DE19626396A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumscheiben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Siliziumscheiben mit großem Durchmesser, die als Grundlage für hochintegrierte Einheiten verwendet werden, und die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Herstellungstechnik für Siliziumscheiben, bei der sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Siliziumscheibe gleichzeitig geschliffen werden.

Bei den Verfahren zur Herstellung von Siliziumscheiben werden beide Seiten einer Siliziumscheibe, die durch das Schneiden einer zylindrischen Einkristall-Siliziumstange mit einer inneren Umfangsklinge aus Edelstahl erhalten wird, mittels einer Läppplatte mit freien Schleifteilchen geläppt, wodurch die Unebenheit und die Beschädigungen entfernt werden, die durch den Schneidvorgang erzeugt werden, und die beiden Seiten der Siliziumscheibe werden in höherem Maß zueinander parallel gemacht. Anschließend wird die Schicht von Beschädigungen (durch die Bearbeitung geschädigte Schicht), die durch den Läppvorgang ausgebildet wird, durch Ätzen entfernt, und die Siliziumscheibe wird durch weiteres chemomechanisches Polieren spiegelnd bearbeitet.

Jedoch ist die Menge, die durch Ätzen abgeätzt wird (die entfernte Menge), um die durch den Läppvorgang hervorgerufene Beschädigungsschicht von den Oberflächen zu entfernen, z. B. in der Größenordnung von 20 µm oder mehr, und aus diesem Grund ist es notwendig, daß die entfernte Menge 30 µm oder mehr ist. Im Ergebnis beträgt die Unebenheit der geätzten Fläche z. B. 1 µm oder mehr. Darüber hinaus beträgt die nach dem Ätzen abzuschleifende Menge z. B. 10 µm oder mehr, und das Ausmaß der Unebenheit verschlechtert sich, z. B. liegt, wie gezeigt in Fig. 13, der Wert TTV (total thickness variation, gesamte Dickenschwankung) in der Größenordnung von 2,81 µm.

In den letzten Jahren haben Siliziumscheiben mit Durchmessern von 150 mm und 200 mm eine weite Verbreitung gefunden, während Siliziumscheiben mit Durchmessern von 300 mm in Entwicklung sind. Zusätzlich schreitet die weitere Integration von Einheiten fort, z. B. wird im Jahr 2001 die Verwendung eines dynamischen RAM mit einem 1 G bit und einer Linienbreite von 0,18 µm und einer Fokaldistanz von 0,7 µm in der Praxis auftreten. Als ein Ausmaß von Unebenheit, das für diesen Zweck gefordert wird, muß ein Ausmaß an Unebenheit von 0,12 µm für einen Flächenbereich von 26×32 mm bei SFQD (site, front surface-reference, site least squares, deviation; Lage, Vorderflächen-Bezugspunkt, kleinste Quadrate der Lage, Abweichung) entwickelt werden (vgl. "The National Technology Roadmap for Semiconductors", 1994, Semiconductor Industry Association Publication, Seite 113). Zusätzlich erhöht auch eine kleine Krümmung das Ausmaß einer Verwerfung, wenn sich die Größe des Durchmessers von Siliziumscheiben erhöht, und dies ist ein ernstes Problem. D.h., eine Verwerfung wird nicht nur bei den Herstellungsschritten der Siliziumscheibe erzeugt, sondern sie wird auch bei dem Ablagevorgang, dem Trockenätzvorgang und dem Wärmebehandlungsvorgang bei der Herstellungsbearbeitung der Einheit erzeugt. Zusätzlich kann, wenn die Siliziumscheibe eine geringe Verwerfung aufweist, die Verwerfung infolge eines jeden Vorgangs bewertet werden. D.h. z. B., daß, auch wenn der Versuch unternommen wird, die Verwerfung einer Siliziumscheibe mit einem äußeren Durchmesser von 300 mm durch Anordnung auf einer flachen Platte zu messen, sich die Siliziumscheibe infolge ihres Eigengewichts verformt, und daß die Verwerfung folglich weniger als die Hälfte ihrer wahren Größe zu sein scheint, und daß es deshalb keine andere Möglichkeit gibt, die Herstellung von Siliziumscheiben mit geringer Verwerfung zu steuern.

Um das Ausmaß der Flachheit zu verbessern, wird anstelle eines Läppvorgangs ein Schleifvorgang an den geschnittenen Flächen der Scheibe durchgeführt, bei dem die Dicke der Beschädigungen auf weniger als 3 µm verringert wird. Ferner wird die Siliziumscheibe dünn ausgebildet, z. B. beträgt die Dicke einer Scheibe mit 150 mm Durchmesser 700 µm, die Dicke einer 200 mm-Scheibe 800 µm und die Dicke einer 300 mm-Scheibe 900 µm.

Die gemäß der herkömmlichen Technik verwendete Schleifplatte weist einen ringförmigen Schleifrand auf, und ist, wie in Fig. 14A gezeigt, derart aufgebaut, daß eine Seite der Siliziumscheibe (die obere Seite in Fig. 14A), die an einer Vakuumadsorptionsplatte 31 angebracht oder befestigt ist, zu einem Zeitpunkt geschliffen wird.

Mit anderen Worten wird, wie gezeigt in Fig. 14A, eine Siliziumscheibe 32 auf einer Vakuumadsorptionsplatte 31 angeordnet, und die untere Fläche der Siliziumscheibe 32 wird, wie gezeigt in Fig. 14B, an die Vakuumadsorptionsplatte 31 mittels Vakuum adsorbiert, wenn die eine Seite dieser Siliziumscheibe 32 geschliffen wird. Wie oben beschrieben, wird die Siliziumscheibe 32, da sie äußerst dünn ist, zu der Vakuumadsorptionsplatte 31 gezogen, und die untere Fläche wird flach. In Fig. 14B zeigt eine strichpunktierte Linie 33 die Schleiffläche. Aus diesem Grund kehrt die Klemmfläche (die untere Fläche) der Siliziumscheibe 32, wie gezeigt in Fig. 14C, nach dem Schleifen, wenn die Vakuumadsorption der Vakuumadsorptionsplatte 31 gelöst wird, in ihre ursprüngliche Form zurück, und die gegenüberliegende geschliffene Fläche wird uneben. Mit anderen Worten wird die Unebenheit der geschnittenen Fläche, die durch Vakuum adsorbiert wird, zu der gegenüberliegenden Fläche übertragen. Ferner werden, wenn nunmehr die geschliffene Fläche durch Vakuum adsorbiert wird, und die gegenüberliegende Fläche geschliffen wird, Vertiefungen derart übertragen, daß sie zu Vorsprüngen werden, nachdem die Vakuumadsorption gelöst wird, und die geschnittene Form verbleibt sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite der Siliziumscheibe. Aus diesem Grund ist nach dem Schleifen ein leichter Läppvorgang erforderlich (vgl. die japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung, Nr. 6-104229 der Anmelderin), und es ist nicht möglich, eine hinreichende Verringerung der Beschädigungsschicht, die durch das Schleifen entsteht, zu erreichen.

Für diesen Zweck ist in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung, Nr. 62-96400 der Anmelderin ein Verfahren offenbart, bei dem nach der Durchführung eines Schleifvorgangs an der Endfläche eines Barrens mit hoher Steifigkeit eine Siliziumscheibe mittels eines Schneidvorgangs geschnitten wird, und die geschliffene Fläche mittels Vakuum adsorbiert wird, und die geschnittene Fläche geschliffen wird. Durch dieses Verfahren erhält man eine Siliziumscheibe mit einem hohen Ausmaß an Ebenheit und geringer Verwerfung.

