способ съема полупроводниковых кристаллов с эластичной пленки-носителя и устройство для съема полупроводниковых кристаллов с эластичной пленки-носителя

Формула изобретения

1. Способ съема полупроводниковых кристаллов с эластичной пленки-носителя, включающий подачу пленки-носителя с кристаллами, отделение кристаллов от эластичной пленки-носителя посредством вакуумного захвата, отличающийся тем, что перед подачей эластичной пленки-носителя с кристаллами в эластичной пленке-носителе выполняют в соответствии с местами расположения кристаллов отверстия диаметром, выбранным из выражения D (1/4 3/4)L мм, где L длина наименьшей стороны кристалла.

2. Устройство для съема полупроводниковых кристаллов с эластичной пленки-носителя, содержащее координатный стол для размещения эластичной пленки-носителя с кристаллами, соединенными между собой, механизм отделения кристаллов от эластичной пленки-носителя с иглой подкола и расположенным над ней вакуумным захватом, установленные с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности координатного стола, отличающееся тем, что механизм съема полупроводниковых кристаллов снабжен полыми иглами, установленными коаксиально одна относительно другой, в которых расположена основная игла, причем каждая игла снабжена расположенной на ее конце эластичной насадкой с овальным в продольном сечении концом, установленной в выемке, выполненной на конце эластичной насадки другой иглы, а диаметр эластичной насадки каждой иглы выбирают из выражения D 1/8 l_min l_min мм, где l_min длина наименьшей стороны кристалла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении гибридных микросборок и полупроводниковых приборов.

Известен способ присоединения кристаллов (заявка Японии N 61-32813, приоритет от 77.10.19; N 52-124473, дата публикации 86.07.29 N 7-821 кл. Н 01 21/58), при котором кристаллы, расположенные на клеящей пленке, заключенной в рамку, перемещаются с помощью координатного стола. При подколе кристалла пленка присасывается через направляющее отверстие внутри которого находится игла. Игла прокалывает пленку без ее поднятия и сдвига соседних кристаллов.

Известно устройство для присоединения кристаллов, содержащее раму для крепления пленки, к которой приклеены полупроводниковые кристаллы, координатный стол, перемещающий раму вдоль осей Х и Y блок для присасывания пленки, иглу, которая выталкивает кристаллы вверх над пленкой.

Устройство имеет узел для присасывания пленки, содержащий направляющее отверстие, внутри которого находится игла и которое имеет меньший диаметр, чем кристалл (заявка Японии N 61-32813, кл. H 01 21/58 от 77.10.19, заявлено 77.10.19 N 52-124473, опубликовано 86.07.29 N 7-821).

В вышеуказанных способе и устройстве, при подколе полупроводникового кристалла иглой, предварительно проводится закрепление клеящей пленки под кристаллом для избежания подъема пленки при подколе. Пленка не поднимается при подъеме иглы, а прокалывается и удар прокалывающей иглы приходится на кристалл, что создает микротрещины и увеличивает сколы и микротрещины, возникающие на предыдущих операциях. Все это ведет к браку кристаллов и потенциальной их ненадежности.

Известен способ снятия кристаллов с клейкой ленты (заявка Японии N 59-229836. Заявлено 30.05.83 N 58-97555, опубликовано 24.12.84, кл. Н 01 L 21/68, в котором предотвращается абразивный износ иглы и повышается скорость процесса. Клейкая лента с разделенной на кристаллы пластиной растянута на кольце устройства для снятия кристаллов. Над лентой расположен вакуумный захват, а под ней подвижная втулка, внутри которой находится игла. Втулка и игла могут перемещаться в вертикальном положении независимо друг от друга. Втулка и игла, синхронно поднимаясь, поддевают кристалл, который тут же фиксируется захватом. Втулка опускается и, закрепленный в захвате кристалл, поддерживается снизу только иглой, при этом происходит полное отделение кристалла от клейкой ленты, затем игла опускается и столик установки перемещается для снятия следующего кристалла.

Известно устройство для снятия кристаллов с клейкой ленты. (заявка Японии N 59-229836, заявлено 30.05.83 N 58-97555, опубликовано 24.12.84, кл. Н 01 L 21/68, содержащее координатный стол, на котором имеется кольцо с растянутой клейкой лентой и разделенной на кристаллы пластиной, механизм подкола кристаллов, состоящий из подвижной втулки, внутри которой находится подкалывающая игла. Вакуумный захват, расположенный над кристаллами, втулка и игла могут перемещаться в вертикальном направлении независимо друг от друга. Втулка и игла, синхронно поднимаясь, поддевают кристалл, который фиксируется вакуумным захватом. Втулка опускается, происходит полное отделение клейкой ленты от кристалла.

