WO2020064282A1 - Verfahren zum polieren einer halbleiterscheibe - Google Patents

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WO2020064282A1
WO2020064282A1 PCT/EP2019/073535 EP2019073535W WO2020064282A1 WO 2020064282 A1 WO2020064282 A1 WO 2020064282A1 EP 2019073535 W EP2019073535 W EP 2019073535W WO 2020064282 A1 WO2020064282 A1 WO 2020064282A1
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polishing
cloth
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polishing cloth
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PCT/EP2019/073535
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Klaus Röttger
Alexander Heilmaier
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Siltronic AG
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Siltronic AG
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    • 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
    • B24B37/34—Accessories
    • 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
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    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0072—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using adhesives for bonding abrasive particles or grinding elements to a support, e.g. by gluing

Definitions

  • the invention relates to a method for polishing a semiconductor wafer.
  • the CMP chemical mechanical polish is a one-sided polish, which is usually used to reduce the roughness of the front side of a semiconductor wafer. It is therefore also called “mirror polishing").
  • the semiconductor wafer with the side to be polished pressed by a rotating polishing head against a rotating polishing cloth and in
  • Double-side polishing is a process from the group of chemical-mechanical processing steps.
  • semiconductor wafers in rotor disks made of metal or plastic, which have suitably dimensioned recesses, are placed between two rotating polishing plates covered with a polishing cloth, a working gap being formed between the polishing plates in the presence of a
  • Polishing agent is moved on a path predetermined by the machines and process parameters and thereby polished.
  • the working layers are in the form of polishing cloths, and these are attached to the working disks in an adhesive, magnetic, form-fitting manner (for example using a Velcro fastener) or by vacuum, which are also referred to as so-called polishing plates in the DSP. Both polishing plates of a DSP system are included
  • both polishing cloths should be glued without bubbles. It is important that the polishing cloth adheres evenly over the entire polishing plate. In order to achieve the necessary adhesion of glue, the polishing plates are pressurized for a certain time after polishing cloths are glued on
  • Cloth presses are known for example from EP 1 775 068 A1 and from US 2008/0248728 A1.
  • US 2001/0014570 A1 discloses a method for producing a semiconductor wafer with a front side and a rear side and a polished edge, comprising a simultaneous polishing of the front side and the rear side of the
  • Polishing plates shows a surface interrupted by channels.
  • the polishing cloth adhering to the upper polishing plate is interspersed with a network of channels, while the polishing cloth adhering to the lower polishing plate does not have such a texturing but a smooth surface.
  • This texturing an improved distribution of the polishing agent used is achieved, which is a
  • the channels can be applied to the polishing cloth, for example, by a material removal milling process.
  • the upper polishing cloth preferably has one
  • Polishing cloths can consist of a thermoplastic or thermosetting polymer.
  • a large number of materials can be considered as the material for foamed polishing cloths (foamed pads), for example polyurethanes, polycarbonate, polyamide, polyacrylate, polyester, etc.
  • a polishing cloth produced from a polymer is disclosed, for example, in US 2008/0102741 A1.
  • polishing cloths can also be made from foamed sheets or felt or
  • Fiber substrates that are impregnated with polymers exist (non-woven cloth, non-woven pad). Such a cloth is described for example in US 5,510,175 A. According to US 2014/0206261 A1, when the polishing cloths are glued on, it can be advantageous to heat the polishing plates, since the viscosity of the adhesive film increases while the polishing plates are heated, while at the same time improving the adhesiveness of the
  • Adhesive film reduced.
  • the polishing plate covered with the polishing cloth is then cooled from the temperature set for the gluing to the desired process temperature over a period of at least 3 hours, the polishing cloth being pressed against the opposite polishing plate with a pressure of at least 10,000 Pa during the entire cooling process becomes.
  • polishing cloths when using hard, less compressible polishing cloths, there is the problem that after the conventional cloth pressing, the polishing cloths often do not adhere evenly to the polishing plates. This is due to the fact that there is a polishing gap of up to 300 pm between the upper and lower polishing plate, which results from the respective distance between the upper and lower polishing cloth. The non-uniform adhesion of the polishing cloths is also noticeable in the quality of the polished semiconductor wafers without countermeasures.
  • WO 2018/086912 A1 describes a method for polishing a surface on both sides
  • polishing cloths with a hardness at room temperature of at least 80 ° according to Shore A and with a compressibility at room temperature of less than 3% are fastened on the upper and lower polishing plate, a semiconductor wafer being polished on both sides between the upper and lower polishing cloth, characterized in that that to fix the polishing cloths on the upper and lower polishing plates, the polishing cloths are glued to the upper and lower polishing plates, a cloth with a compressibility at room temperature of at least 3% is positioned between the two glued-on polishing cloths and then the two polishing cloths with the one between them Cloth pressed against each other for a certain period of time.
  • a polishing cloth interspersed with channels according to US 2001/0014570 A1 and using the cloth press known from WO 2018/086912 A1 the geometry of the polished disk is worse than when using a smooth polishing cloth.
  • the object is achieved by a method for polishing a semiconductor wafer by pressing at least one side of the semiconductor wafer in the presence of a polishing agent against a polishing cloth fastened on a rotating polishing plate, the polishing cloth having a surface interrupted by channels, characterized in that the polishing cloth is attached to the polishing plate by gluing the polishing cloth onto the polishing plate and pressing it onto the polishing plate in the region of the channels using a suitable tool.
