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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum doppelseitigen Polieren von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben.
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Für die Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien Halbleiterscheiben mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, einseitenbezogene Ebenheit (Nanotopologie), Rauigkeit und Sauberkeit benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien wie Elementhalbleiter (Silicium, Germanium), Verbindungshalbleiter (beispielsweise aus einem Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, wie Aluminium, Gallium oder Indium, und einem Element der fünften Hauptgruppe des Periodensystems, wie Stickstoff, Phosphor oder Arsen) oder deren Verbindungen (bspw. Si1-xGex, 0 < x < 1) .
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Halbleiterscheiben werden mittels einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten hergestellt, die sich allgemein in folgende Gruppen einteilen lassen:
- (a) Herstellung eines meist einkristallinen Halbleiterstabs;
- (b) Auftrennen des Stabs in einzelne Scheiben;
- (c) mechanische Bearbeitung;
- (d) chemische Bearbeitung;
- (e) chemo-mechanische Bearbeitung;
- (f) ggf. zusätzliche Herstellung von Schichtstrukturen.
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Vorteilhaft sind bei der Herstellung von Halbleiterscheiben für besonders anspruchsvolle Anwendungen dabei Abläufe, die mindestens ein Bearbeitungsverfahren umfassen, bei denen beide Seiten der Halbleiterscheiben gleichzeitig in einem Bearbeitungsschritt mittels zweier Arbeitsflächen Material abtragend bearbeitet werden und zwar so, dass sich die vorder- und rückseitig während des Materialabtrags auf die Halbleiterscheibe wirkenden Bearbeitungskräfte im Wesentlichen ausgleichen und keine Zwangskräfte durch eine Führungsvorrichtung auf die Halbleiterscheibe ausgeübt werden, die Halbleiterscheibe also „frei schwimmend“ (engl. „free floating“) bearbeitet wird.
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Im Stand der Technik werden dabei Abläufe bevorzugt, bei denen beide Seiten mindestens dreier Halbleiterscheiben gleichzeitig zwischen zwei ringförmigen Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei die Halbleiterscheiben lose in Aufnahmeöffnungen mindestens dreier außen verzahnter Führungskäfige (sog. Läuferscheiben) eingelegt sind, die mittels einer Abwälzvorrichtung und der Außenverzahnung unter Druck auf Zykloidenbahnen durch den zwischen den Arbeitsscheiben gebildeten Arbeitsspalt geführt werden, so dass sie dabei den Mittelpunkt der Doppelseitenbearbeitungsvorrichtung vollständig umlaufen können. Derart vollflächig, beide Seiten einer Mehrzahl von Halbleiterscheiben simultan Material abtragend bearbeitende Verfahren mit umlaufenden Läuferscheiben sind das Doppelseiten-Läppen („Läppen“), Doppelseiten-Polieren (DSP) und das Doppelseiten-Schleifen mit Planetenkinematik („Planetary Pad Grinding“, PPG). Von diesen besitzen insbesondere das DSP und das PPG besondere Bedeutung. Im Unterschied zum Läppen umfassen die Arbeitsscheiben beim DSP und beim PPG zusätzlich jeweils eine Arbeitsschicht, deren einander zugewandte Seiten die Arbeitsflächen darstellen. PPG und DSP sind im Stand der Technik bekannt und werden im Folgenden kurz beschrieben.
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Das „Planetary Pad Grinding“ (PPG) ist ein Verfahren aus der Gruppe der mechanischen Bearbeitungsschritte, das einen Materialabtrag mittels eines Schleifens bewirkt. Es ist beispielsweise beschrieben in
DE 10 2007 013 058 A1 und eine dafür geeignete Vorrichtung beispielsweise in
DE 199 37 784 A1 . Beim PPG umfasst jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht, die gebundenes Schleifmittel enthält. Die Arbeitsschichten liegen in Form strukturierter Schleiftücher vor, die klebend, magnetisch, formschlüssig (beispielsweise mittels Klettverschluss) oder mittels Vakuum auf den Arbeitsscheiben befestigt sind. Die Arbeitsschichten weisen eine ausreichende Haftung auf der Arbeitsscheibe auf, um sich während der Bearbeitung nicht zu verschieben, zu verformen (Bildung einer Wulst) oder abzulösen. Sie sind jedoch mittels einer Schälbewegung leicht von den Arbeitsscheiben entfernbar und somit schnell auswechselbar, so dass ohne lange Rüstzeiten schnell zwischen verschiedenen Schleiftuch-Typen für unterschiedliche Anwendungen gewechselt werden kann. Geeignete Arbeitsschichten in Form rückseitig selbstklebend ausgestatteter Schleiftücher sind beispielsweise beschrieben in
US 5 958 794 A . Das in den Schleiftüchern verwendete Schleifmittel (Abrasiv) ist bevorzugt Diamant.
