DE102004053308A1

DE102004053308A1 - Device for simultaneous sharpening of both sides of disc shaped workpiece which is sandwiched between axial guidance devices and left and right grinding wheels

Info

Publication number: DE102004053308A1
Application number: DE200410053308
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Phys. Pietsch; Michael Kerstan
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Device for simultaneous sharpening of both sides of disc shaped workpiece (1) which is sandwiched in between left and right grinding wheels (2a,2b). By determining the position of workpiece, the location of its middle level is determined and is compared with middle level, defined by the axial guiding device, and the position of sharpening tool is so corrected that both middle levels coincide. Independent claims are also included for: (A) Device for simultaneous sharpening; and (B) Semiconductor disc.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum simultanen beidseitigen Schleifen eines scheibenförmigen Werkstücks, insbesondere einer Halbleiterscheibe, und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung sowie eine damit herstellbare Halbleiterscheibe.object The invention relates to a method for simultaneous two-sided grinding a disc-shaped Workpiece in particular a semiconductor wafer, and one for carrying out the Method suitable device and a semiconductor wafer produced therewith.

Vorrichtungen, die zum gleichzeitigen Schleifen beider Seiten von scheibenförmigen Werkstücken, beispielsweise Halbleiterscheiben oder insbesondere Siliciumscheiben, eingesetzt werden, sind im Stand der Technik bekannt. Sie werden in der Regel als Doppelseiten-Schleifmaschinen bezeichnet. All diesen Doppelseiten-Schleifmaschinen ist gemein, dass das Werkstück während der Bearbeitung „frei schwimmend", d. h. ohne feste, kraft- und formschlüssige Aufspannung, gehalten wird und von zwei einander gegenüber liegenden Schleifwerkzeugen (z. B. Schleifscheiben, Schleifbändern, Schleifrollen usw.) durch simultanen vorder- und rückseitigen Materialabtrag in die Zielform überführt wird.devices, for simultaneously grinding both sides of disk-shaped workpieces, for example Semiconductor wafers or in particular silicon wafers used are known in the art. They will usually referred to as double-sided grinding machines. All these double-sided grinders is mean that the workpiece while editing "free floating ", d. H. without fixed, non-positive and positive clamping, held and opposite of each other grinding tools (eg grinding wheels, abrasive belts, grinding wheels, etc.) through simultaneous front and back rear Material removal is transferred to the target form.

Von besonderer Bedeutung sind Schleifmaschinen, die zwei einander gegenüber liegende Schleifscheiben, insbesondere sog. Topfschleifscheiben, aufweisen. Diese Maschinen und die entsprechenden Verfahren werden im Allgemeinen mit „DDG" abgekürzt (von engl. „double-disk grinder" bzw. „double-disk grinding").From of particular importance are grinding machines which have two grinding wheels lying opposite one another, in particular so-called cup grinding wheels have. These machines and the corresponding methods are generally abbreviated "DDG" (from Engl. "Double-disk grinder "or" double-disk grinding ").

DDG-Maschinen nach dem Stand der Technik, wie sie beispielsweise in EP868974A1 und US5989108 beschrieben sind, weisen zwei einander gegenüber liegende Schleifscheiben auf, deren Rotationsachsen kollinear angeordnet sind. Während des Schleifvorgangs wird ein zwischen den Schleifscheiben positioniertes scheibenförmiges Werkstück auf beiden Seiten gleichzeitig durch die beiden um ihre Achse rotierenden Schleifscheiben bearbeitet, während es durch eine Halte- und Rotationseinrichtung in seiner Position gehalten und gleichzeitig um die eigene Achse gedreht wird. Während des Schleifvorgangs werden die beiden Schleifscheiben in axialer Richtung zugestellt, bis die gewünschte Enddicke des Werkstücks erreicht ist. Der Endpunkt der Bearbeitung wird in der Regel durch eine während der Bearbeitung erfolgende Dickenmessung festgestellt.DDG machines according to the prior art, such as in EP868974A1 and US5989108 are described, have two opposing grinding wheels whose axes of rotation are arranged collinear. During the grinding process, a disc-shaped workpiece positioned between the grinding wheels is simultaneously machined on both sides by the two grinding wheels rotating about its axis while being held in position by a holding and rotating device and simultaneously rotated about its own axis. During the grinding process, the two grinding wheels are delivered in the axial direction until the desired final thickness of the workpiece is reached. The end point of machining is usually determined by a thickness measurement made during machining.

Die Halte- und Rotationseinrichtung kann beispielsweise Reibräder umfassen, die am Rand des Werkstücks angreifen ( JP10175144A ). Sie kann aber auch eine Einrichtung sein, die das Werkstück ringförmig umgibt („carrier ring", EP868974A2 ), oder die in eine ggf. am Umfang des Werkstücks vorhandene Rille, Nut oder Einkerbung (engl. „notch") eingreift. Eine derartige Einrichtung wird i. d. R. als „notch finger" bezeichnet. Um die gesamte Fläche des Werkstücks zu bearbeiten, wird das Werkstück relativ zu den Schleifscheiben so geführt, dass die Schleifbeläge der Schleifscheiben eine Kreisbahn beschreiben, welche ständig über das Werkstückzentrum verläuft. Eine Vorrichtung insbesondere zum axialen Führen des Werkstücks nach dem hydrostatischen Prinzip offenbart JP09-262747A.The holding and rotating device may, for example, comprise friction wheels which act on the edge of the workpiece ( JP10175144A ). But it can also be a device which surrounds the workpiece annularly ("carrier ring", EP868974A2 ), or which engages in a groove, groove or notch present on the circumference of the workpiece, if any, such a device is generally referred to as a "notch finger". In order to machine the entire surface of the workpiece, the workpiece is guided relative to the grinding wheels so that the grinding pads of the grinding wheels describe a circular path which runs continuously over the workpiece center. A device especially for axially guiding the workpiece according to the hydrostatic principle is disclosed in JP09-262747A.

Für die genannten scheibenförmigen Werkstücke, insbesondere Halbleiterscheiben, ist die Zielform einer ebenen kreisförmigen Scheibe mit möglichst perfekter Planparallelität von Vorder- und Rückseite bevorzugt. Allgemein kann für spezielle Anforderungen jedoch die Zielform auch eine beliebige sein. Beispielsweise gibt DE19841473A1 ein Verfahren an, bei dem beim Schleifen zunächst ein Wafer mit einer bikonkaven Scheibenform hergestellt wird, dessen dickere Randbereiche dann den oft beim nachfolgenden Polieren aufgrund der Elastizität des Poliertuchs auftretenden höheren relativen Materialabtrag am Scheibenrand genau ausgleicht. Dadurch kann nach der Politur insgesamt ein Werkstück mit einem höheren Grad an Planparallelität erzielt werden, als dies durch Bearbeitung auf eine möglichst planparallele Form unabhängig in jedem Einzelschritt allein möglich wäre.For the aforementioned disc-shaped workpieces, in particular semiconductor wafers, the target shape of a flat circular disc with the most perfect parallelism possible from the front and back is preferred. In general, however, for specific requirements, the target shape may be any. For example there DE19841473A1 a method in which the first grinding a wafer is prepared with a biconcave disc shape whose thicker edge areas then compensates the often occurring during the subsequent polishing due to the elasticity of the polishing cloth higher relative material removal at the disc edge exactly. As a result, a workpiece with a higher degree of plane parallelism can be achieved after the polish as a whole, as would be possible by editing on a plane-parallel form as possible in each single step alone.

Der Grad der tatsächlich erreichten Planparallelität der Werkstücke wird gemäß dem Stand der Technik durch Geometrie-Kennzahlen beschrieben. Diese Kennzahlen beschreiben globale oder lokale Abweichungen der Werkstück-Oberflächen von einer idealen Planparallelität. Globale Kennzahlen beziehen sich auf die gesamte als Qualitätszone ausgewiesene Fläche des scheibenförmigen Werkstücks; lokale Kennzahlen beziehen sich auf definierte Teilstücke, beispielsweise die Belichtungszonen beim fotolithografischen Strukturieren von Halbleiteroberflächen. Die globalen und lokalen Kennzahlen können sich dabei auf nur eine Seite – vorzugsweise die spätere Vorderseite des Werkstücks – oder auf beide Seiten beziehen. Eine ganz besonders kritische Geometrie-Kennzahl ist die sog. Nanotopologie einer Halbleiterscheibe. Dies ist eine vorderseiten-bezogene lokale Ebenheits-Kennzahl, die gemäß SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) definiert ist als dreidimensionale Ebenheitsabweichung der gesamten Oberfläche der Halbleiterscheibe im Bereich lateraler Korrelationswellenlängen von 0,2 mm bis 20 mm innerhalb einer festen Qualitätszone, die anforderungsabhängig erklärt ist und innerhalb derer die für das Produkt spezifizierten Eigenschaften garantiert werden. Die Vorderseite der Halbleiterscheibe ist dabei als die Seite definiert, die später für die Herstellung elektronischer Bauelemente genutzt wird.Of the Degree of actually achieved plane parallelism the workpieces will be according to the state the technique through geometry metrics described. These measures describe global or local variances the workpiece surfaces of an ideal plan parallelism. Global metrics refer to the entire quality zone area of the disc-shaped Workpiece; local Key figures refer to defined sections, for example the exposure zones in the photolithographic patterning of semiconductor surfaces. The Global and local metrics can be limited to just one Page - preferably the later one Front of the workpiece - or up refer to both sides. A very critical geometry measure is the so-called nanotopology of a semiconductor wafer. this is a front-side local flatness index, which according to SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) is defined as three-dimensional Flatness deviation of the entire surface of the semiconductor wafer in Range of lateral correlation wavelengths from 0.2 mm to 20 mm within a fixed quality zone, the requirement-dependent explained is and within which the for the product specified properties are guaranteed. The Front side of the semiconductor wafer is defined as the side, The later for the Production of electronic components is used.

