JP5476432B2 - 平坦なワークピースを両面加工する装置、ならびに複数の半導体ウェハを両面で同時に材料切削加工する方法 - Google Patents
平坦なワークピースを両面加工する装置、ならびに複数の半導体ウェハを両面で同時に材料切削加工する方法 Download PDFInfo
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Description
・単結晶半導体ロッドの生成(結晶成長)、
・ロッドを個別のウェハに切断(内部孔鋸または回転鋸)、
・機械的ウェハ加工(ラッピング、研磨)、
・化学的ウェハ加工(アルカリエッチングまたは酸エッチング)、
・化学機械的ウェハ加工:両面仕上げ(DSP)=切削研磨、柔らかな研磨布による片側の無研磨仕上げないし鏡面仕上げ、
・オプションとしてさらなる被覆ステップ(例えばエピタクシー、アニール)。
ピン構成体は外面に周囲を周回する案内部を有する。この案内部はロータディスクの軸方向運動を制限する。これによりロータディスクは実質的にロータディスク面に保持される。ギヤ構成体は相応の案内部を有することができる。この案内部によって、ロータディスクの縁部の運動を一方または両方の軸方向で、すなわち垂直方向で上方および/または下方に制限することができる。
本発明によれば、とりわけ多数のロータディスクを設けることができる。これらのロータディスクはさらに複数の切欠部を複数のワークピースのために有することができる。
ここで概念、ギヤ構成体またはピン構成体は、ピンまたはギヤ自体だけでなく、例えば別個の、しかしこれと結合された構成部材も含む。
しかし、スリーブの外面に別の装置、例えばリングまたは類似のものを配置し、これが案内部を形成することももちろん考えられる。
図中とくに指示しない限り、同じ参照符合が同じ対象を示す。
図3に示されたスリーブ12も同様に実質的に円筒状の切欠部を有し、この切欠部を以てスリーブはピンリング7a,7bのピンに載せることができる。ここでは一方または両方のピンリング7a,7bのすべてのピンまたはいくつかのピンにこのようなスリーブ12を設けることができる。図3に示したスリーブは、その外面に案内部48を有する。この案内部は図示の例では、スリーブ12の周囲に延在するショルダ50によって、スリーブ12の第1の比較的に大きな直径と第2の比較的に小さな直径との間で形成される。ここで案内部48は、このショルダ50により半径方向に延在する案内面52を有する。運転時にロータディスク5の外側歯部は、スリーブ12の比較的に直径の小さい領域に係合する。半径方向の案内面52はロータディスク5の縁部の運動を、図での軸方向の運動が下方に向かって阻止されるように軸方向に制限する。
ワークピースオーバフローのため、ロータディスクも比較的に大きな長さにわたり案内なしで、上側作業ディスクと下側作業ディスクにより形成された作業スリットから突き出てしまう。
図9Aは、下側案内リング13aおよび上側案内リング13bを示す。これらは高さ調整可能な外側ピンリング7aに取り付けられており、内側ピンリング7b(図示せず)も同じ構成である。両方の案内リングは開口部32を形成し、この開口部はロータディスク5の厚さよりもやや広く、有利にはロート状に加工されている。これによりロータディスクは容易に通ることができ、とりわけその外側歯部10が案内開口部32に停滞することはない。本発明の方法を実施するのに適する機械では、ピンリング7aと7bが高さ調整可能である(9)。これによってロータディスク案内部13aと13bは、ロータディスクが作業層の摩耗により位置変化しても、ロータディスクが強制的な湾曲なしで小さな力で案内されるように高さを常に再調整することができる。
図10Aは、周回する溝15を有するピンスリーブ12を示す。溝の谷の直径は、ロータディスク5の外側歯部10の直径に等しい。有利には溝15は外に向かって広がっており(33)、したがってロータディスク5はロール過程中に容易に入ることができる。同様に有利にはピンスリーブ12には複数の溝15が設けられており、使用の結果、摩滅すると溝が交換される。本発明によれば有利には、外側ピンリング7aだけに溝切りされたスリーブ12が設けられている。なぜならここではロータディスク5に作用するトルクが比較的に大きいので、ロータディスク5を外側ピンリング7aおよび内側ピンリング7bから形成されるロール装置に容易に装填し、再び取り出すことができるからである。しかし両方のピンリングに溝切りされたスリーブ12を設けることも有利である。
ロータディスクをワークピースオーバフロー領域で案内するために、溝切りされたピンスリーブまたはピンの形態にある本発明の有利な実施形態では、案内溝は外側歯部の歯面に沿ってだけロータディスクと接触する。したがって溝切りされたピンまたはピンスリーブがロータディスクの被覆部と接触することはない。これにより被覆部は温存され、付加的な摩耗に曝されない。とくに有利にはロータディスクの被覆部は、層硬度が50から90Shore A、とくに有利には60から70Shore Aの熱硬化性ポリウレタン・エラストマーを有する。
従来技術によるPPGによって作製される半導体ウェハは一連の不所望な特性を有する。この不所望な特性は、半導体ウェハの高負荷での適用を妨げる。
これと強固に結合した研磨剤を備える研磨布が使用される。このような研磨布は、US6,007,407AおよびUS5,958,794Aに開示されている。
すでに第一回の走行で、ロータディスクからスリーブの剥離、研磨タイルまたはその一部の剥離によりシリコンウェハの縁部が損傷した。
ここではシリコンウェハに損傷は生じなかったが、外側縁部領域では半導体ウェハがやや粗化された。シリコンウェハの幾何形状は正常であった。
2a 下側作業層支持体
2b 上側作業層支持体
3a 下側作業層
3b 上側作業層
4a 下側作業ディスク
4b 上側作業ディスク
5 ワークピース用の案内ケージ(ロータディスク)
6 ワークピースオーバフロー
7a 外側ピンリング/ギヤホイール
7b 内側ピンリング/ギヤホイール
8 マシンベース
9 ピンリング高さ調整
10 ワークピース案内ケージの外側歯部
11 ピン
12 ピンスリーブ
13a 下側ロータディスク案内部
13b 上側ロータディスク案内部
14a 下側作業層の損耗による厚さ減少
14b 上側作業層の損耗による厚さ減少
15 溝
16 ワークピース案内ケージの制限された歪み
17 案内ケージからのワークピースの突出
18a ワークピースオーバフロー/リング下側で分離された作業層支持体
18b ワークピースオーバフロー/リング上側で分離された作業層支持体
19 案内ケージ支持リングの高さ調整
20 プラスチック成形部(インサート)
21 案内ケージからのワークピースの移動
22 案内ケージからのプラスチック成形部の飛び出し
23 半導体ウェハの破損
24 オーバフローした半導体ウェハの縁部領域
25 半導体ウェハ用の収容開口部
26 案内装置の再調整
27 収容開口部内の半導体ウェハの遊び
28 部分(詳細表示)
29 ロータディスクの摩耗保護層
30 ロータディスクの(スチール)コア
31 支持リング
32 ロータディスク用の案内装置の開口部
33 ロート状の溝開口部
34 ピンスリーブ用のロータディスク案内部内の開口
35 作業層縁部における過度の研磨作用のため厚さの減少した半導体ウェハ
36 半導体ウェハの厚さの僅かな減少
37 加工跡(研磨剤なし:異方性の粗度)
38 ワークピースオーバフロー時に作業層の縁部を越える半導体ウェハの領域
39 高められた粗度
40 縁部領域における半導体ウェハの厚さの局所的減少
41 ワークピース案内ケージの制限されない歪み
42 両面加工機械
43 上側旋回アーム
44 ベース
45 旋回装置
46 回転軸
48 スリーブの案内部
50 スリーブの周囲にあるショルダ
52 案内面
56,58 溝の側面
60 溝エッジの斜面
62 ワークピース
64 作業スリット
Claims (8)
- 複数の半導体ウェハを同時に両面材料切削加工する方法であって、
各半導体ウェハ(1)が、リング状の外側駆動ディスク(7a)およびリング状の内側駆動ディスク(7b)によって回転される複数のロータディスク(5)のうちの一つの溝内で自由運動し、これによりサイクロイド軌道を描き、
一方、半導体ウェハ(1)は、回転する2つのリング状作業ディスク(4a,4b)の間で材料切削加工され、前記作業ディスク(4a,4b)は作業層(3a,3b)を有しており、
前記ロータディスク(5)および/または半導体ウェハ(1)の面(6)の一部は加工中に、前記作業層(3a,3b)により境界を画定された作業スリットを一時的に離れる方法において、
前記2つの作業ディスク(4a,4b)はそれぞれ一つのリング状部材(18a,18b)を有し、
該リング状部材は前記作業層(3a,3b)を含んでおらず、かつ前記ロータディスクおよび/または前記半導体ウェハ(1)が前記作業スリットからオーバフローする際に前記ロータディスクを案内する、ことを特徴とする方法。 - 請求項1記載の方法であって、
材料切削加工時には半導体ウェハ(1)が両面で研磨され、
各作業ディスク(4)は、研磨材料を備える作業層を有する方法。 - 請求項1記載の方法であって、
材料切削加工時には、シリカゾルを含有する分散液を供給して両面つや出し仕上げが行われ、
各作業ディスク(4)は研磨布を作業層(3)として有する方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記作業層(3a,3b)がセットバックされ、
これにより所望のワークピースオーバフロー(6)が達成され、作業層支持体(2a,2b)は作業ディスクの縁部まで、またはこれを越えるまで形成されている方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記リング状部材は、下側リング(18a)と上側リング(18b)を有し、
前記下側リング(18a)が下側の前記作業ディスク(4a)に、前記上側リング(18b)が上側の前記作業ディスク(4b)に取り付けられており、前記リング状部材は作業層を支持しない方法。 - 請求項5記載の方法であって、
前記リング状部材は、さらに内側リングを有し、
前記上側および下側リング(18a,18b)は作業層の外側エッジの外に、前記内側リングは作業層の内側エッジの内側に取り付けられている方法。 - 請求項6記載の方法であって、
前記上側および下側リングと、内側リングとは同じリング幅を有する方法。 - 請求項6記載の方法であって、
前記上側および下側リングの内径は、作業層(3a,3b)を備える作業層支持体(2a,2b)の外径と同じか、またはそれより大きく、
前記内側リングの外径は、作業層(3a,3b)を備える作業層支持体(2a,2b)の内径と同じか、またはそれより小さい方法。
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