HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren
von Halbleiterscheiben, insbesondere ein wirkungsvolles
Verfahren, das zum Polieren von Halbleiterscheiben geeignet
ist, deren zu polierende Oberflächen sebr eben sein müssen.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
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Der letzte Schritt einer Herstellung von Silizium-
Halbleiterscheiben umfaßt einen Polierschritt zum Ausbilden
einer Spiegeloberfläche. Dieser Schritt wendet im allgemeinen
ein Verfahren an, welches das mechanisch-chemische Verfahren
genannt wird, das mechanischen Abrieb und chemische Reaktion
in sich vereinigt.
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Fig. 4 zeigt die Hauptbestandteile einer Poliervorrichtung zum
Polieren einer Seite einer Halbleiterscheibe. Wie in den
Figuren 4 und 5 dargestellt, bezeichnet das Bezugszeichen 1
eine Glasplatte. Eine Mehrzahl von Halbleiterscheiben 2 ist
mittels Wachs mit der Unterseite der Glasplatte 1 verbunden.
Diese Halbleiterscheiben 2, die Verfahren wie Läppen,
Kantenabschrägen und Ätzen unterworfen waren, sind derart
verbunden, daß sie befestigt oder entfernt werden können. Ein
Poliertuch 3a wird fest auf der Oberfläche eines Drehtischs 3
gehalten, der unter der Glasplatte 1 angeordnet ist. Das
Polieren wird unter Verwendung der Vorrichtung in der folgenden
Weise durchgeführt. Die Halbleiterscheibe 2 berührt das
Poliertuch 3a unter dem Druck der Glasplatte 1. Gleichzeitig
dreht sich der Drehtisch 3 und bewirkt, daß sich die Glasplatte
1, welche die Halbleiterscheibe 2 trägt, dreht, so daß die
Halbleiterscheibe 2 in Berührung mit dem Poliertuch 3a gebracht
wird, auf das Polierdispersion gesprüht ist. Als Folge wird die
Hauptoberfläche der Halbleiterscheibe 2, die mit der Unterseite
der Glasplatte 1 verbunden ist, poliert. Die Polierdispersion
ist eine schwach alkalische Wasserlösung, die kolloidales
Siliziumdioxid als feine Schleifkörner enthält.
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Mit einer in den letzten Jahren zunehmend starken Nachfrage
nach hochpräziser Planheit der zu polierenden
Halbleiterscheibenoberfläche wegen mikroskopisch feiner Muster
von Halbleiter-ICs sind bei dem oben beschriebenen
Polierverfahren die folgenden Probleme entstanden.
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Wenn die Halbleiterscheibe mittels der oben beschriebenen
Poliervorrichtung poliert wird, gibt es insbesondere Änderungen
der Beschaffenheit des Poliertuchs 3a im Laufe der Zeit, eine
Verformung der Glasplatte 1, die durch einen ausgeübten Druck
verursacht wird, wenn die Halbleiterscheibe 2 mit dem
Poliertuch 3a in Berührung kommt, und es treten
unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten des Drehtischs 1 in
verschiedenen Positionen entlang dem Radius des Tischs 1 auf.
Eine ungleichmäßige Dicke der polierten Halbleiterscheibe, die
durch die oben erwähnten Erscheinungen verursacht wird, kann
unter dem Gesichtspunkt der Anforderungen an die technische
Perfektion von Halbleiter-IC-Vorrichtungen in den letzten
Jahren nicht vernachlässigt werden.
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Die ungleichmäßige Dicke übt auf Halbleiter-auf-Isolator(SOI)-
strukturierten Bauelementen mit einer äußerst dünnen aktiven
Zone sehr viel mehr Einfluß aus.
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Je stärker die Halbleiterscheibe 2 gegen das Poliertuch 3a
gedrückt wird, desto größer wird die Poliergeschwindigkeit. Es
ist jedoch schwierig, das Maß des Polierens bei einer großen
Poliergeschwindigkeit zu steuern. Im Gegensatz dazu ist es
leicht, das Maß des Polierens bei einer geringen
Poliergeschwindigkeit zu steuern, das Polieren ist jedoch
zeitaufwendig.