Die besondere Bedeutung der Nanotopologie beruht darin, dass sie Ebenheitsabweichungen in einem Maßstab beschreibt, innerhalb dessen der bei der Strukturierung elektronischer Bauteile zentral verwendete chemo-mechanische Polierschritt (CMP) zur Planarisierung von Bauteil-Zwischenlagen die Oberflächenebenheit besonders stark beeinflusst. Dies liegt an den Elastizitätseigenschaften der verwendeten CMP-Poliertücher: Sie verhalten sich steif und unnachgiebig im Sub-Millimeter-Bereich (Bereich der Oberflächenrauhigkeit), elastisch im Millimeter- bis Zentimeter-Bereich (Nanotopologie) und weitgehend schwer verformbar im langwelligen Bereich (mehrere Zentimeter; globale Geometrie). Eine „gute Nanotopologie", d. h. eine geringe lokale Ebenheitsabweichung, ist für die Oberfläche einer Halbleiterscheibe vor Beginn der Herstellung elektronischer Bauelemente von besonderer Bedeutung, da sich Unebenheiten während der Weiterbearbeitung addieren und beispielsweise zu inhomogenen Isolierschichtdicken führen können, bis hin zu Durchbrüchen (Kurzschlüssen) und somit einen Ausfall der Bauteile.The special meaning of the nanotopology lies in the fact that it flatness deviations in describes a scale within which the chemo-mechanical polishing step (CMP), which is used centrally in the structuring of electronic components, for the planarization of component liners, particularly influences the surface flatness. This is due to the elasticity properties of the CMP polishing cloths used: They behave stiffly and relentlessly in the sub-millimeter range (range of surface roughness), elastic in the millimeter to centimeter range (nanotopology) and largely difficult to deform in the long-wave range (several centimeters global geometry). A "good nanotopology", ie a small local flatness deviation, is of particular importance for the surface of a semiconductor wafer prior to the beginning of the production of electronic components, since unevenness can add up during further processing and, for example, lead to inhomogeneous insulating layer thicknesses, up to breakthroughs (shorts) and thus a failure of the components.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass es für die DDG-Bearbeitung vorteilhaft ist, das Werkstück mittig zwischen den Schleifscheiben und gleichzeitig mittig zwischen den beiden vorder- und rückseitigen axialen Führungsvorrichtungen anzuordnen. Beispielsweise offenbaren EP1118429A1 und US6652358B1 ein Verfahren, bei dem über eine Entfernungsmessung mittels zweier gegenüberliegender Sensoren die Entfernung der Halbleiterscheibe bezüglich eines Punktes ihrer Oberfläche während der DDG-Bearbeitung überwacht wird und durch entsprechende unterschiedliche Zustellung von linker und rechter Schleifspindel ein Auswandern dieses Messpunktes aus der Mitte zwischen den Schleifscheiben und den axialen Führungsvorrichtungen kompensiert wird. Ein derartiges Auswandern wird beispielsweise durch unterschiedlichen Verschleiß der beiden Schleifscheiben über mehrere Schleifzyklen hinweg verursacht. Beispiele für mögliche Messverfahren sind ebenfalls in EP1118429A1 angegeben. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren mittels Luftdruck-Staudüsen offenbart JP2002-307303A.It is known in the prior art that it is advantageous for DDG machining to place the workpiece centrally between the grinding wheels and at the same time centrally between the two front and rear axial guide devices. For example, disclose EP1118429A1 and US6652358B1 a method in which the distance of the wafer is monitored with respect to a point of its surface during the DDG machining by a distance measurement by means of two opposing sensors and by corresponding different delivery of left and right grinding spindle emigration of this measuring point from the center between the grinding wheels and the axial guide devices is compensated. Such emigration is caused, for example, by differential wear of the two grinding wheels over several grinding cycles. Examples of possible measuring methods are also in EP1118429A1 specified. A particularly advantageous method by means of compressed air jamming nozzles disclosed JP2002-307303A.

Außerdem offenbart US6652358B1 , dass es vorteilhaft ist, die Neigung (d. h. einen Neigungswinkel) der Schleifscheiben zu messen, ohne jedoch ein Verfahren anzugeben, wie dies zu bewerkstelligen ist. In der Praxis gestaltet sich die Messung dieses Neigungswinkels als schwierig, da die Neigung der in der Regel schnell rotierenden Schleifscheibe unter Last bestimmt werden müsste (dynamische Neigungsbestimmung). Aufgrund der endlichen Lagersteifigkeit, Fliehkräften bei Rotation und Reibungskräften im Eingriff ist die dynamische Neigung der Schleifscheiben von der leicht bestimmbaren und gezielt einstellbaren Neigung der Schleifscheiben im Ruhezustand (statische Neigung) um einen unbekannten und zeitlich veränderlichen Betrag verschieden.Also revealed US6652358B1 in that it is advantageous to measure the inclination (ie an inclination angle) of the grinding wheels, but without specifying a method as to how to accomplish this. In practice, the measurement of this angle of inclination is difficult because the inclination of the usually rapidly rotating grinding wheel should be determined under load (dynamic inclination determination). Due to the finite bearing stiffness, centrifugal forces during rotation and frictional forces in engagement, the dynamic inclination of the grinding wheels is different from the easily determinable and specifically adjustable inclination of the grinding wheels at rest (static inclination) by an unknown and time-varying amount.

Es stellte sich heraus, dass auch bei Anwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Entfernungsmessung an einem Punkt des Werkstücks und entsprechender Korrektur der Schleifscheibeposition keine gleich bleibend gute Nanotopologie erzielt werden kann.It turned out that even with the application of the state of the Technique known distance measurement at a point of the workpiece and corresponding correction of the grinding wheel position no equal lasting good nanotopology can be achieved.

Es bestand somit die Aufgabe, das aus dem Stand der Technik bekannte DDG-Verfahren so zu modifizieren, dass damit eine gleich bleibend hohe Qualität hinsichtlich der Nanotopologie erreicht werden kann.It Thus, the task was known from the prior art Modify DDG method so that it remains consistent high quality in terms of nanotopology can be achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen Schleifen beider Seiten eines scheibenförmigen Werkstücks, wobei
das Werkstück mit einem Teil seiner Fläche zwischen wenigstens zwei einander gegenüber liegenden axialen Führungsvorrichtungen geführt wird und gleichzeitig ein anderer Teil seiner Fläche durch wenigstens zwei einander gegenüber liegende Schleifwerkzeuge bearbeitet wird,
die Position des Werkstücks bestimmt wird und
die Position der Schleifwerkzeuge basierend auf der zuvor bestimmten Position des Werkstücks korrigiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Position des Werkstücks die Lage seiner Mittelebene ermittelt wird, dass die Mittelebene des Werkstücks mit der durch die axialen Führungsvorrichtungen definierten Mittelebene verglichen wird und die Position der Schleifwerkzeuge so korrigiert wird, dass diese beiden Mittelebenen zusammenfallen.This object is achieved by a method for simultaneously grinding both sides of a disk-shaped workpiece, wherein
the workpiece is guided with a part of its surface between at least two opposing axial guide devices and at the same time a different part of its surface is processed by at least two mutually opposite grinding tools,
the position of the workpiece is determined and
the position of the grinding tools is corrected based on the previously determined position of the workpiece,
characterized in that in the determination of the position of the workpiece, the position of its center plane is determined that the center plane of the workpiece is compared with the center plane defined by the axial guide devices and the position of the grinding tools is corrected so that these two center planes coincide.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Schleifen beider Seiten eines scheibenförmigen Werkstücks, umfassend wenigstens zwei einander gegenüber liegende axiale Führungsvorrichtungen und wenigstens zwei einander gegenüber liegende Schleifwerkzeuge, wobei die Schleifwerkzeuge derart beweglich gelagert sind, dass durch eine Änderung ihrer Positionierung die Lage der Mittelebene zwischen den Schleifwerkzeugen verändert werden kann, und wobei die Vorrichtung eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Position des Werkstücks umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung geeignet ist, die Lage der Mittelebene des Werkstücks eindeutig zu bestimmen.These Task is also solved by a device for simultaneously grinding both sides a disc-shaped Workpiece comprising at least two opposing axial guide devices and at least two opposing abrasive tools, wherein the grinding tools are movably mounted such that by a change their positioning the position of the median plane between the grinding tools changed can be, and wherein the device is a measuring device for Determining the position of the workpiece comprises, characterized that the measuring device is suitable, the position of the median plane of the workpiece to be clearly determined.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Gegensatz zum Stand der Technik die Position des Werkstücks nicht nur an einem Punkt gemessen, sondern die Mittelebene des Werkstücks eindeutig bestimmt wird.The The present invention is characterized in that, in contrast to the prior art, the position of the workpiece not only at one point measured, but the center plane of the workpiece is uniquely determined.

Ein scheibenförmiges Werkstück, beispielsweise eine Halbleiterscheibe, die während des Doppelseitenschleifens nicht optimal zentriert und kräfte-balanciert gehalten wird, ist während der Bearbeitung Zwangskräften unterworfen, die das Werkstück verformen. Derartige Halbleiterscheiben zeigen auch nach ihrer Weiterverarbeitung charakteristische Nanotopologie-Defekte wie lokale Erhebungen und Absenkungen und insbesondere eine ringförmige, konzentrische Absenkung und Erhebung, die auch als „Nanotopologie-Ring" bekannt ist. Für Anwendungen von Halbleiterscheiben, z. B. Siliciumscheiben für mikroelektronische Bauelemente mit minimalen lateralen Strukturdimensionen von beispielsweise 65 nm ist eine maximale Nanotopologie-Abweichung von weniger als 28 nm innerhalb aller Messfenster der Größe 10 × 10 mm² über die gesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe erforderlich. Eine Halbleiterscheibe, die die genannten Nanotopologie-Defekte aufweist, ist hierfür ungeeignet. Alternativ könnte über eine sehr unwirtschaftliche Politur mit sehr hohem Materialabtrag eine Verbesserung der Nanotopologie erreicht werden, da die Politur ebenfalls eine, in dem Längenbereich der Nanotopologie jedoch sehr schwache, Einebnungswirkung aufweist. Jedoch erzeugt die Politur wieder andere, mit dem Materialabtrag stark zunehmende Geometrie-Defekte. Dies ist u. a. eine unerwünschte Verringerung der Dicke der Halbleiterscheibe in deren Randbereich, die überwiegend die längerwellige lokale Ebenheit (site flatness, z.B. SFQR), aber auch die Nanotopologie, insbesondere im Fenster der Größe 10 mm × 10 mm, verschlechtert. Somit ist auf diese alternative Weise keine Halbleiterscheibe mit erfindungsgemäßer Ebenheit herstellbar. Eine erfindungsgemäß doppelseitengeschliffene Halbleiterscheibe weist diese Defekte nicht auf und ist daher auch für anspruchsvollste Anwendungen geeignet.A disk-shaped workpiece, such as a semiconductor wafer, which is not optimally centered and force-balanced during double-side grinding, is subject to constraining forces during processing which deform the workpiece. Such semiconductor wafers, even after their further processing, exhibit characteristic nano-topological defects such as local elevations and depressions and in particular an annular, concentric depression and elevation, which is also known as the "nanotopology ring." For applications of semiconductor wafers, eg silicon wafers for microelectronic components with minimum lateral feature dimensions of, for example, 65 nm, a maximum nanotopology deviation of less than 28 nm is required within all 10 × 10 mm ² size measurement windows over the entire surface of the wafer A wafer having the aforementioned nanotopology defects is included Alternatively, a very uneconomic polish with very high material removal could improve the nanotopology, as the polish also has a flattening effect, but in the nanopattern of length, it has a very flat leveling effect the polish bites again other, with the material removal strongly increasing geometry defects. This is, inter alia, an undesirable reduction in the thickness of the semiconductor wafer in its edge region, which predominantly worsens the longer-wave local flatness (eg SFQR), but also the nanotopology, in particular in the window of size 10 mm × 10 mm. Thus, no semiconductor wafer with flatness according to the invention can be produced in this alternative manner. A double-sided ground semiconductor wafer according to the invention does not exhibit these defects and is therefore also suitable for the most demanding applications.

Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Halbleiterscheibe, vorzugsweise eine im Wesentlichen aus Silicium bestehende Halbleiterscheibe, die auf ihrer Vorderseite eine lokale Ebenheit mit Abweichungen von weniger als 16 nm in einem Messfenster mit einer Fläche von 2 × 2 mm² und von weniger als 40 nm in einem Messfenster mit einer Fläche von 10 × 10 mm² aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die die Ebenheitseigenschaften maßgeblich bestimmenden Ebenheitsabweichungen nicht nahe dem Rand der Halbleiterscheibe und nicht im wesentlichen ringförmig konzentrisch um den Mittelpunkt der Halbleiterscheibe angeordnet auftreten.The invention therefore also relates to a semiconductor wafer, preferably a substantially silicon wafer, which has on its front side a local flatness with deviations of less than 16 nm in a measuring window with an area of 2 × 2 mm ² and less than 40 nm in a measuring window with an area of 10 × 10 mm ² , characterized in that the flatness properties significantly determining flatness deviations do not occur near the edge of the semiconductor wafer and not arranged substantially annular concentrically around the center of the semiconductor wafer.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Figuren am Beispiel des DDG-Verfahrens näher erläutert. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Doppelseitenschleifverfahren zum Einsatz kommen.in the Below, the present invention is based on figures using the example closer to the DDG process explained. However, the invention can also be applied to other double side grinding methods be used.

1 zeigt die Werkstückführung und auftretende Verformungen des Werkstücks bei nicht erfindungsgemäßer Durchführung der DDG-Bearbeitung gemäß dem Stand der Technik. 1a ist die Seitenansicht, 1b die 3D-Ansicht von 1a. 1c zeigt die Werkstückverformung durch vertikale Verkippung der Schleifscheibenmittelebene gegen die Mittelebene der axialen Führungsvorrichtungen. 1d ist die Aufsicht von 1a. 1e zeigt die Werkstückverformung durch horizontale Verkippung der Schleifscheibenmittelebene gegen die Mittelebene der axialen Führungsvorrichtungen. 1f zeigt die Wirkungsweise des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik im Idealfall gleichzeitiger Parallelität von Werkstück, axialen Führungsvorrichtungen und Schleifscheiben. 1 shows the workpiece guide and occurring deformations of the workpiece in non-inventive implementation of the DDG machining according to the prior art. 1a is the side view, 1b the 3D view of 1a , 1c shows the workpiece deformation by vertical tilting of the grinding wheel center plane against the center plane of the axial guide devices. 1d is the supervision of 1a , 1e shows the workpiece deformation by horizontal tilting of the grinding wheel center plane against the center plane of the axial guide devices. 1f shows the operation of the method according to the prior art in the ideal case simultaneous parallelism of workpiece, axial guide devices and grinding wheels.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung einer DDG-Bearbeitung. 2a zeigt die Aufsicht auf eine der beiden axialen Führungsvorrichtungen mit drei Abstandsmesssensoren. 2b zeigt die 3D-Ansicht (Explosionsdarstellung) von 2a. 2c und 2d zeigen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unterschiedlichen Anordnungen der Abstandsmesssensoren. 2 shows a device according to the invention for performing a DDG processing. 2a shows the top view of one of the two axial guide devices with three distance measuring sensors. 2 B shows the 3D view (exploded view) of 2a , 2c and 2d show embodiments of a device according to the invention with different arrangements of the distance measuring sensors.

3 zeigt den radialen Verlauf von Vorder- und Rückseite zweier Halbleiterscheiben unmittelbar nach DDG-Bearbeitung. 3a zeigt die Radialprofile einer erfindungsgemäß DDG-bearbeiteten Halbleiterscheibe, 3b die Profile einer gemäß dem Stand der Technik DDG-bearbeiteten Halbleiterscheibe. 3 shows the radial course of the front and back of two semiconductor wafers immediately after DDG processing. 3a shows the radial profiles of a DDG-processed semiconductor wafer according to the invention, 3b the profiles of a DDG-processed semiconductor wafer according to the prior art.

4 zeigt den vollflächigen Höhenverlauf der Vorderseiten zweier Halbleiterscheiben in Grauwertdarstellung (dunkel = Vertiefung; hell = Erhöhung). 4a zeigt den Höhenverlauf einer erfindungsgemäß DDG-bearbeiteten Halbleiterscheibe, 4b den Höhenverlauf einer gemäß dem Stand der Technik DDG-bearbeiteten Halbleiterscheibe. 4 shows the full-scale height profile of the front sides of two semiconductor wafers in gray value representation (dark = depression, light = increase). 4a shows the height profile of an inventive DDG-processed semiconductor wafer, 4b the height profile of a DDG-processed semiconductor wafer according to the prior art.

Die zur vorliegenden Erfindung führenden Untersuchungen haben ergeben, dass die Zentrierung der Halbleiterscheibe bezüglich eines einzigen Punktes unzureichend ist, um eine reproduzierbare, gute Nanotopologie zu erreichen. Den Grund dafür erklärt 1c: Diese zeigt eine Halbleiterscheibe 1, die gemäß EP 1118429A1 nach Maßgabe eines Paars von Abstandsmesssensoren 21a, 21b bezüglich eines einzigen Bezugspunktes 23 mittig zwischen den Schleifscheiben 2a, 2b mit in Eingriff befindlichen Schleifbelägen 3 und gleichzeitig mittig zwischen den axialen Führungsvorrichtungen 4a, 4b gehalten wird. Jedoch ist die Mittelebene 48 der Halbleiterscheibe zwischen den Schleifscheiben 2a, 2b um einen von Null verschiedenen vertikalen Winkel 49 gegenüber der Mittelebene 22 zwischen den axialen Führungsvorrichtungen 4a, 4b verkippt, sodass die Halbleiterscheibe 1 mindestens eine der Führungsvorrichtungen 4a, 4b an einem Punkt 24 berührt, der verschieden ist vom Bezugspunkt 23 der von dem Abstandsmesssensorpaar 21a, 21b bestimmten Entfernung. Obwohl der Bezugspunkt 23 optimal positioniert ist, wirken aufgrund der Verkippung Zwangskräfte auf Teile der Halbleiterscheibe 1, die die Halbleiterscheibe verformen, wie 1c verdeutlicht. Darüber hinaus ist die Zentrierung der Halbleiterscheibe 1 bezüglich eines einzigen Punktes 23 unter Umständen sogar schädlich, um eine gute Nanotopologie zu erreichen. wenn sich die Halbleiterscheibe 1 nämlich anfänglich durch ungewollte Verkippung der Schleifscheiben 2a und 2b einseitig (am Punkt 24) an der axialen Führungsvorrichtung 4b so stark aufstützt, dass durch die Kräfte der dadurch auftretenden Verformung der Halbleiterscheibe der Messpunkt 23 auf der Halbleiterscheibe, bezüglich dessen die Lage der Halbleiterscheibe gemäß EP1118429A1 bestimmt wird, sogar in Richtung auf die gegenüberliegende axiale Führungsvorrichtung 4a verschiebt, dann veranlasst die Korrektur, dass der Messpunkt 23 durch entsprechende symmetrische Verschiebung der Schleifscheiben 2a und 2b sogar noch weiter in Richtung auf die axiale Führungsvorrichtung 4b hin verschoben wird, nämlich auf die Mitte 22 zwischen den axialen Führungsvorrichtungen 4a und 4b. Dadurch stützt sich jedoch die Halbleiterscheibe 1 noch stärker als zuvor auf die axiale Führungsvorrichtung 4b auf, wodurch die Verformung der Halbleiterscheibe 1 sogar noch weiter zunimmt und die Nanotopologie sich entsprechend weiter verschlechtert.The investigations leading to the present invention have shown that the centering of the semiconductor wafer with respect to a single point is insufficient to achieve a reproducible, good nanotopology. The reason explained 1c : This shows a semiconductor wafer 1 according to EP 1118429A1 according to a pair of distance measuring sensors 21a . 21b with respect to a single reference point 23 in the middle between the grinding wheels 2a . 2 B with engaging abrasive pads 3 and at the same time centrally between the axial guide devices 4a . 4b is held. However, the median plane is 48 the semiconductor wafer between the grinding wheels 2a . 2 B around a non-zero vertical angle 49 opposite the median plane 22 between the axial guide devices 4a . 4b tilted, so that the semiconductor wafer 1 at least one of the guide devices 4a . 4b at one point 24 touched, which is different from the reference point 23 that of the distance measuring sensor pair 21a . 21b certain distance. Although the reference point 23 is optimally positioned, acting on the parts of the semiconductor wafer due to the tilting constraining forces 1 that deform the semiconductor wafer, like 1c clarified. In addition, the centering of the semiconductor wafer 1 with respect to a single point 23 may even be harmful to achieve a good nanotopology. when the semiconductor wafer 1 namely initially due to unwanted tilting of the grinding wheels 2a and 2 B one-sided (at the point 24 ) on the axial guide device 4b so strongly supported that by the forces of the resulting deformation of the semiconductor wafer of the measuring point 23 on the semiconductor wafer, with respect to which the position of the semiconductor wafer according to EP1118429A1 is determined, even in the direction of the opposite axial guide device 4a shifts, then causes the correction that the measuring point 23 by corresponding symmetrical displacement of the grinding wheels 2a and 2 B even further towards the axial guide device 4b is moved towards, namely to the middle 22 between the axial guide devices 4a and 4b , This, however, supports the semiconductor wafer 1 even stronger than before on the axial guide device 4b on, causing the deformation of the semiconductor wafer 1 even further increases and the nanotopology continues to deteriorate accordingly.

Eine Beobachtung, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht nämlich darin, dass eine derartige randnahe Verformung (Berührungspunkt 24) zu ausgeprägten Nanotopologie-Defekten führt. Insbesondere wurde in Versuchsreihen mit unterschiedlicher gezielt vorgegebener Schräglage oder axialer Dezentrierung der Halbleiterscheiben während des DDG beobachtet, dass aufgrund der Rotation der Halbleiterscheibe 1 ein oder mehrere konzentrische Erhöhungen oder Vertiefungen 37 (3) entstehen. Es hat sich herausgestellt, dass diese konzentrischen Erhöhungen oder Vertiefungen sogar kennzeichnend für Halbleiterscheiben sind, die nicht erfindungsgemäß hergestellt wurden. Der charakteristische Defekt 37 ist allgemein bekannt und wird manchmal als „Nanotopologie-Ring" bezeichnet. Dieser spezifische Nanotopologie-Defekt führt regelmäßig zum Ausfall nicht erfindungsgemäß hergestellter Halbleiterscheiben. Es hat sich gezeigt, dass er auch durch eine aufwendige Folgebearbeitung nicht ausreichend reduziert oder gar entfernt werden kann. Daher ist die Angabe eines Verfahrens, das diesen Defekt bereits während seiner Entstehung im DDG-Schritt vermeidet, von besonderer Bedeutung.An observation underlying the invention, namely, is that such a near-edge deformation (point of contact 24 ) leads to pronounced nanotopology defects. In particular, it was observed in experiments with different specifically predefined skew or axial decentering of the semiconductor wafers during the DDG that due to the rotation of the semiconductor wafer 1 one or more concentric elevations or depressions 37 ( 3 ) arise. It has been found that these concentric ridges or depressions are even characteristic of semiconductor wafers which have not been produced according to the invention. The characteristic defect 37 This specific nanotopology defect regularly leads to the failure of semiconductor wafers not produced according to the invention, and it has been shown that it can not be sufficiently reduced or even removed by expensive subsequent processing Specification of a process that avoids this defect during its formation in the DDG step is of particular importance.

