DE19755705A1 - Verfahren zum doppelseitigen Läppen eines Wafers und Vorrichtung hierfür - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Läppen beider Oberflächen eines Wafers, um Defekte, wie beispielsweise eine unregelmäßige Form oder Bearbeitungsschäden, zu eliminieren, und bezieht sich auch auf eine Vorrichtung hiefür. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zum Bearbeiten eines großen Wafers geeignet.

Ein durch ein CZ- oder FZ-Verfahren hergestellter Einkristall-Rohling wird in Blöcke geschnitten, welche eine vorbestimmte Form aufweisen, am Umfang geschliffen und dann in einer Schneidanlage angeordnet. In der Schneidanlage wird der Kristallblock durch eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schneide in Wafer bzw. Einkristallscheiben, welche eine vorbestimmte Dicke aufweisen, geschnitten.

Eine Schneide ist beispielsweise eine Innendurchmessersäge, welche durch Schneiden eines dünnen, rostfreien Stahlblattes in eine krapfenartige bzw. gewölbte Form und durch Anlagern einer Nickel-Plattierschicht hergestellt wird, in welche Diamantschleifelemente an einem inneren Rand des geformten, rost­ freien Stahlblattes eingebettet werden.

Ein durch ein Schneiden eines Kristallrohlings erhaltener Wafer wird mit großer Wahrscheinlichkeit in seiner Dicke und Ebenheit aufgrund unterschiedlicher Bedingungen, wie eine auf eine Schneide angewandte Zugspannung, dem Anhaftungszustand der Diamantschleifmittel auf einem inneren Rand der Schnei­ de und der Dimensionsgenauigkeit einer Drehachse einer Schneidanlage, abwei­ chen. Wenn die Schneidbedingungen nicht zufriedenstellend bzw. passend sind, wird eine Schicht mit Bearbeitungsschäden, welche sich von der Oberfläche erstreckt, tief in den Innenteil des geschnittenen Wafers ausgebildet.

Diese beim Schneiden entstehenden, nachteiligen Abweichungen werden durch ein Läppen bzw. Glätten eines geschnittenen Wafers eliminiert.

In einem konventionellen Läppverfahren wird eine Vielzahl von Wafern 1 in Trägern 2 angeordnet und an einer unteren Läppplatte 3 derart positioniert, daß die Wafer 1 gleichförmig an der unteren Läppplatte 3 verteilt sind, wie dies in den Fig. 1(a) und 1(b) gezeigt ist. Eine obere Läppplatte 4 wird nach unten in Kontakt mit den Wafern 1 gebracht, Schleifmittel werden in einen Spalt zwi­ schen der unteren Läppplatte 1 und der oberen Läppplatte 4 zugeführt und die Wafer werden rotiert und gedreht. Während der Rotation und Drehbewegung bzw. der Drehbewegung sowohl um ihren Mittelpunkt als auch um die Achse der Platte werden die Wafer 1 mit den Schmirgel- bzw. Schleifmitteln geschliffen. Ein üblicherweise verwendeter Schlamm wird durch Suspendieren von Al₂O₃- oder SiC-Körnern als Schleifmittel, welche eine Teilchengröße von ungefähr 10 µm aufweisen, in einer geeigneten Wassermenge hergestellt.

Verschiedene Verfahren wurden bisher vorgeschlagen, um das Setzen bzw. Positionieren von Wafern in einer derartigen Läppmaschine zu erleichtern. Bei­ spielsweise werden Wafer an eine obere Läppplatte angesaugt und dann auf einer unteren Läppplatte an geeigneten Positionen positioniert, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung 56-189 geoffenbart ist.

In jüngster Zeit wird ein Halbleiterwafer immer größer und größer in seiner Abmessung, um die Produktivität von elektronischen Anlagen zu vergrößern. In diesem Zusammenhang besteht eine große Nachfrage nach einer Vergrößerung einer Läppmaschine auf einen Maßstab, welcher für ein Läppen von großen Wafern geeignet ist, oder nach einer Bereitstellung einer Läppmaschine anderer Art, welche derartige große Wafer läppen kann.