Zusätzlich beträgt die Klingendicke der inneren Randklinge 0,38 µm, wenn ein Schneidvorgang an Barren großen Durchmessers mit einem äußeren Durchmesser von 200 mm mittels einer inneren Randklinge durchgeführt wird, und darüber hinaus kann der Schneidvorgang mit einer inneren Randklinge gegebenenfalls nicht durchgeführt werden, da es keine Edelstahlklingen großen Durchmessers zum Schneiden von Barren großen Durchmessers mit einem Durchmesser von 300 mm gibt. Aus diesem Grund hat sich die Verwendung einer Drahtsäge durchgesetzt. Der Drahtdurchmesser der Drahtsäge beträgt 0,18 µm, der Randverlust (curfloss) (Schneideverlust) ist klein, und der Ertrag wird verbessert. Jedoch weist infolge eines Verwackelns des Drahtes eine durch den Draht geschnittene Fläche eine verglichen mit einer durch eine innere Randklinge geschnittene Fläche vergrößerte Unebenheit auf, und es wird eine gestufte Fläche ausgebildet, da während des Schneidens die Zufuhrrichtung des Drahtes umgekehrt wird. Zusätzlich vergrößert sich, wie gezeigt in Fig. 15, als Ergebnis einer Verkleinerung des Durchmessers des Drahtes während des Schneidens infolge von Reibung die Dicke der Siliziumscheibe 34 in Richtung des Endes, an dem das Schneiden vollendet wird, und beide Seiten 34a und 34b der Siliziumscheibe 34 sind konisch zulaufend. Deshalb tritt, wenn eine Fläche, die mit einer Drahtsäge geschnitten wurde, mittels Vakuum adsorbiert wird, und ein Schleifvorgang durchgeführt wird, eine Abweichung von 0,02° ∼ 0,05° von der festgelegten Kristallachse auf.

Ferner wird für die Herstellung von hochintegrierten Einheiten mit 1 G bit oder mehr die Rückseite der Siliziumscheibe geschliffen, das Ausmaß der standardisierten Flachheit wird für die Rückseite verbessert, und zusätzlich wird die Erzeugung von Teilchen auf 1/10 oder weniger verringert. Aus diesem Grund kann ein einseitiges Polieren der Rückseite oder ein gleichzeitiges Polieren zweier Flächen, das in der oben erwähnten japanischen Patentanmeldung Nr. 6-104229 offenbart ist, durchgeführt werden.

Für das oben beschriebene Schleifen einer Fläche nach der anderen können die folgenden Nachteile ausgemacht werden. Es wird nämlich die Unebenheit der geschnittenen Fläche auf beide Flächen der Siliziumscheibe übertragen und verbleibt auf beiden Flächen, und kann durch einen Läppvorgang nicht entfernt werden. Zusätzlich erhöht sich im Anschluß daran die bei dem Ätz- und chemomechanischen Schleifvorgang entfernte Menge, und es ist schwierig, die gewünschte Flachheit zu erreichen. Ferner ist es ebenso schwierig, das Ausmaß der Bearbeitung für beide Flächen gleich auszubilden, und es kommt leicht zu einer Verwerfung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anstelle eines Läppvorgangs ein Verfahren zum Schleifen beider Flächen einer Siliziumscheibe und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen, mit deren Hilfe eine Siliziumscheibe mit einem hohen Ausmaß an Flachheit hergestellt werden kann, die erforderlich ist, wenn insbesondere hochintegrierte Einheiten mit 1 G bit oder mehr hergestellt werden. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen beider Flächen einer Siliziumscheibe und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit deren Hilfe die infolge des Ätzens entfernte Menge reduziert wird, und mit der ebenso die infolge des Polierens entfernte Menge verringert wird. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen beider Flächen einer Siliziumscheibe und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit deren Hilfe eine Rißbildung der Siliziumscheibe verhindert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für eine Siliziumscheibe geschaffen, bei dem ein Schneidvorgang, der eine Siliziumscheibe durch das Schneiden eines Einkristall-Siliziumbarrens hervorbringt, und ein Schleifvorgang für gleichzeitiges Schleifen von zwei Flächen vorgesehen sind, bei dem die Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe gleichzeitig geschliffen werden.

Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem erwähnten Schleifvorgang für gleichzeitiges Schleifen zweier Flächen die Siliziumscheibe zwischen einem oberen Schleifstein und einem unteren Schleifstein der Schleifeinrichtung für zwei Seiten gehalten, und während des gleichzeitigen Schleifens sowohl der Vorder- als auch der Rückseite der Siliziumscheibe wird eine Schleifflüssigkeit zu der Gesamtheit sowohl der Vorder- als auch der Rückseite dieser Siliziumscheibe zugeführt.

Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem erwähnten Schleifvorgang zum gleichzeitigen Schleifen zweier Flächen die Temperatur der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe gesteuert.

Zusätzlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem erwähnten Schleifvorgang zum gleichzeitigen Schleifen zweier Flächen die Siliziumscheibe geätzt, um die Beschädigungen infolge des Schleifens zu entfernen, und ferner werden beide Flächen der Siliziumscheibe poliert.

Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Herstellungsvorrichtung für Siliziumscheiben vorgesehen, die mit einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten, die eine Siliziumscheibe zwischen einem plattenförmigen oberen Schleifstein und einem plattenförmigen unteren Schleifstein hält und gleichzeitig die Vorder- und die Rückseite der Siliziumscheibe schleift, und mit einer Temperatursteuereinrichtung ausgerüstet ist, welche die Temperatur der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe während des Schleifens kontrolliert.

Zusätzlich steuert gemäß der vorliegenden Erfindung die erwähnte Temperatursteuereinrichtung die Temperatur der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe, indem während des Schleifens durch die oben erwähnte Schleifeinrichtung für zwei Seiten zu der Gesamtheit der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheiben Schleifflüssigkeit zugeführt wird.

Ferner weist bei der vorliegenden Erfindung die erwähnte Temperatursteuereinrichtung eine Wasserpfanne, die mittels der jeweiligen inneren Randfläche des oberen Schleifsteins und des unteren Schleifsteins festgelegt wird, Durchgänge für die Schleifflüssigkeit, die jeweils in dem oberen Schleifstein und dem unteren Schleifstein ausgebildet sind, zum Zuführen der Schleifflüssigkeit zu den jeweiligen Schleifflächen; und eine Schleifflüssigkeitszuführung zum Zuführen von Schleifflüssigkeit zu der Wasserpfanne und den erwähnten Schleifflüssigkeitsdurchgängen auf.

Zusätzlich weist bei der vorliegenden Erfindung die Schleifeinrichtung für zwei Seiten einen oberen Schleifstein und einen unteren Schleifstein, die horizontal in einem zueinander parallelen Zustand angeordnet sind, wobei die jeweils gegenüberliegenden Flächen dieser Schleifsteine die Schleifflächen sind, und wobei mittels dieser Schleifflächen die Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe jeweils geschliffen werden, jeweilige Antriebseinrichtungen für die Relativbewegung zwischen dem oberen Schleifstein und der Siliziumscheibe innerhalb der horizontalen Ebene und für die Relativbewegung zwischen dem unteren Schleifstein und der Siliziumscheibe innerhalb der horizontalen Ebene, und eine Druckeinrichtung zum Drücken des oberen Schleifsteins auf die an dem unteren Schleifstein angebrachte Siliziumscheibe auf.

Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Siliziumscheibe in einem Träger gehalten, der eine Außenrand-Ge­ triebeverzahnung aufweist, wobei der obere Schleifstein und der untere Schleifstein eine Öffnung aufweisen, die jeweils in ihrem Zentrum vorgesehen ist. Die Antriebseinrichtung für eine Relativbewegung weist ein Sonnenrad, das derart in den Öffnungen vorgesehen ist, daß es in die Außenrand-Ge­ triebeverzahnung des Trägers eingreift; ein ringförmiges Innenrandgetriebe zum Rotieren und Drehen des Trägers um das Sonnenrad, das derart an der äußeren Seite des oberen Schleifsteins und des unteren Schleifsteins vorgesehen ist, daß es in die Außenrand-Getriebeverzahnung des Trägers eingreift, und einen Antriebsmechanismus zum Drehen des Sonnenrades und des ringförmigen Innenrand-Zahnrads auf.

