Forschungsprojekt »ThermoGrind«

Das EU-Projekt »ThermoGrind«

Projektlaufzeit: 1.10.2009 bis 31.1.2012

Der Markt für diskrete Leuchtdioden zeigt ein rasantes Wachstum. Substratwerkstoffe für weiße und blaue LEDs sind Wafer aus Siliziumkarbid (SiC) und Saphir (AL203). Heute halten Europäische Unternehmen, die meisten von ihnen kleine und mittlere Unternehmen, weniger als 5 Prozent der weltweiten Waferproduktion. Der Grund dafür sind die hohen Fertigungsskosten im Vergleich zu den Hauptproduzenten in Russland, USA und Japan. Die zeitaufwändigsten und damit teuersten Bearbeitungsschritte in der Fertigung von Saphirwafern sind die Prozesse »Läppen« und »Polieren«. Die Fertigungskette lässt sich deutlich verkürzen, indem der Läppprozess durch einen Schleifprozess ersetzt wird. Diese Technologie erzielt innerhalb kürzerer Zeit eine bedeutend bessere Oberflächenqualität. Dadurch verkürzt sich auch die zum Polieren erforderliche Bearbeitungszeit. Dies wird ein entscheidender Schritt für die Europäischen Waferhersteller sein, um bedeutende Anteile in einem hochprofitablen Markt zu gewinnen.

Das Fraunhofer IPT leistet einen Beitrag zu den Fortschritten in der Saphirwaferfertigung und konzentriert sich dabei auf die Entwicklung des Rotationschleifprozesses. Dazu initiierte das Institut das EU-Projekt »ThermoGrind«, das von der Europäischen Kommission (Förderkennzeichen: 232600) im Programm »Research for the benefit of SMEs« des siebten Rahmenprogramms gefördert wird.

Zusammen mit dem Department of Electrical, Management and Mechanical Engineering (DIEGM) der Universität von Udine, Italien, liefert das Fraunhofer IPT Forschungsleistungen für die folgenden Unternehmen:

  • G&N Genauigkeits Maschinenbau Nürnberg GmbH, Deutschland
  • Atlantic Diamond Ltd, Irland
  • CrystalQ BV, Niederlande
  • TKF Technische Keramik Frömgen GmbH, Deutschland

Die Technik

Obwohl das Schleifen von Siliziumwafern, Substratmaterial für rote und gelbe LEDs, dem heutigen Stand der Technik entspricht, scheitert die Technologie bei Saphirwafern an der Veränderlichkeit und der Wechselwirkung individueller Effekte im Schleifprozess. Aus diesem Grund ist die unmittelbare Erfassung von In-Prozess-Größen in der Kontaktzone zwischen Wafer und Schleifwerkzeug von großer Bedeutung für die Entwicklung eines stabilen Schleifprozesses.

ThermoGrind erlaubt die Messung eines der Schlüsselparameter: der Schleiftemperatur. Dazu wird die optische Transparenz des Werkstoffs Saphir für die in der Kontaktzone initiierte Infrarotstrahlung genutzt. Aufbauend auf diesem Ansatz wird im Projekt ein neues infrarot-transparentes Waferspannsystem (Chuck) entwickelt. Dieses erlaubt die Erfassung der durch den Wafer und das Spannsystem transmittierten infraroten Strahlung und erlaubt so eine direkte Messung der Kontaktzonentemperatur. In einem zweiten Projektschritt wird eine temperaturbasierte Regelung des Schleifprozesses entwickelt, mit der eine optimale Prozessstabilität unter industriellen Bedingungen erzielt werden kann.

Veröffentlichungen

Projektträger

European Commission
Research Executive Agency REA
Deirdre Furlong
COVE
1049 Brussel
Belgium
http://ec.europa.eu/research/rea/

Projektkoordination

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Maurice Herben
Steinbachstraße 17
52074 Aachen
Deutschland

Verbundpartner

University of Udine
Dept. of Electrical, Management and Mechanical Engineering DIEGM
Prof. Elso Kuljanic
Via delle Scienze, 208
33100 Udine
Italien
www.diegm.uniud.it

G&N Genauigkeits Maschinenbau Nürnberg GmbH
Gerhard Könnemann
Wetterkreuz 35
91058 Erlangen
Deutschland
www.grinders.de

Atlantic Diamond Ltd.
Mícheál Ó Ceallaigh
Docklands Innovation Park, East Wall Road
Dublin 3
Irland
www.atlanticdiamond.com

CrystalQ
Peter Rust
Electronicaweg 1
9503 GA Stadskanaal
Niederlande
www.crystalq.nl

TKF Technische Keramik Frömgen GmbH
Gerhard Frömgen
Dieselstr. 3
41352 Korschenbroich-Glehn
Deutschland
www.tkf-froemgen.de