Wenn große Wafer durch eine derartige konventionelle Läppmaschine, wie sie in den Fig. 1(a) und 1(b) gezeigt ist, geläppt oder bearbeitet werden, ist es notwen­ dig, Läppplatten zu verwenden, welche einen Radius aufweisen, welcher größer ist als der Durchmesser der Wafer. Daraus resultierend würde die Läppmaschine insgesamt eine sehr große Größe aufweisen, verschiedene Probleme betreffend das Gewicht, die Größe, die Handhabbarkeit und dgl. würden auftreten und ein automatischer Betrieb oder Steuerung wäre extrem schwierig.

Darüberhinaus steigt ein Unterschied in der Lineargeschwindigkeit zwischen den äußeren und inneren Teilen der Läppplatten in Abhängigkeit von einem Durch­ messer der Läppplatten. Die Geschwindigkeitsdifferenz bewirkt ein ungleiches Abschleifen der Läppplatten, so daß die Oberflächen von geläppten Wafern nicht ausreichend einheitlich sind.

Übrigens ist eine Läppmaschine, welche zum Läppen eines großen Wafers geeignet ist, in der japanischen Patentveröffentlichung 52-12956 geoffenbart. Die vorgeschlagene Läppmaschine weist ein Paar von scheibenförmigen oder ringförmigen Läppplatten auf, welche an beide Oberflächen eines Wafers an­ gepreßt werden. Während die auf den Wafer angepreßten Läppplatten rotiert werden, wird ein Schlamm, in welchem Schmirgel- bzw. Schleifkörner suspen­ diert sind, nach unten zu dem Wafer zwischen die Läppplatten an der Oberseite der Läppplatten zugeführt.

Der Schleif- bzw. Schmirgelschlamm wird jedoch nicht ausreichend zu Spalten zwischen den Läppplatten und dem Wafer transportiert, da der Schmirgel­ schlamm von der Außenseite der Läppplatten zugeführt wird. Der Schmirgel­ schlamm wird nicht wirksam für ein Läppen bzw. Glätten des Wafers verwendet und nur ein geringer Anteil des Schmirgelschlamms wird zu der Innenseite der Läppplatten transportiert.

Beispielsweise kann in dem Fall, in welchem ringförmige Läppplatten verwendet werden, welche Ausnehmungen in ihren zentralen Bereichen aufweisen, ein nach unten gerichteter Strom des Schmirgelschlamms nicht auf einen unteren Teil der einer Schlammzufuhrposition gegenüberliegenden Läppplatte beschränkt werden.

Demgemäß mangelt es an diesen unteren Bereichen der Läppplatten an Schleif­ mitteln. Obwohl der Mangel an Schleifmitteln durch eine Erhöhung einer Rota­ tionsgeschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl des Wafers vermieden werden könnte, weist der Wafer, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer, keine mecha­ nische Festigkeit auf, welche ausreichend widerstandsfähig für eine derartige Hochgeschwindigkeitsrotation wäre.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Probleme zu beheben.

Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Läppmaschine zur Verfü­ gung zu stellen, welche für ein einfaches Läppen oder Polieren beider Ober­ flächen eines Wafers, selbst wenn dieser einen großen Durchmesser auf weist, auf einen glatten Zustand mit hoher Läppeffizienz geeignet ist, ohne die Ab­ messung der Läppmaschine zu vergrößern.

Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Anteil an Schmirgel­ schlamm zu vergrößern, welcher wirksam für ein Läppen eines Wafers ver­ braucht wird.

Das dritte Ziel der Erfindung ist es, ein Ausbringen von Siliziumstäuben zu bewirken bzw. zu unterstützen, welche von beiden Oberflächen eines zu läppen­ den Wafers durch ringförmige Läppplatten, welche Kontaktebenen geringer Breite aufweisen, abgetrennt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Paar von ringförmigen Läppplatten, welche Läppoberflächen in Kontakt mit beiden Oberflächen eines Wafers gehal­ ten haben und einen Außendurchmesser ungefähr gleich einem Radius des Wafers aufweisen, auf Oberflächenteile des Wafers von seinem Zentrum zu seinem Umfang von beiden Seiten des Wafers angepreßt. Jede ringförmige Läppplatte wird entlang einer Richtung entgegengesetzt zu der anderen rotiert, während ein Schlamm, in welchem Schmirgel- bzw. Schleifmittel suspendiert sind, in einen Hohlraum jeder Läppplatte zugeführt wird. Der Schmirgelschlamm wird zu den Oberflächen des Wafers durch Nuten transportiert, welche in den Läppoberflächen graviert bzw. ausgebildet sind. Ein verwendeter Schlamm wird gemeinsam mit von dem Wafer abgetrennten Stäuben durch die Nuten und die Läppoberflächen ausgebracht.

