DE2205354B2 - Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe längs einander parallel in sie eingeritzter Bruchlinien, mit einem im wesentlichen undehnbaren Band zum Andrücken der Halbleiterscheibe an eine einfach konvex gekrümmte Oberfläche eines relativ zu dem Band bewegbaren Blocks.

Mit der Entwicklung der Mikroelektronik in Minia

turbauweise, beispielsweise der integrierten Schaltungen, wurde das einzelne, eine integrierte Schaltung bildende Halbleitersystem (Chip) so klein, daß seine Handhabung Schwierigkeiten bereitet Umsomehr bringt die Herstellung solcher Systeme Probleme mit sich. Ein allgemein verbreitetes Verfahren besteht darin, eine Scheibe (Wafer) mit verhältnismäßig großem Durchmesser herzustellen, auf der einzelne Bereiche, die die einzelnen integrierten Schaltungssysteme dar stellen, durch eingeritzte Bruchlinien begrenzt werden, die in eine Oberfläche der Scheibe ein Netzmuster bilden, das aus zueinander senkrechten Gruppen paralleler Linien besteht Solche Bruchlinien sind gewöhnlich von etwa 0,025 mm Tiefe und einer

< 5 möglichst geringen Breite, so schmal sich eben derartige Linien mit einem geeigneten Schneidgerät, etwa einem Diamantschneider oder einem Laser einritzen, lassen.

Scheiben, aus denen die Halbleiter-Chips geschnitten werden, um integrierte Schaltungssysteme oder HaIb- !eiterbauelemente zu bilden, gibt es in verschiedenen Größen und Dicken. Im allgemeinen ist es jedoch notwendig, die Scheibe in einzelne Chips zu zerteilen, die sehr viel kleiner sind. Häufig haben einzelne Chips, die ein vollständiges integriertes Schaltungssystem

& darstellen, nicht mehr als 0,6 bis 1,2 mm Seitenlange und eine Dicke von vieTteicht 0,25 oder 03 mm. Unter diesen Umständen ist es natürlich schwer, die Scheibe entlang den Anreißlinien zu brechen, ohne daß die Chips an falschen Stellen Risse bekommen, durch die sie unbrauchbar werden. Die bisher gebräuchliche Ausrüstung zum Zerbrechen der Scheibe arbeitet mit einem Ausschuß von 30 bis 50% der aus einer Scheibe gewinnbaren Systeme. Aus der US-PS 35 07 426 ist eine Vorrichtung zum Zerteilen von mit eingeritzten Bruchlinien versehenen Halbleiterscheiben bekannt geworden, deren Funktion auf dem Einpressen der Halbleiterscheiben in ein Widerlager beruht, das auf seiner den Halbleiterscheiben zugekehrten Seite eine eine Anpreßfläche bildende konkave Ausnehmung besitzt Dies ist auf zweierlei Weise möglich.

Bei einer ersten Ausführungsform sind zwei — insbesondere zylindrische — Blöcke mit jeweils einer kugelförmigen konkaven Ausnehmung vorgesehen.

Über diese konkaven Ausnehmungen ist jeweils eine Membran aus flexiblem dehnbarem Material, wie beispielsweise Gummi gespannt, weiche die Ausnehmungen luftdicht abschließen. Auf der der Membran gegenüberliegenden Seite weisen die Blöcke eine

öffnung auf, an die eine Preßluft liefernde Vorrichtung anschließbar ist oder über die die Ausnehmung einfach mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht Auf die Membran eines Blocks wird eine mit eingeritzten Bruchlinien versehene Halbleiterscheibe aufgelegt, wonach der andere Block mit der seine konkave Ausnehmung überspannenden Membran der Halbleiterscheibe zugekehrt auf den einen Block aufgesetzt wird. Wird nun durch die öffnung in einem Block Preßluft in dessen konkave öffnung eingeleitet, so werden die beiden Membranen mit der zwischen ihnen liegenden Halbleiterscheibe in die konkave Ausnehmung des anderen Blocks gepreßt, wobei die Halbleiterscheibe längs der in sie eingeritzten Bruchlinien zerbrochen wird. Da es sich bei den Auflagern für die zu brechende Halbleiterscheibe um Membranen aus flexiblem dehnbarem Material handelt, sind bei solchen Vorrichtungen Schlupferscheinungen zwischen Membranen und Halbleiterscheiben zu erwarten. Der

Bruchvorgang läuft insbesondere bis zum Erreichen der Fläche der konkaven Ausnehmung in dem das PreBwiderlager bildenden Block aufgrund des Schlupfs Undefiniert ab, wobei es beim Anpreßvorgang sogar zu Verkantungen der Halbleiterscheibe kommen kann.

Bei einer weiteren aus der US-PS 35 07 426 bekannten Ausführungsform ist ein eine konkave Ausnehmung Aufweisender Block der oben erläuterten Art vorgesehen, der eine den Außenrand der konkaven Ausnehmung umgebende Schulter aufweist Für das Brechen von Halbleiterscheiben wird auf diese Schulter eine Schichtstruktur aufgelegt, in der die zu brechende Halbleiterschicht beidseitig zunächst mit Aluminiumfolien bedeckt ist, auf denen wiederum Folien aus flexiblem Metall, wie beispielsweise Federstahl vorgesehen sind. Diese Schichtstruktur wird durch einen Metallzylinder, dessen Durchmesser an den Durchmesser der zylindrisch ausgebildeten Ausnehmung in dem als Preßwiderlager dienenden Block angepaßt ist, in die Ausnehmung gepreßt Da die Schichtstruktur nur lose auf der Schulter aufliegt treten auch Jei dieser Ausführungsform nachteilige Schlupferscheinungen auf, zu denen noch eine besonders nachteilige Kantenbeanspruchung an der Kante zwischen Schulter und konkaver Ausnehmung hinzutritt