Zusätzlich sind bei der vorliegenden Erfindung ein Paar von oberen und unteren Abstandsstücken für eine vertikale Stützung und Halterung des am nächsten an dem Sonnenrad befindlichen Randes des Trägers vorgesehen.

Im folgenden werden die Wirkung und die Vorteile der vorliegenden Erfindung erklärt.

Nachdem kein Läppen durchgeführt wird, wird eine Siliziumscheibe erhalten, die verglichen mit einer durch Läppen bearbeiteten Siliziumscheibe ein hohes Ausmaß an Ebenheit aufweist. Im Ergebnis wird, verglichen mit einer geläppten Scheibe, die Menge des durch Abätzen entfernten Materials verringert. Zusätzlich kann ferner, verglichen mit der Unebenheit einer durch Läppen bearbeiteten Fläche, die Unebenheit der geätzten Fläche in diesem Fall verringert werden. Ferner kann die nachfolgende Polierbearbeitung mit einer Verringerung des Polierausmaßes vollendet werden.

Ferner läßt die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu Schleifverfahren, bei denen eine Fläche nach der anderen geschliffen wird, die Unebenheit von der geschnittenen Fläche der Scheibe nicht auf die Vorderfläche übertragen. Im Ergebnis ist es nach dem Schleifvorgang möglich, die Scheibe ohne einen Läppvorgang zu ätzen. Zusätzlich beträgt die verbleibende Beschädigung 1/10 der durch den Läppvorgang erzeugten Beschädigung, die durch Abätzen entfernte Menge wird reduziert, und es wird deutlich verhindert, daß das Ausmaß der Ebenheit infolge des Ätzens reduziert wird.

Es stellt eine besondere Eigenschaft des beschriebenen gleichzeitigen Schleifens zweier Flächen dar, daß es nicht notwendig ist, eine Normfläche an der Seite des Materials (der Siliziumscheibe) anzuordnen, um eine Siliziumscheibe, die elastisch ist, zu bearbeiten. Für die Normfläche zum Schleifen kann gesagt werden, daß sie an einer aktiven gedachten Oberfläche (der wirksamen Betriebsoberfläche) der Vorrichtungsseite der Schleiffläche (der Fläche der Oberflächenplatte) ausgebildet ist. Sie wird jedoch durch die Festigkeit des Materials beeinflußt. Nachfolgend wird die Form der Fläche einer jeden entstehenden Siliziumscheibe unter Verwendung eines Oberflächenmodells mittels einer Sinuskurve betrachtet.

Wie Fig. 8A zeigt, sind beide Flächen einer geschnittenen Siliziumscheibe 30 uneben, und, wie in Fig. 8B und Fig. 8C gezeigt, weist diese Unebenheit einen "Dickenanteil" und einen "Wellenanteil" auf. Ferner gibt der Wellenanteil die Mittellinie zwischen der Vorder- und Rückseite der Scheibe an.

Wenn die Dicke der Siliziumscheibe 30 von Fig. 8D mittels der Bearbeitung einer Fläche (vgl. Fig. 8E) gleichmäßig gemacht wird, wie in Fig. 8F gezeigt ist, ist es möglich, daß die Unebenheit der unbearbeiteten Seite auf die bearbeitete Seite übertragen wird (dies wird Rückseitenübertragung genannt).

Zusätzlich wird, wenn auf beide Flächen der Siliziumscheibe Druck aufgebracht wird, und eine gleichzeitige Bearbeitung beider Seiten durchgeführt wird (vgl. Fig. 8G) der Dickenabschnitt beider Seiten (vgl. Fig. 8H) bearbeitet, und die Unebenheit des Dickenanteils wird entfernt; jedoch besteht, da die Siliziumscheibe elastisch ist, die Befürchtung, daß nach der Bearbeitung, wenn der Bearbeitungsdruck entlastet wird, der Wellenanteil, wie gezeigt in Fig. 8I, verbleibt.

In der oben beschriebenen Weise ist es gemäß dem Herstellungsverfahren für Siliziumscheiben der vorliegenden Erfindung möglich, Siliziumscheiben mit äußerst ebenen und in hohem Maße parallelen Flächen mittels gleichzeitigem Schleifen beider Seiten herzustellen. Zusätzlich ist es dabei möglich, Temperaturerhöhungen des oberen und unteren Schleifsteins zu verhindern, die Schleifmenge über die gesamte Siliziumscheibe gleichmäßig zu machen, die gesamte Oberfläche der Siliziumscheibe flach zu machen, und Verwerfung zu verhindern. Dann, nach dem Schleifen beider Seiten, wird ein Ätzen durchgeführt, wodurch Schleifbeschädigungen entfernt werden, und es ist mittels Spiegelpolierens möglich, eine Siliziumscheibe mit einer polierten Fläche herzustellen. Zusätzlich ist es nach dem Schleifen beider Seiten möglich, eine Siliziumscheibe mit zwei polierten Flächen herzustellen, indem ein gleichzeitiges Polieren zweier Seiten, sowohl der Vorder- als auch der Rückseite der Siliziumscheibe durchgeführt wird.

Ferner ist es, da die Beschädigungsschicht an der Siliziumscheibe nach dem Schleifen beider Flächen klein ist, ebenso möglich, die Beschädigungsschicht mittels eines chemomechanischen Polierens mit langsamer Geschwindigkeit zu entfernen. Zusätzlich kann die Schleifbeschädigung durch eine Rohpolierung der Rückseite oder durch gleichzeitiges Polieren sowohl der Vorder- als auch der Rückseite entfernt werden, und darüber hinaus kann eine Siliziumscheibe mit zwei polierten Seiten bei geringen Kosten hergestellt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Gesamtaufbau einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der obere Schleifstein in einer angehobenen Stellung gezeigt ist.

Fig. 2 den Gesamtaufbau einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der obere Schleifstein in einer abgesenkten Stellung gezeigt ist.

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 eine Draufsicht der wesentlichen Teile einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 einen Querschnitt in vertikaler Richtung der wesentlichen Bereiche einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 eine Draufsicht eines oberen Schleifsteins.

Fig. 7 eine Draufsicht eines unteren Schleifsteins.

Fig. 8A bis 8I die Verbesserungen beim Ausmaß der Ebenheit einer Siliziumscheibe.

Fig. 9A und 9B Flußdiagramme der herkömmlichen Technik bzw. der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele der Herstellungsvorgänge erläutert werden sollen.

Fig. 10 eine Graphik, in der die Ergebnisse des Schleifens zweier Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.

Fig. 11 eine Graphik, in der die Ergebnisse eines Schleifens zweier Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.

Fig. 12 die Oberflächenverhältnisse, die bei einem Schleifen zweier Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entstehen.

Fig. 13 ähnlich wie Fig. 12, die Oberflächenverhältnisse einer Siliziumscheibe gemäß der herkömmlichen Technik.

Fig. 14A, 14B und 14C die Oberflächenverhältnisse einer Siliziumscheibe, die mittels Vakuum adsorbiert wurde und deren eine Fläche dann geschliffen wurde.