Eine der ringförmigen Läppplatten ist als eine stationäre Platte vorgesehen und die andere Läppplatte ist als eine bewegbare Platte vorgesehen. Die bewegbare Platte ist vorzugsweise in Richtung zu der stationären Platte mit einer Rate entsprechend der Abrasion der Läppoberflächen geführt bzw. beaufschlagt, um den Wafer mit einem einheitlich über die Oberflächenteile des Wafers, welche in Kontakt mit dem Läppoberflächen gehalten sind, verteilten Druck anzupressen. Während des Läppens wird der Wafer an seinem Rand durch Führungswalzen abgestützt und durch Antriebswalzen gedreht.

Eine Läppvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine stationäre Läppeinrichtung, eine bewegbare Läppeinrichtung und eine Einrichtung zum rotierbaren Abstützen eines Wafers.

Die stationäre Läppeinrichtung weist eine rotierbare, ringförmige Läppplatte an der Oberseite einer stationären Welle auf, welche ein durchgehendes Loch zur Zufuhr eines Schmirgelschlammes aufweist. Die bewegbare Läppeinrichtung weist eine rotierbare, ringförmige Läppplatte an der Oberseite einer bewegbaren Welle auf, welche ein durchgehendes Loch zur Zufuhr desselben Schmirgel­ schlammes aufweist. Jede der Läppplatten weist eine Läppoberfläche an der zu dem Wafer gerichteten Seite auf und radiale Nuten, welche sich von der Innen­ seite zu der Außenseite der Läppoberfläche erstrecken, sind in der Läppober­ fläche eingraviert bzw. ausgebildet.

Die Abstützeinrichtung weist Antriebsrollen, welche in Kontakt mit beiden Oberfläche des Wafers gelangen und eine Antriebskraft zur Rotation des Wafers aufbringen, und Führungsrollen auf, welche den Wafer an einer vorbestimmten Position während der Rotation abstützen.

Die anderen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich werden.

Fig. 1(a) ist eine Draufsicht, welche eine konventionelle, doppelseitige Läpp­ maschine zeigt.

Fig. 1(b) ist eine Schnittansicht, welche die konventionelle, doppelseitige Läppmaschine zeigt.

Fig. 2 ist eine Ansicht in Vogelperspektive, welche eine doppelseitige Läppmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine Läppoberfläche einer ringförmigen Läppplatte zeigt.

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, welche eine Lagervorrichtung für ein rotierbares Abstützen einer Welle einer bewegbaren Läppplatte zeigt.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung des Positionszusammenhan­ ges eines Wafers mit Läppoberflächen in Abhängigkeit von einer Dickenreduktion.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung der Positionskontrolle einer Führungsrolle in Abhängigkeit von einer Dickenreduktion eines Wafers.

In einer Vorrichtung zum doppelseitigen Läppen gemäß der vorliegenden Erfin­ dung liegen eine stationäre Läppeinrichtung 10 und eine bewegbare Läppein­ richtung 20 einander entlang einer horizontalen oder vertikalen Richtung gegen­ über und ein zu läppender bzw. zu glättender Wafer bzw. Einkristallscheibe 1 ist zwischen den Läppeinrichtungen 10 und 20 angeordnet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.

Die stationäre Läppeinrichtung 10 weist eine flexible Scheibe 12 auf, welche an der Oberseite einer stationären Welle 11 festgelegt ist. Eine ringförmige Läpp­ platte 13 ist an der flexiblen Scheibe 12 befestigt. Die stationäre Läppplatte 13 wird entlang einer durch den Pfeil a angezeigten Richtung durch eine auf die stationäre Welle 11 übertragene Antriebskraft gedreht.

Die bewegbare Läppeinrichtung 20 weist eine flexible Scheibe 22 auf, welche an der Oberseite einer bewegbaren Welle 21 festgelegt ist. Eine ringförmige Läpp­ platte 23 ist an der flexiblen Scheibe 22 befestigt und wird entlang einer durch den Pfeil b angezeigten Richtung durch eine auf die bewegbare Welle 21 über­ tragene Antriebskraft gedreht. Die ringförmige Läppplatte 23 weist denselben Oberflächenbereich wie denjenigen der stationären Läppplatte 13 auf.

