DE102017215705A1 - Apparatus and method for double-sided grinding of semiconductor wafers - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gleichzeitig doppelseitigen Schleifen einer Scheibe aus Halbleitermaterial. Die Erfindung basiert auf der optimalen Verteilung einer Flüssigkeit in einem Schleifwerkzeug zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung einer Halbleiterscheibe, die durch eine optimierte Schleuderplatte erzielt wird.

Figure DE102017215705A1_0000
The subject matter of the present invention is an apparatus and a method for simultaneous double-sided grinding of a slice of semiconductor material. The invention is based on the optimal distribution of a liquid in a grinding tool for simultaneous material removal on both sides of a semiconductor wafer, which is achieved by an optimized centrifugal plate.
Figure DE102017215705A1_0000

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gleichzeitig doppelseitigen Schleifen einer Scheibe aus Halbleitermaterial. Die Erfindung basiert auf der optimalen Verteilung einer Flüssigkeit in einem Schleifwerkzeug zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung einer Halbleiterscheibe, die durch eine optimierte Schleuderplatte erzielt wird.The subject matter of the present invention is an apparatus and a method for simultaneous double-sided grinding of a slice of semiconductor material. The invention is based on the optimal distribution of a liquid in a grinding tool for simultaneous material removal on both sides of a semiconductor wafer, which is achieved by an optimized centrifugal plate.

Für Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien (Substrate) Halbleiterscheiben mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, einseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie), Rauigkeit und Sauberkeit benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien, insbesondere Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid oder Elementhalbleiter wie Silicium und Germanium.For electronics, microelectronics, and microelectromechanics, the starting materials (substrates) required are semiconductor wafers with extreme requirements for global and local flatness, single-sided local flatness (nanotopology), roughness, and cleanliness. Semiconductor wafers are wafers of semiconductor materials, in particular compound semiconductors such as gallium arsenide or element semiconductors such as silicon and germanium.

Gemäß dem Stand der Technik werden Halbleiterscheiben in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten hergestellt. Im Allgemeinen wird folgende Herstellungssequenz benutzt:

  • - Herstellen eines einkristallinen Halbleiterstabs (Kristallzucht),
  • - Zerteilen des Halbleiterstabs in einzelne Stabstücke
  • - Auftrennen des Stabs in einzelne Scheiben (Innenloch- oder Drahtsägen),
  • - mechanische Bearbeitung der Scheiben (Läppen, Schleifen),
  • - chemische Bearbeitung der Scheiben (alkalische oder saure Ätze)
  • - chemo-mechanische Bearbeitung der Scheiben (Politur)
  • - optional weitere Beschichtungsschritte (z.B. Epitaxie, Annealen)
According to the prior art, semiconductor wafers are produced in a plurality of successive process steps. In general, the following production sequence is used:
  • Producing a monocrystalline semiconductor rod (crystal growth),
  • - Dividing the semiconductor rod into individual rod pieces
  • Separating the rod into individual disks (inner hole or wire saws),
  • - mechanical processing of the discs (lapping, grinding),
  • - chemical processing of the disks (alkaline or acid etching)
  • - chemo-mechanical processing of the discs (polish)
  • - optional further coating steps (eg epitaxy, annealing)

Die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheibe dient der Entfernung von Sägewelligkeiten, dem Abtrag der durch die raueren Sägeprozesse kristallin geschädigten oder vom Sägedraht kontaminierten Oberflächenschichten und vor allem der globalen Einebnung der Halbleiterscheiben. Ferner dient die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheibe der Herstellung einer gleichmäßigen Dickenverteilung, d.h. dass die Scheibe eine gleichmäßige Dicke hat.The mechanical processing of the semiconductor wafer is used to remove Sägewelligkeiten, the removal of the crystal by the rougher sawing processes or damaged by the saw wire surface layers and above all the global leveling of the semiconductor wafers. Further, the mechanical working of the wafer serves to produce a uniform thickness distribution, i. that the disc has a uniform thickness.

Als Verfahren zur mechanischen Bearbeitung der Halbleiterscheiben sind das Läppen sowie das Oberflächen-Schleifen (einseitig, doppelseitig) bekannt.
Die Technik des doppelseitigen Läppens von gleichzeitig mehreren Halbleiterscheiben ist seit langem bekannt und beispielsweise in der EP 547894 A1 beschrieben. Beim doppelseitigen Läppen werden die Halbleiterscheiben unter Zuführung einer Abrasivstoffe enthaltenden Suspension zwischen einer oberen und einer unteren Arbeitsscheibe, der meist aus Stahl bestehenden und mit Kanälen zur besseren Verteilung der Suspension versehenen Läppscheibe, unter einem gewissen Druck bewegt und dadurch ein Materialabtrag bewirkt. Die Halbleiterscheibe wird durch eine Läuferscheibe („carrier“) mit Aussparungen zur Aufnahme der Halbleiterscheiben während des Läppens geführt, wobei die Halbleiterscheibe durch die mittels Antriebskränze in Rotation versetzte Läuferscheibe auf einer geometrischen Bahn gehalten wird.As a method for the mechanical processing of the semiconductor wafers lapping and surface grinding (single-sided, double-sided) are known.
The technique of double-sided lapping of simultaneously multiple wafers has long been known and, for example in the EP 547894 A1 described. In double-sided lapping, the semiconductor wafers are moved under a certain pressure by supplying a suspension containing abrasive material between an upper and a lower working disk, which usually consists of steel and provided with channels for better distribution of the suspension, thereby causing material removal. The wafer is passed through a carrier with recesses for receiving the wafers during lapping, wherein the wafer is held by the driven by means of drive rings in rotation rotor disc on a geometric path.

Beim Einseitenschleifen wird die Halbleiterscheibe rückseitig auf einer Unterlage („chuck“) gehalten und vorderseitig von einer Topfschleifscheibe unter Drehung von Unterlage und Schleifscheibe und langsamer radialer Zustellung eingeebnet. Verfahren und Vorrichtungen zum einseitigen Oberflächenschleifen einer Halbleiterscheibe sind beispielsweise aus der US-2008/0214094 A1 oder aus EP-0955126 A2 bekannt.In one-side grinding, the semiconductor wafer is held on the back on a backing ("chuck") and the front side of a cup grinding wheel with rotation of base and grinding wheel and slow radial delivery leveled. Methods and apparatuses for the single-sided surface grinding of a semiconductor wafer are known, for example, from US Pat US-2008/0214094 A1 or off EP-0955126 A2 known.

Beim simultanen Doppelseitenschleifen („double-disc grinding“, DDG) wird die Halbleiterscheibe frei schwimmend zwischen zwei, auf gegenüberliegenden kollinearen Spindeln montierten Schleifscheiben gleichzeitig beidseitig bearbeitet und dabei weitgehend frei von Zwangskräften axial zwischen einem vorder- und rückseitig wirkenden Wasser- (hydrostatisches Prinzip) oder Luftkissen (aerostatisches Prinzip) geführt und radial lose von einem umgebenden dünnen Führungsring oder von einzelnen radialen Speichen am Davonschwimmen gehindert. Verfahren und Vorrichtungen zum doppelseitigen Oberflächenschleifen einer Halbleiterscheibe sind beispielsweise aus EP 0 755 751 A1 , EP 0 971 398 A1 , DE 10 2004 011 996 A1 sowie DE 10 2006 032 455 A1 bekannt.In the case of simultaneous double-side grinding ("double-disc grinding", DDG), the semiconductor wafer is simultaneously free-floating between two grinding wheels mounted on opposite collinear spindles and largely free of constraining forces axially between a front- and back-acting water (hydrostatic principle). or air cushion (aerostatic principle) and radially loosely prevented from floating around by a surrounding thin guide ring or by individual radial spokes. For example, methods and apparatus for double-sided surface grinding of a semiconductor wafer are known EP 0 755 751 A1 . EP 0 971 398 A1 . DE 10 2004 011 996 A1 such as DE 10 2006 032 455 A1 known.

