DE69207604T2 - Verfahren und vorrichtung zum spalten von halbleiterplatten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Spalten von Halbleiterplatten (Halbleiterwafern). Die Erfindung ist insbesondere nützlich, um Halbleiterplatten zu spalten, damit ein Querschnitt der Platte an einer festgelegten Stelle untersucht wird, die durch ein Zielmerkmal bzw. Merkmale (nachstehend ein Zielmerkmal) auf einer Arbeitsfläche der Platte bestimmt ist, weshalb die Erfindung nachstehend in bezug auf eine solche Anwendung beschreiben wird.
• Eine Halbleiterplatte umfaßt mehrere dünne Schichten von Isolations- und stromleitenden Materialen, die seguentiell auf der Arbeitsfläche eines Halbleiter-Substrats aufgetragen werden. Die verfahren zum Auftragen dieser Materialien sind sehr komplex und müssen mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchgeführt werden, um Herstellungsmängel. die beträchtlich die Erträge senken, zu verringern. Aus diesem Grunde umfassen die Herstellungsverfahren Qualitätskontrollen, um ausgewählte Zielmerkmale auf der Arbeitsfläche der Platte querzuschneiden und zu inspizieren. Damit die Untersuchung sinnvoll ist, muß das Qerschneiden der Platte im wesentlichen (innerhalb einiger Mikron) mit dem Zielmerkmal zusammenfallen.
• Ein solches Querschneiden einer Platte wird im allgemein manuell durchgeführt, indem zunächst eine grobe Spaltung mit einer Toleranzbreite von annähernd 1 mm des zu erzeilenden Zielmerkmals erzeugt wird, die von manuellein Schleifen oder ähnlichem gefolgt wird, um die gewünschte endgültige Toleranzbreite im Mikronbereich zu erreichen. Ein derartiges manuelles Querschneiden ist äußerst zeitaufwendig (für gewöhnlich erfordert es mehrere Arbeitsstunden), ungenau und in hohen Maße abhängig von der Tüchtigkeit des Benutzers.
• In einem Versuch zur Überwindung der oben erwähnten Unzulänglichkeiten des manuellen Querschneideverfahrens wurden einige mechanische Verfahren vorgeschlagen. In einer Veröffentlichung mit der Überschrift "Meeting the Challenge of Dicing and Fracturing Brittle III-V Materials" von Barry E. Regan und Glen B. Regan, aus der Dynatex Corporation, Redwood City California, im November 1989 in "Microelectronic Manufacturing and Testing" veröffentlicht, wurde folglich vorgeschlagen, eine Linie auf der oberen Arbeitsfläche einer Platte anzureißen und nachfolgend einen Schock zu induzieren, der sich in bezug au die angerissene Fläche innerhalb der Platte im wesentlichen normal ausbreitet, z.B. indem ein Schlag auf die gegenüberliegende Plattenflache abgegeben wird. Ein solches Verfahren wäre jedoch nicht geeignet, um während der Qualitätskontrolle des an der Platte durchgeführten Herstellungsverfahrens eine Platte zur Untersuchung eines Zielmerkmals auf der Arbeitsfläche zu spalten. Folglich könnte solch eine an nie Arbeitsfläche der Platte angelegte angerissene Linie verhindern daß das Zielmerkmal in der aus dem Herstellungsverfahren herauskommenden Form - wie von der Qualitätskontrolle gefordert - inspiziert wird. Darüber hinaus würde eine solche angerissene Linie, die die gesamte obere Arbeitsfläche der Platte kreuzt, kaum mit einer natürlichen Spaltebene genau zusammenfallen, so daß im allgemeinen eine zackige Bruchstelle erzeugt würde, die für die Qualitätskontrolleuntersuchung nicht wünschenswert ist. Ein ähnliches halbmechanisches Verfahren zum Spalten von Platten, um kubischförmige Würfel erzeugen, wird im US-Patent 4.653.680 beschrieben, wobei ein solches Verfahren ebenfalls die oben beschriebenen Nachteile aufweisen würde, wenn es zum Spalten eines ziemlich dünnen Halbleiters verwendet würde, um die Untersuchung eines Zielmerkmals auf einer ziemlich großflächigen Arbeitsfläche der Platte zu ermöglichen.
• Es wäre deshalb äufers. wünschenswert, ein verdessertes Verfahren und Gerät zum Spalten einer ziemlich dürnrien Halbleiterplatte bereitzustellen, um die Untersuchung eines Zielmerkmals auf einer ziemlich großflächigen Arbeitsfläche der Platte für Qualitätskontrollzwecke zu erlauben.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Spalten eineer ziemlich dünnen Halbleiterplatte bzw. eines ähnlichen Artikels bereitgestellt, um einen Querschnitt der Platte an einer bestimmte Stelle (nachstehend manchmal als "Zielmerkmal" bezeichnet) auf einer ziemlich großflächigen Arbeitsfläche davon zu inspizieren, das folgende Schritte umfaßt: (a) Erzeugung einer Vertiezung in Ausrichtung mit der Bestimmten Stelle an eine ersten Seitenflache der Halbleiterplatte, seitlich der Arbeitsfläche auf einer Seite der bestimmten Stelle; (b) und Induzierung einer Stoßwelle, die im wesentlich mit der bestimmten Stelle und der Vertiefung auf der ersten Seitenfläche ausgerichtet ist, in einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterplatte seitlich der Arbeitsfläche an der gegenüberliegenden Seite der bestimmten Stelle, um die Halbleiterplatte längs einer Spaltebene zu spalten, die im wesentlichen mit der bestimmten Stelle und der Vertiefung zusammenfällt.
• Gemäß weiteren Merkmalen in der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird die Halbleiterplatte durch Greifmittel gespannt, die die Platte an gegenüberliegenden Seiten der Spaltebene dann fassen, wenn die Stoßwelle induziert wird; die Stoßwelle wird auch induziert, indem die zweite Seitenfläche der Halbleiterplatte einen Einschlag erfährt.
• Gemäß noch weiteren Merkmalen in der bevorzugten Ausführungsform der unten beschriebenen Erfindung wird vor den Schritten (a) und (b) ein grober Spaltvorgang aus einem größeren Segment der Halbleiterplatte durchgeführt, um ein kleineres Segment der Halbleiterplatte zu erzeugen, das das Zielmerkmal enthält.
