Ein klärender Blick auf die Leuchtdiodenfertigung
Weiße und blaue LEDs werden typischerweise auf Wafern aus Siliziumkarbid (SiC) oder Saphir (Aluminiumoxid (Al2O3)) hergestellt. Die kosten- und zeitaufwendigsten Schritte sind Läppen und Polieren. Mit dem Läppen direkt nach dem Schneiden der Ingots zu Wafern werden Kratzer und Sägemarken entfernt. Dann folgt das Polieren, üblicherweise mit zwei oder drei Rekursionen, auf Hochpräzisionsmaschinen. Ersetzte man das Läppen durch einen konventionellen Schleifvorgang, könnte die Bearbeitungszeit reduziert und eine bessere Oberflächenqualität möglich und somit die zum Polieren erforderliche Zeit verringert werden. Bisher war das schwierig zu realisieren, da das Schleifen von Saphirwafern großen Schwankungen unterliegt und es keine direkte Möglichkeit zur Überwachung der Prozessparameter in der Kontaktzone zwischen der Schleifscheibe und dem Wafer gab. Die an dem EU-finanzierten Projekt THERMOGRIND arbeitenden Partner lösten dieses Problem mit innovativer Technologie zum Messen und Steuern der Schleiftemperatur, einer der Schlüsselvariablen der Prozesssteuerung. Die Forscher nutzten die optische Transparenz des Saphirs gegenüber Infrarotstrahlung (IR) aus und verwendeten Saphir zur Fertigung des Kernelements eines IR-transparenten Hohlspindel-Waferspannsystems (Vakuumspannvorrichtung). Ein Sensor erfasst die durch die Spannvorrichtung übertragene IR-Strahlung von dem Saphirwafer, was einen optischen Zugang zu jeder bevorzugten Position auf dem Wafer ermöglicht. Nach der detaillierten Analyse der Abhängigkeit der Temperatursignale von unterschiedlichen Parametern und Betriebsbedingungen bestimmten die Wissenschaftler die thermischen Steuerkriterien für den Schleifprozess. Aus diesen Zusammenhängen entwickelten sie das in die Werkzeugmaschine integrierte Regelungssystem. Die THERMOGRIND-Wissenschaftler konnten eine innovative Lösung für die Probleme mit Aufwand und Zeit finden, die mit der Fertigung blauer und weißer LEDs auf Saphirwafern verbunden sind. Die kleinen und mittleren EU-Unternehmen (KMU) befinden sich nun in einer starken Position, um mit den ausländischen Herstellern auf diesem gewaltigen globalen Markt konkurrieren zu können. Überdies sollte die Modultechnologie den Verkauf von Einzelkomponenten für andere Anwendungen bei den diese herstellenden Partner-KMU in Schwung bringen.