Bei den beiden erläuterten Ausführungsformen sind die Schlupferscheinungen deshalb nachteilig, weil sie einen ungenauen Brechvorgang begünstigen, durch den Ecken und Kanten der Einzelsysteme, in welche die Halbleiterscheibe zerteilt werden soll, beschädigt werden können. Der Brechvorgang ist auch nicht steuerbar. Druck und Geschwindigkeit sind unbestimmt. Dies hat eine schlechte Ausbeute zur Folge.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der Halbleiterscheiben unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Dicke in Chips unterschiedlicher Größe exakt ohne Schädigung der Chips .teuerbar und damit mit hoher Ausbeute zerteilbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Block relativ zum Band mit steuerbarer Geschwindigkeit bewegbar ist und daß das Band beidseitig des Blocks über einfach konvex gekrümmte Umlenkgücder zu Spannvorrichtungen steuerbarer Spannung geführt ist

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Figuren c'er Zeichnung ddrgestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, wobei einige Teile im Aufriß gezeigt sind;

F i g. 2 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Deckplatte entfernt ist, um die darunterliegende Struktur sichtbar zu machen;

F i g. 3 einen vertikalen Schnitt in der durch die Linie 3-3 in F' i g. 2 angedeuteten Ebene, wobei einige Teile in Aufsicht dargestellt sind;

F i g. 4 einen vertikalen Detailschnitt der Vorrichtung zum Vorschieben und Drehen einer Halbleiterscheibe;

F i g. 5 eine Aufsicht des in F i g. 4 gezeigten Vorschubmechanismus;

Fig.6 eine Vorde ansicht des Vorschub- und Drehmechanismus für eine Halbleiterscheibe;

F i ε. 7 eine Dctailschnittansicht in der durch die Linie

7-7 der F i g, 1 gekennzeichneten Ebene;

Fig.8 ein Schema des Steuerkreises für eine pneumatisch betätigte Scheibenbrechvorrichtung;

F i g. 9 eine Draufsicht auf die geritzte Oberseite einer Halbleiterscheibe, wobei die eingeritzten Bruchlinien ziemlich weit beabstandet sind, um die Darstellung deutlicher zu machen;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die in Fig.9 gezeigte Halbleiterscheibe, die in einem biegsamen Träger ίο gehaltert ist der für die Vorrichtung der Fig. 1—3 verwendbar ist;

F i g. 11 eine schematisierte perspektivische Ansicht die zeigt wie sich die Halbleiterscheibe unter Zwang an die einfach gekrümmte Oberfläche eines Blocks, auf der sie liegt anpaßt;

Fig. 12 eine schematisierte perspektivische Ansicht der gleichen Halbleiterscheibe, um 90° gedreht und an die einfach gekrümmte Oberfläche des Blocks angepaßt;

Fig. 13 eine schematische Schnntansicht, die die Beziehung zwischen dem nichtelastischen, darunterliegenden einfach gekrümmten Block, der unzerteilten, geritzten und in ihrem Träger aufgenommenen Halbleiterscheibe und des darüberliegenden gespannten ebenen Abschnittes eines Stahlbandes der F i g. 1 zueinander veranschaulicht;

Fig. 14 die erste Bruchstelle, die entlang einer Bruchlinie der Halbleiterscheibe ϊ■ > einer Mittelebene entsteht so daß sie in zwei gleiche, gegeneinander gekehrte Hälften zerfällt in schematischer Darstellung;

Fig. 15 eine schematische Schnittansicht die das

gleichzeitige Abbrechen zweier einzelner Streifen von den beiden Scheibenhälften bei der fortschreitenden

Anpassung des gespannten Bandes an die Krümmung

der darunterliegenden Platte zeigt;

Fig. !6 eine der Fig. 15 ähnliche Ansicht, die veranschaulicht, auf welche Weise die beiden nächsten Streifen gleichzeitig von den beiden größeren Scheibenteilen abgebrochen werden, wenn sich das gespannte Strhlband weiter der Krümmung der Platten anpaßt;

F i g. 17 eine Skizze, die den einfach gekrümmten Block, die Halbleiterscheibe und da? gespannte Stahlband in ein Koordinatensystem mit A"/Z-Achsen eingeordnet zeigt;

Fig. 18 eine Skizze, die die Lage des einfach gekrümmten Blocks zu dem gespannten Stahlband zeigt, sowie die Richtung, in der sich der Block bewegt und die Richtung, in der ein Zug auf das Stahlband ausgeübt wird.

•50 Für die nachfolgende Beschreibung wird der Kürze halber angenommen, daß die Vorrichtung zum Zerteilen von Halbleiterscheiben pneumatisch betrieben wird. Wie schon erwähnt, kann sie jedoch auch auf andere Weise, nämlich hydraulisch, elektrisch, elektromachanisch und mechanisch betätigt werden.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die insgesamt mit 2 bezeichnet ist. Di~ Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, das von einer Deckwand 3, einem Boden 4, einer Rückwand 6 und einer Vorderwand 7 gebildet ist. Etwa in der Mitte zwischen Decke und Boden ist eine horizontale Zwischenwand 8 angebracht, die an ihren Enden mit nach außen vorstehenden Teilen 9 und 12 versehen ist, die ge&^n die Zwischenwand 8 unter einem v> Winkel von etwa 45" geneigt und an der Zwischenwand mit passenden Schrauben befestigt sind. Wie aus F i g. 1 deutlich wird, folgen die Vorderwand und die Rückwand im wesentlichen dem Umriß, der durch die seitlichen,

nach oben zu schräg laufenden Teile 9 und 12 gegeben ist.

