DE10356669A1

DE10356669A1 - Material-abrading lapping or machining tool especially for processing semiconductor wafers, has working surface divided into surface elements by mutually crossing grooves

Info

Publication number: DE10356669A1
Application number: DE2003156669
Authority: DE
Inventors: Alexander Rieger
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2004-06-09

Abstract

A machining or lapping tool has a flat working surface for material-removing treatment of disc-shaped work-pieces, in which the working surface is divided into surface elements (9) by a number of mutually crossing grooves (8).The grooves comprises a number of radially extending and a number of concentrically arranged circular-shaped grooves, with a relationship existing between an ascertained wear profile on the one hand, and the basic surface and the position of the surface elements (9) on the other hand.

Description

Die Erfindung betrifft die materialabtragende Bearbeitung von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben. Gegenstand der Erfindung ist ein Werkzeug mit möglichst linearem Verschleißverhalten.The invention relates to material-removing machining of disc-shaped Workpieces, in particular Semiconductor wafers. The invention relates to a tool preferably linear wear behavior.

Scheibenförmige Werkstücke können auf verschiedene Weise einer materialabtragenden Bearbeitung unterzogen werden. Mit der Bearbeitung werden in der Regel eines oder mehrere der folgenden Ziele verfolgt: das Entfernen oberflächennaher Beschädigungen, die Steigerung von Ebenheit und Parallelität der Scheibenseiten und das Glätten der Scheibenseiten. Bei den Bearbeitungswerkzeugen handelt es sich üblicherweise um Schleif-, Läpp- und Polierwerkzeuge. Die Werkzeuge besitzen als gemeinsames Merkmal eine im Wesentlichen ebene Arbeitsfläche, mit deren Hilfe eine Seite des Werkstückes bearbeitet wird. Während der Bearbeitung des Werkstücks führen das Werkstück und die Arbeitsfläche des Bearbeitungswerkzeugs eine Relativbewegung aus. Man kann im Hinblick auf die Anzahl von Werkstücken, die gleichzeitig bearbeitet werden, zwischen einer Einzelscheiben-Bearbeitung und einer Mehrscheiben-Bearbeitung unterscheiden. Ebenso lässt sich eine Unterscheidung im Hinblick auf die Anzahl der bearbeiteten Scheibenseiten treffen, wobei man zwischen einer Einseiten- und einer Doppelseiten-Bearbeitung unterscheidet. Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich bei allen genannten Bearbeitungsverfahren anwendbar.Disc-shaped workpieces can be cut on different Way of material-removing processing. With The processing usually involves one or more of the following Objectives pursued: the removal of near-surface damage, the increase of flatness and parallelism of the disc sides and that Smooth the disc sides. The processing tools are usually around grinding, lapping and polishing tools. The tools have a common feature an essentially flat work surface, with the help of which one side of the workpiece is processed. While the machining of the workpiece to lead the workpiece and the work surface of the machining tool from a relative movement. You can in Regarding the number of workpieces machined at the same time between single-disc machining and multi-disc machining differ. Likewise lets a distinction with regard to the number of processed Hit the sides of the disc, with a one-sided and of double-sided processing. The present invention is fundamental applicable to all machining processes mentioned.

Mit der materialabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks ist praktisch immer auch ein Verschleiß der Arbeitsfläche des Bearbeitungswerkzeugs verbunden. Mit der Zeit führt dieser Verschleiß dazu, dass eine gleichmäßige Bearbeitung des Werkstücks nicht mehr zu erreichen ist und die Form des bearbeiteten Werkstücks fehlerhaft wird. Die Arbeitsfläche des Werkzeugs muss deshalb in regelmäßigen Abständen abgerichtet, beispielsweise nachgeschliffen oder durch Abrichtringe eingeebnet werden. Häufige Arbeitsunterbrechungen durch Abrichtphasen beeinträchtigen die Produktivität des Bearbeitungsverfahrens erheblich.With material-removing processing of a workpiece there is practically always wear on the working surface of the machining tool connected. Lead with time this wear to it that smooth processing of the workpiece can no longer be reached and the shape of the machined workpiece is faulty becomes. The work surface The tool must therefore be dressed at regular intervals, for example can be reground or leveled using dressing rings. Frequent breaks affected by dressing phases productivity of the machining process considerably.

