EP4000802A1 - Verfahren zum beidseitigen polieren von halbleiterscheiben zwischen einem unteren polierteller und einem oberen polierteller - Google Patents
Verfahren zum beidseitigen polieren von halbleiterscheiben zwischen einem unteren polierteller und einem oberen polierteller Download PDFInfo
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- B24B37/28—Work carriers for double side lapping of plane surfaces
Definitions
- the invention relates to a method for polishing semiconductor wafers on both sides between a lower polishing plate and an upper polishing plate.
- the double-sided polishing of workpieces such as semiconductor wafers is also called double-sided polishing (DSP).
- DSP double-sided polishing
- Basic features of the DSP of semiconductor wafers are, for example, in US2003/054650A1 and in DE 100 07 390 A1 described.
- both polishing plates of a DSP system are covered with polishing cloths. These should be glued on without bubbles. It is important that the respective polishing cloth adheres evenly to the polishing pad. In order to achieve the necessary adhesion, the polishing cloths can be pressed together between the polishing plates (cloth press). Pressing causes the glue to flow and stick better.
- Methods for creating an adhesive bond between each polishing cloth and corresponding polishing pad are known U.S. 2007 0 087 671 A1 , JP 2006 289 523 A , JP 2006 346 808 A and DE 102 39 774 A1 known.
- the object of the invention is achieved by a method for polishing semiconductor wafers on both sides between a lower polishing plate and an upper polishing plate, comprising wetting lower and upper polishing cloths with a liquid; sticking the moistened lower polishing cloth to the lower polishing plate; pressing the lower polishing cloth against the lower polishing pad; gluing the moistened upper polishing cloth to the upper polishing plate; pressing the upper polishing cloth against the upper polishing pad; pressing the polishing cloths against each other; placing semiconductor wafers on the lower polishing pad; and polishing semiconductor wafers on both sides with the upper polishing cloth and the lower polishing cloth in the presence of a polishing agent.
- the procedure involves moistening the polishing cloths and sticking them to the respective polishing plate in this state.
- the inventors have found that air pockets between the adhesive layer of the polishing cloth and the respective polishing plate can be pressed away with less effort than is the case with polishing cloths in the dry state. Because of the moisture in the polishing cloths, they are less stiff, so that air pockets can be efficiently eliminated before the cloth is pressed.
- the polishing cloths are first moistened with a liquid and then glued to the polishing plates.
- the moistening takes place between polishing plates of a polishing machine provided for this purpose.
- the polishing cloths each comprise an adhesive layer and a film protecting the adhesive layer before being stuck onto the polishing pads.
- the polishing cloths are stacked on the lower polishing table of the provided polishing machine so that the foils touch.
- the upper polishing plate is then moved against the lower polishing plate and the polishing cloths are moistened with liquid under comparatively low pressure in the polishing machine provided.
- the liquid is preferably water which may contain additives such as a pH adjusting additive.
- the moistened lower polishing cloth is then stuck onto the lower polishing platen of the polishing machine intended for polishing the semiconductor wafers.
- the film is removed completely or step by step when the polishing pad is glued on.
- the lower polishing cloth is pressed against the lower polishing pad manually or by a machine.
- at least one tool is used to press the lower polishing pad against the lower polishing pad.
- the tool is preferably a doctor blade.
- the tool movement is preferably radial, so that bubbles are preferably pushed out of the space between the polishing plate and the adhesive layer at the outer edge of the polishing cloth.
- the moistened upper polishing cloth is glued to the upper polishing plate.
- it is placed on the lower polishing pad with the film facing up, the film is removed and the upper polishing pad is moved against the lower polishing pad so that sufficient pressure is built up due to which the upper polishing pad adheres to the upper polishing pad.
- the upper polishing cloth is pressed against the upper polishing pad. This process is preferably performed in the same way as pressing the lower polishing cloth against the lower polishing plate.