Allerdings verursacht das doppelseitige Schleifen von Halbleiterscheiben (DDG) kinematisch bedingt grundsätzlich einen höheren Materialabtrag im Zentrum der Halbleiterscheibe („Schleifnabel“). Um nach dem Schleifen eine Halbleiterscheibe mit möglichst geringen Bearbeitungspuren zu erhalten, ist es notwendig, dass die beiden Schleifspindeln, auf denen die Schleifscheiben montiert werden, exakt kollinear ausgerichtet sind, da radial und oder axiale Abweichungen einen negativen Einfluss auf die Form und Nanotopologie der geschliffenen Scheibe haben. Die deutsche Anmeldung DE 10 2007 049 810 A1 lehrt beispielsweise ein Verfahren zur Korrektur der Schleifspindelposition in Doppelseitenschleifmaschinen.However, the double-sided grinding of semiconductor wafers (DDG) basically causes a higher material removal in the center of the semiconductor wafer ("looping nib"). In order to obtain a semiconductor wafer with the least possible processing marks after grinding, it is necessary that The two grinding spindles on which the grinding wheels are mounted are aligned exactly collinearly, since radial and / or axial deviations have a negative influence on the shape and nanotopology of the ground disk. The German registration DE 10 2007 049 810 A1 For example, teaches a method for correcting the grinding spindle position in double side grinding machines.

Bei den Schleifprozessen - dies betrifft sowohl einseitige als auch beidseitige Schleifverfahren, ist eine Kühlung des Schleifwerkzeuges und/oder der bearbeiteten Halbleiterscheibe erforderlich. Als Kühlmittel wird üblicherweise Wasser bzw. deionisiertes Wasser verwendet. Bei den Doppelseitenschleifmaschinen tritt das Kühlmittel üblicherweise aus dem Zentrum des Schleifwerkzeugs aus und wird mittels Zentrifugalkraft zu den Schleifzähnen, die kreisförmig am Außenrand der Schleifscheibe angeordnet sind, transportiert bzw. geschleudert. Der Kühlmitteldurchsatz, also die Menge an Kühlmittel, die innerhalb einer definierten Zeit austritt kann elektronisch oder mechanisch geregelt werden.In the grinding processes - this applies to both single-sided and double-sided grinding processes, a cooling of the grinding tool and / or the processed semiconductor wafer is required. The coolant used is usually water or deionized water. In the double-side grinding machines, the coolant usually exits the center of the grinding tool and is centrifugally displaced to the grinding teeth which are circularly arranged on the outer periphery of the grinding wheel. The coolant throughput, ie the amount of coolant that exits within a defined time can be controlled electronically or mechanically.

Die deutsche Anmeldung DE 10 2007 030 958 lehrt ein Verfahren zum Schleifen von Halbleiterscheiben, bei dem die Halbleiterscheiben einseitig oder beidseitig mittels wenigstens eines Schleifwerkzeugs, unter Zuführung eines Kühlmittels Material abtragend bearbeitet werden. Um eine konstante Kühlung während des Schleifens zu gewährleisten, wird der Kühlmittelfluss mit abnehmender Schleifzahnhöhe reduziert, da ein unverändert hoher Kühlmittelfluss andernfalls unvermeidlich zu Aquaplaning-Effekten führen würde.The German registration DE 10 2007 030 958 teaches a method for grinding semiconductor wafers, in which the semiconductor wafers are processed on one or both sides by means of at least one grinding tool, with the supply of a coolant material removing material. In order to ensure constant cooling during grinding, the coolant flow is reduced as the grinding tooth height decreases, as otherwise an unchanged high coolant flow would otherwise inevitably lead to aquaplaning effects.

Nachteilig an dem in DE 10 2007 030 958 beschriebenen Verfahren ist die Tatsache, dass während des gesamten Schleifvorgangs die Höhe der Schleifzähne gemessen werden muss, um den Kühlmittelfluss entsprechend anpassen zu können.A disadvantage of the in DE 10 2007 030 958 described method is the fact that during the entire grinding process, the height of the grinding teeth must be measured in order to adjust the flow of coolant accordingly.

Eine konstante Flussrate beim gleichzeitig doppelseitigen Schleifen einer Halbleiterscheibe wird in der Druckschrift DE 11 2014 003 179 T5 gelehrt. Gemäß dieser Lehre erfolgt der Zufluss des Kühl- bzw. Schleiffluids über jeweils eine Schleuderplatte, die sich innerhalb des Schleifwerkzeugs befindet und sich mit diesem während des Schleifvorgangs dreht. Über eine Zuführung gelangt eine Flüssigkeit, das Schleiffluid, in die Schleuderplatte. Die Flüssigkeit wird über vier kreisförmige Öffnungen, die kreisförmig um das Rotationszentrum der Schleuderplatte angeordnet sind und einen Austrittswinkel von 45° in Bezug auf die Oberfläche der Schleuderplatte haben, durch die Rotation zu den Schleifzähnen des Schleifwerkzeugs geschleudert, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der zugeführten Flüssigkeit entlang den kreisförmig um die Schleuderplatte angeordneten Schleifzähnen erreicht werden soll.A constant flow rate in the simultaneous double-sided grinding of a semiconductor wafer is in the document DE 11 2014 003 179 T5 taught. According to this teaching, the inflow of the cooling or grinding fluid takes place via a respective spin plate, which is located within the grinding tool and rotates with it during the grinding process. Via a feed, a liquid, the grinding fluid, enters the spin plate. The liquid is thrown over four circular openings, which are arranged in a circle around the center of rotation of the centrifugal plate and have an exit angle of 45 ° with respect to the surface of the centrifugal plate, by rotation to the grinding teeth of the grinding tool, whereby a uniform distribution of the supplied liquid along the circularly arranged around the centrifugal plate grinding teeth to be achieved.

In der Praxis hat sich allerdings herausgestellt, dass sich durch die vier kreisförmigen Öffnungen, aufgrund der Rotation der in das Schleifwerkzeug eingebauten Schleuderplatte, vier Bereiche an den Schleifzähnen ausbilden, in denen eine höhere Menge an Flüssigkeit an den Schleifzähnen pro Zeiteinheit auftrifft als in den Bereichen der Schleifzähne, die nicht im direkten Austrittsbereich der kreisförmigen Öffnungen liegen, so dass diese Bereiche eine Unterversorgung mit Flüssigkeit erfahren.In practice, however, it has been found that four areas are formed on the grinding teeth by the four circular openings, due to the rotation of the slinger mounted in the grinding tool, in which a higher amount of liquid impinges on the grinding teeth per unit time than in the areas of the grinding teeth, which are not in the direct exit region of the circular openings, so that these areas are under-supplied with liquid.

