EP0847835B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben Download PDF

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EP0847835B1
EP0847835B1 EP97121841A EP97121841A EP0847835B1 EP 0847835 B1 EP0847835 B1 EP 0847835B1 EP 97121841 A EP97121841 A EP 97121841A EP 97121841 A EP97121841 A EP 97121841A EP 0847835 B1 EP0847835 B1 EP 0847835B1
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EP
European Patent Office
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polishing
pressure
semiconductor wafers
support plate
pressure chambers
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97121841A
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English (en)
French (fr)
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EP0847835A1 (de
Inventor
Paul Müller
Thomas Buschhardt
Heinrich Hennhöfer
Norbert Sickmann
Rainer Neumann
Franz Mangs
Manfred Thurner
Klaus Dr. Röttger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Wacker Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Siltronic AG filed Critical Wacker Siltronic AG
Publication of EP0847835A1 publication Critical patent/EP0847835A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0847835B1 publication Critical patent/EP0847835B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Definitions

  • the invention relates to a method for polishing Semiconductor wafers on a front side of a carrier plate are fixed and with a polishing pot Side surface against a polishing plate covered with a polishing cloth pressed and polished with a certain polishing pressure become.
  • the invention also relates to a device which is suitable for carrying out the method.
  • planarization of a semiconductor wafer using a chemo-mechanical Polishing is an important processing step in the process flow for the production of a flat, defect-free and smooth semiconductor wafer.
  • This polishing step provides the final form in many production processes and thus decisively determining the surface properties Step before reusing the semiconductor wafer as raw material for the production of electrical, electronic and microelectronic components.
  • Objectives of Polishing processes are particularly high Flatness and parallelism of the two disc sides, the removal pretreatment of damaged surface layers ("damage removal") and the reduction of the microroughness of the Semiconductor wafer.
  • the present invention relates to single-sided polishing a group of several semiconductor wafers ("single side batch polishing ").
  • the semiconductor wafers are at this procedure with one side on the front of one Carrier plate mounted by between the side and the Carrier plate a positive and non-positive connection, for example by adhesion, gluing, kitten or vacuum application, will be produced.
  • the semiconductor wafers mounted on the support plate so that it is a pattern of concentric rings. After assembly the free sides of the disc with the addition of a polishing agent against a polishing plate over which a polishing cloth is stretched is pressed and polished with a certain polishing pressure.
  • polishing plate The carrier plate and the polishing plate are usually used rotated at different speeds.
  • the necessary Polishing printing is done by a pressure stamp, which follows Polishing pot ("polishing head") is called on the back transferred to the carrier plate.
  • Polishing pot Polishing pot
  • a variety of used Polishing machines are designed to span multiple Have polishing pots and, accordingly, several carrier plates be able to record.
  • the polishing pressure therefore often does not act uniformly on the semiconductor wafer a because the carrier plate is radial due to its own weight during polishing is deformed or has a certain radial wedge shape due to manufacturing.
  • Identical polishing pots can differ in the transfer of the polishing pressure occur, so that the influence of the polishing pot used in the polishing result noticeable.
  • Sometimes there is also wear and tear of the polishing cloth The reason for this is that the wheel geometry changes over several polishing runs worsened.
  • EP-A-650 806 discloses a method for polishing semiconductor wafers by means of a polishing pot with a side surface against one covered with a polishing cloth Polishing plates are pressed and polished with a certain polishing pressure, before at least one of several individually with the polishing of the semiconductor wafers Pressurizable pressure chambers are pressurized with a certain pressure becomes.
  • the present invention solves the problem when polishing semiconductor wafers a one-sided polishing machine an improved equalization of the polishing removal to achieve, so that in particular the wedge of the polished semiconductor wafers low is.