Der Abschnitt des Gehäuses oberhalb der Zwischenwand 8 kann als Scheibenbrechteil betrachtet werden, während der unter der Zwischenwand 8 liegende Gehäuseabschnitt als Steuerungsteil angesehen werden kann. Die beiden Seiten des Gehäuses sind im Scheibenbrechteil durch Seitenplatten 13 und 14 geschlossen, und im Steuerungsteil durch Seitenplatten 16 und 17. Im wesentlichen passen sich die Vorder- und Rückwand der Kontur der Seitenwände an, so daß ein vollständig geschlossenes Gehäuse mit zwei Kammern entsteht, wobei in der einen Kammer das Brechen der Scheibe stattfindet und in der anderen Kammer die meisten Elemente zur Steuerung und Betätigung untergebracht sind. Die erstgenannte Kammer enthält nur ein Minimum von Steuer- und Energiekomponenlen. so daß dieser Teil des Gehäuses ziemlich frei von Verunreinigungen gehalten werden kann, zumal der Steuerungsteil des Gehäuses von dem Scheibenbrechteil isoliert ist.

An der Zwischenwand 8 sind zwei pneumatische Zylinder gehaltert. In dem gezeigten Beispiel sind die Zylinder an den schräg nach oben verlaufenden Seitenteilen 9 und 12 angebracht und jeder Zylinder trägt eine Mutter 21, mit der er an einem Vorsprung des Seitenteils festgeklemmt ist.

Eine ausfahrbare Stange 22 des Zylinders ist im Inneren an einen druckluftgetriebenen Kolben 23 angeschlossen. Jeder Druckluftzylinder ist in üblicher Weise mit einer Einlaßöffnung 24 versehen, durch die Druckluft über dem Kolben eingeführt wird, wodurch der Kolben in seine untere Stellung eingefahren wird. Der Raum des Zylinders hinter dem Kolben wird durch Auslässe 26 in der Endwand oder in einer Seitenwand des Zylinders zur Umgebung entlüftet.

Die Stange 22 jedes Druckluftzylinders ist mit einem Gabelkopf 27 versehen, in dem ein Bügel 28 in Form einer U-förmigen Klemme schwenkbar gelagert ist. Die Klemme hat in Querrichtung durchgehende Schlitze, in denen eines der beiden Enden eines gespannten Stahlbandes 29 festgehalten werden kann.

Wie aus F i g. 1 deutlich wird, läuft das Stahlband 29 über zwei in seitlicher Richtung beabstandete Rollen 31, die auf einer Achse 32 gelagert sind, die sich in horizontaler Richtung zwischen der Vorder- und der Rückwand des Gehäuses erstreckt. Jede Rolle hat ein Mittelteil 33, das von abstehenden Flanschen 34 an beiden Enden der Rolle begrenzt wird. Wenn also das Band 29 über die Rollen läuft und dabei auf dem Mittelteil 33 aufliegt, bieten die abstehenden Flansche eine Führung und einen seitlichen Anschlag für die Ränder des Bandes und verhindern so, daß sich das Stahlband in dem Gehäuse nach vorne oder hinten verschiebt In dem gezeigten Beispiel ist das Stahlband nächst einem Rand mit einem Loch 61a (Fig.2) versehen. Vorzugsweise ist es aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von etwa 0,25 mm hergestellt Die Breite des Bandes ist in dem Beispiel etwa 83 mm (3,25 Zoll). Wichtig ist, daß der Arbeitsabschnitt des Bandes in der in F i g. 1 dargestellten Lage sich horizontal quer durch das Gehäuse erstreckt und tangential zum oberen Umfang der beiden Rollen 31 verläuft Wichtig ist ferner, daß ungeachtet der Stellung des Arbeitsabschnittes 36 die mit den Gabelköpfer. 27 verbundener. Enden des Stahlbandes tangential von den zugehörigen Rollen weglaufen. Auf diese Weise wird auf die Stangen 22 niemals eine Belastung in Querrichtung wirksam, die eine Abnützung der Dichtungen und Lager mit sich bringen könnte.

In dem Steuerungsteil des Gehäuses unter der Zwischenwand 8 ist ein Arbeitszylinder 41 untergebracht, der einen mit Gewinde versehenen Ansatz 42 hat, welcher durch ein Loch 43 in der Zwischenwand 8 nach oben ragt und an dieser Zwischenwand mit einer Mutter 44 festgemacht ist. Der Arbeitszylinder 41 ist in dem gezeigten Beispiel vorzugsweise ein pneumatischer doppeltwirkender Zylinder, in den Druckluft gesteuert auf den beiden Seiten eines Kolbens 46 eingeleitet wird. Der Kolben ist mit einer Stange 47 verbunden, die mit ihrem äußeren Ende 48 über die Zwischwand 8 nach oben in den Scheibenbrechteil des Gehäuses vorsteht und mit einem Gewindeende 49 versehen ist; auf dieses ist ein Befestigungsring 51 mit einem Innengewinde aufgeschraubt, der auf dem Gewinde der Stange durch eine Mutter 52 gehalten wird. Am oberen Ende trägt der Befestigungsring 51 einen im Durchmesser reduzierten Schaftstummel 53, der zusammen mit dem breiteren Befestigungsring 51 einen Absatz 54 bildet, auf dem ein insgesamt mit 56 bezeichneter Block abnehmbar liegt.

