DE102005026547B4 - Device for wire-cutting lapping - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Drahttrennläppen mit einer Pendeleinrichtung für ein Werkstück (8), mit der das Werkstück bezogen auf eine Pendelachse um einen bestimmten Winkel entlang eines Drahtes (11) pendelfähig auf einem Werkstückhalter (9) positioniert wird, einer Vorschubeinheit für das Werkstück (8) und Mitteln zum Ausführen der Schnittbewegung mit einem Draht (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinheit für das Werkstück (8) nach der Pendelachse (5) vor dem Werkstückhalter (9) angeordnet ist, so dass die Vorschubeinheit gemeinsam mit dem Werkstück (8) die Pendelbewegung gegenüber dem Draht (11) ausführt.contraption for wire cutting lapping with a pendulum device for a workpiece (8), with which the workpiece related to a pendulum axis by a certain angle along a wire (11) pendulous on a workpiece holder (9) is positioned, a feed unit for the workpiece (8) and Means to run the cutting movement with a wire (11), characterized that the feed unit for the workpiece (8) is arranged after the pendulum axis (5) in front of the workpiece holder (9), so that the feed unit together with the workpiece (8) the Pendulum movement opposite the wire (11) performs.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drahttrennläppen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for wire-cutting lapping the preamble of claim 1.
Die Vorrichtung lässt sich außer zum Drahttrennläppen auch zum Drahttrennschleifen, Blatttrennläppen und Blatttrennschleifen einsetzen.The Device leaves except for wire cutting lapping also for wire cutting, sheet cutting and sheet cutting deploy.
Beim bisher angewandten Drahttrennläppen (Drahtsägen, MWS) wirkt das Läppkorn entlang der Eingrifflänge auf der gesamten Breite des Werkstückes. In Richtung der Drahtgeschwindigkeit kommt es mit dieser Verfahrensweise aufgrund des Verschleißes des Läppkornes zu einer Verkleinerung des Wirkspaltes, was zu einer unerwünschten Keiligkeit der geläppten Scheiben führt. Unter Scheiben können Halbleiterscheiben und andere Scheiben aus verschiedenen Werkstoffen (z.B. Keramik, Aluminium, Molybdän ...) verstanden werden. Die Form des Werkstücks hat keinen Einfluss auf die prinzipiellen Zusammenhänge.At the previously used Drahttrennläppen (Wire saws, MWS), the Läppkorn acts along the Eingrifflänge on the entire width of the workpiece. In the direction of the wire speed it comes with this procedure due to the wear of the Läppkornes to a reduction of the effective gap, resulting in an undesirable Wedges of lapped ones Slices leads. Under slices can Semiconductor wafers and other wafers of different materials (e.g., ceramic, aluminum, molybdenum ...) are understood. The shape of the workpiece has no influence on the basic connections.
Die Vorschubgeschwindigkeit ist beim Drahttrennläppen gering. Bisher begrenzt der Prozess die maximale Vorschubgeschwindigkeit und nicht die Möglichkeiten der Maschine. Deshalb ist jede Vorschubgeschwindigkeitssteigerung, welche der Prozess möglich macht, von Vorteil.The Feed rate is low during wire cutting lapping. Limited so far the process the maximum feed rate and not the possibilities the machine. Therefore, any feed rate increase, which the process possible makes, advantage.
Um beim Verfahren Drahttrennschleifen, welches dem Drahttrennläppen ähnlich ist, eine möglichst hohe Produktivität zu erreichen, sollen möglichst viele Körner die Mindestspanungsdicke, die für das Abtrennen von Spänen notwendig ist, erreichen. Ändern sich die Eingriffbedingungen, kann die Mindestspanungsdicke nicht bei allen Körnern erreicht werden.Around in the process of wire cutting, which is similar to wire cutting, the highest possible productivity to achieve as possible many grains the minimum chip thickness for the separation of chips necessary to achieve. To change the engagement conditions, the minimum chip thickness can not with all grains be achieved.
