DE102011005512A1

DE102011005512A1 - Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE102011005512A1
Application number: DE201110005512
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schwandner; Werner Aigner
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe, die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, umfassend eine simultan beidseitige Politur einer in einer Aussparung einer Läuferscheibe befindlichen Halbleiterscheibe zwischen einem mit einem ersten Poliertuch belegten oberen Polierteller und einem mit einem zweiten Poliertuch belegten unteren Polierteller unter Zufuhr eines Poliermittels, wobei das erste (obere) und das zweite (untere) Poliertuch regelmäßig durch Kanäle unterbrochene Oberflächen aufweisen, wobei das zweite (untere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, während das erste (obere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von größer 50 mm × 50 mm bis 298 mm × 298 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, wobei die Vorderseite der Halbleiterscheibe mit dem ersten (oberen) Poliertuch poliert wird.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe.
Nach Schleif-, Reinigungs- und Ätzschritten erfolgt gemäß dem Stand der Technik eine Glättung der Oberfläche der Halbleiterscheiben durch Abtragspolitur.
Beim Einseitenpolieren („single-side polishing”, SSP) werden Halbleiterscheiben während der Bearbeitung rückseitig auf einer Trägerplatte mit Kitt, durch Vakuum oder mittels Adhäsion gehalten.
Beim Doppelseitenpolieren (DSP) werden Halbleiterscheiben lose in eine dünne Läuferscheibe eingelegt und vorder- und rückseitig simultan „frei schwimmend” zwischen einem oberen und einem unteren, mit einem Poliertuch belegten Polierteller poliert. Dieses Polierverfahren erfolgt unter Zufuhr einer Poliermittelsuspension, meist in der Regel auf Basis eines Kieselsols.
Eine geeignete Doppelseitenpoliermaschine ist offenbart in DE 100 07 390 A1 .
Die Halbleiterscheiben befinden sich in Läuferscheiben, welche üblicherweise dünner als die Halbleiterscheiben sind. DE 199 05 737 A1 beansprucht ein Verfahren der Doppelseitenpolitur, bei dem die Eingangsdicke der Halbleiterscheibe 20 bis 200 μm größer ist als die Läuferscheibendicke (Überstand). Die Läuferscheiben beim Doppelseitenpolieren besitzen üblicherweise eine Dicke bevorzugt von 400 bis 1200 μm.
Üblicherweise ist das auf dem unteren Polierteller befindliche Poliertuch mit der Vorderseite der zu polierenden Halbleiterscheibe in Kontakt, während die Rückseite der Halbleiterscheibe das auf dem oberen Polierteller befindliche Poliertuch berührt. Dabei ragt die Rückseite der Halbleiterscheibe, welche auf dem oberen Poliertuch poliert wird, über die Läuferscheibe hinaus.
In DE 100 04 578 C1 wird vorgeschlagen, unterschiedliche Poliertücher für oberes und unteres Polierteller zu verwenden. Das am oberen Polierteller haftende Poliertuch ist mit einem Netzwerk an Kanälen durchsetzt, während das am unteren Polierteller haftende Poliertuch keine solche Texturierung, sondern eine glatte Oberfläche aufweist.
Durch die Texturierung des oberen Poliertuchs wird eine verbesserte Verteilung des eingesetzten Poliermittels erreicht. Die Poliermittelzuführung erfolgt üblicherweise von oben nach unten. Das Poliermittel fließt also durch die Kanäle des oberen Poliertuchs und dann vom oberen Poliertuch durch Aussparungen bzw. Öffnungen der Läuferscheibe zum unteren Poliertuch bzw. zur Vorderseite der Halbleiterscheibe.
Außerdem wird durch die Kanäle des oberen Poliertuchs ein Anhaften der Rückseite der Halbleiterscheibe am oberen Poliertuch unterbunden. Das obere Poliertuch umfasst eine regelmäßige schachbrettartige Anordnung von Kanälen mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 bis 2 mm. Mit dieser Anordnung wird unter einem Polierdruck bevorzugt von 0,1 bis 0,3 bar poliert. Die Silicium-Abtragsrate liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 1,5 μm/min und besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,9 μm/min.
Allerdings bildet sich durch ein Vorgehen gemäß DE 100 04 578 C1 ein unsymmetrischer Polierabtrag am äußeren Rand der Halbleiterscheibe an den gegenüberliegenden Seiten (Rückseite und Vorderseite) aus.
Es hat sich gezeigt, dass ein sog. Edge Roll-off (Randabfall bezüglich der Dicke) resultiert, der an der Vorderseite der Halbleiterscheibe stärker ausgeprägt ist als auf der Rückseite.
Aufgabe der Erfindung war es, unsymmetrische Polierabträge im Randbereich der Halbleiterscheibe bei DSP zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe, die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, umfassend eine simultan beidseitige Politur einer in einer Aussparung einer Läuferscheibe befindlichen Halbleiterscheibe zwischen einem mit einem ersten Poliertuch belegten oberen Polierteller und einem mit einem zweiten Poliertuch belegten unteren Polierteller unter Zufuhr eines Poliermittels, wobei das erste obere und das zweite untere Poliertuch regelmäßig durch Kanäle unterbrochene Oberflächen aufweisen, wobei das zweite (untere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, während das erste (obere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von größer 50 mm × 50 mm bis 298 mm × 298 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, wobei die Vorderseite der Halbleiterscheibe mit dem ersten (oberen) Poliertuch poliert wird.
Besonders bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Die Erfindung sieht also die Verwendung eines weniger stark genuteten bzw. gefurchten ersten oberen Poliertuchs vor, welches einen guten Poliermittelzufluss zur Vorderseite der Halbleiterscheibe ermöglicht und gleichzeitig eine mögliche Verschlechterung der Nanotopographie vermeidet.
Das obere, auf dem oberen Polierteller befindliche Poliertuch umfasst Kanäle mit einer Segmentgröße von größer 50 mm × 50 mm bis 298 mm × 298 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm.
Das Tuch kann zum Beispiel so große Nut-Abstände besitzen, dass die Halbleiterscheibe quasi einen Inkreis innerhalb der sich hierbei ergebenden quadratischen Kacheln beschreibt, was bedeutet, dass selbst im ungünstigsten Fall der Rand der Halbleiterscheibe immer noch mit Nuten in Berührung kommt, was ein problemloses Ablösen von der Tuchoberfläche erlaubt. Die Seitenlänge von beispielsweise quadratischen Kacheln (werden erzeugt durch sich schneidende Nuten für das obere Poliertuch) sollte sich vorzugsweise in einem Bereich von 294–298 mm bewegen.
Das untere, auf dem unteren Polierteller befindliche Poliertuch ist ebenfalls genutet, was sich bezüglich der Randgeometrie durch verbesserten Zu- und Abfluss des Poliermittels und verbesserten Stoffaustausch positiv auswirken sollte.
Beim unteren Poliertuch werden jedoch kleinere Segmentgrößen verwendet, welche den Nachteil des begrenzten Stofftransportes der auf dem unteren Poliertuch aufliegenden Oberfläche der Halbleiterscheibe so weit wie möglich ausgleichen können.
Die Seitenlänge von beispielsweise quadratischen Kacheln für das untere Poliertuch sollte sich in einer Größenordnung von höchstens 50 mm × 50 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 5 mm × 5 mm bis 30 mm × 30 mm, bewegen.
Im Rahmen der Entwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, dass sich im Stand der Technik der Edge Roll-off der Vorderseite ständig vom Edge Roll-off der Rückseite der Halbleiterscheibe unterscheidet. Dies war durch Verwendung des Messgeräts LER310 von Kobelco möglich, das es ermöglicht, den Edge Roll-off von Vorderseite und Rückseite der Halbleiterscheibe unabhängig voneinander zu untersuchen. Der Edge Roll-off der Vorderseite der Halbleiterscheibe war bei allen Messungen stärker ausgeprägt als auf der Rückseite der Halbleiterscheibe. Dies ist nachteilig, zumal auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe später elektronische Bauelemente gefertigt werden.
Die Erfinder haben daraus gefolgert, dass der ungleichmäßige Polierabtrag ursächlich für die Unterschiede im Edge Roll-off von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe sein muss.
Insbesondere die unterschiedliche Poliermittelverteilung auf Vorder- und Rückseite, die Abschottung der Vorderseite durch die umgebenden Läuferscheiben und damit verbunden geringerer Poliermittelaustausch an den Randbereichen der Vorderseite der Halbleiterscheibe, führt zu unkontrolliertem Abtragsverhalten und potentieller Aufkonzentration von Poliermittel.