  • the invention relates to a method for polishing semiconductor wafers by means of a polishing pot with a side surface against one covered with a polishing cloth Polishing plates are pressed and polished with a certain polishing pressure, before at least one of several individually with the polishing of the semiconductor wafers Pressurizable pressure chambers are pressurized with a certain pressure is characterized in that the semiconductor wafers on a front side a mounting plate and the polishing pressure during the polishing of the semiconductor wafers via elastic contact surfaces of the pressurized pressure chambers is transferred to a back of the carrier plate.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method, which is defined in claim 7.
  • the success of the invention is due to the fact that between the polishing pot and the support plate arranged pressure chambers local pressure differences that for example as a result of unevenness on the back of the carrier plate or result in an elastic deformation of the carrier plate would have compensated.
  • the one pressurized Pressure chamber transmitted to the support plate pressure has at any point in the circumferential direction on the carrier plate resting, elastic support surface the same Value.
  • a particular advantage of the invention results from that the pressure chambers that are pressurized preferably selected automatically and automatically with Pressure. Individual, depending on the polishing result impacting properties of the carrier plates used and used polishing pots can with this selection be taken into account.
  • Figure 1 is a preferred embodiment of the claimed device shown. They are just such Features shown that are necessary to describe the invention are.
  • Figures 2a, 2b and 3a, 3b schematically show that Principle of minimizing the wedge when polishing semiconductor wafers according to the invention.
  • FIG. 1 is a preferred one Embodiment of a device for performing the Procedure shows.
  • the to a carrier plate 1 of a polishing machine facing side of a polishing pot 2 has open channels 3 on that in concentric paths parallel to the circumferential line the carrier plate.
  • the illustrated The device is equipped with a total of seven pressure chambers. If a pressure chamber is pressurized by it is filled with a gas or a liquid, so presses a support surface 5 facing the support plate Pressure chamber against the back 6 of the carrier plate.
  • the polishing pot 2 is equipped with a vacuum tool 14, with whose help the carrier plate 1 by applying a vacuum V can be sucked in.
  • the for filling the pressure chambers with Gas or liquid lines through the polishing pot are not shown in the figure.
  • the loading a pressure chamber with pressure is also referred to as “switching on the pressure chamber “and the reverse process as” switching off a pressure chamber ".
  • the number of the provided Pressure chambers depend on the diameter of the used carrier plate and according to the width of the contact surface a pressure chamber.
  • Preferably 2 to 10 are particularly preferred 2 to 7 pressure chambers are used, their contact surfaces when the pressure chambers are switched on, 10 to 220 mm, especially are preferably 10 to 30 mm wide.
  • the level of pressure in on Pressure chambers are preferably chosen so that the polishing pot under no circumstances during the polishing of the semiconductor wafers overcome the gap and damage the carrier plate can. Lowering the polishing pot is particularly preferred to prevent up to the carrier plate by a mechanical barrier. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, this is Purpose a stopper 15 integrated in the polishing pot, by the Never effect the height of the gap 7 below a minimum value can sink. Mechanical damage to the carrier plate, which can cause a deterioration in the polishing result, this is safely avoided.
  • the device further comprises a system of controllable Valves 8 through which each pressure chamber independently of the rest Pressure chambers can be switched on and off and that the possibility provides for pressure equalization between switched on To reach pressure chambers. Is particularly preferred it to continue to provide a host computer 9, the switching on and switching off the pressure chambers controls fully automatically.
  • This master computer is used after a polishing run determined values of the disk geometry, for example with the determined wedge values. Calculated from this the number and position of the pressure chambers to be switched on and causes that the corresponding pressure chambers are switched on automatically or be switched off. It is preferred that the Master computer in the calculation also the influence on the The polishing result is taken into account by the carrier plate used and the polishing pot used in each case by manufacturing-related Peculiarities.
  • An identification of the for Coming carrier plates and polishing pots can be used, for example by means of a barcode recognition.
  • the host computer then accesses a database in which Offset presets are stored that specify which pressure chambers when using a specific carrier plate or a certain polishing pot or a certain combination of the carrier plate and polishing pot must be switched on or off.
