DE102013211086A1

DE102013211086A1 - Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE102013211086A1
Application number: DE201310211086
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schwandner
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-11-28

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren einer Scheibe aus Halbleitermaterial, umfassend mindestens eine erste simultane doppelseitige Abtragspolitur mit einem harten und wenig kompressiblen Poliertuch. Das Verfahren eignet sich für alle Scheiben aus Halbleitermaterial unabhängig vom jeweiligen Durchmesser.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial (Halbleiterscheibe, Wafer) mit einem geschäumten Poliertuch.
Scheiben aus Halbleitermaterial (Halbleiterscheiben, Wafer) als Substrate für besonders anspruchsvolle Bauelemente wie beispielsweise mit ≤ 22 nm minimaler Strukturlänge, also 22 nm Design Rule nach ITRS („International Technology Roadmap for Semiconductors“), müssen besonders eben sein.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Planarisierung der aus einem Einkristall aus Halbleitermaterial gesägten Scheiben in verschiedenen Arbeitsschritten.

– mechanische Scheibenbearbeitung (Läppen, Schleifen),
– chemische Scheibenbearbeitung (alkalische oder saure Ätze)
– chemo-mechanische Scheibenbearbeitung: Einseitenpolitur (SSP), Doppelseitenpolitur (DSP), einseitige Schleierfrei- bzw. Glanzpolitur mit weichem Poliertuch.

Die chemisch-mechanische Politur (CMP) dient der endgültigen Glättung der Oberflächen der Halbleiterscheibe und kann als Einseiten- oder Doppelseitenprozess ausgeführt werden.
Beim Einseitenpolieren („single-side polishing“ oder kurz SSP) werden Halbleiterscheiben während der Bearbeitung rückseitig auf einer Trägerplatte mit Kitt, durch Vakuum oder mittels Adhäsion gehalten und auf der anderen Seite einer Politur unterzogen.
Eine geeignete Einseitenpoliermaschine ist beispielsweise in der Schrift US 6,116,997 A offenbart.
Bei der klassischen Doppelseitenpolitur (DSP) werden Halbleiterscheiben lose in geeignet dimensionierte Aussparungen einer dünnen Läuferscheibe (carrier plate) eingelegt und vorder- und rückseitig simultan „frei schwimmend“ zwischen einem oberen und einem unteren, jeweils mit einem Poliertuch belegten Polierteller poliert.
Eine geeignete Doppelseitenpoliermaschine ist beispielsweis in der Anmeldung DE 100 07 390 A1 offenbart.
DSP-Verfahren sind beispielsweise in der US 3,691,694 sowie der EP 208315 B1 beschrieben.
Bei der Politur einer Scheibe aus Halbleitermaterial (Halbleiterscheibe, Wafer) wird zwischen die zu polierende Fläche der Halbleiterscheibe und dem Poliertuch ein flüssiges Poliermittel gebracht, das den chemisch-mechanischen Materialabtrag unterstützt.
Als Poliermittel für die Politur von Scheiben aus Halbleitermaterial werden entweder alkalische Lösungen, die frei von Feststoffen sind, oder alkalische Suspensionen, die fein verteilte Feststoffe, wie beispielsweise SiO₂-Partikel (Kieselsäure, Kieselsol), die als Abrasive wirken, enthalten, verwendet.
Die Politur der Scheibe aus Halbleitermaterial erfolgt durch Relativbewegung zwischen der Scheibe aus Halbleitermaterial und dem Poliertuch unter Druck und Zuführung eines Poliermittels.
In Abhängigkeit vom durchzuführenden Polierprozess und dem jeweils gewünschten Materialabtrag können verschiedene Poliertücher eingesetzt werden, die jeweils spezifische Eigenschaften aufweisen.
Poliertücher können aus einem thermoplastischen oder hitze-härtbaren Polymer bestehen. Als Material für diese als geschäumte Poliertücher (foamed pads) bezeichneten Tücher kommt eine Vielzahl an Werkstoffen in Betracht, z.B. Polyurethane, Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat, Polyester. Geschäumte Poliertücher werden beispielsweise in der US 2008/0102741 A1 oder in der DE 10004578 C1 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.
Der Vorteil von geschäumten Poliertüchern gegenüber Tüchern aus Filz- oder Fasersubstraten ist ihr höheres Potential zur Erzeugung optimaler Oberflächengeometrien, insbesondere im Randbereich der Scheiben aus Halbleitermaterial.