- the cloth pressing is performed with an intermediate cloth placed between the lower and upper polishing cloths.
- the intermediate cloth has a radial width substantially equal to that of the polishing cloths and preferably equal to DE 10 2017 217 490 A1 described Properties, ie in particular a compressibility at room temperature of at least 3%, preferably 3% to 10%.
- the polishing pads have a temperature of 40°C to 50°C at the beginning of the cloth pressing in order to reduce the viscosity of the adhesive of the adhesive layer, according to another embodiment room temperature (23°C ⁇ 2°C).
- the method according to the invention is continued with the polishing of semiconductor wafers on both sides in the presence of a polishing agent.
- the DSP is preferably carried out with process parameters that are already defined in DE 10 2017 217 490 A1 are recommended. Some of them are mentioned again below.
- polishing cloths that have a low or very low compressibility are preferred.
- the compressibility of the respective polishing cloth is preferably no more than 2.5%, particularly preferably no more than 2.0%, determined at room temperature (23° C. ⁇ 2° C.).
- the compressibility is determined analogously to JIS-L-1096 (Testing Methods for Woven Fabrics).
- the thickness of the polishing cloths is preferably not less than 0.7 mm and not more than 1.5 mm.
- the semiconductor wafers are each placed in a recess of a carrier that is dimensioned according to their circumference.
- the semiconductor wafers preferably consist of monocrystalline silicon and preferably have a diameter of not less than 200 mm, particularly preferably a diameter of at least 300 mm.
- the polishing agent is expediently a suspension which preferably contains colloidally disperse silicic acid and optionally other compounds, for example those which adjust the pH.
- the material removal by DSP is preferably no more than 15 ⁇ m, particularly preferably 5 ⁇ m to 12 ⁇ m per polished side surface.
- FIG. 1 shows typical features of a DSP machine in a perspective view.
- a lower, ring-shaped polishing plate 12 and an upper polishing plate 13 rotate on collinear axes 9 and 10 at rotational speeds n o and n u .
- Inside the inner diameter of the polishing plates 13 and 12 is an inner ring of pins 5 and outside of the outer diameter of the ring-shaped polishing plates 12 and 13 an outer ring of pins 4, which rotate at rotational speeds n i and na collinear to the polishing plates and thus around the common axis 11 of the DSP -Rotate machine.
- the inner pin rim 5 and the outer pin rim 4 form a rolling device into which, for example, three or five carrier disks 15 with matching external teeth are inserted.
- the carriers 15 each have at least one or more wafer receptacles 8 for semiconductor wafers 14 .
- the lower polishing pad 12 and the upper polishing pad 13 carry a lower polishing cloth 3 and an upper polishing cloth 16 on their facing surfaces, respectively.
- the facing surfaces of the lower and upper polishing cloths 3 and 16 form lower and upper working surfaces, respectively. During processing, these come into contact with the front and rear sides of the semiconductor wafers 14.
- the runners 15 with the semiconductor wafers 14 are guided simultaneously over the lower and upper working surfaces on cycloidal paths, with the runners 15 revolving around the axis 11 on planetary orbits.
- the space formed between the working surfaces, in which the carriers 15 move, is referred to as the working gap 1.
- the upper polishing plate 13 exerts a force on the lower polishing plate 12 and a polishing agent is supplied via channels 2 in the upper polishing plate 13 .
- the DSP machine can have sensors 6 and 7, which are arranged at different radial positions, for example in the upper polishing plate 13, and which measure the distance between the facing surfaces of the polishing plates 12 and 13 during the polishing of semiconductor wafers.
- the lower polishing cloth 3 and the upper polishing cloth 16 are first moistened with a liquid, preferably while the upper polishing plate 13 is pressing against the lower polishing plate 12 .
- the liquid can be supplied through the channels 2, for example.
- the polishing machine for moistening the polishing cloths is preferably not the same as the one on whose polishing plate the moistened polishing cloths are then glued.
