DE3120477C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufspannen von Halbleiterplättchen - Google Patents

Abstract

Ein Bearbeitungs- bzw. Aufspannkopf (34) zum Ansaugen bzw. Aufspannen und Fixieren eines Silizium-Plättchens für integrierte Schaltkreise besteht aus einer Aufspannscheibe (10) und einer diese aufnehmenden und umschließenden Fassung (13). Die Aufspannscheibe (10) besteht aus einem gesinterten Formkörper aus einem anorganischen Werkstoff in Form einer oberen Schicht (11) einer feine Poren bildenden Körnung und einer unteren Schicht (12) einer etwas gröberen, größere Poren bildenden Körnung. Die undurchlässige Fassung (13) besteht aus einem Sinterkörper aus demselben Werkstoff wie die Aufspannscheibe (10). Aufspannscheibe (10) und Fassung (17) sind durch ein niedrigschmelzendes Glas (14) miteinander verbunden. Die Aufspannscheibe (10) steht mit einer die Fassung (13) durchsetzenden Verbindungsbohrung (19) sowie mit einer Wasser-Einspritzbohrung (50) und einer Luftabsaugbohrung (51) eines unteren Sockels (21) in Verbindung. Bevor das Plättchen (5) angesaugt bzw. aufgespannt wird, wird über die Einspritzbohrung (50) Wasser zur Benetzung der Aufspannfläche eingespritzt. Aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers wird das Plättchen (5) zum Mittelbereich der Aufspannfläche verlagert. Anschließend wird das Plättchen durch Luftabsaugung gegen die Aufspannfläche angesaugt. Nach der Bearbeitung wird wiederum Wasser eingespritzt, um das Plättchen aufschwimmen zu lassen.

Description

ziehbar ist, um auf der Oberfläche der Spannscheibe Bei der dort beschriebenen Anordnung geht es um die

(10) einen Wasserfilm (56) auszubilden. Ausnutzung der elastischen und dehnbaren Eigenschaf-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 50 ten der Membran, um die einzelnen Halbleiter-Chips in zeichnet, daß die obere (11) und die untere Schicht den gewünschten Abstand voneinander zu bringen, wo-(12) der Spannscheibe (10) aus dem gleichen anorga- bei es auf eine genaue zentrische Anordnung der HaIbnischen Material bestehen. leiterscheibe überhaupt nicht ankommt, wie ausdrück-

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch lieh in der Beschreibung dargelegt ist. Die Frage der gekennzeichnet, daß die Fassung (13) aus dem glei- 55 Zentrierung eines Werkstückes auf der Spannscheibe ist chen anorganischen Material wie die Spannscheibe dort weder angesprochen noch erforderlich, da es ledig-(10) besteht. Hch um die Trennung der einzelnen Elemente geht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, Spannscheibe (10) etwas kleiner als der des Halblei- 60 mit denen das Zentrieren des jeweiligen Werkstückes in terplättchens (5) ist und der Durchmesser der Fas- vorteilhafter Weise erleichtert und vereinfacht wird,
sung (13) etwas größer als der des Halbleiterplätt- Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dachens (5) ist, und daß die Ansaugfläche der Spann- durch aus, daß eine kreisförmige Spannscheibe verwenscheibe (10) sowie die Oberseite der Fassung (13) det wird, die etwa den gleichen Durchmesser wie das zu sich im wesentlichen auf gleichem Niveau befin- 65 haltende Halbleiterplättchen aufweist, daß auf der Aufden. spannfläche der kreisförmigen Spannscheibe ein Was-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, serfilm erzeugt wird, daß das Halbleiterplättchen aufge-

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannscheibe (10) legt und durch die Oberflächenspannung des Wasserfil-

mes in seine zentrierte Stellung gebracht wird, woraufhin das Halbleiterplättchen in seiner zentrierten Steli'ing durch Ansaugung fixiert wird.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß das Wasser durch Öffnungen bzw. Poren in der Spannscheibe zugeführt und abgeführt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der Behandlung oder Bearbeitung des Halbleiterplättchens erneut Wasser Li Form eines Wasserfilmes durch die poröse Spannscheibe austreten läßt, so daß das Halbieiterplättchen aufschwimmt und sich leicht entfernen läßt

