DE19941903A1 - Semiconductor wafers polishing method e.g. for manufacture of microelectronic devices, allows individual treatment of wafers by independent adjustment of pressure of polishing chambers - Google Patents

Semiconductor wafers polishing method e.g. for manufacture of microelectronic devices, allows individual treatment of wafers by independent adjustment of pressure of polishing chambers

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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

Polishing of semiconductor wafers is generally carried out with a uniform pressure applied to all the wafers contained in a batch or group of wafers being polished, and to enable individual treatment to wafers (3) requires that the concentrically arranged pressure chambers, which generate the pressure required for polishing the wafers, can each have their pressure individually adjusted by a system of controlled valves (7), independently of the remaining pressure chambers.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, die auf der Unterseite der Druckplatte ei­ nes Carriers fixiert ist und mittels einer geeigneten Vorrich­ tung gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die zur Durch­ führung des Verfahrens geeignet ist.The invention relates to a method for polishing a Semiconductor wafer on the underside of the printing plate nes carrier is fixed and by means of a suitable device against a polishing plate covered with a polishing cloth is pressed and polished with a certain polishing pressure. The invention also relates to a device for through the procedure is suitable.

Die Planarisierung einer Halbleiterscheibe mittels eines che­ mo-mechanischen Polierverfahrens bildet einen wichtigen Bear­ beitungsschritt im Prozeßablauf zur Herstellung einer ebenen, defektfreien und glatten Halbleiterscheibe. Dieser Polier­ schritt stellt in vielen Fertigungsabläufen den letzten form­ gebenden und somit die Oberflächeneigenschaften maßgeblich be­ stimmenden Schritt vor der Weiterverwendung der Halbleiter­ scheibe als Ausgangsmaterial für die Herstellung elektrischer, elektronischer und mikroelektronischer Bauteile dar.The planarization of a semiconductor wafer using a che Mo-mechanical polishing is an important bear processing step in the process flow for the production of a flat, defect-free and smooth semiconductor wafer. That polish step is the final form in many production processes giving and thus the surface properties significantly right step before reusing the semiconductors disc as a starting material for the production of electrical, electronic and microelectronic components.

Mehrere Faktoren machen es schwierig, die angestrebte Ebenheit und Parallelität der Halbleiterscheiben, nachfolgend ange­ strebte Scheibengeometrie genannt, zu erreichen. Insbesondere bei polierten Halbleiterscheiben, deren Seiten nicht parallel zueinander liegen, sondern die Form eines Keils einnehmen, ist die Scheibengeometrie unzureichend.Several factors make it difficult to achieve the desired flatness and parallelism of the semiconductor wafers, below aspired to achieve disk geometry called. In particular for polished semiconductor wafers, the sides of which are not parallel to each other, but take the form of a wedge the disk geometry is insufficient.

Aus der EP 0 847835 A1 ist ein Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
A method for polishing semiconductor wafers is known from EP 0 847835 A1, which is characterized in that

  • a) mindestens eine von mehreren Druckkammern vor der Politur der Halbleiterscheiben mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, unda) at least one of several pressure chambers before polishing the semiconductor wafers are subjected to a certain pressure will, and
  • b) der Polierdruck während der Politur der Halbleiterscheiben über elastische Auflageflächen der mit Druck beaufschlagten Druckkammern auf eine Rückseite der Trägerplatte übertragen wird.b) the polishing pressure during the polishing of the semiconductor wafers over elastic contact surfaces of the pressurized Transfer the pressure chambers to the rear of the carrier plate becomes.