  • the offset presets become automatic at regular intervals Evaluation of the polishing result of several previous ones Polishing trips updated.
  • the control is done automatically by the master computer 9, which is connected to a measuring device 16.
  • the host computer continuously records the actual height of the gap 7 and compares it this with the selected target distance. Is the actual height outside of specified lower and upper limit values with the help of the host computer, the pressure in the pressure chambers 4 changed, so that the polishing pot is raised or lowered until the actual height of the gap 7 in the desired tolerance range lies. Preferred values for the upper and lower limits the tolerance range is 4.2 mm or 3.8 mm.
  • the polishing print is preferably with the help of pressure pads 17th set.
  • FIG. 2a shows schematically, as by the process in particular can be achieved the polishing result in terms of the wedge shape of polished semiconductor wafers to improve.
  • the situation is indicated in FIG. 2a, that polished semiconductor wafers 10a that on the front 11 of a carrier plate 1 are mounted and against one with a Polishing cloth covered polishing plate 13 with a certain Polishing pressure has been pressed and polished, are wedge-shaped.
  • the Dikke the semiconductor wafers take towards the center of the carrier plate down, which is why you are from a positive taper speaks.
  • FIG. 3a The illustrated Semiconductor wafers 10 are negatively wedge-shaped.

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben, die auf einer Vorderseite einer Trägerplatte fixiert sind und mittels eines Poliertopfes mit einer Seitenfläche gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert werden. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
Die Planarisierung einer Halbleiterscheibe mittels eines chemo-mechanischen Polierverfahrens bildet einen wichtigen Bearbeitungsschritt im Prozeßablauf zur Herstellung einer ebenen, defektfreien und glatten Halbleiterscheibe. Dieser Polierschritt stellt in vielen Fertigungsabläufen den letzten formgebenden und somit die Oberflächeneigenschaften maßgeblich bestimmenden Schritt vor der Weiterverwendung der Halbleiterscheibe als Ausgangsmaterial für die Herstellung elektrischer, elektronischer und mikroelektronischer Bauteile dar. Ziele des Polierverfahrens sind insbesondere das Erreichen einer hohen Ebenheit und Parallelität der beiden Scheibenseiten, der Abtrag durch Vorbehandlungen geschädigter Oberflächenschichten ("damage removal") und die Reduktion der Mikrorauhigkeit der Halbleiterscheibe.
Üblicherweise werden Einseiten- und Doppelseiten-Polierverfahren eingesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft die Einseitenpolitur einer Gruppe mehrerer Halbleiterscheiben ("single side batch polishing"). Die Halbleiterscheiben werden bei diesem Verfahren mit einer Seite auf die Vorderseite einer Trägerplatte montiert, indem zwischen der Seite und der Trägerplatte eine form- und kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Adhäsion, Kleben, Kitten oder Vakuumanwendung, hergestellt wird. In der Regel werden die Halbleiterscheiben so auf die Trägerplatte montiert, daß sie ein Muster von konzentrischen Ringen ausbilden. Nach der Montage werden die freien Scheibenseiten unter Zuführung eines Poliermittels gegen einen Polierteller, über den ein Poliertuch gespannt ist, mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert. Die Trägerplatte und der Polierteller werden dabei üblicherweise mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gedreht. Der notwendige Polierdruck wird von einem Druckstempel, der nachfolgend Poliertopf ("polishing head") genannt wird, auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen. Eine Vielzahl der verwendeten Poliermaschinen sind so konstruiert, daß sie über mehrere Poliertöpfe verfügen und dementsprechend mehrere Trägerplatten aufnehmen können.
Mehrere Faktoren machen es schwierig, die angestrebte Ebenheit und Parallelität der Halbleiterscheiben, nachfolgend angestrebte Scheibengeometrie genannt, zu erreichen. Insbesondere bei polierten Halbleiterscheiben, deren Seiten nicht parallel zueinander liegen, sondern die Form eines Keils einnehmen, ist die Scheibengeometrie unzureichend. Abweichungen von der angestrebten Scheibengeometrie werden beispielsweise schon durch geringfügige Unebenheiten auf der Rückseite der Trägerplatte verursacht. Sie bewirken einen verstärkten oder abgeschwächten Polierabtrag auf der der Unebenheit gegenüberliegenden Halbleiterscheibe. Auch eine durch die Politur verursachte Keiligkeit einer Halbleiterscheibe ist letztlich das Resultat eines inhomogen auf die Halbleiterscheibe einwirkenden Polierdrucks und eines dadurch notwendigerweise ungleichmäßigen Materialabtrags. Der Polierdruck wirkt häufig deshalb nicht gleichmäßig auf die Halbleiterscheibe ein, weil die Trägerplatte während der Politur durch ihr Eigengewicht radial deformiert wird oder eine bestimmte, herstellungsbedingte radiale Keiligkeit hat. Bei baugleichen Poliertöpfen können Unterschiede in der Übertragung des Polierdrucks auftreten, so daß sich auch der Einfluß des verwendeten Poliertopfes beim Polierergebnis bemerkbar macht. Manchmal ist auch eine sich einstellende Abnutzung des Poliertuchs Ursache dafür, daß sich die Scheibengeometrie im Verlauf mehrerer Polierfahrten verschlechtert.
Zur Abmilderung der geschilderten Probleme bei den Bemühungen, die angestrebte Scheibengeometrie zu erreichen, wird in der EP-4033 A1 vorgeschlagen, Zwischenlagen aus weichen elastischen Körpern zwischen den Poliertopf und der Rückseite der Trägerplatte einzulegen. Dieses Verfahren ist nicht automatisierbar und fehleranfällig, da sein Erfolg größtenteils von der Erfahrung und der Umsicht des Bedinungspersonals abhängt, das die Zwischenlagen an Hand deren Breite auswählen und einlegen muß. Aber auch wenn dabei keine Fehler gemacht werden, bleibt die Keiligkeit der polierten Halbleiterscheiben über einem bestimmten Grenzwert.
Die EP-A-650 806 offenbart ein Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben, die mittels eines Poliertopfes mit einer Seitenfläche gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert werden, wobei vor der Politur der Halbleiterscheiben mindestens eine von mehreren einzeln mit Druck beaufschlagbaren Druckkammern mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird.
Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, bei der Politur von Halbleiterscheiben mit einer Einseiten-Poliermaschine eine verbesserte Vergleichmäßigung des Polierabtrages zu erreichen, so daß insbesondere die Keiligkeit der polierten Halbleiterscheiben gering ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben, die mittels eines Poliertopfes mit einer Seitenfläche gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert werden, wobei vor der Politur der Halbleiterscheiben mindestens eine von mehreren einzeln mit Druck beaufschlagbaren Druckkammern mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Halbleiterscheiben auf einer Vorderseite einer Trägerplatte montiert sind und der Polierdruck während der Politur der Halbleiterscheiben über elastische Auflageflächen der mit Druck beaufschlagten Druckkammern auf eine Rückseite der Trägerplatte übertragen wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in Anspruch 7 definiert ist.
Der Erfolg der Erfindung liegt darin begründet, daß sich mit den zwischen dem Poliertopf und der Trägerplatte angeordneten Druckkammern lokale Druckunterschiede, die sich beispielsweise als Folge von Unebenheiten auf der Rückseite der Trägerplatte oder einer elastischen Verformung der Trägerplatte ergeben würden, ausgleichen lassen. Die von einer mit Druck beaufschlagten Druckkammer auf die Trägerplatte übertragene Druckkraft hat an jeder Stelle der in Umfangsrichtung auf der Trägerplatte aufliegenden, elastischen Auflagefläche den gleichen Wert. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Druckkammern, die mit Druck beaufschlagt werden, vorzugsweise automatisch ausgewählt und automatisch mit Druck beaufschlagt werden. Individuelle, sich auf das Polierergebnis auswirkende Eigenschaften der verwendeten Trägerplatten und eingesetzten Poliertöpfe können bei dieser Auswahl berücksichtigt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung dargestellt. Es sind nur solche Merkmale gezeigt, die zur Beschreibung der Erfindung notwendig sind. Die Figuren 2a, 2b und 3a, 3b zeigen schematisch das Prinzip der Minimierung der Keiligkeit beim Polieren von Halbleiterscheiben gemäß der Erfindung.
Zunächst wird auf die Figur 1 Bezug genommen, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt. Die zu einer Trägerplatte 1 einer Poliermaschine weisende Seite eines Poliertopfes 2 weist offene Kanäle 3 auf, die in konzentrischen Bahnen parallel zur Umfangslinie der Trägerplatte liegen. In jedem Kanal befindet sich eine Druckkammer 4, beispielsweise ein Balg oder Schlauch aus einem elastischen Material mit geringer Eigensteifigkeit. Die dargestellte Vorrichtung ist mit insgesamt sieben Druckkammern ausgerüstet. Wird eine Druckkammer mit Druck beaufschlagt, indem sie mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt wird, so drückt eine zur Trägerplatte weisende Auflagefläche 5 der Druckkammer gegen die Rückseite 6 der Trägerplatte. Der Poliertopf 2 ist mit einem Vakuumwerkzeug 14 ausgestattet, mit dessen Hilfe die Trägerplatte 1 durch Anlegen eines Vakuums V angesaugt werden kann. Die zum Befüllen der Druckkammern mit Gas oder Flüssigkeit notwendigen Leitungen durch den Poliertopf sind in der Figur nicht dargestellt. Das Beaufschlagen einer Druckkammer mit Druck wird nachfolgend auch als "Anschalten der Druckkammer" und der umgekehrte Vorgang als "Abschalten einer Druckkammer" bezeichnet. Die Zahl der bereitgestellten Druckkammern richtet sich nach dem Durchmesser der verwendeten Trägerplatte und nach der Breite der Auflagefläche einer Druckkammer. Vorzugsweise werden 2 bis 10, besonders bevorzugt 2 bis 7 Druckkammern eingesetzt, deren Auflageflächen im angeschalteten Zustand der Druckkammern 10 bis 220 mm, besonders bevorzugt 10 bis 30 mm breit sind.
Zwischen dem Poliertopf und der Rückseite der Trägerplatte besteht ein Spalt 7. Die Höhe des Drucks in angeschalteten Druckkammern wird vorzugsweise so gewählt, daß der Poliertopf während der Politur der Halbleiterscheiben unter keinen Umständen den Spalt überwinden und die Trägerplatte beschädigen kann. Besonders bevorzugt ist, ein Absenken des Poliertopfes bis zur Trägerplatte durch eine mechanische Barriere zu verhindern. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist zu diesem Zweck ein Stopper 15 im Poliertopf integriert, durch dessen Wirkung die Höhe des Spaltes 7 niemals unter einen Minimalwert sinken kann. Eine mechanische Beschädigung der Trägerplatte, die eine Verschlechterung des Polierergebnisses bewirken kann, wird dadurch sicher vermieden.
