DE102008022476B3 - Method for mechanical treatment of disk, involves allocating disk separated by wire saw from work piece having sawing edge to their extent - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung einer Scheibe, geeignet zum Entfernen der Kittleiste von Scheiben nach deren Abtrennen von einem Werkstück mittels einer Drahtsäge.The The invention relates to a method for processing a disk, suitable for removing the putty of discs after their separation from a workpiece by means of a wire saw.
Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Anwendung bei der Herstellung von Halbleiter-, z. B. Siliciumscheiben. Die ersten Schritte bei der Herstellung von Siliciumscheiben sind üblicherweise wie folgt: Ziehen eines zylindrischen Einkristalls aus einer Siliciumschmelze durch Animpfen mit einem Impflingskristall, Rundschleifen des gewachsenen Einkristalls, Zersägen des einkristallinen Stabs in Scheiben.Especially the method is suitable for use in the production of Semiconductor, z. For example, silicon wafers. The first steps in the Production of silicon wafers are usually as follows: pulling a cylindrical single crystal of a silicon melt Inoculation with a seed crystal, cylindrical grinding of the grown single crystal, saw up of the monocrystalline rod in slices.
Drahtsägen werden verwendet, um eine Vielzahl von Siliciumscheiben oder aber auch Solarwafer und andere Kristallwafer in einem Arbeitsgang von einem Kristall abzutrennen, finden also Anwendung bei der Herstellung von Produkten für die Chipindustrie, für die Photovoltaikindustrie, aber auch bei der Herstellung von Scheiben aus Kristallen jeglicher Art, z. B. Materialien wie III-V-Hallbleiter, Galliumnitrid oder Siliciumcarbid oder auch Keramiken. Grundsätzlich sind Drahtsägeverfahren immer dann bevorzugt, wenn es in längen Herstellungsprozessketten aus wirtschaftlichen Gründen von Vorteil ist, alle Scheiben in einem einzigen Arbeitsgang vom Werkstück abzutrennen und dann ein ganzes Batch weiterverarbeiten zu können.Be wire saws used a variety of silicon wafers or even Solar wafers and other crystal wafers in one go from one Separate crystal, so find application in the production of products for the chip industry, for the photovoltaic industry, but also in the production of discs from crystals of any kind, z. B. Materials such as III-V Hall, Gallium nitride or silicon carbide or ceramics. Basically wire sawing always preferred when in length production process chains because of economical reasons It is advantageous to remove all slices in a single operation Separate workpiece and then be able to process an entire batch.
In
der
Derartige Drahtsägen besitzen ein Drahtgatter, das von einem Sägedraht gebildet wird, der um zwei oder mehrere Drahtführungsrollen gewickelt ist. Der Sägedraht kann mit einem Schneidbelag belegt sein. Bei Verwendung von Drahtsägen mit Sägedraht ohne fest gebundenen Schneidkorn wird Schneidkorn in Form einer Suspension („Slurry”) während des Abtrennvorganges zugeführt. Beim Abtrennvorgang durchdringt das Werkstück das Drahtgatter, in dem der Sägedraht in Form parallel nebeneinander liegender Drahtabschnitte angeordnet ist. Die Durchdringung des Drahtgatters wird mit einer Vorschubeinrichtung bewirkt, die das Werkstück gegen das Drahtgatter oder das Drahtgatter gegen das Werkstück führt.such wire saws have a wire gate made of a saw wire that around two or more wire guide rollers is wound. The saw wire can be covered with a cutting surface. When using wire saws with Saw wire without firmly bound cutting grain is cutting grain in the form of a suspension ("Slurry") during the Abtrennvorganges supplied. During the separation process, the workpiece penetrates the wire gate, in the the saw wire arranged in the form of parallel adjacent wire sections is. The penetration of the wire gate is provided with a feed device causes the workpiece leads against the wire gate or the wire gate against the workpiece.
Beim Abtrennen von Siliciumscheiben von einem Kristall ist es üblich, dass der Kristall mit einer Sägeleiste verbunden ist, in die der Sägedraht am Ende des Verfahrens einschneidet. Die Sägeleiste ist beispielsweise eine Graphitleiste (Kohleleiste), die auf der Umfangsfläche des Kristalls aufgeklebt oder aufgekittet wird. Das Werkstück mit der Sägeleiste wird dann auf einem Trägerkörper aufgekittet.At the Separating silicon wafers from a crystal is common in that the crystal with a saw bar connected to the saw wire at the end of the procedure. The saw bar is for example a graphite strip (carbon strip), which is on the peripheral surface of the Crystal is glued or aufgekittet. The workpiece with the Saw bar is then aufkittet on a carrier body.