Dies könnte insbesondere in Toträumen im Kantenbereich der Halbleiterscheibe stattfinden, indem sich dort alkalisch beladene Solteilchen des Poliermittels sammeln und aufkonzentrieren. Jene Toträume entstehen dadurch, dass die Halbleiterscheibe in der Aussparung der Läuferscheibe etwas Spiel hat, was gewollt ist. Diese Toträume und der mangelnde Stofftransport ist für die Vorderseite der Halbleiterscheibe, die im Stand der Technik auf dem unteren Polierteller auf einem Poliertuch ohne Kanäle zum Stofftransport (= Poliermittel) aufliegt, durch eine Läuferscheibe teilweise abgeschottet ist und weniger schnell mit frischem unverbrauchten Poliermittel versorgt wird, besonders kritisch. Damit lassen sich die Unterschiede im Edge Roll-off erklären.
Die Strukturierung der Tücher, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, erfolgt beispielsweise durch mechanische Bearbeitung wie Fräsen. Es sind aber auch andere Verfahren geeignet, die es ermöglichen, dem Poliertuch die gewünschte Struktur aufzuprägen. Beispielsweise sind auch chemische Methoden wie Ätzen möglich.
Dazu werden Standardpoliertücher verwendet, die entsprechend mechanisch oder chemisch bearbeitet werden.
Vorzugsweise besteht das Poliertuch aus einem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Polymer. Als Material kommt eine Vielzahl an Werkstoffen in Betracht, z. B. Polyurethane, Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat, Polyester usw.
Vorzugsweise beinhaltet das Poliertuch festes, mikro-poröses Polyurethan.
Bevorzugt ist auch die Verwendung von Poliertüchern aus verschäumten Platten oder Filz- oder Fasersubstraten, die mit Polymeren imprägniert sind.
Kommerziell erhältliche Poliertücher sind z. B. das SPM 3100 von Rodel Inc. oder die Tücher der DCP-Serie sowie die Tücher der Marken IC1000^TM, Polytex^TM oder SUBA^TM von Rohm & Haas.
Bei der Politur wird ein Poliermittel zugeführt.
Das zugeführte Poliermittel enthält Abrasive.
Der Anteil des Abrasivstoffes in der Poliermittelsuspension beträgt vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%.
Die Größenverteilung der Abrasivstoff-Teilchen ist vorzugsweise monomodal ausgeprägt.
Die mittlere Teilchengröße beträgt 5 bis 300 nm, besonders bevorzugt 5 bis 50 nm.
Der Abrasivstoff besteht aus einem das Substratmaterial mechanisch abtragendem Material, vorzugsweise aus einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium.
Besonders bevorzugt ist eine Poliermittelsuspension, die kolloid-disperse Kieselsäure enthält.
Dazu eignet sich beispielsweise das Kieselsol Glanzox 3900, der Produktname für eine Poliermittelsuspension, die von Fujimi Incorporated, Japan, als Konzentrat angeboten wird. Die Basislösung dieses Konzentrats hat einen pH von 10,5 und enthält ca. 9 Gew.-% kolloidales SiO₂ mit einer mittleren Teilchengröße von 30 bis 40 nm.
Vorzugsweise wird im erfindungsgemäßen Verfahren eine andere Art der Poliermittelzuführung bzw. -versorgung benutzt. Der untere Polierteller wird unabhängig vom oberen Polierteller mit frischem Poliermittel versorgt. Dazu sieht der untere Polierteller ebenfalls eine Poliermitteldurchführung sowie eine separate Poliermittelförderung vor.