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Das Doppelseiten-Polieren (DSP) ist ein Verfahren aus der Gruppe der chemo-mechanischen Bearbeitungsschritte. Eine DSP-Bearbeitung von Siliziumscheiben ist beispielsweise beschrieben in
US 2003/054650 A1 und eine dafür geeignete Vorrichtung in
DE 100 07 390 A1 . In dieser Beschreibung soll unter „chemomechanischer Politur“ ausschließlich verstanden werden ein Materialabtrag mittels einer Mischeinwirkung, umfassend ein chemisches Ätzen mittels einer Lauge und ein mechanisches Erodieren mittels im wässrigen Medium dispergierten losen Korns, welches durch ein Poliertuch, das keine in Kontakt mit der Halbleiterscheibe gelangenden Hartstoffe enthält, in Kontakt mit der Halbleiterscheibe gebracht wird und so unter Druck und Relativbewegung einen Materialabtrag von der Halbleiterscheibe bewirkt. Beim DSP liegen die Arbeitsschichten in Form von Poliertüchern vor, und diese sind klebend, magnetisch, formschlüssig (beispielsweise mittels Klettverschluss) oder mittels Vakuum auf den Arbeitsscheiben, welche beim DSP auch als sog. Polierteller bezeichnet werden, befestigt. Die Lauge weist beim chemo-mechanischen Polieren bevorzugt einen pH-Wert zwischen
9 und
12 auf, und das darin dispergierte Korn ist bevorzugt ein kolloid-disperses Kieselsol mit Korngrößen der Solteilchen zwischen 5 nm und einigen Mikrometern.
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Dem PPG und dem DSP ist gemein, dass die Ebenheit und Parallelität der Arbeitsflächen unmittelbar die erzielbare Ebenheit und Parallelität der durch sie bearbeiteten Halbleiterscheibe bestimmen. Für PPG ist dies in
DE 10 2007 013 058 A1 beschrieben. Für besonders anspruchsvolle Anwendungen gelten besonders strenge Anforderungen an die Planparallelität der Halbleiterscheibe und somit an die Planparallelität der Arbeitsflächen.
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Im Stand der Technik sind Möglichkeiten bekannt, eine einmal eingestellte, möglichst gute Planparallelität der Arbeitsflächen auch unter einer thermischen und mechanischen Wechselbelastung aufrecht zu erhalten. Eine besonders steife Arbeitsscheibe mit guter Kühlung ist beispielsweise beschrieben in
DE 100 07 390 A1 . Möglichkeiten zur aktiven Einstellung der Arbeitsscheibenform sind beispielsweise in
DE 10 2004 040 429 A1 oder in
DE 10 2006 037 490 A1 offenbart.
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Schließlich werden die Ebenheit der Arbeitsflächen und die Parallelität beider Arbeitsflächen zueinander durch das Dickenprofil der auf die Arbeitsscheiben aufgebrachten Arbeitsschichten bestimmt. Die Arbeitsschicht kann, wenn sie in hohem Maße dickenkonstant und elastisch ist, günstigstenfalls die Form der Arbeitsscheibe nachbilden.
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DE 10 2011 003 006 A1 offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung von ebenen Arbeitsschichten auf Arbeitsscheiben einer Doppelseiten-Bearbeitungsvorrichtung, umfassend: (a) Aufbringen einer unteren Zwischenschicht auf der Oberfläche der unteren Arbeitsscheibe und einer oberen Zwischenschicht auf der Oberfläche der oberen Arbeitsscheibe; (b) gleichzeitiges Ebnen beider Zwischenschichten mittels mindestens dreier Abrichtvorrichtungen, jeweils umfassend eine Abrichtscheibe, mindestens einen einen Abrasivstoff enthaltenden Abrichtkörper und eine Außenverzahnung; und (c) Aufbringen einer unteren Arbeitsschicht gleichförmiger Dicke auf die untere Zwischenschicht und einer oberen Arbeitsschicht gleichförmiger Dicke auf die obere Zwischenschicht.
