Obwohl das Rotationsschleifen essentieller Bestandteil moderner Prozessketten zur Fertigung
monokristalliner Siliziumwafer mit Durchmessern von derzeit bis zu 300 mm ist gelten
wesentliche Relationen zwischen den Prozessein- und -ausgangsgrößen beim Rotationsschleifen als
nicht oder kaum erforscht. Dies ist insofern bedeutsam als dass die beim Schleifen induzierten
Kristallschädigungen den Endbearbeitungsaufwand durch kostspielige umweltschädliche und die
Wafergeometrie negativ beeinflussende Ätzund Polieroperationen festlegen. Ursache für die
Kristallschädigungen sind komplexe mechanische und thermische Belastungen des Materials während
des Werkzeugeingriffes. Deren Kenntnis ist daher nicht nur von wissenschaftlicher sondern auch
unter Qualitäts- und Wirtschaftlichkeitsaspekten von Bedeutung. Die Erfassung der lokalen
Kontaktzonenkräfte und -temperaturen galt bis dato aber als unpraktikabel. Als Begründung
hierfür wurde stets die Verfahrenskinematik mit sich drehendem Wafer und die für übliche
Messmittel fehlende Zugänglichkeit der Kontaktzone genannt. Hieraus leitet sich der
Forschungsbedarf dieser Arbeit ab. Nach Charakterisierung der Waferrandzone und auftretenden
Zerspanmechanismen wird die noch unbekannte Verteilung der Kristallschädigungen auf dem
geschliffenen Wafer bestimmt und eingehend analysiert. Zur Ermittlung der
Prozesskraftverteilung in der Kontaktzone wird ein Drei-Komponenten Kraftsensor unter ein
Segment einer Topfschleifscheibe appliziert die Segmenteingriffsverhältnisse bleiben dabei
unverändert. Das instrumentierte Werkzeug ermöglicht es sowohl den Einfluss der
Kristallorientierung als auch der Prozessparameter auf die Bearbeitungskräfte zu erforschen.
Anschließend gelingt es erstmals die während des Rotationsschleifens in der Kontaktzone
auftretenden Bearbeitungstemperaturen zu bestimmen. Prüfstandsversuche unter Nutzung der hohen
Transmissivität von Si im infraroten Wellenlängenbereich zeigen dass über der gesamten
Kontaktzone selbst kleine Temperaturgradienten hoch aufgelöst detektierbar sind. Hierauf
aufbauend wird abschließend ein Konzept für ein industriell einsetzbares Chuck-basiertes System
zur Messung der Kontaktzonentemperaturen beim Rotationsschleifen von Si-Wafern entwickelt.