  • it is a one-sided polish, e.g. a CMP process.
  • it is a DSP polish, that is, a simultaneous polishing of the front and the back of a semiconductor wafer with the continuous supply of an alkaline polishing agent between two rotating lower and upper polishing plates.
  • the polishing cloth of the lower polishing plate has a smooth surface and the polishing cloth of the upper polishing plate has a surface interrupted by channels.
  • the polishing cloths are glued to the upper and lower polishing plates, the polishing cloth of the upper polishing plate being pressed onto the upper polishing plate in the region of the channels using a suitable tool.
  • the polishing cloth of the upper polishing plate has a smooth surface and the polishing cloth of the lower polishing plate has a surface interrupted by channels.
  • both polishing cloths have a surface interrupted by channels.
  • the invention is based on the observation that a uniform pressing of polishing cloths with a surface interrupted by channels is difficult because the pressure is only exerted on the cloth surface and not in the channels. This can be seen in part after a used polishing cloth has been removed in the form of a pattern on the polishing plate. As a result, the polishing cloth is not pressed on exactly at the positions of the channels, which has the consequence that the flatness of the polishing cloth surface deteriorates slightly.
  • the ZDD describes the mean curvature of a surface of the semiconductor wafer near the edge and is defined in SEMI M68-1015.
  • the invention counteracts this in that the channels are pressed separately.
  • this is done by means of a metal or plastic pin, which has a round tip that is adapted to the width of the channels, and with which the channels are moved in order to press the polishing cloth against the polishing plate in this way.
  • the diameter of the tip of the pin corresponds to the channel width.
  • Insert that has webs on one side that are dimensioned so that they can be taken up by the channels of the polishing cloth.
  • the width of the webs ideally corresponds to the width of the channels.
  • the height of the webs ideally corresponds to the channel depth or is somewhat larger.
  • the second side of the template is smooth. This ensures that with DSP the smooth polishing cloth is not damaged if the polishing plates are moved together with the template positioned between them and a contact pressure is exerted in order to press the polishing cloth in the area of the channels.
  • the polishing cloths are additionally pressed onto the polishing plates. This can be done before or after the previously described pressing of the polishing cloth in the area of the channels.
  • this is preferably done by rolling.
  • a polishing cloth with a hardness at room temperature of at least 60 ° according to Shore A and with a compressibility at room temperature of less than 7% is used.
  • it is a DSP, polishing cloths having a hardness at room temperature of at least 70 ° according to Shore A and having a compressibility at room temperature of less than 3% being attached to the upper and lower polishing plates.
  • the compressibility of a material describes which all-round pressure change is necessary to cause a certain change in volume.
  • the compressibility is determined analogously to J IS L-1096 (Testing Methods for Woven Fabrics). The compressibilities mentioned here and elsewhere are to be determined at room temperature (23 ° C ⁇ 2 ° C).
  • polishing cloths with a hardness of 70 to 95 ° according to Shore A are used at room temperature (23 ° C ⁇ 2 ° C).
  • room temperature 23 ° C ⁇ 2 ° C.
  • the intermediate layer has in the area of
  • the blanket used as an intermediate layer is only used for blanket pressing. After pressing the cloth, it is removed from the polishing system. The same naturally applies to the template for pressing the polishing cloth in the area of its channels.
  • the cloth used as an intermediate layer consists of felt or a fiber substrate, that is to say of a non-woven textile.
  • it is felt made from PU elastomer fibers.
  • the thickness of the intermediate layer can be 0.5 to 3.0 mm. In one embodiment, the thickness of the intermediate layer is 1.5 to 2.6 mm. In a preferred one
  • Embodiment comprises the cloth used as an intermediate layer two or more layers of cloth that are glued together.
  • the intermediate layer is in the region of the first layer
  • Polishing agent feedthroughs increased by 200 - 300 ⁇ m. This can be achieved by additional layers of cloth or foils glued in these areas.
  • the intermediate layer comprises one or more annular cloth layers or foils, which are each glued around the polish feedthroughs.
  • the annular cloth layers are made of felt, made of PU elastomer fibers.
  • the annular foils are made of PE.
  • the intermediate layer is aligned before the polishing plates move together, so that positions of the elevations correspond to the positions of the polishing agent feedthroughs. Due to the elevations in the areas of the polish feedthroughs, a particularly high adhesive adhesion is achieved in these areas, which prevents the polish from penetrating under the cloth.
  • the compressibility is as an intermediate layer
  • a compressibility of the cloth used as an intermediate layer of 3.2-7.6% is very particularly preferred.
  • the polishing cloths are glued to the respective polishing plate of the polishing machine.
  • Gluing preferably comprises the following steps:
  • the polishing plates are heated before the polishing cloths are glued on.
  • the polishing plates can be heated to a temperature of 40 - 50 ° C. This reduces the viscosity of the adhesive film while improving its liability.
  • the polishing plates are cooled, if necessary.
  • the polishing plates are cooled to the desired polishing temperature, which is generally between 10 and 50 ° C.
  • the heating and cooling of the polishing plates before and after the polishing cloths are stuck on is preferably carried out by means of an internal temperature control of the polishing plates.