In EP924029A1 sind Werkzeuge zur materialabtragenden Bearbeitung scheibenförmiger Werkstücke beschrieben, deren Verschleißfestigkeit über die Arbeitsfläche des Werkzeugs variiert. Die Verschleißfestigkeit wird dabei positionsabhängig so eingestellt, dass Bereiche auf der Arbeitsfläche, die einem hohen Verschleiß unterliegen, eine höhere Verschleißfestigkeit aufweisen als Bereiche, die einem geringen Verschleiß unterliegen. Damit soll ein gleichmäßiger Verschleiß über die gesamte Arbeitsfläche gewährleistet werden. Bereiche mit hoher Verschleißfestigkeit werden beispielsweise durch ein härteres Material, Bereiche mit geringerer Verschleißfestigkeit durch ein weicheres Material erreicht. Alternativ können bei Verwendung eines einzigen Materials für die gesamte Arbeitsfläche Bereiche mit geringerer Verschleißfestigkeit auch durch eine Verkleinerung der zur Bearbeitung zur Verfügung stehenden Fläche erzeugt werden, beispielsweise durch die Anbringung von Spalten, Bohrungen oder durch andere flächenreduzierende Maßnahmen. Die Herstellung derartiger Arbeitsflächen ist wegen der Verwendung unterschiedlicher Materialien oder der Anbringung von Bohrungen oder von Spalten unterschiedlicher Breite mit einem erheblichen zusätzlichen Aufwand verbunden. Zudem lassen sich Spalten unterschiedlicher Breite oder Bohrungen nur mit hohem Aufwand automatisiert, z. B. mit Hilfe von Hochdruckdüsen, reinigen.In EP924029A1 describes tools for material-removing processing of disk-shaped workpieces, the wear resistance of which varies over the working surface of the tool. The wear resistance is adjusted depending on the position so that areas on the work surface that are subject to high wear have a higher wear resistance than areas that are subject to low wear. This is to ensure even wear across the entire work surface. Areas with high wear resistance are achieved, for example, with a harder material, areas with lower wear resistance with a softer material. Alternatively, if a single material is used for the entire work surface, areas with lower wear resistance can also be created by reducing the area available for processing, for example by making gaps, bores or other surface-reducing measures. The production of such work surfaces is associated with considerable additional effort because of the use of different materials or the provision of holes or gaps of different widths. In addition, gaps of different widths or holes can only be automated with great effort, e.g. B. with the help of high pressure nozzles, clean.

Es bestand daher die Aufgabe, eine alternative Läppscheibe mit optimiertem Verschleißverhalten bereitzustellen, die die genannten Nachteile bei der Herstellung oder bei der Reinigung nicht aufweist.It was therefore the task of a alternative lapping wheel with optimized wear behavior To provide the disadvantages mentioned in the manufacture or does not show up during cleaning.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug mit einer im wesentlichen ebenen Arbeitsfläche zur materialabtragenden Bearbeitung von scheibenförmigen Werkstücken, wobei die Arbeitsfläche durch eine Vielzahl von sich kreuzenden Rillen in Flächenelemente unterteilt wird, die jeweils durch eine Position auf der Arbeitsfläche und eine Grundfläche charakterisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Rillen um eine Vielzahl von radial verlaufenden und eine Vielzahl von konzentrisch angeordneten kreisförmigen Rillen handelt und dass ein Zusammenhang besteht zwischen einem ermittelten Verschleißprofil einerseits und der Grundfläche und der Position des Flächenelements andererseits.The task is solved by a tool with an essentially flat work surface for material removal Machining disc-shaped Workpieces, being the work surface through a large number of intersecting grooves in surface elements is divided, each by a position on the work surface and a footprint are characterized, characterized in that it is the Grooves around a variety of radial and a variety concentric circular grooves and that there is a connection between a determined wear profile on the one hand and the footprint and the position of the surface element on the other hand.

