專利名稱：用于扁平工件的雙面處理的裝置和用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于扁平工件的雙面處理的裝置，包括上工作盤和下工作盤， 其中，工作盤中的至少一個工作盤可借助于驅(qū)動部件以轉(zhuǎn)動方式被驅(qū)動，工作盤在它們自身之間形成工作間隙，至少一個承載盤設(shè)置在所述工作間隙中，且具有用于至少一個要被處理的工件的至少一個缺口，且所述至少一個承載盤在其圓周上具有齒，如果齒輪 (Zahnkranz)或銷環(huán)中的至少一個被使得轉(zhuǎn)動，則所述承載盤借助于所述齒在內(nèi)、外齒輪或銷環(huán)上滾動，其中齒輪或銷環(huán)分別具有多個輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)，承載盤的齒在滾動過程中與所述輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)嚙合。
背景技術(shù)：
通過使用這種類型的裝置，扁平工件例如半導體晶片可經(jīng)受材料去除處理，例如珩磨、研磨、拋光或磨削。為此，工件以浮動方式保持在承載盤中的缺口內(nèi)，且兩面同時被處理，所述承載盤在工作間隙中以轉(zhuǎn)動方式被引導。在這種情況下，工件在工作間隙中做擺線運動。在這種裝置的情況下，扁平工件可在兩側(cè)以高度精確的方式被處理。承載盤的外齒與齒輪的齒或銷環(huán)的銷之間的接觸會導致輪齒或銷的磨損。因此， 從DE29520741U1中得知，對于銷環(huán)，將套筒以可轉(zhuǎn)動的方式安裝在銷環(huán)的銷上，其中，承載盤與套筒嚙合。在這種類型的實施例的情況下，在承載盤齒與銷之間不再產(chǎn)生摩擦應(yīng)力。但這種接觸會發(fā)生在套筒與銷之間。然而，由于套筒在相當大的長度上支撐在銷上，因此表面載荷、從而可能的磨損相應(yīng)地較低。而且，套筒可在發(fā)生磨損時以簡單的方式更換。相比，更換銷相對復(fù)雜。這種套筒的進一步的構(gòu)造形式已由DE10159848B1和DE10218483B4公開。 EP0787562B1公開了由塑料構(gòu)成的套筒。在現(xiàn)有裝置的情況下，一個問題在于，由于與輪齒或銷和套筒的接觸而對承載盤的加載可導致承載盤的齒向上或向下彎出，這通常會導致?lián)p壞工件和工作盤或它們的工作層。由于低的強度，因此，在其他方面期望為塑料的承載盤的情況下，這特別嚴重。而且，在現(xiàn)有裝置的情況下，可發(fā)生承載盤的過早磨損。這是因為承載盤會部分離開工作間隙，特別是在齒輪或銷環(huán)的區(qū)域，所述區(qū)域由于在那里不受工作間隙引導而可能產(chǎn)生不利的垂直運動。當承載盤的該部分再進入工作間隙時，所述運動導致承載盤表面與工作盤的邊緣或它們的工作層之間的不利接觸，這樣，承載盤表面會產(chǎn)生增強的磨損。本發(fā)明還涉及一種用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的方法，其中， 每個半導體晶片可自由移動地位于多個承載盤中的一個承載盤的凹部中，所述承載盤借助于環(huán)形外輪或銷環(huán)和環(huán)形內(nèi)齒輪或銷環(huán)被使得轉(zhuǎn)動，從而半導體晶片在擺線路徑曲線上移動，同時半導體晶片被處理以在兩個轉(zhuǎn)動的環(huán)形工作盤之間去除材料，所述承載盤和/或半導體晶片在處理過程中使它們的表面的一部分暫時地離開由工作盤限制的工作間隙。對于電子器件、微電子器件以及微機械電子裝置，對全域或局部平坦度、單面局部平坦度(納米形貌)、粗糙度和清潔度具有非常嚴格的要求的半導體晶片用作原始材料(基板)。半導體晶片是由半導體材料、特別是化合物半導體例如砷化鎵或基本半導體例如硅和鍺構(gòu)成的晶片。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，半導體晶片以多個接連的處理步驟制造。通常，使用以下制造工序-制造單晶體半導體晶錠(晶體生長)；-將晶錠切割成單個晶片(內(nèi)孔鋸或線鋸)；-晶片機械制備(研磨，磨削)；-晶片化學制備(堿性或酸性蝕刻)；-晶片化學-機械制備雙面拋光(DSP)=削平拋光(Abtragspolitur)，利用軟的拋光墊(CMP)的單面潔凈拋光(Schleierfreipolitur)或鏡面拋光；-可選地，進一步涂覆步驟(例如外延，退火)。半導體晶片的機械處理主要用于半導體晶片的全域平坦化、半導體晶片的厚度校準以及晶體損壞表面層的去除和由先前的切割過程引起的處理痕跡(鋸切部、切口)的去除。用于晶片機械制備的現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法是利用包含粘合的磨削劑的碗形磨削盤的單面磨削(SSG)、在兩個碗形磨削盤之間的半導體晶片的兩面的同時磨削(“雙盤磨削”，DDG)、以及同時供給自由磨削劑漿的在兩個環(huán)形工作盤之間的多個半導體晶片的兩面的同時研磨(雙面平行平面研磨，“研磨”)。DE10344602A1和DE102006032455A1公開了利用與研磨的運動過程類似的運動過程同時對多個半導體晶片的兩面進行磨削的方法，但其特征在于磨削劑的使用，所述磨削劑牢固地結(jié)合在施加到工作盤上的工作層(“膜”，“墊”)中。這種方法稱作“具有研磨運動的精細磨削”或“行星墊磨削”(PPG)。例如在US6007407A和US6599177B2中描述了 PPG中所使用的工作層，所述工作層粘接到兩個工作盤上。在處理過程中，半導體晶片被放置到薄引導籠即所謂的承載盤中，所述承載盤具有用于接收半導體晶片的相應(yīng)的開口。承載盤具有外齒，所述外齒嚙合在包括內(nèi)齒輪和外齒輪的滾動裝置中，且借助于所述滾動裝置在形成于上工作盤和下工作盤之間的工作間隙中移動。實施PPG方法的能力關(guān)鍵由承載盤的性能和在滾動運動過程中對它們的引導作用決定。半導體晶片在處理過程中必然會使它們的表面的一部分暫時離開工作間隙。工件的區(qū)域的一部分從工作間隙的該暫時伸出稱作“工件偏移”。該工件偏移確保工具的所有區(qū)域均勻地被使用且經(jīng)受維持形狀的均勻磨損，而且期望的平行平面形狀被賦予給它們的半導體晶片而不會“成鼓形”(朝向半導體晶片的邊沿，厚度減小)。這種情況類似地會出現(xiàn)在利用自由研磨料的研磨中。然而，例如描述于DE10344602A1和DE102006032455A1中的現(xiàn)有技術(shù)中公知的PPG磨削方法在這點上具有缺點。在從現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法中，不可為半導體晶片提供特別適合于高要求應(yīng)用和未來技術(shù)發(fā)展的直到最外邊沿區(qū)域的足夠的平坦度。具體地講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，承載盤易于垂直偏離它們的中心位置，直到它們由于強烈的彎曲而從滾動裝置脫開。特別是當高的或劇烈交變的處理力作用在承載盤上時，這是可預(yù)料到的，例如在高的去除比率的情況下所選的不利的處理運動或在磨削墊中使用特別精細的磨料時。承載盤的偏錯得到增強，這是因為它們僅具有小的總厚度(至多比要被處理的半導體晶片的最終厚度稍大一些)，因此它們僅具有有限的抗彎強度。而且，承載盤通常由設(shè)有保護層的鋼芯制成。鋼芯與在PPG中優(yōu)選使用的磨料例如金剛石的直接接觸會由于鐵中碳的高的溶度而引起金剛砂的微邊緣的磨損，因此，使用的工作層的切削銳度會快速失去。與工作層的高磨損相關(guān)的頻繁磨尖會伴隨有不穩(wěn)定的處理控制，這還會損害如此處理的半導體晶片的性能，從而，PPG方法的使用不僅是不經(jīng)濟的，而且甚至可能不能適應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展。公知的是，施加到承載盤的鋼芯上的保護層經(jīng)受磨損。因此，它們應(yīng)具有盡可能大的有效厚度，以便由“承載盤”構(gòu)成的耗費品具有經(jīng)濟的使用壽命。而且需要保護層，以便在工作層與承載盤之間實現(xiàn)低的滑動摩擦。合適的層例如由聚亞安酯構(gòu)成。所述層通常是軟的，因此對承載盤的剛度沒有貢獻。因此，剩余的鋼芯比借助于PPG處理后的半導體晶片的目標厚度薄很多。如果在借助于PPG處理后的直徑為300mm的半導體晶片的目標厚度例如為825 μ m 且所用的承載盤的總厚度是800 μ m,則承載盤的該800 μ m的總厚度中的500-600 μ m分配給提供剛度的鋼芯，且分別為兩面上的耐磨涂層分配100-150 μ m。為了比較，如果半導體晶片借助于研磨處理后的目標厚度同樣是825 μ m,則用于研磨的承載盤全部由賦予剛度的鋼構(gòu)成，且具有800 μ m的厚度。由于對于相同的材料和相同的形狀和設(shè)計已知板的彎曲隨其厚度的三次方變化， 因此具有500 μ m厚的鋼芯的承載盤在PPG過程中的彎曲是大約800 μ m的承載盤在研磨過程中的彎曲的大約4倍。對于具有600 μ m厚的鋼芯的承載盤，在PPG過程中的彎曲仍是800 μ m厚的承載盤在研磨過程中的彎曲的2. 4倍。在工作間隙中，從承載盤的設(shè)定平面的最大偏離量受承載盤厚度與半導體晶片的瞬時厚度之間的差值限制。這通常為至多ΙΟΟμπι。在承載盤從環(huán)形工作間隙向內(nèi)和向外突出并嚙合到包括內(nèi)銷環(huán)和外銷環(huán)的滾動裝置中時，在PPG方法的現(xiàn)有技術(shù)中沒有采取措施限制承載盤的可能彎曲。由于所需的工件偏移，該未被引導的區(qū)域特別大。承載盤的彎曲會導致半導體晶片和承載盤具有以下不足，因此會產(chǎn)生不穩(wěn)定和不好的總體處理a)半導體晶片總會部分從承載盤的接收開口伸出，且當其再進入工作間隙時被強制返回。這還會使半導體晶片彎曲并將它擠壓到磨削墊的外邊緣或內(nèi)邊緣上。這會由于增大的磨削作用而導致邊沿區(qū)域中的局部刮痕和幾何缺陷的形成。b)半導體晶片頻繁地嵌入彎曲的承載盤和從彎曲的承載盤偏移會使承載盤的接收開口變粗糙，所述承載盤的接收開口通常襯有由軟的材料制成的嵌入件。有時，接收開口的襯套甚至可跑出承載盤。在任何情況下，均會損害使用的承載盤的使用壽命。c)承載盤的接收開口的變粗糙的襯套抑制或阻止半導體晶片在接收開口內(nèi)的期望的自由轉(zhuǎn)動。這可導致半導體晶片在全域平坦度(例如，TTV=總厚度變化)和局部平坦度(納米形貌)方面的平坦度缺陷。d)在其偏移區(qū)域中彎曲的承載盤當其再進入工作間隙中時在磨削體、特別是在環(huán)形工作層的外邊緣和內(nèi)邊緣上施加高的力。因此，工作層可被損壞。整個磨削體(“瓷體”) 可被扯下，或其至少部分可被移位。如果這些碎片進入到半導體晶片與工作層之間，則由于高的點載荷可使半導體晶片破裂。e)承載盤的彎曲導致局部磨損大大增加，其中，在掠過工作層的邊緣的點處，承載盤的保護層的點載荷會增大。這明顯制約承載盤的壽命且使該方法不經(jīng)濟。保護層的增大的磨損會進一步使工作層變鈍。這使得需要頻繁地進行耗時又耗材的再磨銳處理，因此，對所述方法的經(jīng)濟可行性有害。而且，頻繁的處理中斷對如此處理的半導體晶片的性能也有著負面影響。JP11254303A2公開了一種用于引導承載盤的裝置，所述裝置包括兩個上、下間隔件，所述間隔件錐形地或以楔形會聚，且設(shè)置在研磨機的外齒輪的內(nèi)邊沿上。薄的承載盤的變形期望能夠通過這種裝置得以防止。然而，在此針對研磨機描述的修改具有明顯不足，且不適于執(zhí)行具有工件偏移區(qū)域的研磨和PPG磨削的方法，其中，所述研磨機在玻璃基板的處理上又被引導。在利用成漿的形式的自由切削磨料進行研磨時以及對于利用牢固地粘接在磨削墊中的磨料進行的PPG磨削來說，工作層(鑄造金屬研磨板或磨削墊)均經(jīng)受恒定磨損。研磨板或磨削墊的高度連續(xù)地下降，且承載盤在形成于研磨板或磨削墊之間的工作間隙中移動所在的平面的位置不斷地移位。隨著工作層的不斷磨損和承載盤的運動平面的移位，公開于JP11254303A2中的強制引導裝置將承載盤的帶齒的外區(qū)域限制成逐漸地在不同的平面上滾動。這意味著，牢固地擰到外齒輪上的楔形引導塊又會彎曲承載盤，使得工作盤的磨損增加，這是不利的。另一個不足是，引導塊需要擰開才可更換承載盤，而更換承載盤又時不時需要。這意味著另外的費用。在PPG磨削方法中，承載盤通常要用涂層，該涂層是必需的，以避免承載盤的提供剛度的芯與磨削墊的磨料(例如金剛石)之間直接接觸。由于該設(shè)計，在JP11254303A2中描述的間隔件深地咬合到承載盤中，且分別在承載盤的邊沿區(qū)域掠過承載盤的涂層。當使用根據(jù)JP11254303A2的裝置時，由于在引導承載盤的過程中產(chǎn)生的垂直約束力，因此，承載盤的涂層在該被引導的區(qū)域經(jīng)受特別高的磨損。因此，使用在JP11254303A2中提出的用于PPG方法的解決方案的另一不足在于，引導環(huán)深地咬合到承載盤中，從而可損壞承載盤涂層(例如聚亞安酯)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中沒有解決承載盤在工件偏移區(qū)域彎曲的問題的令人滿意的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種合適的裝置，借助于所述裝置，承載盤和工件(例如，半
6導體晶片)的磨損和損壞的危險可被最小化，而且還涉及一種用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的方法，所述方法防止承載盤在工件偏移區(qū)域彎出運動平面。本發(fā)明首先通過一種用于扁平工件1的雙面處理的裝置實現(xiàn)了上述目的，所述裝置包括上工作盤4b和下工作盤4a，其中，工作盤4a、4b中的至少一個工作盤可借助于驅(qū)動部件以轉(zhuǎn)動方式被驅(qū)動，工作盤4a、4b在它們自身之間形成工作間隙64，至少一個承載盤5設(shè)置在所述工作間隙64中，且具有用于至少一個要被處理的工件1的至少一個缺口 25，所述至少一個承載盤5在其圓周上具有齒10，如果齒輪或銷環(huán)7a、7b中的至少一個被使得轉(zhuǎn)動，則所述承載盤借助于所述齒在內(nèi)、外齒輪和或銷環(huán)7a、7b上滾動，齒輪或銷環(huán)7a、 7b分別相應(yīng)地具有多個輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)，承載盤5的齒10在滾動過程中與所述輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)嚙合，銷結(jié)構(gòu)中的至少一個具有至少一個引導部48，所述引導部48限制所述至少一個承載盤5的邊沿在至少一個軸向方向上的運動，其中，一個引導部48由在銷結(jié)構(gòu)的第一較大直徑與第二較小直徑之間繞著銷結(jié)構(gòu)的圓周延伸的至少一個肩部50形成，另外的引導部48由繞著銷結(jié)構(gòu)的圓周延伸的至少一個凹槽15的側(cè)表面56、58形成。特別地，肩部可與銷結(jié)構(gòu)的縱向軸線或套筒的縱向軸線垂直。肩部也可由傾斜表面形成。凹槽也可與銷結(jié)構(gòu)的縱向軸線或套筒的縱向軸線垂直。凹槽可具有方形橫截面。 因此，承載盤的邊緣由凹槽的側(cè)表面引導，因此在軸向上從兩側(cè)限制了它們的運動。肩部和凹槽的組合增大了裝置的使用靈活性，因為可使用具有明顯不同的厚度的承載件，其中，一種類型的承載件在凹槽中被引導，另一種類型的可能厚很多的承載件由肩部引導。根據(jù)本發(fā)明的輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)在它們的外周上可沿縱向(或軸向)方向具有不同的直徑。銷結(jié)構(gòu)可分別具有大致圓柱形的形式。所述銷結(jié)構(gòu)在例如繞著它們的圓周延伸的它們的外表面上具有引導部，所述引導部限制承載盤邊沿的軸向運動，結(jié)果使得承載盤邊沿在承載盤平面上得到充分保持。輪齒結(jié)構(gòu)可具有相應(yīng)的引導部。該引導部可限制承載盤的邊沿在一個或兩個軸向方向上即例如在垂直向上和/或垂直向下的方向上的運動。而且，該限制作用可完全阻止至少一個軸向方向上的運動或仍允許輕微運動。因此，根據(jù)本發(fā)明，特別是承載盤在工作間隙之外的不利的垂直運動借助于引導部得到大大避免。因此，承載盤和要被處理的工件的損壞危險被最小化。借助于所述裝置在兩面同時被處理的工件例如可以是半導體晶片。材料去除處理例如磨削、研磨、拋光或珩磨可借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置實施。為此，工作盤可具有合適的工作層。根據(jù)本發(fā)明，特別地，可提供多個承載盤。所述承載盤又可具有用于多個工件的多個缺口。保持在承載盤中的工件在工作間隙中沿擺線路徑移動。每個銷結(jié)構(gòu)均可具有根據(jù)本發(fā)明的引導部。然而，也可想像為銷結(jié)構(gòu)中的至少一些銷結(jié)構(gòu)設(shè)置引導部。輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)可以以一個部件或多個部件實施。原則上，可想像出銷結(jié)構(gòu)分別僅由一個銷構(gòu)成，在銷的外表面上本身形成引導部。然而，也可想像到，銷結(jié)構(gòu)由多個部件構(gòu)成。
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因此，在這種情況下，表述“輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)”不僅包括銷或輪齒它們本身，而且還例如包括分離的構(gòu)件，但所述分離的構(gòu)件連接到其上。同樣地，“至少一個輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)具有引導部”的特征還例如包括在相鄰的銷或輪齒之間提供引導部，而不管所述引導部是否連接到銷或輪齒上。根據(jù)另一個實施例，所述至少一個凹槽形成在銷結(jié)構(gòu)的較大直徑部分處。而且，銷結(jié)構(gòu)的較小直徑可從肩部開始終止于的銷結(jié)構(gòu)的自由端而沒有任何直徑擴大。另外優(yōu)選地，銷環(huán)中的至少一個銷環(huán)的銷結(jié)構(gòu)均由銷和以可轉(zhuǎn)動的方式安裝在銷上的套筒形成，其中，套筒中的至少一個套筒、特別是所有套筒例如在其外周上具有引導部?？梢砸粋€部件或多個部件實施的套筒可以以轉(zhuǎn)動的方式直接設(shè)置在銷上，或可例如借助于充當滑動軸承的內(nèi)殼設(shè)置在銷上。引導部可包括到套筒本身中。然而，顯然也可想到，在套筒的外表面上設(shè)置另一裝置，例如環(huán)或類似物，所述另一裝置此時形成引導部。通過使用套筒，承載盤的磨損以及銷環(huán)的磨損可以以本身公知的方式降低。同時，通過形成在至少一個套筒上的引導部進一步減小承載盤的磨損和損壞危險。套筒可特別地設(shè)在外銷環(huán)上和內(nèi)銷環(huán)上，或僅設(shè)置在銷環(huán)中的一個銷環(huán)上。它們還可例如包括鋼材料(例如，硬化鋼材料，特別是高級鋼材料)。這種材料特別耐磨。然而，也可想到，由不同的材料例如塑料制造套筒。通過選擇塑料避免了金屬磨損。根據(jù)一種構(gòu)造方式，引導部中的至少一個引導部可具有至少一個徑向延伸的引導表面。該引導表面在徑向平面上即特別是在水平面上延伸。承載盤此時在處理過程中承載在徑向引導表面上，因此，承載盤的邊沿的運動在至少一個軸向方向上被限制。而且，所述至少一個銷結(jié)構(gòu)或套筒可具有多個凹槽，所述凹槽軸向上彼此間隔開， 且繞著銷結(jié)構(gòu)或套筒的圓周延伸，所述凹槽的側(cè)表面分別限制所述至少一個承載盤的邊沿在軸向方向上的運動。凹槽又可與銷結(jié)構(gòu)或套筒的縱向軸線垂直地延伸。凹槽還可具有不同的寬度。在這種情況下，凹槽寬度可適于相應(yīng)的要被引導的承載盤的厚度。通過采用這種方式，借助于銷結(jié)構(gòu)的合適的高度調(diào)整，不同的厚度的承載盤可利用同一銷結(jié)構(gòu)或套筒引導。這增大了裝置的靈活性。顯然，根據(jù)本發(fā)明的徑向引導表面、肩部和/或凹槽可以以任何所需的方式彼此組合。因此，示例性地，銷結(jié)構(gòu)或套筒可分別具有至少一個這樣的肩部和/或至少一個這樣的引導表面和/或一個或多個這樣的凹槽。因此，裝置的使用范圍得到擴展。特別地， 具有明顯不同的厚度的工件此時也可利用同一銷結(jié)構(gòu)被引導。根據(jù)另一構(gòu)造形式，至少一個凹槽的寬度可比要被引導的所述至少一個承載盤的厚度大0. lmm-0. 5mm。這使得承載盤在凹槽開口中具有小的游隙量，從而降低了磨損。
根據(jù)又一構(gòu)造形式，所述至少一個弓I導表面或所述至少一個肩部或所述至少一個凹槽可具有至少一個圓周斜角。這種斜角使得承載盤便于進入引導部例如凹槽中，從而降低了磨損。因此，降低了損壞承載盤和工件的危險。斜角可形成在肩部的邊緣處或凹槽開口的一個或兩個邊緣處，且以繞著銷結(jié)構(gòu)或套筒的圓周延伸的方式形成。已經(jīng)證明，實際中特別合適的是，斜角相對于引導表面或相對于肩部或相對于凹槽具有10° -45°的開口角度。作為設(shè)置斜角的一種替代方式，出于相同的目的，所述至少一個引導表面或所述至少一個肩部或所述至少一個凹槽也可具有至少一個圓角邊緣。相應(yīng)地，顯然在凹槽的情況下，凹槽開口的兩個邊緣均可被倒圓角。由于根據(jù)本發(fā)明減小了承載盤損壞的危險，因此，根據(jù)另一構(gòu)造方式，有利地可由非金屬材料、特別是塑料制造所述承載盤。在現(xiàn)有技術(shù)中，這種非金屬承載盤由于承載盤存在損壞的危險而實際上是不可能的。根據(jù)另一構(gòu)造形式，齒輪或銷環(huán)可借助于高度可調(diào)的安裝部件安裝，其中，為安裝部件設(shè)有升降裝置。因此，齒輪或銷環(huán)的高度、從而它們的輪齒結(jié)構(gòu)或銷結(jié)構(gòu)的高度可被改變。如果輪齒或銷或套筒例如具有在軸向方向上間隔開的多個引導部，例如具有不同厚度的凹槽和/或肩部，則借助于高度設(shè)定，可將齒輪或銷環(huán)調(diào)整到具有不同厚度的相應(yīng)的承載盤。上述目的進一步通過根據(jù)本發(fā)明的用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的第一種方法實現(xiàn)，其中，每個半導體晶片1可自由移動地位于多個承載盤5中的一個承載盤的凹部中，所述承載盤5借助于環(huán)形外驅(qū)動輪7a和環(huán)形內(nèi)驅(qū)動輪7b被使得轉(zhuǎn)動，從而半導體晶片在擺線路徑曲線上移動，同時半導體晶片1被處理以在兩個轉(zhuǎn)動的環(huán)形工作盤 4a和4b之間去除材料，且承載盤5和/或半導體晶片1在處理過程中以它們的表面6的一部分暫時離開由工作盤4a和4b限制的工作間隙，其中，在承載盤和/或半導體晶片的區(qū)域的一部分從所述工作間隙偏移的過程中，通過在多個帶有凹槽的套筒12的凹槽15中在與所述工作間隙的中心平面大致共面延伸的運動平面上引導承載盤，承載盤5在所述運動平面上被引導，所述套筒12安裝在銷11上，且裝配在兩個齒輪7a或7b中的至少一個上。而且，上述目的還通過根據(jù)本發(fā)明的用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的第二種方法實現(xiàn)，其中，每個半導體晶片1可自由移動地位于多個承載盤5中的一個承載盤的凹部中，所述承載盤5借助于環(huán)形外驅(qū)動輪7a和環(huán)形內(nèi)驅(qū)動輪7b被使得轉(zhuǎn)動，從而半導體晶片在擺線路徑曲線上移動，同時半導體晶片1被處理以在兩個轉(zhuǎn)動的環(huán)形工作盤 4a和4b之間去除材料，所述環(huán)形工作盤包括工作層3a和3b，且承載盤5和/或半導體晶片1在處理過程中以它們的表面6的一部分暫時離開由工作盤4a和4b限制的工作間隙， 其中，承載盤5在與所述工作間隙的中心平面大致共面延伸的運動平面上通過相應(yīng)地包括環(huán)形區(qū)域18a和18b的兩個工作盤4a和4b引導，所述環(huán)形區(qū)域不包含工作層3a和3b，且確保在承載盤5和/或半導體晶片1從所述工作間隙偏移的過程中引導承載盤5。第一和第二種所述的方法優(yōu)選包括半導體晶片的雙面磨削，每個工作盤包括由磨料構(gòu)成的工作層(特別是PPG方法)。
在根據(jù)本發(fā)明的第一種方法中，在提供包含磨料的彌散體的情況下對半導體晶片進行雙面研磨同樣是優(yōu)選的。最后，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二種方法還可包括同時提供包含硅溶膠的彌散體的雙面拋光，在這種情況下，每個工作盤包括拋光墊作為工作層。事實上，在雙面拋光中沒有工件偏移發(fā)生。然而，承載盤甚至在DSP中從工作間隙露出，使得根據(jù)本發(fā)明的第一種方法的引導承載盤對于DSP也是有利的。


圖1以透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的用于扁平工件的雙面處理的裝置的基本結(jié)構(gòu)；圖2以側(cè)視圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于銷環(huán)的銷的套筒；圖3以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的套筒；圖4以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的套筒；圖5以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例的套筒；圖6以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的套筒；圖7以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例的套筒；圖8以局部側(cè)視圖示出了處于工作位置的圖1所示的套筒；圖9借助于示例示出了承載盤在銷環(huán)上的引導；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的借助于帶有凹槽的銷套筒引導承載盤的實施例；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的借助于工作盤的環(huán)形去除的工作層引導承載盤的實施例；圖12示出了現(xiàn)有技術(shù)中的承載盤的彎曲以及承載盤通過支撐環(huán)的引導；圖13示出了具有工作層、承載盤、滾動裝置和半導體晶片的下工作盤的總體視圖；以及圖14示出了在根據(jù)本發(fā)明的承載盤的引導下處理的半導體晶片(6B)和不是在根據(jù)本發(fā)明的承載盤的引導下處理的半導體晶片(6A，6C，6D)的厚度輪廓和俯視圖。
0106]附圖標記列表0107]1 工件(特別是半導體晶片)0108]2a下工作層承載件0109]2b上工作層承載件0110]3a下工作層0111]3b上工作層0112]4a下工作盤0113]4b上工作盤0114]5 用于工件的引導籠(“承載0115]6 工件偏移區(qū)域0116]7a 外驅(qū)動輪(齒輪/銷環(huán))0117]7b內(nèi)驅(qū)動輪(齒輪/銷環(huán))0118]8 機座0119]9 銷環(huán)高度調(diào)節(jié)
10:工件引導籠的外齒11 銷12:銷套筒13a:下承載盤引導部件13b:上承載盤引導部件14a 由于下工作層的磨損導致的厚度降低14b 由于上工作層的磨損導致的厚度降低15:凹槽16 工件引導籠的受限彎曲17:工件從引導籠的突出18a:在工件偏移區(qū)域中的單獨的工件承載件/環(huán)，下18b 在工件偏移區(qū)域中的單獨的工件承載件/環(huán)，上19 引導籠支撐環(huán)的高度調(diào)節(jié)20 塑料模制件(“嵌入件”)21 工件從引導籠的移出22 塑料模制件從引導籠的進出23:半導體晶片的斷裂24 半導體晶片的邊沿區(qū)域，其進入偏移區(qū)域中25 用于半導體晶片的接收開口26:引導裝置的再調(diào)節(jié)27 半導體晶片在接收開口中的游隙28 選取部分(詳細圖示)29 承載盤的耐磨涂層30:承載盤的(鋼)芯31 支撐環(huán)32 用于承載盤的引導裝置的開口33:漏斗形凹槽開口34 用于銷套筒的承載盤引導部件中的開口35:由于工作層的邊沿處的過高的磨削作用而導致的半導體晶片的厚度的降低36 半導體晶片的厚度的輕微降低37 處理痕跡(磨痕；各向異性粗糙度)38 在工件偏移區(qū)域中掠過工作層的邊沿的半導體晶片的區(qū)域39:增大的粗糙度40 半導體晶片在邊沿區(qū)域的厚度的局部降低41 工件引導籠的不受限偏斜42:雙面處理機43:上樞轉(zhuǎn)臂44:底座45:樞轉(zhuǎn)裝置
46:轉(zhuǎn)動軸線48:套筒的引導部50 位于套筒的圓周上的肩部52:引導表面56，58:凹槽的側(cè)表面60:凹槽邊緣處的斜角62 工件64:工作間隙
具體實施例方式下面，借助于圖1-14詳細地描述本發(fā)明。除非特別指出，否則，在附圖中，相同的附圖標記表示的相同的對象。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于扁平工件的雙面處理的裝置的基本結(jié)構(gòu)。在圖1的示例中示出了具有行星運動機構(gòu)的雙面處理機42。裝置42具有上樞轉(zhuǎn)臂43，所述上樞轉(zhuǎn)臂43可借助于安裝在下底座44上的樞轉(zhuǎn)裝置45繞著垂直軸線樞轉(zhuǎn)。上工作盤4b被承載在樞轉(zhuǎn)臂43上。上工作盤4b可借助于驅(qū)動電機(在圖1中，未特別詳細地示出)以轉(zhuǎn)動的方式被驅(qū)動。在工作盤4b的下側(cè)(在圖1中未示出)，工作盤4b具有工作面，所述工作面可根據(jù)要實施的處理操作設(shè)有工作層。底座44具有承載部分8，所述承載部分承載著下工作盤4a。所述下工作盤4a同樣在其上側(cè)具有工作面。下工作盤4a同樣也可借助于驅(qū)動電機(未示出)以轉(zhuǎn)動方式被驅(qū)動，特別是與上工作盤4b的方向相反。多個承載盤5設(shè)置在下工作盤4a上，每個承載盤5具有用于要被處理的工件的缺口 25，在這種情況下，所述要被處理的工件是要被處理的半導體晶片。在所示的示例性實施例中，承載盤5由塑料構(gòu)成。承載盤5具有外齒10，借助于所述外齒，承載盤與裝置的內(nèi)銷環(huán)7b和外銷環(huán)7a嚙合。內(nèi)銷環(huán)7b和外銷環(huán)7a分別具有多個銷結(jié)構(gòu)，在所示的示例中，所述銷結(jié)構(gòu)分別由圓柱形銷和以可轉(zhuǎn)動的方式安裝在該銷上的套筒形成。通過這種方式形成了滾動裝置，其中，承載盤5在下工作盤4a借助于內(nèi)銷環(huán)7b轉(zhuǎn)動的情況下也被使得轉(zhuǎn)動。設(shè)置在承載盤5中的缺口內(nèi)的工件此時沿著擺線路徑移動。為了處理目的，要被處理的工件嵌入承載盤5中的缺口 25內(nèi)(未示出)。作為樞轉(zhuǎn)臂43的樞轉(zhuǎn)的結(jié)果，兩個工作盤4a、4b彼此同軸地對齊。它們此時在它們自身之間形成工作間隙，承載盤5設(shè)置在所述工作間隙中，其中所述承載盤保持著工件。在至少一個轉(zhuǎn)動的上或下工作盤4a、4b的情況下，然后，例如上工作盤4b借助于高度精確的加載系統(tǒng)擠壓在工件上。因此，此時分別從上和下工作盤4a、4b向要被處理的工件施加擠壓力，且工件在兩側(cè)被同時處理。這種雙面處理機的結(jié)構(gòu)和功能對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是本身公知的。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的套筒12’?，F(xiàn)有套筒12’具有空心圓柱形形式，且在操作過程中被放置到圖1所示的裝置的內(nèi)銷環(huán)7a和/或外銷環(huán)7b的銷上。在這種情況下， 套筒以使其可繞著轉(zhuǎn)動軸線46轉(zhuǎn)動的方式安裝在相應(yīng)的銷上，所述轉(zhuǎn)動軸線46在圖2中以點劃線的方式示出。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的套筒12。
12
圖3所示的套筒12同樣具有大致圓柱形的切口，借助于所述圓柱形缺口，它可放置到銷環(huán)7a、7b的銷上。在這種情況下，特別是一個或兩個銷環(huán)7a、7b的銷中的所有銷或一些銷可設(shè)有這種套筒12。圖3中所示的套筒在它們的外表面上具有引導部48，在所示的示例中，所述引導部48由肩部50形成，所述肩部50繞著套筒12的圓周延伸-位于套筒12 的第一較大的直徑和第二較小的直徑之間。在這種情況下，引導部48由于該肩部50具有徑向延伸的引導表面52。在操作過程中，承載盤5通過它們的外齒嚙合到套筒12的具有較小直徑的區(qū)域中，其中，徑向引導表面52以這種方式限制承載盤5的邊沿在軸向方向上的運動，使得沿圖中向下的方向的軸向運動得到阻止。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的套筒12。作為引導部48，該套筒 12具有繞著套筒12的圓周延伸的剖面為矩形的凹槽15。在這種情況下，承載盤5也嚙合到套筒12的具有較小直徑的區(qū)域中，所述區(qū)域由凹槽的底部形成。凹槽15的側(cè)表面56、58 以這種方式形成承載盤5的邊沿的引導部，使得這些承載盤的邊沿既不可以沿軸向向上移出凹槽，也不可以沿軸向向下移出凹槽。凹槽可允許承載盤5具有小的游隙量，這是由于 凹槽的寬度w比在凹槽15中被引導的承載盤5的厚度大0. Imm至0. 5mm。與圖4的示例性實施例不同，在圖5所示的根據(jù)本發(fā)明的套筒12的示例性實施例的情況下，設(shè)有具有不同的寬度W1和W2的兩個圓周凹槽15。借助于兩個凹槽15，具有不同厚度的承載盤5可通過同一套筒12引導。為此，在圖1所示的裝置的情況下，內(nèi)銷環(huán)7a和外銷環(huán)7b可借助于高度可調(diào)的安裝部件安裝，其中，為所述安裝部件設(shè)置升降裝置。借助于升降裝置，可調(diào)節(jié)銷環(huán)7a、7b的高度以及隨著它們調(diào)節(jié)設(shè)置在銷上的套筒12。通過采用這種方式，在每種情況下，上面具有以可轉(zhuǎn)動的方式安裝的套筒12的銷可與要被引導的承載盤5的合適的高度位置對齊。另一方面，圖6所示的示例性實施例將圖3的具有圓周徑向引導表面52的圓周肩部50與圖4的圓周凹槽15相組合。在圖6所示的套筒12的情況下，也可借助于升降裝置通過合適的高度調(diào)節(jié)而既可以在圓周凹槽15中在兩側(cè)軸向限制相對較薄的承載盤5的運動，也可以在一側(cè)通過肩部50的徑向引導表面52軸向例如限制承載盤或其他厚度相當大的工具的運動。這提高了根據(jù)本發(fā)明的裝置的靈活性。圖7中所示的套筒12與圖6中所示的套筒大致對應(yīng)。然而，在圖7中的套筒12 的情況下，凹槽15在其凹槽開口的兩個邊緣處分別具有圓周斜角60。斜角60相對于凹槽、 特別是相對于其側(cè)表面56、58可具有10°至45°的開口角度α。凹槽15的坡口便于在凹槽15中接收承載盤5，從而降低了損壞承載盤5的危險。即使在圖7中僅在凹槽邊緣處設(shè)有相應(yīng)的斜角60，但顯然，肩部50的徑向引導表面52也可具有相應(yīng)的斜角。同樣，在圖 3至6所示的套筒12的示例性實施例的情況下，也可設(shè)置一個或多個相應(yīng)的斜角。作為斜角的替代方式，也可想像到，對凹槽15的邊緣和/或徑向引導表面52的邊緣倒圓角。圖7所示的套筒12借助于示例在工作位置局部地且極其示意性地示于圖8中。不言而喻，各個構(gòu)件的比例不是按實際情況示出的，而是僅用于說明。圖展現(xiàn)了承載盤5，所述承載盤5在其缺口 25中分別保持工件62，所述工件62在上工作盤4b與下工作盤4a之間的工作間隙64中兩面同時被處理。承載盤5通過其外齒10與套筒12嚙合，特別是與由具有較小直徑的凹槽15內(nèi)的凹槽底部形成的部分嚙合。承載盤5在其運動方面以小的游隙量在兩個方向上被軸向限制在凹槽15中。通過這種方式，可靠地避免了承載盤5在工作間
13隙64外部的區(qū)域產(chǎn)生相當大的垂直運動。應(yīng)當指出，盡管在所示的示例性實施例中描述了具有銷環(huán)7a、7b的機器，其中，銷結(jié)構(gòu)相應(yīng)地具有用于承載盤的引導部，但根據(jù)本發(fā)明，同樣也可提供具有齒輪結(jié)構(gòu)的機器， 即以內(nèi)、外齒輪代替內(nèi)、外銷環(huán)，在這種情況下，輪齒結(jié)構(gòu)此時可具有相應(yīng)的引導部。圖13示出了適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的雙面處理機的下工作盤4a的俯視圖。示出了下工作盤4a，其中具有施加的下工作層和滾動裝置，所述下工作層包括工作層承載件2a和工作層3a，所述滾動裝置由內(nèi)銷環(huán)7b和外銷環(huán)7a形成，并用于工件引導籠(“承載盤”，5)，所述工件引導籠具有插入的工件1(半導體晶片)。附圖標記11和12分別表示銷環(huán)的銷和銷套筒。圖13B示出了圖13A的選取部28的詳細圖示。為了避免由于硬接觸損壞半導體晶片1 (斷裂、破碎)或被例如承載盤5的金屬材料污染，承載盤5的接收開口 25襯有塑料嵌入件20。在工作層3a上方的其路徑上，半導體晶片1的一部分6由于承載盤5的轉(zhuǎn)動暫時地突出超過工作層的內(nèi)邊緣或外邊緣。這稱作“工件偏移區(qū)域”。由于半導體晶片1在具有游隙27的情況下嵌入承載盤5的接收開口 25中，因此它可自由地轉(zhuǎn)動，使得半導體晶片 1的環(huán)形區(qū)域24在處理過程中會進入偏移區(qū)域6。由于磨損，工作層在處理過程中厚度會降低。這發(fā)生在半導體晶片在處理過程中所掠過的環(huán)形表面內(nèi)。當環(huán)形表面位于環(huán)形工作層內(nèi)時，會在工作層上徑向上形成“槽形” 厚度輪廓。這在半導體晶片的邊緣處會導致增強的材料去除(“邊緣下斜”)，這是不利的。 然而當工作層完全位于掠過的環(huán)形表面內(nèi)時，半導體晶片經(jīng)受工件偏移，且邊緣下斜不會發(fā)生。工件偏移是公知的，例如從DE102007013058A1中可獲知。由于工件偏移，承載盤還會從由上、下工作盤形成的工作間隙不受引導地突出相當大的長度。下面，示意性地說明現(xiàn)有技術(shù)中的承載盤的彎曲以及承載盤在工作間隙外借助于支撐環(huán)引導的情況(圖12)。圖12A示出了通過具有位于工作層承載件2b和2a上的上工作層3b和下工作層 3a的上工作盤4a和下工作盤4b、以及具有用于接收半導體晶片1的接收開口 25的承載盤 5的橫截面，所述承載盤5嚙合到外齒輪7a的具有銷套筒12的銷11上。在現(xiàn)有技術(shù)中，承載盤在偏移區(qū)域6以及遠到其外齒10未被引導。當半導體晶片在處理過程中被移動時，滾動裝置會向承載盤傳遞高的力。與此對應(yīng)，承載盤有時會在未被引導的偏移區(qū)域產(chǎn)生相當大的彎曲。這從優(yōu)選采用大的偏移的研磨得知。在PPG方法中，對于僅包括薄的提供剛度的芯材30、例如鋼的承載盤，彎曲會進一步加重，所述賦予剛度的芯材在兩側(cè)涂覆有對剛度沒有貢獻的耐磨涂層29 (圖12C和圖 12D)。因此，對于PPG方法，不具有用于在運動平面上引導承載盤的措施的滾動裝置是不適合的。在偏移區(qū)域中未引導承載盤的現(xiàn)有技術(shù)中(圖12A)，承載盤時常會被彎曲(41)， 使得承載盤的外齒10會脫離銷環(huán)7a的銷11和套筒12的引導并會“跳過”。而且，半導體晶片1有時會從承載盤5突出(17)如此大，使得它們不再受其接收開口引導。當承載盤5 進一步轉(zhuǎn)動且工作盤4a和4b或工作層3a和3b迫使承載盤返回到工作間隙中時，半導體晶片的邊緣可能會被損壞，或發(fā)生斷裂。在現(xiàn)有技術(shù)中，合適的承載盤通常具有襯在接收開口中的“塑料嵌入件”。圖12C 示出了一個示例。因此，如果半導體晶片在再進入工作間隙中時被強迫返回到接收開口中， 如圖12D所示，則塑料嵌入件20通常會進出(22)或半導體晶片自身破裂(23)。這會損壞或破壞半導體晶片和承載盤，因此，通常也會由于工作間隙中的半導體晶片和承載盤的碎片而損壞工作層3a和3b。作為一種合適的應(yīng)對措施，圖12B示出了一種成所謂的高度可調(diào)(19)的“支撐環(huán)” 31的形式的裝置。盡管支撐環(huán)可限制承載盤在一個方向上的過大彎曲(16)，但不能防止從銷環(huán)引導部件的不利的向上偏離(41)，從而，在偏移區(qū)域，根據(jù)圖4B的裝置不可在沒有進出的情況下以低的約束力充分地達到可靠引導承載盤的目的。另一方面，它妨礙冷卻潤滑劑(水)和磨削漿在工作盤的邊緣上順暢地從工作間隙流出。這可導致會失去磨削作用的“打滑”，特別是導致工作間隙中的不利加熱。這種加熱可導致工作盤的變形，該變形可使得以這種方式處理的半導體晶片可達到的平面平行度惡化。因此，PPG方法中的根據(jù)圖 12B的支撐環(huán)的使用是較不優(yōu)選的。圖9示出了偏移區(qū)域中引導雙面承載盤的示例。圖9A示出了下引導環(huán)13a和上引導環(huán)13b，它們裝配在高度可調(diào)的外銷環(huán)7a 上-在內(nèi)銷環(huán)7b(未示出)上具有相同的形式。它們形成開口 32，所述開口 32比承載盤 5的厚度稍寬，且優(yōu)選以漏斗的形狀張開，使得承載盤可容易地被插入，特別地，承載盤的外齒10在引導開口 32處未被鉤住。在適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的機器中，銷環(huán)7a和7b 是高度可調(diào)的(9)。因此，承載盤引導部件13a和13b可經(jīng)常在高度上被再調(diào)節(jié)，使得它可始終補償由于工作層的磨損引起的承載盤的位置變化，使得承載盤在沒有受迫彎曲的情況下以低的力被引導。圖9B示出了下工作層3a和上工作層3b已分別經(jīng)受磨損14a和14b的情況，使得承載盤和半導體晶片在工作間隙中的運動平面移位了量26。引導部件13a和13b同樣也再調(diào)節(jié)了該量12，此時使得在偏移區(qū)域始終在不具有約束力的情況下引導承載盤。上承載盤引導部件13b可包繞著銷套筒12延伸(filhren)，如圖9A和圖9B所示， 使得它同樣確保將套筒12定位在銷11上，或它可被穿透地在套筒之間延伸，如圖9E所示。 在這種情況下，銷套筒12通過相應(yīng)的開口 34伸入到上承載盤引導部件13b中。進一步的變型在于，將上承載盤引導部件13b裝配在機器框架8上(圖9C)或裝配在上工作盤4b上(圖9D)。在前種情況下，上引導部件13b不能被再調(diào)節(jié)，使得當跟蹤下引導部件13a時，在工作層3a和3b的磨損過程中，引導間隙32加寬了工作層的磨損量， 且對承載盤的引導變得有點“更寬松”。然而這是無害的，這是因為當使用具有最大為Imm 的典型的有效高度的適合于執(zhí)行該方法的工作層時，承載盤決不會彎曲到如此大的程度 使半導體晶片離開接收開口或損壞塑料嵌入件或使承載盤可實際從滾動裝置脫開。在后一種情況下(圖9D)，上工作層3b的磨損14b的結(jié)果是，上承載盤引導部件 13b將承載盤5稍微向下擠壓；然而，在此，這也不到有害的程度。另一不足在于，上承載盤引導部件13b相對于下承載盤引導部件13a、特別是相對于承載盤5的高的相對速度，所述承載盤基本上以由緩慢轉(zhuǎn)動的外銷環(huán)7a和內(nèi)銷環(huán)7b決定的轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)動。圖10示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方法的示例性實施例。圖IOA示出了包含圓周凹槽15的銷套筒12。切槽的基圓直徑等于承載盤5的外齒10的基圓直徑。凹槽或溝槽15優(yōu)選向外張開(33)，使得承載盤可在滾動過程中容易地被“插入”。還優(yōu)選地，銷套筒12設(shè)有多個溝槽15，使得溝槽可在使用磨損之后變換。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選僅外銷環(huán)7a配備帶有溝槽的套筒12，這是由于作用在承載盤5上的轉(zhuǎn)矩在此較高且承載盤可更容易地放置到由外銷環(huán)7a和內(nèi)銷環(huán)7b形成的滾動裝置中并再次移除。 然而，也優(yōu)選兩個銷環(huán)都配備帶有凹槽的套筒12。圖IOB示出了在下工作層3a發(fā)生磨損14a以及上工作層3b發(fā)生磨損14b之后的帶有凹槽的套筒12的本發(fā)明的用途由磨損引起的承載盤5和半導體晶片1的運動平面的移位26可通過銷環(huán)7a的高度調(diào)節(jié)9補償，使得承載盤5以低的力而沒有強制彎曲地以平面方式被引導。然而，銷環(huán)7a的高度調(diào)節(jié)9是較不優(yōu)選的。當使用帶有多個凹槽的套筒12 時，優(yōu)選地，可改變承載盤5以將它放置到另一凹槽或溝槽15中，參照圖10F。銷環(huán)7a的高度調(diào)節(jié)9不是絕對必需的。圖10C-10E示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有凹槽的套筒12的其他示例性實施例(圖 10C，圖10D)，其中，溝槽15的數(shù)目不同，或在簡單的滾動裝置的情況下，僅具有固定的銷11 而不具有可自由轉(zhuǎn)動的套筒12 (圖10E)。PPG磨削裝置的內(nèi)銷環(huán)7a和外銷環(huán)7b的銷11或銷套筒12傳遞承載盤5在工作間隙中滾動和運動所需的全部力。因此，在(可轉(zhuǎn)動的)銷套筒12與承載盤5的外齒面之間會產(chǎn)生高的壓力，且在具有剛性力(非滾動運行)的銷環(huán)7a/7b的情況下，還會產(chǎn)生摩擦力。因此，銷11/銷套筒12以及齒面必需具有高的材料強度。承載盤5的芯材賦予承載盤 5所需的剛度，因此通常包括(硬化)鋼、另一(硬化)金屬或(纖維加強)高強度塑料的復(fù)合物，總歸，該材料要滿足該強度條件。對于銷11和銷套筒12，優(yōu)選具有高的強度和低的磨損的類似材料。因此，銷11和銷套筒12優(yōu)選由鋼或另一(硬化)金屬、特別是優(yōu)選由硬質(zhì)合金(燒結(jié)碳化物、碳化鎢等)制成。對于必須避免工件被金屬磨損物污染的重要應(yīng)用場合，也可優(yōu)選使用這樣的套筒12，所述套筒12由以下材料制成高強度復(fù)合塑料，特別是玻璃_或碳素纖維加強PEEK(聚醚醚酮)或其他熱復(fù)合塑料或熱固性復(fù)合塑料，以及那些由具有高的耐磨強度和/或低的滑動摩擦的材料，所述具有高的耐磨強度和/或低的滑動摩擦的材料例如有纖維加強聚酰胺(“尼龍”)、芳族聚酸胺(ΡΑΙ,ΡΕΙ)、聚縮醛(POM)、聚苯 (PPS)、聚砜(PSU)。特別優(yōu)選這種銷環(huán)的實施例，其中，銷11承載可同旋轉(zhuǎn)地跟隨在承載盤5的滾動過程中產(chǎn)生的齒輪7a/7b與承載盤5的外齒之間的相對運動的可轉(zhuǎn)動套筒12。從而，套筒 12可在對銷11造成低的磨損的情況下特別容易地轉(zhuǎn)動，套筒12也可以多個部件構(gòu)造，且在外部包括與承載盤5配合的所述的特別合適的高強度材料，在內(nèi)部包括具有低的滑動摩擦系數(shù)的材料(例如，聚丙烯PP，聚乙稀PE，聚酰胺[尼龍6，尼龍12，尼龍66]，聚對苯二甲酸乙二醇酯PET，聚四氟乙烯PTFE( “特氟隆”)，聚偏二氟乙烯PVDF等)。內(nèi)滑動層可以以內(nèi)涂層或被擠入或粘合的內(nèi)套筒或環(huán)的形式構(gòu)造。垂直方向上，套筒12優(yōu)選由銷11的螺旋“帽”或由連接到整個外銷環(huán)7a/7b的環(huán)寬松地引導，使得它們不能從銷滑脫，且在垂直方向上，套筒在銷上以或多或少大的游隙被或多或少一律地在一個平面上引導。承載盤5優(yōu)選包括硬化材料(例如硬化鋼)，且外齒與銷環(huán)7a/7b的套筒12的嚙合表面非常小。因此，銷套筒12經(jīng)受增大的磨損。在外銷環(huán)7a中，該磨損特別高，這是因為在那里要傳遞高的轉(zhuǎn)矩(更大的杠桿作用)。優(yōu)選使用多凹槽的套筒12，因為在磨損之后可使用不同的溝槽15而不必更換整個套筒。圖2F示出了例如在上溝槽已被磨損之后使用套筒12中的下溝槽的情況。要使用的溝槽15通過將承載盤設(shè)置到相應(yīng)的溝槽中進行選擇，優(yōu)選在銷環(huán)7a和7b的高度調(diào)節(jié)之后進行。在PPG磨削方法中，使用這樣的承載盤，所述承載盤設(shè)有防止承載盤的(金屬)芯與工作層的磨料接觸的涂層。在利用PPG磨削方法處理工件的過程中，工作間隙中的承載盤在工作層(磨削墊)上滑動。此時，剪切和摩擦力在承載盤的涂層上產(chǎn)生。在涂層的輪廓邊緣處，這些力特別高且會產(chǎn)生特別有害的剝落力。為了避免特別是承載盤涂層的輪廓邊緣上的涂層的脫落或磨損增大，特別是在同樣根據(jù)本發(fā)明的僅具有局部表面涂層的情況下，涂層被構(gòu)造成使輪廓邊緣的長度盡可能短且輪廓邊緣的外形具有盡可能小的彎曲。因此，優(yōu)選地，特別是沿著承載盤的外齒的外形的環(huán)形區(qū)域未被涂覆。例如，涂層被圓形地構(gòu)造，且僅遠到外齒的基圓地延伸到外齒上。特別優(yōu)選地，這種圓形涂層的直徑甚至比外齒的基圓直徑還稍小。(另一方面，沒有涂層的區(qū)域必須不能太大而使得暴露的金屬承載盤芯的部分由于承載盤的彎曲而與磨削墊的金剛石接觸。因此，除了外齒的基圓內(nèi)的未涂覆的齒以外，暴露的環(huán)形區(qū)域的優(yōu)選寬度為0-5mm)。在用于在工件偏移區(qū)域以帶有凹槽的銷套筒或銷的形式引導承載盤的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，引導溝槽僅沿著外齒的齒面與承載盤接觸。因此，特別地，帶有凹槽的銷或銷套筒決不與承載盤的涂層形成接觸，使得這免于且不會暴露在任何另外的磨損下。特別優(yōu)選地，以具有50-90肖氏硬度、特別優(yōu)選是60-70肖氏硬度的層硬度的熱固性聚氨酯彈性體涂覆承載盤。圖11示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二種方法的裝置的示例性實施例，其中， 對承載盤的引導通過環(huán)形去除的工作層、即通過不包括工作層的工作盤或工作層承載件的環(huán)形區(qū)域?qū)嵤?。適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二種方法的工作層優(yōu)選包括較厚的承載層 2a(下)和2b (上)、和較薄的工作層3a和3b，所述工作層包括磨料且用于去除材料。在這些示例性實施例中，實現(xiàn)了對承載盤的引導，這是因為工作層3a和3b后移到可獲得所需的工件偏移區(qū)域6的程度，但工作層承載件2a (下工作層)和2b (另一工作層)被一直形成到工作盤的邊緣或甚至超過它，使得承載盤5在靠觸在一個工作層承載件2a或2b上之前僅彎曲小的量16，從而，防止了進一步的彎曲。圖IlB示出了隨著工作層的漸增的磨損 14a、14b出現(xiàn)的偏斜被更有效地限制。在工作層的有效高度低的適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的工作層的情況下，承載盤5的最大彎曲優(yōu)選小到使它們的外齒10 —直嚙合到齒輪 7a(外)和7b(內(nèi)；未示出)的銷套筒I2上。然而，工作層承載件局部涂覆工作層在制造技術(shù)方面是困難的。因此，圖IlC中的實施例是特別優(yōu)選的，所述實施例使用成一體的工作層3a(下) 和3b (上)和工作層承載件2a和2b，且表面寬到所需的工件偏移區(qū)域6的期望尺寸，且裝配有另外的環(huán)18a (下工作盤)和18b (上工作盤)。
17
優(yōu)選使用安裝在工作層的外邊緣的外部的外環(huán)18a和18b (圖11C)、以及安裝在工作層的內(nèi)邊緣內(nèi)的內(nèi)環(huán)(未示出)。外環(huán)和內(nèi)環(huán)優(yōu)選具有相同的環(huán)寬度，這是因為“向外”和“向內(nèi)，，的工件偏移區(qū)域的幅度通常是相同的。外環(huán)的內(nèi)徑等于或大于具有工作層3a/3b的工作層承載件2a/2b的外徑，內(nèi)環(huán)的外徑等于或小于具有工作層3a/3b的工作層承載件2a/2b的內(nèi)徑。特別優(yōu)選地，外環(huán)的外邊沿和內(nèi)環(huán)的內(nèi)邊沿分別相應(yīng)地突出超過外或內(nèi)工作盤 4a (下)和4b (上)，且盡可能接近地向外銷環(huán)7a和內(nèi)銷環(huán)7b (未示出)上的套筒12突出， 使得承載盤在盡可能大的區(qū)域上被引導，且承載盤僅會產(chǎn)生非常小的最大彎曲(圖IlC中的附圖標記16)。本發(fā)明還涉及一種半導體晶片。通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PPG制造的半導體晶片具有不利的性能范圍，這使得它們不適合要求高的應(yīng)用場合。因此，在偏移區(qū)域6中從彎曲(17)的承載盤5的接收開口 25出來的半導體晶片 1的圖12D所示的移出部21并不肯定會導致半導體晶片的斷裂23、再進入工作間隙中時的承載盤的損壞或塑料嵌入件20的失去22。通常，半導體晶片僅在超過下工作層3a和上工作層3b的外邊沿和內(nèi)邊沿處受短暫劇烈升高的壓力作用，且在再進入工作間隙中時“跳” 回到承載盤的接收開口 25中。因此，在邊沿區(qū)域暫時增強的磨削作用會導致工件偏移區(qū)域中的特征厚度降低。圖14A示出了不是通過根據(jù)本發(fā)明的方法處理的半導體晶片的徑向厚度輪廓。局部厚度D(以微米表示，ym)相對于半徑R(以毫米表示，mm)繪制。在半導體晶片再進入工作間隙中時經(jīng)受工作層的邊緣的增強磨削作用的位置(38)，其厚度會降低(35)。由于半導體晶片自身在承載盤的接收開口中的轉(zhuǎn)動，這些“再進入標記”此時在距離38處大致繞著半導體晶片圓形分布。由于半導體晶片被強制跳回到接收開口中，塑料嵌入件20通常也僅會在局部損壞、通常變粗糙。半導體晶片自身在承載盤的接收開口 25中的轉(zhuǎn)動受增大的摩擦作用阻止，且單個削平部40形成在偏移區(qū)域(圖14C，左圖)中，所述削平部被示為半導體晶片的徑向厚度輪廓的單側(cè)(非對稱的)厚度減小(圖14C，右圖)。圖14C以俯視圖 (左圖)和以沿橫截面軸線A-A’(右圖)獲得的半導體晶片的厚度輪廓示出了這種情況。而且，通過不是根據(jù)本發(fā)明的PPG方法處理的半導體晶片由于PPG處理通常具有各向異性分布的處理標記(磨痕)。附圖標記37表示在半導體晶片的偏移區(qū)域中沿著磨具運動以優(yōu)先方向施加的磨削標記(圖14D，左圖)。它們可以看得出來，它們以環(huán)形工作層的外邊沿或內(nèi)邊沿的彎曲(Krilmmimg)且主要與半導體晶片的邊沿相切地延伸。該各向異性完工特性并不一定與半導體晶片的非對稱厚度或形狀變化相關(guān)；而是局部增大的粗糙度和亞表面損壞的表現(xiàn)(圖14D的厚度輪廓中的附圖標記39，右圖)。通過根據(jù)本發(fā)明的方法處理的半導體晶片不具有這些缺陷(圖14B)，其中，承載盤在運動平面上在沒有夾緊的情況下(verspanrumgsfrei)被引導。厚度輪廓是對稱的，且半導體晶片的表面具有各向同性完工特性，而不具有局部粗糙部、增大的磨削標記或邊沿區(qū)域中的削平部。在最壞的情況下，向著邊沿區(qū)域僅觀察到半導體晶片的厚度的輕微減小， 但在尺寸和曲率方面這并不意味著根據(jù)本發(fā)明處理的半導體晶片的高品質(zhì)的任何明顯降
18級。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法還提供了一種半導體晶片，所述半導體晶片在各向同性、 旋轉(zhuǎn)對稱、平坦度、恒定厚度方面具有特別好的性能，因此適合于要求特別高的應(yīng)用場合。示例Peter Wolters AC-1500P3拋光機用于該示例。這種裝置的技術(shù)特征描述于DE 10007389A1 中。使用了具有牢固粘接在其中的磨料的磨削墊。這種磨削墊公開于US6007407A和 US5958794A 中。具有300mm的直徑的單晶硅晶片被提供作為要被處理的工件，所述工件具有 915 μ m的初始厚度。在PPG磨削中，產(chǎn)生90 μ m的材料去除，從而硅晶片在處理之后的最終厚度是大約825 μ m。所使用的承載盤具有厚度為600 μ m的鋼芯，且在兩側(cè)涂覆有PU耐磨層，每側(cè)的PU 耐磨層具有100 μ m的厚度。被選擇用于工作盤的處理壓力為100-300daN，以模擬不同的加載情況，并采用 10-20 μ m/分鐘的平均去除率。去離子水(DI水)用作冷卻潤滑劑，所述冷卻潤滑劑具有3-201/分鐘的流動速率，該流動速率適于相應(yīng)的合成去除速率和在該過程中由此產(chǎn)生的不同的熱輸入。在第一示例中，相應(yīng)的過程在沒有對承載盤進行任何弓I導的情況下執(zhí)行。甚至在第一次運轉(zhuǎn)過程中，由于嵌入件跑出承載盤以及其磨削塊或磨削部分被扯掉而會在邊沿處損壞硅晶片。在第二示例中，以去除(abgesetztem)的磨削墊部分執(zhí)行處理。在此硅晶片沒有產(chǎn)生損壞，但半導體晶片在外邊沿區(qū)域會具有輕微的粗糙化。硅晶片的幾何形狀是可接受的。在第二示例中，在通過外銷環(huán)上的套筒中的凹槽引導承載盤的情況下執(zhí)行處理。硅晶片表現(xiàn)出良好的幾何形狀、直到晶片邊沿的均勻的顯微結(jié)構(gòu)，且沒有損壞半導體晶片邊緣。四次運轉(zhuǎn)過程是可以的，而不會使運行盤、嵌入件和涂層產(chǎn)生損壞/變粗糙且不會破壞或撕裂最外的磨削塊。
權(quán)利要求
1.一種用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的方法，其中，每個半導體晶片 (1)可自由移動地位于多個承載盤(5)中的一個承載盤的凹部中，所述承載盤(5)借助于環(huán)形外齒輪(7a)和環(huán)形內(nèi)驅(qū)動輪(7b)被使得轉(zhuǎn)動，從而每個半導體晶片(1)在擺線路徑曲線上移動，同時半導體晶片(1)被處理以在兩個轉(zhuǎn)動的環(huán)形工作盤(4a，4b)之間去除材料， 所述環(huán)形工作盤包括工作層(3a，3b)，且承載盤(5)和/或半導體晶片(1)在處理過程中以它們的表面的一部分暫時離開由工作盤(4a，4b)限制的工作間隙，其中，承載盤(5)在與所述工作間隙的中心平面大致共面延伸的運動平面上通過相應(yīng)地包括環(huán)形區(qū)域(18a，18b) 的兩個工作盤(4a，4b)引導，所述環(huán)形區(qū)域不包含工作層(3a，3b)，且確保在承載盤(5)和 /或半導體晶片(1)從所述工作間隙偏移的過程中引導承載盤(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，材料去除處理包括半導體晶片(1)的雙面磨削，且每個工作盤(4)包括由磨料構(gòu)成的工作層(3)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，材料去除處理包括同時供給彌散體的雙面拋光，所述彌散體包含硅溶膠，每個工作盤(4)包括拋光墊作為工作層(3)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對承載盤(5)的引導通過環(huán)形后移工作層 (3a, 3b)實施，使得實現(xiàn)了所需的工件偏移區(qū)域(6)，但工作層承載件(2a，2b)被一直形成到工作盤的邊沿或超過所述邊沿。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，工作層(3a，3b)和工作層承載件(2a，2b)整個面地用于所需的工件偏移區(qū)域(6)，且它們承載沒有工作層的附加的位于下工作盤(4a) 上的環(huán)形區(qū)域(18a)和位于上工作盤(4b)上的環(huán)形區(qū)域(18b)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述環(huán)形區(qū)域包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，外環(huán)安裝在工作層的外邊緣的外側(cè)，內(nèi)環(huán)安裝在工作層的內(nèi)邊緣的內(nèi)側(cè)。
全文摘要
公開了一種用于多個半導體晶片的同時雙面材料去除處理的方法，其中，每個半導體晶片可自由移動地位于多個承載盤中的一個承載盤的凹部中，所述承載盤借助于環(huán)形外齒輪和環(huán)形內(nèi)驅(qū)動輪被使得轉(zhuǎn)動，從而每個半導體晶片在擺線路徑曲線上移動，同時半導體晶片被處理以在兩個轉(zhuǎn)動的環(huán)形工作盤之間去除材料，所述環(huán)形工作盤包括工作層，且承載盤和/或半導體晶片在處理過程中以它們的表面的一部分暫時離開由工作盤限制的工作間隙，其中，承載盤在與所述工作間隙的中心平面大致共面延伸的運動平面上通過相應(yīng)地包括環(huán)形區(qū)域的兩個工作盤引導，所述環(huán)形區(qū)域不包含工作層，且確保在承載盤和/或半導體晶片從所述工作間隙偏移的過程中引導承載盤。
文檔編號B24B7/22GK102441826SQ20111029151
公開日2012年5月9日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者C·萬貝希托爾斯海姆, F·倫克爾, G·皮奇, H·莫勒, M·克斯坦 申請人:彼特沃爾特斯有限責任公司, 硅電子股份公司