DE2204491B2 - Measurement control of a silicon saw via an auxiliary spindle - Google Patents
Measurement control of a silicon saw via an auxiliary spindleInfo
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Description
ο richtung zum Schneiden von Halbleiterstäben, insbesondere Siüciumstäben in Scheiben von etwa 200 bis 1000 μτα Dicke mittels einer diamantbestückten Innenlochsäge, weiche in ein Spannfutter gespannt ist, das durch ein Luft-, Gas- odor Flüssigkeitspolster reibungs-ο Direction for cutting semiconductor rods, in particular silicon rods in slices of about 200 to 1000 μτα thickness by means of a diamond-tipped inner diameter saw, which is clamped in a chuck, which is frictional by an air, gas or liquid cushion
is arm in einem Spannfutterlager getragen wird oder in einem Wälzlager läuft und über einen kraftschlüssigen Antrieb in Rotation versetzt wird, wobei der Halbleiterstab auf einem senkrecht zur Rotationsebene der Innenlochsäge beweglichen Zustellungsrntchanismus befestigt ist, der außerdem in der Rotationsebene der Innenlochsäge beweglich ist, die mit einer Meßsteuerung zur Einstellung der Schniilposiiiun der Zuteilvorrichtung des Halbleiterstabes in Abhängigkeit von der Dicke der Halbleiterscheiben und der Schnittstärke des Innenlochsägeblattes versehen ist, mit deren Hilfe die Schnittposition unmittelbar am Halbleiterstab gemessen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen »Ist«- und »Soll-Wert« der Scheibendicke nachge'regelt wird und die starre Verbindung des Halbleiterstabes mitis poorly carried in a chuck bearing or in runs in a roller bearing and is set in rotation via a non-positive drive, whereby the semiconductor rod on a feed mechanism that is movable perpendicular to the plane of rotation of the inner diameter saw is attached, which is also movable in the plane of rotation of the inner diameter saw with a measuring control for setting the Schniilposiiiun of the allocation device of the semiconductor rod as a function of the thickness of the semiconductor wafers and the cutting thickness of the Inner hole saw blade is provided, with the help of which the cutting position is measured directly on the semiconductor rod and readjusted depending on the difference between the "actual" and "target value" of the slice thickness and the rigid connection of the semiconductor rod with
JO seinem Führungsfutter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wird.JO its guide chuck is released during the adjustment process of the cutting position.
Derartige Schneidvorrichtungen sind bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 20 52 896 behandelt.Such cutting devices are known and z. B. in German Offenlegungsschrift 20 52 896 treated.
Sie liefern Halbleiterscheiben ausreichender Oberflächengüte, deren Dickenabweichungen vom Sollwert aber infolge der nachstehend aufgeführten Eigenschaften des Schneid- und Zustellungsmechanismus zu groß sind und weitere Arbeitsgänge zum Erreichen derThey deliver semiconductor wafers of sufficient surface quality, the thickness of which deviates from the nominal value but too large due to the properties of the cutting and infeed mechanism listed below and other operations to achieve the
■to zulässigen Toleranzen von ■-: 5 μ t.-forderlich machen.■ to permissible tolerances of ■ -: make 5 μ t.
Eine bekannt gewordene Zustellungsart derartiger Schneidvorrichtungen mit Inncnlochsägen ist, eine Spindel über eine Freilaufeinrichtung mit einer Kolben-Zahnstangen-Ritzel-Anordnung um einen vorgegebe-One type of infeed of such cutting devices with inner hole saws that has become known is a Spindle via a freewheel device with a piston-rack-and-pinion arrangement around a given
■f) nen Winkel zu drehen und diese Drehbewegung über
eine Mutter, mit der das Führungsfutter des Halbleiterstabes gekoppelt ist, wieder in eine geradlinige, axial zur
Spindel verlaufenden Bewegung zu übersetzen.
Allein aus der Zahl der verwendeten Übertragungs-■ f) to rotate an angle and to translate this rotary movement via a nut, with which the guide chuck of the semiconductor rod is coupled, back into a linear movement running axially to the spindle.
Just from the number of transmission
w glieder geht schon hervor, daß die Zustellungsgenauigkeit
ohne besondere Maßnahme nur in bestimmten, den geforderten Toleranzen nicht genügenden Grenzen
erreichbar ist.
Sie kann insbesondere dann nicht erreicht werden,It can already be seen that, without special measures, the infeed accuracy can only be achieved within certain limits that do not meet the required tolerances.