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Die US-A-2 979 868 beschreibt eine Läppvorrichtung zum Polieren
einer Halbleiterscheibe, die dickeregulierende Bauteile umfaßt.
Die dickeregulierenden Bauteile bestehen vorzugsweise aus einem
harten Metall. Jedoch können Verunreinigungen ein Problem
darstellen, wenn ein Metall verwendet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben
beschriebenen Probleme bei dem herkömmlichen Verfahren zu
überwinden und ein Verfahren zum schnellen Polieren einer
Halbleiterscheibe bereitzustellen, das ein leichtes Steuern des
Maßes des Polierens erlaubt und das es weiter erlaubt, eine
Ungleichmäßigkeit der Dicke der Halbleiterscheibe, bei der eine
Oberfläche die zu polierende Oberfläche ist, auf ein Minimum
zu beschränken.
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Um das obengenannte Ziel zu erreichen, offenbart die
vorliegende Erfindung entsprechend dem einzigen Anspruch ein
Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe. Die mit einer
Platte verbundene Halbleiterscheibe wird durch Andrücken der
Halbleiterscheibe gegen eine sich drehende Drehtischseite auf
eine gewünschte Dicke poliert. Die Halbleiterscheibe ist mit
der Platte verbunden, und gleichzeitig sind dickeregulierende
Bauteile, deren Oberflächenschicht aus einem Material besteht,
bei dem die Poliergeschwindigkeit geringer als die der
Halbleiterscheibe ist, auf der Plattenfläche angeordnet, um die
Dicke der Halbleiterscheibe zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine zu polierende
Halbleiterscheibe mit einer Platte verbunden, und gleichzeitig
sind die dickeregulierenden Bauteile, deren Oberflächenschicht
aus einem Material besteht, bei dem die Poliergeschwindigkeit
geringer als bei der Halbleiterscheibe ist, rund um die
verbundene Halbleiterscheibe und auf der Plattenfläche in einem
geringen Abstand von ihr angeordnet. Die Halbleiterscheibe wird
unter Verwendung des dickeregulierenden Bauteils als
Stopvorrichtung poliert. Selbst wenn sich die
Poliergeschwindigkeit unter den Umständen erhöht, daß die
Halbleiterscheibe mit erhöhtem Druck gegen den Drehtisch
gedrückt wird, muß aus diesen Gründen ein Teil des Drucks von
dem dickeregulierenden Bauteil aufgenommen werden, wenn das
Polieren nahezu beendet ist. Folglich wird die
Poliergeschwindigkeit entsprechend dem Anstieg des auf die
Scheibe ausgeübten Drucks um den wie oben erwähnt aufgenommenen
Druckbetrag langsam, und folglich ist es leicht, das Maß des
Polierens der Halbleiterscheibe ebenso wie die Dicke der
Halbleiterscheibe zu steuern. Die polierte Oberfläche der
Halbleiterscheibe wird folglich in bezug auf eine
Dickenveränderung von einer Seite zur anderen gleichmäßig und
spiegelnd.
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Da das dickeregulierende Bauteil, das rund um die
Halbleiterscheibe angeordnet ist, als Stopvorrichtung wirkt,
wird weiter die Halbleiterscheibe so poliert, daß die
Oberfläche des dickeregulierenden Bauteils auf der
Drehtischseite im wesentlichen bündig mit der Halbleiterscheibe
ist, wodurch es zu einer weniger ungleichmäßigen Dicke über die
gesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe beiträgt, bei der eine
Oberfläche die zu polierende Oberfläche ist.
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Aus all den oben beschriebenen Gründen kann eine äußerst genau
geometrisch gesteuerte polierte Halbleiterscheibe erhalten
werden.
