DE102005016411B4

DE102005016411B4 - Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102005016411B4
Application number: DE200510016411
Authority: DE
Inventors: Christian-Toralf Dr.-Ing. Weber; Jürgen Dr.-Ing. Weiser
Original assignee: IGAM Ingenieurgesellschaft fur angewandte Mechanik mbH
Current assignee: IGAM Ingenieurgesellschaft fur angewandte Mechanik mbH
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-04-09
Also published as: DE102005016411A1; WO2006105785A1

Abstract

Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes (1) mittels eines Bearbeitungswerkzeugs (2), mit einer rotationssymmetrischen Grundplatte (8), die ihrerseits um eine senkrecht auf dieselbe gerichtete Drehachse (10) drehbar ist, sowie mit einer konzentrisch zur Grundplatte (8) angeordneten und gegen dieselbe mechanisch vorgespannten Arbeitsplatte (12) zur Aufnahme des Werkstückes (1), an deren Aufnahmefläche (13) während der Oberflächenbearbeitung das Werkstück (1) festgelegt ist, wobei Flächenabschnitte (21a–f) der Arbeitsplatte (12) mittels einer Mehrzahl sich sowohl an der Grundplatte (8) als auch an der Arbeitsplatte (12) abstützender Aktoren (15) axial verschiebbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Arbeitsplatte (12) sandwichartig ausgebildet ist, indem
– eine erste sich an die Grundplatte (8) anschließende Lage (16) der Arbeitsplatte (12) durch eine Mehrzahl von separaten und nebeneinander angeordneten Plattenelementen (17a–f) gebildet ist,
– jedem Plattenelement (17a–f) der ersten Lage (16) ein Plattenelement (18a–f) einer zweiten Lage (19) zugeordnet ist,
– zwischen den beiden...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes vermittels eines Bearbeitungswerkzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Vorrichtungen zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes, insbesondere zum Läppen und Polieren von Halbleitersubstraten sind seit geraumer Zeit in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.

Von besonderer Bedeutung bei der hochgenauen Bearbeitung von Halbleitersubstraten, beispielsweise durch chemisch-mechanisches Planarisieren (CMP), ist neben der relativen Geschwindigkeit zwischen zu bearbeitender Oberfläche und Polier- bzw. Läppmittelträger, der auf die Oberfläche einwirkende Bearbeitungsdruck. Nach der sogenannten PRESTON-Hypothese ergibt sich die lokale Abtrennhöhe „Δh" für abtragende Verfahren (z. B. Läppen, Polieren, CMP) nach der Beziehung Δh = k·p·∫v(t)·dt,wobei für k = Konstante, v(t) = Geschwindigkeit, p = Druck und t = Bearbeitungszeit steht.

Insoweit wird ersichtlich, dass eine Beeinflussung der lokalen Abtrennhöhe „Δh" nur über eine lokale Änderung des Druckes „p" möglich ist, während die Geschwindigkeiten verfahrensbedingt durch die Bewegung (Drehzahlverhältnisse) vorgegeben sind und keine lokale Einflussnahme gestatten.

Des Weiteren sind verformbare Werkzeuge zum Bearbeiten von Halbleitersubstraten bekannt, um definierte Formgebungen und/oder Bearbeitungsbedingungen zu bewirken.

Danach sind aus der US 5,635,083 A und der US 6,083,089 A pneumatische Formanpassungen durch Druck auf die Rückseite des Halbleitersubstrats, allgemein auch als "wafer" bezeichnet, bekannt. Hierbei liegt besagter "wafer" nicht am Spannwerkzeug (Chuck) an, sondern dieser wird seitlich durch einen sogenannten "Retainingring" geführt. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, dass hier lediglich eine bestimmte invariante Grundgeometrie in Abhängigkeit vom Druck skaliert verformt werden kann.

Mit der US 6,210,260 B1 wird des Weiteren ein Spannwerkzeug bzw. "Chuck" beschrieben, welcher unter der Werkzeugoberfläche eine Druckkammer aufweist, die ihrerseits mittels Luft zum Ansaugen des "wafers" bzw. zum Anpressen desselben an den Poliermittelträger dient. Die Oberfläche des Spannwerkzeugs kann je nach Druckbeaufschlagung entweder konvex oder konkav mit einer bestimmten invarianten Grundgeometrie global verformt werden. Konvex-konkave Verformungen oder eine gezielte Beeinflussung lokaler Bereiche, beispielsweise des Randes, sind nicht realisierbar.

Neben den Systemen zur globalen Verstellung der Oberflächenkontur des Halbleitersubstrats sind beim chemisch-mechanischen Planarisieren Werkzeuge zur ringförmigen Beeinflussungen des Druck- bzw. Abtragprofils bekannt geworden, sogenannte "Multizonen-Carrier" (US 2003/0022609 A1 und die US 2004/0063385 A1). Hierbei wird mittels weicher, elastischer Membranen aus Polymeren pneumatisch über eine in Zonen aufgeteilte Membran ringförmig auf die Rückseite des "wafers" eingewirkt, wobei das Druckpolster direkt auf der Wafer-Rückseite angreift. Als problematisch hat sich die hohe Empfindlichkeit und die damit verbundene geringe Haltbarkeit dieser Membranen herausgestellt. Fernerhin sind Probleme bei der Beeinflussung des Prozesses infolge von Undichtigkeiten im Kontaktbereich von Membran und "wafer" zu verzeichnen. Schließlich gestatten diese Systeme, wenn überhaupt, nur eine relativ geringe Einflussnahme im unmittelbaren Randbereich des "wafers" (2–5 mm), da keine sehr schmalen Druckzonen realisiert werden können. Auch die Übertragung von Drehmomenten ist stark eingeschränkt, weil diese von den Polymermembranen übertragen werden müssen.

Darüber hinaus ist die Verwendung piezoelektrischer Elemente zur Verformung einer Oberfläche an CMP-Werkzeugen ( US 5,888,120 A und EP 0 904 895 A2 ) und im Zusammenhang mit einer Spiegelverstellung ( US 4,934,803 A und US 4,923,302 A ) bekannt.

