DE102010042040A1

DE102010042040A1 - Method for material removal processing of sides of semiconductor wafers in e.g. microelectronics, involves bringing side of wafer in contact with sandpaper, so that material removal from side of wafer is caused in processing step

Info

Publication number: DE102010042040A1
Application number: DE102010042040A
Authority: DE
Inventors: Dr. Pietsch Georg; Jürgen Schwandner
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-12

Abstract

The method involves bringing a side of a semiconductor wafer in contact with a sandpaper, so that material removal from a side of the semiconductor wafer is caused in a processing step. The semiconductor wafer is turned, and another side of the semiconductor wafer is brought in contact with the sandpaper, so that material removal from another side of the semiconductor wafer is caused in another processing step. Friction forces exerted on the semiconductor wafer or a rotor disk by different layers are reduced by adding viscous media e.g. hydraulic colloid, polyose or polyol.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen einer Halbleiterscheibe und eine Vorrichtung, in der mindestens eine Halbleiterscheibe während des Schleifens in einer Aussparung mindestens einer Läuferscheibe gehalten wird und eine Läuferscheibe zum Schleifen einer Halbleiterscheibe.The subject matter of the present invention is a method for grinding a semiconductor wafer and a device in which at least one semiconductor wafer is held in a recess of at least one rotor disk during grinding and a rotor disk for grinding a semiconductor wafer.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Für Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien (Substrate) Halbleiterscheiben mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, einseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie), Rauhigkeit und Sauberkeit benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien, insbesondere Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid oder Elementhalbleiter wie Silicium und Germanium.For electronics, microelectronics, and micro-electromechanics, the starting materials (substrates) required are semiconductor wafers with extreme requirements for global and local flatness, single-sided local flatness (nanotopology), roughness, and cleanliness. Semiconductor wafers are wafers of semiconductor materials, in particular compound semiconductors such as gallium arsenide or element semiconductors such as silicon and germanium.

Gemäß dem Stand der Technik werden Halbleiterscheiben in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten hergestellt. Im Allgemeinen wird folgende Herstellungssequenz benutzt:

– Herstellen eines einkristallinen Halbleiterstabs (Kristallzucht),
– Auftrennen des Stabs in einzelne Scheiben (Innenloch- oder Drahtsägen),
– mechanische Scheibenbearbeitung (Läppen, Schleifen),
– chemische Scheibenbearbeitung (alkalische oder saure Ätze)
– chemo-mechanische Scheibenbearbeitung: Doppelseitenpolitur (DSP) = Abtragspolitur, einseitige Schleierfrei- bzw. Glanzpolitur mit weichem Poliertuch (CMP)
– optional folgen weitere Beschichtungsschritte (z. B. Epitaxie)

According to the prior art, semiconductor wafers are produced in a plurality of successive process steps. In general, the following production sequence is used:

Producing a monocrystalline semiconductor rod (crystal growth),
Separating the rod into individual disks (inner hole or wire saws),
- mechanical disc processing (lapping, grinding),
- chemical disc processing (alkaline or acid etching)
- chemo-mechanical disc processing: double-side polishing (DSP) = removal polishing, one-sided fog-free or gloss polishing with soft polishing cloth (CMP)
- optionally follow further coating steps (eg epitaxy)

Die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheiben dient primär der globalen Einebnung der Halbleiterscheibe, ferner der Dickenkalibrierung der Halbleiterscheiben, sowie dem Abtrag der vom vorangegangenen Auftrennprozess verursachten kristallin geschädigten Oberflächenschicht und Bearbeitungsspuren (Sägeriefen, Einschnittmarke).The mechanical processing of the semiconductor wafers serves primarily the global leveling of the semiconductor wafer, furthermore the thickness calibration of the semiconductor wafers, as well as the removal of the crystal-damaged surface layer and processing traces (sawing depths, incision mark) caused by the preceding separation process.

Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur mechanischen Scheibenbearbeitung bekannt.Various methods of mechanical disc processing are known in the art.

DE 103 44 602 A1 und DE 10 2006 032 455 A1 offenbaren Verfahren zum simultanen gleichzeitigen Schleifen beider Seiten mehrerer Halbleiterscheiben mit einem Bewegungsablauf ähnlich dem des Läppens, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass Schleifmittel verwendet wird, das fest in Arbeitsschichten („Folien”, „Tücher”) eingebunden ist, die auf die Arbeitsscheiben aufgebracht sind. Ein derartiges Verfahren wird als „Feinschleifen mit Läppkinematik” oder „Planetary Pad Grinding” (PPG) bezeichnet. DE 103 44 602 A1 and DE 10 2006 032 455 A1 disclose methods for simultaneous simultaneous grinding of both sides of a plurality of wafers with a motion similar to that of lapping, but characterized by the use of abrasive that is firmly bound in working layers ("foils", "wipes") applied to the working wheels. Such a process is referred to as "lapping kinematics" or "Planetary Pad Grinding" (PPG).

Eine zur Durchführung des PPG-Verfahrens geeignete Zweischeiben-Maschine ist beispielsweise beschrieben in DE 19937784 A1 . Eine zur Durchführung des PPG-Verfahrens geeignete, fest gebundene Abrasiv enthaltende Arbeitsschicht ist beispielsweise beschrieben in US 5,958,794 .A two-disc machine suitable for carrying out the PPG process is described, for example, in US Pat DE 19937784 A1 , A working layer containing a firmly bonded abrasive which is suitable for carrying out the PPG process is described, for example, in US Pat US 5,958,794 ,

Bei PPG sind die Halbleiterscheiben frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren sogenannter Läuferscheiben (Träger, Carrier) eingelegt, die mittels einer aus Sonnenrad und Hohlrad bestehenden Abwälzvorrichtung Zykloidenbahnen über die ringförmigen Arbeitsscheiben beschreiben. Charakteristisch ist die Planetenkinematik: Die Läuferscheiben mit den Halbleiterscheiben rotieren um ihre eigenen Mittelpunkte und laufen zusätzlich wie Planeten um die Sonne um das Zentrum der Abwälzvorrichtung.In PPG, the semiconductor wafers are freely movably inserted in a recess of one of several so-called carrier disks (carrier, carrier), which describe cycloidal paths over the annular working disks by means of a rolling device consisting of sun gear and ring gear. Characteristic is the planetary kinematics: The rotor discs with the semiconductor wafers rotate around their own centers and also run like planets around the sun around the center of the rolling device.

Die Bearbeitung der Halbleiterscheiben erfolgt Material abtragend durch die resultierende Relativbewegung von Halbleiterscheiben und Arbeitsschichten.The processing of the semiconductor wafers is material-removing by the resulting relative movement of semiconductor wafers and working layers.

Die beim PPG-Verfahren verwendeten Schleiftücher unterliegen einem Verschleiß. Dieser ist sogar erwünscht, um abgenutztes, abgestumpftes (verrundete Schnittkanten) oder teilweise herausgebrochenes Schneidkorn des Schleiftuchs zu entfernen und neues, schnittfähiges Korn an der Schleiftuch-Oberfläche freizulegen und in Material abtragenden Eingriff mit den Wafern zu bringen. Dieser Prozess verläuft in der Regel ungleichmäßig, da eine Vielzahl von Faktoren Einfluss auf die „Erneuerung” der Schleiftuchoberfläche nehmen, beispielsweise Schwankungen von Zusammensetzung und Eigenschaften der Schleiftücher, Schwankungen im Prozess usw. Dies führt u. a. zu unterschiedlichen Schnittleistungen zwischen oberem und unterem Schleiftuch und somit dazu, dass von einer Seite der Halbleiterscheiben mehr und von deren anderer Seite weniger Material je Zeiteinheit abgetragen wird. Dieser asymmetrische Abtrag ist nicht steuerbar. Im Stand der Technik ist als einzige Maßnahme zur Wiederherstellung der Abtragssymmetrie ein regelmäßiges Abrichten beider Schleiftücher bekannt. „Wegdriftende” Abtragssymmetrie und abrupte Eigenschaftsänderung durch den Abricht-Eingriff machen den PPG-Prozess instabil und führen zu schlechter Prozessausbeute.The abrasive cloths used in the PPG process are subject to wear. This is even desirable in order to remove worn, truncated (rounded cut edges) or partially chipped cutting grain of the abrasive cloth and to expose new, cutable grain on the abrasive cloth surface and to bring into material abrading engagement with the wafers. This process is usually uneven, as a variety of factors influence the "renewal" of the sanding surface, such as variations in composition and properties of abrasive cloths, variations in the process, etc. This leads, inter alia, to different cutting performance between upper and lower abrasive cloth and thus to remove more material per unit time from one side of the semiconductor wafers and less from the other side. This asymmetrical removal is not controllable. In the prior art is the only measure to restore the Abtragssymmetrie regular dressing both sanding towels known. "Drifting" removal symmetry and abrupt property changes due to the dressing intervention make the PPG process unstable and lead to poor process yield.

Eine unterschiedliche Abtragsrate von beiden Seiten einer Halbleiterscheibe führt aber auch zu unterschiedlichen Rauigkeiten und Schädigungstiefen der beiden Seiten einer Halbleiterscheibe. Dadurch ist zumindest eine Seite – und somit die gesamte Halbleiterscheibe – für die Verwendung zur Herstellung besonders anspruchsvoller Bauelemente nicht mehr, oder nur nach zusätzlicher aufwändiger Nachbearbeitung, verwendbar. Es besteht somit der Wunsch, beide Seiten der Halbleiterscheibe jeweils mit einem gezielten Abtrag und einem gezielten Finish zu versehen. Dies ist mit im Stand der Technik bekannten PPG-Verfahren nicht möglich.However, a different removal rate from both sides of a semiconductor wafer also leads to different roughness and damage depths of the two sides of a semiconductor wafer. As a result, at least one side-and thus the entire semiconductor wafer-can no longer be used for the purpose of producing particularly demanding components, or only after additional complicated post-processing. There is thus the desire to provide both sides of the semiconductor wafer each with a targeted removal and a targeted finish. This is not possible with PPG methods known in the art.

Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, die einen gezielten einseitigen Materialabtrag von einer Halbleiterscheibe mittels eines simultanen Doppelseitenschrittes in Vorrichtungen ähnlich einer zur Durchführung des PPG-Verfahrens geeigneten Weise bewirken. So beschreibt DE 197 04 546 A1 beispielsweise ein Polieren, bei dem eine einseitig beschichtete und mit einer Glanzpolitur (Finish) versehene Halbleiterscheibe dadurch hergestellt wird, dass (a) zunächst die Halbleiterscheibe einer ersten, ein Finish auf beiden Seiten der Halbleiterscheibe zeitgleich erzeugenden Behandlung (Doppelseiten-Finish) unterzogen wird, (b) anschließend mindestens eine Beschichtung auf einer Seite der Halbleiterscheibe erzeugt wird, und (c) schließlich die Halbleiterscheibe einer zweiten, ein Doppelseiten-Finish erzeugenden Behandlung unterzogen wird. Durch Schritt (b), der eine Beschichtung einer Seite der Halbleiterscheibe erzeugt, die diese vor einem Materialabtrag schützt, und durch Schritt (c), der trotz doppelseitig simultaner Bearbeitung nur einen einseitigen Materialabtrag – nämlich von der ungeschützten Seite der Halbleiterscheibe – bewirkt, wird eine gezielt einseitige Bearbeitung mittels einer Doppelseitenbearbeitungsvorrichtung erreicht; allerdings führt eine Beschichtung der Halbleiterscheibe, die eine ausreichend hohe Verschleißresistenz gegen einen Polierabtrag aufweist – in diesem Fall ein thermisches Siliciumdioxid -, einseitig zu einer so großen Reibung, dass die Halbleiterscheibe nicht mehr kräftefrei und damit nicht mehr – wie gewünscht – „frei schwimmend” bearbeitet wird und sich so nur sehr schlechte Ebenheiten erzielen lassen. Außerdem sind die Kräfte so groß, dass maximal Wafer bis zu einem Durchmesser von 200 mm bearbeitet werden konnten. Für eine gewünschte gezielt einseitige Bearbeitung unter Beibehaltung der Vorteile einer simultan doppelseitigen Bearbeitung insbesondere besonders großer Halbleiterscheiben ist dieses im Stand der Technik bekannte Verfahren somit ungeeignet.In the prior art, methods are known which effect targeted unidirectional material removal from a semiconductor wafer by means of a simultaneous double-sided step in devices similar to a method suitable for carrying out the PPG method. So describes DE 197 04 546 A1 For example, a polishing in which a one-side coated and finished with a gloss finish (semiconductor wafer) is made by (a) first the semiconductor wafer of a first, a finish on both sides of the semiconductor wafer simultaneously generating treatment (double-side finish) is subjected (b) subsequently producing at least one coating on one side of the semiconductor wafer, and (c) finally subjecting the semiconductor wafer to a second, double-sided finishing treatment. By step (b), which produces a coating of a side of the semiconductor wafer, which protects them from material removal, and by step (c), which despite double-sided simultaneous processing only one-sided material removal, namely from the unprotected side of the semiconductor wafer - causes achieved a targeted one-sided processing by means of a double-side processing device; However, a coating of the semiconductor wafer, which has a sufficiently high resistance to wear against a polishing removal - in this case, a thermal silicon dioxide - on one side to such a large friction that the semiconductor wafer no longer free of forces and thus no longer - as desired - "free-floating" is processed and can be achieved so only very bad evenness. In addition, the forces are so great that a maximum of wafers up to a diameter of 200 mm could be processed. For a desired targeted one-sided processing while retaining the advantages of a simultaneous double-sided processing in particular particularly large semiconductor wafers this known in the prior art method is thus unsuitable.

Beim PPG werden die Läuferscheiben durch die Abwälzvorrichtung auf Schub, Druck und Biegung beansprucht. Es treten hohe Reibungskräfte auf, da die Läuferscheibe an mindestens einer der beiden Arbeitsschichten anliegt und die Schleifreibung der Halbleiterscheibe der Bewegung der Läuferscheibe entgegensteht. Wie in DE 10 2009 038 942 A1 offenbart, tritt die Belastung besonders an der charakteristischen Außenverzahnung der PPG-Läuferscheiben auf, mit der diese in die Abwälzvorrichtung eingreifen. Die Läuferscheiben müssen daher sehr steif und sehr dick sein, und die Verzahnung ist dabei einer besonders hohen Belastung ausgesetzt.In the PPG, the carriers are stressed by the rolling device on thrust, pressure and bending. There are high frictional forces, since the rotor disk rests against at least one of the two working layers and the grinding friction of the semiconductor disk precludes the movement of the rotor disk. As in DE 10 2009 038 942 A1 discloses the load occurs particularly on the characteristic external teeth of the PPG carriers, with which they engage in the rolling device. The carriers must therefore be very stiff and very thick, and the teeth are exposed to a particularly high load.

Bei PPG-Schleifverfahren werden üblicherweise Läuferscheiben verwendet, die mit einer Schutzschicht überzogen sind. Diese Schutzschicht ist erforderlich, um einen direkten Kontakt zwischen dem Kern, der der Läuferscheibe die Steifigkeit verleiht, und dem Abrasiv des Schleiftuches zu vermeiden.In PPG grinding processes, it is common to use carriers which are coated with a protective layer. This protective layer is required to avoid direct contact between the core, which gives the rotor stiffness, and the abrasives of the abrasive cloth.

Bei einer typischen Dicke der Läuferscheibe von 800 μm können aufgrund der auftretenden Kräfte nur metallische Läuferscheiben verwendet werden, da nur diese ein ausreichend hohes Elastizitäts-Modul aufweisen (Stahl, Titan, Bronze). Zur Vermeidung einer Kontamination der Halbleiterscheiben mit Kupfer werden meist nur Stahl und Titan verwendet. Stahl ist dabei aus Kostengründen bevorzugt. Die Dicke der Läuferscheiben ist jedoch durch die Dicke der Halbleiterscheiben nach Ende der Schleifbearbeitung begrenzt.With a typical thickness of the rotor disc of 800 microns due to the forces occurring only metallic carrier discs can be used, since only they have a sufficiently high modulus of elasticity (steel, titanium, bronze). To avoid contamination of the semiconductor wafers with copper usually only steel and titanium are used. Steel is preferred for cost reasons. However, the thickness of the carriers is limited by the thickness of the wafers after the end of grinding.

Betragen die Zieldicke einer Halbleiterscheibe nach Bearbeitung mittels PPG beispielsweise 825 μm und die Gesamtdicke der dabei verwendeten Läuferscheibe 800 μm, entfallen von diesen 800 μm Gesamtdicke der Läuferscheibe auf den Steifigkeit verleihenden Stahlkern 500–600 μm und auf die beidseitige Verschleißschutzbeschichtung je 100–150 μm, wie aus DE 10 2009 038 942 A1 bekannt ist.If the target thickness of a semiconductor wafer after processing by means of PPG is, for example, 825 μm and the total thickness of the carrier used is 800 μm, 500 .mu.m of the 800 μm total thickness of the carrier is attributable to the stiffness-imparting steel core and 100-150 .mu.m to the double-sided wear protection coating. like out DE 10 2009 038 942 A1 is known.

Die auf den Stahlkern der Läuferscheibe aufgebrachten Schutzschichten unterliegen bekannterweise einem Verschleiß. Ferner werden die Schutzschichten benötigt, um eine geringe Gleitreibung zwischen den Arbeitsschichten und den Läuferscheiben zu erzielen. Geeignete Schichten bestehen beispielsweise aus Polyurethan (PU), wie beispielsweise in WO 2008/064158 A2 offenbart. Die Schicht ist üblicherweise weich und trägt nicht zur Steifigkeit der Läuferscheibe bei. Der verbleibende Stahlkern ist folglich erheblich dünner als die Zieldicke der Halbleiterscheiben nach PPG-Bearbeitung.The applied to the steel core of the rotor disc protective layers are known to wear. Furthermore, the protective layers are needed to achieve a low sliding friction between the working layers and the carrier discs. Suitable layers consist for example of polyurethane (PU), such as in WO 2008/064158 A2 disclosed. The layer is usually soft and does not contribute to the rigidity of the carrier. The remaining steel core is thus significantly thinner than the target thickness of the semiconductor wafers after PPG machining.

Besonders der Punkt der starken Materialwechselwirkung zwischen sich berührenden Grenzflächen, welche nicht zum Halbleiterwafer gehören, also die Oberflächen der Läuferscheiben und der abrasiven Schleiftücher, ist bei dem derzeitigen PPG-Schleifverfahren ein großer Nachteil. Zum einen liegt ein hoher Materialverschleiß vor, der dazu führt, dass die im Einsatz. befindlichen Läuferscheiben keine hohe Standzeit aufgrund von Materialablösung (i. d. R. die PU-Beschichtung) aufweisen. Zum anderen ist eine ständige Schleiftuchaufbereitung (Dressing) notwendig, um das Tuch frei vom erhöhten Materialabrieb und schnittfreudig zu halten. Especially the point of strong material interaction between contacting interfaces that are not part of the semiconductor wafer, ie the surfaces of the carrier discs and abrasive abrasive cloths, is a major drawback in the current PPG grinding process. On the one hand there is a high material wear, which leads to that in use. located rotor disks do not have a long service life due to material separation (usually the PU coating). On the other hand, a constant Schleiftuchaufbereitung (dressing) is necessary to keep the cloth free from increased material abrasion and cutting pleasure.