Die Vorrichtung umfaßt weiterhin ein System von regelbaren Ventilen 8, durch das jede Druckkammmer unabhängig von den übrigen Druckkammern an- und abgeschaltet werden kann und das die Möglichkeit vorsieht, einen Druckausgleich zwischen angeschalteten Druckkammern zu erreichen. Besonders bevorzugt ist es, weiterhin einen Leitrechner 9 bereitzustellen, der das Anschalten und Abschalten der Druckkammern vollautomatisch steuert. Dieser Leitrechner wird nach einer Polierfahrt mit den ermittelten Werten der Scheibengeometrie, beispielsweise mit den ermittelten Keiligkeits-Werten versorgt. Daraus errechnet er die Zahl und Lage der anzuschaltenden Druckkammern und veranlaßt, daß die entsprechenden Druckkammern automatisch angeschaltet oder abgeschaltet werden. Es ist bevorzugt, daß der Leitrechner bei der Berechnung außerdem den Einfluß auf das Polierergebnis berücksichtigt, den die jeweils verwendete Trägerplatte und der jeweils verwendete Poliertopf durch herstellungsbedingte Eigenheiten ausübt. Eine Identifizierung der zur Anwendung kommenden Trägerplatten und Poliertöpfe kann beispielsweise mittels einer Barcode-Erkennung erfolgen. Der Leitrechner greift dann auf eine Datenbank zurück, in der Offset-Vorgaben gespeichert sind, die angeben, welche Druckkammern bei der Verwendung einer bestimmten Trägerplatte oder eines bestimmten Poliertopfes oder einer bestimmten Kombination von Trägerplatte und Poliertopf an- oder abzuschalten sind. Die Offset-Vorgaben werden in regelmäßigen Abständen nach automatischer Auswertung des Polierergebnisses mehrerer, vorangegangener Polierfahrten aktualisiert.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Höhe des Spaltes 7 während der Politur auf einen Sollabstand zu regeln, der in einem engen Toleranzbereich liegt. Durch diese Maßnahme erreicht man eine Verringerung der Streuung der Keiligkeitswerte. Die Regelung geschieht automatisch durch den Leitrechner 9, der an eine Meßeinrichtung 16 angeschlossen ist. Der Leitrechner erfaßt laufend die Ist-Höhe des Spaltes 7 und vergleicht diese mit dem gewählten Sollabstand. Liegt die Ist-Höhe außerhalb vorgegebener unterer und oberer Grenzwerte, wird mit Hilfe des Leitrechners der Druck in den Druckkammern 4 geändert, so daß der Poliertopf solange angehoben oder abgesenkt wird, bis die Ist-Höhe des Spaltes 7 im gewünschten Toleranzbereich liegt. Bevorzugte Werte für die obere und untere Grenze des Toleranzbereiches sind 4,2 mm bzw. 3,8 mm. Der Polierdruck wird vorzugsweise mit Hilfe von Druckkissen 17 eingestellt.
Die Figuren 2a, 2b und 3a, 3b zeigen schematisch, wie durch das Verfahren insbesondere erreicht werden kann, das Polierergebnis in Bezug auf die Keiligkeit polierter Halbleiterscheiben zu verbessern. In Figur 2a ist die Situation angedeutet, daß polierte Halbleiterscheiben 10a, die auf der Vorderseite 11 einer Trägerplatte 1 montiert sind und gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller 13 mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert wurden, keilig sind. Die Dikke der Halbleiterscheiben nimmt in Richtung zur Mitte der Trägerplatte hin ab, weshalb man von einer positiven Keiligkeit spricht. In Figur 3a ist die Situation umgekehrt. Die dargestellten Halbleiterscheiben 10 sind negativ keilig. In beiden Fällen trat die Keiligkeit der Halbleiterscheiben auf, weil beispielsweise eine in radialer Richtung keilig deformierte Trägerplatte oder ein in radialer Richtung unterschiedlich stark abgenutztes Poliertuch verwendet worden war (nicht dargestellt) und der Schwerpunkt der Übertragung des Polierdrucks, der durch Pfeile angedeutet ist, nicht an einer dieser Situation angepaßten Stelle lag.
Wie in Fig. 2a gezeigt ist, waren alle von sechs verfügbaren Druckkammern 4 angeschaltet und durch Druckausgleich zwischen den Kammern mit gleichem Druck beaufschlagt worden. Der Schwerpunkt der Übertragung des Polierdrucks lag ungefähr über dem Zentrum der Halbleiterscheiben. Gemäß der Darstellung in Figur 3a waren während der Politur, die zu negativ keiligen Halbleiterscheiben geführt hatte, die drei äußeren der Druckkammern angeschaltet, so daß der Schwerpunkt der Übertragung des Polierdrucks über dem Randbereich der Halbleiterscheiben lag.
