DE2204491B2

DE2204491B2 - Meßsteuerung einer Siliciumsäge über eine Hilfsspindel

Info

Publication number: DE2204491B2
Application number: DE19722204491
Authority: DE
Inventors: Hans 8031 Groebenzell Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2204491A1; DE2204491C3; CH545177A; FR2170679A5; GB1394707A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidvor-

ο richtung zum Schneiden von Halbleiterstäben, insbesondere Siüciumstäben in Scheiben von etwa 200 bis 1000 μτα Dicke mittels einer diamantbestückten Innenlochsäge, weiche in ein Spannfutter gespannt ist, das durch ein Luft-, Gas- odor Flüssigkeitspolster reibungs-

is arm 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 Zustellungsrntchanismus befestigt ist, der außerdem in der Rotationsebene der Innenlochsäge beweglich ist, die mit einer Meßsteuerung zur Einstellung der Schniilposiiiun der Zuteilvorrichtung 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 nachge'regelt wird und die starre Verbindung des Halbleiterstabes mit

JO seinem Führungsfutter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wird.

Derartige Schneidvorrichtungen sind bekannt und z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 20 52 896 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

■to zulässigen Toleranzen von ■-: 5 μ t.-forderlich machen.

Eine bekannt gewordene Zustellungsart derartiger Schneidvorrichtungen mit Inncnlochsägen ist, eine Spindel über eine Freilaufeinrichtung mit einer Kolben-Zahnstangen-Ritzel-Anordnung um einen vorgegebe-

■f) nen 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.
Allein aus der Zahl der verwendeten Übertragungs-

w glieder 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,

■>^r> 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 Fertigungstole-

^w> ranzen und den federnden Eigenschaften der Übertragungsglieder der Zustelleinrichtung führt der Unterschied der Reibungskoeffizienten bei Haft- und Gleitreibung der reibenden Verbindung zu Undefinierten, durcii die Beschleunigungs- bzw. Trägheitskräftc

^hl hervorgerufene Ruhepositioncn der Schneidstelle (slipstick).

Diese Einflußgrößen führen zu Dickenabweichungen, die über den geforderten Toleranzen liegen und durch

weitere Bearbeitungsgänge korrigiert werden müssen.

Pa 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 μπι zu erreichen,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Schneiden von Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, mit einer Stärke von 200 bis 1000 μπι aus Halbleiterstäben bis zu etwa 500 mm Länge die Dickenabweichungen vom Sollwert auf weniger als 5 μπι zu reduzieren.

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 Schnittstärke 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 Fuhrungsiitter während des Einstellvorganges der Schnittposition gelöst wird.

Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsteuerung aus einer Präzisionsmeßspindel von gleicher Länge wie die Zustellspindel der Schneidvorrichtung besteht und über eine auf ihr laufenden Präzistonsmutter mit einem O-Indikator verbunden ist, welcher über einen am zuzuschneidenden Halbleiterstab befestigten Meßarm die durch einen die Präzisionsspindel antreibenden Schrittmotor vorgegebene Schnittposiüon des Halbleiterstabes feststellt, daß der 0-lndikator 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 lührungsfutter gelöst ist

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

Eine voitere 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 mit 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 Halbleiterstab in genaue Schnittposition eingeregelt wird, wobei mittels einer Meßeinrichtung gemessene Abweichungen der Scheibendicke der Halbleiterscheiben über einen die Präzisionsmikrometerschraube betätigenden Schrittmotor korrigiert werden. Die Meßeinrichtung zur Feststellung 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 μπι liegen, wodurch weitert /eitfordernde und komplizierte

ίο

Arbeitsgänge im Herstellungsprozeß erspart werden und der Prozeß einen höheren Automatisierungsgrad erreicht

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.

Die Erfindung wird nun anhand der Ausführungsbeispiele der Meßsteuerung in F i g. 1 und 2 näher erläutert In

F i g. 1 ist der Teil der Schneidvorrichtung schematisch dargestellt der von der Erfindung betroffen wird.

