DE19756536A1 - Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren von schei­ benförmigen Werkstücken, insbesondere die Einseitenpolitur von Halbleiterscheiben. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Bei der Einseitenpolitur von Halbleiterscheiben sind die Halb­ leiterscheiben mit ihren Rückseiten auf Trägerplatten fixiert. Die Vorderseiten der Halbleiterscheiben werden poliert, indem mehrere Trägerplatten von Poliertöpfen einer Poliermaschine gegen einen Polierteller gedrückt werden, der mit einem Po­ liertuch bespannt ist. Der Polierteller und die Trägerplatten drehen sich während der Politur. Üblicherweise übergibt ein Manipulator vor einer Politur die mit den fixierten Halblei­ terscheiben belegten Trägerplatten an die Poliertöpfe und nimmt sie nach der Politur wieder auf. Die Übergabe der Trä­ gerplatten erfolgt dabei sequentiell. Die Poliertöpfe sind in einem Polierteller-Überbau zusammengefaßt, und der Poliertel­ ler und der Polierteller-Überbau sind auf einem gemeinsamen Maschinengestell abgestützt.

Mit dem beschriebenen Verfahren und dem Einsatz der beschrie­ benen Poliermaschinen läßt sich das Ziel, Halbleiterscheiben mit glatten und ebenen Vorderseiten zu erhalten, nur bis zu einem gewissen Grad erreichen.

Es wird daher ein modifiziertes Polierverfahren und eine Vor­ richtung zu dessen Durchführung vorgeschlagen, bei dem Nach­ teile vermieden werden, die bekannten Polierverfahren und Po­ liermaschinen anhaften.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere Halbleiterschei­ ben, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplat­ ten von Poliertöpfen gegen einen mit einem Poliertuch bespann­ ten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind. Das Verfahren ist da­ durch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten nach einer Politur durch Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Po­ lierstraße verschoben wird.

Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Werkstücke durch zeitgleiches Manipulieren der Trägerplatten eine absolute Gleichbehandlung erfahren. Dadurch streuen bei­ spielsweise die Werte der Ebenheit der polierten Scheibensei­ ten weniger.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Poliertöpfen Hebeeinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Trägerplatten gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden können, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren eingehender beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Poliertop­ fes in Schnittdarstellung.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gestell, das als Li­ nearführung 1 ausgebildet ist. Entlang der Linearführung kann ein Polierteller-Überbau 2, nachfolgend Portal genannt, ver­ schoben werden. Das Portal wird von der Linearführung abge­ stützt und befindet sich über einer Polierstraße 3, die von mindestens einer Aufnahmestation 4 für Trägerplatten und min­ destens einem Polierteller 5 gebildet wird. Besonders bevor­ zugt ist, daß der Polierteller und das Portal thermisch und schwingungstechnisch voneinander entkoppelt sind. Zwischen dem Polierteller und dem Portal sollte keine maschinenbauliche Verbindung existieren. Bei der dargestellten Vorrichtung ist dies dadurch realisiert, daß die Linearfürung 1 nur das Portal 2 und nicht den Polierteller 5 abstützt. Der Vorteil dieser Bauweise ist, daß vom Portal erzeugte Wärme und Schwingungen, die sich nachteilig auf das Ergebnis der Politur der Halblei­ terscheiben auswirken, kaum auf den Polierteller übertragen werden können.

Die Linearführung kann auch mehrere Portale tragen. Ebenso kann die Polierstraße mehrere Polierteller und mehrere Aufnah­ mestationen für Trägerplatten aufweisen, wobei diese für un­ terschiedliche Funktionen ausgelegt sein können. Die Polier­ teller können beispielsweise an der Art der dort durchgeführ­ ten Politur und der dabei verwendeten Poliertücher und Polier­ mittel unterschieden werden. Die Aufnahmestationen können aus­ gelegt sein, um eine Ablage für die Trägerplatten bereitzu­ stellen. Sie können auch eine darüber hinausgehende Funktion als Behandlungsstation besitzen, in der die Halbleiterscheiben mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, sie als Wannen auszubilden, die mit der Flüssigkeit befüllbar sind. Bei der Flüssigkeit kann es sich um Wasser oder um eine Reinigungsflüssigkeit oder um eine Flüssigkeit handeln, die chemisch wirksame Substanzen, bei­ spielsweise Substanzen zum Lösen der Verbindung der Halblei­ terscheiben zu den Trägerplatten oder zum Ätzen oder chemi­ schen Verändern der Oberflächen der Halbleiterscheiben, bei­ spielsweise Hydrophilieren der Oberflächen, enthält.

Besonders bevorzugt ist, daß die Linearführung und die Polier­ straße ohne besonderen Aufwand verlängert und gegebenenfalls weitere Portale, Polierteller und Aufnahmestationen hinzuge­ fügt werden können. Eine solche modulare Erweiterbarkeit und der einfache Zugang zur Polierstraße mit der damit verbundenen Möglichkeit, vorhandene Polierteller und Aufnahmestationen rasch durch Weiterentwicklungen zu ersetzen, verleihen der Vorrichtung besondere Flexibilität und Zukunftssicherheit.

Die Aufnahmestation 4a der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ form dient als Ladestation, von der die vorbereiteten Träger­ platten 6 gehoben werden. Gegebenenfalls muß das Portal 2a zu­ nächst in eine Position über der Aufnahmestation 4a verschoben werden. Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen des Portals er­ möglichen dann, daß die bereitgestellten Trägerplatten gleich­ zeitig aus der Aufnahmestation gehoben, und die darauf fixier­ ten Halbleiterscheiben einer Politur zugeführt werden können. Für die Politur ist ein erster Polierteller 5a in der Polier­ straße bereitgestellt, auf dem eine Abtragspolitur ("rough po­ lishing") durchgeführt wird. Das Portal 2a wird deshalb mit den Trägerplatten entlang der Linearfürung verschoben, bis es eine Position über dem Polierteller 5a erreicht hat. Die Poli­ tur der Halbleiterscheiben erfolgt dann in üblicher Weise, in­ dem die Trägerplatten von den Poliertöpfen gegen die mit einem Poliertuch bespannte Oberfläche des Poliertellers gedrückt werden. Nach der Politur werden die Trägerplatten durch die Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polier­ teller gehoben. Dies ist von besonderem Vorteil, weil dadurch eine Gleichbehandlung der Halbleiterscheiben erzielt wird und vermieden wird, daß das Poliermittel unterschiedlich lange auf die Halbleiterscheiben einwirken kann. Letzteres kann die Qua­ lität des Polierergebnisses erheblich herabsetzen.

Die Polierstraße gemäß Fig. 1 umfaßt eine weitere Aufnahmesta­ tion 4b für Trägerplatten, die funktionell als Behandlungssta­ tion ausgelegt ist. Die abgelegten Trägerplatten können darin mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit einem Reinigungsmit­ tel oder mit einem Ätzmittel, in Kontakt gebracht werden, das die Halbleiterscheiben von Poliermittelresten oder Abrieb rei­ nigt, oder auf die Halbleiterscheiben chemisch einwirkt. Das Portal 2a wird von seiner Position über dem Polierteller 5a mit den Trägerplatten entlang der Linearführung in eine Posi­ tion über der Aufnahmestation 4b verschoben. Die Trägerplatten werden danach wieder gleichzeitig in die Aufnahmestation abgelegt.

Die Polierstraße 3 umfaßt darüber hinaus zwei weitere Polier­ teller 5b und 5c und eine weitere Aufnahmestation 4c für Trä­ gerplatten. Auf den Poliertellern 5b und 5c ist eine Zwischen­ politur ("intermediate polishing") und eine Schleierfrei-Poli­ tur ("final polishing") der Halbleiterscheiben vorgesehen sein. Der Transport der Trägerplatten erfolgt mit Hilfe eines weiteren Portals 2b. Die Trägerplatten werden durch Hebeein­ richtungen der im Portal 2b untergebrachten Poliertöpfe zu­ nächst gleichzeitig aus der Aufnahmestation 4b gehoben. An­ schließend wird das Portal 2b mit den Trägerplatten bis zu ei­ ner Position über dem Polierteller 5b verschoben. Nach der folgenden Zwischenpolitur der Halbleiterscheiben werden die Trägerplatten 6 wieder vom Polierteller 5b gehoben und in eine Position über dem Polierteller 5c transportiert. Nach der fol­ genden Schleierfrei-Politur werden die Trägerplatten 6 gleich­ zeitig vom Polierteller 5c gehoben, und das Portal 2b mit den Trägerplatten in eine Position über der Aufnahmestation 4c verschoben. Anschließend werden die Trägerplatten in die Auf­ nahmestation abgelegt. Die Aufnahmestation 4c ist zweckmäßi­ gerweise als Entladestation ausgeführt, in der die Halbleiter­ scheiben beispielsweise mit einer Flüssigkeit gereinigt und bis zum Weitertransport der Trägerplatten gelagert werden kön­ nen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Vorrichtung so zu betreiben, daß mehrere zur Verfügung stehende Poliertel­ ler-Überbauten gleichzeitig über der Polierstraße verschoben werden.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Polier­ topfes ("polishing head") dargestellt. Die Funktionen der wichtigsten Merkmale des Poliertopfes sind in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 196 51 761.3 eingehend beschrieben. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist hervorzuheben, daß der Poliertopf 7 zusammen mit weiteren Poliertöpfen im Portal 2 untergebracht ist und über eine Hebe­ einrichtung 8 verfügt. Die Hebeeinrichtung ist als Vakuumwerk­ zeug ausgebildet, das durch Anlegen eines Vakuums V eine Trä­ gerplatte 6 ansaugt. Erfindungsgemäß werden nach einer Politur mehrere Trägerplatten gleichzeitig aufgenommen, und das Portal mit den Trägerplatten entlang der Linearführung verschoben.

Claims (11)

1. Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere Halbleiterscheiben, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten von Poliertöpfen gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten nach einer Politur durch Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzei­ tig vom Polierteller gehoben werden, und der Polierteller- Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten verschoben wird, bis er sich über einem weiteren Polierteller befindet, auf dem die scheibenförmigen Werkstücke poliert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten verschoben wird, bis er sich über einer Aufnahmestation befindet, in die die Trägerplatten gleichzeitig abgelegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Gegenstände in der Aufnahmestation mit einer Flüssigkeit behandelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerplatten durch die Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig aus der Aufnahmestation gehoben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Polierteller-Überbauten zur Ver­ fügung gestellt werden, die nacheinander oder gleichzeitig mit den Trägerplatten über der Polierstraße verschoben werden.

7. Vorrichtung zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten durch Poliertöpfe gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Po­ lierteller-Überbau untergebracht sind, der über dem Poliertel­ ler angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Polier­ töpfen Hebeeinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Trä­ gerplatten gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden kön­ nen, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten ent­ lang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller und der Polierteller-Überbau thermisch und schwingungstechnisch voneinander entkoppelt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Polierstraße den Polierteller, gegebe­ nenfalls weitere Polierteller und mindestens eine Aufnahmesta­ tion für Trägerplatten umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linearführung und die Polierstraße modu­ lar erweiterbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens zwei Polierteller-Überbauten vor­ gesehen sind, die entlang der Linearführung verschoben werden können.