• Gemäß noch weiteren Merkmalen in der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wir die Vertiefung im feinen Spaltvorgang durcn ein Anreißteil erzeugt, das längs der ersten Seitenfläche der Halbleiterplatte enlanggeführt wird, um eine Linie anzureißen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Arbeitsfläche der Halbleiterplatte ersreckt. In der Regel solle sich die angerissene Linie aber die gesamte Dicke der Seitenfläche erstrecken, aber es kann Fälle geben (wenn beispielweise letztere Fläche eine weillige Form aufweist), in denen sich die angerissene Linie nur über einen Teil der Seitenflächendicke erstreckt, wobei dieser Teil aber zumindest die Hälfte der Dicke ausmachen sollte.
• Es wurde festgestellt, daß ein solches Verfahren die Spaltung, von Platten ermöglicht, die eine Breite von 10-15 mm, eine Länge von 40-100 mm und eine Dicke einer Bruchstelle von einem Millimeter (z.B. 0,5 mm) mit einer Genauigkeit in der Mikrongrößenordnung (für gewöhnlich weniger als 3 Mikron und durchschnittlich 1-2 Mikron) des Zielmerkmals aufweisen, was für die oben beschriebenen Qualitätskontrollzwecke geieignet ist. Darüber hinaus können die Spaltvorgänge in einerr Zeitdauer von Minuten (wie den Stunden im Handbetrieb verglichen) und mit weniger Fachpersonal als beim Handbetrieb durchgeführt werden.
• Die Erfindung stellt auch ein Gerät zum Spalten von Halbleiterplatten oder ähnlichen Artikeln in Übereinstimmung mit dem obigen Verfahren zur Verfügung.
• Weitere Merkmäle und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
• Die Erfindung wird hierin nur mittels Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschreiben, worin:
• Die Fign. 1 und 2 Vorder- und Seitenansichten einer Form des Geräts gemäß der Erfindung sind;
• Fig 3 eine ebene Ansicht des Geräts der Fign. 1 und 2 ist;
• Fig. 4 ein vergrößeserter Abschnitt des Unterdruckspannaufbaus entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 ist;
• Fig. 5 eine axonometrische Ansicht eines Teils des Geräts die Fign.1-4 ist;
• Die Fign. 6a-6c die Plattenspaltvorgänge graphisch veranschaulichen;
• die Fign.7a-7i graphische ebene Ansichten sind, die neun aufeinanderfolgende Stufen zur Durchführung der Spaltvorgänge aus den Fign.6b und 6c zeigen;
• Fig. 8 eine graphische axonometrische Darstellung ist, die den Anreißvorgang auf einer Seitenfläche eines Plattensegments zeigt und
• Fig. 9 eine graphische Veranschaulichung der Schlagphase des Hammers während der feinen Spaltung ist.
• In der folgenden Beschreibung wird die Richtung parallel zur Ebene der Fig. 1 als X-Richtung bezeichnet, die normale Richtung hierzu als Y-Richtung und die enkrechte Richtung als Z-Richtung.
• Das in den Fign 1-5 gezeigte Gerät umfaßt eine Basis 1 und ein Mikroskop, das mit zwei Visieren 3 und mehreren Objektiven 4 ausgestattet ist, von denen nur eines gezeigt wird (Fig. 2). Das Mikroskop 2 umfaßt weiterhin einen Fokussierhebel 5 und eine Lichtquelle 6.
• Das veranschaulichte Geräts schließt des weiseren erste Haltermittel in Form eines Unterdruckspannaufbaus 7 ein, der eine Unterdruckspannvorrichtung und eine Säule D umfaßt. Die Unterdruckspannvorrichtung 8 und die Säule 9 tragen gemeinsam ein Plattensegment bzw. ein Segment, das aus die Qualitätskontrolluntersuchung- vorbereitend bearbeitet wurde. Die Spannvorrichtung 8 und die Säule 9 erstrecken sich aus einer Basisplatte 10, die eine Verlängerung 11 aufweist und auf einem drehbaren Getriebe 12 (Fig. 4) angebracht ist, das durch einen Schneckenantrieb 13 eingegriffen wird, die wiederum über geeignete Getriebemittel mit einem elektrischen Schrittmotor 14 verbunden ist. Durcn den Antrieb des Schrittmotors 14 kann das Zahnrad 12 im Uhrzeigsinn oder gegen den Uhrzeigersinn - wie gerade erforderlich - gedreht werden. Die Winkelbewegung ist durch den Eingriff der Verlängerung 11 mit zwei Begrenzungsschaltern 15 und 16 auf ungefähr 90º eingeschrenkt.
• Das Zahnrad 12 ist auf einer Platte 20 angebracht und über Kugellager 22 sdurch den Antrieb eines elektrischen Schrittmotors 23 auf einem Paar Spuren in die X-Richtung bewegbar. Der Motor hat eine schraubengewindete Welle 24, die mit einer nach innen schraubengewindete Manschette (nich gezeigt), die mit der Platte 20 eine Einheit bildet, im Eingriff steht. Der Endabschnitt der Welle 24 wird drehbar in einem Ansatz 26 des Unterdruckspannaufbaus gehalten. Begrenzungsschalter (nicht gezeigt) werden bereitgestellt, um die Bewegung der Unterdruckspanneinheit 7 innerhalb einer festgelegten Führungsstrecke 21 zu begrenzen.
• Der Unterdruckspannaufbau 7 umfaßt eine weitere Platte 27, die gleitfähig auf einem Paar Führungen 28 angebracht ist, um in die Y-Richtung bewegt werden zu können. Diese Bewegung wird durch einen elektrischen Schrittmotor 29 herbeigeführt, z.B. durch eine schraubengewindete Welle, die mit einer nach innen schraubengewlndete Manschette, die mit der Platte 27 eine Einheit bildet, im Eingriff steht. Begrenzungsschalter können auch bereitgestellt werden. ähnlich wie im Falle der Platte 20, um die Bewegung des Unterdruckspannaufbaus 7 innerhalb einer festgelegten Führungstecke 28 zu begrenzen. Die X-Y-Bewegungen des Unterdruckspannaufbaus 7 werden aus diese Art und Weise durch einen dualen Aufbau bewirkt, wobei die X-Stufe über der Y- Stufe angebracht ist.
• Auf der rechten Seite (unter Bezugnahme auf Fig. 1) schließt das Gerät einen ersten Greifmittelaufbau 32 mit oberen und unteren Klemmbacken 33 un 34 ein, die mit elektronischen Fühlermitteln 35 ausgestattet sind, die ein Signal erzeugen, sobald ein Plattensegment zwischen die Klemmbacken dringt. Dieses Signal wird dem Computer zugeführt und löst ein zuhöriges Solenoid (nicht gezeigt) aus, durch das die untere Klemmbacke 34 zwischen eine untere Freigabestellung und eine obere Greifstellung hin- und herbewegt wird. Die Klemmbacken 33 und 34 werden durch einen Block 36 gehalten, der zwei Freiheitsgrade aufweist, wobei einer zum Shwenken um eine horizontale Achse dient, die sich in die Y-Richtung erstreckt, und der andere zum Heben und SEnken in die Z-Richtung dient. Auf diese Weise sind die Klemmbacken 33 und 34 in bezug auf ein Plattensegment, das mittels des Unterdruckspannaufbaus 7 an die Klemmbacken gebracht wird, in geeigneter Weise einstellbar.
