DE10004578C1

DE10004578C1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit polierter Kante

Info

Publication number: DE10004578C1
Application number: DE10004578A
Authority: DE
Inventors: Guido Wenski; Thomas Altmann; Gerhard Heier; Wolfgang Winkler
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2020-02-04
Also published as: US20010014570A1; JP2001244221A; KR20010078289A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird. Das Verfahren umfaßt folgende zeitliche Reihenfolge von Schritten: DOLLAR A (a) Polieren der Kante der Halbleiterscheibe mit einem Poliertuch unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels; DOLLAR A (b) gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern, die beide mit einem Poliertuch bedeckt sind, wobei beide Poliertücher im wesentlichen aus einem porösen homogenen, faserfreien Polymerschaum bestehen und das Poliertuch des unteren Poliertellers eine glatte Oberfläche und das Poliertuch des oberen Poliertellers eine durch Kanäle unterbrochene Oberfläche aufweist; unmittelbar danach: DOLLAR A (c) vollständes Benetzen der Vorderseite und der Rückseite und der Kante der Halbleiterscheibe mit dem Flüssigkeitsfilm; und DOLLAR A (d) Reinigen und Trocknen der Halbleiterscheibe. DOLLAR A Gegenstand der Erfindung ist auch eine beidseitig polierte Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante und einen maximalen lokalen Ebenheitswert SFQR¶max¶ von gleich oder kleiner 0,13 mum, bezogen auf Teilbereiche eines Flächenrasters auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe, die nach diesem ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer doppelseitenpolierten Halblei terscheibe mit polierter Kante in hohen Ausbeuten und eine derartige Halbleiterscheibe. Doppelseitenpolierte Halbleiterscheiben mit polierter Kante eignen sich für die Verwen dung in der Halbleiterindustrie, insbesondere zur Fabrikation von elektronischen Bauele menten mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm.

Ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben mit polierten Kanten ist beispiels weise in der WO-99/09588 A1 und der US 5 747 364 beschrieben. Die Kantenpolitur erfolgt vor der Politur der Vorder- bzw. Rückseite der Halbleiterscheibe. Die EP-863 540 A1 betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer polierten Halbleiterscheibe gleich nach Abschluß einer Politur zum Schutz der Halbleiterscheibe gegen einen unerwünschten Angriff von Poliermittel.

Eine Halbleiterscheibe, die insbesondere zur Fabrikation von elektronischen Bauele menten mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm geeignet sein soll, muß eine hohe lokale Ebenheit in allen Teilbereichen, ausgedrückt beispielsweise als SFQR_max gleich oder kleiner als 0,13 µm, besitzen, die der Arbeitsweise moderner Stepper Rechnung trägt. Derartige hohe Ebenheiten lassen sich mittels der sogenannten Doppelseitenpo litur als Abtrags-Polierschritt erreichen. Eine zur Doppelseitenpolitur von Halbleiter scheiben geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 19 14 082 B2, der US 3,691,694 und der EP 8 360 B1 beschrieben. Gemäß einer in der EP 208 315 B1 be anspruchten Ausführungsform der Doppelseitenpolitur werden Halbleiterscheiben in Läuferscheiben ("carrier") aus Metall, die über geeignet dimensionierte, mit Kunststoff ausgekleidete Aussparungen verfügen, zwischen zwei rotierenden, jeweils mit einem Poliertuch belegten Poliertellern in Gegenwart eines Poliermittels auf einer durch die Maschinen- und Prozeßparameter vorbestimmten Bahn bewegt und dadurch poliert. Die Herstellung einer Halbleiterscheibe mit lokalen Ebenheiten, die für die 0,13-µm- Bauelementetechnologie geeignet sind, ist Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE 199 05 737 A1, in der ein verbessertes Doppelsei ten-Polierverfahren durch Einhaltung eng begrenzter Dickenrelationen zwischen Läu ferscheibendicke und Dicke der Halbleiterscheibe nach dem Polierprozeß offenbart wird.

Poliertücher zur mechanischen Unterstützung der vorwiegend che mischen Politur von Halbleiterscheiben ("chemo-mechanical pol ishing", CMP) sind in einer Vielzahl von Variationen bekannt und am Markt erhältlich. Dabei ist in der Regel eine poröse, der zu polierenden Halbleiterscheibe zugewandte Seite mit einer tragenden Unterkonstruktion fest verbunden. Die aktiv in den Polierprozeß eingreifende Schicht kann aus einem homogenen Po lymerschaum, beispielsweise einem Polyurethanschaum, bestehen; ein derartiges Tuch ist beispielsweise in der US 4,841,680 beschrieben und wird in der englischen Fachsprache als "foam type" bezeichnet. Eine weitere Variante ist ein aus Polymer schaum, beispielsweise Polyurethanschaum, bestehendes Polier tuch, welches mit Polymerfasern, beispielsweise mit Polyester fasern, verstärkt ist ("velour type"); derartige, beispielsweise in der US 4,728,552 und der US 4,927,432 beschriebene Polier tücher werden durch Tränken eines aus den Fasern bestehenden Filzes mit einer Polymerlösung und Vernetzung hergestellt. Dies führt zu einer vollständigen Ausfüllung und Bedeckung des Fil zes durch eine poröse, weiche und elastische Polymerschicht. Ein Beispiel für ein derartiges Poliertuch ist ein Polyester filz, der mit Polyurethan aufgefüllt und bedeckt ist.

In der EP 8 360 B1 ist beschrieben, daß beide Typen von Polier tüchern bei der Doppelseitenpolitur eingesetzt werden können. Der Einsatz von homogenen Polyurethantüchern zur Doppelseiten politur von gesägten, nicht kantenpolierten Halbleiterscheiben ist aus der EP 754 785 A1 bekannt; die erzielten Geometriewerte erlauben nicht den Einsatz derartiger Scheiben für Halbleiter bauelemente der Technologiegenerationen 0,13 µm und kleiner. Der wesentlich stärker verbreitete Einsatz von Polyesterfaser- verstärkten Polyurethantüchern in der Doppelseitenpolitur ist beispielsweise in den Anmeldungen DE 39 26 673 A1, EP 208 315 B1, EP 711 854 B1, US 5,821,167 und US 5,827,395, der nicht vorveröffentlichten DE 199 05 737 A1 sowie den deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen DE 199 38 340.5, DE 199 56 250.4 und DE 199 58 077.4 be schrieben. Nach dem Stand der Technik ist es möglich und bei spielsweise in der EP 8 360 B1 und den deutschen Patentanmel dungen mit den Aktenzeichen DE 199 58 077.4 und DE 199 62 564.6 beschrieben, eines der beiden oder beide Poliertücher durch das Einbringen beispielsweise von Löchern oder Kanälen zu texturie ren, um die Reibungs- und/oder Adhäsionskräfte während der Doppelseitenpolitur einzustellen. Ein wesentliches Manko des Einsatzes Polyesterfaser-verstärkter Polyurethantücher in der Doppelseitenpolitur ist die durch den mechanischen Angriff der Läuferscheiben erzeugte schnelle Abnutzung der obersten Poly urethanschicht, die zu einer Exposition der unteren Tuchschi chten und als Folge davon zu verkratzten Scheibenoberflächen und -kanten führt, was eine niedrige Tuchstandzeit und damit hohe Prozeßkosten zur Folge hat. Verbesserte Poliertücher bei spielsweise durch Einbau polymerer Mikroelemente, wie sie in der US 5,900,164 beschrieben sind, widerstehen dem Angriff der Läuferscheiben ebenfalls nur bedingt und lassen sich nur durch aufwendige, kostenintensive Herstellverfahren erzeugen.

