Waferherstellung auf modernen Multidrahtsägen

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Reinigung des Silizium-Ingots nach dem Schleifvorgang.

Das Fraunhofer CSP verfügt über eine industriekompatible Waferlinie, die die gesamte Wertschöpfungskette von der Zerlegung von Ingots, über die Waferherstellung und -reinigung bis hin zur Wafercharakterisierung abdeckt. Dabei können sowohl Großversuche als auch kleinere Pilotversuche zur Erprobung neuer Verbrauchsmedien, neuer Prozessparameter, neuer Reinigungsprozesse oder zu Forschungszwecken gefahren werden.

Leistungen

  • Squaren der Ingots in Blöcke
  • Schleifen und Croppen der Blöcke
  • IR-Inspektion von Si-Blöcken
  • Widerstandsmapping auf Si-Blöcken
  • Bestimmung der Abtrags-Leistung von Sägedrähten (Slurry-Prozess: Glatt- und Strukturdraht, Wasser-Prozess: diamantbesetzter Sägedraht)
  • Prozess-Monitoring (für Schleifprozess und Waferherstellung)
  • Reinigen der Wafer
  • Waferinspektion und Waferklassifizierung

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Lastverlauf über die gesamte Sägezeit eines in Wafer gesägten Silizium-Bricks aus dem Diamantdrahtsägeprozess.

Prozess-Monitoring

Eine Optimierung des Wafering-Prozesses kann in vielerlei Hinsicht erfolgen. Es sind sowohl empirische Sägeversuche als auch einzelne Konzeptversuche möglich. Speziell für die Erforschung des Einflusses der Prozessparameter und der Verbrauchsmedien mit Hilfe von möglichst wenigen Sägeversuchen wurden die am Fraunhofer CSP zur Verfügung stehenden Multidrahtsägen (Meyer Burger DS264 & DS265) mit Belastungssensoren bestückt. Dies ermöglichen es, die Wechselwirkung zwischen Draht und Werkstück zu ermitteln, um aus einem einzelnen Sägeversuch die größtmögliche Aussagekraft zu erhalten. Die Abbildung zeigt den Lastverlauf über die gesamte Sägezeit eines in Wafer gesägten Silizium-Bricks aus dem Diamantdrahtsägeprozess. Anhand diesem können Aussagen über die Draht- und Kühlschmiermittel-Performance sowie das Optimum der Prozessparameter getroffen werden.       

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Mit der Erprobung von Sondermaßen und neuen Materialien arbeiten wir daran, den Sägeprozess kontinuierlich zu optimieren.

Sägen für Spezialanwendungen

Die Steigerung der Ausbeute an Wafern lässt sich durch dünnere Wafer und Drähte realisieren: Aus der gleichen Menge des Ausgangsmaterials mehr können mehr Wafer hergestellt werden. Dabei treten Änderungen in der Prozessführung sowie im späteren Schneidresultat auf. Die Erprobung neuer Prozessfenster, neuer Verbrauchsmaterialen (z.B. Sägedrähte) und neuer Materialien wie zum Beispiel Molybdän oder Marmor zählen zum Leistungsspektrum des Fraunhofer CSP.     

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Waferdickenprofil aller gesägten Wafer eines Sägelaufs.

Wafer-Dickenprofil

Die Untersuchung der Wafergeometrie ist ein essenzieller Bestandteil der Prozessbewertung, da sich die verschiedenen Versuchseinflüsse in der Qualität der Wafer widerspiegeln. Die Analyse erfolgt dabei auf konventionellem Weg, indem wir Waferspezifikationen bestimmen und Toleranzgrenzen anwenden. In innovativen Ansätzen bestimmen wird das Waferdickenprofil aller gesägten Wafer eines Sägelaufs (siehe Abbildung), das mit dem Drahtverschleiß und den Belastungsdaten korreliert werden kann, um kritische Prozessfenster zu identifizieren.

Sägeleistung von Drähten

Die Verbesserung jedes einzelnen Prozessschrittes ist in der Photovoltaik-Industrie das Hauptanliegen um weiterhin die Produktionskosten senken zu können, bei gleichzeitiger Erhaltung der Produktqualität. Eine neue Methodik zur Analyse des Sägeprozesses welche auf die Auswertung großer Datenmengen beruht, Daten welche durch die Produktionsmaschinen und durch die Wafer-Spezifizierung entstehen, wurde am Fraunhofer CSP entwickelt. Der Zusammenhang zwischen Sägetechnologie und Waferqualität wird mit der entwickelten Methode quantifizierbar. Neue Parameter wurden definiert welche es erleichtern sollen den Einfluss von Prozessparametern aufzudecken und die Sägeleistung des Sägedrahtes zu messen ohne dabei die Wafer-Qualität aus den Augen zu verlieren.