• Der erste Greifmittelaufbau 32 schließt eine rückwärtige Klammer 38 ein, die mit zwei sich hin- und herbewegenden pneumatischen Mini-Kolben 39 und 40 verbunden ist, die in der Lage sind, die Blöcke 36 und dadurch auch die klemmbacken 33, 34 hin- und herzubewegen. Der Aufbau 32 umfaßt weiterhin sich auf beiden Seiten befindliche Stifte 41 und 42, die zur Augangspositionierung und Ausrichtung eines Plattensegments dienen.
• Dieser erste Greifmittelaufbau 32 wird auf einer Schiene 43 angebracht und schießt eine Elektromotor 44 ein, der eine schraubengewindete Antriebswelle 45 aufweist, die durch eine nach innen schraubengewindete Mutter 46 im Eingriff steht, die mittels einer Spiralfeder 48 mit einem rückwärtigen Pfosten 47 verbunden ist. Die Anordnung ist derart, daß sich der Kolben 46, wenn der Elektromotor rotiert, je nach Rotationsrichtung, von links nach rechts bzw. von rechts nach links bewegt. Wenn der Motor 44 in Betrieb ist, sendet die Spiralfeder 48 auf gedämpfte Art die Meldung der Bewegung des Kolbens 46 an den Block 36. Ein Paar Begrenzungsschalter 49 und 50 gewährleisten, daß die Bewegung des Aufbaus 32 auf der Schiene 43 auf eine festgelegte Strecke begrenzt bleibt.
• Auf der linken Siete (unter Bezugnahme auf die Fig. 1) umfaßt das Gerät einen zweiten Greifmittelaufbau 53, der eine einfachere Bauart als der erste Greifmittelaufbau 32 aufweist. Der Greifaufbau 53 schließt eine Blockteil 54 ein, das einen Arm 55 hält, der um eine horizontale Achse 56 schwenkbar ist, die sich in die Y-Richtung erstreckt und obere und untere Klemmbacken 57 und 58 trägt. Diese Klemmbacken sind mit elektronischen Fühlermitteln 59 ausgestattet, die ein Signal erzeugen, sobald ein Plattensegment zwischen sie geführt wird. Dieses Signal wird dem Computer zugeführt und löst ein dazugehöriges Solenoid aus, um die untere Klemmbacke 58 zwischen eine untere Freigabestellung und eine obere Greifstellung hin- und herzubewegen, ähnlich der Klemmbacke 34 aus dem ersten Greifmittelaufbau 32.
• Der Greifmittelaufbau 53 ist mit einem Elektromotor 60 verbunden, der eine schraubengewindete Antriebswelle 61 aufweist, die sich durch eine schraubengewindete Bohrung in Block 54 erstreckt, wodurch der Aufbau 53, je nach Rotationsrichtung des Motors 60, von links nach rechts bzw. Von rechts nach links auf einer Schiene 62 bewegt werden kann. Die Begrenzungsschalter 63 und 64 funktionieren ähnlich wie die Schalter 49 und 50 des ersten Greifmittelaufbaus 32. Arm 55 weist eine rückwärtige Klammer 65 auf, um durch einen Mini-Kolben 66 betreiben zu werden, wodurch der Arm von einer geneigten zu einer vollkommen horizontalen Stellung gebracht wird.
• Das veranschaulichte Gerät schließt weiterhin einen Aufbau 67 ein, der ein Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung von feinen Einschnitten trägt, das auf einem einklappbaren Arm 69 angebracht ist. Der Arm 69 ist innerhalb einer in den Fign. 1 und 3 gezeigten Außer-Betriebs-Stellung schwenkbar, in der sich der Arm 69 in eine X-richtung erstreckt, und einer Betriebsstellung (in den Fign. 1-3 nicht gezeigt), in der Arm 69 um 90º gedreht wird und sich in die Y-Richtung erstreckt. Das Einklappen und Ausklappen des Arms 69 wird mittels eines Knopfes 70 manuell ausgeführt, der mit einer Klammer 71 ausgestattet ist, die in Zusammenwirkung mit einem Stopper 72 die Drehung des Arms 69 auf genau 90º begrenzt.
• Der Knopf 73 stellt das Werkzeug 68 zur Erzeugung von Einschnitten in die X-Richtung ein; der Knopf 74 stellt es in der Y-Richtung eine; und der Knopf 75 stellt es in der Z-Richtung ein.
• Der Arm 69 trägt eine Sendebox 76, die die Meldung sendet, ob die Feineinstellungen in die Y- und z-Richtung mittels der Knöpfe 74 und 75 manuell oder mittels eines Schrittmotors 78 (Fig. 1) mechanisch durchgeführt worden ist. Zum Ausführen des eigentlichen Anreißvorganges wird das Werkzeug 68 zur Erzeugung von einschnitten mittels des Schrittmotors 78 über die Sendebox 76 in die Z-Richtung bewegt.
• Arm 69 trägt weiterhin eine Kraftmeßdose 79. Diese Dose bildet einen Teil eines Spannungsmeß-Druckfühlers, der über den Computer als, geschlossener Regelkreis dient, wodurch eine einheitliche Tiefe der Anreißlinie gewährleistet wird.
• Das in den Fign. 1-5 gezeigte Gerät weist des weiteren einen groben Spaltaufbau auf, der ein Diamantenwerkzeug 82 zur Erzeugung von groben Einschnitten (s. Fig.3) einschließt, das sich in die Y-Richtung erstreckt. Das Werkzeug 82 zur Erzeugung von Einschnitten ist durch eine Schubstange 83 betreibsfähig, die durch eine zweite Schubstange 86 betätigt wird. Die Schubstange 86 wird von links nach rechts geschoben (unter Bezugnahme auf Fig. 2), wenn der Unterdruckspannaufbau 7 in die Y-Richtung bewegt wird (d.h. auch von links nach rechts), damit ihre Erweiterung 11 das linke Ende der Schubstange 86 eingegriffen und betreiben wird. Bei einer solchen Betätigung wird das Werkzeug 82 zur Erzeugung von groben Einschnitten nach vorne geschoben, d.h. von rechts nach links. Der Werkzeugaufbau zur Erzeugung grober Einschnitte umfaßt des weiteren Federmittel (nicht gezeigt), wodurch das Werkzerug 82 zur Erzeugung grober Einschnitte am Ende eines Arbeitszyklus in die in Fig. 3 gezeigte Außer-Betreibs-Ausgangsstellung zurückgezogen wird.
• Ein Hammer 88 (Fig. 3), der mit einer Feder 89 (Fig. 9) geladen ist und mittels eines Mechanismus 90 (Fig. 2) betriebsfähig ist, ist nahe am Werkzeug 82 zur Erzeugung grober Einschnitte angebracht und erstreckt sich parallel dazu. Der Mechanismus 90 umfaßt Solenoidmittel zur Freigabe des Hammers und Spannmittel, um ihn in die in fig. 3 abgebildete Außer-Betreibs-Ausgangsstellung zurückzuziehen.
• Ein geeignet programmierter PC-computer 92 (Fig. 5) ist über eine Mehrzahl von auf der Rückseite des Geräts angebrachten Hardware-karten - wie bei 93, 94 und 95 in Fig. 3 angezeigt - mit dem gezeigten Gerät für die Tastatur-ausgelöste und automatische Steuerung seiner verschiedenen Funktionen verbunden.