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Andere Ziele und neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, wenn sie zusammen mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein vertikaler Schnitt, der einen Teil einer
Poliervorrichtung darstellt, die bei dem ein Polierverfahren
einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Platte, die
veranschaulicht, wie eine Halbleiterscheibe und
Attrappenscheiben (ein dickeregulierendes Bauteil) mit der
Platte verbunden sind;
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Halbleiter, welche
Stellen zum Messen der Dicke der Halbleiterscheibe gemäß einem
Versuch zeigt;
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Fig. 4 ist ein vertikaler Schnitt, der einen Teil einer
Poliervorrichtung, die bei einem herkömmlichen Verfahren
verwendet wird, darstellt;
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Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Platte, die
veranschaulicht, wie die Halbleiterscheibe mit der Platte
verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Polieren einer
Halbleiterscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die Hauptbestandteile einer Poliervorrichtung zum
Polieren einer Seite der Halbleiterscheibe.
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Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wird eine
Halbleiterscheibe 12, die Verfahren wie Läppen,
Kantenabschrägen und Ätzen unterworfen war, mittels Wachs mit
der Mitte der Unterseite der Glasplatte 11 verbunden. Außerdem
werden insgesamt acht Attrappenscheiben 15, die als
dickeregulierende Bauteile dienen, so auf der Unterseite der
Glasplatte 11 angeordnet, daß sie die oben erwähnte
Halbleiterscheibe 12 umgeben. Wenn die Halbleiterscheibe 12 und
die Attrappenscheiben 15 mittels Wachs mit der Oberfläche der
Glasplatte 11 verbunden werden, ist es wünschenswert, die
Verbindungszwischenräume mit der Genauigkeit von weniger als
0,1 um zu steuern, um den strengsten Anforderungen
nachzukommen. Die beiden folgenden Verfahren erlauben eine
solche Steuerung: die Halbleiterscheibe 12 wird mit der
Oberfläche der Glasplatte 11 verbunden, nachdem geschmolzenes
Wachs mittels einer Sprühvorrichtung in sehr feinen Teilchen
gleichmäßig auf die Oberfläche der zu verbindenden Scheibe 12
gesprüht ist; oder die Halbleiterscheibe 12 und die
Attrappenscheiben 15 werden erwärmt, nachdem sie soeben auf die
Oberfläche der Glasplatte 11 gelegt wurden, und dann wird das
Wachs in die Zwischenräume unter den Scheiben zugeführt,
nachdem es an einer bereits erwärmten Stelle des Umfangs
geschmolzen wurde, bevor die Halbleiterscheibe 12 und die
Attrappenscheiben 15 zum Befestigen angedrückt und gekühlt
werden, um die Zwischenräume zu verringern und folglich für die
strengste Genauigkeit von weniger als 0,1 um zu sorgen.
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Die Oberflächenschichten der Attrappenscheiben 15 bestehen aus
einem Material, das langsamer als die Halbleiterscheiben 12 zu
polieren ist. Gemäß der Erfindung besteht die Matrix der
Attrappenscheibe 15 aus Silizium, und ein Siliziumoxid- oder
Siliziumnitridfilm ist auf der Oberflächenschicht der
Attrappenscheibe 15 ausgebildet. Der Siliziumoxidfilm kann ein
thermischer Oxidfilm oder ein Oxidfilm sein, der durch ein
chemisches Dampfabscheideverfahren (CVD) erhalten wurde, und
ist vorzugsweise ein thermischer Oxidfilm, der beim Polieren
mittels des mechanisch-chemischen Polierverfahrens langsamer
entfernt wird. Die Attrappenscheiben 15 sind in derselben Weise
wie bei der Halbleiterscheibe 12 mit Wachs mit der Glasplatte
11 verbunden, d.h. sie können befestigt oder entfernt werden,
oder sie sind semipermanent mittels Epoxidharz oder dergleichen
mit der Glasplatte 11 verbunden. Wenn die Attrappenscheibe 15
aus einem Material besteht, das beträchtlich langsamer als die
Halbleiterscheibe 12 poliert wird, ist es günstig, die
Attrappenscheibe 15 semipermanent mit der Glasplatte 11 zu
verbinden. Wenn die Matrix der Attrappenscheibe 15 aus Silizium
besteht, ist es möglich, die Dicke des Halbleiters 12 sehr
wirkungsvoll und genau zu steuern.