Fig. 15 eine Umrißansicht einer Siliziumscheibe mit einer sich verjüngenden Form.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der obere Schleifstein in einem zurückgezogenen Zustand in einer angehobenen Stellung gezeigt ist; Fig. 2 zeigt den Gesamtaufbau einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der obere Schleifstein in einer abgesenkten Stellung gezeigt ist; Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der wesentlichen Teile einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der wesentlichen Teile einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und Fig. 5 zeigt einen Querschnitt in vertikaler Richtung der wesentlichen Bereiche einer Schleifeinrichtung für zwei Seiten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Schleifeinrichtung für zwei Seiten werden die Vorder- und die Rückseite einer Siliziumscheibe 1, die in einem Träger (einem Trägerzahnrad) 14 gehalten wird, gleichzeitig mittels eines oberen Schleifsteins (einer Oberseitenplatte) 13 und eines unteren Schleifsteins (einer Unterseitenplatte) 12 geschliffen, die scheibenförmig sind. Der obere Schleifstein 13 kann um seine Achse gedreht werden und kann auf und ab bewegt werden, und der untere Schleifstein 12 kann ebenso um seine Achse gedreht werden.

In dem Körper der Vorrichtung 3 ist eine untere Antriebswellenplatte 5, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, in einer frei drehbaren Art und Weise über ein Lager 16 abgestützt. Das untere Ende 5a mit einem kleinen Durchmesser der unteren Antriebswellenplatte 5 stellt ein Element zum Anbringen einer Riemenscheibe dar, an das eine in den Figuren nicht gezeigte Riemenscheibe einstückig und koaxial angebracht ist. Durch das Antreiben der Riemenscheibe durch die Drehung eines in der Figur nicht gezeigten Antriebsmotors kann über ein (nicht gezeigtes) Zugkraftorgan die untere Antriebswellenplatte 5 um ihre Achse gedreht werden. In der unteren Antriebswellenplatte 5 ist eine Sonnenrad-Antriebswelle 4, die an ihrem oberen Ende ein Sonnenrad aufweist, frei drehbar gelagert. Die Sonnenrad-An­ triebswelle 4 erstreckt sich in senkrechter Richtung, und das untere Ende der Sonnenrad-Antriebswelle 4 stellt einen Abschnitt zum Anbringen einer Riemenscheibe dar, an den eine in der Figur nicht gezeigte Riemenscheibe einstückig und koaxial angebracht ist. Durch den Antrieb dieser Riemenscheibe durch die Drehung eines weiteren, in der Figur nicht gezeigten Antriebsmotors, kann die Sonnenrad-An­ triebswelle 4 durch ein (nicht gezeigtes) Zugkraftorgan um ihre Achse gedreht werden.

Zusätzlich ist in dem Körper der Vorrichtung 3 die Antriebswelle 25, die ein Zahnrad 26 zum Drehen eines ringförmigen Innenrandzahnrads (Innenverzahnung) 17 aufweist und nachfolgend beschrieben ist, frei drehbar gelagert. Diese Antriebswelle 25 wird ebenso mittels eines nicht in der Zeichnung gezeigten Antriebsmotors um ihre Achse gedreht.

Ferner stellen dieser Antriebsmotor, der Antriebswellenmotor zum Drehen der Sonnenrad-Antriebswelle 4 und ähnliches den Antriebsmechanismus dar. An der unteren Antriebswellenplatte 5 ist über ein scheibenförmiges Abstandselement 24 ein scheibenförmiger Träger (untere Platte) 11 angebracht, und an diesem Träger 11 ist ein nachfolgend erwähnt er scheibenförmiger unterer Schleifstein 12 in einer horizontalen Ausrichtung befestigt.

Ferner bezeichnet in den Figuren eine Referenzziffer 2 eine obere Platte 2, und diese obere Platte 2 ist in einer horizontalen Ausrichtung durch eine Stange 9a einer Antriebseinrichtung (z. B. eines Zylinders) 9 abgestützt, die an dem Körper der Vorrichtung 3 befestigt ist. An die untere Fläche dieser oberen Platte 2 ist ein kreisförmiger, plattenförmiger oberer Schleifstein 13 über ein Verbindungselement 7 und ein Abstandselement 6 für den oberen Schleifstein in einer horizontalen Ausrichtung angebracht. Das Abstandselement 6 für den oberen Schleifstein, das mit dem oberen Schleifstein 13 eine Einheit bildet, ist scheibenförmig und bezüglich der oberen Platte 2 frei drehbar gelagert; zusätzlich ist in dem Außenrand des Abstandselements 6 für den oberen Schleifstein eine Außenrand-Getriebeverzahnung 6a ausgebildet. Durch ein Einziehen der Stange 9a des Zylinders 9 kann der obere Schleifstein 13 angehoben werden (der in Fig. 1 gezeigte Zustand), andererseits-wird durch ein Ausschieben der Stange 9a der obere Schleifstein 13 abgesenkt, und es kann mit dem unteren Schleifstein 12 auf die Siliziumscheibe 1 Druck ausgeübt werden (der in Fig. 2 gezeigte Zustand). Auf diese Weise ist der obere Schleifstein 13 derart vorgesehen, daß er mittels einer Schubeinrichtung (in diesem Beispiel der Anhebe- und Absenkeinrichtung des Zylinders 9) frei auf und ab bewegt werden kann. Ferner kann anstelle der Anhebe- und Absenkeinrichtung des Zylinders 9 ein Gleitmechanismus, z. B. ein Gestell, ein Ritzel und ähnliches verwendet werden.

An der oberen Platte 2 ist ein Antriebsmotor 8 befestigt, und ein Zahnrad 10 bildet mit einer Drehwelle (einer Ausgangswelle) 8a dieses Antriebsmotors 8, an der es befestigt ist, eine Einheit. Dieses Zahnrad 10 steht mit der Außenrand-Getriebeverzahnung 6a des Abstandselements 6 für den oberen Schleifstein in Eingriff. Mittels dieses Eingriffs treibt die Drehung des Antriebsmotors 8 über das Abstandselement 6 für den oberen Schleifstein den oberen Schleifstein 13 an, und der obere Schleifstein 13 kann um seine Achse gedreht werden.

Ferner sind zwischen dem Sonnenrad 12A und dem ringförmigen Innenrand-Zahnrad 17 mehrere (in dem gezeigten Beispiel drei) kreisförmige, plattenförmige Träger 14 angeordnet, und jeweils an den Außenrändern dieser Träger 14 ausgebildete Außenrand-Getriebeverzahnungen stehen jeweils mit dem Sonnenrad 12A und der Innenrandverzahnung des ringförmigen Innenrand-Zahnrads 17 in Eingriff. D.h., jeder der Träger 14 wird als Satellitenzahnrad des Sonnenrades 12A und des ringförmigen Innenrand-Zahnrads 17 bewegt. In jedem Träger 14 ist jeweils eine Aufnahmeaussparung 15 zur Aufnahme einer Siliziumscheibe 1 vorgesehen. Die Siliziumscheiben 1 werden in die Aufnahmeaussparungen 15 eines jeden der Träger 14 eingelegt und sind derart angeordnet, daß ihre jeweiligen Unterseiten auf dem unteren Schleifstein 12 gleitbar sind. Darüber hinaus ist die Dicke der Träger 14 kleiner als die Dicke der Siliziumscheiben 1. Zusätzlich sind auch die oberen Flächen dieser Siliziumscheiben bezüglich des oberen Schleifsteins 13 gleitbar. In der Mitte dieses oberen Schleifsteins 13 ist eine Öffnung 13B vorgesehen, und auch der untere Schleifstein 12 weist eine Ausnehmung 12B ähnlich der erwähnten Ausnehmung 13B auf. Der obere und der untere Schleifstein 13 und 12 weisen in etwa den gleichen Innendurchmesser und Außendurchmesser auf, und sind dünne kreisförmige Platten aus gegossenem Eisen, das mit Graphitkörnern verstärkt ist.