Da die Läppplatten 13 und 23 entlang einander entgegengesetzter Richtungen gedreht werden, wird ein durch die Läppplatte 13 ausgeübter Druck durch einen durch die andere Läppplatte 23 ausgeübten Druck egalisiert. Demgemäß wird dieselbe Reibungskraft auf jede Oberfläche des Wafers 1 angewandt. Zusätzlich wird ein Drehmoment, welches auf eine Oberfläche des Wafers 1 aufgebracht wird, durch ein auf die gegenüberliegende Oberfläche aufgebrachtes Drehmo­ ment neutralisiert, so daß der Wafer 1 zwischen den Läppoberflächen 14, 24 der Läppplatten 13, 23 eingeklemmt bzw. gepreßt wird.

Die ringförmige Läppplatte 23 der bewegbaren Läppeinrichtung 20 wird längs einer Richtung, welche durch den Pfeil c angezeigt ist, durch einen von einer Drucksteuereinrichtung (in Fig. 4 gezeigt, jedoch später erläutert) zugeführten Druck geführt bzw. beaufschlagt, um ein Abschleifen bzw. eine Abrasion der Läppoberflächen 14, 24 zu kompensieren. Ein auf den Wafer 1 ausgeübter Druck wird aufgrund der gesteuerten bzw. kontrollierten Bewegung der Läppoberfläche 24 konstant gehalten.

Die Abstützeinrichtung 30 weist Antriebsrollen bzw. -walzen 31, 31 auf, welche an in Kontakt mit beiden Oberflächen des Wafers 1 stehenden Positionen vor­ gesehen sind. Die Antriebsrollen 31, 31 üben eine Antriebskraft auf den Wafer 1 aus, um den Wafer 1 entlang einer durch den Pfeil d angezeigten Richtung zu drehen. Die Stellung bzw. Position des Wafers 1 wird durch Führungsrollen bzw. -walzen 32 stabilisiert, welche in Kontakt mit einem Rand bzw. einer Kante des Wafers 1 rotieren.

Da der Wafer 1 zwischen den ringförmigen Läppplatten 13 und 23 an der vor­ bestimmten, relativen, oben erwähnten Position eingepreßt wird, werden beide Oberflächen des Wafers 1 unter vorbestimmten Bedingungen geläppt bzw. geglättet. Während des Läppens ist die Stellung des Wafers 1 aufgrund des Aufbringens eines Rotationsdrehmoments auf den Wafer 1 durch die Rotation der Antriebswalzen 31, 31 stabilisiert, welche in Kontakt mit beiden Oberflächen des Wafers 1 stehen. Die Antriebsrolle 31 an der bewegbaren Seite wird vor­ zugsweise zu dem Wafer 1 mit einer Rate entsprechend der Abrasion der Läpp­ oberflächen 14, 24 geführt bzw. positioniert, so daß die Antriebsrolle 31 mit einem konstanten Druck auf die Oberfläche des Wafers 1 angepreßt wird.

Jede der ringförmigen Läppplatten 13, 23 weist vorzugsweise einen Außen­ durchmesser auf, welcher ungefähr gleich einem Radius des Wafers 1 ist, um einen Druck über die gesamte Oberfläche der Läppoberfläche 14 oder 24 zu vereinheitlichen. Die Läppoberflächen 14, 24 weisen eine Ringform mit geringer Breite auf und Hohlräume bzw. Ausnehmungen 15, 25 sind innerhalb der Läpp­ oberflächen 14, 24 vorgesehen.

Eine Läpprate wird üblicherweise als Antwort auf einen Druck und eine Linear­ geschwindigkeit vergrößert. Die Lineargeschwindigkeit ist proportional zu einem Abstand von dem Zentrum der Läppplatte 13 oder 23.

Wenn ein Wafer unter Verwendung von Läppplatten geläppt wird, welche keine Hohlräume aufweisen oder welche eine breite Ringform aufweisen, werden die Läppoberflächen ungleichmäßig aufgrund des Unterschieds der Lineargeschwin­ digkeit abgetragen bzw. verbraucht. Die ungleiche Abrasion der Läppoberflächen verschlechtert die Ebenheit eines geläppten Wafers.