Zur Durchführung der erfindungsgemäßen beidseitigen Politur der Halbleiterscheibe eignet sich beispielsweise die Poliermaschine AC2000 von Fa. Peter Wolters, Rendsburg (Deutschland). Diese Poliermaschine ist ausgestattet mit einer Stiftverzahnung des äußeren und inneren Kranzes zum Antrieb der Läuferscheiben. Die Anlage kann für eine oder mehrere Läuferscheiben ausgelegt sein. Wegen des höheren Durchsatzes ist eine Anlage für mehrere Läuferscheiben bevorzugt, wie sie beispielsweise in der DE-100 07 390 A1 beschrieben ist und bei der sich die Läuferscheiben auf einer Planetenbahn um das Anlagenzentrum bewegen. Zur Anlage gehören ein unterer und ein oberer Polierteller, die horizontal frei drehbar und mit Poliertuch bedeckt sind. Während der Politur befinden sich die Halbleiterscheiben in den Aussparungen der Läuferscheiben und zwischen den beiden Poliertellern, die sich drehen und einen bestimmten Polierdruck auf sie ausüben, während ein Poliermittel kontinuierlich zugeführt wird. Dabei werden auch die Läuferscheiben in Bewegung versetzt, vorzugsweise über sich drehende Stiftkränze, die in Zähne am Umfang der Läuferscheiben eingreifen.
Eine typische Läuferscheibe umfasst Aussparungen zur Aufnahme von drei Halbeiterscheiben. Am Umfang der Aussparungen befinden sich Einlagen bzw. sogenannte Läuferscheibenausspritzungen, die die bruchempfindlichen Kanten der Halbleiterscheiben schützen sollen, insbesondere auch vor einer Freisetzung von Metallen vom Läuferscheibenkörper. Der Läuferscheibenkörper kann beispielsweise aus Metall, Keramik, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder aus Metall bestehen, das mit Kunststoff oder mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht („diamond like carbon”, DLC-Schicht) beschichtet ist. Bevorzugt sind jedoch Stähle, besonders bevorzugt rostfreier Chromstahl. Die Aussparungen sind vorzugsweise für die Aufnahme einer ungeraden Anzahl von Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm, vorzugsweise 300 mm, ganz besonders bevorzugt 450 mm und Dicken von 600 bis 1400 μm ausgelegt.
Vorzugsweise wird die Vorderseite der Halbleiterscheibe im Überstand poliert. Dies ist dadurch sichergestellt, dass die Halbleiterscheibe vor Politur dicker ist als die Läuferscheibe. Die Eingangsdicke der Halbleiterscheibe ist vorzugweise um 20 bis 200 μm größer als die Läuferscheibendicke. Die Läuferscheiben beim Doppelseitenpolieren besitzen üblicherweise eine Dicke bevorzugt von 400 bis 1200 μm.
Vom Stand der Technik unterscheidet sich die Erfindung wie folgt:
Die Vorderseite der Halbleiterscheibe wird statt auf dem unteren Polierteller auf dem oberen Polierteller poliert. Die Halbleiterscheibe liegt also mit ihrer Rückseite nach unten in einer Aussparung der Läuferscheibe. Die Rückseite der Halbleiterscheibe wird auf dem unteren Polierteller mit dem unteren Poliertuch poliert.
Im Stand der Technik erfolgte die Politur der Vorderseite der Halbleiterscheibe auf einem unteren Poliertuch ohne jegliche Tuchstrukturierung, also ohne Kanäle oder Nuten. In der vorliegenden Erfindung erfolgt die Politur der Vorderseite auf dem oberen Poliertuch, das strukturiert ist.
Im Stand der Technik konnte die Vorderseite der Halbleiterscheibe zu keinem Zeitpunkt im Überstand poliert werden, da sie zusammen mit der Läuferscheibe ständig auf dem unteren Poliertuch aufliegt und von dieser abgeschottet wird. Überstand bezeichnet die Tatsache, dass die Dicke der Halbleiterscheibe größer ist als die Dicke der Läuferscheibe, was üblich ist. Im Stand der Technik wird die Rückseite im Überstand poliert.
Im Folgenden wird dargestellt, wie sich die erfindungsgemäße Doppelseitenpolitur in eine bevorzugte Fertigungssequenz zur Herstellung von Halbleiterscheiben integrieren lässt.
Vor Anwendung der erfindungsgemäßen Politur wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird eine Halbleiterscheibe von einem mittels CZ oder FZ gewachsenen Einkristall aus Halbleitermaterial abgetrennt. Das Abtrennen der Halbleiterscheibe erfolgt vorzugsweise mit einer Drahtsäge. Das Abtrennen der Halbleiterscheibe mittels Drahtsäge erfolgt wie z. B. aus US 4655191 , EP 522 542 A1 , DE 39 42 671 A1 oder EP 433 956 A1 bekannt.