Der Block 56 hat in dem gezeigten Beispiel vertikale Endwände 57. Der solide, nicht-deformierbare Stahl-

2ϊ block weist eine einfach gekrümmte Oberfläche 58 auf, die verchromt ist, um aus noch zu erläuternden Gründen ein Ma'imum an Glätte und Härte zu bieten. Es ist wichtig, daß der Block 56 sich nicht auf dem Schaftstummel 53 dreht. Um eine solche Drehung zu verhindern, kann der Schaftstummel 53 zur Sicherung gegen Verdrehen mit einem entsprechenden Querschnitt versehen sein und die Stange 48 des Druckluftzylinders kann passend verkeilt sein, so daß sie sich nicht dreht. Im Interesse einer rationellen Fertigung ist es jedoch günstiger, den doppeltwirkenden Zylinder nicht mit einer solchen speziellen Konstruktion zu versehen, da diese die Kosten erhöht. Daher sind zur Sicherung gegen eine Drehung des Blocks 56 um die vertikale Achse der Stange 48 Anschlagklötze 59 und 59' an der Rückwand 6 des Gehäuses etwa mittels Schrauben befestigt und die zugehörige Endwand 57 der Platte legt sich gegen diese Anschlagklötze, so daß jede Drehung der Platte unterbunden wird.

Wie schon erwähnt, ist es wichtig, daß sich das Band 29 nicht nach vorne oder hinten verschieben kann. Um dies zu verhindern, haben die beiden Rollen 31 ihre abstehenden Flansche 34. Es ist aber auch wichtig, daß keine Verschiebung des Bandes in Längsrichtung zur darunterliegenden Platte stattfindet, während sich das

so Band verbiegt um sich der Krümmung der ei-fach gekrümmten Oberfläche 58 anzupassen. Um eine solche Längsverschiebung des Bandes zu verhindern, ist der Block nächst seinem einen Ende mit einem hochstehenden Stift 61 versehen, der in das Loch 61a (Fig.2) eingreift Wenn also der Arbeitszylinder 41 in Gang gesetzt wird, bewegt sich der Block 56 nach oben in Achsrichtung des Arbeitszylinders und stößt nach einem kurzen Weg gegen die Unterseite des Arbeitsabschnittes 36 des Stahlbandes. Bei Fortsetzung seiner Aufwärtsbewegung drückt der Block den Mittelteil des Bandes nach oben, wobei das Band gezwungen wird, sich an die Krümmung der einfach gekrümmten Oberfläche 58 des Blocks anzupassen. Zu beachten ist, daß diese Formanpassung allmählich vor sich geht, beginnend an der Achse· des Blocks und init der Weiterbewegung des Blocks allmählich zunehmend

Durch Versuche wurde gefunden, daß ein Druck von etwa 7 at auf das Kopfende des Kolbens 23 in jedem

Druckluftzylinder 18 und 19 durch die Einlaßöffnung 24 angelegt für die meisten Größen- und Dickenabmessungen der Scheiben befriedigende Ergebnisse liefert. Dieser Druck kann, wie weiter unten erklärt wird, durch geeignete Mittel erhöht oder herabgesetzt werden. Es ist zweckmäßig, wenn der von den Zylindern 18 und 19 auf dt"- Stahlband ausgeübte Zug dem vom Arbeitszylinder 41 aufgebrachte Druck genau angepaßt ist. Daher sind die Arbeitsflächen der Kolben in den Hilfszylindern 18 und 19 so proportioniert, daß sie gleich der Arbeitsfläche des Kolbens 46 des Hauptzylinders 41 sind.

In Fig. 9 ist ein Beispiel für eine Halbleiterscheibe (Wafer) 62 dargestellt. Die Scheibe ist mit einer ersten Gruppe von Bruchlinien 63 versehen, die in dieser Abbildung horizontal verlaufen und den gewünschten Abstand voneinander haben. Eine zweite Gruppe von