• Wie in Fig.3 gezeigt, sind die Führungen 21 und 28 innerhalb von Blasebalgen 96, 97 und 98 enthalten. Diese Blasebalge dienen dazu, die Spuren staubfrei zu halten, um einen reibungslosen Betreib zu gewährleisten.
WIRKUNGSWEISE
• Im veranschaulichten Gerät ist der Gegenstand, der der Bearbeitung für die nachfolgende Qualitätskontrolle unterworfen ist, eine halbkreisförmiges Plattensegment (Wafersegment), das eine gerade Seite aufweist, Ein solches halbkreisförmiges Segment wird mit Hilfe eines Werkzeugs zur manuellen Erzeugung grober Einschnitte manuell hergestellt, das die Spaltung an einer natürlichen Spaltungsebene ungefähr 25mm vom Zielmerkmal induziert. Dieser Vorgang, der in Fig. 6a graphisch dargestellt ist, erzeugt ein halbkreisförmiges Plattensegment 101, das zur weiteren Bearbeitung im Gerät aus den Fign. 1-5 gemäß der in den Fign. 6b und 6c graphisch dargestellten Vorgänge verwendet wird.
• Zu Beginn der Bearbeitung wird das Plattensegement 101 auf die Unterdruckspannvorrichtung 8 und die Säule 9 plaziert und mittels Paßstiften 41 und 42 des ersten Greifmittelaufbaus 32 (Fig. 7a) ausgerichtet. Wenn das Plattensegment 101 einmal passend ausgerichtet ist, wird Unterdruck aufgelegt, damit das Segment durch die Spannvorrichtung 8 festgehalten wird. Der Unterdruckspannaufbau 7 wird dann durch Tastatur-ausgelöste Computerbefehle in die X- und Y-Richtungen bewegt, um das Zielmerkmal 100 unter das Mikroskop 2 zu bringen. Das Mikroskop wird mittels eines Knopfes 5 manuell eingestellt um das Plattensegment in die Scharfeinstellung zu bringen. Wenn dies einmal erfolgt ist, wird das Zielmerkmal 100 über eine weitere Feineinstellung der Stellung des Unterdruckspannaufbaus 7 durch weitere Tastatur-ausgelöste Computerbefehle positioniert, die die Schrittmotoren 23 und 29 betätigen, die wiederum für die Schubbewegungen des Unterdruckspannaufbaus 7 in die X- und Y- Richtung zuständig sind. Wenn das Zielmerkmal genau unter das Fadenkreuz des Mikroskops 2 gebracht wird, wie in Fig. 7b gezeigt, wird die Stellung in den Computer eingegeben und dient als Bezugspunkt für alle nachfolgenden Betätigungen.
• Der erste grobe Spaltvorgang wird dann durchgeführt, um die bei 102a in Fig. 6b gezeigte erste Seitenfläche zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird der Unterdruckspannaufbau 7 so bewegt, daß die gerade Seite des halbkreisförmigen Plattensegments mit den Rückseiten der oberen Klemmbacken 33 und 37 und mit der geraden Seite des halbkreisförmigen Plattensegments 99 gegenüber dem Diamantenwerkzeug 82 zur Erzeugung grober Einschnitte ausgerichtet ist. Der Greifmittelaufbau 32 und der Greifmittelaufbau 53 werden nun zueinander in die X-richtung bewegt, um sich auf dem auf der Spannvorrichtung 8 und der Säule 9 angebrachten Plattensegment 101 einzuklemmen. Wenn die Greifmittel die Stellung erreicht haben, in der die Klemmbacken 33, 34 des ersten Greifmittelaufbaus 32 und die Klemmbacken 57, 58 des zweiten Greifmittelaufbaus 53 zum Fassen des Plattensegements bereit sind (was durch ein durch die Sensoren 35 und 59 erzeugtes Signal angezeigt wird), wird der Unterdruck der Spannvorrichtung 8 automatisch freigegeben und das Segment, wie in fig. 7c gezeigt, durch die Greifmittel gefaßt. Motor 44 des Greifmittelaufbaus 32 wird jetzt automatisch betätigt, um die Mutter 46 nach hinten gegen die Bewegung der Feder 48 zu ziehen. Das zieht das rückwärtige Teil 47 nahc hinten, und damit den Block 36 und die Klemmbacken 33 und 34, um das Plattensegment durch eine Kraft von 10-15 kg zu spannen.
• Zur Betätigung des Diamantenwerkzeugs 82 zur Erzeugung grober Einschnitte wird der Unterdruckspannaufbau 7 in die Y- Richtung von links nach rechts (unter Bezugnahme auf Fig. 2) bewegt, bis die Verlängerung 11 das linke Seitenende der zweiten Schubstange 86 berührt. Die Schubstange 86 wird so nach hinten geschoben und aktiviert den Hebel 85. Das aktiviert die erste Schubstange 83, die später wiederum das Diamantenwerkzeug 82 zur Erzeugung grober Einschnitte schiebt, um die gerade Seite der halbkreisförmigen Platte 101 einzuschneiden. Diese Platte wird dadurch längs einer natürlichen Spaltebene gespalten, um eine Seitenfläche 102a in Fig. 6b zu bilden. Die Einschnittstelle wird darart gewählt, daß sich die resultierende Spaltebene in einem Abstand von ungefähr 0,5-1 mm vom Zielmerkmal 100 befindet (siehe Fign. 7c und 7d).
• Der erste obere grobe Spaltvorgang erzeugt einen Abschnitt 102 des Wegments 101 mit dem Zielmerkmal 100, der durch den zweiten Greifmittelaufbau 53 gehalten wird, und einen weiteren Abschnitt von Segment 101, der weggeworfen wird.
• Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Greifmittelaufbau 53, der immer noch das zurückgehaltene Plattensegment 101 faßt, um ungefähr 10-15 mm in die X-Richtung von links nach rechts vorgerückt (unter Bezugnahme auf Fig.1), woraufhin das Segment auch durch den ersten Greifmittelaufbau 52, wie in Fig. 7d gezeigt, gefaßt wird. Der gefaßte Abschnitt des Segments wird dann einem zweiten groben Spaltvorgang unterworfen, der im wesentlichen dem ersten ähnlich ist, und der die zweite Seitenfläche 102b in Fig. 6b erzeugt. Für die korrekte Ausrichtung des zweiten Greifmittelaufbaus 53 mit dem ersten Greifmittelaufbau 32 kann jede Neigung nach oben, die sich aus dem vorangegangenen Vorgang ergibt, mittels der den Minikolben 66 betätigenden Klammer 65 ausgeglichen werden.
• Falls erwünscht, kann ein geringfügig modifiziertes Verfahren für die zweite grobe Spaltung angewandt werden. Ein solches modifiziertes Verfahren würde zunächst die Betätigung der Mikro-Kolben 39 und 40 beinhalten, um den ersten Greifmittelaufbau 32 hin- und herzubewegen, und daraufhin die Anlegung einer viel geringeren Spannung, sagen wir von ungefähr 1 kg, an das Plattensegment. Es wurde festgestellt, daß dieses modifizierte Verfahren aufgrund der kleinen Größe des Segments, das der Spaltung unterzogen wird, in bezug auf gewisse Situationen vorteilhaft ist, in denen die Klemmbacken 33 und 34 des ersten Greifmittelaufbaus 32 sich an die Fläche der zweiten groben Spaltebene nähern. Falls erwünscht, kann das obere modifizierte Verfahren auch bei der eersten groben Spaltung angewandt werden.
