DE10303407A1

DE10303407A1 - Verfahren und Vorrichtung zur hochgenauen Bearbeitung der Oberfläche eines Objektes, insbesondere zum Polieren und Läppen von Halbleitersubstraten

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Publication number: DE10303407A1
Application number: DE10303407A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr.-Ing. habil. Herold; Christian-Toralf Dr.-Ing. Weber; Jürgen Dr.-Ing. Weiser
Original assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU; IGAM Ingenieurgesellschaft fur angewandte Mechanik mbH
Current assignee: Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU; IGAM Ingenieurgesellschaft fur angewandte Mechanik mbH
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-19
Also published as: DE112004000549D2; US20060135040A1; EP1587649A1; DE502004006407D1; JP2006513050A; US7160177B2; ATE387987T1; WO2004067228A1; EP1587649B1

Abstract

Aufgabe war es, die Oberfläche von Objekten mit einer universell anwendbaren Vorrichtung sowie mit einem möglichst geringen Aufwand und in wesentlich kürzerer Zeit auch Prozessschwankungen, Materialinhomogenitäten etc. mit hoher reproduzierbarer Genauigkeit zu bearbeiten. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die für den Bearbeitungsvorgang maßgebliche Druckverteilung auf der Oberfläche bestimmt, indem das an einer Aufnahmefläche (17) befestigte Barbeitungsobjekt kurzzeitig belastet und die dadurch entstehende Lageveränderung der Aufnahmefläche (17) mittels Aktuator-Elementen (18) ortsaufgelöst gemessen wird. Aus der berechneten Druckverteilung werden Stellgrößen zur lokalen Verformung der Aufnahmefläche (17) für die Aktuator-Sensor-Elemente (18) generiert. DOLLAR A Die Erfindung findet allgemein Anwendung zur Oberflächenbearbeitung von Objekten über das Läppen oder Polieren der besagten Halbleitersubstrate hinaus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hochgenauen Bearbeitung der Oberfläche eines Objektes, insbesondere zum Polieren und Läppen von Halbleitersubstraten oder allgemein Bauteilen mit Planflächen bzw. schwach gekrümmten Flächen. Typische Anwendungen sind die Bearbeitung von Wafern, mask blanks sowie Linsen, Spiegeln und anderen optischen Bauelementen.
Von besonderer Bedeutung bei der hochgenauen Bearbeitung von Oberflächen ist neben der relativen Geschwindigkeit zwischen zu bearbeitender Oberfläche und Polier- bzw. Läppmittelträger, der auf die Oberfläche einwirkende Bearbeitungsdruck. Nach der PRESTON-Hypothese ergibt sich die lokale Abtrennhöhe Δh für abtragende Verfahren (z.B. Läppen, Polieren, CMP) nach der Beziehung Δh = k·p ∫ v(t)dt,mit k = Konstante, v(t) = Geschwindigkeit, p = lokaler Druck und t = Bearbeitungszeit.
Hieraus wird ersichtlich, dass eine Beeinflussung der lokalen Abtrennhöhe Δh nur über eine lokale Änderung des Druckes p möglich ist, während die Geschwindigkeiten verfahrensbedingt durch die Bewegung (Drehzahlverhältnisse) vorgegeben sind und keine lokale Einflussnahme gestatten.
Es ist allgemein bekannt, dass Werkzeuge zum Bearbeiten von Objekten, beispielsweise Substraten, verformt werden, um definierte Formgebungen und/oder Bearbeitungsbedingungen zu bewirken. Dabei wird zwischen aktiver und passiver Formanpassung unterschieden.

Die DE 693 22 491 T2 offenbart eine passive Formanpassung durch elastische Grundkörper mit konvexen und konkaven Bereichen. Der Poliermittelträger kann sich dabei makroskopisch in Abhängigkeit der Werkstückoberfläche verformen, so dass mikroskopisch die konvexen Bereiche des Werkstückes selektiv poliert werden.

Bei der DE 43 02 067 C2 wird die Formanpassung durch ein weiches Polierkissen erreicht.

In beiden Fällen handelt es sich um ein rein passives Verfahren, ohne gezielte Beeinflussung der Oberflächenform des zu bearbeitenden Objektes.