Weiterhin wird mit der US 5,094,536 A ein aktiv verformbarer "wafer-Chuck" für die Lithographie beschrieben, wobei die Oberfläche lokal durch Aktoren verformt werden kann, indem die notwendige Vorspannung durch eine Vakuumkammer erzeugt wird. Die Vermessung der Geometrie erfolgt durch eine Bildverarbeitungvorrichtung. Im Wesentlichen wird hierbei jedoch das zu bearbeitende Werkstück direkt und nicht, wie herkömmlich, der Werkstückträger verformt, welches insbesondere bei dünnwandigen Werkstücken zu unerwünschten lokalen Unebenheiten führen kann.

Aus der DE 103 03 407 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hochgenauen Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstückes, wie eines Halbleitersubstrates, insbesondere zum Polieren und Läppen desselben bekannt.

Zur Halterung des Werkstückes ist ein sandwichartiger Aufbau zweier gegeneinander mechanisch vorgespannter Platten vorgesehen, von denen eine die Aufnahmefläche für das Werkstück bildet. Zwischen den beiden Platten sind Aktuator-Sensor-Elemente angeordnet, die Ihrerseits mit einer Auswerte- und Steuereinheit in Verbindung stehen.

Die Platte mit der Aufnahmefläche weist an ihrer Innenseite konzentrische Rillen auf. Durch die lokale Schwächung des Querschnittes der Aufnahmeplatte sind konzentrische Festkörpergelenke gebildet, durch welche die Aufnahmeplatte im Verstellbereich der Aktuator-Sensor-Elemente zu einem nahezu beliebigen konkaven, konvexen oder konkav/konvexen Flächenprofil verformbar ist.

In der Praxis kann es bei der Bearbeitung der Werkstücke (Halbleitersubstrate) gelegentlich zu einem Brechen derselben führen. In der Folge können scharfkantige Bruchstücke in die Oberfläche der Aufnahmeplatte eindringen und dieselbe beschädigen, welches sich nachteilig auf den Bearbeitungsvorgang nachfolgender Werkstücke auswirkt.

Dieser Umstand erfordert eine materialabtragende Überarbeitung der Oberfläche der Aufnahmeplatte, welche demgemäß mit einer Veränderung des Festkörpergelenkes einhergeht, indem dieses nach und nach dünner ausgebildet wird und somit seine herkömmliche Steifigkeit verliert.

Eine solche Überarbeitung ist somit nur in Grenzen möglich und führt zu einem bestimmten Zeitpunkt zu einem Komplettaustausch der Aufnahmeplatte, welches erhöhten Aufwand und demgemäß erhöhte Kosten zur Folge hat. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.

Schließlich ist aus der US 5,720,845 A eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zum chemisch-mechanischen Planasieren bekannt, bei der eine dünne auf Sensoren geklebte Metallplatte vorgesehen ist, die ihrerseits zwischen kraft- und momentenübertragenden Platten angeordnet ist und die Gasdichtheit eines Zwischenraumes zwischen einer „Carrier-Platte" und der dünnen Metallplatte zur Gewährleistung eines Vakuums bewirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass diese zum einen geeignet ist, die Oberfläche von Werkstücken, wie beispielsweise Halbleitersubstraten, mit hoher reproduzierbarer Präzision und in kurzer Zeit auch bei Prozessschwankungen, Materialinhomogenitäten etc. zu bearbeiten und zum anderen bei Beschädigung der das Werkstück aufnehmenden Aufnahmefläche einer Aufnahmeplatte infolge beispielsweise Bruches des Werkstückes geringerer Aufwendungen als herkömmlich zur Beseitigung besagter Schäden bedarf.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Ausgehend von einer Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes vermittels eines Bearbeitungswerkzeugs, mit einer rotationssymmetrischen Grundplatte, die ihrerseits um eine senkrecht auf dieselbe gerichtete Drehachse drehbar ist, sowie mit einer konzentrisch zur Grundplatte angeordneten und gegen dieselbe mechanisch vorgespannten Arbeitsplatte zur Aufnahme des Werkstückes, an deren Aufnahmefläche während der Oberflächenbearbeitung das Werkstück festgelegt ist, wobei Flächenabschnitte der Arbeitsplatte vermittels einer Mehrzahl sich sowohl an der Grundplatte als auch an der Arbeitsplatte abstützender Aktoren axial verschiebbar sind, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

– die Arbeitsplatte sandwichartig ausgebildet ist, indem
– eine erste sich an die Grundplatte anschließende Lage der Arbeitsplatte durch eine Mehrzahl von separaten und nebeneinander angeordneten Plattenelementen gebildet ist,
– jedem Plattenelement der ersten Lage ein Plattenelement einer zweiten Lage zugeordnet ist,
– zwischen den beiden Lagen eine dritte Lage in Form einer flexiblen Membran gespannt ist,
– die jeweils zueinander zugeordneten Plattenelemente der ersten und zweiten Lage, die Membran zwischen sich aufnehmend und die Flächenabschnitte ausbildend, fest miteinander verbunden sind,
– im Übergangsbereich der Membran zwischen den Flächenabschnitten ein begrenzter Freiraum und ein freier Membranabschnitt geschaffen ist, wodurch ein Festkörpergelenk gebildet ist, welches eine Relativbewegung zwischen den benachbarten Flächenabschnitten in axialer Richtung der Arbeitsplatte gestattet, und
– die Membran mit einer Steifigkeit ausgebildet ist, die eine Übertragung eines Drehmomentes zwischen den einzelnen Flächenabschnitten der Arbeitsplatte gestattet.

Durch vorstehende Maßnahme ist in besonders vorteilhafter Weise das Festkörpergelenk wirkungsvoll gegen Beschädigungen geschützt und demgemäß eine hohe Haltbarkeit und Lebensdauer desselben gewährleistet. Daraus resultiert wiederum eine hohe reproduzierbare Präzision bei der Bearbeitung der Werkstücke. Gesetzt den Fall, es ist ein Bruch eines Werkstückes, beispielsweise eines Halbleitersubstrats/wafers zu verzeichnen und dieses/r dringt in die Aufnahmefläche der zweiten Lage der Arbeitsplatte ein und beschädigt dieselbe, so ist es, sofern ein Abrichten der Oberfläche, beispielsweise durch Läppen, nicht die gewünschte Qualität hervorbringt, im ungünstigsten Fall lediglich erforderlich, besagte zweite Lage auszutauschen. Die Herstell- und Austauschbarkeit einer derartigen Lage ist äußerst einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen. Die erste Lage sowie die dritte Lage in Form der flexiblen Membran weisen erfahrungsgemäß keine Beschädigungen auf und können weiter verwendet werden.