Um zu erreichen, daß die Seiten von Halbleiterscheiben einer folgenden Polierfahrt eine höhere Ebenheit und Parallelität aufweisen, wird der Schwerpunkt der Übertragung des Polierdrucks mit Hilfe der Druckkammern 4 verlagert. Dies ist in den Figuren 2b und 3b dargestellt. Einer erneuten positiven Keiligkeit von nachfolgend polierten Halbleiterscheiben 10b wird entgegengewirkt, indem vor der Politur dieser Halbleiterscheiben innen liegende, im gezeigten Beispiel drei Druckkammern abgeschaltet werden. Infolgedessen wird der Schwerpunkt der Druckübertragung radial nach außen verlagert, so daß er über dem Randbereich der Halbleiterscheiben 10b liegt (Fig. 2b). Einer erneuten negativen Keiligkeit von nachfolgend polierten Halbleiterscheiben 10b wird entgegengewirkt, indem vor der Politur dieser Halbleiterscheiben innen liegende, im gezeigten Beispiel drei Druckkammern angeschaltet werden. Infolgedessen wird der Schwerpunkt der Druckübertragung radial nach innen verlagert, so daß er über dem Zentrum der Halbleiterscheiben 10b liegt (Fig. 3b).
Aus der bisherigen Beschreibung wird klar, daß das Verfahren auf vielfältige Weise ausgestaltet werden kann. Notwendige Voraussetzung ist nur, daß mindestens eine der Druckkammern während der Politur von Halbleiterscheiben angeschaltet ist und den Polierdruck auf die Rückseite der Trägerplatte überträgt. Bevorzugt, aber nicht unbedingt notwendig ist es, für einen Druckausgleich zwischen angeschalteten Druckkammern zu sorgen. Die in den Figuren 2a, 2b und 3a, 3b dargestellte Abfolge angeschalteter Druckkammern ist ebenfalls nur beispielhaft. Zum Erreichen der angestrebten Scheibengeometrie kann es gegebenenfalls auch notwendig sein, daß eine Abfolge gewählt werden muß, bei der eine angeschaltete Druckkammer ausschließlich neben einer oder mehreren abgeschalteten Druckkammern zu liegen kommt. Es kann auch erforderlich sein, daß eine oder mehrere der außen liegenden Druckkammern während der Politur abgeschaltet sind.
Beispiel)
Mit einer handelsüblichen Einseiten-Poliermaschine mit vier Poliertöpfen wurden einige Hundert Polierfahrten durchgeführt. Nach jeder Polierfahrt wurde die Keiligkeit der polierten Halbleiterscheiben entlang einer Vorzugsrichtung bestimmt. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Mittelwerte von gefundenen Streuungen der Keiligkeit, in den Tabellen 2 und 3 die Mittelwerte der Keiligkeit der in Form konzentrischer Ringe auf der Vorderseite der Trägerplatte montierten Halbleiterscheiben angegeben.
Bei einer Serie von Polierfahrten (Vergleichsserie) wurde versucht, das Polierergebnis durch Einsetzen von Zwischenlagen, wie sie in der EP-4033 A1 beschrieben sind, zu verbessern. Bei allen übrigen Polierfahrten wurde die Erfindung eingesetzt (Testserie A, Testserien B+, B-, C+, C-). Es wurde auch getestet, wie sich Offset-Vorgaben, die die individuellen Eigenschaften der verwendeten Trägerplatten (Testserien B+ und B-) und der eingesetzten Poliertöpfe (Testserien C+ und C-) berücksichtigen, auf das Polierergebnis auswirken ("+" bedeutet Polierfahrten mit, "-" bedeutet Polierfahrten ohne Offset-Vorgaben). In den Tabellen sind jeweils die mittleren Abweichungen (positive oder negative Keiligkeit) von einem, auf Null gesetzten Zielwert angegeben.