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Ein Poliertuch 13a wird an der Oberseite des Drehtischs 11
unter der Glasplatte 11 befestigt.
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Das Polieren wird unter Verwendung der Poliervorrichtung wie
folgt durchgeführt: die Halbleiterscheibe 12 berührt das
Poliertuch 13a unter dem Druck der Glasplatte 11. Gleichzeitig
dreht sich der Drehtisch 13, so daß die Glasplatte 11, welche
die Halbleiterscheibe 12 trägt, zum Drehen gebracht wird, so
daß die Halbleiterscheibe 12 mit dem Poliertuch 13a in
Berührung gebracht wird. Folglich wird die Hauptoberfläche der
mit der Unterseite der Glasplatte 11 verbundenen
Halbleiterscheibe 12 poliert. Als Beispiel für ein Poliermittel
während des Poliervorgangs wird kolloidales Siliziumdioxid
verwendet, das in einer wäßrigen Lösung mit einem mit NaOH oder
NH&sub4;OH auf schwache Basizität eingestellten pH-Wert dispergiert
ist. Wenn die Halbleiterscheibe 12 mittels des oben
beschriebenen Verfahrens poliert wird, können die unten
beschriebenen Wirkungen erhalten werden.
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Das heißt, gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist die
zu polierende Halbleiterscheibe 12 mit der Mitte der Unterseite
der Glasplatte 11 verbunden, und gleichzeitig sind
Attrappenscheiben 15, die aus einem Material bestehen, das
langsamer als die Halbleiterscheibe 12 poliert wird, unter der
Glasplatte 11 rund um die Halbleiterscheibe 12 angeordnet. Wenn
die Matrix der Attrappenscheibe 15 aus Silizium besteht und ein
thermischer Oxidfilm auf ihrer Oberflächenschicht ausgebildet
ist, beträgt beispielsweise die Poliergeschwindigkeit für die
Attrappenscheibe 15, abhängig von den Polierbedingungen, 1/200
oder weniger der Poliergeschwindigkeit des Siliziums.
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Weil die Halbleiterscheibe 12 unter Verwendung der
Attrappenscheiben 15 als Stopvorrichtung poliert wird, wird
selbst dann während des gesamten Poliervorgangs ein Teil des
Drucks von den Attrappenscheiben 15 aufgenommen, wenn sich eine
Poliergeschwindigkeit infolge des Zustands erhöht, daß die
Halbleiterscheibe 12 unter erhöhtem Druck an den Drehtisch 11
angedrückt wird. Folglich verlangsamt sich die
Poliergeschwindigkeit entsprechend einem Betrag des Drucks, der
mit den Attrappenscheiben geteilt wird, und folglich ist es
einfach, das Maß des Polierens der Halbleiterscheibe 12 ebenso
wie die Dicke über die gesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe
12 zu steuern. Die polierte Oberfläche der Halbleiterscheibe
12 wird folglich in Bezug auf die Dicke von einer Seite zur
anderen gleichmäßig und spiegelnd.
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Da die rund um die Halbleiterscheibe 12 angeordneten
Attrappenscheiben 15 als Stopvorrichtung wirken, wird weiter
die Halbleiterscheibe 12 so poliert, daß die Oberflächen der
Attrappenscheiben 15 auf der Drehtischseite 11 im wesentlichen
bündig mit der Halbleiterscheibe 12 sind, wodurch sie zu einer
weniger ungleichmäßigen Dicke der Halbleiterscheibe 12
beitragen, bei der eine Oberfläche die zu polierende Oberfläche
ist. Aus all den oben beschriebenen Gründen kann eine äußerst
genau geometrisch gesteuerte Halbleiterscheibe 12 erhalten
werden.