Der Freiraum zur Ausbildung des Festkörpergelenkes kann dabei durch Ausklinkungen in den Plattenelementen und/oder durch eine geeignete Beabstandung zwischen den benachbarten Plattenelementen der benachbarten sandwichartigen Flächenabschnitte geschaffen sein.

Im Hinblick auf herkömmliche multizonale Systeme ( DE 103 03 407 A1 ) ist zur Verhinderung des Eindringens von Fremdstoffen in die Beabstandung zwischen den Plattenelementen der zweiten Lage, bei Gewährleistung einer Relativbewegung in axialer Richtung der Arbeitsplatte die Beabstandung zwischen den Plattenelementen zumindest in der Bearbeitungsfläche minimiert, wodurch wiederum große Gradienten realisierbar sind.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind die jeweils zueinander zugeordneten und die Membran zwischen sich aufnehmenden Plattenelemente der ersten und zweiten Lage form- und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander fest verbunden sind, welches insbesondere einer vereinfachten Austauschbarkeit der zweiten Lage Rechnung trägt.

Wie die Erfindung noch vorsieht, sind die Plattenelemente der ersten und zweiten Lage respektive die daraus gebildeten sandwichartigen Flächenabschnitte durch konzentrisch zueinander angeordnete Ringe und/oder durch Ringsegmente gebildet.

Weiter wird vorgeschlagen, dass an jedem axial verstellbaren Plattenelement der ersten Lage zumindest ein Aktor angreift, mittels derer dann die konzentrisch zueinander angeordneten Ringe und/oder Ringsegmente bzw. sandwichartigen Flächenabschnitte u. a. auch keilförmig und/oder gruppenweise anstellbar sind.

Ferner ist vorgesehen, dass die sandwichartigen Flächenabschnitte in Form von konzentrisch zueinander angeordneten Ringen und/oder Ringsegmenten im Randbereich der Arbeitsplatte in radialer Richtung mit Ringbreiten zwischen 3 und 4 mm ausgebildet sind, wodurch in diesem Bereich etwaige in radialer Richtung bestehende hohe Gradienten im Polier- oder Läppdruck berücksichtigbar sind und welches sich besonders vorteilhaft auf die Verstellbarkeit der Ringe und/oder Ringsegmente und somit auf die Qualität der Bearbeitung des Werkstückes an sich auswirkt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Arbeitsplatte radial außen ein starr mit der Grundplatte verbundenes Ringelement aufweist, welches seinerseits den axialen Fixpunkt des gewünschten zu realisierenden Profils der Aufnahmefläche kennzeichnet.

Was die Aktoren selbst anbelangt, können diese elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben sein.

Elektrisch betriebene Aktoren können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als an sich bekannte Piezoelementenstrukturen ausgebildet sein. Jedoch ist es auch denkbar, Aktoren elektrochemischer Art (ECA), elektrostriktiver Art und/oder elektromagnetischer Art in Anwendung zu bringen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, Aktoren in Form von Piezoelementenstrukturen zu nutzen, die neben der Aktorfunktion eine Sensorfunktion zur Ermittlung einer Druckverteilung auf der das Werkstück aufnehmenden Oberfläche der Arbeitsplatte aufweisen, wodurch besonders einfach und kostengünstig die Regelung und Steuerung derselben bewerkstelligbar ist.

Die Plattenelemente und die Membran bestehen aus einem korrosions- und säurebeständigen Werkstoff oder Werkstoffverbund, wobei sich besonders Metalle oder Metalllegierungen, wie Edelstahl, Titan, Aluminium o. a., anbieten.

Denkbar ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, dass besagte Plattenelemente und/oder die Membran aus Kunststoff, wie PTFE, PVDF, PEEK o. ä. oder aus einem Verbundwerkstoff bestehen.

Dadurch, dass die Membran mit einer Steifigkeit ausgebildet ist, die eine Übertragung eines erhöhten Drehmomentes zwischen den einzelnen sandwichartigen Flächenabschnitten der Arbeitsplatte untereinander gestattet, wird eine besonders schmale Ausbildung der Zonen bzw. Ringe und/oder Ringsegmente in radialer Richtung vorteilhaft unterstützt. Weiterhin ist gewährleistet, dass auch unterschiedliche, ggf. wechselnden Drehzahlen und/oder Beschleunigungen direkt und ohne Umfangsverschiebungen von einem sandwichartigen Flächenabschnitt zum anderen übertragen werden können.

Die Steifigkeit des durch die Membran gebildeten Festkörpergelenks der Arbeitsplatte ist dabei zum einen durch den gewählten Werkstoff und die Materialdicke der Membran und zum anderen durch die Wahl des freien Membranabschnittes respektive des gebildeten Freiraumes einstellbar.

Fernerhin kann es angezeigt sein, die Membran gezielt anisotrop in axialer, lateraler und/oder in Umfangsrichtung einzustellen, wodurch sowohl besonderen Materialansprüchen des Werkstückes als auch daraus resultierenden besonderen Bearbeitungsansprüchen Rechnung getragen werden kann.

Die Anisotropie der Membran kann insoweit durch örtlich begrenzt angeordnete Schlitze, Materialausdünnungen, Segmentierungen, Materialverstärkungen, Materialverfestigungen und/oder dgl. mehr gebildet sein.

Als örtlich begrenzt angeordnete Materialverstärkungen sind insbesondere Verstärkungsstege, und/oder in einen Grundwerkstoff, wie beispielsweise Kunststoff, eingebettete Verstärkungselemente in Form von Faserelementen, Zugschlagstoffen denkbar.

Weiterhin wird im Sinne der Erfindung vorgeschlagen, dass in die schlitzartige Beabstandung zwischen den benachbarten sandwichartigen Flächenabschnitten zumindest in der Ebene der zweiten Lage wenigstens ein Dicht-, Führungs- und/oder Zentriermittel zur axialen Abdichtung, Führung und/oder Zentrierung der sandwichartigen Flächenabschnitte angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird zum einen insbesondere eine Behinderung der besagten Relativbewegung zwischen den sandwichartigen Flächenabschnitten durch Fremdstoffe ausgeschlossen, zum anderen wird die Membran noch wirkungsvoller vor Beschädigung geschützt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Grundplatte und die Arbeitsplatte vermittels Federelementen zueinander mechanisch vorgespannt.