Bei dem gewachsenen Einkristall aus Halbleitermaterial handelt es sich vorzugsweise um einen Einkristall aus Silicium. Bei der Halbleiterscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine monokristalline Siliciumscheibe.
Anschließend erfolgen Bearbeitungen der Kante der Halbleiterscheibe sowie der beiden Oberflächen.
Vorzugsweise wird die Kante der Halbleiterscheibe mit einem grobem Schleifmittel verrundet.
Dazu wird die Halbleiterscheibe auf einem sich drehenden Tisch fixiert und mit ihrer Kante gegen die sich ebenfalls drehende Arbeitsfläche eines Bearbeitungswerkzeugs zugestellt. Die dabei eingesetzten Bearbeitungswerkzeuge können als Scheiben ausgebildet sein, die an einer Spindel befestigt sind und Umfangsflächen aufweisen, die als Arbeitsflächen zur Bearbeitung der Kante der Halbleiterscheibe dienen.
Eine dafür geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in DE 195 35 616 A1 offenbart.
Vorzugsweise werden die Halbleiterscheiben mit einem zur Mittelebene der Scheibe symmetrischen Profil mit gleichartigen Facetten an der Scheibenvorderseite und der Scheibenrückseite oder aber mit einem asymmetrischen Kantenprofil mit unterschiedlichen Facettenweiten auf Vorder- und Rückseite versehen. Dabei erhält die Kante der Halbleiterscheibe ein Profil, das geometrisch ähnlich zu einem Zielprofil ist.
Vorzugsweise weist die verwendete Schleifscheibe ein Rillenprofil auf. Eine bevorzugte Schleifscheibe ist offenbart in DE 102 006 048 218 A1 .
Die Arbeitsflächen können auch in Form eines Schleiftuchs oder als Schleifband ausgebildet sein.
Das Material abtragende Korn, vorzugsweise Diamant, kann fest in die Arbeitsflächen der Bearbeitungswerkzeuge verankert sein.
Das verwendete Korn weist vorzugsweise eine grobe Körnung auf. Nach JIS R 6001:1998 beträgt die Körnung (in Siebgrößen) #240–#800. Die mittlere Korngröße beträgt 20–60 μm, vorzugsweise 25–40 μm, ganz besonders bevorzugt 25–30 μm oder 30–40 μm.
Nach dem Kantenverrunden erfolgt vorzugsweise eine beidseitige Material abtragende Bearbeitung der von einem Einkristall abgetrennten Halbleiterscheibe mit einem groben Schleifmittel.
Dazu eignet sich beispielsweise PPG (Planetary Pad Grinding).
Bei PPG handelt es sich um ein Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen mehrerer Halbleiterscheiben, wobei jede Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren mittels einer Abwälzvorrichtung in Rotation versetzten Läuferscheiben liegt und dadurch auf einer zykloidischen Bahnkurve bewegt wird, wobei die Halbleiterscheiben zwischen zwei rotierenden Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet werden, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält.
Als in den Arbeitsschichten gebundenes Schleifmittel ist ein Hartstoff mit einer Mohs-Härte ≥ 6 bevorzugt. Als Schleifstoffe kommen bevorzugt in Frage Diamant, Siliciumcarbid (SiC), Cerdioxid (CeO₂), Korund (Aluminiumoxid, Al₂O₃), Zirkondioxid (ZrO₂), Bornitrid (BN; kubisches Bornitrid, CBN), ferner Siliciumdioxid (SiO₂), Borcarbid (B₄C) bis hin zu wesentlich weicheren Stoffen wie Bariumcarbonat (BaCO₃), Calciumcarbonat (CaCO₃) oder Magnesiumcarbonat (MgCO₃). Besonders bevorzugt sind jedoch Diamant, Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (Al₂O₃; Korund).
Die mittlere Korngröße des Schleifmittels liegt bei 5–20 μm, vorzugsweise 5–15 μm und ganz besonders bevorzugt bei 5–10 μm.
Die Schleifpartikel sind bevorzugt einzeln oder als Konglomerate („cluster”) in der Bindungsmatrix der Arbeitsschicht eingebunden. Im Fall einer Konglomeratbindung beziehen sich die als bevorzugt angegebenen Korndurchmesser auf die Primärteilchengröße der Cluster-Konstituenten.
Vorzugsweise erfolgt anschließend ein zweites PPG-Schleifen der Halbleiterscheibe, wobei ein Schleiftuch mit feinerer Körnung als zuvor verwendet wird.
Die mittlere Korngröße des Schleifmittels liegt in diesem Fall bei 0,5–10 μm, vorzugsweise 0,5–7 μm, besonders bevorzugt 0,5–4 μm und ganz besonders bevorzugt 0,5–2 μm.
Daran kann sich ein zweites Kantenverrunden mit einem feineren Schleifmittel anschließen.
Beim zweiten Kantenverrunden wird also ein Schleifwerkzeug mit feinerer Körnung verwendet.
Dazu wird die Halbleiterscheibe wiederum auf einem sich drehenden Tisch fixiert und mit ihrer Kante gegen die sich ebenfalls drehende Arbeitsfläche eines Bearbeitungswerkzeugs zugestellt. Die dabei eingesetzten Bearbeitungswerkzeuge können als Scheiben ausgebildet sein, die an einer Spindel befestigt sind und Umfangsflächen aufweisen, die als Arbeitsflächen zur Bearbeitung der Kante der Halbleiterscheibe dienen.
Die Arbeitsflächen können auch in Form eines Schleiftuchs oder als Schleifband ausgebildet sein.
Das Material abtragende Korn, vorzugsweise Diamant, kann fest in die Arbeitsflächen der Bearbeitungswerkzeuge verankert sein.
Das verwendete Korn weist eine feine Körnung auf. Nach JIS R 6001:1998 sollte die Körnung feiner als #800 sein, vorzugsweise #800–#8000. Die mittlere Korngröße beträgt 0,5–20 μm, vorzugsweise 0,5–15 μm, besonders bevorzugt 0,5–10 μm und ganz besonders bevorzugt 0,5–5 μm.
In einem weiteren Schritt kann eine Behandlung beider Seiten der Halbleiterscheibe mit einem ätzenden Medium bei einem Materialabtrag von nicht mehr als 1 μm pro Seite der Halbleiterscheibe erfolgen.
Der minimale Materialabtrag pro Seite der Halbleiterscheibe beträgt vorzugsweise 1 Monolage, d. h. etwa 0,1 nm.
Vorzugsweise erfolgt eine nasschemische Behandlung der Halbleiterscheibe mit einem sauren Medium.
Als saure Medien eignen sich wässrige Lösungen von Flusssäure, Salpetersäure oder Essigsäure.
Die beschriebenen Reinigungs- und Ätzverfahren erfolgen vorzugsweise als Einzelscheibenbehandlung.
Daraufhin erfolgt die Doppelseitenpolitur gemäß erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe werden simultan gleichzeitig poliert.
Dazu eignen sich herkömmliche DSP-Poliermaschinen, wobei die verwendeten Poliertücher erfindungsgemäß ausgestaltet sind. Nach der erfindungsgemäßen Doppelseitenpolitur erfolgt vorzugsweise eine Politur der Kante der Halbleiterscheibe.
Dazu eignen sich handelsübliche Kantenpolierautomaten.
Aus US 5,989,105 ist eine solche Vorrichtung zum Kantenpolieren bekannt, bei dem die Poliertrommel aus einer Aluminium-Legierung besteht und mit einem Poliertuch beaufschlagt ist.
Die Halbleiterscheibe ist üblicherweise auf einem flachen Scheibenhalter, einem so genannten Chuck, fixiert. Die Kante der Halbleiterscheibe ragt über den Chuck hinaus, so dass sie für die Poliertrommel frei zugänglich ist. Eine um einen bestimmten Winkel gegen den Chuck geneigte, zentrisch rotierende und mit dem Poliertuch beaufschlagte Poliertrommel und der Chuck mit der Halbleiterscheibe werden einander zugestellt und mit einem bestimmten Anpressdruck unter kontinuierlicher Zuführung des Poliermittels aneinander gepresst.
Bei der Kantenpolitur wird der Chuck mit der darauf gehaltenen Halbleiterscheibe zentrisch rotiert.
Vorzugsweise dauert eine Umdrehung des Chuck 20–300, besonders bevorzugt 50–150 s (Umlaufzeit).