Da es sich bei diesem Verfahren um ein Verfahren für die Ein­ seitenpolitur von einer Gruppe von Halbleiterscheiben handelt, ist der Polierdruck gleichmäßig über alle Halbleiterscheiben verteilt.Since this procedure is a procedure for the one side polishing is about a group of semiconductor wafers, the polishing pressure is even across all semiconductor wafers distributed.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Verfügung zu stellen, die die individuelle Be­ handlung einer Halbleiterscheibe während der Politur ermögli­ chen.The object of the invention is therefore a method and a front to provide direction that the individual Be act on a semiconductor wafer during polishing chen.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, die auf der Unterseite der Druckplatte eines Carriers fixiert ist und mittels einer ge­ eigneten Vorrichtung gegen einen mit einem Poliertuch bespann­ ten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert wird, wobei mindestens eine von mehreren konzentrisch oder segmentär angeordneten Druckkammern vor der Politur der Halbleiterscheibe mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, und der Polierdruck während der Politur der Halbleiter­ scheibe über elastische Auflageflächen der mit Druck beauf­ schlagten Druckkammern auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen wird.The object of the invention is achieved by a method for Polishing a semiconductor wafer on the underside of the Printing plate of a carrier is fixed and by means of a ge suitable device against a covered with a polishing cloth pressed with a certain polishing pressure and is polished, with at least one of several concentric or segmented pressure chambers before polishing the Semiconductor wafer subjected to a certain pressure and the polishing pressure during the polishing of the semiconductors disc over elastic contact surfaces with pressure hit pressure chambers on the back of the carrier plate is transmitted.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Polierdrucksteuerung über den Durchmesser der Halbleiterschei­ be in konzentrischen Kreisen mittels konzentrisch angeordneter Druckkammern erfolgt. Dadurch lassen sich auf der zu polieren­ den Halbleiterscheibe radiale Teilbereiche mit einem definier­ ten Polierdruck beaufschlagen.An advantage of the method according to the invention is that the Polishing pressure control via the diameter of the semiconductor wafer be in concentric circles by means of concentrically arranged Pressure chambers. This allows you to polish on the the semiconductor wafer radial sections with a defin Apply the polishing pressure.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mindestens eine von mehreren segmentär ange­ ordneten Druckkammern vor der Politur der Halbleiterscheibe mit einem bestimmten Druck beaufschlagt, und der Polierdruck während der Politur der Halbleiterscheibe über elastische Auf­ lageflächen der mit Druck beaufschlagten Druckkammern auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen. In a preferred embodiment of the invention Procedures are at least one of several segmentally arranged pressure chambers before polishing the semiconductor wafer applied with a certain pressure, and the polishing pressure during the polishing of the semiconductor wafer via elastic opening contact surfaces of the pressurized pressure chambers on the Transfer the back of the carrier plate.  

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Polierdrucksteuerung über den Durch­ messer der Halbleiterscheibe in segmentär begrenzten Flächen mittels segmentär angeordneter Druckkammern erfolgt. Dadurch lassen sich auf der zu polierenden Halbleiterscheibe segmentä­ re Teilbereiche mit einem definierten Polierdruck beaufschla­ gen.Advantageous in this embodiment of the invention The procedure is that the polishing pressure is controlled by the through knife of the semiconductor wafer in segmentally limited areas by means of segmented pressure chambers. Thereby can be segmented on the semiconductor wafer to be polished Apply a defined polishing pressure to the right section gene.

Durch die vorliegende Erfindung wird die individuelle Geome­ trie einer Halbleiterscheibe bei der Politur, insbesondere bei der Einseitenpolitur mit einer Einseiten-Poliermaschine be­ rücksichtigt. Dadurch wird eine verbesserte Vergleichmäßigung des Polierabtrages erzielt, insbesondere in dem mindestens ei­ ne von mehreren konzentrisch oder segmentär angeordneten Druckkammern vor der Politur der Halbleiterscheibe mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird.By the present invention, the individual geome drie a semiconductor wafer during polishing, in particular the one-sided polishing with a one-sided polishing machine considered. This will improve leveling out of the polishing removal achieved, in particular in the at least egg ne of several concentrically or segmentally arranged Pressure chambers before polishing the semiconductor wafer with a certain pressure is applied.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor­ richtung sind nicht auf die Einseitenpolitur von Halbleiter­ scheiben beschränkt.The inventive method and the inventive front are not aimed at the one-sided polishing of semiconductors slices limited.

