DE-102024003625-A1 - Verfahren zum Sägen eines Werkstücks

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben aus Halbleitermaterial von Werkstücken während einer Anzahl von Scheibenabtrennvorgängen für einen zugeordneten Werkstücktrennprozess je Werkstück mittels einer Drahtsäge, die ein Drahtgatter aus sich bewegenden Drahtabschnitten eines Sägedrahts umfasst, das zwischen zwei Drahtführungsrollen gespannt ist, wobei jede der Drahtführungsrollen zwischen einem Festlager und einem Loslager gelagert ist, umfassend den Schritt des Durchführens der Scheibenabtrennvorgänge des aktuellen Werkstücktrennprozesses an dem aktuellen Werkstück durch Temperieren des Festlagers der jeweiligen Drahtführungsrolle während des aktuellen Werkstücktrennprozesses gemäß einer innerhalb des Verfahrens zuvor aktuellen ermittelten WGTC-Temperaturkurve, welche auf Basis einer gewichteten Ermittlung historischer Daten von zurückliegenden Werkstücktrennprozessen ermittelt wurde, wobei bei jedem der Scheibenabtrennvorgänge in einem Einschnittbereich an dem Werkstück mit einem im Wesentlichen konstanten Wert für eine Einschnittgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs von 2000 µm/min bis 3000 µm/min gesägt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Scheibe aus Halbleitermaterial, welche insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Sägeverfahren hergestellt ist, wobei die Scheibe einen TTV Wert im Bereich von 6,0 µm bis 58,5 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 10,8 µm bis 30,5 µm, weiter vorzugsweise von 12,9 µm bis 25,6 µm, aufweist.

Inventors

• Julian Gotzler
• Daniel Gräf

Assignees

• SILTRONIC AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (17)

1. Verfahren zum Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben aus Halbleitermaterial von Werkstücken während einer Anzahl von Scheibenabtrennvorgängen für einen zugeordneten Werkstücktrennprozess je Werkstück mittels einer Drahtsäge, die ein Drahtgatter aus sich bewegenden Drahtabschnitten eines Sägedrahts umfasst, das zwischen zwei Drahtführungsrollen gespannt ist, wobei jede der Drahtführungsrollen zwischen einem Festlager und einem Loslager gelagert ist, wobei das Verfahren für einen aktuellen Werkstücktrennprozess für ein aktuell zu trennendes Werkstück folgende Schritte umfasst: a. das Ermitteln einer resultierenden historischen Warp-Kurve unter Berücksichtigung wenigstens einer Scheibe eines vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses an einem vorausgegangenen Werkstück unter Verwendung der Drahtsäge, wobei die resultierende historische Warp-Kurve repräsentativ für die Schnittqualität der während des vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses abgetrennten wenigstens einen Scheibe ist; b. das gewichtete Ermitteln einer aktuellen Warp-Kurve zur Verwendung in dem aktuellen Werkstücktrennprozess unter Berücksichtigung der resultierenden historischen Warp-Kurve des vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses und unter Berücksichtigung weiterer resultierender historischer Warp-Kurven, die von zeitlich weiter vorausgegangenen Werkstücktrennprozessen an weiter vorausgegangenen, bearbeiteten Werkstücken an der Drahtsäge stammen, wobei die historischen Daten zur Ermittlung der jeweiligen resultierenden historischen Warp-Kurven in einer Datenbank abgespeichert sind, und wobei bei dem gewichteten Ermitteln der aktuellen Warp-Kurve eine resultierende historische Warp-Kurve aus einem zeitlich weiter zurückliegenden Werkstücktrennprozess einen geringeren Gewichtungsfaktor erhält als eine resultierende historische Warp-Kurve aus einem zeitlich zu dem aktuellen Werkstücktrennprozess näheren Werkstücktrennprozess; c. das Multiplizieren der aktuellen Warp-Kurve mit einem Übersetzungsfaktor zur Konvertierung zu einer messdistanzabhängigen WGTC-Temperaturkorrektur-Kurve; d. das Übertragen der messdistanzabhängigen WGTC-Temperaturkorrektur-Kurve von einer Messdistanz auf eine Tischvorschubdistanz durch Extrapolation oder Streckung um die abweichende Distanz auf eine tischvorschubdistanzabhängige WGTC-Temperaturkorrektur-Kurve; e. zur Ermittlung einer aktuell zu verwendenden WGTC-Temperatur-Kurve für den aktuellen Werkstücktrennprozess für das aktuelle Werkstück: das Subtrahieren der tischvorschubdistanzabhängigen WGTC-Temperaturkorrektur-Kurve von einer resultierenden gemittelten WGTC-Temperaturkurve, welche repräsentativ für wenigstens eine, vorzugsweise zwei, weiter vorzugsweise alle der in Schritt b) den ausgewählten, vorausgegangen Werkstücktrennprozessen zugeordneten WGTC-Temperaturkurven ist; f. das Zustellen des aktuell