  • the polishing plates are cooled over a period of one to several hours.
  • the polishing plates are cooled during the cloth pressing.
  • the pressing process is carried out by pressing the two less compressible polishing cloths together with the more compressible cloth between them for a certain period of time.
  • the cloth is preferably pressed at a pressure of at least 11,000 Pa.
  • the pressing process takes from about a minute to several hours.
  • the pressing process is preferably carried out by the
  • the pressing process takes place at room temperature.
  • DSP for example, you can do the following:
  • the optional normal pressing of the polishing cloth can be done manually, with rollers or by pushing the polishing plates together in the case of a double-sided polishing system.
  • a template is pressed against the polishing cloth having channels in such a way that corresponding webs of the template lie in all channels.
  • the back of the template is flat ..
  • the template is preferably about the same size as the polishing cloths and covers all channels.
  • the template is made of metal (e.g. stainless steel) or plastic (e.g. PEEK, PFA, PVDF).
  • metal e.g. stainless steel
  • plastic e.g. PEEK, PFA, PVDF
  • the webs preferably have the same width as the channels (e.g. 2 mm channel width corresponds to a web width of 2 mm);
  • the web height is preferably the same or slightly larger than the channel depth.
  • the channel depth is 0.5 mm, the web height of the template being 0.5 mm to 1 mm.
  • a web height of 0.5 mm - 0.7 mm is particularly preferred, very particularly preferably 0.5 mm - 0.6 mm.
  • the shape of the web tip is adapted to the channel shape, for example rectangular in the case of rectangular channels or round in the case of U-shaped channels.
  • the template can be in one or more parts.
  • the template is preferably pressed on by moving the two polishing plates together.
  • pressing with the template can be used on both the upper and the lower plate.
  • the pressing can also be done by manually pressing the template onto the polishing plate or by applying a weight.
  • the template is preferably pressed on for a period of 1 s to 5 min, particularly preferably between 20 s and 3 min.
  • the polishing cloth is pre-pressed or re-pressed. This can be done manually, with rollers or by pushing the polishing plates together in the case of a double-sided polishing system. characters
  • FIG. 1A shows a polishing plate 1 on which a polishing cloth 2 comprising channel 3 with channel base 4 is pressed.
  • the channel is pressed by means of a tool 5, which is guided to channel 3, in order to close the polishing cloth 2 on channel base 4 against the polishing plate 1 Press and remove the air trap 6.
  • Fig. 1 B shows the state after pressing the channels 3 and additional
  • the polishing cloth 2 also adheres to the polishing plate 2 in the area of the channel base 4. Examples
  • the polishing cloth is a foamed cloth made of polyurethane with channels 2 mm wide and 4 mm deep.
  • DSP uses a 77 "diameter PEEK template to press the channels.
  • the thickness of the template is 3 cm.
  • the web height is 0.5 mm with a rounded tip.
  • the two polishing plates with the template in between are made at 1000 dN Pressing force against each other for 3 min.
  • the side of the template that surrounds the webs is pressed against the upper polishing cloth, the smooth side against the lower polishing cloth.
  • a multi-part template e.g. comprising four equal segments.
  • the semiconductor wafers are dimensioned appropriately.
  • a liquid is preferably fed into the working gap formed between the working layers of the polishing cloths during the polishing.
  • This liquid is preferably a polishing agent suspension. It is particularly preferred to use colloidally disperse silicic acid, if appropriate with additives such as sodium carbonate (Na 2 CO 3),
  • K 2 CO3 potassium hydroxide
  • NaOH sodium hydroxide
  • KOH potassium hydroxide
  • Ammonium hydroxide (NH 4 OH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), as a polishing agent suspension. With simultaneous polishing of the front and the back of the semiconductor wafer, a surface removal of 3 ⁇ m to 9 ⁇ m per side is preferably carried out. Unless otherwise stated, all of the aforementioned parameters were determined at a pressure of the surrounding atmosphere, that is at about 1000 hPa, and at a relative humidity of 50%. Shore A hardness is determined in accordance with DIN EN ISO 868. It comes in
  • Type A durometer for use (Zwick 3130 hardness tester). The tip of the hardened steel rod presses into the material. The indentation depth is measured on a scale from 0 - 100. The steel pin has the shape of a truncated cone. Five measurements are taken, of which the median value is given. The measuring time is 15 s, the material to be tested was stored for 1 h in a standard climate (23 ° C, 50% humidity). The pressure weight of the durometer is 12.5 N ⁇ 0.5.

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Abstract

Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, indem wenigstens eine Seite der Halbleiterscheibe in Gegenwart eines Poliermittels gegen ein auf einem sich drehenden Polierteller befestigtes Poliertuch gedrückt wird, wobei das Poliertuch eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche ausweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliertuch auf dem Polierteller befestigt wird, indem das Poliertuch auf dem Polierteller aufgeklebt und mittels eines geeigneten Werkzeugs im Bereich der Kanäle an den Polierteller gepresst wird.

Description

Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe.
