DE10027103A1 - Method for converting a return disk into a semiconductor wafer - Google Patents

Method for converting a return disk into a semiconductor wafer

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überführung einer als Rücklaufscheibe bezeichneten Halbleiterscheibe in eine Halbleiterscheibe, die als Ausgangsmaterial für die Halbleiterfergigung geeignet ist, wobei die Rücklaufscheibe eine Vorderseite, eine Rückseite und eine Kante besitzt und auf mindestens einer der beiden Seiten Fremdmaterial trägt, das von mindestens einem Prozess zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen stammt. Das Verfahren umfasst folgende Einzelschritte: DOLLAR A (a) mechanische materialabtragende Bearbeitung mindestens einer der das Fremdmaterial tragenden Seite der Rücklaufscheibe; DOLLAR A (b) Abtragen von Oberflächenmaterial von mindestens einer der Seiten und/oder der Kante der Rücklaufscheibe durch mindestens einen Ätzschritt; DOLLAR A (c) Polieren der Kante der Rücklaufscheibe; DOLLAR A (d) gleichzeitiges Polieren der Seiten der Rücklaufscheibe zwischen sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten Poliertellern unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei die Rücklaufscheibe in einer Aussparung einer Läuferscheibe liegt; und DOLLAR A (e) einseitiges Polieren mindestens einer Seite der Rücklaufscheibe auf einem mit Poliertuch bedeckten Polierteller unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei eine schleierfrei polierte Oberfläche erzeugt wird.The invention relates to a method for converting a semiconductor wafer referred to as a return disk into a semiconductor wafer which is suitable as a starting material for semiconductor production, the return disk having a front side, a rear side and an edge and carrying foreign material on at least one of the two sides at least one process for the production of semiconductor components. The method comprises the following individual steps: DOLLAR A (a) mechanical material-removing processing of at least one side of the return disk carrying the foreign material; DOLLAR A (b) removing surface material from at least one of the sides and / or the edge of the return disk by at least one etching step; DOLLAR A (c) polishing the edge of the return disk; DOLLAR A (d) simultaneous polishing of the sides of the return disk between rotating polishing plates covered with a polishing cloth with the supply of a polishing agent with a solids concentration of 0.1 to 5% by weight and a pH of 9 to 12, the return disk in there is a recess in a rotor disk; and DOLLAR A (e) one-sided polishing of at least one side of the return disk on a polishing plate covered with a polishing cloth while adding a polishing agent with a solids concentration of 0.1 to 5% by weight and a pH of 9 to 12, one polishing free of fog Surface is generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überführung einer als Rücklaufscheibe (englisch: reclaim wafer) bezeichneten Halb­ leiterscheibe in eine Halbleiterscheibe, die als Ausgangs­ material für die Halbleiterfertigung geeignet ist, insbesondere zur Fabrikation von elektronischen Bauelementen mit Linien­ breiten gleich oder kleiner 0,13 µm.The invention relates to a method for transferring a Return disc (English: reclaim wafer) designated half conductor disc in a semiconductor wafer used as an output Material is suitable for semiconductor production, in particular for the production of electronic components with lines widths equal to or less than 0.13 µm.

