DE10009656B4 - Method for producing a semiconductor wafer - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe auf einer als geeignet beurteilten Trägervorrichtung fixiert und eine Seite der Halbleiterscheibe einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird, wobei die Trägervorrichtung eine starre Trägerplatte (3) und einen mit der Trägerplatte fest verbundenen elastischen Film (1) umfasst und über eine Möglichkeit zum Ansaugen der Halbleiterscheibe mit Vakuum an den elastischen Film (1) verfügt, und der elastische Film auf Ebenheit untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testscheibe T mit bekannter Topologie mit einer Rückseite gegen den Film (1) der Trägervorrichtung gesaugt und eine Vorderseite der Testscheibe topologisch vermessen wird, und das Ergebnis der Messung als Kriterium zur Beurteilung der Eignung der Trägervorrichtung herangezogen wird.method for producing a semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer Fixed on a judged as suitable support device and one side of the semiconductor wafer of a mechanical processing is subjected, wherein the carrier device a rigid carrier plate (3) and one with the carrier plate includes firmly bonded elastic film (1) and over a Possibility to Sucking the semiconductor wafer with vacuum on the elastic film (1) has, and the elastic film is examined for flatness, characterized that a test disk T with known topology with a back against the film (1) of the carrier device sucked and topologically measured a front of the test disk is, and the result of the measurement as a criterion for assessment the suitability of the carrier device is used.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe auf einer als geeignet beurteilten Trägervorrichtung fixiert und eine Seite der Halbleiterscheibe einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere durch Polieren oder Schleifen einer Seite der Halbleiterscheibe, unterzogen wird. Die Trägervorrichtung umfasst eine starre Trägerplatte und einen mit der Trägerplatte fest verbundenen elastischen Film und Mittel zum Ansaugen der Halbleiterscheibe mit Vakuum an den elastischen Film. Vor der Bearbeitung der Halbleiterscheibe wird die Ebenheit des elastischen Films untersucht. An Hand des Ergebnisses der Untersuchung wird entschieden, ob die Trägervorrichtung geeignet ist.The Invention relates to a method for producing a semiconductor wafer, in which the semiconductor wafer is judged to be suitable support device fixed and one side of the semiconductor wafer of a mechanical Machining, in particular by polishing or grinding a page the semiconductor wafer is subjected. The carrier device comprises a rigid support plate and one with the carrier plate firmly bonded elastic film and means for sucking the semiconductor wafer with vacuum on the elastic film. Before processing the semiconductor wafer the evenness of the elastic film is examined. On the hand of Result of the investigation is decided whether the carrier device suitable is.

Die Planarisierung einer Halbleiterscheibe als Ausgangsmaterial für die Herstellung von integrierten Halbleiter-Bauelementen mittels eines chemomechanischen Polierverfahrens (CMP) stellt einen wichtigen Bearbeitungsschritt im Prozessablauf zur Herstellung einer ebenen, defektfreien und glatten Oberfläche dar. Der Fachmann unterscheidet dabei zwischen Abtragspolierverfahren und Oberflächen- beziehungsweise Schleierfrei-Polierverfahren. Das Ziel der Abtragspolitur, die je nach Anforderungen an die Halbleiterscheibe als Einseiten- oder Doppelseitenpolitur ausgeführt werden kann, ist die Bereitstellung einer hohen Ebenheit und Planparallelität der beiden Scheibenseiten unter Abtrag von Oberflächenschichten mit durch die Vorprozesse gestörtem Kristallgefüge. Hierbei sind Materialabträge zwischen 5 μm und 50 μm pro Scheibenseite üblich. Ziel der Oberflächenpolitur, die meist als Einseitenpolitur nur auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe ausgeführt wird und mit Materialabträgen zwischen 0,1 μm und 5 μm verbunden ist, ist die Reduktion der Anzahl von Lichtstreuzentren und die Reduktion der Oberflächenrauigkeit unter Erhalt der in den Vorprozessen eingestellten, für die erfolgreiche Anwendung beispielsweise lithographischer Verfahren in der Halbleiter-Bauelementeherstellung zwingend erforderlichen hohen Ebenheitswerte.The Planarization of a semiconductor wafer as a starting material for the production of integrated semiconductor devices by means of a chemomechanical Polishing process (CMP) represents an important processing step in the process of producing a level, defect-free and smooth surface The expert distinguishes between Abtragspolierverfahren and surface or fog-free polishing method. The goal of the removal polish, depending on the requirements of the semiconductor wafer as a one-side or double-sided polishing is to provide a high level of planarity and planarity of the two Disk sides under removal of surface layers with through Pre-processes of disturbed crystal structure. in this connection are material removals between 5 μm and 50 μm per disc side usual. Goal of the surface polish, usually as a single-side polishing only on the front of the semiconductor wafer is performed and with material removal between 0.1 μm and 5 μm is the reduction of the number of light scattering centers and the reduction of the surface roughness receiving the ones set in the pre-litigation, for the successful Application of, for example, lithographic processes in semiconductor device fabrication mandatory high flatness values.

CMP-Polierverfahren kommen neben ihrer Bedeutung für die Herstellung des Ausgangsmaterials Halbleiterscheibe auch für die Herstellung von Halbleiter-Bauelementen eine hohe Bedeutung zu. Bei Fabrikationsprozessen für integrierte Schaltungen werden in Wechselwirkung mit verschiedenen Maskierungs- und Ätztechniken Schichten von beispielsweise leitenden und dielektrischen Materialien auf der Halbleiterscheibe aufgebaut, auf welchen dann weitere derartige Schichten aufgebracht werden. Zum teilweisen Abtrag dieser Schichten und zur Wiedereinebnung der jetzt strukturierten Halbleiterscheiben ist es an mehreren Stellen in der Bauelementefertigung erforderlich, CMP-Polierverfahren anzuwenden. Während man bei der Fertigung der Ausgangsscheiben in der Regel von chemomechanischem Polieren spricht, kennt der Fachmann die CMP-Politur von Bauelemente-beaufschlagten Halbleiterscheiben auch unter dem Begriff chemomechanische Planarisierung. Die US 5769696 hat eine solche Planarisierung zum Gegenstand. Anlagen und Verfahren zur CMP-Politur von Halbleiterscheiben sind heute in einer Vielzahl von Ausführungsvariationen bekannt und am Markt käuflich erwerblich. In diesem Zusammenhang sei beispielhaft auf die Anmeldungen DE 19719503 A1 , US 5,876,269 , US 5,899,800 , US 5,908,347 und US 5,934,981 verwiesen.In addition to their importance for the production of the starting material semiconductor wafer, CMP polishing processes are also of great importance for the production of semiconductor components. In integrated circuit fabrication processes, in association with various masking and etching techniques, layers of, for example, conductive and dielectric materials are built up on the wafer, to which further such layers are then deposited. For partial removal of these layers and for re-planarization of the now-patterned semiconductor wafers, it is necessary to apply CMP polishing methods at several points in device fabrication. While one generally speaks of chemomechanical polishing in the production of the output disks, the expert knows the CMP polishing of device-loaded semiconductor wafers even under the term chemomechanical planarization. The US 5769696 has such a planarization to the object. Systems and methods for CMP polishing of semiconductor wafers are known today in a variety of design variations and commercially available on the market. In this context, let me give you an example of the applications DE 19719503 A1 . US 5,876,269 . US 5,899,800 . US 5,908,347 and US 5,934,981 directed.

In der DE 43 45 407 A1 ist eine rechnergesteuerte Vorrichtung zum Polieren einer Oberfläche eines dünnen Wafermaterials beansprucht. Die EP 0454362 B1 beschreibt eine Trägerplatte zum Halten einer Halbleiterscheibe während einer Spiegelpolitur.In the DE 43 45 407 A1 For example, a computer-controlled apparatus for polishing a surface of a thin wafer material is claimed. The EP 0454362 B1 describes a carrier plate for holding a semiconductor wafer during mirror polishing.

Die DE 199 27 490 A1 befasst sich mit einseitigen Politur einer Halbleiterscheibe, wobei zwischen der Halbleiterscheibe und der Trägerplatte eine Rückauflage angeordnet ist, deren Durchmesser geringer ist, als der Durchmesser der Halbleiterscheibe.The DE 199 27 490 A1 deals with one-sided polishing of a semiconductor wafer, wherein between the semiconductor wafer and the carrier plate, a return pad is arranged whose diameter is smaller than the diameter of the semiconductor wafer.

Zum Halten der Halbleiterscheiben während der CMP-Politur sind Prozesse unter Einsatz eines Wachses bekannt, mit dem eine oder mehrere Halbleiterscheiben zur Politur auf eine Trägerplatte geklebt werden, und wachsfreie Prozesse, bei denen meist eine einzelne Halbleiterscheibe durch Anlegen von Vakuum oder durch Wasserunterstützte Adhäsion von einer in der Regel mit einem elastischen, porösen Film bedeckten Trägerplatte gehalten wird. Auf Grund deutlicher Vorteile etwa im Hinblick auf die notwendige hohe Ebenheit der Halbleiterscheiben beziehungsweise die hohe Gleichförmigkeit des Materialabtrages bei der Politur von Halbleiterscheiben mit Bauelementestrukturen kommt für die Fertigung von Halbleiter-Bauelementen beispielsweise der Technologiegenerationen 0,18 μm oder 0,13 μm nur noch die wachsfreie Scheibenhalterung in Betracht. Derartig aufgebaute Trägersysteme für die CMP-Politur von Halbleiterscheiben auf der Basis ei ner harten Trägerplatte sind beispielsweise in den Anmeldungen DE 197 55 975 A1 , EP 847 835 A1 , EP 857 541 A2 , EP 916 450 A1 , US 4,897,966 , US 5,205,082 , US 5,605,488 , US 5,876,273 , US 5,893,755 und US 5,948,204 in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. Die elastischen, zum Kontakt mit der Scheibenrückseite eingesetzten Filme sind dabei in der Regel aus Polymerschaum, meist aus Polyurethan, gefertigt. Zur Verbesserung der Haftung der zu polierenden Scheibe ist eine Texturierung mit Kanälen möglich und beispielsweise in der US 5,788,560 beschrieben.For holding the semiconductor wafers during CMP polishing, processes using a wax by which one or more semiconductor wafers are pasted to a backing plate for polishing and wax-free processes in which a single wafer is usually formed by vacuum or water assisted adhesion of a usually covered with a resilient, porous film carrier plate is held. Due to significant advantages, for example, with regard to the necessary high flatness of the semiconductor wafers or the high uniformity of the material removal in the polishing of semiconductor wafers with component structures, only 0.18 μm or 0.13 μm is required for the production of semiconductor components, for example of the technology generations wax-free disc holder into consideration. Such constructed carrier systems for the CMP polishing of semiconductor wafers based on egg ner hard carrier plate are for example in the applications DE 197 55 975 A1 . EP 847 835 A1 . EP 857 541 A2 . EP 916450 A1 . US 4,897,966 . US 5,205,082 . US 5,605,488 . US 5,876,273 . US 5,893,755 and US 5,948,204 described in various embodiments. The elastic films used for contact with the back of the pane are usually made of polymer foam, usually made of polyurethane. To improve the adhesion of the disc to be polished texturing with channels is possible and, for example, in the US 5,788,560 described.