Die CMP (chemisch-mechanischer Politur ist eine Einseiten-Politur, die üblicherweise dazu verwendet wird, um die Rauhigkeit der Vorderseite einer Halbleiterscheibe zu reduzieren. Sie wird daher auch als Glanzpolitur (engl „mirror polishing“) bezeichnet. Während der CMP wird die Halbleiterscheibe mit der zu polierenden Seite von einem sich drehenden Polierkopf gegen ein sich drehendes Poliertuch gedrückt und in
Gegenwart eines zugeführten Poliermittels geglättet. Dies ist beispielsweise in der US 5,916,016 beschrieben.
Das Doppelseiten-Polieren (DSP) ist ein Verfahren aus der Gruppe der chermo- mechanischen Bearbeitungsschritte. Gemäß einer in der Patentschrift EP 0208315 B1 beschriebenen Ausführungsform werden Halbleiterscheiben in Läuferscheiben aus Metall oder Kunststoff, die über geeignet dimensionierte Aussparungen verfügen, zwischen zwei rotierenden, mit einem Poliertuch belegten Poliertellern, wobei zwischen den Poliertellern ein Arbeitsspalt gebildet wird, in Gegenwart eines
Poliermittels auf einer durch die Maschinen und Prozessparameter vorbestimmten Bahn bewegt und dadurch poliert.
Beim DSP liegen die Arbeitsschichten in Form von Poliertüchern vor, und diese sind klebend, magnetisch, formschlüssig (beispielsweise mittels Klettverschluss) oder mittels Vakuum auf den Arbeitsscheiben, welche beim DSP auch als sog. Polierteller bezeichnet werden, befestigt. Beide Polierteller einer DSP-Anlage sind mit
Poliertüchern beklebt. Um eine hohe Qualität der Bearbeitung durch DSP zu gewährleisten, sollten beide Poliertücher blasenfrei aufgeklebt sein. Dabei ist es wichtig, dass das Poliertuch über den gesamten Polierteller gleichmäßig stark haftet. Um die notwendige Haftung von Kleber zu erreichen, werden die Polierteller nach dem Aufkleben von Poliertüchern für eine bestimmte Zeit unter Druck
zusammengefahren. Dieser Prozess wird auch Tuchpressen genannt. Durch das Pressen verfließt der Kleber und haftet besser. Entsprechende Verfahren zum Tuchpressen sind beispielsweise aus EP 1 775 068 A1 und aus US 2008/0248728 A1 bekannt.
Aus US 2001/0014570 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante bekannt, umfassend ein gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite der
Halbleiterscheibe unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern, die beide mit einem Poliertuch bedeckt sind, wobei beide Poliertücher im Wesentlichen aus einem porösen homogenen, faserfreien Polymerschaum bestehen und das Poliertuch des unteren Poliertellers eine glatte Oberfläche und das Poliertuch des oberen
Poliertellers eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche ausweist.
Das am oberen Polierteller haftende Poliertuch ist mit einem Netzwerk an Kanälen durchsetzt, während das am unteren Polierteller haftende Poliertuch keine solche Texturierung, sondern eine glatte Oberfläche aufweist. Durch diese Texturierung wird eine verbesserte Verteilung des eingesetzten Poliermittels erreicht, was einen
Einfluss auf die Qualität der polierten Scheibenkanten hat. Die Kanäle lassen sich beispielsweise durch einen materialentfernenden Fräsvorgang auf das Poliertuch aufbringen. Bevorzugt besitzt das obere Poliertuch eine
regelmäßige schachbrettartige Anordnung von Kanälen mit einer Segmentgröße von 5 mm x 5 mm bis 50 mm c 50 mm und einer Kanalbreite von 0,5 bis 2 mm. Poliertücher können aus einem thermoplastischen oder hitze-härtbaren Polymer bestehen. Als Material für geschäumte Poliertücher (foamed pads) kommt eine Vielzahl an Werkstoffen in Betracht, z.B. Polyurethane, Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat, Polyester usw. Ein aus einem Polymer hergestelltes Poliertuch wird beispielsweise in US 2008/0102741 A1 offenbart.
Poliertücher können aber auch aus verschäumten Platten oder Filz- oder
Fasersubstraten, die mit Polymeren imprägniert sind, bestehen (Vliesstoff-Tuch, non- woven pad). Ein solches Tuch ist beispielsweise in US 5,510,175 A beschrieben. Beim Aufkleben der Poliertücher kann es gemäß US 2014/0206261 A1 von Vorteil sein, die Polierteller zu erwärmen, da sich durch die Erwärmung der Polierteller die Viskosität des Klebefilms bei gleichzeitiger Verbesserung der Haftbarkeit des
Klebefilms verringert. Anschließend erfolgt die Abkühlung des mit dem Poliertuch belegten Poliertellers von der für das Aufkleben eingestellten Temperatur auf die gewünschte Prozesstemperatur über einen Zeitraum von mindestens 3 Stunden, wobei während des gesamten Abkühlvorganges das Poliertuch mit einem Druck von mindestens 10 000 Pa gegen den jeweils gegenüberliegenden Polierteller gedrückt wird.
Insbesondere bei der Verwendung von harten, wenig kompressiblen Poliertüchern besteht allerdings das Problem, dass nach dem herkömmlichen Tuchpressen oftmals keine gleichmäßige Haftung der Poliertücher an den Poliertellern erzielt wird. Dies hängt damit zusammen, dass zwischen dem oberen und unteren Polierteller ein Polierspalt, der sich aus dem jeweiligen Abstand zwischen dem oberen und unteren Poliertuch ergibt, von bis zu 300 pm besteht. Die ungleichmäßige Haftung der Poliertücher macht sich ohne Gegenmaßnahmen auch bei der Qualität der polierten Halbleiterscheiben bemerkbar.