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Gruppe 63, so daß ein Netzmuster von Bruchlinien auf der Oberseite 66 der Scheibe entsteht. Die Rückseite 67 der Scheibe ist nicht geritzt. Wenn es wirtschaftlich vertretbar ist, kann jedoch in Betracht gezogen werden, auch diese Rückseite einzuritzen. Die geritzte Scheibe wird dann auf einen Träger 68 gelegt, der aus einer Unterlage 69 besteht, auf die ein mit einem Fenster versehenes Deckblatt 71 aufgeklebt ist (siehe Fig. 10). Das Fenster 72 ist im Deckblatt etwas größer im Durchmesser als die unzerteilte Scheibe, die eingelegt werden soll. Der etwas größere Durchmesser des Deck' .'atts hat den Zweck, genügend Spielraum zu lassen, denn selbstverständlich benötigt die zerteilte Scheibe etwas mehr Raum als im unzerteilten Zustand, da ja zwischen den einzelnen Chips kleinste Spalte entstehen. Es ist in der Technik üblich, Halbleiterscheiben, die zerbrochen werden sollen, in Kunststoffhüllen einzuhüllen, die eine oder mehr Klebeflächen haben und auf der einen Oberfläche oder auf beiden Oberflächen der Scheibe haften, so daß die abgesonderten Chips nach dem Abbrechen in der gleichen Lage bleiben, die sie vor dem Abbrechen innehatten. Wie sich herausgestellt hat, sind bei dem in Fig. 10 gezeigten Träger solche Hüllen und insbesondere die Verwendung von Klebeflächen für die zerteilte Scheibe unnötig. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, ein sehr dünnes Blatt Schutzpapier 73 über die geritzte Seite der Scheibe zu legen, nachdem die Scheibe in dem Fenster 72 des Deckblattes 71 eingelegt ist. In Fig. 10 ist eine Ecke eines solchen Schutzpapiers an der unteren rechten Ecke des Tragers dargestellt, in dieser Abbildung ist ein Teil der Scheibe weggebrochen, um das Fenster, in dem die Scheibe liegt, deutlicher sichtbar zu machen. Zum Zerteilen der Scheibe wird der Träger mit der unzerteilten Scheibe, die mit einem Blatt Schutzpapier 73 abgedeckt ist, in einen Transporteur gelegt, der insgesamt mit 76 bezeichnet ist Der Transporteur ist an der Vorderwand 7 des Gehäuses mit Hilfe eines Winkelstückes 77 gehalten, das mit einem Schlitz 78 in der Gehäusevorderwand zusammenwirkt, durch den die Scheibe in die Vorrichtung eingeschoben wird. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, trägt das Winkelstück 77 eine Führungsplatte 79, deren eines Ende auf dem Winkelstück aufliegt und deren anderes Ende im rechten Winkel von der Gehäusevorderwand wegragt Die Führungsplatte ist in der Mitte mit einer Schwai'oenschwanznui Si versehen, von deren Boden ein Anschlagstift 82 hochsteht und die so bemessen ist, daß sie einen komplementär geformten Keil 83 aufnimmt, der am Boden eines Zuführschlittens 84 angebracht ist. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Zuführschlitten mit zwei seitlich voneinander beabstandeten, nach vorne stehenden Armen 86 und 87 versehen, die an ihren Innenrändern Falze 88 haben, die eine Ausnehmung > bilden, in die der die Scheibe enthaltene Träger gelegt werden kann. An dem Zuführschlitten ist ein Knopf 89 angebracht, an dem der Schlitten durch den Schlitz 78 in der Vorderwand gegen die an der Rückwand 6 angebrachten Anschlagklötze 59 und 59' geschoben

in werden kann. Diese Stellung des Zufuhrschlittens ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt, wogegen die F i g. 4 und 5 den Schlitten in seiner äußeren Stellung zeigen.

Wenn der Zuführschlitten die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Stellung einnimmt, kommt die im Träger aufgenommene Scheibe unmittelbar über der gekrümmten Fläche 58 des Blocks zu liegen, wie dies in F i g. I gestrichelt und in Fig. 13 schematisch angedeutet ist. In

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der Seitenränder 91 und 9Γ des Trägers so ausgerichtet,

2» daß eine Gruppe der Bruchlinien, beispielsweise die Bruchlinien 64 der F i g. 9 parallel zu den Seitenrändern 91 und 9Γ verlaufen. Bei dieser Ausrichtung laufen die Bruchlinien 63 der anderen Gruppe natürlich im rechten Winkel zu den Seitenrändern 91 und 9Γ und parallel zu

2¹) den Seitenrändern 92 und 92'. Gemäß Fig. 11 sind, wenn die Scheibe derart im Träger 68 orientiert ist, die Bruchlinien 64 parallel zur V-Achse, die ihrerseits parallel zu den Seitenrändern 91, 91' des Trägers ist. Entsprechend liegen die Bruchlinien 63 parallel zur

)o X-Achse, die ihrerseits parallel zu den Seitenrändern 92 und 92'ist.

Betätigt man bei dieser Ausrichtung der Scheibe den Arbeitszylinder 41, dann legt sich die Scheibe mit dem Träger, in dem sie angebracht ist, flach und fest gegen

!■> die Unterseite des Arbeitsabschnitts 36 des Stahlbandes 29. Da die vertikale Mittelebene, die die Achse des Blocks enthält und senkrecht zur Vorder- und Rückwand verläuft, auch die Achse Y einschließt, wie aus F i g. 11 ersichtlich, bewirkt ein fortgesetzter Druck des Blocks nach oben, daß die Scheibe entlang der ersten Bruchlinie A bricht, die mit der V-Achse zusammenfällt (siehe Fig. II, sowie schematisch in Fig. 13 und 14). Dieser erste Bruch in der Scheibe entlang der Bruchlinie A teilt die Scheibe entlang einer durch die K-Achse definierten Mittelebene in zwei gleiche Hälften. Ursache für das Zerbrechen der Scheibe an dieser Bruchlinie ist die auf das Band 36 ausgeübte Spannung, da das Band in festem Kontakt von Fläche zu Fläche mit der Oberseite 66 der Scheibe

V- steht und durch den sich nach oben bewegenden Block 56 gegen die Unterseite der Scheibe gegenüber der Bruchiinie A ein konzentriertes Biegemoment ausgeübt wird. Die beiden Hälften der Scheibe sind zwischen der Unterseite des straffen Stahlbandes und der Oberseite des Blockes gefangen, so daß von dem Stahlband der

Aufwärtsbewegung der Scheibe eine Hemmkraft

entgegengesetzt wird, die sich über die gesamte geritzte

Oberfläche der beiden Scheibenhälften verteilt Während sich der Block gegen die Unterseite des

μ Trägers 68 nach oben bewegt und die Scheibe in Anlage an der Unterseite des Stahlbandes gebracht wird, wird der Träger selbstverständlich vom Zuführschlitten 84 abgehoben und von dem Block nach oben mitgenommen. Gleichzeitig prägt der nach oben laufende Kolben

f>"> dem Band eine Spannung auf, die der von den Druckluftzylindern 18 und 19 aufgebrachten Spannung entgegengerichtet ist und bewirkt, daß die Kolben 23 in diesen Druckluftzylindern entgegen dem in den

Zylindern über den Kolben herrschenden Druck von 7 at nach oben geschoben werden.