- the lower polishing cloth 3 is stuck on the lower polishing plate 12 and pressed against the lower polishing plate 12 in a wet state, and then the upper polishing cloth 16 is stuck on the upper polishing plate 13 in a wet state and pressed against the upper polishing plate 13 .
- semiconductor wafers 14 are polished on both sides between the lower polishing cloth 3 and the upper polishing cloth 16 in the presence of a polishing agent. Meanwhile, they are in recesses of carriers 15, which were placed on the lower polishing plate 12 before polishing.
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Abstract
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum beidseitigen Polieren von Halbleiterscheiben zwischen einem unteren Polierteller und einem oberen Polierteller.
- Das beidseitige Polieren von Werkstücken wie Halbleiterscheiben wird auch Doppelseitenpolitur (DSP) genannt. Grundzüge der DSP von Halbleiterscheiben sind beispielsweise in
US 2003/054650 A1 und inDE 100 07 390 A1 beschrieben. - In der Regel werden beide Polierteller einer DSP-Anlage mit Poliertüchern beklebt. Diese sollten blasenfrei aufgeklebt sein. Dabei ist es wichtig, dass das jeweilige Poliertuch auf dem Polierteller gleichmäßig stark haftet. Um die notwendige Haftung zu erreichen, können die Poliertücher zwischen den Poliertellern zusammengepresst werden (Tuchpressen). Durch das Pressen verfließt der Kleber und haftet besser. Verfahren zum Schaffen einer klebenden Verbindung zwischen dem jeweiligen Poliertuch und dem entsprechenden Polierteller sind aus
US 2007 0 087 671 A1 ,JP 2006 289 523 A JP 2006 346 808 A DE 102 39 774 A1 bekannt. - In
DE 10 2017 217 490 A1 wird empfohlen, während des Tuchpressens ein Zwischentuch zwischen dem unteren Poliertuch und dem oberen Poliertuch vorzusehen. - Die Erfinder der nachstehend beschriebenen Erfindung haben festgestellt, dass hinsichtlich des Entfernens von Lufteinschlüssen noch Verbesserungsbedarf besteht.
- Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum beidseitigen Polieren von Halbleiterscheiben zwischen einem unteren Polierteller und einem oberen Polierteller, umfassend
das Befeuchten eines unteren und eines oberen Poliertuchs mit einer Flüssigkeit; das Bekleben des unteren Poliertellers mit dem befeuchteten unteren Poliertuch;
das Pressen des unteren Poliertuchs gegen den unteren Polierteller;
das Bekleben des oberen Poliertellers mit dem befeuchteten oberen Poliertuch;
das Pressen des oberen Poliertuchs gegen den oberen Polierteller;
das Pressen der Poliertücher gegeneinander;
das Ablegen von Halbleiterscheiben auf dem unteren Polierteller; und das beidseitige Polieren von Halbleiterscheiben mit dem oberen Poliertuch und dem unteren Poliertuch in Gegenwart eines Poliermittels. - Das Verfahren sieht vor, die Poliertücher zu befeuchten und sie in diesem Zustand auf den jeweiligen Polierteller zu kleben. Die Erfinder haben festgestellt, dass Lufteinschlüsse zwischen der klebenden Schicht der Poliertücher und dem jeweiligen Polierteller mit geringerem Aufwand weggepresst werden können, als das bei Poliertüchern im trockenen Zustand der Fall ist. Wegen der Feuchtigkeit in den Poliertüchern sind diese weniger steif, so dass sich Lufteinschlüsse schon vor dem Tuchpressen effizient beseitigen lassen.
- Grundsätzlich ist es möglich, die Poliertücher zunächst auf die Polierteller zu kleben und sie anschließend mit der Flüssigkeit zu befeuchten, beispielsweise indem sie bei geöffneten Poliertellern mit Flüssigkeit besprüht werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Poliertücher zunächst mit einer Flüssigkeit befeuchtet und anschließend auf die Polierteller geklebt. Das Befeuchten erfolgt dabei zwischen Poliertellern einer zu diesem Zweck bereitgestellten Poliermaschine.