abzutrennenden Werkstückes in Gegenwart einer Arbeitsflüssigkeit während eines jeden der Scheibenabtrennvorgänge des aktuellen Werkstücktrennprozesses entlang einer Zustellrichtung gegen das Drahtgatter in Anwesenheit von Hartstoffen, die abrasiv auf das Werkstück einwirken; g. das Durchführen der Scheibenabtrennvorgänge des aktuellen Werkstücktrennprozesses an dem aktuellen Werkstück durch Temperieren des Festlagers der jeweiligen Drahtführungsrolle während des aktuellen Werkstücktrennprozesses gemäß der in Schritt e) aktuellen ermittelten WGTC-Temperaturkurve, wobei bei jedem der Scheibenabtrennvorgänge in einem Einschnittbereich an dem Werkstück mit einem im Wesentlichen konstanten Wert für eine Einschnittgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs von 2000 µm/min bis 3000 µm/min gesägt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei jeweils die resultierende historische Warp-Kurve, welche für das gesamte zugeordnete Werkstück des zugeordneten Werkstücktrennprozesses repräsentativ ist, unter Berücksichtigung wenigstens einer, insbesondere genau einer, getrennten Scheibe, welche aus einem definierten Bereich der Werkstückmitte des zugeordneten Werkstücks stammt, ermittelt wird, wobei die zur Ermittlung notwendigen Daten für den definierten Bereich jeweils durch Mittelwertbildung oder positionsbezogene Interpolation durch Stichproben von Scheiben oder durch konkrete Messungen an dem definierten Bereich resultieren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , wobei für das gewichtete Ermitteln der aktuellen Warp-Kurve in Schritt b) mindestens 2 und höchstens 5, vorzugsweise mindestens 2 und höchstens 4, resultierende Warp-Kurven verwendet werden, die von weiter vorausgegangenen Werkstücktrennprozessen an weiter vorausgegangenen Werkstücken stammen, die in der Datenbank abgespeichert sind.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei unmittelbar vorgelagert zu Schritt e) eine Ermittlung für die resultierende gemittelte WGTC-Temperaturkurve aus den historischen Daten aus der Datenbank erfolgt, wobei die Ermittlung derart erfolgt, dass die resultierende gemittelte WGTC-Temperaturkurve (i) einer gewichteten Mittelungen über alle in Schritt b) ausgewählten, vorausgegangen Werkstücktrennprozesse zugeordneten WGTC-Temperaturkurven und ihren zugeordneten Gewichtungsfaktoren entspricht, oder (ii) einer arithmetischen Mittelungen über alle in Schritt b) ausgewählten, vorausgegangen Werkstücktrennprozesse zugeordneten WGTC-Temperaturkurven entspricht, oder (iii) der unmittelbar vorausgegangenen WGTC-Temperaturkurve entspricht.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der vorausgegangene Werkstücktrennprozess demjenigen Werkstücktrennprozess entspricht, der dem aktuellen Werkstücktrennprozess zeitlich unmittelbar vorgelagert ist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei, zur gewichteten Ermittlung der aktuellen Warp-Kurve in Schritt b), der Gewichtungsfaktor für die resultierende Warp-Kurve des unmittelbar vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses wenigstens doppelt, vorzugsweise wenigstens 2,5-fach so groß ist, weiter vorzugsweise im Wesentlichen 2,6-fach so groß ist, wie der Gewichtungsfaktor für die resultierende Warp-Kurve des diesem unmittelbar vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Summe der beiden Gewichtsfaktoren für die resultierende Warp-Kurve des unmittelbar vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses und für die resultierende Warp-Kurve des diesem unmittelbar vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses wenigstens 0,6, vorzugsweise wenigstens 0,7, weiter vorzugsweise wenigstens 0,9 beträgt, wobei sich deren individuelle Gewichtsfaktoren in ihrer Größe voneinander unterscheiden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei, zur gewichteten Ermittlung der aktuellen Warp-Kurve in Schritt b), der Gewichtungsfaktor des weitest zurückliegenden, berücksichtigten Werkstücktrennprozesses höchstens 0,15, vorzugsweise höchstens 0,1 beträgt und wenigstens 0,01, vorzugsweise wenigstens 0,05, beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schritte b), c), d) an keine fixe Reihenfolge zwischen den Schritten a) und e) gebunden sind.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schritte b) und d) vor dem Schritt c) erfolgen oder die Schritte b) und d) nach dem Schritt c) erfolgen.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der im Wesentlichen konstante Wert für die Einschnittgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs von 2000 µm/min bis 3000 µm/min liegt, vorzugsweise im Wesentlichen 2500 µm/min entspricht.