Bei der fortgesetzten Aufwärtsbewegung des Blocks paßt sich das flexible Stahlband 29 immer mehr der Krümmung des Blocks an, wodurch beide Scheibenhälften gleichzeitig entlang den zwei Bruchlinien B und B' gebrochen werden (siehe Fig. 15). Nach dem ersten Bruch an dev Sruchlinie A wird jede dabei entstandene Scheibenhälfte nacheinander und gleichzeitig mit der anderen Hälfte in einzelne Streifen zerteilt, die zwischen dem Band und der oberen gekrümmten Fläche des Blocks eingesperrt bleiben. Die Streifen behalten ihre ursprüngliche Orientierung zum Träger, in dem sie untergebracht sind, bei. Bei Fortsetzung der Aufwärtsbewegung des Blocks kommt es zur dritten Bruchstelle entlang den Bruchlinien C und C(siehe Fig. 16) und dieses Zerbrechen der Scheibenhälften geht weiter, bis die gesamte Scheibe entlang den zur V-Achse parallelen Bruchlinien 64 zerteilt ist.

Im zweiten Arbeitsschritt wird der Block zurückgezogen, der Träger und die darin aufgenommene, in einzelne Streifen zerteilte Scheibe werden in dem Zuführschlitten in eine neue Lage gebracht und dann wird der Vorgang wiederholt, so daß die Scheibe nun in gleicher Weise entlang den Bruchlinien 63 gebrochen wird, wobei sie in einzelne Chips zerfällt. F i g. 11 zeigt die geritzte Oberfläche der Scheibe, nachdem die Scheibe vollständig entlang den Bruchlinien 64 parallel zur V-Achse zerteilt ist. Fig. 12 veranschaulicht die geritzte Scheibenoberfiäche, nachdem die Scheibe entlang beiden Gruppen der Bruchlinien 63 und 64, parallel zur X- und zur V-Achse gebrochen ist. Wie ersichtlich, haben sich allein durch den Vorgang des Brechens die einzelnen Chips etwas voneinander entfernt, so daß nun das in dem Träger 68 angebrachte Fenster 72 ausgefüllt ist.

Fig. 17 und 18 zeigen schematisch die Lagerbeziehungen zwischen dem gestrafften Stahlband, des darunterliegenden Blocks und der im Träger eingelegten Scheibe zu der X-, Y- und Z-Achse. Überträgt man dieses Koordinatensystem aus Fig. 1, dann liegen die X- und V-Achse horizontal, wobei die X-Achse von links nach rechts in Längsrichtung des Stahlbandes 29 und parallel dazu verläuft, während die V-Achse von vorne nach hinten senkrecht zur Vorder- und Rückwand des Gehäuses und quer zum Stahlband verläuft und mit einer vertikalen Achse durch den Arbeitszylinder 41 zusammenfällt. Die Z-Achse erstreckt sich in Fig. 1 vertikal und im rechten Winke! zur X- und V-Achse und auch zum Stahlband.

Fig. 18 veranschaulicht schematisch die Richtungen, in denen Druck ausgeübt v/ird zwischen dem gespannten Stahlband und dem bewegten Block, um die oben beschriebene Wirkung zu erzielen. Natürlich können auch andere Anordnungen getroffen werden, um einen gleichen Effekt zu erzielen. Beispielsweise kann der Block stationär sein und das gespannte Stahlband, das an beiden Enden elastisch verankert sein kann, kann mit Hilfe von Rollen zu beiden Seiten des Blocks nach unten gedruckt werden. Es kann also jedes geeignete Mittel verwendet werden, das bewirkt, daß sich das Band über den Block legt.

Wenn die Scheibe entlang den zur V-Achse parallelen Bruchlinien zerteilt ist, wird der Zufahrschlitten 84 wieder in die in F i g. 4 gezeigte Stellung zurückgszogen und der Träger 68, der die jetzt an der einen Liniengruppe gebrochene Scheibe enthält, muß in eine neue Ljage zum Schlitten gebracht werden, damit, wenn er wieder bis ";ber die Platte vorgeschoben wird, die Bruchlinien 63 parallel zur V-Achse zu liegen kommen. Für diese neue Lageeinstellung des Trägers ist eine Drehvorrichtung vorgesehen, die insgesamt mit % bezeichnet ist und am besten aus den Fig.3 bis 6 ersichtlich ist. Die Drehvorrichtung ist an der Unterseite der Führungsplatte 79 angebracht. Sie weist ein Gehäuse 97 auf, das eine Bohrung 98 und einen nach unten stehenden Rand 99 hat. Der Rand ist mit einem