Die US-Patente 5.635.083 und 6.083.089 beschreiben aktive pneumatische Formanpassungen durch Druck auf die Rückseite des Wafers. Dabei liegt der Wafer nicht am sog. Chuck an, sondern dieser wird seitlich durch einen Retaining-Ring geführt. Nachteilig ist, dass nur eine bestimmte invariante Grundgeometrie in Abhängigkeit vom Druck skaliert verformt werden kann.

In der US 6.210.260 B1 wird ein Chuck beschrieben, welcher unter der Werkzeugoberfläche eine Druckkammer aufweist, die mittels Luft zum Ansaugen des Wafers bzw. zum Anpressen des Wafers an den Poliermittelträger (Polierpad) dient. Hierbei lässt sich die Chuckoberfläche je nach Druckbeaufschlagung entweder konvex oder konkav mit einer bestimmten invarianten Grundgeometrie global verformen, konvev-konkave Verformungen oder eine gezielte Beeinflussung lokaler Bereiche, beispielsweise des Randes, sind nicht möglich.

Die Verwendung piezoelektrischer Elemente zur Verformung einer Oberfläche an CMP-Werkzeugen wird in US 5.888.120 und EP 0 904 895 beschrieben.

Der Einsatz piezoelektrischer Aktoren an sich ist auch aus den US-Patentschriften 4.934.803 und 4.923.302 im Zusammenhang mit einer Spiegelverstellung bekannt. Im Patent US 5.094.536 wird ein aktiv verformbarer Wafer-Chuck für die Lithographie beschrieben. Lokal kann die Oberfläche dabei durch Aktoren verformt werden, wobei die notwendige Vorspannung durch eine Vakuumkammer erzeugt wird. Die Vermessung der Geometrie erfolgt über eine Bildverarbeitungseinrichtung.

Hierbei wird direkt das zu bearbeitende Werkstück und nicht der Werkstückträger verformt, was besonders bei dünnwandigen Werkstücken zu unerwünschten lokalen Unebenheiten führt.

In US 5.888.120 und EP 0 904 895 A2 ist für die Vermessung der Filmdicke eine Einrichtung beschrieben, welche auf einem Laserinterferometer basiert. Dabei wird durch ein Fenster im Polierwerkzeug die Unterseite des Wafers optisch abgetastet. Die Ermittlung der Gleichförmigkeit des Wafers erfolgt über die Messung der Abtragsrate in definierten Bereichen. Im Ergebnis werden Steuersignale für die Aktoren erzeugt, welche die erforderliche Geometrie des Wafers einstellen. Die beschriebene Vorrichtung gestattet jedoch nur die lokale Filmdickenmessung im Bereich des Fensters, auch ist ein Einfluss des Fensters selbst auf den Prozess kaum zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Oberfläche von Objekten mit einer universell anwendbaren Vorrichtung sowie mit einem möglichst geringen Aufwand und in vergleichsweise kurzer Zeit auch bei Prozessschwankungen, Materialinhomogenitäten etc. mit hoher reproduzierbarer Genauigkeit zu bearbeiten.

Das in seiner Oberfläche zu bearbeitende Objekt, wie beispielsweise ein Halbleitersubstrat, wird durch Kleben, Adhäsion, Saugkraft o. ä. an einem sandwichartigen Aufbau zweier mechanisch gegeneinander verspannter Platten aufgenommen. Zwischen den gegeneinander verspannten Platten, von denen eine als Aufnahmefläche zur besagten Halterung des Objektes dient, sind an sich bekannte Aktuator-Sensor-Elemente angeordnet, welche, je nach Ausführung, form- und/oder kraftschlüssig mit der Aufnahmefläche verbunden sind und diese lokal und/oder global verformen können.

Erfindungsgemäß wird vor Beginn des Bearbeitungsvorganges bei in Arbeitsposition gehaltenem Objekt eine für den Bearbeitungsvorgang maßgebliche Druckverteilung in der Bearbeitungsfläche ermittelt. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung mit dem aufgenommenen zu bearbeitenden Objekt mit definierter Kraft gegen eine speziell abgerichtete, sehr ebene Gegenfläche oder auf der Maschine direkt gegen einen Polierteller, Poliermittelträger, Pad o.ä. gedrückt.