Aus WO 2018/086912 A1 ist ein Verfahren zum beidseitigen Polieren einer
Halbleiterscheibe bekannt, wobei auf oberem und unterem Polierteller Poliertücher einer Härte bei Raumtemperatur von mindestens 80° nach Shore A und mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von weniger als 3 % befestigt werden, wobei eine Halbleiterscheibe zwischen oberem und unterem Poliertuch beidseitig poliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befestigen der Poliertücher auf oberem und unterem Polierteller die Poliertücher auf oberes und unteres Polierteller geklebt werden, zwischen den beiden aufgeklebten Poliertüchern als Zwischenlage ein Tuch mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von mindestens 3 % positioniert wird und anschließend die beiden Poliertücher mit dem zwischen ihnen befindlichen Tuch für einen bestimmten Zeitraum aneinander gepresst werden. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei Verwendung eines mit Kanälen durchsetzten Poliertuchs gemäß US 2001/0014570 A1 und Anwendung des aus WO 2018/086912 A1 bekannten Tuchpressens die Geometrie der polierten Scheibe schlechter ist als bei Verwendung eines glatten Poliertuchs.
Aus dieser Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung,
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, indem wenigstens eine Seite der Halbleiterscheibe in Gegenwart eines Poliermittels gegen ein auf einem sich drehenden Polierteller befestigtes Poliertuch gedrückt wird, wobei das Poliertuch eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche ausweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliertuch auf dem Polierteller befestigt wird, indem das Poliertuch auf dem Polierteller aufgeklebt und mittels eines geeigneten Werkzeugs im Bereich der Kanäle an den Polierteller gepresst wird.
In einer Ausführungsform handelt es sich um eine Einseitenpolitur wie z.B. ein CMP- Verfahren.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich um eine DSP-Politur, also um ein gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite einer Halbleiterscheibe unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern.
Bei DSP sind beide Polierteller mit einem Poliertuch belegt, wobei in einer
Ausführungsform das Poliertuch des unteren Poliertellers eine glatte Oberfläche und das Poliertuch des oberen Poliertellers eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche ausweist.
Zum Befestigen der Poliertücher auf oberem und unterem Polierteller werden die Poliertücher auf oberes und unteres Polierteller geklebt, wobei das Poliertuch des oberen Poliertellers mittels eines geeigneten Werkzeugs im Bereich der Kanäle an den oberen Polierteller gepresst wird. In einer anderen Ausführungsform weist das Poliertuch des oberen Poliertellers eine glatte Oberfläche und das Poliertuch des unteren Poliertellers eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche auf. In einer weiteren Ausführungsform weisen beide Poliertücher eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche auf.
Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, dass ein gleichmäßiges Anpressen von Poliertüchern mit umfassend eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche schwierig ist, da der Druck nur auf der Tuchoberfläche und nicht in den Kanälen ausgeübt wird. Erkennbar ist dies teilweise nach dem Ablösen eines gebrauchten Poliertuchs in Form eines Musters auf dem Polierteller. Dadurch ist das Poliertuch an den Positionen der Kanäle nicht exakt gleich angepresst, was zur Folge hat, dass sich die Ebenheit der Poliertuchoberfläche leicht verschlechtert.
Bei der Doppelseitenpolitur führt dies dazu, dass sich die Geometrie der polierten Halbleiterscheibe leicht verschlechtert. Insbesondere die Differenz aus
vorderseitenbezogenem ZDD (= zweifache Ableitung der Flöhe senkrecht von der Medianebene zur Vorderseite der Halbleiterscheibe) und rückseitenbezogenem ZDD ist leicht verschlechtert. Der ZDD beschreibt die mittlere randnahe Krümmung einer Oberfläche der Halbleiterscheibe und ist in SEMI M68-1015 definiert.
Die Erfindung wirkt dem dadurch entgegen, dass die Kanäle separat angepresst werden.
In einer Ausführungsform erfolgt dies mittels eines Metall- oder Kunststoffstifts, der eine runde, an die Breite der Kanäle angepasste Spitze aufweist, und mit dem die Kanäle nachgefahren werden, um das Poliertuch auf diese Art und Weise an den Polierteller zu pressen. Idealerweise entspricht der Durchmesser der Spitze des Stifts der Kanalbreite. Selbst bei dieser manuellen Methode ergibt sich eine merkliche Verbesserung der ZDD-Differenz der polierten Halbleiterscheiben. In einen anderen Ausführungsform kommt als Werkzeug eine Schablone zum
Einsatz, die an einer Seite Stege aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie von den Kanälen des Poliertuchs aufgenommen werden können. Die Breite der Stege entspricht idealerweise der Breite der Kanäle. Die Höhe der Stege entspricht idealerweise der Kanaltiefe oder ist etwas größer.
In einer Ausführungsform ist die zweite Seite der Schablone glatt. Dadurch ist sichergestellt, dass bei DSP das glatte Poliertuch nicht beschädigt wird, wenn die Polierteller mit der zwischen ihnen positionierten Schablone zusammengefahren werden und ein Anpressdruck ausgeübt wird, um das Poliertuch im Bereich der Kanäle anzupressen.
