DE2204491A1 - MEASURING CONTROL OF A SILICONE SAW VIA AN AUXILIARY SPINDLE - Google Patents
MEASURING CONTROL OF A SILICONE SAW VIA AN AUXILIARY SPINDLEInfo
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Description
BILIJENS AKiPIENaESELLSCHAPi München 2, .31.JAK 1972 BILIJENS AKiPIENaESELLSCHAPi Munich 2, .31.JAK 1972
Berlin und München Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich Witteisbacherplatz 2
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Meßsteuerung einer Siliciurasäge über eine HilfsspindelMeasurement control of a silicon saw via an auxiliary spindle
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.The present invention relates to a cutting device for cutting semiconductor rods, in particular silicon rods in slices of approx. 200 to 1000 / U thickness by means of a diamond-tipped inner diameter saw, which is in a chuck is tensioned, which is carried smoothly in a chuck bearing by an air, gas or liquid cushion is or runs in a roller bearing and is set in rotation via a non-positive drive, the Semiconductor rod attached to a feed mechanism that is movable perpendicular to the plane of rotation of the inner diameter saw is, which is also movable in the plane of rotation of the inner diameter saw, which is equipped with a measuring control for setting the cutting position of the infeed device of the semiconductor rod as a function of 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 "actual" and "target value" of the slice thickness is readjusted and the rigid connection of the semiconductor rod with its guide chuck during the setting process of the Cutting position is released.
Derartige Schneidvorrichtungen sind bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 2 052 896 behandelt.Such cutting devices are known and z. B. in German Offenlegungsschrift 2,052,896.
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-They deliver semiconductor wafers of sufficient surface quality, but their thickness deviations from the target value are a result the properties of the cutting and infeed mechanism listed below are too large and other operations required to achieve the permissible tolerances of - <c 5 / U-
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lieh machen.borrow.
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.A type of delivery of such cutting devices that has become known with inner diameter saws, a spindle via a freewheel device with a piston rack and pinion arrangement to rotate a given angle and this rotary movement via a nut, kit of the Guide chuck of the semiconductor rod is coupled, again in a rectilinear movement extending axially to the spindle to translate.
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.From the number of transmission elements used alone it can be seen that the 'delivery accuracy without special measure can only be achieved within certain limits that do not meet the required tolerances.
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).In particular, it cannot be achieved if the end of the transmission chain, the semiconductor rod, via a friction connection to eliminate the "game" with a guide chuck to fix the cutting position serves, is connected. Because in connection with the game or the Pertigungstoieranzen and the springy Properties of the transmission links c-ar delivery device does the difference in the coefficients of friction lead to and sliding friction of the frictional connection to undefined, caused by the acceleration or inertia forces Rest positions of the cutting position (slip-stick).
Diese Einflußgrößenführen zu Dickenabweieiumgen, die über den geforderten Toleranzen liegen und durch weitere Bearbeitungsgänge korrigiert werden müssen.These influencing variables lead to thickness deviations that exceed the required tolerances and through further processing steps need to be corrected.
Da das Schneidprinzip mit diamantbestückter Innenlochsäge weiters eine gewisse Tolerans der Schnittstärke infolge Abnutzung der Säge erwarten läßt, muß die Zustellung vonSince the cutting principle with a diamond-tipped inner diameter saw also results in a certain tolerance in the cutting thickness Wear of the saw can be expected, the delivery of
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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.their mechanics with a tolerance of only about 1 / um take place in order to achieve a tolerance of the disc die- «5 / um reach.
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*The object of the present invention is to reduce the deviations in thickness from the nominal value to less than 5 μm when cutting semiconductor wafers, in particular silicon dumbbells, with a thickness of 200 to 1000 / rev from semiconductor rods up to about 500 mm in length *
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.This object is achieved in that a measuring control for setting the cutting position of the feed device of the semiconductor rod as a function of the thickness 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 in Depending on the difference between the "actual" and "target value" the slice thickness is readjusted and the rigid Connection of the semiconductor rod with its guide chuck is released during the adjustment process of the cutting position.
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,It is characterized by flowing out of the measurement control a precision measuring spindle of the same length as the feed spindle of the cutting device and over a precision nut running on it with an O indicator is connected, which via a measuring arm "attached directly to the semiconductor rod to be cut." The cutting position of the semiconductor rod is predetermined by a stepping motor driving the precision spindle determines that the 0 indicator via an electronic evaluation device with the motor of the feed spindle and the mechanism for releasing the rigid connection of the slide carrying the semiconductor rod with its guide chuck is connected and regulates this in the editing position,
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während die starre Verbindung des den Halbleiterstab tragenden Schlittens mit seinem Führungsfutter gelöst ist.while the rigid connection of the slide carrying the semiconductor rod with its guide chuck is released is.
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.The deviations of the slice thickness from its nominal value are determined by means of a measuring device and via an electronic evaluation device of the advance of the precision measuring spindle to the target value of the slice thickness re-enacted.
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.A further development of the measuring control consists in that the precision measuring spindle of the measuring control is replaced by a short Precision micrometer screw is replaced with a nut that runs on an auxiliary spindle and an O indicator is connected that the precision micrometer screw on the auxiliary spindle and the kit is connected to its O-indicator is brought into the starting position for precise delivery of the wafer thickness, and that attached to the semiconductor rod A second O-indicator is attached to the measuring arm, with the help of which the conductor rod is adjusted to the exact cutting position is, with deviations in the wafer thickness of the semiconductor wafers measured by means of a measuring device correcting a stepping motor operating the precision micrometer screw. The measuring device for the plague position the deviation of the slice thickness from its target 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/U liegen, wodurch weitere zeitfordernde und komplizierte Arbeitsgänge im Herstellungsprozeß erspart werden und der Prozeß einen höheren Automat is ierungsgr ad erreicht.With this measuring device, the advantages are achieved that with a good surface quality of the semiconductor wafers Thickness deviations are less than 5 / U, which saves further time-consuming and complicated operations in the manufacturing process and the process requires a higher level of automatism is achieved.
Außerdem werden an die Zustellungsspindel keine Präzisionsforderungen gestellt, da diese Forderungen von der Meßspin- In addition, no precision requirements are placed on the infeed spindle, since these requirements from the measuring spindle
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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.del, which has no forces to transmit, or the micrometer screw be taken over for further training. It is therefore possible to use commercially available feed devices, can be used for the feed mechanism and the measurement control.
Die Erfindung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele der Meßsteuerung in Fig. 1 und 2 näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments of the measuring control in FIGS.
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.In Figure 1, the part of the cutting device is shown schematically, which is affected by the invention. Figure 2 shows a further embodiment of the invention.
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.The semiconductor rod 1, the guide chuck 2, the carriage 3 » the setting spindle 5 with traveling nut 4 and feed device 6 with the chuck 17 carrying the inner diameter saw and the chuck store 18 are parts of the device as they are conventional is.
Erfindungsgemäß ist an den Schlitten 3 der Zustelleinrichtung ein Meßarm 7 für die Meßsteuerung angebracht, der zur Einstellung der genauen Schnittpostion verwendet wird.According to the invention is on the carriage 3 of the delivery device a measuring arm 7 attached for the measuring control, 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 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-With the help of a precision measuring spindle 8, which is controlled by a stepper motor 12 is driven, and has approximately the same length as the semiconductor rod to be sawed or the guide spindle, a precision nut 9 », which runs on the spindle 8, is displaced by the amount in the longitudinal direction of the semiconductor rod 1, which corresponds to the semiconductor wafer thickness 16 and the cutting width of the inner diameter saw blade 27. One with the Precision nut 9 rigidly connected 0 indicator 10 works on the measuring arm 7 and uses an electronic evaluator 11 the motor 26 of the feed device 6 and thus the semiconductor rod via the setting spindle 5 and the traveling nut 4 1 in motion until the semiconductor rod is in
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position gebracht ist, welche durch den O-Indikator auf ca. 1 /um genau einreguliert werden kann.position, which is indicated by the O indicator can be adjusted to approx. 1 / um exactly.
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«A further prerequisite is that via the electronic evaluator 11 and a device releasing the guide chuck 2 14 the rigid connection of the guide chuck 2 with the slide 3 carrying the semiconductor rod 1 for the duration the setting process is solved (indicated in Fig. 1 by double arrows) so that the carriage 3 with semiconductor rod 1 can move freely in the guide chuck and a slip-stick is switched 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 rigid connection between the guide chuck and the semiconductor rod is restored and thus the rod is locked in the cutting position.
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.Possible deviations from the nominal thickness of the semiconductor wafers 16 due to the use of the internal cross-cut saw and others mechanical influences are detected by a tolerance-indicating limit value gauge 15 with an electronic evaluation device detected and corrected the setting of the cutting position via stepper motor 12 of the auxiliary spindle 8 of the measuring control.
Die mit dieser Meßsteuerung erreichbaren Dickenabweichungen liegen entsprechend der Aufgabe der Erfindung unter 5/um. Hierbei ist die Meßspindel, die keine Kräfte zu übertragen hatt als Präzisionsspindel ausgebildet und liefert das Einstellmaß als absolutes Maß und ist deshalb relativ aufwendig. According to the object of the invention, the thickness deviations that can be achieved with this measuring control are less than 5 μm. Here, the measuring spindle which no forces must transfer t designed as a precision spindle and provides the setting dimension as an absolute measure and is therefore relatively expensive.
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-In FIG. 2, a part from FIG. 1 is highlighted which is the essential part compared to the measurement control explained with reference to FIG The advantage is that the infeed dimension al3 relative dimension is specified and a measuring head 22, the consists of a precision micrometer screw, a cor-
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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.Absolutely adjustable cutting position is. The precision measuring spindle 8 according to FIG. 1, with which the absolute dimension of the slice thickness is set has been replaced by an auxiliary spindle 20 on the a Laufiautter 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 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.By operating the auxiliary spindle 20, which is about the same length how the semiconductor rod or the feed spindle is, and moving the traveling nut 21, the micrometer screw is in Starting position of the setting process driven, which means an accuracy of approx. 1 / µm by means of the G indicator connected to it 24 is made possible by making this the "zero" point when touching its probe with the measuring arm 7 forms.
Geringfügige Abweichungen z. B. bis zu ca. 10/U m können im Auswerter 11 elektronisch berücksichtigt werden.Minor deviations z. B. up to about 10 / U m 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 ca. 1 /um erreicht ist, sobald der Fühler des O-Indikators 23 die Mikrometerschraube 22 berührt.Then the semiconductor rod 1 is adjusted via its adjustment mechanism 6 moved to the cutting position, which is reached with an accuracy of approx. 1 / µm as soon as the sensor of the O indicator 23 touches the micrometer screw 22.
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 others mechanical influences, e.g. B. the drive and are detected via a tolerance-indicating limit gauge 15, regulated by the stepping motor 25 of the micrometer screw.
Bei dieser letzten Ausbildung der Meßsteuerung kann die erforderliche Genaugkeit der Scheibendicke durch den Einsatz normaler Y/erkzeuge und Lehren erreicht werden.In this last training of the measurement control, the required The accuracy of the pulley thickness can be achieved by using normal Y / tools and gauges.
3. Patentansprüche
2 Figuren3. Claims
2 figures
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Also Published As
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
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