12. Scheibe aus Halbleitermaterial, wobei die Scheibe einen TTV Wert im Bereich von 6,0 µm bis 58,5 µm aufweist, vorzugsweise im Bereich von 10,8 µm bis 30,5 µm, weiter vorzugsweise von 12,9 µm bis 25,6 µm, aufweist.
13. Scheibe nach Anspruch 12 , wobei die Scheibe einen Waviness-In-Wert innerhalb eines Bereichs von 0,6 µm bis 21,5 µm aufweist, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1,5 µm bis 5,8 µm, weiter vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 2,0 µm bis 4,0 µm, aufweist.
14. Scheibe nach Anspruch 12 oder 13 , wobei die Scheibe einen LSR-Wert innerhalb eines Bereichs von 0,8 µm bis 23,5 µm aufweist, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 2,0 µm bis 6,9 µm, weiter vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 2,6 µm bis 5,0 µm, aufweist.
15. Verfahren zum Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben aus Halbleitermaterial von Werkstücken während einer Anzahl von Scheibenabtrennvorgängen für einen zugeordneten Werkstücktrennprozess je Werkstück mittels einer Drahtsäge, die wenigstens ein Stellelement umfasst und ein Drahtgatter aus sich bewegenden Drahtabschnitten eines Sägedrahts umfasst, das zwischen zwei Drahtführungsrollen gespannt ist, wobei jede der Drahtführungsrollen zwischen einem Festlager und einem Loslager gelagert ist, wobei das Verfahren für einen aktuellen Werkstücktrennprozess für ein aktuell zu trennendes Werkstück folgende Schritte umfasst: a. das Ermitteln einer resultierenden historischen Warp-Kurve unter Berücksichtigung wenigstens einer Scheibe eines vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses an einem vorausgegangenen Werkstück unter Verwendung der Drahtsäge, wobei die resultierende historische Warp-Kurve repräsentativ für die Schnittqualität der während des vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses abgetrennten wenigstens einen Scheibe ist; b. das gewichtete Ermitteln einer aktuellen Warp-Kurve zur Verwendung in dem aktuellen Werkstücktrennprozess unter Berücksichtigung der resultierenden historischen Warp-Kurve des vorausgegangenen Werkstücktrennprozesses und unter Berücksichtigung weiterer resultierender historischer Warp-Kurven, die von zeitlich weiter vorausgegangenen Werkstücktrennprozessen an weiter vorausgegangenen, bearbeiteten Werkstücken an der Drahtsäge stammen, wobei die historischen Daten zur Ermittlung der jeweiligen resultierenden historischen Warp-Kurven in einer Datenbank abgespeichert sind, und wobei bei dem gewichteten Ermitteln der aktuellen Warp-Kurve eine resultierende historische Warp-Kurve aus einem zeitlich weiter zurückliegenden Werkstücktrennprozess einen geringeren Gewichtungsfaktor erhält als eine resultierende historische Warp-Kurve aus einem zeitlich zu dem aktuellen Werkstücktrennprozess näheren Werkstücktrennprozess; c. das Multiplizieren der aktuellen Warp-Kurve mit einem Übersetzungsfaktor zur Konvertierung zu einer messdistanzabhängigen Korrektur-Kurve, wobei der Übersetzungsfaktor abhängig von der Arbeitsweise und Ausführung des wenigstens einen Stellelements ist und wobei die Korrektur-Kurve ein Maß für ein Regeleingangssignal des wenigstens einen Stellelements darstellt; d. das Übertragen der messdistanzabhängigen Korrektur-Kurve von einer Messdistanz auf eine Tischvorschubdistanz durch Extrapolation oder Streckung um die abweichende Distanz auf eine tischvorschubdistanzabhängige Korrektur-Kurve; e. zur Ermittlung einer aktuell zu verwendenden Regelkurve des wenigstens einen Stellelements für den aktuellen