In particular, it cannot be achieved
■>r> wenn zur Ausschaltung des »Spieles« das Ende der Übertragungskette, der Halbleiterstab über eine reibende Verbindung mit einem Führungsfutter, das zur Fixierung der Schnittposition dient, verbunden ist. Dann in Verbindung mit dem Spiel bzw. den Fertigungstole-■> r > if the end of the transmission chain, the semiconductor rod, is connected via a friction connection to a guide chuck which is used to fix the cutting position to eliminate the »play«. Then in connection with the game or the manufacturing
w> ranzen und den federnden Eigenschaften der Übertragungsglieder der Zustelleinrichtung führt der Unterschied der Reibungskoeffizienten bei Haft- und Gleitreibung der reibenden Verbindung zu Undefinierten, durcii die Beschleunigungs- bzw. Trägheitskräftc w> tolerances and the resilient properties of the transmission links of the feed device performs the difference in the coefficient of friction at static and dynamic friction of rubbing compound to undefined, durcii the acceleration or Trägheitskräftc
hl hervorgerufene Ruhepositioncn der Schneidstelle (slipstick). hl caused rest positions of the cutting point (slipstick).
Diese Einflußgrößen führen zu Dickenabweichungen, die über den geforderten Toleranzen liegen und durchThese influencing variables lead to thickness deviations that are above the required tolerances and through
weitere Bearbeitungsgänge korrigiert werden müssen.further processing steps need to be corrected.
Pa das Schneidprinzip mit diamantbestückter Innenlochsäge weiters eine gewisse Toleranz der Schnittstärke infolge Abnutzung der Säge erwarten läßt, muß die Zustellung von ihrer Mechanik her mit einer Toleranz von nur etwa 1 μπι erfolgen, um eine Toleranz der Scheibendicke < 5 μπι zu erreichen,Pa the cutting principle with a diamond-tipped inner diameter saw Furthermore, a certain tolerance of the cutting thickness can be expected as a result of wear and tear on the saw In terms of their mechanics, delivery takes place with a tolerance of only about 1 μπι to a tolerance of the Pane thickness <5 μπι to achieve,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Schneiden von Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, mit einer Stärke von 200 bis 1000 μπι aus Halbleiterstäben bis zu etwa 500 mm Länge die Dickenabweichungen vom Sollwert auf weniger als 5 μπι zu reduzieren.The object of the present invention is, when cutting semiconductor wafers, in particular silicon wafers, with a strength of 200 to 1000 μπι from Semiconductor rods up to about 500 mm in length, the thickness deviations from the target value to less than 5 μπι to reduce.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Meßsteuerung zur Einstellung der Schnittposition der Zustellvorrichtung des Halbleiterstabes in Abhängigkeit von der Dicke der Halbleiterscheiben und der Schnittstärke des Innenlochsägeblattes vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Schnittposition unmittelbar am Halbleiterstab gemessen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen »Ist-« und »Soll-Wert« der Scheibendicke nachgeregelt wird und die starre Verbindung des Halbleiterstabes mit seinem Fuhrungsiitter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wird.This object is achieved in that a measuring control for setting the cutting position of the Feed device of the semiconductor rod depending on the thickness of the semiconductor wafers and the Cutting thickness of the inner diameter saw blade is provided, with the help of which the cutting position is measured directly on the semiconductor rod and as a function of the Difference between the »actual« and »target value« of the pane thickness is readjusted and the rigid connection of the semiconductor rod with its Fuhrungsiitter during the adjustment process of the cutting position is solved.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsteuerung aus einer Präzisionsmeßspindel von gleicher Länge wie die Zustellspindel der Schneidvorrichtung besteht und über eine auf ihr laufenden Präzistonsmutter mit einem O-Indikator verbunden ist, welcher über einen am zuzuschneidenden Halbleiterstab befestigten Meßarm die durch einen die Präzisionsspindel antreibenden Schrittmotor vorgegebene Schnittposiüon des Halbleiterstabes feststellt, daß der 0-lndikator Ober eine elektronische Auswerteinrichtung mit dem Motor der Zustellspindel und dem Lösungsmechanismus der starren Verbindung des den Halbleiterstab tragenden Schlittens mit seinem Führungsfutter verbunden ist und diese in Schnittposition einregelt, während die starre Verbindung des den Halbleiterstab tragenden Schlittens mit seinem lührungsfutter gelöst istIt is characterized in that the measurement control consists of a precision measuring spindle of the same length as the feed spindle of the cutting device and is connected to an O indicator via a precision nut running on it, which via an am The measuring arm to be cut to size is attached to the measuring arm which drives the precision spindle Stepping motor predetermined cutting position of the semiconductor rod determines that the 0 indicator is above a electronic evaluation device with the motor of the feed spindle and the release mechanism of the rigid connection of the carriage carrying the semiconductor rod is connected to its guide chuck and regulates this in the cutting position, while the rigid connection of the carriage carrying the semiconductor rod is solved with its guide chuck