Die Aufnahmefläche der Arbeitsplatte kann durch einen „Backing-film" gebildet und/oder über eine oder mehrere Saugleitungen mit einer Unterdruck erzeugenden Vorrichtung verbunden sein, wodurch ein sicherer Halt des Werkstückes an der Aufnahmefläche gewährleistet ist.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl passiv vom Bearbeitungswerkzeug als auch aktiv vermittels eines separaten Drehantriebes drehantreibbar sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet sich insbesondere zum Läppen und Polieren von Werkstücken mit Planflächen oder schwach gekrümmten Flächen, wie Halbleitersubstraten (wafer), mask blanks, Linsen, Spiegeln, und zur Aufbringung von Strukturen auf besagte Halbleitersubstrate (wafer) oder mask blanks durch Lithografie an.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 äußerst schematisch die Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes vermittels eines Bearbeitungswerkzeugs,
2 eine Schnittdarstellung in der Aktorebene des Verbundes aus Grundplatte und angeschlossener Arbeitsplatte der Vorrichtung gem. einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 die Ansicht „A" nach 2,
4 die Einzelheit „W" nach 2,
5 einen Halbschnitt in der Aktorebene des Verbundes aus Grundplatte und angeschlossener Arbeitsplatte der Vorrichtung gem. einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 einen Halbschnitt in der Vorspannebene des Verbundes aus Grundplatte und angeschlossener Arbeitsplatte der Vorrichtung gem. dem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 den Verbund aus Grundplatte und angeschlossener Arbeitsplatte der Vorrichtung nach 2 in bestimmungsgemäßer Funktion gezeigt,
8 die Einzelheit „Y" nach 7, und
9 die Einzelheit "Z" nach 7.
Gemäß 1 setzt sich die Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes 1, beispielsweise zum Polieren und Läppen eines Werkstückes 1 mit Planflächen, wie Halbleitersubstraten, in der Fachwelt auch als wafer bezeichnet, oder mask blanks, aus einem Bearbeitungswerkzeug 2 und einem Aufnahmemittel 3 für besagtes Werkstück 1 zusammen.
Das Bearbeitungswerkzeug 2 ist durch einen an sich bekannten Läpp- oder Poliermittelträger 4 (Pad) gebildet, der seinerseits auf einer herkömmlich sich in einer horizontalen Ebene sich drehenden und vermittels einer Antriebswelle 5 drehangetriebenen Läpp- oder Polierscheibe 6 befestigt ist.
Für die Oberflächenbearbeitung des Werkstückes 1, vorliegend eines Halbleitersubstrates, wird eine Läpp- oder Poliersuspension 7 (Slurry) über eine nicht näher gezeigte, jedoch an sich bekannte Dosiereinrichtung auf den Läpp- oder Poliermittelträger 4 gegeben. Zum chemisch-mechanischen Planarisieren (CMP) wird dabei vorzugsweise eine solche Läpp- oder Poliersuspension 7 verwendet, die neben abrasiven Bestandteilen aktive chemische Komponenten enthält. Wichtig für das Ergebnis des Bearbeitungsprozesses ist dabei die exakte Abstimmung bzw. Übereinstimmung der Wirkzeiten von mechanischen und chemischen Bestandteilen der Läpp- oder Poliersuspension 7.
Das Aufnahmemittel 3 für das Werkstück 1 ist durch eine rotationssymmetrische Grundplatte 8, die ihrerseits vermittels einer Antriebswelle 9 um eine senkrecht auf die Grundplatte 8 gerichtete Drehachse 10 drehbar ist, gebildet.
Konzentrisch zur Grundplatte 8 ist eine zu derselben vermittels Federelemente 11 (6) mechanisch vorgespannte Arbeitsplatte 12 angeordnet, an deren Aufnahmefläche 13 zumindest während der Oberflächenbearbeitung das Werkstück 1 festgelegt ist.
Die Aufnahmefläche 13 kann durch einen sogenannten „Backing-film" gebildet sein, der seinerseits eine Befestigung des Werkstückes 1 beispielsweise durch Adhäsion gestattet, oder mit einer hier nicht näher gezeigten und Unterdruck erzeugenden Vorrichtung verbunden ist, wodurch eine Saugkraft auf besagtes Werkstück 1 zur Festlegung desselben an der Arbeitsplatte 12 erzeugbar ist.
Während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges wird die Läpp- und Polierscheibe 6 durch die Antriebswelle 5 in Rotation versetzt. Über die Antriebswelle 9 wird ebenfalls die Grundplatte 8 samt Arbeitsplatte 12 und daran festgelegtem Werkstück 1 mittels eines nicht näher gezeigten Drehantriebs in Drehung versetzt, so dass das Werkstück 1/Halbleitersubstrat, welches mit einer definierten Kraft „F₁" auf den Läpp- oder Poliermittelträger 4 gedrückt wird, auf diesem mit einer Relativgeschwindigkeit zu demselben rotiert. Zusätzlich kann das Werkstück 1 oszillierend radial über den Läpp- oder Poliermittelträger 4 bewegt werden (s. Pfeile 14 in 1).
Demgegenüber ist es auch denkbar, dass die Grundplatte 8 samt Arbeitsplatte 12 und Werkstück 1 nicht aktiv, sondern durch die aktiv drehangetriebene Läpp- oder Polierscheibe 6 passiv angetrieben wird, während diese auf das Werkstück 1 einwirkt und demgemäß ein bestimmtes Drehmoment erzeugt.