Werkstücktrennprozess für das aktuelle Werkstück: das Subtrahieren der tischvorschubdistanzabhängigen Korrektur-Kurve von einer resultierenden gemittelten Regelkurve, welche repräsentativ für wenigstens eine, vorzugsweise zwei, weiter vorzugsweise alle der in Schritt b) ausgewählten, vorausgegangen Werkstücktrennprozessen zugeordneten Regelkurven ist; f. während eines jeden der Scheibenabtrennvorgänge mittels des wenigstens einen Stellelements, das Zustellen des jeweiligen Werkstücks durch das Drahtgatter entlang einer Zustellrichtung senkrecht zu einer Werkstückachse und senkrecht zur Ebene des Drahtgatters in Gegenwart einer Arbeitsflüssigkeit und von Hartstoffen, die abrasiv auf das aktuelle Werkstück einwirken, sowie während eines jeden der Scheibenabtrennvorgänge, das oszillierende axiale Bewegen der Loslager der zwei Drahtführungsrollen; g. das Durchführen der Scheibenabtrennvorgänge des aktuellen Werkstücktrennprozesses an dem aktuellen Werkstück unter Verwendung der aktuell in Schritt e) ermittelten Regelkurve durch Zustellen des Werkstücks durch das Drahtgatter unter gleichzeitigem Verschieben des Werkstücks entlang der Werkstückachse mittels des wenigstens einen Stellelements gemäß der Vorgabe der in Schritt e) ermittelten Regelkurve.
16. Verfahren nach Anspruch 15 , wobei das wenigstens eine Stellelement auf einer piezoelektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen und/oder elektromechanisch und/oder thermischen Arbeitsweise beruht.
17. Verfahren nach Anspruch 16 , wobei für eine piezoelektrische Arbeitsweise ein Piezoelement als wenigstens ein Stellelement eingesetzt wird und/oder für eine hydraulische Arbeitsweise ein hydraulischer Aktuator, insbesondere hydraulisch arbeitender Motor und/oder hydraulisch arbeitende Zylindereinheit, eingesetzt wird und/oder für eine pneumatische Arbeitsweise ein pneumatischer Aktuator, insbesondere pneumatisch arbeitende Zylindereinheit, eingesetzt wird und/oder für eine thermische Arbeitsweise das temperierbare Festlager der Drahtsäge als wenigstens ein Stellelement eingesetzt wird.

Description

Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von Werkstücken während einer Anzahl von Scheibenabtrennvorgängen für einen zugeordneten Werkstücktrennprozess je Werkstück mittels einer Drahtsäge, die ein Drahtgatter aus sich bewegenden Drahtabschnitten eines Sägedrahts umfasst, das zwischen zwei Drahtführungsrollen gespannt ist, wobei jede der Drahtführungsrollen zwischen einem Festlager und einem Loslager gelagert ist (d.h. eine Drahtsäge im Sinne einer „Multi Wire Saw“ Anlage). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Scheibe aus Halbleitermaterial, die mittels dieses Verfahrens gefertigt wird. Stand der Technik und technische Aufgabe Bekannte Sägeverfahren zur Herstellung von Scheiben aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise in WO 2024/121052 A1 beschrieben, mit den oben beschriebenen Drahtsägeausgestaltungen legen zur Durchführung der Scheibenabtrennvorgänge an einem aktuellen Werkstücktrennprozesses an einem aktuellen Werkstück für das Temperieren des Festlagers der jeweiligen Drahtführungsrolle während des aktuellen Werkstücktrennprozesses eine WGTC (Wire Guide Temperature Control) - Temperaturkurve zu Grunde, deren Ermittlung zunächst unter Einbeziehung früherer Ergebnisse von Scheibenformen aus beispielsweise fünf (in anderen Fällen auch aus drei oder vier) zurückliegenden Werkstücktrennprozessen basiert, woraus sich fünf Warp-Kurven (in den anderen Fällen folglich drei bzw. vier) ermitteln lassen. Derzeit werden diese früheren Ergebnisse für eine weitere Ermittlung einer für den aktuellen Werkstofftrennprozess zu berücksichtigenden Warp-Kurve gleich gewichtet, mit anderen Worten eine arithmetische Mittelung durchgeführt. Mit anderen Worten erfolgt eine vereinfachende Unterstellung, wonach der neueste und der älteste berücksichtigte Schnitt gleich maßgebend für den aktuell einzustellenden Werkstücktrennprozess ist; zudem werden bei dem bekannten Sägeprozess die gesägten Scheiben mit einem kapazitiven Sensor (z. B. von E+H MX7012) über eine Messdistanz von 296 mm vermessen, der in eine Korrekturtemperatur-Kurve von 308 mm umgewandelt werden muss, was der Gesamtlänge des verwendeten Tischvorschubs entspricht. Der vorhandene Abstand zwischen der Messdistanz und dem Tischvorschub muss ausgefüllt werden, da er die Schnittergebnisse beeinflusst, was bei dem bekannten Sägeprozess durch Extrapolation gelöst wird. Darüber hinaus besteht das aus dem Stand der Technik bekannte WGTC-Profil bzw. die Kurve aus einer begrenzten Anzahl von Gitterpunkten, die möglicherweise nicht ausreicht, um alle Scheibenmerkmale im entsprechenden Korrekturtemperatursignal bzw. Korrekturtemperatur-Kurve, welche einen Übersetzungsfaktor zur Konvertierung zwischen der Warp-Kurve und dem Temperierungsprofil (d.h. der WGTC-Temperaturkurve) bereitstellen sollen, abzutasten. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die objektive, technische Aufgabe zu Grunde, auf einfache Weise ein Sägeverfahren bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Ausmaß aufweist und insbesondere eine zuverlässige und reproduzierbare WGTC-Temperaturkurve für das Temperieren des Festlagers der jeweiligen Drahtführungsrolle während des aktuellen Werkstücktrennprozesses für den aktuellen Werkstücktrennprozess zur Verfügung stellt, womit nach Durchführung des Verfahrens in weiterer Folge Scheiben aus Halbleitermaterial mit verbesserten Produkteigenschaften gefertigt werden. Gelöst wird die Aufgabe durch das Sägeverfahren nach Anspruch 1 und die Scheibe aus Halbleitermaterial nach Anspruch 12. Gelöst wird die Aufgabe weiterhin durch das Sägeverfahren nach Anspruch 15. Der Erfindung liegt hierbei die technische Lehre zugrunde bzw. die Erfindung hat erkannt, dass man auf einfache Weise eine für den aktuellen Werkstücktrennprozess bzw. seine Scheibenabtrennvorgänge, und insbesondere für den Zustand der Drahtsäge und seiner Komponenten und insbesondere für das aktuell zu sägende Werkstück, repräsentative und reproduzierbare WGTC-Temperaturkurve für das Temperieren des Festlagers der jeweiligen Drahtführungsrolle während des aktuellen Werkstücktrennprozesses zu Grunde legen kann, wobei dieses Sägeverfahren dann schließlich zu (im Vergleich zum Stand der Technik bekannten) verbesserten und reproduzierbaren Produkteigenschaften, wie einem verminderten Line Shape Range Wert oder Waviness-In Wert, an den gesägten Scheiben aus Halbleitermaterial führt, wenn man sich insbesondere einer zuverlässigen Übertragung der Scheibenformen repräsentativer Scheiben aus vergangener Werkstofftrennprozesse auf das Temperierungsprofil bzw. WGTC-Temperaturkurve widmet und hierbei insbesondere den Umstand berücksichtigt, dass zeitlich von dem aktuellen Werkstücktrennprozess weiter zurückliegenden Scheiben (und infolgedessen deren Warp-Kurven) weniger berücksichtigungswürdig sind als zeitlich näherliegend gefertigte Scheiben aus zeitlich näherliegenden Werkstücktrennprozessen (insbesondere jedenfalls bei