Ein Nachteil der Trägersysteme auf der Basis einer starren, mit einem elastischen Film beklebten Trägerplatte ist die schwankende Qualität der Klebung zwischen Film und Trägerplatte, die von einer Fülle von Einflussfaktoren wie Homogenität der Druckaufbringung, Abwesenheit von mechanischen Defekten und Verunreinigungen, Temperatur, Qualität, Dicke und Homogenität des Klebefilms und vielem mehr abhängt. Unter Topologie soll an dieser Stelle und im Folgenden die Oberflächenform eines flachen geometrischen Gebildes, sozusagen ihr Relief, verstanden werden. Die Topologie der Vorderseite einer Scheibe beispielsweise ist das Relief dieser Vorderseite der liegenden Scheibe, ohne dass die ursprüngliche Form der Scheibe etwa durch rückseitiges Anlegen von Vakuum oder das Aufbringen sonstiger Kräfte mit Ausnahme von Gravitationskräften verändert wurde. Jede topologische Abweichung der Oberfläche des elastischen Films zur Scheibenaufnahme von der idealen ebenen Oberfläche kann zur Erhöhung (an der Stelle von Erhebungen) oder Erniedrigung des Polierabtrags (am Ort von Dellen) auf diesen Bereichen der Halbleiterscheibe führen, die zum Verlust einzelner Halbleiterscheiben beziehungsweise Bauelemente oder im schlimmsten Fall zum Verlust eines ganzen Auftrages von Halbleiterscheiben oder einer oder mehrerer ganzer mit Bauelementen strukturierter Halbleiterscheiben führen.One Disadvantage of the carrier systems based on a rigid, with an elastic film pasted support plate is the fluctuating quality the bond between film and carrier plate, that of a wealth influencing factors such as homogeneity of pressure application, absence of mechanical defects and impurities, temperature, quality, thickness and homogeneity of the adhesive film and much more. Under topology is supposed to this point and below the surface shape of a flat geometric That is, their relief, to be understood. The topology the front of a disc, for example, is the relief of this front the lying disc, without changing the original shape of the disc about through back Applying vacuum or applying other forces with Exception of gravitational forces was changed. Any topological deviation of the surface of the elastic film to Slice pickup from the ideal flat surface may increase to (on the location of surveys) or reduction of polishing erosion (am Place of dents) on these areas of the semiconductor wafer lead to the Loss of individual semiconductor wafers or components or in the worst case to the loss of a whole order of Semiconductor wafers or one or more whole with components lead structured wafers.

Es ist bekannt, die Oberfläche von elastischen Filmen, beispielsweise von auf starren Poliertellern aufgeklebten Poliertüchern, durch lineare Messungen ("linear scans") der Höhen schwankungen zu charakterisieren. In der US 5,787,595 , der US 5,875,559 und der US 5,951,370 sind beispielsweise Verfahren beansprucht, derartige lineare Messungen mit Hilfe von mechanischen oder nach dem Laserprinzip arbeitenden Sensoren auf geeigneten Führungsschlitten durchzuführen. Diese Verfahren wurden entwickelt, um eine Messgrundlage für radiale Poliertuchkorrekturen mittels Schleifvorgängen zu ermitteln. Der Stand der Technik beschreibt jedoch keine Methode, einen auf einer starren Trägerplatte beispielsweise durch eine Klebung befestigten elastischen Film hinsichtlich seiner Topologie flächendeckend zu charakterisieren, um auch kleiner dimensionierte Abweichungen von der idealen ebenen Filmoberfläche, beispielsweise Abweichungen wie Erhebungen und/oder Dellen mit einem Durchmesser zwischen einigen mm und einigen cm, zu erkennen und beispielsweise Trägervorrichtungen für Halbleiterscheiben, die über elastische Filme mit derartigen Defekten verfügen, von einem Produktionseinsatz auszuschließen.It is known to characterize the surface of elastic films, for example of polishing sheets adhered to rigid polishing plates, by means of linear measurements ("linear scans") of the height fluctuations. In the US 5,787,595 , of the US 5,875,559 and the US 5,951,370 For example, methods are claimed to perform such linear measurements by means of mechanical or laser-based sensors on suitable guide carriages. These techniques have been developed to provide a basis for radial polishing cloth corrections by grinding. The prior art, however, does not describe a method for characterizing a topographically comprehensive elastic film with respect to its topology on a rigid carrier plate, for example, even smaller deviations from the ideal flat film surface, for example deviations such as elevations and / or dents with a diameter between a few millimeters and a few centimeters, and, for example, exclude carrier devices for semiconductor wafers having elastic films with such defects from a production feed.

In der US 5951370 ist ein Verfahren beschrieben, wie mittels eines Laser-Elements die Ebenheit eines Poliertuchs kontrolliert und das Poliertuch gegebenenfalls konditioniert wird.In the US 5951370 a method is described, as controlled by a laser element, the flatness of a polishing cloth and the polishing cloth is optionally conditioned.

Das Verfahren des Oberflächenschleifens von Halbleiterscheiben nach dem Rotationsprinzip ist bekannt und beispielsweise in der EP 272 531 A1 beschrieben. Hierbei rotieren sowohl die Trägervorrichtung mit der darauf fixierten Halbleiterscheibe als auch die axial zugestellte Schleifscheibe. Die Verwendung einer Trägervorrichtung aus einem mit einer starren Trägerplatte fest verbundenen elastischen Film für das Schleifen einer Vorderseite und/oder einer Rückseite einer Halbleiterscheibe ist in der EP 881 038 A1 und der US 5,964,646 beschrieben. Die ganzflächige topologische Charakterisierung des elastischen Films einer derartigen Trägervorrichtung für das Oberflächenschleifen von Halbleiterscheiben ist ebenfalls nicht bekannt.The process of surface grinding of semiconductor wafers according to the rotation principle is known and, for example, in the EP 272 531 A1 described. In this case, both the support device with the semiconductor wafer fixed thereon and the axially supplied grinding wheel rotate. The use of a carrier device made of an elastic film rigidly connected to a rigid carrier plate for grinding a front side and / or a rear side of a semiconductor wafer is disclosed in US Pat EP 881 038 A1 and the US 5,964,646 described. The full-surface topological characterization of the elastic film of such a carrier device for the surface grinding of semiconductor wafers is also not known.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben.It was therefore the task of an improved method of the beginning specify the type mentioned.

Gegenstand der Erfindung ist Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe auf einer als geeignet beurteilten Trägervorrichtung fixiert und eine Seite der Halbleiterscheibe einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird, wobei die Trägervorrichtung eine starre Trägerplatte und einen mit der Trägerplatte fest verbundenen elastischen Film umfasst und über eine Möglichkeit zum Ansaugen der Halbleiterscheibe mit Vakuum an den elastischen Film verfügt, und der elastische Film auf Ebenheit untersucht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Testscheibe mit bekannter Topologie mit einer Rückseite gegen den Film der Trägervorrichtung gesaugt und eine Vorderseite der Testscheibe topologisch vermessen wird, und das Ergebnis der Messung als Kriterium zur Beurteilung der Eignung der Trägervorrichtung herangezogen wird.object The invention relates to a method for producing a semiconductor wafer, in which the semiconductor wafer is mounted on a carrier device judged to be suitable fixed and one side of the semiconductor wafer of a mechanical Processing is performed, wherein the support device is a rigid support plate and one with the carrier plate includes firmly bonded elastic film and has a possibility of sucking the Semiconductor disk with vacuum on the elastic film features, and the elastic film is examined for flatness, characterized is that a test disk of known topology with a back against the film of the carrier device sucked and topologically measured a front of the test disk is, and the result of the measurement as a criterion for assessment the suitability of the carrier device is used.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, dass die topologische Oberfläche eines mit einer starren Trägerplatte fest verbundenen elastischen Films flächendeckend charakterisiert wird, indem eine Testscheibe mit bekannter Topologie durch Anlegen von Vakuum an eine aus im Wesentlichen aus Trägerplatte und elastischem Film bestehende Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben angesaugt wird, die über Mittel verfügt, die das Ansaugen von Scheiben mittels Vakuum ermöglicht, und die Oberfläche der Testscheibe mittels eines topologischen, beispielsweise nach dem Magic-Mirror-Verfahren oder dem Interferometerverfahren arbeitenden Messverfahren vermessen wird.One An essential feature of the invention is that the topological surface one with a rigid support plate firmly bonded elastic film nationwide characterized by applying a test disc of known topology from vacuum to one of essentially carrier plate and elastic film existing carrier device for semiconductor wafers is sucked over Means, which allows the suction of disks by means of vacuum, and the surface of the Test disc by means of a topological, for example after the Magic mirror method or the interferometer method working measuring method is measured.

An Hand des Ergebnisses dieser Charakterisierung kann aus einer Vielzahl derartig aufgebauter, möglicherweise geeigneter Trägervorrichtungen zur mechanischen Bearbeitung von Halbleiterscheiben eine solche Trägervorrichtung ausgewählt werden, die tatsächlich geeignet ist, weil sich nur damit beispielsweise ein Polierergebnis oder ein Schleifergebnis von vorher festgelegter Qualität erzielen lässt.On the basis of the result of this characterization can be built from a variety of such, possibly suitable carrier devices for the mechanical processing of semiconductor wafers are selected such a carrier device, which is actually suitable, because only with it, for example, a polishing result or a grinding result of predetermined quality can be achieved.