Auf die beschriebene Weise wird die Siliziumscheibe 1 zwischen dem oberen Schleifstein 13 und dem unteren Schleifstein 12 gegriffen und gehalten, und sowohl die obere als auch die untere Fläche der Siliziumscheibe 1 werden gleichzeitig geschliffen. D.h., die Siliziumscheibe 1 wird in dem Träger 14 mit einer Außenrand-Getriebeverzahnung gehalten, und in dem Träger 14 ist eine Aufnahmeaussparung 15 (eine runde Aussparung) ausgebildet, in welche die Siliziumscheibe 1 eingeführt werden kann. Zusätzlich steht die Außenrand-Getriebeverzahnung des Trägers 14 zum gleichen Zeitpunkt, zu dem sie mit dem Sonnenrad 12A in Eingriff steht, mit der Innenrand-Verzahnung des ringförmigen Innenrand-Zahnrads 17 in Eingriff. Das ringförmige Innenrand-Zahn­ rad 17 weist einen größeren Außendurchmesser als derjenige des unteren Schleifsteins 12 auf und ist derart angeordnet, daß es den unteren Schleifstein 12 umgibt. Ferner sind bei dieser Ausführungsform drei Träger 14, die jeweils eine Siliziumscheibe 1 halten, vorgesehen, und es wird ein gleichzeitiges Schleifen zweier Seiten der drei Siliziumscheiben durchgeführt; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zusätzlich sind mehrere sich strahlenförmig ausbreitende Nuten und Umfangsnuten, die sich radial und in Umfangsrichtung erstrecken, in sowohl der Schleiffläche (der unteren Fläche) des oberen Schleifsteins 13 und der Schleiffläche (der oberen Fläche) des unteren Schleifsteins 12 ausgebildet.

Nachfolgend wird im einzelnen die Struktur der wesentlichen Teile der Schleifeinrichtung für zwei Seiten erklärt.

Wie die Fig. 1 bis 5 zeigen, ist mit einer Referenznummer 12 ein unterer Schleifstein bezeichnet, an dem eine zu schleifende Siliziumscheibe angebracht ist. Dieser untere Schleifstein 12 ist eine runde Platte, die eine runde Ausnehmung (mittige Aussparung) 12B in ihrer Mitte ausgebildet aufweist, und der untere Schleifstein 12 ist an dem Träger 11 angebracht und befestigt. Die Referenznummer 21a bezeichnet ein Abstands- und Stützelement, das an der Oberseite der unteren Antriebswellenplatte 5 angebracht ist, und die Sonnenrad-Antriebswelle ist durch dieses Abstands- und Stützelement 21a eingeführt. Ferner dreht sich das Abstands- und Stützelement 21a nicht mit der unteren Antriebswellenplatte 5.

Die Referenznummer 12C bezeichnet ein unteres Abstandsstück, das an die Oberseite des Abstands- und Stützelements 21a angebracht ist, wobei die Ränder eines jeden Trägers 14, die in der Nähe des Sonnenrades 12A befindlich sind, sich an der Oberseite dieses unteren Abstandsstücks 12C befinden. Zusätzlich läuft ein oberes Abstandsstück 13A, das im wesentlichen die gleiche Form wie das untere Abstandsstück 12C aufweist, über dem unteren Abstandsstück 13C ab, und mittels des Gewichts dieses oberen Abstandsstücks 13A wird eine Struktur ausgebildet, in welcher der Rand eines jeden Trägers 14, der sich am nächsten bei dem Sonnenrad 12A befindet, durch das obere Abstandsstück 13A und das untere Abstandsstück 12C gehalten und gestützt wird. Ferner ist jedes der Abstandsstücke 12C und 13A auf das Sonnenrad 12A frei drehbar aufgepaßt. Gemäß dieser Ausbildung tritt infolge des Drucks der Schleifflüssigkeit (durch die dicken Pfeile in den Fig. 2 und 5 gezeigt), der wie nachfolgend beschrieben von oberhalb der Ausnehmung 13B des oberen Schleifsteins 13 geschaffen wird, keine Biegung in einem Träger 14 auf. Ferner ist das Gewicht des oberen Abstandsstücks 13A derart ausgebildet, daß es keine Behinderung für die nachfolgend beschriebene Satellitenbewegung der Träger 14 bewirkt.

Wie erwähnt, ist der obere Schleifstein 13 derart vorgesehen, daß er frei auf und ab bewegt werden kann, und es ermöglicht wird, daß er auf die Siliziumscheiben 1, die in den Trägern 14 gehalten werden, mit einer vorbestimmten Last nach unten auf den unteren Schleifstein 12 drückt. Ferner ist von einer Richtung oberhalb des oberen Schleifsteins 13 zu der Ausnehmung 13B eine (in den Figuren nicht gezeigte) Einrichtung zum Zuführen von Schleifflüssigkeit, wie z. B. eine Düse vorgesehen, die in der durch die Pfeile in Fig. 2 gezeigten Art Schleifflüssigkeit (z. B. Reinwasser) zuführt.

Der Raum, der durch eine jede der inneren Randflächen des Abstandsstücks 6 für den oberen Schleifstein, des oberen Schleifsteins 13, des Trägers 11, und des Abstandselements 24; sowie der oberen Fläche der unteren Antriebswellenplatte 5; und den äußeren Randflächen der Abstands- und Stützeinrichtung 21a, und einem jeden der oberen und unteren Abstandsstücke 13A und 12C umgeben ist, legt eine Wasserpfanne W mit einer festgelegten Kapazität fest.

Nachfolgend werden im einzelnen die Struktur des Abstandsstücks 6 des oberen Schleifsteins und des oberen und des unteren Schleifsteins 13 und 12 mit Betonung auf den Durchgängen für die Schleifflüssigkeit erklärt.

Zunächst sind, wie in Fig. 1 gezeigt, mehrere durchgehende Ausnehmungen 18 (in den Zeichnungen sind nur zwei gezeigt), die vertikal durchgehend ausgebildet sind, regelmäßig (bei der vorliegenden Ausführungsform sind sie gleich beabstandet) und in Umfangsrichtung in dem oberen Abstandselement 6 ausgebildet.

Wie in den Fig. 1 und 6 gezeigt, ist in der Innenrandseite der oberen Fläche des oberen Schleifsteins 13 eine ringförmige Ringnut 19 ausgebildet. Diese Ringnut 19 ist in einer Position ausgebildet, die mit der Position der durchgehenden Ausnehmungen 18 des Abstandselements 6 für den oberen Schleifstein zusammenfällt. Zusätzlich sind in der oberen Fläche des oberen Schleifsteins 13 mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform acht) sich strahlenförmig ausbreitende Nuten 20 ausgebildet, die sich in etwa bis zur Mitte des oberen Schleifsteins 13 radial nach außen erstrecken, ausgebildet. Die jeweiligen Enden dieser sich strahlenförmig ausbreitenden Nuten 20 stehen mit der Ringnut 19 in Verbindung. Die anderen Enden dieser sich strahlenförmig ausbreitenden Nuten 20 stehen jeweils mit durchgehenden Aussparungen 21 in Verbindung, die vertikal durch den oberen Schleifstein 13 gehen.

Andererseits sind, wie gezeigt in den Fig. 1 und 7, mehrere sich radial von der Innenwand des unteren Schleifsteins 12 erstreckende, sich strahlenförmig ausbreitende Nuten 23 in der unteren Fläche des unteren Schleifsteins 12 ausgebildet. Jede Strahlnut 23 erstreckt sich von dem inneren Umfangsrand des unteren Schleifsteins 12 in etwa bis zur Mitte des unteren Schleifsteins 12 radial nach außen, und das Ende einer jeden Strahlnut 23 steht jeweils mit einer von mehreren durchgehenden Aussparungen 22 in Verbindung, die vertikal durch den unteren Schleifstein 12 gehen.