Um die Oberfläche eines Werkstücks 1, beispielsweise eines Halbleitersubstrates, mit hoher reproduzierbarer Präzision bearbeiten zu können, sind gemäß 2 schließlich eine Mehrzahl sich sowohl an der Grundplatte 8 als auch an der Arbeitsplatte 12 abstützende Aktoren 15 vorgesehen, die ihrerseits geeignet sind, Flächenabschnitte besagter Arbeitsplatte 12 axial zu verschieben.
2 zeigt das Aufnahmemittel 3 für das Werkstück 1 in einer Schnittdarstellung innerhalb einer sogenannten Aktorebene.
Danach weist die Arbeitsplatte 12 zunächst eine erste sich an die Grundplatte 8 anschließende Lage 16 auf, die ihrerseits durch eine Mehrzahl von separaten und nebeneinander angeordneten Plattenelementen 17a–f gebildet ist; die Arbeitsplatte 12 ist sozusagen segmentiert ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Plattenelemente 17b–f durch konzentrisch zueinander angeordnete Ringe gebildet, wobei das mittlere Plattenelement 17a zweckmäßigerweise eine Kreisfläche aufweist (2 und 3).
Selbstverständlich kann es auch angezeigt sein und ist durch die Erfindung demgemäß mit erfasst, statt besagter Ringe Ringsegmente oder andere geeignete Flächenstrukturen auszubilden (nicht näher gezeigt).
Jedem Plattenelement 17a–f der ersten Lage 16 ist des Weiteren ein Plattenelement 18a–f einer zweiten Lage 19 zugeordnet.
Zwischen den beiden Lagen 16 und 19 ist eine dritte Lage in Form einer flexiblen Membran 20 gespannt, wobei die jeweils zueinander zugeordneten Plattenelemente 17a–f, 18a–f der ersten und zweiten Lage 16, 19, die dritte Lage respektive Membran 20 zwischen sich aufnehmend, fest miteinander verbunden sind und im Ergebnis sozusagen jeweils einen Flächenabschnitt 21a–f mit einer Sandwichstruktur ausbilden.
Die feste Verbindung zwischen den jeweils zueinander zugeordneten Plattenelementen 17a–f, 18a–f und der Membran 20 wird vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise mittels an sich bekannter mechanischer Befestigungselemente 22, wie insbesondere Schrauben, Stehbolzen oder Niete, bewerkstelligt (6).
Denkbar ist es jedoch auch, die jeweils zueinander zugeordneten Plattenelemente 17a–f, 18a–f mit der Membran 20 stoffschlüssig zu verbinden, d. h., zu verkleben oder zu verschweißen, wodurch besagte Befestigungselemente 22 vermieden sind.
Die Plattenelemente 17a–f, 18a–f und die Membran 20 bestehen vorzugsweise aus einem korrosions- und säurebeständigen Werkstoff, wobei aufgrund umfangreichen Versuche sich Metalle und Metalllegierungen, insbesondere Edelstahl, aber auch Titan und Aluminium besonders bewährt haben. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese Werkstoffe, sondern umfasst jedwede Werkstoffe, die geeignet sind, den vorstehenden Anforderungen zu genügen. So ist es z. B. auch denkbar, die Plattenelemente 17a–f, 18a–f und die Membran 20 aus Kunststoff, wie PTFE (Polytetrafluorethylen, auch als Teflon^® bezeichnet) PVDF (Polyvinylidentfluorid), PEEK (Polyetheretherketon) o. ä., oder aus einem hier nicht näher definierten geeigneten Verbundwerkstoff auszubilden, der beispielsweise einen Schichtaufbau aus einem oder mehreren der vorstehenden Werkstoffe aufweist.
Im Übergangsbereich der Membran 20 von einem sandwichartigen Flächenabschnitt 21a–f zum anderen ist überdies ein derartiger begrenzter Freiraum und demgemäß ein derartiger freier Membranabschnitt geschaffen, dass durch denselben ein Festkörpergelenk 23 gebildet ist, welches in Grenzen eine Relativbewegung zwischen den benachbarten sandwichartigen Flächenabschnitten 21a–f in axialer Richtung der Arbeitsplatte 12 gestattet (insbes. 4, 8 und 9).
Für den Fachmann ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass die Membran 20 mit einer derartigen Steifigkeit ausgebildet ist, dass diese auch eine Übertragung eines erhöhten Drehmomentes zwischen den einzelnen sandwichartigen Flächenabschnitten 21a–f der Arbeitsplatte 12 gewährleistet, insbesondere in Anbetracht des Umstandes, dass es ggf. auch angezeigt sein kann, unterschiedliche, ggf. wechselnden Drehzahlen und/oder Beschleunigungen direkt und ohne Umfangsverschiebungen von einem sandwichartigen Flächenabschnitt zum anderen zu übertragen.
So ist die Steifigkeit des durch die Membran gebildeten Feststoffgelenkes 23 zum einen durch den gewählten Werkstoff und die Materialdicke der Membran 20 und zum anderen durch die Wahl des freien Membranabschnittes respektive des gebildeten Freiraumes in weiten Grenzen einstellbar.
In Versuchen hat sich dabei eine Membran aus Edelstahl, beispielsweise aus "V4A-Stahl", mit einer Materialdicke von 0,2 bis 0,5 mm besonders bewährt.
Des Weiteren wurde gefunden, dass es von Vorteil ist, wenn die Membran 20 gezielt anisotrop in axialer, lateraler und/oder in Umfangsrichtung eingestellt wird, wodurch, wie bereits oben ausgeführt, sowohl besonderen Materialansprüchen des Werkstückes 1 als auch daraus resultierenden besonderen Bearbeitungsansprüchen Rechnung getragen werden kann.