Die Tatsache, dass eine derartige flächendeckende indirekte Charakterisierung der topologischen Oberfläche des elastischen Films einer solchen Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben unter Zuhilfenahme einer Testscheibe bekannter Topologie auf einfache Weise unter Anwendung eines an sich bekannten topologischen Messverfahrens möglich ist und dass die Auswahl einer Trägervorrichtung aus einer Vielzahl von Trägervorrichtungen aufgrund der topologischen Charakterisierung verbesserte CMP-Polier- und Schleifverfahren zulässt, war überraschend und nicht vorhersehbar.The Fact that such a nationwide indirect characterization of the topological surface of the elastic film of such wafer carrier device using a test disk of known topology to simple Way using a known topological measurement method possible and that the selection of a carrier device from a variety of carrier devices improved CMP polishing and grinding processes due to topological characterization allows, was surprising and unpredictable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Durchführung der Erfindung eine Halbleiterscheibe verwendet, die auf bekannte Weise von einem Kristall abgetrennt wurde, beispielsweise von einem abgelängten und rundgeschliffenen Einkristall aus Silicium, und die kantenverrundet wurde und deren Vorder- und/oder Rückseite gegebenenfalls mittels Schleif-, Läpp- und/oder Ätzverfahren sowie Einseiten- oder Doppelseiten-Polierverfahren planarisiert wurde.According to one preferred embodiment to carry out the invention uses a semiconductor wafer, the known Was separated from a crystal, for example from a cut to length and round-cut single crystal of silicon, and the edges rounded was and whose front and / or back if necessary by means of grinding, lapping and / or etching processes as well as single-sided or double-side polishing method was planarized.

Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise eine Halbleiterscheibe mit schleierfrei oberflächenpolierter Vorderseite, die den Anforderungen als Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente-Prozesse mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 μm genügt und die aufgrund einer hohen Ausbeute im CMP-Schritt bezüglich ihrer Herstellkosten solchen Halbleiterscheiben überlegen ist, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und eine schleierfrei polierte Vorderseite aufweisen.product the method of the invention preferably a semiconductor wafer with surface polished surface fog-free Front that meets the requirements as a raw material for semiconductor devices processes with line widths equal to or less than 0.13 microns and sufficient due to a high Yield in CMP step with respect their manufacturing costs is superior to those semiconductor wafers, which after the State of the art are manufactured and a non-smudged polished Have front.

Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise auch eine Halbleiterscheibe, die auf der Vorderseite abtragspoliert ist und die den Anforderungen als Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente-Prozesse mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 μm genügt oder die den Anforderungen als Zwischenprodukt für die Weiterverarbeitung zu einem derartigen Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente-Prozesse genügt und die aufgrund einer hohen Ausbeute im Abtragspolierschritt bezüglich ihrer Herstellkosten solchen Halbleiterscheiben überlegen ist, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und eine abtragspolierte Vorderseite aufweisen.product the method of the invention preferably also a semiconductor wafer on the front side is abraded and meets the requirements as a source material for semiconductor device processes with line widths equal to or less than 0.13 microns or meets the requirements as an intermediate for the further processing to such a starting material for semiconductor device processes enough and because of a high yield in the abrasion polishing step in terms of their manufacturing cost superior to such semiconductor wafers, which are manufactured according to the state of the art and a Abrasion-Polished Have front.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Durchführung der Erfindung eine Halbleiterscheibe verwendet, die auf bekannte Weise von einem Kristall abgetrennt und gegebenenfalls kantenverrundet wurde.According to one another preferred embodiment will be carried out the invention uses a semiconductor wafer, the known Way separated from a crystal and optionally edge rounded has been.

Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorzugsweise auch eine Halbleiterscheibe mit einer gegebenenfalls verrundeten Kante und mit geschliffener Vorderseite und gesägter oder geschliffener Rückseite.product the method of the invention therefore preferably also a semiconductor wafer with an optionally rounded edge and with ground front and sawn or ground back.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Durchführung der Erfindung eine Halbleiterscheibe verwendet, die auf der Vorderseite mit aufgebrachten Bauelementestrukturen oder Teilstrukturen versehen ist.According to one another preferred embodiment will be carried out the invention uses a semiconductor wafer, which on the front with applied component structures or substructures provided is.

Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorzugsweise auch eine Halbleiterscheibe mit auf der Vorderseite aufgebrachten Bauelementestrukturen oder -Teilstrukturen, wobei einzelne Schichten oder Teile einzelner Schichten in hohen Ausbeuten durch CMP-Politur entfernt wurden, oder eine Halbleiterscheibe mit auf der Vorderseite aufgebrachten Bauelementestrukturen, die zur Erreichung der für die integrierten Bauelemente vorgegebenen Zieldicke auf der Rückseite geschliffen wurde.product the method of the invention therefore preferably also a semiconductor wafer with on the front applied component structures or substructures, wherein individual layers or parts of individual layers in high yields removed by CMP polishing, or a semiconductor wafer with on the front applied component structures, the Achievement of for the integrated components predetermined target thickness on the back was ground.

Zur Beschreibung der Erfindung und den anschließend aufgeführten Beispielen und dem Vergleichsbeispiel gehören Figuren, welche die Erfindung verdeutlichen, jedoch keinesfalls eingrenzenden Charakter besitzen. Gleichwirkende Merkmale tragen gleiche Bezugszahlen.to Description of the invention and the examples listed below and the comparative example belong Figures which illustrate the invention, but by no means own limiting character. Wear the same effect same reference numbers.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus zur erfindungsgemäßen topologischen Charakterisierung des elastischen Films einer Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben nach dem Magic-Mirror-Prinzip unter Zuhilfenahme einer Testscheibe, wie sie in Beispiel 1 zum Einsatz kommt. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the structure for the inventive topological characterization of the elastic film of a support device for semiconductor wafers according to the magic mirror principle with the aid of a test disk, as used in Example 1.

2 zeigt das Ergebnis der Magic-Mirror-Charakterisierung gemäß Beispiel 1 einer Trägervorrichtung, die im später be schriebenen Beispiel 2 zum Einsatz kommt und zu einem spezifikationsgerechten Ergebnis der CMP-Politur führt (Typ A – Ergebnis). 2 shows the result of the Magic Mirror characterization according to Example 1 of a carrier device, which is used in Example 2 be described later used and leads to a specification-compliant result of the CMP polishing (Type A - result).

3. zeigt das Ergebnis der Magic-Mirror-Charakterisierung gemäß Beispiel 1 einer Trägervorrichtung, die im später beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 zum Einsatz kommt und zu einem nicht-spezifikationsgerechten Ergebnis der CMP-Politur führt (Typ B – Ergebnis). 3 , shows the result of the Magic Mirror characterization according to Example 1 of a carrier device used in the later-described Comparative Example 1 and resulting in a non-specification-compliant result of CMP polishing (Type B result).

4 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der experimentellen Anordnung zur CMP-Politur der Vorderseite einer Halbleiterscheibe unter Verwendung einer gemäß Beispiel 1 topologisch charakterisierten Trägervorrichtung, wie sie in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 zum Einsatz kommt. 4 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the experimental arrangement for CMP polishing of the front side of a semiconductor wafer using a topologically characterized carrier device according to Example 1, as in Example 2 and Comparative Example 1 is used.

5 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der experimentellen Anordnung zum Oberflächenschleifen einer Vorderseite oder einer Rückseite einer Halbleiterscheibe unter Verwendung einer gemäß Beispiel 1 topologisch charakterisierten Trägervorrichtung. 5 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of the experimental arrangement for surface grinding of a front side or a back side of a semiconductor wafer using a topologically characterized carrier device according to Example 1.

Im Folgenden wird eine bevorzugten Ausführungsvariante der topologischen Charakterisierung des elastischen Films einer Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben und je eine bevorzugte Ausführungsvariante der Verwendung derartig charakterisierter Trägervorrichtungen für die CMP-Politur einer Vorderseite und das Oberflächenschleifen einer Vorderseite oder einer Rückseite einer Halbleiterscheibe unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.in the Below is a preferred embodiment of the topological Characterization of the elastic film of a semiconductor wafer carrier and each a preferred embodiment the use of such characterized carrier devices for CMP polishing a front side and the surface grinding a front or a back a semiconductor wafer with reference to the figures described in more detail.

Die in 1 dargestellte Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben enthält als ein wesentliches Element eine starre Trägerplatte 3 (in der englischen Fachsprache als "backing plate" bezeichnet), die im Prinzip aus jedem Material bestehen kann, das ausreichend formstabil und zur Einstellung der geforderten Ebenheit mit abtragenden Verfahren wie Läppen oder Schleifen bearbeitbar ist. Derartige Materialien sind beispielsweise Aluminium, Sinterkeramik oder Stahl. Aluminium und Sinterkeramik sind aufgrund ihrer geringen spezifischen Masse bevorzugt. Die Trägerplatte 3 besitzt eine Möglichkeit zum Ansaugen der Halbleiterscheibe mit Vakuum und/oder Abstoßen der Halbleiterscheibe mit Überdruck. Diese Möglichkeit kann beispielsweise durch Verwendung einer gasdurchlässigen Sinterkeramik als Trägerplattenmaterial realisiert werden. Sie kann jedoch auch gemäß der in 1 dargestellten, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform durch eine oder mehrere vertikale Bohrungen oder Kanäle 4 in symmetrischer oder unregelmäßiger Anordnung realisiert werden, wobei in diesem Falle einer gleichmäßiger Verteilung von 3 bis 50 Bohrungen über die Fläche der Trägerplatte 3 der Vorzug zu geben ist.In the 1 Semiconductor wafer carrier device includes a rigid support plate as an essential element 3 (In English jargon referred to as "backing plate"), which may in principle consist of any material that is sufficiently dimensionally stable and editable to adjust the required flatness with abrasive processes such as lapping or grinding. Such materials are for example aluminum, sintered ceramic or steel. Aluminum and sintered ceramics are preferred because of their low specific mass. The carrier plate 3 has a possibility of sucking the semiconductor wafer with vacuum and / or repelling the semiconductor wafer with overpressure. This possibility can be realized, for example, by using a gas-permeable sintered ceramic as a carrier plate material. However, it can also according to the in 1 represented, also preferred embodiment by one or more vertical holes or channels 4 be realized in a symmetrical or irregular arrangement, in which case a uniform distribution of 3 to 50 holes over the surface of the support plate 3 the preference is to give.