Die erfindungsgemäße Arbeitsfläche trägt ein Muster aus radial verlaufenden Rillen und Rillen in Form konzentrischer Kreise. Die in die Arbeitsfläche eingearbeiteten Rillen sind vorzugsweise mit konstanter Breite ausgeführt, sodass die Größe der Flächenelemente allein durch die Position der Rillen festgelegt wird. Vorzugsweise haben die Rillen eine Breite im Bereich von 1 mm bis 3 mm.The work surface according to the invention bears a pattern made of radial grooves and grooves in the form of concentric Circles. The in the work area incorporated grooves are preferably made with a constant width, so that the size of the surface elements is determined solely by the position of the grooves. Preferably the grooves have a width in the range of 1 mm to 3 mm.

Die Arbeitsfläche ist durch die Rillen in Flächenelemente unterteilt, die durch bestimmte Eigenschaften charakterisiert sind. Jedes Flächenelement besitzt in der Draufsicht die geometrische Form eines Kreisringsegments und eine bestimmte Grundfläche und nimmt eine bestimmte Position auf der Arbeitsfläche ein. Die Zahl der Flächenelemente ist abhängig von der Größe der Läppscheibe.The work surface is in through the grooves surface elements divided, which are characterized by certain properties. Every surface element has in the top view the geometric shape of a circular ring segment and a certain footprint and occupies a certain position on the work surface. The number of surface elements depends on the size of the lapping wheel.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Arbeitsfläche müssen keine zusätzlichen Bohrungen oder Rillen ungleichmäßiger Breite angebracht werden. Daher kann die erfindungsgemäße Arbeitsfläche mit deutlich reduziertem Aufwand hergestellt und auch gereinigt werden. Jede Rille kann mit Hilfe eines geeignet dimensionierten Fräswerkzeugs in einem Durchgang erzeugt werden. Gleichzeitig gewährleistet die erfindungsgemäße Arbeitsfläche, dass der unvermeidbare Verschleiß möglichst gleichmäßig ist und die mit dem Werkstück in Berührung kommende Arbeitsfläche, beispielsweise die Oberfläche einer Läppscheibe oder eines Poliertuchs, die mit dem Werkstück in Berührung kommt, ihre im Wesentlichen ebene Form beibehält.In the production of the work surface according to the invention, no additional holes or grooves of uneven width have to be made. Therefore, the work surface according to the invention can be produced with significantly reduced effort and can also be cleaned. Each groove can be created in one pass using a suitably dimensioned milling tool. At the same time, the work surface according to the invention ensures that the unavoidable wear is as uniform as possible and that the work surface that comes into contact with the workpiece, for example the surface of a lapping disk or a polishing cloth that comes into contact with the workpiece, maintains its essentially flat shape.

Das vorteilhafte Verschleißverhalten der Arbeitsfläche wird erreicht, indem die Arbeitsfläche modifiziert und dabei an die tatsächlich vorhandene Verschleißsituation angepasst wird. Zunächst ist dafür notwendig, das Verschleißprofil der Arbeitsfläche zu ermitteln. Dies geschieht entweder dadurch, dass das Verschleißprofil einer verwendeten Arbeitsfläche gemessen wird, oder dadurch, dass das Verschleißprofil unter Berücksichtigung der während des Bearbeitungsverfahrens vorherrschenden kinematischen Verhältnisse rechnerisch simuliert wird. Die Ergebnisse von Messungen von Verschleißprofilen können auch verwendet werden, um die Modelle, auf denen die Simulationsrechnungen basieren, zu optimieren. Zur Bestimmung des Verschleißprofils geeignete Verfahren und Vorrichtungen sind in EP924029A1 beschrieben.The advantageous wear behavior of the work surface is achieved by modifying the work surface and adapting it to the actual wear situation. First of all, it is necessary to determine the wear profile of the work surface. This is done either by measuring the wear profile of a work surface being used, or by simulating the wear profile, taking into account the kinematic conditions prevailing during the machining process. The results of wear profile measurements can also be used to optimize the models on which the simulation calculations are based. Methods and devices suitable for determining the wear profile are given in EP924029A1 described.