Dabei werden mittels einer Mc:ßvorrichtung die Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ermittelt und über eine elektronische Auswerteinrichtung der Vorschub der Präzisionsmeßspindel auf den Sollwert der Scheibendicke nachgestelltThe deviations of the slice thickness from its target value are determined by means of a Mc: ß device determined and the advance of the precision measuring spindle on the via an electronic evaluation device The target value for the slice thickness has been readjusted
Eine voitere Ausbildung der Meßsteuerung besteht darin, daß die Präzisionsmeßspindel der Meßsteuerung durch eine kurze Präzisionsmikrometerschraube ersetzt ist, die mit einer Mutter, die auf einer Hilfsspindel läuft, und einem O-Indikator verbunden ist,daß die Präzisionsmikrometerschraube über die Hilfsspindel und den mit ihr verbundenen O-Indikator in die Ausgangsposition zur genauen Zustellung der Scheibendicke gebracht wird, und daß an dem am Halbleiterstab befestigten Meßarm ein zweiter O-Indikator angebracht ist, mit dessen Hilfe der Halbleiterstab in genaue Schnittposition eingeregelt wird, wobei mittels einer Meßeinrichtung gemessene Abweichungen der Scheibendicke der Halbleiterscheiben über einen die Präzisionsmikrometerschraube betätigenden Schrittmotor korrigiert werden. Die Meßeinrichtung zur Feststellung der Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ist z. B. eine toleranzanzeigende Grenzlehre.There is a previous embodiment of the measurement control in that the precision measuring spindle of the measuring control is replaced by a short precision micrometer screw is that with a nut that runs on an auxiliary spindle, and an O indicator is connected that the precision micrometer screw via the auxiliary spindle and the O indicator connected to it to the starting position is brought to the exact delivery of the wafer thickness, and that attached to the semiconductor rod A second O-indicator is attached to the measuring arm, with the aid of which the semiconductor rod is regulated in the exact cutting position, with the aid of a measuring device Measured deviations in the wafer thickness of the semiconductor wafers via a precision micrometer screw actuating stepper motor must be corrected. The measuring device for determining the Deviations of the slice thickness from their nominal value is z. B. a tolerance-indicating limit gauge.
Mit dieser Meßeinrichtung werden die Vorteile erzielt, daß bei einer guten Oberflächengüte der Halbleiterscheiben die Dickenabweichungen unter 5 μπι liegen, wodurch weitert /eitfordernde und komplizierteWith this measuring device, the advantages are achieved that with a good surface quality Semiconductor wafers, the thickness deviations are below 5 μm, which further / demanding and complicated
ίοίο
Arbeitsgänge im Herstellungsprozeß erspart werden und der Prozeß einen höheren Automatisierungsgrad erreichtOperations in the manufacturing process can be saved and the process has a higher degree of automation achieved
Außerdem werden an die Zustellungsspindel keine Präzisionsforderungen gestellt, da diese Forderungen von der Meßspindel, die keine Kräfte zu übertragen hat, oder der Mikrometerschraube der weiteren Ausbildung übernommen werden. Es können deshalb handelsübliche Vorschubeinrichtungen für den Zustellmechanismus und die Meßsteuerung verwendet werden.In addition, no precision requirements are made of the infeed spindle, since these requirements from the measuring spindle, which does not have to transmit any forces, or the micrometer screw of further training. It can therefore be commercially available Feed devices are used for the feed mechanism and the measuring control.
Die Erfindung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele der Meßsteuerung in F i g. 1 und 2 näher erläutert InThe invention is now illustrated in FIG. 1 and 2 explained in more detail In
F i g. 1 ist der Teil der Schneidvorrichtung schematisch dargestellt der von der Erfindung betroffen wird.F i g. 1 is the part of the cutting device schematically shown which is affected by the invention.
F i g. 2 stellt eine weitere Ausbildung der Erfindung dar.F i g. 2 illustrates a further embodiment of the invention.