- Die Poliertücher umfassen jeweils eine klebende Schicht und eine die klebende Schicht schützende Folie bevor sie auf die Polierteller geklebt werden. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform werden die Poliertücher auf dem unteren Polierteller der bereitgestellten Poliermaschine gestapelt, so dass sich die Folien berühren. Danach wird der obere Polierteller gegen den unteren Polierteller gefahren, und die Poliertücher werden unter vergleichsweise geringem Druck in der bereitgestellten Poliermaschine mit Flüssigkeit befeuchtet.
- Die Flüssigkeit ist vorzugsweise Wasser, das Zusätze enthalten kann, beispielsweise einen den pH einstellenden Zusatz.
- Das befeuchtete untere Poliertuch wird anschließend auf den unteren Polierteller der Poliermaschine geklebt, die zum Polieren der Halbleiterscheiben vorgesehen ist. Zu diesem Zweck wird die Folie vollständig oder Zug um Zug mit dem Bekleben des Poliertellers entfernt.
- Danach wird das untere Poliertuch gegen den unteren Polierteller manuell oder durch eine Maschine gepresst. Gemäß einer Ausführungsform wird mindestens ein Werkzeug verwendet, um das untere Poliertuch gegen den unteren Polierteller zu pressen. Das Werkzeug ist vorzugsweise eine Rakel. Die Werkzeugbewegung erfolgt vorzugsweise radial, so dass Blasen vorzugsweise am äußeren Rand des Poliertuchs aus dem Zwischenraum zwischen dem Polierteller und der klebenden Schicht gedrückt werden.
- Danach wird das befeuchtete obere Poliertuch auf den oberen Polierteller geklebt. Zu diesem Zweck wird es mit der Folie nach oben auf das untere Poliertuch gelegt, die Folie entfernt und der obere Polierteller gegen den unteren Polierteller gefahren, so dass ausreichend Druck aufgebaut wird, aufgrund dessen das obere Poliertuch am oberen Polierteller haftet.
- Im Anschluss daran wird bei geöffneten Poliertellern das obere Poliertuch gegen den oberen Polierteller gepresst. Dieser Vorgang erfolgt vorzugsweise in gleicher Weise wie das Pressen des unteren Poliertuchs gegen den unteren Polierteller.
- Danach ist vorgesehen, ein Tuchpressen vorzunehmen, im Zuge dessen der obere Polierteller über einen längeren Zeitraum gegen den unteren Polierteller mit vergleichsweise hohem Druck gepresst wird. Dabei werden die Poliertücher gegeneinander gepresst.
- Gemäß einer Ausführungsform wird das Tuchpressen mit einem Zwischentuch durchgeführt, das zwischen das untere und das obere Poliertuch gelegt wird. Das Zwischentuch hat eine radiale Breite, die im Wesentlichen derjenigen der Poliertücher entspricht und vorzugsweise die in
DE 10 2017 217 490 A1 beschriebenen Eigenschaften, also insbesondere eine Kompressibilität bei Raumtemperatur von mindestens 3 %, vorzugsweise 3 % bis 10 %. - Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung haben die Polierteller zu Beginn des Tuchpressens eine Temperatur von 40 °C bis 50 °C, um die Viskosität des Klebers der klebenden Schicht zu verringern, gemäß einer anderen Ausgestaltung Raumtemperatur (23 °C ± 2 °C).
- Im Falle der Verwendung eines Zwischentuchs wird dieses nach dem Tuchpressen entfernt. Hierzu werden die Polierteller auseinandergefahren.
