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Überwinden Sie die Hemmschwelle zum Keramikschleifen

Egeter führt dazu aus: „Wir konnten bei Schleifprofis, die bisher fast ausschließlich metallische Werkstoffen bearbeitet haben, schon eine respektvolle Zurückhaltung feststellen, wenn es um SiC geht.“ Denn das Zerspanungsverhalten der Schleifwerkzeuge sei bei keramischen Werkstoffen vollkommen anders. Wenn diese Hemmschwelle aber überwunden ist, so Egeter, offenbart sich das stetig wachsende Anwendungsfeld von technischen Keramiken und auch von einkristallinen Halbleitersubstraten als riesiges Potenzial für die Schleiftechnikanwender. Denn SiC habe sich für gewisse Leistungsklassen bereits als absoluter Benchmark im Halbleiterbereich etabliert. Die Halbleiterfertigung ist aber an sich zeitlich aufwändig. Die Lieferung der Chips erfordert dadurch einen entsprechend langen Vorlauf, der so manchem Industriezweig zu schaffen macht, wie Egeter zugeben muss.

Rasche „Puck-Landung“ mit maßgeschneiderter Maschine

Dabei benötigt schon der Rohkristall, der im Hochtemperaturofen bei rund 2.400 ˚C gezüchtet wird, gut zwei Wochen, bevor er in seine Halbzeugform gebracht werden kann. Für diesen sogenannten „Ingot/Boule to Puck“-Schritt wurde in der Hardinge-Gruppe, zu der auch Kellenberger gehört, ein Entwicklungsteam aus Ingenieuren und Anwendungstechnikern mit Unterstützung von SiC-Branchenexperten und Rohstofflieferanten gebildet. Das Team analysierte dann die Ineffizienzen der bisherigen „SiC-Ingot“-Verarbeitung. Die Erkenntnisse flossen schließlich in die Entwicklung einer automatisierten „All in One“-5-Achs-Schleifmaschine hinein, auf der sich alle derzeit relevanten Spezifikationen und Durchmesser von SiC-Ingots bearbeiten lassen, wie Egeter betont. Mit automatisierter Be- und Entladung könne die Maschine die Bearbeitungszeit eines Ingots respektive Boules zu einem Puck, was bei herkömmlichen Verfahren über 24 Stunden brauche, auf zwei bis drei Stunden gedrückt werden.

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Der Griff muss auch zum passenden Schleifwerkzeug gehen

Doch außer dem Substrat und der Schleifmaschine spielen natürlich auch die Schleifwerkzeuge für eine erfolgreiche Waferbearbeitung eine entscheidende Rolle. „Das Waferthema wird bei uns als stark wachsender Markt wahrgenommen“, kommentiert dazu Carmine Sileno, Produktmanager für den Halbleiterbereich bei Meister Abrasives. Das Unternehmen mit Sitz im schweizerischen Andelfingen ist mit dem deutschen Schwesterunternehmen Alfons Schmeier, auf die Entwicklung und Herstellung von superabrasiven Schleifwerkzeugen für hochpräzise Schleifanwendungen spezialisiert. Für die verschiedenen Schritte der Halbleiterherstellungs-Kette bietet Meister Abrasives das Richtige, heißt es, was die Wafer- oder Chiphersteller auf bestehenden Anlagen einsetzen können. Die für die Oberfläche der Wafer entwickelten Schleifwerkzeuge aus Diamant gewährleisteten dann Oberflächenqualitäten im Bereich ab Ra fünf Ångström. Eine Qualitätssicherung bei derart hohen Oberflächengüten ist aber dann nur noch mittels Weißlichtinterferometrie oder Rasterkraftmikroskopie (AFM) möglich, merkt Sileno an. Zur Grindinghub bringt er als Anschauungsmaterial sogar Wafer mit, deren Oberflächen unter dem Mikroskop zu begutachten sind. „Für Chiphersteller sind gleichmäßige Oberflächen mit homogener Nano-Topografie enorm wichtig“, führt der Produktmanager weiter aus. Und mithilfe der sogenannten Ultrafine-Technologie verfolge das Schweizer Unternehmen auch noch ein anderes Ziel. Sileno dazu: „Wir wollen so fein wie möglich schleifen, um nachfolgende Prozessschritte zu verkürzen, oder am besten ganz zu eliminieren.“ Das betrifft vor allem zeit- und kostenaufwändige Läpp-und Polierprozesse, wie er präzisiert.

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