In einer Ausführungsform erfolgt ein zusätzliches Anpressen der Poliertücher auf den Poliertellern. Dies kann vor oder nach dem zuvor beschriebenen Anpressen des Poliertuchs im Bereich der Kanäle erfolgen.
Bei Einseitenpolitur erfolgt dies vorzugweise durch Rollen.
In einer Ausführungsform wird ein Poliertuch mit einer Härte bei Raumtemperatur von mindestens 60° nach Shore A und mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von weniger als 7 % befestigt verwendet.
In einer Ausführungsform handelt es sich um eine DSP, wobei auf oberem und unterem Polierteller Poliertücher einer Härte bei Raumtemperatur von mindestens 70° nach Shore A und mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von weniger als 3 % befestigt sind. Die Kompressibilität eines Materials beschreibt, welche allseitige Druckänderung nötig ist, um eine bestimmte Volumenänderung hervorzurufen. Die Bestimmung der Kompressibilität erfolgt analog zur J IS L-1096 (Testing Methods for Woven Fabrics). Die hier und anderer Stelle genannten Kompressibiltäten sind bei Raumtemperatur (23 °C ± 2 °C) zu ermitteln.
In einer Ausführungsform werden Poliertücher mit einer Härte von 70 bis 95° nach Shore A (DIN EN ISO 868) bei Raumtemperatur (23 °C ± 2 °C) verwendet. Zum Tuchpressen kann zwischen den beiden aufgeklebten Poliertüchern als
Zwischenlage ein Tuch mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von
mindestens 3 % positioniert werden. Anschließend werden die beiden Poliertücher mit dem zwischen ihnen befindlichen Tuch für einen bestimmten Zeitraum
aneinandergepresst.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Zwischenlage im Bereich der
Poliermitteldurchführungen eine Erhöhung auf.
Das als Zwischenlage verwendete Tuch kommt nur beim Tuchpressen zum Einsatz. Nach dem Tuchpressen wird es aus der Polieranlage entfernt. Das gleiche gilt selbstverständlich für die Schablone zum Anpressen des Poliertuchs im Bereich seiner Kanäle.
In einer Ausführungsform besteht das als Zwischenlage verwendete Tuch aus Filz oder einem Fasersubstrat, also aus einer nicht-gewebten Textilie.
In einer Ausführungsform handelt es sich um Filz, hergestellt aus PU-Elastomer- Fasern.
Die Dicke der Zwischenlage kann 0,5 bis 3,0 mm betragen. In einer Ausführungsform beträgt die Dicke der Zwischenlage 1 ,5 bis 2,6 mm. In einer bevorzugten
Ausführungsform umfasst das als Zwischenlage verwendete Tuch zwei oder mehr Tuchlagen, die zusammengeklebt sind.
In einer Ausführungsform ist die Zwischenlage im Bereich der
Poliermitteldurchführungen um 200 - 300 prm erhöht. Dies kann durch zusätzliche Tuchlagen oder in diesen Bereichen aufgeklebte Folien bewerkstelligt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Zwischenlage eine oder mehrere ringförmige Tuchlagen oder Folien, die jeweils um die Poliermitteldurchführungen aufgeklebt sind. In einer Ausführungsform bestehen die ringförmigen Tuchlagen aus Filz, hergestellt aus PU-Elastomer-Fasern.
In einer Ausführungsform bestehen die ringförmigen Folien aus PE.
In einer Ausführungsform wird die Zwischenlage vor dem Zusammenfahren der Polierteller ausgerichtet, so dass Positionen der Erhöhungen den Positionen der Poliermitteldurchführungen entsprechen. Durch die Erhöhungen in Bereichen der Poliermitteldurchführungen wird in diesen Bereichen eine besonders hohe Kleberhaftung erreicht, was das Eindringen vom Poliermittel unter das Tuch verhindert.
In einer Ausführungsform beträgt die Kompressibilität des als Zwischenlage
verwendeten Tuchs 3-10%. Ganz besonders bevorzugt ist eine Kompressibilität des als Zwischenlage verwendeten Tuchs von 3, 2-7, 6%.
Vor dem Tuchpressvorgang werden die Poliertücher auf den jeweiligen Polierteller der Poliermaschine geklebt.
Das Aufkleben umfasst vorzugweise folgende Arbeitsschritte:
- Vorbereitung der Poliertelleroberfläche durch entsprechende Reinigung
- Entfernen des Schutzfilms an der selbstklebenden PSA Schicht des Tuchs
- Blasenfreies Aufbringen des Poliertuchs auf den Polierteller In einer weiteren Ausführungsform werden die Polierteller vor dem Aufkleben der Poliertücher erwärmt. Beispielsweise können die Polierteller auf eine Temperatur von 40 - 50°C erwärmt werden. Dadurch verringert sich die Viskosität des Klebefilms bei gleichzeitiger Verbesserung seiner Haftbarkeit. Nach dem Aufkleben der Poliertücher werden die Polierteller gegebenenfalls abgekühlt. In einer Ausführungsform werden die Polierteller auf die gewünschte Poliertemperatur abgekühlt, die in der Regel zwischen 10 und 50°C liegt. Das Erwärmen und das Abkühlen der Polierteller vor und nach dem Aufkleben der Poliertücher erfolgt vorzugsweise mittels einer internen Temperatursteuerung der Polierteller.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abkühlen der Polierteller über einen Zeitraum von einer bis zu mehreren Stunden.
