Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spiegelglattes Silizium

04.09.2007
Jede kleinste Unebenheit muss weichen: Beim Polieren von Silizium-wafern für Solarzellen und Computerchips ist höchste Präzision gefragt. Bisher lassen sich die Wafer erst nach dem Polieren überprüfen. Ein neues Polierwerkzeug überwacht den Prozess ständig.

Ohne Silizium geht in der Computerindustrie nichts - bestehen doch die meisten Computerchips aus diesem Halbleitermaterial. Ähnlich sieht es bei Solarzellen aus: Auch sie basieren vorwiegend auf Silizium.


Ein neues Polierwerkzeug - hier für optische Glaslinsen - misst über einen Piezosensor (dunkles Rechteck) erstmalig den Druck, mit dem die Schleifeinheiten (gesprenkelt) polieren. © Fraunhofer IFF

Die Einkristalle werden in runde, etwa ein Millimeter dicke Scheiben geschnitten, Experten sprechen von Wafern. Ihre Oberflächen müssen spiegelglatt sein, Unebenheiten dürfen nur einige Nanometer betragen - also weniger als ein Zehntausendstel eines Haares. Nachdem die Wafer aus einem großen Silizium-Einkristall herausgeschnitten wurden, müssen sie daher geschliffen und poliert werden. Bisher zeigt sich erst nach dem Polieren, ob die Oberfläche ausreichend glatt geworden ist. Falls nicht, heißt es, das Werkzeug erneut aufsetzen und den Prozess wiederholen - eine aufwändige Prozedur. Zudem passiert es leicht, dass das Werkzeug beim Aufsetzen Kanten in das Silizium schlägt. In diesem Fall muss das teure Material des gesamten Wafers so weit abgetragen werden, dass die Oberfläche wieder eben ist.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg haben ein Polierwerkzeug entwickelt, mit dem sich der Druck auf den Wafer ständig kontrollieren lässt - auch während des Polierens. Der Clou: Im Werkzeug sind mehrere Piezo-Sensoren und -Aktoren integriert. Trifft es beim Polieren auf eine Verunreinigung oder einen Materialfehler, verstärkt sich der Druck des Werkzeugs auf die Materialoberfläche. Der Piezosensor wird etwas zusammengedrückt und wandelt diesen mechanischen Druck in elektrische Spannung um. Die wiederum gibt dem Aktor das Signal, den Druck vom Werkzeug auf das Silizium zu verändern und die Unebenheit zu beseitigen. "Die Herausforderung lag vor allem darin, die Sensoren und Aktoren so zu integrieren, dass die Oberfläche des Werkzeugs nicht beeinträchtigt wird und der Sensor dennoch nah genug an der der zu bearbeitenden Oberfläche ist", sagt Susan Gronwald, Projektleiterin beim IFF. Ein weiterer Vorteil: Das Polierwerkzeug besteht aus drei ineinander liegenden Ringen, so dass der Rand des Wafers mit einem anderen Druck geschliffen werden kann als der innere Teil.

Auch bei optischen Glaslinsen verkürzt das neue Werkzeug die Bearbeitungsdauer und vereinfacht den Polierprozess. "Hier konnte bisher nicht gemessen werden, mit welchem Druck man Material abträgt", sagt die Expertin. "Daher mussten die Linsen immer wieder aus dem Poliervorgang genommen werden, um die Oberfläche mit einem Laser zu kontrollieren. Der letzte Feinschliff erfolgte per Hand." Seit kurzem ist die sensorgestützte Schleifanlage in der industriellen Anwendung.

Ansprechpartnerin:
Susan Gronwald
Telefon: 03 91 / 40 90-8 20
Fax: 03 91 / 40 90-5 96
susan.gronwald@iff.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF
Sandtorstraße 22
39106 Magdeburg

Beate Koch | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.iff.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Polieren Polierwerkzeug Silizium Unebenheit Werkzeug

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht KogniHome feiert die Wohnung der Zukunft
26.06.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Der Form eine Funktion verleihen
23.06.2017 | Institute of Science and Technology Austria

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Future Security Conference 2017 in Nürnberg - Call for Papers bis 31. Juli

26.06.2017 | Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Digital Mobility“– 48 Mio. Euro für die Entwicklung des digitalen Fahrzeuges

26.06.2017 | Förderungen Preise

Fahrerlose Transportfahrzeuge reagieren bald automatisch auf Störungen

26.06.2017 | Verkehr Logistik

Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

26.06.2017 | Physik Astronomie