Das ermittelte Verschleißprofil einer Arbeitsfläche ist eine Abbildung der aufgrund von Verschleiß formveränderten Arbeitsfläche, wobei ausschließlich verschleißbedingte Formänderungen der Arbeitsfläche berücksichtigt sind. Deformationen der Arbeitsfläche, die andere Ursachen haben, beispielsweise eine herstellungsbedingte Krümmung der Arbeitsfläche werden nicht mitabgebildet. Bei rotationssymmetrisch beanspruchten Arbeitsflächen, beispielsweise von Schleifscheiben, Läppscheiben oder Poliertüchern, gibt bereits ein radiales Verschleißprofil, das entlang eines Radius der Arbeitsfläche ermittelt wird, genaue Auskunft über verschleißbedingte Formveränderungen der Arbeitsfläche.The determined wear profile a work surface is an illustration of the work surface that has changed shape due to wear, whereby exclusively wear-related deformations the work surface considered are. Deformation of the work surface that has other causes for example, a production-related curvature of the work surface not shown. With rotationally symmetrical work surfaces, for example from Grinding wheels, lapping wheels or polishing cloths, already gives a radial wear profile that runs along a Working area radius is determined, accurate information about wear-related changes in shape the work surface.

Die Erfindung sieht vor, die im Verschleißprofil enthaltene Information über die örtlichen Unterschiede im Verschleiß der Arbeitsfläche heranzuziehen und eine modifizierte Arbeitsfläche bereitzustellen, wie in EP924029A1 beschrieben. Die modifizierte Arbeitsfläche ist so beschaffen, dass an Orten, die einer stärkeren Beanspruchung ausgesetzt sind, die Widerstandsfähigkeit des Materials der Arbeitsfläche gegen Abrieb erhöht ist, und an Orten, die einer weniger starken Beanspruchung ausgesetzt sind, die Widerstandsfähigkeit des Materials der Arbeitsfläche gegen Abrieb herabgesetzt ist, so dass eine Vergleichmäßigung des Verschleißverhaltens der modifizierten Arbeitsfläche resultiert.The invention provides to use the information contained in the wear profile about the local differences in the wear of the work surface and to provide a modified work surface, as in EP924029A1 described. The modified work surface is designed to increase the resistance of the work surface material to abrasion in places that are subject to greater stress and to reduce the resistance of the work surface material to abrasion in locations that are subjected to less stress is, so that the wear behavior of the modified work surface is evened out.

Die Widerstandsfähigkeit eines Flächenelements gegen Abrieb, die nachfolgend als Verschleißfestigkeit bezeichnet wird, ist von seiner Größe, d. h. von seiner Grundfläche, abhängig. Die Verschleißfestigkeit eines Flächenelements ist herabgesetzt, wenn es eine kleinere Grundfläche aufweist, und erhöht, wenn es eine größere Grundfläche aufweist. Die Größe der Flächenelemente wird vorzugsweise optimiert, indem die Lage der Rillen, vorzugsweise der kreisförmigen Rillen, verändert wird. Um Flächenelemente zu vergrößern, wird der gegenseitige Abstand der kreisförmigen Rillen vergrößert, um Flächenelemente zu verkleinern, wird der gegenseitige Abstand der kreisförmigen Rillen verkleinert.The resistance of a surface element against abrasion, which is referred to below as wear resistance, is of its size, i.e. H. of its footprint, dependent. The wear resistance of a surface element is reduced if it has a smaller footprint and increased if it has a larger footprint. The Size of the surface elements is preferably optimized by the position of the grooves, preferably the circular Grooves, changed becomes. To surface elements will enlarge the mutual spacing of the circular grooves increases to surface elements to decrease the mutual distance of the circular grooves reduced.