In den Fig. 2 und 5 zeigen dicke Pfeile das Fließmuster der Schleifflüssigkeit an. Es wird nämlich Schleifflüssigkeit, die zu der Wasserpfanne W von oberhalb des oberen Schleifsteins 13 zugeführt wird, zu der oberen und der unteren Fläche der Siliziumscheiben 1 von der Außenrandseite der Siliziumscheiben 1, die sich zwischen dem oberen und dem unteren Schleifstein 13 und 12 befinden, zugeführt; mittels der Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des oberen und des unteren Schleifsteins 13 und 12 in der horizontalen Ebene entsteht, wird die zugeführte Schleifflüssigkeit dann zu der äußeren Randseite des oberen und des unteren Schleifsteins 13 und 12 geführt. Auf diese Weise wird die Schleifflüssigkeit zu der gesamten oberen und unteren Fläche einer jeden Siliziumscheibe 1 zugeführt.

Andererseits wird Schleifflüssigkeit ferner zu den mehreren durchgehenden Aussparungen 18 des Abstandselements 6 für den oberen Schleifstein zugeführt; diese zugeführte Schleifflüssigkeit tritt durch die Ringnut 19 des oberen Schleifsteins 13, die Strahlnuten 20 und die durchgehenden Aussparungen 21, und wird in etwa zur Mitte der oberen Fläche einer jeder Siliziumscheibe 1 zugeführt. Ferner tritt die Schleifflüssigkeit, die zu der Wasserpfanne W zugeführt wird, durch die Strahlnuten 23 in dem unteren Schleifstein 12 und die durchgehenden Aussparungen 22, und wird in etwa bis zur Mitte der unteren Fläche einer jeden Siliziumscheibe 1 zugeführt. Auf diese Weise kann die Temperatur der gesamten Oberfläche einer jeden Siliziumscheibe 1 mit hoher Sicherheit gesteuert werden.

Als nächstes werden, um die Vorder- und Rückseite einer jeden Siliziumscheibe 1 unter Verwendung der Schleifeinrichtung für zwei Seiten zu schleifen, die geschnittenen Siliziumscheiben in die Aufnahmeaussparungen 15 eines jeden Trägers 14 eingeführt, und eine jede Siliziumscheibe 1 wird zwischen dem oberen Schleifstein 13 und dem unteren Schleifstein 12 gehalten, und der obere Schleifstein 13 und der untere Schleifstein 12 werden in einer horizontalen Ebene bei jeweiligen bestimmten Geschwindigkeiten gedreht. Zu diesem Zeitpunkt wird der obere Schleifstein 13 um ein bestimmtes Maß (z. B. 100 µm) gesenkt, während er auf die Siliziumscheiben 1 mit einer bestimmten Last nach unten drückt. Zusätzlich wird zu diesem Zeitpunkt kontinuierlich von oberhalb des oberen Schleifsteins 13 Schleifflüssigkeit zugeführt, und die Temperatur der Siliziumscheiben 1 wird gesteuert und bei einem vorbestimmten Niveau (z. B. 25°C) gehalten. Die Schleifflüssigkeit fließt entlang der Nuten (der Radial- und der Umfangsnuten) einer jeden Schleifoberfläche von der Wasserpfanne W, und wird kontinuierlich zu dem mittleren Bereich einer jeden Siliziumscheibe 1 zugeführt. Auf diese Weise kann die Temperatur der Mitte einer jeden Siliziumscheibe 1 ebenso gesteuert und bei einem bestimmten Niveau gehalten werden. Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, wird die Temperatursteuereinrichtung mittels der genannten Zuführeinrichtung für Schleifflüssigkeit (wie z. B. eine Düse etc.), die erwähnten Durchgänge für die Schleifflüssigkeit und die Wasserpfanne W gebildet.

Im einzelnen wird zunächst eine Siliziumscheibe 1 in die Aufnahmeaussparung 15 eines jeden Trägers 14 eingelegt, die Träger 14, die jeweils eine Siliziumscheibe 1 tragen, werden an der Oberseite des unteren Schleifsteins 12 angebracht, und der obere Schleifstein 13 drückt von oben derart nach unten, daß er in Berührung mit der oberen Fläche einer jeden Siliziumscheibe 1 kommt. Als nächstes wird, wie erwähnt, während der Zuführung von Schleifflüssigkeit zu der oberen und der unteren Seite einer jeden Siliziumscheibe 1 das Sonnenrad 12A und die ringförmige Innenrand-Verzahnung 17 jeweils in der durch die Pfeile in Fig. 4 angedeuteten Richtung gedreht, und ein jeder der Träger 14 dreht sich in der durch die Pfeile in Fig. 4 angedeuteten Richtung um sich selbst. Im Ergebnis wird, während die Siliziumscheiben 1 Satellitenbahnen in der horizontalen Ebene oberhalb des unteren Schleifsteins 12 beschreiben, die untere Seite einer jeden Siliziumscheibe 1 gerieben und durch die obere Fläche (die Schleiffläche) des unteren Schleifsteins 12 geschliffen. Ferner wird durch die Drehung des oberen Schleifsteins 13 in einer Richtung entgegensetzt zu dem unteren Schleifstein 12 die obere Fläche einer jeden Siliziumscheibe 1 gerieben und durch die untere Fläche (die Schleiffläche) des oberen Schleifsteins 13 geschliffen.

Wie aus der Erklärung deutlich wird, wird die jeweilige Antriebseinrichtung durch das Sonnenrad 12A, die Sonnenrad-An­ triebswelle 4, die ringförmige Innenrand-Verzahnung 17 und den Antriebsmotor 8 gebildet. Zusätzlich wird die Schleifeinrichtung für zwei Seiten durch diese jeweiligen Antriebseinrichtungen, den oberen Schleifstein 13 und den unteren Schleifstein 12, etc. gebildet.

Die Fig. 9A und 9B sind Flußdiagramme zur Erklärung der Herstellungsschritte gemäß dem Stand der Technik bzw. der Schritte gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei den Herstellungsverfahren für Siliziumscheiben gemäß der herkömmlichen Technik (Fig. 9A) wird zunächst ein Einkristall-Siliziumbarren geschnitten (Schritt S1), und die geschnittene Scheibe wird abgerundet (Schritt S2). Die Mehrheit der auf diese Weise erhaltenen Siliziumscheiben werden dann anhand ihrer jeweiligen Dicke in Klassen eingeteilt (Gattieren, Schritt S3). Der Grund für diese Art von Gattierung liegt darin, daß die Bearbeitungszeit für das Läppen, wie nachfolgend erwähnt, gemäß dem Ausmaß der Ähnlichkeit bezüglich der Dicken der Siliziumscheiben verringert wird. Die anhand ihrer Dicke gattierten Siliziumscheiben werden gleichzeitig in Gruppen gemäß ihrer Dicke geläppt (Schritt S4) und dann nach dem Läppen gewaschen (Schritt S5). Dieses Waschen ist ein kräftiges Waschen für die Entfernung großer Mengen Eisen und Eisenionen, die während des Läppens durch Abrieb durch Läppmittel und ähnliches des oberen und des unteren Schleifsteins erzeugt werden, die aus gegossenem Eisen, das mit Graphitkörnern verstärkt ist, gefertigt sind. Danach wird die Siliziumscheibe mit einem alkalischen, auf die Oberfläche wirkenden Mittel (Schritt S6) gewaschen. Ferner wird die beim Abrunden erzeugte Beschädigung durch chemisches Kantenrunden entfernt. Danach wird ein Waschen, und dann ein Ätzen durchgeführt.