Mit der Trägerplatte 3 fest verbunden ist ein elastischer, vorzugsweise poröser Film 1, der bevorzugt mittels eines druckadhäsiven Klebers mit der Trägerplatte 3 fest verbunden ist. Ein bevorzugtes Material für den elastischen Film 1 ist Polyurethanschaum. Die Klebung kann unter Anwendung einer Kraft zwischen bevorzugt 1000 und 10000 N, besonders bevorzugt zwischen 4000 und 7000 N, gerechnet für eine Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 300 mm, erzeugt werden. Dieser Vorgang kann beispielsweise gemäß der in der US 5,769,696 beanspruchten Vorgehensweise bei Raumtemperatur erfolgen. Es sind jedoch auch leicht erhöhte Temperaturen beispielsweise von 25 °C bis 150 °C möglich; noch höhere Temperaturen sind nachteilig, da es unter derartigen Bedingungen zu einer lokalen Veränderung der Eigenschaften des elastischen Films beispielsweise hinsichtlich der Kompressibilität kommen kann. Im Falle der Verwendung einer gasdurchlässigen Sinterkeramik als Trägerplattenmaterial kann, falls dies auf Grund der Beschaffung des elastischen Films 1 erforderlich ist, der elastische Film mit einer oder bevorzugt mehrerer, besonders bevorzugt zwischen 10 und 200 Vakuum- beziehungsweise Überdrucköffnungen versehen werden, die bevorzugt gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Im Falle der Verwendung einer mit Kanälen 4 versehenen Trägerplatte 3 besitzt der elastische Film ebenfalls Bohrungen, die deckungsgleich mit den Kanälen 4 der Trägerplatte angebracht sind und beispielsweise durch Stanzen, Fräsen oder Laserschneiden sinnvoller Weise vor der Klebung eingebracht wurden.With the carrier plate 3 firmly connected is an elastic, preferably porous film 1 , preferably by means of a pressure-adhesive adhesive with the carrier plate 3 is firmly connected. A preferred material for the elastic film 1 is polyurethane foam. The bond can be produced using a force between preferably 1000 and 10000 N, particularly preferably between 4000 and 7000 N, calculated for a carrier device for semiconductor wafers with a diameter of 300 mm. This process can, for example, according to the in the US 5,769,696 claimed procedure at room temperature. However, it is also possible slightly elevated temperatures, for example from 25 ° C to 150 ° C; even higher temperatures are disadvantageous since, under such conditions, a local change in the properties of the elastic film, for example in terms of compressibility, can occur. In the case of using a gas-permeable sintered ceramic as a base plate material, if so due to the provision of the elastic film 1 is required, the elastic film having one or preferably more, more preferably between 10 and 200 vacuum or overpressure openings are provided, which are preferably arranged evenly distributed. In case of using one with channels 4 provided carrier plate 3 The elastic film also has holes that are congruent with the channels 4 the support plate are mounted and were introduced, for example, by punching, milling or laser cutting usefully before the gluing.

Die in 1 dargestellte Trägervorrichtung verfügt ebenfalls über einen seitlichen Rückhaltering ("retainer ring") 2, der zur seitlichen Sicherung einer aufgebrachten Halbleiterscheibe beispielsweise während der CMP-Politur wertvolle Dienste leisten kann, jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht zwingend vorgeschrieben ist. Auch Trägervorrichtungen ohne seitlichen Rückhaltering 2 ermöglichen die Ausführung der Erfindung, insbesondere beim Einsatz derartiger Trägervorrichtungen für das Schleifen von Halbleiterscheiben. Der seitliche Rückhaltering 2 kann entweder auf dem elastischen Film beispielsweise durch Klebung oder an der Trägerplatte 3 unbeweglich ("fixed retainer ring") oder beweglich ("floating retainer ring") befestigt sein. Der seitliche Rückhaltering 2 besteht bevorzugt aus einem Material, das beispielsweise bei einer CMP-Politur einer Halbleiterscheibe genügend formstabil ist, ohne jedoch das für die Politur verwendete Poliertuch zu verändern oder gar zu beschädigen. Ein bevorzugtes Ringmaterial ist glasfaserverstärkter Duroplast. Bei Anwendung einer derartigen Trägervorrichtung für die CMP-Politur von Halbleiterscheiben sollte die Dicke des seitlichen Rückhalteringes 2 so bemessen sein, dass die auf die Trägervorrichtung aufgebrachte Halbleiterscheibe geringfügig, beispielsweise 50 μm bis 300 μm, über den Ring hinausragt. Im Handel sind geeignete elastische Filme mit bereits aufgeklebtem Rückhaltering erhältlich.In the 1 also shown carrier device has a lateral retainer ring ("retainer ring") 2 which can provide valuable services for the lateral securing of a deposited semiconductor wafer, for example during the CMP polishing, but is not mandatory for the execution of the invention. Also carrier devices without side retaining ring 2 allow the implementation of the invention, in particular when using such carrier devices for the grinding of semiconductor wafers. The lateral retaining ring 2 can either on the elastic film, for example by gluing or on the support plate 3 immovable ("fixed retainer ring") or movable ("floating retainer ring") be attached. The lateral retaining ring 2 is preferably made of a material that is sufficiently dimensionally stable, for example, in a CMP polishing a semiconductor wafer, but without changing the polishing cloth used for polishing or even damage. A preferred ring material is glass fiber reinforced thermoset. When using such a carrier device for the CMP polishing of semiconductor wafers, the thickness of the lateral retaining ring should 2 be sized so that the applied to the carrier wafer semiconductor plate slightly, for example, 50 microns to 300 microns, protrudes beyond the ring. Commercially suitable elastic films with already adhered retaining ring are available.

Auf diese im Wesentlichen aus 1, 2 und 3 bestehende Trägervorrichtung wird eine Testscheibe T aufgebracht und durch Anlegen von Vakuum fixiert. Diese Testscheibe T besitzt vorteilhafter Weise dieselben Abmessungen wie die zu polierende oder zu schleifende Halbleiterscheibe, insbesondere zwecks vollflächiger topologischer Charakterisierung der Oberfläche des elastischen Films 1 denselben Durchmesser wie der – gegebenenfalls durch einen Haltering 2 begrenzte – elastische Film. An die Testscheibe T sind die Forderungen (a) hohe Planparallelität und (b) topologisch sehr eben polierte Vorderseite gestellt, um die indirekte topologische Charakterisierung der Oberfläche des elastischen Films 1 nicht durch Unregelmäßigkeiten in der Topologie der Testscheibe T negativ zu beeinträchtigen. Im Rahmen der Erfindung geeignete Testscheiben T sind Scheiben beispielsweise aus halbleitendem Material wie Silicium oder aus nichtleitendem Material wie Quarzglas, die beispielsweise nach dem in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 05 737 .0 beanspruchten Verfahren doppelseitig poliert wurden.On this essentially consisting of 1, 2 and 3 carrier device, a test disk T is applied and fixed by applying vacuum. This test disk T advantageously has the same dimensions as the semiconductor wafer to be polished or ground, in particular for the purpose of full-surface topological characterization of the surface of the elastic film 1 the same diameter as the - optionally by a retaining ring 2 limited - elastic film. The requirements of the test disk T are (a) high plane parallelism and (b) topologically very evenly polished front side in order to determine the indirect topological characterization of the surface of the elastic film 1 not negatively affected by irregularities in the topology of the test disc T. In the context of the invention suitable test discs T are discs, for example, from semiconducting material such as silicon or non-conductive material such as quartz glass, for example, after the in the German patent application with the file reference DE 199 05 737 .0 claimed processes were polished on both sides.

Um die Möglichkeit des Anlegens von Vakuum an die aus 1, 2 und 3 bestehende Trägervorrichtung zwecks Fixierung der Testscheibe T zu schaffen, ist eine Hilfsplatte 6 vorgesehen, die über mindestens einen Vakuumkanal 7 mit Anschluss 8 an ein Vakuumsystem, beispielsweise eine Vakuumpumpe – die in 1 nicht dargestellt ist – verfügt, wobei die Hilfsplatte in etwa denselben Durchmesser wie die Trägerplatte 3 besitzt und mit dieser über einen umlaufenden, durchgehenden Dichtring 5 verbunden werden kann. Die Hilfsplatte 6 kann aus jedem handelsüblichen Material bestehen, das einerseits hinreichend leicht bearbeitbar ist, sich andererseits durch das Anlegen von Vakuum jedoch nicht nennenswert verformt. Ein Beispiel für eine zur Herstellung der Hilfsplatte 6 geeignetes Material ist Polyvinylchlorid (PVC). Geeignete Dichtungsringe 5 sind O-Ringe und Flachdichtungen, die in verschiedenen, allesamt bevorzugten Materialien am Markt erhältlich sind. An das beschriebene System wird zur Durchführung der erfindungsgemäßen topologischen Charakterisierung der Oberfläche des elastischen Films 1 ein Vakuum von bevorzugt 0,05 bis 0,95 bar Unterdruck (0,95 bis 0,05 bar Absolutdruck) und von besonders bevorzugt 0,20 bis 0,90 bar Unterdruck (0,80 bis 0,10 bar Absolutdruck) angelegt. In diesem Druckbereich spiegelt die Topologie der Vorderseite der Testscheibe T die Topologie des elastischen Films 1 optimal wider.To the possibility of applying vacuum to the out 1 . 2 and 3 existing support device for the purpose of fixing the test disk T to create, is an auxiliary plate 6 provided by at least one vacuum channel 7 with connection 8th to a vacuum system, for example a vacuum pump - the in 1 is not shown - has, wherein the auxiliary plate in about the same diameter as the carrier plate 3 has and with this over a circumferential, continuous sealing ring 5 can be connected. The auxiliary plate 6 can be made of any commercially available material, on the one hand sufficiently easy to work, on the other hand, by the application of vacuum but not significantly deformed. An example of one for making the auxiliary plate 6 suitable material is polyvinyl chloride (PVC). Suitable sealing rings 5 O-rings and flat gaskets are available in various, all-preferred materials on the market. The system described is used to carry out the topological characterization according to the invention of the surface of the elastic film 1 a vacuum of preferably 0.05 to 0.95 bar vacuum (0.95 to 0.05 bar absolute pressure) and more preferably 0.20 to 0.90 bar vacuum (0.80 to 0.10 bar absolute pressure) applied. In this print area, the topology of the front of the test disk T reflects the topology of the elastic film 1 optimally reflected.