Insbesondere zur Vermeidung des Anhaftens von Partikeln, die bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen zum Ausfall ganzer Bauelemente oder Bauelementegruppen führen können, müs sen Halbleiterscheiben zur Verwendung für Bauelemente der Technologiegeneration 0,13 µm und darunter polierte Kanten auf weisen. Die Herstellung doppelseitenpolierter Halbleiterschei ben mit polierten Kanten ist ebenfalls bekannt. In der EP 776 030 A2 und der EP 940 219 A2 ist ein Doppelseiten-Polierver fahren unter gleichzeitiger Politur der Scheibenkante bean sprucht. Dem Fachmann ist jedoch bekannt, daß eine derartige Vorgehensweise mit Kompromissen bei Durchsatz und Ausbeute einhergeht. In der US 5,882,539 und der US 5,899,743 wird die Durchführung der Kantenpolitur nach der Doppelseitenpolitur vorgeschlagen. Auch hierbei führen mechanische und chemische Beeinträchtigungen der doppelseitenpolierten Scheibenoberflä chen während der Kantenpolitur zu massiven Ausbeuteverlusten, die ein Verwerfen derartig qualitativ beeinträchtigter Scheiben oder eine kostenintensive Nacharbeit beispielsweise gemäß der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 56 250.4 notwendig machen.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von doppelseitenpo lierten Halbleiterscheiben mit polierten Kanten in hohen Ausbeuten bereitzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit ei ner Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante, bei dem die Halbleiter scheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird, das gekennzeichnet ist durch folgen de zeitliche Reihenfolge von Schritten:

a) Polieren der Kante der Halbleiterscheibe mit einem Poliertuch unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels;
b) gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern, die beide mit einem Poliertuch bedeckt sind, wobei beide Poliertücher im wesentlichen aus einem porösen homogenen, faserfreien Poly merschaum bestehen und das Poliertuch des unteren Poliertellers eine glatte Oberflä che und das Poliertuch des oberen Poliertellers eine durch Kanäle unterbrochene Ober fläche ausweist; unmittelbar danach:
c) vollständiges Benetzen der Vorderseite und der Rückseite und der Kante der Halb leiterscheibe mit einem Flüssigkeitsfilm, der mindestens einen filmbildenden Wirkstoff enthält und die Halbleiterscheibe vor fortgesetztem Ätzangriff schützt; und
d) Entfernen des Flüssigkeitsfilms durch Reinigen der Halbleiterscheibe und Trocknen der Halbleiterscheibe.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine beidseitig polierte Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante und einem maximalen lokalen Ebenheitswert SFQR_max von gleich oder kleiner 0,13 µm, bezogen auf Teilbereiche ei nes Flächenrasters auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe, die nach diesem Verfah ren hergestellt wurde.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß zur Herstellung der erfindungsge mäßen Halbleiterscheibe der Kantenpolierschritt a) vor dem Doppelseiten-Polierschritt b) durchgeführt wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß bei der Doppelseiten-Politur gemäß Schritt b) Poliertücher aus einem porösen homogenen, faserfreien Polymerschaum einge setzt werden und das über einen unteren Polierteller gespannte Poliertuch eine glatte Oberfläche und das über einen oberen Polierteller gespannte Poliertuch eine durch Kanäle unterbro chene Oberfläche besitzt. Ein drittes, wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß die Halbleiterscheibe gemäß Schritt c) mit einem Flüssigkeitsfilm vollständig benetzt und vor fortgesetztem Ätzangriff geschützt wird. Die Tatsa che, daß nur bei Beachtung aller drei Merkmale die Bereitstel lung von doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben mit polierten Kanten in deutlich erhöhter Ausbeute und damit zu verringerten Herstellkosten gelingt, war überraschend und nicht vorherseh bar.

Ausgangsprodukt des Verfahrens ist eine Halbleiterscheibe, die auf bekannte Weise von einem Kristall abgetrennt wurde, bei spielsweise von einem abgelängten und rundgeschliffenen Einkri stall aus Silicium, und kantenverrundet wurde und deren Vorder- und/oder Rückseite gegebenenfalls mittels Schleif-, Läpp- und/oder Ätzverfahren planarisiert wurde.

Endprodukt des Verfahrens ist eine doppelseitenpolierte Halb leiterscheibe mit polierter Kante, die den Anforderungen als Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente-Prozesse mit Linien breiten gleich oder kleiner 0,13 µm genügt und aufgrund einer hohen Ausbeute den nach dem Stand der Technik hergestellten doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben mit polierter Kante bezüglich ihrer Herstellkosten überlegen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell zur Herstellung von scheibenförmigen Körpern eingesetzt werden, die aus einem Material bestehen, welches mit dem eingesetzten chemomechani schen Kanten- und Doppelseiten-Polierverfahren bearbeitet wer den kann. Derartige Materialien sind zum Beispiel Silicium, Silicium/Germanium und sogenannte III-V-Halbleiter, wie Gallium arsenid. Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung einkristalliner Siliciumscheiben mit Durchmessern von insbeson dere 200 mm, 300 mm, 400 mm und 450 mm und Dicken von wenigen 100 µm bis einigen cm, bevorzugt von 400 µm bis 1200 µm. Die Halbleiterscheiben können entweder direkt als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt wer den oder nach Durchführung eines Endpolierschrittes nach dem Stand der Technik und/oder nach Aufbringen von Schichten wie Rückseitenversiegelungen oder einer epitaktischen Beschichtung der Scheibenvorderseite beispielsweise mit Silicium und/oder nach Konditionierung durch eine Wärmebehandlung, beispielsweise unter Wasserstoff- oder Argonatmosphäre, ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden. Neben der Herstellung von Scheiben aus einem homogenen Material kann die Erfindung auch zur Herstellung von mehrschichtig aufgebauten Halbleitersubstraten wie SOI-Scheiben (silicon-on-insulator) eingesetzt werden.

Die weitere Beschreibung des Verfahrens erfolgt am Beispiel der Herstellung einer Siliciumscheibe.

Eine beispielsweise durch ein Innenloch- oder Drahtsägeverfah ren gesägte Siliciumscheibe wird zur Verrundung der zunächst scharf begrenzten und daher mechanisch sehr empfindlichen Scheibenkanten mit Hilfe einer geeignet profilierter Schleif scheibe aus Metall- oder Kunstharz-gebundenen Diamanten bear beitet. Dabei kann die Kante in einer Stufe verrundet werden. Bei einer zweistufigen, aus Durchsatzgründen bevorzugten Kan tenverrundung kommt zunächst eine Schleifscheibe mit Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrößenbereich 30-50 µm) bis 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm) und anschließend eine Schleif scheibe mit Diamanten der Körnung 1000 Mesh (Korngrößenbereich 8-15 µm) bis 2000 Mesh (Korngrößenbereich 4-6 µm) zum Einsatz.