Im Gegensatz dazu werden die Siliziumscheiben 1, wie gezeigt in Fig. 9B, gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Schneiden (Schritt S10), z. B. mittels einer Drahtsäge, und dem Abrunden (Schritt S11) unter Verwendung des gleichzeitigen Schleifens zweier Seiten (Schritt S12) ohne die Durchführung eines Gattierungsschrittes wie dem oben erwähnten geschliffen. Der Grund dafür, daß es nicht erforderlich ist, ein Gattieren durchzuführen, liegt darin, daß, da beim gleichzeitigen Schleifen zweier Seiten beide Seiten der Siliziumscheibe gleichzeitig geschliffen werden, es möglich ist, Siliziumscheiben mit parallelen Flächen in einer kurzen Zeit zu erzeugen.

Nachdem kein Läppmittel verwendet wird, ist es nicht erforderlich, nach dem Läppen ein Waschen, wie oben erwähnt, durchzuführen. Nachfolgend werden nach einem Waschen (Schritt 13) ein chemisches Kantenrunden und Waschen durchgeführt. Ferner wird durch ein Verfahren, bei dem die Rückseite einer Siliziumscheibe 1 grob poliert wird, oder durch ein Verfahren, bei dem beide Seiten der Siliziumscheibe gleichzeitig chemomechanisch poliert werden, die beim Schleifen entstandene Beschädigungsschicht entfernt. Dieses gleichzeitige chemomechanische Polieren zweier Flächen wird mittels eines Paars von Oberflächenplatten durchgeführt, die jeweils anstelle des oberen Schleifsteins und des unteren Schleifsteins bei der Schleifeinrichtung für das gleichzeitige Schleifen zweier Flächen Poliergewebe aufweisen. Ohne den Ätzschritt und den Läppschritt gemäß der herkömmlichen Technik kann die Siliziumscheibe mit einem hohen Genauigkeitsgrad durch Durchführung eines Grobpolierens nur der Rückseite oder ein gleichzeitiges Polieren zweier Seiten bearbeitet werden.

Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein Herstellungsverfahren beschränkt, das den erwähnten Ätzschritt nicht vorsieht. Die dem Waschen (Schritt S13) folgenden Vorgänge können die gleichen sein wie die Vorgänge gemäß der herkömmlichen Technik.

Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Rate einer nach unten gerichteten Bewegung des oberen Schleifsteins (Ausmaß der nach unten gerichteten Bewegung des oberen Schleifsteins zur Bearbeitungszeit) und der Last über dieser Zeit. Die Drehgeschwindigkeit des unteren Schleifsteins 12 und des oberen Schleifsteins 13 betrug zu diesem Zeitpunkt z. B. 77 Umdrehungen pro Minute bzw. 51 Umdrehungen pro Minute. Wenn die Last klein war (in den Figuren z. B. 120 + 30 kgf; durch Kreise markiert) war für das Abschleifen einer bestimmten Menge mehr Zeit erforderlich. Wenn die Last in einem mittleren Bereich war (165 + 30 kgf; durch Dreiecke markiert) und wenn die Last groß war (210 + 30 kgf; durch Vierecke markiert), war die Schleifzeit passend. Jedoch wird in der Siliziumscheibe, wenn die Last über das erwähnte Beispiel einer großen Last erhöht wird, bei diesen Drehgeschwindigkeiten und -bedingungen die Ausbildung von Rissen erzeugt werden.

Fig. 11 zeigt die Ergebnisse eines Schleifens zweier Seiten unter Verwendung der gleichen Vorrichtung, einer bestimmten Last (165 + 30 kgf) und verschiedenen Drehgeschwindigkeiten des oberen Schleifsteins 13 und des unteren Schleifsteins 12. Bezüglich der Drehgeschwindigkeiten des unteren Schleifsteins 12 und des oberen Schleifsteins 13 ist mit hohlen Kreisen die Situation gezeigt, bei der die Geschwindigkeit des unteren Schleifsteins 12 45 Umdrehungen pro Minute, und die Geschwindigkeit des oberen Schleifsteins 13 28 Umdrehungen pro Minute betrug; ausgefüllte Kreise zeigen die Situation, bei der die Geschwindigkeit des unteren Schleifsteins 12 60 Umdrehungen pro Minute, und die Geschwindigkeit des oberen Schleifsteins 13 38 Umdrehungen pro Minute betrug; hohle Dreiecke zeigen die Situation, bei der die Geschwindigkeit des unteren Schleifsteins 12 77 Umdrehungen pro Minute und die Geschwindigkeit des oberen Schleifsteins 13 51 Umdrehungen pro Minute betrug; ferner zeigen ausgefüllte Dreiecke die Situation, bei der die Geschwindigkeit des unteren Schleifsteins 12 87 Umdrehungen pro Minute, und die Geschwindigkeit des oberen Schleifsteins 13 57 Umdrehungen pro Minute betrugen. Unter dem Gesichtspunkt der Rißbildung und der für das Schleifen erforderlichen Zeit zeigen ausgefüllte Kreise und hohle Dreiecke gute Ergebnisse.

Auf die beschriebene Weise werden gemäß dem Schleifverfahren für zwei Seiten der vorliegenden Ausführungsform Siliziumscheiben erhalten, die verglichen mit durch Läppen bearbeiteten Siliziumscheiben Flächen aufweisen, die in hohem Maße parallel sind. Wie Fig. 12 zeigt, ist es z. B. möglich, ein TTV von 0,66 µm (elektrostatisches Kapazitanzinstrument zum Messen der Flächenebenheit = (ADE) Meßwert) zu erhalten. Im Ergebnis wird verglichen mit einer geläppten Scheibe die abgeätzte Menge verringert, z. B. kann sie auf 2 µm verringert werden. Zusätzlich kann verglichen mit einer Situation, bei der eine Läppbearbeitung durchgeführt wird, die Unebenheit der geätzten Fläche z. B. auf 0,1 µm verringert werden. Ferner kann der letztere Poliervorgang bei einer Verringerung der erforderlichen Poliermenge auf etwa 2 µm durchgeführt werden, und es kann leicht ein SFQD von 0,1 mm erreicht werden.

Zusätzlich überträgt die vorliegende Erfindung im Gegensatz zu Schleifverfahren, bei denen eine Seite nach der anderen geschliffen wird, Unebenheit nicht von der geschnittenen Fläche zu der Vorderseite der Scheibe. Im Ergebnis ist es nach dem Schleifvorgang möglich, die Siliziumscheibe ohne einen Läppvorgang zu ätzen. Zusätzlich wird, da die verbleibende Beschädigung 1/10 der durch den Läppvorgang erzeugten Beschädigung beträgt, die abgeätzte Menge reduziert, und die Verringerung der Ebenheit durch Ätzen wird erheblich verringert. Ferner weist die vorliegende Ausführungsform den Vorteil auf, daß Bruchstücke in der Schleiffläche mittels der Schleifflüssigkeit entfernt werden können.

Da die vorliegende Erfindung wie oben beschrieben aufgebaut ist, bietet sie die folgenden Vorteile.

Bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es verglichen mit einem Verfahren, bei dem ein Läppen durchgeführt wird, möglich, eine Siliziumscheibe mit einem Ausmaß an Ebenheit herzustellen, das erforderlich ist, wenn insbesondere hochintegrierte Einheiten mit 1 G bit oder mehr hergestellt werden. Ferner ist es möglich, die abgeätzte Menge zu reduzieren, ebenso wie es möglich ist, die Unebenheit der geätzten Fläche zu reduzieren. Ferner kann der Poliervorgang mit weniger Polieren vollendet werden. Das zeitaufwendige Waschen nach dem Läppen ist nicht notwendig, und es ist nicht notwendig, die Wasch- und Läppschritte durchzuführen, die bei dem Schleifen einer Fläche nach der anderen durchgeführt werden.

