ITRM940495A1 - "procedimento per la levigatura dello spigolo di fette di semiconduttori". - Google Patents
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Abstract
L'invenzione riguarda un procedimento per la levigatura dello spigolo di fette di semiconduttori, eventualmente anche nell'intaglio di una fetta di semiconduttore, nel qual caso un panno compressibile, diamantato come superficie di lavoro di un utensile di lucidatura, viene pressato con una determinata forza contro lo spigolo di una fetta di semiconduttore e la fetta di semiconduttore e, oppure la superficie di lavoro eseguono un movimento di rotazione.
Description
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:
"PROCEDIMENTO PER LA LEVIGATURA DELLO SPIGOLO DI FETTE DI SEMICONDUTTORI"
DESCRIZIONE
L'invenzione riguarda un procedimento per la levigatura dello spigolo di fette di semiconduttori in congiunzione con un arrotondamento di spigolo mediante molatura con grano abrasivo legato.
Gli spigoli delle fette di semiconduttori vengono usualmente sovramolati dopo la separazione della fetta dal monocristallo cilindrico molato, nel qual caso vengono eliminate scheggiature e danneggiamenti nel cristallo. Ulteriori scopi di questo arrotondamento dello spigolo sono di dotare le fette di semiconduttori di un profilo di spigolo definito e di produrre una superficie dello spigolo il più possibile piana e resistente. Con la riduzione della rugosità degli spigoli delle fette si può evitare che già con limitata applicazione brusca del carico si pervenga a scheggiature e che sulla superficie degli spigoli si possano fissare particelle le quali agiscono in maniera disturbante nell'ulteriore decorso delle lavorazione delle fette per formare elementi strutturali elettronici.
La superficie di lavoro degli utensili di molatura meccanici usualmente impiegati è costituita da un materiale di supporto, rigido incompressibile nel quale è saldamente legato il grado diamantato. Per la molatura del contorno desiderato dello spigolo delle fette, la forma della superficie di lavoro deve corrispondere ad una sformatura di questo contorno. Nel brevetto US-4.344.260 è descritto un procedimento per l'arrotondamento dello spigolo di fette di semiconduttori per molatura.
Dopo un arrotondamento dello spigolo per molatura degli spigoli delle fette, rimane una determinata rugosità minima della superficie dello spìgolo. Inoltre non si può evitare che la molatura provochi un danneggiamento (damage) del reticolo cristallino fino alla profondità di alcuni μm.
Usualmente in collegamento all'arrotondamento dello spigolo viene asportato, con l'aiuto di un agente di attacco chimico, tanto materiale che le zone dei cristalli danneggiate vengano allontanate insieme. Una levigatura sufficiente dello spigolo non viene però raggiunta mediante il trattamento per attacco chimico.
Perciò si è trascurato di lucidare e in tal caso di levigare per via chimica-meccanica gli spigoli di fette di semiconduttori già molati secondo un procedimento convenzionale ed eventualmente in congiunzione chimicamente attaccati. Con questo tipo del trattamento, con immissione di un agente di attacco chimico che agisce chimicamente, un panno di lucidatura viene pressato sullo spigolo di una fetta di semiconduttore che ruota centrica.
La levigatura chimica-meccanica degli spigoli delle fette ha lo svantaggio che la asportazione del materiale ha luogo soltanto con regime molto limitato e corrispondentemente sono necessari lunghi tempi di trattamento per fetta di semiconduttore.
E' sfavorevole inoltre il fatto che l'agente di attacco chimico impiegato può capitare involontariamente su una delle due superfici laterali della fetta di semiconduttori e ivi può provocare corrosioni superficiali non desiderate.
Nella zona marginale delle fette di semiconduttori sono frequentemente inserite per molatura marcature in forma di intaglio, le quali facilitano il posizionamento della fetta di semiconduttore e possono dare spiegazione sull'orientamento dei cristalli. Queste marcature sono note sotto la denominazione intaglio. Per la levigatura dello spigolo della fetta di semiconduttore nell'intaglio non vi è ancora alcuna soluzione soddisfacente.
Il compito dell'invenzione consisteva pertanto nel fatto di indicare un procedimento, con il quale gli spigoli molati di una fetta di semiconduttore potessero venire levigati, eventualmente anche nell'intaglio, senza che comparissero gli svantaggi nominati.