Zwischen dem ermittelten Verschleißprofil einerseits und der Verschleißfestigkeit und der Position eines Flächenelements auf der modifizierten Arbeitsfläche andererseits besteht ein Zusammenhang. Die Grundfläche, d. h. die Größe der Flächenelemente, und damit die Verschleißfestigkeit, wird entsprechend des erwarteten ortsabhängigen Verschleißes modifiziert. An Orten auf der Arbeitsfläche, die vergleichbar beansprucht werden, befinden sich auf der modifizierten Arbeitsfläche Flächenelemente gleicher Größe. An Orten, die dem ermittelten Verschleißprofil zufolge stärker beansprucht werden, weisen die Flächenelemente eine größere Grundfläche und damit eine erhöhte Verschleißfestigkeit auf. Erreicht wird dies vorzugsweise durch eine Vergrößerung des gegenseitigen Abstands der konzentrisch angeordneten kreisförmigen Rillen. Lässt das ermittelte Verschleißprofil eine geringere Beanspruchung an bestimmten Orten erwarten, befinden sich an diesen Orten Flächenelemente mit geringerer Größe und damit verminderter Verschleißfestigkeit. Erreicht wird dies vorzugsweise durch eine Verkleinerung des gegenseitigen Abstands der konzentrisch angeordneten kreisförmigen Rillen. Die modifizierte Arbeitsfläche ist insgesamt so beschaffen, dass der Verschleiß der Flächenelemente trotz örtlich unterschiedlich stark ausgeprägter Beanspruchung möglichst gleichmäßig ist.Between the wear profile determined on the one hand and wear resistance and the position of a surface element on the modified work surface on the other hand, there is a connection. The footprint, i.e. H. the size of the surface elements, and thus the wear resistance, is modified according to the expected location-dependent wear. In places on the work surface, which are claimed in a comparable way are on the modified one working surface surface elements same size. In places according to the wear profile determined stronger are claimed, the surface elements have a larger base and thus an increased wear resistance on. This is preferably achieved by increasing the mutual spacing of the concentrically arranged circular grooves. Leave that determined wear profile expect less stress in certain places surface elements in these places with smaller size and thus reduced wear resistance. This is preferably achieved by reducing the size of each other Distance of the concentrically arranged circular grooves. The modified working surface is overall designed in such a way that the wear of the surface elements varies despite the location pronounced Stress as possible is even.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren weiter erläutert. Soweit die Darstellungen Vorrichtungen zum Bearbeiten von scheibenförmigen Werkstücken betreffen, handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen, wobei stellvertretend für alle Anwendungsgebiete der Erfindung Vorrichtungen gezeigt sind, die beim Läppen von Halbleiterscheiben eingesetzt werden können.The invention is described below further explained by figures. As far as the representations relate to devices for processing disc-shaped workpieces, are preferred embodiments, being representative for all areas of application of the invention are shown devices which are used in the lapping of Semiconductor wafers can be used.

1 zeigt ein typisches radiales Verschleißprofil einer Läppscheibe gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a typical radial wear profile of a lapping disk according to the prior art.

2 zeigt die Arbeitsfläche einer Läppscheibe mit radial verlaufenden geraden Rillen und Rillen in Form konzentrischer Kreise. 2 shows the working surface of a lapping wheel with radial straight grooves and grooves in the form of concentric circles.

1 zeigt ein typisches radiales Verschleißprofil einer Läppscheibe gemäß dem Stand der Technik, bei der alle Flächenelemente gleich groß sind. Das Diagramm stellt die Differenzmessung des Abstands der oberen zur unteren Läppscheibe dar. Bei der Messung werden die obere und untere Läppscheibe mit drei präzisen Distanzstücken auf einen definierten Abstand positioniert. Zwischen den Läppscheiben befindet sich ein Messaufbau bestehend aus einem Messschlitten, zwei kapazitiven Abstandssensoren, einer Antriebseinheit und der Auswerteeinheit. Der Messschlitten wird nun so angeordnet, dass er sich radial vom äußeren zum inneren Rand der Läppscheiben bewegt. Während die Messspur abgefahren wird, nehmen die oberen und unteren Abstandssensoren die Distanz zur oberen und unteren Läppscheibe auf. Diese Messdaten werden an die Auswerteeinheit weitergeben, die die Messwerte als Differenzwegmessung aufbereitet. 1 stellt den Verfahrweg des Messschlittens in mm auf der x-Achse dar. Auf der y-Achse werden die Differenzwegwerte in μm aufgetragen. Die Messausreißer, die in 1 zu sehen sind, entstehen durch die Rillierung der Läppscheibe, wenn die Sensoren eine Rille in der oberen oder unteren Läppscheibe überstreichen. Die Grundsteigung der Messwerte ist bedingt durch die Abhängigkeit der Abnutzung vom Radius, die sich mit kleiner werdendem Radius erhöht. Die ideale Gerade gibt an, wie die angestrebte Abnützung aussehen sollte. Der gemessenen Abweichung von dieser Geraden kann nun gezielt durch Veränderung der Grundflächen der Flächenelemente entgegengesteuert werden. 1 shows a typical radial wear profile of a lapping disk according to the prior art, in which all surface elements are the same size. The diagram shows the difference measurement of the distance between the upper and the lower lapping wheel. The measurement shows the upper and lower lapping disc with three precise spacers positioned at a defined distance. Between the lapping disks there is a measuring setup consisting of a measuring slide, two capacitive distance sensors, a drive unit and the evaluation unit. The measuring slide is now arranged so that it moves radially from the outer to the inner edge of the lapping disks. While the measuring track is being traversed, the upper and lower distance sensors measure the distance to the upper and lower lapping disk. These measurement data are passed on to the evaluation unit, which processes the measurement values as a differential path measurement. 1 represents the travel of the measuring carriage in mm on the x-axis. The differential travel values are plotted in μm on the y-axis. The outliers in 1 can be seen, are caused by the grooving of the lapping disk when the sensors paint over a groove in the upper or lower lapping disk. The basic slope of the measured values is due to the dependence of the wear on the radius, which increases with the decreasing radius. The ideal straight line indicates what the intended wear should look like. The measured deviation from this straight line can now be counteracted in a targeted manner by changing the base areas of the surface elements.