Die Läppplatten 13, 23 gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die ringförmi­ gen Läppoberflächen 14, 24 mit einer geringen Breite auf. Aufgrund der Ring­ form mit geringer Breite ist die Lineargeschwindigkeit an der Innenseite nahezu gleich der Lineargeschwindigkeit an der Außenseite. Daher üben die Läppober­ flächen 14, 24 im wesentlichen dieselbe Läppkraft auf den Wafer 1 aus, so daß sie gleichmäßig den Wafer 1 läppen.

Nuten 16, 26 sind in den Läppoberflächen 14, 24 mit einem beispielsweise in Fig. 3 gezeigten Muster eingraviert bzw. ausgebildet.

Ein Schlamm A, in welchem Schleif- bzw. Schmirgelkörner suspendiert sind, wird durch Löcher 17, 27, welche in den Wellen 11, 21 gebohrt sind, in die Hohlräume 15, 25 der Läppplatten 13, 23 zugeführt. Der Schmirgelschlamm A wird dann auf beide Oberflächen des Wafers 1 zugeführt. Der zum Läppen des Wafers verwendete Schmirgelschlamm A wird gemeinsam mit Stäuben, welche von dem Wafer 1 abgetrennt wurden, durch die Nuten 16, 26 und Spalte zwi­ schen dem Wafer 1 und den Läppoberflächen 14, 24 nach außen ausgebracht. Das Ausbringen des verbrauchten Schmirgelschlamms A gemeinsam mit den Stäuben wird durch eine von der Rotation der ringförmigen Läppplatten 13, 23 abgeleitete Zentrifugalkraft unterstützt.

Auf diese Weise wird der Schmirgelschlamm A auf beide Oberflächen des Wafers durch die Hohlräume 15, 25 der ringförmigen Läppplatten 13, 23 zu­ geführt. Die Läppplatten 13, 23 üben denselben Druck auf beide Oberflächen des Wafers 1 über die zugeführten Schleifkörner aus. Demgemäß wird der Wafer 1 im selben Ausmaß an beiden Oberflächen geläppt. Zu diesem Zeitpunkt wird der für ein Läppen verwendete Schmirgelschlamm A durch die Nuten 16, 26 und die Spalte zwischen dem Wafer 1 und den Läppoberflächen 14, 24 ausgebracht, so daß der Schmirgelschlamm A wirkungsvoll zum Läppen ohne einen verschwen­ derischen Verbrauch verwendet werden kann.

Die Läppoberflächen 14, 24 können mit einer geeigneten Schicht entsprechend den Anforderungen beschichtet sein. Beispielsweise kann eine mit einem Polier­ tuch bedeckte Läppoberfläche 14, 24 für ein Spiegelpolieren des Wafers 1 verwendet werden. Der Bearbeitungsgrad des geläppten Wafers 1 kann durch die Art und Teilchengröße der Schleifkörner eingestellt werden.

Die ringförmigen Läppplatten 13, 23 sind auch wirkungsvoll zur Unterdrückung eines Einflusses einer thermischen Deformation. Wenn eine konventionelle, vollflächige Läppplatte verwendet wird, wird eine thermische Deformation der Läppplatte in Abhängigkeit vom Quadrat eines Radius der Läppplatte ebenso wie vom Temperaturunterschied zwischen den Vorder- und Rückseiten der Läpp­ platte vergrößert. Beispielsweise ist von der Läppplatte, welche für ein Läppen eines großen Wafers konstruiert ist, anzunehmen, daß sie selbst durch eine geringe Bearbeitungswärme deformiert wird, so daß es schwierig ist, einen derartig großen Wafer mit hoher Genauigkeit zu läppen.

Die Läppplatte gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine derartige Ringform auf, daß die Ebenheit der Läppoberfläche kaum aufgrund einer Bearbeitungs­ wärme verschlechtert wird. Ein Einfluß der Bearbeitungswärme wird auch auf­ grund der Starrheit bzw. Festigkeit der Ringform unterdrückt, selbst wenn die Läppplatte mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. Umdrehungszahl rotiert wird. Darüberhinaus kann eine Deformation der Läppoberfläche, welche durch einen Druckunterschied in der vollflächigen Läppplatte bewirkt wird, durch Verwen­ dung der ringförmigen Läppplatte vernachlässigt werden. Diese Vorteile er­ möglichen ein präzises Läppen bzw. Glätten, insbesondere für große Wafer bzw. Einkristallscheiben.

