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DE1521794A1 - Apparatus for chemical polishing of semiconductor wafers - Google Patents

Apparatus for chemical polishing of semiconductor wafers

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Publication number
DE1521794A1
DE1521794A1 DE19651521794 DE1521794A DE1521794A1 DE 1521794 A1 DE1521794 A1 DE 1521794A1 DE 19651521794 DE19651521794 DE 19651521794 DE 1521794 A DE1521794 A DE 1521794A DE 1521794 A1 DE1521794 A1 DE 1521794A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polishing
drum
polishing plate
shaped carrier
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651521794
Other languages
German (de)
Inventor
Gisela Fritsche
Helmut Ritzhaupt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IBM Deutschland GmbH
Original Assignee
IBM Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IBM Deutschland GmbH filed Critical IBM Deutschland GmbH
Publication of DE1521794A1 publication Critical patent/DE1521794A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F3/00Brightening metals by chemical means
    • C23F3/04Heavy metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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Description

Neue Anra^imgsuntwlogenNew requests failed

Böblingen, 10. August 1967 bg-hnBöblingen, August 10, 1967 bg-hn

Amtlich«« Aktenzeichen: J 23 638 Ib/67aOfficial "" file number: J 23 638 Ib / 67a Aktenxeichen der Anmelderin: Docket 25 505; Ge 89/64File number of the applicant: Docket 25 505; Ge 89/64 Neue Beschreibun^scinleitungNew introduction to the description Vorrichtung »um chemischen Polieren von HalbleiterscheibenDevice for chemical polishing of semiconductor wafers DU Erfindung betrifft ein· Vorrichtung «um chemischen Polieren von Halb·DU invention relates to a · device «for chemical polishing of half ·

leitermaterial· mit Hilfe einer an sich bekannten kippvorrichtung, bei wel-conductor material with the help of a tilting device known per se, with wel-

eher ein trommeiförmiger Träger, auf de*·«* Unterseite da· Haitimaterial aufgeklebt ist, auf einem Polierteller gleichsinnig mit diesem, aber mit höherer Umfangsgeschwindigkeit rotiert.rather a drum-shaped carrier, on the underside of the shark material is glued, rotates on a polishing plate in the same direction as this, but at a higher peripheral speed.

Zur Feinbehandlung von metallischen Oberflächen sind beispielsweise durch die Zeitschrift "technika", 1965» Nr. 2, Seiten 12«, 121» Flacblappmaechinen bekannt» bei denen auf einer rotierenden Polierscheibe ein kleinerer trommeiförmiger Trager mit höherer Drehzahl rotiert» auf dessen Unterseite die Werkstacke festgeklebt sind.For the fine treatment of metallic surfaces are for example by the magazine "technika", 1965 »No. 2, pages 12«, 121 »Flacblappmaechinen known» in which a small one on a rotating polishing wheel drum-shaped carrier rotates at a higher speed »on the underside of which the work pieces are glued.

In 4er Zeitschrift "MeUlI-Reinigung + Vorbehandlung1*» Heft 1. Januar 1965, Seiten 16, 17, sind ebenfalls solche Llppsaatchinen beschrieben, bei denenIn the magazine of 4 "MeUlI -reinigung + pretreatment 1 *" issue January 1, 1965, pages 16, 17, such Llppsaatchinen are also described in which

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BAD ORJOlNAL N000 Unterlegen (Art 7 Π Abt. 2 Nr.BAD ORJOlNAL N 000 underlay (Art 7 Π Section 2 No.

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die Werkstücke sum Beispiel SiliciumpUttchen mittel· eine· Wach··· an der Unterseite des trommelförmigen Trtgers festgeklebt sind und die Polierscheibe mit einer faserigen Oberfliehe versehen ist.the workpieces, for example silicon putties, medium · a · wax ··· are glued to the underside of the drum-shaped door and the polishing pad has a fibrous surface.