In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Abkühlen der Polierteller während des Tuchpressens. In einer Ausführungsform erfolgt der Pressvorgang, indem die beiden wenig kompressiblen Poliertücher mit dem zwischen ihnen befindlichen kompressibleren Tuch für einen bestimmten Zeitraum aneinandergepresst werden.
Vorzugweise erfolgt das Tuchpressen bei einem Druck von mindestens 11 000 Pa. In einer Ausführungsform erfolgt der Pressvorgang für die Dauer von etwa einer Minute bis zu mehreren Stunden. Der Pressvorgang erfolgt vorzugweise bei der vom
Hersteller der Poliertücher empfohlenen Aufklebetemperatur. In einer
Ausführungsform erfolgt der Pressvorgang bei Raumtemperatur. Bei DSP kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden:
- Aufkleben der Poliertücher (oben und unten)
- optional normales Pressen der beiden Tücher durch Zusammenfahren der Teller, ggf. mit Zwischenlage
- Einlegen einer Schablone (z.B. am oberen Teller)
- Zusammenpressen beider Polierteller mit eingelegter Schablone
- Entfernen der Schablone - optional normales Pressen der beiden Tücher durch Zusammenfahren der Teller, ggf. mit Zwischenlage
Das optionale normale Pressen des Poliertuchs kann manuell, mit Rollen oder durch Druck beim Zusammenfahren der Polierteller im Falle einer Doppelseitenpolieranlage erfolgen.
Das Anpressen einer Schablone gegen das Kanäle aufweisende Poliertuch erfolgt derart, dass entsprechende Stege der Schablone in allen Kanälen liegen. Die Rückseite der Schablone ist eben..
Vorzugweise hat die Schablone etwa die gleiche Größe wie die Poliertücher und deckt alle Kanäle ab.
In einer Ausführungsform besteht die Schablone aus Metall (z.B. Edelstahl) oder aus Kunststoff (z.B. PEEK, PFA, PVDF).
Vorzugweise haben die Stege dieselbe Breite wie die Kanäle (z.B. 2 mm Kanalbreite entspricht einer Stegbreite von 2 mm); Vorzugweise ist die Steghöhe gleich oder etwas größer als die Kanaltiefe.
In einer Ausführungsform beträgt die Kanaltiefe 0,5 mm, wobei die Steghöhe der Schablone 0,5 mm bis 1 mm beträgt.
Besonders bevorzugt ist eine Steghöhe von 0,5 mm - 0,7 mm, ganz besonders bevorzugt 0,5 mm - 0,6 mm. In einer Ausführungsform ist die Form der Stegspitze der Kanalform angepasst, beispielsweise rechteckig bei rechteckigen Kanälen oder rund bei U-förmigen Kanälen.
Die Schablone kann ein- oder mehrteilig sein.
Das Anpressen der Schablone erfolgt im Falle einer Doppelseitenpolieranlage vorzugweise durch Zusammenfahren der beiden Polierteller. Das Pressen mit der Schablone kann bei Doppelseitenpolieranlagen sowohl am oberen als auch am unteren Teller angewandt werden.
Das Anpressen kann auch durch manuelles Aufpressen der Schablone an den Polierteller oder durch Gewichtauflegen erfolgen. Das Anpressen der Schablone wird vorzugweise für einen Zeitraum von 1 s bis 5 min durchgeführt, besonders bevorzugt zwischen 20 s und 3 min.
In einer Ausführungsform erfolgen ein Vorpressen oder ein Nachpressen des Poliertuchs. Dies kann manuell, mit Rollen oder durch Druck beim Zusammenfahren der Polierteller im Falle einer Doppelseitenpolieranlage erfolgen. Figuren
Bezugszeichenliste
1 Polierteller
2 Poliertuch
3 Kanal
4 Kanalgrund
5 Werkzeug
6 Lufteinschluss zwischen Poliertuch und Kanalgrund
Fig. 1 A zeigt einen Polierteller 1 , auf dem ein Poliertuch 2 umfassend Kanal 3 mit Kanalgrund 4. Das Pressen des Kanals erfolgt mittels eines Werkzeugs 5, das zum Kanal 3 geführt wird, um das Poliertuch 2 am Kanalgrund 4 gegen den Polierteller 1 zu drücken und den Lufteinschluss 6 zu beseitigen.
Fig. 1 B zeigt den Zustand nach Pressen der Kanäle 3 und zusätzlichem
Tuchpressen. Es ist kein Lufteinschluss vorhanden. Das Poliertuch 2 haftet auch im Bereich des Kanalgrunds 4 am Polierteller 2. Beispiele
Beispiel 1 Spezielles manuelles Anpressen der Kanäle / Poliermittelkanäle durch Nachfahren mit einem vorne abgerundeten Metallstift (z.B. bei Kanälen der Breite 2 mm mit einer runden Spitze von 2 mm Durchmesser)
Beispiel 2 Beim Poliertuch handelt es sich um geschäumtes Tuch aus Polyurethan mit Kanälen von 2 mm Breite und 4 mm Tiefe.