Dabei entsteht in der Bearbeitungsfläche eine charakteristische örtliche Druckspannungsverteilung, deren Größe und Verteilung von der Oberflächengeometrie (des Objektes und der Gegenfläche) abhängt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, auch während des Bearbeitungsvorganges ohne dessen Unterbrechung (z. B. durch Anhalten und/oder Anheben) die Druckverteilung zu bestimmen. Dazu wird die bereits in Arbeitsposition befindliche, bereits mit der normalen Anpresskraft beaufschlagte Vorrichtung kurzzeitig mit einer zusätzlichen normal zur Bearbeitungsfläche wirkenden Kraft belastet oder entlastet.

Durch diesen Vorgang ändert sich die örtliche Druckspannungsverteilung in der Bearbeitungsfläche, wobei der Betrag der Änderung (Druckanstieg oder -abfall) wiederum von der Oberflächengeometrie des Objektes und der Gegenfläche abhängt.

Sowohl die durch die Kraftaufbringung vor dem Bearbeitungsprozess generierte Druckverteilung als auch die durch eine zusätzliche Kraft während des Bearbeitungsprozesses herbeigeführte Änderung der Druckverteilung in der Bearbeitungsfläche werden als Kräfte durch die dem jeweiligen Oberflächenbereich zugehörigen Aktuator-Sensor-Elemente erfasst und einer Auswerteeinheit für die Ermittlung der genannten Druckverteilung zugeführt.

Aus der berechneten Druckverteilung werden dann für die Aktuator-Sensor-Elemente zum Zweck einer definierten Oberflächenbearbeitung des Objektes mit ortsspezifischer Einflussnahme Stellgrößen zur lokalen Verformung der Aufnahmefläche des sandwichartigen Aufbaus generiert. Diese lokalen Verformungen dienen als Voreinstellwerte bzw. Regelgrößen für die Erzeugung definierter örtlich wirkender Bearbeitungskräfte (Pressungen) auf die Oberfläche des Objektes. Damit setzt die Oberflächenbearbeitung unmittelbar mit einer voreingestellten und spezifisch auf die vorgesehene Bearbeitungsaufgabe sowie die gegebenen Bearbeitungsbedingungen angepassten Druckverteilung ein. Die Voreinstellung der lokalen Verformungen der Aufnahmefläche kann einmalig vor dem Bearbeitungsvorgang oder auch während dessen, beispielsweise in einem kontinuierlichen Regelprozess, erfolgen. Auf diese Weise kann nicht nur auf eine spezielle Formgebung bzw. auf eine sehr hohe Präzision bei deren Realisierung hingewirkt werden, sondern es können auch unmittelbar auftretende Prozessschwankungen, wie Materialinhomogenitäten, Temperaturänderungen etc, berücksichtigt werden, insbesondere ohne dass bisher noch erforderliche zusätzliche Kontrollen und Prüfungen durchgeführt werden müssen, welche den Bearbeitungsprozess im erheblichen Maß unterbrechen, verzögern, verkomplizieren und im Aufwand erhöhen.

Hierdurch werden Fehler und Ungenauigkeiten resultierend aus Abmessungsschwankungen bzw. (beispielsweise thermischen) Deformationen des Bearbeitungsobjektes, der Aufnahmefläche, des Läpp- bzw. Poliermittelträgers und der maschinenseitigen Führung (z. B. Winkelabweichungen) erfasst, die eine individuelle Korrektur bzw. Einstellung für das jeweils zu bearbeitende Werkstück gestatten.

Von besonderer Bedeutung für die erzielbare Genauigkeit des Prozesses ist, dass durch die erfindungsgemäße Ermittlung der Druckverteilung keine zusätzlichen Elemente zur Messung erforderlich sind. So ergeben sich z. B. bei Verwendung bekannter Druckmessfolien zur Ermittlung der Druckverteilung (Tekscan Inc./USA, Fuji/Japan, Pressure Profile System /USA) allein aus deren Geometriefehlern (z. B. Dickenschwankungen) veränderte Druckverteilungen, wie sie im eigentlichen Bearbeitungsprozess nicht auftreten. Somit ist die Integration derartiger Mess-Systeme in übliche Chucks nicht möglich bzw. sehr aufwändig. Weiterhin sind diese Systeme relativ empfindlich, so dass der Einsatz nur unter Laborbedingungen und nicht unter Fertigungsbedingungen möglich ist.