Auch durch die US-Patentschrift 2 080 880 ist eine Läppvorrichtung bekannt geworden« die eine mit Stoff Überzogene Polierscheibe verwendet. Von einem Behalter wird über einen Schlauch der Mitte des Poliertellers eine Polier flüssigkeit zugeführt.Also disclosed in US Pat. No. 2,080,880 is a lapping device made known «which uses a cloth-covered polishing pad. A polishing liquid is fed from a container through a hose to the center of the polishing plate.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen worden mechanisch wirkende Poliermittel« wie s.B. Diamantpasten odor foingemsienes Aluminium verwendet. Di···· mechanische Polieren ergibt jedoch noch nicht genügend glatte und fehlerfrei· Oberflächen. Dasu kommt« dafl die Polierdauer »ehr grofl ist.In these known devices, mechanically acting polishing agents such as s.B. Diamond pastes odor foingemsienes aluminum are used. However, mechanical polishing does not yet produce sufficiently smooth and flawless · surfaces. This is more important than the polishing time is great.

Bei verschiedenen technologischen Verfahren sur Herstellung von Kalbleiterbauelementen« beispielsweise beim Aufwachsen von einkristallinen Schichten durch Epitaxie ist es voa außerordentlicher Bedeutung« daß das einkristalline Substrat« auf dem die epitaktische Schicht aufwachsen βοΠ, eine möglichst glatt« und fehlerfreie Oberfläche in der betreffenden Krist&ilebene besitst. Die Kauhüofo einer solchen Oberfläche sollte dabei nicht mehr al· 100 % betragen. Eine derartige ebene und fehlerfreie ritche'laßl sich allerdings mit mechanisch wirkenden Poliermittel!!, s.B.In various technological processes for the production of semiconductor components, for example when growing monocrystalline layers by epitaxy, it is of utmost importance that the monocrystalline substrate on which the epitaxial layer grows has the smoothest possible surface in the crystal plane concerned. The Kauhüofo of such a surface should not be more than 100 % . Such a level and flawless ritche can, however, be achieved with mechanically acting polishing agents!

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mit Diamantpaste kaum erreichen. Abgesehen davon* da* eine lange Polierdauer von etwa 20 Stunden erforderlich ist, um brauchbare Sub-■tratoberflichen *u erhalten» bleiben diese Oberflächen doch immer noch mit Krataern behaftet, die nachher iu Störungen im Kristallwachstujn der epitaktiechen Schicht führen.hardly achieve with diamond paste. Besides that * there * a long one Polishing time of around 20 hours is required to preserve usable substrate surfaces * and these surfaces always remain still afflicted with crata, which subsequently lead to disturbances in the crystal growth of the epitaxial layer.

Zur Beseitigung dieser Mangel sind Versuche bekannt geworden, polierte Oberflächen auf chemischem Wege durch rein chemischen Angriff eines atzenden. Mittels auf die HalbleitoroberfULche hersuatellen. Diese A't*- mittel beeitsea jedoch im allgemeinea den Nachteil* dafl sie selektiv wirken« d.h.* das* sie einzelne Kristallebenen in verschiedenem Maße angreifen. Kluflg sind dabei die so behandelten Oberflachen von Grübchen, sogenannten Pitting·· durchsetz die ein fehlerfreies, einkristall!- net Aufwachsen verhindern. Als relativ günstige Ätzmittel für Galliumarsenid und Germanium sind Aläkllmetallhypochlorit-Lösunjen bekannt. Mit diesen Ätzmitteln kann erreicht werden, da3 wenigstens bei bestimm· ten Kristallorientierungen kein selektives Abtragen der Oberfläche erfolgt.Attempts to remedy this deficiency have become known polished Surfaces chemically through a purely chemical attack caustic. By means of the half-door surface. This a't * - medium on the one hand, but in general, have the disadvantage that they are selective work «i.e. * that * they individual crystal planes to varying degrees attack. The surfaces of dimples treated in this way, so-called pitting, are clumsy. prevent net growing up. Alkaline metal hypochlorite solutions are known as relatively cheap etchants for gallium arsenide and germanium. With these etchants it can be achieved that at least with certain When there are crystal orientations, there is no selective removal of the surface.

Durch die deutsche Patentschrift 664 780 ist ferner eine Poliervorrichtung» insbesondere für Selgnettesalse, bekanntgeworden, bei der der Mitte der mit einem Tuch überaogenen Polierscheibe ein Lösungsmittel» s.B. Wasser, angefahrt wird. Das zu polierende Werkstück wird am Rande der Polierscheibe von einer feststehenden Haltevorrichtung gehalten. BeiA polishing device, especially for Selgnettesalse, has also become known through German patent specification 664 780, in which a solvent such as water is approached to the center of the polishing disk soaked with a cloth. The workpiece to be polished is held on the edge of the polishing wheel by a fixed holding device. at

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dieser bekannten Vorrichtung wird die Atzende 'Wirkung einer Flüssigkeit zum Polieren auegenutzt. Die Haltevorrichtung für die Werkstücke steht jedoch feet. Damit die Lüeungsflüeeigkcit schnell abgeführt wird, wird empfohlen, in der Haltevorrichtung einen Schlitz vorzusehen« fiber den das überschüssige Lösungsmittel abgesaugt wird.This known device uses the etching effect of a liquid for polishing. The holding device for the workpieces however stands feet. So that the ventilation fluid is quickly discharged, It is recommended to provide a slot in the holding device through which the excess solvent can be sucked off.

Bei der erflndungogemKflen Vorrichtung rum chemischen Folieren von Halbleitermaterialien wird obenfalls die Polierwirkung einer atzenden Flüssigkeit ausgenutzt.In the case of the invented device around chemical foiling Semiconductor materials is the polishing effect of a caustic Liquid exploited.

Di« Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dall die Ebenen des roller«' teller· und des trommelfOrmigen Trägers gegenüber einer horizontalen Ebene la gleicher Richtung um etwa 3 geneigt sind, daü der trommelfdrxnige TrAger über der tiefsten Stelle de· Polierteller· angeordnet Ut, und daß eine Alkalimetallhypochlorit-Lösung der Mitte des Polierteller· abgeführt wird.The invention is characterized by the fact that the levels of the roller plate · and the drum-shaped support opposite a horizontal one Level la in the same direction are inclined by about 3, so that the drum-like support is arranged above the lowest point of the polishing plate, and that an alkali metal hypochlorite solution is in the center of the polishing plate is discharged.

Dadurch daß sich der Träger für die HalbleiterpUttchen dreht, wird infolge der von feinsten Wirbeln durchsetzten Bewegung des Ätzmittel·, unterstützt durch da· relativ rasche Abfliegen des Xtzznittels infolge der Schxägstellung der Vorrichtung erreicht, dad eine viel stärkere Konsentration der Ataiimetallhypochlorit-Lösung verwendet werden kann al· bisher. Eine st&rkere Abtragung am Rand al· in der Mitte der Halb·Because the carrier for the semiconductor pods rotates as a result of the movement of the etchant, interspersed with the finest eddies, supported by the relatively rapid fly-off of the etchant as a result of the A tilted position of the device is achieved, since a much stronger concentration of the ataiimetallhypochlorite solution can be used as until now. A stronger removal at the edge than in the middle of the half

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leiterpl&ttchen wird vermieden und es ergeben sich unabhängig von der Kristallorientierung, innerhalb einer Rauhtiefe von etwa 100 Λ vollkommen glatte und fehlerfreie Oberflächen. Dabei verschwindet auch der bisher aufgetretene« störende Belag vollkommen, so daß die polierten Platt· chen ohne weitere Nacharbeit ihrer Verwendung zugeführt werden können. Die ersielte wesentliche Verkürzung dor Poller toi t ist besonders im Hinblick auf eine Massenherstellung von Halbleiterbauelementen von großer Bedeutung.Ladder slices are avoided and it arises regardless of the Crystal orientation, perfect within a surface roughness of about 100 Λ smooth and flawless surfaces. This also disappears so far occurred "disturbing coating completely, so that the polished plate surfaces can be put to their use without further reworking. The resulting substantial shortening of the bollard toi t is particularly great with regard to the mass production of semiconductor components Meaning.

Xn vorteilhalter Weise besitst der trommelformige Träger in der Mitte seiner Unterseite eise kreisförmige Vertiefung. Dadurch wird verhindert» daJ! die PolierfKtesigkeit an den Rand der Trommel gequetscht wird, und es ist auf dies« Weit« möglich« «in«) grOfier« Ansah! von Plättchen gleichseitig so polieren.In an advantageous manner, the drum-shaped carrier possesses in the middle its underside has an ice circular depression. This prevents » daJ! the polishing strength is squeezed against the edge of the drum, and it is on this "far" possible "" in ") grOfier" Ansah! of platelets Polish on the same side.

Für die Zufahrung der Pelierßatsigkeit ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung «in Steuergerät vorgesehen, durch welches die al· Po* 11erflüssigkeit dienend« Alkalimetailhrpochlorit-Losung tropfenweise und mit fortschreitendem Poliervorgang In steigender Meng· xugefOhrt wird. Di« Folierflüssigkeit besteht vorsugsweise aus einer wässerigen Kalium* hypochlorid-Lösung oder einer Natriutnhvpochlorit-Losung. AU besonders vorteilhaft hat es sieh erwiesen, daU die PoUerüüsilgkeit aus einer NaOCl-Losung lesteat, deren Komaentratie« Wim Polieren w G*lUm**—m \ mindeeten· 0,45%, beim Polieren von Oermaai«m mindesten«According to a further development of the invention, a control device is provided for the supply of the peeling liquid, through which the alkali metal pochlorite solution, which serves as a polishing liquid, is added drop by drop and in increasing quantities as the polishing process progresses. The filming liquid consists preferably of an aqueous potassium hypochlorite solution or a sodium pochlorite solution. It has also been shown to be particularly advantageous that the poUerüüsilgkeit from a NaOCl solution, the comaentratie "W in polishing w G * lUm ** - at least 0.45%, when polishing Oermaai" at least "

' ßAD ' ßAD

neue Seite - Mt - , new page - Mt - , J Z8 633 Ib/67aJ Z8 633 Ib / 67a

Die Erfindung wird anhand eines durch die Zeichnungen erläuterten AusfÜhrungsbeispieles beschrieben. Es zeigen:The invention is explained using one of the drawings AusfÜhrungsbeispieles described. Show it:

Fig. 1: eine Aneicht der Poliervorrichtung, teilweise schem&tischFig. 1: an adjustment of the polishing device, partly schematic

dargestellt, undillustrated, and

Fig. 2: einen Schnitt durch den trommeiförmlgen Träger der su be·Fig. 2: a section through the drum-shaped carrier of the su be

arbeitenden Plättchen.working platelets.

Forttetxung Seit· 6 der Beschreibung rom 20. Juli 1965Continuation since 6 of the description rom July 20, 1965

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80884 3/183880884 3/1838

J; In Figur 1 ist mit 1 der Polierteller bezeichnet, der auf dem 'Tieoh 2 gelagert ist und Über die auf seiner Achse jj befestig-J; In Figure 1, 1 denotes the polishing plate, which is mounted on the 'Tieoh 2 and fastened on its axis jj

te Rolle4 zu einer rotierenden Bewegung angetrieben wird. Der Poli'erteller liegt nicht genau waagerecht, sondern ist um et-te roller4 is driven to a rotating movement. Of the Polishing plate is not exactly level, but is about

!' wa 3° gegen die horizontale Ebene geneigt angeordnet. Auf den Polierteller ist die Polierscheibe 5 aufgezogen, die ganz oder! ' wa 3 ° inclined to the horizontal plane. On the Polishing plate is the polishing wheel 5 raised, the whole or

■- wenigstens an ihrer Oberfläche aus einem faserigen, filzähnlichen Stoff besteht. Derartige Scheiben werden speziell für Polierzwecke hergestellt. ■ - consists of a fibrous, felt-like material at least on its surface. Such discs are specially made for polishing purposes.

In dem am tiefsten gelegenen Bereich des Poliertellers ist der trommeiförmige Träger 6, an dessen Unterseite die zu bearbeitenden Halbleiterplättchen in noch zu beschreibender Weise befestigt sind, exzentrisch auf dem Polierteller aufgesetzt. Die Achse 7 des Trägers 6t die parallel zu der Achse J des Poliertellers Steht, ragt mit ihrem unteren, zu einer Kugelkappe ausgebildeten Ende in die Nabe 8 des Trägers 6 hinein. Sie bildet mit der Kugelpfanne 9 (Fig. 2) ein Gelenk, durch das sich der Träger 6 in seiner Lage stets der Ebene des Poliertellers anpassen kann. Die Achse 7 ist in dem Block 10 gelagert. Mit Hilfe der oberhalb des Blockes 10 befindlichen Schraubenfeder 11, die das Gewicht des Trägers 6 und seiner Achse 7 zu kompensieren sucht, und der Stellschraube 12 ist es möglich, den an siöh geringen,In the lowest region of the polishing plate, the drum-shaped carrier 6, on the underside of which the semiconductor wafers to be processed are attached in a manner to be described, is placed eccentrically on the polishing plate. The axis 7 of the carrier 6 t, which is parallel to the axis J of the polishing plate, protrudes with its lower end formed into a spherical cap into the hub 8 of the carrier 6. It forms a joint with the ball socket 9 (FIG. 2), by means of which the carrier 6 can always adapt itself in its position to the plane of the polishing plate. The axle 7 is mounted in the block 10. With the help of the coil spring 11 located above the block 10, which seeks to compensate for the weight of the carrier 6 and its axis 7, and the adjusting screw 12, it is possible to reduce the

/ο
cm betragenden Anpressdruck des Trägers gegen den
/ ο
cm amount of contact pressure of the carrier against the

Polierteller noch zu variieren. Der trommeiförmige Träger β selber besteht aus Titan, das gegen die verwendete, ätzende Polierflüssigkeit chemisch unempfindlich ist. 'Polishing plate still to be varied. The drum-shaped carrier β itself consists of titanium, which is corrosive against the used Polishing fluid is chemically insensitive. '

.25 5Ö5: ORIGINAL INSPECTED.25 5Ö5: ORIGINAL INSPECTED

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Die Mantelfläche 1jJ des Trägers 6 ist ballig ausgebildet und dient gleichzeitig als Laufrolle, die mit der Zwischenrolle in Eingriff steht. Die aus elastischem Material bestehende Zwischenrolle 14 wird dabei durch das auf. ihrer Achse befestigte Zahnritzel 15 von dem am· Umfang des Poliertellers angebrachten Zahnkranz 16 angetrieben* Der Anpressdruck der Lauffläche 13 des Trägers 6 und der Zwischenrolle 14 ist mit Hilfe der auf die Führung 17 einwirkenden Rändelschraube 18 regelbar. Der trommeiförmige Träger β rotiert mittels dieses Antriebes in . derselben Drehrichtung wie der Polierteller 1, wie durch die Pfeile 19, 20 angedeutet, jedoch mit höherer Geschwindigkeit.· als dieser. In dem dieser Beschreibung zugrundeliegenden Aus-' fUhrungsbeispiel/ haben sich Umfangsgeschwindigkeiten von 45 m/min, für den Polierteller und 54m/min. für den Träger am besten bewährt.The lateral surface 1jJ of the carrier 6 is convex and also serves as a roller that engages with the intermediate roller. The one made of elastic material Intermediate roller 14 is thereby through the. attached to its axis Pinion 15 driven by the ring gear 16 attached to the circumference of the polishing plate * The contact pressure of the running surface 13 of the carrier 6 and the intermediate roller 14 is with the help of on the guide 17 acting knurled screw 18 adjustable. The drum-shaped carrier β rotates by means of this drive in. the same direction of rotation as the polishing plate 1, as indicated by the arrows 19, 20, but at a higher speed. than this. In the embodiment on which this description is based, circumferential speeds of 45 m / min, for the polishing plate and 54 m / min. for the wearer best proven.

Der Träger 6 ist auf dem Polierteller so angeordnet, dass er um einen kleinen 5etrag, etwa 5 nun» üb'er den Rand der faserigen Scheibe 5 hinausragt, Der Rand 24 des Trägers befindet sich dabei über der mit den Abflussöffnungen 21 versehenden Abflussrinne 22 an der Peripherie des Poliertellers.The carrier 6 is arranged on the polishing plate in such a way that it is now a small amount, about 5 over the edge of the fibrous Disc 5 protrudes, the edge 24 of the carrier is here above the drainage channel 22 provided with the drainage openings 21 on the periphery of the polishing plate.

Die untere Stirnseite des Trägers 6 dient zur Aufnahme der i.~ oesrbeitenden Plättchen 2j5 aus Halbleitermaterial. Sie wird curch den hochstehenden Rand 24 abgeschlossen und besitzt in der Mitte eine kreisförmige Ausnehmung 25, durch die bei aufThe lower end of the carrier 6 serves to receive the i. ~ 2J5 oesrbeitenden plate of semiconductor material. It is completed by the upstanding edge 24 and has a circular recess 25 in the middle through which on

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den Polierteller aufgesetztem Träger ein Hohlraum gebildet wird, der während des Poliervorganges Polierflüssigkeit aufnehmen kann. Dadurch wird erreicht, dass die ganze Stirnfläche des Trägers gleichmässig von der Ätzflüssigkeit um-" spült wird, so dass es möglich ist, die Trägerstirnseite gleichzeitig mit einer Reihe von zu polierenden Plättchen 23 zu bestücken.A cavity is formed on the support placed on the polishing plate, which can absorb polishing liquid during the polishing process can. This ensures that the entire end face of the carrier is evenly covered by the etching liquid. is rinsed so that it is possible to have the end face of the carrier simultaneously with a number of platelets to be polished 23 to be fitted.

Die Halbleiterplättchen 23 sind mit einem Wachs 26 auf der Trägerstirnseite festgeklebt und bis in die Höhe der zu polierenden Fläche in das Wachs eingebettet. Diese Massnahme dient dazu, die Kanten der Halbleiterplättchen, die von dem Ätzmittel, besonders bei höheren Konzentrationen, bevorzugt angegriffen werden (Pflasterstein-Effekt), zu schützen. Um hierbei zu verhindern, dass Wachs auf die zu polierende Halbleiterfläche .gelangt, wird ein Wachs verwendet, das erst bei höheren Temperaturen plastisch wird. Als besonders günstig für den beschriebenen Zweck hat sich Glycolphthalat erwiesen.The semiconductor wafers 23 are with a wax 26 on the Carrier face glued and embedded in the wax up to the level of the surface to be polished. This measure serves to protect the edges of the die that are preferred by the etchant, especially at higher concentrations be attacked (cobblestone effect). In order to prevent wax from getting on the to be polished Semiconductor surface. Arrived, a wax is used, which only becomes plastic at higher temperatures. As particularly cheap glycol phthalate has proven to be suitable for the purpose described.

Die Polierflüssigkeit 27 befindet sich in dem Behälter 28 und wird über die Rohrleitung 29 tropfenweise gegen die Mitte des Poliertellers zugeführt. Die Regelung der zugeführten Flüssigkeitsmenge erfolgt durch das Steuergerät JO, das über die Weile 31 das Ventil 32 beeinflusst. Das Steuergerät 30 arbeitet dabei in der Weise, dass mit fortschreitendem Poliervorgang die Menge der zugeführten Polierflüssigkeit allmählich gesteigert wird.The polishing liquid 27 is located in the container 28 and is fed dropwise via the pipe 29 towards the center of the polishing plate. The amount of liquid supplied is regulated by the control device JO, which influences the valve 32 via the shaft 31. The control device 30 works in such a way that, as the polishing process progresses, the amount of the polishing liquid supplied is gradually increased.

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Als Pblierflüssigkeit 27 findet eine wässrige NaOCl-Lösung Verwendung. Die zu wählende.Konzentration dieser Lösung ist im Hinblick auf optimale Wirkung des Poliervorganges und auf störende Nebeneffekte sehr kritisch. Auch die jeweils zu polierende Kristallebene sowie'die Menge etwa vorhandener Dotierungssubstanzen in dem Kristall üben einen Einfluss aus. Die aufgeführten Maßnahmen ermöglichen die Verwendung einer relativ hohen Konzentration. Die besten Ergebnisse wurden beim Polieren von Galliumarsenid mit einer Konzentration von etwa 0,45 %t beim Polieren von Germanium mit einer Konzentration von etwa 0,62 % erzielt.An aqueous NaOCl solution is used as the preparation liquid 27. The concentration of this solution to be selected is very critical with regard to the optimal effect of the polishing process and disruptive side effects. The crystal plane to be polished in each case as well as the amount of any doping substances present in the crystal also exert an influence. The measures listed enable the use of a relatively high concentration. The best results were obtained when polishing gallium arsenide at a concentration of about 0.45 % t when polishing germanium at a concentration of about 0.62 % .

Im folgenden wird der Ablauf eines Poliervorganges mit der beschriebenen Vorrichtung im Zusammenhang dargestellt. Die geschliffenen und geläppten Plättchen aus einkristallinem Halbleitermaterial, z.B. aus Galliumarsenid werden zunächst in der beschriebenen Weise auf die Stirnseite des trommeiförmigen Trägers aufgeklebt und vollständig in das Klebewachs eingebettet, sodann nochmals kurz geläppt und unter Einwirkung von Ultraschall mit Seife gereinigt. Danach wird der Träger auf die faserige Scheibe 5 des Poliertellers aufgesetzt und mit seinem Antrieb in Eingriff gebracht. Nach Ingangsetzen der Maschine rotiert der trommeiförmige Träger gleichsinnig mit dem Polierteller, jedoch mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als dieser. Gleichzeitig wird die Polierflüssigkeit, deren Konzentration durch Titrieren ermittelt wurde, tropfenweise der Mitte des Poliertellers zugeführt. Die PolierflüssigkeitIn the following, the sequence of a polishing process with the described device shown in context. The ground and lapped platelets made of monocrystalline Semiconductor material, e.g. made of gallium arsenide, is first glued to the end of the drum-shaped carrier in the manner described and completely inserted into the adhesive wax embedded, then lapped again briefly and cleaned with soap under the action of ultrasound. After that, the Carrier placed on the fibrous disk 5 of the polishing plate and brought into engagement with its drive. After starting the machine, the drum-shaped carrier rotates in the same direction as the polishing plate, but at a higher peripheral speed than this. At the same time, the polishing liquid, the concentration of which was determined by titration, is added drop by drop fed to the center of the polishing plate. The polishing liquid

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wird von dem faserigen Stoff der Scheibe 5 aufgesogen und in einer von feinsten Wirbeln durchsetzten Bewegung an den Oberflächen der zu polierenden Halbleiterplättchen vorbeigeführt. Dabei wird, wie bereite erwähnt, durch die sich in der Kitte der Trägerstirnseite befindliche Vertiefung vermieden, dass die Polierfiüssigkeit an den Rand des Trägers hinausgepresst wird, so dass alle auf dem Träger aufgeklebten Plättchen gleichmassig umspült werden.is absorbed by the fibrous material of the disc 5 and in a movement interspersed with the finest eddies past the surfaces of the semiconductor wafers to be polished. As already mentioned, the indentation in the putty of the support face prevents this the polishing liquid is pressed out to the edge of the carrier so that all the platelets glued to the carrier are uniform be washed around.

' Die beschriebene Vorrichtung hat ausserdem die Wirkung, dass die Polierflüssigkeit nach dem Vorbeistreichen an den Halblei terplättchen rasch wieder abfliesst. Diese Massnahme ist zur Vermeidung von Kratzern auf den polierten Oberflächen durch winzige, losgelöste Teilchen besonders wichtig. Erreicht wird dies insbesondere durch die Schrägstellung der Achsen,und durch das Hinausragen-des Trägers über den Rand des Poliertellers. Auch die bereits erwähnte, sich gegen Ende des Poliervorganges steigernde Zufuhr von Polierflüssigkeit trägt zur Vermeidung von Kratzern bei.'The device described also has the effect that the polishing fluid quickly drains off after it has passed the semiconductor wafers. This measure is to avoid scratches on the polished surfaces tiny, detached particles are particularly important. This is achieved in particular by the inclined position of the axes, and by the sticking-out of the carrier over the edge of the polishing plate. The already mentioned supply of polishing liquid, which increases towards the end of the polishing process, also helps to avoid this from scratches.

Nach einer Polierdauer von etwa 100 - 15Ο Minuten haben die Plättchen bei der erwähnten Konzentration der NaOCl-Lösung eine Rauhigkeit ihrer Oberfläche erreicht, die nicht mehr als 100 A beträgt. Die Abtragungsrate beträgt dabei etwa 25 - 55/ Die nunmehr fertigpolierten Plättchen sind vollkommen blank und können ohne zusätzliche Reinigungs- und Spülgänge von ihrer Unterlage mit Hilfe von Azeton abgelöst und ihrer Weiterverarbeitung zu Halbleiterbauelementen zugeführt werden.After a polishing time of about 100-15Ο minutes, the Platelets at the concentration of the NaOCl solution mentioned reaches a roughness of its surface that is not more than 100 A. The removal rate is around 25 - 55 / The now completely polished platelets are completely bare and can be cleaned without additional cleaning and rinsing Support can be removed with the help of acetone and fed to their further processing into semiconductor components.

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Claims (3)

J 28 633 Ib/67a Böblin bg-hn ii Böblingea, 10. 8. 1967 NEUS PATENTANSPRÜCHE 1 BIS 3J 28 633 Ib / 67a Böblin bg-hn ii Böblingea, August 10, 1967 NEW PATENT CLAIMS 1 TO 3 1. Vorrichtung sum chemischen Folie ren von Halbleitermaterial, mit Hilfe einer an »Ich bekannten Läppvorrichtung, bei welcher ein trommelformiger Träger, aufessen Unterseite da« Halbmaterial aufgeklebt let, auf oinem Polierteller gleich-•innig mit diesem, aber mit höherer Umfanggeschwindigkeit rotiert* dadurch gekennzeichnet» daä die Ebenen des Polierteller· und de· trommelfönnigen Träger· gegenüber einer horizontalen Ebene la gleicher Richtung um etwa 3 geneigt •ind, daß der trommeiförmig· Träger aber der tiefsten Stelle de« PoiierteUer· angeordnet ist, und daß eine Alkalimetallhypoehlorit-Lösung der Mitte de· Polierteller· zugeführt wird.1. device sum chemical foil ren of semiconductor material, with the help of a lapping device known to "I, in which a drum-shaped carrier, on the underside there" Semi-material glued on, on a polishing plate at the same • level as this, but at a higher peripheral speed rotates * characterized by »that the planes of the polishing plate · and the · drum-shaped carrier · are opposite one another horizontal plane la inclined by about 3 in the same direction, so that the drum-shaped carrier is arranged at the lowest point of the polishing plate and that an alkali metal hypochlorite solution is fed to the center of the polishing plate. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der trommeiförmige Träger (6) in der Mitte «einer unteren Stirnseite eine kreisförmige Vertiefung (25) aufweist,2. Device according to claim 1, characterized in that the drum-shaped carrier (6) has a circular recess (25) in the middle of a lower end face, 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder ?·. dadurch gekennzeichnet) daß ein Steuergerät (30) vorgesehen ist, durch welehe· die als Rüerflüssigkeit dienende Aikalimetallhvpochlorlt-3. Device according to claims 1 or? ·. characterized) that a control unit (30) is provided through which the alkali metal hvpochlorlt- Lösung tropfenweise und mit fortschreitendem PoliervorgangSolution drop by drop and as the polishing process progresses 909843/1538909843/1538 in steigender Menge zueeführ^rlrd.in increasing quantities. SAD ORIGINALSAD ORIGINAL LeerseiteBlank page
DE19651521794 1965-07-23 1965-07-23 Apparatus for chemical polishing of semiconductor wafers Pending DE1521794A1 (en)

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