ίο Schlitz 101 in Form eines umgekehrten U versehen, dessen beide nach unten stehende Schenkel in dem Rand 99 in Umfangsrichtung um 90° versetzt sind. In der Wand des Gehäuses ist eine öffnung 102 vorgesehen und in der Bohrung 98 ist ein Hahnschieber 103 verschieblich aufgenommen. An dem Hahnschieber ist ein Handgriff angebracht, der in dem U-förmigen Schlitz 101 derart beweglich ist, daß er in einem Bcg2n von 90° geschwenkt werden kann, wobei sich der Hahnschieber in dem Gehäuse um 90° dreht. Der Hahnschieber 103 ist mit einem Durchlaß 106 in Querrichtung versehen, der bei angehobener Stellung des Hahnschiebers mit der öffnung 102 in Verbindung steht. Wenn der Hahnschieber nach unten geschoben ist, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, ist der Durchlaß 106 durch die Innenwand der Bohrung 98 versperrt. In dem Hahnschieber ist noch ein zweiter Durchlaß 107 angebracht, der sich in Achsrichtung des Schiebers erstreckt und mit dem querverlaufenden Durchlaß 106 in Verbindung steht. Das obere Ende des Durchlasses 107 mündet in eine Ringkammer 108, die unter einer mit öffnungen versehenen Kappe 109 angeordnet ist. Die öffnungen 112 in der Kappe verbinden die Oberseite der Kappe mit der darunterliegenden Ringkammer 108. Hebt man den Handgriff 104 an, dann wird der querlaufende Durchlaß 106 mit der Öffnung 102 zur Deckung gebracht, so daß ein an dieser Öffnung angelegtes Vakuum einen verminderten Druck in der Ringkammer 108 und den öffnungen 112 zur Folge hat, wodurch der Träger 68 fest nach unten an die Oberseite der Kappe 109 gesaugt wird. Da beim Anheben des Hahnschiebers bis zur Deckung des Durchlasses 106 mit der öffnung 102 die Oberseite der Kappe 109 nach oben geführt wird, wird auch der Träger 68 nach oben gehoben, bis die Seitenränder 91,91' und 92,92' von den Falzen des Zuführschlittens freikommen, so daß der Träger nun um 90° gedreht werden kann. Diese Drehung erfolgt durch Schwenken des Handgriffes 104 um einen Bogen von 90°, wie dies in Fig.5 und 6 in gestrichelten Linien angedeutet ist. Dann wird der Handgriff 104 wieder nach unten geführt, wodurch der Hahnschieber nach unten gleitet und der Träger 68 zurück auf seine Aufnahme sinkt, die von den Falzen im Zuführschlitten 84 gebildet wird. Die Scheibe ist nunmehr bereit, wieder eingeschoben zu werden, um in der entgegengesetzten Richtung zerteilt zu werden. Die öffnung 102 ist an eine Vakuumquelle über eine nicht gezeigte Schlauchleitung angeschlossen, die in das Gehäuse hineinreicht und an der nächstpassenden Stelle, um an ein Anschlußstück 113 angeschlossen zu werden, das an der Rückwand 6 des Gehäuses angebracht ist

Die oben beschriebene Vorrichtung wird von einer pneumatischen Schaltung betätigt die in Fig.8 schematisch dargestellt ist Von einer Druckluftquelle

oi wird Druckluft über ein Anschlußstück 1!6 an der Gehäuserückwand 6 zugeführt das durch eine Schlauchleitung 117 mit den Einlassen zweier Miniatur-Druckregler 118 und 119 verbunden ist Die Druckregler sind

einstellbar und können an Regclknöpfen 121 (Fig. 1) auf einen bestimmten Ausgangsdruck eingestellt werden, der an einem Druckmesser 122 ablesbar ist. Der Druckmesser ist durch die Vorderwand 7 des Gehäuses sichtbar. Der Druckregler 119 ist ebenfalls mit einem Druckmesser 123 versehen, der auch in der Gehäusevorderwand, aber an deren anderem Rand 16 angebracht ist.

Der Auslaß 126 des Druckreglers 118 ist über einen Schlauch 127 mit der Einlaßöffnung 24 des Druckluftzylinders 18 und über eine Zweigleitung 127' mit der Einlaßöffnung 24 des Druckluftzylinders 19 verbunden. Bei Betätigung des Regelknopfes 121 für den Druckregler 118 wird c'.so der auf die Kolben in den Zylindern 18 und 19 einwirkende Druck verändert und damit die an η das Stahlband 29 angelegte Spannung. Dieser Druck wird konstant angelegt, solange die Vorrichtung an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, und es ist keine Unterbrechung notwendig oder erwünscht. Der Ausgang des Druckreglers 119 ist mittels eine Leitung 128 mit gefederten Ventilen 129 und 131 verbunden. Beide Ventile werden in Normalstellung durch eine Feder geschlossen gehalten. Das Ventil 129 hat einen von der Vorderseite des Gehäuses her zugänglichen Druckknopf 132 (siehe Fig.!). Das Ventil 131 wird dagegen r, automatisch di"-ch die Bewegung des Blocks 56 in ihre obere Grenzstellung betätigt, wozu der Block einen kurzer. Hebel 13 trägt, der mit dem Stößel 133 des Ventils 131 in Kontakt komm». Um den Hubweg des Blocks verändern zu können, ist die Lage des Ventils 131 in dem Gehäuse, die am besten aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, mit Hilfe eines Knopfes 136 verstellbar, der das Ventil an einem Tragarm 137 festklemmt, der an der Gehäuserückwand angebracht ist.