- Nach dem blasenfreien Anbringen der Poliertücher und gegebenenfalls nach einem Abrichten (Dressing) der Poliertücher wird das erfindungsgemäße Verfahren mit dem beidseitigen Polieren von Halbleiterscheiben in Gegenwart eines Poliermittels fortgesetzt. Vorzugsweise erfolgt die DSP mit Prozessparametern, die bereits in
DE 10 2017 217 490 A1 empfohlen sind. Einige davon seien nachfolgend nochmals genannt. - Bevorzugt ist die Verwendung von Poliertüchern, die eine geringe oder sehr geringe Kompressibilität aufweisen. Bevorzugt beträgt die Kompressibilität des jeweiligen Poliertuches nicht mehr als 2,5%, besonders bevorzugt nicht mehr als 2,0%, ermittelt bei Raumtemperatur (23 °C ± 2 °C). Die Bestimmung der Kompressibilität erfolgt analog zur JIS-L-1096 (Testing Methods for Woven Fabrics).
- Die Dicke der Poliertücher beträgt vorzugsweise nicht weniger als 0,7 und nicht mehr als 1,5 mm.
- Zum Polieren werden die Halbleiterscheiben jeweils in eine entsprechend deren Umfang dimensionierte Aussparung einer Läuferscheibe gelegt. Die Halbleiterscheiben bestehen vorzugsweise aus einkristallinem Silizium und haben vorzugsweise einen Durchmesser von nicht weniger als 200 mm, besonders bevorzugt einen Durchmesser von mindestens 300 mm.
- Das Poliermittel ist zweckmäßigerweise eine Suspension, die vorzugsweise kolloiddisperse Kieselsäure und gegebenenfalls weitere Verbindungen, beispielsweise solche, die den pH-Wert einstellen, enthält.
- Der Materialabtrag durch DSP beträgt vorzugsweise nicht mehr als 15 µm, besonders bevorzugt 5 µm bis 12 µm je polierter Seitenfläche.
- Einzelheiten zur Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert.
-
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung typische Merkmale einer DSP-Maschine. -
- 1
- Arbeitsspalt
- 2
- Kanal
- 3
- unteres Poliertuch
- 4
- äußerer Stiftkranz
- 5
- innerer Stiftkranz
- 6
- Sensor
- 7
- Sensor
- 8
- Scheibenaufnahme
- 9
- Achse
- 10
- Achse
- 11
- Achse
- 12
- unterer Polierteller
- 13
- oberer Polierteller
- 14
- Halbleiterscheibe
- 15
- Läuferscheibe
- 16
- oberes Poliertuch
- no
- Drehzahl des oberen Poliertellers
- nu
- Drehzahl des unteren Poliertellers
- ni
- Drehzahl des inneren Stiftkranzes
- na
- Drehzahl des äußeren Stiftkranzes
-
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer DSP-Maschine: Ein unterer, ringförmiger Polierteller 12 und ein oberer Polierteller 13 rotieren auf kollinearen Achsen 9 und 10 mit Umdrehungsgeschwindigkeiten no und nu. Innerhalb des Innendurchmessers der Polierteller 13 und 12 sind ein innerer Stiftkranz 5 und außerhalb des Außendurchmessers der ringförmigen Polierteller 12 und 13 ein äußerer Stiftkranz 4 angeordnet, die mit Umdrehungsgeschwindigkeiten ni und na kollinear zu den Poliertellern und somit um die gemeinsame Achse 11 der DSP-Maschine rotieren. Der innere Stiftkranz 5 und der äußere Stiftkranz 4 bilden eine Abwälzvorrichtung, in die beispielsweise drei oder fünf Läuferscheiben 15 mit einer passenden Außenverzahnung eingelegt sind. Die Läuferscheiben 15 weisen jeweils mindestens eine oder mehrere Scheibenaufnahmen 8 für Halbleiterscheiben 14 auf. - Der untere Polierteller 12 und der obere Polierteller 13 tragen auf ihren einander zugewandten Oberflächen ein unteres Poliertuch 3 beziehungsweise ein oberes Poliertuch 16. Die einander zugewandten Oberflächen des unteren und oberen Poliertuchs 3 und 16 bilden untere beziehungsweise obere Arbeitsflächen. Diese gelangen während der Bearbeitung in Kontakt mit Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheiben 14.
- Mittels der Abwälzvorrichtung und der Außenverzahnung werden die Läuferscheiben 15 mit den Halbleiterscheiben 14 auf zykloidischen Bahnen gleichzeitig über die untere und obere Arbeitsfläche geführt, wobei die Läuferscheiben 15 auf Planetenbahnen um die Achse 11 umlaufen. Der zwischen den Arbeitsflächen gebildete Raum, in dem sich die Läuferscheiben 15 bewegen, wird als Arbeitsspalt 1 bezeichnet. Während der Bearbeitung übt der obere Polierteller 13 eine Kraft auf den unteren Polierteller 12 aus, und es wird über Kanäle 2 im oberen Polierteller 13 ein Poliermittel zugeführt. Die DSP-Maschine kann Sensoren 6 und 7 aufweisen, die an unterschiedlichen Radialpositionen beispielsweise im oberen Polierteller 13 angeordnet sind und die während des Polierens von Halbleiterscheiben den Abstand der einander zugewandten Oberflächen der Polierteller 12 und 13 messen.
- Erfindungsgemäß werden das untere Poliertuch 3 und das obere Poliertuch 16 zunächst mit einer Flüssigkeit befeuchtet, vorzugsweise während der obere Polierteller 13 gegen den unteren Polierteller 12 drückt. Die Flüssigkeit beispielsweise kann durch die Kanäle 2 zugeführt werden. Die Poliermaschine zum Befeuchten der Poliertücher ist vorzugsweise nicht dieselbe, wie diejenige, auf deren Polierteller die befeuchteten Poliertücher anschließend geklebt werden.
- Zunächst wird das untere Poliertuch 3 in feuchtem Zustand auf den unteren Polierteller 12 geklebt und gegen den unteren Polierteller 12 gepresst, und danach das obere Poliertuch 16 in feuchtem Zustand auf den oberen Polierteller 13 geklebt und gegen den oberen Polierteller 13 gepresst.
- Mit dem folgenden Tuchpressen wird die Haftung der Poliertücher 3, 16 auf den Poliertellern 12, 13 verstärkt.
- Anschließend werden Halbleiterscheiben 14 zwischen dem unteren Poliertuch 3 und dem oberen Poliertuch 16 in Gegenwart eines Poliermittels beidseitig poliert. Währenddessen liegen sie in Aussparungen von Läuferscheiben 15, die vor dem Polieren auf dem unteren Polierteller 12 abgelegt wurden.
Claims (3)
- Verfahren zum beidseitigen Polieren von Halbleiterscheiben zwischen einem unteren Polierteller und einem oberen Polierteller, umfassend
das Befeuchten eines unteren und eines oberen Poliertuchs mit einer Flüssigkeit;
das Bekleben des unteren Poliertellers mit dem befeuchteten unteren Poliertuch;
das Pressen des unteren Poliertuchs gegen den unteren Polierteller;
das Bekleben des oberen Poliertellers mit dem befeuchteten oberen Poliertuch;
das Pressen des oberen Poliertuchs gegen den oberen Polierteller;
das Pressen der Poliertücher gegeneinander;
das Ablegen von Halbleiterscheiben auf dem unteren Polierteller; und
das beidseitige Polieren von Halbleiterscheiben mit dem oberen Poliertuch und dem unteren Poliertuch in Gegenwart eines Poliermittels. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poliertücher in einer dafür bereitgestellten Poliermaschine befeuchtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Poliertücher in befeuchtetem Zustand mittels mindestens eines Werkzeugs gegen die Polierteller gepresst werden.
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EP20207967.9A Pending EP4000802A1 (de) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | Verfahren zum beidseitigen polieren von halbleiterscheiben zwischen einem unteren polierteller und einem oberen polierteller |
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