Die Topologie der Vorderseite der Testscheibe T kann nun durch verschiedene, dem Fachmann geläufige Verfahren charakterisiert werden, die auf der Reflexion eines parallelen Lichtbündels durch eine glatte Oberfläche basieren und allesamt bevorzugt sind. So kann die Topologie der Vorderseite der Testscheibe T mittels Laserstrahlen, beispielsweise nach dem Interferometerverfahren im Reflexionsmodus, charakterisiert werden. Es kann jedoch auch das in 1 dargestellte sogenannte Magic-Mirror-Prinzip angewandt werden, das zur topologischen Charakterisierung fertig prozessierter Halbleiterscheiben in der betrieblichen Praxis vielfach im Einsatz ist. Dazu kommt eine Lichtquelle 9 zum Einsatz, die weißes Licht emittiert, welches durch einen Kollimator 10 in ein primäres paralleles Lichtbündel 11 überführt wird. Dieses primäre parallele Lichtbündel 11 trifft in einem apparativ bedingten schrägen Winkel auf die Vorderseite der Testscheibe T auf und wird reflektiert. Eine Kameraoptik 13 analysiert das reflektierte Lichtbündel 12, wobei Störungen der idealen Topologie zu einer Abweichung des reflektierten Lichtbündels 12 von der Parallelität führen und an der dieser Stelle eines Magic-Mirror-Abbildes eine Änderung der Lichtstärke bewirken. Die Anwendung des Interferometerverfahrens und des Magic-Mirror-Verfahrens ist im Rahmen der Erfindung gleichermaßen bevorzugt.The topology of the front side of the test disk T can now be characterized by various methods known to the person skilled in the art, which are based on the reflection of a parallel light bundle by a smooth surface and are all preferred. Thus, the topology of the front side of the test disk T can be characterized by means of laser beams, for example according to the interferometer method in reflection mode. However, it can also do that in 1 represented so-called magic mirror principle are used, which is often used for the topological characterization of finished processed semiconductor wafers in business practice. For this purpose, a light source 9 is used, which emits white light, which by a collimator 10 into a primary parallel light beam 11 is transferred. This primary parallel bundle of light 11 meets the front of the test disk T in an apparatus-related oblique angle and is reflected. A camera optics 13 analyzes the reflected light beam 12 , where interference of the ideal topology to a deviation of the reflected light beam 12 lead from the parallelism and at this point of a Magic Mirror image cause a change in the light intensity. The application of the interferometer method and the magic mirror method is equally preferred in the context of the invention.

Als Ergebnis dieses Charakterisierungsverfahrens wird eine topologische Abbildung der Oberfläche der Testscheibe T entweder in elektronischer oder in gedruckter Form erhalten, wobei Abweichungen von der idealen, störungsfreien Oberfläche in der Regel durch Grauschattierungen gekennzeichnet sind. Dieses Abbild lässt Rückschlüsse auf die topologische Qualität des elastischen Films 1 zu. In 2 und 3 sind zwei Beispiele für derartige Charakterisierungsergebnisse von Trägervorrichtungen abgebildet. 2 zeigt eine Magic-Mirror-Abbildung vom Ergebnis-Typ A der Vorderseite der Testscheibe T auf einer Trägervorrichtung, die keine Abweichung von der idealen Oberflächentopologie aufweist. Bei einem solchen Ergebnis ist die untersuchte Trägervorrichtung im Sinne der Erfindung als geeignet zu betrachten, da bei Durchführung des nachfolgend noch näher beschriebenen CMP-Polierverfahrens oder des nachfolgend noch näher beschriebenen Schleifverfahrens ein sehr gleichmäßiger Polier- oder Schleifabtrag und damit ein Polier- oder Schleifergebnis von hoher Qualität zu erwarten ist. 3 zeigt eine Magic-Mirror-Abbildung vom Ergebnis-Typ B der Vorderseite der Testscheibe T auf einer Trägervorrichtung, die eine Abweichung von der idealen Oberflächentopologie in Form einer halbmondförmigen Zentrumsdelle aufweist; eine solche Trägervorrichtung ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen CMP-Polierverfahrens oder des erfindungsgemäßen Schleifverfahrens nicht geeignet, da durch eine Verformung der Halbleiterscheibe während der Politur oder während des Schleifprozesses ein zu niedriger Materialabtrag in diesem Bereich der zu bearbeitenden Halbleiterscheibe zu erwarten ist. Sinngemäß führt die Verwendung von Trägervorrichtungen mit durch das erfindungsmäße Charakterisierungsverfahren feststellbaren topologischen Erhebungen zu erhöhten, ebenfalls nicht gewünschten Polier- oder Schleifabträgen in den betroffenen Bereichen.As a result of this characterization process, a topological image of the surface of the test disk T is obtained either in electronic or in printed form, with deviations from the ideal, trouble-free surface usually characterized by shades of gray. This image allows conclusions about the topological quality of the elastic film 1 to. In 2 and 3 Two examples of such characterization results of carrier devices are shown. 2 shows a magic-mirror image of the result type A of the front of the test disk T on a carrier device having no deviation from the ideal surface topology. In such a result, the examined support device in the context of the invention is considered to be suitable because when performing the CMP polishing method described in more detail below or the grinding method described in more detail below a very uniform polishing or Schleifabtrag and thus a polishing or grinding result of high quality is expected. 3 shows a magic-mirror image of the result type B of the front side of the test disk T on a carrier device, which has a deviation from the ideal surface topology in the form of a crescent-shaped center dents; Such a carrier device is not suitable for carrying out the CMP polishing method according to the invention or the grinding method according to the invention, since too little material removal in this region of the semiconductor wafer to be processed is to be expected due to a deformation of the semiconductor wafer during the polishing or during the grinding process. Analogously, the use of carrier devices with topographic elevations ascertainable by the characterization method according to the invention leads to increased, likewise undesirable polishing or grinding abrasions in the affected areas.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Einsatzes einer erfindungsgemäß topologisch charakterisierten und anhand des Ergebnisses der Charakterisierung als geeignet ausgewählten Trägervorrichtung für die CMP-Politur von Halbleiterscheiben. Dazu ist die aus Trägerplatte 3 und elastischem Film 1 – beide mit deckungsgleich angebrachten Bohrungen 4 versehen – sowie seitlichem Rückhaltering 2 aufgebaute Trägervorrichtung in Abstimmung mit der eingesetzten Polieranlage in vertikal umgekehrter Anordnung dargestellt. Die Testscheibe T wurde durch die zu polierende Halbleiterscheibe H ersetzt. An der Rückseite der Trägerplatte 3 ist nun eine Basisplatte ("base plate") 14 mit sehr ebener, vorzugsweise geschliffener oder geläppter Oberfläche befestigt, welche den Kontakt der Trägervorrichtung mit der Bewegungseinheit der Polieranlage über eine Halterung und Rotationsvorrichtung 16 herstellt. Die Basisplatte 14 wird mit der Trägerplatte 3 bevorzugt fest verschraubt, wobei das Einbringen einer dünnen Zwischenschicht zur Abdichtung und zum Ebenheitsausgleich, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE), sinnvoll sein kann. Die Basisplatte 14 besteht aus Gewichtsgründen in der Regel aus einem keramischen Material, beispielsweise einer Sinterkeramik, und verfügt ebenfalls über ein Kanalsystem 4 zum Anschluss 15 an ein Vakuum- oder Überdrucksystem – das in 4 nicht dargestellt ist -, wobei Vakuum zur Aufnahme und Fixierung der Halbleiterscheibe und Überdruck, beispielsweise durch Beaufschlagung mit Reinstluft oder Reinststickstoff, zum Lösen der Halbleiterscheibe nach Beendigung der Politur eingesetzt werden kann. Die nach unten gerichtete Vorderseite der Halbleiterscheibe H wird durch Rotation der Trägervorrichtung, in der Regel um ihre Zentrumsachse, auf einem Poliertuch 17 poliert, das mit einem starren, massiven, beispielsweise durch Schleifen oder Läppen sehr eben gearbeiteten Polierteller 18 zum Beispiel durch eine druckadhäsive Klebung fest verbunden ist. 4 shows a schematic representation of the use of a topologically characterized according to the invention and according to the result of the characterization as suitable selected carrier device for the CMP polishing of semiconductor wafers. This is the carrier plate 3 and elastic Movie 1 - Both with congruent mounted holes 4 provided - as well as lateral retaining ring 2 constructed carrier device in coordination with the polishing system used in a vertically inverted arrangement. The test disk T was replaced by the semiconductor wafer H to be polished. At the back of the carrier plate 3 is now a baseplate 14 fastened with a very flat, preferably ground or lapped surface, which the contact of the support device with the moving unit of the polishing system via a holder and rotating device 16 manufactures. The base plate 14 is with the carrier plate 3 preferably firmly screwed, wherein the introduction of a thin intermediate layer for sealing and for leveling compensation, for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE), may be useful. The base plate 14 For weight reasons, it usually consists of a ceramic material, for example a sintered ceramic, and also has a channel system 4 to the connection 15 to a vacuum or overpressure system - that in 4 not shown -, wherein vacuum for receiving and fixing the semiconductor wafer and overpressure, for example by exposure to pure air or pure nitrogen, for releasing the semiconductor wafer can be used after completion of polishing. The downward-facing front side of the semiconductor wafer H is rotated by rotation of the carrier device, typically about its center axis, on a polishing cloth 17 polished, with a rigid, solid, for example, by grinding or lapping very evenly worked polishing plate 18 For example, by a pressure-adhesive bond is firmly connected.

Der mit dem Poliertuch 17 bedeckte Polierteller 18 besitzt einen größeren Durchmesser als die zu polierende Halbleiterscheibe H und kann sich während der Politur ebenfalls drehen, obwohl dies im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist. Zum Einstellen der Abtragsraten während der Politur und zur Verbesserung der Abtragshomogenität kann es sinnvoll sein, das Poliertuch 17, beispielsweise durch das Einbringen von quadratisch oder kreisförmig regelmäßig angeordneten Kanälen, mit einer Texturierung zu versehen, wie es in den Anmeldungen US 5,842,910 und US 5,921,855 beschrieben ist.The one with the polishing cloth 17 covered polishing plates 18 has a larger diameter than the wafer to be polished H and can also rotate during polishing, although this is not mandatory in the context of the invention. To set the removal rates during polishing and to improve the removal homogeneity, it may be useful to the polishing cloth 17 For example, by the introduction of square or circular regularly arranged channels to be provided with a texturing, as in the applications US 5,842,910 and US 5,921,855 is described.