Al₂O₃-, SiC- oder Diamantkörner mit Teilchengrößen von #1200 bis #4000 werden als Schleifmittel verwendet. Der Wafer kann unter Verwendung von extrem feinen Schleifkörnern spiegelpoliert werden. Wenn ein Alkali oder dgl. als eine Flüssigkeit zum Suspendieren der Schleifkörner verwendet wird, kann der Wafer gleichzeitig geläppt und geätzt werden.

Bei der Durchführung des Läppens wird der Wafer 1 zwischen der Läppober­ fläche 14 der stationären Läppplatte 13 und der Läppoberfläche 24 der beweg­ baren Läppplatte 23 derart angeordnet, daß die Läppoberflächen 14, 24 in Kontakt mit beiden Oberflächen des Wafers 1 an Teilen bzw. Bereichen ausge­ hend vom Zentrum zu dem Umfang des Wafers gehalten werden. Die Läpp­ platten 13, 23 werden auf den Wafer 1 mit einem Druck von 150 g/cm² oder dgl. angepreßt. Während der Schmirgelschlamm A durch die Löcher 17, 27 zu den Hohlräumen 15, 25 der Läppplatten 13, 23 zugeführt wird, werden die ringförmi­ gen Platten 13 und 23 entlang den entgegengesetzten Richtungen a bzw. b rotiert und der Wafer 1 wird entlang der Richtung d rotiert. Auf diese Weise werden beide Oberflächen des Wafers 1 gleichzeitig durch die Läppoberflächen 14, 24 geläppt.

Die Läppoberflächen 14, 24 werden während des Läppens abgenutzt bzw. abgeschliffen. Die bewegbare Läppeinrichtung 20 und die Wafer-Abstützein­ richtung 30 werden automatisch entlang der Richtung c durch eine Drucksteuer­ einrichtung getragen bzw. bewegt. Demgemäß werden beide Oberflächen des Wafers 1 gleichmäßig unter stabilen Bedingungen ohne Fluktuationen bzw. Änderungen in dem Zustand der auf den Wafer 1 angepreßten Läppoberflächen 14, 24 geläppt.

Die Drucksteuereinrichtung kann eine sein, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Drucksteuereinrichtung 40 weist einen Kolben 42 auf, welcher in einer Druck­ kammer 41 aufgenommen ist, und ist mit einem Kopf 43 verbunden, dessen Füße bzw. Schenkel 44 an eine Wellenlagerung 45 angepreßt sind.

Die Bewegungen der Läppoberflächen von einer Position 14 zu 14' und von einer Position 24 zu 24' (wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist) in Abhängigkeit von einer Abrasion der Läppoberflächen liegen jedes Mal in einem sehr geringen Abstand, so daß die Oberflächen des zu den Läppoberflächen 14, 24 gewandten Wafers 1 sich auch in einem sehr geringen Abstand bewegen. In diesem Sinn kann, selbst wenn die Führungsrollen 32 händisch an entsprechenden Positionen eingestellt werden, der Wafer 1 in einer vorbestimmten Position lediglich durch ein Pressen des Wafers 1 zwischen den Läppplatten 13, 23 ohne Erfordernis einer Bewegungssteuerung bzw. Kontrolle der Führungsrollen 32 gehalten werden.

Die bewegbare Läppplatte 23 wird um einen Abstand von 60 bis 100 µm ent­ sprechend einer Dickenreduktion des Wafers 1 (dargestellt durch 1R bis 1R' und 1L bis 1L' in Fig. 5) plus a verschoben. Die Verschiebung der Läppplatte 23 wird durch eine Bewegung des Wellenlagers 45 durchgeführt, welches durch den Kolben 42 beaufschlagt ist.

In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden beide Oberflächen des Wafers 1 gleichzeitig durch die Läppoberflächen 14, 24 geläppt, welche jeweils einen Außendurchmesser aufweisen, welcher ungefähr gleich dem Radius des Wafers 1 ist. Daher erfordert dieses Verfahren im Vergleich zu dem konven­ tionellen Läppverfahren, welches in Fig. 1(a) und 1(b) erläutert ist, selbst für ein Läppen eines großen Wafers nicht notwendigerweise so große Läppplatten. Demgemäß kann die Vergrößerung der Läppmaschine in ihren Abmessungen vermieden werden.