Zum Pressen der Kanäle wird bei DSP eine Schablone mit einem Durchmesser von 77" aus PEEK verwendet. Die Dicke der Schablone beträgt 3 cm. Die Steghöhe beträgt 0,5 mm mit runder Spitze. Die beiden Polierteller mit der dazwischen befindlichen Schablone werden mit 1000 dN Anpresskraft für 3 min aneinandergepresst. Die Stege umfassende Seite der Schablone wird an das obere Poliertuch, die glatte Seite an das untere Poliertuch gepresst.
Leichter handhabbar bezüglich der Aufnahme in den Kanälen ist eine mehrteilige Schablone, z.B. umfassend vier gleich große Segmente.
Zum Polieren werden die Halbleiterscheiben in eine geeignet dimensionierte
Aussparung einer Läuferscheibe gelegt. Vorzugsweise wird in den zwischen den Arbeitsschichten der Poliertücher gebildeten Arbeitsspalt während der Politur eine Flüssigkeit zugeführt. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine Poliermittelsuspension. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von kolloid- disperser Kieselsäure, ggf. mit Zusätzen wie z.B. Natriumcarbonat (Na2C03),
Kaliumkarbonat (K2CO3), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH),
Ammoniumhydroxid (NH4OH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH), als Polier- mittelsuspension. Bei der gleichzeitigen Politur der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe erfolgt vorzugsweise ein Oberflächenabtrag von 3 prm bis 9 prm pro Seite. Sofern nicht anders angegeben, wurden alle zuvor genannten Parameter bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei etwa 1000 hPa, und bei einer relativen Luftfeuchte von 50% ermittelt. Die Härte nach Shore A wird gemäß DIN EN ISO 868 ermittelt. Es kommt ein
Durometer Typ A zum Einsatz (Härteprüfgerät Zwick 3130). Die Spitze der gehärteten Stahlstange drückt in das Material ein. Die Eindrücktiefe wird auf einer Skala von 0 - 100 gemessen. Der Stahl-Stift hat die Geometrie eines Kegelstumpfes. Es werden jeweils fünf Messungen vorgenommen, von denen der Medianwert angegeben ist. Die Messzeit beträgt 15 s, das zu prüfende Material wurde 1 h bei Normklima (23 °C, 50 % Luftfeuchte) gelagert. Das Andruckgewicht des Durometers beträgt 12,5 N ± 0,5.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden.
Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe, indem wenigstens eine Seite der Halbleiterscheibe in Gegenwart eines Poliermittels gegen ein auf einem sich drehenden Polierteller befestigtes Poliertuch gedrückt wird, wobei das Poliertuch eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche ausweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliertuch auf dem Polierteller aufgeklebt und mittels eines geeigneten Werkzeugs im Bereich der Kanäle an den Polierteller gepresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei mittels eines Metall- oder Kunststoffstifts, der eine runde, an die Breite der Kanäle angepasste Spitze aufweist, die Kanäle nachgefahren werden, um das Poliertuch auf diese Art und Weise an den
Polierteller zu pressen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei als Werkzeug eine Schablone zum Einsatz kommt, die an einer Seite Stege aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie von den Kanälen des Poliertuchs aufgenommen werden können und wobei die
Schablone manuell oder mittels Gewichten oder Druckausübung mit jener Seite gegen das Poliertuch gepresst wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich um eine CMP-Politur handelt und vor oder nach der Bearbeitung der Kanäle manuell oder unter
Verwendung einer Rolle ein zusätzliches Anpressen des Poliertuchs auf dem Polierteller erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Poliertuch eine Härte bei Raumtemperatur von mindestens 60° nach Shore A und eine Kompressibilität bei Raumtemperatur von weniger als 7 % aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich um ein gleichzeitiges
Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe zwischen zwei sich drehenden Poliertellern handelt, wobei das auf dem einen Polierteller aufgeklebte Poliertuch eine glatte Oberfläche und das auf dem anderen Polierteller aufgeklebte Poliertuch eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als Werkzeug eine Schablone zum Einsatz kommt, die an einer Seite Stege aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie von den Kanälen des Poliertuchs aufgenommen werden können, wobei die andere Seite der Schablone glatt ist, wobei die Schablone zwischen oberem und unterem Polierteller platziert wird, so dass die Stege der Schablone von den Kanälen des Poliertuchs aufgenommen werden, und die Polierteller zusammengefahren werden und ein Anpressdruck ausgeübt wird, um das Poliertuch im Bereich der Kanäle anzupressen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei vor oder nach dem Anpressen des Poliertuchs im Bereich der Kanäle zwischen den beiden aufgeklebten Poliertüchern als Zwischenlage ein Tuch mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von mindestens 3 % positioniert wird und anschließend die beiden Poliertücher mit dem zwischen ihnen befindlichen Tuch für einen bestimmten Zeitraum
aneinandergepresst werden
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Zwischenlage im Bereich der
Poliermitteldurchführungen eine Erhöhung aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei auf oberem und unterem
Polierteller Poliertücher einer Härte bei Raumtemperatur von mindestens 70° nach Shore A und mit einer Kompressibilität bei Raumtemperatur von weniger als 3 % aufgeklebt sind.
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