Die ungleiche Verteilung der Flüssigkeit wirkt sich ungünstig auf das Schleifergebnis aus. Es bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine gleichmäßige Versorgung aller kreisförmig angeordneter Schleifzähne eines Schleifwerkzeugs während des gleichzeitig beidseitigen Schleifens einer Halbleiterscheibe ermöglicht.The uneven distribution of the liquid has an unfavorable effect on the grinding result. It was therefore an object to provide a device which allows a uniform supply of all circularly arranged grinding teeth of a grinding tool during the simultaneous two-sided grinding of a semiconductor wafer.

Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum gleichzeitigen Schleifen der Vorder- und der Rückseite einer Halbleiterscheibe, die im unabhängigen Patentanspruch beschrieben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.The object is achieved by the inventive device for simultaneous grinding of the front and the back of a semiconductor wafer, which is described in the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Nachfolgend wird die Erfindung, die sich sowohl für das einseitige als auch das gleichzeitig zweiseitige Schleifen der Oberflächen von Halbleiterscheiben eignet detailliert beschrieben. Dabei werden Bezugszeichen verwendet.In the following, the invention, which is suitable for one-sided as well as simultaneous two-sided grinding of the surfaces of semiconductor wafers, will be described in detail. In this case, reference symbols are used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schleifwerkzeuggrinding tool
22
Schleifspindelgrinding spindle
33
Schleifscheibegrinding wheel
3131
SchleifscheibengrundGrinding wheel base
32 32
angeschrägte Randerhöhungbevelled edge enhancement
44
Schleifzahngrinding teeth
55
SchleuderplatteKick plate
5151
Austrittsöffnung für eine Flüssigkeit in der SchleuderplatteOutlet opening for a liquid in the spin plate
5252
Zuleitung für die Flüssigkeit zur SchleuderplatteSupply line for the liquid to the spin plate
5353
Flüssigkeitliquid
RR
Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs 1 Rotation direction of the grinding tool 1
WW
HalbleiterscheibeSemiconductor wafer

Eine Halbleiterscheibe W (Wafer) im Sinne dieser Erfindung ist eine Scheibe aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise Elementhalbleiter (Silicium, Germanium), Verbindungshalbleiter (beispielsweise Aluminium oder Gallium) oder deren Verbindungen (beispielsweise Si1-xGex, 0 < x < 1; AlGaAs, AlGaInP usw.) verstanden, umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite, nachfolgend als Oberfläche bzw. Oberflächen bezeichnet, sowie eine umlaufende Kante.A semiconductor wafer W (Wafer) in the context of this invention is a wafer of semiconductor material, such as elemental semiconductors (silicon, germanium), compound semiconductors (for example aluminum or gallium) or their compounds (for example Si 1-x Ge x , 0 <x <1; AlGaAs, AlGaInP etc.), comprising a front side and a back side, hereinafter referred to as surfaces, and a peripheral edge.

1a zeigt ein Schleifwerkzeug 1. Das Schleifwerkzeug (1) umfasst vereinfacht beschrieben eine drehbar gelagerte Schleifspindel (2), umfassend den Spindelkörper und einen Flansch (Spindelflansch), an der das Schleifrad (grinding wheel) bzw. die Schleifscheibe (3) (nachfolgend nur als Schleifscheibe (3) bezeichnet) befestigt ist. Die Schleifscheibe (3) weist eine Vielzahl einzelner Schleifzähne (4) auf, die kreisförmig entlang des Außenbereichs des Schleifscheibengrundes (31) angeordnet sind. Im Zentrum der Schleifscheibe (3) befindet sich die Schleuderplatte (5) mit einer Öffnung (51), aus der Flüssigkeit während des Schleifvorgangs austritt. Die Schleuderplatte (5) befindet sich in einer geeignet großen Aussparung der Schleifscheibe (3) und ist fest mit der Schleifspindel (2) verbunden, beispielsweise durch eine entsprechende Verschraubung oder mittels eines Gewindes. 1a shows a grinding tool 1 , The grinding tool ( 1 ) comprises in simplified terms a rotatably mounted grinding spindle ( 2 ), comprising the spindle body and a flange (spindle flange), on which the grinding wheel (grinding wheel) or the grinding wheel ( 3 ) (hereinafter referred to as grinding wheel ( 3 ) is attached). The grinding wheel ( 3 ) has a plurality of individual grinding teeth ( 4 ), which are circular along the outer area of the grinding wheel base ( 31 ) are arranged. In the center of the grinding wheel ( 3 ) is the spin plate ( 5 ) with an opening ( 51 ), from the liquid emerges during the grinding process. The spin plate ( 5 ) is located in a suitably large recess of the grinding wheel ( 3 ) and is fixed to the grinding spindle ( 2 ), for example, by a corresponding screw or by means of a thread.

1b zeigt ein Schleifwerkzeug (1) im Querschnitt, umfassend die Schleifspindel (2) mit der Schleifscheibe (3) und den Schleifzähnen (4), die am Schleifscheibengrund (31) befestigt sind. Über eine Zuleitung (52), die sich beispielsweise innerhalb der Schleifspindel (2) befinden kann, wird während des Schleifens eine Flüssigkeit zur Schleuderplatte (5) geleitet, die über die eine Austrittsöffnung (51) durch Zentrifugalkraft gleichmäßig zu den Schleifzähnen (4) geschleudert wird. Auf der Innenseite weist der Schleifscheibengrund (31) eine angeschrägte Randerhöhung (32) zu den Schleifzähnen (4) auf. Unter dem Begriff „angeschrägte Randerhöhung“ wird im Sinne der Erfindung der vom Schleifscheibengrund (31) zu der Fläche, auf der sich die Schleifzähne befinden und die in Bezug auf den Schleifscheibengrund (31) erhöht ist, verlaufende schräge, also der in einem gewissen Winkel vom Schleifscheibengrund (31) abweichende Bereich (32) verstanden. 1b shows a grinding tool ( 1 ) in cross section, comprising the grinding spindle ( 2 ) with the grinding wheel ( 3 ) and the grinding teeth ( 4 ) at the grinding wheel base ( 31 ) are attached. Via a supply line ( 52 ), for example, within the grinding spindle ( 2 ), a liquid is added to the sling plate during grinding ( 5 ), which via the one outlet opening ( 51 ) by centrifugal force evenly to the grinding teeth ( 4 ) is thrown. On the inside, the grinding wheel base ( 31 ) a beveled edge elevation ( 32 ) to the grinding teeth ( 4 ) on. In the context of the invention, the term "beveled edge elevation" refers to the surface of the grinding wheel ( 31 ) to the surface on which the grinding teeth are located and those with respect to the grinding wheel base ( 31 ), extending oblique, that is at a certain angle from the grinding wheel base ( 31 ) deviating area ( 32 ) Understood.

2 zeigt beispielhaft eine spezielle Ausführungsform der Vorderseite der Schleuderplatte (5) im Querschnitt. Der umlaufende Rand bzw. die umlaufende Kante der Austrittsöffnung (51) ist am Übergang von der Zuleitung (52) zunächst konvex und geht in eine konkave Form über, so dass die aus der Austrittsöffnung (51) austretende Flüssigkeit mit einem definierten Winkel auf die angeschrägte Randerhöhung (32) geleitet bzw. geschleudert wird. 2 shows an example of a special embodiment of the front of the spin plate ( 5 ) in cross section. The peripheral edge or the circumferential edge of the outlet opening ( 51 ) is at the transition from the supply line ( 52 ) first convex and goes into a concave shape, so that from the outlet opening ( 51 ) leaking fluid at a defined angle on the tapered edge elevation ( 32 ) is directed or hurled.