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spannscheibe kreisförmig ausgebildet ist und etwa den gleichen Durchmesser wie das zu haltende Halbieiterplättchen aufweist, daß die Spannscheibe als einstückiger poröser Körper mit einer oberen Schicht mit feinen Poren und mit einer unteren Schicht mit groben Poren ausgebildet ist, daß die Spannscheibe in eine ihren Umfang umgebende Fassung aus nicht-porösem Material eingesetzt ist, und daß die Spannscheibe und die Fassung an eine Zuführungsleitung und eine Rückleitung angeschlossen sind, durch die Wasser zuführbar und abziehbar ist, um auf der Oberfläehe der Spannscheibe einen Wasserfilm auszubilden.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die obere und untere Schicht der Spannscheibe aus dem gleichen anorganischen Material bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch die Fassung aus dem gleichen anorganischen Material wie die Spannscheibe besteht

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Durchmesser der Spannscheibe etwas kleiner als der des Halbleiterplättchens ist 3s und der Durchmesser der Fassung etwas größer als der des Halbieiterplättchen ist und daß die Ansaugfiäche der Spannscheibe sowie die Oberseite der Fassung sich im wesentlichen auf gleichem Niveau befinden.

Dabei erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Spannscheibe in einer Ausnehmung der Fassung mit einem niedrig schmelzenden Glas fixiert ist.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird in vorteilhafer Weise erreicht, daß sich durch Ausnutzung der Oberflächenspannung eines Wasserfilmes das jeweilige Halbieiterplättchen zuverlässig zentrieren läßt, um anschließend die gewünschte Bearbeitung des Halbleiterplättchens vorzunehmen. Die Spannscheiben können dabei auswechselbar und mit verschiedenen Größen bzw. Abmessungen im Durchmesser vorgesehen sein, um den jeweiligen Durchmessern der zu behandelnden Halbieiterplättchen Rechnung zu tragen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Aufspannen von Halbieiterplättchen

F i g. 2a, 2b und 2c Schnittansichten der einzelnen Bauteile der Vorrichtung gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine Draufsicht einer Fassung der Vorrichtung gemäß F i g. 2b;

F i g. 4 eine Draufsicht einer Anschlußscheibe der Vorrichtung gemäß F i g. 2c,; F i g. 5 eine Schnittansicht eines unteren Sockels;

F i g. 6 eine Draufsicht des Sockels gemäß F i g. 5; und F i g. 7 eine Schnittansicht zur Erläuterung, wie sich ein Werkstück unter der Einwirkung der Oberflächenspannung von Wasser verlagert

Gemäß F i g. 2a weist eine Spannscheibe 10 eine poröse obere Schicht 11 mit feinen Por.sn sowie eine poröse untere Schicht 12 mit groben Poren auf, wobei beide Schichten 11 und 12 der Spannscheibe 10 durch Sintern miteinander verbunden sind. Die Spannscheibe 10 hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als ein das Werkstück bildendes Halbleiter-Plättchen 5, zum Beispiel aus Silicium, wobei neun Spannscheibengrößen im Durchmesserbereich von etwa 50,6 —152,4 mm mit Durchmesserabstufungen von jeweils 12,7 mm verwendet werden. Die obere Schicht 11, z. B. aus einem Alundum-Schleifpulver mit einer Körnung von 40 und/oder 60 zur Gewährleistung der feinen Porosität und die untere Schicht 12 aus grobem Schleifpulver mit einer Körnung von beispielsweise 20 zur Gewährleistung einer groben Porosität sind in der erwähnten Weise durch Sintern miteinander verbunden. Die Spannscheibe 10 besteht somit aus der oberen Schicht 11 mit einer Dicke von etwa 2 mm und der mit dieser verbundenen unteren Schicht 12 mit einer Dicke von etwa 6 mm.

Die F i g. 2b und 3 zeigen eine Fassung 13, in welche die Spannscheibe 10 einsetzbar ist. Eine in der Fassung 13 ausgebildete Ausnehmung 14 hat einen Innendurchmesser, der an den Außendurchmesser der jeweils einzusetzenden Spannscheibe 10 angepaßt ist. Die Fassung 13 besteht dabei aus dem gleichen Werkstoff wie die Spannscheibe 10, beispielsweise aus Alundum-Schleifpulver außerordentlich kleiner Körnung (z. B. vom Typ 600), das so gesintert ist, daß die Fassung nicht-porös ist. In der Innenfläche der Ausnehmung 14 sowie in der Außenfläche der Fassung 13 sind jeweils flache Nuten 15,16,17 und 18 im zentralen Bereich sowie um diesen herum ausgebildet. Die flachen Nuten 15 und 17 sowie 16 und 18 sind jeweils durch Verbindungsbohrungen 19 bzw. 20 miteinander verbunden.