Bei der CMP-Politur einer Vorderseite einer Halbleiterscheibe zur Bereitstellung einer schleierfreien Vorderseite wird vorzugsweise mit einem weichen Poliertuch unter Zuhilfenahme eines alkalischen Poliermittels auf SiO2-Basis mit einem Feststoffgehalt von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12 poliert. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, nacheinander zwei verschiedene Poliermittel zuzuführen, wobei das erste Poliermittel in einer Konzentration zwischen bevorzugt 1 und 5 Gew.-% SiO2 eingesetzt wird und vorwiegend einen Abtrag an Halbleitermaterial erzeugt und das zweite Poliermittel in einer Konzentration zwischen bevorzugt 0,1 und 2 Gew.-% SiO2 eingesetzt wird und vorwiegend eine Glättung der Oberfläche bewirkt. Zum Erhalt der in den vorangegangenen Prozessschritten, beispielsweise einer Doppelseitenpolitur, erzielten sehr niedrigen lokalen Geometriewerte sollte der Materialabtrag von jeder Scheibe dabei relativ niedrig sein und insgesamt beispielsweise zwischen 0,1 und 1 μm liegen. Hierdurch wird gewährleistet, dass Halbleiterscheiben, die vor der Durchführung einer derartigen Oberflächenpolitur den Anforderungen an Halbleiterscheiben für Bauelemente beispielsweise der 0,13-μm-Technologiegeneration (lokales Ebenheitsmaß SFQRmax gleich oder kleiner 0,13 μm) genügen, diese Anforderung auch nach der Oberflächenpolitur noch erfüllen. In bestimmten Fällen kann bei Durchführung der Oberflächenpolitur jedoch ein Materialabtrag von bis zu 5 μm gewünscht sein.In CMP polishing of a front side of a semiconductor wafer to provide a fog-free front surface, it is preferable to use a soft polishing cloth with the aid of an SiO 2 -based alkaline polishing agent having a solid content of 0.1 to 5% by weight and a pH of 9 polished to 12 However, it is also possible to supply one after the other two different polishing agents, wherein the first polishing agent is used in a concentration between preferably 1 and 5 wt .-% SiO 2 and predominantly produces a removal of semiconductor material and the second polishing agent in a concentration between preferably 0 , 1 and 2 wt .-% SiO 2 is used and mainly causes a smoothing of the surface. In order to obtain the very low local geometry values achieved in the preceding process steps, for example a double-side polishing, the removal of material from each disk should be relatively low and, for example, should be between 0.1 and 1 μm in total. This ensures that semiconductor wafers, which satisfy the requirements for semiconductor wafers for components, for example, the 0.13-micron technology generation (local flatness SFQR max equal to or less than 0.13 microns) before performing such a surface polish, this requirement even after the surface polish still fulfill. In certain cases, however, a material removal of up to 5 μm may be desired when carrying out the surface polishing.

Zur Durchführung der CMP-Politur als einseitige Abtragspolitur beispielsweise von Halbleiterscheiben mit geätzter Oberfläche kommt bei ansonsten gleicher Vorgehensweise wie bei der Oberflächenpolitur ein härteres Poliertuch zum Einsatz, wobei in Analogie mit dem Stand der Technik Materialabträge zwischen 5 μm und 50 μm üblich sind. In der Regel schließt sich ein Oberflächen-Polierschritt gemäß der oben beschriebenen Vorgehensweise an. Nach allen Polierschritten werden die Halbleiterscheiben nach dem Stand der Technik gereinigt und getrocknet. Die Reinigung kann entweder als Batchverfahren unter gleichzeitiger Reinigung einer Vielzahl von Scheiben in Bädern oder mit Sprühverfahren oder auch als Einzelscheibenprozess ausgeführt werden. Zur fleckenfreien Trocknung sind am Markt Geräte erhältlich, die beispielsweise nach dem Schleudertrocknungs-, Heißwasser-, Marangoni- oder HF/Ozon-Prinzip arbeiten und alle gleichermaßen bevorzugt sind.to execution the CMP polishing as a one-sided removal polish, for example from Semiconductor wafers with etched surface comes with otherwise the same procedure as with the surface polish a harder one Polishing cloth for use, being in analogy with the prior art material removals between 5 μm and 50 microns are common. Usually closes a surface polishing step according to the above described procedure. After all polishing steps will be the semiconductor wafers cleaned and dried according to the prior art. The purification can be carried out either as a batch process under simultaneous Cleaning a large number of slices in baths or by spraying or be executed as a single-disc process. To the spotless Drying are on the market devices available, For example, after the spin drying, hot water, Marangoni or HF / ozone principle work and all equally preferred are.

5 zeigt eine schematische Darstellung des Einsatzes einer erfindungsgemäß topologisch charakterisierten und anhand des Ergebnisses der Charakterisierung als geeignet ausgewählten Trägervorrichtung, bestehend aus einer Trägerplatte 3 mit einem elastischen Film 1, für das Oberflächenschleifen von Halbleiterscheiben. In diesem Fall ist der Einsatz einer seitlichen Halterung für die Halbleiterscheibe H in der Regel verzichtbar. Bei dieser Anordnung weist die zu schleifende Vorderseite der durch Vakuum fixierten Halbleiterscheibe H nach oben. Wie bei der CMP-Politur kommt eine geeignet geformte Basisplatte 19 zum Einsatz, die ebenfalls über ein Kanalsystem 4 mit Vakuumanschluss 8 verfügt und mit der Trägerplatte 3 beispielsweise durch Schrauben fest verbunden ist. Bei diesem Verfahren kommt bevorzugt eine Schleifscheibe, die in der Fachwelt als Tellerschleifscheibe oder Topfscheibe bezeichnet wird, zum Einsatz, die aus einer Halterungsplatte 20 mit einem ringförmigen Schleifkörper 22 und einer Drehachse 21 besteht und der Halbleiterscheibe H in Vorschubrichtung 23 horizontal oder gemäß der in der EP 580 162 A1 bevorzugten Vorgehensweise unter einem kleinen, aufbaubedingten Winkel zugestellt wird. Durch gleichzeitiges Drehen von Trägervorrichtung und Schleifscheibe jeweils um ihre Zentrumsachse unter Vorschub der Schleifscheibe in Richtung des Zentrums der Halbleiterscheibe wird die gesamte Vorderseite oder Rückseite der Halbleiterscheibe H derart geschliffen, dass eine äußerst planare Oberfläche resultiert. 5 shows a schematic representation of the use of a topologically characterized according to the invention and on the basis of the result of the characterization as suitably selected support device consisting of a support plate 3 with an elastic film 1 , for the surface grinding of semiconductor wafers. In this case, the use of a lateral support for the semiconductor wafer H is usually dispensable. In this arrangement, the front side to be ground of the vacuum-fixed semiconductor wafer H faces upward. As with the CMP polish comes a suitably shaped base plate 19 used, which also has a channel system 4 with vacuum connection 8th features and with the support plate 3 is firmly connected for example by screws. In this method, a grinding wheel, which is referred to in the art as a disk grinding wheel or cup wheel, is preferably used, which consists of a mounting plate 20 with an annular grinding wheel 22 and a rotation axis 21 and the semiconductor wafer H in the feed direction 23 horizontal or according to the in the EP 580 162 A1 preferred approach is delivered under a small, construction-related angle. By simultaneously rotating the carrier device and the grinding wheel each about its center axis while advancing the grinding wheel in the direction of the center of the semiconductor wafer, the entire front or rear side of the semiconductor wafer H is ground so that an extremely planar surface results.

Für den Schleifprozess werden in einer bevorzugten Ausführungsform Schleifscheiben eingesetzt, die aus Metall- oder Kunstharz-gebundenen Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrössenbereich 30–50 μm) bis 1000 Mesh (Korngrößenbereich 8–15 μm) bestehen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zunächst eine Schleifscheibe der Körnung 400 Mesh bis 1000 Mesh und anschließend eine Schleifscheibe der Körnung 1500 Mesh (Korngrößenbereich 5–10 μm) bis 2500 Mesh (Korngrößenbereich 3–5 μm) eingesetzt. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifprozesses ist das sequenzielle Oberflächenschleifen der Vorder- und -rückseite der Halbleiterscheibe, wobei zunächst die Vorderseite geschliffen, die Halbleiterscheibe gewendet und anschließend die Rückseite geschliffen wird. Dabei ist es möglich, nacheinander beide Scheibenseiten unter Einsatz des in 5 gezeigten Aufbaus zu schleifen oder zunächst eine Seite der Halbleiterscheibe, beispielsweise die Rückseite, nach diesem Verfahren zu schleifen und beim anschließenden Schleifen der anderen Scheibenseite, beispielsweise der Vorderseite, bei ansonsten gleicher Vorgehensweise auf die Verwendung des elastischen Films 1 zu verzichten. Beide Ausführungsformen sind im Rahmen der Erfindung gleichermaßen bevorzugt. Vor, während und nach dem erfindungsgemäßen Schleifschritt kann die Durchführung von Reinigungs- und Trocknungsschritten nach dem Stand der Technik sinnvoll sein.For the grinding process grinding wheels are used in a preferred embodiment, the metal or resin-bonded diamond grains 400 Mesh (grain size range 30-50 microns) to 1000 mesh (grain size range 8-15 microns) exist. In a further preferred embodiment, first a grinding wheel of the grain size 400 Mesh up to 1000 mesh and then a grit wheel of grit 1500 Mesh (particle size range 5-10 microns) to 2500 mesh (particle size range 3-5 microns) used. A particularly preferred embodiment of the grinding process according to the invention is the sequential surface grinding of the front and rear sides of the semiconductor wafer, wherein first the front side is ground, the semiconductor wafer is turned and then the back side is ground. It is possible, successively both sides of the disc using the in 5 to grind or first one side of the semiconductor wafer, for example, the back to grind after this process and the subsequent grinding of the other side of the disc, for example, the front, with otherwise the same procedure on the use of the elastic film 1 to renounce. Both embodiments are equally preferred within the scope of the invention. Before, during and after the grinding step according to the invention, it may be useful to carry out cleaning and drying steps according to the prior art.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von scheibenförmigen Körpern, die aus einem Material wie zum Beispiel Isolatormaterial wie Quarzglas, oder einem halbleitenden Material wie Silicium, Silicium/Germanium oder Galliumarsenid bestehen. Für eine Weiterverwendung derartiger Scheiben zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen oder bei einer Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren im Rahmen der Bauelementefertigung ist es sinnvoll, als Scheibenmaterial ein halbleitendes Material zu wählen. Silicium ist als halbleitendes Material besonders bevorzugt. Das Verfahren eignet sich insbesondere als Teilschritt zur Herstellung einkristalliner Siliciumscheiben mit Durchmessern von insbesondere 200 mm, 300 mm, 400 mm und 450 mm und Dicken von bevorzugt von 400 μm bis 1200 μm sowie als Teilschritt zur Herstellung von integrierten Bauelementen auf solchen Siliciumscheiben.The inventive method is particularly suitable for the production of disc-shaped bodies, the from a material such as insulator material such as quartz glass, or a semiconducting material such as silicon, silicon / germanium or gallium arsenide. For a further use of such discs for the production of semiconductor devices or in an application of the method according to the invention in the context of component manufacturing it makes sense, as a disc material a semiconducting material to choose. Silicon is particularly preferred as the semiconductive material. The Method is particularly suitable as a sub-step for the production single crystal silicon wafers with diameters of particular 200 mm, 300 mm, 400 mm and 450 mm and thicknesses of preferably from 400 .mu.m to 1200 .mu.m and as Sub-step for the production of integrated components on such Silicon wafers.

