[发明专利]用于至少三个工件的同时双面去除材料处理的方法

说明书

发明内容

本发明涉及一种用于在双面处理设备的旋转的上工作盘(working disk)与旋转的下工作盘之间的至少三个工件的同时双面去除材料处理的方法。所述工件以可自由移动的方式位于引导笼(guide cage)中各开口中，并在压力下由后者在两个工作盘之间形成的工作间隙中移动。在达到预先选择的工件的目标厚度后，启动减速过程，在该过程中减小上工作盘、下工作盘和引导笼的所有驱动器i的角速度ω_i(t)，直至两个工作盘和引导笼停止。

现有技术

现代工业中的许多产品都需要非常准确处理的晶圆型工件。例如，这些是极平的高纯度环形晶圆－就尺寸而言，提供了窄容差－其由用于计算机的磁性大容量存储装置(硬盘)的生产的作为衬底的玻璃或铝、光学玻璃和“平面”、用于光电池的生产的半导体晶圆等组成。尤其迫切地需要单晶半导体晶圆，作为与电子学、微电子学和微机电学有关的功能部件的原材料，因此，在下文中将它的生产用作为用于说明本发明及基于其的目的的实例。群处理方法(group processing method)对于生产具有特别均一的厚度(半导体晶圆的前后两侧平行)和平整度(前后两侧的平面性)的半导体晶圆是特别有利的，在群处理方法中，以去除材料的方式同时处理半导体晶圆的两侧，并从而将其转变为预期的平面平行的所需形式，其中，以自由漂浮方式导引半导体晶圆，而不固定钳位在处理设备的参考夹具上。此类自由漂浮双面群处理方法可以以磨削、研磨和抛光方法实施。

在此情况下，在两个大的环形工作盘之间，以去除材料方式同时处理多个半导体晶圆的两侧。为此，将半导体晶圆分别插入到多个薄引导笼的容器开口(receptacle opening)中。引导笼也称为承载件(carrier)，具有外齿。齿与设置在环形工作盘的内圆周内的驱动环(“恒星齿轮”)和设置在环形工作盘的外圆周之外的驱动环(“内齿轮”)啮合。作为工作盘、恒星齿轮和内齿轮旋转的结果，承载件及因此的半导体晶圆在工作盘上运行出摆线轨迹。这个设置称为“行星齿轮传动”，导致了半导体晶圆的特别均一的、各向同性的和规则的处理。

在研磨的情况中，将由通常含油的、含乙二醇的或水性载体液体中的具有磨损作用的松散固体(研磨颗粒)组成的浆料供应至在工作盘、承载件之间形成的工作间隙，半导体晶圆在所述工作间隙中移动。工作盘在其与半导体晶圆接触的区域中不含具有磨损作用的物质。借助在压力下的工作盘与半导体晶圆之间的相对运动，并外加上该浆料(也称为“研磨浆”)来实现材料去除。

在双面抛光的情况中，在每种情况中，工作盘的朝向半导体晶圆的工作表面都覆盖了抛光垫。因此，在抛光垫之间形成了半导体晶圆在其中移动的工作间隙。代替研磨剂，将抛光剂加入所述工作间隙中。这通常是pH值在10到13之间的二氧化硅溶胶的水性胶体分散体系。在此情况下，抛光垫不含致使材料去除的研磨物质。

在行星运动学的双面磨削的情况中，工作盘朝向工件的工作表面各个都包括具有与工件啮合的固定粘结的研磨物质的工作层。将不含致使机械材料去除的研磨物质的冷却滑润剂供应至在工作层之间形成的工作间隙。工作层可以是磨削垫(grinding pad)，其借助粘结剂粘结、磁性地、借助真空或者以强制联锁方式(positively locking manner)(例如，借助钩环固定件)连接到工作盘，并可以借助剥离运动来去除。固定粘结到磨削垫内的研磨颗粒优选地是金刚石，可替换的，也可以是碳化硅(SiC)、氮化硼(立方氮化硼，CBN)、碳化硼(B₄C)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铝(Al₂O₃)或者所提及材料的混合物。工作层也可以由含有研磨物质的多种坚硬的磨削体组成。可替换地，工作盘自身可以体现为磨石，即其自身含有研磨物质，从而无需进一步用磨削垫或者磨削体覆盖。供应至工作间隙的冷却润滑剂优选地是纯水，任选地，也可以添加粘度改变剂(乙二醇、亲水性胶体)或者以化学作用支持材料去除(PH>10)的试剂。例如，在DE102007013058A1中描述了利用行星运动学双面磨削，从而例如在DE19937784A1中描述了一种适合的设备，例如在US5958794中公开了适合的磨削垫，例如在DE1020070498A1中公开了适合的承载件。

还已知所谓的轨道磨削，其中，将半导体晶圆插入到单个引导笼中，其覆盖整个圆形(不是环形)的工作盘，并受驱动以借助安装在工作盘外的偏心机构以实现陀螺运动。例如在US2009/0311863A1中描述了该方法。