In dem Carrier für die Halbleiterscheibe befinden sich ring­ förmige, konzentrisch angeordnete Druckkammern mit einem, von außen nach innen, jeweils um die Ringbreite verminderten Radi­ us. Die Ringbreite beträgt bevorzugt von 1 bis 100 mm und be­ sonders bevorzugt von 10 bis 50 mm. Bevorzugt ist die gesamte Fläche der Halteplatte mit Druckkammern belegt.There are rings in the carrier for the semiconductor wafer shaped, concentrically arranged pressure chambers with one, of outside to inside, each with the ring width reduced by the ring width us. The ring width is preferably from 1 to 100 mm and be particularly preferably from 10 to 50 mm. The whole is preferred Surface of the holding plate covered with pressure chambers.

In dem Carrier einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich kreissegmentförmige Druckkammern, bevorzugt zwischen zwei und 20, besonders bevorzugt zwischen drei und 10. Bevorzugt ist die gesamte Fläche der Halteplatte mit Druckkammern belegt.In the carrier of a preferred embodiment are Circular segment-shaped pressure chambers, preferably between two and 20, particularly preferably between three and 10. Is preferred the entire surface of the holding plate is covered with pressure chambers.

Mittels, beispielsweise elektrisch geschalteten Ventilen, die sich vorzugsweise im Carrier befinden, wird eine, der Aus­ gangs-Geometrie der zu polierenden Halbleiterscheibe angepass­ te Ringbreite und Lage vorgegeben. Die Druckkammern werden be­ vorzugt von der gleichen Druckluftversorgung gespeist, so daß sich in jeder mit einem bestimmten Druck beaufschlagten Druck­ kammer der gleiche Druck einstellt. Damit wird sichergestellt, daß an jeder mit Druck beaufschlagten Flächeneinheit der Hal­ teplattenrückseite eine gleich große Kraft wirkt. Der zu be­ aufschlagende Druck und die Lage der zu beaufschlagenden ring- oder segmentförmigen Druckkammer erfolgen über eine Prozeßaus­ wertung und einen angeschlossenen Leitrechner.By means of, for example, electrically switched valves are preferably in the carrier, one that is off gear geometry of the semiconductor wafer to be polished specified ring width and position. The pressure chambers will be  preferably fed by the same compressed air supply, so that yourself in any pressure applied with a certain pressure chamber sets the same pressure. This ensures that the Hal back of the plate has the same force. The one to be impact pressure and the position of the ring or segment-shaped pressure chamber take place via a process evaluation and a connected master computer.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung auch durch eine Vorrich­ tung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch.The object of the invention is also achieved by a Vorrich according to the independent device claim.

Die Figur zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung mit ringförmigen, konzentrisch angeordneten Druckkammern zum Po­ lieren einer Halbleiterscheibe.The figure shows an embodiment of a device with annular, concentrically arranged pressure chambers to the bottom a semiconductor wafer.