• Am Ende des zweiten groben Spaltvorgangs verbleibt ein streifenförmiges Plattensegment 102 (Fign. 6b, 7e), das das Zielmerkmal 100 zwischen seinen zwei Seitenflächen 102a, 102b trägt. Dieses Segment wird nun durch den ersten Greifmittelaufbau 32 gehalten. Ein zweites Plattensegment, dad durch den zweiten Greifmittelaufbau gehalten wird, wird weggeworfen. Das streifenförmige Plattensegment 102, das mit dem ersten Greifmittelaufbau 32 zurückgelassen wird, ist der Gegenstand, der nachfolgend der feinen Spaltung, wie in Fig. 6c veranschaulicht, und der mikroskopischen Untersuchung unterzogen wird.
• Für die feine Spaltung wird das streifenförmige Plattensegment 102 durch den Greifmittelaufbau 32 zum Unterdruckspannaufbau 7 zurückgeführt, woraufhin Unterdruck an die Spannvorrichtung 8 angelegt wird, wobei die Klemmbacken 33, 34 freigegeben werden und der Greifmittelaufbau 32 zurückgezogen wird (Fig. 7f).
• Als Vorbereitung auf die feine Spaltung wird der Unterdruckspannaufbau 7 zunächst im Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Seitenfläche 102a (Fig. 6c) des Plattensegments, das sich am nächsten zum Zielmerkmal 100 befindet, dem Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte gegenüberliegt, sobald letzteres in seine Betriebstellung gedreht wird. Der Unterdruckspannaufbau 7 wird nun bewegt, damit das Zielmermal 100 für die Benutzer-betätigte Neuausrichtung in die X-Richtung und die Zentrierung des gewählten Berührungspunktes des Werkzeugs 68 zur Erzeugung von Einschnitten unter das Fadenkreus des Mikroskops 2 gebracht wird. Auf diese Neuausrichtung folgt das Zurückziehen der Unterdruckspannvorrichtung aus der Stellung unterhalb des Mikroskops 2 in die Y-Richtung weg von dem Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte. Der Arm 69 des Diamantenwerkzeugs 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte wird nun solange durch einen Knopf 70 gedreht, bis die Klammer 72 mit dem Stopper 71 im Eingriff steht. Die Spitze des Werkzeugs 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte wird durch die Feineinstellung der Knöpfe 73, 74 und 75 unter das Fadenkreuz des Mikroskops 2 gebracht.
• Der Unterdkruckspannaufbau 7 wird nun automatische zu seiner vorhergehenden, ausgerichteten Stellung von Fig. 7f zurückbewegt, wodurch die Spitze des Diamantenwerkzeugs 68 zur Erzeugung feiner Einschnitt die erste Seitenfläche 102a (Fig. 6c) des streifenförmigen Plattensegments 102 berührt, die ,wie in Fig. 7g gezeigt, gegenüber dem Zielmerkmal liegt. Bei einer solchen Berührung gibt der Computer einen geeigneten Befehlt aus, durch den die erste Seitenfläche des Plattensegments senkrecht angerissen wird, um die angerissene Linie SL zu erzeugen (Fig. 8). Aufgrund der Tiefenregelungsanordnung mit geschlossener Schliefe, von der die Kraftmeßdose 79 einen Bestandteil bildet (siehe die Figuren 7g und 8), folgt die Diamantenspitze dem Seitenflächenaußenrand.
• Eine lineare Korrelation besteht zwischen einer Last und einer Einschnitttiefe, die es der Rückkoppelungsschleife ermöglicht, die Tiefe der angerisseneen Linie SL mit einer Auflösung von 1 Mikron zur steuern. So werden die Kraftmeßdosen auf Null gestellt und die Diamantenwerkzeugspitze 68 zur Erzeugung von Einschnitten wird bei einer Mikroschrittrate von sagen wir 10 Impulsen pro Sekunde solange in die Y-Richtung vorgerückt, bis die Kraftmeßdose 79 anzeigt, daß der Druck eine festgelegte Grenze überschreitet. Der Anreißmotor 78 wird nun betrieben, um, wie in den Fign. 7h und 8 gezeigt, eine Bewegung in die Z-Richtung auszuführen. Wenn im Verfahren zur Erzeugung einer angerissenen Linie SL die erfaßte Last die vorbestimmte obere Grenze übersteigt, wird das Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte in die Y-Richtung solange zurückgezogen, bis die erfaßte Last in die Toleranzgrenze fällt. Wenn auf der anderen Seite die erfaßte Last unter eine untere Grenze fällt, wird das Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung feiner Einschnitte in die Y-Richtung vorbewegt, um weiterhin in das Plattensubstrat einzudringen, bis die Last innerhalb der Toleranzgrenze wiederhergestellt ist. Die Bewegung in die Z- Richtung, die das senkrechte Anreißen der Linie SL durchführt, setzt solange fort, bis das Diamantenwerkzeug 68 zur Erzeugung finer Einschnitte unter die Platte gesenkt worden ist.
• Das angerissene Platensegment wird nun zur Ausrichtung mit dem Greifmittelaufbau 32 und dem Greifmittelaufbau 53 befördert, indem der Unterdruckspannaufbau 7 in die Y-Richtung verschoben wird.
• Die Greifmittel werden erneut zueinander bewegt, um sich auf sich auf der Unterdruckspannvorrichtung 8 zu schließen. Der Unterdruck wird dann freigegeben und das Plattensegment (Wafer) 102 durch die zwei Paare von Klemmbacken 33, 34 und 57, 58 gefaßt. Eine Spannkraft von ungefähr 5-10 Kqm (annähernd zwei Drittel der Spannung, die in den groben Spaltvorgängen angelegt wird) wird an die Platte angelegt und der Unterdruckspannaufbau 7 zurückgezogen. Daraufhin bringt man den Hammer 88 dazu, auf die zweite Seitenfläche 102b (Fig. 9) des Plattensegments 102 zu schlagen. Dies erzeugt die erwünschte feine Spaltung (siehe Fign. 6c, 7h, 7i und 9), indem die Platte in die Segmente 103 und 104 gespalten wird. Segment 104, das das Zielmermal 100 trägt, wird auf der Unterdruckspannvorrichtung aufgeladen und zur letzten Untersuchung und Überprüfung unter das Mikroskop 2 befördert. Es kann dann natürlich zur bekannten Mikroskopuntersuchung außerhalb des Geräts zurückgenommen werden.
• Falls erwünscht, kann das Plattensegment während des Spaltvorganges, z.B. durch direkten Hitzeustausch mit flüssigem Stickstoff, gekühlt werden.

