DE102009049330B3

DE102009049330B3 - Semiconductor wafer repolishing method for e.g. memory element, involves effecting concave/convex erosion profile when polished semiconductor wafer exhibits concave/convex thickness profile during repolishing sides of wafer

Info

Publication number: DE102009049330B3
Application number: DE102009049330A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Dutschke
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-10-15

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachpolieren einer Halbleiterscheibe nach einem gleichzeitigen Polieren der Vorder- und der Rückseite der Halbleiterscheibe, umfassend
a) das Bewerten, ob die beidseitig polierte Halbleiterscheibe ein erwartetes Qualitätsmerkmal erfüllt und wenn die beidseitig polierte Halbleiterscheibe das erwartete Qualitätsmerkmal nicht erfüllt
b) das Bewerten, ob die beidseitig polierte Halbleiterscheibe ein konkaves oder ein konvexes Dickenprofil aufweist;
und
c) das gleichzeitige Nachpolieren der Vorder- und der Rückseite der beidseitig polierten Halbleiterscheibe auf einer Poliermaschine mit einem Poliermittel und mit einer Polierdauer, die nicht weniger als 5 s und nicht mehr als 90 s ist; und
während des Nachpolierens das Bewirken eines konkaven Abtragsprofils, wenn die Bewertung in Schritt b) ergab, dass die polierte Halbleiterscheibe ein konkaves Dickenprofil aufweist, oder das Bewirken eines konvexen Abtragsprofils, wenn die Bewertung in Schritt b) ergab, dass die polierte Halbleiterscheibe ein konvexes Dickenprofil aufweist.The invention relates to a method for polishing a semiconductor wafer after a simultaneous polishing of the front and the back of the semiconductor wafer, comprising
a) evaluating whether the both sides polished semiconductor wafer meets an expected quality feature and if the both sides polished semiconductor wafer does not meet the expected quality feature
b) evaluating whether the both sides polished semiconductor wafer has a concave or a convex thickness profile;
and
c) simultaneously repolishing the front and back sides of the double-sided polished wafer on a polishing machine with a polishing agent and having a polishing time of not less than 5 seconds and not more than 90 seconds; and
during the re-polishing, effecting a concave cut-off profile if the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer has a concave thickness profile, or effecting a convex cut-off profile if the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer has a convex thickness profile having.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachpolieren einer Halbleiterscheibe nach einem gleichzeitigen Polieren der Vorder- und der Rückseite der Halbleiterscheibe.object The invention relates to a method for polishing a semiconductor wafer after a simultaneous polishing of the front and the back the semiconductor wafer.

Halbleiterscheiben, insbesondere Halbleiterscheiben aus einkristallinem Silizium, werden als Grundmaterial zur Herstellung von elektronischen Bauelementen wie Speicherelementen und Prozessoren benötigt. Um dafür geeignet zu sein, müssen die Halbleiterscheiben strenge, von den Herstellern der elektronischen Bauelemente erwartete Qualitätsmerkmale erfüllen. Einige dieser Qualitätsmerkmale betreffen die Ebenheit der Halbleiterscheiben. Üblicherweise wird verlangt, dass die Halbleiterscheiben Vorder- und Rückseiten aufweisen, die möglichst eben sind und sich parallel gegenüberliegen. Als Vorderseite gilt üblicherweise diejenige Seitenfläche, auf der die Bauelementstrukturen aufgebaut werden.Semiconductor wafers, in particular semiconductor wafers of monocrystalline silicon as a basic material for the production of electronic components like memory elements and processors needed. To be suitable to be Semiconductors strict, from manufacturers of electronic components expected quality characteristics fulfill. Some of these quality features concern the flatness of the semiconductor wafers. It is usually required that the semiconductor wafers have front and back sides, as far as possible are flat and are parallel to each other. As front side usually applies the side surface, on which the component structures are constructed.

Viele der zu berücksichtigenden Qualitätsparameter sind genormt. Beispielsweise definiert die SEMI Norm MF1530 ein Testverfahren zur Bestimmung verschiedener Ebenheitsparameter wie GBIR, SBIR und SFQR.Lots the one to be considered quality parameters are standardized. For example, the SEMI standard defines MF1530 Test method for determining various flatness parameters such as GBIR, SBIR and SFQR.

Zur Bereitstellung geeigneter Halbleiterscheiben ist die Durchführung einer Vielzahl von Bearbeitungsschritten notwendig. Dazu gehören unter anderem das Abtrennen der Halbleiterscheiben von einem Kristall und das mechanische und das chemisch-mechanische Bearbeiten der Seitenflächen und der Kante einer vom Kristall abgetrennten Halbleiterscheibe. Ein häufig durchgeführter Bearbeitungsschritt, der das chemisch-mechanische Bearbeiten der Seitenflächen betrifft, ist die gleichzeitige Politur der Vorderseite und der Rückseite einer Halbleiterscheibe. Sie dient vor allem der Formgebung und der Beseitigung von Bereichen der Halbleiterscheibe, die durch vorangegangene mechanische Bearbeitungsschritte wie Läppen oder Schleifen hinterlassen wurden.to Provision of suitable semiconductor wafers is the implementation of a Variety of processing steps necessary. These include under another is separating the semiconductor wafers from a crystal and the mechanical and the chemical-mechanical processing of the side surfaces and the edge of a semiconductor wafer separated from the crystal. One often carried out Processing step, the chemical-mechanical processing of faces is concerned, the simultaneous polishing of the front and the Back one Semiconductor wafer. Above all, it serves the shaping and the elimination of areas of the semiconductor wafer, which are preceded by mechanical Processing steps such as lapping or loops were left.

Zur gleichzeitigen Politur der Vorderseite und der Rückseite von Halbleiterscheiben, nachfolgend DSP genannt, stehen Poliermaschinen zur Verfügung, die einen unteren und einen oberen Polierteller aufweisen. Die zu polierende Halbleiterscheibe liegt während der Politur zwischen den sich drehenden und mit Poliertuch bedeckten Poliertellern und wird in Gegenwart eines laufend zugeführten Poliermittels poliert. Die Poliermaschinen sind üblicherweise derart ausgebildet, dass mehrere Halbleiterscheiben gleichzeitig poliert werden können. Die Halbleiterscheiben liegen beim Polieren in Läuferscheiben („carrier”) und werden auf geometrischen Bahnen relativ zu den Poliertellern bewegt.to simultaneous polishing of the front and the back of semiconductor wafers, hereafter referred to as DSP, polishing machines are available which have a lower and an upper polishing plate. The to be polished Semiconductor disk is during the polish between the rotating and covered with polishing cloth Polishing plates and is in the presence of a continuously supplied polishing agent polished. The polishing machines are usually designed such that several semiconductor wafers can be polished at the same time. The Semiconductors are in the polishing in carriers ("carrier") and are moved on geometric tracks relative to the polishing plates.

Es kommt regelmäßig vor, dass Halbleiterscheiben nach einer DSP ein dann erwartetes Qualitätsmerkmal nicht erfüllen und deshalb nachpoliert werden müssen. Das Ziel des Nachpolierens ist es, die Halbleiterscheibe in einen Zustand zu versetzen, in dem sie die erwarteten Qualitätsmerkmale erfüllt. In der DE 199 56 250 C1 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem Halbleiterscheiben, die mittels DSP poliert wurden und ein erwartetes Qualitätsmerkmal nicht erfüllen, mit einer weiteren DSP nachpoliert werden. Beim Nachpolieren wird darauf geachtet, dass der Unterschied zwischen der Dicke einer nachzupolierenden Halbleiterscheibe und der Dicke der bei der Nachpolitur verwendeten Läuferscheibe 5 bis 30 μm ist und dass der Unterschied zwischen der Dicke der nachpolierten Halbleiterscheibe und der Dicke der bei der Nachpolitur verwendeten Läuferscheibe 2 bis 10 μm ist.It regularly happens that after a DSP semiconductor wafers do not meet the expected quality feature and therefore have to be polished. The goal of the post-polishing is to put the wafer in a state where it meets the expected quality characteristics. In the DE 199 56 250 C1 A method is described in which semiconductor wafers which have been polished by means of DSP and do not fulfill an expected quality feature are polished with another DSP. When repolishing, care is taken that the difference between the thickness of a semiconductor wafer to be post-polished and the thickness of the rotor used in the post-polishing is 5 to 30 μm and that the difference between the thickness of the post-polished semiconductor wafer and the thickness of the rotor used in the post-polishing 2 to 10 μm.

In der US 2008/0070483 A1 wird angeregt, eine erste Politur mittels DSP durchzuführen, wobei nach der ersten Politur die Differenz zwischen der Dicke der Halbleiterscheibe und der Dicke der Läuferscheibe negativ sein soll, und eine zweite Politur mittels DSP durchzuführen, wobei weniger als 1 μm Material von den Seitenflächen der Halbleiterscheibe poliert werden soll.In the US 2008/0070483 A1 it is suggested to perform a first polish by DSP, after the first polish, the difference between the thickness of the wafer and the thickness of the rotor disc should be negative, and perform a second polish by DSP, with less than 1 micron material from the side surfaces of the semiconductor wafer to be polished.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst hohe Ausbeute beim Nachpolieren von Halbleiterscheiben mit DSP zu gewährleisten.The Object of the present invention is a possible high yield when repolishing semiconductor wafers with DSP too guarantee.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Nachpolieren einer Halbleiterscheibe nach einem gleichzeitigen Polieren der Vorder- und der Rückseite der Halbleiterscheibe, umfassend

a) das Bewerten, ob die beidseitig polierte Halbleiterscheibe ein erwartetes Qualitätsmerkmal erfüllt und wenn die beidseitig polierte Halbleiterscheibe das erwartete Qualitätsmerkmal nicht erfüllt
b) das Bewerten, ob die beidseitig polierte Halbleiterscheibe ein konkaves oder ein konvexes Dickenprofil aufweist; und
c) das gleichzeitige Nachpolieren der Vorder- und der Rückseite der beidseitig polierten Halbleiterscheibe auf einer Poliermaschine mit einem Poliermittel und mit einer Polierdauer, die nicht weniger als 5 s und nicht mehr als 90 s ist; und

während des Nachpolierens das Bewirken eines konkaven Abtragsprofils, wenn die Bewertung in Schritt b) ergab, dass die polierte Halbleiterscheibe ein konkaves Dickenprofil aufweist, oder das Bewirken eines konvexen Abtragsprofils, wenn die Bewertung in Schritt b) ergab, dass die polierte Halbleiterscheibe ein konvexes Dickenprofil aufweist.The object is achieved by a method for repolishing a semiconductor wafer after simultaneously polishing the front and the back of the semiconductor wafer, comprising

a) evaluating whether the both sides polished semiconductor wafer meets an expected quality feature and if the both sides polished semiconductor wafer does not meet the expected quality feature
b) evaluating whether the both sides polished semiconductor wafer has a concave or a convex thickness profile; and
c) simultaneously repolishing the front and back sides of the both-side polished semiconductor wafer on a polishing machine with a polishing agent and having a polishing time not less than 5 seconds and not is more than 90 s; and

during the re-polishing, effecting a concave cut-off profile if the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer has a concave thickness profile, or effecting a convex cut-off profile if the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer has a convex thickness profile having.

Der Erfinder des Verfahrens hat festgestellt, dass das Abtragsprofil, das während des Nachpolierens bewirkt wird, auf die Geometrie der nachzupolierenden Halbleiterscheibe abgestimmt werden muss. Er hat weiterhin festgestellt, dass das durch Nachpolieren auf einer Poliermaschine bewirkte Abtragsprofil von Poliermaschine zu Poliermaschine unterschiedlich sein kann und sich mit der Polierdauer deutlich verändern kann.Of the Inventor of the method has found that the removal profile, that while the post-polishing is effected on the geometry of the nachzupolierenden Semiconductor wafer must be tuned. He has further stated in that the removal profile caused by repolishing on a polishing machine from polishing machine to polishing machine and can be different can change significantly with the polishing time.

In Bezug auf die Geometrie der Halbleiterscheibe wird im erfindungsgemäßen Verfahren unterschieden zwischen einer konkaven und einer konvexen Form der nachzupolierenden Halbleiterscheibe. Eine Halbleiterscheibe mit konkaver Form ist im Zentrum dünner als am Rand. Eine Halbleiterscheibe mit konvexer Form ist im Zentrum dicker als am Rand. Wird die Dicke einer Halbleiterscheibe entlang des Durchmessers gemessen, lässt sich der Verlauf der Dicke über den Durchmesser als Dickenprofil darstellen.In Reference to the geometry of the semiconductor wafer is in the process according to the invention distinguished between a concave and a convex shape of nachzupolierenden semiconductor wafer. A semiconductor wafer with concave shape is thinner in the center as on the edge. A semiconductor wafer with a convex shape is in the center thicker than on the edge. Will the thickness of a semiconductor wafer along of the diameter measured leaves the course of the thickness over represent the diameter as a thickness profile.

Während einer DSP wird eine bestimmte Menge an Material gleichzeitig von beiden Seiten der Halbleiterscheibe abgetragen. Die Menge an abgetragenem Material, die üblicherweise in Längeneinheiten angegeben wird und die bei einer DSP von Halbleiterscheiben aus Silizium in der Regel durchschnittlich einige μm bis mehrere Dutzend μm pro Seite beträgt, ist örtlich unterschiedlich. Ein Abtragsprofil ist eine Darstellung, die den Verlauf des Materialabtrags entlang des Durchmessers der polierten Halbleiterscheibe zeigt. Ist der Materialabtrag im Zentrum der Halbleiterscheibe größer als am Rand, handelt es sich um ein konvexes Abtragsprofil. Ist der Materialabtrag am Rand der Halbleiterscheibe größer als im Zentrum, handelt es sich um ein konkaves Abtragsprofil.During one DSP gets a certain amount of material from both at the same time Sides of the semiconductor wafer removed. The amount of worn out Material that usually in units of length is indicated and in a DSP of semiconductor wafers Silicon usually averages several μm to several dozen μm per side is, is local differently. A removal profile is a representation that the Course of material removal along the diameter of the polished Semiconductor disk shows. Is the material removal in the center of the semiconductor wafer greater than At the edge, it is a convex removal profile. Is the Material removal at the edge of the semiconductor wafer larger than in the center, acts it is a concave removal profile.

In Schritt a) des Verfahrens wird bewertet, ob eine Halbleiterscheibe nach einer DSP für die Weiterverarbeitung geeignet ist oder nicht. Letzteres ist der Fall, wenn mindestens ein erwartetes Qualitätsmerkmal nicht erfüllt ist, beispielsweise wenn Kratzer auf der polierten Halbleiterscheibe festgestellt werden, wenn ein oder mehrere gesetzte Grenzwerte in Bezug auf Ebenheitsparameter wie GBIR, SBIR und SFQR überschritten sind, wenn ein als unzulässig angesehener Randabfall festgestellt worden ist oder wenn die als „laser bump” bezeichnete Höhe einer Erhebung, die das Markieren der Halbleiterscheibe mit einem Laser hinterlässt, als unzulässig angesehen wird.In Step a) of the method is evaluated as to whether a semiconductor wafer after a DSP for the further processing is suitable or not. The latter is the Case, if at least one expected quality characteristic is not met, for example, if scratches on the polished semiconductor wafer be detected when one or more set limits in Reference to evenness parameters such as GBIR, SBIR and SFQR are exceeded, if one is inadmissible respected marginal waste has been detected or if the as "laser bump " Height of one Survey marking the semiconductor wafer with a laser leaves, as inadmissible is seen.

Im folgenden Schritt b) wird bewertet, ob die Halbleiterscheibe, die nachpoliert werden muss, eine konkave oder eine konvexe Form hat. Die Form lässt sich beispielsweise an einem Dickenprofil ablesen. Grundsätzlich genügt es, die Differenz zwischen der Dicke am Rand und der Dicke im Zentrum zu bilden und bei einer positiven Differenz zu werten, dass die Halbleiterscheibe eine konkave Form aufweist und bei einer negativen Differenz zu werten, dass die Halbleiterscheibe eine konvexe Form aufweist.in the following step b), it is evaluated whether the semiconductor wafer, the has to be polished, has a concave or a convex shape. The shape lets For example, read on a thickness profile. Basically, it is enough, the Difference between the thickness at the edge and the thickness in the center too form and evaluate at a positive difference that the semiconductor wafer has a concave shape and at a negative difference to value that the semiconductor wafer has a convex shape.

Eine Halbleiterscheibe, die nachpoliert werden muss und ein konkaves Dickenprofil aufweist, wird in Schritt c) derart nachpoliert, dass ein konkaves Abtragsprofil bewirkt wird. Eine Halbleiterscheibe, die nachpoliert werden muss und ein konvexes Dickenprofil aufweist, wird in Schritt c) derart nachpoliert, dass ein konvexes Abtragsprofil bewirkt wird. Die Polierdauer beträgt nicht weniger als 5 s und nicht mehr als 90 s, vorzugsweise nicht weniger als 15 s und nicht mehr als 70 s. Bei einer Polierdauer des Nachpolierens von weniger als 5 s ist eine nennenswerte Verbesserung eines Qualitätsparameters in der Regel nicht möglich. Bei einer Polierdauer von mehr als 90 s steigt die Gefahr, dass das Nachpolieren einen oder mehrere der Qualitätsparameter verschlechtert.A Semiconductor wafer, which must be polished and a concave Has thickness profile, is polished in step c) such that a concave removal profile is effected. A semiconductor wafer, which has to be polished and has a convex thickness profile, is polished in step c) such that a convex Abtragsprofil is effected. The polishing time is not less than 5 seconds and not more than 90 seconds, preferably not less than 15 seconds and not more than 70 s. At a polishing time of repolishing less as 5s is a notable improvement of a quality parameter usually not possible. With a polishing time of more than 90 s, the risk increases that repolishing degrades one or more of the quality parameters.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren weitergehend beschrieben.The The invention will be further described below with reference to figures.

1 zeigt ein typisches Dickenprofil einer Halbleiterscheibe vor und nach einer Politur mittels DSP. 1 shows a typical thickness profile of a semiconductor wafer before and after polishing by means of DSP.

2 zeigt die mögliche Änderung eines Abtragsprofils in Abhängigkeit von der Polierdauer beim Polieren mittels DSP, mit einem gleichgerichteten Anstieg des Materialabtrags am Rand und im Zentrum. 2 shows the possible change of a Abtragsprofils depending on the polishing time when polishing by DSP, with a rectified increase in material removal at the edge and in the center.

3 zeigt die mögliche Änderung eines Abtragsprofils in Abhängigkeit von der Polierdauer beim Polieren mittels DSP, mit einem sich umkehrenden Verhältnis von Materialabtrag am Rand zu Materialabtrag im Zentrum. 3 shows the possible change of a removal profile as a function of the polishing time during polishing by means of DSP, with a reversing ratio of material removal at the edge to material removal in Center.

4 zeigt die mögliche Änderung eines Abtragsprofils in Abhängigkeit von der Anzahl, wie häufig das Poliertuch vor dem Polieren abgerichtet wurde. 4 shows the possible change of a Abtragsprofils depending on the number of times the polishing cloth was dressed before polishing.

5 zeigt die Dickenprofile einer beispielsgemäß nachpolierten Halbleiterscheibe vor und nach dem Nachpolieren. 5 shows the thickness profiles of an example nachpolierten semiconductor wafer before and after polishing.

1 zeigt ein typisches Dickenprofil einer Halbleiterscheibe vor und nach einer Politur mittels DSP am Beispiel einer Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm. D e / i und D c / i bezeichnen die Dicke am Rand und im Zentrum der Halbleiterscheibe vor der Politur und D e / f und D c / f die Dicke am Rand und im Zentrum der Halbleiterscheibe nach der Politur. Als Zentrum der Halbleiterscheibe ist beispielsweise der Ort bei Radius = 0 mm definiert, als Rand der Halbleiterscheibe beispielsweise der Ort bei Radius = 145 mm. Die Dicke an einem bestimmten Radius wird vorzugsweise als durchschnittliche Dicke angegeben, beispielsweise als Durchschnitt der Dicken, die bei dem Radius im Abstand von 90° gemessenen werden. Aus einer solchen Darstellung lässt sich ein Indikator AF berechnen, der anzeigt, ob mit der Politur ein konkaves oder ein konvexes Abtragsprofil bewirkt wird. Die Länge des Abstandspfeils am Rand entspricht der Differenz (D e / i – D e / f ) , die Länge des Abstandspfeils im Zentrum der Differenz (D c / i – D c / f ) . Der Indikator AF entspricht der Differenz der beiden Differenzen: AF = (D e / i – D e / f ) – (D c / i – D c / f ) . Erfindungsgemäß angewendet, zeigt der Indikator AF ein konkaves Abtragsprofil an, wenn die Gleichung 0 μm ≤ AF erfüllt ist. Der Indikator AF zeigt ein konvexes Abtragsprofil an, wenn die Gleichung AF < 0 μm erfüllt ist. 1 shows a typical thickness profile of a semiconductor wafer before and after polishing by means of DSP using the example of a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm. D e / i and D c / i denote the thickness at the edge and in the center of the semiconductor wafer before polishing and D e / f and D c / f the thickness at the edge and in the center of the semiconductor wafer after polishing. For example, the location at radius = 0 mm is defined as the center of the semiconductor wafer, for example the location at radius = 145 mm as the edge of the semiconductor wafer. The thickness at a given radius is preferably given as the average thickness, for example, as the average of the thicknesses measured at the 90 ° pitch radius. From such a representation, an indicator AF can be calculated, which indicates whether a concave or a convex removal profile is effected with the polish. The length of the distance arrow at the edge corresponds to the difference (D e / i - D e / f) , the length of the distance arrow in the center of the difference (D c / i - D c / f) , The indicator AF corresponds to the difference between the two differences: AF = (D e / i - D e / f) - (D c / i - D c / f) , Applied according to the invention, the indicator AF indicates a concave removal profile when the equation 0 μm ≤ AF is satisfied. The indicator AF indicates a convex erosion profile when the equation AF <0 μm is satisfied.

Die 2 und 3 zeigen typische Abtragsprofile und wie sie sich in Abhängigkeit der Polierdauer verändern. Eine direkte Änderung liegt vor, wenn das Verhältnis von Materialabtrag am Rand zu Materialabtrag im Zentrum mit zunehmender Polierdauer größer wird. Die Änderung ist invers, wenn das Verhältnis von Materialabtrag am Rand zu Materialabtrag im Zentrum mit zunehmender Polierdauer kleiner wird.The 2 and 3 show typical removal profiles and how they change depending on the polishing time. A direct change occurs when the ratio of material removal at the edge to material removal in the center increases with increasing polishing time. The change is inverse as the ratio of material removal at the edge to material removal at the center decreases with increasing polishing time.

2 zeigt drei Abtragsprofile, die sich mit zunehmender Polierdauer (t₁ < t₂ < t₃) direkt ändern. Der Materialabtrag A am Rand und im Zentrum der Halbleiterscheibe wird mit zunehmender Polierdauer größer, ebenso wie das Verhältnis von Materialabtrag am Rand zu Materialabtrag im Zentrum. Der Materialabtrag ist zum Zeitpunkt t₁ am Rand größer als im Zentrum und ist auch zum Zeitpunkt t₃ am Rand größer als im Zentrum. In diesem Fall wird der Indikator AF stets einen positiven Wert haben. Gilt die Gleichung 0 μm ≤ AF, so zeigt der Indikator AF ein konkaves Abtragsprofil an. Das Polieren mit einer Polierdauer t₁, t₂ oder t₃ bewirkt in allen Fällen ein konkaves Abtragsprofil, jedoch ist der Materialabtrag am Rand der Halbleiterscheibe nach dem Polieren mit der Polierdauer t₁ niedriger, als nach dem Polieren mit der Polierdauer t₂, und nach dem Polieren mit der Polierdauer t₂ niedriger, als nach dem Polieren mit der Polierdauer t₃. 2 shows three removal profiles, which change with increasing polishing time (t ₁ <t ₂ <t ₃ ). The material removal A at the edge and in the center of the semiconductor wafer increases with increasing polishing time, as does the ratio of material removal at the edge to material removal in the center. The material removal is greater at the edge at the time t ₁ than in the center and is also greater at the edge at time t ₃ than in the center. In this case, the indicator AF will always have a positive value. If the equation is 0 μm ≤ AF, then the indicator AF indicates a concave removal profile. The polishing with a polishing time t ₁ , t ₂ or t ₃ causes in all cases a concave Abtragsprofil, but the material removal at the edge of the semiconductor wafer after polishing with the polishing time t _{1 is} lower than after polishing with the polishing time t ₂ , and after polishing with the polishing time t ₂ lower than after polishing with the polishing time t ₃ .

3 zeigt vier Abtragsprofile, die sich mit zunehmender Polierdauer (t₁ < t₂ < t₃ < t₄) invers ändern. Der Materialabtrag ist zum Zeitpunkt t₁ am Rand größer als im Zentrum und nimmt mit der Polierdauer im Zentrum stärker zu als am Rand, und ist zum Zeitpunkt t₄ am Rand kleiner als im Zentrum. Das Verhältnis von Materialabtrag am Rand zu Materialabtrag im Zentrum ist zum Zeitpunkt t₁ größer als zum Zeitpunkt t₄. In diesem Fall wechselt der Wert des Indikators AF zwischen t₂ und t₃ vom Positiven ins Negative. Das Polieren mit einer Polierdauer t₁ oder t₂ bewirkt in beiden Fällen ein konkaves Abtragsprofil, jedoch ist der Materialabtrag am Rand der Halbleiterscheibe nach dem Polieren mit der Polierdauer t₁ höher, als nach dem Polieren mit der Polierdauer t₂. Das Polieren mit einer Polierdauer t₃ oder t₄ bewirkt in beiden Fällen ein konvexes Abtragsprofil, jedoch ist der Materialabtrag am Rand der Halbleiterscheibe nach dem Polieren mit der Polierdauer t₃ höher, als nach dem Polieren mit der Polierdauer t₄. 3 shows four removal profiles that change inversely with increasing polishing time (t ₁ <t ₂ <t ₃ <t ₄ ). The material removal at the time t ₁ at the edge is greater than in the center and increases more with the polishing time in the center than at the edge, and is smaller at time t ₄ at the edge than in the center. The ratio of material removal at the edge to material removal in the center is greater at time t ₁ than at time t ₄ . In this case, the value of the indicator AF between t ₂ and t _{3 changes} from positive to negative. The polishing with a polishing time t ₁ or t ₂ causes a concave removal profile in both cases, however, the removal of material at the edge of the semiconductor wafer after polishing with the polishing time t _{1 is} higher than after polishing with the polishing time t ₂ . The polishing with a polishing time t ₃ or t ₄ causes a convex Abtragsprofil in both cases, however, the material removal at the edge of the wafer after polishing with the polishing time t _{3 is} higher than after polishing with the polishing time t _4th

4 zeigt, dass alleine der Zustand des Poliertuchs das Abtragsprofil beeinflussen kann. P₁ bezeichnet ein mögliches Abtragsprofil nach einer DSP mit einem frisch gewechselten Poliertuch, P₂ und P₃ bezeichnen mögliche Abtragsprofile nach einer Politur mit demselben Poliertuch, jedoch nach einmaligem, beziehungsweise nach zweimaligem Abrichten („dressing”) des Poliertuchs, wobei mit Abrichten ein Überschleifen der Oberfläche des Poliertuchs gemeint ist. Während der Materialabtrag bei Verwendung des frischen Poliertuchs am Rand der Halbleiterscheibe größer ist als im Zentrum, ist er bei Verwendung des zweimalig abgerichteten Poliertuchs am Rand der Halbleiterscheibe kleiner als im Zentrum. Das Polieren mit einem Poliertuch im Zustand P₁ oder P₂ bewirkt in beiden Fällen ein konkaves Abtragsprofil, jedoch ist der Materialabtrag am Rand der Halbleiterscheibe nach dem Polieren mit einem Poliertuch im Zustand P₁ höher, als nach dem Polieren mit einem Poliertuch im Zustand P₂. Durch geeignetes Auswählen der Anzahl der „dressings” vor dem Nachpolieren kann also auf das während des Nachpolierens bewirkte Abtragsprofil Einfluss genommen werden. 4 shows that only the condition of the polishing cloth can influence the removal profile. P ₁ denotes a possible removal profile after a DSP with a freshly changed polishing cloth, P ₂ and P ₃ denote possible removal profiles after polishing with the same polishing cloth, but after a single, or after two times "dressing" of the polishing cloth, wherein with dressing a Grinding the surface of the polishing cloth is meant. While the removal of material using the fresh polishing cloth at the edge of the semiconductor wafer is greater than in the center, it is smaller when using the twice-trained polishing cloth on the edge of the semiconductor wafer than in the center. Polishing with a polishing cloth in state P ₁ or P ₂ causes a concave removal profile in both cases, however, the material removal at the edge of the semiconductor wafer after polishing with a polishing cloth in the state P _{1 is} higher than after polishing with a polishing cloth in the state P. ₂ . By suitably selecting the number of "dressings" before repolishing, it is thus possible to influence the removal profile effected during the repolishing.

Um Schritt c) des Verfahrens ausführen zu können, wird vor der Nachpolitur geprüft, ob die Nachpolitur auf einer bestimmten Poliermaschine ein konkaves oder ein konvexes Abtragsprofil bewirkt.Around Step c) of the process to be able to is checked before re-polishing, whether the post-polish on a particular polishing machine is a concave or a convex removal profile causes.

Welche Art von Abtragsprofil bewirkt wird, kann beispielsweise durch Polieren von Test-Halbleiterscheiben geprüft werden. Das ist insbesondere zweckmäßig beim Anfahren der Poliermaschine nach einem Wechsel des Poliertuchs oder nach dem Abrichten des Poliertuchs. Als Test-Halbleiterscheiben werden vorzugsweise Halbleiterscheiben eingesetzt, die gemäß Schritt a) bewertet wurden und nur wegen Kratzer ausgefallen sind. Es werden vorzugsweise 2 bis 3 Polierfahrten („polishing runs”) mit jeweils verschiedener, vorzugsweise kurzer und langer Polierdauer im Bereich von 5 bis 90 s durchgeführt. An Hand der bewirkten Abtragsprofile oder des mit Hilfe der Dickenprofile berechneten Indikators AF wird festgestellt, ob sich die Abtragsprofile mit zunehmender Polierdauer direkt oder invers ändern und welche Polierdauer sich zum Nachpolieren von Halbleiterscheiben mit konvexem Dickenprofil oder zum Nachpolieren von Halbleiterscheiben mit konkavem Dickenprofil eignet.Which Type of removal profile is effected, for example, by polishing tested by test semiconductor wafers become. This is particularly useful when starting the polishing machine after changing the polishing cloth or after dressing the polishing cloth. Semiconductor wafers are preferably used as test wafers used in accordance with step a) were evaluated and failed only because of scratches. It will preferably 2 to 3 polishing runs, each with different, preferably short and long polishing time in the range carried out from 5 to 90 s. On the basis of the effected removal profiles or with the help of the thickness profiles calculated indicator AF is determined whether the removal profiles change with increasing polishing time directly or inversely and what polishing time to repolishing semiconductor wafers with a convex thickness profile or for repolishing semiconductor wafers with a concave thickness profile suitable.

Was die Polierdauer betrifft, so wird für die Nachpolitur einer nachfolgenden Halbleiterscheibe vorzugsweise die Polierdauer der Polierfahrt angewendet, mit der beim Polieren der Test-Halbleiterscheiben eine Verbesserung des Ebenheitsparameters erzielt wurde, der auch mit der Nachpolitur der nachfolgenden Halbleiterscheibe verbessert werden soll, und mit der eine Verbesserung dieses Ebenheitsparameters in einem Umfang erzielt wurde, der auch der Umfang ist, der mit der Nachpolitur der nachfolgenden Halbleiterscheibe mindestens zu erzielen beabsichtigt wird. Gegebenenfalls wird eine längere Polierdauer angewendet, sofern eine direkte Änderung des Abtragprofils von der Polierdauer vorliegt und eine im Umfang darüber hinausgehende Verbesserung des entsprechenden Ebenheitsparameters beabsichtigt wird.What pertaining to the polishing period, then for subsequent polishing of a subsequent Semiconductor wafer preferably the polishing time of the polishing travel applied, with the polishing of the test semiconductor wafers an improvement of the flatness parameter was achieved, too improved with the post-polishing of the subsequent semiconductor wafer and with the improvement of this flatness parameter has been achieved to an extent that is also the extent that with the Nachpolitur the subsequent semiconductor wafer at least is intended to achieve. Optionally, a longer polishing time applied, provided a direct change the Abtragprofils of the polishing period is present and one in scope about that exceeding the corresponding flatness parameter is intended.

Welche Art von Abtragsprofil bewirkt wird, kann auch im laufenden Nachpolitur-Betrieb geprüft werden. Dies geschieht ebenfalls an Hand der bewirkten Abtragsprofile oder durch Berechnen des Indikators AF. Gilt die Gleichung 0 μm ≤ AF, zeigt AF an, dass während der Nachpolitur einer folgenden Halbleiterscheibe ein konkaves Abtragsprofil bewirkt wird. Gilt die Gleichung AF < 0 μm, zeigt AF an, dass während der Nachpolitur einer folgenden Halbleiterscheibe ein konvexes Abtragsprofil bewirkt wird.Which Type of removal profile is effected, can also during ongoing post-polishing operation checked become. This is also done on the basis of the effected Abtragsprofile or by calculating the indicator AF. If the equation is 0 μm ≤ AF, shows AF on that while Nachpolitur a subsequent semiconductor wafer a concave Abtragsprofil is effected. Is the equation AF <0 μm, AF indicates that during Nachpolitur a subsequent semiconductor wafer a convex Abtragsprofil is effected.

Was die Polierdauer betrifft, so wird für die Nachpolitur einer nachfolgenden Halbleiterscheibe vorzugsweise die Polierdauer der vorhergehenden Polierfahrt angewendet, sofern damit eine Verbesserung des Ebenheitsparameters erzielt wurde, der auch mit der Nachpolitur der nachfolgenden Halbleiterscheibe verbessert werden soll, und mit der eine Verbesserung dieses Ebenheitsparameters in einem Umfang erzielt wurde, der auch der Umfang ist, der mit der Nachpolitur der nachfolgenden Halbleiterscheibe mindestens zu erzielen beabsichtigt wird. Gegebenenfalls wird eine längere Polierdauer angewendet, sofern eine direkte Änderung des Abtragprofils von der Polierdauer vorliegt und eine im Umfang darüber hinausgehende Verbesserung des entsprechenden Ebenheitsparameters beabsichtigt wird.What pertaining to the polishing period, then for subsequent polishing of a subsequent Semiconductor wafer preferably the polishing time of the preceding Polishing used, provided that an improvement of the flatness parameter was achieved, which also with the Nachpolitur the subsequent semiconductor wafer should be improved, and with the improvement of this flatness parameter has been achieved to an extent that is also the extent that with the Nachpolitur the subsequent semiconductor wafer at least is intended to achieve. Optionally, a longer polishing time applied, provided that a direct change of the Abtragprofils of the polishing time is present and beyond Improvement of the corresponding Ebenheitsparameters intended becomes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird im Hinblick auf das Poliermittel, das beim Nachpolieren gemäß Schritt c) verwendet wird, unterschieden zwischen einem Poliermittel mit einer ersten Abtragsrate und einem zweiten Poliermittel mit einer zweiten Abtragsrate, wobei die erste Abtragsrate höher ist, als die zweite Abtragsrate. Fällt eine Halbleiterscheibe bei der Bewertung gemäß Schritt a) aus, weil Kratzer festgestellt werden oder weil der Ebenheitsparameter SFQR höher ist, als ein festgelegter Grenzwert, wird vorzugsweise das Poliermittel mit der höheren Abtragsrate zum Nachpolieren der Halbleiterscheibe verwendet. Fällt eine Halbleiterscheibe bei der Bewertung gemäß Schritt a) aus, weil der Ebenheitsparameter GBIR oder der Ebenheitsparameter SBIR höher ist, als ein festgelegter Grenzwert, wird vorzugsweise das Poliermittel mit der niedrigeren Abtragsrate zum Nachpolieren der Halbleiterscheibe verwendet.According to one preferred embodiment of the method is with respect to the polishing agent when polishing according to step c) distinguishes between a polishing agent with a first removal rate and a second polishing agent with a second removal rate, wherein the first removal rate is higher, as the second removal rate. falls a semiconductor wafer in the evaluation according to step a), because scratches or because the flatness parameter SFQR is higher, as a set limit, preferably the polishing agent with the higher Abtragsrate used for polishing the semiconductor wafer. Falls one Semiconductor wafer in the evaluation according to step a), because of Flatness parameter GBIR or the flatness parameter SBIR is higher, as a set limit, preferably the polishing agent with the lower removal rate for polishing the semiconductor wafer used.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Wert des Überstands beim Nachpolieren in Abhängigkeit des Ausfallgrunds ausgewählt. Ausfallgrund ist das erwartete Qualitätsmerkmal, das beim Bewerten gemäß Schritt a) nicht erfüllt wird. Der Überstand U ist die Differenz der mittleren Dicke der Halbleiterscheibe vor dem Nachpolieren und der mittleren Dicke der beim Nachpolieren eingesetzten Läuferscheibe. Beim Nachpolieren gemäß Schritt c) beträgt der Überstand vorzugsweise –1,5 μm < U < 0,5 μm, wenn die Halbleiterscheibe wegen Kratzer nachpoliert werden muss, –2 μm < U < 0 μm, wenn die Halbleiterscheibe wegen Überschreitens des festgelegten Grenzwertes eines der Ebenheitsparameter GBIR oder SBIR nachpoliert werden muss, –4 μm < U < –1 μm, wenn die Halbleiterscheibe wegen Überschreitens des festgelegten Grenzwerts von SFQR nachpoliert werden muss und –0,5 μm < U < 0,5 μm, wenn die Halbleiterscheibe wegen eines unzulässigen „laser bump” nachpoliert werden muss.According to one another, preferred embodiment of the method becomes the value of the supernatant during repolishing dependent on of the failure reason selected. Failure reason is the expected quality feature when rating according to step a) not fulfilled becomes. The supernatant U is the difference of the average thickness of the semiconductor wafer the repolishing and the average thickness of the rotor used during repolishing. When repolishing according to step c) amounts to the supernatant preferably -1.5 μm <U <0.5 μm when the Semiconductor wafer has to be repolished due to scratches, -2 μm <U <0 μm, if the Semiconductor wafer because of crossing the specified limit value of one of the evenness parameters GBIR or SBIR must be polished, -4 microns <U <-1 microns, if the Semiconductor wafer because of crossing must be polished to the specified limit of SFQR and -0.5 μm <U <0.5 μm, if the Semiconductor wafer polished because of an impermissible "laser bump" must become.

Beispiel:Example:

Eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von 300 mm wurden nach dem gleichzeitigen Polieren der Vorderseite und der Rückseite gemäß Schritt a) des Verfahrens bewertet und diejenigen, die ein erwartetes Qualitätsmerkmal nicht erfüllten wurden gemäß Schritt b) unterteilt in Gruppen mit konvexer Form und Gruppen mit konkaver Form. Die Nachpolitur erfolgte gemäß Schritt c), wobei Poliermittel und Überstand in Abhängigkeit vom Ausfallgrund gemäß nachfolgender Tabelle gewählt wurden. Tabelle: Ausfallgrund Kratzer Kratzer GBIR SBIR GBIR SBIR SFQR SFQR laser bump Scheibenform konkav konvex konkav konvex konkav konvex konvex AF 0 μm ≤ AF AF < 0 μm 0 μm ≤ AF AF < 0 μm 0 μm ≤ AF AF < 0 μm AF < 0 μm Poliermittel A A B B A A A U –1,5 μm < U < 0,5 μm –1,5 μm < U < 0,5 μm –2 μm < U < 0 μm –2 μm < U < 0 μm –4 μm < U < –1 μm –4 μm < U < –1 μm –0,5 μm < U < 0,5 μm A plurality of 300 mm diameter single crystal silicon semiconductor wafers were evaluated after simultaneously polishing the front side and the back side according to step a) of the method, and those failing to meet an expected quality feature were divided into convex shape groups according to step b) and groups with concave shape. The Nachpolitur carried out according to step c), wherein polishing agent and supernatant were selected depending on the failure reason according to the following table. Table: failure reason scratch scratch GBIR SBIR GBIR SBIR SFQR SFQR laser bump disc shape concave convex concave convex concave convex convex AF 0 μm ≤ AF AF <0 μm 0 μm ≤ AF AF <0 μm 0 μm ≤ AF AF <0 μm AF <0 μm polish A A B B A A A U -1.5 μm <U <0.5 μm -1.5 μm <U <0.5 μm -2 μm <U <0 μm -2 μm <U <0 μm -4 μm <U <-1 μm -4 μm <U <-1 μm -0.5 μm <U <0.5 μm

Poliermittel A unterschied sich von Poliermittel B durch eine höhere Abtragsrate. AF bezeichnet den Indikator AF, berechnet aus dem Dickenprofil der zuvor auf der Poliermaschine nachpolierten Halbleiterscheibe. Wurde vor dem Nachpolieren ein GBIR von mehr als 0,5 μm gemessen, wurde 10 bis 30 s länger nachpoliert, als bei einem GBIR von nicht mehr als 0,5 μm.polish A differed from Polish B due to a higher removal rate. AF denotes the indicator AF calculated from the thickness profile of the previously polished on the polishing machine semiconductor wafer. Has been Before repolishing, a GBIR of more than 0.5 μm measured 10 to 30 s longer polished, than with a GBIR of not more than 0.5 μm.

Jede der nachpolierten Halbleiterscheiben wurde anschließend nochmals untersucht, ob die erwarteten Qualitätsmerkmale erfüllt waren. Die Ausbeute an erfolgreich nachpolierten Halbleiterscheiben wurde verglichen mit der entsprechenden Ausbeute an Halbleiterscheiben, die entsprechend der Vorschrift in DE 199 56 250 C1 nachpoliert worden waren. Es zeigte sich ein signifikanter Anstieg der Ausbeute bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Each of the post-polished wafers was then re-examined to see if the expected quality features were met. The yield of successfully post-polished semiconductor wafers was compared with the corresponding yield of semiconductor wafers prepared according to the procedure in DE 199 56 250 C1 had been polished. There was a significant increase in the yield when using the method according to the invention.

In 5 sind die Dickenprofile einer beispielsgemäß nachpolierten Halbleiterscheibe vor (i) und nach (ii) dem Nachpolieren dargestellt.In 5 are the thickness profiles of an example nachpolierten semiconductor wafer before (i) and after (ii) repolishing shown.

Claims

Process for repolishing a semiconductor wafer after a simultaneous polishing of the front and the back the semiconductor wafer, comprising a) assessing whether the two-way polished semiconductor wafer meets an expected quality feature and if the double-sided polished semiconductor wafer the expected quality feature not fulfilled b) evaluating whether the both sides polished semiconductor wafer is a concave or has a convex thickness profile; and c) the simultaneous Repolishing the front and the back of both sides polished Semiconductor wafer on a polishing machine with a polishing agent and with a polishing time not less than 5 seconds and not more than 90 s is; and while after polishing, effecting a concave removal profile when the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer having a concave thickness profile, or causing a convex removal profile, if the evaluation in step b) revealed that the polished semiconductor wafer has a convex thickness profile.

The method of claim 1, wherein in step a) as quality feature one or more of the following quality characteristics is used: none Scratches on both sides polished semiconductor wafer, GBIR, SBIR, SFQR and marginal waste as well as the amount of one Survey marking the semiconductor wafer with a laser leaves.

Method according to claim 1 or claim 2, comprising influencing the effect of the removal profile by selecting the number of dressing a polishing cloth of the polishing machine before polishing the semiconductor wafer.

Method according to one of claims 1 to 3, comprising calculating an indicator AF, which indicates that when recolouring according to step c) a concave removal profile is effected when the condition 0 microns ≤ AF is satisfied, and a convex Abtragsprofil is effected when the condition AF <0 μm is satisfied, the indicator AF being the difference of thickness differences according to the formula

AF = (D e / i - D e / f) - (D c / i - D c / f)

is calculated with

D e / i and D c / i

as a thickness at the edge and in the center of the semiconductor wafer before polishing and with

D e / f and D c / f

as thickness at the edge and in the center of the semiconductor wafer after polishing.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein in step c) is polished with a first polishing agent, which has a higher removal rate has, as a second polish, provided the rating in step a) shows that the semiconductor wafer due to scratches or an impermissibly high SFQR must be repolished, and in step c) with the second Polishing agent, provided that the evaluation in step a) shows that the semiconductor wafer because of an impermissibly high GBIR or SBIR must be repolished.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein during polishing according to step c) with a supernatant polished, whose value is dependent of the unfulfilled quality feature selected is, the supernatant the difference of the average thickness of the semiconductor wafer before Repolishing and the average thickness of the used in the post-polishing rotor disc is.