In der Unterseite der Fassung 13 sind Gewindebohrungen 23 für Befestigungsschrauben vorgesehen, mit deren Hilfe in der nachstehend beschriebenen Weise eine Zwischenscheibe oder Anschlußscheibe 22 an einem unteren Sockel 21 befestigt werden kann. Zur Befestigung der Spannscheibe 10 an der Fassung 13 wird Glaspulver 24 mit niedrigem Schmelzpunkt auf die Innenfläche der Ausnehmung 14 aufgetragen, mit Ausnahme der flachen Nuten 15 und 16. Auf die mit dem Glaspulver beschichtete Innenfläche der Fassung 13 wird anschließend die Spannscheibe 10 unter Druck aufgesetzt, woraufhin die Anordnung zum Schmelzen des Glaspulvers auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Die Spannscheibe 10 wird somit mit der Fassung 13 durch eine luftdichte Abdichtungsschicht verbunden.

Die Anschlußscheibe 22 hat gemäß den F i g. 2c und 4 in bezüglich ihrer Dicke und ihres Durchmessers genau festgelegte Anmessungen. An einer Stelle des Außenumfangs der Anschlußscheibe 22 ist eine Aussparung 24 mit einer genau festgelegten Breite w vorgesehen. In der Oberseite und der Unterseite der Anschlußscheibe 22 sind flache Nuten bzw. Vertiefungen 25 bzw. 26 ausgebildet. Im Zentrum sowie an drei Stellen um das Zentrum herum vorgesehene Verbindungsbohrungen 27 dienen ?.ur Verbindung der oberseitigen und unterseitigen Vertiefungen 25 und 26 miteinander. Um die flachen Vertiefungen 25 und 26 herum sind in Winkelabständen von 60° für die Aufnahme von Magneten vorgesehene Bohrungen 26 ausgebildet, die jeweils eine Stufe 29 als

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15

25

30

Anlage für einen Magneten aufweisen. In jeder Bohrung 26 ist ein Magnet 30 angeordnet und mit einem Abstandsstück 31 festgelegt. Bohrungen 32 dienen zur Aufnahme von Schrauben 33, mit denen die Anschlußscheibe 22 an der Fassung 13 befestigbar ist.

Der gesamte Spannkopf 34 besteht somit aus der Spannscheibe 10 der Fassung 13 und der Anschlußscheibe 22. Auf die Ansaug- bzw. Aufspannfläche des Spannkopfes 34 ist eine relativ weiche, dünne Kunststoffschicht in einer Dicke von einigen Mikrometern bis zu einigen hundert Mikrometern aufgestrichen oder aufgesprüht. Diese Überzugsschicht ist dabei mit zahlreichen kleinen Poren versehen, damit durch diesen Überzug die Ansaugwirkung nicht beeinträchtigt wird.

Gemäß den F i g. 5 und 6 hat der untere Sockel 21 nahezu denselben Durchmesser wie der Spannkopf 34. An seiner Oberseite ist eine Ausnehmung 35 mit einem der Anschlußscheibe 22 angepaßten Durchmesser ausgebildet. In dieser Ausnehmung 35 ist mit Schrauben 37 eine Scheibe 36 befestigt, die nahezu dieselbe Form wie die Anschlußscheibe 22 hat. Die Scheibe 36 weist im Mittelbereich ihrer Oberseite und ihrer Unterseite flache Verfiefungen 36 und 39 sowie eine zentrale Verbindungsbohrung 40 auf. Um die flachen Vertiefungen

36 und 39 herum sind in Winkelabständen von 60° Magnetaufnahme-Bohrungen 41 mit jeweils einer Magnetanlage-Schulter 42 vorgesehen.