Da die Scheiben aus Halbleitermaterial während der Politur mit geschäumten Poliertüchern weniger stark in das Poliertuch einsinken als bei der Politur mit Poliertüchern aus Filz- oder Fasersubstraten, wird bei der Politur mit geschäumten Poliertüchern eine bessere Scheibengeometrie erzielt. Insbesondere die unerwünschte Kantenverrundung (edge roll-off) kann deutlich verringert bis komplett vermieden werden.
Die Zuführung des Poliermittels zwischen die zu polierende Oberfläche einer Scheibe aus Halbleitermaterial und die Arbeitsfläche (Oberfläche) des Poliertuches kann gemäß dem Stand der Technik über seitliche Düsen und oder durch Bohrungen, die durch den mit dem Poliertuch belegten Polierteller und das Poliertuch hindurchführen, erfolgen.
Die gleichmäßige Verteilung des Poliermittels zwischen der zu polierenden Oberfläche und der mit der Oberfläche in Kontakt kommenden Arbeitsfläche des Poliertuches ist entscheidend für das Ergebnis des jeweiligen Polierprozesses.
Die Verteilung des Poliermittels auf der Poliertuchoberfläche wird dabei im Wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt. Zum einen von den Eigenschaften des jeweiligen Poliertuches und zum anderen von der Art der Poliermittelzuführung am Ort des Geschehens (Point Of Use, POU).
Poliertücher aus Filz- oder Fasersubstraten können Poliermittel aufnehmen, wodurch während des Polierprozesses eine gleichmäßigere Verteilung des Poliermittels zwischen Subtratoberfläche und Poliertuch gewährleistet wird.
Poliertücher aus Filz- oder Fasersubstraten sind kompressibel und verformen sich unter Einwirkung von Druck. Dies führt im Rahmen der Politur zu einer unerwünschten Verformung der Poliertücher und damit zu einer ungleichmäßigen Politur der Scheiben aus Halbleitermaterial. Insbesondere der Randbereich der Scheiben wird dabei übermäßig verrundet (edge roll off).
Daher ist in vielen Fällen der Einsatz von geschäumten Poliertüchern bevorzugt. Allerdings wird die Oberfläche eines geschäumten Poliertuches, in Abhängigkeit der Porosität, nur gering bis gar nicht durchfeuchtet. Das Poliermittel benetzt die Oberfläche des Poliertuches ungleichmäßig. Dadurch kann es bei der Politur einer Scheibe aus Halbleitermaterial mit einem geschäumten Poliertuch zu einer inhomogenen Verteilung des Poliermittels zwischen der zu polierenden Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial und der Oberfläche des Poliertuches kommen. Dies wirkt sich ungünstig auf die Homogenität der polierten Scheibenoberfläche hinsichtlich Geometrie, Defektdichten (Streulichtdefekte, Kratzer) und Rauheit (kurzwellige und langwellige Rauheit) aus.
Zusätzlich hat eine inhomogene Poliermittelverteilung negative Auswirkungen auf die Tuchbelegung, also die Anreicherung der Tuchoberfläche mit Abrieb. Dieses führt neben den oben erwähnten Qualitätseinbußen zudem zu einer deutlich verringerten Tuchlebensdauer aufgrund von Auskristallisations- und Verglasungseffekten.
Eine bessere Verteilung des Poliermittels kann durch eine geeignete Struktur in der Tuchoberfläche, z.B. Kanäle (Grooves), unterstützt werden.
Die DE 100 04 578 C1 offenbart ein Poliertuch aus homogenem, porösem Polymerschaum für einen DSP-Prozess, bei dem das am oberen Polierteller haftende Poliertuch mit einem Netzwerk an Kanälen durchsetzt ist und das am unteren Polierteller haftende Poliertuch eine glatte Oberfläche ohne eine derartige Textur aufweist. Diese Maßnahme soll einerseits während der Politur eine homogene Verteilung des eingesetzten Poliermittels gewährleisten und andererseits beim Anheben des oberen Poliertellers nach beendeter Politur ein Anhaften der Halbleiterscheibe am oberen Poliertuch vermeiden.
Geschäumte Poliertücher mit einer Oberflächenstruktur wirken sich nachteilig auf die Nanotopologie aus, da sich die Strukturen der Tuchoberfläche auf der polierten Scheibenoberfläche zum Teil abbilden.