Üblicherweise wird die Sägeunterlage auf einen Siliciumstab händisch aufgebracht. Je nach Länge, Durchmesser, Umfangsmerkmal muss eine entsprechende Sägeunterlage ausgewählt werden und auf einer definierten Fläche aufgebracht werden.Usually becomes the saw pad on a silicon rod by hand applied. Depending on the length, Diameter, circumferential feature must have a corresponding saw pad selected be applied and on a defined surface.
Aus
Die entstandenen Siliciumscheiben bleiben nach dem Abtrennen wie die Zähne eines Kammes auf der Sägeleiste fixiert und können so aus der Drahtsäge genommen werden.The resulting silicon wafers remain after separation as the Teeth of a Comb on the saw bar fixed and can so out of the wire saw be taken.
Später wird die verbliebene Sägeleiste von den Siliciumscheiben abgelöst. Dies geschieht z. B. händisch durch das jeweilige Personal oder wird chemisch abgelöst.Later will the remaining saw bar detached from the silicon wafers. This happens z. B. manually by the respective personnel or is chemically replaced.
Aus
Aus
Nach Abtrennen der Siliciumscheiben vom Kristall, Entfernen der Kohleleisten erfolgen üblicherweise mechanische Bearbeitungsschritte, die darauf abzielen, der Siliciumscheibe eine Form zu geben, die sich insbesondere durch eine profilierte Kante und sich planparallel gegenüberliegende Seiten auszeichnet. Zu den Form gebenden Bearbeitungsschritten gehören daher neben einem Kantenverrunden insbesondere das Läppen und das Schleifen der Seiten der Siliciumscheibe.To Separating the silicon wafers from the crystal, removing the carbon ledges usually done mechanical processing steps aimed at the silicon wafer to give a form, which in particular by a profiled Edge and planparallel opposite sides are characterized. Forming processing steps therefore include besides edge rounding especially the lapping and grinding the sides of the silicon wafer.
Bei den gängigen Verfahren werden die Scheiben also nach Anläsen des Klebers durch chemische Substanzen oder durch Wasser, durch Eigengewicht oder Aufbringung einer zusätzlichen Kraft von der Kittleiste getrennt. Dabei entstehen undefinierte Ablösekräfte und schlimmstenfalls Beschädigungen am Wafer.at the common ones Procedures are the discs so after application of the adhesive by chemical Substances or by water, by weight or application an additional one Force separated from the putty strip. This creates undefined Detachment forces and in the worst case damages on the wafer.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, derartige undefinierte Ablösekräfte und etwaige Beschädigungen zu vermeiden.The The object of the invention was to provide such undefined detachment forces and any damage to avoid.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.The Task is solved by the method according to claim 1.
Ausgangspunkt ist ein mittels einer Drahtsäge zersägtes Werkstück. Die Scheiben bilden einen sog. Sägekamm und haften an der Sägeleiste.starting point is one by means of a wire saw zersägtes Workpiece. The discs form a so-called sawing comb and stick to the saw bar.
Die Scheiben werden anschließend vereinzelt, d. h. die Scheiben werden aus dem Sägekamm herausgebrochen.The Slices are subsequently isolated, d. H. the discs are broken out of the saw comb.
Dabei bleibt ein Sägeleistenrest sowie der zuvor an der Mantelfläche des Werkstücks aufgebrachte Kleber an den einzelnen Scheiben haften.there remains a saw rest as well as previously on the lateral surface of the workpiece Stick applied glue to the individual panes.
Anschließend wird die Scheibe mit Sägeleiste, z. B. Restkohleleiste, auf einem Vakuuumsauger (Chuck) zentriert, fixiert und in Rotation versetzt.Subsequently, will the disc with saw bar, z. Residual carbon bar, centered on a vacuum chuck, fixed and rotated.
Der Rest der anhaftenden Kohleleiste wird anschließend z. B. mittels Sägedraht, Wasserstrahl, Laserstrahl, mittels einer Schleifscheibe oder einem anderem geeigneten Trennverfahren abgetrennt.Of the Remainder of the adhering carbon bar is then z. B. by saw wire, Water jet, laser beam, by means of a grinding wheel or another separated suitable separation process.