Von großem Vorteil ist ferner die Möglichkeit, nicht nur vor Beginn, sondern auch während des Bearbeitungsvorganges, ggf. sogar ohne dessen Unterbrechung Kontrollmessungen der Druckverteilung durchzuführen und ggf. ermittelte Prozessschwankungen durch entsprechende Ansteuerung der Aktuator-Sensor-Elemente auszugleichen.

Durch die einfache Vorgehensweise mit einer Kraftaufbringung ergeben sich erhebliche Zeiteinsparungen gegenüber teilweise sehr aufwändigen Vermessungen der Oberflächengeometrie, bei denen die o. g. Fehlerquellen nur teilweise berücksichtigt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: Vorrichtung nach dem bekannten Stand der Technik zum Läppen bzw. Polieren der Oberfläche eines Halbleitersubstrates
2: sandwichartige Anordnung zur Aufnahme des Bearbeitungsobjektes, bestehend aus zwei Platten mit dazwischenliegenden und in Ausgleichsmaterial eingebetteten diskreten Aktuator-Sensor-Elementen
3: sandwichartige Anordnung zur Aufnahme des Bearbeitungsobjektes, bestehend aus zwei Platten und dazwischenliegender Piezokeramik mit segmentierten Metallisierungsschichten
4: Stelleinrichtung in zwei Ansichten für konzentrische Verformungen der Aufnahmefläche für das Bearbeitungsobjekt
Den gegenwärtigen Stand der Technik zum Läppen bzw. Polieren der Oberfläche 1 eines Halbleitersubstrates 2 stellt beispielhaft 1 dar. Das Halbleitersubstrat 2 ist an der Unterseite einer Aufnahme 3 durch Kleben, Adhäsion bzw. Saugkraft befestigt. Die zu bearbeitende Oberfläche 1 des Substrates 2 wird auf einen Läpp- oder Poliermittelträger 4 (auch als sog. Pad bezeichnet) aufgesetzt, der auf einer sich horizontal drehenden Läpp- oder Polierscheibe 5 befestigt ist. Die Läpp- oder Polierscheibe 5 wird durch eine Antriebswelle 6 in Rotation versetzt (symbolisiert durch einen Drehpfeil 7). Über eine weitere Antriebswelle 8 wird auch die Aufnahme 3 in Drehung versetzt (angedeutet durch einen Drehpfeil 9), so dass das Halbleitersubstrat 2, welches mit einer definierten Kraft F (siehe Pfeil 10) auf den Läpp- oder Poliermittelträger 4 gedrückt wird, auf diesem mit einer Relativgeschwindigkeit zu demselben rotiert. Zusätzlich kann das Halbleitersubstrat 2 oszillierend radial über den Läpp- oder Poliermittelträger 4 bewegt werden (siehe Pfeil 11). Für den Bearbeitungsvorgang wird eine Läpp- oder Poliersuspension 12 (Slurry) über eine entsprechende Dosiereinrichtung 13 auf den Läpp- oder Poliermittelträger 4 gegeben.
Zum chemisch-mechanischen Planarisieren wird solch eine Läpp- oder Poliersuspension 12 verwendet, die neben abrasiven Bestandteilen aktive chemische Komponenten enthält. Wichtig für das Ergebnis des Bearbeitungsprozesses ist die exakte Abstimmung/ Übereinstimmung der Wirkzeiten von mechanischen und chemischen Bestandteilen der Läpp- oder Poliersuspension 12.