Zusätzlich ist es möglich, Erhöhungen der Temperatur der Siliziumscheibe zu verhindern und gleichmäßig zu steuern. Es ist möglich, die Dicke der Siliziumscheibe und die verbleibende Beschädigung über die gesamte Oberfläche der Siliziumscheibe gleichmäßig zu machen; und es ist möglich, die gesamte Oberfläche der Siliziumscheibe flach zu machen, wodurch Verwerfung verringert wird.

Ferner ist es, da die Beschädigungsschicht an der Siliziumscheibe nach dem Schleifen beider Seiten klein ist, möglich, die Beschädigungsschicht mittels eines chemomechanischen Polierens mit langsamer Geschwindigkeit zu entfernen, und die Schleifbeschädigung kann durch Grobpolieren der Rückseite oder durch gleichzeitiges Polieren sowohl der Vorder- als auch der Rückseite entfernt werden. Darüber hinaus kann eine Siliziumscheibe mit zwei polierten Flächen bei geringen Kosten hergestellt werden.

Die Herstellungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann das beschriebene Herstellungsverfahren leicht umsetzen, und mittels des Betriebs der jeweiligen Antriebseinrichtung dreht sich der obere Schleifstein und der untere Schleifstein, und darüber hinaus können mittels der Satellitenbewegung der die Siliziumscheiben haltenden Träger beide Seiten der Siliziumscheibe gleichmäßig geschliffen werden, und es ist möglich, eine Schleifvorrichtung mit kleiner Größe auszubilden.

Ferner kann mittels der Temperatursteuerungseinrichtung Schleifflüssigkeit zu der Mitte und den Randflächenseiten der Siliziumscheibe von der inneren Randseite des oberen Schleifsteins und des unteren Schleifsteins und von den Schleifflächen des oberen Schleifsteins bzw. des unteren Schleifsteins zugeführt werden, und dann wird diese Schleifflüssigkeit zu der gesamten oberen und unteren Fläche der Siliziumscheibe mittels der Zentrifugalkraft des oberen Schleifsteins und des unteren Schleifsteins zugeführt. Als Ergebnis dieser Zuführung werden die Vorteile erhalten, daß die Temperatur der gesamten oberen und unteren Fläche der Siliziumscheibe mit hoher Sicherheit gesteuert werden kann, daß die an beiden Flächen verbleibende Beschädigung gleichmäßig ausgebildet wird, und daß Verwerfung verringert wird.

Ferner wird eine Biegung des Trägers infolge des Drucks der Schleifflüssigkeit durch das Halten der Ränder des Trägers auf der Seite des Sonnenrades durch das obere und untere Abstandsstück verhindert.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumscheibe mit:
einem Schneidvorgang, bei dem durch Schneiden eines Einkristall-Siliziumbarrens eine Siliziumscheibe erhalten wird; und
einem gleichzeitigen Schleifvorgang zweier Flächen, bei dem eine Vorder- und eine Rückseite der Siliziumscheibe gleichzeitig geschliffen werden.

2. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem gleichzeitigen Schleifvorgang zweier Flächen die Siliziumscheibe zwischen einem oberen Schleifstein und einem unteren Schleifstein einer Schleifeinrichtung für zwei Flächen gehalten wird, und daß, wenn sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Siliziumscheibe gleichzeitig geschliffen werden, eine Schleifflüssigkeit zu der Gesamtheit sowohl der Vorder- als auch der Rückseite der Siliziumscheibe zugeführt wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem gleichzeitigen Schleifvorgang zweier Flächen die Temperatur der Vorder- und der Rückseite der Siliziumscheibe gesteuert wird.

4. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem gleichzeitigen Schleifvorgang zweier Flächen die Siliziumscheibe geätzt wird, um die Schleifbeschädigung zu entfernen, und daß zusätzlich beide Seiten der Siliziumscheibe poliert werden.

5. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe mit
einer Schleifeinrichtung für zwei Flächen, die eine Siliziumscheibe (1) zwischen einem plattenförmigen oberen Schleifstein (13) und einem plattenförmigen unteren Schleifstein (12) hält und gleichzeitig eine Vorderseite und eine Rückseite der Siliziumscheibe (1) schleift; und
einer Temperatursteuerungseinrichtung, die während des Schleifens die Temperatur der Vorderseite und der Rückseite der Siliziumscheibe (1) steuert.

6. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuerungseinrichtung die Temperatur der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe (1) während des Schleifens durch die Schleifeinrichtung für zwei Flächen durch die Zuführung einer Schleifflüssigkeit zu der Gesamtheit der Vorder- und Rückseite der Siliziumscheibe (1) steuert.

7. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuerungseinrichtung folgendes aufweist:
eine Wasserpfanne (W), die mittels einer Innenrandfläche des oberen Schleifsteins (13) und des unteren Schleifsteins (12) festgelegt wird;
mehrere Durchgänge für Schleifflüssigkeit, die jeweils in dem oberen Schleifstein (13) und dem unteren Schleifstein (12) zur Zufuhr der Schleifflüssigkeit zu einer jeden der geschliffenen Flächen der Siliziumscheibe (1) ausgebildet sind; und eine Zuführung für Schleifflüssigkeit zum Zuführen von Schleifflüssigkeit zu der Wasserpfanne (W) und den Durchgängen für Schleifflüssigkeit.

8. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinrichtung für zwei Flächen folgendes aufweist:
einen oberen Schleifstein (13) und einen unteren Schleifstein (12), die horizontal in einer zueinander parallelen Anordnung angeordnet sind, wobei jeweils gegenüberliegende Flächen der Schleifsteine (13, 12) die Schleifflächen darstellen, und wobei jeweils mittels der Schleifflächen die Vorder- und die Rückseite der Siliziumscheibe (1) geschliffen werden;
eine jeweilige Antriebseinrichtung (8, 8a, 10; 25, 26, 12A, 4; 5, 5a) für eine Bewegung des oberen Schleifsteins (13) und der Siliziumscheibe (1) in einer horizontalen Ebene relativ zueinander und für eine Bewegung des unteren Schleifsteins (12) und der Siliziumscheibe (1) in einer horizontalen Ebene relativ zueinander; und
eine Druckeinrichtung (9) zum Drücken des oberen Schleifsteins (13) auf die an den unteren Schleifstein (12) angebrachte Siliziumscheibe (1).

9. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Siliziumscheiben (1) in Trägern (14) gehalten werden, die Außenrand-Getriebeverzahnungen aufweisen; und daß
der obere Schleifstein (13) und der untere Schleifstein (12) eine jeweils in ihren Mitten vorgesehene Ausnehmung (13B, 12B) aufweisen;
und daß die jeweilige Antriebseinrichtung folgendes aufweist:
ein Sonnenrad (12A), das in den Ausnehmungen (13B, 12B) derart vorgesehen ist, daß das Sonnenrad (12A) mit der Außenrand-Getriebeverzahnung des Trägers (14) in Verbindung steht;
ein ringförmiges Innenrand-Zahnrad (17) zum Drehen und Rotieren des Trägers (14) um das Sonnenrad (12A), das an der äußeren Seite des oberen Schleifsteins (13) und des unteren Schleifsteins (12) derart vorgesehen ist, daß das ringförmige Innenrand-Zahnrad (17) mit der Außenrand-Ge­ triebeverzahnung des Trägers (14) in Eingriff steht; und
einen Antriebsmechanismus (4; 25, 26) zum Drehen des Sonnenrades (12A) und des ringförmigen Innenrand-Zahn­ rades (17).

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Siliziumscheibe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar oberer und unterer Abstandsstücke (13A, 12C) für eine vertikale Stützung und ein Halten des am nächsten an dem Sonnenrad (12A), befindlichen Randes des Trägers (14) vorgesehen sind.