Способ и устройство, приведенное выше, снижают давление на кристалл, но остается источник брака острая игла, которая в любом случае приводит к созданию микродефектов и распространению дефектов, созданных в процессе разделения полупроводниковой пластины на кристаллы, т. е. к браку кристаллов при съеме. Это происходит вследствие приложения давления или удара в одной точке кончиком иглы для подкола кристаллов.

Для отрыва кристалла от клейкой ленты необходимо преодолеть адгезию клеющего слоя.

В прототипе втулка поднимается вместе с иглой и при отходе втулки вниз, в зависимости от высоты подъема, часть клеящего слоя может остаться на кристалле и необходимо большое усилие притяжения вакуумного захвата, чтобы оторвать кристалл от пленки.

Это будет происходить при малых высотах подъема втулки и иглы. При больших высотах подъема втулки и иглы, когда они поднимаются на высоту, достаточную для отлипания клейкой лентой от кристалла в месте касания втулки клейкой ленты будет подниматься значительная часть клеящей ленты, вместе со втулкой, что приведет к подъему соседнего кристалла и растяжению ленты, и съем соседнего кристалла может не произойти, так как изменится его местоположение, произойдет поднятие одной стороны кристалла, что сделает невозможным его захват. Отрывание кристалла от части слоя клеящей ленты при малых высотах подъема с большими усилиями удержания кристалла, может привести к повреждению рабочей стороны кристалла, за которую осуществляется захват.

При захвате кристалла происходит удар вакуумным захватом кристалла, находящегося на втулке. Клейкая лента между втулкой и кристаллом смягчает удар, но недостаточна, чтобы его погасить. Это приводит к развитию микротрещин, возникающих при разделении полупроводниковых пластин на кристаллы, что в конечном итоге ведет к браку кристаллов.

Цель изобретения повышение качества съема кристаллов и расширение номенклатуры используемых кристаллов.

Цель достигается тем, что в способе съема кристаллов с эластичной пленки-носителя, при котором подводят разделенные кристаллы полупроводниковой пластины на место съема, поддевают их с помощью механизма подкола и осуществляют съем кристаллов вакуумным пинцетом, согласно изобретению в пленке-носителе предварительно выполняют отверстия, соответствующие расположению каждого кристалла, диаметром, равным 1/4-3/4 наименьшей стороны кристалла, при этом механизм подкола вводят в образованные отверстия.

Цель достигается также тем, что в устройстве для съема кристаллов, содержащем координатный стол, для размещения эластичной пленки-носителя с разделенной на кристаллы полупроводниковой пластиной связанные между собой механизм подкола кристаллов, включающий иглу и размещенный над ним вакуумный пинцет, установленные с возможностью вертикального перемещения, согласно изобретению механизм подкола кристаллов выполнен в виде вставленных друг в друга игл, снабженных в верхней части элементами пулеобразной формы с центральной выемкой для размещения элементов меньшего диаметра, образующими насадку овальной формы, причем диаметр элемента выбирают из соотношения

,

где l_min длина наименьшей стороны кристалла;

D_эл. диаметр элемента.

Именно отверстия в эластичной пленке-носителе совместно с иглами, имеющими эластичные элементы, образующие насадку овальной формы с предлагаемыми соотношениями размеров, позволяют без создания микротрещин снимать кристаллы с эластичного носителя. Это позволяет сделать вывод, что предлагаемое изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнение предлагаемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие предлагаемого критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

При подколе кристаллов различных размеров чаше всего используется одна игла. Так при подколе кристаллов размером 0,4 0,4 или 1,0 1,0 мм используется одна игла и при подколе кристаллов размером 5,4 4,6 мм и 7 8 мм так же используется одна игла. Только при подколе кристаллов размером 10 10 мм и более используются три иглы. Использование одной иглы для подкола больших кристаллов приводит к перекосам при съема кристаллов и большему механическому удару кристалла, так как кристалл приклеен к пленке-носителю большей площадью, чем кристаллы малых размеров. Применение нескольких игл при подколе кристаллов размером 5,4 4,6 мм и 7 8 мм затруднительно из-за конструктивных особенностей создания подкола на малой площади. Применение при съеме кристаллов механизма подкола кристаллов, выполненного в виде вставленных друг в друга игл, снабженных в верхней части эластичными элементами пулеобразной формы позволяет для используемой номенклатуры применять определенные иглы с эластичными насадками, т. е. набором игл с эластичными насадками перекрывать весь диапазон снимаемых кристаллов, вплоть до размеров выше 10 10 мм.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 механизм подкола кристаллов.