In jede Bohrung 41 ist jeweils ein Magnet 43 mit einem Abstandsstück 44 eingesetzt Mit Schraubenbohrungen 45 im Sockel 21 fluchtende Schraubenbohrungen 46 dienen zur Aufnahme von jeweils einer Schraube

37 zur Befestigung der Scheibe 36 am Sockel 21. Die Scheibe 36 unterscheidet sich von der Anschlußscheibe 22 dadurch, daß sie einen mit einer Schraube 46 befestigten Ansatz 47 mit einem Durchmesser entsprechend der Breite w der Aussparung 24 aufweist wobei dieser Ansatz 47 in die Aussparung 24 einzugreifen vermag. Eine Reinigungswasser-Einspritzbohrung 50 und eine Luftabsaugbohrung 51 sind von einer flachen Vertiefung 49 in der der flachen Ausnehmung 39 der Scheibe 36 gegenüberstehenden Fläche zur Seitenfläche des Sockel 21 gebohrt. Der untere Sockel 21 ist mit Schrauben 52 an einem Mitnehmer- bzw. Antriebssockel 53 befestigt. Auf ein Aussparungsteil 54 längs der Umfangsfläche des oberen Endes des Sockel 21 ist eine Abdrückplatte 55 aufgesetzt, mit deren Hilfe der Spannkopf 34 zum Abnehmen hochgedrückt werden kann.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird nach der Auswahl eines Spannkopfes 34 mit einer Spannscheibe 10 mit einem für den vorgesehenen Zweck geeigneten Durchmesser die an der Unterseite des Spannkopfes 34 angebrachte Anschlußscheibe 22 in die Ausnehmung 35 des Sockels 21 eingesetzt und nach rechts oder links gedreht, bis die Aussparung 24 den zur Verbindung dienenden Ansatz 47 aufnimmt Dabei sinkt die Anschlußscheibe 22 weiter in die Ausnehmung 35 hinein, wobei sie durch die Anziehungskraft der oberen und unteren Magnete 30 bzw. 43 fest mit der unteren Scheibe verbunden ist.

In diesem in F i g. 7 dargestellten Zustand sickert das unter Druck über die Reinigungswasser-Einspritzbohrung 50 eingeführte Wasser über die flachen Vertiefungen 39 und 49, die Verbindungsbohrung 40, die flachen Vertiefungen 26 und 38, die Verbindungsbohrung 27, die flachen Vertiefungen 17, 18 und 25, die Verbindungsbohrungen 19 und 20 sowie die flachen Vertiefungen 15 und 16 langsam auf der Oberseite der Spannscheibe 10 heraus, um aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers einen Wasserfilm 56 zu bilden. Wenn sodann ein Halbleiterplättchen 5 auf den Wasserfilm aufgelegt wird, wird es in der in F i g. 7 mit einem Pfeil angedeuteten Weise auf der Spannscheibe 10 in seine zentrale Position verlagert, um dort in einer zentrierten Stellung stehen zu bleiben. Anschließend werden Wasser und Luft über die Luftabsaugbohrung 51 abgesaugt, so daß das Haibleiter-PläUchen 5 an die Spannscheibe 10 angesaugt und auf ihr fixiert wird. Anschließend können die entsprechenden Bearbeitungen, wie Schleifen, Einstechen von Schlitzen oder dergleichen durchgeführt werden.

Wenn nach der Bearbeitung der Unterdruck aufgehoben und über die Reinigungswasser-Einspritzbohrung 50 wiederum Wasser eingeleitet wird, so schwimmt das Halbleiter-Plättchen 5 auf der Spannscheibe 10 auf, so daß es zum nächsten Reinigungsvorgang überführt werden kann.

Die Anziehungskraft zwischen den Magneten 30 und 43 muß dabei so gewählt werden, daß bei der Einführung von unter Druck stehendem Wasser zum Aufschwimmen des Halbleiter-Plättchens 5 nach abgeschlossener Bearbeitung der Spannkopf 34 nicht aufschwimmt, während sich die Magnete 30 und 43 trotzdem zum Auswechseln des Spannkopfes 34 durch einen anderen vergleichsweise einfach voneinander trennen lassen.

Auch wenn bei der oben beschriebenen Ausführungsform sowohl in der Anschlußscheibe 22 als auch in der Scheibe 36 jeweils Magnete 30 und 43 angeordnet sind, kann einer dieser Magnete auch durch einen magnetischen Körper ersetzt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

40

45

50

Claims (4)

1 2 in einer Ausnehmung (14) der Fassung (13) mit ei-Patentansprüche: nem niedrigschmelzenden Glas (24) fixiert ist

1. Verfahren zum Aufspannen von Halbleiterplättchen auf der Aufspannfläche einer Spannscheibe, 5

wobei das Halbleiterplättchen durch einen in der Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspanne,!