Ein Verschleißprofil in der Art des in 1 dargestellten Verschleißprofils tritt bei Läppscheiben nach dem Stand der Technik auf, deren Flächenelemente eine einheitlich große Grundfläche aufweisen. 2 zeigt die Arbeitsfläche 7 eine Läppscheibe, die durch ein Muster aus radialen Rillen 8a und konzentrisch angeordneten, kreisförmigen Rillen 8b strukturiert ist. Derartige Läppscheiben sind gemäß dem Stand der Technik so gestaltet, dass alle durch die Rillen definierten Flächenelemente 9 die gleiche Grundfläche aufweisen.A wear profile in the manner of 1 The wear profile shown occurs in lapping disks according to the prior art, the surface elements of which have a uniformly large base area. 2 shows the work surface 7 a lapping disk made by a pattern of radial grooves 8a and concentrically arranged circular grooves 8b is structured. Such lapping disks are designed according to the prior art in such a way that all surface elements defined by the grooves 9 have the same footprint.

Erfindungsgemäß haben dagegen nicht alle Flächenelemente dieselbe Grundfläche und damit Verschleißfestigkeit. Die in der Nähe des inneren Rands 2 oder des äußeren Rands 3 befindlichen Flächenelemente sind gemäß dem in 1 dargestellten radialen Verschleißprofil einem geringeren Verschleiß unterworfen und müssen deshalb eine vergleichsweise geringe Verschleißfestigkeit aufweisen. Die Flächenelemente in der Nähe der Ränder 2 und 3 haben deshalb eine vergleichsweise kleine Grundfläche. Die in der Mitte zwischen den Rändern 2 und 3 der Arbeitsfläche befindlichen Flächenelemente sind dagegen einem vergleichsweise hohen Verschleiß unterworfen und müssen deshalb eine vergleichsweise hohe Verschleißfestigkeit aufweisen. Diese Flächenelemente haben deshalb eine vergleichsweise große Grundfläche.According to the invention, however, not all surface elements have the same base area and thus wear resistance. The near the inner edge 2 or the outer edge 3 surface elements are in accordance with the in 1 radial wear profile shown are subject to less wear and must therefore have a comparatively low wear resistance. The surface elements near the edges 2 and 3 therefore have a comparatively small footprint. The one in the middle between the edges 2 and 3 Surface elements located on the work surface, on the other hand, are subject to comparatively high wear and therefore must have a comparatively high wear resistance. These surface elements therefore have a comparatively large base area.

Die Größen der Flächenelemente sind so gewählt, dass insgesamt eine Vergleichmäßigung des Verschleißverhaltens der Läppscheibe resultiert. Die Optimierung der Größen der Flächenelemente erfolgt zweckmäßigerweise in mehreren Schritten anhand von Testversuchen, nach denen jeweils wieder ein Verschleißprofil bestimmt wird.The sizes of the surface elements are chosen so that overall an equalization of the wear behavior the lapping wheel results. The sizes of the surface elements are expediently optimized in several steps based on test trials, each of which again a wear profile is determined.