2 zeigt eine sandwichartige Anordnung zur Aufnahme des Bearbeitungsobjektes, welche aus einer konzentrischen Grundplatte 14 und einer konzentrischen Aufnahmeplatte 15 besteht. Die Grundplatte 14 ist an einem Schaft 16 befestigt. Dieser kann mit einer Antriebswelle (aus Übersichtsgründen nicht dargestellt) in Verbindung stehen. Die Aufnahmeplatte 15 mit ihrer Aufnahmefläche 17 dient zur Halterung des (in 2 ebenfalls nicht dargestellten) Bearbeitungsobjektes. Zwischen der Grundplatte 14 und der Aufnahmeplatte 15 sind Piezostapel 18 als diskrete Aktuator-Sensor-Elemente angeordnet, die in Ausgleichsmaterial 19 eingebettet sind. Für den Bearbeitungsvorgang des beispielsweise durch Kleben, Adhäsion, Saugkraft an der Aufnahmeplatte 15 befestigten Bearbeitungsobjektes wird die Druckverteilung über der Aufnahmefläche 17 ermittelt.
Dazu wird das Bearbeitungsobjekt beispielsweise durch Aufsetzen auf den Polierteller/Poliermittelträger/Pad o. ä. mit einer Kraft beaufschlagt. Dabei ergibt sich in der Aufnahmefläche 17 eine charakteristische örtliche Druckspannungsverteilung, die über die Aufnahmeplatte 15 als Kräfte auf die Piezostapel 18 wirken, welche kraft- und/oder formschlüssig zwischen der Grundplatte 14 und der Halteplatte 15 angeordnet sind. Die Piezostapel 18 erfassen mittels ihrer Sensorfunktion die auf sie wirkende Kraft als Maß für die in der Aufnahmefläche 17 wirkende Druckverteilung. Zu diesem Zweck stehen die Piezostapel 18 elektrisch mit einer (nicht dargestellten) Auswerte- und Steuerstufe in Verbindung.
Die Übertragung von Energie und Informationen zu einem gestellfesten Auswerte- bzw. Steuerungs-/Regelungssystem kann dabei entweder über herkömmliche Drehübertrager (Schleifringe) oder drahtlos erfolgen.
Aus der wie beschrieben ermittelten Druckverteilung in der Aufnahmefläche 17 (und damit auf der Oberfläche des Bearbeitungsobjekts), werden dann in der besagten Auswerte- und Steuerstufe für die einzelnen Piezostapel 18 Stellgrößen ermittelt, mit denen die Aufnahmeplatte 15 in ihrer Aufnahmefläche 17 ortsspezifisch definiert verformt wird (Aktuatorfunktion der Piezoelemente). Damit setzt die Oberflächenbearbeitung unmittelbar mit einer voreingestellten und speziell auf die vorgesehene Bearbeitungsaufgabe sowie die gegebenen Bearbeitungsbedingungen angepassten Druckverteilung ein, wodurch trotz Fertigungstoleranzen, Prozessschwankungen, Materialinhomogenitäten etc. eine hohe reproduzierbare Genauigkeit im Bearbeitungsvorgang erreicht werden kann.
Das Ausgleichsmaterial 19, in welches die Piezostapel 18 eingebettet sind, besitzt eine geringere Steifigkeit als die Piezostapel 18 und dient zum flexiblen Ausgleich zwischen denselben. Gleichzeitig wirkt das Ausgleichsmaterial 19 für die Piezostapel 18 elektrisch isolierend.
In 3 ist ein mit 2 vergleichbarer sandwichartiger Aufbau der konzentrischen Grundplatte 14 und der konzentrischen Aufnahmeplatte 15 gezeigt, mit dem Unterschied, dass hier als Aktuator-Sensor-Elemente nicht diskrete Piezostapel, sondern eine segmentierte Piezokeramik 20 vorgesehen ist, deren Segmente in ihrer Sensorfunktion einzeln abgefragt sowie in ihrer Aktuatorfunktion separat angesteuert werden können. Zur Isolation befindet sich zwischen der Grundplatte 14 und der Aufnahmeplatte 15 um die Piezokeramik 20 herum eine Isolationsschicht 21.