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DE 10 2010 032 501 A1 offenbart ein Verfahren zum Abrichten zweier gebundenes Abrasiv enthaltender Arbeitsschichten, die auf einer oberen und einer unteren Arbeitsscheibe einer Schleifvorrichtung aufgebracht sind, mittels wenigstens einer Läuferscheibe, die relativ zu den Arbeitsschichten bewegt wird, wobei dem zwischen den Arbeitsschichten gebildeten Arbeitsspalt loses Abrasiv zugegeben wird und dadurch ein Materialabtrag von den Arbeitsschichten bewirkt wird. Bei derzeitigen frei schwimmenden DSP Bearbeitungsvorrichtungen wird eine sog. Klaffung des Arbeitsspalts (bzw. des Polierspalts) verwendet, d.h. der Arbeitsspalt weitet sich nach innen hin auf, wodurch das Poliertuch im Außenbereich stärker zusammengepresst wird. Damit wird u.a. der ungleichmäßigen Poliermittelverteilung aufgrund der Zentrifugalkraft Rechnung getragen. Dies führt u.a. allerdings auch zu einer ungleichmäßigen Verteilung des auf die Fläche der Halbleiterscheibe wirkenden Polierdrucks und begünstigt damit eine Ungleichmäßigkeit im Randbereich der Halbleiterscheiben (sog. „Roll Off“ oder „Wafer Roll Off“). Um dennoch planparallele Halbleiterscheiben zu erhalten, muss die richtige Klaffung mehr oder weniger „abgeschätzt“ werden (bspw. durch Versuche) und möglicherweise iterativ verändert werden. Jedoch bleibt immer eine gewisse Unsicherheit, sodass eine genaue bzw. genügend genaue Planparallelität, insbesondere für zukünftige Anwendungen der Halbleiterscheiben, nicht gewährleistet werden kann.
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Zudem erfordert eine solche Klaffung eine gewisse Kompressibilität der Poliertücher, damit sich die Klaffung nicht auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe auswirkt, was allerdings dem Erzielen von planparallelen Halbleiterscheiben abträglich ist.
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Zur Erfassung des Arbeitsspalts (bzw. des Polierspalts) können Wirbelstromsensoren eingesetzt werden, mit denen der Abstand der metallischen Arbeitsscheiben (bzw. Polierteller) ermittelt wird. Auf solche Sensoren wird bspw. in der
US 2006/0194512 A1 oder der
DE 10 2008 056 276 A1 verwiesen. Da übliche Wirbelstromsensoren allerdings in einem gewissen Nahbereich keine oder zumindest unbrauchbare Messwerte liefern, ist eine Verwendung dünner Poliertücher, welche für planparalleles Polieren vorteilhaft wären, bislang nicht möglich.
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Es ist daher wünschenswert, bei doppelseitigem Polieren von scheibenförmigen Werkstücken ein planparalleles Polieren, insbesondere ohne Klaffung des Arbeitsspalts, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum doppelseitigen Polieren von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben. Sie umfasst einen oberen und einen unteren, jeweils um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbaren Polierteller, sowie zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller angeordnete Läuferscheiben zur Aufnahme der Werkstücke. Den Werkstücken zugewandte Flächen des oberen und des unteren Poliertellers sind jeweils plan und sind zueinander parallel ausgerichtet. Die zu den Poliertellern zugehörigen Flächen sind insbesondere ringförmig ausgebildet. Auf den den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers ist jeweils ein Poliertuch mit einer Dicke von höchstens 1 mm aufgebracht, wobei bei wenigstens einer der den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers eine Kunststoffschicht zwischen der jeweiligen Fläche und dem jeweiligen Poliertuch eingefügt ist. Zudem weist einer der Polierteller Wirbelstromsensoren auf, die dazu eingerichtet sind, einen Abstand zwischen den den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers zu erfassen.
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Durch die eingebrachte Kunststoffschicht, welche insbesondere elektrisch nicht leitend ist und vorzugsweise eine hohe Steifigkeit aufweist, wird der Abstand zwischen den Flächen der Polierteller, d.h. der Arbeits- bzw. Polierspalt, vergrößert. Dadurch ist es möglich, auch dünne Poliertücher zu verwenden und trotzdem den Arbeitsspalt groß genug einzustellen, um nicht mehr im sog. Nahbereich der Wirbelstromsensoren zu sein. Da herkömmliche Wirbelstromsensoren im Nahbereich keine oder nur schlechte Messwerte liefern, kann somit auch bei dünnen Poliertüchern eine hohe Genauigkeit bei der Überprüfung und/oder Einstellung des Arbeitsspalts, insbesondere dessen (Plan-)Parallelität, erzielt werden.
