KR101124034B1 - 평평한 공작물의 양면 처리 장치 및 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 방법 - Google Patents

평평한 공작물의 양면 처리 장치 및 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 방법 Download PDF

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페터 볼터스 게엠베하
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Abstract

본 발명에 따르면 상부 가공 디스크(4b) 및 하부 가공 디스크(4a)를 포함하는, 평평한 공작물(1)의 양면 처리 장치로서, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 중 적어도 하나는 구동부에 의해 회전식으로 구동 가능하고, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 사이에, 적어도 하나의 피처리 공작물(1)을 위한 적어도 하나의 절결부(25)를 갖는 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)가 배치되는 가공 갭(64)이 형성되며, 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)는 그 둘레에 치형부(10)를 갖고, 이 치형부에 의해 캐리어 디스크는 내측 기어 휠(7b)과 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 중 적어도 하나가 회전식으로 세팅되는 경우에 내측 기어 휠(7b)과 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 상에서 롤링하며, 이들 기어 휠, 즉 핀 링(7a, 7b) 각각은 롤링 중에 캐리어 디스크(5)의 치형부가 맞물리게 되는 복수 개의 기어 구성 또는 핀 구성을 가지며, 핀 구성 중 적어도 하나는 적어도 하나의 축방향으로의 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)의 가장자리의 이동을 한정하는 적어도 하나의 안내부(48)를 갖고, 하나의 안내부(48)는 핀 구성의 제1 대직경과 제2 소직경 사이의 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 견부(肩部)(50)에 의해 형성되며, 다른 안내부(48)는 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 홈(15)의 측면(56, 58)에 의해 형성되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치가 제공된다.
반도체 웨이퍼, 가공 디스크, 캐리어 디스크, 가공 갭, 공작물, 기어 휠, 핀 링

Description

평평한 공작물의 양면 처리 장치 및 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 방법{DEVICE FOR THE DOUBLE-SIDED PROCESSING OF FLAT WORKPIECES AND METHOD FOR THE SIMULTANEOUS DOUBLE-SIDED MATERIAL REMOVAL PROCESSING OF A PLURALITY OF SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 상부 가공 디스크와 하부 가공 디스크를 포함하는, 평평한 공작물의 양면 처리 장치로서, 상부 가공 디스크와 하부 가공 디스크 중 적어도 하나는 구동부에 의해 회전식으로 구동 가능하고, 상부 가공 디스크와 하부 가공 디스크 사이에는, 적어도 하나의 피처리 공작물을 위한 적어도 하나의 절결부를 갖는 적어도 하나의 캐리어 디스크가 배치되는 가공 갭이 형성되며, 적어도 하나의 캐리어 디스크는 그 둘레에 치형부(齒形部)를 갖고, 내측 기어 휠과 외측 기어 휠 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 중 적어도 하나가 회전하도록 세팅되는 경우에 이 치형부에 의해 캐리어 디스크는 내측 기어 휠과 외측 기어 휠 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 상에서 롤링하며, 기어 휠 또는 핀 링 각각은 롤링중에 캐리어 디스크의 치형부가 맞물리게 되는 복수 개의 기어 구성 또는 핀 구성을 갖는 것인 양면 처리 장치에 관한 것이다.
이러한 타입의 장치에 있어서, 평평한 공작물, 예컨대 반도체 웨이퍼가 재료 제거 처리, 예컨대 호닝(honing), 래핑(lapping), 연마(polishing) 또는 연삭(grinding)의 대상이 될 수 있다. 이러한 목적으로, 공작물은 가공 갭에서 회전식으로 안내되는 캐리어 디스크에 있는 절결부에서 부동(浮動)식으로 유지되고, 양면이 동시에 처리된다. 이 경우, 공작물은 가공 갭에서 사이클로이드(cycloid) 동작을 이룬다. 그러한 장치에 있어서, 평평한 공작물은 고도로 정밀한 방식으로 양면이 처리될 수 있다.
캐리어 디스크의 외측 치형부와 기어 휠의 치형부 또는 핀 링의 핀 간의 접촉으로 인해 기어 또는 핀이 마모된다. 따라서, DE 295 20 741 U1으로부터 핀 링을 위해 핀 링의 핀 상에 슬리브- 캐리어 디스크와 맞물리게 됨 -를 회전식으로 장착하는 것이 공지되어 있다. 이러한 타입의 실시예의 경우, 캐리어 디스크의 치형부와 핀 사이에서 더 이상 마찰 응력이 발생하지 않는다. 오히려, 그러한 접촉은 슬리브와 핀 상에서 발생한다. 그러나, 슬리브는 훨씬 긴 거리에 걸쳐 핀 상에서 지지되기 때문에, 이에 상응하게 표면 부하와, 이에 따라 가능한 마모가 보다 적다. 또한, 슬리브는 마모가 일어난 경우에 간단한 방식으로 교체될 수 있다. 이와 달리, 핀을 교체하는 것은 비교적 복잡하다. 그러한 슬리브의 다른 구성이 DE 101 59 848 B1과 DE 102 18 483 B4에 의해 개시되어 있다. EP 0 787 562 B1에는 플라스틱재로 이루어진 슬리브가 개시되어 있다.
공지의 장치의 경우에, 한가지 문제점은 기어 또는 핀과 슬리브의 접촉으로 인한 캐리어 디스크의 부하에 의해 캐리어 디스크의 치형부가 상방 또는 하방으로 굴곡될 수 있고, 이것은 정기적으로 공작물, 그리고 또한 가공 디스크 또는 가공 디스크의 가공층에 손상을 초래한다. 이것은, 낮은 강도로 인해 플라스틱 캐리어 디스크- 그렇지 않은 경우에 요망됨 -의 경우에 특히 중요하다. 더욱이, 공지의 장치의 경우에 캐리어 디스크의 조기 마모가 일어나 수 있다. 이는 캐리어 디스크가 기어 휠 또는 핀 링의 구역에 부분적으로 가공 갭을 빠져나가기 때문인데, 이로 인해 캐리어 디스크는 이 가공 갭에 의한 기어 휠 구역에서 안내가 부족하여 바람직하지 않은 수직 이동을 행할 수 있다. 캐리어 디스크의 이 부분이 가공 갭에 재진입할 때, 상기 수직 이동은 캐리어 디스크면과 가공 디스크 또는 가공 디스크의 가공층의 에지 간의 바람직하지 않은 접촉을 초래하고, 그 결과 강력한 캐리어 디스크면의 마모가 발생한다.
본 발명은 또한 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 방법으로서, 각각의 반도체 웨이퍼는 환형 외측 기어 휠 또는 핀 링과 환형 내측 기어 휠 또는 핀 링에 의해 회전하도록 세팅되는 복수 개의 캐리어 디스크 중 하나의 캐리어 디스크에 있는 리세스에 자유롭게 이동하도록 놓이고, 이에 따라 사이클로이드 경로 곡선으로 이동됨과 동시에, 반도체 웨이퍼는 2개의 회전 환형 가공 디스크 사이에서 재료를 제거하도록 처리되며, 캐리어 디스크 및/또는 반도체 웨이퍼는 처리중에 그 표면의 일부가 가공 디스크에 의해 경계가 정해지는 가공 갭을 일시적으로 빠져나가는 것인 재료 제거 방법에 관한 것이다.
전자 장치, 마이크로 전자 장치 및 마이크로 전자 기계 장치에 있어서, 전체적 및 국부적 평탄도, 국부적 단면(單面) 기준 평탄도[나노토폴로 지(nanotopology)], 조도(粗度) 및 청정도(cleanness)에 관한 엄격한 요건을 갖는 반도체 웨이퍼가 시작 재료(기판)로 사용된다. 반도체 웨이퍼는 반도체 재료, 특히 갈륨 비소와 같은 화합물 반도체 또는 실리콘과 게르마늄과 같은 원소 반도체로 이루어진 웨이퍼이다.
종래 기술에 따르면, 반도체 웨이퍼는 복수의 연속 처리 단계로 제조된다. 일반적으로 다음 제조 순서가 사용된다.
- 단결정 반도체 로드 제조(결정 성장),
- 반도체 로드를 개별 웨이퍼로 절단[내부 정공 또는 와이어 소잉(sawing)],
- 기계적으로 웨이퍼 준비(래핑, 연삭),
- 화학적으로 웨이퍼 준비(알칼리 또는 산 에칭),
- 화학 기계적으로 웨이퍼 준비: 양면 연마(Double-Sided Polishing; DSP) = 원료 연마, 연성 연마 패드에 의한 단면 헤이즈 프리(haze-free) 또는 경면 연마(CMP),
- 선택적인 추가의 코팅 단계(예컨대, 에피택시, 어닐링).
반도체 웨이퍼의 기계적 처리는 주로 결정 손상면 층 제거와 이전 절삭 과정에 의해 야기된 처리 흔적(소잉 컷, 파인 자국)뿐만 아니라 반도체 웨이퍼의 전체적인 평탄화, 또한 반도체 웨이퍼의 두께 교정에 적합하다.
종래 기술에 공지되어 있는 기계적인 웨이퍼 준비 방법으로는 연삭 결합제를 함유하는 컵형 연삭 디스크에 의한 단면 연삭(Single-sided Grinding; SSG), 2개의 컵형 연삭 디스크 사이에서의 반도체 웨이퍼의 양면 함께 동시 연삭["이중 디스크 연삭(Double-Disc Grinding)", DDG], 및 자유 연삭제 슬러리를 공급하는 동안의 2개의 환형 가공 디스크 사이에서 복수 개의 반도체 웨이퍼의 양면 동시에 래핑(양면 동시 래핑, "래핑")이 있다.
DE 103 44 602 A1과 DE 10 2006 032 455 A1에는 래핑의 과정과 유사한 이동 과정을 이용하지만, 가공 디스크에 도포되는 가공층("막", "패드")에 확고하게 결합되는 연삭제의 사용에 의해 특징 지워지는 복수 개의 반도체 웨이퍼의 양면을 함께 동시 연삭하는 방법이 개시되어 있다. 그러한 방법은 "래핑 운동학에 의한 정밀 연삭(fine grinding with lapping kinematics)" 또는 "유성형 패드 연삭(Planetary Pad Grinding; PPG)"이라고 한다.
PPG에 사용되는, 2개의 가공 디스크 상에 접착식으로 접합되는 가공층이, 예컨대 US 6,007,407 A 및 US 6,599,177 B2에 설명되어 있다. 처리중에, 반도체 웨이퍼는 반도체 웨이퍼를 수용하기 위한 대응 개구를 갖는 얇은 안내 케이지, 소위 캐리어 디스크에 배치된다. 캐리어 디스크는 내측 기어 휠 및 외측 기어 휠을 포함하는 롤링 장치에 맞물리는 외측 치형부를 갖고, 이 외측 치형부에 의해 상부 가공 디스크와 하부 가공 디스크 사이에 형성된 가공 갭에서 이동된다.
PPG 방법을 실행하는 능력은 결정적으로 캐리어 디스크와 롤링 이동중에 이 캐리어 디스크의 안내 특성에 의해 정해진다.
반도체 웨이퍼는 처리중에 일시적으로 그 표면의 일부가 가공 갭을 빠져나가야 한다. 이와 같이 가공 갭에서 공작물 영역의 일부가 일시적으로 돌출하는 것은 "공작물 편위(偏位)"라고 칭하겠다. 후자는 툴의 모든 구역이 균일하게 사용되고 균일하게 마모되어 형상을 보존하고, "볼링(balling)"(반도체 웨이퍼의 가장자리를 향한 두께 감소) 없이 소망하는 면 평행 형상이 반도체 웨이퍼에 부여되는 것을 보장한다. 이와 유사하게, 자유 래핑 연마재를 사용하는 래핑에 대해서도 동일한 것이 적용된다.
그러나, 예컨대 DE 103 44 602 A1 및 DE 10 2006 032 455 A1에 설명되어 있는, 종래 기술에 공지된 PPG 연삭법은 이러한 점에 있어서 불리하다. 종래 기술로부터 공지되어 있는 방법의 경우, 최외측 가장자리 구역까지 충분한 평탄도를 갖는 반도체 웨이퍼- 특별히 요구되는 어플리케이션과 차세대 기술에 적절함 -를 제공하는 것이 불가능하다.
명확히 말하자면, 캐리어 디스크는 강력한 굴곡으로 인해 롤링 장치에서 해제될 때까지 그 중심 위치로부터 수직으로 변위되기 쉬운 것으로 확인되었다. 이것은 제거율이 높고 바람직하지 않게 선택된 처리 운동학의 경우에서와 같이 특히 고도로, 즉 심하게 교호하는 처리력이 캐리어 디스크 상에 작용하는 경우 또는 연삭 패드에 매우 미세한 연마재를 이용하는 경우에 일어날 것으로 예상된다.
캐리어 디스크의 변위는 캐리어 디스크가 단지 얇은 총 두께(기껏해야 처리할 반도체 웨이퍼의 최종 두께보다 약간 더 두꺼움)를 갖고, 이에 따라 굴곡에 대한 단지 제한된 강도를 갖기 때문에 증대된다. 또한, 캐리어 디스크는 통상적으로, 보호층이 마련되는 강제(鋼製) 코어로 형성된다. 강제 코어와, 바람직하게는 PPG에서 사용되는 연마재, 즉 다이아몬드의 직접 접촉은 철에서의 탄소의 높은 고용성으로 인해 다이아몬드 입자의 마이크로 에지의 마모를 초래하고, 따라서 사용 되는 가공층의 절단 예리함(cutting acuity)의 급속한 손실을 초래한다.
불안정한 공정 운영에 수반되는, 가공층의 높은 마모와 관련된 빈번한 샤프닝(sharpening)은 또한, 이에 의해 처리되는 반도체 웨이퍼의 특성을 손상시킬 것이고, 따라서 PPG 방법의 사용은 비경제적일뿐만 아니라, 심지어는 차세대 기술에 있어서도 실행 불가능할 것이다.
알려진 바와 같이, 캐리어 디스크의 강제 코어에 도포되는 보호층은 마모된다. 따라서, 보호층은 "캐리어 디스크"에 의해 구성되는 소모품의 경제적인 수명을 허용하기 위해 가능한 한 큰 이용 가능한 두께를 가져야 한다. 보호층은 또한 가공층과 캐리어 디스크 사이에서 낮은 슬라이딩 마찰력을 얻기 위해 요구된다. 적절한 보호층은, 예컨대 폴리우레탄으로 구성된다. 보호층은 통상적으로 연성이며, 따라서 캐리어 디스크의 강성에 기여하지 않는다. 따라서, 남아 있는 강제 코어는 PPG에 의해 처리한 후의 반도체 웨이퍼의 목표 두께보다 훨씬 얇다.
PPG에 의해 처리한 후에 직경이 300 mm인 반도체 웨이퍼의 목표 두께가, 예컨대 825 ㎛이고, 사용되는 캐리어 디스크의 총 두께가 800 ㎛이면, 이 캐리어 디스크의 총 두께 800 ㎛ 중 500 내지 600 ㎛는 강성을 제공하는 강제 코어에 대해 주어지며, 100 내지 150 ㎛는 양면 각각의 내마모성 코팅에 대해 주어진다.
비교하자면, 이와 마찬가지로 PPG에 의해 처리한 후의 반도체 웨이퍼의 목표 두께가 825 ㎛이면, 래핑을 위해 사용되는 캐리어 디스크는 전체가 강성 제공 강으로 구성되고, 두께가 800 ㎛이다.
동일한 재료와 동일한 형상 및 구성의 경우에 플레이트의 굴곡은 그 두께의 세제곱으로 변하는 것으로 알려져 있기 때문에, 강제 코어의 두께가 500 ㎛인 캐리어 디스크는 PPG 동안에, 래핑 동안의 두께가 800 ㎛인 캐리어 디스크의 굴곡의 대략 4배만큼 굴곡된다.
강제 코어의 두께가 600 ㎛인 캐리어 디스크의 경우, PPG 동안의 굴곡 역시 래핑 동안의 두께가 800 ㎛인 캐리어 디스크의 굴곡의 2.4배이다.
가공 갭에서, 캐리어 디스크의 평면 세팅으로부터의 최대 편차는 캐리어 디스크의 두께와 반도체 웨이퍼의 일시적인 두께의 차에 의해 제한된다. 이것은 통상적으로 최대 100 ㎛이다. 캐리어 디스크가 환형 가공 갭으로부터 내측 방향 및 외측 방향으로 돌출하고, 내측 핀 링 및 외측 핀 링을 포함하는 롤링 장치에 맞물리는 경우에는 언제나, 종래 기술의 PPG 방법에서는 캐리어 디스크의 가능한 굴곡은 제한하는 어떠한 조치도 실시되지 않는다. 요구되는 공작물 편위으로 인해, 이러한 안내되지 않는 구역은 매우 크다.
캐리어 디스크의 굴곡은 반도체 웨이퍼와 캐리어 디스크에 대하여 다음의 단점을 초래하고, 이에 따라 불안정하고 위험한 전체 과정을 초래한다.
a) 반도체 웨이퍼는 항시 캐리어 디스크의 수용 개구로부터 부분적으로 연장되고, 가공 갭에 재진입할 때 캐리어 디스크의 수용 개구로 다시 강제된다. 이것은 또한 반도체 웨이퍼를 굴곡시키고 반도체 웨이퍼를 연삭 패드의 외측 에지나 내측 외지로 가압한다. 이것은 증가된 연삭 효과로 인한 가장자리 영역에서의 국부적인 스크래치와 기하학적 결함의 형성을 초래할 수 있다.
b) 굴곡된 캐리어 디스크 내외로의 반도체 웨이퍼의 연속 삽입 및 추출은 일 반적으로 연성 플라스틱으로 제조되는 인서트로 라이닝(lining)되는 캐리어 디스크의 수용 개구를 조면화한다. 때때로, 수용 개구의 라이닝은 캐리어 디스크에서 파괴될 수도 있다. 임의의 경우, 사용되는 캐리어 디스크의 서비스 수명은 불리한 영향을 받을 수 있다.
c) 캐리어 디스크에 있는 수용 개구의 조면화된 라이닝은 수용 개구 내에서의 반도체 웨이퍼의 소망하는 자유 회전에 제동을 걸거나 이 자유 회전을 중단시킨다. 이것은 전체 평탄도[예컨대, TTV(Total Thickness Variance) = 총두께 변화]와 국부적 평탄도[나노토포그래피(nanotopography)]에 관하여 반도체 웨이퍼의 평탄도 결함을 초래할 수 있다.
d) 편위된 상태로 굴곡된 캐리어 디스크는 가공 갭에 재진입할 때, 연삭체, 특히 환형 가공층의 외측 에지와 내측 에지 상에 큰 힘을 인가한다. 이에 의해, 가공층이 손상될 수 있다. 전체 연삭체("타일")은 파괴될 수도 있고, 적어도 일부가 변위될 수도 있다. 이러한 파편이 반도체 웨이퍼와 가공층 사이에 진입하는 경우, 높은 점부하로 인해 반도체 웨이퍼가 파손될 수 있다.
e) 가공층의 에지 위를 지나가는 지점에 있는 보호층의 점부하가 증가된 캐리어 디스크의 굴곡은 매우 증가된 국부적인 마모를 초래한다. 이것은 캐리어 디스크의 수명을 현저히 제한하고 상기 방법을 비경제적이게 한다. 보호층의 증가된 마모는 또한 가공층이 무뎌지게 한다.
이것은 시간과 재료를 소모하는 빈번한 리샤프닝(resharpening) 과정을 필요로 하고, 이에 따라 상기 방법의 경제적 실행 가능성에 불리하다. 또한, 상기 빈 번한 리샤프닝 과정으로 인한 중단은, 이에 따라 처리되는 반도체 웨이퍼의 특성에 악영향을 미친다.
JP 11254303 A2에는 원추형 또는 웨지 형상으로 수렴되고 래핑 머신의 외측 기어 휠의 내측 가장자리에 배치되는 2개의 상부 스페이서 및 하부 스페이서로 구성되는, 캐리어 디스크를 안내하는 장치가 개시되어 있다. 얇은 캐리어 디스크의 변형은 그러한 장치에 의해 방지할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 게다가 유리 기판의 처리에 관한, 상기 일본 특허에서 설명한 래핑 머신의 수정은 많은 단점을 갖고, 공작물이 편위되는 래핑과 PPG 연삭 방법을 실시하기에는 부적절하다.
슬러리에 있는 자유 절삭 연마재를 이용한 래핑과, 연삭 패드에 견고히 결합된 연마재를 이용한 PPG 연삭 양자의 경우, 가공층(주조 금속 래핑 플레이트 또는 연삭 패드)은 지속적으로 마모된다. 래핑 플레이트 또는 연삭 패드의 높이는 연속적으로 감소되고, 캐리어 디스크가 래핑 플레이트들 또는 연삭 패드들 사이에 형성된 가공 갭에서 이동하는 평면의 위치는 점차 변위된다.
증가하는 가공층의 마모와 캐리어 디스크의 이동면의 변위와 관련하여, JP 11254303 A2에 개시되어 있는 강제 안내 장치(forcible quiding device)는 캐리어 디스크의 치형 외측 구역이 점점 상이한 평면에서 롤링하는 것을 억제한다. 이것은 외측 치형 휠에 견고하게 나사 결합된 웨지형 안내 블럭이 캐리어 디스크를 더 굴곡시키고, 불리한 가공 디스크의 마모가 증가하는 것을 의미한다.
다른 단점은 캐리어 디스크를 변경- 때때로 필요함 -하기 전에 안내 블럭을 나사 결합 해제해야 한다는 점이다. 이것은 추가 경비를 발생시킨다.
PPG 연삭 방법에서, 통상적으로 코팅을 갖는 캐리어 디스크가 사용되는데, 이 코팅은 캐리어 디스크의 강성 부여 코어와 연삭 패드의 연마재(예컨대, 다이아몬드)의 직접 접촉을 방지하기 위해 필요하다. JP 11254303 A2에 설명되어 있는 스페이서는 그 구성으로 인해 캐리어 디스크와 약간 맞물리고, 각 경우에 이 캐리어 디스크의 가장자리 구역에서 캐리어 디스크의 코팅을 지나간다. 캐리어 디스크의 안내중에 발생하는 수직 방향 구속력으로 인해, 이에 따라 JP 11254303 A2에 따른 장치가 채용될 때 캐리어 디스크의 코팅은 안내 구역이 매우 높은 마모에 노출된다. 이에 따라, PPG 방법에 관하여 JP 11254303 A2에 제시한 해결책을 이용하는 것의 다른 단점은 안내 링이 캐리어 디스크와 약간만 맞물리고, 이에 따라 캐리어 디스크 코팅(예컨대, 폴리우레탄)을 손상시킬 수 있다는 것이다.
따라서, 종래 기술에는 캐리어 디스크가 공작물 편위 구역에서 굴곡된다는 문제에 대한 어떠한 만족스러운 해결책도 공지되어 있지 않다.
본 발명의 목적은 캐리어 디스크 및 공작물(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 마모와 손상 위험을 최소화할 수 있는 적절한 장치와, 또한 캐리어 디스크가 공작물 편위 구역에서 이동면 외측으로 굴곡되는 것을 방지하는, 복수 개의 반도체 웨이퍼의 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 우선, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a)를 포함하는, 평평한 공작물(1)의 양면 처리 장치로서, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 중 적어도 하나는 구동부에 의해 회전식으로 구동 가능하고, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 사이에, 적어도 하나의 피처리 공작물(1)을 위한 적어도 하나의 절결부(25)를 갖는 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)가 배치되는 가공 갭(64)이 형성되며, 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)는 그 둘레에 치형부(10)를 갖고, 이 치형부에 의해 캐리어 디스크는 내측 기어 휠(7b)과 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 중 적어도 하나가 회전식으로 세팅되는 경우에 내측 기어(7b)와 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 상에서 롤링하며, 이들 기어 휠 또는 핀 링(7a, 7b) 각각은 롤링 중에 캐리어 디스크(5)의 치형부가 맞물리게 되는 복수 개의 기어 구성 또는 핀 구성을 가지며, 핀 구성 중 적어도 하나는 적어도 하나의 축방향으로의 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)의 가장자리의 이동을 제한하는 적어도 하나의 안내부(48)를 갖고, 하나의 안내부(48)는 핀 구성의 제1 대직경과 제2 소직경 사이의 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 견부(肩部)(50)에 의해 형성되며, 다른 안내부(48)는 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 홈(15)의 측면(56, 58)에 의해 형성되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치에 의해 이러한 목적을 달성한다.
견부는 특히 핀 구성 또는 슬리브의 종축 각각에 대해 수직일 수 있다. 견부는 경사면에 의해서도 형성될 수 있다. 홈 역시 핀 구성 또는 슬리브의 종축 각각에 대해 수직일 수 있다. 홈은 정사각형 단면을 가질 수 있다. 이에 따라, 캐리어 디스크의 에지가 홈의 측면에 의해 안내되고, 따라서 축방향으로의 캐리어 디스크의 이동이 양면에서 한정된다. 견부와 홈의 조합은 두께가 매우 상이한 캐리어가 사용될 수 있기 때문에 장치의 이용의 유연성을 증가시키고, 한가지 타입의 캐리어는 홈에서 안내되고, 가능한 한 매우 두꺼운 다른 타입의 캐리어는 견부에 의해 안내된다.
본 발명에 따른 기어 구성 또는 핀 구성은 길이 방향(또는 축방향)으로 그 외측 둘레에 걸쳐 상이한 직경을 가질 수 있다.
핀 구성 각각은 거의 원통 형태를 가질 수 있다.
핀 구성은, 예컨대 그 둘레 주위에서 연장되는 외면 상에 캐리어 디스크 가장자리의 축방향 이동을 한정하는 안내부를 갖고, 그 결과 후자는 거의 캐리어 디스크 평면에 유지된다. 기어 구성은 대응하는 안내부를 가질 수 있다. 안내부는 한쪽 축방향 또는 양쪽 축방향, 즉 예컨대 수직 상방 및/또는 하방으로의 캐리어 디스크 가장자리의 이동을 한정할 수 있다.
또한, 상기 한정은 적어도 한쪽 축방향으로의 이동을 완전히 방지할 수도 있고, 여전히 약간의 이동을 허용할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 구체적으로는 가공 갭 외측에서의 캐리어 디스크의 바람직하지 않은 수직 이동이 안내부에 의해 대폭 방지된다. 캐리어 디스크와 피처리 공작물에 대한 손상 위험이 최소화된다.
상기 양면 처리 장치에 의해 양면이 동시 처리되는 공작물은, 예컨대 반도체 웨이퍼일 수 있다.
재료 제거 처리, 예컨대 연삭, 래핑, 연마 또는 호닝은 본 발명에 따른 양면 처리 장치에 의해 실시될 수 있다.
이러한 목적으로, 가공 디스크는 적절한 가공층을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 복수 개의 캐리어 디스크가 마련될 수 있다. 또한, 캐리어 디스크는 복수 개의 공작물을 위한 복수 개의 절결부를 가질 수 있다.
캐리어 디스크에 유지되는 공작물은 가공 갭에서 사이클로이드 경로를 따라 이동한다.
각각의 핀 구성은 본 발명에 따른 안내부를 가질 수 있다. 그러나, 핀 구성 중 적어도 몇몇에 안내부를 마련하는 것을 고려할 수도 있다.
기어 구성 또는 핀 구성은 하나의 부품 또는 복수의 부품으로 구현될 수 있다.
대체로, 핀 구성이 각 경우에 단지 하나의 핀으로 구성되는 것을 고려할 수 있으며, 핀의 외면 자체에 안내부가 형성된다.
그러나, 핀 구성이 복수 개의 부품으로 구성되는 것 역시 고려할 수 있다.
따라서, 이 경우에는 익스프레션 기어(expression gear) 구성 또는 핀 구성이 핀 또는 기어 자체뿐만 아니라, 예컨대 별도의- 그러나 서로 연결되어 있는 - 구성품도 포함한다.
이와 마찬가지로, 적어도 하나의 기어 구성 또는 핀 구성이 안내부를 갖는다는 특징은 또한, 예컨대 인접한 핀들 또는 기어들 사이에 안내부를 마련하는 것을 포함하며, 상기 안내부는 핀 또는 기어에 연결되거나 연결되지 않는다.
다른 실시예에 따르면, 핀 구성의 대직경부에 적어도 하나의 홈이 형성된다.
또한, 핀 구성의 소직경부는 임의의 직경 확대없이 견부에서부터 시작되어 핀 구성의 자유 단부에서 종결될 수 있다.
핀 링 중 적어도 하나의 핀 링의 핀 구성이 각 경우에 핀과 이 핀 상에 회전식으로 장착되는 슬리브로 형성되는 것이 더 바람직하며, 슬리브 중 적어도 하나, 특히 슬리부 모두가, 예컨대 그 외측 둘레에 안내부를 갖는다.
하나의 부품 또는 복수의 부품으로 구현될 수 있는 슬리브는 회전식으로 핀 상에 직접 배치될 수도 있고, 예컨대 슬라이딩 베어링으로서의 역할을 하는 내측 케이싱에 의해 핀 상에 배치될 수도 있다.
안내부는 슬리브 자체에 포함될 수 있다.
그러나, 슬리브의 외면 상에, 다른 장치, 예컨대 또한 안내부를 형성하는 링 등을 배치하는 것 역시 고려할 수 있음은 물론이다.
슬리브의 사용을 통해, 캐리어 디스크와 핀 링의 마모가 그 자체로 공지되어 있는 방식으로 감소될 수 있다.
이와 동시에, 캐리어 디스크의 마모 및 손상 위험은 슬리브 중 적어도 하나에 형성된 안내부에 의해 더욱 최소화된다.
슬리브는 특히 내측 핀 링과 외측 핀 링, 또는 이들 핀 링 중 단지 하나에만 마련될 수 있다.
슬리브는 또한, 예컨대 강제(鋼製) 재료(예컨대 경화 강제 재료, 구체적으로는 고급 강제 재료)로 구성될 수 있다. 그러한 재료는 특히 내마모성이 있다.
그러나, 상이한 재료, 예컨대 플라스틱 재료로 슬리브를 제조하는 것 역시 고려할 수 있다. 플라스틱을 선택하는 것에 의해 금속 마모가 방지된다.
일구성에 따르면, 안내부 중 적어도 하나는 적어도 하나의 반경 방향 연장 안내면을 가질 수 있다. 안내면은 반경 방향면, 즉 구체적으로 말하자면 수평면에서 연장된다. 또한, 캐리어 디스크는 처리중에 반경 방향 안내면 상에 지지되고, 이에 따라 캐리어 디스크 가장자리의 이동은 적어도 한쪽 축방향으로 한정된다.
또한, 적어도 하나의 핀 구성 또는 슬리브는 서로 축방향으로 이격되어 있고, 핀 구성 또는 슬리브의 둘레 주위에서 연장되며, 각 경우에 그 측면이 적어도 하나의 캐리어 디스크 가장자리의 축방향 이동을 한정하는 복수 개의 홈을 가질 수 있다.
따라서, 홈은 핀 구성 또는 슬리브의 종축에 대해 수직으로 연장될 수 있다.
홈은 또한 상이한 폭을 가질 수 있다. 이 경우, 홈의 폭은 각 경우에 안내되도록 되어 있는 캐리어 디스크의 두께에 맞춰질 수 있다. 이러한 방식으로, 핀 구성의 적절한 높이 조정에 의해, 상이한 두께의 캐리어 디스크가 동일한 핀 구성 또는 슬리브에 의해 안내될 수 있다. 이것은 장치의 유연성을 증대시킨다.
본 발명에 따른 반경 방향 안내면, 견부 및/또는 홈이 임의의 소망하는 방식으로 서로 조합될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
이에 따라, 예로서 핀 구성 또는 슬리브 각각은 적어도 하나의 그러한 견부 및/또는 적어도 하나의 그러한 안내면 및/또는 하나 또는 복수 개의 그러한 홈을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 장치의 이용 범위가 확대된다. 그래서, 특히 두께가 매우 상이한 공작물도 동일한 핀 구성에 의해 안내할 수 있다.
다른 구성에 따르면, 적어도 하나의 홈은 안내되는 적어도 하나의 캐리어 디스크의 두께보다 0.1 mm 내지 0.5 mm만큼 큰 폭을 가질 수 있다. 이것은 홈 개구에 캐리어 디스크를 위한 소량의 유극을 제공하여, 마모를 감소시킨다.
다른 구성에 따르면, 적어도 하나의 안내면 또는 적어도 하나의 견부 또는 적어도 하나의 홈은 적어도 하나의 둘레 사면(斜面)을 가질 수 있다. 그러한 사면으로 인해 안내부, 예컨대 홈으로의 캐리어 디스크의 진입이 용이해지고, 이에 따라 마모가 감소된다. 이에 의해, 캐리어 디스크와 공작물에 대한 손상 위험이 감소된다.
사면은 견부의 에지 또는 홈 개구의 한쪽 에지나 양쪽 에지에 핀 구성 또는 슬리브 둘레 주위에서 연장되게 형성될 수 있다.
사실상 사면은 안내면에 대해, 또는 견부에 대해, 또는 홈에 대해 10°내지 45°의 개방각을 갖는 것이 매우 적절한 것으로 입증되었다.
사면을 마련하는 것에 대한 대안으로서, 동일한 목적으로 적어도 하나의 안내면, 또는 적어도 하나의 견부, 또는 적어도 하나의 홈이 적어도 하나의 원형 에지를 갖도록 마련될 수도 있다. 따라서, 홈의 경우에는 이에 대응하게 홈 개구의 양쪽 에지가 둥글려지는 것이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따른 캐리어 디스크의 경우에 손상 위험이 최소화된다는 사실로 인해, 다른 구성에 따르면 유리하게는 비금속 재료, 구체적으로는 플라스틱으로 상기 캐리어 디스크를 제조하는 것이 가능하다. 종래 기술에서는, 캐리어 디스크의 손상 위험으로 인해 그러한 비금속 캐리어 디스크는 실제적으로 불가능하다.
다른 구성에 따르면, 기어 휠 또는 핀 링은 높이 조정 마운트에 의해 장착될 수 있으며, 이 마운트를 위해 리프팅 장치가 마련된다. 따라서, 기어 휠 또는 핀 링의 높이, 그리고 이에 따라 그 기어 구성 또는 핀 구성의 높이는 변할 수 있다. 기어 또는 핀 또는 슬리브가, 예컨대 축방향으로 이격되어 있는 복수 개의 안내부, 예컨대 두께가 상이한 홈 및/또는 견부를 갖는 경우, 높이 세팅에 의해 기어 휠 또는 핀 링을 두께가 상이한 대응하는 캐리어 디스크에 세팅하는 것이 가능하다.
상기 목적은 또한, 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 본 발명에 따른 제1 방법으로서, 각각의 반도체 웨이퍼(1)가 환형 외측 구동 휠(7a)과 환형 내측 구동 휠(7b)에 의해 회전식으로 세팅되는 복수 개의 캐리어 디스크(5) 중 하나의 캐리어 디스크의 리세스에 자유롭게 이동하도록 놓이고, 이에 따라 사이클로이드 경로 곡선으로 이동하는 동안, 반도체 웨이퍼(1)는 2개의 회전 환형 가공 디스크(4a, 4b) 사이에서 재료를 제거하도록 처리되고, 캐리어 디스 크(5) 및/또는 반도체 웨이퍼(1)는 처리중에 그 표면(6)의 일부가 가공 디스크(4a, 4b)에 의해 경계가 정해지는 가공 갭을 일시적으로 빠져나오며, 캐리어 디스크(5)는, 기본적으로 이동면에서 안내되는 캐리어 디스크에 의한 가공 갭의 중간면과 동일 평면으로 연장되는 이동면에서 안내되고, 캐리어 디스크 및/또는 반도체 웨이퍼 영역의 일부가 가공 갭에서 편위되는 동안 핀(11) 상에 장착되고 2개의 기어 휠(7a 또는 7b) 중 적어도 하나에 설치되는 복수 개의 홈이 형성된 슬리브(12)의 홈(15)에서 안내되는 것인 제1 방법에 의해 달성된다.
더욱이, 상기 목적은 또한 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 본 발명에 따른 제2 방법으로서, 각각의 반도체 웨이퍼(1)가 환형 외측 구동 휠(7a)과 환형 내측 구동 휠(7b)에 의해 회전식으로 세팅되는 복수 개의 캐리어 디스크(5) 중 하나의 캐리어 디스크의 리세스에 자유롭게 이동하게 놓이고, 이에 따라 사이클로이드 패스 경로로 이동되는 동안, 반도체 웨이퍼(1)는 가공층(3a, 3b)을 포함하는 2개의 회전 환형 가공 디스크(4a, 4b) 사이의 재료를 제거하도록 처리되며, 캐리어 디스크(5) 및/또는 반도체 웨이퍼(1)는 처리중에 그 표면(6)의 일부가 가공 디스크(4a, 4b)에 의해 경계가 정해지는 가공 갭을 일시적으로 빠져나가고, 캐리어 디스크(5)는, 기본적으로 환형 구역(18a, 18b)을 각각 포함하는 2개의 가공 디스크(4a, 4b)에 의한 가공 갭의 중간면과 동일 평면으로 연장되는 이동면에서 안내되고, 환형 구역은 가공층(3a, 3b)을 포함하지 않으며, 캐리어 디스크(5) 및/또는 반도체 웨이퍼(1)가 가공 갭으로부터 편위되는 동안에 캐리어 디스크의 안내를 보장하는 것인 제2 방법에 의해서도 달성된다.
청구되는 제1 방법과 제2 방법은 바람직하게는, 각각의 가공 디스크가 연마재로 이루어진 가공층을 포함하는, 반도체 웨이퍼의 양면 연삭을 포함한다(특히 PPG 방법).
본 발명에 따른 제1 방법에서는, 마찬가지로 연마재를 함유하는 현탁액을 공급하는 동안에 반도체 웨이퍼의 양면을 래핑하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 본 발명에 따른 제1 방법과 제2 방법은 실리카 졸을 함유하는 분산제를 공급하는 동안의 양면 연마를 포함할 수도 있으며, 각 경우에 가공 디스크는 가공층으로서 연마 패드를 포함한다. 사실상, 양면 연마에서는 어떠한 공작물 편위도 일어나지 않는다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 제1 방법에 의한 캐리어 디스크 안내가 DSP의 경우에도 유리하도록 DSP에서도 캐리어 디스크가 가공 갭에서 빠져나온다.
본 발명에 따른 장치와 방법을 사용함으로써, 캐리어 디스크 및 공작물(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 마모와 손상이 최소화되고, 또한 캐리어 디스크가 공작물 편위 구역에서 이동면 외측으로 굴곡되는 것이 방지된다.
아래에서는 도 1 내지 도 14를 참고하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
달리 지적하지 않는다면, 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 대상을 나타낸다.
도 1에는 평평한 공작물의 양면 처리를 위한 본 발명에 따른 장치의 기본 구 성이 도시되어 있다.
도 1의 예에는 유성 운동학(planetary kinematics)을 이용하는 양면 처리 장치(42)가 예시되어 있다. 양면 처리 장치(42)는 저부 베이스(44)에 장착된 피봇팅 장치(45)에 의해 수직축을 중심으로 피봇할 수 있는 상부 피봇팅 아암(43)을 갖는다. 상부 피봇팅 아암(43) 상에는 상부 가공 디스크(4b)가 적재된다. 상부 가공 디스크(4b)는 구동 모터(도 1에서는 더 상세히 도시하지 않음)에 의해 회전식으로 구동될 수 있다. 상부 가공 디스크(4b)는 그 밑면(도 1에 도시하지 않음)에 가공면을 가지며, 이 가공면에는 실시할 처리에 따라 가공층이 마련될 수 있다. 저부 베이스(44)는 하부 가공 디스크(4a)가 적재되는 캐리어 섹션을 갖는다. 마찬가지로, 하부 가공 디스크도 그 상면에 가공면을 갖는다. 하부 가공 디스크(4a)도 마찬가지로 구동 모터(도시하지 않음)에 의해, 구체적으로는 상부 가공 디스크(4b)와는 반대 방향으로 회전식으로 구동될 수 있다. 하부 가공 디스크(4a) 상에는, 각기 처리할 공작물, 이 경우에는 처리할 반도체 웨이퍼를 위한 절결부(25)를 갖는 복수 개의 캐리어 디스크(5)가 배치된다. 도시한 예시적인 실시예에서, 캐리어 디스크(5)는 플라스틱으로 이루어진다. 캐리어 디스크(5)는 외측 치형부(10)를 갖는데, 이 외측 치형부에 의해 캐리어 디스크가 장치의 내측 핀 링(7b) 및 외측 핀 링(7a)과 맞물리게 된다. 내측 핀 링(7b)과 외측 핀 링(7a) 각각은 복수 개의 핀 구성을 갖는데, 이들 핀 구성은 도시한 예에서는 각기 원통형 핀과, 이 원통형 핀 상에 회전 가능하게 장착되는 슬리브로 형성된다. 이러한 방식으로 롤링 장치가 형성되며, 이와 마찬가지로 캐리어 디스크(5)는 내측 핀 링(7b)에 의해 하부 가공 디스크(4a)가 회전하는 경우에 회전하게 세팅된다. 따라서, 캐리어 디스크(5)에 있는 절결부에 배치된 공작물이 사이클로이드 패스를 따라 이동한다.
처리를 목적으로, 처리할 공작물이 캐리어 디스크(5)에 있는 절결부(25)에 삽입된다(도시하지 않음). 피봇팅 아암(43)이 피봇팅한 결과, 2개의 가공 디스크(4a, 4b)가 서로에 대해 동축으로 정렬된다. 그 후, 이들 가공 디스크 사이에 가공 갭이 형성되며, 이 가공 갭에, 공작물이 유지되어 있는 캐리어 디스크(5)가 배치된다. 다음에, 회전 상부 가공 디스크(4b)와 회전 하부 가공 디스크(4a) 중 적어도 하나에 대해서, 예컨대 상부 가공 디스크(4b)가 고정밀 로딩 시스템에 의해 공작물 상으로 가압된다. 이에 따라, 그 후에 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 각각으로부터의 가압력이 처리할 공작물에 작용하고, 공작물의 양면이 동시 처리된다. 그러한 양면 처리 장치의 구성 및 기능은 당업자에게 그 자체로 공지되어 있다.
도 2에는 종래 기술에 따른 슬리브(12')가 예시되어 있다. 기지의 슬리브(12')는 중공형의 원통 형상을 갖고, 작동중에 도 1에 도시한 바와 같은 장치의 내측 핀 링(7b) 및/또는 외측 핀 링(7a)의 핀 상에 배치된다. 이 경우, 슬리브는 도 2에 점선으로 예시한 회전축(46)을 따라 회전할 수 있도록 각각의 핀 상에 장착된다.
도 3에는 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 슬리브(12)가 도시되어 있다.
도 3에 예시되어 있는 슬리브(12)도 마찬가지로 슬리브를 핀 링(7a, 7b)의 핀 상에 배치할 수 있는 거의 원통형 절결부를 갖는다. 이 경우, 특히 핀 링(7a, 7b) 중 하나 또는 모두에 있는 핀의 전부 또는 몇몇에 그러한 슬리브(12)가 마련될 수 있다. 도 3에 예시한 슬리브는 외면에 안내부(48)를 가지며, 이 안내부는 도시한 예에서 슬리브(12)의 제1 대경부와 제2 소경부 사이의 견부(50)- 슬리브(12)의 둘레에서 연장됨 -에 의해 형성된다. 이 경우, 안내부(48)는 이 견부(50)로 인해 반경 방향으로 연장되는 안내면(52)을 갖는다. 작동중에, 캐리어 디스크(5)는 외측 치형부가 소직경을 갖는 슬리브(12) 구역에 맞물리고, 반경 방향 안내면(52)은 도면에서 하향 축방향 이동을 방지하도록 캐리어 디스크(5) 가장자리의 축방향 이동을 한정한다.
도 4에는 다른 예시적인 실시예에 따른 본 발명에 의한 슬리브(12)가 도시되어 있다. 이 슬리브(12)는 안내부(48)로서 슬리브(12) 둘레 주위에서 연장되고 단면이 직사각형인 홈(15)을 갖는다. 이 경우, 캐리어 디스크(5)는 또한 소직경을 갖는 슬리브(12) 구역에 맞물리고, 이 구역은 홈의 베이스에 의해 형성된다. 홈(15)의 측면(56, 58)은 캐리어 디스크가 축방향 상방이나 축방향 하방으로 홈에서 빠져나갈 수 없도록 캐리어 디스크(5)의 가장자리의 안내부를 형성한다. 홈은 이 홈(15)에서 안내되는 캐리어 디스크(5)의 두께보다 0.1 mm 내지 0.5 mm만큼 큰 폭(w)을 갖는다는 사실에 의해 캐리어 디스크(5)의 소량의 유극을 허용한다.
도 5에 예시한 바와 같은 본 발명에 따른 슬리브(12)에 관한 예시적인 실시예의 경우에는 도 4의 예시적인 실시예와는 달리 폭(w1, w2)이 다른 2개의 둘레 홈(15)이 마련된다. 2개의 홈(15)에 의해, 두께가 다른 캐리어 디스크(5)를 동일한 슬리브(12)에 의해 안내할 수 있다. 이러한 목적으로, 도 1에 도시한 양면 처리 장치의 경우에는 높이 조정 마운트에 의해 내측 핀 링(7b)과 외측 핀 링(7a)이 장착될 수 있고, 높이 조정 마운트를 위해 리프팅 장치가 마련된다. 리프팅 장치에 의해, 핀 링(7a, 7b)의 높이를 조정하는 것이 가능하고, 이들 핀 링에 있어서 슬리브(12)가 핀 상에 배치된다. 이러한 방식으로 슬리브(12)가 회전 가능하게 장착된 핀은 각 경우에 안내되는 캐리어 디스크(5)에 대한 정확한 높이 위치와 정렬된다.
도 6에 도시한 예시적인 실시예는 도 3의 반경 방향 둘레 안내면(52)을 지닌 둘레 견부(50)와, 다른 한편에 도 4의 둘레 홈(15)을 조합한다. 리프팅 장치에 의한 적절한 높이 조정을 통해, 도 6에 도시한 슬리브(12)를 사용하여 둘레 홈(15)에서의 비교적 얇은 캐리어 디스크의 축방향 이동을 양면에서 한정하고, 예컨대 견부(50)의 반경 방향 안내면(52)에 의해서 상당한 두께의 캐리어 디스크 또는 다른 툴의 축방향 이동을 일면에서 한정하는 것이 다시 한번 가능하다. 이것은 본 발명에 따른 양면 처리 장치의 유연성을 증가시킨다.
도 7에 예시한 슬리브(12)는 도 6에 도시한 슬리브에 거의 대응한다. 그러나, 도 7의 슬리브(12)의 경우에는 홈(15)이 각 경우에 홈 개구의 양쪽 에지에 둘레 사면(60)을 갖는다. 둘레 사면(60)은 각 경우에 홈에 대해, 구체적으로 홈의 측면(56, 58)에 대해 10°내지 45°의 개방각(α)을 가질 수 있다. 홈(15)의 사면화(beveling)는 홈(15)에 캐리어 디스크(5)를 수용하는 것을 용이하게 하고, 캐리 어 디스크(5)에 대한 손상 위험을 감소시킨다. 도 7에서는 대응하는 사면(60)이 홈의 에지에만 마련되지만, 견부(50)의 반경 방향 안내면(52) 역시 대응하는 사면을 갖는 것이 가능함은 물론이다. 마찬가지로, 1개 또는 복수 개의 대응하는 사면이 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같은 슬리브(12)의 예시적인 실시예의 경우에도 마련될 수 있다. 사면 대신에, 홈(15) 및/또는 반경 방향 안내면(52)의 에지를 둥글리는 것 역시 고려할 수 있다.
도 8에는 도 7에 예시한 슬리브(12)의 작동 상태가 예로서 매우 간략하게 부분적으로 도시되어 있다. 개별 구성품의 비율이 예시를 위해 실제적으로 도시되어 있지 않다는 점은 말할 것도 없다. 도 8은 각 절결부(25)에, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 사이의 가공 갭(64)에서 양면이 동시 처리되는 공작물(62)이 유지되어 있는 캐리어 디스크(5)를 보여준다. 캐리어 디스크(5)는 그 외측 치형부(10)가 슬리브(12), 구체적으로는 소직경을 갖는 홈(15) 내의 홈의 베이스에 의해 형성되는 섹션과 맞물린다. 캐리어 디스크(5)는 홈(15)에서의 양방향으로의 소량의 유극에 의해 그 이동이 축방향으로 한정된다. 가공 갭(64) 외측 구역에서의 캐리어 디스크(5)의 상당량의 수직 방향 이동은 이러한 방식으로 신뢰성 있게 회피된다.
도시한 예시적인 실시예에서는 핀 링(7a, 7b)- 대응하게 캐리어 디스크를 위한 안내부를 갖는 핀 구성 -을 갖는 장치를 설명하지만, 본 발명에 따르면 마찬가지로 기어 휠 구성, 즉 내측 핀 링 및 외측 핀 링 대신에 내측 기어 휠 및 외측 기어 휠을 갖는 장치가 마련될 수 있으며, 이 경우에 기어 구성 역시 대응하는 안내 부를 가질 수 있다.
도 13에는 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적절한 양면 처리 장치의 하부 가공 디스크(4a)의 평면도가 도시되어 있다.
하부 가공 디스크(4a)는 가공층 캐리어(2a) 및 가공층(3a)으로 이루어진 하부 가공층이 도포되고, 공작물(1)(반도체 웨이퍼)이 삽입되는 공작물 안내 케이지("캐리어 디스크")(5)를 위한 내측 핀 링(7b)과 외측 핀 링(7a)에 의해 형성되는 롤링 장치를 갖는 것으로 도시되어 있다. 11 및 12는 핀 링의 핀과 핀 슬리브를 가리킨다.
도 13b에는 도 13a에서 발췌한 부분(28)의 상세도가 도시되어 있다. 강한 접촉으로 인한 반도체 웨이퍼(1)의 손상(파손, 분열)과, 예컨대 캐리어 디스크(5)의 금속재에 의한 오염을 회피하기 위해서, 캐리어 디스크(5)의 수용 개구(25)에는 플라스틱 인서트(20)가 라이닝된다. 가공층(3a)에 걸친 반도체 웨이퍼(1)의 경로상에서, 반도체 웨이퍼(1)의 일부(6)는 캐리어 디스크(5)의 회전으로 인해 일시적으로 가공층의 내측 에지나 외측 에지를 넘어 돌출한다. 이것은 "공작물 편위"라고 칭한다. 반도체 웨이퍼(1)는 유극(27)을 갖도록 캐리어 디스크(5)의 수용 개구(25)에 삽입되기 때문에, 처리 과정 중에 반도체 웨이퍼(1)의 환형 구역(24)이 편위부(6)에 진입하도록 반도체 웨이퍼는 자유롭게 회전할 수 있다.
마모로 인해, 가공층은 처리중에 두께가 감소된다. 이것은 처리 과정에서 반도체 웨이퍼가 지나가는 환형면 내부에서 발생한다. 환형면이 환형 가공층 내부에 놓여 있는 경우, 가공층 전반에 걸쳐 반경 방향으로 "트로프 형상(trough- shaped)"의 두께 프로파일이 형성된다. 이로 인해, 반도체 웨이퍼의 에지에서 재료 제거("에지 롤오프")가 증대되는데, 이것은 바람직하지 않다. 그러나, 가공층이 전체적으로 반도체 웨이퍼가 지나가는 환형면 내부에 놓일 때에는, 반도체 웨이퍼가 공작물 편위를 겪게 되고 에지 롤오프는 일어나지 않는다.
공작물 편위는, 예컨대 DE 102 007 013 058 A1으로부터 공지되어 있다.
공작물 편위로 인해, 캐리어 디스크는 또한 상당한 크기의 길이에 걸쳐 안내되지 않고 상부 가공 디스크와 하부 가공 디스크에 의해 형성된 가공 갭으로부터 돌출한다.
아래에서는, 종래 기술에서의 캐리어 디스크의 굴곡과, 또한 지지 링에 의한 가공 갭 외측에서의 캐리어 디스크의 안내를 개략적으로 설명한다(도 12).
도 12a에는 가공층 캐리어(2b, 2a) 상에 상부 가공층(3b) 및 하부 가공층(3a)이 있는 상부 가공 디스크(4b) 및 하부 가공 디스크(4a)와, 반도체 웨이퍼(1)를 위한 수용 개구(25)를 지닌 캐리어 디스크(5)- 외측 기어 휠의 핀 슬리브(12)를 지닌 핀(11)에 맞물림 -를 관통하는 단면도가 도시되어 있다. 종래 기술에서, 캐리어 디스크는 편위 구역(6)에서 안내되지 않고 외측 치형부(10)가 돌출한다. 반도체 웨이퍼가 처리중에 이동될 때, 롤링 장치는 캐리어 디스크에 큰 힘을 전달한다. 또한, 캐리어 디스크는 때때로 안내되지 않은 편위 구역에서 상당량 굴곡된다. 이것은 대량의 편위가 바람직한 래핑으로부터 공지되어 있다.
PPG 방법에서, 굴곡은 양면이 강성에 기여하지 않는 내마모성 코팅(29)으로 도포된 얇은 강성 부여 코어재(30), 예컨대 강으로만 이루어진 캐리어 디스크(도 12c 및 도 12d)에 대하여 더욱 증대된다.
따라서, PPG 방법의 경우에 이동면에서의 캐리어 디스크의 안내에 대한 조치가 없는 롤링 장치는 부적합하다.
편위부에서 캐리어 디스크가 안내되지 않는 종래 기술(도 12a)에서는, 이에 따라 캐리어 디스크가 때때로 굴곡(41)되어, 캐리어 디스크의 외측 치형부(10)가 핀 링(7a)의 핀(11)과 슬리브(12)에 의한 안내에서 벗어나 "튀어오른다". 또한, 반도체 웨이퍼(1)는 때때로, 더 이상 수용 개구에 의해 안내되지 않을 정도로 캐리어 디스크(5)로부터 돌출(17)한다. 캐리어 디스크(5)가 더 회전하고, 가공 디스크(4a, 4b) 또는 가공층(3a, 3b)이 캐리어 디스크를 다시 가공 갭으로 강제할 때, 반도체 웨이퍼의 에지가 손상될 수도 있고, 파손이 일어날 수도 있다.
종래 기술에서, 적절한 캐리어 디스크는 통상 수용 개구를 라이닝하는 "플라스틱 인서트"를 갖는다. 도 12c에 일례가 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼가 가공 갭에 재진입할 시에 수용 개구로 다시 강제될 때, 이에 따라 도 12d 도시한 바와 같이 종종 플라스틱 인서트(20)가 빠져나오거나 반도체 웨이퍼 자체가 파손(23)된다. 이로 인해, 반도체 웨이퍼와 캐리어 디스크의 손상 또는 파괴, 그리고 통상 이에 따라 가공 갭에 있는 반도체 웨이퍼와 캐리어 디스크의 파편으로 인한 가공층(3a, 3b)의 손상이 초래된다.
적절한 대책으로서, 도 12b에는 소위 "지지 링"(31)이라고 하는 높이 조정부(19) 형태의 장치가 도시되어 있다. 지지 링이 일방향(16)으로의 캐리어 디스크의 과도한 굴곡을 제한할 수는 있지만, 핀 링 안내부(41)로부터의 바람직하지 않은 상방 이탈은 방지하지 않기 때문에, 도 4b에 따른 장치는 인서트가 빠져나가는 일 없이 편위 구역에서 구속력이 낮게 캐리어 디스크를 안전하게 안내하는 목적을 충분한 정도로 달성하지 않는다. 다른 한편으로, 지지 링은 냉각 윤활제(물)와 연삭 슬러리가 가공 갭에서 가공 디스크의 에지를 넘어 방해받지 않고 흐르는 것을 방지한다. 이것은 연삭 작용의 손실로 인한 "수막 현상(aquaplaing)"과, 특히 바람직하지 않은 가공 갭의 가열을 초래할 수 있다. 그러한 가열은 가공 디스크의 변형을 초래할 수 있고, 이 가공 디스크의 변형은 이러한 방식으로 처리되는 반도체 웨이퍼에 대해서 달성 가능한 면 평행도(plane-parallelity)의 악화를 일으킬 수 있다. 따라서, PPG 방법에 있어서의 도 12b에 따른 지지 링의 사용은 덜 바람직하다.
도 9에는 편위부에서 캐리어 디스크의 양면이 안내되는 예가 도시되어 있다.
도 9a에는 높이 조정 가능 외측 핀 링(7a) 상에 설치되는 하부 안내 링(13a)과 상부 안내 링(13b)- 내측 핀 링(7b)(도시하지 않음) 상에서도 동일한 형태임 -이 도시되어 있다. 하부 안내 링과 상부 안내 링은 개구(32)를 형성하는데, 이 개구는 캐리어 디스크(5)의 두께보다 다소 넓고, 바람직하게는 캐리어 디스크가 용이하게 "삽입"될 수 있도록, 그리고 특히 캐리어 디스크의 외측 치형부(10)가 안내 개구(32)에 걸려있는 상태로 남아 있지 않도록 깔때기 형상으로 확장된다. 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적절한 장치에서, 핀 링(7a, 7b)은 높이 조정 가능(9)하다. 따라서, 캐리어 디스크 안내부(13a, 13b)는 가공층의 마모로 인한 캐리어 디스크의 위치 변화를 보상하는 것이 항시 가능하도록 계속해서 높이가 조정 될 수 있기 때문에, 캐리어 디스크는 강제로 굴곡되는 일 없이 적은 힘으로 안내된다.
도 9b에는 하부 가공층(3a)과 상부 가공층(3b)이 각각 마모(14a, 14b)되었기 때문에, 캐리어 디스크와 반도체 평면이 가공 갭에서 이동되는 평면이 소정량(26)만큼 변위되는 경우가 도시되어 있다. 마찬가지로, 따라서 이러한 소정량(12)만큼의 안내 장치(13a, 13b)의 재조정은 편위부에서의 구속력 없이 항시 캐리어의 안내를 초래한다.
상부 캐리어 디스크 안내부(13b)는 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이 핀 슬리브(12)를 중심으로 안내될 수 있기 때문에, 마찬가지로 이것은 핀(11) 상의 슬리브(12)의 위치 설정을 보장하거나, 도 9e에 도시한 바와 같이 슬리브들 사이를 통과하여 안내될 수도 있다. 이 경우, 핀 슬리브(12)는 대응하는 개구(34)를 통해 상부 캐리어 디스크 안내부(13b) 내로 돌출한다.
다른 변형예는 장치 프레임(8) 상에 상부 캐리어 디스크 안내부(13b)를 설치하거나(도 9c), 상부 가공 디스크(4b) 상에 상부 캐리어 디스크 안내부(13b)를 설치하는 것(도 9d)으로 이루어진다. 전자의 경우, 하부 안내부(13a)를 트랙킹할 때, 안내 갭(32)은 가공층(3a, 3b)의 마모 과정에서 가공층의 마모량만큼 확대되고, 캐리어 디스크 안내가 다소 더 "느슨해지도록", 상부 안내부(13b)를 재조정할 수 없다. 그러나, 이것은 불리하지는 않은데, 그 이유는 통상적으로 이용 가능한 최대 높이가 1 mm인 방법을 실행하는 데 적절한 가공층을 사용할 때, 캐리어 디스크는 어떠한 경우에도 반도체 웨이퍼가 수용 개구를 빠져나오거나 플라스틱 인서트 를 손상시킬 만큼 굴곡되지 않거나, 캐리어 디스크가 실제적으로 롤링 장치로부터 해제되기 때문이다.
후자의 경우(도 9d), 상부 가공층(3b)의 마모(14b)의 효과는 상부 캐리어 디스크 안내부(13b)가 캐리어 디스크(5)를 아래로 다소 가압한다는 것이다. 그러나, 여기에서도 이것이 불리할 정도는 아니다. 다른 단점은 하부 캐리어 디스크 안내부(13a)에 대한, 구체적으로는 저속 회전하는 외측 핀 링(7a)이나 내측 핀 링(7b)에 의해 결정되는 회전 속도로 주로 회전하는 캐리어 디스크(5)에 대한 상부 캐리어 디스크 안내부(13)의 높은 상대 속도이다.
도 10에는 본 발명에 따른 제1 방법을 실시하기 위한 예시적인 실시예가 도시되어 있다.
도 10a에는 둘레 홈(15)을 포함하는 핀 슬리브(12)가 도시되어 있다. 홈의 기초원의 직경은 캐리어 디스크(5)의 외측 기어(10)의 직경과 동일하다. 홈 또는 채널(15)은 바람직하게는 외측 방향으로 확장(33)되기 때문에, 캐리어 디스크는 롤링 과정중에 용이하게 "삽입"될 수 있다. 또한 바람직하게는, 핀 슬리브(12)에는 사용으로 인한 마모후에 채널을 변경할 수 있도록 복수 개의 채널(15)이 마련된다. 본 발명에 따르면, 바람직하게는 외측 핀 링(7a)에만 채널이 형성된 슬리브(12)가 설치되는데, 그 이유는 캐리어 디스크(5)에 작용하는 토크가 외측 핀 링에서 더 높고, 캐리어 디스크가 외측 핀 링(7a)과 내측 핀 링(7b)에 의해 형성된 롤링 장치에 용이하게 배치되고 다시 분리될 수 있기 때문이다. 그러나, 내측 핀 링과 외측 핀 링 모두에 홈이 형성된 슬리브(12)가 마련되는 것이 또한 바람직하다.
도 10b에는 하부 가공층(3a)의 마모(14a)와 상부 가공층(3b)의 마모(14b)가 일어난 후의 본 발명의 홈의 형성된 슬리브(12)의 사용이 도시되어 있다. 마모로 인한 캐리어 디스크(5)와 반도체 웨이퍼(1)의 이동면의 변위(26)는 핀 링(7a)의 높이 조정(9)에 의해 보상될 수 있기 때문에, 캐리어 디스크(5)는 적은 힘으로 강제된 굴곡 없이 평면식으로 안내된다. 그러나, 핀 링(7a)의 높이 조정(9)은 덜 바람직하다. 복수 개의 홈이 형성된 슬리브(12)를 사용하는 경우, 캐리어 디스크(5)를 변경할 때 캐리어 디스크를 다른 홈 또는 채널(15)에 놓는 것이 바람직하다(도 10f 참고). 핀 링(7a)의 높이 조정(9)이 절대적으로 필요한 것은 아니다.
도 10c 내지 도 10e에는 채널(15)의 개수가 상이한 본 발명에 따른 홈이 형성된 슬리브(12)의 다른 예시적인 실시예(도 10c 및 도 10d) 또는 단지 핀(11)이 고정되어 있고 자유 회전형 슬리브(12)가 없는 간단한 롤링 장치의 경우에 있어서의 다른 예시적인 실시예(도 10e)가 도시되어 있다.
PPG 연삭 장치의 내측 핀 링(7a)과 외측 핀 링(7b)의 핀(11) 또는 핀 슬리브(12)는 롤링과 가공 갭에서의 캐리어 디스크(5)의 롤링과 이동을 위해 필요한 힘 전부를 전달한다. 따라서, (회전형) 핀 슬리브(12)와 캐리어 디스크(5)에 있는 외측 치형부의 플랭크(flank) 사이에 높은 압축력이 발생하고, 강경한 힘을 지닌 핀 링(7a/7b)의 경우(롤링 작동이 없음)에는 마찰력도 발생한다. 따라서, 핀(11)/핀 슬리브(12)와 치형부 플랭크는 재료 강도가 높아야 한다. 캐리어 디스크(5)에 필요한 강성을 부여하고, 이에 따라 통상 (경화) 강, 다른 (경화) 금속 또는 (섬유 강화) 고강도 플라스틱 복합재로 이루어지는 캐리어 디스크(5) 코어의 재료는 이러 한 강도 조건을 어떠한 방식으로든 충족시킨다. 핀(11)과 핀 슬리브(12)에 대해서는 고강도와 저마모성을 갖는 유사 재료가 바람직하다. 따라서, 핀(11) 및 핀 슬리브(12)는 강 또는 다른 (경화) 금속으로 제조되는 것이 바람직하고, 경금속(초경합금, 텅스텐 카바이드 등)으로 제조되는 것이 특히 바람직하다. 금속 연마재에 의한 공작물의 오염을 방지해야 하는 중요한 어플리케이션에 있어서, 고강도 복합 플라스틱, 특히 유리 강화 PEEK(폴리에테르에테르 케톤)나 탄소 섬유 강화 PEEK 또는 다른 복합 열가소성 플라스틱이나 복합 열경화성 플라스틱으로 제조된 슬리브(12)와, 마모 강도가 높고 및/또는 슬라이딩 마찰력이 작은 재료, 예컨대 섬유 강화 폴리아미드("나일론"), 아라미드(PAI, PEI), 폴리아세탈(POM), 폴리페닐(PPS), 폴리술폰(PSU)으로 제조된 슬리브를 사용하는 것 역시 바람직하다.
핀(11)이, 캐리어 디스크(5)의 롤링 중에 발생하는 기어 휠(7a, 7b)과 캐리어 디스크(5)의 외측 치형부 간의 상대 이동과의 공동 회전이 후속할 수 있는 회전형 슬리브(12)를 포함하는 핀 링의 실시예가 특히 바람직하다. 슬리브(12)가 매우 용이하게, 그리고 핀(11)의 마모가 작게 회전할 수 있도록, 슬리브(12)는 또한 복수 개의 부분으로 구성될 수 있고, 캐리어 디스크(5)와 맞물리게 되는 외측은 앞서 설명한 특히 적절한 고강도 재료로 이루어질 수 있으며, 내측은 슬라이딩 마찰 계수가 작은 재료[예컨대ㅡ 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리아미드(나일론 6, 나일론 12, 나일론 66), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)("테플론"), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF) 등)로 이루어질 수 있다. 내부 슬라이딩층은 내부에 가압되거나 접착식으로 접합되는 내측 코팅, 또 는 내측 슬리브나 링 형태로 구성될 수 있다.
수직 방향으로, 슬리브(12)는 핀(11)의 나사형 "캡"에 의해 또는 외측 핀 링 전체(7a/7b)에 결합된 링에 의해 느슨하게 안내되는 것이 바람직하기 때문에, 핀에서 미끄러질 수 없고, 수직 방향으로 다소 큰 유극을 두고 평면에서 다소 균일하게 안내된다.
캐리어 디스크(5)는 바람직하게는 경화 재료(예컨대, 경화 강)으로 이루어지고, 핀 링(7a, 7b)의 슬리브(12)와의 외측 치형부의 맞물림면은 매우 작다. 따라서, 핀 슬리브(12)는 마모가 증가된다. 마모는 외측 핀 링(7a)에서 특히 높은데, 그 이유는 외측 핀 링(보다 큰 레버)에 높은 토크가 전달되기 때문이다.
복수 개의 홈이 형성된 슬리브(12)를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 마모후에 전체 슬리브를 교체할 필요 없이 다른 채널(15)을 사용할 수 있기 때문이다. 도 10f에는, 예컨대 상부 채널이 마모된 후 슬리브(12)에 있는 하부 채널을 이용하는 것이 도시되어 있다. 사용할 채널(15)은, 바람직하게는 핀 링(7a, 7b)의 높이 조정(9) 후에 캐리어 디스크를 대응하는 채널에 배치하는 것에 의해 선택된다.
PPG 연삭 방법에서는, 캐리어 디스크의 (금속제) 코어와 가공층의 연마재의 접촉을 방지하는 코팅이 마련되는 캐리어 디스크가 사용된다. PPG 연삭 방법을 이용하여 공작물을 처리하는 동안, 가공 갭에 있는 캐리어 디스크는 가공층(연마 패드) 위에서 슬라이딩한다. 이에 따라 캐리어 디스크의 코팅 상에 전단력과 마찰력이 발생한다. 코팅의 윤곽 에지에서, 이들 힘이 특히 높으며, 매우 불리한 박리 력(peel force)이 발생한다. 코팅의 분리 또는 마모의 증가를 방지하기 위해서, 특히 캐리어 디스크 코팅의 윤곽 에지에, 윤곽 에지가 가능한 한 짧고 윤곽 에지의 프로파일이 가능한 한 작은 곡률을 갖도록 코팅- 구체적으로, 마찬가지로 본 발명에 따른 단지 부분적인 표면 코팅의 경우 -이 구성된다. 따라서, 바람직하게는, 특히, 예컨대 캐리어 디스크에 있는 외측 치형부의 프로파일을 따른 환형 구역이 코팅되지 않은 상태로 남겨진다. 예컨대, 코팅은 원형으로 구성되고, 외측 치형부의 기초원까지만 외측 치형부에서 연장된다. 특히 바람직하게는, 그러한 원형 코팅의 직경은 외측 치형부의 기초원의 직경보다 다소 작기까지 하다. (다른 한편으로, 코팅이 없는 상태로 남아 있는 구역은 너무 커서 노출된 금속제 캐리어 디스크 코어가 캐리어 디스크의 굴곡으로 인해 연삭 패드의 다이아몬드와 접촉해서는 안된다. 따라서, 외측 치형부의 기초원 내부에 코팅되지 않은 상태로 남아 있는 치형부뿐만 아니라 노출된 환형 구역의 바람직한 폭은 0 내지 5 mm이다.)
홈이 형성된 핀 슬리브 또는 핀 형태로 공작물 편위 구역에 있는 캐리어 디스크를 안내하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 안내 채널은 외측 치형부의 치형부 플랭크를 따라서만 캐리어 디스크와 접촉하게 된다. 따라서, 특히 홈이 형성된 핀 또는 핀 슬리브는 캐리어 디스크의 코팅과 접촉하지 않기 때문에, 코팅이 절약되고 임의의 추가의 마모에 노출되지 않는다. 층 경도가 50 내지 90 쇼어 A, 특히 바람직하게는 60 내지 70 쇼어 A인 열경화성 폴리우레탄 탄성중합체로 캐리어 디스크를 코팅하는 것이 특히 바람직하다.
도 11에는 가공층이 환형으로 제거된, 즉 가공층을 포함하지 않는 가공 디스 크나 가공층 캐리어의 환형 구역에 의해 캐리어 디스크의 안내가 실시되는 본 발명에 따른 제2 방법을 수행하는 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 본 발명에 따른 제2 방법을 수행하는 데 적절한 가공층은 바람직하게는, 연마재를 함유하고 재료를 제거하도록 작용하는 두꺼운 캐리어층(저부: 2a; 상부: 2b)과, 얇은 가공층(3a, 3b)으로 이루어진다. 이러한 예시적인 실시예에서의 캐리어 디스크의 안내는, 가공층(3a, 3b)은 소망하는 공작물 편위부(6)를 얻도록 안쪽에 세팅되지만, 가공층 캐리어(2a: 저부 가공층 캐리어; 2b: 다른 가공층 캐리어)는 가공 디스크의 에지까지 또는 가공 디스크의 에지를 넘어서까지 형성되기 때문에, 캐리어 디스크(5)는 가공층 캐리어(2a, 2b) 중 어느 하나의 캐리어 상에 지지되기 전에 소량(16)만큼만 굴곡될 수 있고, 이에 따라 더 이상의 굴곡은 방지된다는 점에서 달성된다. 도 11b은 증가하는 가공층의 마모(14a, 14b)에 의한 편향이 훨씬 더 효과적으로 제한되는 것을 보여준다. 가공층의 이용 가능한 낮은 높이를 갖는, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 적절한 가공층에 있어서, 캐리어 디스크(5)의 최대 굴곡은 바람직하게는 너무 작아서, 캐리어 디스크의 외측 치형부(10)는 항상 기어 휠[7a: 외측 기어 휠; 7b: 내측 기어 휠(도시하지 않음)]에 맞물린다.
그러나, 가공층을 갖는 가공층 캐리어의 부분 코팅은 제조 기술면에서 어렵다.
따라서, 일체형의 가공층(3a: 저부 가공층; 3b: 상부 가공층)과 가공층 캐리어(2a, 2b)와, 필요한 공작물 편위부(6)를 위해 바람직한 크기로 확장되는 면을 이용하고, 추가의 링(18a: 하부 가공 디스크) 및 링(18b: 상부 가공 디스크)이 설치 된 도 11c의 실시예가 특히 바람직하다.
가공층의 외측 에지 외측에 장착되는 외측 링(18a, 18b)(도 11c)과, 가공층의 내측 에지 내측에 장착되는 내측 링(도시하지 않음)을 사용하는 것이 바람직하다.
외측 링과 내측 링은 바람직하게는 링의 폭이 동일한데, 그 이유는 "외측 방향" 및 "내측 방향"으로의 공작물 편위 정도가 대개 동일하기 때문이다.
외측 링의 내경은 가공층(3a/3b)을 구비한 가공층 캐리어(2a/2b)의 외경과 같거나 이 외경보다 크며, 내측 링의 외경은 가공층(3a, 3b)을 구비한 가공층 캐리어(2a/2b)의 내경과 같거나 이 내경보다 작다.
특히 바람직하게는, 외측 링의 외측 가장자리와, 내측 링의 내측 가장자리는 각각 외측 에지와 내측 에지(4a: 하부; 4b: 상부)를 넘어, 외측 핀 링(7a)과 내측 핀 링(7b)(도시하지 않음) 상의 슬리브(12)에 가능한 한 근접하게 돌출하기 때문에, 캐리어 디스크는, 가능한 한 넓고 캐리어 디스크의 단지 매우 작은 최대 굴곡(도 11c의 16)이 달성되는 구역 위에서 안내된다.
본 발명은 또한 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 PPG에 의해 제조되는 반도체 웨이퍼는 요구되는 어플리케이션에 대해 반도체 웨이퍼를 부적절하게 하는 바람직하지 않은 특성 범위를 갖는다.
따라서, 편위부(6)에서 굴곡(17)된 캐리어 디스크(5)의 수용 개구(25) 외측으로의 반도체 웨이퍼(1)의 이동(21)(도 12d에 나타냄)이, 가공 갭으로의 재진입시 에 반드시 반도체 웨이퍼의 파단(23), 캐리어 디스크의 손상 또는 플라스틱 인서트(20)의 손실(22)을 초래하는 것은 아니다. 종종, 반도체 웨이퍼는 단지 일시적으로 매우 증가된 압력의 영향을 받아 하부 가공층(3a)과 상부 가공층(3b)의 외측 가장자리와 내측 가장자리를 넘도록 강제되고, 가공 갭으로의 재진입시에 캐리어 디스크(5)의 수용 개구(25)로 다시 "점핑"한다. 이에 따라, 가장자리 구역에서 일시적으로 증대된 연삭 효과는 공작물 편위 구역에 있어서의 특징적인 감소된 두께를 초래한다.
도 14a에는 본 발명에 따른 것이 아닌 방법에 의해 처리된 반도체 웨이퍼의 반경 방향 두께 프로파일이 도시되어 있다. 국부적인 두께(D)(단위: ㎛)가 반경(R)(단위: mm)에 대해 플롯팅되어 있다. 반도체 웨이퍼가 가공 갭(38)에 재진입할 시에 가공층의 에지에 의해 증가된 연삭 작용을 받은 부위에서는 두께가 감소된다(35). 또한, 캐리어 디스크의 수용 개구에서의 반도체 웨이퍼의 자체 회전으로 인해, 이러한 "재진입 마크"는 반도체 웨이퍼 둘레에서 소정 거리(38)를 두고 대체로 원형으로 분포된다. 반도체 웨이퍼가 수용 개구로 다시 점핑하도록 강제되는 것으로 인해, 플라스틱 인서트(20) 역시 종종 단지 국부적으로만 손상되는데, 즉 통상 조면화된다. 캐리어 디스크의 수용 개구(25)에서의 반도체 웨이퍼의 자체 회전은 증가된 마찰력에 의해 방해를 받고, 편위 구역(6)에 반도체 웨이퍼의 반경 방향 두께 프로파일(도 14c의 우측)에서 한쪽에만 생기는(비대칭) 두께 감소로서 나타낸 평탄부(40)가 형성된다. 도 14c는 절단축 A-A'을 따라 취한 반도체 웨이퍼의 두께 프로파일(우측)에 있어서 이 두께 감소를 평면도(좌측)로 보여준다.
또한, 본 발명에 따른 것이 아닌 PPG 방법에 의해 처리되는 반도체 웨이퍼는 종종 PPG 처리로 인해 처리 마크(연삭컷)의 이방성 분포를 갖는다. 37은 반도체 웨이퍼의 편위 구역에서의 연삭 툴 이동을 따른 선택적인 방향에 대해 부여된 연삭 마크를 나타낸다(도 14d의 좌측). 이러한 연삭 마크는 환형 가공층의 외측 또는 내측 가장자리의 곡률에 의해 반도체 웨이퍼의 가장자리에 대해 주로 접선 방향으로 연장된다는 점에서 주목할 만하다. 이러한 이방성 피니시(finish)가 반드시 반도체 웨이퍼의 비대칭적인 두께 또는 두께 변화와 관련이 있는 것은 아니고, 오히려 국부적으로 증가된 조도 또는 표면 아래 손상(subsurface damage)(도 14d의 우측에 있는 두께 프로파일에서 39)으로 나타난다.
캐리어 디스크가 구속 없이 이동면에서 안내되는, 본 발명에 따른 방법에 의해 처리되는 반도체 웨이퍼는 이들 결함을 나타내지 않는다(도 14b). 두께 프로파일은 대칭이고, 반도체 웨이퍼의 표면은 가장자리 구역에 국부적인 조면화, 증가된 연삭 마크 또는 평탄부가 없는 등방성 피니시를 갖는다. 최악의 경우, 가장자리 구역을 향해 반도체 웨이퍼의 약간의 두께 감소가 관찰되지만, 크기와 굴곡의 면에서 이것은 본 발명에 따라 처리된 반도체 웨이퍼의 고품질에 관한 임의의 큰 악화를 나타내지 않는다(도 14b에서 36).
따라서, 본 발명에 따른 방법은 등방성, 회전 대칭, 평탄도 및 일정한 두께에 관하여 매우 양호한 특성을 갖고, 이에 따라 특별히 요구되는 어플리케이션에 적절하다.
예
예를 위해 Peter Wolters AC-1500 P3 연마기를 사용하였다. 그러한 장치의 기술적 특징은 DE 10007389 A1에 설명되어 있다.
이 예에서는 연마재가 견고하게 결합된 연삭 패드를 사용하였다. 그러한 연삭 패드는 US 6,007,407A 및 US 5,958,794 A에 개시되어 있다.
최초 두께가 915 ㎛이고, 직경이 300 mm인 단결정 실리콘 웨이퍼를 처리할 공작물로 준비하였다. PPG 연삭에서, 처리후에 실리콘 웨이퍼의 최종 두께가 약 825 ㎛가 되도록 90 ㎛의 재료 제거가 일어났다.
사용되는 캐리어 디스크는 강제 코어의 두께가 600 ㎛였고, 양면을 각 면에서의 두께가 100 ㎛가 되게 PU 내마모성층으로 코팅하였다.
상이한 부하 조건을 시뮬레이팅하기 위해서 가공 디스크에 대해 선택된 처리 압력은 100 내지 300 daN이었고, 주어진 평균 제거 속도는 10 내지 20 ㎛/분이었다.
냉각 윤활제로서 탈이온수(DI water)를 3 내지 10 l/분의 유량으로 사용하였으며, 이 유량은 최종 제거 속도와, 처리중에 이에 기인하는 상이한 열입력 각각에 대해 조정되었다.
제1 예에서, 대응하는 처리는 임의의 캐리어 디스크 안내 없이 실시되었다.
제1 작동중에도, 인서트가 캐리어 디스크에서 파괴되고, 연삭 블럭 또는 연삭 블럭의 일부가 파괴되는 것으로 인해 실리콘 웨이퍼의 가장자리에서의 손상이 발생하였다.
제2 예에서, 제거된 연삭 패드 섹션을 떼어내어 처리를 실시하였다.
이 예에서는 어떠한 실리콘 웨이퍼의 손상도 발생하지 않았지만, 외측 가장자리 구역에서 반도체 웨이퍼의 약간의 조면화가 있었다. 반도체 웨이퍼의 기하학적 형상은 받아들일만 하였다.
제2 예에서, 외측 핀 링의 슬리브에 있는 홈에 의해 캐리어 디스크가 안내되도록 처리가 실시되었다.
실리콘 웨이퍼는 양호한 기하학적 형상과, 웨이퍼 가장자리까지 균일한 마이크로그래프를 나타내었으며, 어떠한 반도체 웨이퍼 에지 손상도 없었다. 작동 디스크, 인서트, 코팅의 손상/조면화 없이, 그리고 최외측 연삭 블럭의 침투나 파괴 없이 4회의 작동이 가능하였다.
도 1은 평평한 공작물의 양면 처리를 위한 본 발명에 따른 장치의 기본 구성을 보여주는 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 핀 링의 핀을 위한 슬리브를 보여주는 측면도.
도 3은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 슬리브를 보여주는 측면도.
도 4는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 슬리브를 보여주는 측면도.
도 5는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 슬리브를 보여주는 측면도.
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 슬리브를 보여주는 측면도.
도 7은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 슬리브를 보여주는 측면도.
도 8은 도 1에 예시한 슬리브의 작동 상태를 보여주는 부분 측면도.
도 9는 일례로서 핀 링 상에서 안내되는 캐리어 디스크를 보여주는 도면.
도 10은 홈이 형성된 슬리브에 의한 본 발명에 따른 캐리어 디스크의 안내에 관한 실시예를 보여주는 도면.
도 11은 가공층이 환형으로 제거된 가공 디스크에 의한, 본 발명에 따른 캐리어 디스크의 안내에 관한 실시예를 보여주는 도면.
도 12는 지지 링에 의한 캐리어 디스크의 안내와 종래 기술에서의 캐리어 디스크의 굴곡을 보여주는 도면.
도 13은 가공층을 구비한 하부 가공 디스크, 캐리어 디스크, 롤링 장치 및 반도체 웨이퍼를 보여주는 전체도.
도 14는 본 발명에 따른 캐리어 디스크의 안내를 이용하여 처리된 반도체 웨 이퍼의 두께 프로파일 및 평면도(도 14b)와, 본 발명에 의한 것이 아닌 캐리어 디스크의 안내를 이용하여 처리된 반도체 웨이퍼의 두께 프로파일 및 평면도(도 14a, 도 14c, 도 14d).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 공작물(구체적으로는 반도체) 2a : 하부 가공층 캐리어
2b : 상부 가공층 캐리어 3a : 하부 가공층
3b : 상부 가공층 4a : 하부 가공 디스크
4b : 상부 가공 디스크 5 : 공작물용 안내 케이지("캐리어 디스크")
6 : 공작물 편위부 7a : 외측 구동 휠(기어 휠/핀 링)
7b : 내측 구동 휠(기어 휠/핀 링) 8 : 장치 베이스
9 : 핀링 높이 조정부 10 : 공작물 안내 케이지의 외측 치형부
11 : 핀 12 : 핀 슬리브
13a : 하부 캐리어 디스크 안내부 13b : 상부 캐리어 디스크 안내부
14a : 하부 가공층의 마모로 인한 두께 감소
14b : 상부 가공층의 마모로 인한 두께 감소
15 : 홈
16 : 공작물 안내 케이지의 제한된 굴곡
17 : 안내 케이지로부터의 공작물의 돌출
18a : 공작물 편위부에 있는 별도의 공작물 캐리어/링, 저부
18b : 공작물 편위부에 있는 별도의 공작물 캐리어/링, 상부
19 : 안내 케이지 지지 링의 높이 조정부
20 : 플라스틱 몰딩("인서트")
21 : 안내 케이지로부터의 공작물의 이동
22 : 안내 케이지로부터의 플라스틱 몰딩의 배출
23 : 반도체 웨이퍼의 파손
24 : 편위되는 반도체 웨이퍼의 가장자리 구역
25 : 반도체 웨이퍼용 수용 개구
26 : 안내 장치의 재조정
27 : 수용 개구에서의 반도체 웨이퍼의 유극
28 : 발췌부(상세 도시)
29 : 캐리어 디스크의 내마모성 코팅
30 : 캐리어 디스크의 (강제) 코어
31 : 지지 링
32 : 캐리어 디스크용 안내 장치의 개구
33 : 깔대기 형상의 홈 개구
34 : 핀 슬리브를 위한 캐리어 디스크 안내부에 있는 개구
35 : 가공층의 가장자리에서 증가된 연삭 효과로 인해 감소된 반도체 웨이퍼의 두께
36 : 반도체 웨이퍼 두께의 약간의 감소
37 : 처리 흔적(소잉컷; 이방성 조도)
38 : 공작물 편위부에 있는 가공층의 가장자리를 지나가는 반도체 웨이퍼 구역
39 : 증가된 조도
40 : 가장자리 구역에서의반도체 웨이퍼 두께의 국부적인 감소
41 : 공작물 안내 케이지의 비제한 편향
42 : 앙면 처리 장치 43 : 상부 피봇팅 아암
44 : 베이스 45 : 피봇팅 장치
46 : 회전축 48 : 슬리브의 안내부
50 : 슬리브 둘레의 견부 52 : 안내면
56, 58 : 홈의 측면 60 : 홈 에지에 있는 사면
62 : 공작물 64 : 가공 갭

Claims (25)

  1. 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a)를 포함하는, 평평한 공작물(1)의 양면 처리 장치로서, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 중 적어도 하나는 구동부에 의해 회전식으로 구동 가능하고, 상부 가공 디스크(4b)와 하부 가공 디스크(4a) 사이에, 적어도 하나의 피처리 공작물(1)을 위한 적어도 하나의 절결부(25)를 갖는 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)가 배치되는 가공 갭(64)이 형성되며, 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)는 그 둘레에 치형부(10)를 갖고, 이 치형부에 의해 캐리어 디스크는 내측 기어 휠(7b)과 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 중 적어도 하나가 회전식으로 세팅되는 경우에 내측 기어 휠(7b)과 외측 기어 휠(7a) 또는 내측 핀 링과 외측 핀 링 상에서 롤링하며, 이들 기어 휠 또는 핀 링(7a, 7b) 각각은 롤링 중에 캐리어 디스크(5)의 치형부가 맞물리게 되는 복수 개의 기어 구성 또는 핀 구성을 가지며, 핀 구성 중 적어도 하나는 적어도 하나의 축방향으로의 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)의 가장자리의 이동을 한정하는 적어도 하나의 안내부(48)를 갖고, 하나의 안내부(48)는 핀 구성의 제1 대직경과 제2 소직경 사이의 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 견부(肩部)(50)에 의해 형성되며, 다른 안내부(48)는 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되는 적어도 하나의 홈(15)의 측면(56, 58)에 의해 형성되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 핀 구성의 대직경부에 적어도 하나의 홈(15)이 형성되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 핀 구성의 소직경은 견부(50)에서부터 시작하여 핀 구성의 자유 단부에서 임의의 직경 확대 없이 종결되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 핀 링(7a, 7b) 중 적어도 하나의 핀 링의 핀 구성은 각 경우에, 핀과 이 핀에 회전 가능하게 장착되는 슬리브(12)로 형성되고, 슬리브(12) 중 적어도 하나는 그 외측 둘레에 안내부(48)를 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 안내부(48) 중 하나의 안내부는 적어도 하나의 반경 방향으로 연장되는 안내면(52)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 핀 구성은 서로 축방향으로 이격되어 있고, 핀 구성의 둘레 주위에서 연장되며, 각기 그 측면(56, 58)이 축방향으로의 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)의 가장자리의 이동을 한정하는 복수 개의 홈(15)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 홈(15)은 상이한 폭(w)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 홈(15)은 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)의 두께보다 0.1 mm 내지 0.5 mm만큼 큰 폭(w)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 견부(50) 또는 적어도 하나의 홈(15)은 적어도 하나의 둘레 사면(斜面)(60)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 사면(60)은 견부(50) 또는 홈(15)에 대해 10 °내지 45°의 개방각을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  11. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 안내면(52)은 적어도 하나의 둘레 사면(60)을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 사면(60)은 안내면(52)에 대해 10 °내지 45°의 개방각을 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  13. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 견부(50) 또는 적어도 하나의 홈(15)은 적어도 하나의 원형 에지를 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  14. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 안내면(52)은 적어도 하나의 원형 에지를 갖는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 캐리어 디스크(5)는 비금속재로 구성되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 핀 링 또는 기어 휠은 높이 조정 가능 마운트에 의해 설치되고, 이 높이 조정 가능 마운트를 위해 리프팅 장치가 마련되는 것인 평평한 공작물의 양면 처리 장치.
  17. 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하기 위한, 제1항 또는 제2항의 평평한 공작물의 양면 처리 장치를 포함하는 장치.
  18. 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 처리 방법으로서, 각각의 반도체 웨이퍼(1)가 환형 외측 기어 휠(7a)과 환형 내측 기어 휠(7b)에 의해 회전식으로 세팅되는 복수 개의 캐리어 디스크(5) 중 하나의 캐리어 디스크의 리세스에 자유롭게 이동하도록 놓이고, 이에 따라 사이클로이드(cycloid) 경로 곡선으로 이동하는 동안, 반도체 웨이퍼(1)는 가공층(3a, 3b)을 포함하는 2개의 회전 환형 가공 디스크(4a, 4b) 사이에서 재료를 제거하도록 처리되고, 캐리어 디스크(5) 또는 반도체 웨이퍼(1)는 처리중에 그 표면(6)의 일부가 가공 디스크(4a, 4b)에 의해 경계가 정해지는 가공 갭을 일시적으로 빠져나오며, 캐리어 디스크(5)는, 기본적으로 환형 구역(18a, 18b)을 각각 포함하는 2개의 가공 디스크(4a, 4b)에 의한 가공 갭의 중간면과 동일 평면으로 연장되는 이동면에서 안내되고, 환형 구역은 가공층(3a, 3b)을 포함하지 않으며, 캐리어 디스크(5) 또는 반도체 웨이퍼(1)가 가공 갭으로부터 편위(偏位)되는 동안에 캐리어 디스크의 안내를 보장하는 것인 재료 제거 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서, 재료 제거 처리는 반도체 웨이퍼(1)의 양면 연삭(doubled-sided grinding)을 포함하고, 각각의 가공 디스크(4)는 연마재로 이루어진 가공층(3)을 포함하는 것인 재료 제거 처리 방법.
  20. 제18항에 있어서, 재료 제거 처리는 실리카 졸을 포함하는 분산제를 공급하는 동안의 양면 연마(double-sided polishing)를 포함하고, 각각의 가공 디스크(4)는 가공층(3)으로서 연마 패드를 포함하는 것인 재료 제거 처리 방법.
  21. 제18항에 있어서, 캐리어 디스크(5)의 안내는 안쪽에 세팅된 환형 가공층(3a, 3b)에 의해 실시되어, 소망하는 공작물 편위(6)가 달성되기는 하지만, 가공 층 캐리어(2a, 2b)는 가공 디스크의 가장자리까지 형성되거나 가공 디스크의 가장자리를 넘어 형성되는 것인 재료 제거 처리 방법.
  22. 제18항에 있어서, 가공층(3a, 3b)과 가공층 캐리어(2a, 2b)의 전체면이 요구되는 공작물 편위(6)를 위해 사용되고, 이들 가공층과 가공층 캐리어는 가공층이 마련되지 않은 하부 가공 디스크(4a) 상에는 추가의 링(18a)을, 그리고 가공층이 마련되지 않은 상부 가공 디스크(4b) 상에는 링(18b)을 보유하는 것인 재료 제거 처리 방법.
  23. 제22항에 있어서, 외측 링(18a, 18b)은 가공층의 외측 에지 외측에 장착되고, 내측 링은 가공층의 내측 에지 내측에 장착되는 것인 재료 제거 처리 방법.
  24. 제23항에 있어서, 외측 링과 내측 링은 링의 폭이 동일한 것인 재료 제거 처리 방법.
  25. 제23항에 있어서, 외측 링의 내경은 가공층(3a, 3b)을 구비한 가공층 캐리어(2a, 2b)의 외경과 동일하거나 이 외경보다 크고, 내측 링의 외경은 가공층(3a, 3b)을 구비한 가공층 캐리어(2a, 2b)의 내경과 동일하거나 이 내경보다 작은 것인 재료 제거 처리 방법.
KR1020090092933A 2008-10-22 2009-09-30 평평한 공작물의 양면 처리 장치 및 복수 개의 반도체 웨이퍼 양면의 재료를 동시에 제거 처리하는 재료 제거 방법 KR101124034B1 (ko)

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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101417565B1 (ko) 2010-04-23 2014-07-08 코니카 미놀타 옵틱스, 인크. 측정용 광학계 및 그것을 사용한 색채 휘도계 및 색채계
DE102010026352A1 (de) * 2010-05-05 2011-11-10 Siltronic Ag Verfahren zur gleichzeitigen beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung einer Halbleiterscheibe
DE102010032501B4 (de) * 2010-07-28 2019-03-28 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abrichten der Arbeitsschichten einer Doppelseiten-Schleifvorrichtung
DE102010042040A1 (de) 2010-10-06 2012-04-12 Siltronic Ag Verfahren zum Schleifen einer Halbleiterscheibe
DE102010063179B4 (de) * 2010-12-15 2012-10-04 Siltronic Ag Verfahren zur gleichzeitigen Material abtragenden Bearbeitung beider Seiten mindestens dreier Halbleiterscheiben
DE102011003006B4 (de) * 2011-01-21 2013-02-07 Siltronic Ag Verfahren zur Bereitstellung jeweils einer ebenen Arbeitsschicht auf jeder der zwei Arbeitsscheiben einer Doppelseiten-Bearbeitungsvorrichtung
JP5479390B2 (ja) * 2011-03-07 2014-04-23 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの製造方法
DE102011080323A1 (de) 2011-08-03 2013-02-07 Siltronic Ag Verfahren zum Einebnen einer Halbleiterscheibe mit verbesserter Kantenschonung
DE102011089570A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Siltronic Ag Führungskäfig zum beidseitigen Schleifen von mindestens einem scheibenförmigen Werkstück zwischen zwei rotierenden Arbeitsscheiben einer Schleifvorrichtung, Verfahren zur Herstellung des Führungskäfigs und Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen von scheibenförmigen Werkstücken unter Verwendung des Führungskäfigs
US9184030B2 (en) 2012-07-19 2015-11-10 Lam Research Corporation Edge exclusion control with adjustable plasma exclusion zone ring
CN103065935B (zh) * 2012-12-03 2015-02-04 天津中环领先材料技术有限公司 一种采用挤压方式去除igbt用硅晶圆抛光片边缘氧化膜的方法
CN104812531B (zh) * 2012-12-28 2017-05-03 Hoya株式会社 信息记录介质用玻璃基板、信息记录介质用玻璃基板的制造方法以及制造装置
US9738991B2 (en) 2013-02-05 2017-08-22 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a supporting shelf which permits thermal expansion
US9797064B2 (en) 2013-02-05 2017-10-24 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a support shelf which permits thermal expansion
CN103182675A (zh) * 2013-03-28 2013-07-03 铜陵迈维电子科技有限公司 一种二氧化硅晶片研磨机
JP6108999B2 (ja) * 2013-07-18 2017-04-05 株式会社ディスコ 切削装置
JP6007889B2 (ja) * 2013-12-03 2016-10-19 信越半導体株式会社 面取り加工装置及びノッチレスウェーハの製造方法
CN104044087B (zh) * 2014-06-18 2016-09-07 蓝思科技股份有限公司 一种蓝宝石抛光用铜盘及其修盘方法
US9279192B2 (en) 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology
KR101572103B1 (ko) * 2014-09-11 2015-12-04 주식회사 엘지실트론 웨이퍼 연마 장치
JP6663442B2 (ja) * 2015-03-11 2020-03-11 エンベー ベカルト ソシエテ アノニムＮＶ Ｂｅｋａｅｒｔ ＳＡ 一時的に接着されるウェハ用のキャリア
JP6304132B2 (ja) * 2015-06-12 2018-04-04 信越半導体株式会社 ワークの加工装置
DE102015112527B4 (de) 2015-07-30 2018-11-29 Lapmaster Wolters Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Eingießen eines ringförmigen Kunststoffrahmens in eine Ausnehmung einer Läuferscheibe einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine
CN105304432B (zh) * 2015-11-16 2017-04-26 西北核技术研究所 电子束二极管石墨阴极表面碾磨装置
CN109500708B (zh) * 2017-09-12 2023-12-29 蓝思科技（长沙）有限公司 一种板材减薄装置
CN107457689B (zh) * 2017-10-03 2024-04-05 德清晶生光电科技有限公司 用于单面打磨的游星轮
CN108637889A (zh) * 2018-04-28 2018-10-12 湖南宇晶机器股份有限公司 带上下盘冷却式高精密双面研磨机
CN108561532A (zh) * 2018-04-28 2018-09-21 湖南宇晶机器股份有限公司 分体局部升降式齿圈结构
CN108481185A (zh) * 2018-06-14 2018-09-04 东莞金研精密研磨机械制造有限公司 一种双面研磨机
CN110962039A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 康宁股份有限公司 载体晶片和形成载体晶片的方法
CN110587470B (zh) * 2019-04-09 2023-07-04 厦门钨业股份有限公司 一种夹具
CN110802503A (zh) * 2019-11-06 2020-02-18 西安奕斯伟硅片技术有限公司 一种研磨装置
CN111136573B (zh) * 2019-11-27 2021-12-03 常州市瑞得通讯科技有限公司 一种高稳定、低损耗陶瓷滤波器制备流水线
CN110900342B (zh) * 2019-11-29 2020-12-08 上海磐盟电子材料有限公司 一种磨片机
DE102020101313B3 (de) * 2020-01-21 2021-07-01 Lapmaster Wolters Gmbh Läuferscheibe, Doppelseitenbearbeitungsmaschine und Verfahren zum Bearbeiten mindestens eines Werkstücks in einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine
KR102374393B1 (ko) * 2021-07-09 2022-03-15 주식회사 기가레인 웨이퍼 트레이 조립 장치 및 웨이퍼 트레이 조립 방법
CN113732851B (zh) * 2021-11-05 2022-02-01 四川明泰微电子有限公司 一种用于半导体晶圆背面打磨的装置
CN116494027B (zh) * 2023-06-19 2023-10-03 新美光(苏州)半导体科技有限公司 一种硅部件的双面研磨方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11254308A (ja) 1998-03-06 1999-09-21 Fujikoshi Mach Corp 両面研磨装置
JPH11277420A (ja) 1998-03-31 1999-10-12 Speedfam-Ipec Co Ltd 両面研磨加工機
JP2006043815A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 Fujikoshi Mach Corp 研磨装置
JP2008012623A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Speedfam Co Ltd 平面研磨装置

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS642861A (en) 1987-03-30 1989-01-06 Hoya Corp Polishing device
JPS63300857A (ja) * 1987-05-29 1988-12-08 Hoya Corp 研摩装置
JPH0373265A (ja) * 1989-05-02 1991-03-28 Sekisui Chem Co Ltd 被研磨物保持用キャリヤ及びその製造方法
JP2945110B2 (ja) 1990-09-20 1999-09-06 古河電気工業株式会社 キャリアの定位置停止方法
JP2598753B2 (ja) 1994-02-25 1997-04-09 弘至 川島 ラッピング装置
US5958794A (en) 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
DE19547086C1 (de) 1995-12-15 1997-06-19 Wolters Peter Werkzeugmasch Vorrichtung zum flächigen Bearbeiten von Werkstücken
DE29520741U1 (de) 1995-12-15 1996-03-21 Wolters Peter Werkzeugmasch Vorrichtung zum flächigen Bearbeiten von Werkstücken
JPH09207063A (ja) * 1996-02-01 1997-08-12 Shin Etsu Handotai Co Ltd 両面研磨機およびこれを用いて被加工物の両面を研磨する方法
MY129961A (en) 1996-02-01 2007-05-31 Shinetsu Handotai Kk Double side polishing machine and method of polishing opposite sides of a workpiece using the same
US5692950A (en) 1996-08-08 1997-12-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive construction for semiconductor wafer modification
JPH11179649A (ja) 1997-12-16 1999-07-06 Speedfam Co Ltd ワークの取出方法及びワーク取出機構付き平面研磨装置
JPH11254303A (ja) 1998-03-11 1999-09-21 Daido Steel Co Ltd ラップ盤
JPH11267966A (ja) 1998-03-24 1999-10-05 Speedfam Co Ltd 両面研磨加工機
WO2000010771A1 (fr) * 1998-08-20 2000-03-02 Hamai Co., Ltd. Dispositif a plans paralleles pour systeme de train d'engrenages planetaire
JP4384742B2 (ja) 1998-11-02 2009-12-16 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェーハのラッピング装置及びラッピング方法
JP3317910B2 (ja) * 1998-12-24 2002-08-26 株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ 研削盤における研削装置
DE20004223U1 (de) 1999-10-29 2000-08-24 Wolters Peter Werkzeugmasch Vorrichtung zur Entnahme von Halbleiterscheiben aus den Läufer-Scheiben in einer Doppelseiten-Poliermaschine
DE10007389B4 (de) 1999-10-29 2005-06-30 Peter Wolters Werkzeugmaschinen Gmbh Vorrichtung zur Entnahme von Halbleiterscheiben aus Läuferscheiben in einer doppelseitigen Poliermaschine
DE10060697B4 (de) * 2000-12-07 2005-10-06 Siltronic Ag Doppelseiten-Polierverfahren mit reduzierter Kratzerrate und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US6599177B2 (en) 2001-06-25 2003-07-29 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Coated abrasives with indicia
DE10159848B4 (de) 2001-12-06 2004-07-15 Siltronic Ag Vorrichtung zur beidseitigen Bearbeitung von Werkstücken
CN100380600C (zh) * 2002-03-28 2008-04-09 信越半导体株式会社 晶片的两面研磨装置及两面研磨方法
JP3981291B2 (ja) 2002-04-03 2007-09-26 不二越機械工業株式会社 両面研磨装置用キャリアおよび両面研磨装置
DE10218483B4 (de) 2002-04-25 2004-09-23 Siltronic Ag Vorrichtung zur gleichzeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Werkstücken
JP2004087521A (ja) * 2002-08-22 2004-03-18 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 片面鏡面ウェーハおよびその製造方法
JP2004106173A (ja) * 2002-08-29 2004-04-08 Fujikoshi Mach Corp 両面研磨装置
DE10344602A1 (de) 2003-09-25 2005-05-19 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben
JP4343020B2 (ja) * 2003-12-22 2009-10-14 株式会社住友金属ファインテック 両面研磨方法及び装置
JP2005224892A (ja) * 2004-02-12 2005-08-25 Nippon Tokushu Kento Kk 研磨方法
DE102004011996B4 (de) 2004-03-11 2007-12-06 Siltronic Ag Vorrichtung zum simultanen beidseitigen Schleifen von scheibenförmigen Werkstücken
JP2006068888A (ja) 2004-09-06 2006-03-16 Speedfam Co Ltd 定盤の製造方法及び平面研磨装置
JP4510659B2 (ja) 2005-02-04 2010-07-28 不二越機械工業株式会社 研磨装置
KR101193406B1 (ko) * 2005-02-25 2012-10-24 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 양면 연마 장치용 캐리어 및 이를 이용한 양면 연마 장치,양면 연마 방법
DE102006032455A1 (de) 2006-07-13 2008-04-10 Siltronic Ag Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben sowie Halbleierscheibe mit hervorragender Ebenheit
JP2008227393A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Fujikoshi Mach Corp ウェーハの両面研磨装置
DE102007056627B4 (de) 2007-03-19 2023-12-21 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben
DE102007013058B4 (de) 2007-03-19 2024-01-11 Lapmaster Wolters Gmbh Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11254308A (ja) 1998-03-06 1999-09-21 Fujikoshi Mach Corp 両面研磨装置
JPH11277420A (ja) 1998-03-31 1999-10-12 Speedfam-Ipec Co Ltd 両面研磨加工機
JP2006043815A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 Fujikoshi Mach Corp 研磨装置
JP2008012623A (ja) * 2006-07-05 2008-01-24 Speedfam Co Ltd 平面研磨装置

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Publication number Publication date
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