Die Funktionsweise zur Verstellung der Aufnahmefläche 17 aus der vorher ermittelten Druckverteilung ist prinzipiell wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 beschrieben.
Eine spezielle Stelleinrichtung für konzentrische Verformungen der Aufnahmefläche, an welcher das Bearbeitungsobjekt befestigt wird, ist in 4 in zwei Ansichten dargestellt. Es besteht ein sandwichartiger Aufbau der konzentrischen Grundplatte 14 (wiederum als Gegenplatte für die Aktuator-Sensor-Elemente) und einer konzentrischen Aufnahme platte 22. Diese besitzt im Unterschied zur Aufnahmeplatte 15 in der 2 und 3 an ihrer Innenseite konzentrische Rillen 23. Durch die lokale Schwächung des Querschnittes der Aufnahmeplatte 22 entstehen konzentrische Feststoffgelenke 27, durch welche die Aufnahmeplatte 22 im Verstellbereich der besagten Aktuator-Sensor-Elemente radial zu einem nahezu beliebigen konkaven, konvexen oder konkav/konvexen Flächenprofil verformbar ist. Zwischen den konzentrischen Rillen 23 bilden sich an der Innenfläche der Aufnahmeplatte 22 in axialer Richtung sehr steife Ringe 24 heraus, an welche gegen die Grundplatte 14 abgestützten Piezostapel 25 als Aktuator-Sensor-Elemente angreifen. Die Grundplatte 14 und die Aufnahmeplatte 15 sind mit Federn 26 vorgespannt. Die Piezostapel 25 und die Federn 26 bilden jeweils gegeneinander versetzte Dreistern-förmig ausgebildete Anordnungen mit im Achswinkel von 120° ausgeprägten Linien (siehe obere Abbildung in 4). Jede dieser Linien wird durch jeweils drei an den Ringen 24 angreifende Piezostapel 25 bzw. Federn 26 gebildet. Zusätzlich kann sich im Zentrum dieser Anordnung ein weiterer Piezostapel 25 befinden. Mit dieser Anordnung ist ein statisch bestimmtes System gegeben. Die Erfindung ist allerdings weder auf die beschriebene konstruktive Form noch auf die dargestellte Anzahl der Piezostapel 25 noch auf dem Umfang und die Anzahl der Rillen 23 , Ringe 24 und Federn 26 beschränkt.
Die Grundplatte 14 muss so ausgestaltet und dimensioniert sein, dass die mit Abstützung der Piezostapel 25 eingeleiteten Kräfte lediglich minimale Verformungen hervorrufen können. Eine möglichst große Steifigkeit der Ringe 24 ist anzustreben, weil hierdurch eine geringe Welligkeit der verformten Aufnahmeplatte 22 auch bei geringer Zahl von Piezostapeln 25 in Umfangsrichtung der Aufnahmeplatte 22 erreicht wird.
Die Ermittlung der Druckverteilung auf der Außenfläche der Aufnahmeplatte 22 (und damit auf der Oberfläche des befestigten Bearbeitungsobjektes) sowie die daraus bestimmte lokale Oberflächenverformung der Aufnahmeplatte 22 durch die Piezostapel 25 ist prinzipiell wiederum so wie im Ausführungsbeispiel zu 2 beschrieben.