Устройство содержит (фиг. 1) координатный стол 1, на котором размещена эластичная пленка-носитель 2, имеющая отверстия 3 в месте расположения кристаллов, с разделенными кристаллами 4, над координатным столом размещен вакуумный захват 5 со схемным вакуумным пинцетом 6. Вакуумный захват 5 через блок управления 7 соединен с механизмом подкола кристаллов 8, заключенный в корпус 9, выполненный в виде вставленных друг в друга игл 10, снабженных эластичными элементами 11 пулеобразной формы (фиг. 2 с центральной выемкой 12 для размещения элементов меньшего диаметра.

Устройство работает следующим образом.

Координатным столом 1 подводится на позицию съема один из кристаллов 4, находящихся на эластичной пленке-носителе 2. Из блока управления 7 подается команда на одновременное опускание вакуумного пинцета 6, подъем иглы подкола. Это осуществляется известным путем, например, в установках типа ЭМ 4085; ЭМ 4025А, ДБ 6А. Согласно предлагаемому способу производства и устройству для его осуществления из составной иглы выдвигается игла с эластичным элементом пулеобразной формы, соответствующая типу используемых в данный момент кристаллов. Производится подкол кристалла 4 иглой 3 в отверстие в эластичной пленке-носителе 2 с одновременным захватом кристалла вакуумным пинцетом 6; производится отрыв кристалла от эластичной пленки-носителя совместным перемещением вакуумного пинцета и иглы вверх.

Достижение цели повышение качества съема кристаллов и расширения номенклатуры используемых кристаллов производится за счет создания в пленке-носителе отверстий, соответствующих расположению каждого кристалла и применением специального устройства для съема кристаллов.

Применение эластичной пленки-носителя без отверстий для крепления кристаллов вызывает необходимость применения острой илы при съеме кристаллов для подкалывания пленки-носителя и подкола кристаллов. Острая игла при подколе кристаллов является источником создания микротрещин и развития имеющихся микротрещин, ведущих к браку кристаллов так как удар в одной точке приводит к указанным дефектам и созданию напряжений в кристаллах, приводящих к указанным дефектам и созданию напряжений в кристаллах, приводящих к браку на последующих операциях. Пробивка в носителе отверстий в местах расположения кристаллов устраняет необходимость применения острой иглы для подкалывания эластичной пленки-носителя и подкол в этом случае может осуществляться иглами без острия. Применение эластичной насадки на иглы при подколе кристаллов значительно снижает и устраняет появление микротрещин, развитие имеющихся микротрещин, что способствует повышению качества кристаллов при проведении операции подкола и съема кристаллов, последующих операциях. Таким образом, для каждого типоразмера кристаллов подбирается соответствующее число игл, т. е. с помощью одного устройства можно осуществлять съем кристаллов размером от 0,4 0,4 до 12 12 мм.

Диаметр эластичного элемента выбирают из соотношения.

Нижняя граница 1/8 l_min выбирается из возможности изготовления эластичного элемента. Так для кристаллов размеров 8 8 мм диаметр эластичного элемента при 1/8 l_min величина диаметра элемента для кристаллов 8 мм составит 1,0 мм. При выборе диаметра эластичного элемента меньше, чем 1/8 l_min, т. е. 1/9 l_min величина диаметра элемента для кристаллов 8 8 мм составит 0,88 мм. Изготовление игл с эластичными элементами такого размера крайне затруднительно.

Максимальный размер диаметра эластичного элемента насадки на иглу не должен превышать размера наименьшей стороны кристалла, так как при превышении кристалл будет не полностью отрываться от носителя из-за большого превышения диаметра отверстия эластичным элементом. И при повышении диаметра эластичной насадки иглы более, чем на 1/4 диаметра отверстия в эластичном носителе, соседние кристаллы будут двигаться, что может привести к сбоям в съеме кристаллов.

Сдвиг соседних кристаллов при съеме не должен превышать 1/4 стороны кристалла.

Диаметр отверстия в носителе эластичной пленке с клеящем слоем выбирается из соотношения (1/4 3/4) от наименьшей стороны кристалла (таблица). Ограничение на размер отверстия в эластичной пленке 3/4 от наименьшей стороны кристалла связано с площадью эластичной пленки, удерживающей кристалл. При диаметре отверстия более 3/4 наименьшей стороны кристалла, например, равном наименьшей стороне кристалла, т. е. 1, при манипуляциях с носителем эластичной пленкой и находящимися на ней кристаллами, кристаллы будут отклеиваться от носителя и браковаться.

Адгезия по отслаиванию пленки SPV-225 (Япония) 210 г/25 мм. Указанная адгезия по отслаиванию достаточна для удержания кристаллов размером 12 12 мм и кристаллов 1 1 мм при размере отверстия 3/4 от наименьшей стороны кристалла. Площадь отверстия составляет около 50 от площади приклейки кристалла. При увеличении размера отверстия до 1, т. е. размера равного наименьшей стороне кристалла, площадь отверстия составляет более 50 площади приклейки кристалла и кристалл не удерживается на носителе.