Die Prozessausbeuten liegen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen CMP-Polierverfahrens und des erfindungsgemäßen Oberflächen-Schleifverfahrens deutlich höher als vergleichbare Ausbeuten bei der Durchführung entsprechender Prozesse nach dem Stand der Technik. Der Grund liegt darin, dass durch die erfindungsgemäße Charakterisierung der Topologie des elastischen Films der eingesetzten Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben eine Vorauswahl an für die Prozesse geeigneten Trägervorrichtungen getroffen werden kann, die zu einem spezifikationsgerechten Polier- oder Schleifergebnis führt. Alle übrigen Trägervorrichtungen werden verworfen oder überarbeitet und erneut erfindungsgemäß charakterisiert. Ausfälle einer Vielzahl von Halbleiterscheiben oder mehrerer strukturierter Halbleiterscheiben von teilweise an dieser Stelle der Prozesskette be reits sehr hohem Wert durch ungleichmäßigen Polier- oder Schleifabtrag können durch die Erfindung weitgehend vermieden werden. Die Erfindung hat sich als optimaler Beitrag zur Senkung der Herstellkosten von integrierten Halbleiter-Bauelementen erwiesen.The Process yields lie in carrying out the CMP polishing process according to the invention and the surface grinding method of the invention significantly higher as comparable yields in the implementation of appropriate processes According to the state of the art. The reason is that through the Inventive characterization the topology of the elastic film of the carrier device used for semiconductor wafers a preselection to for the processes suitable carrier devices can be made to a specification-compliant polishing or Results in grinding results. The rest carrier devices are discarded or revised and again characterized according to the invention. losses a variety of semiconductor wafers or more structured Semiconductors of partially at this point of the process chain Be very high value due to uneven polishing or Schleifabtrag can by the invention can be largely avoided. The invention has become as an optimal contribution to reducing the manufacturing costs of integrated semiconductor devices proved.

Nachfolgende Beispiele verdeutlichen neben einem Vergleichsbeispiel bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, ohne jedoch eine Einschränkung zu beinhalten.subsequent Examples illustrate preferred in addition to a comparative example embodiments of the invention without, however, including a limitation.

Beispiel 1example 1

Für dieses Beispiel standen mehrere Trägervorrichtungen zur chemomechanischen Oberflächenpolitur von 300-mm-Scheiben, passend zu einer Polieranlage zur Verfügung. Jede der Trägervorrichtungen war identisch aufgebaut aus einer mit einem elastischen Film zu beklebenden Trägerplatte aus Aluminium und einer Basisplatte aus Sinterkeramik, die vor dem Poliervorgang mit der Trägerplatte fest verschraubt wird, wobei eine dünne Zwischenschicht aus PTFE für die notwendige Dichtigkeit sorgt. Die Trägerplatten aus Aluminium verfügten über jeweils 13 unregelmäßig angeordnete Bohrungen. Außerdem standen Filme des Durchmessers 340 mm aus elastischem, porösem Polyurethan und einer auf der Rückseite aufgebrachten druckadhäsiven Klebeschicht (PSA-Kleber) zur Verfügung, die ein eingestanztes Lochmuster deckungsgleich zu dem der Trägerplatte aufwiesen und über einen 19,5 mm breiten, aufgeklebten seitlichen Halterungsring aus glasfaserverstärktem Duroplast mit einer Dicke von 550 μm verfügten. Derartig vorgefertigte Filme werden vom Hersteller angeboten. In einer Pressvorrichtung wurden mehrere der elastischen Filme nach Entfernen der Schutzfolie für die Klebeschicht auf jeweils eine Trägerplatte, die von der Basisplatte zuvor getrennt worden war, durch Anwendung einer gleichmäßig verteilten Kraft von 5900 N bei Raumtemperatur aufgepresst.For this example, several support devices were available for chemomechanical surface polishing of 300 mm wafers to match a polishing system. Each of the support devices was constructed identically from an aluminum support plate to be bonded with an elastic film and a sintered ceramic base plate which is firmly screwed to the support plate prior to the polishing process, with a thin intermediate layer of PTFE providing the necessary tightness. The aluminum support plates each had 13 irregularly arranged holes. In addition, 340 mm diameter films of resilient, porous polyurethane and a pressure-adhesive adhesive layer (PSA adhesive) applied on the back had a stamped hole pattern congruent to that of the backing plate and a 19.5 mm wide glued-on lateral retaining ring made of fiberglass-reinforced duroplast with a thickness of 550 microns. Such prefabricated films are offered by the manufacturer. In a pressing device, after removing the protective film for the adhesive layer, a plurality of the elastic films were respectively set on a support plate previously set from the base plate was pressed by applying a uniformly distributed force of 5900 N at room temperature.

Jede der Trägerplatten mit aufgeklebtem elastischem Film und seitlichem Rückhaltering wurde wie folgt charakterisiert: Zunächst wurde eine Testscheibe mit hoher Planparallelität und einer hohen topologischen Ebenheit ausgewählt. Diese Testscheibe war eine doppelseitenpolierte Siliciumscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 775 μm und wies keine in Magic-Mirror-Untersuchungen sichtbaren Abweichungen von der idealen Oberflächentopologie auf. Außerdem wurde eine Aufnahmevorrichtung für die nicht mit dem elastischen Film beklebte Rückseite der Trägerplatte konstruiert, die aus PVC bestand, über Bohrungen sowie einen Anschluss an eine Vakuumeinrichtung besaß und mit der Trägerplatte über einen Dichtungsring luftdicht zu verbinden war. Es lag ein Aggregat mit (von oben nach unten) folgenden Schichten vor: Testscheibe – elastischer Film mit seitlichem Rückhaltering – Trägerplatte – Dichtungsring – PVC-Platte mit Vakuumanschluss. Durch Anlegen eines Vakuums von 0,8 bar (Absolutdruck: 0,2 bar) wurde die Testscheibe auf dem elastischen Film fixiert und spiegelte gleichzeitig durch Verformung die topologische Oberfläche des Films wieder. Das beschriebene Aggregat wurde auf einem handelsüblichen Magic-Mirror-Messplatz befestigt und derart charakterisiert, dass die Vorderseite der Testscheibe mit parallel kollimiertem weißem Licht beleuchtet wurde; wobei eine entsprechend positionierte Kameraoptik die reflektierte Strahlung registrierte. Auf diese Weise wurden topologische Abweichungen von der idealen Vorderseite der Testscheibe auf einem Ausdruck abgebildet. Bei derartiger Charakterisierung mehrerer Trägervorrichtungen wurde gefunden, dass einige der elastischen Filme frei von topologischen Abweichungen von der idealen Oberfläche waren und ein Charkterisierungsergebnis vom Typ A lieferten, während andere eine halbmondförmige Delle im Zentrum oder topologische Abweichungen in Gestalt von Dellen oder Erhebungen im Bereich der Fläche oder im Bereich des Randes aufwiesen (Typ B-Ergebnis).each the carrier plates with glued elastic film and side retaining ring was characterized as follows: First, a test disk with high plane parallelism and a high topological flatness. This test disk was a double-sided polished silicon wafer with a diameter of 300 mm and a thickness of 775 microns and did not exhibit in Magic Mirror studies visible deviations from the ideal surface topology. It was also a receiving device for the not back with the elastic film glued back of the support plate constructed of PVC, via holes and a connection possessed a vacuum device and with the carrier plate over a Seal was airtight to connect. There was an aggregate with (of top down) the following layers: test disc - elastic Film with side retaining ring - backing plate - sealing ring - PVC plate with vacuum connection. By applying a vacuum of 0.8 bar (absolute pressure: 0.2 bar), the test disk was fixed on the elastic film and simultaneously mirrored by deformation the topological surface of the Movies again. The aggregate described was on a commercial Magic Mirror measuring station attached and characterized in such a way that the front of the test disk with parallel collimated white light was lit; with a correspondingly positioned camera optics the reflected radiation registered. In this way were topological Deviations from the ideal front of the test disc on one Expression shown. With such characterization of multiple carrier devices It was found that some of the elastic films are free of topological Deviations from the ideal surface were and a result of the characterization type A, while others a crescent-shaped Dent in the center or topological deviations in the form of dents or Elevations in the area of the area or near the edge (Type B result).

