DE2204491A1

DE2204491A1 - Messteuerung einer siliciumsaege ueber eine hilfsspindel

Info

Publication number: DE2204491A1
Application number: DE19722204491
Authority: DE
Inventors: Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1973-08-09
Also published as: FR2170679A5; DE2204491C3; DE2204491B2; CH545177A; GB1394707A

Description

BILIJENS AKiPIENaESELLSCHAPi München 2, .31.JAK 1972

Berlin und München Witteisbacherplatz 2

VPA 72/1018

Meßsteuerung einer Siliciurasäge über eine Hilfsspindel

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Halbleiterstäben, insbesondere Siliciumstäben in Scheiben von ca. 200 bis 1000/U Dicke mittels einer diainantbestückten Innenlochsäge, welche in ein Spannfutter gespannt ist, das durch ein Luft-, Gas- oder Flüssigkeitspolster reibungslos 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 Einste11Vorganges der Schnittposition gelöst wird.

Derartige Schneidvorrichtungen sind bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 2 052 896 behandelt.

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 der zulässigen Toleranzen von -<c 5/U erforder-

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lieh machen.

Eine bekannt gewordene Zustellungsart derartiger Schneidvorrichtungen mit Innenlochsägen ist, eine Spindel über eine Freilaufeinrichtung mit einer KoIben-Zahnstangen-Ritzel-Anordnung um einen vorgegebenen Winkel zu drehen und diese Drehbewegung über eine Mutter, Kit der das Führungsfutter des Halbleiterstabes gekopplet ist, wieder in eine geradlinige, axial zur Spindel verlaufenden Bewegung zu übersetzen.

Allein aus der Zahl der verwendeten Übertragungsglieder 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, wenn zur Ausschaltung des "Spielee" das Ende der Übertragungskette, der Halbleiterstab über eine reibende Verbindung mit einem Führungsfutterj das zur Fixierung der Schnittposition dient, verbunden ist. Denn in Verbindung mit dem Spiel bzw. den Pertigungstoieranzen und den federnden Eigenschaften der Übertragungsglieder c-ar Zustelleinrichtung führt der Unterschied der Reibungskoeffizienten bei Haft- und Gleitreibung der reibenden Verbindung zu Undefinierten, durch die Beschleunigungs- bzw. Trägheitskräfte hervorgerufene Ruhepositionen der Schneidstella (slip-stick).

Diese Einflußgrößenführen zu Dickenabweieiumgen, die über den geforderten Toleranzen liegen und durch weitere Bearbeitungsgänge korrigiert werden müssen.

Da das Schneidprinzip mit diamantbestückter Innenlochsäge weiters eine gewisse Tolerans der Schnittstärke infolge Abnutzung der Säge erwarten läßt, muß die Zustellung von

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ihrer Mechanik her mit einer Toleranz von nur etwa 1/um erfolgen, um eine Toleranz der Scheibendieke-«5 /um zu erreichen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Schneiden von Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumsdmben, mit einer Stärke von 200 bis 1000 /U aus Halbleiterstäben bis zu etwa 500 mm Länge die Dickenabweiehungen vom Sollwert auf weniger als 5/um zu reduzieren*

Biese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Meßsteuerung zur Einstellung der Schnittposition der Zustellvorriehtung des Halbleiterstabes in Abhängigkeit von der Dicke der Halbleiterscheiben und der Sebnittstärke 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 Führungsfutter während des Einstellvorgangs der Sehnittposition gelöst wird.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, fiaß die Meßsteuerung aus einer Präzisionsmeßspindel von gleicher Länge wie die Zustellspindel der Schneidvorrichtung besteht und über eine auf ihr laufenden Präzisionsmutter mit einem O-Xndikator verbunden ist, welcher über einen unmittelbar am zuzuschneidenden Halbleiterstab "befestigten Meßarm die durch einen die Präzisionsspindel antreibenden Schrittmotor vorgegebene Sehnittposition des Halbleiterstabes feststellt, daß der 0-Indikator über eine elektronische Auswerteinrichtung mit dem.Motor der Zustellspindel und dem Lösungsmechanismus der starren Verbindung des den Halbleiterstab tragenden Schlittens mit seinem Pührungsfutter verbunden ist und diese in Schnittpisition einregelt,

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während die starre Verbindung des den Halbleiterstab tragenden Schlittens mit seinem Führungsfutter gelöst ist.