Пример 1. Используемые оборудование и материалы.

Алмаз-М установка для скрайбирования полупроводниковых пластин.

Устройство съема кристаллов собственного изготовления.

Пробойник для пробивки отверстий.

Лента спутник ЫУО. 037.066 ТУ.

Кристаллы БМК "Домбай" 35" размером 5,4 4,6

В заготовке ленты спутника (эластичной пленке-носителе с клеящим слоем, нарезанной для приклейки полупроводниковой пластины и зажима в "пяльца"-держатель ленты-спутника) пробивают отверстия с помощью пробойника. Для этого лента-спутник либо размечается, либо устанавливается на координатном столике от установки "Алмаз М" или "Зонд А4" с определенным шагом перемещения и затем пробиваются отверстия в пленке т.о. чтобы каждое отверстие соответствовало расположению полупроводниковых структур (кристаллов) на полупроводниковой пластине. Полупроводниковая пластина скрайбируется на установке "Алмаз-М" по линиям реза, затем совмещается с носителем, приклеивается на носитель в устройстве совмещения и приклейки от установки ДБ-6А. После этого производится ломка полупроводниковых пластин на кристаллы на устройстве ломки установки ЭМ-209. Полученные кристаллы на носителе с отверстиями устанавливаются на устройство съема кристаллов. Отверстия в носителе (ленте-спутнике) после ломки должны быть в центре полупроводникового кристалла. В устройстве съема выбирается игла с эластичными элементами пулеобразной формы, соответствующая размеру кристалла, поднимается кристалл, отрываясь от носителя (ленты-спутника). Кристалл захватывается вакуумной присоской и отрывается от носителя. Подкол иглами с эластичной насадкой позволяет ликвидировать развитие микротрещин, возникающих в процессе ломки полупроводниковых пластин и появление новых микротрещин вследствие удара острой иглой по кристаллу.

Пример 2. Используемые оборудование, устройства, инструменты и материалы.

Установка для разделения пластин кремния УРПУ-150.

Устройство съема кристаллов.

Пробойник инструмент для пробивки отверстий в носителе.

Липкая лента SPV 225, Япония (адгезионный носитель).

Во втором примере разделение полупроводниковых пластин на кристаллы производится надрезанием полупроводниковых пластин на 2/3 толщины пластины по линиям реза.

Так же как и в первом примере, в носителе производится пробивка круглых отверстий в месте расположения кристаллов, диаметром равном 1/2 наименьшей стороны кристалла. Размеры кристалла 4,6 5,4 мм. Диаметр отверстий составляет 2,3 мм. Игла, которой подкалывается кристалл в отверстие носителя, свободно проходит в отверстие. Диаметр эластичной насадки пулеобразной формы иглы составляет 2 мм. Полупроводниковая пластина надрезается на установке для разделения пластин кремния УРПУ-150, наклеивается на носитель (SPV-225) в устройстве совмещения и приклейки установки ДБ-6А и производится ломка полупроводниковых пластин на кристаллы. Кристаллы на носителе устанавливаются в устройство съема кристаллов и введением иглы с эластичными элементами пулеобразной формы в отверстия носителя, с одновременным захватом вакуумным пинцетом, производится съем кристаллов.

Для подкола кристаллов другого типа, например 6 6 мм, используется следующая игла, вместе с иглами и эластичными элементами пулеобразной формы, входящими в нее. Диаметр отверстий в эластичной пленке-носителе выбран 3 мм. Диаметр используемого эластичного элемента вместе с составляющими его частями равен 3,2 мм, т. е. на 0,2 мм превосходит диаметр отверстия носителя. В этом случае подкол кристалла будет осуществляться в отверстие в носителе вместе с подъемом части носителя. Часть носителя под соседними кристаллами будет двигаться при подъеме иглы с эластичными элементами. Сдвиг соседних кристаллов не должен превышать 1/4 стороны кристалла. Для осуществления этого условия диаметр эластичной насадки выбирается не более, чем на 1/4 больше диаметра отверстия в эластичном носителе. Составная игла с эластичными насадками пулеобразной формы рассчитана на большой интервал подкалываемых кристаллов. Для каждого из используемых типов кристаллов имеется свой носитель с отверстиями для подкола кристаллов. Для всей номенклатуры используемых в конкретном случае кристаллов, используется определенный набор игл с эластичными элементами. В зависимости от размера кристалла и отверстия в носителе используется необходимая игла. Причем центральная игла используется без соседних, а каждая следующая игла используется вместе с центральной иглой и всеми, входящими в нее иглами.

Предлагаемый способ съема кристаллов с эластичной пленки-носителя и устройство для его осуществления позволяют улучшить качество съема кристаллов и расширить номенклатуру использования их кристаллов.