Die Keiligkeit der Siliziumsolarscheiben (Scheiben für die Photovoltaikindustrie) wurde bisher in Kauf genommen. Gegenwärtig wird die Fertigung bei mittleren Siliziumsolarscheibendicken von 330 μm gut beherrscht.The Tiling of the silicon solar disks (disks for the photovoltaic industry) was previously accepted. At present, the production is at medium silicon disk thicknesses of 330 microns well mastered.
Bei Scheiben, welche für die Chipindustrie gefertigt werden, sind planparallele Oberflächen zwingend notwendig. Deshalb werden die Wafer in einem zusätzlichen Fertigungsschritt planparallel geläppt oder geschliffen.at Slices, which for the chip industry are manufactured, plane-parallel surfaces are absolutely necessary. Therefore, the wafers are in an additional manufacturing step lapped planparallel or sanded.
Zum Stand der Technik gehören folgende Druckschriften, welche eine Pendeleinrichtung mit Quasipunkteingriff offenbaren, mit der die Keiligkeit vermieden werden kann. Dabei ist der Quasipunkteingriff durch eine kürzere Eingrifflänge als die Werkstückbreite gekennzeichnet.
- JP 08-085053 A
-
DE 100 64 066 A1 -
DE 198 510 70 A1 - WO 02/26431 A1
-
US 4727852 A
- JP 08-085053 A
-
DE 100 64 066 A1 -
DE 198 510 70 A1 - WO 02/26431 A1
-
US 4727852 A
Ein Quasipunkteingriff, wie er bei einem pendelnden Werkstück auftritt, wird auch bei einem rotierenden Werkstück realisiert. Als Pendelbewegung mit einem Pendelwinkel α = 360° und ohne Pendelumkehr kann ein rotierendes Werkstück als Sonderfall betrachtet werden und ist in einigen der oben genannten Druckschriften auch angeführt. In den nachfolgende Druckschriften erfolgt nur die Rotation:
-
DE 199 59 414 A1 -
DE 101 47 634 A1
-
DE 199 59 414 A1 -
DE 101 47 634 A1
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Keiligkeit besteht darin, dass ein Oszilierverfahren angewandt wird. Dabei wird die Drahtbewegungsrichtung ständig umgekehrt (oszillieren). Es entsteht eine wechselseitige Keiligkeit zur Mitte hin, sowie eine ausgeprägte Rauheit.
-
DE 100 54 165 A1
-
DE 100 54 165 A1
Beim Oszilierverfahren, welches derzeit beim Drahttrennläppen angewandt wird, tritt eine starke Rauheit auf, woraus ein hoher Aufwand bei der nachfolgenden Bearbeitung resultiert. Es wird für Werkstücke über 200 mm Breite bis zu 300 mm Breite angewandt. Dieses Verfahren ist mit starker Riefenbildung an den Oberflächen verbunden und beseitigt die Keiligkeit nur indirekt, indem die Keiligkeit von Riefe zu Riefe letztlich über die gesamte Scheibe verteilt wird und die Scheibe damit makroskopisch nur noch eine Dickenreduzierung vom Rand hin zur Mitte aufweist.At the Oszilierverfahren, which is currently used in Drahttrennläppen If a strong roughness occurs, resulting in a lot of effort the subsequent processing results. It will be over 200 for workpieces mm width up to 300 mm width applied. This procedure is with strong scoring on the surfaces connected and eliminated the wedging only indirectly, adding the wedging from scratch to ridge ultimately about the entire disk is distributed and the disk thus macroscopically only has a thickness reduction from the edge towards the middle.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die unerwünschte Keiligkeit wesentlich verringert werden kann, die Produktivität durch bessere Materialausnutzung und durch höhere Vorschubgeschwindigkeit erhöht und beim Drahttrennschleifen durch das durchgängige Erreichen der Mindestspanungsdicke konstante Bedingungen erzielt werden.It is the object of the invention to provide a device with which the unwanted wedging we can be significantly reduced, the productivity increased by better material utilization and higher feed rate and constant conditions are achieved during wire cutting through the consistent achievement of minimum chip thickness.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.According to the invention Task by a device having the features mentioned in claim 1 solved. Advantageous embodiments of the device are the subject of Dependent claims.
