FR2749794A1 - Semiconductor slab sample cutting tool for laser manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de clivage d'une plaque de matériau semi
conducteur
La présente invention concerne un dispositif de clivage d'une plaque de matériau semi-conducteur.Device for cleaving a plate of semi material
driver
The present invention relates to a device for cleaving a plate of semiconductor material.
Plus particulièrement, l'invention a trait au clivage d'une plaque de matériau semi-conducteur selon des plans cristallins pour la fabrication de lasers.More particularly, the invention relates to the cleavage of a plate of semiconductor material along crystalline planes for the manufacture of lasers.
La fabrication des lasers à semi-conducteur est réalisée par des opérations d'épitaxie sur une plaque de semi-conducteur, de diamètre pouvant aller jusqu'à deux pouces, suivies par des clivages de la plaque précitée. Les clivages sont effectués suivant des plans cristallins du matériau semi-conducteur de manière à produire des miroirs de cavité résonnante de bonne qualité pour les lasers. Les performances d'un laser dépendent étroitement de la qualité du clivage. Les miroirs issus du clivage doivent en effet être très plans afin de permettre une sortie de la lumière depuis la zone active du laser sans distorsion. Les miroirs doivent en outre être positionnés de façon précise de manière à obtenir, en fin de fabrication, les caractéristiques souhaitées du laser, telles que sa longueur d'onde, sa puissance, etc. The manufacture of semiconductor lasers is carried out by epitaxy operations on a semiconductor plate, of diameter up to two inches, followed by cleavages of the aforementioned plate. The cleavages are carried out along crystalline planes of the semiconductor material so as to produce good quality resonant cavity mirrors for the lasers. The performance of a laser closely depends on the quality of the cleavage. The mirrors resulting from the cleavage must indeed be very flat in order to allow an exit of light from the active area of the laser without distortion. The mirrors must also be positioned precisely so as to obtain, at the end of manufacture, the desired characteristics of the laser, such as its wavelength, its power, etc.
Des procédés de clivage sont connus dans la technique antérieure. Cleavage methods are known in the prior art.
Un premier procédé de clivage consiste à exercer une pression, sous loupe binoculaire, sur un bord de la plaque de semi-conducteur à l'aide d'une lame fine, du type lame de rasoir, de telle sorte que la contrainte se propage le long d'un plan de faibles liaisons atomiques et provoque la fracture du matériau selon ce plan. A first method of cleavage consists in exerting pressure, under a binocular magnifier, on an edge of the semiconductor plate using a thin blade, of the razor blade type, so that the stress propagates the along a plane of weak atomic bonds and causes the material to fracture along this plane.
Ce procédé est entièrement manuel et ne convient pas lorsqu'une localisation précise du clivage est nécessaire. En outre, la pression est appliquée sur la plaque de semi-conducteur du côté où est réalisée l'épitaxie, ce qui entraîne des risques d'endommagement de la zone active des lasers. This process is entirely manual and is not suitable when a precise location of the cleavage is necessary. In addition, pressure is applied to the semiconductor plate on the side where the epitaxy is performed, which leads to risks of damage to the active area of the lasers.
Selon un second procédé de clivage de la technique antérieure, des amorces de rayure sont préalablement effectuées au moyen d'un diamant sur un bord de la plaque de semi-conducteur. La face de la plaque contenant les amorces de rayure est ensuite placée contre une surface souple, et la plaque est recouverte d'une membrane adhésive pour l'immobiliser contre la surface souple. Un rouleau dont la génératrice est parallèle à la direction des amorces de rayure roule sur la membrane adhésive de manière à enfoncer la plaque de matériau semi-conducteur dans la surface souple et causer la cassure suivant le plan des amorces de rayure. According to a second cleavage method of the prior art, stripe primers are previously carried out by means of a diamond on an edge of the semiconductor plate. The face of the plate containing the scratch marks is then placed against a flexible surface, and the plate is covered with an adhesive membrane to immobilize it against the flexible surface. A roller, the generator of which is parallel to the direction of the scratch marks, rolls over the adhesive membrane so as to push the plate of semiconductor material into the flexible surface and cause breakage along the plane of the scratch marks.
Ce second procédé présente l'avantage par rapport au premier procédé de localiser les défauts dus à l'application de la contrainte sur la plaque dans la partie substrat des lasers, loin de la zone active de ces derniers. Toutefois, il n'est pas possible de sélectionner une zone à cliver déterminée sur la plaque, puisque les clivages se produisent successivement lors du passage du rouleau sur les amorces de rayure. Le diamètre du rouleau doit de plus être adapté à l'espacement entre les amorces de rayure ce qui rend très difficile le clivage de la plaque de matériau semi-conducteur en des morceaux de tailles différentes, en vue d'obtenir par exemple des lasers de longueurs différentes à partir de la même plaque de semi-conducteur. Par ailleurs, des clivages intempestifs ont tendance à se produire dans la pratique avec ce second procédé. This second method has the advantage compared to the first method of locating the defects due to the application of the stress on the plate in the substrate part of the lasers, far from the active zone of the latter. However, it is not possible to select a determined zone to be cleaved on the plate, since the cleavages occur successively during the passage of the roller over the stripe primers. The diameter of the roll must also be adapted to the spacing between the scratch marks which makes it very difficult to split the plate of semiconductor material into pieces of different sizes, in order to obtain, for example, lasers of different lengths from the same semiconductor plate. Furthermore, untimely cleavage tends to occur in practice with this second process.