Die ringförmigen Läppplatten 13, 23 sind so starr, daß die Ebenheit der durch die Läppplatten 13, 23 definierten Ebenen nicht durch eine Abrasion gestört wird. Daher können die Läppplatten 13, 23 kontinuierlich für eine lange Zeit ohne ein Nach bearbeiten bzw. Abdrehen verwendet werden, obwohl eine konventionelle, vollflächige Läppplatte aufgrund einer Abrasion periodisch nach bearbeitet wer­ den soll.

Da der Wafer 1 unter stabilisierten Bedingungen während des Läppens geläppt bzw. bearbeitet wird, werden Defekte, wie Ebenenfehler oder während eines Schneidvorganges eingebrachte Bearbeitungsbeschädigungen, wirkungsvoll von dem Wafer entfernt. Derart wird ein geläppter Wafer hoher Güte mit exzellenten Oberflächeneigenschaften erhalten.

In dem Fall, in welchem die die Läppplatten 13, 23 mit einer hohen Geschwin­ digkeit bzw. Drehzahl gedreht werden und an den Wafer 1 mit einer großen Geschwindigkeitsdifferenz zu von der Drehbewegung des Wafers 1 angepreßt werden, werden die Spalten zwischen dem Wafer und den Läppplatten 13, 23 aufgrund der Fluidität des Schmirgelschlamms A so groß, daß eine chemische Reaktion auf den Wafer 1 angewandt wird. Daher kann der Wafer 1 zur selben Zeit einem mechanischen Läppen und einem chemischen Polieren durch eine geeignete Auswahl der Läppbedingungen unterworfen werden. Naturgemäß kann ein mechanisches Polieren durch ein Rotieren der Läppplatten 13, 23 mit niedri­ ger Drehzahl bei einem geringen Druck auf den Wafer 1 geführt werden, um eine chemische Reaktion zu unterdrücken.

Beispiel

Beide Oberflächen eines Wafers 1 mit 200 mm Durchmesser wurden mit ringför­ migen Läppplatten 13, 23 mit 103 mm Außendurchmesser und 83 mm Innen­ durchmesser geläppt. Die Läppplatten 13, 23 wurden beiden Oberflächen des Wafers 1 gegenübergestellt und an diese mit einem Druck von 200 g/cm² angepreßt.

Ein Schmirgelschlamm A wurde durch Suspendieren von Al₂O₃-Körnern mit einer mittleren Teilchengröße von 13 µm in Wasser mit einer Menge von 400 g/l hergestellt.

Der Schmirgelschlamm A wurde durch Löcher 17, 27 in Hohlräume 15, 25 der Läppplatten 13, 23 mit einer Durchflußrate von 0,005 m³/min zugeführt, die Läppplatten 13, 23 wurden mit 500 U/min entlang den Richtungen a bzw. b gedreht und der Wafer 1 wurde mit 20 U/min entlang der Richtung d gedreht. Während des Läppens wurde der Druck der Läppplatten 13, 23 auf den Wafer 1 gemessen und entsprechend einem vorbestimmten, sequentiellen Programm gesteuert.

Nachdem der Wafer 1 für 3 min geläppt wurde, wurde der Wafer 1 aus der Läppmaschine entnommen. Beide Oberflächen des geläppten Wafers 1 wurden betrachtet. Es wurde festgestellt, daß die Gesamtdickenabweichung (total thickness variation, TTV) des geläppten Wafers 1 µm betrug, während TTV des Wafers 1 vor dem Läppen 30 µm betrug. Sägemarken, welche auf dem Wafer 1 vor dem Läppen entdeckt wurden, wurden vollständig von beiden Oberflächen des geläppten Wafers 1 entfernt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden, wie oben erwähnt, ringförmige Läppplatten, welche einen Durchmesser ungefähr gleich einem Radius eines zu läppenden Wafers aufweisen, auf beide Oberflächen des Wafers angepreßt und ein Schmirgelschlamm wird in Hohlräume der Läppplatten zugeführt, um gleich­ zeitig beide Oberflächen des Wafers zu läppen. Da die speziellen Läppplatten zum Läppen des Wafers verwendet werden, ist eine Läppmaschine, welche große Abmessungen aufweist, selbst für ein Läppen eines großen Wafers nicht erforderlich. Zusätzlich kann der automatische Betrieb der Läppmaschine erleich­ tert werden, da es einfach ist, die Bewegung einer bewegbaren Läppeinrichtung und eine Wafer-Abstützeinrichtung als auch die Rotation der ringförmigen Läpp­ platten zu steuern bzw. zu kontrollieren. Der auf diese Weise geläppte Wafer ist exzellent in seiner Abmessungsgenauigkeit und Bearbeitungsschäden werden gleichmäßig von dem Wafer entfernt.

