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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für das Trennen von Kristallen,
und insbesondere auf ein Gerät
für das
Trennen von Kristallen in der Vorbereitung zur Fehleranalyse, wie
etwa mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM).
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Trenngeräte für das Trennen
von Kristallen oder Wafern sind bekannt. Zum Beispiel beschreiben die
US-Patente 3,680,213 von Reichert, 4,228,937 von Tocci und 4,775,085
von Ishizuka et al. verschiedene Geräte, die geeignet sind, Halbleiterwafer
oder Kristalle zu brechen oder zu trennen. Insbesondere ist das
exakte Schneiden von Wafern in der veröffentlichten PCT-Patentanmeldung
WO 93/04497 offenbart, die US-Patentanmeldung 08/193,188 entspricht,
welche dem vorliegenden Anmelder/Vertreter erteilt wurde, deren
Offenbarungen hier durch Bezugnahme inkorporiert sind.
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Eine
wichtige Anwendung des Trennens liegt in der Vorbereitung von Wafern
für die
Rasterelektronenmikroskopie (REM), die ein für das Analysieren von Fehlern
von Halbleiterwafern verwendetes Verfahren darstellt. Die Geräte und Verfahren
der veröffentlichten
PCT-Patentanmeldung WO 93/04497 können erfolgreich verwendet
werden, um Wafer für REM
(und sogar Transmissionselektronenmikroskopie, TEM) vorzubereiten,
sind jedoch auf eine Wafer-Mindestgröße beschränkt, wobei diese Größe etwa
40 × 13
mm länge
mal Breite beträgt.
Es ist wünschenswert, über ein
Verfahren und ein Gerät
für das
Trennen von kleineren kristallinen Segmenten zu verfügen, wie
etwa Halbleiterwürfeln,
die mit Geräten und
Techniken des Standes der Technik nicht vollständig und exakt getrennt werden.
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Ein
weiteres, den technischen Hintergrund betreffendes relevantes Schriftstück kann
in
DE 41 33 150 gefunden
werden, das einen fortlaufenden Halbleiterstreifen mit hinein diffundierten
Germaniumstreifen offenbart, in dem eine Oberfläche längs geschnitten wird, um einen
Lichtwellenleiter zu bilden. Über
die andere Oberfläche
bilden transversale, V-förmige
Rillen die Schneidpunkte. Um einen quer verlaufenden Schnitt zu
machen, wird der Streifen über
einer Auflageplatte angeordnet, über
der sich ein rundes Gummielement befindet, der eine lineare Auflage
auf einer Linie mit der Schneidrille bildet. Eine Druckplatte mit
einer federbelasteten Schneidkante wird daraufhin verwendet, um
den Schnitt auszuführen.
Die Dicke der Schneidrille, die durch anisotropisches Ätzen hergestellt
wird, beträgt
etwa 30 % der Dicke des Streifens. Zwei Gewebeschläuche, einer
auf Jeder Seite des Schneidkeils zwischen der Druckplatte und dem
Streifen bilden eine symmetrische Auflage. Aus diesem Grund sind
quer verlaufende Schnitte gut geeignet, um die diffuse Rückstreuung
von Licht zu verringern.
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Ein
weiteres, den technischen Hintergrund betreffendes relevantes Schriftstück kann
ebenfalls in
JP 01 133 704 gefunden
werden, wo die Direktionalität
des Trennens begünstigt
wird und Späne
nicht als Staub auf einer Trennebene haften, durch ein Verfahren,
in dem eine Vielzahl von Vertiefungen, die eine Keillinie aufweisen,
die parallel zu einer Richtung der Trennebene einer Halbleiterplatte
verläuft, bereitgestellt
werden und die Platte entlang der Keillinie geteilt wird. Seine
Struktur besteht in der Erfassung einer langen Keillinie einer Diamantspitze,
die aus einer viereckigen Pyramide besteht, deren dihedrale Winkel
verschieden voneinander sind, so dass die lange Keillinie parallel
zu einer Richtung einer Trennebene der Platte in der Nähe einer
Teilungsstelle einer Halbleiterplatte ist. Dann wird die Diamantspitze
auf die Halbleiterplatte gedrückt
und eine erste Vertiefung wird gebildet. Dann wird in der Richtung
der Trennebene um eine Stufe versetzt und eine zweite Vertiefung
wird an einer Stelle gebildet, die etwa den gleichen Abstand von
der Teilungsstelle hat wie die Vertiefung. Die Formen oder die Vertiefungen sind
rautenförmig,
und eine lange diagonale Linie der Raute und die Richtung der Trennebene
der Halbleiterplatte sind parallel zueinander. Ein Pressmetall für die Teilung
wird mittig um die langen diagonalen Linien der Vertiefungen herum
angeordnet, ein Schneidemesser wird direkt von unten angedrückt, die
Platte wird an der Fläche,
die die Vertiefungen einschließt,
getrennt, und ein Abtrennen wird an der Teilungsstelle erreicht.