Zum Polieren wird die Halbleiterscheibe 2, die auf der Unter­ seite der Druckplatte 3 des Carriers aufgenommen ist, mittels einer geeigneten Vorrichtung gegen den mit einem Poliertuch bespannten Polierteller 6 mit einem bestimmten Polierdruck ge­ drückt. Der Carrier wird dabei über eine Spindel 1 gedreht. Die Halbleiterscheibe steht gegenüber dem Carrier still und wird mittels eines Retainerrings 4 in Position gehalten. Der Carrier besteht im wesentlichen aus der Druckplatte 3, dem Re­ tainerring 4, der Halteplatte 5, den Druckkammern p2, die die Polierkraft aufbringen, und der Druckkammer p3 zur Betätigung des Retainerrings. Der Retainerring wird dabei mit prozessab­ hängiger Kraft auf das Poliertuch gedrückt. Die Druckplatte 3 ist als Hohlteil ausgeführt, um auf der Rückseite der Halblei­ terscheibe nach Bedarf flüssige oder gasförmige Medien, wie beispielsweise Wasser oder Druckluft mit dem Druck p1 zuzufüh­ ren, insbesondere für die automatische Aufnahme oder Abgabe der Halbleiterscheibe. Die Halteplatte 5 ist fest mit der Spindel 1 verbunden. Die Unterseite der Druckplatte 3 weist konzentrisch angeordnete, offene Kanäle auf. In jedem Kanal befindet sich eine Druckkammer p2, beispielsweise ein Balg oder Schlauch aus elastischem Material mit geringer Eigenstei­ figkeit. Die Spindel 1 wird während der Politur so weit über den Polierteller abgesenkt und in vertikaler Richtung fixiert, daß bei drucklosen Kammern p2, die Halbleiterscheibe das Po­ liertuch gerade nicht berührt. Die Druckplatte 3 wird, bei­ spielsweise durch Federn (nicht in der Figur) in einer oberen Ausgangsposition gehalten. Zumindest eine von mehreren Druck­ kammern p2 ist mit einem bestimmten Druck beaufschlagt, der in Summe einen zweckmäßigen Polierdruck ergibt. Die Spindel 1 um­ faßt Leitungen und Ventile 7, zum Beaufschlagen der Druckkam­ mern, beispielsweise mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, mit einem bestimmten Druck. Die Elastizität der Druckkammern p2 stellt sicher, daß der Polierdruck gleichmäßig über die beauf­ schlagte Fläche verteilt ist. Ein weiterer Vorteil der Erfin­ dung liegt in einer kraftschlüssigen Verbindung der Halteplat­ te 3 mit der Spindel 1. Dadurch kann die Halteplatte 3 nicht durch die Polierkräfte verkippen, was einen ungleichmäßigen Polierabtrag zur Folge hätte. Durch den Retainerring 4 wird ein Verschieben der Halbleiterscheibe 2 relativ zur Druckplat­ te 3, entgegen der in horizontaler Richtung wirkenden Polier­ kraft, unterbunden. Um einen maximalen Überstand über der Halbleiterscheibe zu erreichen, ist der Retainerring axial be­ weglich angebracht. Die Anstellkraft zum Poliertuch wird mit­ tels der Druckkammer p3 erzeugt. Die Rückstellung in die Aus­ gangsposition erfolgt, beispielsweise über Federn (nicht in der Figur) oder wird extern an den Be- und Entladestationen eingeleitet. Durch ein System von regelbaren Ventilen 7 kann jede Druckkammer p2 unabhängig von den übrigen Druckkammern p2 mit einem bestimmten Druck beaufschlagt werden. Zweckmäßiger­ weise ist ein Druckausgleich zwischen offenen Ventilen mög­ lich. Ein Leitrechner wird nach einer Polierfahrt mit den er­ mittelten Werten der Scheibengeometrie, beispielsweise mit den ermittelten Keiligkeits-Werten versorgt. Daraus errechnet er die Zahl und Lage der zu beaufschlagenden Druckkammern.For polishing, the semiconductor wafer 2 , which is accommodated on the underside of the pressure plate 3 of the carrier, is pressed by means of a suitable device against the polishing plate 6 covered with a polishing cloth with a specific polishing pressure. The carrier is rotated via a spindle 1 . The semiconductor wafer is stationary with respect to the carrier and is held in position by means of a retainer ring 4 . The carrier consists essentially of the pressure plate 3 , the Re tainerring 4 , the holding plate 5 , the pressure chambers p2, which apply the polishing force, and the pressure chamber p3 for actuating the retainer ring. The retainer ring is pressed onto the polishing cloth with process-dependent force. The pressure plate 3 is designed as a hollow part in order to supply liquid or gaseous media, such as water or compressed air with the pressure p1, on the back of the semiconductor disk, as needed, in particular for the automatic pickup or delivery of the semiconductor wafer. The holding plate 5 is firmly connected to the spindle 1 . The underside of the pressure plate 3 has concentrically arranged, open channels. There is a pressure chamber p2 in each channel, for example a bellows or hose made of elastic material with low inherent stiffness. The spindle 1 is lowered so far over the polishing plate and fixed in the vertical direction during polishing that in the case of unpressurized chambers p2, the semiconductor wafer does not just touch the po lishing cloth. The pressure plate 3 is held in an upper starting position, for example by springs (not in the figure). At least one of several pressure chambers p2 is acted upon by a certain pressure, which in total results in a suitable polishing pressure. The spindle 1 summarizes lines and valves 7 , for acting on the pressure chamber, for example with a liquid or a gas, with a certain pressure. The elasticity of the pressure chambers p2 ensures that the polishing pressure is evenly distributed over the surface impacted. Another advantage of the inven tion lies in a non-positive connection of the holding plate 3 with the spindle 1 . As a result, the holding plate 3 cannot tilt due to the polishing forces, which would result in an uneven polishing removal. The retainer ring 4 prevents the semiconductor wafer 2 from moving relative to the printing plate 3 , counter to the polishing force acting in the horizontal direction. In order to achieve a maximum protrusion above the semiconductor wafer, the retainer ring is attached so that it can move axially. The contact force to the polishing cloth is generated by means of the pressure chamber p3. The return to the starting position takes place, for example via springs (not in the figure) or is initiated externally at the loading and unloading stations. By means of a system of controllable valves 7 , a certain pressure can be applied to each pressure chamber p2 independently of the other pressure chambers p2. Expediently, pressure equalization between open valves is possible. After a polishing run, a master computer is supplied with the determined values of the disk geometry, for example with the determined wedge values. From this, he calculates the number and location of the pressure chambers to be loaded.