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Es ist auch von Vorteil, wenn sowohl bei der Fläche des oberen als auch bei der Fläche des unteren Poliertellers jeweils zwischen die Fläche und das Poliertuch eine entsprechende Kunststoffschicht eingebracht ist. Auf diese Weise kann die Kunststoffschicht auch als Verstärkung der Poliertücher dienen. Die Poliertücher können mittels geeigneter Methoden, bspw. Kleben, auf die Kunststoffschicht aufgebracht werden.
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Durch die Verwendung der dünnen Poliertücher, die eine Dicke von höchstens 1 mm, vorzugsweise höchstens nur 0,8 mm, weiter bevorzugt höchstens nur 0,5 mm aufweisen, und daher weniger kompressibel und somit härter als dickere Poliertücher sind, kann nun der Vorgang des Polierens, welcher eine chemo-mechanische Bearbeitung ist, an ein rein mechanisches Bearbeiten angenähert werden. Die Poliertücher sind dabei insbesondere als geschäumte Poliertücher, insbesondere aus Polyurethan, ggf. mit Additiven, ausgebildet.
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Die Nachteile des bislang üblichen Polierens mit dicken, kompressiblen Poliertüchern und einer Klaffung, nämlich ungleichmäßige Druckbelastung der Poliertücher und Randabfall (sog. „Wafer Roll Off“), werden damit vermieden.
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Vorzugweise weisen der obere und der untere Polierteller jeweils mehrere Poliermittelzuführungen auf, die Düsen, die dazu eingerichtet sind, Poliermittel auf die Poliertücher zu sprühen, und/oder Kanäle, die dazu eingerichtet sind, Poliermittel, insbesondere über Bohrungen, in die Poliertücher zu leiten, umfassen. Je nach bevorzugter Ausführungsform kann mit solchen Poliermittelzuführungen in den Poliertellern eine gleichmäßige Verteilung des Poliermittels auf bzw. im Poliertuch erreicht werden. Mittels Düsen kann das Poliermittel bspw. in Form eines feinen Fächerstrahls gleichmäßig auf die Vorderseite der jeweiligen gegenüberliegenden Poliertuchoberfläche aufgebracht werden. Ein unvorteilhaftes Abfließen des Poliermittels auf den Tüchern wird damit vermieden, da sich ein feiner und homogener Film auf der Poliertuchoberfläche aufbaut, welcher nicht so leicht ablaufen kann. Mittels entsprechender Kanäle kann bspw. das Poliermittel in Sacklöcher in die Poliertücher, das bedeutet, in die Poliertuchkörper, geleitet werden, von wo aus das Poliermittel über Mikrobohrungen oder -kanäle mittels Kapillareffekt innerhalb der Poliertücher verteilt wird. Auch bei dieser Methode wird ein feiner und homogener Poliermittelfilm auf der Poliertuchoberfläche aufgebaut, der nicht so leicht durch die Zentrifugalkräfte ablaufen kann. Dabei sind entsprechend vorbereitete Poliertücher vorzusehen. Auch ist eine Kombination beider Ausführungsformen, bspw. bei oberem und unterem Polierteller unterschiedlich, denkbar. Durch diese Art der Poliermittelzuführung wird auch der geringen Dicke der Poliertücher Rechnung getragen, da dadurch eine bessere Poliermittelverteilung und so eine gleichmäßigere Druckbelastung erzielt wird.
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Vorteilhafterweise sind Poliermittelzuführungen mit voneinander verschiedenem Abstand zur Rotationsachse dazu eingerichtet, unterschiedliche Dosierungen von Poliermittel zu ermöglichen. Damit kann einer radial ungleichmäßigen Poliermittelverteilung, hervorgerufen durch die auf das Poliermittel wirkende Zentrifugalkraft beim Polieren, Rechnung getragen werden. Damit werden eine gleichmäßigere Poliermittelverteilung und somit ein besseres Polierergebnis erreicht.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient dem doppelseitigen Polieren von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere Halbleiterscheiben, mittels eines oberen und eines unteren, jeweils um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbaren Poliertellers, sowie zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller angeordneten Läuferscheiben zur Aufnahme der Werkstücke. Dabei wird auf den den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers jeweils ein Poliertuch mit einer Dicke von höchstens 1 mm aufgebracht, wobei bei wenigstens einer der den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers beim Aufbringen des Poliertuchs eine Kunststoffschicht zwischen die jeweilige Fläche und das jeweilige Poliertuch eingefügt wird. Mittels Wirbelstromsensoren mit voneinander verschiedenem Abstand zur Rotationsachse in einem der Polierteller wird jeweils ein Abstand zwischen den den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers erfasst und anhand der erfassten Abstände werden die den Werkstücken zugewandten Flächen des oberen und des unteren Poliertellers zueinander planparallel eingestellt.
