Schleifmaschinen für Halbleiteranwendungen.
Koyo Machine Industries Firmenüberblick

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Schleifmaschinen für Halbleiterscheiben

Koyo Machine Industries hat verschiedene Arten von Schleifmaschinen für die Halbleiterindustrie entwickelt. Sie dienen dort der Siliciumwafer-Herstellung und werden in der Chip-Produktion verwendet. Sowohl vertikale als auch horizontale Spindeln kommen in Kombination mit speziellen Diamantschleifrädern zum Einsatz. Diese Schleifräder sind so konstruiert, dass Sie lediglich mit dem Rand schneiden und einen schnellen Vorschub mit geringer Wärmeentwicklung kombinieren. Es sind Maschinen für das Einseitenschleifen in der Chip-Herstellung und Zweiseitenschleifmaschinen, die vorwiegend in der Siliciumwafer-Herstellung genutzt werden, verfügbar. Weiterhin werden Kantenschleifmaschinen für Wafer angeboten.

Aerostatisch luftgelagert Spindeln mit integrierten Motoren werden in den Hochpäzisionsschleifmaschinen eingesetzt.

Einseitenschleifmaschinen

Einseitenschleifmaschinen werden in der Halbleiterindustrie zum Dünnen von Silicium Wafern eingesetzt. Typische Anwendungen sind die Dünnung von SOI Wafern oder die Produktion von IC- bzw. Smart Cards.

Einseitenschleifmaschine für Silicium Wafer

Koyo produziert mehrere Modelle von Einseitenschleifmaschinen vom Typ Rxxx:

Diese Typen von Schleifmaschinen können mit einer oder zwei Be- und Entladestationen ausgerüstet werden.

Zweiseitenschleifmaschinen

Doppelseitenschleifmaschinen sind der neueste Stand der Technik. Beide Seiten eines Wafers werden gleichzeitig abgeschliffen. Es werden sehr gute Ergebnisse in Hinblick auf Ebenheit, Rauhigkeit und Durchsatz erzielt. Der Läppprozess und manchmal sogar auch noch der Ätzschritt können komplett ersetzt werden. Für die moderne Produktion von 450mm, 300mm und 200mm Scheiben wird das Drahtsägen aufgrund der niedrigen Kosten im Vergleich zum Innenlochsägen immer beliebter. In der Produktion von 450mm und 300mm Wafern ist das Drahtsägen bereits das Standardverfahren zum Sägen von Siliciumscheiben. Die Drahtsägetechnik besitzt jedoch auch Nachteile. Es werden nicht-rotationssymmetrische, wellenförmige Waferoberflächen erzeugt, die auch noch keilförmig ausfallen können. Solche Strukturen sind nicht leicht zu entfernen. Läppen erfordert einen hohen Materialabtrag und erzeugt im Vergleich zu Schleifprozessen deutlich stärkere Kristallschäden. Einseitenschleifen ist auch nicht der ideale Prozess für die Entfernung dieser Wellenstruktur, da der Wafer für diesen Prozess einseitig fixiert werden muss. Während des Schleifprozesses wird dann die Rückseitenstruktur auf die Vorderseite "kopiert". Die Doppelseitenschleiftechnik vereinigt mehrere Vorteile. Der frei bewegliche Wafer wird mit kleinem Kristallschaden rotationssymmetrisch geschliffen. Sehr gute Ebenheit und Rauhigkeit kann erreicht werden. Das Zweiseitenschleifen ist eine Einzelwaferprozesstechnik und liefert somit stets gleiche Waferdicken. Der folgende Polierschritt kann ohne Dickensortierung von Scheiben erfolgen. Das erleichtert die vollständige Verfolgung eines Wafers über die gesamte Produktion. Aufgrund des geringen Kristallschadens kann der folgende, teuere Polierprozess verkürzt werden.

Zweiseitenschleifmaschine für 300mm Silicium Wafer

Doppelseitenschleifmaschine für 200mm Silicium Wafer

Doppelseitenschleifmaschine für 300mm Silicium Wafer

DXSG300

DXSG200

DXSG320

In den Koyo Schleifmaschinen wird der Wafer in einer vertikalen Position gehalten. Horizontale Schleifspindeln werden eingesetzt. Dieser Aufbau garantiert sehr gleichmäßige Ebenheit und Rauhigkeit auf beiden Seiten der Siliciumscheibe. Die Schwerkraft spielt keine Rolle mehr bei der Glättung. Um sehr gute Ergebnisse zu erreichen, spielen die Art der Waferhalterung und die Steifheit der Spindeln eine Schlüsselrolle. Zunächst entwickelte Koyo ein Modell DXSG300 für 300mm Wafer, in dem die Scheibe durch Rollen gehalten wird. Der Antrieb erfolgt über zwei weitere Rollen, die seitlich auf dem Wafer aufsetzen. Mit dieser Konstruktion konnten Ebenheitswerte von 5µm erreicht werden. Die Maschine ist vollautomatisch und überführt den Wafer von der Eingangskassette zum Notch-Finder und von dort in die Schleifposition, weiter zum Reinigen durch Bürsten, Spülen und Rotationstrocknen. Die Wafer werden trocken und sauber in die Ausgangskassette überführt. Dieses Modell wurde mittlerweile weiterentwickelt. Das Ergebnis sind die Modelle DXSG200 für 200mm Scheiben und DXSG320 für 300mm Scheiben, sowie DXSG450 für 450mm Scheiben. Alle Maschinentypen haben jetzt ein Gehäuse, das auch den Roboter integriert. Der Hauptunterschied ist die Waferhalterung. Das patentierte System fixiert den Wafer durch hydrostatische Druckpolster von beiden Seiten in einem Transportring. Der Antrieb des Wafers erfolgt lediglich über eine kleine Nase, die in die Notch bzw. in den Flat eingreift. Auf diese Art und Weise kann eine spannungsfreie Halterung des Wafers gewährleistet werden. Das Ergebnis sind Ebenheitswerte von 0,5µm. Die guten GBIR Werte können durch Justage der horizontalen und vertikalen Neigung der Spindeln erreicht werden. Verbesserung von GBIR und SBIR können durch eine vertikale Oszillation des Wafers gegenüber den Schleifrädern erzielt werden.

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