Claims (5)

1. Verfahren zum doppelseitigen Läppen eines Wafers (1), umfassend die Schrit­ te eines:
Vorsehens eines Paares von ringförmigen Läppplatten (13, 23) in einem gegenüberliegenden bzw. anliegenden Kontakt mit einem Wafer (1), wobei jede der Läppplatten (13, 23) eine Läppoberfläche (14, 24) an ihrer oberen Fläche aufweist und einen Durchmesser ungefähr gleich einem Radius des Wafers (1) besitzt;
Anpressens der Läppplatten (13, 23) an beide Oberflächen des Wafers (1) an Teile zwischen dem Zentrum und dem Umfang des Wafers (1);
Drehens jeder der Läppplatten (13, 23) entlang einer Richtung entgegenge­ setzt zu der anderen, während ein Schmirgelschlamm in Hohlräume (15, 25) dieser Läppplatten (13, 23) zugeführt wird;
Zuführens des Schmirgelschlamms (A) zu Spalten zwischen dem Wafer (1) und den Läppoberflächen (14, 24) durch in den Läppoberflächen (14, 24) ausgebildete Nuten (16, 26); und
Ausbringens eines verwendeten Schmirgelschlamms (A) gemeinsam mit von dem Wafer (1) abgetrennten Stäuben durch die Nuten (16, 26) und die Spalten zwischen dem Wafer (1) und den Läppoberflächen (14, 24).

2. Doppelseitiges Läppverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Läppplatten (13) stationär ist und daß die andere Läppplatte (23) in Richtung zu der stationären Läppplatte (13) mit einer Rate entsprechend der Abrasion der Läppoberflächen (14, 24) geführt wird.

3. Doppelseitiges Läppverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wafer (1) durch Führungsrollen (32) abgestützt wird, welche an einem Rand des Wafers (1) vorgesehen sind, und daß er durch Antriebsrollen (31) während des Läppens gedreht wird.

4. Vorrichtung zum doppelseitigen Läppen eines Wafers, umfassend:
eine stationäre Läppeinrichtung (10), welche eine ringförmige Läppplatte (13) aufweist, welche an einer Oberseite einer stationären Welle (11) vorgesehen ist, welche ein durchgehendes Loch (17) zur Zufuhr eines Schmirgelschlamms (A) aufweist, wobei die Läppplatte (13) eine zu einem Wafer (1) gerichtete Läppoberfläche (14) aufweist, wobei Nuten (16), welche sich von der Innen­ seite zu der Außenseite der Läppplatte (13) erstrecken, radial in der Läppober­ fläche (14) ausgebildet sind;
eine bewegbare Läppeinrichtung (20), welche eine ringförmige Läppplatte (23) aufweist, welche drehbar an einer Oberseite einer bewegbaren Welle (21) vorgesehen ist, welche ein durchgehendes Loch (27) zur Zufuhr eines Schmirgelschlamms (A) aufweist, wobei die Läppplatte (23) eine zu einem Wafer (1) gerichtete Läppoberfläche (24) aufweist, wobei Nuten (26), welche sich von der Innenseite zu der Außenseite der Läppplatte (23) er strecken, radial in der Läppoberfläche (24) ausgebildet sind; und
eine Einrichtung (30) zum rotierbaren Abstützen eines Wafers (1), welche Antriebsrollen (31), welche in Kontakt mit beiden Oberflächen des Wafers (1) zum Drehen des Wafers (1) gehalten sind, und Führungsrollen (32) aufweist, welche in Kontakt mit einem Rand des Wafers (1) zur Kontrolle einer Drehpo­ sition des Wafers (1) gehalten sind.

5. Doppelseitige Läppvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Läppeinrichtung (20) und die Einrichtung (30) zum rotier­ baren Abstützen des Wafers (1) mit einer Steuereinrichtung (40) zum Führen der bewegbaren Läppeinrichtung (20) und der Einrichtung (30) zum rotier­ baren Abstützen des Wafers zu der stationären Läppeinrichtung (10) mit einer Rate entsprechend der Abrasion der Läppoberflächen (14, 24) gekoppelt sind.