Un troisième procédé de clivage consiste à exercer une pression sous la plaque de matériau semiconducteur à l'aide d'une lame, parallèlement à des amorces de rayure préalablement effectuées sur la plaque. Ce procédé nécessite un alignement très précis de la lame avec l'amorce de rayure pour éviter tout conflit entre la possibilité de clivage donnée par la faiblesse du matériau due à l'amorce de rayure et la possibilité de fracture induite par la pression de la lame. Des risques d'endommagement de la zone active des lasers se présentent dans le cas où l'alignement n'est pas suffisant. A third method of cleavage consists in exerting pressure under the plate of semiconductor material using a blade, in parallel with streak primers previously carried out on the plate. This process requires very precise alignment of the blade with the scratch start to avoid any conflict between the possibility of cleavage given by the weakness of the material due to the scratch start and the possibility of fracture induced by the pressure of the blade. . There is a risk of damage to the active area of the lasers if the alignment is not sufficient.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités de la technique antérieure en fournissant un dispositif de clivage capable de cliver une plaque de semi-conducteur à des endroits définis, de façon extrêmement précise et reproductible, et sans risque pour la zone active des lasers. The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks of the prior art by providing a cleavage device capable of cleaving a semiconductor plate at defined locations, in an extremely precise and reproducible manner, and without risk for the active area of the lasers.
A cette fin, un dispositif de clivage pour cliver un échantillon de matériau semi-conducteur ayant des première et seconde faces, la première face ayant un bord où une amorce de rayure a été préalablement effectuée, un moyen étant prévu pour supporter ledit échantillon, est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen, déplaçable au moins sensiblement perpendiculairement relativement aux faces dudit échantillon, pour exercer une contrainte sensiblement ponctuelle sur la seconde face au droit de ladite amorce de rayure. To this end, a cleavage device for cleaving a sample of semiconductor material having first and second faces, the first face having an edge where a scratch initiation has been previously carried out, means being provided for supporting said sample, is characterized in that it comprises means, displaceable at least substantially perpendicularly relative to the faces of said sample, for exerting a substantially punctual stress on the second face in line with said primer from scratch.
Comme on le verra dans la description détaillée qui suit, le moyen pour exercer une contrainte sensiblement ponctuelle comprend une aiguille s'étendant sensiblement perpendiculairement audit échantillon, et pouvant être déplacée vers l'échantillon pour provoquer le clivage, bien que selon une autre réalisation, l'échantillon soit déplacé vers la pointe de l'aiguille pour provoquer le clivage. As will be seen in the detailed description which follows, the means for exerting a substantially punctual constraint comprises a needle extending substantially perpendicular to said sample, and which can be moved towards the sample to cause cleavage, although according to another embodiment, the sample is moved to the tip of the needle to cause cleavage.
Le moyen pour supporter l'échantillon peut comprendre un tambour creux recouvert par un film sur lequel l'échantillon est posé et à l'intérieur duquel est déplaçable le moyen incluant ladite aiguille pour exercer une contrainte ponctuelle. De préférence, le film est un film plastique ayant une face adhésive sur laquelle est appliquée l'échantillon. The means for supporting the sample can comprise a hollow drum covered by a film on which the sample is placed and inside which the means including said needle is displaceable to exert a point stress. Preferably, the film is a plastic film having an adhesive face on which the sample is applied.
De préférence, le dispositif de clivage comprend deux moyens de fixation disposés autour dudit tambour creux pour enserrer un bord dudit film afin de maintenir ledit film sur ledit tambour. Un moyen de réglage est alors prévu pour ajuster la tension dudit film. Preferably, the cleavage device comprises two fixing means arranged around said hollow drum to grip an edge of said film in order to hold said film on said drum. An adjustment means is then provided for adjusting the tension of said film.
Typiquement, les moyens de fixation sont deux anneaux de fixation pouvant glisser autour du tambour et ayant des épaulements externe et interne complémentaires entre lesquels est enserré le film plastique. Le moyen pour ajuster la tension comprend un anneau vissable sur le tambour pour éloigner les anneaux de fixation de l'échantillon de manière à tendre le film. Typically, the fixing means are two fixing rings which can slide around the drum and having complementary external and internal shoulders between which the plastic film is enclosed. The means for adjusting the tension comprises a ring screwable on the drum to move the fixing rings away from the sample so as to tension the film.
Le film peut être solidaire d'un second film recouvrant la première face de l'échantillon. Le second film est de préférence un film plastique ayant une face adhésive qui est en contact avec la face adhésive du premier film, ce qui permet de prendre l'échantillon en "sandwich" pour le maintenir fermement. The film may be integral with a second film covering the first face of the sample. The second film is preferably a plastic film having an adhesive face which is in contact with the adhesive face of the first film, which allows the sample to be "sandwiched" to hold it firmly.
Afin de permettre un positionnement très précis de l'échantillon par rapport à l'aiguille, le dispositif comprend des moyens pour déplacer ledit moyen pour supporter l'échantillon dans un plan sensiblement parallèle aux faces de l'échantillon. In order to allow very precise positioning of the sample relative to the needle, the device comprises means for moving said means for supporting the sample in a plane substantially parallel to the faces of the sample.