1: zu bearbeitende Oberfläche
2: Halbleitersubstrat
3: Aufnahme
4: Läpp- oder Poliermittelträger
5: Läpp- oder Polierscheibe
6, 8: Antriebswelle
7, 9: Drehpfeil
10, 11: Pfeil
12: Läpp- oder Poliersuspension
13: Dosiereinrichtung
14: Grundplatte
15, 22: Aufnahmeplatte
16: Schaft
17: Aufnahmefläche
18, 25: Piezostapel
19: Ausgleichsmaterial
20: Piezokeramik
21: Isolationsschicht
23: Rillen
24: Ringe
26: Federn
27: Feststoffgelenk

Claims

Verfahren zur hochgenauen Bearbeitung der Oberfläche eines Objektes, insbesondere zum Polieren und Läppen von Halbleitersubstraten, bei dem das Objekt zu dessen Bearbeitung an einer Aufnahmefläche gehalten wird, welche durch eine Anzahl an dieser form- und/oder kraftschlüssig angeordneten Aktuatoren verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Aufnahmefläche gehaltene Objekt zur Ermittlung einer bei Bearbeitung dessen Oberfläche wirksamen Druckverteilung mit einer Kraft in Stellbewegungsrichtung der Aktuatoren beaufschlagt wird und über den Aktuatoren jeweils zugeordnete Sensorfunktionen Kräfte aus der kraftinitiierten Druckverteilung in der Aufnahmefläche erfasst werden und dass aus der ermittelten Druckverteilung für jeden Aktuator eine in Hinsicht auf die vorgesehene Bearbeitung der Oberfläche des Objektes wirksame Stellgröße zur örtlichen Verformung der Aufnahmefläche als Voreinstell- oder Regelgröße für den lokalen Bearbeitungsdruck auf die Oberfläche gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung zwecks Ermittlung der Druckverteilung gegen eine speziell abgerichtete, sehr ebene Gegenfläche erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung zwecks Ermittlung der Druckverteilung gegen zur Aufnahme und/oder Bearbeitung des Objektes vorhandene Elemente, wie beispielsweise Polierteller, Poliermittelträger, oder Pad erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung zwecks Ermittlung der Druckverteilung auf das bereits in Arbeitsposition oder in Betrieb befindliche System derart erfolgt, dass zusätzlich zur bereits wirkenden Betriebskraft eine ebenfalls normal zur Bearbeitungsfläche angreifende belastende oder entlastende Kraft aufgebracht wird und zur Auswertung nicht die absoluten Werte der örtlichen Druckspannungen sondern deren Änderungen verwendet werden.
Vorrichtung zur hochgenauen Bearbeitung der Oberfläche eines Objektes, insbesondere zum Polieren und Läppen von Halbleitersubstraten, bei welcher das Objekt zu dessen Bearbeitung an einer Aufnahmefläche gehalten wird, welche durch eine Anzahl form- und/oder kraftschlüssig mit dieser verbundener Aktuatoren verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Halterung des Objektes (2) ein sandwichartiger Aufbau zweier gegeneinander mechanisch vorgespannter Platten (14, 15 bzw. 14, 22) vorgesehen ist, von denen eine die besagte Aufnahmefläche (17) bildet und zwischen denen an sich bekannte Aktuator-Sensor-Elemente (18, 20, 25) angeordnet sind, dass die Aktuator-Sensor-Elemente (18, 20, 25) mit einer Auswerte- und Steuereinheit in Verbindung stehen, durch welche jeweils die durch eine Kraftbeaufschlagung des gehaltenen Objektes (2) in der Aufnahmefläche (17) entstehende örtliche Druckspannungen durch die auf die Aktuator-Sensor-Elemente (18, 20, 25) wirkenden Kräfte erfasst, daraus eine für die zu bearbeitende Oberfläche (1) des Objektes (2) relevante Druckverteilung berechnet und aus dieser wiederum für jedes Aktuator-Sensor-Element (18, 20, 25) eine in Hinsicht auf die vorgesehene Bearbeitung der Oberfläche (1) des Objektes (2) wirksame Stellgröße zur örtlichen Verformung der Aufnahmefläche (17) als Voreinstell- oder Regelgröße für den lokalen Bearbeitungsdruck auf die Oberfläche (1) gewonnen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator-Sensor-Elemente an sich bekannte Piezostapel (18, 25) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator-Sensor-Elemente eine an sich bekannte Anordnung aus segmentierter Piezokeramik (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (22) mit der Aufnahmefläche (17) zur Erzielung definierter Verformungen Strukturelemente, beispielsweise konzentrische Rillen (23) für eine Verformung mit einem konkaven, konvexen oder konkav/konvexen Flächenprofil, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (14, 22) des sandwichartigen Aufbaus durch Federn (26) gegenseitig vorgespannt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuator-Sensor-Elemente (18, 20, 25) in einer sternförmigen Anordnung an die Innenseite der Platte (22) mit der Aufnahmefläche (17) für das Objekt (2) angreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (14, 22) durch eine sternförmige Anordnung der Federn (26) gegenseitig vorgespannt sind.
Vorrichtung nach Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die sternförmigen Anordnungen der Aktuator-Sensor-Elemente (18, 20, 25) und der Federn (26) in einem axialen Winkel zueinander versetzt sind.