Der Halbleiterstab t, das Führungsfutter 2, der Schlitten 3, die Einstellspindel 5 mit Laufmutter 4 und Zustellvorrichtung 6 sind mit dem die Innenlochsäge tragenden Futter 17 und dem Futfrlager 18 Teile der Vorrichtung, wie sie herkömmlich ist.The semiconductor rod t, the guide chuck 2, the slide 3, the adjusting spindle 5 with traveling nut 4 and Infeed device 6 are with the inner diameter saw carrying chuck 17 and the feed bearing 18 parts of the Device as it is conventional.
Erfindungsgemäß ist an den Schlitten 3 der Zustelleinrichtung ein Meßarm 7 für die Meßsteuerung angebracht, der zur Einstellung der genauen Schnittposition "erwendet wird.According to the invention, a measuring arm 7 for the measuring control is on the carriage 3 of the delivery device attached, which is used to set the exact cutting position ".
Mit Hilfe einer Präzisionsmeßspindel 8, die von einem Schrittmotor 12 angetrieben wird, und etwa die gleiche Länge wie der zu sägende Halbleiterstab bzw. die Führungsspindel hat, wird eine Präzkionsmutter 9, die auf der Spindel 8 läuft, um den Betrag in Längsrichtung des Halbleiterstabes 1 verschoben, der der Halbleiterscheibendicke 16 und der Schnittbreite des Innenlochsägeblattes 27 entspricht Ein mit der Präzisionsmutter 9 starr verbundener O-Indikator 10 arbeitet auf dem Meßarm 7 und setzt über einen elektronischen Auswerter 11 den Motor 26 der Zustelleinrichtung 6 und damit über die Einstellspindel 5 und die Laufmutter 4 den Halbleiterstab 1 in Bewegung bis der Halbteiterstab in Schnittposition gebracht ist, welche durch den O-Indikator auf etwa 1 μπι genau einreguliert werden kern.With the help of a precision measuring spindle 8, which is of a Stepping motor 12 is driven, and about the same length as the semiconductor rod to be sawed or the Lead screw has a precision nut 9, which runs on the spindle 8, by the amount in the longitudinal direction of the semiconductor rod 1 displaced, that of the semiconductor wafer thickness 16 and the cutting width of the inner diameter saw blade 27 corresponds to an O-indicator 10 that is rigidly connected to the precision nut 9 and works on the Measuring arm 7 and sets the motor 26 of the feed device 6 and via an electronic evaluator 11 thus, via the adjusting spindle 5 and the traveling nut 4, the semiconductor rod 1 in motion until the half-conductor rod is brought into cutting position, which are regulated precisely by the O indicator to about 1 μπι core.
Vorausgesetzt ist dabei weiters, daß über den elektronischen Auswerter 11 und eine das Führungsfutter 2 lösende Vorrichtung 14 die starre Verbindung des Führungsfutters 2 mit dem den Halbleiterstab 1 tragenden Schlitten 3 für die Dauer des Einstellvorgang gelöst ist, (in F i g. 1 durch Doppelpfeile angedeutet) so daß sich der Schlitten 3 mit Halbleiterstab 1 frei im Führungsmittel- bewegen kann und ein slip-stick ausgeschaltet wird.It is also a prerequisite that the guide chuck via the electronic evaluator 11 and one 2 releasing device 14, the rigid connection of the guide chuck 2 with the semiconductor rod 1 supporting slide 3 is released for the duration of the adjustment process (indicated by double arrows in FIG. 1) that the carriage 3 with the semiconductor rod 1 can move freely in the guide means and a slip-stick is turned off.
Nach Erreichen der Schnittposition wird die starre Verbindung des Führungsfutters mit dem Halbleiterstab wieHerhergestellt und damit der Stab in Schnittposition arretiert.After the cutting position has been reached, the guide chuck is rigidly connected to the semiconductor rod as manufactured and thus the rod is locked in the cutting position.
Eventuelle Abweichungen von der Soll-Dicke der Halbleiterscheiben 16 durch Anutzung der innenlochsäge und anderer mechanischer Einflüsse werden durch eine toleranzanzeigende Grenzwertlehre 15 mit elektronischer Auswjrteinrichtung erfaßt und die Einstellung der Schnittposition über Schrittmotor 12 der Meßspindel 8 der Meßsteuerung korrigiert.Possible deviations from the nominal thickness of the semiconductor wafers 16 due to the use of the inner diameter saw and other mechanical influences are through a tolerance-indicating limit gauge 15 with electronic Ausjrteinrichtung detected and the setting of the cutting position via stepper motor 12 of the Measuring spindle 8 of the measuring control corrected.