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Bzgl. der Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen, die hier analog gelten.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zudem von Vorteil, wenn während des Polierens der scheibenförmigen Werkstücke anhand der erfassten Abstände wenigstens ein Wert für eine Dicke der scheibenförmigen Werkstücke durch Vergleich mit Referenzwerten ermittelt wird. Insbesondere wird beim Ermitteln des wenigstens einen Werts für die Dicke der scheibenförmigen Werkstücke eine aktuelle Kompression der über die Polierteller mit Druck beaufschlagten Poliertücher berücksichtigt. Damit kann während des Poliervorgangs die aktuelle Dicke der Werkstücke noch genauer ermittelt werden. Dies ist bspw. vorteilhaft, um zu wissen, wann der Poliervorgang beendet werden soll bzw. muss. Referenzwerte können bspw. statisch ermittelt werden, indem durch Verwendung eines Werkstückes mit bekannter Dicke die Abstände bei verschiedenen Drücken auf die Polierteller und somit verschiedener Kompression der Poliertücher ermittelt werden. Die Dicke der Kunststoffschicht und der Poliertücher kann dann während des Polierens vom ermittelten Abstand herausgerechnet werden, wodurch man die Dicke der Werkstücke erhält. Dabei kann überdies ein Verschleiß der Poliertücher berücksichtigt werden, bspw. ebenfalls durch Referenzwerte, die in Versuchen ermittelt werden.
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Auf diese Weise wird auch eine Charakterisierung der Poliertücher während des Poliervorgangs, also eine Art Online-Poliertuch-Charakterisierung, ermöglicht. Zur Ermittlung der Referenzwerte können bspw. verschiedene Phasen des Polierens, welche sich durch unterschiedliche Drücke auf die Polierteller auszeichnen, betrachtet werden. Statisch können die entsprechenden Drücke bspw. mittels Drucksensoren ermittelt werden, indem die entsprechenden Phasen unter Verwendung eines (Referenz-)Werkstücks bekannter Dicke nachgestellt werden.
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Weitere Verfeinerungen sind bspw. denkbar, indem neue und gebrauchte Poliertücher getrennt vermessen werden, d.h. jeweils eigene Referenzwerte aufweisen. Die Dicke der Poliertücher zu den verschiedenen Phasen lässt sich dann aus dem Abstand der Polierteller, d.h. des Arbeitsspalts durch Subtraktion der bekannten Dicken der Kunststoffschichten und des (Referenz-) Werkstückes ermitteln. So kann während des Polierens trotz einer Kompression der Poliertücher mittels der Wirbelstromsensoren eine genauere Bestimmung der aktuellen Dicke der Werkstücke durchgeführt werden.
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Hierzu sei angemerkt, dass auch dünne Poliertücher, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, eine gewisse Kompressibilität aufweisen, wenn auch geringer als bislang verwendete dickere Poliertücher.
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Besonders vorteilhaft ist schließlich die Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum doppelseitigen Polieren von scheibenförmigen Werkstücken gemäß Stand der Technik.
- 2 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung.
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In 1 sind schematisch als Halbleiterscheiben 4 ausgebildete scheibenförmige Werkstücke in Aussparungen von Läuferscheiben 61 und 62, die mittels eines inneren Zahnkranzes 31 und eines äußeren Zahnkranzes 32, einer sog. Abwälzvorrichtung, bewegt werden, im Querschnitt dargestellt. Auf dem unteren Polierteller 21 befindet sich ein Poliertuch 11. Auf dem oberen Polierteller 22 befindet sich ein Poliertuch 12. Der Polierteller 22 wird mit dem Poliertuch 12 mit Richtung des Polier-bzw. Anpressdruckes 7 gegen die Läuferscheiben 61 und 62, die Halbleiterscheiben 4 und den unteren Polierteller 21 mit dem Poliertuch 11 gedrückt. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass die den Halbleiterscheiben 4 zugewandten Flächen der Polierteller 21, 22 ringförmig sind.
