DE19836831B4 - Poliermittel zum Polieren von Halbleiterscheiben - Google Patents
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Abstract
Poliermittel
zum Polieren von Halbleiterscheiben, bestehend aus einem Kieselsol
und einem Puffersystem aus Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid, dadurch
gekennzeichnet, daß das
Puffersystem und das Kieselsol erst unmittelbar vor der Anwendung
als Poliermittel zusammengemischt werden, und dabei ein pH-Wert
von 11,4 bis 12,5 eingestellt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft Poliermittel zum Polieren von Halbleiterscheiben.
- Die Bearbeitung von Halbleiterscheiben, wie insbesondere Si-Scheiben, erfolgt durch Auflegen der Scheiben auf eine große runde Platte (im weiteren als "Polierteller" bezeichnet) die mit einem Vlies (im weiteren als Poliertuch bezeichnet) beklebt ist. Die Scheiben sind dabei auf einem Träger montiert, wobei auf diesem Träger, abhängig vom Scheibendurchmesser, unterschiedlich viele Scheiben montiert sind. Der Träger wird dann, mit den Scheiben nach unten, auf den Polierteller abgelegt. Auf die Rückseite des Trägers drückt ein Stempel um eine definierte Anpresskraft auf die Scheiben zu übertragen. Bei der Politur rotieren Polierteller und Träger. Gleichzeitig wird auf das Poliertuch eine leicht alkalische, kolloiddisperse Silikatlösung, das Kieselsol (im weiteren als Poliermittel bezeichnet) zugegeben. Rotationsbewegung, Anpresskraft und Poliermittel tragen dazu bei, daß von den Scheiben Material abgetragen wird. Dieser Materialabtrag verbleibt zum Großteil auf dem Poliertuch. Die Poliertücher bestehen aus einem mit Polyurethan verklebten Polyestervlies oder einem reinen Polyurethanvlies. Beide Tuchtypen besitzen Poren, die für den Polierabtrag maßgeblich sind. Diese Poren werden z.B. durch den Si-Abrieb zugeschmiert, was zur Folge hat, daß die Polierabtragsgeschwindigkeit nach kurzem Poliertucheinsatz (Fahrtenzahl <100) um den Faktor 2, gegenüber der Anfangsabtragsgeschwindigkeit mit einem neuen Poliertuch, abnimmt.
- Um diese Abfallen der Abtragsgeschwindigkeit zu verringern wird nach jeder Polierfahrt das Poliertuch gereinigt. Zur Reinigung des Poliertuches werden Bürsten, Messer (stehende oder rotierende Einheiten) oder Keramikscheiben (pellets) eingesetzt.
- Diese Art der Tuchbearbeitung hat jedoch den Nachteil, daß durch die mechanische Bearbeitung des Tuches, dieses verformt und damit die Geometrie der Si-Scheiben verschlechtert wird. Durch lange und intensive Reinigung des Poliertuchs wird zwar der Abfall der Abtragsgeschwindigkeit merklich reduziert, jedoch nimmt mit jeder Reinigung die Tuchverformung zu, wodurch sich immer schlechtere Geometriewerte bei den Si-Scheiben ergeben. Ausbringung und Qualität der Scheiben verhalten sich bei dieser Art der Tuchreinigung umgekehrt proportional.
- Es sind bereits viele Zusätze zum Poliermittel (Amine, Puffersysteme) bekannt, die die Abtragsgeschwindigkeit bei der Politur von Silicium erhöhen. In der Regel liegen die pH-Werte der Poliermittel in einem Bereich von 9 – 11. Grund für diese niedrigen pH-Werte ist, daß kolloidale Kiesellösungen bei pH-Werten über 11 instabil werden und koagulieren. Die dann gebildeten Gele sind für die Politur nicht mehr einsetzbar.
- In der
DE 198 17 087 A1 ist beschrieben, dass die Stabilität alkalischer Suspensionen für das chemisch-mechanische Polieren durch eine Pufferung im pH-Bereich von 9,3 bis 13 erhöht werden kann. - Aufgabe der Erfindung ist es die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Poliermittel zur Verfügung zu stellen, das eine mechanische Reinigung des Poliertuchs nicht mehr erforderlich macht.
- Überraschend zeigte sich, daß, falls dem Poliermittel kurz vor dem Auslauf auf das Poliertuch KOH, NaOH oder organische Basen (z.B TMAH – Tetramethylamoniumhydroxid) zugegeben wurde und damit der pH-Wert auf 12,5 erhöht wurde, der auf dem Poliertuch verbleibende Si-Abrieb vollständig aufgelöst wurde.
- Überraschenderweise tritt keine Vergelung bei dieser Vorgehensweise ein.
- Gegenstand der Erfindung ist ein Poliermittel zum Polieren von Halbleiterscheiben gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2.
- Ein derartiges wäßriges Poliermittel enthält üblicherweise 2 bis 3 Gew.-% Kieselsol, 0,8 Gew.-% Kalium- oder Natriumcarbonat sowie 0,1 Gew.-% NaOH oder KOH. Diesem Poliermittel wird nun erfindungsgemäß kurz vor der Anwendung vorzugsweise 0,1 – 1,3 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 – 0,3 Gew.-% KOH oder NaOH zugegeben, so daß der pH des Poliermittels 11,4 bis 12,5 besonders bevorzugt 11,8 bis 12,3 beträgt.
- Dem Poliermittel wird kurz vor der Anwendung Base zugegeben, so daß der pH zwischen 11,4 und 12,5, besonders bevorzugt zwischen 11,8 bis 12,3 liegt. Als Basen werden vorzugsweise 0,1 – 1,3 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 – 0,3 Gew.-% an NaOH oder KOH hinzugefügt, wobei auch Gemische aus NaOH und KOH verwendet werden können. Erfindungsgemäß werden als wäßrige Dispersion 2 bis 3 Gew.-% Kieselsol, 0,8 Gew.-% Kalium- oder Natriumcarbonat sowie 0,1 Gew.-% NaOH oder KOH miteinander vermischt.
- Das Polieren der Halbleiterscheiben erfolgt bei 40°C Poliertemperatur, wobei gegebenenfalls auch gekühlt werden muß. Die Si-Scheiben werden mit einem Druck von ungefähr 0,3 bar auf die Polierplatte gedrückt.
- Vorteilhaft ist, daß durch die Erfindung gänzlich auf eine mechanische Tuchreinigung verzichtet werden konnte. Die durch die mechanische Tuchreinigung hervorgerufene Tuchverformung findet mit dem erfindungsgemäßen Poliermittel nicht mehr statt. Das hat eine, über die Poliertuchlebensdauer, wesentlich stabilere Scheibengeometrie zur Folge. Die Abtragsgeschwindigkeit bleibt über die Poliertuchstandzeit ebenfalls wesentlich stabiler. Gleichzeitig erhöhte sich die Poliertuchstandzeit um Faktor 2 bis 3, wodurch erhebliche Hilfsstoffkosten eingespart werden. Durch den Wegfall der mechanischen Tuchreinigung konnten zusätzlich die Kosten für Wartung und Herstellung dieser Reinigunseinheiten eingespart werden. Das Poliertuch hat nun eine Lebensdauer von 1000 Cyclen, während es nach dem Stand der Technik nur eine Lebensdauer von 100 Cyclen hat.
Claims (2)
- Poliermittel zum Polieren von Halbleiterscheiben, bestehend aus einem Kieselsol und einem Puffersystem aus Kaliumcarbonat und Kaliumhydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Puffersystem und das Kieselsol erst unmittelbar vor der Anwendung als Poliermittel zusammengemischt werden, und dabei ein pH-Wert von 11,4 bis 12,5 eingestellt wird.
- Poliermittel zum Polieren von Halbleiterscheiben, bestehend aus einem Kieselsol und einem Puffersystem aus Natriumcarbonat und Natriumhydroxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Puffersystem und das Kieselsol erst unmittelbar vor der Anwendung als Poliermittel zusammengemischt werden, und dabei ein pH-Wert von 11,4 bis 12,5 eingestellt wird.
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