Auch sind viele Materialien als Beschichtung nicht praktikabel, da sie einerseits sehr schnell durch den harten Angriff des Diamantkorns verschlissen werden und gleichzeitig zur Abstumpfung des im Schleiftuch gebundenen Diamantkorns führen. Beispielsweise kann keine typische DLC-beschichtete Läuferscheibe (DLC = Diamond Like Carbon), wie sie im Doppelseiten-Polierprozess Verwendung findet, im derzeitigen PPG-Prozess eingesetzt werden, da die DLC-Schicht zum einen sehr schnell verschlissen wird um zum anderen gleichzeitig den Diamant im Schleiftuch stumpf macht.Also, many materials are not practical as a coating, as they are on the one hand very quickly worn by the hard attack of the diamond grain and at the same time lead to dulling of bound in the grinding cloth diamond grain. For example, no typical DLC-coated rotor (DLC = Diamond Like Carbon), as used in the double-sided polishing process, can be used in the current PPG process, because the DLC layer is worn very quickly to another at the same time the diamond makes dull in the sanding cloth.

Des Weiteren können auch keine typischen Stähle bzw. Edelstähle ohne notwendige Beschichtungen als Läuferscheibenwerkstoff verwendet werden, da die Wechselwirkung, wie gesagt, sofort zum Materialverschleiß und zum Abstumpfen des Diamantkorns im Schleiftuch führt.Furthermore, no typical steels or stainless steels can be used without necessary coatings as a rotor disc material, since the interaction, as I said, immediately leads to material wear and blunting of the diamond grain in the grinding cloth.

Diese Problematik ist mittlerweile aus vielen Tests bekannt und hat dazu geführt, dass nur sehr spezielle Läuferscheiben (Stahlkern mit spezieller PU-Beschichtung) gegenwärtig Anwendung im PPG-Prozess finden. Dadurch wird das Verfahren aufgrund der auch hier begrenzten Standzeit der PU-Beschichtung zum einen verteuert und verkompliziert. Zum anderen ist eine Prozessoptimierung zudem sehr schwierig, da als Folge davon u. a. eine relativ dicke PU-Schicht aufgetragen werden muss die aufgrund der begrenzten Gesamtdicke der Läuferscheibe dazu führt, dass das Läuferscheibenkernmaterial (Stahl), welches für die Stabilität der Läuferscheibe eine entscheidende Bedeutung hat, eine geringe Dicke aufweist und somit als Ergebnis nur begrenzt mechanisch belastbare Läuferscheiben zur Folge hat.This problem is now known from many tests and has meant that only very specific carriers (steel core with special PU coating) are currently being used in the PPG process. As a result, the method becomes more expensive and complicated on the one hand due to the limited lifetime of the PU coating. On the other hand, a process optimization is also very difficult, as a result u. a. a relatively thick PU layer must be applied which, due to the limited overall thickness of the rotor disk, results in the rotor core core material (steel), which is of decisive importance for the stability of the rotor disk, having a small thickness and, as a result, only marginally mechanically resilient rotor disks entails.

Aus DE 10 2009 038 942 A1 ist bekannt, dass für eine Läuferscheibe mit einem 600 μm dicken Stahlkern die Verbiegung bei PPG das 2,4-fache dessen einer 800 μm dicken Läuferscheibe beim Läppen beträgt. Im Stand der Technik bekannte, zur Durchführung des PPG-Verfahrens geeignete und mit einer Verschleißschutzschicht einer Dicke, die eine sinnvolle Gebrauchsdauer erlaubt, versehene Läuferscheiben besitzen also zwangsweise eine sehr geringe Steifigkeit.Out DE 10 2009 038 942 A1 It is known that for a rotor disk with a 600 μm thick steel core, the bending in PPG is 2.4 times that of a 800 μm thick rotor disk during lapping. Known in the prior art, suitable for carrying out the PPG method and provided with a wear protection layer of a thickness that allows a reasonable service life, therefore, carriers have forcibly a very low rigidity.

Dieses führt u. a. dazu, dass bei der Durchführung des PPG-Verfahrens mit im Stand der Technik bekannten Läuferscheiben nur sehr geringe Drücke und langsame Drehzahlen verwendet werden können, um das Drehmoment, welches auf die Läuferscheibe im Bereich der Verzahnung (Zahnkränze bzw. Stiftkranzverzahnung) wirkt, zu begrenzen und einer Zerstörung der Läuferscheibe mit allen damit verbundenen negativen, kostenintensiven Konsequenzen (Fahrtabbruch, Verwurf der Wafer, Schleiftuchbeschädigung, Zahnkranz- bzw. Stiftkranzbeschädung (Hülsen), Maschinenstillstandszeit, Prozesseffektivität (Stillstandszeit, Wiederanfahren, Einfahren)) vorzubeugen. Besonders eine Verwendung von sehr großen PPG-Doppelseitenschleifmaschinen, zur kostengünstigen gleichzeitigen Bearbeitung einer Vielzahl von Wafern in einem Bearbeitungsschritt, ist so aufgrund der mangelnden Stabilität der dann besonders großen Läuferscheiben nicht möglich, ohne dass eine die Vorteile des Verfahrens zunichte machende Einschränkung der Wahl der Prozessparameter erforderlich wäre, um eine Überlastung der Läuferscheiben zu vermeiden. Ebenso ist eine Bearbeitung besonders großer Halbleiterscheiben, beispielsweise solche mit einem Durchmesser von 450 mm, aufgrund deren besonders großen Fläche, somit der besonders hohen Reibung und daher abermals erhöhten Belastung der Läuferscheiben, nicht oder nur stark eingeschränkt möglich.This leads u. a. In addition, only very low pressures and slow speeds can be used in carrying out the PPG method with known in the prior art rotor discs to limit the torque which acts on the carrier in the field of teeth (sprockets or pinion gearing) and a destruction of the rotor disc with all the associated negative, costly consequences (abort, Verwurf the wafer, grinding cloth damage, sprocket or Stiftkranzbeschädung (sleeves), machine downtime, process efficiency (downtime, restart, retraction)) to prevent. In particular, the use of very large PPG double-side grinding machines, for low-cost simultaneous processing of a large number of wafers in one processing step, is not possible due to the lack of stability of the then particularly large carriers, without negating the advantages of the method restriction of the choice of process parameters would be required to avoid overloading the carriers. Similarly, a processing of particularly large semiconductor wafers, for example those with a diameter of 450 mm, due to their particularly large area, thus the particularly high friction and therefore again increased load on the carriers, not or only very limited possible.

WO 2008/064158 beschreibt, dass beim PPG (Doppelseitenschleifen mit festem Korn in Läppkinematik), ein Kontakt einer aus ungeeignetem Material bestehenden oder ungeeignet beschichteten Läuferscheibe mit der Arbeitsschicht zu einem sukzessiven Nachlassen der Schleifwirkung bspw. beim PPG (Abstumpfen des Schleiftuchs) und infolge dessen zu einem instabilen Prozess führt, und beschreibt, dass ein einseitiges Abstumpfen beispielsweise eines Schleiftuchs in im Stand der Technik bekannten simultanen Doppelseitenschleifverfahren zu unvorhersagbarem und unsymmetrischem Materialabtrag führt mit hohen resultierenden Kräften auf die dünne Läuferscheibe, die somit einem erhöhten Bruchrisiko unterliegt. Diese bekannten Nachteile und Gefahren sind näher beschrieben bspw. in DE 10 2007 049 811 A1 . Eine einseitig beschichtete Läuferscheibe ist somit in im Stand der Technik bekannten simultanen Doppelseitenbearbeitungsverfahren nicht verwendbar. WO 2008/064158 describes that in the PPG (double side grinding with solid grain in lapping kinematics), contact of an inappropriate material or unsuitably coated carrier with the working layer to a successive decrease in the abrasive effect, for example, in the PPG (blunting of the grinding cloth) and consequently to an unstable process and describes that unilateral blunting, for example, of a sanding cloth in prior art simultaneous double-side grinding processes leads to unpredictable and unsymmetrical material removal with high resultant forces on the thin rotor disk, thus being subject to increased fracture risk. These known disadvantages and dangers are described in more detail, for example, in DE 10 2007 049 811 A1 , A single-side coated rotor disc is thus not usable in the known in the prior art simultaneous double-sided machining.

AUFGABEN DER ERFINDUNG UND LÖSUNGEN OBJECTS OF THE INVENTION AND SOLUTIONS

Der Erfindung liegen somit folgende Aufgaben zugrunde: Die erste Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung besonders großer Halbleiterscheiben anzugeben, bei der die Halbleiterscheibe frei schwimmend – und somit nahezu Zwangskräfte-frei – geführt wird und das eine Bearbeitung unter wirtschaftlichen Bearbeitungsbedingungen (Druck, Drehzahl, Abtragsrate) und ohne Schädigung der Halbleiterscheibe bewirkt.The invention is thus based on the following objects: The first object is to specify a method for material-removing machining of particularly large semiconductor wafers, in which the semiconductor wafer is free-floating - and thus almost free of constraining forces - and the processing under economical processing conditions (pressure , Speed, removal rate) and without damaging the semiconductor wafer causes.

Eine zweite Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben anzugeben, bei der die Halbleiterscheibe frei schwimmend und somit nahezu Zwangskräfte-frei geführt wird und das gezielt wählbare Materialabträge von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheiben bewirkt.A second object is to provide a method for material-removing processing of semiconductor wafers, in which the semiconductor wafer is floating freely and thus almost constraining forces-free and causes the selectively selectable material removal of the front and back of the semiconductor wafers.

Eine dritte Aufgabe besteht darin, ein Verfahrens zur Material abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben anzugeben, bei der die Halbleiterscheibe frei schwimmend und somit nahezu Zwangskräfte-frei geführt wird und die den Einsatz von Läuferscheiben einer gewünschten Stärke ermöglicht.A third object is to provide a method for the material-removing processing of semiconductor wafers, in which the semiconductor wafer is floating freely and thus almost constraining forces-free and allows the use of carriers of a desired strength.

Die Aufgaben der Erfindung werden durch ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung beider Seiten mehrerer Halbleiterscheiben gelöst, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren, mittels einer aus einem äußeren und einem inneren Antriebskranz gebildeten Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und auf zykloidischen Bahnkurven zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben bewegt wird, wobei eine Arbeitsscheibe eine Schicht umfasst, die gebundenes Korn (Abrasive oder Hartstoffe) enthält und dadurch einen Materialabtrag in Form eines Schleifens bewirkt, und die andere Arbeitsscheibe eine Schicht umfasst, die keine Hartstoffe enthält und dadurch keinen Materialabtrag bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass folgende drei Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden:

(a) ein in Kontakt Bringen einer Seite der Halbleiterscheibe mit der den Materialabtrag bewirkenden Arbeitsscheibe in einem ersten Bearbeitungsschritt;
(b) ein Wenden der Halbleiterscheibe;
(c) ein in Kontakt Bringen der anderen Seite der Halbleiterscheibe mit der den Materialabtrag bewirkenden Arbeitsscheibe in einem in einem zweiten Bearbeitungsschritt.

The objects of the invention are achieved by a method for material-removing machining of both sides of a plurality of semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess of one of a plurality of carrier discs set in rotation by means of a rolling device formed by an outer and an inner drive rim and on cycloidal trajectories is moved between two rotating annular working disks, wherein a working disk comprises a layer containing bonded grain (abrasives or hard materials) and thereby causes a material removal in the form of a grinding, and the other working disk comprises a layer containing no hard materials and thus no material removal causes the following three steps to be performed in the specified order:

(A) bringing in contact one side of the semiconductor wafer with the material removal causing working disk in a first processing step;
(b) turning the semiconductor wafer;
(c) bringing the other side of the semiconductor wafer into contact with the working disk causing the material removal in a second processing step.

Da sowohl die eine, Abrasivstoffe enthaltende Arbeitsschicht, als auch die andere, keine Abrasivstoffe enthaltende Arbeitsschicht, simultan in Wechselwirkung mit der Halbleiterscheibe stehen, kann, aufgrund der unterschiedlichen Reibungswiderstände, vorder- und rückseitig eine stark unterschiedliche Reibung auf die Halbleiterscheibe ausgeübt werden. Bedingt durch die große, aus den unterschiedlichen Reibungswiderständen resultierende Kraft auf die Halbleiterscheibe, die die Halbleiterscheibe stark an die Läuferscheibe presst, kann sowohl die Läuferscheibe als auch die Halbleiterscheibe überlastet werden und es kann zu einem Bruch kommen.Since both the working layer containing abrasives and the other working layer containing abrasives are simultaneously in interaction with the semiconductor wafer, a very different friction can be exerted on the semiconductor wafer on the front and rear sides due to the different frictional resistances. Due to the large, resulting from the different frictional resistances force on the semiconductor wafer, which strongly presses the wafer to the rotor disc, both the rotor disk and the semiconductor wafer can be overloaded and it can come to a break.

Um eine ungleichmäßige Belastung der Vorder- und der Rückseite der materialabtragend zu bearbeitenden Halbleiterscheiben zu vermeiden, ist es vorteilhaft, Struktur und Zusammensetzung (Bindungsmatrix, Füllstoffe, Porenanteil) der keine Abrasive enthaltenden Arbeitsschicht so gegenüber der Abrasive enthaltenden Arbeitsschicht zu wählen, dass die von beiden Arbeitschichten auf die Vorder- und die Rückseite der Halbleiterscheibe ausgeübten Reibkräfte sich wieder ausgleichen und die Halbleiterscheibe weitgehend kräftefrei bearbeitet werden kann.In order to avoid an uneven loading of the front and the back of the semiconductor wafers to be machined, it is advantageous to choose the structure and composition (bonding matrix, fillers, porosity) of the non-abrasive working layer so opposite the abrasive-containing working layer that of the two Working layers on the front and the back of the semiconductor wafer frictional forces compensate again and the wafer can be processed largely free of forces.

Möglichkeiten zur Einstellung von Härte, Reibung, Struktur und Verschleißfestigkeit eines Schleif- oder Poliertuchs sind beispielsweise in WO 9818159 A1 , US 2008 008 5660 A1 , US 557 8362 A , US 2007 009 3181 , JP 2009 69 150 , US 2008 148 651 und US 2008 254 719 beschrieben.Options for adjusting the hardness, friction, structure and wear resistance of a grinding or polishing cloth are, for example, in WO 9818159 A1 . US 2008 008 5660 A1 . US 557 8362 A . US 2007 009 3181 . JP 2009 69 150 . US 2008 148 651 and US 2008 254 719 described.

Des Weiteren können unterschiedliche Reibkräfte durch den Zusatz viskoser Medien, beispielsweise Hydrokolloide aus Polysacchariden (Polyosen) wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Stärke, Pektine, Kollagenen („Gelatine”), Alginate, sowie Acrylsäuresalze oder (Poly)ethylenglykol ausgeglichen werden.Furthermore, different frictional forces can be compensated by the addition of viscous media, for example hydrocolloids of polysaccharides (polyoses) such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, starch, pectins, collagens ("gelatin"), alginates, and acrylic acid salts or (poly) ethylene glycol.

Bevorzugt werden diese viskosen Medien dem Kühlschmiermittel oder einem lose Abrasive enthaltenden Schleifmittel (Slurry) so zugesetzt, dass die Viskosität des dem Arbeitsspalt zugeführten Mediums mindestens 3 und höchstens 100·10^-3 N/m²·s (mPas) beträgt.Preferably, these viscous media are added to the cooling lubricant or a loose abrasive containing abrasive such that the viscosity of the medium supplied to the working gap is at least 3 and at most 100 × 10 ^-3 N / m ² s (mPas).

Vorzugsweise wird als viskositätserhöhendes Medium ein mehrwertiger Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glycerin, monomeren Glykole, oligomeren Glykole, Polyglykole und Polyalkohole. Vorzugsweise beträgt der Anteil des mehrwertigen Alkohols in der Lösung 0,01 bis 10 Vol-%. A viscosity-increasing medium is preferably a polyhydric alcohol selected from the group consisting of glycerol, monomeric glycols, oligomeric glycols, polyglycols and polyalcohols. Preferably, the proportion of the polyhydric alcohol in the solution is 0.01 to 10% by volume.

Besonders bevorzugt umfasst das Medium Glycerin.Most preferably, the medium comprises glycerin.

Tabelle 1 zeigt die Änderung der Viskosität eines Glycerin-Wasser Gemischs bei einer Temperatur von 20°C für Verschiedene Glycerin-Anteile.Table 1 shows the change in viscosity of a glycerol-water mixture at a temperature of 20 ° C for various proportions of glycerol.

Reines Glycerin weist bei Raumtemperatur eine Viskosität von bis zu 1500 mPa·s auf und wird dazu verwendet, die Viskosität von deionisiertem Wasser, die nur bei etwa 1 mPa·s liegt, gezielt auf 3–100 mPas zu erhöhen.Pure glycerin has a viscosity of up to 1500 mPa · s at room temperature and is used to increase the viscosity of deionized water, which is only about 1 mPa · s, targeted to 3-100 mPas.

Vorzugsweise beträgt der Glycerin-Anteil des viskosen Mediums 40%–85%. Tabelle 1 Glycerin-Wasser-Gemisch, 20°C Viskosität Glycerin-Anteil: 100% 1500 mPas 93% 400 mPas 50% 6,05 mPas 0% 1,0087 mPas Preferably, the glycerol content of the viscous medium is 40% -85%. Table 1 Glycerine-water mixture, 20 ° C viscosity Glycerine content: 100% 1500 mPas 93% 400 mPas 50% 6.05 mPas 0% 1.0087 mPas

Ebenfalls bevorzugt ist die Verwendung von viskosen Suspensionen, wobei die benötigte Viskosität der Suspension durch den Feststoffanteil gewährleistet wird. Die Suspensionen können sowohl in Kombination mit den oben beschriebenen viskositäts-erhöhenden Medien, als auch in reiner Form, d. h. z. B. in Form eines gängigen Kieselsols, ohne Zugabe einer viskositäts-steigernden Komponente, eingesetzt werden.Also preferred is the use of viscous suspensions, wherein the required viscosity of the suspension is ensured by the solids content. The suspensions may be used both in combination with the viscosity enhancing media described above, as well as in pure form, i. H. z. B. in the form of a common silica sol, without the addition of a viscosity-increasing component, are used.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung von kolloiden Dispersionen aus Siliciumdioxid oder Ceroxid-Partikeln.Particularly preferred is the use of colloidal dispersions of silica or ceria particles.

Eine wässrige kolloiddisperse Lösung von amorphem Siliciumdioxid beinhaltet Siliciumdioxid in Form von untereinander unvernetzten, kugelförmigen Einzelpartikeln, die an der Oberfläche Hydroxylgruppen enthalten.An aqueous colloidally disperse solution of amorphous silica includes silica in the form of mutually uncrosslinked, spherical individual particles which contain hydroxyl groups on the surface.

Die Viskosität dieser Suspensionen mit räumlich unvernetzten Partikeln ist eine Funktion der Konzentration und der Teilchengröße bzw. der spezifischen Oberfläche.The viscosity of these suspensions with spatially uncrosslinked particles is a function of the concentration and the particle size or the specific surface area.

Die Viskosität ist gewöhnlich bei kleineren Partikeln größer.Viscosity is usually greater for smaller particles.

Die Viskosität steigt mit zunehmendem Feststoffvolumengehalt, da die Partikel enger gepackt und in ihrer freien Beweglichkeit eingeschränkt werden (innere Reibung). Zudem nehmen Wechselwirkungen und Stöße zwischen den einzelnen Partikeln zu.The viscosity increases with increasing solids volume content, because the particles are packed more tightly and restricted in their free mobility (internal friction). In addition, interactions and impacts between the individual particles increase.

Vorzugsweise werden Suspensionen mit Partikeln, die eine schmale Größenverteilung aufweisen, verwendet. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt vorzugsweise 5–50 nm.Preferably, suspensions with particles having a narrow size distribution are used. The average particle size is preferably 5-50 nm.

Der Feststoffanteil beträgt vorzugsweise größer als 1 Gew.-% bis maximal 50 Gew.-%.The solids content is preferably greater than 1 wt .-% to a maximum of 50 wt .-%.

Die dritte Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Material abtragenden Bearbeitung mehrerer Halbleiterscheiben gelöst, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren, mittels einer aus einem äußeren und einem inneren Antriebskranz gebildeten Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und auf zykloidischen Bahnkurven zwischen zwei rotierenden ringförmigen Arbeitsscheiben bewegt wird, wobei eine Arbeitsscheibe eine Schicht umfasst, die gebundenes Korn (Abrasive oder Hartstoffe) enthält und dadurch einen Materialabtrag in Form eines Schleifens bewirkt, und die andere Arbeitsscheibe eine Schicht umfasst, die keine Hartstoffe enthält und dadurch keinen Materialabtrag bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung der mehreren Halbleiterscheiben eine aus zwei Schichten zusammengesetzte Läuferscheibe verwendet wird, wobei die Seite der Läuferscheibe, die der das gebundene Korn enthaltenden Schicht der Arbeitsscheibe zugewandt ist, durch eine Schutzschicht geschützt ist und die Seite der Läuferscheibe, die der nicht-materialabtragenden Schicht der Arbeitsscheibe zugewandt ist, aus dem Trägermaterial der Läuferscheibe besteht.The third object of the invention is achieved by a method for material-removing machining of a plurality of semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess of one of a plurality of carrier disks set in rotation by means of a rolling device formed by an outer and an inner drive ring and intervening on cycloidal trajectories two rotating annular working wheels is moved, wherein a working disk comprises a layer containing bonded grain (abrasive or hard materials) and thereby causes a material removal in the form of a grinding, and the other working disk comprises a layer which contains no hard materials and thereby causes no material removal , characterized in that for guiding the plurality of semiconductor wafers a composite of two layers rotor disk is used, wherein the side of the rotor disc, the bound Grain-containing layer facing the working disk is protected by a protective layer and the side of the rotor, which faces the non-material-removing layer of the working disk, consists of the carrier material of the rotor disc.

Durch Wahl einer geeigneten Struktur und Zusammensetzung (Bindungsmatrix, Füllstoffe, Porenanteil) der keine Abrasive enthaltenden Arbeitsschicht und der Abrasive enthaltenden Arbeitsschicht können die von beiden Arbeitschichten auf die Vorder- und die Rückseite der Halbleiterscheibe ausgeübten Reibkräfte ausgeglichen und die Halbleiterscheibe weitgehend kräftefrei bearbeitet werden.By selecting a suitable structure and composition (bonding matrix, fillers, porosity) of the working layer containing no abrasive and the abrasive containing working layer, the frictional forces exerted by both working layers on the front and the back of the wafer can be compensated and the wafer can be processed largely force-free.

Des Weiteren können unterschiedliche Reibkräfte, die die Halbleiterscheibe überlasten können, durch den Zusatz viskoser Medien ausgeglichen werden.Furthermore, different frictional forces, which can overload the semiconductor wafer, can be compensated by the addition of viscous media.

Die weitgehend kräftefreie Bearbeitung der Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe im erfindungsgemäßen PPG-Schleifprozess ermöglicht den Einsatz dünner, aus zwei Schichten zusammengesetzter Läuferscheiben.The largely force-free machining of the front and back of the semiconductor wafer in the PPG grinding process according to the invention makes it possible to use thin carriers composed of two layers.

AUSFÜHRLICHE ERFINDUNGSBESCHREIBUNG UND AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENT AND EMBODIMENTS

Da es sich bei den im erfindungsgemäßen PPG-Schleifprozesses genannten Arbeitsschichten, die fest gebundenes Korn enthalten und einen Materialabtrag in Form eines Schleifens bewirken, bevorzugt um Schleiftücher handelt, wird für diese Arbeitsschicht im Folgenden, nur der Begriff Schleiftuch verwendet. Da es sich bei den im erfindungsgemäßen PPG-Schleifprozess genannten Arbeitsschichten, die kein Abrasiv enthalten, um Poliertücher handelt, die ohne Zugabe einer Slurry keinen Materialabtrag der ihnen zugewandten Seite der Halbleiterscheibe bewirken, wird für diese Arbeitsschicht im Folgenden, nur der Begriff Poliertuch verwendet.Since the working layers mentioned in the PPG grinding process according to the invention, which contain firmly bonded grain and cause material removal in the form of grinding, are preferably abrasive cloths, only the term grinding cloth is used for this working layer in the following. Since the working layers mentioned in the PPG grinding process according to the invention, which contain no abrasive, are polishing cloths which do not cause material removal of the side of the semiconductor wafer facing them without the addition of a slurry, only the term polishing cloth is used for this working layer in the following.

Die wenigstens eine Halbleiterscheibe wird vorzugsweise in einer Läuferscheibe liegend zwischen einer oberen Arbeitsscheibe und unteren Arbeitsscheibe bearbeitet, wobei die obere Arbeitsscheibe mit einem Abrasive enthaltenden Schleiftuch belegt ist und die untere Arbeitsscheibe mit einem keine Abrasive enthaltenden Poliertuch belegt ist.The at least one semiconductor wafer is preferably processed lying in a rotor disc between an upper working disk and lower working disk, wherein the upper working disk is coated with a grinding cloth containing abrasives and the lower working disk is covered with a polishing cloth containing no abrasive.

Vorzugsweise haben das obere und das untere Tuch die gleiche Struktur.Preferably, the upper and lower cloths have the same structure.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird nur eine Seite der wenigstens einen Halbleiterscheibe Material abtragend bearbeitet. Falls gewünscht, kann nach dem Umdrehen der wenigstens einen Halbleiterscheibe auch die andere Seite Material abtragend bearbeitet werden.In contrast to the prior art, only one side of the at least one semiconductor wafer is processed by removing material. If desired, after reversing the at least one semiconductor wafer, the other side can also be processed by removing material.

Für den oberen Schleifteller (= Arbeitsscheibe) wird bevorzugt ein Standardschleiftuch mit Diamantabrasiven, z. B. ein Schleiftuch der Marke Trizact^TM von 3M Company, USA, Typ 677XA oder 677XAEL verwendet, wobei die Halbleiterscheibe bevorzugt über die Läuferscheibe hinausragt, was bedeutet, dass die Halbleiterscheibe dicker als die Läuferscheibe ist („Überstand”).For the upper sanding disc (= working disk), a standard sanding cloth with diamond abrasives, z. For example, a Trizact ^™ brand abrasive cloth from 3M Company, USA, type 677XA or 677XAEL is used, with the semiconductor wafer preferably protruding beyond the rotor, meaning that the semiconductor wafer is thicker than the rotor ("overhang").

Für den unteren Schleifteller wird bevorzugt ein Poliertuch aus ähnlichem Tuchmaterial (d. h. Binderzusammensetzung und Tuchaufbau sind vorzugsweise identisch zum am oberen Schleifteller montierten Schleiftuch) verwendet, welches aber keine Abrasive enthält. Durch Verwendung eines Tuchs ohne Abrasive wird eine ständige, materialabtragende Wechselwirkung des Schleiftellers mit mindestens einer Halbleiterscheibe verhindert.For the lower sanding pad, preferably a polishing cloth of similar cloth material (i.e., binder composition and cloth construction are preferably identical to the abrasive cloth mounted on the upper sanding pad) is used but which does not contain abrasives. By using a cloth without Abrasive a constant, material-removing interaction of the grinding plate is prevented with at least one semiconductor wafer.

Im Allgemeinen geht eine Änderung von Bindungsmatrix, Füllstoffen, Porenanteil und Strukturierung mit einer Änderung der Verschleißgeschwindigkeit einher. Dies ist jedoch unkritisch, da für eine erfindungsgemäße Durchführung beim Verschleiß von oberem, Abrasivstoffe enthaltendem Schleiftuch und unterem, keine Abrasivstoffe enthaltendem Poliertuch keine gleiche Verschleißgeschwindigkeit beider Tücher erforderlich ist.In general, a change in bonding matrix, fillers, porosity, and texturing is accompanied by a change in wear rate. However, this is not critical, since no equal wear rate of both wipes is required for an inventive implementation in the wear of upper, abrasives containing abrasive cloth and lower, no abrasives containing polishing cloth.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen PPG-Schleifprozesses erfolgt besonders bevorzugt als zweiteiliger sequentieller Schleifvorgang unter Anwendung der Planetenkinematik. Im ersten Prozessschritt wird von mindestens einer Halbleiterscheibe, bestehend aus einer Vorder- und einer Rückseite, die Vorderseite der besagten Halbleiterscheibe am oberen, Abrasivstoffe enthaltenden Schleiftuch, materialabtragend geschliffen, wobei simultan die Rückseite der besagten Halbleiterscheibe über das untere Poliertuch, das keine Abrasive enthält, bewegt wird. Nach Erzielen des nötigen Abtrags der Vorderseite der besagten Halbleiterscheibe wird der Schleifprozess gestoppt und optional mindestens eine Halbleiterscheibe stichprobenartig vermessen, um eine Optimierung der Spaltkontrolle (Abstand oberes Tuch zu unterem Tuch) zu gewährleisten. Zur Optimierung der Randgeometrie kann zusätzlich eine genaue Anpassung des Waferüberlaufs erfolgen.The application of the PPG grinding process according to the invention is particularly preferably carried out as a two-part sequential grinding process using planetary kinematics. In the first process step, at least one semiconductor wafer, consisting of a front and a backside, the front side of said semiconductor wafer at the upper abrasives abrasive cloth, sanding material, wherein simultaneously the back of said semiconductor wafer on the lower polishing cloth which contains no Abrasive is moved. After obtaining the necessary removal of the front side of said semiconductor wafer, the grinding process is stopped and optionally at least one semiconductor wafer is randomly measured in order to to optimize the gap control (distance upper cloth to lower cloth). In order to optimize the edge geometry, a precise adaptation of the wafer overflow can additionally take place.

Bevorzugt werden die unterschiedlichen Reibungskräfte auf den Vorder- und den Rückseiten der Halbleiterscheiben durch den Zusatz viskoser Medien, beispielsweise Hydrokolloide aus Polysacchariden (Polyosen) wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, „Tapetenkleister”; Stärke; Pektine, Kollagenen („Gelatine”), Alginate, sowie Acrylsäuresalze, (Poly)ethylenglykol und vielen mehr, ausgeglichen.Preference is given to the different frictional forces on the front and the back sides of the semiconductor wafers by the addition of viscous media, such as hydrocolloids of polysaccharides (polyoses) such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, "wallpaper paste"; Strength; Pectins, collagens ("gelatin"), alginates, as well as acrylic acid salts, (poly) ethylene glycol and many more, balanced.

Besonders bevorzugt werden die unterschiedlichen Reibungskräfte auf den Vorder- und den Rückseiten der Halbleiterscheiben durch den Zusatz alkalischer viskoser Medien, wobei der pH-Wert des Mediums bevorzugt 9,5 ≤ pH ≤ 12,5 und besonders bevorzugt 11,8 ≤ pH ≤ 12,5 beträgt und die Viskosität mindestens 3 und höchstens 100·10^–3 N/m²·s (mPas) beträgt.The different frictional forces on the front and the back sides of the semiconductor wafers are particularly preferred due to the addition of alkaline viscous media, the pH of the medium preferably being 9.5 ≦ pH ≦ 12.5 and particularly preferably 11.8 ≦ pH ≦ 12, Is 5 and the viscosity is at least 3 and at most 100 × 10 ^-3 N / m ² · s (mPas).

Anders als von im Stand der Technik bekannten Einseitenschleifverfahren, bei denen die Halbleiterscheibe unter Zwangskräften während der Bearbeitung der einen Seite auf der anderen Seite mittels einer Aufspannvorrichtung (Chuck) gehalten wird, ermöglicht das erfindungsgemäße sequentielle PPG-Verfahren eine Einseitenbearbeitung unter weitgehender Freiheit jeglicher Zwangskräfte, da die Halbleiterscheiben wie vom PPG, DSP oder Doppelseiten-Läppen bekannt, weiterhin „frei schwimmend” bearbeitet werden.Unlike prior art single-side grinding methods where the wafer is held under constraining forces during processing of one side on the other side by means of a chuck, the sequential PPG method of the present invention enables single-side processing with substantial freedom from any constraining forces. since the semiconductor wafers are known to be "floating freely" as known from PPG, DSP or double-sided lapping.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des sequentiell beidseitigen PPG-Free-Floating-Schleifens lässt sich, ebenso wie mit dem Chuck-geführtem Einseitenschleifen mindestens einer Halbleiterscheibe mit einer Vorder- und einer Rückseite mittels Bearbeiten der ersten Seite, Wenden und Bearbeiten der zweiten Seite, eine sequentielle beidseitige Bearbeitung durchführen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht Zwischenkontrollen und vom Messresultat abhängige angepasste gezielte Bearbeitungen der zweiten Seite mindestens einer Halbleiterscheibe.With the method according to the invention of sequential two-sided PPG free-floating grinding, as well as with the chuck-guided single-side grinding of at least one semiconductor wafer having a front and a rear side by processing the first side, turning and processing the second side, can be sequential perform two-sided processing. The method according to the invention makes it possible to carry out intermediate checks and adapted targeted processing of the second side of at least one semiconductor wafer that is dependent on the measurement result.

Bevorzugt wird dabei beispielsweise die erste Seite mindestens einer Halbleiterscheibe, unbeschadet der Gesamtdicke dieser Halbleiterscheibe, um einen vorbestimmten Abtrag geschliffen, während bspw. die zweite Seite mindestens einer Halbleiterscheibe nachfolgend auf eine vorbestimmte Gesamtdicke der Halbleiterscheibe geschliffen wird. Dadurch kann vorteilhafterweise auch bei schwankender Eingangsdicke der Halbleiterscheibe stets ein vorgewählter Mindestabtrag von der ersten Seite sichergestellt werden, so dass beispielsweise von der Vorbearbeitung verbliebene geschädigte Schichten stets sicher entfernt werden. Diese erste Seite der Halbleiterscheibe bildet dann die Vorderseite der fertig bearbeiteten Halbleiterscheibe, an die höhere Ansprüche bzgl. Defektfreiheit als an die Rückseite gestellt werden, wobei die Rückseite der Halbleiterscheibe einen schwankenden Abtrag erfahren haben kann und ggf. noch eine Restschädigung aufweisen kann.For example, the first side of at least one semiconductor wafer, without prejudice to the total thickness of this semiconductor wafer, is preferably ground to a predetermined removal, while, for example, the second side of at least one semiconductor wafer is subsequently ground to a predetermined total thickness of the semiconductor wafer. As a result, it is advantageously always possible to ensure a preselected minimum removal from the first side, even when the input thickness of the semiconductor wafer fluctuates, so that, for example, damaged layers remaining from the pre-processing are always safely removed. This first side of the semiconductor wafer then forms the front side of the finished semiconductor wafer, to which higher demands are made with regard to freedom from defects than to the rear side, wherein the backside of the semiconductor wafer may have undergone a fluctuating removal and may possibly still have residual damage.

Ferner kann die Bearbeitung der ersten und der zweiten Seite der Halbleiterscheibe mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Abrasiven mit verschiedenen Korngrößen, -konzentrationen oder Schleifstoffmaterialien erfolgen, so dass erste und zweite Seite der Halbleiterscheibe nach sequentiell beidseitiger Bearbeitung verschiedene Rauigkeiten aufweisen. Verschiedene Rauigkeiten führen zu verschiedenen Verspannungen der Oberflächen beider Seiten. Die Halbleiterscheibe krümmt sich geringfügig zur glatteren Seite hin (strain-induced warpage). Dieser Effekt kann genutzt werden, um die Halbleiterscheibe gezielt vorzuspannen, so dass in Folgebearbeitungsschritten ein radial inhomogener Materialabtrag erfolgt (hoher Abtrag im Zentrum und niedriger Abtrag am Rand der konvexen Seite der Halbleiterscheibe und hoher Abtrag am Rand und niedriger Abtrag im Zentrum der konkaven Seite der Halbleiterscheibe).Furthermore, the processing of the first and the second side of the semiconductor wafer by means of the method according to the invention can be carried out with abrasives having different particle sizes, concentrations or abrasive materials, so that the first and second sides of the semiconductor wafer have different roughnesses after sequential two-sided processing. Different roughness leads to different tensions of the surfaces of both sides. The wafer bends slightly towards the smoother side (strain-induced warpage). This effect can be used to selectively bias the wafer, so that in subsequent processing steps a radially inhomogeneous material removal takes place (high removal in the center and low removal at the edge of the convex side of the semiconductor wafer and high removal at the edge and low removal in the center of the concave side of the wafer).

Es kann aber auch eine Vorspannung einer Halbleiterscheibe induziert werden, die die einseitige Spannung einer später aufgebrachten einseitigen Beschichtung – beispielsweise eine rückseitige Sauerstoffbeschichtung (LTO) oder eine vorderseitige Epitaxieschicht anderer Dotierung und somit Gitterkonstante – der Halbleiterscheibe genau ausgleicht, so dass am Ende der Bearbeitungskette beispielsweise eine ebene Halbleiterscheibe mit planparalleler Vorder- und Rückseite resultiert.However, it is also possible to induce a bias of a semiconductor wafer which exactly compensates for the unilateral stress of a laterally applied single-sided coating, for example a backside oxygen coating (LTO) or a front epitaxial layer of other doping and thus lattice constant, such that at the end of the processing chain a planar semiconductor wafer with plane-parallel front and back results.

Als Schleifmedium für die beiden abtragenden Schleifschritte kann sowohl Wasser in der für die Halbleiterindustrie üblichen Reinheit (deionisiertes Wasser, DIW) als auch eine alkalisch angereicherte Lösung verwendet werden. Geeignete Laugen und alkalisch puffernde Salze sind im Stand der Technik zum chemomechanischen Polieren (CMP) von Siliciumwafern mit Kieselsol bekannt. Als Beispiele seien hier genannt: Kalilauge (KOH), Natronlauge (NaOH), Kaliumcarbonat (K₂CO₃), Natriumcarbonat (Na₂CO₃), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH, (CH₃)₄N-OH)), Tetramethylammoniumcarbonat (TMAC, (CH₃)₄N-CO₃) und viele andere, sowie geeignete Mischungen der genannten Substanzen.As abrasive medium for the two abrading grinding steps, both water in the usual for the semiconductor industry purity (deionized water, DIW) and an alkaline-enriched solution can be used. Suitable bases and alkaline buffering salts are known in the art for chemomechanical polishing (CMP) of silicon wafers with silica sol. Examples include: potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), potassium carbonate (K ₂ CO ₃ ), sodium carbonate (Na ₂ CO ₃ ), tetramethylammonium hydroxide (TMAH, (CH ₃ ) ₄ N-OH)), tetramethylammonium carbonate (TMAC , (CH ₃ ) ₄ N-CO ₃ ) and many others, as well as suitable mixtures of said substances.

Der Anteil der genannten Verbindungen im Schleifmedium beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,01 bis 0,2 Gew.-%. The proportion of said compounds in the abrasive medium is preferably 0.01 to 10 wt .-%, particularly preferably from 0.01 to 0.2 wt .-%.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Kaliumcarbonat.Particularly preferred is the use of potassium carbonate.

Der pH-Wert des Schleifmediums beträgt dabei bevorzugt 9,5 ≤ pH ≤ 12,5 und besonders bevorzugt 11,8 ≤ pH ≤ 12,5.The pH of the grinding medium is preferably 9.5 ≦ pH ≦ 12.5 and more preferably 11.8 ≦ pH ≦ 12.5.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet auch bezüglich der Prozessparameter eine erhöhte Flexibilität. Es kann durch die verbesserte Stabilität der Läuferscheibe mit höheren Momenten gearbeitet werden, um zum Beispiel die Abtragsraten zu erhöhen und den Prozess somit noch schneller und wirtschaftlicher zu gestalten.The method according to the invention also offers increased flexibility with regard to the process parameters. It can be worked by the improved stability of the rotor with higher torque, for example, to increase the removal rates, making the process even faster and more economical.

Bezüglich des Endprodukts, also einer beidseitig geschliffenen Halbleiterscheibe, ist das Verfahren von Vorteil, da es zu keiner Beeinflussung der Flanken der Halbleiterscheibe bzw. deren Kantenprofil kommt.With regard to the end product, ie a semiconductor wafer ground on both sides, the method is advantageous since there is no influence on the flanks of the semiconductor wafer or its edge profile.

Insbesondere bei der zukünftigen Bearbeitung von größeren Waferdurchmessern, z. B. bei Wafern mit einem Durchmesser von 450 mm, ist das beanspruchte Verfahren besonders vorteilhaft: Die Belastung der Läuferscheibe beim PPG wächst mit der Reibfläche der Halbleiterscheiben, also mit deren Durchmesser und Anzahl an Halbleiterscheiben in einer Läuferscheibe und der erwünschten Material-Abtragsrate, die durch Auflast der Arbeitsscheiben eingestellt wird. 450 mm Halbleiterscheiben können mit dem im Stand der Technik bekannten PPG-Verfahren nur noch bei sehr geringen Auflasten und somit geringen Abtragsraten und mit maximal einer Halbleiterscheibe je Läuferscheibe bearbeitet werden. Durch das erfindungsgemäße optimierte PPG-Verfahren kann der Bearbeitung besonders großer Halbleiterscheiben mit normaler Geschwindigkeit und reduziertem Risiko eines Läuferscheiben-Versagens durchgeführt werden. Es ist also für eine wirtschaftliche Bearbeitung sehr großer Halbleiterscheiben besonders geeignet.In particular, in the future processing of larger wafer diameters, z. As with wafers with a diameter of 450 mm, the claimed method is particularly advantageous: The load of the rotor in PPG increases with the friction surface of the semiconductor wafers, ie with their diameter and number of wafers in a rotor and the desired material removal rate, the is adjusted by load of the working wheels. 450 mm semiconductor wafers can be processed with the known in the art PPG method only at very low loads and thus low removal rates and with a maximum of one semiconductor wafer per rotor disc. The optimized PPG process according to the invention makes it possible to process particularly large semiconductor wafers at normal speed and with reduced risk of carrier disc failure. It is therefore particularly suitable for economical processing of very large semiconductor wafers.

Die weitgehend kräftefreie Bearbeitung der Halbleiterscheiben im erfindungsgemäßen PPG-Free-Floating Verfahren ermöglicht die Verwendung von Läuferscheiben, die an Vorder- und Rückseite aus verschiedenen Materialien bestehen können. Bevorzugt kann eine aus mindestens zwei Materialien laminierte (zusammengesetzte) Läuferscheibe verwendet werden.The largely force-free processing of the semiconductor wafers in the PPG free-floating process according to the invention enables the use of carriers, which can consist of different materials on the front and back. Preferably, a (composite) of at least two materials laminated (composite) rotor disc can be used.

Besonders bevorzugt ist eine Läuferscheibe, bei der die dem Schleiftuch zugewandte Seite der Läuferscheibe mit einer Schutzschicht überzogen ist und die dem Poliertuch zugewandte Seite aus dem Trägermaterial der Läuferscheibe besteht.Particularly preferred is a rotor disk in which the side of the rotor disc facing the grinding cloth is coated with a protective layer and the side facing the polishing cloth consists of the carrier material of the rotor disk.

Das in Kontakt mit dem Schleiftuch gelangende Material der Läuferscheibe wird dabei bevorzugt so gewählt, dass sich eine möglichst geringe Reibung und ein möglichst geringer Materialverschleiß ergibt. Geeignete Materialien (z. B. Polyurethan, PU) sind beispielsweise in WO 2008/064158 vorbeschrieben. Das in Kontakt mit dem Poliertuch gelangende Material der Läuferscheibe wird dann so gewählt, dass die aus der Reibung beider Tücher mit der Halbleiterscheibe resultierende Kraft auf die Halbleiterscheibe verringert wird.The material of the rotor disc that comes into contact with the sanding cloth is preferably selected such that the least possible friction and the least possible material wear result. Suitable materials (eg polyurethane, PU) are, for example, in WO 2008/064158 described above. The material of the rotor disk which comes into contact with the polishing cloth is then chosen so that the force on the semiconductor wafer resulting from the friction of both cloths with the semiconductor wafer is reduced.

In Untersuchungen von für das PPG-Verfahren geeigneten Läuferscheiben zeigte sich, dass für eine PPG-Vorrichtung, wie beispielsweise in DE 19937784 A1 offenbart (knapp 2m Außendurchmesser der ringförmigen Arbeitsscheiben mit gut 650 mm Ringbreite, fünf Läuferscheiben mit Teilkreisdurchmesser der Außenverzahnung von gut 700 mm und mit je drei Bohrungen je Läuferscheibe zur Aufnahme einer 300 mm-Halbleiterscheibe) die Dicke des Stahlkerns der Läuferscheibe, der die erforderliche Steifigkeit bewirkt, mindestens 550 μm betragen muss, bevorzugt jedoch 600 bis 650 μm, um auch bei höheren Prozesskräften (höhere Arbeitsscheiben-Drücke, höhere Geschwindigkeiten der Antriebe der Bearbeitungsvorrichtung) verwendet werden zu können. Bei einer typischen Zieldicke der Wafer von etwa 820 μm nach mechanischer Bearbeitung ergibt sich für die maximale Gesamtdicke der Läuferscheibe eine Dicke von etwa 800 μm, damit die Halbleiterscheibe bei Bearbeitungsende noch um mindestens 10–20 μm aus der Läuferscheibe herausragt. Somit entfällt auf die einseitige Verschleißschutzschicht eine Dicke von 250 μm, bevorzugt jedoch zwischen 150 und 200 μm.Investigations of carriers suitable for the PPG process have shown that for a PPG device, such as in DE 19937784 A1 discloses (almost 2m outside diameter of the annular working wheels with well 650 mm ring width, five rotor disks with pitch circle diameter of the outer teeth of well 700 mm and with three holes per rotor disk for receiving a 300 mm wafer) the thickness of the steel core of the rotor, the required rigidity causes, must be at least 550 microns, but preferably 600 to 650 microns in order to be able to be used even at higher process forces (higher working disc pressures, higher speeds of the drives of the processing device). With a typical target thickness of the wafer of about 820 microns after mechanical processing results in the maximum total thickness of the rotor disc has a thickness of about 800 microns, so that the semiconductor wafer protrudes at the end of processing at least 10-20 microns from the rotor. Thus, the one-sided wear protection layer accounts for a thickness of 250 microns, but preferably between 150 and 200 microns.

Eine derartige Beschichtung, wie beispielsweise in US 2010/0048105 A1 offenbart, besteht aus einer Grundierung, einer haftvermittelnden Zwischenschicht und einer PU-Nutzschicht. Typischerweise entfallen auf die Grundierung bis zu 20 μm Schichtdicke und auf die haftvermittelnde Zwischenschicht ebenfalls bis zu 20 μm Dicke. Somit verbleiben für die einseitige PU-Nutzschicht, deren Dicke die Gebrauchsdauer der Läuferscheibe maßgeblich bestimmt, eine Dicke von bis zu 210 μm und bei bevorzugter Dicke des Stahlkerns noch von zwischen 110 und 160 μm.Such a coating, such as in US 2010/0048105 A1 discloses, consists of a primer, an adhesion-promoting intermediate layer and a PU wear layer. Typically, the primer has a thickness of up to 20 μm and the adhesion-promoting intermediate layer also has a thickness of up to 20 μm. Thus remain for the one-sided PU wear layer whose thickness the service life of the rotor decisively determined, a thickness of up to 210 microns and at a preferred thickness of the steel core still of between 110 and 160 microns.

Im Vergleichsbeispiel einer beidseitig beschichteten Läuferscheibe nach dem Stand der Technik mit 600 μm Stahlkern entfällt – bei identischer Dicke von Grundierung und Haftschicht – auf die Nutzschicht jeder Seite nur 60 μm.In the comparative example of a double-sided coated rotor disc according to the prior art with 600 μm steel core is omitted - with identical thickness of primer and adhesive layer - on the wear layer of each side only 60 microns.

In der Praxis kann die Beschichtung nur mit einer endlichen Schichtdicken-Gleichförmigkeit aufgebracht werden. Erfahrungsgemäß schwankt die Gesamtdicke der Beschichtung um ±35 μm. Da die dickste Stelle in keinem Fall 820 μm übersteigen darf, ergibt sich in der Praxis für eine einseitig beschichtete Läuferscheibe mit 600 μm Stahlkern eine mittlere PU-Nutzschichtdicke von 150 μm und im Vergleichsbeispiel einer gemäß dem Stand der Technik beidseitig beschichteten Läuferscheibe 40 μm je Seite. Damit erreicht eine einseitig beschichtete Läuferscheibe gegenüber einer beidseitig beschichteten Läuferscheibe im erfindungsgemäßen Verfahren eine mehr als viermal so lange Lebensdauer.In practice, the coating can be applied only with a finite layer thickness uniformity. Experience has shown that the total thickness of the coating varies by ± 35 μm. Since the thickest point may in no case exceed 820 microns, resulting in practice for a single-sided rotor with 600 micron steel core average PU wear layer thickness of 150 microns and Comparative Example of a prior art coated on both sides of rotor 40 microns per side , In this way, a rotor coated on one side achieves a service life that is more than four times longer than that of a rotor disk coated on both sides in the process according to the invention.

Mit dem erfindungsgemäßen einseitigem PPG-free-floating-Schleifprozess kann die PU-Deckschicht der Läuferschieben also wesentlich dicker ausgeführt werden als bei den aktuell beim PPG-Schleifprozessen verwendeten Läuferscheiben, wodurch sich die Lebensdauer der Läuferscheiben und damit die Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Optimierung des PPG-Schleifprozesses gegenüber dem Stand der Technik gemäßen PPG-Schleifprozessen erhöht.With the one-sided PPG-free-floating grinding process according to the invention, the PU cover layer of the rotor slides can thus be made substantially thicker than in the case of the carriers currently used in PPG grinding processes, whereby the service life of the carriers and thus the cost-effectiveness of the optimization of the PPG according to the invention Increased grinding compared to the state of the art PPG grinding processes.

Ein 450 mm-Wafer weist am Ende der mechanischen Bearbeitung beispielsweise eine Dicke von 975 μm auf, eine zu seiner Bearbeitung verwendete Läuferscheibe eine Gesamtdicke von beispielsweise 950 μm. Für eine ausreichende Stabilität erwiesen es sich als erforderlich, dass der Stahlkern dabei mindesten 600 μm dick ist. Der Anteil der Stahlkerndicke an der Gesamtdicke der Läuferscheibe beträgt in diesem Beispiel somit 63%.A 450 mm wafer, for example, has a thickness of 975 μm at the end of the mechanical processing, and a rotor used for its processing has a total thickness of, for example, 950 μm. For sufficient stability, it proved necessary that the steel core is at least 600 microns thick. The proportion of steel core thickness in the total thickness of the rotor disk is thus 63% in this example.

In der bevorzugten Ausführungsform einer einseitig verschleißschutzbeschichteten Läuferscheibe kann die Schichtdicke der einseitigen Beschichtung nur geringfügig größer oder sogar gleich wie die im Vergleichsbeispiel einer gemäß dem Stand der Technik beidseitig gleichartig beschichteten Läuferscheibe sein. Dadurch kann der unterliegende Kern der Läuferscheibe etwas dicker gewählt werden als im Vergleich zu einer beidseitig-gleichartig beschichteten Läuferscheibe. Dies erhöht die Steifigkeit der Läuferscheibe und reduziert ein elastisches „Bauchen”, Verwellen oder anderweitige Verformen der Läuferscheibe, während sie bei der Bearbeitung von der Abwälzvorrichtung bewegt wird.In the preferred embodiment of a single-side wear-resistant coated rotor disk, the layer thickness of the one-sided coating may only be slightly larger or even the same as in the comparative example of a prior art two-sided similarly coated rotor disk. As a result, the underlying core of the rotor disc can be selected somewhat thicker than in comparison to a double-sided similarly coated rotor disc. This increases the stiffness of the carrier and reduces elastic "bulging", waving or otherwise deforming the carrier as it is moved by the rolling device during processing.

Dadurch kann eine Verbiegung der Läuferscheibe, der im Stand der Technik durch zusätzliche Maßnahmen wie Führungsklötzchen oder genutete Stiftkranzhülsen entgegenzuwirken versucht wurde, wie in DE 10 2009 038 942 A1 offenbart, gänzlich vermieden werden.This can be a bending of the rotor, which has been tried in the art by countermeasures such as guide blocks or grooved pin cases, as in DE 10 2009 038 942 A1 revealed, be avoided altogether.

Eine verringerte Verformung reduziert den Verschleiß der Beschichtung, da die Reibkräfte dann gleichmäßiger von der gesamten Oberfläche aufgenommen werden und keine durch Verformung entstehende punktuelle Überlastung der Schicht mit vorschnellem Verschleiß auftritt. Die Beschichtung wird gleichförmiger abgenutzt. Ihre nutzbare Lebensdauer, die dadurch bestimmt ist, wann die erste Stelle punktuell bis auf das Kernmaterial abgetragen ist, steigt dadurch erheblich an. Um das Moment auf dem unteren Schleifteller bei Bedarf anzupassen ist es erwünscht, speziell hier eine Zuführung für den Einsatz von viskositätserhöhenden Medien vorzusehen.Reduced deformation reduces wear of the coating as the frictional forces are then more uniformly absorbed by the entire surface and no punctiform overloading of the layer with premature wear due to deformation occurs. The coating wears more uniformly. Their useful life, which is determined by when the first point is removed selectively to the core material, thereby increases considerably. In order to adjust the moment on the lower sanding pad if necessary, it is desirable to provide a feed for the use of viscosity-increasing media, especially here.

Aufgrund der geringen Materialwechselwirkung zwischen Läuferscheiben- und Schleiftuchoberfläche ist ein Einsatz von nichtmetallischen Läuferscheiben möglich, wie zum Beispiel Läuferscheiben mit Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), der bezüglich einer Vermeidung von Metallkontamination der Halbleiterwafer während des Schleifprozesses besonders bevorzugt wäre.Due to the low material interaction between the rotor disc surface and the sanding pad surface, it is possible to use non-metallic carrier disks, for example rotor disks with glass fiber reinforced plastic (GRP), which would be particularly preferred for avoiding metal contamination of the semiconductor wafers during the grinding process.

Form und Gestaltung geeigneter Schichten sind beispielsweise offenbart in DE 10 2007 013 058 A1 .Form and design of suitable layers are disclosed, for example, in DE 10 2007 013 058 A1 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

A method for machining both sides of a plurality of semiconductor wafers, wherein each wiper is freely movable in a recess of one of a plurality of wafers rotated by a rolling device formed by an outer and an inner drive ring and moved on cycloid trajectories between two rotating annular wafers; wherein a working disk comprises a layer containing bonded grain and thereby causing a material removal in the form of a grinding, and the other working disk comprises a layer containing no hard materials and thereby causes no material removal, characterized in that the following three steps in the order given performing: (a) contacting one side of the semiconductor wafer and thereby causing a material removal from that one side in a first processing step; (b) turning the semiconductor wafer; (c) contacting the other side of the semiconductor wafer and thereby causing a material removal from that other side in a second processing step.

A method according to claim 1, characterized in that the frictional forces exerted by the different layers on the wafer or rotor disc are reduced by the addition of viscous media.

A method according to claim 2, characterized in that the viscous medium comprises a hydrocolloid.

A method according to claim 2, characterized in that the viscous medium comprises a polyose, a polyol, or a mixture of both.

A method according to claim 2, characterized in that the viscous medium is added so that the viscosity of the working gap supplied medium is at least 3 and at most 100 · 10 ^-3 N / m ² · s (mPas).

A method according to claims 2 to 5, characterized in that the viscous medium is supplied as a polishing agent containing loose abrasive in a slurry, so that by the bonded abrasive working layer containing a material removal from the one side of the semiconductor wafer predominantly by bonded abrasive grain is effected and that the other of the two layers contains no bonded abrasive and thereby a material removal from the other side of the semiconductor wafer is mainly caused by loose grain.

A method according to claim 6, characterized in that the viscous slurry is a silica sol.

A method according to any one of claims 6 to 7, characterized in that the pH of the viscous slurries is 9.5 pH ≤ 12.5.

A method according to claim 8, characterized in that the pH of the viscous slurries is 11.8 ≤ pH ≤ 12.5.

A method for material-removing machining of a plurality of semiconductor wafers, wherein each semiconductor wafer is freely movable in a recess of one of a plurality of carriers formed by an outer and an inner drive ring in rotation offset carriers and is moved on cycloidal trajectories between two rotating annular working disks, wherein a Working disk comprises a layer containing bound grain (abrasive or hard materials) and thereby causes a material removal in the form of grinding, and the other working disk comprises a layer containing no hard materials and thereby causes no material removal, characterized in that for guiding the plurality Semiconductor wafers is used a composite of two layers rotor disc, wherein the side of the rotor disc, which faces the bonded grain containing layer of the working disk, protected by a protective layer i st and the side of the rotor disc, which faces the non-material-removing layer of the working disk, consists of the carrier material of the rotor disc.

A method according to claim 10, characterized in that the protective layer is a thermosetting polyurethane elastomer.

A method according to claim 10, characterized in that the thickness of the protective layer is between 55 and 85 of the total thickness of the carrier.

A method according to claim 10, characterized in that the carrier material is hardened steel.

A method according to claim 10, characterized in that the carrier layer of the rotor disc is not made of hardened steel but of glass fiber reinforced plastic.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the diameter of the semiconductor wafer is greater than or equal to 300 mm.

A method according to claim 15, characterized in that the diameter of the semiconductor wafer is 450 mm.

Method according to one of claims 1 to 9 and 15 to 16, characterized in that the thickness of the semiconductor wafer at the end of processing is greater than the thickness of the rotor disc.