Die Schleifzähne (4) sind bevorzugt mit Diamant, Siliciumcarbid oder einem anderen zur materialabtragenden Bearbeitung der Oberflächen von Halbleiterscheiben W geeigneten Materialien belegt.The grinding teeth ( 4 ) are preferred with diamond, silicon carbide or other material for machining the surfaces of semiconductor wafers W suitable materials.

Die erfindungsgemäße Schleuderplatte (5) kann sowohl bei einseitigen (SSG) als auch bei gleichzeitig doppelseitigen Schleifprozessen (DDG) von Halbleiterscheiben eingesetzt werden und wird, ohne den Umfang der Erfindung auf das gleichzeitig doppelseitige Schleifen von Halbleiterscheiben zu begrenzen, an diesem Verfahren beschrieben.The spin plate according to the invention ( 5 ) can be used in both single-sided (SSG) and simultaneous double-sided (DDG) grinding processes of semiconductor wafers and, without limiting the scope of the invention to simultaneous double-sided grinding of semiconductor wafers, is described in this process.

Das simultane Doppelseitenschleifen („Double Disk Grinding“, DDG) wird oftmals eingesetzt, um eine besonders gute Planparallelität bzgl. Dicke (gleichmäßige Dickenverteilung) und TTV (Total Thickness Variation) der bearbeiteten Halbleiterscheiben zu erreichen, insbesondere im Vergleich zu alternativen Bearbeitungsverfahren wie dem sog. Läppverfahren.Double disk grinding (DDG) is often used to achieve particularly good parallelism in terms of thickness (uniform thickness distribution) and TTV (Total Thickness Variation) of the processed semiconductor wafers, in particular in comparison to alternative processing methods such as the so-called Lapping procedure.

Zur Durchführung des simultanen Doppelseitenschleifen einer Halbleiterscheibe W eignet sich eine Vorrichtung, umfassend zwei gegenüber stehende, kollineare rotierbare Schleifspindeln (2), deren zum Wafer W gewandte Enden mit jeweils einer Schleifscheibe (3) versehen sind. Der gleichzeitig beidseitige Materialabtrag von der Vorderseite bzw. der Rückseite der Halbleiterscheibe W erfolgt durch die zwei gegengleich rotierenden Schleifscheiben (3), die auf gegenüberliegenden kollinearen Spindeln (2) befestigt sind und wobei die Halbleiterscheibe W während der Bearbeitung beispielsweise mittels zweier hydrostatischer Lager, wie beispielsweise in der DE 10 2008 026 782 A1 beschrieben, weitgehend frei von Zwangskräften axial und mittels eines Führungsrings radial geführt und durch einen Mitnehmer in Rotation versetzt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit der Halbleiterscheibe W während des gleichzeitig beidseitigen Schleifens beträgt bevorzugt 10 bis 50 U/min (rpm).For carrying out the simultaneous double-side grinding of a semiconductor wafer W is a device comprising two opposed, collinear rotatable grinding spindles ( 2 ), whose to the wafer W facing ends, each with a grinding wheel ( 3 ) are provided. The two-sided at the same time Material removal from the front or the back of the semiconductor wafer W done by the two counter-rotating grinding wheels ( 3 ) on opposite collinear spindles ( 2 ) and wherein the semiconductor wafer W during processing, for example by means of two hydrostatic bearings, such as in the DE 10 2008 026 782 A1 described, largely free of constraining forces axially and guided radially by means of a guide ring and is rotated by a driver in rotation. The rotational speed of the semiconductor wafer W during the simultaneous two-sided grinding is preferably 10 to 50 U / min (rpm).

Die Rotation der Schleifscheibe (3) wird durch die Rotation der jeweiligen Schleifspindel (2) bewerkstelligt. Die Rotationsgeschwindigkeit der jeweiligen Schleifscheibe (3) während der materialabtragenden Bearbeitung der mindestens einen Oberfläche einer Halbleiterscheibe W beträgt bevorzugt 3000 bis 6000 U/min (rpm), wobei sich die gegenüberliegenden Schleifscheiben (3) gegengleich drehen, damit sich die durch die Reibung der Schleifzähne (4) auf die Halbleiterscheibe W wirkenden Kräfte nahezu aufheben.The rotation of the grinding wheel ( 3 ) is determined by the rotation of the respective grinding spindle ( 2 ) accomplished. The rotational speed of the respective grinding wheel ( 3 ) during the material-removing machining of the at least one surface of a semiconductor wafer W is preferably 3000 to 6000 rpm (rpm), whereby the opposing grinding wheels ( 3 ), so that the friction between the grinding teeth ( 4 ) on the semiconductor wafer W almost cancel out acting forces.

Während des Schleifvorgangs, also während der Zeit, in der die Zähne (4) der Schleifscheibe (3) mit den Oberflächen (Vorderseite und Rückseite) der Halbleiterscheibe W in Kontakt stehen und sich über deren Oberflächen, dem Kontaktbereich, bewegen, wird über die in der Schleifscheibe (3) integrierte Schleuderplatte (5), die zusammen mit der Schleifscheibe (3) rotiert, durch die Zentrifugalkraft eine Flüssigkeit heraus zu den Kontaktstellen der Schleifzähne (4) mit den Oberflächen der Halbleiterscheibe geleitet bzw. geschleudert.During the grinding process, ie during the time in which the teeth ( 4 ) of the grinding wheel ( 3 ) with the surfaces (front and back) of the semiconductor wafer W be in contact and move over their surfaces, the contact area, is about the in the grinding wheel ( 3 ) integrated spin plate ( 5 ), which together with the grinding wheel ( 3 ), by the centrifugal force a liquid out to the contact points of the grinding teeth ( 4 ) with the surfaces of the semiconductor wafer or thrown.

Um sowohl eine optimale und gleichmäßige Kühlung der Kontaktstellen als auch eine ausreichende Entfernung des abgetragenen Materials aus dem Kontaktbereich heraus zu gewährleisten, muss die aus der Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) austretende Flüssigkeit gleichmäßig zu allen Seiten verteilt werden, so dass keine Aufstaueffekte in der Zuleitung und oder Austrittsöffnung sowie Bereiche mit einer Über- bzw. Unterversorgung innerhalb der Schleifscheibe (3) auftreten.In order to ensure both an optimal and uniform cooling of the contact points as well as a sufficient removal of the removed material from the contact area out, the from the outlet opening ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) are evenly distributed to all sides, so that no Aufstaueffekte in the supply line and or orifice and areas with an over- or undersupply within the grinding wheel ( 3 ) occur.

Durch die erfindungsgemäße Schleuderplatte (5) wird die gleichmäßige Verteilung der aus der Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) austretende Flüssigkeit zu allen Seiten der Schleifscheibe (3) gewährleistet.By the inventive spin plate ( 5 ), the uniform distribution of the out of the outlet ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) leaking fluid to all sides of the grinding wheel ( 3 ) guaranteed.

Die Schleuderplatte (5) ist ein bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise eloxiertes Aluminium, einem Kunststoff oder einer Keramik gefertigter Ring mit einer Vorderseite, einer Rückseite und einem umlaufenden Rand. Die Schleuderplatte (5) hat eine definierte Höhe und einem definierten Durchmesser sowie eine im Zentrum des Rings befindliche kreisförmige Öffnung (51) mit einem umlaufenden Rand bzw. einer umlaufenden Kante. Die Schleuderplatte (5) befindet sich in einer ausreichend großen Aussparung im Zentrum der Schleifscheibe (3) und ist mit der Rückseite an der Schleifspindel (2) befestigt (1b), so dass die Vorderseite zur Halbleiterscheibe W weist. Die Befestigung der Schleuderplatte (5) an der Schleifspindel (2) kann beispielsweise durch Verschraubung oder über ein Gewinde erfolgen.The spin plate ( 5 ) is a preferably made of a metal, such as anodized aluminum, a plastic or a ceramic ring with a front, a back and a peripheral edge. The spin plate ( 5 ) has a defined height and a defined diameter and a circular opening located in the center of the ring ( 51 ) with a peripheral edge or a circumferential edge. The spin plate ( 5 ) is located in a sufficiently large recess in the center of the grinding wheel ( 3 ) and is connected to the back side of the grinding spindle ( 2 ) ( 1b) , leaving the front to the semiconductor wafer W has. The attachment of the centrifugal plate ( 5 ) on the grinding spindle ( 2 ) can be done for example by screwing or a thread.

Dementsprechend sind die Rotationsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe (3) und der Schleuderplatte (5) während der materialabtragenden Bearbeitung der mindestens einen Oberfläche einer Halbleiterscheibe W gleich.Accordingly, the rotational speeds of the grinding wheel ( 3 ) and the sling plate ( 5 ) during the material-removing machining of the at least one surface of a semiconductor wafer W equal.

Die Höhe der Schleuderplatte (5) liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 mm und ist so bemessen, dass die der Halbleiterscheibe W zugewandte Vorderseite der an der Schleifspindel (2) befestigten Schleuderplatte 5 niedriger ist als die Höhe der Schleifzähne (4), so dass die Schleuderplatte (5) nicht in Kontakt mit der Oberfläche der Halbleiterscheibe W kommen kann. Bevorzugt wird die Höhe der an der Schleifspindel befestigten Schleuderplatte (5) so gewählt, dass selbst bei vollkommen abgeschliffenen Schleifzähnen (4) die Schleuderplatte (5) nicht in Kontakt mit der Oberfläche der Halbleiterscheibe W kommen kann.The height of the spin plate ( 5 ) is preferably in the range of 5 to 15 mm and is dimensioned such that that of the semiconductor wafer W facing front of the grinding spindle ( 2 ) attached spin plate 5 is lower than the height of the grinding teeth ( 4 ), so that the spin plate ( 5 ) not in contact with the surface of the semiconductor wafer W can come. The height of the spin plate attached to the grinding spindle ( 5 ) chosen so that even with completely polished grinding teeth ( 4 ) the spin plate ( 5 ) not in contact with the surface of the semiconductor wafer W can come.

Die Höhe Schleuderplatte (5) definiert gleichzeitig auch die Höhe der Austrittsöffnung (51) in Bezug auf den Schleifscheibengrund (31). Um einen gleichmäßigen Flüssigkeitsaustritt aus der Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) während des Schleifprozesses zu gewährleisten, liegt die Austrittsöffnung mindestens in einer Ebene mit Schleifscheibengrund (31). Bevorzugt liegt die Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) mindestens 0,1 mm, besonders bevorzugt mindestens 1 mm oberhalb des Schleifscheibengrundes (31). Die maximale Höhe der Austrittsöffnung (51), bezogen auf den Schleifscheibengrund (31), liegt bevorzugt unterhalb der Höhe der Randerhöhung (32), so dass selbst bei vollständig abgeschliffenen Schleifzähnen (4) ein Kontakt der Vorderseite der Schleuderplatte (5) mit der Oberfläche der Halbleiterscheibe W ausgeschlossen ist.The height of the spin plate ( 5 ) also defines the height of the outlet opening ( 51 ) with respect to the grinding wheel base ( 31 ). To ensure a uniform liquid outlet from the outlet ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) during the grinding process, the outlet opening lies at least in one plane with grinding wheel base ( 31 ). Preferably, the outlet opening ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) at least 0.1 mm, more preferably at least 1 mm above the grinding wheel base ( 31 ). The maximum height of the outlet ( 51 ), based on the grinding wheel base ( 31 ), is preferably below the height of the edge elevation ( 32 ), so that even with completely polished grinding teeth ( 4 ) a contact of the front of the spin plate ( 5 ) with the surface of the semiconductor wafer W is excluded.

Das Schleifen der Halbleiterscheibe W erfolgt in Gegenwart einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser mit oder ohne Zusatzstoffe, die sowohl als Kühl- und Schmiermittel als auch zum Abtransport des abgeschliffenen Materials dient. Die Temperatur der Flüssigkeit kann auf einen bestimmten Wert durch eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise einen Thermostaten, eingestellt werden. The grinding of the semiconductor wafer W takes place in the presence of a liquid, preferably water with or without additives, which serves both as a coolant and lubricant and for the removal of the abraded material. The temperature of the liquid can be adjusted to a certain value by a suitable device, for example a thermostat.

Während des Schleifvorgangs wird eine definierte Menge Flüssigkeit pro Zeiteinheit über eine Zuleitung (52), die beispielsweise durch die Schleifspindel (2) verläuft, zu der Schleuderplatte (5) geleitet. Die Zuleitung (52) ist bevorzugt ein Schlauch oder ein Rohr aus Kunststoff oder einem Metall und hat einen definierten Innendurchmesser, der maximal dem Innendurchmesser der Austrittsöffnung (51) auf der Rückseite der Schleuderplatte (5) entspricht, aber auch geringer sein kann.During the grinding process, a defined amount of liquid per unit time via a supply line ( 52 ), for example, by the grinding spindle ( 2 ), to the spin plate ( 5 ). The supply line ( 52 ) is preferably a hose or a tube made of plastic or a metal and has a defined inner diameter, the maximum of the inner diameter of the outlet opening ( 51 ) on the back of the spin plate ( 5 ), but may also be lower.

Die Einleitung der Flüssigkeit in die Zuleitung (52) kann drucklos oder unter Druck erfolgen. Bevorzugt ist diese Flüssigkeitsmenge während des Schleifvorgangs konstant. Ebenfalls bevorzugt wird die pro Zeiteinheit zugeführte Flüssigkeitsmenge während des Schleifprozesses variiert. Die durch die Zuleitung (52) fließende Flüssigkeitsmenge wird so gewählt, dass kein Staudruck in der Zuleitung (52) auftritt.The introduction of the liquid into the supply line ( 52 ) can be pressureless or under pressure. Preferably, this amount of liquid is constant during the grinding process. Also preferably, the amount of liquid supplied per unit time is varied during the grinding process. The through the supply line ( 52 ) flowing liquid is chosen so that no back pressure in the supply line ( 52 ) occurs.

Die Zuleitung (52) rotiert während des Schleifvorgangs entlang seiner Längsachse bevorzugt mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Schleuderplatte (5), so dass durch die Oberflächenrauigkeit der Innenwand der Zuleitung (52) bereits ein Flüssigkeitsfilm auf der Innenwand der Zuleitung (52) entsteht, der entlang der Wandinnenfläche in die Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) übertritt. Durch einen Staudruck in der Zuleitung (52) kann sich ein ungleichmäßiger Flüssigkeitsfilm auf der Innenwand der Zuleitung (52) ausbilden, so dass der Flüssigkeitsaustritt aus der Austrittsöffnung (51) ebenfalls ungleichmäßig wäre, was sich unvorteilhaft auf das Schleifergebnis auswirken würde.The supply line ( 52 ) rotates during the grinding process along its longitudinal axis preferably at the same speed as the centrifugal plate ( 5 ), so that by the surface roughness of the inner wall of the supply line ( 52 ) already a liquid film on the inner wall of the supply line ( 52 ) is formed, which along the inner wall surface in the outlet opening ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) transgresses. Due to a back pressure in the supply line ( 52 ) may cause a non-uniform liquid film on the inner wall of the supply line ( 52 ), so that the liquid outlet from the outlet opening ( 51 ) would also be uneven, which would adversely affect the grinding result.

Der Durchmesser der Austrittsöffnung (51) auf der Rückseite der Schleuderplatte (5) ist bevorzugt etwas geringer als der Durchmesser der Austrittsöffnung (51) auf der Vorderseite der Schleuderplatte (5). Die Erweiterung des Durchmessers der Austrittsöffnung (51) von der Rückseite zur Vorderseite der Schleuderplatte (5) hin kann direkt vom Übergang der Zuleitung (52) zur Schleuderplatte (5) bis zur Vorderseite der Schleuderplatte (5) erfolgen oder erst innerhalb der Schleuderplatte selber, so dass der Durchmesser der Austrittsöffnung (51) von der Rückseite der Schleuderplatte (5) aus zunächst konstant ist und erst ab einer definierten Höhe innerhalb der Schleuderplatte (5) zunimmt. Die Zunahme des Durchmessers der Austrittsöffnung (51) zwischen Rückseite und Vorderseite der Schleuderplatte (5) kann linear, konvex oder konkav mit einem Winkel im Bereich von 20° bis 70°, besonders bevorzugt in einem Bereich von 30° bis 50° sein. Der umlaufende Rand der Austrittsöffnung (51) auf der Vorderseite der Schleuderplatte (5) kann jede beliebige Form haben, ist aber bevorzugt konvex abgerundet.The diameter of the outlet ( 51 ) on the back of the spin plate ( 5 ) is preferably slightly smaller than the diameter of the outlet opening ( 51 ) on the front of the spin plate ( 5 ). The extension of the diameter of the outlet ( 51 ) from the back to the front of the spin plate ( 5 ) can directly from the transition of the supply line ( 52 ) to the sling plate ( 5 ) to the front of the sling plate ( 5 ) or only within the spin plate itself, so that the diameter of the outlet opening ( 51 ) from the back of the spin plate ( 5 ) is initially constant and only at a defined height within the centrifugal plate ( 5 ) increases. The increase of the diameter of the outlet ( 51 ) between back and front of the sling plate ( 5 ) may be linear, convex or concave at an angle in the range of 20 ° to 70 °, more preferably in a range of 30 ° to 50 °. The peripheral edge of the outlet ( 51 ) on the front of the spin plate ( 5 ) may have any shape, but is preferably convex rounded.

Der sich bereits an der Innenwand der Zuleitung (52) durch Zentrifugalkraft ausgebildete Flüssigkeitsfilm tritt bzw. fließt in die Austrittsöffnung (51) der Schleuderplatte (5) hinein und verlässt diese als Flüssigkeitsfilm in einer definierten Menge pro Zeiteinheit auf der gegenüberliegenden, also der Halbleiterscheibe zugewandten Seite wieder. Die durch die Rotation der Schleuderplatte (5) erzeugten Zentrifugalkräfte lassen den Flüssigkeitsfilm entlang der Oberfläche der Vorderseite der Schleuderplatte (5) aus der Austrittsöffnung (51) austreten. Der Flüssigkeitsfilm kann dabei mit oder ohne Kontakt zur Oberfläche der Vorderseite der Schleuderplatte (5) bzw. des Schleifscheibengrundes (31) in Richtung angeschrägte Randerhöhung (32) geleitet bzw. geschleudert werden.The already on the inner wall of the supply line ( 52 ) formed by centrifugal liquid liquid film enters or flows into the outlet opening ( 51 ) of the sling plate ( 5 ) and leaves them as a liquid film in a defined amount per unit time on the opposite, so the semiconductor wafer facing side again. By the rotation of the sling plate ( 5 ) caused centrifugal forces leave the liquid film along the surface of the front of the centrifugal plate ( 5 ) from the exit opening ( 51 ) exit. The liquid film can with or without contact to the surface of the front of the spin plate ( 5 ) or the grinding wheel base ( 31 ) in the direction of beveled edge elevation ( 32 ).

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die austretende Flüssigkeit gezielt durch eine Kombination aus konvexer und konkaver Form der Oberfläche der Vorderseite der Schleuderplatte (5) zu der angeschrägten Randerhöhung (32) geleitet (2).In a further embodiment of the device according to the invention, the exiting liquid is targeted by a combination of convex and concave shape of the surface of the front side of the centrifugal plate ( 5 ) to the beveled edge elevation ( 32 ) ( 2 ).

Die Gleichmäßigkeit der nach allen Seiten aus der Austrittsöffnung (51) austretenden bzw. herausgeschleuderten Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit kann gezielt durch die Einstellung der Oberflächenrauigkeit der Innenwand der Austrittsöffnung (51) beeinflusst und optimiert werden. Bevorzugt ist auch die Erzeugung einer geeigneten Fein - oder Mikrostruktur auf der Innenwand bzw. im Randbereich der Austrittsöffnung (51), um ein optimal gleichmäßiges (laminares) Austreten des Flüssigkeitsfilms nach allen Seiten der Austrittsöffnung (51) zu gewährleisten.The uniformity of all sides from the outlet ( 51 ) discharged or ejected liquid amount per unit time can be targeted by adjusting the surface roughness of the inner wall of the outlet opening ( 51 ) are influenced and optimized. It is also preferable to produce a suitable fine or microstructure on the inner wall or in the edge region of the outlet opening (FIG. 51 ) for an optimal uniform (laminar) leakage of the liquid film to all sides of the outlet opening ( 51 ) to ensure.

Bevorzugt wird die Oberflächenrauigkeit der Innenwand der Austrittsöffnung (51) durch eine geeignete Oberflächenbearbeitung, wie beispielsweise Schruppen bis Feinst-Schlichten, Schleifen, Honen oder Läppen auf einen Mittenrauwert Ra zwischen 25 µm und 0,006 µm eingestellt.The surface roughness of the inner wall of the outlet opening ( 51 ) are adjusted to a mean roughness R a between 25 μm and 0.006 μm by a suitable surface treatment, such as, for example, roughing to very fine finishing, grinding, honing or lapping.

Die Innenwand der Zuleitung (52) weist bevorzugt ebenfalls eine Oberflächenrauigkeit mit einen Mittenrauwert Ra zwischen 25 µm und 0,006 µm auf. Besonders bevorzugt sind die Oberflächenrauigkeiten der Innenwand der Zuleitung (52) und der der Innenwand der Austrittsöffnung (51) gleich. The inner wall of the supply line ( 52 ) preferably also has a surface roughness with a mean roughness R a between 25 μm and 0.006 μm. Particularly preferred are the surface roughness of the inner wall of the supply line ( 52 ) and the inner wall of the outlet opening ( 51 ) equal.

Um eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit entlang aller Schleifzähne (4) zu gewährleisten, muss der Durchmesser der Austrittsöffnung (51) in Abhängigkeit vom Durchmesser der Schleifscheibe (3) und das pro Zeiteinheit aus der Austrittsöffnung (51) strömende Flüssigkeitsvolumen in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Austrittsöffnung (51) gewählt werden. Das pro Zeiteinheit benötigte Flüssigkeitsvolumen bestimmt wiederum auch den Innendurchmesser der Zuleitung (52).To ensure an even distribution of the liquid along all the grinding teeth ( 4 ), the diameter of the outlet ( 51 ) depending on the diameter of the grinding wheel ( 3 ) and per unit time from the outlet opening ( 51 ) flowing liquid volume in dependence on the diameter of the outlet opening ( 51 ) to get voted. The volume of liquid required per unit time in turn also determines the inner diameter of the supply line ( 52 ).

Beispielhafte Wertebereiche für eine Schleifscheibe (3) mit einem Durchmesser von 160 mm sind in Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle 1: Parameter Beispielhafter Wertebereich Durchmesser der Schleuderplatte (5) 30 - 150 mm Innendurchmesser der Zuleitung (52) 20 bis 40 mm Innendurchmesser der Austrittsöffnung (51) auf der Rückseite der Schleuderplatte (5) 20 bis 40 mm Innendurchmesser der Austrittsöffnung (51) auf der Vorderseite der Schleuderplatte (5) 21 bis 45 mm Zugeleitete Flüssigkeitsmenge 1 bis 3 l/min Exemplary value ranges for a grinding wheel ( 3 ) with a diameter of 160 mm are listed in Table 1: TABLE 1 parameter Exemplary value range Diameter of the spin plate (5) 30 - 150 mm Inner diameter of the supply line (52) 20 to 40 mm Inner diameter of the outlet opening (51) on the back of the centrifugal plate (5) 20 to 40 mm Inner diameter of the outlet opening (51) on the front of the centrifugal plate (5) 21 to 45 mm Delivered amount of liquid 1 to 3 l / min

Bedingt durch die Zentrifugalkräfte wird die aus der Austrittsöffnung (51) strömende Flüssigkeit gleichmäßig als dünner Flüssigkeitsfilm in Richtung Schleifzähne (4) verteilt bzw. geschleudert. Aufgrund der Höhe der Austrittsöffnung (51) in Bezug auf den Schleifscheibengrund (31) trifft der Flüssigkeitsfilm zunächst auf die angeschrägte Randerhöhung (32) zwischen Schleifscheibengrund (31) und Schleifzähnen (4). Diese Randerhöhung (32) bewirkt eine zusätzliche Vergleichmäßigung des auftreffenden Flüssigkeitsfilms bevor die Flüssigkeit die Kontaktstellen zwischen den Schleifzähnen (4) und der Oberfläche der Halbleitscheibe W erreicht.Due to the centrifugal forces is from the outlet ( 51 ) flowing liquid evenly as a thin liquid film in the direction of grinding teeth ( 4 ) distributed or hurled. Due to the height of the outlet ( 51 ) with respect to the grinding wheel base ( 31 ), the liquid film initially strikes the beveled edge elevation ( 32 ) between grinding wheel base ( 31 ) and grinding teeth ( 4 ). This edge enhancement ( 32 ) causes an additional equalization of the impinging liquid film before the liquid, the contact points between the grinding teeth ( 4 ) and the surface of the semiconductor wafer W reached.

Die angeschrägte Randerhöhung (32) zwischen Schleifscheibengrund (31) und Schleifzähnen (4) kann linear oder konkav ausgeführt sein. Der Winkel der abgeschrägten Randerhöhung (32) bezogen auf den Schleifscheibengrund (31) liegt bevorzugt im Bereich von 20° bis 60° und besonders bevorzugt im Bereich von 30° bis 50°.The beveled edge elevation ( 32 ) between grinding wheel base ( 31 ) and grinding teeth ( 4 ) can be linear or concave. The angle of the beveled edge elevation ( 32 ) relative to the grinding wheel base ( 31 ) is preferably in the range of 20 ° to 60 ° and more preferably in the range of 30 ° to 50 °.

Durch die angeschrägte Randerhöhung (32) wird eine Unabhängigkeit der Flüssigkeitsversorgung der Kontaktstellen zwischen den Schleifzähnen (4) und der Oberfläche der Halbleitscheibe W von der Höhe der Schleifzähne (4), die sich ja während des Gebrauchs abnutzten, erreicht. Die auf die abgeschrägte Randerhöhung (32) auftreffende Flüssigkeit wird bis zum Erreichen der Schleifzähne (4) nochmal vergleichmäßigt, so dass auch bei Änderung der Schleifzahnhöhe durch Abnutzung weder die Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit noch der Winkel, in dem die Flüssigkeit zu den Schleifzähnen (4) geleitet wird, angepasst werden muss.By the beveled edge enhancement ( 32 ), an independence of the liquid supply of the contact points between the grinding teeth ( 4 ) and the surface of the semiconductor wafer W from the height of the grinding teeth ( 4 ), which wore off during use. The on the beveled Randerhöhung ( 32 ) impinging fluid until reaching the grinding teeth ( 4 ), so that even when changing the grinding tooth height by wear neither the amount of liquid per unit time nor the angle at which the liquid to the grinding teeth ( 4 ), must be adapted.

Tritt die Flüssigkeit hingegen mit einem definierten Streu- oder Abstrahlwinkel aus der Öffnung (51) der Schleuderplatte (5) aus, müsste dieser Winkel durch geeignete Maßnahmen nachjustiert werden, um eine optimale Versorgung der Kontaktstellen zwischen den Schleifzähnen (4) und der Oberfläche der Halbleitscheibe W bei Verringerung der Höhe der Schleifzähne (4) zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Schleuderplatte macht diese Nachjustierung überflüssig.If, on the other hand, the liquid emerges from the opening at a defined scattering or emission angle ( 51 ) of the sling plate ( 5 ), this angle would have to be readjusted by suitable measures in order to ensure optimal supply of the contact points between the grinding teeth ( 4 ) and the surface of the semiconductor wafer W in reducing the height of the grinding teeth ( 4 ) to ensure. The spin plate according to the invention makes this readjustment superfluous.

Durch die durch die erfindungsgemäße Schleuderplatte (5) optimierte Verteilung des Flüssigkeitsfilms entlang den Schleifzähnen (4), wird auch die Qualität der mittels gleichzeitig doppelseitigem Schleifen (DDG) erhaltenen Scheiben aus Halbleitermaterial deutlich verbessert. Insbesondere führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Schleuderplatte (5) dazu, dass der beim gleichzeitig doppelseitigen Schleifen kinematisch bedingte höhere Materialabtrag im Zentrum der Halbleiterscheibe („Schleifnabel“) fast bzw. ganz vermieden werden kann.By through the inventive spin plate ( 5 ) optimized distribution of the liquid film along the grinding teeth ( 4 ), the quality of the disks of semiconductor material obtained simultaneously by double-sided grinding (DDG) is also significantly improved. In particular, the use of the centrifugal plate according to the invention ( 5 ) in addition to the fact that at the same time double-sided grinding kinematically caused higher material removal in the center of the semiconductor wafer ("loop") can be almost or completely avoided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 547894 A1 [0005]EP 547894 A1 [0005]
  • US 2008/0214094 A1 [0006]US 2008/0214094 A1 [0006]
  • EP 0955126 A2 [0006]EP 0955126 A2 [0006]
  • EP 0755751 A1 [0007]EP 0755751 A1 [0007]
  • EP 0971398 A1 [0007]EP 0971398 A1 [0007]
  • DE 102004011996 A1 [0007]DE 102004011996 A1 [0007]
  • DE 102006032455 A1 [0007]DE 102006032455 A1 [0007]
  • DE 102007049810 A1 [0008]DE 102007049810 A1 [0008]
  • DE 102007030958 [0010, 0011]DE 102007030958 [0010, 0011]
  • DE 112014003179 T5 [0012]DE 112014003179 T5 [0012]
  • DE 102008026782 A1 [0024]DE 102008026782 A1 [0024]

Claims (10)

Vorrichtung zum Schleifen einer Halbleiterscheibe W, mit mindestens einer kreisförmigen Schleifscheibe (3), umfassend einen Schleifscheibengrund (31), dessen äußerer Rand eine mit einer abgeschrägten Seitenfläche versehene umlaufende Randerhöhung (32) aufweist, sich auf dieser Randerhöhung umlaufend Schleifzähne (4) befinden, die durch Rotation der Schleifscheibe (3) materialabtragend unter Zuführung einer definierten Flüssigkeitsmenge auf die mindestens eine Seite der Halbleiterscheibe W einwirken, sich in einer geeignet dimensionierten Öffnung im Zentrum des Schleifscheibengrundes (31) sich eine Schleuderplatte (5), umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite und einen umlaufenden Rand, befindet, die Vorderseite der Schleuderplatte (5) zur Halbleiterscheibe W weist und höher ist als der Schleifscheibengrund (31), die Schleifscheibe (3) und die Schleuderplatte (5) an einer Schleifspindel (2) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Zentrum der Schleuderplatte (5) eine kreisförmige Austrittsöffnung (51) befindet, aus der während des Schleifens ein zu allen Seiten gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm auf die Randerhöhung (32) durch Zentrifugalkraft geschleudert wird.Device for grinding a semiconductor wafer W, comprising at least one circular grinding wheel (3), comprising a grinding wheel base (31), the outer edge of which has a peripheral rim (32) provided with a bevelled side face, rotating grinding teeth (4) running around this edge elevation, which act on the at least one side of the semiconductor wafer W by removing the grinding wheel (3) in a material-removing manner by supplying a defined amount of liquid, in a suitably dimensioned opening in the center of the grinding wheel base (31) is a spin plate (5) comprising a front side and a back side and a peripheral edge, facing the front side of the spin plate (5) to the wafer W and higher than the grinding wheel base (31), the grinding wheel (3) and the spin plate (5) are fixed to a grinding spindle (2), characterized that in the center of the spin plate te (5) is a circular outlet opening (51) from which during the grinding of a uniform on all sides liquid film on the edge elevation (32) by centrifugal force is thrown. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand bzw. die Kante der Austrittsöffnung (51) an der Vorderseite der Schleuderplatte (5) abgeschrägt ist.Device after Claim 1 , characterized in that the peripheral edge or the edge of the outlet opening (51) is chamfered at the front of the spin plate (5). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der abgeschrägten Kante der Austrittsöffnung (51) in Bezug auf die Vorderseite der Schleuderplatte (5) in Bereich von 20° bis 60° liegt.Device after Claim 2 , characterized in that the angle of the chamfered edge of the outlet opening (51) with respect to the front of the spin plate (5) is in the range of 20 ° to 60 °. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuderplatte (5) aus eloxiertem Aluminium besteht.Device according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the spin plate (5) consists of anodized aluminum. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite der Schleuderplatte (5) mindestens 0,1 mm höher ist als der Schleifscheibengrund (31).Device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the front side of the spin plate (5) is at least 0.1 mm higher than the grinding wheel base (31). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Zuleitung (52) und die Innenseite der Austrittsöffnung (51) eine Oberflächenrauigkeit mit einem Mittenrauenwert Ra zwischen 25 µm und 0,006 µm aufweisen.Device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the inside of the feed line (52) and the inside of the outlet opening (51) have a surface roughness with a mean roughness R a between 25 microns and 0.006 microns. Verfahren zum Schleifen mindestens einer Seite einer Halbleiterscheibe W, mit mindestens einer kreisförmigen Schleifscheibe (3), umfassend einen Schleifscheibengrund (31), dessen äußerer Rand eine mit einer abgeschrägten Seitenfläche versehene umlaufende Randerhöhung (32) aufweist, sich auf dieser Randerhöhung umlaufend Schleifzähne (4) befinden, die durch Rotation der Schleifscheibe (3) materialabtragend unter Zuführung einer definierten Flüssigkeitsmenge auf die mindestens eine Seite der Halbleiterscheibe W einwirken, sich in einer geeignet dimensionierten Öffnung im Zentrum des Schleifscheibengrundes (31) sich eine Schleuderplatte (5), umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite und einen umlaufenden Rand, befindet, die Vorderseite der Schleuderplatte (5) zur Halbleiterscheibe W weist und höher ist als der Schleifscheibengrund (31), die Schleifscheibe (3) und die Schleuderplatte (5) an einer Schleifspindel (2) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Zentrum der Schleuderplatte (5) eine kreisförmige Austrittsöffnung (51) befindet, aus der während des Schleifens ein zu allen Seiten gleichmäßiger Flüssigkeitsfilm auf die Randerhöhung (32) durch Zentrifugalkraft geschleudert wird.Method for grinding at least one side of a semiconductor wafer W, comprising at least one circular grinding wheel (3), comprising a grinding wheel base (31) whose outer edge has a circumferential ridge elevation (32) provided with a beveled side face, rotating grinding teeth (4) on this edge elevation ), which act on the at least one side of the semiconductor wafer W material removal by supplying a defined amount of liquid by rotation of the grinding wheel (3), in a suitably dimensioned opening in the center of the grinding wheel base (31) is a spin plate (5) comprising a front side and a back and a peripheral edge, the front of the spin plate (5) facing the wafer W and higher than the grinding wheel base (31), the grinding wheel (3) and the spin plate (5) are attached to a grinding spindle (2) , characterized in that in the cent around the centrifugal plate (5) is a circular outlet opening (51) from which during the grinding a uniform on all sides liquid film on the edge elevation (32) is centrifugally thrown. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig beide Seiten der Halbleiterscheibe W geschliffen werden.Method according to Claim 7 , characterized in that both sides of the semiconductor wafer W are ground simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die während des Schleifens pro Zeiteinheit zugeführte Flüssigkeitsmenge unabhängig von der Höhe der Schleifzähne konstant ist.Method according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the amount of liquid supplied per unit time during grinding is constant, regardless of the height of the grinding teeth. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Wasser ist.Method according to one of Claims 7 to 9 , characterized in that the liquid is water.
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