auf die Frontfläche des ersten flexiblen Baum teils (38) eine Kraft in Richtung zum zweiten Bauteil (36) hin ausgeübt wird, welche die beiden Bauteile und die Halbleiterscheibe (10) in eine allgemein entgegengesetzt gewölbte Lage zurückbiegt,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flexiblen Bauteile (36,38; 56,58) und die zwischen ihnen angeordnete Halbleiterscheibe (10) über einen Hohlraum (28;52) gelegt wird und daß durch die auf das zweite Bauteil (36;56) ausgeübte Kraft die Bauteile mit der Scheibe in den Hohlraum hineingedrückt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe (10) zwischen zwei flexible, dehnbare Membranen (36,38) gelegt wird, welche luftdicht über eInen Hohlraum (26>28) gespannt werden und daß der Außendruck auf die dem Hohlraum abgewandte Seite der Membranen derart erhöht wird, daß die Membranen und die Scheibe in den Hohlraum hineingepreßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß mittels eines zylindrischen Werkzeuges eine Kraft auf die Scheibe im Sinne des Brechens längs der geritzten Linien, die parallel zur Längsachse des zylindrischen Hohlraums verlaufen, ausgeübt wird und daß die Scheibe und die flexible Membrane dann um 90 ° in der Ebene der Scheibe gedreht und wieder auf den zylindrischen Hohlraum aufgelegt werden, so daß die ungebrochenen Linien parallel zur Achse des Hohlraums verlaufen und die Scheibe dann mittels des zylindrischen Werkzeugs wieder in den Hohlraum hineingedrückt wird.

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