DE10018338C1

DE10018338C1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE10018338C1
Application number: DE10018338A
Authority: DE
Inventors: Laszlo Fabry; Gabrielle Lechner; Anton Schnegg; Andreas Ehlert
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: US20010036797A1; JP2001351881A; US6416393B2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird. Das Verfahren beinhaltet folgende zeitliche Reihenfolge von Schritten: DOLLAR A (a) Erzeugen einer hydrophoben Oberfläche auf der Halbleiterscheibe durch Behandeln der Halbleiterscheibe mit einer wässrigen HF-Lösung; DOLLAR A (b) gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe mit hydrophobierter Oberfläche unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Poliermittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern, die beide mit einem Poliertuch bedeckt sind, wobei der pH-Wert des Poliermittels von pH 8,5 bis pH 12,5 beträgt; DOLLAR A (c) nach dem Erreichen eines vorgesehenen Polierabtrags Zuführen eines Stoppmittels zur Halbleiterscheibe; und DOLLAR A (d) Entfernen der Halbleiterscheibe von den Poliertellern. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Lauferscheibe zur Doppelseiten-Politur von mindestens einer Halbleiterscheibe mit einer Aussparung zur Aufnahme der Halbleiterscheibe, die mit einem Formteil aus Kunststoff ausgekleidet ist. Das Formteil ist derartig ausgebildet, daß es einen freien Raum zwischen einer Kante der Halbleiterscheibe und der Läuferscheibe in mehrere getrennte Leerräume aufteilt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird.

Eine zur Doppelseitenpolitur von Halbleiterscheiben geeignete Vorrichtung ist beispiels weise in der US 3,691,694 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 poliert. In der JP 11-156706 A ist eine Läuferscheibe mit Aussparungen für Halbleiterscheiben offenbart, wobei die Aussparungen am Um fangsrand mit zusätzlichen Ausnehmungen versehen sind, die als Flüssigkeitsreservoir dienen.

Aus der US-4,258,508 ist es bekannt, bei einer Einseitenpolitur vor dem Beginn des Po lierens einer Halbleiterscheibe deren Oberfläche durch Behandeln mit einer wässerigen HF-Lösung zu hydrophobieren. Die US-5,990,012 betrifft ebenfalls die Einseitenpolitur einer hydrophobierten Halbleiterscheibe. In der US-5,628,862 ist ein Poliertuch mit strukturierter Oberfläche beansprucht. In der US-4,968,381 ist eine Doppelseitenpolitur von Halbleiterscheiben beschrieben, die bei einem pH-Wert von 11-13 durchgeführt und mit einem wässerigen Stoppmittel, das beispielsweise n-Butanol enthält und einen pH- Wert von 3-7 aufweist, beendet wird.

Eine derartige Politur nach dem Stand der Technik hinterläßt im Bereich der Kante der Halbleiterscheibe häufig Kratzer und punktförmige Erhöhungen, die bei einer Auflösung von einigen µm sichtbar sind.

Es war die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der genannten Art anzugeben, bei dem keine derartigen Unregelmäßigkeiten im Bereich der Scheibenkante entstehen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird, das gekennzeichnet ist durch folgende zeitliche Reihenfolge von Schritten:

a) Erzeugen einer hydrophoben Oberfläche auf der Halbleiterscheibe durch Behandeln der Halbleiterscheibe mit einer wässerigen HF-Lösung;
b) gleichzeitiges Polieren der Vorderseite und der Rückseite der Halbleiterscheibe mit hydrophobierter Oberfläche unter kontinuierlicher Zuführung eines alkalischen Polier mittels zwischen zwei sich drehenden unteren und oberen Poliertellern, die beide mit einem Poliertuch bedeckt sind, wobei der pH-Wert des Poliermittels von pH 8,5 bis pH 12,5 beträgt;
c) nach dem Erreichen eines vorgesehenen Polierabtrags Zuführen eines alkalischen Stoppmittels zur Halbleiterscheibe; und
d) Entfernen der Halbleiterscheibe von den Poliertellern.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß die Doppelseiten-Politur gemäß Schritt (b) mit einer Halbleiterscheibe durchgeführt wird, die unmittelbar zuvor mit einer wässe rigen HF-Lösung behandelt worden ist und dadurch eine hydrophobe Oberfläche erhal ten hat. Die Oberfläche der Halbleiterscheibe bleibt auf diese Weise vom Anfang bis zum Ende der Politur hydrophob. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Oberflächen beschaffenheit notwendig ist, denn diese bewirkt, daß die Bildung von Wasserstoff bläschen, die beim Polieren zwangsläufig entstehen, eingeschränkt ist und daß die Blä schen weniger stark an der Kante der Halbleiterscheibe haften bleiben. Es sind vermut lich an der Oberfläche der Kante der Halbleiterscheibe haftende Wasserstoffbläschen, die einen gleichmäßigen Ätzabtrag verhindern und für das Auftreten der genannten De fekte im Bereich der Kante der Halbleiterscheibe verantwortlich sind.