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Schließlich offenbart
das den technischen Hintergrund betreffende Schriftstück
FR 21 49 794 ein Werkzeug
für das
Schneiden von Proben aus Halbleiterplatten, das eine erste und eine
zweite Fläche
aufweist. Eine Halbleiterprobenplatte ist auf einem bewegbaren Präzisionsauflagetisch
positioniert. Das mit einer Diamantschneide versehene Werkzeug ist über der
Platte angebracht, so dass die erste Ritzfläche der Diamantschneide eine
Vertiefung in die Probe schneiden kann. Ein niedrigeres nadelförmiges Druckelement
wird unter dem Tisch angebracht und fortlaufend entlang der geschnittenen
Kante über eine
piezoelektrische Vorrichtung bewegt.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung, wie beansprucht, hat das Ziel, ein verbessertes
Gerät für das Trennen von
kleinen kristallinen Segmenten bereitzustellen, wie etwa Halbleiterwürfel oder
kleine Segmente, die nicht mit Geräten des Standes der Technik
getrennt werden können.
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Das
Gerät der
Erfindung wird in Anspruch 1 definiert. Ansprüche 2–6 beschreiben weitere Ausführungsformen
der Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung kann besser verstanden und eingeschätzt werden
anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit
den Zeichnungen, in denen:
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1A–1D vereinfachte
Darstellungen eines Verfahrens und Gerätes für das Trennen eines kristallinen
Segments gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen, die besonders geeignet für das Grobtrennen
ist, wobei:
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1A eine
veranschaulichte Darstellung eines in einem Grobtrenngerät positionierten
kristallinen Segments ist;
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1B eine
vereinfachte Darstellung des Ausrichtens und des Ausübens von
Vorspannung auf das kristalline Segment ist;
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1C eine
vereinfachte Darstellung eines Messers des Trenngeräts, welches
auf das kristallin Segment Kraft ausübt, ist; und
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1D eine
vereinfachte Darstellung des Trennens des kristallinen Segments
ist; und
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2A–2C vereinfachte
Darstellungen eines Verfahrens und Gerätes für das Trennen eines kristallinen
Segments gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind, insbesondere geeignet für das Feintrennen,
wobei:
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2A eine
vereinfachte Darstellung eines sich in einem Feintrenngerät befindlichen
kristallinen Segments ist;
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2B ist
eine vereinfachte Darstellung eines Schlagstiftes des Trennapparates,
der auf das kristalline Segment eine Kraft ausübt, ist, und
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2C eine
vereinfachte Darstellung des Trennens des kristallinen Segments
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Es
wird nun Bezug genommen auf 1A–1D,
die ein Verfahren und Gerät
für das Trennen
eines kristallinen Segments gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Das in 1A–1D dargestellte
Gerät,
als Trenngerät 10 bezeichnet,
ist insbesondere geeignet für
das Grobtrennen eines kristallinen Segments 12 entlang
einer Trennlinie 14. Wie in der Technik bekannt, wird Trennlinie 14 von der
jeweiligen kristallinen Struktur definiert. Kristallines Segment 12 hat
bevorzugt eine Monokristallstruktur, wie etwa eine kubische oder
pyramidale Struktur, zum Beispiel. Trennlinie 14 ist bevorzugt
im Wesentlichen parallel zu einem Paar von ersten und zweiten Trennebenen 16 und 17.
Trennebenen 16 und 1i sind bevorzugt im Wesentlichen
parallel zueinander.
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Gerät 10 schließt ein Trennmesser 18 ein, das
bevorzugt eine keilähnliche
Spitze 20 hat. Ein Schlagstift 22 stützt Segment 12 während des
Trennens ab, und ist bevorzugt mit Messerspitze 20 ausgerichtet,
so dass eine gedachte Linie, die von der Mitte von Stift 22 zu
Spitze 20 verläuft,
im Wesentlichen mit Trennlinie 14 ausgerichtet ist. Anders
ausgedrückt
ist eine gedachte Linie, die von der Mitte von Stift 22 zu
Spitze 20 verläuft,
ist im Wesentlichen parallel zu Innenseiten der kristallinen Struktur
von Segment 12, entlang derer das Trennen ausgeführt werden
kann.
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Ein
Paar von Ausrichtungsstiften 24 ist bevorzugt symmetrisch
an gegenüberliegenden
Seiten von Trennlinie 14 positioniert. Stifte 22 und 24 können aus
einem geeignet harten Material konstruiert sein, wie etwa Stahl.
Messer 18 ist bevorzugt an einen Aktuator 26 gekoppelt.
Aktuator 26 kann zum Beispiel ein Schrittmotor oder Linearmotor
sein, der Messer 18 entweder schrittweise oder stufenlos
auf kristallines Segment 12 zu/von ihm weg bewegt. Stifte 24 sind
bevorzugt mechanisch mit Hilfe von Verbindungsarmen 28 mit
Messer 18 verbunden, die es ermöglichen, Stifte 24 und
Messer 18 gemeinsam zu bewegen, die es aber auch ermöglichen,
dass Messer 18 sich unabhängig von Stiften 24 linear
bewegt, wie untenstehend genauer beschrieben wird.