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Der folgende Versuch wurde durchgeführt, um die verringerte
Dickenungleichmäßigkeit der Halbleiterscheibe zu bestätigen,
bei der eine Oberfläche die zu polierende Oberfläche ist.
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In dem Versuch wurden siebzehn zu polierende Halbleiterscheiben
mit einem Durchmesser von 150 mm und als dickeregulierende
Bauteile Attrappenscheiben in einem Verhältnis von
beispielsweise vier Attrappenscheiben je Halbleiterscheibe
verwendet, deren Matrix aus Silizium besteht und deren
Oberflächenschicht aus einem Siliziumoxidfilm durch thermische
Oxidation gebildet ist.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, gibt es neun Stellen zum Messen der
Dicke der Halbleiterscheibe. Wir fanden, daß es möglich war,
die Dicke der Halbleiterscheibe gemäß dem Versuch sehr genau
zu steuern. Wenn die Halbleiterscheiben im Mittel um etwa 20
um herunterpoliert wurden, umfaßten die Scheiben, deren Dicke
in der Mitte innerhalb von ± 0,3 um vom Mittelwert abweicht,
beispielsweise 75,8% aller Scheiben; die Halbleiterscheiben,
deren Dickenabweichung 0,1 um oder weniger betrug, umfaßten
50%. Die Erfindung ist ausführlich mit besonderem Bezug auf
deren bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden, aber
es versteht sich, daß Änderungen und Abwandlungen der Erfindung
vorgenommen werden können.
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Obwohl als dickeregulierendes Bauteil die Attrappenscheibe 15
verwendet wird, deren Matrix Silizium ist und die mit einem auf
ihrer Oberflächenschicht ausgebildeten Siliziumoxidfilm
versehen ist, kann beispielsweise auch eine Attrappenscheibe
verwendet werden, deren Matrix Silizium ist und die mit einem
auf ihrer Oberflächenschicht ausgebildeten Siliziumnitridfilm
versehen ist. Die Form der Attrappenscheibe ist nicht
notwendigerweise dieselbe wie die der Halbleiterscheibe. Eine
ringförmige Attrappenscheibe kann verwendet werden, so daß die
Halbleiterscheibe 12 umschlossen wird. Die wichtige Sache, die
berücksichtigt werden muß, besteht darin, eine Attrappenscheibe
zu verwenden, die fähig ist, einen Teil des zum Polieren der
Halbleiterscheibe auf dem Drehtisch verwendeten Drucks
aufzunehmen, und die fähig ist, als Stopvorrichtung zu dienen.
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Typische Ergebnisse, die aus der vorliegenden Erfindung
erhalten wurden, werden unten kurz beschrieben. Wenn die
Halbleiterscheibe durch Andrücken an die sich drehende
Drehtischseite auf ihre gewünschte Dicke poliert wird, ist die
Halbleiterscheibe mit der Platte verbunden, und gleichzeitig
ist das dickeregulierende Bauteil, dessen Oberflächenschicht
aus einem Material besteht, das langsamer als die
Halbleiterscheibe poliert wird, auf der Ebene der Platte
angeordnet. Das dickeregulierende Bauteil steuert die
Halbleiterscheibendicke. Selbst wenn die Poliergeschwindigkeit
ansteigt, wird es aus diesen Gründen leicht, das Maß des
Polierens der Halbleiterscheibe zu steuern. Da bei einem
Schwingen der Tischachse oder dergleichen der Druck von den
dickeregulierenden Bauteilen aufgenommen wird, wird außerdem
die Halbleiterscheibe nicht auf eine dünnere Dicke als die
Dicke des dickeregulierenden Bauteils poliert. Folglich wird
die ungleichmäßige Dicke einer Halbleiterscheibe, bei der eine
Oberfläche die zu polierende Oberfläche ist, verringert, und
folglich kann eine äußerst genau geometrisch gesteuerte
Halbleiterscheibe erhalten werden.