F i g. 2 stellt eine weitere Ausbildung der Erfindung dar.

Der Halbleiterstab t, 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 Futfrlager 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 Schnittposition "erwendet 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 Präzkionsmutter 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 O-Indikator 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 Halbteiterstab in Schnittposition gebracht ist, welche durch den O-Indikator auf etwa 1 μπι genau einreguliert werden kern.

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 F i g. 1 durch Doppelpfeile angedeutet) so daß sich der Schlitten 3 mit Halbleiterstab 1 frei im Führungsmittel- bewegen kann und ein slip-stick ausgeschaltet wird.

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

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

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

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 Präzisionsmeßspinde! 8 nach Fig. I, 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.

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, v?
mittels des

s stif eine Genauigkeit "on ?>m l Jim mit ihr verbundenen O-Indikators 24 ermöglicht wird, indem dieser den »Null«-Punkt beim Berühren seines Fühlers mit dem Meßarm 7 bildet.

Geringfügige Abweichungen z. B. bis zu etwa 10 μπι können im Auswerter 11 elektronisch berücksichtigt werden.

Anschließend wird der Halbleiterstab 1 über dessen Einstellmechanismus 6 in Schnittposition gefahren, die mit einer Genauigkeit von etwa I μπι erreicht ist, sobald der Fühler des 0-lndikators 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 Genauigkeit der Scheibendicke durch den Einsatz normaler Werkzeuge und Lehren erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schneidvorrichtung zum Schneiden von Halbleiterstäben (1). insbesondere Silicmmstäben in Scheiben von etwa 200 bis 1000 um Dicke mittels einer diamantbestückten Innenlochsäge, welche in ein Spannfutter (17) gespannt ist, das durch ein Luft-, Gas- oder Flüssigkeitspolster reibungsarm 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 Schnittstärke des Innenlochsägeblattes versehen ist, mit deren Hilfe dieSdwittposition 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsteuerung aus einer Präzisionsmeßspindel (8) von gleicher Länge wie die Zusteiispindel (5) der Schneidvorrichtung besteht und über eine auf ihr laufenden Präzisionsmutter (9) mit einem 0 indikator (10) verbunden ist, welcher über einen am zuzuschneidenden Halbleiterstab (1) befestigten Meßarm (7) die durch einen die Präzisionsspindel (8) antreibenden Schrittmotor (12) vorgegebene Schnittposition des Halbleiterstabes (1) feststellt, daß der O-Indikator (10) über eine elektronische Auswerteinrichtung (11) mit dem Motor (26) der Zustellspindel (S) und dem Lösungsmechanismus (14) der starren Verbindung des den Halbleiterstab (1) tragenden Schlittens (3) mit seinem Führungsfutter (2) verbunden ist und diese in Schnittposition einregelt, während die starre Verbindung des den Halbleiterstab (1) tragenden Schlittens (3) mit seinem Führungsfutter (2) gelöst ist.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Präzisionsmeßspindel 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 0-Indikator (24) verbunden ist, daß die Präzisionsmikrometerschraube (22) Ober die Hilfsspindel (20) 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 Halbleitcrstab (1) in genaue Schnittposition eingeregelt wird, wobei mittels einer toleranzanzel· gendcn Grenzwertlehre (15) gemessene Abweichungen der Scheibendicke über den die Präzisionsmikrometerschraube (22) betätigenden Schrittmotor (25) korrigiert werden.

3. Schneidvorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Meßvorrichtung, die aus einer toleranzanzeigenden Grenzwertlehre (15) besteht, die Abweichungen der Scheibendicke von ihrem Sollwert ermittelt werden und über eine elektronische AHSwerteinrichtung der Schritt der Präzisionsmeßspindel (8) bzw. der Mikrometerschraube (22) auf den Sollwert der Scheibendicke nachgeregelt wird.