Der Ablauf der Optimierung verläuft vorzugsweise in folgenden Schritten:The optimization process preferably proceeds in the following steps:

a) Optimizing the arrangement of the grooves the work surface such that the surface elements in areas according to the previous certain wear profile subject to high wear are enlarged and the surface elements in Areas according to the previous certain wear profile subject to slight wear are reduced.
b) Use the optimized lapping wheel for lapping Workpieces, until one for the determination of a wear profile result in sufficient wear Has.
c) Determination of the wear profile.
d) Cancellation of the optimization if the wear profile the requirements regarding uniformity enough or repetition of steps a) to d) if the wear profile the requirements regarding uniformity not enough.

Beispiele:Examples:

Alle Beispiele und Vergleichsbeispiele beziehen sich auf Läppscheiben aus GGG-70 (Kugelgraphitguss mit einer Mindestzugfestigkeit von 700 N/mm2) für eine Läppmaschine des Typs AC1400 der Firma Peter Wolters AG, Rendsburg, Deutschland.All examples and comparative examples refer to lapping disks made of GGG-70 (spheroidal graphite cast iron with a minimum tensile strength of 700 N / mm2) for a lapping machine of the type AC1400 from Peter Wolters AG, Rendsburg, Germany.

Obere und untere Läppscheibe haben jeweils einen Außendurchmesser von 1400 mm und einen Innendurchmesser von 400 mm. Die Läppmaschine ist mit 5 Läuferscheiben ausgestattet, die jeweils 4 Öffnungen zur Aufnahme scheibenförmiger Werkstücke aufweisen. In den Beispielen werden je Charge jeweils 20 einkristalline Siliciumscheiben mit einem Durchmesser von 200 mm geläppt. Als Läppsuspension wird FO1200 Slurry (Firma Fujimi, Japan) eingesetzt. Der Läppvorgang dauert je Charge ca. 6 min, dabei werden pro Scheibenseite im Mittel 15 μm Material abgetragen.Upper and lower lapping disks each have an outer diameter of 1400 mm and an inner diameter of 400 mm. The lapping machine is with 5 rotor disks equipped, each with 4 openings for receiving disc-shaped workpieces. In the examples, 20 single-crystalline silicon wafers are used per batch lapped with a diameter of 200 mm. FO1200 slurry is used as a lapping suspension (Fujimi, Japan). The lapping process lasts for each batch approx. 6 min, with an average of 15 μm material per side of the pane ablated.