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Der 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass der Abstand zwischen oberem Polierteller 22 und unterem Polierteller 21 nicht exakt parallel ist. Nach innen hin wird der Abstand, der sog. Arbeits- oder Polierspalt, etwas größer. Es handelt sich dabei um eine sog. Klaffung, wie eingangs bereits beschrieben. Eine solche Klaffung wird bspw. erreicht, indem der obere Polierteller 22 innen und außen mit verschiedenen Kräften beaufschlagt wird. Demzufolge wird das Poliertuch 12 auch unterschiedlich stark zusammengepresst.
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In 2 ist nun eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum doppelseitigen Polieren von Halbleiterscheiben bzw. allgemein scheibenförmigen Werkstücken in einer bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Bzgl. des allgemeinen Aufbaus wird auf die 1 verwiesen, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 nur die linke Hälfte des Querschnitts - im Vergleich zu 1 - gezeigt.
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Zwischen dem oberen Polierteller 22 und dem Poliertuch 12 ist eine Kunststoffschicht 52 eingebracht. Ebenso ist zwischen dem unteren Polierteller 21 und dem Poliertuch 11 eine Kunststoffschicht 51 eingebracht. Die Poliertücher 11, 12 sind gegenüber den Poliertüchern gemäß Stand der Technik dünner ausgebildet. Durch dünne Poliertücher kann beim Polieren eine bessere Poliermittel- und Druckverteilung erzielt werden.
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Durch die Kunststoffschichten 51, 52 werden zum einen die Poliertücher 11, 12 verstärkt bzw. stabilisiert und zum anderen wird der Arbeitsspalt, d.h. der Abstand zwischen dem oberen Polierteller 22 und dem unteren Polierteller 21 um die bekannte Dicke der Kunststoffschichten 51, 52 vergrößert. Damit wird eine genaue Abstandsmessung der (metallischen) Polierteller 21, 22 mittels der Wirbelstromsensoren 9 ermöglicht, da die Abstandsmessung mittels der Kunststoffschichten 51, 52 aus dem nicht erfassbaren Nahbereich der Wirbelstromsensoren 9 entfernt wird.
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Mittels Abstandsmessung kann der Arbeitsspalt dabei planparallel eingestellt werden. Eine Klaffung ist u.a. aufgrund der dünnen Poliertücher und der damit möglichen gleichmäßigen Druckverteilung (Polier- bzw. Anpressdruck 7) nicht mehr nötig. Hierbei sei angemerkt, dass beispielhaft zwei Wirbelstromsensoren 9 am inneren und äußeren Rand des scheibenförmigen oberen Poliertellers 22 dargestellt sind. Zweckmäßig ist jedoch auch die Verwendung von bspw. drei Wirbelstromsensoren.
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Weiterhin sind im oberen Polierteller 22 und im unteren Polierteller 21 mehrere Poliermittelzuführungen 8 dargestellt. Die Poliermittelzuführungen werden dazu verwendet, um Poliermittel auf bzw. in die Poliertücher 11, 12 zu bringen. Dazu sind die Poliermittelzuführungen 8 durch die jeweilige Kunststoffschicht 51 bzw. 52 hindurch geführt. Dabei ist anzumerken, dass die Poliermittelzuführungen mit unterschiedlichem radialen Abstand zur Rotationsachse verschiedene Dosierungen ermöglichen. Dazu sind die äußeren (in 2 links) Poliermittelzuführungen beispielhaft dünner ausgebildet als die inneren (in 2 rechts). Damit kann einer Poliermittelumverteilung aufgrund der Zentrifugalkraft während des Polierens Rechnung getragen werden.
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Die hier beschriebene bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum doppelseitigen Polieren von scheibenförmigen Werkstücken eignet sich insbesondere auch zur Durchführung einer Online-Poliertuch-Charakterisierung zur Bestimmung der aktuellen Dicke der Werkstücke bei kompressiblen Poliertüchern. Bzgl. der Durchführung sei hierzu auf die bereits oben genannten Erläuterungen verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 4
- scheibenförmige Werkstücke
- 7
- Anpressdruck
- 8
- Poliermittelzuführungen
- 9
- Wirbelstromsensoren
- 11
- Poliertuch
- 12
- Poliertuch
- 21
- unterer Polierteller
- 22
- oberer Polierteller
- 31
- innerer Zahnkranz
- 32
- äußerer Zahnkranz
- 51
- Kunststoffschicht
- 52
- Kunststoffschicht
- 61
- Läuferscheibe
- 62
- Läuferscheibe