Die mangelnde Eignung einer Ein-Punkt-Entfernungsmessung zur Vermeidung von Nanotopologie-Defekten zeigt sich ebenso, wenn die Mittelebene 48 zwischen den Schleifscheiben 2a, 2b um einen von Null verschiedenen horizontalen Winkel 50 gegenüber der Mittelebene 22 zwischen den beiden axialen Führungsvorrichtungen verkippt ist. Die Halbleiterscheibe kann dann die axialen Führungsvorrichtungen 4a, 4b an mindestens einem Punkt 24a – hier gezeigt auch an einem zweiten Punkt 24b – berühren oder in Teilen zumindest soweit von der durch die axialen Führungsvorrichtungen 4a, 4b bestimmten Mittelebene 22 abweichen, dass die Führungsvorrichtungen 4a, 4b an Teilen der Halbleiterscheibe Rückstellkräfte ausüben, die die Halbleiterscheibe während der Bearbeitung verformen. Wieder resultieren Nanotopologie-Defekte, die dazu führen, dass die Halbleiterscheibe die Ebenheitskriterien für anspruchsvolle Anwendungen beispielsweise in der Mikroelektronik nicht erfüllt. Für das Entstehen dieser als „Nanotopologie-Ring" bekannten Ebenheitsdefekte ist es bereits ausreichend, wenn über die Fläche der Halbleiterscheibe örtlich unterschiedliche lokale Rückstellkräfte, beispielsweise durch Wasser- oder Luftkissen, angreifen, die somit eine Verformung (Biegung) verursachen. Eine harte Berührung mit den mechanischen Begrenzungen der axialen Führungsvorrichtung, wie in 1c und 1e gezeigt, ist dazu gar nicht nötig.The lack of appropriateness of a one-point range finding to avoid nanotopology defects also manifests itself when the midplane 48 between the grinding wheels 2a . 2 B around a non-zero horizontal angle 50 opposite the median plane 22 is tilted between the two axial guide devices. The semiconductor wafer can then the axial guide devices 4a . 4b at least one point 24a - shown here at a second point 24b - Touch or in parts at least as far from that by the axial guide devices 4a . 4b certain median plane 22 differ that the guiding devices 4a . 4b exert restoring forces on parts of the semiconductor wafer, which deform the semiconductor wafer during processing. Again, this results in nanoprocessing defects that result in the wafer not meeting the evenness criteria for demanding applications in, for example, microelectronics. For the emergence of this flatness defects known as the "nanotopology ring", it is already sufficient if over the surface of the semiconductor wafer locally different local restoring forces act, for example through water or air cushions, which thus cause a deformation (bending) the mechanical limitations of the axial guide device, as in 1c and 1e shown is not necessary.

Ferner vermag eine gemäß EP1118429A1 ausgeführte Zentriervorrichtung bezüglich eines einzigen Bezugspunktes selbst dann nicht dauerhaft eine verformungsfreie Bearbeitung zu gewährleisten, wenn zuvor die Schleifscheiben 2a, 2b während der Vor-Justage der Komponenten der DDG-Schleifvorrichtung genau parallel zu den axialen Führungsvorrichtungen ausgerichtet wurden. (Einen solchen Korrekturvorgang zeigt 1f. Hier wird durch unsymmetrische Zustellung der Schleifscheiben 2a, 2b eine Abweichung der Mittelebene 25 der Halbleiterscheibe 1 so korrigiert, dass sie mit der Mittelebene 22 zwischen den axialen Führungsvorrichtungen 4a, 4b zur Deckung gebracht wird.) Denn eine weitere Beobachtung, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, dass wegen der endlichen Steifigkeit der Lager der Schleifspindeln (beispielsweise Luft-, Öl-/Wasser- [Hydro-], oder Wälzlager) aufgrund der stets beim Schleifen auftretenden Spankräfte die Schleifspindeln grundsätzlich während des Schleifvorganges um einen wechselnden, jedoch stets von Null verschiedenen horizontalen oder vertikalen Winkel aus der eingestellten Ruhelage heraus verkippt werden. Dieser Vorgang wird auch als „spindle drag" bezeichnet. Größe und Richtung dieses dynamischen Verkippungswinkels hängen beispielsweise von der „Schnittfreudigkeit" der Schleifscheiben ab (Korngröße, Korndichte, Bindungssystem, Porosität, Segmentierung des abrasiven Schleifscheibenbelags usw.) und von Einzelheiten des Schleifprozesses selbst (Zustellrate der Schleifspindeln; Drehzahlverhältnisse von Schleifscheiben und Werkstück; Kühlschmierung usw.). Insbesondere stellt sich heraus, dass dieser Verkippungswinkel aufgrund der Unwägbarkeiten des Schleifscheibenverschleißes (Schwankung der Abnutzungsrate von Schliff zu Schliff; Schwankung der momentanen Schnittfreudigkeit von Schliff zu Schliff usw.) unvorhersehbar ist.Furthermore, one according to EP1118429A1 executed centering device with respect to a single reference point even then not permanently to ensure a deformation-free processing, if previously the grinding wheels 2a . 2 B during the pre-adjustment of the components of the DDG grinder were aligned exactly parallel to the axial guide devices. (Showing such a correction process 1f , Here is by unsymmetrical delivery of the grinding wheels 2a . 2 B a deviation of the median plane 25 the semiconductor wafer 1 so corrected that they are with the midplane 22 between the axial guide devices 4a . 4b For a further observation, which is based on the invention, is that because of the finite rigidity of the bearings of the grinding spindles (for example, air, oil / water [hydro-], or roller bearings) due to the always When grinding occurring shearing forces the grinding spindles are basically tilted during the grinding process by a changing, but always different from zero horizontal or vertical angle from the set rest position. This process is also referred to as "spindle drag." The magnitude and direction of this dynamic tilt angle depends, for example, on the "cutting ability" of the wheels (grain size, grain density, bond system, porosity, segmentation of the abrasive wheel surface, etc.) and details of the grinding process itself ( Delivery rate of grinding spindles; se of grinding wheels and workpiece; Cooling lubrication, etc.). In particular, it turns out that this tilt angle is unpredictable due to the uncertainties of the grinding wheel wear (variation of the wear rate from cut to cut, variation of the momentary cutting ease from cut to cut, etc.).

Somit wird deutlich, dass nur die erfindungsgemäße Überwachung der Lage der Mittelebene 25 der Halbleiterscheibe und eine entsprechende Korrektur dieser Lage, um sie mit der Mittelebene 22 zwischen den axialen Führungsvorrichtungen zur Deckung zu bringen, das Auftreten von unerwünschten Zwangskräften vermeidet. Durch die Vermeidung von Zwangskräften kann eine deutlich verbesserte Nanotopologie erreicht werden.Thus, it is clear that only the monitoring according to the invention the position of the median plane 25 the semiconductor wafer and a corresponding correction of this position to them with the median plane 22 between the axial guide devices to cover, avoids the occurrence of undesirable constraining forces. By avoiding constraining forces, a significantly improved nanotopology can be achieved.

Die Erfindung kann auf alle Schleifverfahren bzw. -vorrichtungen angewendet werden, bei denen das Werkstück, beispielsweise eine Halbleiterscheibe, zwischen zwei beiderseits des Werkstücks angeordneten axialen Führungsvorrichtungen geführt und gleichzeitig an der Vorder- und Rückseite von zwei einander gegenüber liegenden Schleifwerkzeugen bearbeitet wird. Bevorzugt ist jedoch die Anwendung beim Doppelseitenschleifen mittels zweier einander gegenüber liegender Schleifscheiben (DDG), insbesondere Topfschleifscheiben.The Invention can be applied to all grinding methods or devices where the workpiece, for example, a semiconductor wafer, between two on both sides of the workpiece arranged axial guide devices guided and at the same time at the front and back of two opposite each other lying grinding tools is processed. However, it is preferred the application in double-side grinding by means of two opposite each other Grinding wheels (DDG), in particular cup grinding wheels.

Eine allgemeine Ausführungsform der Erfindung zeigt 2c. Bekanntlich ist eine Ebene durch genau drei beliebige, nicht kollinear angeordnete Punkte eindeutig definiert. Die Mittelebene des Werkstücks kann also durch Entfernungsmessungen an drei nicht auf einer Gerade liegenden Punkten innerhalb der Fläche des Werkstücks eindeutig bestimmt werden. Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Lage der Mittelebene des Werkstücks deshalb mit Hilfe von drei oder mehr nicht kollinear angeordneten Abstandsmesssensoren oder, besonders bevorzugt, von drei oder mehr nicht kollinear angeordneten Paaren von Abstandsmesssensoren, deren Hälften sich jeweils symmetrisch gegenüber stehen und den Abstand zum Werkstück auf seiner Vorder- und seiner Rückseite messen. In 2c sind beispielhaft zwei Abstandsmesssensorpaarhälften 27a, 28a außerhalb und eine Abstandsmesssensorpaarhälfte 29a innerhalb der im einen Beispiel gezeigten kleinen Schleifscheiben 2a, 2b angeordnet. Alternativ befinden sich beispielsweise zwei Abstandsmesssensorpaarhälften 27a, 29a innerhalb und eine Abstandsmesssensorpaarhälfte 28a außerhalb der in einem anderen Beispiel gezeigten großen Schleifscheiben 2c, 2d. Schließlich können alle drei Abstandsmesssensorpaare innerhalb oder alle drei Abstandsmesssensorpaare außerhalb der Schleifscheiben angeordnet sein. In jedem Fall befinden sich die Abstandsmesssensoren jedoch innerhalb der Fläche der Halbleiterscheibe 1, deren Lage sie bestimmen.A general embodiment of the invention shows 2c , As is well known, a plane is uniquely defined by exactly three arbitrary non-collinear points. The center plane of the workpiece can therefore be determined unambiguously by distance measurements at three points not lying on a straight line within the surface of the workpiece. The determination of the position of the center plane of the workpiece is therefore preferably carried out with the aid of three or more non-collinear distance measuring sensors or, more preferably, of three or more non-collinearly arranged pairs of distance measuring sensors, the halves of which are in each case symmetrical and have the distance to the workpiece measure its front and back. In 2c are exemplary two distance measuring sensor pair halves 27a . 28a outside and a Abstandmesssensorpaarhälfte 29a within the small grinding wheels shown in one example 2a . 2 B arranged. Alternatively, for example, there are two Abstandmesssensorpaarhälften 27a . 29a inside and a Abstandmesssensorpaarhälfte 28a outside the large grinding wheels shown in another example 2c . 2d , Finally, all three distance measuring sensor pairs can be arranged inside or all three distance measuring sensor pairs outside the grinding wheels. In any event, however, the pitch sensors are within the area of the wafer 1 whose location they determine.

2a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit drei Abstandsmesssensorpaarhälften 27a, 28a, 29a auf einer der beiden vorder- und rückseitig die Halbleiterscheibe axial führenden Vorrichtungen 4a einer DDG-Vorrichtung mit hydrostatischer Führung der Halbleiterscheibe 1, mit Wassertaschen 6 und Wasserdüsen 26. 2b zeigt das Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit drei Abstandsmesssensorpaaren 27a, 27b; 28a, 28b; 29a, 29b in perspektivischer Darstellung (Explosionsdarstellung). Die einander gegenüberliegenden Schleifspindeln mit Schleifscheiben 2a, 2b werden durch Öffnungen in den axial die Halbleiterscheibe 1 führenden Vorrichtungen 4a, 4b auf die Halbleiterscheibe zugestellt. Die Abstandsmesssensorpaare 27a/b, 28a/b, 29a/b bestimmen die Größen der drei Freiheitsgrade, die die Lage der Mittelebene der Halbleiterscheibe 1 beschreiben. Dies sind beispielsweise zwei Winkel (vertikal und horizontal) und eine Position der Mittelebene (zwischen den Schleifscheiben). 2a shows a preferred embodiment of the invention with three Abstandmesssensorpaarhälften 27a . 28a . 29a on one of the two front and back sides of the semiconductor wafer axially leading devices 4a a DDG device with hydrostatic guidance of the semiconductor wafer 1 , with water pockets 6 and water jets 26 , 2 B shows the embodiment of an inventive arrangement with three distance measuring sensor pairs 27a . 27b ; 28a . 28b ; 29a . 29b in perspective view (exploded view). The opposing grinding spindles with grinding wheels 2a . 2 B be through openings in the axially the semiconductor wafer 1 leading devices 4a . 4b delivered to the semiconductor wafer. The distance measuring sensor pairs 27a / B 28a / B 29a / b determine the magnitudes of the three degrees of freedom that determine the position of the median plane of the semiconductor wafer 1 describe. These are, for example, two angles (vertical and horizontal) and a position of the center plane (between the grinding wheels).

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn alle Abstandsmesssensorpaare 27a, 27b; 28a, 28b; 29a, 29b außerhalb der Schleifscheiben angeordnet sind. In 2d ist dies für das Beispiel der kleineren Schleifscheiben 2a, 2b der Fall.A preferred embodiment of the invention results when all distance measuring sensor pairs 27a . 27b ; 28a . 28b ; 29a . 29b are arranged outside of the grinding wheels. In 2d this is for the example of smaller grinding wheels 2a . 2 B the case.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen werden anhand von 2d erläutert:
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich ferner, wenn zwei der Abstandsmesssensorpaare (2d: 27a, 27b; 29a, 29b) darüber hinaus symmetrisch bezüglich einer durch die Achse der Schleifspindeln und die Rotationsachse der Halbleiterscheibe 1 verlaufenden Ebene 31 angeordnet sind und das dritte Abstandsmesssensorpaar (28a, 28b) auf dieser Ebene 31 liegt.Further preferred embodiments are based on 2d explains:
A particularly preferred embodiment of the invention also results if two of the distance measuring sensor pairs ( 2d : 27a . 27b ; 29a . 29b ) also symmetrical with respect to one through the axis of the grinding spindles and the axis of rotation of the semiconductor wafer 1 extending level 31 are arranged and the third distance measuring sensor pair ( 28a . 28b ) at this level 31 lies.

Eine darüber hinaus besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Abstandsmesssensorpaare 27a, 27b; 28a, 28b; 29a, 29b wie vorgenannt angeordnet sind und sich in etwa in gleichem Abstand vom Mittelpunkt 51 der Schleifscheiben 2a, 2b befinden. Dies ist von Vorteil, weil dann die Empfindlichkeit der Abstandsmesssensoren für Abweichungen der Halbleiterscheibe von der erfindungsgemäßen koplanaren Anordnung der Mittelebenen von Halbleiterscheibe, axialen Führungsvorrichtungen und Schleifscheiben für alle Abstandsmesssensoren gleich ist.A furthermore particularly preferred embodiment of the invention results when the distance measuring sensor pairs 27a . 27b ; 28a . 28b ; 29a . 29b as aforesaid and are located approximately equidistant from the center 51 the grinding wheels 2a . 2 B are located. This is advantageous, because then the sensitivity of the distance measuring sensors for deviations of the semiconductor wafer from the inventive coplanar arrangement of the center planes of semiconductor wafer, axial guide devices and grinding wheels for all distance measuring sensors is the same.

Wenn sich zusätzlich die beiden symmetrisch zur Ebene 31 angeordneten Abstandsmesssensorpaare auf einer Geraden 33 durch den Mittelpunkt 51 der Schleifscheiben befinden, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anordnung, weil dann die durch die Abstandsmesssensoren aufgespannten Achsen ein rechtwinkliges Bezugssystem bilden, das eine besonders einfache Implementation der Umrechnung der Messwerte auf die nachzuführende Winkel- und Axiallage ermöglicht. Insbesondere lässt sich aus dem Messwert von Sensorpaar 28a/28b gegenüber dem Mittelwert der Messwerte aus den Sensorpaaren 27a/27b und 29a/29b unmittelbar die vertikale Winkelabweichung bestimmen, und aus der Differenz der Messwerte der Sensorpaare 27a/27b und 29a/29b relativ zum Messwert von Sensorpaar 28a/28b die horizontale Winkelabweichung. Der Mittelwert aller drei Abstandsmesssensorpaare 27a/27b, 28a/28b und 29a/29b liefert schließlich die axiale Entfernungsabweichung des Werkstücks 1.If in addition the two are symmetrical to the plane 31 arranged distance measuring sensor pairs on a straight line 33 through the center 51 the grinding wheels are, results in a particularly advantageous arrangement, because then the axes spanned by the distance measuring sensors form a rectangular reference system, the one Particularly simple implementation of the conversion of the measured values to the nachzuführende angular and axial position allows. In particular, can be from the measured value of sensor pair 28a / 28b to the mean of the measured values from the sensor pairs 27a / 27b and 29a / 29b directly determine the vertical angle deviation, and from the difference of the measured values of the sensor pairs 27a / 27b and 29a / 29b relative to the measured value of sensor pair 28a / 28b the horizontal angle deviation. The mean of all three distance sensor pairs 27a / 27b . 28a / 28b and 29a / 29b finally provides the axial distance deviation of the workpiece 1 ,

Falls diese Anordnung der Abstandsmesssensoren verwendet wird, ist es besonders bevorzugt, die Position der Topfschleifscheiben zu korrigieren, indem ein horizontaler und ein vertikaler Anstellwinkel der vorderseitigen und der rückseitigen Schleifspindel sowie die Position eines Punktes auf einer Verbindungsachse beider Schleifspindeln, auf den die Arbeitsflächen der beiden Topfschleifscheiben gemeinsam zugestellt werden, verändert wird.If This arrangement of the distance measuring sensors is used particularly preferred to correct the position of the cup grinding wheels, by a horizontal and a vertical angle of attack of the front and the rear grinding spindle and the position of a point on a joint axis of both Grinding spindles on which the working surfaces of the two cup grinding wheels be delivered together, changed becomes.

2d gibt eine solche besonders bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung für das Beispiel der kleineren Schleifscheiben 2a, 2b wieder. Hier liegen die Abstandsmesssensorpaare 27a/27b und 29a/29b symmetrisch bezüglich der Ebene 31, die durch die Rotationsachse der Halbleiterscheibe 1 und die Schleispindelachse verläuft, und gleichzeitig auf einer Geraden durch den Schleifscheibenmittelpunkt 51. Das Abstandsmesssensorpaar 28a/28b liegt genau auf der Ebene 31. Alle drei Abstandsmesssensorpaare 27a/27b, 28a/28b und 29a/29b befinden sich in etwa dem gleichen Abstand von dem Schleifscheibenmittelpunkt 51. 2d gives such a particularly preferred embodiment of the invention for the example of the smaller grinding wheels 2a . 2 B again. Here are the distance measuring sensor pairs 27a / 27b and 29a / 29b symmetric with respect to the plane 31 passing through the axis of rotation of the semiconductor wafer 1 and the Schleispindelachse runs, and at the same time on a straight line through the center of the grinding wheel 51 , The distance measuring sensor pair 28a / 28b is exactly on the level 31 , All three distance sensor pairs 27a / 27b . 28a / 28b and 29a / 29b are located approximately the same distance from the center of the grinding wheel 51 ,

Die Anordnung der Abstandsmesssensoren außerhalb der Schleifscheiben ist für alle Fälle besonders vorteilhaft, bei denen der durch die Schleifscheiben 2a, 2b überdeckte Bereich der Halbleiterscheibe deutlich kleiner als die Hälfte der Gesamtfläche der Halbleiterscheibe 1 ist, beispielsweise kleiner als 3/8 der Fläche. 3/8 liegt genau in der Mitte zwischen 1/4 und 1/2. Für einen vollflächigen Materialabtrag bei der gegebenen Kinematik müssen die Schleifscheiben nämlich einerseits stets durch die Mitte 30 der Halbleiterscheibe verlaufen und andererseits stets deren Rand zumindest berühren oder gar über ihn hinauslaufen. Daher überdecken beim DDG mit runden Topfschleifscheiben in der gezeigten Kinematik mit rotierenden Schleifscheiben und Werkstücken die Schleifscheiben stets mindestens ein Viertel – das ist die kleinstmögliche Größe der Schleifscheibe für noch vollflächigen Materialabtrag von der Halbleiterscheibe – und maximal die Hälfte der Halbleiterscheibe – das ist der Grenzwert für beliebig große Schleifscheiben.The arrangement of the distance measuring sensors outside the grinding wheels is particularly advantageous for all cases in which the through the grinding wheels 2a . 2 B covered area of the semiconductor wafer is significantly smaller than half the total area of the semiconductor wafer 1 is, for example, less than 3/8 of the area. 3/8 is exactly in the middle between 1/4 and 1/2. For a full-surface material removal in the given kinematics, namely, the grinding wheels always have on the one hand always through the middle 30 the semiconductor wafer and on the other hand always at least touch the edge or even run over him. Therefore, in the DDG with round cup grinding wheels in the kinematics shown with rotating grinding wheels and workpieces, the grinding wheels always cover at least a quarter - that is the smallest possible size of the grinding wheel for still full surface material removal from the semiconductor wafer - and a maximum of half the semiconductor wafer - that is the limit for arbitrarily large grinding wheels.

Sind die Abstandsmesssensoren außerhalb der Schleifscheiben angeordnet, so ist es besonders bevorzugt, sie in die axialen Führungsvorrichtungen zu integrieren. Werden Paare von Abstandsmesssensoren verwendet, so ist es bevorzugt, jeweils einen der Abstandsmesssensoren eines jeden Paares in der Werkstück-vorderseitigen axialen Führungsvorrichtung und den anderen in der Werkstück-rückseitigen axialen Führungsvorrichtung anzuordnen, wobei sich die beiden Abstandsmesssensoren eines jeden Paares symmetrisch bezüglich der Mittelebene zwischen den axialen Führungsvorrichtungen gegenüberstehen.are the distance measuring sensors outside the Grinding wheels arranged so it is particularly preferred to use them in the axial guide devices to integrate. If pairs of distance measuring sensors are used, then For example, it is preferable to have each one of the distance measuring sensors of each Pair in the Workpiece Frontal axial guide device and the others in the workpiece back axial guide device to arrange, with the two distance measuring sensors of each Couple's symmetrical with respect to Face center plane between the axial guide devices.

Mögliche Ausführungsbeispiele für Abstandsmesssensoren sind in EP1118429A1 angegeben. Bevorzugt werden berührungslose Abstandsmesssensoren verwendet, die die Oberfläche der Halbleiterscheibe nicht schädigen und die allgemein geringere Tastkräfte verursachen als mechanisch antastende Abstandsmesssensoren. Besonders bevorzugt werden Luftstaudrucksensoren verwendet. Diese bestimmen die Entfernung des Messgegenstandes aus dem Druckabfall eines aus einer Messdüse ausströmenden Luftstrahls. Dieser Druckabfall ist abhängig von der Entfernung des Messgegenstandes, gegen den der Luftstrahl prallt, und der Düse, aus der der Luftstrahl strömt. Dieses Verfahren liefert eine Auflösung von bis zu 1 μm und darunter und ist somit für den erfindungsgemäßen Einsatz geeignet. Ein Beispiel für die Verwendung eines Luftstaudrucksensors in einer DDG-Vorrichtung ist in JP2002-307303A offenbart.Possible embodiments of distance measuring sensors are in EP1118429A1 specified. Non-contact distance measuring sensors are preferably used which do not damage the surface of the semiconductor wafer and which generally cause lower sensing forces than mechanically scanning distance measuring sensors. Particular preference is given to using air pressure sensors. These determine the distance of the measurement object from the pressure drop of an air jet flowing out of a measuring nozzle. This pressure drop is dependent on the distance of the measurement object against which the air jet bounces and the nozzle from which the air jet flows. This method provides a resolution of up to 1 μm and below and is thus suitable for the use according to the invention. An example of the use of an air pressure sensor in a DDG device is disclosed in JP2002-307303A.

Besonders bevorzugt ist es auch, die Betriebsbedingungen der Abstandsmesssensoren so zu wählen, dass sich die von den Abstandsmesssensoren auf die Halbleiterscheibe vorder- und rückseitig aufgebrachten Kräfte jeweils paarweise kompensieren.Especially It is also preferable that the operating conditions of the distance measuring sensors so to choose that of the distance measuring sensors on the semiconductor wafer applied front and back personnel compensate in pairs.

Im Rahmen der Erfindung kann die Ermittlung der Lage der Mittelebene des Werkstücks, der Vergleich mit der durch die axialen Führungsvorrichtungen definierten Mittelebene und die Korrektur der Position der Schleifwerkzeuge in einem offenen Regelkreis erfolgen, wobei die Lage der Mittelebene des Werkstücks zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Bearbeitung eines ersten Werkstücks bestimmt wird und die Position der Schleifwerkzeuge vor Beginn der Bearbeitung eines nächsten Werkstücks korrigiert wird. Alternative kann die Ermittlung der Lage der Mittelebene des Werkstücks, der Vergleich mit der durch die axialen Führungsvorrichtungen definierten Mittelebene und die Korrektur der Position der Schleifwerkzeuge auch während der gesamten Dauer der Bearbeitung in einem geschlossenen Regelkreis erfolgen.in the Under the invention, the determination of the position of the median plane of the workpiece, the comparison with that defined by the axial guide devices Center plane and the correction of the position of the grinding tools take place in an open loop, with the location of the median plane of the workpiece at a predetermined time during the processing of a first workpiece is determined and the position of the grinding tools before the start of Editing a next one workpiece is corrected. Alternative may be the determination of the location of the median plane of the workpiece, the comparison with that defined by the axial guide devices Center plane and the correction of the position of the grinding tools even while the entire duration of processing in a closed loop respectively.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, Toleranzen für die Regelabweichungen (Regeltoleranzen) vorzugeben. Eine Nachführung der Schleifwerkzeuge findet in diesem Fall erst statt, wenn die Toleranzen überschritten werden. Dadurch kann ein unnötig häufiges Nachstellen von Lage und Neigung der Schleifwerkzeuge um die langfristig Bemittelte Ideallage vermieden werden. Ein derartiges „Schwingen" des Regelsystems wirkt sich nämlich ungünstig auf andere Prozessparameter aus, beispielsweise die gleichmäßige, selbstschärfende Abnutzung der Schleifscheiben, die sich mit der Winkellage und der Symmetrie der Krafteinleitung auf die Halbleiterscheibe ändert. Im Fall einer DDG-Vorrichtung mit axialer Werkstückführung durch Wasserkissen (hydrostatisches Prinzip) kann beispielsweise eine derartige Toleranz bis zu 10 % der durchschnittlichen Dicke der Wasserkissen betragen.In the context of the invention, it is also possible to specify tolerances for the system deviations (control tolerances). A tracking of the grinding tools takes place in this case only when the tolerances are exceeded. As a result, an unnecessarily frequent adjustment of the position and inclination of the grinding tools to the long term averaged ideal position can be avoided. Such a "swinging" of the control system has an unfavorable effect on other process parameters, such as the uniform, self-sharpening wear of the grinding wheels, which changes with the angular position and the symmetry of the force on the semiconductor wafer Water cushion (hydrostatic principle), for example, such tolerance up to 10% of the average thickness of the water cushion.

Weiterhin ist es möglich, von Null verschiedene bleibende Regelabweichungen (Offsets) vorzugeben. Durch einen derartigen Offset wird die Lage der Halbleiterscheibe auf eine zur Mittelebene zwischen den axialen Führungsvorrichtungen parallel verschobene Ebene hin reguliert. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn die Halbleiterscheiben im Mittel bereits eine konvex-konkave Eingangsform aufweisen (Form einer Kugelkalotte). Bei einer derartig geformten Halbleiterscheibe befinden sich nämlich die messvorrichtungs-fernen Bereiche der Halbleiterscheibe aufgrund der Krümmung der Halbleiterscheibe in einer anderen Entfernung zu den vorder- und rückseitigen axialen Führungsvorrichtungen als ihre messvorrichtungs-nahen Bereiche, auf deren Entfernung die fortwährende Lageregulierung hin vorgenommen wird. Dadurch kann es vorkommen, dass die gesamten auf die derartig gekrümmte Halbleiterscheibe wirkenden Kräfte größer sind – und die Halbleiterscheibe dadurch unerwünscht verformt wird – als dies bei einer Lageregulierung auf eine von der Mittelebene zwischen den axialen Führungsvorrichtungen parallelverschobene Zielebene hin der Fall ist. (Eine derartige, im Mittel kugelkalottenförmige Scheibenform wird als „Bow" oder „Warp" bezeichnet und tritt als unerwünschter Effekt der Vorbearbeitung auf oder wird als erwünschter Effekt für bestimmte Anwendungen gezielt eingestellt. Beispielsweise erzeugt eine einseitige Beschichtung der Halbleiterscheibe, wie sie für einige Anwendungen erforderlich ist, in der Regel eine leichte Krümmung der Halbleiterscheibe. Diese Krümmung kann dann durch eine gezielte „Bow"-Vorgabe kompensiert werden.) Bevorzugt ist es auch, vor dem Bearbeiten des ersten Werkstücks die Schleifspindeln kollinear zueinander und gleichzeitig senkrecht zur Mittelebene der axialen Führungsvorrichtungen auszurichten. Die axialen Führungsvorrichtungen wiederum sollten vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sein. Vorzugsweise sollten die beiden Schleifspindeln um weniger als 10 μm gegeneinander parallel verschoben und um weniger als 1,5 × 10^-3 Grad gegeneinander verkippt sein. Es ist jedoch auch bevorzugt, zur vorausschauenden Kompensation des „spindle-drag" die Schleifspindeln nicht kollinear, sondern um einen von der Art des Schleifprozesses und des Werkstücks abhängigen, von null verschiedenen Winkel zueinander verkippt auszurichten.Furthermore, it is possible to specify non-zero permanent control deviations (offsets). Such an offset regulates the position of the semiconductor wafer to a plane parallel to the median plane between the axial guiding devices. This can be advantageous, for example, if the semiconductor wafers already have on average a convex-concave input form (shape of a spherical cap). Namely, in such a molded semiconductor wafer, because of the curvature of the wafer at a different distance from the front and rear axial guide devices, the measuring device-remote regions of the semiconductor wafer are their measuring device-near regions, upon the removal of which the continuous positional regulation is made. As a result, it is possible for the entire forces acting on the wafer, which is curved in this way, to be larger-and the semiconductor wafer thereby undesirably deformed-than is the case for position control on a target plane parallel to the center plane between the axial guide devices. (Such a mid-spherical cap shape is termed a "bow" or "warp" and occurs as an undesirable preprocessing effect or is targeted as a desired effect for certain applications, for example, producing a single-sided wafer coating as for some applications This curvature can then be compensated for by a specific "Bow" specification.) It is also preferable, prior to machining the first workpiece, to have the grinding spindles collinear with one another and at the same time perpendicular to the center plane of the axial The axial guiding devices should in turn preferably be aligned parallel to one another Preferably, the two grinding spindles should be displaced in parallel by less than 10 μm and tilted by less than 1.5 × 10 ^-3 degrees It is preferred that the grinding spindles are not collinear for predictive compensation of the "spindle-drag", but that they are tilted relative to one another, depending on the nature of the grinding process and the workpiece, and from angles other than zero.

BeispieleExamples

Für das folgende Beispiel und das Vergleichsbeispiel wurde ein Silicium-Einkristall mit einem Durchmesser von 300 mm mittels einer herkömmlichen Drahtgattersäge in Scheiben aufgetrennt. Danach wurden die Siliciumscheiben einzeln einer DDG-Bearbeitung mittels einer herkömmlichen DDG-Maschine unterzogen, bei der die axiale Führung des Werkstücks durch Wassertaschen und dessen Rotation durch einen „notch finger" erreicht wird. Bei der Bearbeitung wurden 45 μm Material pro Scheibenseite abgetragen. Die Schleifscheiben rotierten gegenläufig mit 6000 RPM und wurden mit durchschnittlich 90 μm/min zugestellt, die Siliciumscheibe rotierte mit 25 RPM. 3a veranschaulicht das Ergebnis der erfindungsgemäßen DDG-Bearbeitung, 3b das Ergebnis der DDG-Bearbeitung gemäß dem Stand der Technik. Die Figuren zeigen Radialprofile der Höhe H von Vorderseite 52 und Rückseite 54 und das berechnete Differenzprofil 53 (Dickenprofil) der Siliciumscheiben. R bezeichnet in 3 die Radialposition der Profile (in Millimetern) und H die Höhe bzw. die auf „Null" bezogene aus 52 und 54 berechnete Dicke (in Nanometern). Die Messkurven sind Absolutmessungen des Höhenprofils von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe, die mittels eines kapazitiven Messverfahrens unmittelbar nach der DDG-Bearbeitung aufgenommen wurden. Der Parameter der Nanotopologie ist erst für eine Halbleiterscheibe mit polierter Oberfläche, also beispielsweise nach einer Vorpolitur, definiert. 4 zeigt die Höhenverteilung der Vorderseiten einer erfindungsgemäß DDG-bearbeiteten Halbleiterscheibe (4a) und einer gemäß dem Stand der Technik bearbeiteten Halbleiterscheibe (4b) jeweils nach erfolgter abschließender Politur (Finish). Die gemessenen Höhendaten sind in gemäß den SEMI-Vorgaben zur Ermittlung der Nanotopologie gefilterter Form in Grauwertdarstellung wiedergegeben (hell = Erhebung; dunkel = Vertiefung).For the following example and the comparative example, a silicon single crystal having a diameter of 300 mm was sliced by a conventional wire saw. Thereafter, the silicon wafers were individually subjected to DDG processing by means of a conventional DDG machine, in which the axial guidance of the workpiece is achieved by water pockets and its rotation by a "notch finger." During processing, 45 μm of material per side of the disc was removed Grinding wheels rotated counter-clockwise at 6000 RPM and were delivered with an average of 90 microns / min, the silicon wafer rotated at 25 RPM. 3a illustrates the result of DDG processing according to the invention, 3b the result of the DDG machining according to the prior art. The figures show radial profiles of height H from the front 52 and back 54 and the calculated difference profile 53 (Thickness profile) of the silicon wafers. R denotes in 3 the radial position of the profiles (in millimeters) and H the height or "zero" related 52 and 54 calculated thickness (in nanometers). The measurement curves are absolute measurements of the height profile of the front and back of the semiconductor wafer, which were recorded by means of a capacitive measuring method immediately after the DDG processing. The parameter of the nanotopology is only defined for a semiconductor wafer with a polished surface, thus for example after a pre-polishing. 4 shows the height distribution of the front sides of an inventive DDG-processed semiconductor wafer ( 4a ) and a processed according to the prior art semiconductor wafer ( 4b ) after final polishing (finish). The measured height data are reproduced in gray value representation in accordance with the SEMI specifications for the determination of the nanotopology filtered (bright = elevation, dark = depression).

Beispielexample

Die Siliciumscheiben wurden einer erfindungsgemäßen DDG-Bearbeitung unterzogen, wobei die Lage der Mittelebene der Siliciumscheibe mit Hilfe von drei Paaren von Luftstaudrucksensoren bestimmt wurde, die so angeordnet waren, wie es in 2a und 2b dargestellt ist. Aufgrund der gewonnenen Messdaten wurde die Position der Schleifspindeln laufend korrigiert, sodass die Mittelebene der Siliciumscheibe und die Mittelebene zwischen den axialen Führungselementen (Wassertaschen) immer identisch waren.The silicon wafers were subjected to DDG processing according to the invention, the position of the center plane of the silicon wafer being determined by means of three pairs of air pressure sensors arranged as shown in FIG 2a and 2 B is shown. Based on the measured data obtained, the position of the grinding spindles was continuously corrected so that the center plane of the Si liciumscheibe and the median plane between the axial guide elements (water pockets) were always identical.

3a zeigt die Radialprofile einer typischen derart hergestellten Siliciumscheibe. Bis auf eine leichte Absenkung in der Mitte der Halbleiterscheibe, den sog. „Schleif-Nabel" (35) und eine Verjüngung am äußeren Rand, den sog. „Rand-Abfall" (34), weist die erfindungsgemäß hergestellte Siliciumscheibe keine Defekte auf. Insbesondere das Differenzprofil (Dickenprofil) verläuft sehr homogen. Die Siliciumscheibe ist nach DDG also hervorragend glatt, dickenhomogen und ohne Verwerfungen. Besonders deutlich wird die hervorragende Ebenheit in der vollflächigen Grauwertdarstellung (4a). Der Höhenverlauf weist über die gesamte Fläche der Vorderseite der Siliciumscheibe praktisch keinerlei Strukturen auf und ist nahezu vollkommen gleichförmig und eben. Die so hergestellten Siliciumscheiben erreichten 9 nm maximale Nanotopologie-Variation im 2 mm × 2 mm-Fenster und 24 nm im 10 mm × 10 mm-Fenster. 3a shows the radial profiles of a typical silicon wafer produced in this way. Except for a slight lowering in the middle of the semiconductor wafer, the so-called "grinding navel" ( 35 ) and a rejuvenation on the outer edge, the so-called "edge waste" ( 34 ), the silicon wafer produced according to the invention has no defects. In particular, the difference profile (thickness profile) is very homogeneous. The silicon wafer is thus outstandingly smooth, dense and without distortions. The outstanding flatness in the full-area gray value representation is particularly clear ( 4a ). The height profile has virtually no structures over the entire surface of the front side of the silicon wafer and is almost completely uniform and even. The silicon wafers thus produced reached 9 nm maximum nanotopology variation in the 2 mm × 2 mm window and 24 nm in the 10 mm × 10 mm window.

VergleichsbeispielComparative example

Die Siliciumscheiben wurden einer DDG-Bearbeitung gemäß dem Stand der Technik unterzogen, wobei die Lage der Siliciumscheibe während der DDG-Bearbeitung lediglich mit einem Paar von Luftstaudrucksensoren 28a, 28b bestimmt wurde, das so angeordnet war, wie es in 2a und 2b dargestellt ist. Aufgrund der gewonnenen Messdaten wurde die Position der Schleifspindeln laufend korrigiert, sodass die Siliciumscheibe am Ort des Abstandsmesssensorpaares immer mittig zwischen den axialen Führungsvorrichtungen (Wassertaschen) lag. Die Schleifscheiben wurden nur zu Beginn (statisch) parallel zu den axialen Führungseinrichtungen ausgerichtet und die zusätzliche dynamische Verkippung der Halbleiterscheiben aufgrund des „spindle drag" im Schleifbetrieb anhand erfahrungsbasierter visueller Beurteilung des erhaltenen Schliffbildes einiger Einstell-Halbleiterscheiben einige Male nachkorrigiert, sodass eine optimale Einstellung gemäß den Möglichkeiten des Standes der Technik vorlag.The silicon wafers were subjected to DDG machining according to the prior art, wherein the position of the silicon wafer during the DDG processing only with a pair of air pressure sensors 28a . 28b which was arranged as it was in 2a and 2 B is shown. Based on the measured data obtained, the position of the grinding spindles was continuously corrected so that the silicon wafer at the location of the distance measuring sensor pair always lay centrally between the axial guiding devices (water pockets). The grinding wheels were aligned only at the beginning (static) parallel to the axial guide means and the additional dynamic tilting of the semiconductor wafers due to the "spindle drag" in the grinding operation based on experience-based visual assessment of the obtained micrograph of some adjustment semiconductor wafers a few times, so that an optimal setting the possibilities of the prior art existed.

3b zeigt die Radialprofile einer typischen derart hergestellten Siliciumscheibe. Im Gegensatz zu 3a weist das Vorder- und Rückseiten- sowie das Differenzprofil der nicht erfindungsgemäß hergestellten Siliciumscheibe mehrere ausgeprägte Defekte auf: Beide Seiten – Vorder- und Rückseite der Siliciumscheibe – sind parallel verworfen (36), da die Siliciumscheibe während des DDG nicht erfindungsgemäß kräftefrei und koplanar zentriert geführt wurde. Eine Verkippung der Schleifscheiben-Mittelebene gegen die Mittelebene der vorder- und rückseitigen axialen Führungsvorrichtungen hat eine langwellige konzentrische Verwerfung (36) in die Siliciumscheibe geschliffen. Diese Verwerfung verläuft an Vorder- und Rückseite parallel, so dass das Differenzprofil (Dickenprofil der Halbleiterscheibe) diesen langwelligen Defekt nicht mehr erkennen lässt. (Eine derartige dickenneutrale Parallelverwerfung von Werkstückvorder- und -rückseite wird auch „Warp" genannt.) Im Randbereich hat die nicht erfindungsgemäß DDG-bearbeitete Siliciumscheibe offenbar bereits die axialen Führungsvorrichtungen berührt und wurde durch die dadurch auftretenden ungleichmäßigen Zwangskräfte stark verformt. Vorder- (37a) und Rückseite (37b) weisen eine ringförmige, randnah konzentrisch umlaufende Verwellung auf („Nanotopologie-Ring"). Diese ist so ausgeprägt und unsymmetrisch, dass sie sich sogar im Differenzprofil zeigt (37). Dieser „Nanotopologie-Ring" wird besonders deutlich in der vollflächigen Höhendarstellung der Vorderseite Siliciumscheibe nach abschließender Politur (4b). (Der ungleichmäßige Winkel-Verlauf des „Nanotopologie-Ringes" mit scheinbar besonders starker Ausprägung unter in den vier Diagonalrichtungen ist ein Artefakt der speziellen Filter, die gemäß der SEMI-Definition der Nanotopologie zur Ermittlung der Nanotopologie verwendet werden. Diese Filter sind anisotrop und wandeln die ursprünglichen Höhendaten mit entsprechend anisotroper Überhöhung oder Unterdrückung um.) Die in diesem Vergleichsbeispiel hergestellten Halbleiterscheiben erreichten 18 nm im 2 mm × 2 mm- und 43 nm im 10 mm × 10 mm-Nanotopologie-Fenster und damit deutlich schlechtere Nanotopologie-Werte als die Siliciumscheiben des Beispiels. 3b shows the radial profiles of a typical silicon wafer produced in this way. In contrast to 3a the front, rear and differential profiles of the silicon wafer not produced according to the invention have several distinct defects: both sides - front and back of the silicon wafer - are discarded in parallel ( 36 ), because the silicon wafer during the DDG was not inventively guided force-free and coplanar centered. A tilt of the center wheel plane of the grinding wheel against the center plane of the front and rear axial guide devices has a long-wave concentric fault (FIG. 36 ) ground into the silicon wafer. This warpage runs parallel to the front and back, so that the difference profile (thickness profile of the semiconductor wafer) no longer reveals this long-wave defect. (Such a thickness-neutral parallel distortion of Werkstückvorder- and -rückseite is also called "Warp".) In the edge region of the not inventively DDG-treated silicon wafer has apparently already touched the axial guide devices and was greatly deformed by the non-uniform constraints occurring thereby. 37a ) and back ( 37b ) have an annular, concentric circumferential waviness ("nanotopology ring"), which is so pronounced and asymmetrical that it even shows itself in the difference profile ( 37 ). This "nanotopology ring" is particularly evident in the full-surface height representation of the front silicon wafer after final polishing ( 4b ). (The non-uniform angle of the "nanotopology ring" with seemingly very high magnification in the four diagonal directions is an artifact of the special filters used to determine nanotopology according to the SEMI definition of nanotopology.) These filters are anisotropic and transform the original height data with correspondingly anisotropic elevation or suppression.) The semiconductor wafers produced in this comparative example reached 18 nm in the 2 mm × 2 mm and 43 nm in the 10 mm × 10 mm nanotopology window and thus significantly worse nanotopology values than the Silicon wafers of the example.

11: Scheibenförmiges Werkstück, insbesondere eine Halbleiterscheibe.Disk-shaped workpiece, in particular a Semiconductor wafer.
22: Schleifscheiben. (2a) linke kleine Schleifscheibe, (2b) gegenüberliegende rechte kleine Schleifscheibe, (2c) linkeGrinding wheels. ( 2a ) left small grinding wheel, ( 2 B ) opposite right small grinding wheel, ( 2c ) left
: große Schleifscheibe, (2d) gegenüberliegendes rechte große Schleifscheibe.large grinding wheel, ( 2d ) Opposite right large grinding wheel.
33: Schleifbelag.The abrasive layer.
44: Axiale Führungsvorrichtung. (4a) linke (WerkstückAxial guide device. ( 4a ) left (workpiece
: vorderseitige), (4b) rechte (Werkstück-rückseitige) axialefront side), ( 4b ) Right (workpiece back) axial
: Führungsvorrichtung.Guide device.
66: Spalt zwischen den axialen Führungsvorrichtungen und dergap between the axial guide devices and the
: jeweiligen Vorder- oder Rückseite der Werkstücks.respective Front or back the workpiece.
2121: Messeinrichtung zur Bestimmung der Entfernung einesmeasuring device for determining the distance of a
: Messpunktes auf dem scheibenförmigen Werkstück zu denmeasuring point on the disc-shaped workpiece to the
: axialen Führungsvorrichtungen.axial Guiding devices.
2222: Mittelebene zwischen den beiden axialenmidplane between the two axial
: Führungsvorrichtungen.Guiding devices.
2323: Bezugspunkt (Messpunkt) auf dem scheibenförmigenreference point (Measuring point) on the disk-shaped
: Werkstück.Workpiece.
2424: Berührungspunkte der Werkstückoberfläche mit den axialenpoints of contact the workpiece surface with the axial
: Führungsvorrichtungen. (24a) Berührungspunkt desGuiding devices. ( 24a ) Touch point of the
: Werkstücks mit der linken, FührungsvorrichtungWorkpiece with the left, guide device
: (24b) Berührungspunkt des Werkstücks mit der rechten( 24b ) Touch point of the workpiece with the right one
: Führungsvorrichtung.Guide device.
2525: Mittelebene des scheibenförmigen Werkstücks.midplane of the disc-shaped Workpiece.
2626: Wasser- oder Luftdüse.Water- or air nozzle.
2727: Abstandsmesssensorpaar. (27a) linker (vorderseitiger),Distance measuring sensor pair. ( 27a ) left (front),
: (27b) rechter (rückseitiger) Abstandsmesssensor.( 27b ) right (rear) distance measuring sensor.
2828: Abstandsmesssensorpaar. (28a) linker (vorderseitiger),Distance measuring sensor pair. ( 28a ) left (front),
: (28b) rechter (rückseitiger) Abstandsmesssensor.( 28b ) right (rear) distance measuring sensor.
2929: Abstandsmesssensorpaar. (29a) linker (vorderseitiger),Distance measuring sensor pair. ( 29a ) left (front),
: (29b) rechter (rückseitiger) Abstandsmesssensor.( 29b ) right (rear) distance measuring sensor.
3030: Mittelpunkt des scheibenförmigen Werkstücks.Focus of the disc-shaped Workpiece.
3131: Gemeinsame Symmetrieebene des scheibenförmigen Werkstückscommon Symmetry plane of the disc-shaped workpiece
: und der Schleifscheiben.and the grinding wheels.
3333: Ebene senkrecht zur Symmetrieebene (31) durch denPlane perpendicular to the plane of symmetry ( 31 ) by the
: Mittelpunkt (51) der Schleifscheiben.Focus ( 51 ) of the grinding wheels.
3434: Dickenabnahme des scheibenförmigen Werkstücks zu dessenthickness reduction of the disc-shaped workpiece to whose
: äußerstem Rand hin („Randabfall").utmost Edge ("Randabfall").
3535: Mittige Dickenabnahme des scheibenförmigen Werkstückscenter Thickness decrease of the disc-shaped workpiece
: („Schleifnabel").( "Grinding Abel").
3636: Vorder- und rückseiten-parallele konzentrische VerwerfungBefore the- and backside parallel concentric fault
: der Oberfläche des scheibenförmigen Werkstücks. („Warp")of the surface of the disc-shaped Workpiece. ( "Warp")
3737: Randnahe konzentrische Verwerfung des scheibenförmigenclose to the edge concentric rejection of the disc-shaped
: Werkstücks, (37a) der Werkstückvorderseite, (37b) derWorkpiece, ( 37a ) of the workpiece front side, ( 37b ) of the
: Werkstückrückseite.Workpiece back.
4848: Mittelebene zwischen den beiden Schleifscheiben.midplane between the two grinding wheels.
4949: Vertikaler Winkel, um den die Mittelebene zwischen denvertical Angle around which the midplane between the
: beiden Schleifscheiben gegenüber der Mittelebene zwischenboth Grinding wheels opposite the median plane between
: den beiden axialen Führungsvorrichtungen verkippt ist.the tilted both axial guide devices is.
5050: Horizontaler Winkel, um den die Mittelebene zwischen denhorizontal Angle around which the midplane between the
: beiden Schleifscheiben gegenüber der Mittelebene zwischenboth Grinding wheels opposite the median plane between
: den beiden axialen Führungsvorrichtungen verkippt ist.the tilted both axial guide devices is.
5151: Mittelpunkt der Schleifscheiben.Focus the grinding wheels.
5252: Radialprofil des Höhenverlaufs der Vorderseite einerradial profile of the height course the front of a
: Halbleiterscheibe.Semiconductor wafer.
5353: Gefiltertes Radialprofil des Dickenverlaufs einerfiltered Radial profile of the thickness profile of a
: Halbleiterscheibe.Semiconductor wafer.
5454: Radialprofil des Höhenverlaufs der Rückseite einerradial profile of the height course the back of one
: Halbleiterscheibe.Semiconductor wafer.

Claims

A method of simultaneously grinding both sides of a disc-shaped workpiece, wherein the workpiece is guided with a portion of its surface between at least two opposing axial guide devices and at the same time another part of its surface is processed by at least two opposing grinding tools, determines the position of the workpiece is corrected and the position of the grinding tools based on the previously determined position of the workpiece, characterized in that in the determination of the position of the workpiece, the position of its center plane is determined that the center plane of the workpiece is compared with the center plane defined by the axial guide devices and the position of the grinding tools is corrected so that these two center planes coincide.

Method according to claim 1, characterized in that the position of the median plane of the workpiece with Help of three or more non-collinear distance measuring sensors is determined.

Method according to claim 1, characterized in that the position of the median plane of the workpiece with Help of three or more non-collinear pairs of Distance measurement sensors is determined, wherein the two distance measuring sensors of each pair symmetrical with respect to that through the axial Defined guide devices Center plane opposite stand and the position of the workpiece at its front and back measure up.

A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the determination of the position of the center plane of the workpiece, the comparison with the center plane defined by the axial guide devices and the correction of the position of the grinding tools during the entire duration the processing takes place in a closed loop.

Method according to one the claims 1 to 3, characterized in that the determination of the position of Center plane of the workpiece, the comparison with that defined by the axial guide devices Center plane and the correction of the position of the grinding tools is done in an open loop, with the location of the median plane of the workpiece at a predetermined time during the processing of a first workpiece is determined and the position of the grinding tools before the start of Editing a next one Workpiece corrected becomes.

Method according to one the claims 1 to 5, characterized in that the grinding tools cup grinding wheels at least one of which is on a front grinding spindle and at least one on a back Grinding spindle is mounted.

Method according to claim 6, characterized in that the position of the cup grinding wheels is corrected by a horizontal and a vertical angle of attack the front and the back Grinding spindle and the position of a point on a connecting axis Both grinding spindles on which the working surfaces of the two cup grinding wheels be delivered together, changed becomes.

Device for simultaneously grinding both sides a disc-shaped Workpiece comprising at least two opposing axial guide devices and at least two opposing abrasive tools, wherein the grinding tools are movably mounted such that by a change their positioning the position of the median plane between the grinding tools changed can be, and wherein the device is a measuring device for Determining the position of the workpiece comprises, characterized that the measuring device is suitable, the position of the median plane of the workpiece to be clearly determined.

Device according to claim 8, characterized in that the measuring device at least three Includes distance measuring sensors, which are not arranged collinear.

Device according to claim 8, characterized in that the measuring device at least three Includes pairs of distance measuring sensors which are not arranged collinear , wherein the two distance measuring sensors of each pair are symmetrical with respect to Face center plane between the grinding tools.

Device according to a the claims 9 or 10, characterized in that the distance measuring sensors in the axial guide devices are arranged.

Device according to a the claims 9 to 11, characterized in that the grinding tools Topfschleifscheiben are on two collinear grinding spindles are mounted, that the device has radial guide devices, the the workpiece so through the device, that a full-surface editing through the cup grinding wheels results that by the radial guiding devices a rotation axis of the workpiece is specified and that the axis of rotation of the workpiece not with the axis of the grinding spindles coincides.

Device according to claim 12, characterized in that two of the distance measuring sensors symmetrical in terms of one through the axis of the grinding spindles and the axis of rotation of the workpiece extending level are arranged.

Device according to claim 13, characterized in that at least one further distance measuring sensor in the through the axis of the grinding spindles and the axis of rotation of the workpiece extending level is arranged.

Device according to a the claims 12 to 14, characterized in that three distance measuring sensors or three pairs of distance measuring sensors the same distance from Have axis of the grinding spindles.

Device according to a the claims 9 to 15, characterized in that the distance measuring sensors contactless working distance measuring sensors are.

Device according to claim 16, characterized in that the distance measuring sensors Luftstaudrucksensoren are.

Semiconductor wafer having on its front side a local flatness with deviations of less than 16 nm in a measuring window with an area of 2 × 2 mm ² and less than 40 nm in a measuring window with an area of 10 × 10 mm ² , characterized in that the flatness deviations which decisively determine the evenness properties do not occur near the edge of the semiconductor wafer and are not substantially annularly arranged concentrically around the center of the semiconductor wafer.

Semiconductor wafer according to claim 18, characterized in that it consists essentially of Silicon exists.