In dem Gehäuse ist an der Rückwand ein Vierwegventil 141 befestigt, dessen Einlaß 142 mit dem Auslaß des Druckreglers 119 verbunden ist. Wie bei Vierwegventilen üblich, ist der Haupteinlaß 142 von Auslassen flankiert, die in den Fig. 1 und 8 durch kurze Pfeile schematisch angedeutet sind. Die Arbeitsöffnungen A und Bdes Ventils mit öffnungen 143 und 144 verbunden (siehe Fig. 8). Die beiden Enden des Vierwegventils sind mit Steueranschlüssen 146 und 147 versehen, von denen der Steueranschluß 147 mit dem Auslaß des Ventils 129 verbunden ist. Der Steueranschluß 146 ist über eine Schlauchleitung 148 an den Auslaß des Ventils 131 angeschlossen. Um die Vorrichtung in Gang zu setzen, wird das Anschlußstück 116 mit einer Druckluftquelle verbunden unc' die beiden Druckregler 118 und 119 werden aul die gewünschte Druckhöhe eingestellt. Zu beachten ist, daß der Druckregler 119 über den Einlaß 142 an das Vierwegventil angeschlossen ist und daher den Druck der durch dieses Ventil in den Arbeitszylinder 41 strömende Luft steuert. Nach der Druckeinregulierung wird eine Scheibe über den Block 56 gebracht, wie dies oben geschildert ist, und wenn die Scheibe richtig plaziert ist, wird der Druckknopf 132 kurzzeitig niedergedrückt. Dabei wird das Ventil 129 geöffnet und läßt Druckluft in den Steueranschluß 147 eintreten, die den Schieber in dem Ventilgehäuse des Vierwegventils in F i g. 8 nach links verschiebt. In dieser Stellung kann die Druckluft durch das Ventilgehäuse und die Öffnung B in den Arbeitszylinder 41 durch die Öffnung 143 einströmen, so daß der Kolben des Arbeitszylinders nach oben bewegt wird. Dieser Auswärtsbewegung des Kolbens und des damit verbundenen Blocks wirkt die Spannung in Band 29 entgegen, die von den Zylindern 18 und 19 angelegt wird.

Wenn der Kolben seine höchste Stellung erreicht, legt sich der Hebel 134 (F ig. 3) gegen den Stößel 133 des Ventils 131 und läßt Druckluft durch dieses Ventil, durch die Schlauchleitung 148 in den Steueranschluß 146 des Vierwegventils strömen. Der Ventilschieber wird nach rechts geschoben und verbindet die öffnung B mit einem der Auslässe und die öffnung A mit der Druckluftquelle, so daß Druckluft jetzt in die öffnung 144 des Arbeitszylinders 41 über dem Kolben gelangt und den Kolben nach unten treibt, wodurch der Block in eine Ladestellung gebracht wird. Nach dem Herausziehen des Zuführschlittens wird die Drehvorrichtung 96 für die Scheibe betätigt, die die Scheibe um 90° dreht und damit in die richtige Lage bringt, um die zu den beim ersten Arbeitsgang gebrochenen Bruchlinien rechtwinklig verlaufenden Bruchlinien zu brechen. Der Zuführschlitten wird wieder eingeschoben, der Druckknopf 132 wird wiede,· niedergedrückt und die Vorrichtung führt automatisch einen nächsten Arbeitsgang aus, um die Scheibe in der anderen Richtung zu zerbrechen.

Vorstehend wurde eine Ausführungsform -: ·τ Erfindung mit Handbetätigung beschrieben. Selbstverständlich kann die Vorrichtung durch eine automatisierte Vorschubeinrichtung und automatische Steuerungen so umgestellt werden, daß der Arbeitsgang praktisch ganz ohne menschliche Hilfe abläuft.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerteilen einer Halbleiterscheibe längs einander parallel in sie eingeritzter Bruchlinien, mit einem im wesentlichen undehnbaren Band zum Andrücken der Halbleiterscheibe an eine einfach konvex gekrümmte Oberfläche eines relativ zu dem Band bewegbaren Blocks, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (56) relativ zum Band (29) mit steuerbarer Geschwindigkeit bewegbar ist und daß das Band (29) beidseitig des Blocks (56) über einfach konvex gekrümmte Umlenkglieder (32, 33) zu Spannvorrichtungen (18, 19) steuerbarer Spannung geführt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (56), das Band (29) und die Umlenkglieder (31,32) in einem Gehäuse (3, ü, 7, 8, 9, 12, 12, 14) untergebracht sind, auf dessen Außenseite die Spannvorrichtungen (18,19) und eine Antriebsvorrichtung (41) zur Bewegung des Blocks (56) relativ zu dem Band (29) angeordnet sind und daß das Band (29) angreifende Glieder (22, 27) der Spannvorrichtung (18,19) und die Relativbewegung des Blocks (56) zu dem Band (29) bewirkende Glieder (48,49,51,52,53,54) durch Wände (8,9,12) dieses Gehäuses (3,6,7,8,9,12,13,14) geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen die Halbleiterscheibe (62) zwischen dem Block (56) i-nd dem Band (29) halternden, durch eine schlitzförmige Öffnung (78) in einer Wand (7) des Gehäuses (3.6,7,8, &, 12,13,14) schiebbaren Träger (76).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf der Außenseite des Gehäuses (3,6,7, 8, 9, 12, 13, 14) angeordnete Vorrichtung (96) zum Verdrehen des Trägers (76) um 90°.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (29) ein Stahlband ist

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (18, 19) federnde Verankerungseinrichtungen für das Band (29) aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtungen (18, 19) Druckluftzylinder zum Spannen des Bandes (29) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ventil (142) zum Steuern eier Druckluftzufuhr zu einem den Block (56) relativ zu dem Band (29) bewegenden Druckluftzylinder (41), einen Druckluftregler (118) zum Regeln der Druckluftzufuhr zu den an dem Band (29) angreifenden Druckluftzylindern (18, 19) und durch Ventile (131, 132) zur Rückführung des Blocks (56) nach einem vorgegebenen Hub.