Die amerikanische Patentanmeldung US 2008/0146129 A1 offenbart ein geschäumtes Poliertuch mit kleinen Poren im Tuch, das durch eine Vielzahl von Bohrungen die verbesserte Aufnahme von Poliermittel ermöglichen soll. Nachteilig bei dem Poliertuch gemäß der amerikanischen Patentanmeldung US 2008/0146129 A1 ist, dass die relativ großen Bohrungen, die eine ausreichende Benetzung der Tuchoberfläche gewährleisten sollen, an ihren Austrittsöffnungen an der Tuchoberfläche zu einer strukturellen Abbildung auf der polierten Scheibenoberfläche führen (ähnlich wie bei Poliermittelkanälen an der Tuchoberfläche (Grooves).
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein besseres Verfahren zur Politur von Halbleiterscheiben mit geschäumten Poliertüchern bereitzustellen, das eine dosierbare Poliermittelbeaufschlagung mit einer optimierten Benetzung der Poliertuchoberfläche und damit eine optimale Poliermittelverteilung am Point Of Use gewährleistet.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Polieren mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial mit einem geschäumten Poliertuch 1 der Dicke D, das eine zur Scheibe weisende Vorderseite und eine zum Polierteller 4 weisende Rückseite hat, der Polierteller 4 Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel auf der Seite hat, die mit dem Poliertuch 1 belegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliertuch 1 eine poröse Struktur mit einer Vielzahl von Poren 2 hat, die Poren 2 durch Mikrolöcher 6 teilweise miteinander verbunden sind, die Mikrolöcher 6 die Vorderseite aber nicht die Rückseite durchstoßen und das Poliertuch 1 auf der Rückseite in das Tuch reichende, die Tuchvorderseite nicht durchstoßende Sacklöcher 7 hat, deren Position mit den Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel korrespondieren und das das Poliermittel durch das Poliertuch 1 hindurchtritt.
Im Folgenden wird das zur Lösung der Aufgabe verwendete erfindungsgemäße Verfahren detailliert beschrieben. Die genannten Ausführungsformen dienen der Erläuterung, ohne den Umfang des Verfahrens auf diese Ausführungsformen zu beschränken.
1a zeigt ein geschäumtes Poliertuch 1 gemäß dem Stand der Technik mit Poren 2 und einer Bohrung 3b für die Poliermitteldurchleitung zur Oberfläche des Poliertuches. Das Poliertuch 1 ist mit einer drucksensitiven Klebeschicht 5 an einem Polierteller 4 fixiert, durch den eine Poliermittelzuführung 3a bis zur Bohrung 3b führt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine korrekte technische Zeichnung in Form einer Seitenansicht verzichtet und die Bohrungen 6 und Poren 2 ohne hintere Grenzflächen dargestellt.
1b zeigt ein im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetztes geschäumtes Poliertuch 1 mit Mikrolöchern 6 und Sacklöchern 7, die sich auf der Rückseite des Poliertuches 1 befinden. Das Poliertuch 1 ist mit einer drucksensitiven Klebeschicht 5 an einem Polierteller 4 fixiert, durch den mehrere Poliermittelzuführungen mit jeweils einer Austrittsöffnung 3a für das Poliermittel bis zu den Sacklöchern 7 führen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine korrekte technische Zeichnung in Form einer Seitenansicht verzichtet und die Bohrungen 6 und Poren 2 ohne hintere Grenzflächen dargestellt.
Die Erfindung bezieht sich auf die Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial (Wafer, Halbleiterscheibe), wobei Halbleitermaterialien Verbindungshalbleiter wie beispielsweise Gallium-Arsenid oder Elementhalbleiter wie hauptsächlich Silicium und gelegentlich Germanium oder auch Schichtstrukturen wie beispielsweise Silicium-Germanium (SiGe) oder Siliciumcarbid (SiC)oder Galliumnitrid (GaN) sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Politur mindestens einer Halbleiterscheibe mit Poliertüchern aus einem geschäumten Polymer eignet sich für alle Scheibendurchmesser und sowohl für die Einseitenpolitur (SSP) als auch für die gleichzeitig beidseitige Politur (Doppelseitenpolitur, DSP).
Bevorzugt eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für die gleichzeitig beidseitige Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial und wird daher, ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken, am Beispiel einer Doppelseitenpolitur beschrieben.