Dabei werden mittels einer Meßvorrichtung die Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ermittelt und über eine elektronische Auswerteinrichtung der Vorschub der Präzisionsmeßspindel auf den Sollwert der Scheibendicke nachgestellt.

Eine weitere 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 Kit 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 HaXbleiterstab in genaue Schnittposjfcion eingeregelt wird, wobei mittels einer Meßeinrichtung gemessene Abweichungen der Scheibendicke der Halbleiterscheiben über einen die Präzisionsmikrometerschraube betätigenden Schrittmotor korrigiert werden. Die Meßeinrichtung zur Peststellung der Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ist z. B. eine toleranzanzeigende Grenzlehre.

Mit dieser Meßeinrichtung werden die Vorteile erzielt, daß bei einer guten Oberflächengüte der Halbleiterscheiben die Dickenabweichungen unter 5/U liegen, wodurch weitere zeitfordernde und komplizierte Arbeitsgänge im Herstellungsprozeß erspart werden und der Prozeß einen höheren Automat is ierungsgr ad erreicht.

Außerdem werden an die Zustellungsspindel keine Präzisionsforderungen gestellt, da diese Forderungen von der Meßspin-

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del, 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.

Die Erfindung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele der Meßsteuerung in Fig. 1 und 2 näher erläutert.

In Figur 1 ist der Teil der Schneidvorrichtung schematisch dargestellt, der von der Erfindung betroffen wird. Figur 2 stellt eine weitere Ausbildung der Erfindung dar.

Der Halbleiterstäb 1, 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 Futterlager 18 Teile der Vorrichtung, wie sie herkömmlich ist.

Erfindungsgemäß ist an den Schlitten 3 der Zustelleinrichtung ein Meßarm 7 für die Meßsteuerung angebracht, der zur Einstellung der genauen Schnittpostion verwendet wird.

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-Indikator 10 arbeitet auf dem Maßarm 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 Schnitt-

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position gebracht ist, welche durch den O-Indikator auf ca. 1 /um genau einreguliert werden kann.

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 Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet) so daß sich der Schlitten 3 mit Halbleiterstab 1 frei im Führungsfutter bewegen kann und ein slip-stick ausgeschaltet wird«

Nach Erreichen der Schnittposition wird die starre Verbindung des Führungsfutters mit dem Halbleiterstab wiederhergestellt und damit der Stab in Schnittposition arretiert.

Eventuelle Abweichungen von der Soll-Dicke der Halbleiterscheiben 16 durch Anutzung der Innenlcchsäge und anderer mechanischer Einflüsse werden durch eine toleranzanzeigende Grenzwertlehre 15 mit elektronischer Auswerteinrichtung erfaßt und die Einstellung der Schnittposition über Schrittmotor 12 der Hilfsspindel 8 der Meßsteuerung korrigiert.

Die mit dieser Meßsteuerung erreichbaren Dickenabweichungen liegen entsprechend der Aufgabe der Erfindung unter 5/um. Hierbei ist die Meßspindel, die keine Kräfte zu übertragen hat_t als Präzisionsspindel ausgebildet und liefert das Einstellmaß als absolutes Maß und ist deshalb relativ aufwendig.

In Figur 2 ist ein Teil aus Figur 1 hervorgehoben, der gegenüber der anhand der Figur t erläuterten Meßsteuerung den wesentlichen Vorteil bringt, daß das Zustellungsmaß al3 relatives Maß vorgegeben wird und über einen Meßkopf 22, der aus einer Präzisionsmikrometerschraube besteht, eine korri-

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gierbarf absolute Einstellung der Schnittposition einstellbar ist. Dabei ist die Präzisionsmeßspindel 8 nach Figur 1, mit welcher das absolute Maß der Scheibendicke eingestellt wurde, durch eine Hilfspindel 20 ersetzt worden, auf der eine Laufiautter 21 läuft, die mit der Mikrometerschraube 22 und einem O-Indikator 24 starr verbunden ist.