Zwecks Geometrieverbesserung und teilweisem Abtrag der zerstör ten Kristallschichten ist an dieser Stelle ein Planarisierungs schritt bevorzugt. So ist es möglich, die Halbleiterscheibe einem mechanischen Abtragsschritt wie Läppen oder Schleifen, gefolgt von einem naßchemischen oder Plasma-Ätzverfahren, zu unterziehen, um den Materialabtrag im Doppelseiten-Polier schritt b) zu reduzieren. Besonders bevorzugt ist sequentiel les Oberflächenschleifen der Scheibenvorder- und -rückseite mit einer Schleifscheibe, die aus Metall- oder Kunstharz-gebundenen Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrößenbereich 30-50 µm) bis 1000 Mesh (Korngrößenbereich 8-15 µm) besteht, in Verbindung mit einem sauren Ätzschritt in einer Mischung aus konzentrier ter, wäßriger Salpetersäure und konzentrierter, wäßriger Fluß säure. Ein besonders bevorzugtes Ausgangsmaterial ist eine Halbleiterscheibe aus Silicium mit einem Durchmesser von gleich oder größer 200 mm, hergestellt durch Drahtsägen eines Silici um-Einkristalls gefolgt von Kantenverrunden, sequentiellem Oberflächenschleifen beider Scheibenseiten unter Abtrag von 10 µm bis 100 µm Silicium pro Seite und naßchemischem Ätzen in ei ner sauren Ätzmischung unter Abtrag von 5 bis 50 µm Silicium pro Scheibenseite.

Im folgenden werden die Schritte a) bis d) des erfindungsge mäßen Verfahrens zur Überführung des Ausgangsmaterials in eine doppelseitenpolierte Siliciumscheibe mit polierter Kante in ho hen Ausbeuten, die den Anforderungen an Halbleiterscheiben als Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente-Prozesse mit Linien breiten gleich oder kleiner 0,13 µm genügt, näher beschrieben.

Kantenpolierschritt a)

Zur Durchführung des Kantenpolierschrittes a) stehen handels übliche Kantenpolierautomaten zur Verfügung, deren Konstruktion sich am Durchmesser der zu polierenden Scheiben orientiert. Bevorzugt wird mit einem handelsüblichen Polyurethan-Poliertuch einer Härte von 30 bis 70 (Shore A) poliert, das verstärkende Polyesterfasern enthalten kann; geeignete Poliertücher werden ebenfalls kommerziell vertrieben. Dabei kann so vorgegangen werden, daß nacheinander durch Rotation der Siliciumscheibe mit einem schräg angestellten, mit Poliertuch beklebten Poliertel ler zunächst die eine, beispielsweise die untere, und anschlie ßend die andere, beispielsweise die obere Flanke der Scheiben kante poliert wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US 5,866,477 beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, die gesamte verrundete Kante in einem Schritt zu polieren, wie es beispielsweise in der EP 687 524 B1 vorgeschlagen wird.

Der Kantenpolierprozeß erfolgt unter kontinuierlicher Zuführung eines Poliermittels mit einem pH-Wert zwischen 9 und 12; als Poliermittel eignen sich wäßrige Suspensionen oder Kolloide einer Vielzahl von abrasiv wirkenden, anorganischen Stoffen, beispielsweise Siliciumdioxid, in Gegenwart von alkalischen Substanzen und gegebenenfalls weiteren Zuschlagstoffen. Ein für Schritt a) der Erfindung besonders bevorzugtes, alkalisches Po liermittel besitzt einen pH-Wert von 10 bis 11,5 und besteht aus 1 bis 5 Gew.-% SiO₂ in Wasser. Die Polierzeit zur Erzeugung einer rundum defektfrei polierten Kante richtet sich nach dem Scheibendurchmesser und liegt beispielsweise für 300-mm-Silici umscheiben zwischen 0,5 und 5 min; dabei werden bevorzugt 0,5 bis 15 µm und besonders bevorzugt 2 bis 10 µm Silicium, bezogen auf die Oberfläche einer Kante, abgetragen.

Doppelseiten-Polierschritt b)

Zur Durchführung des Doppelseiten-Polierschrittes b) kann eine handelsübliche Doppelseiten-Poliermaschine geeigneter Größe verwendet werden; aus Kostengründen ist es sinnvoll, eine Viel zahl von Siliciumscheiben gleichzeitig zu polieren. Die Polier maschine besteht im wesentlichen aus einem frei horizontal drehbaren unteren Polierteller und einem frei horizontal dreh baren oberen Polierteller, die beide mit jeweils einem Polier tuch bedeckt sind, und erlaubt unter kontinuierlicher Zuführung eines Poliermittels, das bevorzugt analog dem für Schritt a) verwendeten Poliermittel zusammengesetzt ist, das beidseitig abtragende Polieren von Halbleiterscheiben, in diesem Falle von Siliciumscheiben.

Die Siliciumscheiben werden dabei durch angetriebene Läufer scheiben, die über ausreichend dimensionierte Aussparungen zur Aufnahme der Siliciumscheiben verfügen, während des Polierens auf einer durch Maschinen- und Prozeßparameter bestimmten geo metrischen Bahn gehalten. Läuferscheiben aus Stahl oder aus faserverstärktem Kunststoff sind bevorzugt; Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl sind aufgrund ihrer hohen Maßhaltigkeit und chemischen Resistenz besonders bevorzugt. Um während des Polierens eine Beschädigung der polierten Scheibenkante durch die Innenkante der Aussparung in der Läuferscheibe zu verhin dern, ist es sinnvoll und daher bevorzugt, die Innenseite der Aussparungen mit einer Kunststoffbeschichtung von gleicher Dicke wie die Läuferscheibe beispielsweise durch ein Extrusi onsverfahren auszukleiden, wie in der EP 208 315 B1 vorgeschla gen wird. Geeignete Kunststoffe sind dabei beispielsweise Poly amid, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetra fluorethylen oder Polyvinylidendifluorid, die alle gleicherma ßen bevorzugt sind. Ebenfalls bevorzugt im Hinblick auf einen Erhalt der Kantenqualität ist, die Kunststoffbeschichtung aller Aussparungen vor jedem Doppelseiten-Poliervorgang auf Beschädi gungen zu prüfen und sie nach einem festgelegten Nutzungsinter vall, beispielsweise einer Einsatzdauer zwischen 100 und 200 Polierfahrten, auszutauschen.

Im Rahmen der Erfindung wird der Doppelseiten-Polierschritt b) mit einem Poliertuch aus homogenem, porösem Polymerschaum einer Härte von 60 bis 90 (Shore A) durchgeführt; diese der zu polie renden Scheibe zugewandte Seite ist gegebenenfalls mit einer mechanisch stabileren Trägerschicht verbunden, die nicht in den Polierprozeß eingreift und nicht Teil der Erfindung ist. Bevor zugt zur Erzeugung des Siliciumabtrags in Schritt b) ist ein Polymerschaum, der zur Klasse der Elastomeren gehört, oder eine Mischung derartiger Polymerschäume. Beispiele sind Polyurethan, Polyamid, Polyether, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid und Po lycarbonat in unterschiedlichen Kettenlängen und Vernetzungs graden. Besonders bevorzugt ist ein Polymerschaum im wesentli chen aus Polyurethan. Im Rahmen der Arbeiten zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wurde gefunden, daß nur derartige homoge ne Polymerschäume zur Bereitstellung defektfreier Scheibenober flächen und -kanten geeignet sind; dagegen hat sich beim Ein satz beispielsweise von Polyesterfasern-verstärkten Poliertü chern unter den bei der Doppelseitenpolitur herrschenden Bedin gungen bereits nach wenigen Polierfahrten deren oberste Poly merschaumschicht abgenutzt, was eine Aufrauhung der Scheiben kanten zur Folge hat und zum Verlust der betroffenen Scheiben und zur Notwendigkeit eines Auswechselns derartiger Tücher nach nur weniger Polierfahrten, beispielsweise 10 bis 20 Polierfahr ten, führt. Im Gegensatz dazu erreichen Poliertücher aus Poly merschaum eine Lebensdauer von 100 bis 200 Doppelseiten-Polier fahrten und in Ausnahmefällen sogar noch höhere Fahrtenzahlen. Poliertücher aus Polymerschaum im bevorzugten Härtebereich wer den inzwischen ebenfalls kommerziell vertrieben; bei modernen Doppelseiten-Poliermaschinen mit großem Durchmesser, beispiels weise von 2 m, kann es erforderlich sein, die Belegung des un teren und des oberen Poliertellers aus mehreren Teilstücken, beispielsweise zwei oder vier Teilstücken, wie es in der deut schen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 62 564.6 be schrieben ist, zusammenzusetzen.

Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung hat es sich als notwendig erwiesen, das am oberen Polierteller haftende Poliertuch mit einem Netzwerk an Kanälen zu durchsetzen und das am unteren Polierteller haftende Poliertuch ohne eine solche Texturierung mit einer glatten Oberfläche zu belassen. Durch das heutzutage übliche rotierende Abheben des oberen Poliertellers nach Been digung der Doppelseitenpolitur ist eine derartige ursprünglich zur Vermeidung der Anhaftung von Siliciumscheiben am oberen Polierteller eingeführte Maßnahme zwar verzichtbar; jedoch ist die durch diese Texturierung verbesserte Verteilung des einge setzten Poliermittels notwendig für den Qualitätserhalt der po lierten Scheibenkanten. Die Kanäle lassen sich beispielsweise durch einen materialentfernenden Fräsvorgang auf das Poliertuch aufbringen. Bevorzugt besitzt das obere Poliertuch eine regel mäßige schachbrettartige Anordnung von Kanälen mit einer Seg mentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanal breite und -tiefe von 0,5 bis 2 mm. Mit dieser Anordnung wird unter einem Polierdruck bevorzugt von 0,1 bis 0,3 bar poliert. Die Silicium-Abtragsrate liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 1,5 µm/min und besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,9 µm/min. Der Gesamt-Siliciumabtrag in Schritt b) liegt bevorzugt zwischen 2 und 100 µm und besonders bevorzugt zwischen 20 und 50 µm.

Die Läuferscheiben für den Doppelseiten-Polierschritt b) be sitzen eine Dicke bevorzugt von 400 bis 1200 µm. Um nach schritt b) Siliciumscheiben mit einer hohen lokalen Ebenheit vorliegen zu haben, insbesondere bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Poliertuchs aus einem homogenen, porösen Po lymerschaum, ist ein Doppelseiten-Polierverfahren gemäß der nicht vorveröffentlichten DE 199 05 737 besonders bevorzugt, bei welchem sich die gewählte Dicke der Läuferscheiben nach der angestrebten Enddicke der Silicium scheiben nach Schritt b) richtet und um 2 bis 20 µm geringer bemessen ist, als die Enddicke der Siliciumscheiben.

Stoppschritt mit Filmbildung c)

Nach Beendigung des Doppelseiten-Polierschrittes b) muß die chemisch sehr reaktive, hydrophobe Scheibenoberfläche passiviert werden. Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung gelingt dies durch Zuführung einer oder mehrerer Flüssigkeiten mit der Folge einer vollständigen Benetzung der polierten Vorderseite, der polier ten Rückseite und der polierten Kante der Siliciumscheiben mit einem Flüssigkeitsfilm, so daß die Flüssigkeit als Stoppmittel wirkt. Wird im Rahmen des Stoppschrittes auf eine Filmbildung verzichtet, so tritt zwangsläufig eine starke Aufrauhung der polierten Kanten auf, auch wenn alle zuvor beschriebenen Maß nahmen ausgeführt werden. Flüssigkeiten mit Reinstwasser als Hauptbestandteil sind für den Stoppschritt mit Filmbildung c) aus rein praktischen Erwägungen bevorzugt. Ein filmbildender Stoff ist in der zugeführten Flüssigkeit enthalten, oder meh rere filmbildende Stoffe sind in einer oder mehreren unter schiedlich zusammengesetzten Flüssigkeiten enthalten, wobei sich die eingesetzte Konzentration nach der Natur des filmbil denden Stoffes richtet und zwischen 10^-4 und 50 Vol-% liegt. Bevorzugt ist im allgemeinen ein Konzentrationsbereich zwischen 0,1 und 10 Vol-%. An den Flüssigkeitsfilm werden im wesentli chen zwei Anforderungen gestellt: (1.) Er muß die Oberfläche und die Kante der Siliciumscheibe nach Beendigung von Schritt b) vor einem fortgesetzten Ätzangriff des Poliermittels schützen. (2.) Er muß durch eine Reinigung in Schritt d) vollständig zu entfernen sein.

Die Zuführung der Flüssigkeit oder mehrerer Flüssigkeiten er setzt die Zuführung des weiter oben beschriebenen Poliermit tels. Die Poliermaschine bleibt dabei geschlossen, so daß ein gleichzeitiges Behandeln von Vorderseite, Rückseite und Kante der Siliciumscheibe zwischen den sich drehenden Poliertellern mit dem Stoppmittel stattfindet. Eine zwischenzeitliche Expo sition der reaktiven Scheibenoberflächen gegenüber Luftsauer stoff unterbleibt. Zur Reduktion von Friktionskräften ist be vorzugt, bei Zuführen des Stoppmittels den Polierdruck auf 0,02 bis 0,10 bar zu reduzieren.

Die chemische Zusammensetzung des filmbildenden Stoffes oder der filmbildenden Stoffe kann prinzipiell frei gewählt werden, wenn die beiden geschilderten Kriterien erfüllt sind und wenn ein Einsatz innerhalb der bezüglich Arbeitssicherheit gültigen Vorschriften und Normen ohne größeren Aufwand möglich ist. Be vorzugt werden Verbindungen eingesetzt, die sich mit der Flüs sigkeit, bevorzugt Reinstwasser, leicht mischen lassen, gegebe nenfalls unter Zugabe eines Phasenvermittlers, wobei die Visko sität der Flüssigkeit nicht gravierend erhöht wird. Besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist der Einsatz eines Stoffes oder mehrerer Stoffe aus einer Gruppe von Verbindungen, die in für die Herstellung von Halbleiterscheiben ausreichender Rein heit erhältlich sind und mehrwertige Alkohole, Polyalkohole und Tenside umfaßt. Unter einem Tensid wird in diesem Zusammenhang ein oberflächenaktiver anorganischer oder organischer Stoff verstanden; die in der Fachliteratur verbreitete englischspra chige Bezeichnung lautet "surfactant" oder "wetting agent".

Beispiele für geeignete mehrwertige Alkohole sind Ethylenglykol (Ethandiol-1,2), Propylenglykole (Propandiol-1,2 und -1,3), Bu tylenglykole (Butandiol-1,3 und -1,4) und Glycerin (Propantri ol-1,2,3). Die Verwendung dieser Substanzen als Stoppmittel für die Doppelseitenpolitur ist in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 38 340.5 beschrieben.

Ein Beispiel für einen Polyalkohol ist Polyvinylalkohol, der beispielsweise von Fa. Wacker Chemie unter dem Handelsnamen Vinnapas angeboten wird. Ein weiteres Beispiel für einen Poly alkohol ist ein Vertreter aus der Gruppe der Polyetherpolyole, die beispielsweise von Fa. Union Carbide unter dem Handelsnamen Polyox angeboten werden. Die Verwendung von Polyetherpolyolen als Stoppmittel für die Halbleiterscheibenpolitur ist in der EP 684 634 A2 beschrieben.