Claims (20)

1. Ein Verfahren zum Spalten einer relativ dünnen Halbleiterplatte (101) oder eines ähnlichen Gegenstand zur Untersuchung eines Querschnitts der Platte an einer festgelegten Stelle (100) an einer relativ großflächigen Arbeitsfläche davon, das die Schritte umfaßt:

a) die Herstellung einer Vertiefung (SL) in Ausrichtung mit der festgelegten Stelle an einer ersten Seitenfläche (102a) der Halbleiterplatte, seitlich von der Arbeitsfläche an einer Seite der festgelegten Stelle;

b) und die Induzierung einer Stoßwelle in eine zweite Seitenfläche (102b) der Halbleiterplatte, seitlich von der Arbeitsfläche auf der gegenüberliegenden Seite der festgelegten Stelle,

wobei die Stoßwelle im wesentlichen in Ausrichtung mit der festgelegten Stelle und der Vertiefung an der ersten Seitenfläche induziert wird, um die Halbleiterplatte längs einer Spaltungsebene zu teilen, die im wesentlichen mit der festgelegten Stelle un der Vertiefung zusammenfällt.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, worin die Haltbleiterplatte durch Greifmittel (32, 53) unter Spannung gesetzt wird, die an den gegenüberliegenden Seiten der Spaltungsebene nach der Platte greifen, wenn die Stoßwelle induziert wird.