Im gleichen Arbeitsgang erfolgt auch Silicium-Materialabtrag, um den Wafer auf einen bestimmten, gewünschten Durchmesser zu schleifen und die Kante zu profilieren.in the same operation also takes silicon material removal to the Wafer on a specific, desired To grind diameter and profile the edge.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass das Abtrennen der Kitteleiste, Entfernen der Restkohleleiste sowie das Kantenverrunden des Wafers in einem Arbeitsgang realisiert wird.The inventive method has the advantage that the removal of the lattice strip, removing the The residual carbon strip and the edge rounding of the wafer in one operation is realized.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wirkt eine definierte Ablösekraft an der Waferkante. Beschädigungen werden vermieden.in the Contrary to the prior art, a defined detachment force acts at the wafer edge. damage are avoided.
Es ist bekannt, dass die Kante der Siliciumscheibe vor dem Kantenverrundungsschritt äußerst empfindlich ist. Insbesondere das Entfernen der Kohleleiste hat sich in diesem Zusammenhang als äußerst kritisch erwiesen. Dieses Problem tritt im erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf.It It is known that the edge of the silicon wafer before the edge-rounding step extremely sensitive is. In particular, the removal of the carbon bar has been in this Context as extremely critical proved. This problem does not occur in the process according to the invention.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur ein einmaliges Zentrieren des Wafers für mehrere nachfolgende Bearbeitungsschritte nötig ist, was das Handling erleichtert und auch zu einer bedeutsamen Zeitersparnis führt.One Another advantage is that only a single centering of the wafer for several subsequent processing steps is necessary, which facilitates the handling and also leads to significant time savings.
Schließlich – ebenfalls vorteilhaft – kommt das Verfahren beim Abtrennen der Sägeleiste ohne Einsatz von Chemikalien (im Stand der Technik z. B. Ameisensäure) aus.Finally - too advantageous - comes that Method of separating the saw bar without the use of chemicals (for example, formic acid in the prior art).
Ein Kantenprofil erzeugender Bearbeitungsschritt ist deshalb erforderlich, da die Kante im nicht bearbeiteten Zustand besonders bruchempfindlich ist und die Siliciumscheibe schon durch geringfügige Druck- und/oder Temperaturbelastungen im Kantenbereich beschädigt werden kann. Die unbehandelte Kante einer von einem Einkristall abgetrennten Siliciumscheibe hat eine vergleichsweise raue und uneinheitliche Oberfläche. Sie bricht bei mechanischer Belastung häufig aus und ist eine Quelle störender Partikel. Es ist daher üblich, die Kante zu glätten und ihr ein bestimmtes Profil zu geben.One Edge profile generating processing step is therefore required because the edge in the unprocessed state is particularly susceptible to breakage is and the silicon wafer already by slight pressure and / or temperature loads damaged in the edge area can be. The untreated edge of a single crystal separated silicon wafer has a comparatively rough and uneven Surface. It often breaks down under mechanical stress and is a source disturbing Particle. It is therefore common to smooth the edge and give her a specific profile.
Dies
geschieht durch eine Material abtragende Bearbeitung der Kante der
Siliciumscheibe mit einem entsprechenden Bearbeitungswerkzeug. Eine dafür geeignete
Vorrichtung ist beispielsweise in
Üblicherweise ist beim Kantenverrunden die Siliciumscheibe auf einem sich drehenden Chuck fixiert und wird mit der Kante gegen eine sich ebenfalls drehende Arbeitsfläche eines Bearbeitungswerkzeugs zugestellt. Eine derartige Vorrichtung ist geeignet, die Kante der Siliciumscheibe mit einem Bearbeitungswerkzeug zu bearbeiten. Bei den dabei eingesetzten Bearbeitungswerkzeugen handelt es sich zumeist um Schleifscheiben, die an einer Spindel befestigt sind und profilierte Umfangsflächen aufweisen, die als Arbeitsflächen zur Bearbeitung der Kante der Siliciumscheibe dienen. Das Material abtragende Schleifkorn ist üblicherweise auf den Arbeitsflächen fest gebunden und weist üblicherweise eine grobe Körnung auf.Usually When edge-rounding, the silicon wafer is rotating on one side Chuck fixes and gets the edge against a turning one as well working surface delivered to a machining tool. Such a device is suitable, the edge of the silicon wafer with a machining tool to edit. For the machining tools used These are mostly grinding wheels attached to a spindle are fixed and have profiled peripheral surfaces that serve as work surfaces for Processing the edge of the silicon wafer serve. The material abrasive grain is usually stuck on the work surfaces bound and usually has a coarse grain on.