Insofern ist es beispielsweise denkbar, die Membran 20 definiert mit örtlich begrenzt angeordneten Schlitzen, Materialausdünnungen, Segmentierungen, Materialverstärkungen, Materialverfestigungen und/oder dgl. mehr zu versehen, wobei sich als Materialverstärkungen beispielsweise Verstärkungsstege anbieten. Auch in einen Grundwerkstoff, wie Kunststoff, eingebettete Verstärkungselemente, beispielsweise Faserelemente, geeignete Zuschlagstoffe u. ä., können besagte Anisotropie bewirken.
Wie in der 2 weiter gezeigt ist, greift an jedem verstellbaren Plattenelement 17a–f zumindest ein Aktor 15 an. Bei den gezeigten Ringstrukturen, aber auch bei Verwendung von Ringsegmenten, werden vorzugsweise eine Mehrzahl gleichmäßig über den Umfang verteilte Aktoren 15 vorgesehen.
Durch diese Maßnahme sind die besagten Ringe bzw. Ringsegmente definiert anstellbar. So besteht u. a. die Möglichkeit, sowohl eine keilförmige als auch eine gruppenweise Anstellung derselben zu realisieren.
Die Aktoren 15 können dabei elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben sein, wobei bevorzugt elektrisch betriebene Aktoren 15 in Form von Piezoelementstrukturen favorisiert werden, die ihrerseits neben der eigentlichen Aktorfunktion auch eine Sensorfunktion aufweisen. Beispielsweise ist mittels dieser besonders ausgebildeten Aktoren 15 die Druckverteilung der auf das Werkstück 1 aufnehmenden Oberfläche der Arbeitsplatte 12 ermittelbar, die dann zur Regelung und Steuerung der Aktorfunktion der Aktoren 15 dienen kann.
Demgegenüber können jedoch auch an sich bekannte und demgemäß nicht näher erläuterte Aktoren 15 elektrochemischer Art (ECA), Aktoren 15 elektrostriktiver und/oder Aktoren 15 elektromagnetischer Art Verwendung finden und sind demgemäß durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst.
Die vorstehend näher beschriebenen sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f in Form von konzentrisch zueinander angeordneten Ringen und/oder Ringsegmenten sind, wie besonders aus 3 ersichtlich ist, vorzugsweise im Randbereich der Arbeitsplatte 12 in radialer Richtung gesehen derart schmal ausgebildet, dass in diesem Bereich etwaige in radialer Richtung bestehende hohe Gradienten im Polierdruck berücksichtigbar sind.
Hintergrund einer solchen Maßnahme ist der Umstand, dass insbesondere im Randbereich eines Halbleitersubstrats/wafers von 2 bis 4 mm, der Polierdruck hohe Gradienten in radialer Richtung durch Unstetigkeit im Kontakt zwischen dem Werkstück 1 und dem Bearbeitungswerkzeug 2 respektive Läpp- oder Poliermittelträger (Poliertuch) desselben aufweisen kann. Da aber gerade im Randbereich des Halbleitersubstrats/wafers aufgrund des großen Umfanges desselben die Ausbeute an Chipfläche besonders hoch ist, sind hier besondere Anstrengungen zu unternehmen, um die nötige Qualität der Bearbeitung zu erzielen. Insoweit sind im Hinblick auf herkömmliche multizonale Lösungen nunmehr Ringe mit Ringbreiten zwischen 3 und 4 mm einsetzbar, die ihrerseits mit hohen Gradienten verstellt werden können und demgemäß vorstehend beschriebenem Problem besonders Rechnung tragen.
Wie bereits oben dargetan, hat es sich im Übergangsbereich der Membran 20 von einem sandwichartigen Flächenabschnitt 21a–f zum anderen als vorteilhaft erwiesen, einen begrenzten Freiraum und demgemäß einen freien Membranabschnitt zu schaffen, der seinerseits ein Festkörpergelenk 23 bildet.
Vorliegend ist besagter Freiraum durch Ausklinkungen 24 in den Plattenelementen 17a–f, 18a–f benachbarter sandwichartiger Flächenabschnitte 21a–f realisiert, die ihrerseits eine ungehinderte axiale Relativbewegung der benachbarten Flächenabschnitte 21a–f untereinander gestatten.
Denkbar ist es jedoch auch, besagten Freiraum durch eine geeignete bzw. genügend groß ausgebildete Beabstandung zwischen benachbarten ringförmigen Plattenelementen 17a–f, 18a–f zu realisieren, indem diese beispielsweise zumindest abschnittsweise im Durchmesser (außen und/oder innen) verringert oder auch in axialer Richtung gesehen abgeschrägt ausgebildet sind (nicht näher gezeigt).
Als zweckmäßig hat es sich des Weiteren erwiesen, radial außen ein die sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f umschließendes und vermittels Befestigungselementen 25 (5 und 6), vorliegend Schrauben, starr mit der Grundplatte 8 verbundenes Ringelement 26 anzuordnen, welches dann den axialen Fixpunkt des gewünschten zu realisierenden Profils der Aufnahmefläche 13 kennzeichnet. D. h., die innenliegenden und durch die Plattenelemente 17a–f, 18a–f sowie die Membran 20 gebildeten sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f sind relativ zu diesem Ringelement 26 axial nach oben bzw. unten verstellbar.
Dieses Ringelement 26 kann außerdem von einem an sich bekannten sogenannten „Retainingring" 27 umschlossen sein (2 und 7). Ein solcher „Retainingring" 27 wird weitestgehend unabhängig von der Arbeitsplatte 12 angesteuert bzw. mit einer Axialkraft „F₂" beaufschlagt und dient im Wesentlichen zur zusätzlichen Beeinflussung des Druckprofils.
Obwohl es angezeigt ist, zur Realisierung großer Gradienten zumindest die Plattenelemente 18a–f der zweiten Lage 19 so dicht wie irgend möglich aneinander anzuschließen, dass zwar eine laterale Relativbewegung zwischen denselben weitestgehend verhindert, jedoch eine Relativbewegung in axialer Richtung der Arbeitsplatte 12 gewährleistet ist, ist dennoch nicht auszuschließen, dass Läpp- oder Poliermittel o. a. Fremdstoffe in die schlitzartige Beabstandung eindringen und eine Behinderung besagter Axialbewegung bewirken.
Demgemäß unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß den 5 und 6 zu dem vorbeschriebenen im Wesentlichen dahingehend, dass in die schlitzartige Beabstandung zwischen den benachbarten ringförmigen sandwichartigen Flächenabschnitten 21a–f zumindest in der Ebene der zweiten Lage 19 ein Dichtmittel zur axialen Abdichtung derselben angeordnet ist.
Vorzugsweise ist besagtes Dichtmittel derart ausgebildet, dass dieses neben der Dichtfunktion auch Führungs- und/oder Zentrierungsfunktionen für die benachbarten sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f übernimmt. Insoweit hat sich als Dichtmittel 28 ein Kunststoffring aus Fluor-Kautschuk, beispielsweise "Viton^®", besonders bewährt.
Nachfolgend wird die Erfindung insbesondere anhand der 7 bis 9 in ihrer Funktion näher erläutert.
Zur Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes 1, vorliegend eines Halbleitersubstrats/wafers, wird das mit dem Werkstück 1 bestückte Aufnahmemittel 3 z. B. pneumatisch über die Antriebswelle 9 mit einer definierten Kraft "F₁" gegen die mit dem Läpp- oder Poliermittelträger 4 bespannte Läpp- oder Polierscheibe 6 des Bearbeitungswerkzeugs 2 gedrückt. Gem. 6 ist das hier nicht näher gezeigte Werkstück 1 beispielsweise aufgrund eines erzeugten und über eine Saugleitung 29 bewirkten Unterdruckes an der Aufnahmefläche 13 der Arbeitsplatte 12 des Aufnahmemittels 3 gehalten.
Infolge der erzeugten Kraft "F₁" entsteht in der Aufnahmefläche 13 der Arbeitsplatte 12 des Aufnahmemittels 3 eine bestimmte Druckverteilung. Diese Druckverteilung kann durch Ansteuern der Aktoren 15 der einzelnen sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f definiert beeinflusst werden.
Die zwischen der Grundplatte 8 und der Arbeitsplatte 12 angeordneten Aktoren 15 werden dabei im einfachsten Fall ringweise angesteuert, so dass sich der jeweils betroffene ringförmige sandwichartige Flächenabschnitt 21b–f, geführt von dem Festkörpergelenk 23, in axialer Richtung verschieben lässt.
Werden die Aktoren 15 so angesteuert, dass sich eine Vergrößerung ihrer Länge, d. h., eine Verlängerung derselben in axialer Richtung ergibt, wird gemäß 8 der entsprechende sandwichartige Flächenabschnitt 21e unter Verformung des von der Membran 20 gebildeten Festkörpergelenkes 23 nach unten bewegt und somit lokal der Druck und der "Preston-Hypothese" entsprechend der Abtrag in diesem Bereich am Werkstück 1 erhöht.
Wird dagegen, wie in 9 am Beispiel des sandwichartigen Flächenabschnittes 21c gezeigt, die Länge des zumindest einen zugeordneten Aktors 15 verkürzt, bewegt sich der Flächenabschnitt 21c nach oben und bewirkt einen geringeren Anpressdruck und demgemäß in diesem Bereich einen geringeren Abtrag.
Durch geeignete Anstellungen der einzelnen sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f des Aufnahmemittels 3, z. B., aufgrund von Vermessung des Abtragsprofils mittels der Sensorfunktionen der Aktoren 15, kann somit das gewünschte Abtragsprofil eingestellt werden.
Zusätzlich kann zur Beeinflussung des Druckprofils der oben bereits erwähnte und insbesondere in den 2 und 7 gezeigte Retainingring 27 zum Einsatz kommen, der seinerseits das Werkstück 1 in seinem äußersten Randbereich mit einer bestimmten Kraft "F₂" in axialer Richtung beaufschlagen kann.
Die Übertragung von Energie und Informationen zu einer nicht näher gezeigten Auswerte- bzw. Steuerungs- und Regeleinheit kann entweder, wie in den 5 und 6 gezeigt, vermittels elektrischer Leitungen 30 und über herkömmliche Drehübertrager (Schleifringe) oder drahtlos erfolgen.
Vorstehende Ausführungsbeispiele stellen im Wesentlichen auf durch Läppen oder Polieren zu bearbeitende Werkstücke 1 mit Planflächen in Form von Halbleitersubstraten (wafer) oder mask blanks ab.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung beschränkt sich jedoch nicht auf diesen konkret beschriebenen Anwendungsfall, sondern berücksichtigt auch nicht näher gezeigte Werkstücke 1 mit schwach gekrümmten Flächen, wie beispielsweise Linsen, Spiegel und dgl. mehr.
Ebenso ist es denkbar und wird durch die Erfindung mit erfasst, vermittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Strukturen auf Halbleitersubstrate (wafer) oder mask blanks durch Lithografie aufzubringen. In derartigen Fällen dient die erfindungsgemäße Vorrichtung als Halter für das Halbleitersubstrat und zur Anstellung desselben, wobei durch die Anstellung der sandwichartigen Flächenabschnitte 21a–f die Fokussierung und damit die Abbildungsqualität auf der Werkstückoberfläche gezielt verbessert werden kann.

1: Werkstück
2: Bearbeitungswerkzeug
3: Aufnahmemittel (Werkstück 1)
4: Läpp- oder Poliermittelträger
5: Antriebswelle (Läpp- oder Poliermittelträger 4)
6: Läpp- oder Polierscheibe
7: Läpp- oder Poliersuspension
8: Grundplatte
9: Antriebswelle (Grundplatte 8)
10: Drehachse
11: Federelement
12: Arbeitsplatte
13: Aufnahmefläche
14: oszillierende radiale Bewegung des Läpp- oder Poliermittelträgers
15: Aktoren
16: erste Lage (Arbeitsplatte 12)
17a–f: Plattenelemente (erste Lage 16)
18a–f: Plattenelemente (zweite Lage 19)
19: zweite Lage (Arbeitsplatte 12)
20: Membran
21a–f: sandwichartige Flächenabschnitte
22: Befestigungselement
23: Festkörpergelenk
24: Ausklinkungen
25: Befestigungselement
26: Ringelement
27: Retainingring
29: Saugleitung
30: elektrische Leitung

Claims

Vorrichtung zur hochgenauen Oberflächenbearbeitung eines Werkstückes (1) mittels eines Bearbeitungswerkzeugs (2), mit einer rotationssymmetrischen Grundplatte (8), die ihrerseits um eine senkrecht auf dieselbe gerichtete Drehachse (10) drehbar ist, sowie mit einer konzentrisch zur Grundplatte (8) angeordneten und gegen dieselbe mechanisch vorgespannten Arbeitsplatte (12) zur Aufnahme des Werkstückes (1), an deren Aufnahmefläche (13) während der Oberflächenbearbeitung das Werkstück (1) festgelegt ist, wobei Flächenabschnitte (21a–f) der Arbeitsplatte (12) mittels einer Mehrzahl sich sowohl an der Grundplatte (8) als auch an der Arbeitsplatte (12) abstützender Aktoren (15) axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Arbeitsplatte (12) sandwichartig ausgebildet ist, indem – eine erste sich an die Grundplatte (8) anschließende Lage (16) der Arbeitsplatte (12) durch eine Mehrzahl von separaten und nebeneinander angeordneten Plattenelementen (17a–f) gebildet ist, – jedem Plattenelement (17a–f) der ersten Lage (16) ein Plattenelement (18a–f) einer zweiten Lage (19) zugeordnet ist, – zwischen den beiden Lagen (16, 19) eine dritte Lage in Form einer flexiblen Membran (20) gespannt ist, – die jeweils zueinander zugeordneten Plattenelemente (17a–f, 18a–f) der ersten und zweiten Lage (16, 19), die Membran (20) zwischen sich aufnehmend und die Flächenabschnitte (21a–f) ausbildend, fest miteinander verbunden sind, – im Übergangsbereich der Membran (20) zwischen den Flächenabschnitten (21a–f) ein begrenzter Freiraum und ein freier Membranabschnitt geschaffen ist, wodurch ein Festkörpergelenk (23) gebildet ist, welches eine Relativbewegung zwischen den benachbarten Flächenabschnitten (21a–f) in axialer Richtung der Arbeitsplatte (12) gestattet, und – die Membran (20) mit einer Steifigkeit ausgebildet ist, die eine Übertragung eines Drehmomentes zwischen den einzelnen Flächenabschnitten (21a–f) der Arbeitsplatte (12) gestattet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Freiraum zur Ausbildung des Festkörpergelenkes (23) durch Ausklinkungen (24) in den Plattenelementen (17a–f, 18a–f) und/oder durch eine Beabstandung zwischen den benachbarten Plattenelementen (17a–f, 18a–f) der benachbarten Flächenabschnitte (21a–f) geschaffen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verhinderung des Eindringens von Fremdstoffen in die Beabstandung zwischen den Plattenelementen (18a–f) der zweiten Lage (19), bei Gewährleistung einer Relativbewegung in axialer Richtung der Arbeitsplatte (12) die Beabstandung zwischen den Plattenelementen (18a–f) zumindest in der Bearbeitungsfläche (13) minimiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zueinander zugeordneten und die Membran (20) zwischen sich aufnehmenden Plattenelemente (17a–f, 18a–f) der ersten und zweiten Lage (16, 19) kraft- und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander fest verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (17a–f, 18a–f) der ersten und zweiten Lage (16, 19) respektive die daraus gebildeten Flächenabschnitte (21a–f) durch konzentrisch zueinander angeordnete Ringe und/oder durch Ringsegmente gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem axial verstellbaren Plattenelement (17a–f) der ersten Lage (16) zumindest ein Aktor (15) angreift.
Vorrichtung nach-Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrisch zueinander angeordneten Ringe und/oder Ringsegmente mittels der Aktoren (15) keilförmig und/oder gruppenweise anstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenabschnitte (21a–f) in Form von konzentrisch zueinander angeordneten Ringen und/oder Ringsegmenten im Randbereich der Arbeitsplatte (12) in radialer Richtung mit Ringbreiten zwischen 3 und 4 mm ausgebildet sind, wodurch in diesem Bereich etwaige in radialer Richtung bestehende hohe Gradienten im Polier- oder Läppdruck berücksichtigbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte (12) radial außen ein starr mit der Grundplatte (8) verbundenes Ringelement (26) aufweist, welches seinerseits den axialen Fixpunkt des gewünschten zu realisierenden Profils der Aufnahmefläche (13) kennzeichnet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (15) elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch betriebene Aktoren (15) durch Piezoelementenstrukturen, durch Aktoren (15) elektrochemischer Art, Aktoren (15) elektrostriktiver Art und/oder Aktoren (15) elektromagnetischer Art gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (15) in Form von Piezoelementenstrukturen neben der Aktorfunktion eine Sensorfunktion zur Ermittlung einer Druckverteilung auf der das Werkstück (1) aufnehmenden Oberfläche der Arbeitsplatte (12) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (17a–f, 18a–f) und die Membran (20) aus einem korrosions- und säurebeständigen Werkstoff oder Werkstoffverbund bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (17a–f, 18a–f) und/oder die Membran (20) aus Metall oder einer Metalllegierung, wie Edelstahl, Titan, Aluminium o. a. bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (17a–f, 18a–f) und/oder die Membran (20) aus Kunststoff, wie PTFE, PVDF, PEEK o. ä. bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des durch die Membran (20) gebildeten Festkörpergelenkes (23) zum einen durch den gewählten Werkstoff und die Materialdicke der Membran (20) und zum anderen durch die Wahl des freien Membranabschnittes respektive des gebildeten Freiraumes einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (20) gezielt anisotrop in axialer, lateraler und/oder in Umfangsrichtung eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anisotropie der Membran (20) durch örtlich begrenzt angeordnete Schlitze, Materialausdünnungen, Segmentierungen, Materialverstärkungen, Materialverfestigungen und/oder dgl. mehr gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass örtlich begrenzt angeordnete Materialverstärkungen durch Verstärkungsstege und/oder durch in einen Grundwerkstoff, wie Kunststoff, eingebettete Verstärkungselemente, wie Faserelemente, Zugschlagstoffe gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in die schlitzartige Beabstandung zwischen den benachbarten Flächenabschnitten (21a–f) zumindest in der Ebene der zweiten Lage (19) wenigstens ein Dicht-, Führungs- und/oder Zentriermittel zur axialen Abdichtung, Führung und/oder Zentrierung der Flächenabschnitte (21a–f) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) und die Arbeitsplatte (12) vermittels Federelementen (11) zueinander mechanisch vorgespannt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmefläche (13) durch einen „Backing-film" gebildet ist und/oder über eine oder mehrere Saugleitungen (29) mit einer Unterdruck erzeugenden Vorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung passiv vom Bearbeitungswerkzeug (2) oder aktiv vermittels eines separaten Drehantriebs drehantreibbar ist.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zum Läppen und Polieren von Werkstücken (1) mit Planflächen oder schwach gekrümmten Flächen, wie Halbleitersubstraten (wafer), mask blanks, Linsen und Spiegeln.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Aufbringung von Strukturen auf Werkstücke (1) in Form von Halbleitersubstraten (wafer) oder mask blanks durch Lithografie.