Il compito viene risolto mediante un procedimento per la levigatura dello spigolo di fette di semiconduttori, eventualmente anche nell'intaglio di una fetta di semiconduttori il quale è caratterizzato dal fatto che un panno compressibile diamantato, come superficie di lavoro di un utensile di lucidatura, viene pressato con una determinata forza contro lo spigolo di una fetta di semiconduttore e la fetta di semiconduttore e, oppure la superficie di lavoro eseguono un movimento di rotazione. Panni diamantati sono noti. Essi vengono offerti con differenti grani diamantati da 0,25 fino a 30 μm. Inoltre è già noto di incollare panni diamantati su dischi per lappatura e di impiegarli per la lucidatura di utensili duri e fragili di grandi superfici costituiti da ceramica contenente ossidi e non contenenti ossidi, acciaio indurito oppure metalli non ferrosi (Industrie Diamanten Rundschau 3/92, pagine 115-117).
E' stato ora sviluppato un procedimento di lucidatura con il quale, con l'impiego di panni diamantati, possono venire levigati spigoli già molati di fette di semiconduttori con una qualità che arriva al risultato di lucidatura con lucidatura chimica-meccanica. Inoltre il procedimento è anche idoneo per la levigatura dello spigolo nell'intaglio della fetta di semiconduttore.
Per la migliore comprensione dell'invenzione, il procedimento viene illustrato più dettagliatamente di seguito a fronte di due figure. La figura 1 mostra schematicamente la vista laterale e la figura 2 una vista dall'alto della disposizione dell'utensile e della fetta di semiconduttore durante il procedimento secondo l 'invenzione.
Per la levigatura dello spigolo la fetta (1) di semiconduttore viene fissata su un supporto piano per fette, un cosiddetto portapezzo (2). Lo spigolo (3) della fetta di semiconduttore sporge oltre il bordo del portapezzo, così che esso è liberamente accessibile per l'utensile di lucidatura. La superficie di lavoro (4) dell'utensile di lucidatura è un panno diamantato con un grano diamantato di preferibilmente 1 fino a 6 μm .
L'utensile per la levigatura dello spigolo della fetta nell'intaglio (5) possiede preferibilmente un disco di circolazione (7), coperto con il panno diamantato, che ruota intorno all'asse di rotazione (6). Il panno diamantato così teso, incollato oppure fissato in modo diverso sul disco di circolazione, in maniera tale che esso copra l'intero perimetro e almeno una parte delle superfici laterali del disco di circolazione. Il panno è inoltre profilato in maniera tale che la sezione del disco di circolazione ricoperto con il panno nella zona del bordo del disco di circolazione presenta almeno approssimativamente la forma della intaccatura della fetta di semiconduttore che forma l'intaglio (5). Per la levigatura dello spigolo nell'intaglio, il disco di circolazione che ruota centrico viene introdotto con il suo perimetro nell'intaglio della fetta di semiconduttore ferma e pressato con una forza determinata contro lo spigolo della fetta di semiconduttore. In tal caso le superfici laterali della fetta di semiconduttore e del disco di circolazione stanno l'una all'aletta in un angolo di 90°. La forza di pressione viene trasferita in modo preferito pneumaticamente oppure attraverso una molla. Eventualmente è anche sufficiente se l'utensile preme con il suo peso proprio contro lo spigolo della fetta di semiconduttore. Per assicurare che lo spigolo della fetta di semiconduttore nell'intaglio venga preso completamente dalla superficie di lavoro dell'utensile di lucidatura, è opportuno prevedere un altro asse di rotazione (8) parallelo alla superficie della fetta del semiconduttore e innalzare a abbassare un pò il disco di circolazione che ruota in un moto pendolare intorno a questo asse di rotazione.
Fondamentalmente un disco di circolazione con una superficie di lavoro piana, costituito da un panno diamantato, può venire impiegato anche per la levigatura allo spigolo di una fetta di semiconduttori all'esterno dell'intaglio. Supposto per questo è in ogni caso il fatto che la fetta di semiconduttore ruoti quando il disco di circolazione viene pressato con il suo perimetro contro lo spigolo della fetta di semiconduttore.
Per questo scopo preferibilmente si leviga però con un utensile di lucidatura, il quale presenta le caratteristiche mostrate nelle figure e descritte di seguito. Questo utensile di lucidatura è costituito sostanzialmente da un mandrino (10) girevole intorno all'asse (9) con una superficie frontale piana allargata a forma di tromba. Su questa superficie frontale viene incollato, teso oppure fissato diversamente il panno diamantato. Esso forma la superficie di lavoro (4) dell'utensile di lucidatura. Per la levigatura dello spigolo la fetta di semiconduttore viene fissata sul portapezzo (2) e ruotata centrica oppure eccentrica. Il mandrino (10) che ruota intorno all'asse (9) viene così chiuso contro la fetta di semiconduttore in maniera tale che la superficie di lavoro prema con una forza determinata contro lo spigolo della fetta di semiconduttore. Preferibilmente la forza di pressione necessaria viene prodotta pneumaticamente, da una molla oppure dalla forza di gravità dell'utensile di lucidatura. L'asse di rotazione del mandrino sta in tal caso perpendicolarmente all'asse di rotazione della fetta di semiconduttore oppure perpendicolarmente ad una superficie tangenziale pensata, la quale è posta sulla superficie laterale superiore oppure inferiore curvata dello spigolo della fetta di semiconduttore. Queste tre posizioni possono venire regolate una dopo l'altra da un utensile di lucidatura. E' però vantaggioso completare la levigatura dello spigolo in un andamento di lavoro, lavorando contemporaneamente con tre utensili di lucidatura che assumono queste posizioni .
Quando la fetta di semiconduttore durante la levigatura dello spigolo viene fatta ruotare centrica, viene sollecitata soltanto una zona a forma di punti della superficie di lavoro dell'utensile di lucidatura. Per il prolungamento dei tempi di funzionamento della superficie di lavoro è perciò opportuno far girare la fetta di semiconduttore in maniera eccentrica, nel qual caso la zona della superficie di lavoro sollecitata per la levigatura viene allargata in forma anulare.
Il particolare vantaggio del procedimento secondo l'invenzione sta nel fatto che mediante la compressibilità del panno diamantato può venire raggiunta durante un andamento di lavoro la levigatura della complessiva superficie dello spigolo incurvata. Quando la superficie di lavoro dell'utensile di lucidatura viene pressata contro lo spigolo, il panno diamantato si conforma allo spigolo della fetta di semiconduttore. Di conseguenza non è necessario che l'utensile di lucidatura durante la levigatura dello spigolo venga orientato secondo il profilo dello spigolo usualmente complicato dalle faccette intagliate Inoltre il grano diamantato, legato nel panno nel caso del carico a pressione è sufficientemente flessibile, così che la levigatura dello spigolo non provoca pressoché alcun danneggiamento del reticolo cristallino. L'asportazione di materiale prodotta nella levigatura dello spigolo può venire variata in maniera semplice, in dipendenza dalla forza, con la quale la superficie di lavoro dell'utensile di lucidatura viene pressata contro lo spigolo, dalla velocità di taglio e dal tempo di lavorazione. La levigatura dello spigolo secondo il procedimento conformemente alla invenzione ha luogo sostanzialmente in maniera più rapida che con i metodi di levigatura chimicimeccanici .
Il procedimento secondo l'invenzione è stato provato su un esempio.
Esempio :
Lo spigolo di una fetta di silicio del diametro di 200 mm è stata arrotondata nello spigolo in maniera convenzionale, mediante molatura. Il valore che indica la rugosità dello spigolo della fetta, ammontava dopo di ciò a 1,5 μm, nell'intaglio a circa 2-3 μm. Con la successiva levigatura del perimetro della fetta con un panno diamantato secondo il procedimento conformemente all'invenzione, mediante un serraggio eccentrico secondo programma della fetta di semiconduttore sul portapezzo, il diametro di presa del panno varia tra 50 e 80 mm, per ottenere una superficie di usura di forma anulare. Il panno è stato pressato contro lo spigolo della fetta di semiconduttore con una forza di 10 N. La velocità di rotazione dell'utensile di lucidatura ammontava a 20m/s e il numero di giri del portapezzi a 4 min-1. Dopo un tempo di lavorazione di 2 x 45 secondi con un panno diamantato con grani diamantati di 6 μm e 1 μm , è stata misurata una rugosità dello spigolo restante di 0,8 nm. Per la levigatura dello spigolo nell'intaglio è stato impiegato un panno con un grano diamantato di 3 μιη. La velocità di rotazione dell'utensile di lucidatura ammontava a 11 m/s, la forza di chiusura a 10N. Per la eliminazione della rugosità misurabile era sufficiente un tempo di lavorazione di 15 secondi.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la levigatura dello spigolo di fette di semiconduttori eventualmente anche nell'intaglio di una fetta di semiconduttori, caratterizzato dal fatto che un panno compressibile, diamantato, come superficie di lavoro di un utensile di lucidatura viene pressato con una determinata forza contro lo spigolo di una fetta di semiconduttore e la fetta di semiconduttore e, oppure la superficie di lavoro eseguono un movimento di rotazione.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fetta di semiconduttore ruota centrica.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fetta di semiconduttore ruota eccentrica.
- 4 . Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 3, caratterizzato dal fatto che la superficie di lavoro viene pressata contro la zona da lavorare della fetta di semiconduttore pneumaticamente, attraverso reazione elastica oppure forza di gravità.
- 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 fino a 4, caratterizzato dalfatto che come superficie di lavoro viene impiegato un panno con un grano diamantato di 1 fino a 6 μm .
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