Spannscheibe erzeugten Unterdruck gegen die Auf- von Halbleiterplättchen auf der Aufspannfläche einer

spannfläche gezogen und auf dieser fixiert wird, da- Spannscheibe, wobei das Halbleiterplättchen durch ei-

durch gekennzeichnet, daß eine kreisförmi- nen in der Spannscheibe erzeugten Unterdruck gegen

ge Spannscheibe verwendet wird, die etwa den glei- 10 die Aufspannfläche gezogen und auf dieser fixiert wird,

chen Durchmesser wie das zu haltende Halbleiter- Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum

plättchen aufweist Aufspannen von Halbleiterplättchen auf der Aufspann-

daß auf der Aufspannfläche der kreisförmigen fläche einer Spannscheibe, auf der das Halbleiterplätt-

Spannscheibe ein Wasserfilm erzeugt wird, chen durch einen in der aus porösem Material bestehen-

daß das Halbleiterplättchen aufgelegt und durch die 15 den Spannscheibe erzeugten Unterdruck gegen die

Oberflächenspannung des Wasserfilmes in seine Spanniläche gezogen und auf dieser fixiert wird,

zentrierte Stellung gebracht wird, Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind

woraufhin das Halbleiterplättchen in seiner zentrier- aus der DE-PS 17 64 691 bekannt und dienen zum Tren-

ten Stellung durch Ansaugung fixiert wird. nen einer Mehrzahl von plättchenförmigen oder würfel-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 förmigen Gegenständen. Insbesondere geht es in dieser zeichnet daß das Wasser durch öffnungen bzw. Po- Druckschrift darum, größere Halbleiterplättchen in ren in der Spannscheibe zugeführt und abgeführt kleine Halbleiter-Chips gewünschter Größe zu teilen wird. und die so geteilten Halbleiter-Chips räumlich vonein-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ander zu trennen, um sie einzeln abnehmen zu können, gekennzeichnet daß man nach der Behandlung oder 25 Die vorher entsprechend einem gewünschten Tei-Bearbeitung des Halbleiterplättchens erneut Wasser lungsmuster geritzten Halbleiterplättchen werden auf in Form eines Wasserfilmes durch die poröse Spann- der dort beschriebenen Vorrichtung mit einer Unterscheibe austreten läßt, so daß das Halbleiterplätt- druckanordnang fixiert, wobei ein poröser Block in eichen aufschwimmt und sich leicht entfernen läßt ner Fassung angeordnet und an eine Saugleitung ange-

4. Vorrichtung zum Aufspannen von Halbleiter- 30 schlossen ist Über dem porösen Block der Vorrichtung plättchen auf der Aufspannfläche einer Spannschei- ist eine poröse Membran aus einem elastischen und be, auf der das Halbleiterplättchen durch einen in dehnbaren Material angebracht und mit Klemmteilen der aus porösem Material bestehenden Spannschei- an einer Platte befestigt

be erzeugten Unterdruck gegen die Spannfläche ge- Bei der dort beschriebenen Anordnung wird die auf

zogen und auf dieser fixiert wird, dadurch gekenn- 35 der dehnbaren Membran liegende Halbleiterscheibe ei-

zeichnet, daß die Spannscheibe (10) kreisförmig aus- ner Druck- oder Schwingungsbeaufschlagung ausge-

gebildet ist und etwa den gleichen Durchmesser wie setzt, so daß die Halbleiterscheibe gemäß dem vorgege-

das zu haltende Halbleiterplättchen (5) aufweist, benen eingeritzten Muster in die Halbleiter-Chips zer-

daß die Spannscheibe (10) als einstückiger poröser bricht Während dieses Arbeitsganges ist die Halbleiter-

Körper mit einer oberen Schicht (11) mit feinen Po- 40 scheibe durch Unterdruck gegen den porösen Block an-

ren und mit einer unteren Schicht (12) mit groben gesaugt Nach der Beendigung der Zerteilung der HaIb-

Poren ausgebildet ist, daß die Spannscheibe (10) in leiterscheibe wird die Platte mit der daran befestigten

eine ihren Umfang umgebende Fassung (13) aus dehnbaren Membran abgesenkt, wobei eine flächenmä-

nicht-porösem Material eingesetzt ist und daß die ßige Dehnung der Membran erfolgt und die auf der

Spannscheibe (10) und die Fassung (13) an eine Zu- 45 Membran liegenden Einzelteile voneinander getrennt

führungsleitung (50) und eine Rückleitung (51) ange- und vereinzelt werden, so daß sie sich anschließend ein-

schlossen sind, durch die Wasser zuführbar und ab- zein abnehmen lassen.