Claims (2)

1. Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, die auf der Unterseite der Druckplatte eines Carriers fixiert ist und mittels einer geeigneten Vorrichtung gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Po­ lierdruck gedrückt und poliert wird, wobei mindestens eine von mehreren konzentrisch oder segmentär angeordneten Druckkammern vor der Politur der Halbleiterscheibe mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, und der Polierdruck während der Poli­ tur der Halbleiterscheibe über elastische Auflageflächen der mit Druck beaufschlagten Druckkammern auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen wird.1. Method for polishing a semiconductor wafer, the is fixed on the underside of the pressure plate of a carrier and by means of a suitable device against one with one Polishing cloth covered polishing plate with a certain bottom lierdruck pressed and polished, at least one of several concentrically or segmented pressure chambers before polishing the semiconductor wafer with a certain Pressure is applied, and the polishing pressure during the poli ture of the semiconductor wafer over elastic contact surfaces of the pressurized pressure chambers on the back of the Carrier plate is transferred. 2. Vorrichtung zum Polieren einer Halbleiterscheibe, im wesentlichen umfassend, einen Carrier mit Druckplatte 3, Re­ tainerring 4, Halteplatte 5 und Druckkammern p2, gekennzeich­ net durch mit Druck beaufschlagbare Druckkammern p2, die kon­ zentrisch oder kreissegmentförmig auf der Rückseite der Halte­ platte 5 angeordnet sind und elastische Auflageflächen besit­ zen, die während der Politur der Halbleiterscheiben den Po­ lierdruck auf die Rückseite der Druckplatte übertragen, sofern die zugehörige Druckkammer mit Druck beaufschlagt ist, und ei­ ne Einrichtung zum Beaufschlagen der Druckkammern mit Druck.2. Device for polishing a semiconductor wafer, essentially comprising a carrier with pressure plate 3 , Re tainerring 4 , holding plate 5 and pressure chambers p2, characterized by net pressurizable pressure chambers p2, which are arranged centrally or in a segment of a circle on the back of the holding plate 5 are and have elastic contact surfaces which transmit the polishing pressure to the back of the pressure plate during the polishing of the semiconductor wafers, provided the associated pressure chamber is pressurized, and a device for pressurizing the pressure chambers.
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