Un moyen pour empêcher un mouvement de l'échantillon suivant sensiblement la direction de la contrainte aux environs d'une zone située en prolongement de l'amorce de rayure, c'est-à-dire la zone de clivage, lors de l'application de ladite contrainte peut en outre être prévu. Ce moyen, permettant d'augmenter l'angle de cassure au niveau de la zone de clivage, peut comprendre deux éléments en regard appliqués sur la première face de l'échantillon de part et d'autre de ladite amorce de rayure et sensiblement parallèlement à cette dernière. De préférence, le dispositif comprend des moyens pour régler l'écartement entre les deux éléments en regard, et des moyens pour déplacer les deux éléments en regard sensiblement perpendiculairement à la première face de l'échantillon. Means for preventing movement of the sample along substantially the direction of the stress around an area located in continuation of the scratch initiation, i.e. the cleavage area, during application of said constraint can also be provided. This means, making it possible to increase the breaking angle at the level of the cleavage zone, may comprise two facing elements applied to the first face of the sample on either side of said scratch leader and substantially parallel to the latter. Preferably, the device comprises means for adjusting the spacing between the two facing elements, and means for moving the two facing elements substantially perpendicular to the first face of the sample.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations préférées de l'invention en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective schématique du dispositif de clivage selon une première réalisation de l'invention
- la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de clivage selon la première réalisation et une seconde réalisation de l'invention
- la figure 3 est une vue en coupe prise le long du plan III-III de la figure 1 du dispositif de clivage selon les première et seconde réalisations de l'invention
- les figures 4A et 4B sont des vues en coupe et de dessus respectivement d'un tambour inclus dans le dispositif de clivage conforme à l'invention
- les figures 5A et 5B sont des vues en coupe et de dessus respectivement d'un premier anneau de fixation inclus dans le dispositif de clivage conforme à l'invention
- les figures 6A et 6B sont des vues en coupe et de dessus respectivement d'un second anneau de fixation inclus dans le dispositif de clivage conforme à l'invention
- les figures 7A et 7B sont des vues de dessous et en coupe axiale respectivement d'un anneau de réglage inclus dans le dispositif de clivage conforme à l'invention
- la figure 8 est une vue longitudinale de l'extrémité d'une aiguille incluse dans le dispositif de clivage conforme à l'invention
- la figure 9 est une vue en coupe schématique prise le long de la ligne IX-IX de la figure 10, montrant la coopération entre l'aiguille, le tambour, les anneaux de fixation et des feuillards inclus dans le dispositif de clivage, avec un échantillon à cliver
- la figure 10 est une vue de dessus schématique des feuillards et d'un fourchet inclus dans le dispositif de clivage selon la seconde réalisation de l'invention ; et
- la figure 11 est une vue en coupe prise le long du plan XI-XI de la figure 1 du dispositif de clivage selon les première et seconde réalisations de l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following description of several preferred embodiments of the invention with reference to the corresponding appended drawings in which
- Figure 1 is a schematic perspective view of the cleavage device according to a first embodiment of the invention
- Figure 2 is a top view of the cleavage device according to the first embodiment and a second embodiment of the invention
- Figure 3 is a sectional view taken along the plane III-III of Figure 1 of the cleavage device according to the first and second embodiments of the invention
- Figures 4A and 4B are sectional views from above respectively of a drum included in the cleavage device according to the invention
- Figures 5A and 5B are sectional views from above respectively of a first fixing ring included in the cleavage device according to the invention
- Figures 6A and 6B are sectional views from above respectively of a second fixing ring included in the cleavage device according to the invention
- Figures 7A and 7B are views from below and in axial section respectively of an adjustment ring included in the cleavage device according to the invention
- Figure 8 is a longitudinal view of the end of a needle included in the cleavage device according to the invention
- Figure 9 is a schematic sectional view taken along the line IX-IX of Figure 10, showing the cooperation between the needle, the drum, the fixing rings and strips included in the cleavage device, with a sample to cleave
- Figure 10 is a schematic top view of the strips and a fork included in the cleavage device according to the second embodiment of the invention; and
- Figure 11 is a sectional view taken along the plane XI-XI of Figure 1 of the cleavage device according to the first and second embodiments of the invention.
Dans toute la suite de la description, les termes "transversal", "longitudinal" et "vertical" se référeront respectivement aux axes x, y et z d'un repère xyz représenté à la figure 1. Throughout the rest of the description, the terms “transverse”, “longitudinal” and “vertical” will refer respectively to the axes x, y and z of a reference xyz represented in FIG. 1.
La figure 1 montre de manière schématique le dispositif de clivage D selon une première réalisation de l'invention. Le dispositif D comprend un socle rectangulaire 1 et un capot rectangulaire 2, constituant une enveloppe de protection. Une entaille rectangulaire longitudinale EN est ménagée centralement à l'avant du capot 2 pour recevoir notamment un tambour creux 3 et une aiguille verticale 4 disposée à l'intérieur dudit tambour creux. Le tambour 3 est fixé, au moyen de brides B1 à
B4 montrées à la figure 2, sur une plaque de support horizontale 5 à section horizontale en U, montée à déplacement longitudinal et transversal par rapport au socle 1, et située légèrement au-dessous d'une face horizontale supérieure 20 du capot 2. Le tambour 3 saille au-dessus de la face supérieure 20, de manière à être facilement accessible. L'aiguille 4 est reliée fermement à un bloc de déplacement 6 disposé sur le socle 1 dans l'entaille EN et comportant un élément piézoélectrique (non représenté) et des vis micrométriques 60, 61 et 62.Figure 1 shows schematically the cleavage device D according to a first embodiment of the invention. The device D comprises a rectangular base 1 and a rectangular cover 2, constituting a protective envelope. A longitudinal rectangular notch EN is formed centrally at the front of the cover 2 to receive in particular a hollow drum 3 and a vertical needle 4 disposed inside said hollow drum. The drum 3 is fixed, by means of flanges B1 to
B4 shown in FIG. 2, on a horizontal support plate 5 with a horizontal U-shaped section, mounted with longitudinal and transverse displacement relative to the base 1, and situated slightly below an upper horizontal face 20 of the cover 2. The drum 3 protrudes above the upper face 20, so as to be easily accessible. The needle 4 is firmly connected to a displacement block 6 placed on the base 1 in the notch EN and comprising a piezoelectric element (not shown) and micrometric screws 60, 61 and 62.
