Rotational grinding of silicon wafers

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Das Rotationsschleifen ist ein entscheidender Prozess in der Fertigung monokristalliner Siliziumwafer mit Durchmessern bis zu 300 mm, jedoch sind die Relationen zwischen den Prozessein- und -ausgangsgrößen weitgehend unerforscht. Dies ist problematisch, da die beim Schleifen entstehenden Kristallschädigungen den Aufwand für nachfolgende Bearbeitungsschritte wie Ätzen und Polieren erhöhen, was sowohl kostspielig als auch umweltschädlich ist. Diese Schädigungen resultieren aus komplexen mechanischen und thermischen Belastungen während des Schleifvorgangs, deren Verständnis für die Qualität und Wirtschaftlichkeit der Prozesse entscheidend ist. Bisher galt die Erfassung der lokalen Kontaktzonenkräfte und -temperaturen als unpraktikabel, da die Verfahrenskinematik und die eingeschränkte Zugänglichkeit der Kontaktzone dies erschwerten. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Verteilung der Kristallschädigungen auf dem geschliffenen Wafer zu bestimmen und zu analysieren. Ein innovativer Drei-Komponenten Kraftsensor wird eingesetzt, um die Prozesskraftverteilung in der Kontaktzone zu ermitteln, während die Bearbeitungsbedingungen unverändert bleiben. Zudem werden erstmals die Bearbeitungstemperaturen in der Kontaktzone während des Rotationsschleifens erfasst. Durch Prüfstandsversuche wird gezeigt, dass selbst kleine Temperaturgradienten hochauflösend detektiert werden können. Abschließend wird ein Konzept für ein industriell einsetzbares Sy