VergleichsbeispielComparative example

Es werden Läppscheiben mit radialen und konzentrisch angeordneten kreisförmigen Rillen 8a bzw. 8b (wie in 2 dargestellt) verwendet. Die Flächenelemente 9 haben die Form von Kreisringsegmenten. Die Breite der Rillen beträgt konstant 2,2 mm. Die radialen Rillen 8a sind so angeordnet, dass sie, wenn sie gedanklich über den inneren Rand 2 hinaus verlängert werden, im Zentrum der Läppscheibe zu den jeweils benachbarten radialen Rillen einen Winkel von 5° einschließen. Der Abstand der kreisförmigen Rillen 8b ist so gewählt, dass jedes Flächenelement 9 eine Grundfläche von 1428 mm² (untere Läppscheibe) bzw. 772 mm² (obere Läppscheibe) aufweist. Der Verschleiß der unteren Läppscheibe nach 30 Läppfahrten ist in 1 dargestellt. Wie in 1 dargestellt, weichen die Differenzwegmessungen von der idealen Abnutzungskurve (Geraden) ab. Betrachtet man Pos 1 bis 5, so ergibt sich eine Abweichung an Pos 1 um 1 μm, an Pos 2 um 2 μm, an Pos 3 um 3 μm, an Pos 4 um 6 μm und an Pos 5 um 10 μm. Die Abweichung vom Verschleiß wird prozentual errechnet (zugrunde liegt eine geschätzte Abnutzung von 30 μm über 30 Läppfahrten), wodurch man einen Ansatzpunkt erhält, wie die Flächensegmente vergrößert bzw. verkleinert werden müssen, um eine Annäherung an die Ideallinie zu erhalten. Im Falle von Pos 1 ergaben sich 4%, für die Positionen 2 bis 5 beträgt die Abweichung 7%, 11%, 20% bzw. 35%.There are lapping disks with radial and concentrically arranged circular grooves 8a respectively. 8b (as in 2 shown) used. The surface elements 9 have the shape of circular ring segments. The width of the grooves is a constant 2.2 mm. The radial grooves 8a are arranged in such a way that, when they are extended beyond the inner edge 2, they enclose an angle of 5 ° in the center of the lapping disk with the adjacent radial grooves. The distance of the circular grooves 8b is chosen so that each surface element 9 has a base area of 1428 mm ² (lower lapping wheel) or 772 mm ² (upper lapping wheel). Wear of the lower lapping disk to 30 Lapping is in 1 shown. As in 1 shown, the difference path measurements deviate from the ideal wear curve (straight line). Looking at items 1 to 5, there is a deviation of 1 μm at item 1, 2 μm at item 2, 3 μm at item 3, 6 μm at item 4 and 10 μm at item 5. The deviation from wear is calculated as a percentage (based on an estimated wear of 30 μm over 30 lapping runs), which gives a starting point of how the surface segments must be enlarged or reduced in order to approximate the ideal line. In the case of item 1 there was 4%, for items 2 to 5 the deviation is 7%, 11%, 20% and 35%.

Beispielexample

Es werden analog zum Vergleichsbeispiel Läppscheiben mit radialen und konzentrisch angeordneten kreisförmigen Rillen 8a bzw. 8b (wie in 2 dargestellt) verwendet. Im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 2 ist der Abstand der kreisförmigen Rillen 8b so gewählt, dass die Flächenelemente 9 abhängig von ihrer radialen Position in Abhängigkeit vom zu erwartenden Verschleiß unterschiedlich große Grundflächen aufweisen. Die konzentrischen Rillen sind so angeordnet, dass die Flächensegmente beispielsweise an den Punkten 1 bis 5 eine Grundfläche von 744 mm², 717 mm², 688 mm², 618 mm² und 504 mm² aufweisen. Die derart modifizierte Läppscheibe weist ein nahezu lineares Verschleißverhalten auf. Durch Variation der gegenseitigen Abstände der konzentrischen Rillen in Abhängigkeit vom gemessenen Verschleißprofil ist eine weitere Optimierung der Arbeitsfläche hinsichtlich eines homogenen Verschleißverhaltens möglich.As in the comparative example, lapping disks with radial and concentrically arranged circular grooves are used 8a respectively. 8b (as in 2 shown) used. In contrast to Comparative Example 2, the distance between the circular grooves 8b chosen so that the surface elements 9 have different sized base areas depending on their radial position depending on the expected wear. The concentric grooves are arranged in such a way that the surface segments have a base area of 744 mm ² , 717 mm ² , 688 mm ² , 618 mm ² and 504 mm ² at points 1 to 5, for example. The lapping disk modified in this way has an almost linear wear behavior. By varying the mutual spacing of the concentric grooves depending on the measured wear profile, a further optimization of the work surface with regard to a homogeneous wear behavior is possible.

Claims

Tool, which are each characterized by a position on the work surface and a base surface with a substantially planar working surface for the material-removing machining of disc-shaped workpieces, the working surface is divided by a plurality of intersecting grooves into surface elements, characterized in that it is in itself the grooves are a plurality of radially extending and a plurality of concentrically arranged circular grooves and that there is a connection between a determined wear profile on the one hand and the base area and the position of the surface element on the other.

Tool according to claim 1, characterized in that all grooves have the same constant width.

Tool according to one of claims 1 to 2, characterized in that that the surface elements in Areas with a comparatively high expected wear a comparatively large footprint and in areas with comparatively low expected wear a comparatively small footprint exhibit.

Tool according to claim 3, characterized in that the variation of the footprint of the surface elements by varying the mutual distances of the concentrically arranged circular Grooving is done.