DE2204491C3 - 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
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Halbleiterstäben, insbesondere Siliciumstäben in Scheiben von etwa 200 bis 1000 μπι Dicke mittels einer diamantbestückten Innenlochsäge, welche in ein Spannfutter gespannt ist das durch ein Luft-, Gas- oder Flüssigkeitspolster reibungsj>rm 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 Zustellungsmechanismus befestigt ist der außerdem in der Rotationsebene der Innenlochsäge beweglich ist die mit einer Meßsteuerung zur Einstellung der Schnittposition der Zustellvorrichtung 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 nachgeregelt wird und die starre Verbindung des Halbleiterstabes mit seinem Führungsfutter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wird.The present invention relates to a cutting device for cutting semiconductor rods, in particular silicon rods, into slices from about 200 to 1000 μπι thickness by means of a diamond-tipped inner diameter saw, which is clamped in a chuck that is frictional by an air, gas or liquid cushion is carried in a chuck bearing or runs in a roller bearing and has a non-positive connection Drive is set in rotation, the semiconductor rod on a perpendicular to the plane of rotation Inner diameter saw movable feed mechanism is also attached in the plane of rotation of the The inner diameter saw is movable with a measuring control for setting the cutting position of the feed 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 its guide chuck during the adjustment process the cutting position is released.
Derartige Schneidvorrichtungen sind bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 20 52 896 behandeltSuch 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 Z11Ti Erreichen der zulässigen Toleranzen von < 5 μ erforderlich machen.They deliver semiconductor wafers with a sufficient surface quality, but the deviations in thickness from the nominal value are too great due to the properties of the cutting and infeed mechanism listed below and require further work steps Z 11 Ti to achieve the permissible tolerances of <5 μ.
Eine bekannt gewordene Zustellangsart derartiger Schneidvorrichtungen mit Innenlochsägen ist eine Spindel über eine Freilaufeinrichtung mit einer Kolben-Zahnstangen-Ritzel-Anordnung um einen vorgegebenen 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.A well-known delivery type of this type Cutting devices with inner diameter saws is a spindle over a freewheel device with a piston-rack-and-pinion arrangement to rotate a predetermined angle and this rotary movement via a nut with which the guide chuck of the semiconductor rod coupled is to translate again into a linear movement running axially to the spindle.
Allein aus der Zaiil der verwendeten Übertragungsglieder geht schon hervor, daß die Zustellungsgenauigkeit ohne besondere Maßnahme nur in bestimmten, den geforderten Toleranzen nicht genügenden Grenzen erreichbar istJust from the number of transmission links used it can already be seen that the delivery accuracy without special measures only in certain, the The required tolerances cannot be achieved within sufficient limits
Sie kann insbesondere dann nicht erreicht werden, 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 Fertigungstoleranzen und den federnden Eigenschaften der Übertragungsglieder der Zustelleinrichtung führt der Unterschied der Reibungskoeffizienten bei Haft- und Gleitreibung der reibenden Verbindung zu Undefinierten, durch die Beschleunigungs- bzw. Trägheitskräfte hervorgerufene Ruhepositionen der Schneidstelle (slipstick). In particular, it cannot be achieved if the end of the Transmission chain, the semiconductor rod has a frictional connection with a guide chuck that is used to Fixation of the cutting position is used. Then in connection with the game or the manufacturing tolerances and the resilient properties of the transmission members of the delivery device lead to the difference the coefficient of friction with static and sliding friction of the frictional connection to undefined, Rest positions of the cutting point caused by the forces of acceleration or inertia (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 Bearbeitungsginge korrigiert werden müssen.further processing gees need to be corrected.
