Die Oberflächen von Wafern müssen spiegelglatt sein, Unebenheiten dürfen nur einige Nanometer betragen. Nachdem die Wafer aus einem Silizium-Einkristall herausgeschnitten wurden, müssen sie daher geschliffen und poliert werden. Bisher zeigt sich erst nach dem Polieren, ob die Oberfläche ausreichend glatt ist. Falls nicht, heißt es, das Werkzeug erneut aufsetzen und den Prozess wiederholen. Zudem passiert es leicht, dass das Werkzeug beim Aufsetzen Kanten in das Silizium schlägt. In diesem Fall muss das teure Material so weit abgetragen werden, dass die Oberfläche wieder eben ist.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg haben ein Polierwerkzeug entwickelt, mit dem sich der Druck auf den Wafer ständig kontrollieren lässt – auch während des Polierens. Der Clou: Im Werkzeug sind mehrere Piezo-Sensoren und -Aktoren integriert. Trifft es 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 Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF.
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