Weitere Polierschritte oder andere Prozesse zur Bearbeitung der Oberflächen der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial können dem erfindungsgemäße Verfahren vorangegangen sein oder sich an dieses anschließen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren werden der obere und der untere Polierteller 4 einer Doppelseitenpoliermaschine mit geschäumten Poliertüchern 1 (foamed pads) belegt, die eine poröse Struktur, die Tuchoberfläche durchstoßende Mikrolöcher 6 und auf der Rückseite Sacklöcher 7 aufweisen, die die Tuchoberfläche nicht durchstoßen (1b).
Die geschäumten Poliertücher 1 bestehen bevorzugt aus einem thermoplastischen oder hitze-härtbaren Polymer, beispielsweise Polyurethan, Polycarbonat, Polyamid, Polyacrylat oder Polyester.
Sie haben eine Vorderseite, die mit der zu polierenden Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial in Kontakt kommt und eine Rückseite, die über eine drucksensitive Klebeschicht (PSA) 5 mit dem Polierteller 4 verbunden ist.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete geschäumte Poliertuch 1 hat eine poröse Struktur, die durch eine Vielzahl von Poren 2, die untereinander verbunden sein können, definiert ist.
Die Porengröße beträgt bevorzugt 0,1 mm bis 2,5 mm, besonders bevorzugt 1 mm bis 2 mm. Die bevorzugte Porengröße kann bei der Herstellung des Tuches durch geeignete Verfahren und oder Zusätze eingestellt werden.
In das Poliertuch werden von der Vorderseite Mikrolöcher 6, beispielsweise mittels eines Lasers oder einer Nagelwalze, eingebracht. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise in US 2008/0146129 A1 genannt.
Die Mikrolöcher 6 haben bevorzugt einen Durchmesser von 0,1 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 mm. Bei diesem Durchmesser der Mikrolöcher kommt es nicht strukturellen Abbildungen der Tuchoberfläche auf der polierten Scheibenoberfläche.
Die Tiefe der Mikrolöcher 6 kann unterschiedlich sein, wobei die Mikrolöcher 6 von der Tuchoberfläche bis maximal bis in die rückseitigen Sacklöcher 7 reichen und die Tuchrückseite nicht durchstoßen (1b).
Die Anzahl und Verteilung der Mikrolöcher 6 in der Tuchoberfläche ist prinzipiell nicht beschränkt aber letztendlich abhängig von dem Durchmesser der Mikrolöcher. Die Verteilung der Mikrolöcher 6 in der Tuchoberfläche kann gleichverteilt oder in Bezug auf eine Flächeneinheit unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Anzahl der Mikrolöcher 6 in der Tuchmitte höher sein als am Tuchrand. Der Durchmesser der Mikrolöcher 6 im Tuch 1 kann gleich oder unterschiedlich sein.
Die Mikrolöcher 6 können senkrecht zur Tuchoberfläche und oder schräg zur Tuchoberfläche in das Poliertuch hineinragen. Mikrolöcher 6, die in einem Winkel α schräg zur Tuchoberfläche in das Poliertuch 1 hineinragen weisen eine maximale Tiefe auf, so dass ein seitliches Austreten eines Mikroloches 6 aus dem Poliertuch 1 vermieden wird.
Die geschäumten Poliertücher 1 besitzen an ihrer Rückseite an den Poliermitteldurchlässen 3a des Poliertellers 4 Sacklöcher 7. Diese reichen von der zum Polierteller 4 weisenden Rückseite in das Poliertuch 1 hinein, ohne es bis zu seiner Oberfläche zu durchdringen.
Ein Sackloch 7 im Sinne dieser Erfindung ist eine in der Regel runde, aber auch in einer beliebigen anderen Form ausgebildete Aushöhlung in der Poliertuchrückseite. Sacklöcher 7 können beispielsweise durch Laser oder durch mechanisches Herausschneiden in die Tuchrückseite eingebracht werden. Im Bereich eines Sackloches ist die drucksensitive Klebeschicht (PSA) 5 offen, wobei die Öffnung bevorzugt in Form und Größe der Form und Fläche des Sackloches in der Rückseite des Poliertuches entspricht.
Die Anzahl und die Positionen der Sacklöcher 7 in der Tuchrückseite werden so gewählt, dass ein Sackloch 7 über einer Austrittsöffnung 3a für das Poliermittel des Poliertellers 4 liegt.
Durch die Austrittsöffnung 3a wird Poliermittel aus einer Poliermittelzuführung in das Sackloch 7 gefördert.
Ein Polierteller 4 im erfindungsgemäßen Verfahren hat mindestens eine Austrittsöffnung 3a für das Poliermittel in der Auflagefläche für das Poliertuch 1. Besonders bevorzugt weist der Polierteller mindestens 50 Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel auf.
Die flächenbezogene Verteilung der Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel kann gleichverteilt oder in Bezug auf eine Flächeneinheit unterschiedlich sein. Die aus den Austrittsöffnungen 3a pro Zeit- und Flächeneinheit austretenden Mengen an Poliermittel können gleich oder unterschiedlich sein. Sowohl durch die flächenbezogene Verteilung der Austrittsöffnungen 3a als auch die durch den Polierteller pro Zeit- und Flächeneinheit geförderten Mengen an Poliermittel kann der Poliermitteleintrag in das Poliertuch 1 und damit die aus der Poliertuchoberfläche austretende Poliermittelmenge gezielt beeinflusst werden.
Poliermaschinen bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt, weisen bevorzugt Polierteller mit Durchmessern in einem Bereich von 1000 mm bis 2500 mm auf, besonders bevorzugt 1500 mm bis 2000 mmm.
Durch die Verbindung der Mikrolöcher 6 mit den Poren und oder Sacklöchern 7 wird ein Austrocknen der Mikrolöcher 6 und damit ein erhöhtes Risiko von Antrocknungen bzw. Auskristallisation von Poliermittel an den Rändern der Mikrolöcher auf der Tuchvorderseite und damit ein erhöhtes Risiko von Partikelgenerierung, welche sich dann letztendlich wiederum in einem erhöhten Auftreten von dadurch induzierten Polierkratzern auf der Si-Oberfläche auswirken kann, vermieden.
Der maximale Durchmesser eines Sackloches 7 wird durch die Anzahl der Sacklöcher 7 in der Tuchrückseite begrenzt, da eine ausreichende Fläche für ein sicheres Haften des Poliertuches 1 am Polierteller 4 notwendig ist.
Bevorzugt entspricht die Größe bzw. der Durchmesser eines Sackloches 7 der Größe der korrespondierenden Austrittsöffnung 3a für das Poliermittel im Polierteller 4 (1b).
Bevorzugt haben die Poliermitteldurchlässe im Polierteller 4 und die korrespondierenden Austrittsöffnungen 3a einen Durchmesser im Bereich von 5 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 20 mm.
Ebenfalls bevorzugt ist die Größe bzw. der Durchmesser eines Sackloches 7 größer als die Austrittsöffnung 3a für das Poliermittel. Bei dieser Ausführungsform muss ein ständiger Kontakt des Poliermittels mit der metallischen Oberfläche des Poliertellers 4 vermieden werden, um eine Kontamination der zu polierenden mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial mit Metallen zu vermeiden.
Ein Kontakt zwischen Poliermittel und der Oberfläche des Poliertellers 4 wird bevorzugt dadurch vermieden, dass auf den jeweiligen Teilflächen der Poliertelleroberfläche, in denen sich die Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel befinden, eine Abklebung mit einer für das Poliermittel undurchlässigen Dünnschichtfolie erfolgt. Die Dünnschichtfolie ist nur an den Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel unterbrochen.
Besonders bevorzugt ist die komplette metallische Poliertelleroberfläche mit einer für das Poliermittel undurchlässigen und resistenten Beschichtung – die als Schutzschicht dient – überzogen. Die Beschichtung ist nur an den Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel unterbrochen.
Als Material für die Dünnschichtfolien bzw. für die Beschichtung eignet sich beispielsweise Polyurethan, wie es auch für die Beschichtung von Läuferscheiben verwendet wird.
Die Sacklöcher 7 dienen, neben dem Poliertuch 1 selber, als zusätzliches Poliermittelreservoir. Dieses Poliermittelreservoir gewährleistet eine gleichmäßige Versorgung des Poliertuches 1 und damit der Tuchoberfläche mit Poliermittel.
Das Volumen eines Sackloches 7 ergibt sich aus der jeweiligen Form, der jeweiligen Tiefe und dem Durchmesser bzw. der Größe der jeweiligen Öffnung in der Tuchrückseite.
Bezüglich der Form der Sacklöcher 7 gibt es keine Beschränkungen. Ein Sackloch 7 kann beispielsweise lochförmig ausgebildet sein, d.h. die Form und Größe der Öffnung setzen sich im Tuch fort. Ein Sackloch 7 kann aber beispielsweise im Tuch auch eine größere räumliche Ausdehnung und andere Form haben, z.B. durch eine grobporige, miteinander verbundene Porenstruktur, als es der Größe der eigentlichen Öffnung in der Rückseite des Poliertuches 1 entspricht. Darüber hinaus kann ein Sackloch 7 beispielsweise auch pyramidenförmig oder einer anderen geometrischen Form ausgebildet sein.
Die Tiefe eines Sackloches 7 ist durch die Tuchdicke D beschränkt, da das Sackloch 7 nicht die Poliertuchoberfläche durchstößt.
Bei einem Poliertuch 1 mit einer Gesamtdicke D beträgt die Tiefe der Sacklöcher vorzugsweise 15% bis 75%, besonders bevorzugt 25% bis 50% der Tuchdicke D.
Durch die Reservoirwirkung des Poliertuches 1 im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Zufuhr an Poliermittel durch das Tuch sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich erfolgen.
Durch die gezielte Variation eines oder mehrerer Aspekte des Poliertuches 1 (Größe der Sacklöcher 7, deren Anzahl, deren Position, dem Durchmesser der Mikrolöcher 6, Größe der Poren 2), kann gezielt eine lokal unterschiedliche Poliermittelverteilung im Tuch realisiert werden. So können beispielsweise in der Mitte des Poliertuches mehr Mikrolöcher 6 und volumenmäßig größere Sacklöcher 7 eine höhere Poliermittelmenge im Zentrum des Point of Use bewirken, wohingegen im Randbereich des Tuches 1 weniger Mikrolöcher 6 und volumenmäßig kleinere Sacklöcher eine geringere Poliermittelmenge am Point of Use bewirken.
Die Steuerung der Poliermittelmenge am Point of Use kann zusätzlich durch pro Zeit- und Flächeneinheit unterschiedliche Mengen an durch den Polierteller geförderten Poliermittelmengen erfolgen.
Da die Mikrolöcher 6 sowohl die Tuchoberfläche als auch einen Teil des Tuches durchstoßen, bilden sie Verbindungen zwischen den sich im Tuch befindlichen Poren 2 und den Sacklöchern 7 auf der Rückseite, durch die das Poliermittel von den Sacklöchern bis zur Tuchoberfläche transportiert wird. Der Transportvorgang wird zusätzlich durch das Walken der Poliertücher während des Polierprozesses gefördert, da auf die Tuchoberfläche immer nur partiell und für einen kurzen Zeitraum Druck durch den Kontakt mit der Waferoberfläche ausgeübt wird.
Der Transportvorgang wird ebenfalls durch die Saugwirkung des Tuches und durch das aus den Austrittsöffnungen 3a nachfließende Poliermittel unterstützt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren weist das Poliertuch eine glatte Oberfläche auf, die, abgesehen von einer mikroporösen Struktur und den Mikrolöchern, keine anderen Oberflächenstrukturen besitzt. Poliertücher mit einer glatten Oberfläche sind vorteilhaft hinsichtlich einer guten Nanotopologie der polierten Halbleiterscheiben, neigen aber zum Anhaften der polierten Scheibe.
Zum Ablösen der polierten Scheibe von den glatten Poliertuchoberflächen ist die Durchleitung, insbesondere von gereinigter Luft oder sonstigen geeigneten hochreinen gasförmigen Stoffen wie beispielsweise Stickstoff, durch das Poliertuch bevorzugt. Ebenfalls bevorzugt ist die Durchleitung von flüssigen Medien, beispielsweise Wasser in einer für die Halbleiterherstellung geeigneten Reinheit (DIW) durch das Poliertuch 1.
Für die Durchleitung eines gasförmigen oder flüssigen Mediums wird die Durchlässigkeit der porösen Struktur des Poliertuches 1 genutzt, um durch einen entsprechenden Druck anhaftende Scheibe aus Halbleitermaterial von der Poliertuchoberfläche zu lösen.
Erfindungswesentlich für die gleichzeitig beidseitige Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial ist die beidseitige Poliermittelzuführung durch beide Polierteller, d.h. sowohl der obere als auch der untere Polierteller besitzen Bohrungen, durch die das Poliermittel zugeführt wird.
Die beidseitige Poliermittelzuführung durch die Polierteller ist notwendig, da im erfindungsgemäßen Verfahren weniger Poliermittel, welches durch die porösen Tücher durchgeleitet wird, auf der Oberfläche der Poliertücher zur Verfügung steht als in einem Doppelseitenpolierverfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem Poliermittel im Überschuss und ungleichmäßig auf den Poliertuchoberflächen verteilt wird. Durch das Durchleiten des Poliermittels durch die poröse Struktur des Poliertuches ist eine homogene Poliermittelverteilung auf den Tuchoberflächen sichergestellt. Darüber hinaus entfällt bei der gleichzeitig beidseitigen Politur im erfindungsgemäßen Verfahren die Notwendigkeit, Läuferscheiben mit Poliermitteldurchlässen einzusetzen. Dadurch erhöht sich die Stabilität der Läuferscheiben, was wiederum den Einsatz dünnerer Läuferscheiben ermöglicht.
Bei der gleichzeitig beidseitigen Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Struktur und die Oberfläche des Poliertuches hinsichtlich der Mikrolöcher 6 bei dem oberen und bei dem unteren Poliertuch bevorzugt gleich, wodurch ein gleichmäßigerer Polierabtrag auf der Vorderseite und der Rückseite der Scheibe erzielt wird, als bei Verwendung eines glatten (unten) und eines strukturierten (oben) Poliertuches gemäß dem Stand der Technik.
Sowohl für einen einseitigen als auch für einen beidseitigen Polierprozess ist das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Zuführung des Poliermittels durch das Poliertuch geeignet.
Die einseitige oder beidseitige Poliermittelzuführung durch den oberen bzw. oberen und unteren Polierteller erfolgt bevorzugt so, dass die Anzahl der Sacklöcher 7 eine maximale Ausnutzung aller verfügbaren Poliermittelzuführungen ermöglicht. Dadurch werden die Poliertuchoberflächen homogen mit Poliermittel benetzt. Gleichzeitig werden Abströmungen an den Poliertuchoberflächen, die bei einem Überschuss an Poliermittel auftreten können, vermieden.
Das Poliermittel tritt an der Tuchoberfläche aus den Poren 2 und den Mikrolöchern 6 relativ homogen aus, so dass keine Strömungen auf den Tuchoberflächen generiert werden und für die Poliermittelverteilung kein Poliermittelfluss an den Poliertuchoberflächen notwendig ist.
Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit, in die Poliertuchoberflächen (Mikro-)Kanäle, sogenannte Grooves, einzubringen um dort einen besseren Poliermittelfluss zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6116997 A [0006]
DE 10007390 A1 [0008]
US 3691694 [0009]
EP 208315 B1 [0009]
US 2008/0102741 A1 [0014]
DE 10004578 C1 [0014, 0026]
US 5510175 A [0015]
US 2008/0146129 A1 [0028, 0028, 0043]

Claims

Verfahren zum Polieren mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial mit einem geschäumten Poliertuch 1 der Dicke D, das eine zur Scheibe weisende Vorderseite und eine zum Polierteller 4 weisende Rückseite hat, der Polierteller 4 Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel auf der Seite hat, die mit dem Poliertuch 1 belegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliertuch 1 eine poröse Struktur mit einer Vielzahl von Poren 2 hat, die Poren 2 durch Mikrolöcher 6 teilweise miteinander verbunden sind, die Mikrolöcher 6 die Vorderseite aber nicht die Rückseite durchstoßen und das Poliertuch 1 auf der Rückseite in das Tuch reichende, die Tuchvorderseite nicht durchstoßende Sacklöcher 7 hat, deren Position mit den Austrittsöffnungen 3a für das Poliermittel korrespondieren und dass das Poliermittel durch das Poliertuch 1 hindurchtritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl, die Lage oder der Durchmesser der Mikrolöcher 6 im Tuch unterschiedlich sein kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Vorderseite des Poliertuches 1 austretende Poliermittelmenge bezogen auf eine Flächeneinheit unterschiedlich sein kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolöcher 6 einen Durchmesser von 0,1 mm bis 1 mm haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sacklöcher 7 eine Tiefe haben, die nicht größer als 75% der Dicke D des Poliertuches 1 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Poliermittelzufuhr kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen kann.