Beispiel 2Example 2

Für die Durchführung des chemomechanischen Oberflächen-Polierschrittes auf einer Polieranlage standen 300-mm-Siliciumscheiben mit doppelseitenpolierter Oberfläche und einer Dicke von 775 μm zur Verfügung. Es wurde eine gemäß Beispiel 1 vorbereitete und durch ein Typ A-Ergebnis charakterisierte Trägervorrichtung ausgewählt, die keine topologischen Abweichungen von der idealen Oberfläche aufwies. Die Trägervorrichtung wurde nach Anschrauben der Basisplatte an der Polierspindel der Anlage befestigt. Es wurde ein Zweistufen-Polierprozess auf zwei Poliertellern gefahren, wobei im ersten, abtragenden Polierschritt auf einem Polytex-Poliertuch unter Zugabe eines Poliermittels (3 Gew.-% SiO2 in Reinstwasser; pH-Wert durch K2CO3-Zugabe auf 10,5 eingestellt) für eine Zeitdauer von 3 min und im zweiten, glättenden Polierschritt auf einem Poliertuch unter Zugabe eines Poliermittels (1 Gew.-% SiO2 in Reinstwasser; pH-Wert 10,0) für eine Zeitdauer von 2 min poliert wurde. Der Gesamt-Siliciumabtrag von der Vorderseite der Halbleiterscheibe betrug 0,5 μm. Anschließend wurde die Drehung von Polierteller und Spindel für weitere 30 sec unter Zugabe von Reinstwasser aufrechterhalten. Die Scheiben wurden nach dem Stand der Technik gereinigt und getrocknet und auf einem Oberflächen-Laserinspektionsgerät auf der polierten Vorderseite hinsichtlich ihrer Oberflächenrauigkeit (Haze) vermessen. Im DNN-Kanal ("dark field narrow") ergab sich ein sehr homogenes Hazebild bei einem mittleren Hazewert von 0,035 ppm und einem Maximalwert von 0,051 ppm. Die Scheiben waren damit für eine Weiterverarbeitung in der Halbleiter-Bauelementeherstellung geeignet.To perform the chemomechanical surface polishing step on a polishing machine, 300 mm silicon wafers with a double-side polished surface and a thickness of 775 μm were available. A support device prepared according to Example 1 and characterized by a type A result was selected, which had no topological deviations from the ideal surface. The carrier device was attached to the polishing spindle of the system after screwing the base plate. A two-stage polishing process was run on two polishing plates, the first polishing step being carried out on a polytex polishing cloth with addition of a polishing agent (3% by weight SiO 2 in ultrapure water, pH adjusted to 10.5 by addition of K 2 CO 3). for a period of 3 minutes and in the second smoothing polishing step was polished on a polishing cloth with the addition of a polishing agent (1 wt .-% SiO 2 in ultrapure water, pH 10.0) for a period of 2 min. The total silicon removal from the front side of the semiconductor wafer was 0.5 μm. Subsequently, the rotation of polishing plate and spindle was maintained for a further 30 sec with the addition of ultrapure water. The wafers were cleaned and dried according to the prior art and measured for their surface roughness (Haze) on a surface laser inspection device on the polished front side. The DNN channel ("dark field narrow") gave a very homogeneous Haze image with a mean Haze value of 0.035 ppm and a maximum value of 0.051 ppm. The disks were thus suitable for further processing in semiconductor component manufacturing.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 2 beschrieben mit dem Unterschied, dass eine Trägervorrichtung zum Einsatz kam, deren topologische Untersuchung ein Typ B-Ergebnis in Form einer halbmondförmigen Delle im Zentrum nachgewiesen hat. Die Laser-Rauigkeitsmessung mit dem SP1-Gerät ergab im DNN-Kanal für die schleierfrei polierte Vorderseite der Siliciumscheiben ein inhomogenes Hazebild, wobei an der Stelle der festgestellten Delle im elastischen Film hohe Hazewerte auftraten, die auf eine nicht ausreichenden Polierabtrag schließen lassen.It The procedure was as described in Example 2 with the difference that that a carrier device was used, whose topological examination a type B result in the form of a crescent-shaped Delle in the center has demonstrated. The laser roughness measurement with the SP1 device resulted in the DNN channel for the non-haze-polished front of the silicon wafers is inhomogeneous Hazebild, whereby at the place of the noted dent in the elastic Film high Hazewerte occurred that on an insufficient Close polishing removal to let.

Es wurde ein mittlerer Hazewert von 0,046 ppm bei einem Maximalwert von 1,678 ppm festgestellt. Die Scheiben waren damit für eine Weiterverarbeitung in der Halbleiter-Bauelementeherstellung nicht geeignet.It became a mean Haze value of 0.046 ppm at a maximum value of 1.678 ppm. The discs were thus for further processing not suitable in semiconductor device manufacturing.

Claims (18)

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe, bei dem die Halbleiterscheibe auf einer als geeignet beurteilten Trägervorrichtung fixiert und eine Seite der Halbleiterscheibe einer mechanischen Bearbeitung unterzogen wird, wobei die Trägervorrichtung eine starre Trägerplatte (3) und einen mit der Trägerplatte fest verbundenen elastischen Film (1) umfasst und über eine Möglichkeit zum Ansaugen der Halbleiterscheibe mit Vakuum an den elastischen Film (1) verfügt, und der elastische Film auf Ebenheit untersucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testscheibe T mit bekannter Topologie mit einer Rückseite gegen den Film (1) der Trägervorrichtung gesaugt und eine Vorderseite der Testscheibe topologisch vermessen wird, und das Ergebnis der Messung als Kriterium zur Beurteilung der Eignung der Trägervorrichtung herangezogen wird.Method for producing a semiconductor wafer, in which the semiconductor wafer is fixed on a carrier device judged to be suitable and one side of the semiconductor wafer is subjected to a mechanical processing, wherein the carrier device is a rigid carrier plate ( 3 ) and an elastic film firmly bonded to the support plate ( 1 ) and a possibility for sucking the semiconductor wafer with vacuum on the elastic film ( 1 ), and the elastic film is examined for flatness, characterized in that a test disk T of known topology with a back against the film ( 1 ) of the support device is sucked and a front side of the test disk is measured topologically, and the result of the measurement as a criterion for assessing the suitability of the Carrier device is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung als geeignet beurteilt wird, wenn die Messung ergibt, dass die Vorderseite der Testscheibe T frei von topologischen Unregelmäßigkeiten ist.Method according to claim 1, characterized in that that the carrier device is judged suitable if the measurement shows that the front the test disc T free of topological irregularities is. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Film (1) durch Druckaufbringung bei einer Temperatur von 15 bis 150 °C mit der Trägerplatte (3) durch eine Klebung verbunden wird.Method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the elastic film ( 1 ) by pressure application at a temperature of 15 to 150 ° C with the support plate ( 3 ) is connected by a bond. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Testscheibe T vor der Messung doppelseitig poliert wird und eine hohe topologische Ebenheit aufweist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized the test disk T is polished on both sides before the measurement and has a high topological flatness. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung auf der Reflexion eines parallelen Lichtbündels durch eine glatte Oberfläche basiert und nach einem Verfahren durchgeführt wird, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die das Magic-Mirror-Verfahren und das Interferometer-Verfahren umfasst.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the measurement is based on the reflection of a parallel light beam a smooth surface based and performed according to a method that is selected from a group that uses the magic mirror method and the interferometer method includes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Testscheibe T während der Messung mit einem Vakuum von 0,05 bar bis 0,95 bar Unterdruck an den elastischen Film (1) angesaugt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the test disc T during the measurement with a vacuum of 0.05 bar to 0.95 bar negative pressure to the elastic film ( 1 ) is sucked. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheibe in Form einer chemomechanischen Politur einer Vorderseite einer Halbleiterscheibe erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the mechanical processing of the semiconductor wafer in the form of a chemomechanical polish of a front side of a semiconductor wafer he follows. Verfahren nach 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe während der chemomechanischen Politur mittels Anlegen von Vakuum an der Trägervorrichtung haftet.Method according to 7, characterized in that the Semiconductor wafer during the chemomechanical polish by applying vacuum to the support device liable. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe während der chemomechanischen Politur mittels Adhäsionskräften an der Trägervorrichtung haftet.Method according to claim 7, characterized in that that the semiconductor wafer during the chemomechanical polish by means of adhesion forces on the carrier device liable. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe nach der chemomechanischen Politur mittels Überdruck von der Trägervorrichtung gelöst wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized that the semiconductor wafer after the chemo-mechanical polishing by means of overpressure from the carrier device solved becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe während der chemomechanischen Politur mit einem Rückhaltering (2) seitlich fixiert wird, wobei der Rückhaltering an der Trägerplatte befestigt ist und den elastischen Film (1) nach außen hin begrenzt.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the semiconductor wafer during the chemomechanical polishing with a retaining ring ( 2 ) is fixed laterally, wherein the retaining ring is fixed to the support plate and the elastic film ( 1 ) is limited to the outside. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe während der chemomechanischen Politur mit einem kontinuierlich zugeführten Poliermittel in Kontakt gebracht wird, das einen SiO2-Feststoffgehalt von 0,1 bis 5 Gew.-% und einen pH-Wert von 9 bis 12 besitzt.Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that the semiconductor wafer is brought into contact during the chemomechanical polishing with a continuously supplied polishing agent having a SiO 2 solids content of 0.1 to 5 wt .-% and a pH from 9 to 12 possesses. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die chemomechanische Politur als Oberflächenpolitur der Vorderseite der Halbleiterscheibe durchgeführt wird, bei der Halbleitermaterial mit einer Dicke von 0,1 bis 5 μm von der Vorderseite abgetragen wird.Method according to one of claims 7 to 12, characterized that the chemomechanical polish as a surface polish the front of the Semiconductor wafer performed is, in the semiconductor material having a thickness of 0.1 to 5 microns of the Front is removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die chemomechanische Politur als Abtragspolitur der Vorderseite der Halbleiterscheibe durchgeführt wird, bei der Halbleitermaterial mit einer Dicke von über 5 bis 50 μm abgetragen wird.Method according to one of claims 7 to 12, characterized that the chemomechanical polish as a removal polish the front the semiconductor wafer performed is, in the semiconductor material having a thickness of about 5 to Removed 50 microns becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die chemomechanische Politur als chemomechanische Planarisierung von auf die Vorderseite der Halbleiterscheibe aufgebrachten mikroelektronischen Strukturen durchgeführt wird.Method according to one of claims 7 to 12, characterized that the chemomechanical polish as chemomechanical planarization of on the front of the wafer applied microelectronic Structures performed becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheibe in Form eines Oberflächenschleifens einer Seite der Halbleiterscheibe durch Bewegen eines mit Abrasivstoffen beaufschlagten Schleifkörpers über die Seite der Halbleiterscheibe erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the mechanical processing of the semiconductor wafer in the form of a surface grinding one side of the semiconductor wafer by moving one with abrasives loaded abrasive body over the Side of the semiconductor wafer takes place. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer mit Diamanten einer Körnung von 3 bis 30 μm beaufschlagten Tellerschleifscheibe geschliffen und Halbleitermaterial mit einer Dicke von 10 bis 100 μm abgetragen wird.Method according to claim 16, characterized in that that acted upon by a diamond with a grain size of 3 to 30 microns Disc grinding disc and semiconductor material with a Thickness of 10 to 100 microns is removed. Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst von einer Vorderseite der Halbleiterscheibe Halbleitermaterial mit einer Dicke von 10 bis 100 μm und anschließend von einer Rückseite der Halbleiterscheibe Halbleitermaterial mit einer Dicke von 10 bis 100 μm abgeschliffen wird.A method according to claim 16 or claim 17, characterized marked that first from a front side of the semiconductor wafer with semiconductor material a thickness of 10 to 100 microns and subsequently from a backside the semiconductor wafer semiconductor material with a thickness of 10 abraded to 100 microns becomes.
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