Le bloc de déplacement 6 permet un déplacement de l'aiguille 4 suivant des directions longitudinale, transversale et verticale indépendamment des déplacements longitudinal et transversal de la plaque de support 5.The displacement block 6 allows the needle 4 to move in longitudinal, transverse and vertical directions independently of the longitudinal and transverse displacements of the support plate 5.
En référence aux figures 3 et 4A, le tambour creux 3 a une forme générale annulaire et est plus particulièrement constitué monolithiquement de trois tronçons annulaires horizontaux superposés, un tronçon inférieur 30, un tronçon intermédiaire fileté 31 et un tronçon supérieur 32. Le tronçon inférieur 30 est fixé sur la plaque de support 5 au moyen des brides B1 à B4. A l'intérieur du tambour 3 est pratiqué un alésage traversant les tronçons 30, 31 et 32 afin de ménager un espace cylindrique vertical ES. With reference to FIGS. 3 and 4A, the hollow drum 3 has a generally annular shape and more particularly consists monolithically of three superimposed horizontal annular sections, a lower section 30, a threaded intermediate section 31 and an upper section 32. The lower section 30 is fixed to the support plate 5 by means of the flanges B1 to B4. Inside the drum 3, a bore is made passing through the sections 30, 31 and 32 in order to provide a vertical cylindrical space ES.
Le diamètre externe du tronçon supérieur 32 est inférieur à celui du tronçon intermédiaire 31, luimême inférieur à celui du tronçon inférieur 30.The external diameter of the upper section 32 is less than that of the intermediate section 31, itself less than that of the lower section 30.
La partie supérieure de l'espace cylindrique ES ainsi que le bord supérieur horizontal 320 du tronçon 32 sont recouverts par un mince film plastique souple et adhésif 7 de préférence circulaire, visible à la figure 3. Le film plastique 7 comporte une face supérieure adhésive et une face inférieure nonadhésive. Le bord 70 du film est serré entre un premier anneau de fixation 8 entourant la partie supérieure du tronçon annulaire 32, et un second anneau de fixation 9 entourant le premier anneau de fixation 8 et imbriqué avec celui-ci. Ces anneaux de fixation 8 et 9 sont maintenus autour du tronçon annulaire 32 par le contact du film plastique 7 sur le bord supérieur 320 du tronçon 32. Toute rotation des premier et second anneaux de fixation 8 et 9 autour du tambour 3 est empêchée par un ergot 80 prévu sur la surface latérale interne de l'anneau 8 et s'engageant dans une rainure verticale correspondante 321 sur la surface externe du tronçon annulaire supérieur 32 du tambour 3, le diamètre interne du premier anneau 8 étant sensiblement inférieur au diamètre externe du tronçon annulaire 32 du tambour 3. La rainure 321 et l'ergot 80 sont également représentés en vue de dessus aux figures 4B et 5B respectivement. The upper part of the cylindrical space ES as well as the horizontal upper edge 320 of the section 32 are covered by a thin flexible and adhesive plastic film 7 preferably circular, visible in FIG. 3. The plastic film 7 has an adhesive upper face and a non-stick underside. The edge 70 of the film is clamped between a first fixing ring 8 surrounding the upper part of the annular section 32, and a second fixing ring 9 surrounding the first fixing ring 8 and nested therewith. These fixing rings 8 and 9 are held around the annular section 32 by the contact of the plastic film 7 on the upper edge 320 of the section 32. Any rotation of the first and second fixing rings 8 and 9 around the drum 3 is prevented by a lug 80 provided on the internal lateral surface of the ring 8 and engaging in a corresponding vertical groove 321 on the external surface of the upper annular section 32 of the drum 3, the internal diameter of the first ring 8 being substantially less than the external diameter of the annular section 32 of the drum 3. The groove 321 and the lug 80 are also shown in top view in FIGS. 4B and 5B respectively.
Le premier anneau de fixation 8, tel que montré aux figures 5A et 5B, comprend en partie inférieure un épaulement externe 81 contre lequel vient buter un épaulement interne complémentaire 90 du second anneau de fixation 9, représenté seul aux figures 6A et 6B. The first fixing ring 8, as shown in FIGS. 5A and 5B, comprises in the lower part an external shoulder 81 against which abuts a complementary internal shoulder 90 of the second fixing ring 9, shown alone in FIGS. 6A and 6B.
La différence entre le diamètre interne D9 du second anneau de fixation 9 et le diamètre externe D8 du premier anneau de fixation 8 est sensiblement inférieure à l'épaisseur du film plastique 7 afin d'enserrer à force celui-ci entre les deux anneaux.The difference between the internal diameter D9 of the second fixing ring 9 and the external diameter D8 of the first fixing ring 8 is substantially less than the thickness of the plastic film 7 so as to forcely clamp it between the two rings.
Dans la pratique, la face non-adhésive du film plastique 7 est d'abord positionnée manuellement sur le premier anneau 8, puis le second anneau 9 est engagé autour du premier anneau de manière à coincer le bord 70 du film plastique 7 entre les deux anneaux de fixation. Afin de ne pas couper, ni endommager, le film plastique 7 lors de l'assemblage des anneaux, le premier anneau de fixation 8 comprend une arête supérieure externe 82 de forme arrondie comme montré à la figure 5A. Un échantillon Ech de plaque de matériau semi-conducteur à cliver est déposé sur la face supérieure adhésive du film plastique 7. In practice, the non-adhesive face of the plastic film 7 is first positioned manually on the first ring 8, then the second ring 9 is engaged around the first ring so as to wedge the edge 70 of the plastic film 7 between the two fixing rings. In order not to cut or damage the plastic film 7 during the assembly of the rings, the first fixing ring 8 comprises an external upper edge 82 of rounded shape as shown in FIG. 5A. A sample Ech of plate of semiconductor material to be cleaved is deposited on the adhesive upper face of the plastic film 7.