Die mit dieser Meßsteuerung erreichbaren Dickenabweichungen liegen entsprechend der Aufgabe der Erfindung unter 5 μπι. Hierbei ist die Meßspindel, die keine Kräfte zu üi/ertragen hat, als Präzisionsspindel ausgebildet und liefert das Einstellmaß als absolutes Maß und ist deshalb relativ aufwendig.The thickness deviations that can be achieved with this measuring control correspond to the task of Invention under 5 μπι. Here is the measuring spindle that has no strength to endure as a precision spindle designed and provides the setting dimension as an absolute measure and is therefore relatively expensive.
In Fig.2 ist ein Teil aus Fig. 1 hervorgehoben, der gegenüber der anhand der F i g. 1 erläuterten Meßsteuerung den wesentlichen Vorteil bringt, daß das Zustellungsmaß als relatives Maß vorgegeben wird und über einen Meßkopf 22, der aus einer Präzisionsmikrometerschraube besteht, eine korrigierbare absolute Einstellung der Schnittposition einstellbar ist. Dabei ist die Präzisionsmeßspinde! 8 nach Fig. I, mit welcher das absolute Maß der Scheibendicke eingestellt wurde, durch eine Hilfspindel 20 ersetzt worden, auf der eine Laufmutter 21 läuft, die mit der Mikrometerschraube 22 und einem O-Indikator 24 starr verbunden ist.In Fig.2, a part of Fig. 1 is highlighted, the compared to the one based on FIG. 1 has the essential advantage that the Infeed dimension is specified as a relative dimension and via a measuring head 22, which consists of a precision micrometer screw exists, a correctable absolute setting of the cutting position can be set. It is the precision measuring lockers! 8 according to Fig. I, with which the absolute measure of the disc thickness was set, has been replaced by an auxiliary spindle 20, on the one Running nut 21 runs, which is rigidly connected to the micrometer screw 22 and an O-indicator 24.
Ein weiterer O-Indikator 23 ist mit dem Meßarm 7 starr verbunden.Another O indicator 23 is rigidly connected to the measuring arm 7.
Durch Betätigen der Hilfsspindel 20, die etwa gleich lang wie der Halbleiterstab bzw. die Zustellspindel ist.
und Verfahren der Laufmutter 21 wird die Mikrometerschraube in Ausgangsposition des Einstellvorganges
gefahren, v?
mittels desBy actuating the auxiliary spindle 20, which is approximately the same length as the semiconductor rod or the feed spindle. and moving the traveling nut 21, the micrometer screw is moved to the starting position of the setting process, v?
by means of the
s stif eine Genauigkeit "on ?>m l Jim mit ihr verbundenen O-Indikators 24 ermöglicht wird, indem dieser den »Null«-Punkt beim Berühren seines Fühlers mit dem Meßarm 7 bildet.s stif an accuracy "on?> m l Jim with it connected O-indicator 24 is made possible by this the "zero" point at Touching his probe with the measuring arm 7 forms.
Geringfügige Abweichungen z. B. bis zu etwa 10 μπι können im Auswerter 11 elektronisch berücksichtigt werden.Minor deviations z. B. up to about 10 μπι can be taken into account electronically in the evaluator 11.
Anschließend wird der Halbleiterstab 1 über dessen Einstellmechanismus 6 in Schnittposition gefahren, die mit einer Genauigkeit von etwa I μπι erreicht ist, sobald der Fühler des 0-lndikators 23 die Mikrometerschraube 22 berührtThe semiconductor rod 1 is then moved into the cutting position via its adjustment mechanism 6, the is reached with an accuracy of about I μπι as soon as the probe of the 0 indicator 23 is the micrometer screw 22 touched
Hierbei werden die Dickenabweichungen der Scheiben, die infolge der Abnützung des Innenlochsägeblattes und anderer mechanischer Einflüsse, z. B. des Antriebs entstehen und über eine toleranzanzeigende Grenzwertlehre 15 erfaßt werden, über den Schrittmotor 25 der Mikrometerschraube ausreguliert.Here, the thickness deviations of the discs, which are due to the wear and tear of the inner diameter saw blade and other mechanical influences, e.g. B. the drive and a tolerance indicating Limit gauge 15 are detected, regulated by the stepping motor 25 of the micrometer screw.
Bei dieser letzten Ausbildung der Meßsteuerung kann die erforderliche Genauigkeit der Scheibendicke durch den Einsatz normaler Werkzeuge und Lehren erreicht werden.In this last embodiment of the measuring control, the required accuracy of the slice thickness can be achieved the use of normal tools and gauges can be achieved.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |