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Dokumentenidentifikation DE19756536A1 01.07.1999
Titel Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Werkstücken und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder Wacker Siltronic Gesellschaft für Halbleitermaterialien AG, 84489 Burghausen, DE
Erfinder Köckeis, Rupert, Dipl.-Ing., 94513 Schönberg, DE;
Lamprecht, Ludwig, Dipl.-Ing. (FH), 83352 Altenmarkt, DE;
Neumann, Rainer, Dipl.-Ing. (FH), 84375 Kirchdorf, DE
Vertreter Franke, E., Dr., 81737 München
DE-Anmeldedatum 18.12.1997
DE-Aktenzeichen 19756536
Offenlegungstag 01.07.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.07.1999
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
IPC-Nebenklasse B24B 37/04   B24B 1/00   H01L 21/304   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere Halbleiterscheiben, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten von Poliertöpfen gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten nach einer Politur durch Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben wird. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere die Einseitenpolitur von Halbleiterscheiben. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Bei der Einseitenpolitur von Halbleiterscheiben sind die Halbleiterscheiben mit ihren Rückseiten auf Trägerplatten fixiert. Die Vorderseiten der Halbleiterscheiben werden poliert, indem mehrere Trägerplatten von Poliertöpfen einer Poliermaschine gegen einen Polierteller gedrückt werden, der mit einem Poliertuch bespannt ist. Der Polierteller und die Trägerplatten drehen sich während der Politur. Üblicherweise übergibt ein Manipulator vor einer Politur die mit den fixierten Halbleiterscheiben belegten Trägerplatten an die Poliertöpfe und nimmt sie nach der Politur wieder auf. Die Übergabe der Trägerplatten erfolgt dabei sequentiell. Die Poliertöpfe sind in einem Polierteller-Überbau zusammengefaßt, und der Polierteller und der Polierteller-Überbau sind auf einem gemeinsamen Maschinengestell abgestützt.

Mit dem beschriebenen Verfahren und dem Einsatz der beschriebenen Poliermaschinen läßt sich das Ziel, Halbleiterscheiben mit glatten und ebenen Vorderseiten zu erhalten, nur bis zu einem gewissen Grad erreichen.

Es wird daher ein modifiziertes Polierverfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung vorgeschlagen, bei dem Nachteile vermieden werden, die bekannten Polierverfahren und Poliermaschinen anhaften.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere Halbleiterscheiben, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten von Poliertöpfen gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten nach einer Politur durch Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben wird.

Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Werkstücke durch zeitgleiches Manipulieren der Trägerplatten eine absolute Gleichbehandlung erfahren. Dadurch streuen beispielsweise die Werte der Ebenheit der polierten Scheibenseiten weniger.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Poliertöpfen Hebeeinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Trägerplatten gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden können, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren eingehender beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Poliertopfes in Schnittdarstellung.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gestell, das als Linearführung 1 ausgebildet ist. Entlang der Linearführung kann ein Polierteller-Überbau 2, nachfolgend Portal genannt, verschoben werden. Das Portal wird von der Linearführung abgestützt und befindet sich über einer Polierstraße 3, die von mindestens einer Aufnahmestation 4 für Trägerplatten und mindestens einem Polierteller 5 gebildet wird. Besonders bevorzugt ist, daß der Polierteller und das Portal thermisch und schwingungstechnisch voneinander entkoppelt sind. Zwischen dem Polierteller und dem Portal sollte keine maschinenbauliche Verbindung existieren. Bei der dargestellten Vorrichtung ist dies dadurch realisiert, daß die Linearfürung 1 nur das Portal 2 und nicht den Polierteller 5 abstützt. Der Vorteil dieser Bauweise ist, daß vom Portal erzeugte Wärme und Schwingungen, die sich nachteilig auf das Ergebnis der Politur der Halbleiterscheiben auswirken, kaum auf den Polierteller übertragen werden können.

Die Linearführung kann auch mehrere Portale tragen. Ebenso kann die Polierstraße mehrere Polierteller und mehrere Aufnahmestationen für Trägerplatten aufweisen, wobei diese für unterschiedliche Funktionen ausgelegt sein können. Die Polierteller können beispielsweise an der Art der dort durchgeführten Politur und der dabei verwendeten Poliertücher und Poliermittel unterschieden werden. Die Aufnahmestationen können ausgelegt sein, um eine Ablage für die Trägerplatten bereitzustellen. Sie können auch eine darüber hinausgehende Funktion als Behandlungsstation besitzen, in der die Halbleiterscheiben mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, sie als Wannen auszubilden, die mit der Flüssigkeit befüllbar sind. Bei der Flüssigkeit kann es sich um Wasser oder um eine Reinigungsflüssigkeit oder um eine Flüssigkeit handeln, die chemisch wirksame Substanzen, beispielsweise Substanzen zum Lösen der Verbindung der Halbleiterscheiben zu den Trägerplatten oder zum Ätzen oder chemischen Verändern der Oberflächen der Halbleiterscheiben, beispielsweise Hydrophilieren der Oberflächen, enthält.

Besonders bevorzugt ist, daß die Linearführung und die Polierstraße ohne besonderen Aufwand verlängert und gegebenenfalls weitere Portale, Polierteller und Aufnahmestationen hinzugefügt werden können. Eine solche modulare Erweiterbarkeit und der einfache Zugang zur Polierstraße mit der damit verbundenen Möglichkeit, vorhandene Polierteller und Aufnahmestationen rasch durch Weiterentwicklungen zu ersetzen, verleihen der Vorrichtung besondere Flexibilität und Zukunftssicherheit.

Die Aufnahmestation 4a der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dient als Ladestation, von der die vorbereiteten Trägerplatten 6 gehoben werden. Gegebenenfalls muß das Portal 2a zunächst in eine Position über der Aufnahmestation 4a verschoben werden. Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen des Portals ermöglichen dann, daß die bereitgestellten Trägerplatten gleichzeitig aus der Aufnahmestation gehoben, und die darauf fixierten Halbleiterscheiben einer Politur zugeführt werden können. Für die Politur ist ein erster Polierteller 5a in der Polierstraße bereitgestellt, auf dem eine Abtragspolitur ("rough polishing") durchgeführt wird. Das Portal 2a wird deshalb mit den Trägerplatten entlang der Linearfürung verschoben, bis es eine Position über dem Polierteller 5a erreicht hat. Die Politur der Halbleiterscheiben erfolgt dann in üblicher Weise, indem die Trägerplatten von den Poliertöpfen gegen die mit einem Poliertuch bespannte Oberfläche des Poliertellers gedrückt werden. Nach der Politur werden die Trägerplatten durch die Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polierteller gehoben. Dies ist von besonderem Vorteil, weil dadurch eine Gleichbehandlung der Halbleiterscheiben erzielt wird und vermieden wird, daß das Poliermittel unterschiedlich lange auf die Halbleiterscheiben einwirken kann. Letzteres kann die Qualität des Polierergebnisses erheblich herabsetzen.

Die Polierstraße gemäß Fig. 1 umfaßt eine weitere Aufnahmestation 4b für Trägerplatten, die funktionell als Behandlungsstation ausgelegt ist. Die abgelegten Trägerplatten können darin mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit einem Reinigungsmittel oder mit einem Ätzmittel, in Kontakt gebracht werden, das die Halbleiterscheiben von Poliermittelresten oder Abrieb reinigt, oder auf die Halbleiterscheiben chemisch einwirkt. Das Portal 2a wird von seiner Position über dem Polierteller 5a mit den Trägerplatten entlang der Linearführung in eine Position über der Aufnahmestation 4b verschoben. Die Trägerplatten werden danach wieder gleichzeitig in die Aufnahmestation abgelegt.

Die Polierstraße 3 umfaßt darüber hinaus zwei weitere Polierteller 5b und 5c und eine weitere Aufnahmestation 4c für Trägerplatten. Auf den Poliertellern 5b und 5c ist eine Zwischenpolitur ("intermediate polishing") und eine Schleierfrei-Politur ("final polishing") der Halbleiterscheiben vorgesehen sein. Der Transport der Trägerplatten erfolgt mit Hilfe eines weiteren Portals 2b. Die Trägerplatten werden durch Hebeeinrichtungen der im Portal 2b untergebrachten Poliertöpfe zunächst gleichzeitig aus der Aufnahmestation 4b gehoben. Anschließend wird das Portal 2b mit den Trägerplatten bis zu einer Position über dem Polierteller 5b verschoben. Nach der folgenden Zwischenpolitur der Halbleiterscheiben werden die Trägerplatten 6 wieder vom Polierteller 5b gehoben und in eine Position über dem Polierteller 5c transportiert. Nach der folgenden Schleierfrei-Politur werden die Trägerplatten 6 gleichzeitig vom Polierteller 5c gehoben, und das Portal 2b mit den Trägerplatten in eine Position über der Aufnahmestation 4c verschoben. Anschließend werden die Trägerplatten in die Aufnahmestation abgelegt. Die Aufnahmestation 4c ist zweckmäßigerweise als Entladestation ausgeführt, in der die Halbleiterscheiben beispielsweise mit einer Flüssigkeit gereinigt und bis zum Weitertransport der Trägerplatten gelagert werden können. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Vorrichtung so zu betreiben, daß mehrere zur Verfügung stehende Polierteller-Überbauten gleichzeitig über der Polierstraße verschoben werden.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Poliertopfes ("polishing head") dargestellt. Die Funktionen der wichtigsten Merkmale des Poliertopfes sind in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 196 51 761.3 eingehend beschrieben. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist hervorzuheben, daß der Poliertopf 7 zusammen mit weiteren Poliertöpfen im Portal 2 untergebracht ist und über eine Hebeeinrichtung 8 verfügt. Die Hebeeinrichtung ist als Vakuumwerkzeug ausgebildet, das durch Anlegen eines Vakuums V eine Trägerplatte 6 ansaugt. Erfindungsgemäß werden nach einer Politur mehrere Trägerplatten gleichzeitig aufgenommen, und das Portal mit den Trägerplatten entlang der Linearführung verschoben.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, insbesondere Halbleiterscheiben, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten von Poliertöpfen gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten nach einer Politur durch Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden, und der Polierteller- Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten verschoben wird, bis er sich über einem weiteren Polierteller befindet, auf dem die scheibenförmigen Werkstücke poliert werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten verschoben wird, bis er sich über einer Aufnahmestation befindet, in die die Trägerplatten gleichzeitig abgelegt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Gegenstände in der Aufnahmestation mit einer Flüssigkeit behandelt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten durch die Hebeeinrichtungen in den Poliertöpfen gleichzeitig aus der Aufnahmestation gehoben werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Polierteller-Überbauten zur Verfügung gestellt werden, die nacheinander oder gleichzeitig mit den Trägerplatten über der Polierstraße verschoben werden.
  7. 7. Vorrichtung zum Polieren von scheibenförmigen Gegenständen, die auf Trägerplatten fixiert sind, wobei die Trägerplatten durch Poliertöpfe gegen einen mit einem Poliertuch bespannten Polierteller gedrückt werden, und die Poliertöpfe in einem Polierteller-Überbau untergebracht sind, der über dem Polierteller angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Poliertöpfen Hebeeinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Trägerplatten gleichzeitig vom Polierteller gehoben werden können, und der Polierteller-Überbau mit den Trägerplatten entlang einer Linearführung über einer Polierstraße verschoben werden kann.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierteller und der Polierteller-Überbau thermisch und schwingungstechnisch voneinander entkoppelt sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polierstraße den Polierteller, gegebenenfalls weitere Polierteller und mindestens eine Aufnahmestation für Trägerplatten umfaßt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung und die Polierstraße modular erweiterbar sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Polierteller-Überbauten vorgesehen sind, die entlang der Linearführung verschoben werden können.






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