Poliertopf 1 Poliertopf 2
Vergleichsserie 0,7 0,6
Testserie A 0,3 0,4
Poliertopf 1 Poliertopf 2 Poliertopf 3 Poliertopf 4
Testserie B- -0,2 -1 0,5 0,2
Testserie B+ -0,1 0,2 -0,1 0,2
Poliertopf 1 Poliertopf 2 Poliertopf 3 Poliertopf 4
Testserie C- -0,5 -0,1 0,1 0
Testserie C+ 0,1 -0,1 0,1 0

Claims (12)

  1. Verfahren zum Polieren von Halbleiterscheiben, die mittels eines Poliertopfes mit einer Seitenfläche gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck gedrückt und poliert werden, wobei vor der Politur der Halbleiterscheiben mindestens eine von mehreren einzeln mit Druck beaufschlagbaren Druckkammern mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    die Halbleiterscheiben auf einer Vorderseite einer Trägerplatte montiert sind und der Polierdruck während der Politur der Halbleiterscheiben über elastische Auflageflächen der mit Druck beaufschlagten Druckkammern auf eine Rückseite der Trägerplatte übertragen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckausgleich zwischen den mit Druck beaufschlagten Druckkammern herbeigeführt wird, falls mehrere der Druckkammern mit Druck beaufschlagt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor einer Polierfahrt rechnergestützt und automatisch eine Auswahl der Druckkammern erfolgt, die mit Druck beaufschlagt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswahl der Druckkammern Offset-Vorgaben einbezogen werden, die für die verwendete Trägerplatte und den eingesetzten Poliertopf eine Vorauswahl von Druckkammern vorgeben.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe eines Spaltes zwischen dem Poliertopf und der Rückseite der Trägerplatte während der Politur automatisch geregelt wird, um sie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches zu halten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine mechanische Barriere verhindert wird, daß die Höhe des Spaltes einen Minimalwert unterschreiten kann.
  7. Vorrichtung zum Polieren von Halbleiterscheiben, umfassend eine Trägerplatte mit einer Rückseite und einer Vorderseite, und einen Poliertopf, der die auf der Vorderseite der Trägerplatte fixierten Halbleiterscheiben während der Politur gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller mit einem bestimmten Polierdruck drückt, gekennzeichnet durch
    a) mehrere, einzeln mit Druck beaufschlagbare Druckkammern, die auf einer zur Rückseite der Trägerplatte weisenden Seite des Polierkopfes in konzentrischen Bahnen angeordnet sind und elastische Auflageflächen besitzen, die während der Politur der Halbleiterscheiben den Polierdruck auf die Rückseite der Trägerplatte übertragen, sofern die zugehörige Druckkammer mit Druck beaufschlagt ist, und
    b) eine Einrichtung zum Beaufschlagen der Druckkammern mit Druck.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Herbeiführen eines Druckausgleichs zwischen den mit Druck beaufschlagten Druckkammern.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, gekennzeichnet durch 2 bis 10 Druckkammern, die Auflageflächen besitzen, die 10 bis 220 mm breit sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch einen Leitrechner, der vor einer Polierfahrt die mit Druck zu beaufschlagenden Druckkammern auswählt und die Beaufschlagung dieser Kammern mit Druck automatisch herbeiführt.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine mechanische Barriere, durch deren Wirkung ein Spalt zwischen dem Poliertopf und der Rückseite der Trägerplatte eine Mindesthöhe nicht unterschreiten kann.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch ein rechnergestützt arbeitendes Regelungssystem zur Regelung der Höhe eines Spaltes zwischen dem Poliertopf und der Rückseite der Trägerplatte.
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