L'ensemble comprenant les anneaux 8 et 9, le film 7 et l'échantillon Ech est ensuite placé autour du tronçon supérieur 32 du tambour 3. The assembly comprising the rings 8 and 9, the film 7 and the sample Ech is then placed around the upper section 32 of the drum 3.
En référence aux figures 3, 7A et 7B, un anneau de réglage 10 est prévu pour ajuster la tension du film plastique 7. L'anneau de réglage 10 a une hauteur supérieure à celle du tronçon annulaire 32 du tambour 3. Un chambrage 100 dans l'anneau 10 est limité par un alésage supérieur 101 et un taraudage inférieur 102. L'alésage supérieur 101 forme avec le chambrage 100 un épaulement interne complémentaire d'un épaulement externe 91 du second anneau de fixation 9 afin que l'anneau 10 s'appuie sur l'épaulement 91 de l'assemblage d'anneaux de fixation 8 et 9. Le taraudage 102 est de diamètre plus grand que le diamètre hors-tout de l'anneau 9 de manière à placer l'assemblage d'anneaux 8-9 au niveau du chambrage 100, en butée contre l'épaulement interne 100-101. Le taraudage 102 coopère avec le filetage du tronçon annulaire intermédiaire 31 du tambour 3, comme montré à la figure 3. Pour régler la tension du film plastique 7, et en particulier augmenter cette tension, une partie supérieure externe moletée 103 de l'anneau de réglage 10 est saisie pour visser l'anneau 10 jouant le rôle d'écrou autour du tronçon fileté 102 et pousser sensiblement vers le bas les deux anneaux de fixation 8 et 9. La contrainte exercée de cette façon au niveau du bord 70 du film plastique 7 augmente la tension de ce dernier. With reference to FIGS. 3, 7A and 7B, an adjustment ring 10 is provided for adjusting the tension of the plastic film 7. The adjustment ring 10 has a height greater than that of the annular section 32 of the drum 3. A recess 100 in the ring 10 is limited by an upper bore 101 and a lower thread 102. The upper bore 101 forms with the recess 100 an internal shoulder complementary to an external shoulder 91 of the second fixing ring 9 so that the ring 10 s 'presses on the shoulder 91 of the assembly of fixing rings 8 and 9. The internal thread 102 is of larger diameter than the overall diameter of the ring 9 so as to place the ring assembly 8 -9 at the recess 100, in abutment against the internal shoulder 100-101. The internal thread 102 cooperates with the thread of the intermediate annular section 31 of the drum 3, as shown in FIG. 3. To adjust the tension of the plastic film 7, and in particular increase this tension, a knurled outer upper part 103 of the ring of adjustment 10 is entered to screw the ring 10 acting as a nut around the threaded section 102 and push the two fixing rings 8 and 9 substantially downwards. The stress exerted in this way at the edge 70 of the plastic film 7 increases the tension of the latter.
Le bloc de déplacement 6 comprend une embase 63 fixée sur le socle 1, des montants 64 contenant l'élément piézoélectrique précité, et une plaque de support 65 montée à déplacement longitudinal, transversal et vertical par rapport à l'embase 63 et au socle 1. La plaque 65 est déplaçable via l'activation de l'élément piézoélectrique ou au moyen des vis micrométriques longitudinale 60, transversale 61 et verticale 62. Le bloc de déplacement 6 est par exemple celui fabriqué par la société américaine
MELLES GRIOT et désigné par "microblock XYZ flexure stage".The displacement block 6 comprises a base 63 fixed to the base 1, uprights 64 containing the aforementioned piezoelectric element, and a support plate 65 mounted in longitudinal, transverse and vertical displacement relative to the base 63 and to the base 1 The plate 65 is displaceable by activating the piezoelectric element or by means of the longitudinal 60, transverse 61 and vertical micrometric screws 62. The displacement block 6 is for example that manufactured by the American company.
MELLES GRIOT and designated by "microblock XYZ flexure stage".
L'aiguille verticale 4 est représentée seulement schématiquement aux figures 1, 3 et 11, mais est détaillée à la figure 8. L'aiguille 4 est placée audessous du film plastique 7 dans l'espace cylindrique
ES interne au tambour 3, et supportée par un mandrin vertical 41. Le mandrin 41 est fixé à une extrémité d'une plaque horizontale 42 qui s'étend longitudinalement sous l'entaille de capot EN, et qui est fixée à un chant transversal avant de la plaque de support 65 contre les montants 64, par l'intermédiaire de pièces de liaison, à savoir une équerre 43, une entretoise rectangulaire 44, et de vis 45, comme montré à la figure 3. L'aiguille 4 est ainsi solidaire de la plaque de support 65 du bloc de déplacement 6 et peut être déplacée de manière très précise suivant les trois directions du repère xyz de la figure 1.The vertical needle 4 is shown only schematically in Figures 1, 3 and 11, but is detailed in Figure 8. The needle 4 is placed below the plastic film 7 in the cylindrical space
ES internal to the drum 3, and supported by a vertical mandrel 41. The mandrel 41 is fixed to one end of a horizontal plate 42 which extends longitudinally under the cover notch EN, and which is fixed to a transverse edge before of the support plate 65 against the uprights 64, by means of connecting pieces, namely a bracket 43, a rectangular spacer 44, and screws 45, as shown in FIG. 3. The needle 4 is thus secured of the support plate 65 of the displacement block 6 and can be moved very precisely in the three directions of the reference xyz in FIG. 1.