3. Das Verfahren nach Anspruch 2, worin die Stoßwelle erzeugt wird, indem die zweite Seitenfläche der Halbleiterplatte zusammengepreßt wird.

4. Das Verfahren nach Anspruch 3, worin vor den Schritten a) und b) ein grober Spaltvorgang auf einem größeren Segment der Halbleiterplatte (101 durchgeführt wird, um ein kleineres Segment (102) der Halbleiterplatte herzustellen, die die festgelegte Stelle (100) enthält; wobei die Schritte a) und b) einen feinen Spaltvorgang darstellen, der auf kleineren Segmenten der Halbleiterplatte durchgeführt wird, um sie längs der Spaltungseben zu teilen, die im wesentlichen mit der festgelegten Stelle (100) zusammenfällt.

5. Das Verfahren nach Anspruch 4, worin der grobe Spaltvorgang durchgeführt wird, indem eine Vertiefung in eine Seitenfläche des größeren Segments der Halbleiterplatte an einer Seite der festgelegten Stelle (100) erzeugt wird, während das größere Segment der Halbleiterplatte derart unter Spannung gesetzt wird, daß das größere Segment gespalten wird, um das kleinere Segment zu bestimmen, das eine erste Seitenfläche (102a) auf einer Seite der festgelegten Stelle (100) aufweist.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, worin der feine Spaltvorgang auf einem kleineren Segment (102) der Halbleiterplatte durchgeführt wird, in dem die erste Seitenfläche (102a) durch einen ersten groben Spaltvorgang erzeugt wird, und wobei die zweite Seitenfläche (102b) durch einen zweiten groben Spaltvorgang erzeugt wird, der wie der erste grobe Spaltvorgang durchgeführt wird.