Beim Kantenverrunden von Siliciumscheiben mit Notch ist eine zusätzliche Schleifspindel (Notchspindel) mit einem Schleifstift (Profilnotchstift) erforderlich. Da das Profil des Profilnotchstiftes üblicherweise mit dem Profil der Profilschleifscheibe identisch ist, wird im Rahmen dieser Erfindung nicht näher auf die Spezifikationen des Profilnotchstiftes eingegangen. Wenn bestimmte Spezifikationen der Profilschleifscheibe genannt sind, sollen diese im Rahmen der Erfindung auch für die verwendeten Profilnotchstifte gelten.At the Edge rounding of silicon wafers with Notch is an additional Grinding spindle (Notchspindel) with a grinding pin (Profilnotchstift) required. Since the profile of Profilnotchstiftes usually identical with the profile of the profile grinding wheel is in the frame this invention not closer on the specifications of the Profilnotchstiftes. If certain specifications of the profile grinding wheel are mentioned, should this in the context of the invention also for the Profilnotchstifte used be valid.
Nach
dem Stand der Technik ist es üblich, die
Siliciumscheiben mit einem zur Mittelebene der Scheibe symmetrischen
Profil mit gleichartigen Facetten an der Scheibenvorderseite und
der Scheibenrückseite
oder aber mit einem asymmetrischen Kantenprofil mit unterschiedlichen
Facettenweiten auf Vorder- und
Rückseite
zu versehen. Dabei erhält die
Kante der Siliciumscheibe ein Profil, das geometrisch ähnlich zu
einem Zielprofil ist. Ein geeignetes Verfahren hierfür ist beispielsweise
in
Beispielexample
Halbleiterstab, der mittels CZ(Czochralski)- oder FZ(Floatzone)-Verfahren gewachsen wurde, wird in eine Aufkittvorrichtung gehoben. Der Stab wird üblicherweise an seiner Mantelfläche auf Rollen gehalten und fixiert. Ein Teil des Stabmantels wird über seine gesamte Länge mit einem Kleber versehen. Auf diesem Kleber wird eine Kohleleiste aufgekittet. Der derart vorbereitete Stab wird anschließend in einer Drahtsäge in Scheiben zersägt. Als Sägedraht wird z. B. Stahl mit Messing- oder Zinkbeschichtung verwendet. Als Schneidemittel ist eine Siliciumcarbid/Glycol-Suspension üblich.Semiconductor rod, grown by means of CZ (Czochralski) - or FZ (floatzone) method is lifted into a putty device. The rod usually becomes on its lateral surface held on rollers and fixed. Part of the bar mantle will be over his whole length provided with an adhesive. On this glue is a coal bar cemented. The prepared rod is then in a wire saw sawed into slices. As sawdust is z. B. steel with brass or zinc coating used. When Cutting means is a silicon carbide / glycol suspension usual.
Nach dem Zersägen werden die Scheiben herausgebrochen und in einer Cassette (Horde) in einen Reinigungswagen gelegt. Dort werden die Scheiben mit vollentsalztem Wasser gereinigt. Anschließend holt ein Roboter eine einzelne Scheibe aus der Cassette, legt sie auf einen Transportriemen, der die Scheibe auf einen Zentrierchuck legt. Der Zentrierchuck umfasst üblicherweise Zentrierstifte und eine aus transparentem Kunststoff bestehende Auflagefläche. Auf dem Zentrierchuck wird die Scheibe zentriert und orientiert (Pre-alignment). Anschließend wird die Scheibe mittels eines Greifers auf einen Schleifchuck gehoben. Dieser Schleifchuck umfasst üblicherweise Druckstifte und sog. Notchzentrierer, die eine Feinkorrektur von Zentrierung/Orientierung (Alignment) ermöglichen. Dann wird die Scheibe vom Schleifchuck angesaugt und der Schleifvorgang beginnt.To the sawing the disks are broken out and put into a cassette (Horde) placed in a cleaning cart. There are the discs with demineralized Water cleaned. Subsequently a robot picks up a single disc from the cassette and places it on a conveyor belt, the disc on a centering sets. The centering chuck usually includes Centering pins and one made of transparent plastic Supporting surface. The disk is centered and oriented on the centering chuck (Pre-alignment). Subsequently, will the disc is lifted by means of a gripper on a Schleifchuck. This Schleifchuck usually includes pressure pins and so-called notch centering, which a fine correction of centering / orientation (alignment) enable. Then the disc is sucked by the Schleifchuck and the grinding process starts.
Dabei wird die Restkohleleiste und der Kleber entfernt. Außerdem wird die Scheibe im gleichen Arbeitsgang mit einer verrundeten Kante versehen.there the residual carbon strip and the glue are removed. In addition, will the disc in the same operation with a rounded edge Mistake.
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DE (1) | DE102008022476B3 (en) |
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2008
- 2008-05-07 DE DE200810022476 patent/DE102008022476B3/en not_active Expired - Fee Related
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121201 |