Ein weiterer O-Indikator 23 ist mit dem Meßarm 7 starr verbunden.

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, was auf eine Genauigkeit von ca. 1/um mittels des mit ihr verbundenen G-Indikators 24 ermgöHcht wird, indem dieser den "Null"-Punkt beim Berühren seines Fühlers mit dem Meßarm 7 bildet.

Geringfügige Abweichungen z. B. bis zu ca. 10/U m können im Auswerter 11 elektronisch berücksichtigt werden.

Anschließend wird der Halbleiterstab 1 über dessen Einstellmechanismus 6 in Schnittposition gefahren, die mit einer Genauigkeit von ca. 1 /um erreicht ist, sobald der Fühler des O-Indikators 23 die Mikrometerschraube 22 berührt.

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.

Bei dieser letzten Ausbildung der Meßsteuerung kann die erforderliche Genaugkeit der Scheibendicke durch den Einsatz normaler Y/erkzeuge und Lehren erreicht werden.

3. Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

1.) Schneidvorrichtung zum Schneiden von Halbleiterstäben 1, insbesondere Siliciumstäben in Scheiben von ca. 200 bis 1000/um Dicke mittels einer diamantbestückten Innenlochsäge, welche in ein Spannfutter 17 gespannt ist, das durch ein Luft-, Gasoder Flüssigkeitspolster reibungslos in einem Spannfutterlager 18 getragen wird oder in einem Wälzlager läuft und über einen kraftschlüssigen Antrieb in Rotation versetzt wird,wobei der Halbleiterstab 1 auf einem senkrecht zur Rotationsebene der Innenlochsäge beweglichen Zustellungsmechanismus 2 bis 6 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 Sehnittstärke 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 seLnem Führungsfutter während des Einsteilvorganges der Schnittposition gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsteuerung aus einer Präzisionsmeßspindel 8 von gleicher Länge wie die Zustellspindel 5 der Schneidvorrichtung besteht und über eine auf ihr laufenden Präzisionsmutter mit einem O-Indikator 10 verbunden ist, welcher über einen unmittelbar am zuzuschneidenen Halbleiterstab befestigten Meßarm 7 die durch einen die Präzisionssp/iindel 8 antreibenden Schrittmotor 12 vorgegebene Schnittpositon des Halbleiterstabes 1 feststellt, daß der 0-Indikator 10 über eine elektronische Auswerteinrichtung 11 mit dem

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Motor 26 der Zustellspindel 5 und dem Lösungsmechanismus 14 der starren Verbindung des dem Halbleiterstab 1 tragenden Schlittens 3 mit seinem Pühruiigsfutter 2 verbunden ist und diese in Schnittposition einregelt, während die starre Verbindung des den Halbleiterstab 1 tragenden Schlittens 3 mit sdnem Führungsfutter 2 gelöst ist.

2.) Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Prazisionsmeßspindel der Meßsteuerung eine kurze Präzisionsmikrometerschraube 22 ist, die mit einer Mutter 21, die auf einer Hilfsspindel 20 von der Länge der Zustellspindel läuft und einem O-Indikator 24 verbunden ist, daß die Präzisionsmikrometerschraube 22 über die Hilfsspindel und den mit ihr verbundenen O-Indikator 24 in die Ausgangsposition zur genauen Zustellung'der Schnittposition gebracht wird, daß an dem am Halbleiterstab befestigten Meßarm 7 ein weiterer O-Indikator 23 angebracht ist, mit dessen Hilfe der Halbleiterstab 1 in genaue Schnittposition eingeregelt wird, wobei mittels einer toleranzanzeigenden Grenzwertlehre 15 gemessene Abweichungen der Scheibendicke über den diePräzisionsmikrometerschraube 22 betätigenden Schrittmotor 25 korrigiert werden.

3.) Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß mittels einer Meßvorrichtung 15» die aus einer toleranzanzeigenden Grenzwertlehre besteht, die Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ermittelt werden und über eine elektronische Auswerteinrichtung der Schritt der Prazisionsmeßspindel auf den Sollwert der Seheibendicke nachgeregelt wird.

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