7. Das Verfahren nach Anspruch 3, worin die Vertiefung (SL) durch ein Anreißglied (68) erzeugt wird. das längs der ersten Seitenfläche (102a) der Halbleiterplatte bewegt wird, um eine Linie einzureißen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Arrbeitsfläche der Halbleiterplatte erstreckt.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, worin das Anreißglied (68) so gesteuert wird, daß es der Außenlinie der ersten Seitenfläche (102a) der Halbleiterplatte folgt.

9. Das Verfahren nach Anspruch 7, worin das Anreißgleid (68) so gesteuert wird, daß es eine Anreißlinie (SL) mit einer im wesentlichen einheitlichen Tiefe in der ersten Seitenfläche (102a) der Halbleiterplatte erzeugt.

10. Das Verfahren nach jedem der Ansprüche 1-9, worin die Arbeitsfläche der Halbleiterplatte (101) mehrere Millimeter lang und mehrere Millimeter breit ist und worin die Dicke der Halbleeiterplatte an ihrer ersten und zweiten Seitenfläche (102a, 102b) einen Bruchteil eines Millimeters beträgt.

11. Gerät zum Spalten einer relativ dünnen Halbleiterplatte, um einen Querschnitt der Platte an einer festgelegten STelle (100) auf einer ihrer relativ großflächigen Arbeitsflächen zu untersuchen, das umfaßt:

- Mittel zur Erzeugung einer Vertiefung (SL) in Ausrichtung mit der festgelegten Stelle (100) an einer ersten Seitenfläche (102a) der Halbleiterplatte, seitlich von der Arbeitsfläche an einer Seite der festgelegten Stelle (100);

- und Mittel zur Induzierung einer Stoßwelle in eine zweite Seitenfläche (102b) der Halbleiterplatt, seitlich von der Arbeitsfläche an der gegenüberliegenden Seite der festgelegten Stelle (100), wobei die Stoßwelle im wesentlichen in Ausrichtung mit der festgelegten telle (100) un der Vertiefung an der ersten Seitenfläche induziert wird, um die Halbleiterplatte längs einer Spaltungsebene zu teilen, die im wesentlichen mit der festgelegten Stelle (100) und der Vertiefung zusammenfällt.

12. Das Gerät nach Anspruch 11, das weiterhin umfaßt: - Griefmittel (32, 53) zum Greifen der Platte an den gegenüberliegenden Seiten der Spaltungsebene und zum Unter- Spannung-Setzen der Platte, wenn die Stoßwelle induziert wird.

13. Das Gerät nach Anspruch 12, worin die Mittel ein Zusammenpreßglied (88) umfassen, um die zweite Seitenfläche der Halbleiterplatte zusammenzupressen.

14. Das Gerät nach Anspruch 13, das weiterhin eine Unterdruckspannvorrichtung (7) umfaßt, um die Halbleiterplatte während ihrer Vertiefung durch die Vertiefungsmittel zu halten.

15. Das Gerät nach Anspruch 13, das weiterhin umfaßt:

Mittel, um ein großes Anfangssegment der Halbleiterplatte (101) zu halten, das die festgelegte Stelle (100) erthält;

und Vertiefungsmittel (82) zur Erzeugung eines groben Spaltvorgangs auf dem großen Anfangssegment der Halbleiterplatte, um ein kleineres Segment (102) herzustellen, das die festgelegte Stelle (100) enthält;

wobei die Anreißmittel (68) und das Zusammenpreßglied (88) auf das kleinere Segment (102) der Halbeiterplatte anbringbar sind, um es längs einer Spaltungsebene zu teilen, die im wesentlichen mit der festgelegten Stelle (100) zusammenfällt.

16. Das Gerät nach Anspruch 15, worin die Mittel zur Erzeugung eines groben Spaltvorgangs auf dem großen Segment der Halbleiterplatte umfassen:

Greifmittel (32, 53), um das große Segment der Halbleiterplatte unter Spannung zu setzen;

und grobe Vertiefungsmittel (82), um eine grobe Vertiefung an dem großen Segment der Halbleiterplatte zu erzeugen, während es durch die Spannmittel derart unter Spannung gesetzt wird, daß das große Segment der Halbleiterplatte gespalten wird, um das kleinere Segment der Halbleiterplatt zu bestimmne, das eine erste Seitenfläche auf einer Seite der festgelegten Stelle (100 aufwiest.

17. Das Gerät nach Anspruch 13, worin die Vertiefungsmittel umfassen:

ein Anreißglied (68);

und einen Antrieb (78), um eine Relativbewegng zwischen dem Anreißglied und der Halbleiterplatte auszuführen, damit eine Anreißlinie auf der ersten Seitenfläche der Halbleiterplatte erzeugt wird, die sich im wesentlichen senkrecht zur Arbeitsfläche erstreckt.

18. Das Gerät nach Anspruch 17, worin der Antrieb eine Steuerungseinheit (79) umfaßt, die bewirkt, daß das Anreißglied der Außenlinie der ersten Seitenfläche der Halbleiterplatte

19. Das Gerät nach Anspruch 18, worin die Steuerungseinheit (79) einen Druckfühler umfaßt, um den Druck zu erfassen und zu regeln, der durch das Anreißglied an die erste Seitenfläche der Fläche der Halbleiterplatte angelegt wird, damit eine Anreißlinie mit einer im wesentlichen einheitlichen Tiefe erzeugt wird.

20. Das Gerät nach jedem der Ansprüche 11-19, das weiterhin ein Mikroskop (2) umfaßt, um während der Betätigungen der Halbleiterplatte die festgelegte Stelle (100) der Halbleiterplatte unter starker Vergrößerung zu sehen.