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Dokumentenidentifikation DE10349083A1 23.12.2004
Titel Verfahren zur Verbesserung der Ebenheit eines Poliertellers
Anmelder Siltronic AG, 81737 München, DE
Erfinder Müller, Paul, Ostermiething, AT;
Thurner, Manfred, Ach, AT
Vertreter Rimböck, K., Dr., 81737 München
DE-Anmeldedatum 22.10.2003
DE-Aktenzeichen 10349083
Offenlegungstag 23.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.12.2004
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
IPC-Nebenklasse B24B 41/00   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Justierung einer Einseitenpoliermaschine zur gleichzeitigen Politur einer Vielzahl scheibenförmiger Werkstücke, wobei durch eine Änderung der Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen, mit denen das Grundgestell mit dem Aufstellungsort verbunden ist, der Polierteller derart gezielt verformt wird, dass seine Oberfläche eine maximale Ebenheit aufweist und alle während einer Polierfahrt polierten Werkstücke nach der Politur im Wesentlichen dieselbe Keligkeit aufweisen.

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung der Ebenheit eines Poliertellers einer Einseitenpoliermaschine, wobei die Vorspannung an den Befestigungsvorrichtungen verändert wird, mit denen das Grundgestell mit dem Aufstellungsort verbunden ist.

Die zum Polieren von scheibenförmigen Werkstücken, beispielsweise von Halbleiterscheiben, eingesetzten Poliermaschinen umfassen in der Regel einen Polierteller mit Antrieb und Grundgestell sowie einen oder mehrere Druckstempel, die nachfolgend als Polierzylinder bezeichnet werden, mit Antrieb und Belastungseinrichtung, welche über das Maschinenportal miteinander verbunden sind. Jeder Polierzylinder ist mit einer Trägerplatte bestückt.

Das Unterteil der Poliermaschine, bestehend aus dem Grundgestell, dem Poliertellerträger und dem Polierteller, ist über meist schwingungsgedämpfte Befestigungsvorrichtungen, sogenannte Maschinenschuhe, mit dem Aufstellungsort verbunden. Poliertellerträger und Polierteller sind in der Regel über ein Ringlager oder alternativ über ein Wellenlager drehbar mit dem Grundgestell verbunden.

Auf jede der Trägerplatten wird zumindest ein zu polierendes Werkstück montiert. In der Regel werden jedoch mehrere zu polierende Werkstücke auf einer Trägerplatte montiert. Zu diesem Zweck wird zwischen der nicht zu polierenden Seite jedes Werkstücks und der Trägerplatte eine form- und kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Adhäsion, Kleben, Kitten oder Vakuumanwendung, hergestellt. Im Falle der Politur von Halbleiterscheiben werden diese in der Regel so auf die Trägerplatte montiert, dass sie einen konzentrischen Ring oder ein Muster von konzentrischen Ringen ausbilden. Nach der Montage werden die freien Scheibenseiten unter Zuführung eines Poliermittels mit einer bestimmten Polierkraft gegen den Polierteller, über den ein Poliertuch gespannt ist, gedrückt und poliert. Die Trägerplatte und der Polierteller werden dabei üblicherweise mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gedreht. Die notwendige Polierkraft wird von dem Polierzylinder auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen. Derartige Poliermaschinen sind beispielsweise im Dokument US5908347 beschrieben.

Oft müssen die scheibenförmigen Werkstücke nach der Politur hohe Anforderungen bezüglich ihrer Geometrie erfüllen. Insbesondere gilt dies für Halbleiterscheiben, die zur Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden sollen. Ein wesentlicher Geometrieparameter ist die sogenannte Keiligkeit. Dieser Parameter gibt an, wie sich die lineare Dickenvariation des Werkstücks in radialer Richtung zum Poliertellermittelpunkt verhält. Keiligkeit tritt bei den polierten Werkstücken auf, wenn der Polierabtrag in der radialen Richtung zum Zentrum des Poliertellers inhomogen ist.

Die bei der Politur erzielten Geometriewerte und insbesondere die Keiligkeit sollten bei allen Werkstücken einer Charge, d. h. einer Polierfahrt, im Rahmen einer gewissen Streuung identisch sein. Ist dies der Fall, kann die bei der Politur entstehende Keiligkeit bei zukünftigen Polierfahrten durch Veränderung der thermischen Verhältnisse des Poliertellers sowie durch Anpassung der Fläche der Krafteinleitung auf die Trägerplatte gezielt verringert oder nahezu vollständig eliminiert werden. In dem Fall, dass bei einer Polierfahrt die auf unterschiedlichen Trägerplatten montierten Werkstücke unterschiedlich gerichtete Keiligkeiten aufweisen, sind die genannten Maßnahmen jedoch nicht anwendbar, da sie für alle Trägerplatten bzw. Polierzylinder einen gleichgerichteten Effekt bewirken. Mit jeder der genannten Maßnahmen ließe sich zwar die Keiligkeit der mit einem bestimmten Polierzylinder polierten Werkstücke verringern, gleichzeitig würde jedoch die Keiligkeit der mit einem anderen, beispielsweise benachbarten Polierzylinder polierten Werkstücke zunehmen. In diesem Fall kann mit den im Stand der Technik vorhandenen Mitteln der Geometriebeeinflussung keine für alle Polierzylinder optimale Einstellung gefunden werden.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Einseiten-Poliermaschine zur gleichzeitigen Politur einer Vielzahl scheibenförmiger Werkstücke so zu justieren, dass Unterschiede in den Keiligkeiten der Werkstücke einer Polierfahrt minimiert werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Justierung einer Einseitenpoliermaschine zur gleichzeitigen Politur einer Vielzahl scheibenförmiger Werkstücke, wobei durch eine Änderung der Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen, mit denen das Grundgestell mit dem Aufstellungsort verbunden ist, der Polierteller derart gezielt verformt wird, dass seine Oberfläche eine maximale Ebenheit aufweist und alle während einer Polierfahrt polierten Werkstücke nach der Politur im Wesentlichen dieselbe Keiligkeit aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit dadurch gekennzeichnet, dass durch die gezielte Verformung des Poliertellers dessen Oberfläche an bestimmten Stellen angehoben oder abgesenkt wird. Dies geschieht durch die Änderung der Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen, mit denen das Grundgestell mit dem Aufstellungsort verbunden ist. Diese Befestigungsvorrichtungen werden im Folgenden als Maschinenschuhe bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt die Vorspannung an den Maschinenschuhen als Parameter für die Minimierung der Unterschiede in den Keiligkeiten der mit den einzelnen Polierzylindern polierten Werkstücke.

Eine derartige Wirkung auf den Polierteller war aufgrund des massiven Aufbaus des Poliertellers und des Grundgestells nicht zu erwarten, da Grundgestell, Poliertellerträger und Polierteller eine äußerst stabile Einheit bilden. Insbesondere war es nicht naheliegend, dass die Oberfläche des Poliertellers über von außen wirkende Kräfte derart verformt werden kann, dass die Geometrie der polierten Werkstücke beeinflusst wird. Erst die Analyse der Geometrieabweichungen der einzelnen Polierzylinder ließ den Schluss zu, dass nur Unebenheiten im ruhenden Maschinenteil unter dem Polierteller, d. h. im Grundgestell, für die entstehenden Keiligkeiten maßgeblich sein können. Die Wirkung einer Änderung der Vorspannung an den Maschinenschuhen konnte durch die Änderung der Keiligkeit der polierten Werkstücke nachgewiesen werden.

Vorzugsweise werden ein oder mehrere Maschinenschuhe derart verstellt, dass sich der Polierteller (5) an einer Position hebt, an der die polierten Werkstücke (8) eine bezüglich der Trägerplatte (6) nach außen gerichtete Keiligkeit aufweisen und/oder dass sich der Polierteller (5) an einer Position senkt, an der die polierten Werkstücke (8) eine bezüglich der Trägerplatte (6) nach innen gerichtete Keiligkeit aufweisen.

Im Folgenden wird die Wirkung der Erfindung anhand von Figuren beschrieben:

1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Einseitenpoliermaschine zur gleichzeitigen Politur einer Vielzahl von scheibenförmigen Werkstücken gemäß dem Stand der Technik.

2 zeigt die in 1 dargestellte Poliermaschine in der Draufsicht.

3 zeigt eine schematische Abwicklung des Umfangs eines verformten Poliertellers mit den darüber angebrachten Polierzylindern.

Die 1 und 2 zeigen beispielhaft eine Poliermaschine gemäß dem Stand der Technik mit vier Polierzylindern 7. Jeder Polierzylinder ist mit einer Trägerplatte 6 bestückt. Das Unterteil der Poliermaschine, bestehend aus dem Grundgestell 2, dem Poliertellerträger 4 und dem Polierteller 5 ist über vier Maschinenschuhe 1 mit dem Aufstellungsort verbunden. Poliertellerträger 4 und Polierteller 5 sind bei der dargestellten Poliermaschine über ein Ringlager 3 drehbar mit dem Grundgestell 2 verbunden.

Die Wirkungsweise der Erfindung lässt sich wie folgt erklären: Durch die Veränderung der Vorspannung an einem oder mehreren Maschinenschuhen gelingt die Verformung des Grundgestells 2. Die Verformung wird über das Ringlager 3 und den Poliertellerträger 4 auf den Polierteller 5 übertragen. Eine eventuell in Umfangsrichtung des Poliertellers bestehende Unebenheit kann somit ausgeglichen werden.

3 zeigt einen typischen Anwendungsfall der Erfindung. Die Wellenlinie stellt eine Abwicklung der Oberfläche eines verformten Poliertellers 5 dar. Darüber sind vier Polierzylinder 7 mit den auf Trägerplatten 6 montierten Werkstücken 8 schematisch dargestellt. Unterhalb der Wellenlinie sind vier Maschinenschuhe 1 dargestellt. Aufgrund der Verformung des Poliertellers ergeben sich folgende Keiligkeiten bei den mit den einzelnen Polierzylindern polierten Werkstücken: Der bei 0° befindliche Polierzylinder 7 erzeugt eine bezogen auf die Trägerplatte 6 nach innen gerichtete Keiligkeit, d. h. die Werkstücke 8 sind nach der Politur an der zum Rand der Trägerplatte gerichteten Stelle dicker als an der zur Mitte der Trägerplatte gerichteten Stelle. Gleiches gilt für den Polierzylinder bei 180°. Der gegenteilige Effekt, eine nach außen gerichtete Keiligkeit, tritt bei den Polierzylindern bei 90° und bei 270° auf. Dort sind die Werkstücke nach der Politur an der zum Rand der Trägerplatte gerichteten Stelle dünner als an der zur Mitte der Trägerplatte gerichteten Stelle.

Dieser bei den vier Polierzylindern unterschiedlich gerichtete Fehler wird erfindungsgemäß dadurch behoben, dass die Maschinenschuhe bei 0° und 180° abgesenkt werden, sodass sich der Polierteller bei 0° und bei 180° leicht absenkt, oder/und dass die Maschinenschuhe bei 90° und 270° verstärkt nach oben gespannt werden, so dass sich der Polierteller bei 90° und 270° leicht hebt.

Die Messung der Ebenheit des Poliertellers erfolgt vorzugsweise indirekt über die erzielten Geometriewerte der polierten Werkstücke. Wird bei allen Werkstücken einer Polierfahrt innerhalb einer gewissen Streuung dieselbe Keiligkeit erreicht, kann davon ausgegangen werden, dass der Polierteller eben justiert ist. Diese Keiligkeit kann ggf. anschließend durch die im Stand der Technik bekannten Maßnahmen minimiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer beliebigen Einseiten-Poliermaschine nach dem Stand der Technik durchgeführt werden. Die Erfindung kann auf ein Verfahren angewendet werden, bei dem eine einzige Halbleiterscheibe auf einer Trägerplatte montiert ist, bevorzugt ist jedoch die Anwendung auf Polierverfahren, bei denen mehrere Halbleiterscheiben auf einer Trägerplatte montiert sind (Batch-Verfahren). Besonders bevorzugt ist die Anwendung auf die gleichzeitige Einseitenpolitur mehrerer Siliciumscheiben (Batch-Verfahren).


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Justierung einer Einseitenpoliermaschine zur gleichzeitigen Politur einer Vielzahl scheibenförmiger Werkstücke (8), wobei durch eine Änderung der Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen (1), mit denen das Grundgestell (2) mit dem Aufstellungsort verbunden ist, der Polierteller (5) derart gezielt verformt wird, dass seine Oberfläche eine maximale Ebenheit aufweist und alle während einer Polierfahrt polierten Werkstücke (8) nach der Politur im Wesentlichen dieselbe Keiligkeit aufweisen.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen (1) derart geändert wird, dass sich der Polierteller (5) an einer Position hebt, an der die polierten Werkstücke (8) eine bezüglich der Trägerplatte (6) nach außen gerichtete Keiligkeit aufweisen.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Befestigungsvorrichtungen (1) derart geändert wird, dass sich der Polierteller (5) an einer Position senkt, an der die polierten Werkstücke (8) eine bezüglich der Trägerplatte (6) nach innen gerichtete Keiligkeit aufweisen.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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