En référence à la figure 8, l'aiguille 4 a un corps 46 de diamètre d4 de 0,7 mm et une extrémité conique 47 effilée suivant un angle A d'environ 200, et est terminée en une demi-sphère 48 de diamètre d = 24 ptm. L'aiguille 4 utilisée dans la pratique est un produit "Probe Needles" fabriqué par la société allemande KARL SUSS. Referring to Figure 8, the needle 4 has a body 46 of diameter d4 0.7 mm and a conical end 47 tapered at an angle A of about 200, and is terminated in a hemisphere 48 of diameter d = 24 ptm. Needle 4 used in practice is a "Probe Needles" product manufactured by the German company KARL SUSS.
En référence maintenant aux figures 9 et 10, l'échantillon de plaque de semi-conducteur Ech à cliver, dont l'épaisseur a été exagérément grossie à la figure 9, comprend une amorce de rayure AR ménagée sur un bord latéral d'une face supérieure, dite première face F1, de l'échantillon pour fragiliser la zone à cliver. L'amorce de rayure AR est typiquement réalisée par une machine de traçage à diamant fabriquée par la société allemande KARL SUSS (Münich). La face inférieure, dite seconde face F2, de l'échantillon Ech, ne contenant pas l'amorce AR, est appliquée sur la face supérieure adhésive du film plastique 7. Un second film plastique adhésif 15 recouvre complètement l'échantillon Ech, si nécessaire, pour le fixer efficacement sur le film 7, par collage des bords du second film 15 sur le film 7. En déplaçant la plaque de support 5 et le tambour 3 d'une manière qui sera décrite dans la suite, l'amorce AR est placée sensiblement au-dessus de l'aiguille 4. L'aiguille 4 est alors positionnée très précisément transversalement et longitudinalement sous l'amorce AR au moyen du bloc de déplacement 6 par actionnement de l'élément piézoélectrique contenu dans celui-ci ou des vis micrométriques 60-62. With reference now to FIGS. 9 and 10, the sample of semiconductor plate Ech to be cleaved, the thickness of which has been exaggeratedly enlarged in FIG. 9, comprises a primer of stripe AR formed on a lateral edge of a face. upper, called first face F1, of the sample to weaken the area to be cleaved. The AR stripe primer is typically produced by a diamond tracing machine manufactured by the German company KARL SUSS (Münich). The lower face, called the second face F2, of the sample Ech, not containing the primer AR, is applied to the adhesive upper face of the plastic film 7. A second adhesive plastic film 15 completely covers the sample Ech, if necessary , to fix it effectively on the film 7, by gluing the edges of the second film 15 to the film 7. By moving the support plate 5 and the drum 3 in a manner which will be described below, the primer AR is placed substantially above the needle 4. The needle 4 is then very precisely positioned transversely and longitudinally under the primer AR by means of the displacement block 6 by actuation of the piezoelectric element contained therein or screws micrometric 60-62.
L'échantillon Ech est clivé en montant l'aiguille 4, par l'élément piézoélectrique, ou à l'aide de la vis micrométrique verticale 62, de façon à exercer une contrainte sensiblement ponctuelle et progressive en un point PO situé sur la face inférieure F2 de l'échantillon en contact avec le film 7 et au droit de l'amorce de rayure AR, c'est-à-dire sous l'amorce de rayure dans l'exemple illustré. Le clivage s'étend sensiblement dans le prolongement de l'amorce AR comme montré par le trait pointillé TR à la figure 10.The Ech sample is cleaved by mounting the needle 4, by the piezoelectric element, or using the vertical micrometric screw 62, so as to exert a substantially punctual and progressive stress at a point PO located on the underside F2 of the sample in contact with the film 7 and in line with the stripe primer AR, that is to say under the stripe primer in the example illustrated. The cleavage extends substantially in the extension of the primer AR as shown by the dotted line TR in FIG. 10.
Plusieurs amorces de rayure peuvent être effectuées pour cliver l'échantillon de semiconducteur Ech en différents points, par exemple dans le but d'obtenir une pluralité de puces laser. Several stripe primers can be made to cleave the Ech semiconductor sample at different points, for example in order to obtain a plurality of laser chips.
L'espacement entre les amorces de rayure peut être variable, de sorte que des lasers avec diverses longueurs de zone active peuvent être fabriqués à partir du même échantillon Ech.The spacing between the scratch primers can be variable, so that lasers with varying lengths of active area can be made from the same Ech sample.