Mit der Erfindung lassen sich folgende Vorteile erzielen:
- – ein Prozess unter konstanten Wirkbedingungen führen
- – ein gut zu optimierender Prozess realisieren
- – eine Verringerung der Keiligkeit erzielen
- – eine Verbesserung der Materialausnutzung und eine Steigerung der Produktivität erreichen.
- - lead a process under constant conditions of action
- - realize a process that is easy to optimize
- - achieve a reduction in the wedging
- - Improve material utilization and increase productivity.
Gleichzeitig treten noch folgende Effekte positiv in Erscheinung:
- gleichmäßigere Oberfläche,
- geringere Riefenbildung,
- geringere Welligkeit,
- Verbesserung der Geometriegrößen (TTV und WARP),
- geringe Rauheit und Oberflächenrandzonenschädigung.
- more uniform surface,
- less scoring,
- less ripple,
- Improvement of geometry sizes (TTV and WARP),
- low roughness and surface edge damage.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. In the associated Drawings show:
In
der
Auf
einer Pendelachse
In
der
Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechend
Sofern
die Pendelachse
Sofern
die Pendelachse
Sofern
bezüglich
der Pendelachse
Durch die geringe Winkelabweichung wird ein erhöhtes Läppdruckprofil senkrecht zur Waferoberfläche aufgebracht, wodurch sich ein gewünschtes Oberflächenprofil erzeugen lässt.By the small angular deviation becomes an increased lapping pressure profile perpendicular to the wafer surface applied, resulting in a desired surface profile can generate.
Nach
dem Stand der Technik sind Vorrichtungen mit einem konstanten Pendelradius
In
der
Der
Hauptnachteil derartiger Pendeleinrichtung oder mit rotierendem
Werkstück
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
entsprechend der Darstellung in der
Aus
Gl. (2) ist mit Gl. (1) zu erkennen, dass sich mit dem Pendelradius
R (
Damit haben Pendeleinrichtungen nach dem Stand der Technik den Nachteil, dass sich die Gegebenheiten an der Eingriffstelle ändern. Mit der Veränderung der Eingrifflänge gehen andere Läppdruckverhältnisse und damit sowohl ein anderes Verschleißverhalten der Läppkörner als auch andere Abtrennbedingungen einher.In order to Pendulum devices according to the prior art have the disadvantage that the conditions at the point of intervention change. With the change the intervention length go other lapping conditions and thus both a different wear behavior of lapping grains than Also associated with other separation conditions.
Es
kann die Eingrifflänge
lm
Infolge der wesentlichen Verringerung der Keiligkeit der Scheiben gestattet das Pendeldrahttrennläppen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Fertigung wesentlich vergrößerter Werkstückbreiten über 300 mm hinaus.As a result the substantial reduction in the wedging of the discs allowed the pendulum wire cutting lapping with the device according to the invention the production of significantly larger workpiece widths over 300 mm out.
Ebenso erfolgt eine wesentliche Erhöhung der Materialausnutzung des sehr teuren Reinstsiliziums durch die bessere Fertigungsmöglichkeit dünner Scheiben, sog. Thinwafer.As well a substantial increase takes place the material utilization of the very expensive ultrapure silicon by the better production possibility thinner Slices, so-called thin wafers.
Weiterhin steigt die Produktivität des Läppprozesses durch die wesentliche Erhöhung des Läppdruckes bei gleicher bisher angewandter Vorschubkraft infolge einer verkleinerten Eingrifflänge. Diese Erkenntnis konnte durch Versuche bestätigt werden.Farther increases productivity the lapping process by the substantial increase of lapping pressure at the same previously applied feed force due to a reduced Engagement length. This finding could be confirmed by experiments.
