Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rotationsschleifen von Siliziumwafern: Präzises Messen von Bearbeitungskräften bei höchster Beschleunigung

10.02.2006


Für die kostengünstige Produktion von Speicherchips, Computerprozessoren oder Mikroelektronisch-Mechanischen Systemen (MEMS) ist die Halbleiterindustrie auf große Mengen von Siliziumwafern mit äußerst präziser Oberfläche angewiesen. Ein elementarer Bestandteil der Prozesskette zur Herstellung derartiger Wafer ist das Rotationsschleifen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT entwickelte jetzt ein hochgenaues Messverfahren, mit dessen Hilfe der Schleifprozess beschleunigt und die Materialverluste reduziert werden können. Auf diese Weise lassen sich die Fertigungskosten deutlich reduzieren.


Sensorintegrierte Diamantschleifscheibe (Gesamtansicht) Fraunhofer IPT


Schleifscheibensegment mit Dreikomponenten-Kraftsensor. Fraunhofer IPT



Das neue Messsystem erlaubt erstmals, die Bearbeitungskräfte beim Schleifen direkt in der Kontaktzone zwischen Wafer und Werkzeug zu ermitteln. Der Messsensor, der in eine Topfschleifscheibe integriert wird, arbeitet selbst bei Drehzahlen von 6000 min-1 mit einer Zentrifugalbeschleunigung bis zu 5000 g noch zuverlässig. Diese hohen Drehzahlen, zusammen mit den damit verbundenen Kräften, ließen eine "In-Prozess-Messung" beim Rotationsschleifen bisher nicht zu.



Bislang sind die Kräfte, die im Schleifprozess auf den Wafer einwirken, weitgehend unbekannt. Eine detaillierte Betrachtung dieser Belastungen ist die Voraussetzung, um korrigierend in die Maschinensteuerung einzugreifen und die Prozessführung je nach Bearbeitungsziel zu optimieren. Ziele einer neuen Prozessführungsstrategie sind unter anderem geringere Kristallstörtiefen und bessere Randzoneneigenschaften des fertig geschliffenen Wafers. Mit den Messdaten, die das System des Fraunhofer IPT ermittelt, lässt sich der gesamte Schleifprozess qualitativ verbessern und beschleunigen. Die Standzeiten des Werkzeugs können zudem deutlich gesteigert werden.

Sensorintegration in die Topfschleifscheibe

Das neue Messsystem besteht aus einem piezoelektrischen Dreikomponentensensor, der in eine segmentierte, feinkörnige Diamantschleifscheibe integriert ist. Mit dem Sensor lässt sich die Verteilung der Normal-, Tangential- und Radialkräfte an einem Schleifscheibensegment über seiner Kontaktlänge untersuchen. Bei der Integration des Sensors in das Schleifwerkzeug legte das Fraunhofer IPT besonderes Augenmerk auf die dynamischen Eigenschaften des Systems, um bei extremen Zentrifugalbeschleunigungen die Gefahr eines Systemversagens zu vermeiden.

Grundlagenuntersuchungen zum Schleifprozess

In ersten Grundlagenversuchen kam das neue Messsystem bereits zum Einsatz, um die Zusammenhänge zwischen Prozesskräften und Maschinenparametern zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurde die Spindeldrehzahl systematisch zwischen 1500 und 6000 min-1 variiert. Die Prozesseffizienz nimmt aufgrund der steigenden Reibung des Werkzeugs vom Waferrand zum Zentrum hin ab. Dabei hat sich gezeigt, dass dabei am Rand des Wafers die größten Zerspankräfte auftreten, doch geht weniger Energie durch Reibung verloren, so dass die Zerspanung mit geringerem volumenbezogenem Energieeinsatz gelingt.

In weiterführenden Arbeiten plant das Fraunhofer IPT, eine Normalkraft-basierte Steuerung zu entwickeln, die die Schädigungen beim Rotationsschleifen der Wafer minimiert. Geplant ist außerdem, durch diese Entwicklung die Auslegung zukünftiger Rotationsschleifmaschinen mit hydrostatischen Waferlagerungen zu vereinfachen.

Ihr Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Dietmar Pähler
Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT
Steinbachstr. 17
52074 Aachen
Telefon: +49 (0)241 89 04 -2 38
Fax: +49 (0)241 89 04 -62 38
dietmar.paehler@ipt.fraunhofer.de

Susanne Krause | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipt.fraunhofer.de/cms.php?id=2261

Weitere Berichte zu: Messsystem Rotationsschleifen Schleifprozess Siliziumwafer Werkzeug

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Elektrosynthese von Alkoholen energieeffizienter gestalten
18.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht TUM Agenda 2030: Kräfte bündeln zur Additiven Fertigung: TUM erforscht digitale Fertigungstechnologie der Zukunft
09.10.2019 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

Hauptgruppenatome kommen oft in kleinen Clustern vor, die neutral, negativ oder positiv geladen sein können. Das bekannteste neutrale sogenannte Tetraedercluster ist der weiße Phosphor (P4), aber darüber hinaus sind weitere Tetraeder als Substanz isolierbar. Es handelt sich um Moleküle aus vier Atomen, deren räumliche Anordnung einem Tetraeder aus gleichseitigen Dreiecken entspricht. Bisher waren neben mindestens sechs neutralen Versionen wie As4 oder AsP3 eine Vielzahl von negativ geladenen Tetraedern wie In2Sb22– bekannt, jedoch keine kationischen, also positiv geladenen Varianten.

Ein Team um Prof. Dr. Ingo Krossing vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Freiburg ist es gelungen, diese positiv geladenen...

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Atombilder zeigen ungewöhnlich viele Nachbarn für einige Sauerstoffatome

21.10.2019 | Physik Astronomie

Bioprinting: Lebende Zellen im 3D-Drucker

21.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

21.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics