CN101412201A

CN101412201A - 载体及其涂敷方法和对半导体晶圆进行同时双面材料移除加工的方法

Info

Publication number: CN101412201A
Application number: CNA2008102111342A
Authority: CN
Inventors: G·皮奇; M·克斯坦
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG; Lapmaster Wolters GmbH
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: TW200918236A; DE102007049811A1; US20090104852A1; DE102007049811B4; SG152121A1; KR101275441B1; JP5207909B2; TWI411494B; KR20090039596A; JP2009099980A; CN101412201B; US9539695B2

Abstract

本发明涉及一种载体，其适于容纳一个或多个半导体晶圆以在精研、研磨或者抛光机中对该半导体晶圆进行加工，所述载体包括由具有高硬度的第一材料组成的核心，该核心完全或者部分由第二材料涂敷，该载体还包括至少一切口以用于容纳所述半导体晶圆，其中所述第二材料为具有20°－90°邵氏A硬度的热固性聚亚安酯弹性体。本发明另外还涉及一种用于涂敷载体的方法以及使用所述载体对多个半导体晶圆进行同时双面材料移除加工的方法。

Description

载体及其涂敷方法和对半导体晶圆进行同时双面材料移除加工的方法

技术领域

本发明涉及一种用于容纳半导体晶圆以在研磨、抛光和精研(lapping)机中对该半导体晶圆进行加工的载体、一种用于涂敷载体的方法以及使用这种载体对半导体晶圆进行同时双面材料移除加工(精研、研磨或抛光)的方法。

背景技术

电子、微电子和微机电需要半导体晶圆作为起始材料(衬底)，该半导体晶圆在总体和局部平坦度、正面基准的局部平坦度(纳米构形)、粗糙度、清洁度和无杂质原子(尤其是金属原子)方面具有很高的要求。半导体晶圆是由半导体材料制成的晶圆。半导体材料为诸如砷化镓的化合物半导体或元素半导体，所述元素半导体例如主要为硅，偶尔为锗或者其层结构。层结构例如为绝缘中间层上的载有器件的硅上层(“绝缘体上硅”，SOI)，或者在硅衬底上的随着朝向上层锗的比例逐渐增加的硅/锗中间层上的晶格应变硅上层(应变硅，s-Si)，或者上述二者的结合(绝缘体上的应变硅，sSOI)。对于电子元件，优选地以单晶形式使用半导体材料，或者对于太阳能电池(光伏)，优选地以多晶形式使用半导体材料。

为了制造半导体晶圆，根据现有技术，通常通过多线切割机(“多线切割技术”，MWS)制造被首先分成薄晶圆的半导体晶锭。这之后是一个或多个加工步骤，通常被分成下面几组：

a)机械加工；

b)化学加工；

c)化学机械加工；

d)如果适当，制造层结构。

可以进一步使用多个辅助步骤，例如边缘加工、清洗、分类、测量、热处理、封装等等。

现有技术中的机械加工为精研(在“一批”中对多个半导体晶圆同时进行双面精研)、利用单面夹持工件来对单个半导体晶圆进行的单面研磨(通常执行为顺序双面研磨；“单面研磨”，SSG；“顺序SSG”)或者在两个研磨圆盘之间对单个半导体晶圆进行的同时双面研磨(同时“双盘研磨”，DDG)。

化学加工包括蚀刻步骤，例如碱性、酸性或者酸碱组合蚀刻。

化学机械加工包括抛光方法，其中通过在力的作用下半导体晶圆和抛光布之间的相对移动以及供给抛光液(例如碱性硅溶胶)来实现材料移除。现有技术描述了批量双面抛光(DSP)和批量及单个晶圆单面抛光(在支架上对单面进行抛光加工期间通过抽真空、胶接或者粘附实现半导体晶圆的安装)。

为了制造特别平坦的半导体晶圆，这样的加工步骤非常重要，其中半导体晶圆主要以“自由浮动”且无约束力的方式被加工，没有锁定力或者强制联锁夹紧(positively locking clamping)(“自由浮动处理”，FFP)。例如，诸如通过热漂移制造波动，或者通过非常迅速的FFP消除MWS中的交变负载，伴随有很少的材料损失。

现有技术中公知的FFP包括精研、DDG和DSP，其中在本发明的上下文(不同的运动学)中将不考虑DDG。

精研方法例如在Feinwerktechnik & Messtechnik 90(1982)5，pp.242-244中被公开。

DSP方法例如在Applied Optics 33(1994)7945中进行了描述。

DE 103 44 602 A1中公开了另外一种机械FFP方法，其中多个半导体晶圆位于多个载体之一中的各自切口(cutout)中，通过环形外部驱动环和环形内部驱动环来使得多个载体实现旋转，并且由此将多个半导体晶圆保持在特定的几何路径上，并在涂敷有粘合研磨剂的两个旋转加工盘之间以材料移除的方式对多个半导体晶圆进行机械加工。这种方法也被称为“行星齿轮垫研磨”或者被简单地称为PPG。如在US 6007407中所公开的，该研磨剂由粘合到所使用的设备加工盘上的薄膜或者“布”组成。

硬物质通常被用作研磨剂，例如金刚石、碳化硅(SiC)、立方氮化硼(CBN)、氮化硅(Si₃N₄)、二氧化铈(CeO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、金刚砂/氧化铝/蓝宝石(Al₂O₃)以及许多其它颗粒尺寸在小于1微米到几十微米之间的陶瓷制品。对于硅的加工，尤其优选金刚石，另外也可以选择Al₂O₃、SiC以及ZrO₂。金刚石作为单一颗粒或者通过陶瓷的、金属的或者合成树脂主价键被粘合以形成聚集物，被合并入研磨体的陶瓷、金属或者合成树脂母体中。

DE 103 44 602 A1公开了另外一种方法，其中包含粘合研磨剂的多个研磨剂体被粘合到加工盘上，或者研磨剂被粘合到层或者“布”中并且将这种类型的布粘合到加工盘上。另外通过抽真空、螺纹连接、覆盖或者通过吊钩和环紧固，以静电或者磁的方式实现加工层的固定(例如，参见US 6019672 A)。有时加工层具体表现为布或者层压薄片(US 6096107 A、US 6599177 B2)。

具有结构化表面的薄片也是公知的，其包括与工件接触的抬高区域和利用来提供冷却润滑剂并排除研磨剂浆液和失去功效的颗粒的凹陷区域。按照这种方式构成的研磨剂工具(研磨剂布)例如在US 6007407 A中有所公开。这里，研磨剂布在背面上进行自粘合，这允许加工盘上的研磨工具可以进行简单的变化。

用于执行属于本发明的加工方法(精研、DSP和PPG)的适当设备主要包括环形上部加工盘和环形下部加工盘以及滚转装置，该滚转装置包括排列在环形加工盘的内边缘和外边缘上的齿环。上部加工盘和下部加工盘以及内部齿环和外部齿环同心排列并且具有位于同一直线上的驱动轴。将工件插入外部有齿的薄的导板盒，即所谓的“载体”，该载体可以在加工期间通过滚转装置而在两个加工盘之间移动。

在PPG的情况下，加工盘包括如上所述的具有固定粘合研磨剂的加工层。

在精研的情况下，使用的加工盘，即所谓的精研板，由铸件材料组成，通常为铸钢件，例如韧性灰色铸铁。除了铁和碳以外，还包括多种不同浓度的非铁金属。

在DSP的情况下，加工盘由抛光布覆盖，其中抛光布例如由热塑型或者热固型聚合体形成。泡沫板或者毡制板或者注入有聚合体的纤维基板也是适用的。

在精研和DSP情况下，分别额外地提供精研剂和抛光剂。

对于精研，油、酒精和乙二醇作为精研剂(研磨物质浆液、研磨物质)的载体液是公知的，也将其称为浆液。

对于DSP，将硅溶胶施加到含水抛光剂中是公知的，含水抛光剂可以优选地为碱性，如果合适，还另外可以包含例如化学缓冲系统、表面活性剂、复合剂、酒精和硅烷醇的添加剂。

在现有技术中，已知的载体例如包括由第一硬性和刚性材料组成的盘，例如钢，尤其是高等级钢，其外部具有锯齿以合适地匹配滚转装置，并且在其表面具有用于通过冷却润滑剂的孔以及用于容纳一个或多个半导体晶圆的一个或多个切口，其中用于容纳半导体晶圆的孔通常由第二软性材料作衬里。

这些衬里被松散地插入切口(JP 57041164)或者固定在后者中(EP 0 197 214A2)。这种固定可以由胶接技术或者强制联锁实现，如果适合，可以使用通过扩大的接触面积(在切口和衬里中相应的多边形)或者通过相应的底切(楔形榫)(EP0 208 315 B1)锚定的支撑。

现有技术中用于衬里的已知材料例如为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙稀(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)(EP 0 208 315 B1)以及聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)。

同样，已知的载体仅仅由单一且足够刚性的材料形成，例如高性能塑料或者由例如玻璃、碳或者合成纤维加固制成的塑料(JP 2000127030 A2)。US 5882245公开的载体由聚醚油(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、均聚甲醛(POM-H)、共聚甲醛(POM-C)、液晶聚合物(LCP)以及环氧化物(EP)组成。US 5882245还公开了施加有漆的保护涂层的载体，其中所述漆是基于环氧化物(EP)、环氧化物-丙烯酸酯混合物(EP/AC)、聚氨酯-丙烯酸酯混合物(PU/AC)或者环氧化物-丙烯酸酯混合物-聚氨酯(EP/AC/PU)的。

对于精研情况下的应用，通常使用单层钢或高等级钢载体，其可以具有或不具有衬里(对照DE 102 50 823 B4)。由于精研浆中具有侵蚀性且极少非选择性材料移除的精研颗粒，钢或高等级钢载体常遭受高程度的磨损。

如果将载体厚度选择为远薄于半导体晶圆的最终厚度，则这种磨损可能会稍微减少一些。然而在这种情况下，在从半导体晶圆中移除材料目标为90微米时，其对于每一研磨过程至少仍然为0.2-0.4微米。

由于载体厚度的持续和大量减少，在半导体晶体到达其目标厚度时，超出所述载体剩余厚度的该半导体晶圆的剩余垂悬物(overhang)会持续增加。这就导致了加工条件的持续改变。结果，大大损害了获得的半导体晶圆的平坦度。

而且，来自载体的材料磨损导致具有痕量金属的半导体晶圆的额外污染。在容纳载体的开口中，为了确保半导体晶圆的可靠引导，易于受到磨损的超出所述载体剩余厚度的半导体晶圆的垂悬物不允许超过指定的最大值。对于半导体晶圆边缘的一些轮廓形状，载体的全部磨损不允许超过10微米，否则在加工时半导体晶圆会留下载体的容纳开口，并出现破裂。因此，在精研时，载体的磨损也是一个主要问题。

对于在碱性扩散剂中利用硅胶进行化学机械双面抛光的情况下的应用，提出了具有由等离子体沉积类金刚石(DLC)组成的涂层的载体(US 2005/0202758A1)。DLC涂层有效地防止了半导体晶圆受到金属的污染。然而，DLC涂层的制造非常复杂且昂贵，使得整个抛光处理在总体上非常昂贵。

尤其是，在使用研磨金刚石时，现有技术中公知的载体材料受到非常高的磨损。来自载体的材料研磨对加工层的切割能力(锐度)有不利的影响。这使得载体具有很短的寿命，并且必须频繁地且非生产性地调整加工层。

另外，在现有技术中由纤维加强的塑料组成的所有载体中出现了高度磨损。所述总计起来为至少3微米到几十微米的磨损减少了在从半导体晶圆移除90微米材料的每个操作过程中载体的厚度。结果，载体只能应用在小数量的过程中，这是不经济的。

另外还示出了现有技术中没有纤维加强的额外的双面涂层，例如，通过漆或者由EP、EP/AC、PU/AC等组成的磨损保护涂层，例如在US 5 882 245中有所公开，都受到很高程度的磨损。而且在EP和EP基混合涂层中，它们都导致了加工层非常迅速的钝化。

尤其是，特别硬的涂层证明了完全不适合作为执行PPG方法的载体的涂层。例如，涂敷有3微米DLC的载体，当用于具有胶态扩散剂碱性硅溶胶(化学机械抛光)的双面抛光(DSP)中时可以用在几百甚至千余个操作过程中，而当其用于PPG方法中时，只要经过几秒钟时间就会被完全腐蚀到赤裸的金属表面。陶瓷或者其它硬质涂层证明是不合适的。

最终，显示了施加到载体核心的一些涂层材料容易受到非常大的(摩擦)力，这导致了通过现有技术中公知的层施加方法制造的涂层的分离。

发明内容

本发明的目的在于提供被涂敷的载体，当它们用于精研、抛光、研磨加工时，受到较低程度的磨损并且它们的涂层可以很好地粘附。

所述目的可以通过用于精研、研磨和抛光机的载体实现，该载体包括由具有高硬度的第一材料组成的核心，所述核心完全或者部分涂覆有第二材料，并且该载体具有至少一个用于容纳半导体晶圆的切口，其中所述第二材料为具有20-90邵氏A硬度的热固性聚亚安酯弹性体。

根据本发明的载体的优选实施例在权利要求2至14中要求保护。

本发明还涉及用于对多个半导体晶圆进行同时双面材料移除加工的方法，其中每一半导体晶圆都位于这样的状态：其可以在通过滚转装置进行旋转的如权利要求1至14中任意一项所述的多个载体其中之一的切口中自由移动，从而所述每一半导体晶圆都可以在圆形轨迹上移动，其中所述半导体晶圆在两个旋转环形加工盘之间以材料移除的方式被加工。

材料移除加工优选地包括对半导体晶圆的双面研磨，其中每一加工盘都包括有加工层，该加工层包括有研磨材料。

同样优选地提供了包括研磨材料的浆液的半导体晶圆的双面精研。

另外优选地提供了包括硅溶胶的扩散剂的双面抛光，其中每一加工盘包括作为加工层的抛光布。

附图说明

本发明参考下面的附图进行解释。通过用于半导体晶圆的同时双面研磨的方法获得结果，在该方法中测试了包括不同材料/涂层的多个载体。DE 103 44 602 A1中描述了相应的方法。用于实现这种方法的适当的装置例如公开在DE 100 07 390A1中。

图1示出了由不同的测试材料组成的载体的磨损率；

图2示出了对于载体的各种测试材料，从半导体晶圆中移除的材料与载体的磨损的比率；

图3示出了对于载体的各种测试材料，在机械加工期间加工层的切割能力的相关改变；

图4示出了根据本发明的具有用于容纳半导体晶圆的开口的载体的典型实施例，该载体包括核心、双面涂层和衬里。其中图4A为分解图、图4B为透视图并且图4C-4E为从开口和衬里之间的接触区域提取的详细图；

图5示出了根据本发明的具有用于容纳三个半导体晶圆的三个开口的载体的典型实施例，该载体包括核心、双面涂层和衬里。其中图5A为分解图、图5B为透视图并且图5C-5G为通过位于载体的核心、涂层和衬里之间的接触区域提取的详细横截面图。

具体实施方式

表1示出了被测试的载体材料的概述。第一列列出了被分配给在下面的图1、2、3中出现的结果的参考符号。表1还列出了与加工层和研磨浆接触的载体材料是否呈现为涂层(“层”，例如由喷射、浸渍、扩散，如果适当，进行后序固化)、薄膜或者固体材料。第二列列出了所研究的载体材料的类型。

表1中使用的缩写表示：“GFP”＝玻璃纤维加强塑料，“PPFP”＝PP纤维加强塑料。用于各种塑料的缩写都是那些通常传统的：EP＝环氧化物；PVC＝聚氯乙烯；PET＝聚对苯二甲酸乙二酯(聚酯)，PTFE＝聚四氟乙烯，PA＝聚酰胺，PE＝聚乙烯，PU＝聚氨酯，PP＝聚丙稀，D-PU-E(60A)＝具有60°邵氏A硬度的热固性聚亚安酯弹性体。ZSV216是制造商设计的用于测试的滑动涂层，硬纸是纸纤维加强酚醛树脂。“陶瓷”表示嵌入到规定的EP母体的极小的陶瓷颗粒。“冷”表示通过以自粘合形式配备的通过薄膜背面的应用，“热”表示热层压处理，其中具有热溶性粘合剂的薄膜背面通过加热和按压被连接到载体核心。“载体负载”列表示磨损测试期间载体的负重。半导体晶圆的负重对于全部情况都是9千克。

具有参考符号为a到n和p到r的材料用作比较实例。它们中的大多数作为现有技术中用于载体的材料都是已知的。

a到n和p到r的所有材料被证明对于实现本发明的目的都是不合适的。

包括材料o(热塑性聚亚安酯)的载体大体上是合适的，但是在本发明中不是优选的，如下面所示，它次于具有由热塑性聚亚安酯弹性体组成的涂层的载体s。

图1示出了包括接触到加工层的材料a到s的载体的磨损率A(微米/分钟)。

对于每一种材料，都可以制造一组载体，并且可以装载半导体晶圆，并进行研磨处理，在每一种情况下，执行相同的针对半导体晶圆的材料移除。

通过加工期间直到达到半导体晶圆的目标移除期间接触到加工层的载体的测试材料厚度的减少来计算得出载体的磨损率A。厚度的减少通过在每一研磨过程前后都进行称重以及测试材料的已知的相对密度来确定。对于每一载体材料都执行多个这样的测试过程。

图1、图2和图3中的误差范围代表与所有过程中的平均值(圆形数据点)相对的单个过程的单个测量的变化范围。图1和图2中y轴的刻度选择为对数，这是因为不同材料的磨损率在几个数量级上扩展。

表1：载体材料

载体材料a到n和p到r都受到高度磨损(图1)。由这些材料组成的载体具有很不经济的短寿命，并且考虑到连续磨损，从一个测试过程到另一测试过程，由于半导体晶圆在到达目标厚度时超过载体的剩余残留厚度的垂悬物(overhang)持续增加，这导致经常改变处理条件。

只有材料o(参考符号1)尤其是材料s(参考符号1a)具有高的抗磨损性。

这在图2中非常清楚。

图2示出了在测试过程中得到的半导体晶圆的材料移除的比率G，以及对于测试材料来说由于磨损造成的载体厚度的最终减少。对于材料o，该“磨损率”G(参考符号2)比所研究的下一个最好材料多一个数量级。对于材料s，进一步的改进很明显。

最后，图3示出了在与基准材料(材料c：具有2千克测试负载的PVC薄膜)相关的单位中加工层的切割能力(锐度)s的发展。通过恒定操作参数(压力、运动学、冷却润滑、加工层)获得的半导体晶圆的实际材料移除率与在基准材料的情况下获得的半导体晶圆的材料移除率相比来确定锐度。在使用载体材料的每一试验系列开始时，加工层被刚刚(freshly)磨光和削尖，这样对于每一试验系列都提供了相同的初始条件。通过每一载体材料对半导体晶圆执行的多个试验研磨处理，在10分钟(参考符号3)后、30分钟后(参考符号4)和60分钟(参考符号5)总操作时间后的每一种情况中相对于所述基准材料(同样以微米/分钟测量)来测量产生的半导体晶圆的微米/分钟的材料移除率。很显然，大部分载体材料具有在刚刚打磨之后加工层就快速丧失其初始切割能力并且快速变钝的效果。这些材料(a到n和p到r)因此是不适合的。

只有根据本发明的材料o，尤其是材料s，在测试期间显示出了加工层在切割能力上很小的减弱。

就这些材料而言，切割能力的减弱仅由测试中使用的加工层的属性来确定。加工层选择为相对较硬，从而不会发生“自修整”(self-dressing)操作。“自修整”通常表示当由于负载导致研磨工具的粘合重置至少与自由地位于表面处的研磨颗粒的磨损—工作—同样迅速地发生时，使得在一动态平衡中，被释放的具有高切割能力的新颗粒的量总是至少与加工期间由于磨损所消耗的量差不多的动作。

因此，只有聚亚安酯(o和s)适合作为载体材料。

聚亚安酯是一范围比较宽的物质组，其包括具有非常不同的特性的材料。

很显然，只有指定的聚亚安酯才特别合适：

不同的聚亚安酯系统可以被分成热或冷固化铸造系统(热固性聚亚安酯)和固态系统，固态系统可以通过注模、挤压等或者硫化(后交联)(热塑性聚亚安酯)进行处理。

两种系统依靠于配方设计和处理覆盖了很宽的硬度范围。尤其是热固性聚亚安酯，可以配制为60°邵氏A到大于70°邵氏D的硬度。

在接近20°邵氏A到90°邵氏A的硬度范围中，热固性聚亚安酯具有弹性(类似于橡胶)属性(热固性聚亚安酯弹性体，D-PU-E)。

那么很显然，可以适于涂敷用于实现根据本发明的方法的载体的材料应当具有弹性属性。

尤其是，具有高的磨损强度(高的初始磨损和抗磨损扩展)、弹性(回弹性)、抗研磨性和抗低湿滑动摩擦的材料是有利的。然而，具有这些属性的材料并没有充分的硬度来抵挡在滚转装置移动期间作用在其上的力。通过纤维加强来增加它们的硬度是不合适的，这是因为纤维会对加工层产生不期望的变钝影响。

发明者认识到，载体应当以多层的方式并且使用不同的材料构建，也就是：

—由第一硬材料组成的“核心”，例如(坚硬的)(高等级)钢，其在执行根据本发明的方法时可以为载体提供足够的稳定性，以抵抗作用在载体上的力；

—优选地由抗磨损和软的第二材料组成的双面涂层；根据本发明，其最好由热固性聚亚安酯弹性体来提供；以及

—优选地第三材料，其用作载体内用于容纳半导体晶圆的开口的衬里，并且防止机械(分解、破裂)或者化学(金属污染)损坏。

图4和图5示出了载体的典型实施例。

图4示出了具有用于容纳半导体晶圆的开口11的载体。

如果半导体晶圆较大并且用于实现根据本发明的方法的装置具有小直径的加工盘，就要制造这种类型的设计。这种情况例如Peter Wolters AG，Rendsburg的类型为“AC-1500”的两盘精确研磨机，其两个环形加工盘具有1470mm的外部直径和561mm的内部直径，其用于载体的滚转装置包括一外部锯齿环和一内部锯齿环，该外部锯齿环具有1498.35mm的节距圆直径，并且该内部锯齿环具有532.65mm的节距圆直径，这导致载体的外部齿具有482.85mm的节距圆直径(载体的外部齿的根直径为472.45mm)。

这样的具有相应开口并且具有可用直径为大约470mm的载体，可以精确地容纳例如具有直径为300mm的一个半导体晶圆(图4)，或者可以装备三个直径为200mm的半导体晶圆(图5)，或者五个直径为150mm的半导体晶圆，或者八个直径为125mm的半导体晶圆。根据提供相应的较大加工盘尺寸和较小半导体晶圆尺寸，载体可以相应地容纳更多的半导体晶圆。

图4和图5示出了根据本发明的载体的优选元件。

—由具有较高硬度的第一材料组成的“核心”8，其不接触加工层并且为载体提供机械稳定性，从而能够在两个加工盘之间的滚转运动期间承受作用在其上的力，而不会造成塑料变形；

—由第二材料组成的正面涂层(9a)和背面涂层(9b)，其在半导体晶圆加工期间接触加工层，并且其相对于粘合颗粒(加工层)和自由颗粒(研磨浆，由于半导体晶圆的材料移除造成研磨)具有高的抗磨损性；以及

—一个或多个由第三材料组成的衬里10，其防止半导体晶圆和载体的核心8之间的直接材料接触。

第二材料为热固性聚亚安酯弹性体。

载体优选地具有相应于研磨装置的滚转装置的外部齿16，所述滚转装置由内部齿环和外部齿环形成。

接触加工层的正面涂层9a和背面涂层9b可以配备在整个区域上，也就是说，在正面和背面完全覆盖载体的核心8，或者它们以一种方式配备在所述区域的一部分上，从而可以在正面(13a)和背面(13b)产生任意的自由区域，例如13或者14，而不使核心8接触加工层。

载体通常包含另外的开口15，通过该开口可以在下部加工盘和上部加工盘之间交换冷却润滑剂，从而使上部加工层和下部加工层一直处于同一温度。通过由于交变负载下的热膨胀造成的加工层或者加工盘的变形抵消了加工层之间形成的工作间隙的不期望的变形。另外，加工层中粘合的研磨剂的冷却得到了改进并且变得更加一致，这延长了其有效寿命。

载体的衬里10和载体的相关开口11通常具有匹配的外部轮廓(17a)和内部轮廓(17b)，并且它们通过强制联锁或者附着力(粘着接合)(17)相互连接到一起。图4C以载体中提取的部分18的扩大图解的方式示出了用于载体的核心8和衬里10之间的相互连接17的现有技术中公知的各种实施例：在左边利用底切进行强制联锁(鸠尾榫，JP 103 29 103 A2)，在中间使用平滑的界面(通过粘合剂粘合、施压配合等相互连接；EP 0 208 315 B1)，并且在右边通过对改进的粘合剂使用粗加工来扩大接触区域。

图5C-图5G示出了载体的核心(8)的正面(9a)和背面(9b)上的涂层9和半导体晶圆容纳开口11的衬里10的优选实施例。图中的每一个都示出了提取自载体的一小部分19的横截面。图5C示出了在冷却润滑剂通过开口15和衬里10的区域中具有局部区域涂层9a和9b以及自由区域13a和13b的上述实施例。

用于半导体晶圆容纳开口的衬里的第三材料也由热固性聚亚安酯弹性体组成的所述载体的实施例也都是优选的。图5D示出了这方面的典型实施例。这里，引导涂层9以在用于半导体晶圆的容纳开口11处围绕核心8的边缘，从而可以取代衬里10(9＝10)。

优选地，容纳开口11的壁的层厚度选择为相应地薄一些(22)，以便可以确保对半导体晶圆进行足够尺寸地稳定引导。

如果涂层9被引导来在冷却润滑剂通过开口15(20)处围绕核心8的边缘，则其同样也是优选的(图5E)。在边缘周围引导涂层可以避免锐利的对接边缘。这就减少了层和核心之间材料粘合性的需求，否则该材料粘合性会由于发生的剥离力而必须特别好。

因此，如果对涂层9的边缘进行加工，也就是说例如将其倒圆(21)，则将特别有益。

另外，如果将涂层在容易受到较高程度磨损的位置上制造得更厚，则将是特别优选的。这些区域主要是邻近外部齿附近的载体的外部区域，还包括冷却润滑剂通过开口15和用于半导体晶圆的容纳开口11的边缘。图5F中的实例示出了一涂层，其在冷却润滑剂通过开口15的边缘和用于半导体晶圆的容纳开口11上被加强(22)，并且此外还被引导为围绕用于半导体晶圆的容纳开口的边缘(9＝10)。

最后，如图5G所示，如果在核心8的正面和背面的全部区域或者部分区域上的涂层9通过核心中的开口23互相连接，则将是尤其优选的。这些开口或者“通道”23通过另外的强制联锁来支持层9的粘附。然后，涂层9尤其还可以以这样一种方式实现在所述区域的一部分上，即其只由多个单一的具有很小侧面宽度的“旋钮”9组成，这些“旋钮”9通过孔23连接在正面/背面。这样，孔23可以具有任何期望的横截面，例如，圆形、角形、“槽形”等。

很显然，为了承受滚转装置使用期间产生的力，载体的核心必须具有很高的硬度和高的抗张强度。

尤其是，为了避免外部齿区域中载体发生过度变形，高弹性模量被证明是有益的，该外部齿在每一种情况下都位于加工盘边缘和滚转装置的齿之间的“垂悬物”中，并且在其中载体不是通过正面和背面的两个加工盘引导，而是被保持在一移动平面上。

另外还发现，在“垂悬物”变形尤其是载体齿侧面上滚转装置的针产生力的作用的情况下，该核心应当具有高的强度(抗张强度Rm或者硬度)，载体的核心不会发生塑性变形，例如由于形成弯曲或波动或者由于齿侧面上材料的“凸缘”。

已经发现用于载体的核心的材料弹性模量应当优选大于70Gpa，并且抗张强度应当大于1Gpa(相应于多于30HRC的洛氏硬度)，以承受滚转装置使用期间产生的力。

用于载体的核心的材料的弹性模量优选为70-600Gpa，并且尤其优选为100-250Gpa。

抗张强度优选为1-2.4Gpa(30-60HRC)，尤其优选为1.2-1.8Gpa(40-52HRC)。

热固性聚亚安酯弹性体优选地具有40°邵氏A到80°邵氏A的硬度。

用于容纳半导体晶圆的载体中开口的衬里优选地由热塑性塑料组成，其可以通过高压注模方法进行处理。

尤其优选的是，衬里由PVDF、PA、PP、PC(聚碳酸酯)或者PET组成。另外，由PS、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、全氟烷氧基(PFA)、LCP和PVC组成的衬里是优选的。

载体优选地具有0.3和1.0mm之间的总厚度。

为载体提供稳定性的硬核心的厚度优选地在载体总厚度的30％到98％之间，尤其优选地的是在50％和90％之间。

涂层优选地存在于两面，并且优选地在载体的两面上具有相同的厚度。

从而，可以根据该实施例产生用于载体的双面涂敷的层厚度，其介于几微米(通常是几十微米)和几百微米(通常是100微米到200微米之间)之间。

本发明的目的还可以通过一种方法获得，即将聚亚安酯涂层施加到一载体，该载体包括一金属核心和至少一用于容纳半导体晶圆的切口，这种方法包括以下步骤：通过使用酸性或者碱性溶液的处理化学活化载体的核心，将附着力促进剂施加到已经以这种方式预处理的载体核心，通过灌注(pot)、交联以及硫化将聚亚安酯预聚物施加到该附着力促进剂以形成聚亚安酯层。

优选地，聚亚安酯层最终被研磨到期望的目标厚度。

已经发现，热固性弹性体聚亚安酯的未交联的预聚物具有高的粘性，并且依照配方，在很多情况下直到聚亚安酯交联开始需要非常短的处理时间。

预聚物表示多元醇(聚酯或者聚酯型多元醇)、聚亚安酯和交联剂(例如二醇或胺)的未交联的混合物，接下来对其的交联和硫化(后固化)使聚亚胺酯具有聚氨酯组，-NH-CO-O，的特性。

很短的灌注寿命通常只允许通过具有几微米的最小材料厚度的灌注进行预聚物的处理。根据配方和交联行为，这种灌注实现为冷灌注或者热灌注。

由于具有几微米厚的最小材料厚度，通过灌注形成的涂层具有很高的内在稳定性，这样在涂层的摩擦载荷(平行于平面的载荷)的情况下，在具有只可扩张的基底的界面处的扩张和压缩(垂直于平面的载荷)的情况下，产生的压缩和剪切力相对并不关键，而且对聚亚安酯涂层和基底之间的粘附提出了较低的要求。

在层厚度在几十到几百微米范围内以及层的低硬度在例如40°和80°邵氏A之间的情况下，相反地，主要产生剥离力，这对PU层和载体核心之间的粘附提出了特别高的要求。

这种情况下证明，问题不在于位于通常施加在基底和涂层之间的附着力促进剂和PU涂层之间界面处的粘附，而是基底(载体的金属核心)和附着力促进剂之间的粘附。

附着力促进剂通过喷射、浸渍、注水、延展、滚转或者叶片涂敷首先被施加到载体的核心并被干燥。然后施加实际的涂层。

到目前为止可以发现，提出的用于附着力促进剂的惯用预处理方法对于获得附着力促进剂和载体核心上PU涂层的充分粘合是不充分的。

在施加附着力促进剂和PU涂层之前载体核心已经通过现有技术中公知的方法进行预处理的情况下，涂层不能承受使用期间产生的高的剥离力，并且总是发生大面积的涂层分离，其中现有技术中公知的方法例如通过在清洁剂溶液中清洁而脱脂，或者通过粗加工对粘合表面进行溶解和放大，其中粗加工例如为初始研磨和喷砂。

尤其是，机械预处理(研磨或喷砂)被证明是非常不利的。不可否认，粘附得到了轻微的改进，但并没有到达很充分的程度；然而，由于粗糙和破坏产生的不对称张力，载体核心的平坦度变坏。波形载体是不期望的，这是由于在很多没有被注意到的情况下半导体晶圆不会被安全地引入载体的容纳开口中，并且在边缘区域中不与容纳开口的衬里交叠，结果造成当研磨装置的上加工盘降低时会产生半导体晶圆的断裂。

然而，主要的是，波形载体容易遭受不均匀的磨损。这降低了其使用周期从而是不经济的；然而，尤其是会产生半导体晶圆在载体上局部不同的垂悬物，这限制了冷却润滑剂的传送以及半导体晶圆可达到的平坦度。

通过核心材料表面的化学活化可以解决(金属)核心材料和附着力促进剂夹层之间的粘附问题。

这种活化优选地通过使用酸性或者碱性溶液的蚀刻获得。

通过实例，氢氧化钠溶液(NaOH)或者氢氧化钾溶液(KOH)，尤其是浓缩NaOH或者KOH是适用的，如果合适，也可使用另外的溶剂，例如酒精(乙醇，甲醇)。

这种活化优选地通过使用酸性溶液，例如使用盐酸(HCL)、硫酸(H₂SO₄)、磷酸(H₃PO₄)、硝酸(HNO₃)或者氯酸(HCLO₃，HCLO₄)蚀刻获得。

这种活化尤其优选地通过使用添加有氟离子(氟酸，HF)的氧化酸，尤其是硝酸(HNO₃)，蚀刻获得。

使用氧化酸的蚀刻产生了可再生的氧化层，尤其是在高等级钢上，所述氧化层对于附着力促进剂夹层的后续施加形成了特别好的粘附基础。

另外，通过使用低压等离子体，尤其是使用氧等离子体，金属核心材料的表面活化也是可能的。

要求的小的层厚度可以通过均匀厚度的涂层获得，在通过平坦研磨对所述厚层进行交联和硫化以达到目标尺寸之后，通过灌注和层接续(progression)以及研磨而得到所述均匀厚度的涂层。

通过顺序地先机械加工载体核心的一面并且然后加工其另一面可以获得载体核心的双面涂层。

在交联和硫化(后固化)期间，聚亚安酯经历了小程度的体积收缩。结果，制造的层被拉紧并且载体变为波形。在完成载体两面的涂层之后，两面上的应力基本上互相得到了补偿。然而，由于两面的顺序涂敷，总是会留有某一残留的应力从而使最终被涂敷的载体留有残留的波动。

然而，由于所述张力导致了可以在使用载体期间被弹性补偿的长波残留波动，而没有相对较高和局部较大的波动恢复力，所以按照这种方式产生的载体适于执行根据本发明的方法。

然而，在单一的机械加工步骤中对载体的两面同时进行涂敷是有益的。

这可以通过例如灌注和在模具中处理实现，在该模具中载体核心被保持在中央。

特别优选的是达到目标厚度的同时双面涂敷。

如果在真空下或者通过压力将预聚物注入到模具中，模具中PU预聚物的全部区域接续可以通过一种充分的方式获得，而无论PU预聚物增加的粘性和小的层厚度如何。

Claims

1、一种载体，适于容纳一个或多个半导体晶圆以在精研、研磨或者抛光机中对其进行加工，该载体包括由具有高硬度的第一材料构成的核心，所述核心完全或者部分由第二材料涂敷，所述载体还包括至少一个用于容纳半导体晶圆的切口，其中所述第二材料为具有20°-90°邵氏A硬度的热固性聚亚安酯弹性体。

2、根据权利要求1所述的载体，其中所述第一材料具有70-600Gpa的弹性模量。

3、根据权利要求2所述的载体，其中所述第一材料具有100-250Gpa的弹性模量。

4、根据权利要求1-3中任何一项所述的载体，其中所述第一材料具有HRC 30到HRC 60的洛氏硬度。

5、根据权利要求4所述的载体，其中所述第一材料具有HRC 40到HRC 52的洛氏硬度。

6、根据权利要求1所述的载体，其中所述第一材料为钢。

7、根据权利要求1所述的载体，其中所述第一材料为高等级钢。

8、根据权利要求1-7中任意一项所述的载体，其中所述热固性聚亚安酯弹性体具有40°邵氏A到80°邵氏A的硬度。

9、根据权利要求1-8中任意一项所述的载体，其中所述载体的切口在其边缘区域使用第三材料作为衬里，该第三材料从由聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰胺(PA)、聚丙稀(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、全氟烷氧基(PFA)或者这些材料的混合物组成的组中选择。

10、根据权利要求1-8中任意一项所述的载体，其中所述载体的切口在其边缘区域使用具有20°-90°邵氏A硬度的热固性聚亚安酯弹性体作为衬里。

11、根据权利要求1-10中任意一项所述的载体，其中所述载体的总厚度在0.3和1.0mm之间，并且所述载体的由所述第一材料构成的所述核心的厚度在所述载体总厚度的30％和98％之间。

12、根据权利要求11所述的载体，其中所述载体的所述核心的厚度在所述载体总厚度的50％和98％之间。

13、根据权利要求11或12所述的载体，其中由所述第二材料构成的层的厚度在所述核心的两面上是相同的。

14、根据权利要求11或12所述的载体，其中所述涂层在所述载体中开口的一部分或者全部边缘区域中比在剩余区域中要厚。

15、一种用于涂敷包括金属核心和至少一个切口的载体的方法，该方法包含以下步骤：通过化学处理、电化学处理或者使用等离子体的处理对所述载体的所述核心进行化学活化，向以这种方式进行预处理的所述载体核心施加附着力促进剂，通过灌注、交联和硫化向所述附着力促进剂施加聚亚安酯预聚物以形成聚亚安酯层，并且将所述聚亚安酯层研磨到目标厚度。

16、根据权利要求15所述的方法，其中将所述聚亚安酯同时施加到所述载体的所述核心的两面。

17、根据权利要求15或16所述的方法，其中通过抽真空或者在压力下利用模具施加所述聚亚安酯预聚物。

18、根据权利要求15-17中任意一项所述的方法，其中所述附着力促进剂包含硅烷。

19、根据权利要求15-18中任意一项所述的方法，其中通过高压注模方法引入用作切口边缘的衬里的第三材料。

20、根据权利要求15-19中任意一项所述的方法，其中引导所述聚亚安酯涂层使其完全或者部分围绕所述载体的开口或切口的部分或者全部边缘，从而使正面涂层和背面涂层彼此连接。

21、根据权利要求20所述的方法，其中所述通过化学处理进行的活化为利用蚀刻剂(酸性或碱性溶液)进行的处理。

22、根据权利要求21所述的方法，其中所述蚀刻剂从由磷酸(H₃PO₄)、硝酸(HNO₃)、硫酸(H₂SO₄)、氢氟酸(HF)、盐酸(HCL)或者上述酸的混合物组成的组中选择。

23、根据权利要求21或者22所述的方法，其中另外在蚀刻期间还使氧化剂作用于所述第一材料。

24、一种用于对多个半导体晶圆进行同时双面材料移除加工的方法，其中每一半导体晶圆都保持在这样的状态下：其可以在通过滚转装置进行旋转的如权利要求1至14中任意一项所述的多个载体之一的切口中自由移动，从而所述每一半导体晶圆都可以在圆形轨迹上移动，其中在两个旋转的环形加工盘之间以材料移除的方式对所述半导体晶圆进行加工。

25、根据权利要求24所述的方法，其中所述材料移除加工包括对所述半导体晶圆进行双面研磨，并且每一加工盘包括加工层，该加工层包括研磨材料。

26、根据权利要求24所述的方法，其中所述材料移除加工包括通过提供包含研磨材料的浆液对所述半导体晶圆进行双面精研。

27、根据权利要求24所述的方法，其中所述材料移除加工包括通过提供包含硅溶胶的扩散剂进行双面抛光，其中每一加工盘包括作为加工层的抛光布。