Eine mit dem Poliertuch belegte Poliertrommel, die vorzugsweise mit einer Drehzahl von 300–1500 min^–1, besonders bevorzugt 500–1000 min^–1, zentrisch rotiert wird, und der Chuck werden einander zugestellt, wobei die Poliertrommel unter einem Anstellwinkel gegen die Halbleiterscheibe schräg angestellt und die Halbleiterscheibe so auf dem Chuck fixiert ist, dass sie leicht über diesen hinaus ragt und so für die Poliertrommel zugänglich ist.
Der Anstellwinkel beträgt vorzugsweise 30–50°.
Halbleiterscheibe und Poliertrommel werden mit einem bestimmten Anpressdruck unter kontinuierlicher Zuführung eines Poliermittels, vorzugsweise mit einem Poliermittelfluss von 0,1–1 Liter/min, besonders bevorzugt 0,15–0,40 Liter/min, aneinander gepresst, wobei der Anpressdruck durch an Rollen befestigte Gewichte eingestellt werden kann und vorzugsweise 1–5 kg, besonders bevorzugt 2–4 kg, beträgt.
Vorzugsweise werden nach 2–20, besonders bevorzugt nach 2–8 Umdrehungen der Halbleiterscheibe bzw. des die Halbleiterscheibe haltenden Chuck Poliertrommel und Halbleiterscheibe voneinander entfernt.
Das bei der Kantenpolitur verwendete Poliertuch kann mit fest gebundenen Abrasiven (FAP-Poliertuch) beaufschlagt sein. In diesem Fall erfolgt die Politur unter kontinuierlicher Zuführung einer Poliermittellösung, die keine Feststoffe enthält.
Der Abrasivstoff besteht aus einem das Substratmaterial mechanisch abtragendem Material, vorzugsweise aus einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium.
Daneben kann sich auf dem gleichen FAP-Poliertuch ein kurzer Polierschritt mit sanft abtragendem Kieselsol (z. B. Glanzox) anschließen, um eine Reduzierung der Kantenrauheit und -defektraten zu realisieren.
Abschließend erfolgt vorzugsweise eine chemisch-mechanische Politur (CMP) wenigstens der Vorderseite der Halbleiterscheibe.
Vorzugsweise werden in diesem Schritt beide Seiten der Halbleiterscheibe mittels CMP poliert. Dazu eignet sich eine herkömmliche DSP-Poliermaschine, bei der allerdings statt der herkömmlichen DSP-Abtragspoliertücher weichere CMP-Poliertücher verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10007390 A1 [0005, 0041]
DE 19905737 A1 [0006]
DE 10004578 C1 [0008, 0011]
US 4655191 [0048]
EP 522542 A1 [0048]
DE 3942671 A1 [0048]
EP 433956 A1 [0048]
DE 19535616 A1 [0053]
DE 102006048218 A1 [0055]
US 5989105 [0082]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS R 6001:1998 [0058]
JIS R 6001:1998 [0072]

Claims

Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe, die eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, umfassend eine simultan beidseitige Politur einer in einer Aussparung einer Läuferscheibe befindlichen Halbleiterscheibe zwischen einem mit einem ersten Poliertuch belegten oberen Polierteller und einem mit einem zweiten Poliertuch belegten unteren Polierteller unter Zufuhr eines Poliermittels, wobei das erste (obere) und das zweite (untere) Poliertuch regelmäßig durch Kanäle unterbrochene Oberflächen aufweisen, wobei das zweite (untere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, während das erste (obere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von größer 50 mm × 50 mm bis 298 mm × 298 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt, wobei die Vorderseite der Halbleiterscheibe mit dem ersten (oberen) Poliertuch poliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste (obere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von 294 mm × 294 mm bis 298 mm × 298 mm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei das zweite (untere) Poliertuch Kanäle mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 30 mm × 30 mm besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Poliermittel Abrasive von einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich beim Poliermittel um eine Poliermittelsuspension handelt, die kolloid-disperse Kieselsäure enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Poliermittel unabhängig voneinander über den unteren und über den oberen Polierteller zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Eingangsdicke der Halbleiterscheibe größer ist als eine Dicke der Läuferscheibe und die Halbleiterscheibe auf ihrer Vorderseite im Überstand poliert wird.