Ein
weiterer Nachteil der Pendeleinrichtungen nach dem Stand der Technik
ist in
Beim Drahttrennschleifen können reibende Körner wegen der sich ändernden Eingriffbedingungen nicht vermieden werden, weil die Mindestspanungsdicke nicht erreicht ist. Reibende Körner heben keine Späne ab, verschleißen unnötig schnell, erzeugen Wärme und kommen damit unproduktiv zum Einsatz.At the Wire cutting can grinding grains because of the changing Engagement conditions can not be avoided because the minimum chip thickness is not reached. Grinding grains do not lift chips wear off unnecessary fast, generate heat and thus come unproductively used.
Konstante
Bedingungen können
durch eine Vorrichtung mit konstantem Pendelradius
- 11
- DrahtführungswalzeWire guide roll
- 22
- Drahtgeschwindigkeitwire speed
- 33
- Pendelwinkel αPendulum angle α
- 44
- Vorschubgeschwindigkeitfeed rate
- 55
- Pendelachseswing axle
- 66
- Pendelradius zu Beginn des Trennvorgangs R1 Pendulum radius at the beginning of the separation process R 1
- 77
- Pendelradius zu nach einigem Trennfortschritt R2 Pendulum radius to after some separation progress R 2
- 88th
- Werkstückworkpiece
- 99
- WerkstückhalterWorkpiece holder
- 1010
- Pendelarmpendulum
- 1111
- Draht(feld) im von Prozesskräften unbeeinflussten ZustandWire (field) im of process forces uninfluenced state
- 1212
- Spur der Normalebene zum Drahtfeldtrack the normal plane to the wire field
- 1313
- Spur der Parallelebene zum Drahtfeldtrack the parallel plane to the wire field
- 1414
- Konstanter Pendelradius Rconstant Pendulum radius R
- 1515
- Pendelbewegungpendulum
- 1717
- Drahtdurchbiegungswinkel εWire deflection angle ε
- 1818
- Pendelradius Rswing radius R
- 1919
- Eingrifflänge lm Intervention length l m
- 2020
- Pendelwinkel α1 Pendulum angle α 1
- 2121
- Pendelwinkel α2 Pendulum angle α 2
- 2222
- EingriffgeradeJust intervention
- 2323
- Eingriffbogen, an dem sich ein Radius ausbildetIntervention bow, where a radius is formed
- 2424
- Schenkel des Pendelwinkelsleg of the pendulum angle
- 2525
- Geschwindigkeit der Bearbeitungsstelle zu Beginn des Trennvorgangs νP,o Speed of the processing point at the beginning of the separation process ν P, o
- 2626
- Geschwindigkeit der Bearbeitungsstelle nach einigem Trennfortschritt νP,u Speed of the processing point after some separation progress ν P, u
Claims (7)
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Inventor name: MUELLER, ARMIN, DR., 09599 FREIBERG, DE Inventor name: KN?SEL, ERDMANN, DR., 95466 WEIDENBERG, DE Inventor name: SEIFERT, CHRISTIAN, DIPL.-ING. (FH), 09496 POB, DE Inventor name: BACHMANN, ANDREAS, DIPL.-ING., 09599 FREIBERG, DE Inventor name: LEITTE, GUNNAR, 01097 DRESDEN, DE Inventor name: NAUMANN, OLIVER, DIPL.-ING. (FH), 01471 RADEBU, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: DEUTSCHE SOLAR GMBH, DE Free format text: FORMER OWNERS: DEUTSCHE SOLAR GMBH, 09599 FREIBERG, DE; TECHNISCHE UNIVERSITAET DRESDEN, 01069 DRESDEN, DE Effective date: 20120704 Owner name: DEUTSCHE SOLAR GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: DEUTSCHE SOLAR GMBH, TECHNISCHE UNIVERSITAET DRESDEN, , DE Effective date: 20120704 |
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