De 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 μιη zu erreichen.De 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 To achieve slice thickness <5 μm.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Schneiden von Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, mii einer Stärke von 200 bis 1000 μίτι aus Halbleiterstäben bis zu etwa 500 mm Länge die Dickenabweichungen vom Sollwert auf weniger als 5 μΐη zu reduzieren.The object of the present invention is, when cutting semiconductor wafers, in particular silicon wafers, with a strength of 200 to 1000 μίτι Semiconductor rods up to about 500 mm in length, the thickness deviations from the target value to less than 5 μΐη 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 SchnittstSrke des Innenlochsägeblattes vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Schnittposition unmittelbar am Halbleiterstab gemessen und in Abhängigkeit von der Differenz zwischen »Ist-« und »Soll-Wen« der Scheibendicke nachgeregelt wird und die starre Ve-bindung des Halbleiterstabes mit seinem Führungsfutter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wirdThis 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 slice thickness is readjusted and the rigid connection of the semiconductor rod with its guide chuck 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 Ober eine auf ihr laufenden Präzisionsmutter mit einem 0-Indikator verbunden ist, welcher über einen am zuzuschneidenden Halbleiterstab befestigten Meßarm die durch einen die Präzisionsspindel antreibenden Schrittmotor vorgegebene Schnittposition des Halbleiterstabes feststellt, daß der 0-Indikator 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 Führungsfutter 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 a 0 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 Meßvorrichtung die Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ermittelt und Ober eine elektronische Auswerteinrichtung der Vorschub der Präzisionsmeßspindel auf den Sollwert der Scheibendicke nachgestelltThe deviations of the slice thickness from its nominal value are measured by means of a measuring device determined and over an electronic evaluation device the advance of the precision measuring spindle on the The target value for the slice thickness has been readjusted
Eine weitere Ausbildung der Meßsieuerung besteht darin, daß die Präzisionsmeßspindel der Meßsteuerung durch eine kurze Präzisionsmikrometerschraube ersetzt ist die mit einer Mutter, die auf einer Hilfsspindel läuft, und einem 0-Indikator verbunden ist daß die Präzisionsmikrometerschraube über die Hilfsspindel und den mit ihr verbundenen 0-Indikator in die Ausgangsposition zur genauen Zustellung der Scheibendicke gebracht wird, und daß an dem am Halbleiterstab befestigten Meßarm ein zweiter 0-Indikator angebracht ist mit dessen Hilfe der Halbleiterstab in genaue Schnittposition eingeregelt wird, wobei mittels einer Meßeinrichtung gemessene Abweichungen der Scheibendicke der Halbleiterscheiben Ober einen die Präzisionsmikrometerschraube betätigenden Schrittmotor korrigiert werden. Die Meßeinrichtung zur Feststellung der Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ist z. B. eine toleranzanzeigende Grenzlehre.Another embodiment of the measuring system is that the precision measuring spindle of the measuring control replaced by a short precision micrometer screw with a nut that runs on an auxiliary spindle, and a 0 indicator is connected that the precision micrometer screw via the auxiliary spindle and the 0 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 0 indicator is attached to the measuring arm, with the help of which the semiconductor rod is in the exact cutting position is adjusted, with deviations in the slice thickness measured by means of a measuring device Semiconductor wafers On top of one the 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 weitere zeitfordernde und komplizierte Arbeitsgänge im Herstellungsprozeß erspart werden und der Prozeß einen höheren Automatisierungsgrad erreichtWith this measuring device, the advantages are achieved that with a good surface quality Semiconductor wafers, the thickness deviations below 5 μπι lie, whereby further time-consuming and complicated operations are saved in the manufacturing process and the process achieves a higher degree of automation
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 of the measuring spindle, which does not have to transmit any forces, or the micrometer screw of the further training be taken over. Commercially available feed devices can therefore be used for the feed mechanism and the measurement control can be used.
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. Figure 1 shows schematically the part of the cutting device which is concerned 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 1, das Führungsfutter 2, der Schlitten 3, die Einstelispindel 5 mit Laufmutter 4 und Zustellvorrichtung 6 sind mit dem die Innenlochsäge tragenden Futter 17 und dem FutteiÄ-ger 18 Teile der Vorrichtung, wie sie herkömmlich istThe semiconductor rod 1, the guide chuck 2, the Slide 3, the adjusting spindle 5 with traveling nut 4 and Infeed device 6 with the chuck 17 carrying the inner diameter saw and the lining 18 parts of the Device as it is conventional
Erfindungsgemäß ist an den Schlitten 3 der Zustelleinrichtung ein Meßarm 7 für die Meßsteu^rung angebracht, der zur Einstellung der genauen Schnittposition ve· wendet wird.According to the invention, a measuring arm 7 for measuring control is attached to the carriage 3 of the delivery device attached to set the exact cutting position is used.