Selon une seconde réalisation du dispositif de clivage D conforme à l'invention, le dispositif D comprend en outre deux feuillards horizontaux en regard lla et llb représentés ensemble aux figures 2, 9, 10 et 11. Les feuillards lla et llb sont positionnés au-dessus de la face F1 de l'échantillon
Ech de part et d'autre de l'amorce de rayure pour empêcher un mouvement vertical de l'échantillon aux environs de la zone à cliver, c'est-à-dire la zone représentée par le trait pointillé TR à la figure 10, lors de l'application de la contrainte sensiblement ponctuelle sous l'amorce de rayure AR. Les feuillards lla et llb sont montés entre deux dents 12a et 12b d'une pièce longitudinale en fourchet horizontale 12, comme montré à la figure 10. L'ensemble fourchetfeuillards est monté de manière mobile sur la plaque de support 65 du bloc de déplacement 6. Cet ensemble peut coulisser verticalement le long d'un montant 13 fixé par une équerre 131 et des vis 132 sur la face supérieure de la plaque de support 65 grâce à un moyen de déplacement micrométrique 14 montré à la figure 3. Le moyen 14 comporte une vis micrométrique verticale 140 pour déplacer un coulisseau 141 le long d'une rainure verticale du montant 13. Le coulisseau 141 est relié au fourchet 12 par l'intermédiaire d'une entretoise 142, d'une équerre 143 et de vis 144.According to a second embodiment of the cleavage device D according to the invention, the device D further comprises two horizontal strips facing lla and llb shown together in FIGS. 2, 9, 10 and 11. The strips lla and llb are positioned au- above the F1 side of the sample
Failure on either side of the scratch start to prevent vertical movement of the sample around the area to be cleaved, that is to say the area represented by the dotted line TR in FIG. 10, during the application of the substantially punctual stress under the primer of scratch AR. The strips 11a and 11b are mounted between two teeth 12a and 12b of a longitudinal piece in a horizontal fork 12, as shown in FIG. 10. The fork-strip assembly is mounted movably on the support plate 65 of the displacement block 6 This assembly can slide vertically along an upright 13 fixed by a bracket 131 and screws 132 on the upper face of the support plate 65 by means of a micrometric displacement means 14 shown in FIG. 3. The means 14 comprises a vertical micrometric screw 140 for moving a slider 141 along a vertical groove of the upright 13. The slider 141 is connected to the fork 12 by means of a spacer 142, a bracket 143 and screws 144.
En se reportant aux figures 9 et 10, les feuillards îîa et llb comprennent des portions 110a et ll0b en forme de U et en vis-à-vis et des portions centrales plongeantes lîla et lllb formant ensemble un vé dont l'arête est fendue en un interstice 112 et dirigé vers le bas, c'est-à-dire vers l'échantillon
Ech. Le vé fendu formé par les parties centrales plongeantes lîla et lllb facilite l'éclairage de la zone à cliver, localisée entre les deux feuillards 11a et llb comme expliqué ci-après, au moyen d'un spot lumineux (non représenté) placé au-dessus du dispositif D.Referring to Figures 9 and 10, the strips îîa and llb comprise portions 110a and 110b in a U shape and opposite and central plunging portions lîla and llllb together forming a vee whose edge is split in a gap 112 and directed downward, that is to say towards the sample
Ech. The split vee formed by the plunging central parts lîla and lllb facilitates the lighting of the area to be cleaved, located between the two strips 11a and llb as explained below, by means of a light spot (not shown) placed above above device D.
Les deux feuillards 11a et 11b sont montés à coulissement le long de deux tiges de guidage transversales 121 et 122 fixées perpendiculairement aux deux dents 12a et 12b du fourchet 12 et traversant chacune longitudinalement une branche de la portion en U 110a, 110b de chacun des feuillards. The two strips 11a and 11b are slidably mounted along two transverse guide rods 121 and 122 fixed perpendicular to the two teeth 12a and 12b of the fork 12 and each passing longitudinally through a branch of the U-shaped portion 110a, 110b of each of the strips .
La dimension des feuillards est appropriée pour régler l'espacement entre les feuillards, c'est-àdire l'interstice 112, par coulissement de ces derniers le long des tiges de guidage.The size of the strips is suitable for adjusting the spacing between the strips, that is to say the gap 112, by sliding the latter along the guide rods.
Chaque feuillard lla, llb comprend une languette d'appui rectangulaire 113a, 113b sous une face inférieure saillant vers le bas et s'étendant le long de l'interstice 112 entre les feuillards. Les languettes 113a et 113b sont appliquées contre la face supérieure F1 de l'échantillon Ech de part et d'autre de l'amorce de rayure AR et sensiblement parallèlement à cette dernière. La longueur réglable de l'interstice 112 entre les feuillards est choisie en pratique inférieure à la distance entre deux amorces de rayure consécutives. Each strip 11a, 11b comprises a rectangular support tab 113a, 113b under a lower face projecting downward and extending along the gap 112 between the strips. The tabs 113a and 113b are applied against the upper face F1 of the sample Ech on either side of the stripe primer AR and substantially parallel to the latter. The adjustable length of the gap 112 between the strips is chosen in practice to be less than the distance between two consecutive stripe primers.
Pour appliquer la contrainte sensiblement ponctuelle sur la face inférieure F2 de l'échantillon et exactement sous l'amorce AR, c'est-à-dire au point
PO, l'aiguille 4 est montée vers l'échantillon Ech ce qui déplace également vers le haut les feuillards lla et llb puisque ces derniers sont solidaires de l'aiguille par l'intermédiaire du bloc de déplacement 6. Toutefois, la vis micrométrique 140 est tournée simultanément avec l'ascension de l'aiguille afin de maintenir les feuillards en contact permanent avec l'échantillon Ech. Le contact des feuillards lla et llb par l'intermédiaire de leurs languettes d'appui 113a et 113b sur l'échantillon Ech contribue à propager la contrainte ponctuelle appliquée sous l'amorce AR le long d'une direction de clivage prolongeant l'amorce et à augmenter l'angle de cassure.To apply the substantially point stress on the underside F2 of the sample and exactly under the primer AR, that is to say at the point
PO, the needle 4 is mounted towards the sample Ech which also moves the straps 11a and 11b upwards since the latter are secured to the needle by means of the displacement block 6. However, the micrometric screw 140 is rotated simultaneously with the ascent of the needle in order to keep the strips in permanent contact with the sample Ech. The contact of the strips 11a and 11b via their support tabs 113a and 113b on the sample Ech contributes to propagating the point stress applied under the primer AR along a direction of cleavage extending the primer and to increase the breaking angle.
Du fait de l'application sous l'échantillon d'une contrainte seulement ponctuelle, ou quasiponctuelle, les feuillards, et particulièrement les languettes de ceux-ci, n'ont pas besoin d'être rigoureusement parallèles à l'amorce de rayure. De même, la verticalité stricte de l'aiguille 4 n'est pas nécessaire. La contrainte ponctuelle sous l'amorce est toutefois exercée de préférence sensiblement perpendiculairement à l'échantillon à cliver Ech. Due to the application under the sample of a stress only punctual, or quasi-punctual, the strips, and particularly the tongues thereof, do not need to be strictly parallel to the scratch start. Likewise, the strict verticality of the needle 4 is not necessary. The point stress under the primer is, however, preferably exerted substantially perpendicular to the sample to be cleaved Ech.
En référence à la figure 11, le capot 2 est maintenu rigidement au-dessus du socle 1 par des montants de renfort verticaux 21 intercalés entre la face horizontale interne du capot 2 et la face supérieure du socle 1 et fixés au capot et au socle. With reference to FIG. 11, the cover 2 is rigidly held above the base 1 by vertical reinforcing uprights 21 interposed between the internal horizontal face of the cover 2 and the upper face of the base 1 and fixed to the cover and to the base.
La plaque de support 5 est, comme déjà indiqué, montée à déplacement longitudinal et transversal. Les déplacements suivant les axes x et y de la plaque 5, et donc du tambour 3 et de ses éléments associés 7 à 10, sont effectués par deux ensembles d'entraînement mécaniques moteur et mené Ea et Eb, représentés schématiquement à la figure 11, reposant sur le socle 1 et supportant chacun l'une de branches latérales 5a et 5b de la plaque en forme de U 5. The support plate 5 is, as already indicated, mounted in longitudinal and transverse movement. The displacements along the axes x and y of the plate 5, and therefore of the drum 3 and of its associated elements 7 to 10, are carried out by two mechanical drive and motor drive assemblies Ea and Eb, shown diagrammatically in FIG. 11, resting on the base 1 and each supporting one of the lateral branches 5a and 5b of the U-shaped plate 5.
Le premier ensemble mécanique Ea est moteur et comprend en partie inférieure une première plaque mobile 50 translatable transversalement par un premier moteur électrique pas à pas 51. En partie intermédiaire de l'ensemble mécanique Ea, une seconde plaque mobile 52 est translatable longitudinalement par un second moteur pas à pas (non représenté). Une plaque supérieure 53, sur laquelle est fixée la branche latérale 5a de la plaque de support 5, est reliée à la seconde plaque mobile 52. Les deux moteurs pas à pas sont commandés par un tableau de commande sur le capot 2. Ainsi lorsqu'elle est entraînée par le premier moteur 51, la première plaque mobile 50 avec les plaques 52, 53 et 5 est déplacée suivant l'axe x. Lorsque le second moteur est actionné, la seconde plaque mobile 52 avec les plaques 53 et 5 est déplacée suivant l'axe y. The first mechanical assembly Ea is motor and comprises in the lower part a first movable plate 50 translatable transversely by a first electric stepping motor 51. In the intermediate part of the mechanical assembly Ea, a second movable plate 52 is translatable longitudinally by a second stepper motor (not shown). An upper plate 53, on which the lateral branch 5a of the support plate 5 is fixed, is connected to the second movable plate 52. The two stepping motors are controlled by a control panel on the cover 2. Thus when it is driven by the first motor 51, the first movable plate 50 with the plates 52, 53 and 5 is moved along the axis x. When the second motor is activated, the second movable plate 52 with the plates 53 and 5 is moved along the y axis.
L'ensemble mécanique Eb produit un déplacement esclave de la branche latérale 5b de la plaque de support 5 de manière à être mené par les moteurs situés sous la branche latérale 5a. L'ensemble Eb comprend une plaque supérieure 54 sur laquelle est fixée la branche latérale 5b de la plaque de support 5, un bloc intermédiaire 55 et une plaque inférieure 56 fixée au socle 1. Lors d'un déplacement transversal de la branche latérale 5a commandé par le premier moteur 51, la plaque supérieure 54 est déplacée transversalement par rapport au bloc intermédiaire 55 et à la plaque 56 alors fixes. Lors d'un déplacement longitudinal de la branche latérale 5a commandé par le second moteur, la plaque supérieure 54 et le bloc intermédiaire 55 sont déplacés ensemble longitudinalement par rapport à la plaque inférieure fixe 56 et au socle 1. The mechanical assembly Eb produces a slave movement of the lateral branch 5b of the support plate 5 so as to be driven by the motors located under the lateral branch 5a. The assembly Eb comprises an upper plate 54 on which the lateral branch 5b of the support plate 5 is fixed, an intermediate block 55 and a lower plate 56 fixed to the base 1. During a transverse movement of the lateral branch 5a controlled by the first motor 51, the upper plate 54 is moved transversely relative to the intermediate block 55 and to the plate 56 then fixed. During a longitudinal movement of the lateral branch 5a controlled by the second motor, the upper plate 54 and the intermediate block 55 are moved together longitudinally relative to the fixed lower plate 56 and to the base 1.
La présente invention n'est pas limitée à la fabrication de lasers, mais peut être utilisée dans toute application nécessitant le clivage d'une plaque de semi-conducteur. En outre, pour exercer la contrainte sensiblement ponctuelle sous la plaque de semi-conducteur, tout élément pointu autre que l'aiguille peut être employé s'il présente des caractéristiques de rigidité et de façonnage adaptées. The present invention is not limited to the manufacture of lasers, but can be used in any application requiring the cleavage of a semiconductor plate. In addition, to exert the substantially punctual stress under the semiconductor plate, any pointed element other than the needle can be used if it has suitable rigidity and shaping characteristics.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |