DE60222314T2

DE60222314T2 - Halbleiterplatteschleifvorrichtung

Info

Publication number: DE60222314T2
Application number: DE60222314T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Nagano-shi Nakamura; Tsuyoshi Nagano-shi Hasegawa; Susumu Nagano-shi Onishi
Original assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Current assignee: Fujikoshi Machinery Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: EP1236540A3; MY122893A; TW590845B; KR100841491B1; US6692342B2; JP2002261056A; US20020119735A1; JP3294600B1; KR20020070136A; DE60222314D1; EP1236540A2; EP1236540B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wafer-Schleifvorrichtung, genauer gesagt eine Wafer-Schleifvorrichtung, in der eine Oberfläche eines Wafers, die von einer Halteplatte gehalten wird, auf eine Schleiffläche einer Schleifplatte gedrückt und in Bezug auf diese relativ bewegt wird, sodass die Oberfläche des Wafers geschliffen wird.
Ein Beispiel für eine herkömmliche Schleifvorrichtung zum Schleifen von Siliciumwafern für Halbleitervorrichtungen ist in den 9 und 10 dargestellt. 9 ist eine Teilschnittansicht der herkömmlichen Vorrichtung; 10 ist eine vergrößerte Teilansicht der in 9 dargestellten Vorrichtung.
In der in 9 und 10 gezeigten Schleifvorrichtung ist eine Schleiffläche 22 durch ein Schleiftuch 21, das auf einer oberen Fläche einer Schleifplatte 20 angehaftet ist, gebildet.
Ein oberer Ring „T" ist zur Schleifseite 22 hin ausgerichtet und an einem unteren Ende einer Drehwelle 28 bereitgestellt, die von einem Motor 64 mit Zahnrädern 66 und 68 gedreht wird. Der obere Ring „T" und die Drehwelle 28 werden von einer Zylindereinheit 56 vertikal bewegt.
Ein Durchgangsloch 30 ist in der Drehwelle 28 ausgebildet, und ein Ansaugrohr 18, das mit einer Verbindungsöffnung 74 verbunden ist, welche mit einem Vakuumgenerator kommuniziert, verläuft durch das Durchgangsloch 30. Ein Zwischenraum zwischen dem Ansaugrohr 18 und einer inneren Fläche des Durchgangslochs 30 ist ein Luftweg 32, der mit einer Verbindungsöffnung 76 verbunden ist, welche mit einem Luftkompressor kommuniziert. Daher strömt komprimierte Luft, die ein Druckfluid ist, durch den Luftweg 32.
Der obere Ring „T", der dem unteren Ende der Drehwelle 28 bereitgestellt ist, umfasst ein Kopfelement 24, das an der Drehwelle 28 angebracht ist, und eine Halteplatte 10, die in einem konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 gehalten und in diesem aufgenommen ist und dessen untere Fläche 11 der Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 gegenüber liegt. Die untere Fläche 11 der Halteplatte 10 dient als Haltefläche, die in der Lage ist, einen Siliciumwafer „W" anzusaugen und zu halten. Eine Vielzahl an Löchern 12 ist in der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 geöffnet. Wie in 10 gezeigt, kommunizieren die Löcher 12 gegenseitig mit einem in der Halteplatte 10 ausgebildeten horizontalen Verbindungsweg 14. Der Verbindungsweg 14 kommuniziert mit dem Ansaugrohr 18 über ein Verbindungselement 16. Anhand dieser Struktur kann der Wafer „W" angesaugt und auf der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 durch Antreiben des Vakuumgenerators gehalten werden.
Die Halteplatte 10, deren Haltefläche 11 der Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 gegenüberliegt, ist im konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 von einem elastischen Bahnelement 38, das die Form eines Doughnuts aufweist und aus steifem Gummi ist, aufgehängt und darin aufgenommen. Der Buchstabe „h" steht für die Länge der Halteplatte 10, die aus dem konkaven Abschnitt 26 hervorsteht.
Ein elastischer O-Ring 34, der aus Gummi oder dergleichen besteht, ist zwischen einer Außenumfangsoberfläche 10a der Halteplatte 10, die im konkaven Abschnitt 26 aufgenommen ist, und einer Innenumfangsfläche 24a des konkaven Abschnitts bereitgestellt. Der O-Ring 34 kontaktiert beide Flächen 10a und 24a. In dieser Struktur kann die Halteplatte 10 leicht in Horizontalrichtung bewegt werden und ist in der Lage, eine funktionelle Horizontalkraft, die beim Schleifen des Wafers „W" erzeugt wird, zu absorbieren.
Ein ringförmiges Beschränkungselement 36, das aus einem Harz, z.B. Acetylharz, besteht, wird so in den konkaven Abschnitt 26 eingebracht, dass die Halteplatte 10 nicht beschädigt wird. Das Beschränkungselement 36 schränkt die Horizontalbewegung der Halteplatte 10 ein, die im konkaven Abschnitt 26 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufgenommen ist.
Durch den O-Ring 34 und das Beschränkungselement 36 wird die Horizontalbewegung der Halteplatte 10 eingeschränkt, wobei dessen Vertikalbewegung zulässig ist.
Ein Außenrand des elastischen Bahnelements 38, das die Halteplatte 10 im konkaven Abschnitt 26 aufhängt, kontaktiert eine obere Fläche eines Stufenabschnitts 24b, der entlang eines Außenrands einer oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 ausgebildet ist und mittels einer Befestigungsplatte 40 und Schrauben 42 luftdicht damit verbunden ist. Ein innerer Rand des elastischen Bahnelements 38 ist mit einer oberen Fläche der Halteplatte 10 ebenfalls luftdicht befestigt. In dieser Struktur wird ein Zwischenraum 50 zwischen dem elastischen Bahnelement 38 und der oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 ausgebildet. Der Luftweg 32 zum Einbringen der Druckluft kommuniziert mit dem Zwischenraum 50.
Wenn der Luftkompressor betrieben und Druckluft in den Zwischenraum 50 über den Luftweg 32 eingebracht wird, steigt der Innendruck des Zwischenraums 50. Wenn der Innendruck größer als die elastische Kraft des elastischen Bahnelements 38 ist, welches die Halteplatte 10 in Richtung der oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 vorspannt, ragt der untere Endteil der Halteplatte stärker aus dem konkaven Abschnitt 26 wie in 11 gezeigt heraus. Der in 11 gezeigte Buchstabe „h'" steht für die Länge der Halteplatte 10, die durch Druckluft stärker herausragt. Die Länge „h'" ist natürlich länger als die Länge „h" (siehe 10).
Beim Schleifen des Wafers „W" mit der in den 9 und 10 gezeigten Schleifvorrichtung wird der Wafer „W" angesaugt und ist auf der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 gehalten, und die untere Oberfläche des Wafers „W" ist zur Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 hin ausgerichtet. Dann werden der Wafer „W" und die Schleifplatte 20 in Bezug zueinander relativ bewegt, sodass die untere Oberfläche des Wafers „W" geschliffen wird. Beim Schleifen werden die Druckkraft der Zylindereinheit 56 und der Innendruck des Zwischenraums 50 so eingestellt, dass die untere Oberfläche des Wafers „W" auf die Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 mit passender Kraft gedrückt wird.
Zur einfachen Steuerung der Länge, mit welcher die Halteplatte 10 aus dem konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 herausragt, wurde das aus weichem Gummi anstelle des aus hartem Gummi bestehende elastische Bahnelement 38 verwendet.
Dabei wurde das elastische Bahnelement 38 stark verlängert, obwohl der Innendruck des Zwischenraums 50 leicht erhöht wurde. Um das elastische Bahnelement 38 passend zu verlängern, wenn eine äußere Kraft ausgeübt wird, wird das elastische Bahnelement 38 durch ein aus einem Gewebe gebildetes Verstärkungselement 41 wie in 12A gezeigt verstärkt.
Das aus einem Gewebe gebildete Verstärkungselement 41 ist in 12B dargestellt. Wenn äußere Kräfte F1 auf Ketten 41A und Schüsse 14b parallel ausgeübt werden, wird das Verstärkungselement 41 weniger formverändert. Wenn hingegen äußere Kräfte F2 auf Ketten 41a und Schüsse 14b diagonal ausgeübt werden, erfährt das Verstärkungselement 41 eine deutliche Formveränderung. Das Ausmaß der Verlängerung des aus einem Gewebe gebildeten Verstärkungselements 41 wird durch die Richtung der äußeren Kraft variiert.
Da die Halteplatte 10 vom elastischen Bahnelement 38 aufgehängt ist, dessen Verlängerungsausmaß von der Richtung der äußeren Kraft abhängig ist, wird die Bewegung der Halteplatte 10 von der Richtung der ausgeübten äußeren Kraft geändert, während die Halteplatte 10 gedreht wird. Durch die Änderung der Bewegung der Halteplatte 10 verschiebt sich der Schwerpunkt des Wafers „W", der von der Halteplatte 10 gehalten und gedrückt wird, von einer Drehachse derselben weg, sodass der Rand des Wafers „W" tendenziell diagonal geschliffen wird.
Wenn die Dichte der Fasern, nämlich der Ketten und Durchschüsse, des Verstärkungselements 41 erhöht wird, kann die Änderung der Deformation des elastischen Bahnelements 38, die von der Richtung der äußeren Kraft abhängt, verringert werden, wobei das durch die Variierung verursachte Problem nach wie vor besteht. Das Verstärkungselement 41, dessen Faserdichte hoch ist, zeigt die Tendenz, sich vom Gummi zu lösen, welcher das elastische Bahnelement 38 bildet.
Im in den 9 und 10 gezeigten oberen Ring „T" sind der aus Gummi bestehende O-Ring 34 und das aus Acetylharz bestehende Beschränkungselement 36 zwischen der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 und der Innenumfangsflä che 24a des konkaven Abschnitts 26 so bereitgestellt, dass die Horizontalbewegung der Halteplatte 10 eingeschränkt wird.
Der O-Ring 34 und das Beschränkungselement 36 ermöglichen es jedoch, dass sich die Halteplatte 10 im konkaven Abschnitt 26 in Radialrichtungen bewegt. Daher verschiebt sich der Schwerpunkt des Wafers „W" in der in den 9 und 10 gezeigten Schleifvorrichtung tendenziell von dessen Drehachse weg, während der Wafer „W" geschliffen wird. Wenn sich der Schwerpunkt des Wafers „W" von der Drehachse wegverschiebt, wird der Rand des Wafers „W" diagonal geschliffen.
Der O-Ring 34 und das Beschränkungselement 36 stehen weiters in Linien- oder Flächenkontakt mit der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 und der Innenumfangsfläche 24a des konkaven Abschnitts 26 hinweg über die Flächen 10a und 24a, sodass die Halteplatte 10 nicht ohne Widerstand aus dem konkaven Abschnitt 26 durch Reibung zwischen diesen vorragen oder in diesen zurückgezogen werden kann.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Wafer-Schleifvorrichtung, wobei ein elastisches Bahnelement zum Aufhängen und Vorspannen einer Halteplatte in Richtung eines Innenteils eines konkaven Abschnitts eines Kopfelements durch ein aus einem Gewebe gebildetes Verstärkungselement verstärkt ist, das ohne weiteres verlängert werden kann, und wobei der Schwerpunkt und die Drehachse eines Wafers in Übereinstimmung gebracht werden können, während der Wafer geschliffen wird, sodass die Halteplatte etc. reibungslos im konkaven Abschnitt bewegt wird.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Wafer-Schleifvorrichtung, die ein Schleifgewebe einer Schleifplatte flach macht, damit der Rand des Wafers nicht diagonal geschliffen wird.
Zur Erreichung dieser Ziele haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung geforscht und herausgefunden, dass der Schwerpunkt und die Drehachse des Wafers, der von der Halteplatte gehalten und auf eine Schleiffläche einer Schleifplatte gedrückt wird, in Übereinstimmung gebracht werden kann, indem kugelförmige Körper zwischen der Außenumfangsfläche der Halteplatte, die vom elastischen Bahnelement nach oben hin aufgehängt und vorgespannt ist, und der Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements bereitgestellt werden. Indem der Schwerpunkt des Wafers mit dessen Drehachse übereingestimmt wird, kann die Halteplatte reibungslos aus dem konkaven Abschnitt des Kopfelements vorragen und darin eingezogen werden.
In der EP-A-1029632 ist eine Schleifvorrichtung offenbart, in welcher eine Oberfläche eines Wafers, der von einer Halteplatte gehalten wird, auf eine Schleiffläche einer Schleifplatte gedrückt wird und in Bezug auf diese relativ bewegt wird, sodass die Oberfläche des Wafers geschliffen wird. Diese umfasst Folgendes:
ein einen konkaven Abschnitt umfassendes Kopfelement, in dem die Halteplatte, deren Wafer-Haltefläche in Richtung der Schleiffläche der Schleifplatte gerichtet ist, aufgenommen ist;
ein elastisches Bahnelement zum Aufhängen der Halteplatte und zum Vorspannen der Halteplatte in Richtung eines Innenteils des konkaven Abschnitts des Kopfelements; und
einen Zwischenraum zum Speichern von Druckfluid, welches die Halteplatte in Richtung der Schleifplatte gegen die Elastizität des elastischen Bahnelements drückt, wobei der Zwischenraum zwischen dem elastischen Bahnelement und einer oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements ausgebildet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass:
das elastische Bahnelement durch ein aus einem Gewebe gebildetes Verstärkungselement verstärkt ist; und
eine Vielzahl an kugelförmigen Körpern zwischen einer Außenumfangsoberfläche der Halteplatte und einer Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopf elements bereitgestellt ist. Die kugelförmigen Körper können entweder gleichzeitig direkten Punktkontakt mit den beiden Umfangsflächen haben oder es gibt zwei Reihen von kugelförmigen Körpern und einen Zwischenring. Die letztere Anordnung ermöglicht, dass das zweite Ziel erreicht werden kann, indem ein Ausrichtring vorgespannt wird, der die Halteplatte umgibt und die Schleiffläche der Schleifplatte mittels des elastischen Bahnelements drückt.
Die erste Vielzahl an kugelförmigen Körpern ist zwischen einer Außenumfangsfläche der Halteplatte und einer Innenumfangsfläche des Ausrichtrings und die zweite Vielzahl zwischen einer Außenumfangsfläche des Ausrichtrings und einer Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements bereitgestellt. Somit sind die kugelförmigen Körper gleichzeitig mit den Umfangsflächen in Punktkontakt.
In der Schleifvorrichtung mit der ersten Struktur wird das elastische Bahnelement durch das aus einem Gewebe gebildete Verstärkungselement verstärkt, sodass das Verlängerungsausmaß der elastischen Bahn in einem passenden Bereich liegt.
Da die kugelförmigen Körper gleichzeitig mit der Außenumfangsfläche der Halteplatte, die von dem elastischen Bahnelement aufgehängt und vorgespannt ist, und der Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements in Punktkontakt sind, können die kugelförmigen Körper die Bewegung der Halteplatte, beispielsweise eine Bewegung in Radialrichtung des konkaven Abschnitts, die durch die Richtungseigenschaft der Verlängerung des elastischen Bahnelements bewirkt wird, verhindern. Daher können der Schwerpunkt und die Drehachse des Wafers während des Schleifens in Übereinstimmung gebracht werden, sodass der Wafer einheitlich geschliffen und ein diagonales Schleifen des Waferrands verhindert werden kann.
Ferner ermöglichen es die kugelförmigen Körper, die gleichzeitig mit der Außenumfangsfläche der Halteplatte und der Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements in Punktkontakt sind, dass die Halteplatte reibungslos aus dem konkaven Abschnitt des Kopfelements hervorragen und in diesen eingezogen werden kann.
In der Schleifvorrichtung mit der zweiten Struktur ist der Ausrichtring, der die Halteplatte umgibt, zusammen mit der Halteplatte in dem konkaven Abschnitt aufgenommen.
Die Halteplatte und der Ausrichtring sind aufgehängt und mit dem elastischen Bahnelement nach innen vorgespannt. Der Ausrichtring drückt die Schleiffläche entlang des Waferrands, der durch den Wafer zusammengedrückt wird, sodass dieser flach wird. Indem die Schleiffläche flach gemacht wird, kann ein diagonales Schleifen des Rands des Wafers verhindert werden.
Das elastische Bahnelement wird durch das aus einem Gewebe gebildete Verstärkungselement verstärkt; das Ausmaß der Verlängerung der elastischen Bahn kann in einem geeigneten Bereich sein. Da die kugelförmigen Körper gleichzeitig mit der Außenumfangsfläche der Halteplatte, die vom elastischen Bahnelement aufgehängt und vorgespannt ist, und der Innenumfangsfläche des Ausrichtrings und zwischen der Außenumfangsfläche des Ausrichtrings und der Innenumfangsfläche des konkaven Abschnitts des Kopfelements in Punktkontakt sind, können die kugelförmigen Körper die Bewegung der Halteplatte etc., die durch die Richtungseigenschaft der Verlängerung des elastischen Bahnelements bewirkt wird, verhindern. Daher können der Schwerpunkt und die Drehachse des Wafers während des Schleifens in Übereinstimmung gebracht werden, und der Ausrichtring kann die Schleiffläche der Schleifplatte bilden, sodass der Wafer sehr einheitlich geschliffen werden kann.
Darüber hinaus ermöglichen die kugelförmigen Körper, die mit den Umfangsflächen gleichzeitig in Punktkontakt sind, dass die Halteplatte reibungslos aus dem konkaven Abschnitt des Kopfelements herausragen und darin eingezogen werden kann.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 eine Schnittansicht eines oberen Rings der Wafer-Schleifvorrichtung einer ersten Ausführungsform ist;
2 eine Schnittansicht eines weiteren oberen Rings der Wafer-Schleifvorrichtung der ersten Ausführungsform ist;
3 eine Schnittansicht eines oberen Rings der Wafer-Schleifvorrichtung einer zweiten Ausführungsform ist;
die 4A und 4B erklärende Ansichten sind, die die Wirkung des in 3 gezeigten oberen Rings darstellen;
5 eine Teilschnittansicht eines modifizierten Beispiels des in 3 gezeigten oberen Rings ist;
6 eine Teilansicht eines weiteren oberen Rings der Wafer-Schleifvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist;
7 eine Teilschnittansicht eines modifizierten Beispiels des in 6 gezeigten oberen Rings ist;
8 eine Teilschnittansicht eines weiteren modifizierten Beispiels des in 6 gezeigten oberen Rings ist;
9 eine Teilschnittansicht einer herkömmlichen Wafer-Schleifvorrichtung ist;
10 eine vergrößerte Teilansicht der in 9 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung ist;
11 eine Schnittansicht des oberen Rings der in den 9 und 10 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung ist, die die Funktion des elastischen Bahnelements zeigt; und
die 12A und 12B erklärende Ansichten des aus einem Gewebe gebildeten Verstärkungselements sind.
Im Folgenden sind die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In 1 ist ein oberer Ring der Wafer-Schleifvorrichtung einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der obere Ring „T" kann an die in 9 gezeigte Wafer-Schleifvorrichtung angebracht werden. Den im in 10 gezeigten oberen Ring verwendeten Elementen werden die gleichen Symbole zugewiesen und daher nicht weiter erklärt.
Der in 1 gezeigte obere Ring „T" umfasst das elastische Bahnelement 38, das die Halteplatte 10 nach oben vorspannt, und zwar in Richtung einer oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 des Kopfelements 24. Das elastische Bahnelement 38 wird durch das aus einem Gewebe gebildete Verstärkungselement 41 (siehe 12A) verstärkt. Das Ausmaß der Verlängerung des Verstärkungselements 41 wird je nach Richtung der äußeren Kraft (siehe 12B) variiert. Das elastische Bahnelement 38 kann ohne weiteres innerhalb eines geeigneten Bereichs durch Ausüben einer geeigneten äußeren Kraft verlängert werden, aber das Ausmaß der Verlängerung wird durch die Richtungseigenschaft variiert.
Wenn die äußere Kraft in der verlängerbaren Richtung, z.B. der Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26, auf die Halteplatte 10, die im konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 durch das elastische Bahnelement 38 aufgehängt ist, ausgeübt wird, wird das elastische Bahnelement 38 in Radialrichtung verlängert, sodass die Halteplatte 10 im konkaven Abschnitt 26 in gleicher Richtung vorgespannt ist.
Im in 1 gezeigten oberen Ring „T" ist eine Vielzahl an aus Stahl bestehenden kugelförmigen Körpern 9 zwischen der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 und der Innenumfangsfläche 24a des konkaven Abschnitts 26 des Kopfelements bereitgestellt. Die kugelförmigen Körper 9 sind gleichzeitig mit beiden Umfangsflächen 10a und 24a in Punktkontakt. Die kugelförmigen Körper 9 sind entlang beider Umfangsflächen 10a und 24a angeordnet und miteinander in Punktkontakt.
Die Position der Halteplatte 10 wird im konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 durch die kugelförmigen Körper 9 fixiert, die zwischen den beiden Umfangsflächen 10a und 24a bereitgestellt und angeordnet sind. Mit dieser Struktur kann die Bewegung der Halteplatte 10 in Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26 durch die kugelförmigen Körper 9 sicher verhindert werden, sogar wenn die äußere Kraft in Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26 an die Halteplatte 10 ausgeübt wird.
Andererseits ermöglichen die kugelförmigen Körper 9, die mit der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 in Punktkontakt sind, die Bewegung der Halteplatte 10 in Vertikalrichtung, sodass die Halteplatte 10 ohne weiteres aus dem konkaven Abschnitt 26 herausragen und darin eingezogen werden kann. Daher kann die vorragende Länge „h" der Halteplatte 10 (siehe 10) einfach eingestellt werden, indem der Innendruck des Zwischenraums 50 gesteuert wird. Ferner ist die Halteplatte 10 in der Lage, kleinsten Wellenbewegungen oder Rollbewegungen der Schleifplatte 10 ohne weiteres zu folgen, wozu es während des Schleifens des Wafers „W" kommt.
Die kugelförmigen Körper 9 sind auf der Seite der Haltefläche 11 in Bezug auf das elastische Bahnelement 38 bereitgestellt, sodass die Halteplatte 10 im konkaven Abschnitt 26 reibungslos in Vertikalrichtung bewegt werden kann.
In dem in 1 gezeigten oberen Ring „T" sind die kugelförmigen Körper 9, wie oben beschrieben, auf der Seite der Haltefläche 11 so bereitgestellt, dass die kugelförmigen Körper 9 mitunter mittels Aufschlämmung, die auf die Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 zugeführt wird, beschädigt werden. Um die Beschädigung der kugelförmigen Körper 9 zu verhindern, können sie aus einem korrosionsbeständigen Metall wie z.B. Edelstahl, Titan oder einem harten Harz, das korrosionsbeständig ist und chemische Beständigkeit aufweist, wie z.B. Acryl, hergestellt sein.
In 1 sind die kugelförmigen Körper 9 auf der Seite der Haltefläche 11 (die untere Seite) in Bezug auf das elastische Bahnelement 38 bereitgestellt; wie in 2 gezeigt, können die kugelförmigen Körper 9 auf der gegenüberliegenden Seite (die obere Seite) oder der oberen Innenflächenseite des konkaven Abschnitts 26 in Bezug auf das elastische Bahnelement 38 bereitgestellt sein. In 2 sind die kugelförmigen Körper 9 auch zwischen der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 und der Innenumfangsfläche 24a des konkaven Abschnitts 26 des Kopfelements 24 bereitgestellt. Die kugelförmigen Körper 9 sind gleichzeitig mit beiden Umfangsflächen 10a und 24a in Punktkontakt. Die kugelförmigen Körper 9 sind entlang beider Umfangsflächen 10a und 24a angeordnet und miteinander in Punktkontakt.
Durch Bereitstellung der kugelförmigen Körper 9 auf der oberen Seite des elastischen Bahnelements 38 kann eine Beschädigung der kugelförmigen Körper 9 durch auf die Schleiffläche 22 der Schleifplatte 29 aufgebrachte Aufschlämmung vermieden werden. In einem solchen Fall ist das elastische Bahnelement 36 nahe an einem unteren Öffnungsende des konkaven Abschnitts 26 bereitgestellt, um die Halteplatte 10 reibungslos zu bewegen.
In dem in 2 gezeigten oberen Ring „T" werden den in den 9 und 10 gezeigten im oberen Ring verwendeten Elementen die gleichen Symbole zugewiesen und daher nicht weiter erklärt.
Das Ansaugrohr 18, welches mit der Verbindungsöffnung 74 verbunden ist, die mit dem Vakuumgenerator kommuniziert, wird mit einem im Kopfelement 24 ausgebildeten Luftweg 23 verbunden. Der Luftweg 23 ist mit dem Verbindungsweg 14, der in der Halteplatte 10 ausgebildet ist, über ein flexibles Rohr 25 verbunden, das im Zwischenraum 50 bereitgestellt ist, der zwischen der Halteplatte 10 und der oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 ausgebildet ist. Mit dieser Struktur kann ein Vakuumansaugmechanismus zum Ansaugen und Halten des Wafers „W" auf der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 angeordnet sein.
Der Luftweg 32, der mit der Verbindungsöffnung 76 verbunden ist, welche mit dem Luftkompressor kommuniziert, ist vom Ansaugrohr 18 getrennt und durch die Drehwelle 28 hindurchgeführt. Ein unteres Ende des Luftwegs 32 ist in der oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 so geöffnet, dass die Druckluft in den Zwischenraum 50 eingebracht wird. Der Luftweg 32 entlüftet auch die Luft aus dem Zwischen raum 50. Durch Steuerung des Innendrucks des Zwischenraums 50 kann die Halteplatte 10 aus dem konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 vorragen oder darin eingezogen werden.
In dem in 2 gezeigten oberen Ring „T" sind die kugelförmigen Körper 9 auf der oberen Seite des elastischen Bahnelements 38 bereitgestellt, sodass sie durch die Feuchtigkeit in der Druckluft, die in den Zwischenraum 50 eingebracht wird, negativ beeinflusst werden. In einem solchen Fall können die kugelförmigen Körper 9 aus einem korrosionsbeständigen Material, wie z.B. Edelstahl, Titan, oder einem harten Harz, das korrosionsbeständig ist und chemische Beständigkeit aufweist, wie z.B. Acryl, bestehen.
Der in 1 oder 2 gezeigte obere Ring „T" kann an die in 9 dargestellte Wafer-Schleifvorrichtung angebracht sein. In einem solchen Fall wird der Wafer „W" angesaugt und auf der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 durch den Vakuumgenerator gehalten, sodass die untere Oberfläche des Wafers „W" der Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 gegenüberliegt. Dann wird der Wafer „W" in Bezug auf die Schleifplatte 20 relativ bewegt, sodass die untere Oberfläche des Wafers „W" geschliffen wird. Während des Schleifens wird die Druckkraft der Zylindereinheit 56 oder der Innendruck des Zwischenraums 50 so gesteuert, dass die untere Oberfläche des Wafers „W" auf die Schleiffläche 22 der Schleifplatte 20 mit geeigneter Kraft gedrückt wird.
Die äußere Kraft in Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26 wird auf die Halteplatte 10 des oberen Rings „T" während des Schleifens ausgeübt, wobei die Bewegung der Halteplatte 10 in Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26 durch die kugelförmigen Körper 9 verhindert werden kann, sodass der Schwerpunkt und die Drehachse des Wafers „W" während des Schleifens in Übereinstimmung gebracht werden können. Dadurch kann der Wafer „W" einheitlich geschliffen werden.
In den 1 und 2 wird nur die Halteplatte 10 aufgehängt und im konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 des oberen Rings „T" aufgenommen. Wenn der Wa fer „W", der von der Halteplatte 10 des in den 1 und 2 gezeigten oberen Rings „T" gehalten ist, auf das Schleifgewebe 21 gedrückt wird, das auf der oberen Fläche der Schleifplatte 20 angebracht ist, wird ein Teil des Schleifgewebes 21, das dem Wafer „W" entspricht, wie in 4B gezeigt, niedergedrückt, sodass der Rand des Wafers „W" durch einen geneigten Rand des niedergedrückten Teils des Schleifgewebes 21 diagonal geschliffen wird.
Der obere Ring „T" einer zweiten Ausführungsform ist in 3 gezeigt. Ein Ausrichtring 27, welcher die Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 umgibt, ist im konkaven Abschnitt 26 bereitgestellt und durch das elastische Bahnelement 38 aufgehängt, das mit dem aus einem Gewebe gebildeten Verstärkungselement 41 verstärkt ist, sodass das diagonale Schleifen verhindert wird. Der Ausrichtring 27 macht das Schleifgebwebe 21, welches die untere Oberfläche des Wafers „W" schleift, flach. Wie in 4A gezeigt, drückt eine flache Fläche 27a des Ausrichtrings 27 das Schleifgewebe 21 entlang des Außenrands der Halteplatte 10, wenn der Wafer „W" auf das Schleifgewebe 21 so gedrückt wird, dass der Rand des Wafers „W" nicht vom geneigten Rand der Vertiefung des Schleifgewebes 21 geschliffen wird.
Die Halteplatte 10 und der Ausrichtring 27 werden von einem elastischen Bahnelement 38 in Doughnut-Form aufgehängt und sind im konkaven Abschnitt 26 aufgenommen.
Ein Innenrand des elastischen Bahnelements 38, das durch das aus einem Gewebe gebildeten Verstärkungselement 41 verstärkt ist, ist auf einer oberen Fläche der Halteplatte 10 mit einem Befestigungsring 39a befestigt; ein Außenrand des elastischen Bahnelements 38 ist mit einem Befestigungsring 39b an dem Kopfelement 24 fixiert. Darüber hinaus ist ein mittlerer Teil des elastischen Bahnelements 38 an die obere Fläche des Ausrichtrings 27 mit einem Befestigungsring 39c befestigt. Mit dieser Struktur können die Halteplatte 10 und der Ausrichtring 27 mit dem elastischen Bahnelement 38 aufgehängt und im konkaven Abschnitt 26 aufgenommen werden.
Ferner sind die mittleren Teile des elastischen Bahnelements 38, die zwischen den Befestigungsringen 39a und 39c und zwischen den Befestigungsringen 39c und 39b angeordnet sind, mit Befestigungsringen 39d und 39e an die obere Innenfläche des konkaven Abschnitts 26 befestigt, sodass das elastische Bahnelement 38 zickzackförmig ausgebildet ist und ein Zwischenraum 43 auf der oberen Seite des Ausrichtrings 27 ausgebildet ist. Die Druckluft wird dem Zwischenraum 43 über einen Verbindungsweg 32b der Drehwelle 28 zugeführt und ausströmen gelassen, um den Ausrichtring 27 vertikal zu bewegen. Durch die vertikale Bewegung kann der Ausrichtring 27 aus dem konkaven Abschnitt 26 des Kopfelements 24 herausragen oder darin eingezogen werden. Ferner kann die Länge der unteren Endfläche 27a des Ausrichtrings 27, die aus dem unteren Ende des konkaven Abschnitts 26 hervorragt, gesteuert werden.
Die Druckluft wird zum Zwischenraum 50, der auf der oberen Seite der Halteplatte 10 ausgebildet ist, über einen weiteren Weg 32b, der getrennt vom Weg 32a vorliegt, zugeführt und daraus ausströmen gelassen. Die Länge der Haltefläche 11 der Halteplatte 10, die aus dem unteren Ende des konkaven Abschnitts 26 hervorragt, kann gesteuert werden.
Im oberen Ring „T", der in 3 gezeigt wird, können die Längen der Halteplatte 10 und des Ausrichtrings 27, die hervorragen, unabhängig voneinander gesteuert werden.
Kugelförmige Körper 9a sind zwischen der Außenumfangsfläche 10a der Halteplatte 10 und der Innenumfangsfläche 27b des Ausrichtrings 27 bereitgestellt, wobei diese gleichzeitig Punktkontakt mit beiden Umfangsflächen 10a und 27b haben. Die kugelförmigen Körper 9a sind darüber hinaus entlang beider Umfangsflächen 10a und 27b angeordnet und haben miteinander Punktkontakt.
Kugelförmige Körper 9b sind darüber hinaus zwischen der Außenumfangsfläche 27c des Ausrichtrings 27 und der Innenumfangsfläche 24a des Kopfelements 24 bereitgestellt, und sie haben gleichzeitig Punktkontakt mit beiden Umfangsflächen 24a und 27c. Die kugelförmigen Körper 9b sind darüber hinaus entlang beider Umfangsflächen 24a und 27c angeordnet und haben miteinander Punktkontakt.
Durch Bereitstellung der kugelförmigen Körper 9a und 9b kann die Bewegung der Halteplatte 10 und des Ausrichtrings 27 im Radialrichtung des konkaven Abschnitts 26 verhindert werden, aber sowohl 10 als auch 27 können aus dem konkaven Abschnitt 26 reibungslos hervorragen und darin eingezogen werden. Die Halteplatte 10 ist ferner in der Lage, kleinsten Wellenbewegungen oder Rollbewegungen der Schleifplatte 10 ohne weiteres zu folgen, wozu es während des Schleifens des Wafers „W" kommt.
Die in den 1 und 2 gezeigte Halteplatte 10 ist an den im 3 gezeigten oberen Ring „T" angebracht, sodass den im in den 1 und 2 gezeigten oberen Ring verwendeten Elementen die gleichen Symbole zugewiesen werden und weitere Erklärungen daher entfallen.
In 3 ist das elastische Bahnelement 38 auf der oberen Seite des Ausrichtrings 27 bereitgestellt und zickzackförmig ausgebildet, um den Zwischenraum 43 auszubilden; wie in 5 gezeigt, ist ein Teil des elastischen Bahnelements 38, der zwischen den Befestigungsringen 39b und 39c angeordnet ist, gegebenenfalls flach.
In dem in 3 gezeigten oberen Ring „T" werden die Längen der Halteplatte 10 und des Ausrichtrings 27, die hervorragen, getrennt voneinander gesteuert; im in 6 gezeigten oberen Ring „T" ist ein Teil des elastischen Bahnelements 38, der zwischen den Befestigungsringen 39a und 39c angeordnet ist, flach ausgebildet, sodass der Zwischenraum 50 mit den oberen Flächen der Halteplatte 10 und des Ausrichtrings 27 übereingestimmt wird, sodass die Längen sowohl von 10 als auch 27, die aus dem unteren Ende des konkaven Abschnitts 26 hervorragen, einander entsprechen.
Wie in 7 gezeigt, kann das elastische Bahnelement 38, das die Halteplatte 10 und den Ausrichtring 27 im konkaven Abschnitt 26 aufhängt, vollständig flach sein.
In den in den 3 bis 7 gezeigten oberen Ringen „T" sind die kugelförmigen Elemente 9a und 9b auf der unteren Seite des elastischen Bahnelements 38 und nahe des unteren Öffnungsendes des konkaven Abschnitts 26 bereitgestellt, welches die Halteplatte 10 und den Ausrichtring 27 aufhängt. Die kugelförmigen Elemente 9a und 9b sind gegebenenfalls im wie in 8 gezeigten Zwischenraum 50 bereitgestellt. In einem solchen Fall sind die kugelförmigen Körper 9a zwischen den Befestigungsringen 39a und 39c bereitgestellt; die kugelförmigen Körper 9b sind zwischen den Befestigungsringen 39b und 39c bereitgestellt.
Die Befestigungsringe 39a, 39b und 39c werden verwendet, um das elastische Bahnelement 38 an dem Kopfelement 24, die Halteplatte 10 und den Ausrichtring 27 zu fixieren.
Vorzugsweise bestehen die in den 3 bis 8 gezeigten kugelförmigen Körper 9a und 9a aus Stahl. In Hinblick auf Feuchtigkeitseinwirkung sollten diese aus einem korrosionsbeständigen Metall, z.B. Edelstahl oder Titanium, bestehen. Sie sollten darüber hinaus aus einem Harz sein, das Korrosionsbeständigkeit und chemische Beständigkeit aufweist, wie z.B. Acryl.
In den in den 1 bis 8 gezeigten oberen Ringen „T" wird der Wafer „W" mit dem Vakuumgenerator angesaugt und auf der Haltefläche 11 der Halteplatte 10 gehalten. Der Wafer „W" kann mittels Wasser oder eines Haftmittels auf der Haltefläche 11 gehalten werden.