Ein Beispiel für ein Tensid ist eine Zubereitung auf der Basis von Alkylbenzolsulfonsäure und Aminethoxylat, das von Fa. ICB unter dem Handelsnamen Silapur angeboten wird.

Das Stoppmittel kann außerdem kurzkettige, einwertige Alkohole, wie i-Propanol und n-Butanol, in Konzentrationen von 0,01 bis 2 Vol-% enthalten. Die Zugabe stark saurer oder stark alkalischer Komponenten ist nicht wünschenswert, da sich im ersteren Fall durch unkontrollierte pH-Wert-Änderungen SiO₂-Partikel bilden können, die zu verkratzten Scheibenoberflächen und -kanten füh ren, während im letzteren Fall Ätzflecken auf Scheibenoberflä che und -kante die Folge sein können.

Eine alternative, ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungs form des Stoppschrittes mit Filmbildung c) ist die folgende: Zunächst wird die Zuführung des in Schritt b) verwendeten Po liermittels durch die Zuführung eines Poliermittels, das einen pH-Wert zwischen 9 und 11 aufweist und im wesentlichen aus einer wäßrigen Mischung von 0,5 bis 4 Gew.-% SiO₂ und 10-4 bis 50 Vol-%, insbesondere 0,1 bis 10 Vol-%, eines oder mehrerer Stoffe aus der Liste der Verbindungsklassen mehrwertige Alko hole, Polyalkohole und Tenside enthält, ersetzt, wobei weitere Zusatzstoffe in geringen Anteilen in der Mischung vorhanden sein können. Derartige Gemische sind bekannt und werden im allgemeinen als Poliermittel für die Oberflächenpolitur von Siliciumscheiben und strukturierten Scheiben im Rahmen der Bauelementefertigung eingesetzt, wobei sehr geringe Abtragsra ten gewünscht sind. Die Verwendung eines Poliermittels mit Po lyvinylalkoholanteilen ist in der DE 22 47 067 B2 beschrieben. Ein Poliermittel, das einen polymeren Zusatzstoff und ein Ten sid als Filmbildner enthält, ist beispielsweise aus der US 5,861,055 bekannt. Im Rahmen der Erfindung eignet sich bei spielsweise ein käufliches Poliermittel mit dem Handelsnamen Glanzox 3900, das von Fa. Fujimi angeboten wird, nach Herstel lerangaben kolloidales SiO₂, Ammoniak und ein nicht näher spe zifiziertes Tensid enthält und beispielsweise in einer bevor zugten Ausführungsform der EP 684 634 A2 eingesetzt wird. Wäh rend der Zuführung dieses Gemisches wird der Polierdruck unter Aufrechterhaltung der Rotation auf 0,05 bis 0,15 bar abgesenkt und diese Prozeßführung für einen Zeitraum zwischen 1 und 10 min beibehalten, wodurch sich ein Flüssigkeitsfilm aus mehrwer tigem Alkohol und/oder Polyalkohol und/oder Tensid auf Oberflä che und Kante der Siliciumscheiben ausbildet. Anschließend wird zwecks Freispülung der Siliciumscheiben von Poliermittel und gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Oberflächen- und Kanten films unter Fortsetzung der Rotation und einer weiteren Druck reduktion auf 0,02 bis 0,10 bar für 1 bis 10 min Reinstwasser zugeführt.

Nach Beendigung des Stoppschrittes mit Filmbildung c) wird der obere Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine rotierend abgehoben und ausgeschwenkt. Die Entnahme der Siliciumscheiben und Überführung in ein vorzugsweise wäßriges Bad kann manuell mit behandschuhten Fingern oder mittels eines manuell geführten Vakuumsaugers oder einer automatischen Entladevorrichtung er folgen. Im Rahmen der Erfindung bevorzugt ist eine schonende Scheibenentnahme mittels eines Vakuumsaugers, wie sie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 58 077.4 beansprucht ist, da diese Vorgehensweise das Entladen einer Doppelseiten-Poliermaschine mit beispielsweise 30 200-mm-Schei ben oder 15 300-mm-Scheiben innerhalb einer Zeitdauer von 2 Minuten ermöglicht und gleichzeitig mit vertretbaren Herstell kosten und Scheibenausbeuten einhergeht. Die so angesaugten Siliciumscheiben werden in eine in einem wäßrigen Bad befindli che Aufnahmevorrichtung oder einen für den Durchmesser der auf zunehmenden Scheiben konstruierten Naßeinhorder überführt. Das eingesetzte wäßrige Bad oder der Naßeinhorder können mit Reinstwasser gefüllt sein oder mit Reinstwasser, das mit gerin gen Zusätzen an Säuren und/oder oxidierenden Substanzen und/oder Tensiden versehen wurde, um die Konservierung der Schei benoberflächen noch zu optimieren.

Reinigungs-/Trocknungsschritt d)

Nach Schritt c) werden die Siliciumscheiben einer Reinigung und Trocknung nach dem Stand der Technik unterzogen. Die Reini gung kann entweder als Batchverfahren unter gleichzeitiger Rei nigung einer Vielzahl von Scheiben in Bädern oder mit Sprühver fahren oder auch als Einzelscheibenprozeß ausgeführt werden. Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt eine Badreinigung unter gleichzeitiger Reinigung aller Scheiben aus einem Poliervor gang, beispielsweise in der Sequenz wäßrige Flußsäure (HF) - Reinstwasser - TMAH/ H₂O₂ - Reinstwasser, wobei eine Megaschall unterstützung im TMAH/H₂O₂-Bad zwecks verbesserter Partikelent fernung von Vorteil ist. Zur fleckenfreien Trocknung sind am Markt Geräte erhältlich, die beispielsweise nach dem Schleuder trocknungs-, Heißwasser-, Marangoni- oder HF/Ozon-Prinzip ar beiten und alle gleichermaßen bevorzugt sind. Die so erhaltenen doppelseiten- und kantenpolierten Scheiben sind trocken und hy drophil und führen keine Rückstände des im Schritt c) aufge brachten Flüssigkeitsfilms mehr mit sich.

Zweckmäßigerweise schließt sich nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren mit der Schrittfolge a) b)

c)

d) eine Bewer tung der Siliciumscheiben gemäß vorgegebener Qualitätskriterien an, die in der betrieblichen Praxis sinnvoll und notwendig, je doch nicht Teil der Erfindung ist. So ist es möglich, eine Geo metriemessung durchzuführen. Messungen auf einem handelsübli chen, beispielsweise kapazitiv oder optisch arbeitenden Geome triemeßgerät zeigen für Bauelementeflächen von 25 mm × 25 mm lokale Geometriewerte SFQR_max von gleich oder kleiner als 0,13 µm an, was eine Voraussetzung zur Verwendung dieser Scheiben zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit Linienbreiten von gleich oder kleiner 0,13 µm ist.

