Spiegelglatt poliert


In Computerchips und Solarzellen ist Silizium ein unerlässlicher Bestandteil. Dafür werden die Silizium-Einkristalle in runde, etwa ein Millimeter dicke Scheiben geschnitten, die sogenannten Wafer. Weil ihre Oberflächen spiegelglatt sein müssen, werden sie geschliffen und poliert.

Ob die Oberfläche ausreichend glatt geworden ist, zeigt sich bisher erst nach dem Polieren. Ist sie das nicht, muss die aufwändige Prozedur wiederholt werden. Auch bei Kanten, die die Werkzeuge auf dem Material hinterlassen können, müssen so weit abgetragen werden, bis die Oberfläche wieder eben ist.

Um den Prozess zu beschleunigen, entwickelten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg ein Polierwerkzeug, das den Druck auf den Wafer auch während des Polierens kontrollieren kann.

Das funktioniert mit mehreren Piezosensoren und -aktoren, die im Werkzeug integriert sind. Trifft dieses beim Polieren auf eine Verunreinigung oder einen Materialfehler, verstärkt sich der Druck des Werkzeugs auf die Materialoberfläche. Der Piezosensor wird etwas zusammengedrückt und wandelt diesen mechanischen Druck in elektrische Spannung um. Die wiederum gibt dem Aktor das Signal, den Druck vom Werkzeug auf das Silizium zu verändern und die Unebenheit zu beseitigen.

"Die Herausforderung lag vor allem darin, die Sensoren und Aktoren so zu integrieren, dass die Oberfläche des Werkzeugs nicht beeinträchtigt wird und der Sensor dennoch nah genug an der der zu bearbeitenden Oberfläche ist", sagt Susan Gronwald, Projektleiterin beim IFF. Ein weiterer Vorteil: Das Polierwerkzeug besteht aus drei ineinander liegenden Ringen, so dass der Rand des Wafers mit einem anderen Druck geschliffen werden kann als der innere Teil.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft