DE19755716A1 - Vorrichtung zum Bestimmen der von einer Platte abgetragenen Materialmenge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der von einer Platte, beispielsweise einer Halbleiterplatte, abgetrage­ nen Materialmenge und sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Bestimmen der abgetragenen Materialmenge während der Bear­ beitung in einer Schleif-/Polier-Vorrichtung, durch welche eine Fläche der Platte geschliffen oder poliert wird, indem ein die Platte haltender Tisch und eine Schleif-/Poliervorrichtung rela­ tiv zueinander bewegt werden während die Fläche der Platte gegen die Schleif-/Poliervorrichtung angedrückt wird.

Zum Bestimmen von Dickenveränderungen (einer abgetragenen Menge) einer Platte während diese in einer Poliervorrichtung zum Polie­ ren einer Oberfläche der Platte, zum Beispiel einer Halbleiter­ platte, poliert wird, ist es wichtig, den Endpunkt des Polier­ vorganges an der Platte zu erfassen, um die Qualität der polier­ ten Platte zu verbessern, und um die Vorrichtung in einem ge­ schlossenen Kreis zu steuern.

Bei konventionellen Poliervorrichtungen, wie zum Beispiel einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung, wird, da die direkte Messung von Dickenveränderungen der Platine schwierig ist, die von der Platte abgetragene Menge geschätzt mittels der Änderun­ gen des elektrischen Stromes eines Motors, der einen Drehtisch antreibt, auf welchem ein Polierelement angeordnet ist, oder einer die Platte fixierenden Spindel (die Motorstrommeßmethode).

Bei dieser Methode ist es jedoch nachteilig, daß die Genauigkeit der Schätzung gering ist, weil die Schätzung sehr indirekt ist.

In einer Poliervorrichtung, in der eine Platte poliert wird während ein die Platte haltender Tisch zum Polierelement hin bewegt wird, kann die von der Platte abgetragene Materialmenge geschätzt werden mittels Positionsveränderungen des die Platte haltenden Tisches. Bei dieser Methode ist es erforderlich, daß die Lage einer Polierfläche des Polierelementes während des Poliervorganges konstant bleibt, die Position der Polierfläche ändert sich jedoch als Folge einer Formänderung des Drehtisches und wegen der Abnützung des Polierelementes. Die von der Platte abgetragene Menge kann daher mit Hilfe der Positionsveränderun­ gen des die Platte haltenden Tisches nicht genau bestimmt wer­ den.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaf­ fen, die genauer und direkt die von einer Platte, insbesondere einer Halbleiterplatte, beim Schleifen oder Polieren abgetragene Menge bestimmen kann.

Erreicht wird dies bei einer Schleif-/Polier-Vorrichtung zum Schleifen/Polieren einer Platte dadurch, daß ein die Platte haltender Tisch und ein Schleif-/Polier-Element relativ zueinan­ der bewegt werden, während eine Fläche der Platte gegen eine Fläche des Schleif-/Polier-Elementes angedrückt wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Differentialtransformer auf­ weist mit einer Spule und einem Kern, wobei die Spule sich in Verbindung mit dem Tisch bewegt, ferner mit einem Stützelement zum Abstützen des Kernes des Differentialtransformators, um den Kern in einer konstanten Höhe von der Fläche des Schleif-/Po­ lier-Elementes zu halten, wobei die von der Platte abgetragene Menge bestimmt wird durch Messen der Größe einer Verschiebung der Spule relativ zum Kern während die Platte geschliffen bzw. poliert wird.

Vorzugsweise wird der Kern des Differentialtransformators in einer konstanten Höhe bzw. in einem konstanten Abstand von der Fläche des Schleif-/Polier-Elementes gehalten und die Spule des Differentialtransformators wird in Verbindung mit dem die Platte haltenden Tisch bewegt. So kann während die Platte geschliffen oder poliert wird, die von der Platte abgetragene Menge direkt und genau bestimmt werden durch Messen der Verschiebung der Spule relativ zum Kern, das heißt der Größe der Verschiebung des Tisches bezüglich der Fläche des Schleif-/Polier-Elementes.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfol­ gend an Hand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Platten-Poliereinrichtung zeigt mit einer bevorzugten Ausführung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Bestimmen des von der Platte abgetragenen Betrages.

Fig. 2 im Schnitt den Kopf der Poliervorrichtung nach Fig. 1 zeigt.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Platten-Poliermas­ chine, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der von der Platte abgetragenen Materialmenge ausgerüstet ist. Wie die Figur zeigt, ist die Poliervorrichtung mit einem Dreh­ tisch 10 und einem Kopf 18 versehen. Der Kopf 18 hält eine Plat­ te oder Platine 50 in einer Lage, in der eine Fläche 50A, die poliert wird, nach unten blickt, und die andere Fläche 50B am Boden des Kopfes 18 gehalten wird.

Der Drehtisch 10 ist scheibenförmig und eine Polierscheibe 14 zum Polieren der Platine 50 ist oben am Drehtisch 10 angebracht. Eine Spindel 16 ist mit dem Boden des Drehtisches 10 verbunden, und sie ist mit einer Drehachse eines nicht gezeigten Motors verbunden. Der Drehtisch 10 wird somit durch den Motor gedreht und die Poliermatte 14 rotiert.

Eine Spindel 20 ist oben am Kopf 18 angebracht und sie ist mit einer Drehachse eines nicht gezeigten Motors verbunden. Der Kopf 18 wird durch diesen Motor gedreht und die Platine 50, die durch den Kopf 18 gehalten ist, rotiert. Der Kopf 18 wird durch einen nicht gezeigten Antriebsmechanismus auf- und abbewegt, so daß die Platte 50, die vom Kopf 18 gehalten wird, abwärts auf den Drehtisch 10 zu bewegt und gegen eine Fläche der Poliermatte 14 angedrückt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau rotieren die Platte 50 und die Poliermatte 14 und die Platte 50 wird gegen die Polier­ matte 14 angepreßt, so daß die Platte 50 poliert wird. Während des Polierens wird ein Brei (Polierflüssigkeit) zwischen die Platte 50 und die Poliermatte 14 eingeführt.

Fig. 2 zeigt im Schnitt den Kopf 18 und den Aufbau der bevor­ zugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Bestimmen der von einer Platte abgetragenen Materialmenge.

Wie Fig. 2 zeigt, hat der Kopf 18 oben eine Grundplatte 30, die mit der Spindel 20 fest verbunden ist. Der Kopf 18 ist somit an der Spindel 20 fixiert. Der Kopf 18 hat einen Führungsring 32 an seinem Umfang und dieser Führungsring ist mit der Grundplatte 30 mittels einer Schraube 33 verbunden.

Ein Haltering 34 ist am Boden des Führungsrings 32 angebracht und ein Umfang der Platte 50 ist vom Haltering 34 umgeben. Wenn die Platte 50 gegen die Poliermatte 14 beim Polieren angepreßt wird, wird auch der Haltering 34 gegen die Poliermatte 14 ge­ preßt, wodurch verhindert werden kann, daß die elastische Bean­ spruchung der Poliermatte 14, das heißt der Polierdruck, an einem Rand der Platte 50 konzentriert wird.

Eine Luftkammer 36 ist am Boden der Grundplatte 30 ausgebildet. Die Luftkammer 36 ist mittels eines elastischen Films 38 abge­ dichtet, der zwischen der Grundplatte 30 und dem Führungsring 32 gehalten ist. Der Innendruck der Luftkammer 36 wird auf einen geeigneten Druck eingestellt mittels eines Druckreglers (nicht gezeigt) über einen Luftzufuhrkanal 37, der mit der Luftkammer 36 in Verbindung steht. Ein säulenartiges Element 40 steht in Eingriff mit dem Boden der Luftkammer 36. Das Element 40 ist am Führungsring 32 verankert mittels eines nicht gezeigten Ausfall­ verhinderungsstiftes, so daß das Element 40 sich relativ zum Führungsring 32 etwas auf- und abbewegen kann. Ein Träger 42 ist am Boden des Elementes 40 mit einer Schraube 43 angebracht und ein Tisch 44 ist am Boden des Trägers 42 befestigt. Der Tisch 44 hält die Platte 50 an ihrer Unterseite durch Anziehen der Platte 50 von der anderen Seite mit Hilfe einer nicht gezeigten Vakuum­ vorrichtung und über einen Vakuumkanal 45.

Der Innendruck der Luftkammer 36 wird über den elastischen Film 38 auf das Element 40 übertragen. Der auf das Element 40 über­ tragene Druck wird dann auf die Platte 50 über den Träger 42 und den Tisch 44 übertragen. Durch Regulieren des Innendruckes der Luftkammer 36 mittels des Druckreglers kann die Druckkraft auf die Platine 50 eingestellt wird. Beispielsweise kann die Plati­ ne 50 poliert werden während sie gegen die Poliermatte 14 mit­ tels eines konstanten Druckes angepreßt wird.

Ein Differenztransformator 60 mit einer nicht gezeigten Wicklung ist in einem Hohlraum 46 untergebracht, der oben am Träger 42 vorgesehen ist. Der Transformator 60 ist an dem Element 40 mit­ tels eines Stützteiles 62 befestigt.

Der Kern 64 des Differenztransformators 60 ist an einer Stange 66 befestigt. Die Stange 66 ist in eine Bohrung am Träger 42 eingesetzt und sie kann frei durch die Bohrung vorwärts und rückwärts bewegt werden. Die Stange 46 ist mit parallelen Federn 70 verbunden, die von einem am Träger 42 angebrachten Stützele­ ment 68 abgestützt sind.

Die Stange 66 ist zweckmäßigerweise durch die parallelen Federn 70 abgestützt, so daß die Spitze der Stange 46 von der Fläche 50A der Platte 50 übersteht.

Wenn jedoch der Kopf 18 abwärts bewegt wird, um die Fläche 50A der Platte 50 gegen die Poliermatte 14 anzudrücken, gelangt die Spitze der Stange 66 in Kontakt mit der Poliermatte 14, ehe die Fläche 50A der Platte 50 in Kontakt mit der Poliermatte 14 ge­ langt, und zur selben Zeit wird die Spitze der Stange 46 gegen die Kraft der parallelen Federn 70 eingedrückt. Dadurch wird der Kern 64, der mit der Stange 66 verbunden ist, relativ zum Dif­ ferentialtransformator 60 verschoben, das heißt relativ zur Spule innerhalb des Transformators 60.

Während des Polierens kann somit die Verschiebung des Kopfes 18 bezüglich der Poliermatte 14 von einem Zeitpunkt an, in welchem die Fläche 50A der Platte 50 in Kontakt mit der Poliermatte 14 gelangt, das heißt die von der Platte 50 abgetragene Menge mit Hilfe von Signalausgängen vom Differentialtransformator 60 be­ stimmt werden.

Der Differentialtransformator 60 ist über das Stützelement 68 mit dem Element 40 verbunden, wie oben beschrieben wurde, der Trans­ formator 60 kann jedoch auch an dem Führungsring 32 befestigt sein.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform der Poliervorrichtung erfolgt das Polieren, indem der Tisch 44 (der Kopf 18), der die Platte 50 hält, bewegt wird, die Erfindung ist hierauf jedoch nicht begrenzt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auch für Poliervorrichtungen, bei denen der Drehtisch 10 bezüg­ lich der Platte 50 bewegt wird. Ferner kann die Vorrichtung nach der Erfindung auch für Platine-Schleifmaschinen verwendet wer­ den, in welchen eine Platine ähnlichen Aufbaus geschliffen wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen des von einer Halbleiterplatine abgetragenen Betrages wird der Kern des Differenztransformators in einem konstanten Abstand von der Schleif-/Polierfläche des Schleif-/Polierelements gehalten mit­ tels des Stützelementes und die Spule des Transformators wird in Verbindung mit dem die Platine haltenden Tisch bewegt. Die ab­ getragene Menge der Platine kann direkt und im wesentlichen genau bestimmt werden aus der Verschiebung der Spule relativ zum Kern des Transformators während des Schleifvorganges oder Po­ liervorganges. Hierdurch kann der Durchsatz und die Genauigkeit beim Schleifen bzw. Polieren verbessert werden.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Bestimmen der von einer Platte, insbesondere einer Halbleiterplatte, abgetragenen Materialmenge, wobei in einer Schleif-/Polier-Vorrichtung zum Schleifen/Polieren einer Platte (50) ein die Platte haltender Tisch (44) und ein Schleif-/Polier-Element (14) relativ zueinander bewegt werden, während eine Fläche der Platte (50) gegen eine Fläche des Schleif-/Polier-Elementes (14) angedrückt wird,
   gekennzeichnet durch
   einen Differenztransformator mit einer Spule und einem Kern (64), wobei die Spule sich in Verbindung mit dem Tisch (44) bewegt;
   ein Stützelement (66) zum Stützen des Kernes (64) des Transformators (60), um den Kern (64) in einem konstanten Abstand von dieser Fläche des Schleif-/Polier-Elementes (14) zu halten,
   ferner dadurch,
   daß die von der Platte (50) abgetragene Materialmenge bestimmt wird durch Messen einer Verschiebung der Spule bezüglich dem Kern (64) während die Platte (50) geschliffen bzw. poliert wird.