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 Präzisionsmutter 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 0-lndikator 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 Halbleiterstab in Schnittposition gebracht ist welche durch den O-Indikator auf etwa 1 μπι genau einreguliert werden kann.With the help of a precision measuring spindle 8, which is driven by a stepping motor 12, and about the same The length of the semiconductor rod to be sawed or the guide spindle is a precision nut 9, which on the spindle 8 runs shifted in the longitudinal direction of the semiconductor rod 1 by the amount that the semiconductor wafer thickness 16 and the cutting width of the inner diameter saw blade 27 corresponds to Ein with the precision nut 9 Rigidly connected 0 indicator 10 works on the measuring arm 7 and uses an electronic one Evaluator 11, the motor 26 of the delivery device 6 and thus, via the adjusting spindle 5 and the traveling nut 4, the semiconductor rod 1 in motion until the semiconductor rod is brought into cutting position which are regulated by the O indicator to about 1 μm can.
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 Halbletterstab 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 Führungsfutter bewegen kann und ein slip-stick ausgeschaltet wirdIt 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 half letter stick 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 chuck and a slip-stick is turned off
Nach Erreichen der Schnittposition wird die starre Verbindung des Führungsfutters mit dem Halbleiterstab wiederhergestellt und damit der Stab in Schnittposition arretiert.After the cutting position has been reached, the guide chuck is rigidly connected to the semiconductor rod restored and the rod in the cutting position locked.
Eventuelle Abweichungen von der Soll-Dicke der Halbleiterscheiben 16 durch Anutzung der Innenlochsäge und anderer mechanischer Einflüsse werden durch eine toleranzanzei<?ende Grenzwertlehre 15 mit elektronischer Auswerteinrichtung erfaßt und die Einstellung der Schnittpösition über Schrittmotor 12 der Meßspindel 8 der Meßsteuerung korrigiertPossible deviations from the nominal thickness of the semiconductor wafers 16 due to the use of the inner diameter saw and other mechanical influences are controlled by a tolerance-indicating limit value gauge 15 with electronic Evaluation device 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 μ·?.. Hierbei ist die Meßspindel, die keine Kräfte zu übertragen 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 μ ·? .. Here is the measuring spindle that has no forces to transmit, is designed as a precision spindle 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 Präzisionsmeßspindel 8 nach F i g. 1, 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 spindle 8 according to FIG. 1, with which the absolute dimension of the pane thickness was set, has been replaced by an auxiliary spindle 20 on which a traveling nut 21 runs, which with the micrometer screw 22 and an O indicator 24 is rigidly connected.
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 Hiifsspindel 20, die etwa gleich π lang wie der Halbleiterstab bzw. die Zustellspindel ist, und Verfahren der Laufmutter 21 wird die Mikrometerschraube in Ausgangsposition des EinstellvorgangesBy operating the auxiliary spindle 20, which is approximately equal to π long as the semiconductor rod or the feed spindle is, and the movement of the traveling nut 21 becomes the micrometer screw in the starting position of the setting process
mittels des mit ihr verbundenen O-Indikators 24 2η ermöglicht wird, indem dieser den »Nuli«-Punkt bein Berühren seines Fühlers mit dem Meßarm 7 bildet.by means of the associated O indicator 24 2η is made possible by the fact that it forms the "nuli" point when its probe touches the measuring arm 7.
Geringfügige Abweichungen z. B. bis zu etwa 10 μη können im Auswerter 11 elektronisch berücksichtig werden.Minor deviations z. B. up to about 10 μη can be taken into account electronically in the evaluator 11.
Anschließend wird der Halbleiterstab 1 über desset Einstellmechanismus 6 in Schnittposition gefahren, dii mit einer Genauigkeit von etwa 1 μπι erreicht ist, sobalc der Fühler des O-Indikators 23 die Mikrometerschrauhx 22 berührt.The semiconductor rod 1 is then moved into the cutting position by means of its setting mechanism 6, ie is reached with an accuracy of about 1 μπι, sobalc the sensor of the O indicator 23 is the micrometer screw 22 touched.
Hierbei werden die Dickenabweichungen der Schei ben, die infolge der Abnützung des Innenlochsägeblat tes und anderer mechanischer Einflüsse, z. B. de: Antriebs entstehen und über eine toleranzanzeigendt Grenzwertlehre 15 erfaßt werden, Ober den Schrittmo tor 25 der Mikrometerschraube ausreguliert.Here, the thickness deviations of the discs, which are caused by the wear and tear of the inner diameter saw blade tes and other mechanical influences, e.g. B. de: Drive arise and have a tolerance indicating Limit gauge 15 are detected, over the stepping motor 25 regulated out of the micrometer screw.
Bei dieser letzten Ausbildung der Meßsteuerung kant die erforderliche Genauigkeit der Scheibendicke durclIn this last training of the measuring control, the required accuracy of the slice thickness can be achieved
werden.will.
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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 |