Üblich und im Hinblick auf eine Aussortierung fehlerhafter Scheiben sinnvoll ist an dieser Stelle eine visuelle Beurteilung von Vorderseite, Rückseite und Kante aller erfindungsgemäß prozessierten Siliciumscheiben in einer abgedunkelten Beur teilungskammer unter stark gebündeltem Licht ("Haze-Licht"). Dabei werden Defekte gefunden, die eine Weiterverarbeitung der Scheibe in der Bauelementeherstellung verhindern würden, bei spielsweise Kratzer und Flecken. Insbesondere bei der Herstel lung der erfindungsgemäßen kantenpolierten Halbleiterscheibe ist es ratsam, die Kante einer mikroskopischen Inspektion zu unterziehen, um gegebenenfalls vorhandene Abweichungen von der polierten Kantenoberfläche, beispielsweise durch Aufrauhungen, identifizieren und quantifizieren zu können. Für diesen Zweck eignet sich ein handelsübliches Lichtmikroskop mit einer Auf lösung zwischen 10fach und 100fach, mit dem die in der Regel liegend angeordneten Scheiben im Kantenbereich vertikal be trachtet werden können.

Die Ausbeute an für die 0,13-µm-Bauelementegeneration geeigne ten doppelseitenpolierten Siliciumscheiben mit polierter Kante liegt bei Anwendung der Erfindung über 96%, während sie bei einer Vorgehensweise nach dem Stand der Technik unter 85% liegt.

Abhängig von ihrer weiteren Bestimmung kann es notwendig sein, jeweils die Vorderseite einer nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellten Siliciumscheibe einer Endpolitur nach dem Stand der Technik zu unterziehen, beispielsweise mit einem weichen Poliertuch unter Zuhilfenahme eines alkalischen Polier mittels auf SiO₂-Basis. Zum Erhalt der sehr niedrigen lokalen Geometriewerte sollte der Siliciumabtrag von jeder Scheibe da bei relativ niedrig sein und beispielsweise zwischen 0,1 und 1 µm liegen.

Falls notwendig, können an geeigneten Stellen der Prozeßkette weitere Bearbeitungsschritte der Siliciumscheibe eingefügt wer den, die einem speziellen Anforderungsprofil in der Bauelemen teherstellung Rechnung tragen, beispielsweise eine Wärmebehand lung zur Eliminierung thermischer Donatoren, eine Laserbe schriftung zur Scheibenidentifizierung, die Aufbringung von Rückseitenbeschichtungen oder Epitaxieschichten sowie Reini gungs- und Trocknungsschritte.

Erfindungsgemäß hergestellte Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, erfüllen die Anforderungen für die Herstel lung von Halbleiterbauelementen mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als optimale Lösung zur Senkung der Herstellkosten von doppelsei tenpolierten Siliciumscheiben mit polierten Kanten über eine Erhöhung der Ausbeute an spezifikationsgerechten Scheiben er wiesen.

Zu den nachfolgend beschriebenen Beispielen und Vergleichsbei spielen gehören Figuren, welche die Erfindung verdeutlichen, jedoch keinesfalls eingrenzenden Charakter besitzen.

Fig. 1 zeigt die Prozeßabfolge zur erfindungsgemäßen Herstel lung einer doppelseitenpolierten Halbleiterscheibe aus Silicium mit polierter Kante gemäß der Beispiele 1 und 2.

Fig. 2 zeigt die Prozeßabfolge zur Herstellung einer doppelsei tenpolierten Halbleiterscheibe aus Silicium mit polierter Kante nach dem Stand der Technik gemäß Vergleichsbeispiel 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer doppelseiten- und kantenpolierten Halbleiterscheibe aus Silici um bei der lichtmikroskopischen Untersuchung (Aufsicht), deren Ergebnisse in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt sind; 1 stellt einen Ausschnitt der Oberfläche der Halbleiterscheibe und 2 einen Ausschnitt der Projektion der Flanke der Halbleiterschei be dar.

Fig. 4 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Ausschnit tes einer gemäß Beispiel 1 hergestellten doppelseiten- und kantenpolierten Halbleiterscheibe aus Silicium in der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.

Fig. 5 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme eines Ausschnit tes einer gemäß Vergleichsbeispiel 2 hergestellten, doppelsei ten- und kantenpolierten Halbleiterscheibe aus Silicium in der in Fig. 3 dargestellten Anordnung.

Alle im folgenden aufgeführten Beispiele und Vergleichsbeispie le betreffen die Herstellung einkristalliner Siliciumscheiben der Orientierung (100) mit einem Durchmesser von 300 mm. Ge wünscht waren doppelseiten- und kantenpolierte Scheiben mit fehlerfreien Oberflächen und Kanten. Die dazu benötigten Ein kristalle wurden nach dem Stand der Technik gezogen, abgelängt, rundgeschliffen und auf einer handelsüblichen Drahtsäge in Scheiben mit einer auf das Endprodukt zugeschnittenen Dicke zersägt. Nach dem Verrunden der Kanten folgte auf einer Rotati onsschleifmaschine ein Oberflächen-Schleifschritt mit Diamanten der Körnung 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm), wobei nach einander von der Scheibenvorder- und -rückseite je 30 µm Sili cium abgetragen wurden. Daran schloß sich ein saurer Ätzschritt nach dem Strömungsätzverfahren an, wobei durch Eintauchen der sich drehenden Scheiben in eine Mischung aus 90 Gew.-% konzen trierter Salpetersäure (70 Gew.-% in wäßriger Lösung), 10 Gew.- % konzentrierter Flußsäure (50 Gew.-% in wäßriger Lösung) und 0,1 Gew.-% Ammoniumlaurylsulfat pro Scheibenseite gleichzeitig je 10 µm Silicium abgetragen wurde. Die Ätzmischung war auf 20°C temperiert und wurde mit Stickstoffgas durchströmt. An die ser Stelle der Prozeßkette betrug die Dicke der Scheiben 815 µm. Die weitere Prozeßführung ist im folgenden beschrieben, wo bei in allen Beispielen und Vergleichsbeispielen, sofern ausge führt, der Kantenpolierschritt mit a), der Doppelseiten-Po lierschritt mit b), der Stoppschritt mit Filmbildung mit c) und der Reinigungs-/Trocknungsschritt mit d) bezeichnet ist. Das Material des oberen und des unteren Poliertuchs im Doppel seiten-Polierschritt b) war für jedes bestimmte Beispiel und Vergleichsbeispiel jeweils identisch, wobei in allen Fällen an gegeben ist, ob das obere Poliertuch durch Kanäle texturiert oder nicht texturiert war. Alle gemäß der Beispiele und Ver gleichsbeispiele erzeugten Siliciumscheiben besaßen eine lokale Ebenheit SFQR_max von gleich oder kleiner 0,13 µm für Bauelemen teflächen der Abmessung 25 mm × 25 mm.

Beispiel 1 Kantenpolierschritt a)

Die Kanten der kantenverrundeten, geschliffenen und geätzten Scheiben wurden auf einer handelsüblichen Kantenpolieranlage für 300-mm-Scheiben des Typs EP 300-IV von Fa. SpeedFam mit einem wäßrigen Poliermittel des Typs Levasil 200 von Fa. Bayer mit einem SiO₂-Feststoffgehalt von 3 Gew.-% und einem durch Kaliumcarbonatzugabe auf einen auf 10,5 eingestellten pH-Wert poliert, wobei ein mit Polyethylenfasern verstärktes Polyure than-Poliertuch mit der Härte 50 (Shore A) zum Einsatz kam. Dabei wurde nacheinander durch Rotation der Siliciumscheibe mit einem schräg angestellten, mit Poliertuch beklebten Poliertel ler zunächst die untere und anschließend die obere Flanke der Scheibenkante poliert.

Doppelseiten-Polierschritt b)

Es standen 5 Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl mit geläppter Oberfläche und einer Dicke von 770 µm zur Verfügung, die über jeweils drei kreisförmig, in gleichen Abständen auf einer Kreisbahn angeordnete, mit Polyamid ausgekleidete Aus sparungen vom Innendurchmesser 301 mm verfügten und die gleich zeitige Politur von 15 300-mm-Siliciumscheiben auf einer Dop pelseiten-Poliermaschine des Typs AC2000 von Fa. Peter Wolters ermöglichten.

Der Doppelseiten-Polierschritt wurde mit einem handelsüblichen, nicht faserverstärkten Poliertuch aus porösem Polyurethanschaum mit der Härte 80 (Shore A), welches jeweils am oberen und dem unteren Polierteller mittels eines druckadhäsiven Klebers befe stigt war, unter Verwendung eines wäßrigen Poliermittels des Typs Levasil 200 von Fa. Bayer mit einem SiO₂-Feststoffgehalt von 3 Gew.-% und einem durch Kaliumcarbonat- und Kaliumhydroxidzugaben auf einen auf 10,8 eingestellten pH-Wert unter einem Anpreßdruck von 0,15 bar durchgeführt. Dabei wies das über den unteren Polierteller gespannte Poliertuch eine glatte Oberflä che auf; die Oberfläche des über den oberen Polierteller ge spannten Poliertuchs besaß ein schachbrettartiges Muster von eingefrästen Kanälen der Breite 1,5 mm und der Tiefe 0,5 mm mit dem Profil eines Kreisausschnittes, die in einem gleichmäßigen Abstand von 30 mm angeordnet waren. Die Politur erfolgte bei einer Temperatur des oberen und des unteren Poliertellers von jeweils 40°C und führte zu einer Abtragsrate von 0,68 µm/min. Pro Scheibenseite wurden jeweils 20 µm Silicium abgetragen.

Stoppschritt mit Filmbildung c)

Die Zuführung des Poliermittel wurde nach Erreichen einer Dicke der polierten Scheiben von 775 µm beendet und für einen Zeit raum von 3 min durch die Zuführung eines Stoppmittels ersetzt, welches aus einer wäßrigen Lösung von 1 Vol-% Glycerin, 1 Vol-% n-Butanol und 0,07 Vol-% eines handelsüblichen Tensids mit dem Markennamen Silapur (Zubereitung auf der Basis von Alkylbenzol sulfonsäure und Aminethoxylat; Hersteller Fa. ICB) eingesetzt wurde. Nach dem Hochfahren und Ausschwenken des oberen Polier tellers waren die Vorderseiten der fertig polierten, in den Läuferscheibenaussparungen positionierten Siliciumscheiben vollständig mit Stoppflüssigkeit benetzt.

Zur Entnahme der Siliciumscheiben aus der Doppelseiten-Polier maschine stand ein mit einem Haltegriff versehener Vakuumsauger aus Polypropylen zur Verfügung, der über drei Saugnäpfe aus Weich-PVC verfügte. Außerdem stand ein handelsüblicher 300-mm- Naßeinhorder zur Aufnahme der polierten Siliciumscheiben zur Verfügung, der mit Reinstwasser gefüllt war. Es wurde so vor gegangen, daß die Läuferscheiben bei der Scheibenentnahme in ihrer Position belassen wurden und die Scheibenentnahme und Überführung in den Naßeinhorder einzeln mit Hilfe des Vakuum saugers durchgeführt wurde.

Reinigungs-/Trocknungsschritt d)

Die so behandelten Siliciumscheiben wurden in einer Batch-Rei nigungsanlage mit der Badsequenz wäßrige Flußsäure - Reinstwas ser - TMAH/H₂O₂/Megaschall - Reinstwasser gereinigt und in einem mit i-Propanol nach dem Marangoniprinzip arbeitenden handelsüb lichen Trockner getrocknet. Es folgte eine visuelle Beurteilung von Vorderseite, Rückseite und Kante aller so prozessierten Scheiben in einer abgedunkelten Beurteilungskammer unter stark gebündeltem Licht sowie eine lichtmikroskopische Beurteilung der Scheibenkante mit einem Stereomikroskop bei 20facher Ver größerung unter schräger Beleuchtung der Scheibenkanten. Von einer statistisch relevanten Menge so prozessierter Scheiben erfüllten 97% die für eine Weiterverarbeitung geforderten Qua litätskriterien hinsichtlich der Abwesenheit von Kratzern, Flecken und Lichtpunktdefekten. Die lichtmikroskopische Unter suchung zeigte keine unzulässigen Defekte auf den Scheibenkan ten.

Beispiel 2

Es wurde vorgegangen, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Un terschied, daß der Stoppschritt mit Filmbildung c) wie folgt ausgeführt wurde: Die Zuführung des in Schritt b) zugeführten Abtragspoliermittels wurde wiederum nach Erreichen einer Dicke der polierten Scheiben von 775 µm beendet und für einen Zeit raum von 3 min durch die Zuführung eines Stoppmittels ersetzt, welches aus eine Mischung des Poliermittels Glanzox 3900 von Fa. Fujimi mit Reinstwasser bestand und bei einem SiO₂-Fest stoffgehalt von 2 Gew.-% einen pH-Wert von 10,0 aufwies, wobei unterer Polierteller, oberer Polierteller und Läuferscheiben weiter bewegt wurden und der Druck auf 0,10 bar reduziert wur de. Es folgte ein 2-minütiges Spülen mit Reinstwasser unter Beibehaltung der Rotationsverhältnisse und einer weiteren Druckreduktion auf 0,05 bar. Nach Hochfahren und Ausschwenken des oberen Poliertellers wurde auch in diesem Falle eine voll ständige Benetzung der Siliciumscheiben beobachtet. Die Ausbeu te an spezifikationsgerechten Scheiben betrug 98%. Die lichtmikroskopische Untersuchung zeigte wiederum keine unzulässigen Defekte auf den Scheibenkanten.

Vergleichsbeispiel 1

Die als Vergleichsbeispiel 1 angewandte Versuchsführung ent sprach der in Beispiel 7 der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 56 250.4 beschriebenen Versuchsführung, welches die Durchführung des Kantenpolierschrittes a) erst im Anschluß an den Doppelseiten-Polierschritt b) als charakteri stisches Merkmal beinhaltet.

Der Doppelseiten-Polierschritt b) wurde wie in Beispiel 1 be schrieben durchgeführt, wobei jedoch ein handelsübliches, mit Polyethylenfasern verstärktes Polyurethan-Poliertuch mit der Härte 74 (Shore A) zum Einsatz kam, welches wiederum jeweils am oberen und dem unteren Polierteller mittels eines druckadhäsi ven Klebers befestigt war. Das obere Poliertuch war ebenfalls mit einem schachbrettartigen Muster von Kanälen gemäß Beispiel 1 versehen. Die Abtragsrate unterschied sich mit 0,64 µm/min nicht nennenswert von der in Beispiel 1 bestimmten Abtragsrate. Die Zuführung des Poliermittels wurde nach Erreichen einer Dicke der polierten Scheiben von 775 µm beendet und für einen Zeitraum von 3 min durch die Zuführung eines Stoppmittels ersetzt, welches aus einer Mischung aus 3 Gew.-% Levasil 200 und 1 Vol-% n-Butanol in Wasser bestand, wobei der untere Po lierteller, der obere Polierteller und die Läuferscheiben wei ter bewegt wurden und der Druck auf 0,05 bar reduziert wurde. Nach dem Hochfahren und Ausschwenken des oberen Poliertellers wiesen die Vorderseiten der fertig polierten, in den Läufer scheibenaussparungen positionierten Siliciumscheiben teilweise mit der Stoppmischung benetzte und teilweise trockene Bereiche auf. Dies war ein Zeichen dafür, daß das eingesetzte Stoppmit tel den Anforderungen für ein vollständiges Benetzen der Halb leiterscheibe nicht genügte. Nach dem Entfernen der fünf Läu ferscheiben wurden die Siliciumscheiben mit Latexhandschuhen geschützten Fingern aus der Poliermaschine entfernt. Anschlie ßend wurde der Kantenpolierschritt a) wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, gefolgt von einer Reinigung und Trock nung gemäß Schritt d) von Beispiel 1. Von einer statistisch relevanten Menge so prozessierter Scheiben erfüllten 5% die für eine Weiterverarbeitung geforderten Qualitätskriterien hin sichtlich der Abwesenheit von Kratzern, Flecken und Lichtpunkt defekten nicht; zusätzlich wurden an weiteren 11% der Scheiben nicht zulässige lokale Anätzungen festgestellt, die auf den Kantenpolierprozeß a) zurückzuführen waren. Die lichtmikro skopische Untersuchung zeigte keine unzulässigen Aufrauhungen der Scheibenkanten.

Vergleichsbeispiel 2

Die Prozeßschritte a) bis d) wurden in derselben Reihenfolge, wie in Beispiel 1 angegeben, durchgeführt, wobei im Gegensatz zu Beispiel 1 der Doppelseiten-Polierschritt b) wie in Ver gleichsbeispiel 1 beschrieben mit einem mit Polyethylenfasern verstärkten Polyurethan-Poliertuch mit der Härte 74 (Shore A) ausgeführt wurde und das obere Poliertuch ebenfalls mit einem schachbrettartigen Muster von Kanälen gemäß Beispiel 1 versehen war. Nach Beendigung des Doppelseiten-Polierschrittes b) wurde wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben die aufgeführte Mi schung aus Levasil 200 und n-Butanol in Wasser zugegeben, und die Siliciumscheiben wurden nach Entnahme der Läuferscheiben manuell von aus der Poliermaschine entfernt, gefolgt von Reini gung und Trocknung der Siliciumscheiben gemäß Beispiel 1. Alle lichtmikroskopisch untersuchten Scheiben zeigten eine starke Aufrauhung der Scheibenkanten, die für eine Weiterverarbeitung nicht zulässig war.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde vorgegangen, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Un terschied, daß anstelle des Polyurethantuchs das in Vergleichs beispiel 1 beschriebene Polyethylenfaser-verstärkte Polyure than-Poliertuch mit der angegebenen Texturierung des oberen Tuches zum Einsatz kam. 5% der Scheiben zeigten Kratzer, Flecken und/oder Lichtpunktdefekte; weitere 47% der Scheiben waren aufgrund von lichtmikroskopisch erkennbaren Kantenaufrau hungen nicht spezifikationsgerecht.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde vorgegangen, wie in Beispiel 2 beschrieben, mit dem Un terschied, daß anstelle des Polyurethantuchs das in Vergleichs beispiel 1 beschriebene Polyethylenfaser-verstärkte Polyure than-Poliertuch mit der angegebenen Texturierung des oberen Tuches zum Einsatz kam. 3% der Scheiben zeigten Kratzer, Flecken und/oder Lichtpunktdefekte; weitere 36% der Scheiben waren aufgrund von lichtmikroskopisch erkennbaren Kantenaufrau hungen nicht spezifikationsgerecht.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde vorgegangen, wie in Vergleichsbeispiel 2 beschrieben, mit dem Unterschied, daß anstelle des Polyethylenfaser-ver stärkten Polyurethantuchs das Beispiel 1 beschriebene Polyure than-Poliertuch mit der angegebenen Texturierung des oberen Tuches zum Einsatz kam. Alle lichtmikroskopisch untersuchten Scheiben zeigten wiederum eine starke Aufrauhung der Scheiben kanten, die für eine Weiterverarbeitung nicht zulässig war.

Vergleichsbeispiel 6

Es wurde vorgegangen, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem ein zigen Unterschied, daß das obere Polyurethantuch keinerlei Tex turierung aufwies. 4% der Scheiben wurden aufgrund von Krat zern, Flecken und/oder Lichtpunktdefekten und weitere 17% der Scheiben aufgrund von lichtmikroskopisch erkennbaren Kantenauf rauhungen beanstandet.

Damit lassen sich die durchgeführten Beispiele (B1 und B2) und Vergleichsbeispiele (V1 bis V6) gemäß der in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Merkmale unterscheiden. Dabei bedeutet PU poröser Polyurethanschaum und PE/PU mit Polyesterfasern verstärkter Polyurethanschaum; a) entspricht dem Kantenpolier schritt, b) dem Doppelseiten-Polierschritt, c) dem Stopp schritt mit Filmbildung und d) dem Reinigungs-/Trocknungs schritt.

Aus der Tabelle wird die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemä ßen Verfahrens hinsichtlich der Ausbeute an spezifikationsge rechten doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben aus Silicium mit polierter Kante gemäß der Vorgabe "fehlerfreie Oberfläche und Kante" deutlich.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird, gekennzeichnet durch folgende, zeitliche Reihenfolge von Schritten:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe während der Schritte b) und c) in einer Aussparung einer Läuferscheibe liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferscheibe eine Dicke aufweist, die um 2 bis 20 µm geringer bemessen ist, als eine Dicke der fertig polierten Halbleiterscheibe.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß durch Schritt b) eine Dickenreduktion der Halb leiterscheibe um 2 bis 100 µm bewirkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das in Schritt a) und Schritt b) eingesetzte alkalische Poliermittel im wesentlichen aus einer Suspension von Siliciumdioxidteilchen und einer anorganischen und/oder einer organischen Base in Reinstwasser besteht, die einen pH- Wert von 9 bis 12 besitzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Poliertücher des unteren und oberen Poliertellers im wesentlichen aus Polyurethan bestehen und eine Shore-A-Härte von 60 bis 90 besitzen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Poliertuch des oberen Poliertellers eine regelmäßige schachbrettartige Anordnung von Kanälen mit einer Segmentgröße von 5 mm × 5 mm bis 50 mm × 50 mm und einer Kanalbreite und -tiefe von 0,5 mm bis 2 mm besitzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der in Schritt c) erzeugte Flüssigkeitsfilm im nachfolgenden Reinigungsschritt d) vollständig entfernt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der in Schritt c) erzeugte Flüssigkeitsfilm eine oder mehrere Verbindungen einer Gruppe enthält, die mehrwertige Alkohole, Polyalkohole und Tenside umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm Glycerin enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm eine oder mehrere Verbindungen einer Gruppe enthält, die Polyetherpolyol und Polyvinylalkohol umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm ein Tensid enthält und erzeugt wird, indem der Halbleiterscheibe zunächst eine Mischung aus wäßrigem Poliermittel und dem Tensid und anschließend für eine kurze Zeitdauer Reinstwasser zugeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe nach Schritt c) mit Hilfe eines Vakuumsaugers aus einer Poliermaschine entnommen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführung der Schritte a) bis d) auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe eine Endpolitur durchgeführt wird und die Halbleiterscheibe gereinigt und getrocknet wird.

15. Beidseitig polierte Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite und einer polierten Kante und einem maximalen, lokalen Ebenheitswert (SFQR_max) von gleich oder kleiner 0,13 µm, bezogen auf Teilbereiche eines Flächenrasters auf der Vorder seite der Halbleiterscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem der Ansprü che 1 bis 14 hergestellt wurde.