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Die
Schritte des Trennverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 1A–1D beschrieben.
In 1A wird kristallines Segment 12 zwischen
Schlagstift 22 und Ausrichtungsstiften 24 angeordnet.
In 1B bewegt Aktuator 26 Messer 18 und
Ausrichtungsstifte 24 gemeinsam, bis Ausrichtungsstifte 24 an
Trennebene 16 anliegen und Stift 22 an Trennebene 17 anliegt, wodurch
Segment 12 zwischen Stiften 24 und Stift 22 eingeklemmt
wird. Dies stellt sicher, dass eine gedachte Linie, die von der
Mitte von Stift 22 zu Spitze 20 verläuft, im
Wesentlichen mit Trennlinie 14 ausgerichtet ist. Zusätzlich liegen
Stifte 24 nicht nur an Trennebene 16 an, aber legen
auch eine Vorspannung an kristallines Segment 12 an. Die
Vorspannung kann in dem Bereich von 1–50 Gramm liegen, üblicherweise
zum Beispiel 20 Gramm.
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In 1C treibt
Aktuator 26 Messer 18 weiter an, bis Messer 18 auf
Trennebene 16 Kraft ausübt.
Es wird gezeigt, dass Ausrichtungsstifte 24 weiter an Trennebene 16 anliegen,
und dass die Verbindungsarme 28 sich biegen, beugen oder
anderweitig verformen, um zu ermöglichen,
dass Messer 18 sich unabhängig von Stiften 24 linear
bewegen kann.
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Dementsprechend
können
Verbindungsarme 28 zum Beispiel Federn, biegsame Arme,
mit Gelenken versehene Arme sein. Durch das Ausüben von Kraft auf Trennebene 16 bewirkt
Messer 18d das Trennen des kristallinen Segments 12 entlang
Trennlinie 14 in zwei Segmente 32, wie in 1D gezeigt. Wie
in der Technik bekannt, kann Messerspitze 20 zu Beginn
des Trennens leicht in Segment 12 eindringen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein Feintrenngerät bereit,
das besonders für
das Feintrennen von Segmenten wie etwa Segmente 32 geeignet
ist, die nach dem Grobtrennen mit Gerät 10 hergestellt worden
sind. Es wird nun Bezug genommen auf 2A–2C,
die Gerät 40 für das Trennen
eines kristallinen Segments wie etwa Segment 32 gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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Trenngerät 40 schließt zwei
Ausrichtungsstifte 42 ein, die feststehend sind, anders
als Ausrichtungsstifte 24 von Gerät 10. Ansonsten sind
Ausrichtungsstifte 42 bevorzugt im Allgemeinen identisch
mit Ausrichtungsstiften 24. Ein Schlagstift 44 wird
bereitgestellt, um auf das Segment 32 Kraft auszuüben. Ein
Aktuator 46, der bevorzugt ähnlich Aktuator 26 ist,
ist mit Schlagstift 44 verbunden, um Schlagstift 44 auf
Segment 32 zu bewegen.
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Die
Schritte des Trennverfahrens gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf 2A–2C beschrieben.
In 2A wird das kristalline Segment 32 zwischen
den feststehenden Ausrichtungsstiften 42 und Schlagstift 44 positioniert. Vor
dieser Positionierung wird Segment 32 bevorzugt mit einer
Rille 48 versehen, welche an einer Trennlinie 50 in
Segment 32 gebildet wird. Rille 48 kann unter
Verwendung der Verfahren und Geräte
der veröffentlichten
PCT-Patenanmeldung WO 93/04497, entsprechend US-Patentanmeldung 08/193,188, gebildet
werden. Segment 32 ist bevorzugt mit Schlagstift 44 ausgerichtet,
so dass eine gedachte Linie, die von der Mitte von Stift 44 zu
Rille 48 verläuft,
im Wesentlichen mit Trennlinie 50 ausgerichtet ist. Trennlinie 50 ist
bevorzugt im Wesentlichen parallel zu Trennebene 52.
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In 2B bewegt
Aktuator 46 Schlagstift 44 auf Segment 32 zu,
so dass Schlagstift 44 auf Trennebene 52 Kraft
ausübt.
Durch das Ausüben
von Kraft auf Trennebene 52 bewirkt Schlagstift 44 Trennen
von Segment 32 entlang von Trennlinie 50 in zwei
neue Segmente 54, wie in 2C gezeigt.
Segmente 54 können
beispielsweise unter Verwendung von REM nach Fehlern untersucht
werden.
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Fachleuten
ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht durch das
oben detailliert Gezeigte und Beschriebene eingeschränkt wird.
Vielmehr schließt
der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen
als auch Unterkombinationen der oben beschriebenen Merkmale sowie Änderungen
und Variationen davon ein und wird durch die angehängten Ansprüche definiert.