Gemäß Schritt (c) wird ein alkalisches Stoppmittel zugeführt, um die Haftfähigkeit von Wasserstoffbläschen herabzusetzen.

Die Behandlung mit wässeriger HF-Lösung geschieht vorzugsweise in einem Bad, in das die Halbleiterscheibe alleine oder gemeinsam mit anderen Halbleiterscheiben ge taucht wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Halbleiterscheibe mit der HF- Lösung zu Besprühen oder die Halbleiterscheibe eine gewisse Zeit einer feuchten HF- Atmosphäre auszusetzen. Die gewünschte Hydrophobierung erreicht man am besten mit einer HF-Konzentration von 0,1 bis 0,5 Gew.-%.

Darüber hinaus läßt sich das Ergebnis der Politur im Sinne einer Lösung der gestellten Aufgabe optimieren, indem bei der Politur selbst bestimmte bevorzugte Bedingungen berücksichtigt werden. Diese betreffen teilweise Vorrichtungsmerkmale und teilweise Verfahrensparameter. Die Vorrichtungsmerkmale werden nachfolgend an Hand von Fi guren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Läuferscheibe, deren Aus sparung mit einem erfindungsgemäßen Formteil aus Kunststoff ausgekleidet ist. In Fig. 2 ist ein Poliertuch dargestellt, in das in erfindungsgemäßer Weise Kanäle eingearbeitet sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, auf die in Fig. 1 Bezug genommen wird, ist die Halbleiterscheibe für die Doppelseiten-Politur in eine kreisrunde Aussparung 1 einer Läuferscheibe 2 zu legen, die mit einem Formteil 3 aus Kunststoff ausgekleidet ist. Das Formteil ist derartig ausgebildet, daß es einen freien Raum zwischen der Kante der Halbleiterscheibe und der Läuferscheibe in mehrere getrennte Leerräume 4 aufteilt. Vorzugsweise ist das Formteil zur Halbleiterscheibe hin mit gerundeten Zähnen zu versehen, wobei die Zwischenräume zwischen den Zähnen die Leerräume bilden. Während der Politur dreht sich die Läuferscheibe und mit ihr auch das Formteil, wobei die Zähne eine stetige, intensive Durchmischung der flüssigen Polierhilfsmittel (Poliermittel und Stoppmittel) bewirken, die die Leerräume füllen. Wasserstoff bläschen können dabei kaum an der Kante der Halbleiterscheibe für längere Zeit haften bleiben und diese maskieren.

Der Förderung des Stoffaustausches dient auch ein Poliertuch 5 gemäß Fig. 2 mit einer durch Kanäle 6 unterbrochenen Ober fläche zum Abtransport von Poliermittel, Polierhilfsmitteln und Reaktionsprodukten. Bevorzugt ist außerdem, beide Polierteller mit derartigen Poliertüchern zu bespannen.

Des weiteren ist es von Vorteil, bei der Doppelseiten-Politur bestimmte Verfahrensparameter zu berücksichtigen. So sollte der pH-Wert des Poliermittels in einem Bereich von pH 8,5 bis pH 12,5, besonders bevorzugt im Bereich von pH 10,8 bis pH 12,0 liegen, da in diesem Bereich die Bildung von Wasserstoff- Bläschen vergleichsweise gering ist. Das in Schritt (b) einge setzte alkalische Poliermittel besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einer Suspension von Siliciumdioxidteilchen und einer anorganischen und/oder einer organischen Base in Reinstwasser. Zur Durchführung des Doppelseiten-Politur kann eine handelsübliche Doppelseiten-Poliermaschine geeigneter Grö ße verwendet werden. Aus Kostengründen ist es sinnvoll, eine Vielzahl von Halbleiterscheiben gleichzeitig zu polieren. Die Poliermaschine besteht im wesentlichen aus einem frei hori zontal drehbaren unteren Polierteller und einem frei horizontal drehbaren oberen Polierteller, die beide mit jeweils einem Poliertuch bedeckt sind, und erlaubt unter kontinuierlicher Zuführung des Poliermittels das beidseitig abtragende Polieren der Halbleiterscheiben. Der dabei chemomechanisch erzielte Materialabtrag entspricht vorzugsweise einer Dickenreduktion der Halbleiterscheibe um 2 bis 100 µm. Das Poliermittel wird vorzugsweise aus einem geschlossenen Verteilersystem zugeführt, besonders bevorzugt mit Hilfe einer regelbaren Zwangszuspeisung. Dies bewirkt, daß die Halbleiterscheibe zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort ihrer Oberfläche mit gleichkonzentrierten chemisch und mechanisch wirksamen Substanzen in Berührung kommt und vergleichmäßigt somit den Materialabtrag.

Es ist auch bevorzugt, daß die Halbleiterscheibe während der Politur höchstens einer Temperatur im Bereich von 20 bis 60°C, besonders bevorzugt von 20 bis 45°C ausgesetzt wird, weil Wasserstoffbläschen sich bei höheren Temperaturen stärker entwickeln und an der Kante der Halbleiterscheibe haften bleiben. Bei der Wahl der Poliermitteltemperatur ist zu berücksichtigen, daß auch Faktoren wie die beim Polieren frei werdende Reibungswärme und die Poliertellertemperatur zur Temperatur beitragen, der die Halbleiterscheibe ausgesetzt ist.

Nach Beendigung der Doppelseiten-Politur (b) muß die chemisch sehr reaktive hydrophobe Scheibenoberfläche mit einem Stopp mittel vom Poliermittel getrennt werden. Übliche Stoppmittel sind wässerige Lösungen, beispielsweise solche, die länger kettige Alkohole wie n-Butanol enthalten. Es hat sich heraus gestellt, daß die Haftfähigkeit von Wasserstoffbläschen auf der Kante der Halbleiterscheibe geringer ist, wenn das Stoppmittel ein alkalisches Tensid enthält. Besonders bevorzugt ist daher der Einsatz eines Stoppmittels, das ein solches Tensid enthält, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,01 bis 1 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,05 Gew.-%. Beispiele für besonders wirksame tensidische Substanzen sind der unter dem Namen Intrasol NP9 von der Stockhausen GmbH (Deutschland) vertriebene Alkylphenolpolyglykolether mit der CAS-Nummer 9016- 45-9 und eine unter dem Namen Puratron von der ICB GmbH (Deutschland) hergestellte Mischung von anionischen und nicht ionischen Tensiden, Pyrophosphat und Alkalien. Der Einsatz sauerer Tenside im Stoppmittel ist dagegen nicht vorgesehen, weil hierbei die Gefahr besteht, daß Siliciumdioxid ausgefällt wird, das im Poliermittel und ggf. im Stoppmittel enthalten ist, und die frisch polierte Oberfläche der Halbleiterscheibe vom Siliciumdioxid verkratzt wird.

Beim Zuführen des Stoppmittels bleibt die Poliermaschine geschlossen, so daß das Stoppmittel zwischen den sich drehenden Poliertellern gleichzeitig auf die Vorderseite, die Rückseite und die Kante der Halbleiterscheibe einwirkt. Eine zwischen zeitliche Exposition der reaktiven Scheibenoberfläche gegenüber Luftsauerstoff unterbleibt. Das Stoppmittel wird wie zuvor das Poliermittel vorzugsweise aus einem geschlossenen Verteilersystem zugeführt, besonders bevorzugt mit Hilfe einer regelbaren Zwangszuspeisung. Dies fördert die rasche Verdrängung des Poliermittels und bewirkt, daß die Halbleiterscheibe zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort ihrer Oberfläche mit gleichkonzentrierten wirksamen Substanzen in Berührung kommt.

Nach dem Zuführen des Stoppmittels gemäß Schritt (C) wird der obere Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine abgehoben und ausgeschwenkt. Die Entnahme der Halbleiterscheiben kann manuell mit behandschuhten Fingern oder mittels eines manuell geführten Vakuumsaugers oder einer automatischen Entladevor richtung erfolgen. Die Halbleiterscheiben werden vorzugsweise in ein wässeriges Bad überführt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit einer Vorderseite und einer Rückseite, bei dem die Halbleiterscheibe einer beidseitigen Politur unterzogen wird, ge kennzeichnet 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, und die Ausparung der Läuferscheibe mit einem Formteil aus Kunststoff ausgekleidet ist, das mehrere Leerräume zwischen der Halbleiterscheibe und der Läuferscheibe voneinander abtrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Poliertüchern poliert wird, in die Kanäle eingearbeitet sind, die der Förderung des Austausches von Poliermitteln, Polierhilfsmitteln und Reaktionsprodukten dienen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das in Schritt (b) eingesetzte alkalische Polier mittel im wesentlichen aus einer Suspension von Siliciumdioxid teilchen und einer anorganischen und/oder einer organischen Base in Reinstwasser besteht.

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

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das alkalische Stoppmittel ein alkalisches Tensid enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Poliermittel und das Stoppmittel vorzugs weise aus einem geschlossenen Verteilersystem zugeführt werden, besonders bevorzugt mit Hilfe einer regelbaren Zwangszuspeisung.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halbleiterscheibe während der Schritte (b) und (c) einer Temperatur von 20 bis 60°C ausgesetzt wird.

9. Läuferscheibe zur Doppelseiten-Politur mindestens einer Halbleiterscheibe mit einer Aussparung zur Aufnähme der Halbleiterscheibe, die mit einem Formteil aus Kunststoff ausgekleidet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil derartig ausgebildet ist, daß es einen freien Raum zwischen einer Kante der Halbleiterscheibe und der Läuferscheibe in mehrere getrennte Leerräume aufteilt.