In der Wafer-Schleifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Bewegung der Halteplatte im konkaven Abschnitt des Kopfelements durch Rollkontakt mit den kugelförmigen Körpern geführt, die zwischen der Halteplatte und dem Kopfelement angeordnet sind. Dies erfolgt gegebenenfalls durch direkten Kontakt wie in der ersten Ausführungsform oder durch einen Zwischenring (z.B. einen Ausrichtring) wie in der zweiten Ausführungsform. Dadurch kann die Bewegung in Radialrichtung verhindert werden und der Schwerpunkt und die Drehachse des Wafers während des Schlei fens des Wafers in Übereinstimmung gebracht werden, sodass der Wafer einheitlich geschliffen und die Flachheit des geschliffenen Wafers verbessert werden kann.
In der zweiten Ausführungsform drückt der Ausrichtring darüber hinaus die Schleiffläche und macht sie flach, sodass der Wafer noch einheitlicher geschliffen werden kann.

Claims

Schleifvorrichtung, in der eine Oberfläche eines Wafers (W), der von einer Halteplatte (10) gehalten ist, auf eine Schleiffläche (22) einer Schleifplatte (20) gedrückt wird und in Bezug auf diese relativ bewegt wird, so dass die Oberfläche des Wafers (W) geschliffen wird, umfassend: ein einen konkaven Abschnitt (26) umfassendes Kopfelement (24), in dem die Halteplatte (10), deren Waferhaltefläche (11) in Richtung der Schleiffläche (22) der Schleifplatte (20) gerichtet ist, aufgenommen ist; ein elastisches Bahnelement (38) zum Aufhängen der Halteplatte (10) und zum Vorspannen der Halteplatte (10) in Richtung eines Innenteils des konkaven Abschnitts (26) des Kopfelements (24); und einen Zwischenraum (50) zum Speichern von Druckfluid, welches die Halteplatte (10) in Richtung der Schleifplatte (20) gegen die Elastizität des elastischen Bahnelements (38) drückt, wobei der Zwischenraum (50) zwischen dem elastischen Bahnelement (38) und einer oberen Innenfläche des konkaven Abschnitts (26) des Kopfelements (24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Bahnelement (38) durch ein aus einem Gewebe gebildetes Verstärkungselement (41) verstärkt ist; und eine Vielzahl an kugelförmigen Körpern (9; 9a, 9b) zwischen einer Außenumfangsoberfläche (10a) der Halteplatte (10) und einer Innenumfangsfläche (24a) des konkaven Abschnitts (26) des Kopfelements (24) bereitgestellt ist, so dass eine Bewegung der Halteplatte (10) durch Rollkontakt mit den kugelförmigen Körpern (9; 9a) geführt ist, wobei die kugelförmigen Körper (9) entweder gleichzeitig direkten Punktkontakt mit den beiden Umfangsflächen (10a, 24a) haben oder ein Zwischenring (27) mit einer ersten Vielzahl an kugelförmigen Körpern (9a) zum gleichzeitigen Punktkontakt von gegenüberliegenden Flächen der Halteplatte (10) und des Zwischenrings (27) ausgebildet ist und eine zweite Vielzahl an kugelförmigen Körpern (9b) gleichzeitig Punktkontakt mit gegenüberliegenden Flächen des Zwischenrings (27) und dem Kopfelement (24a) hat.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, worin die kugelförmigen Körper (9) die Oberflächen (10a, 24a) direkt und gleichzeitig berühren.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 2, worin die kugelförmigen Körper (9) einander berühren.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Zwischenring (27) umfasst, der ein Ausrichtring (27) ist, welcher die Halteplatte (10) umschließt und der auf die Schleiffläche (22) der Schleifplatte (20) derart drückt, dass sie flach wird, und im konkaven Abschnitt (26) des Kopfelements (24) aufgenommen ist und worin das elastische Bahnelement (38) sowohl die Halteplatte (10) als auch den Ausrichtring (27) aufhängt und beide in Richtung eines Innenteils des konkaven Abschnitts (26) des Kopfelements (24) vorspannt und worin die Vielzahl an kugelförmigen Körpern (9a, 9b) zwischen einer Außenumfangsfläche (10a) der Halteplatte (10) und einer Innenumfangsfläche (27b) des Ausrichtrings (27) und zwischen einer Außenumfangsfläche (27c) des Ausrichtrings (27) und einer Innenumfangsfläche (24a) des konkaven Abschnitts (26) des Kopfelements (24) bereitgestellt ist, wobei die kugelförmigen Körper (9a, 9b) gleichzeitigen Punktkontakt mit den Umfangsflächen (10a, 24a, 27b, 27c) haben.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 4, worin der Zwischenraum Folgendes umfasst; einen Zwischenraum (50) zum Speichern des Druckfluids, welches die Halteplatte (10) vom konkaven Abschnitt (26) des Kopfelements (24) nach außen drückt; und einen anderen Zwischenraum (43) zum Speichern des Druckfluids, welches den Ausrichtring (27) vom konkaven Abschnitt (26) des Kopfelements nach außen drückt.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, worin die aneinander angrenzend angeordneten, kugelförmigen Körper (9a, 9b) einander berühren.
Schleifvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die kugelförmigen Körper (9; 9a, 9b) auf der Seite der Schleiffläche (22) relativ zum elastischen Bahnelement (38) bereitgestellt sind.
Schleifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die kugelförmigen Körper (9; 9a, 9b) auf der Seite der oberen Innenfläche relativ zum elastischen Bahnelement (38) bereitgestellt sind.