Für die Herstellung von integrierten Halbleiter-Bauelementen werden Halbleiterscheiben benötigt, die je nach Einsatzbereich gewisse Qualitätsanforderungen erfüllen müssen. Einsatzbereiche sind dabei beispielsweise die Herstellung von Datenprozessor- oder Datenspeicher-Bauelementen bestimmter Technologiegenerati­ onen und der Einsatz als Testscheiben, auch Monitorscheiben genannt, zur Kontrolle der Prozesse zur Herstellung derartiger Bauelemente. Qualitätsparameter sind beispielsweise die lokale Ebenheit, ausgedrückt als SFQRmax für den schlechtesten Teilbe­ reich der Halbleiterscheibe, die Abwesenheit von visuell sicht­ baren Kratzern und Flecken auf der Scheibenoberfläche und die Anzahl von Lichtstreuzentren ("localized light scatterers", LLS) und der Wert der Oberflächenrauigkeit ("Haze") auf der schleierfrei polierten Scheibenseite, in der Regel der Vorder­ seite, auf welcher die Halbleiter-Bauelemente hergestellt wer­ den sollen. Darüber hinaus wird an Halbleiterscheiben für mo­ derne Bauelementegenerationen, beispielsweise mit Linienbreiten von 0,13 µm und darunter, in der Regel die Forderung nach einer polierten Rückseite und einer polierten Kante gestellt.Semiconductor wafers are required for the production of integrated semiconductor components which, depending on the area of use, have to meet certain quality requirements. Areas of application are, for example, the production of data processor or data storage components of certain technology generations and the use as test discs, also called monitor discs, for controlling the processes for the production of such components. Quality parameters are, for example, the local flatness, expressed as SFQR max for the worst part of the semiconductor wafer, the absence of visually visible scratches and stains on the wafer surface and the number of localized light scatterers (LLS) and the value of the surface roughness ("Haze") on the veil-free polished side of the pane, usually the front, on which the semiconductor components are to be manufactured. In addition, semiconductor wafers for modern component generations, for example with line widths of 0.13 µm and below, are generally required to have a polished back and a polished edge.

Für die Bauelementeherstellung taugliche Halbleiterscheiben be­ sitzen aufgrund der Vielzahl der zu ihrer Bereitstellung not­ wendigen Prozessschritte einen hohen Wert, wobei der Preis die­ ses Materials bis zu 10% der Kosten eines funktionstüchtigen Bauelementes ausmachen kann. Auf der anderen Seite werden im Rahmen einer Bauelementefertigung ständig große Mengen an Halb­ leiterscheiben aussortiert, die entweder von vorne herein als Monitorscheiben eingesetzt worden sind oder sich aufgrund von Defekten einer Weiterverarbeitung entziehen. Im einfachsten Fall weisen solche Rücklaufscheiben oberflächliche Verunrei­ nigungen oder Defekte auf, die relativ einfach durch Nachreini­ gung oder Nachpolitur zu beheben sind. Die weitaus meisten der­ artiger Scheiben sind jedoch mit Fremdmaterial aus den Bauele­ menteprozessen beaufschlagt, die mit den genannten Verfahren nicht zu vertretbaren Kosten und ohne Qualitätsverluste ent­ fernbar sind. Solches Fremdmaterial kann in Form von Schichten, Schichtfragmenten und Halbleiterkomponenten vorliegen, die sich im Falle der Schichtfragmente und der Halbleiterkomponenten in der Regel auf der Vorderseite, im Falle der Schichten jedoch ebenso auf der Rückseite und der Kante der Scheibe befinden können. Die Gruppe der Schichten und Schichtfragmente kann da­ bei beispielsweise Halbleitermaterialien, wie epitaktisch auf­ gewachsene Siliciumschichten, Polysilicium oder Galliumarsenid, Metalle, wie Aluminium, Wolfram und Kupfer, Isolatoren und Di­ elektrika, wie Siliciumdioxid (SiO2), Siliciumnitrid (Si3N4), Siliciumoxinitride und Phosphosilikate, und Organika, wie Poly­ mere, enthalten. Die Gruppe der Halbleiterkomponenten kann Im­ plantate und Diffusionsbereiche enthalten, beispielsweise mit Bor, Phosphor, Arsen oder Antimon dotiertes Silicium, wobei diese lokal eng begrenzten Bereiche im Gegensatz zu den Schich­ ten und Schichtfragmenten bis zu wenigen µm tief in das Halb­ leitermaterial der Scheibe hineinreichen können. Die beschrie­ benen Fremdmaterialien liegen vor allem auf der Vorderseite der Halbleiterscheibe in der Regel in mehreren Schichten gestapelt vor.Semiconductor wafers suitable for component production have a high value due to the large number of process steps required for their provision, the price of this material being up to 10% of the cost of a functional component. On the other hand, large quantities of semiconductor wafers that are either used from the outset as monitor wafers or that cannot be processed due to defects are continuously sorted out as part of component production. In the simplest case, such return washers have superficial impurities or defects that are relatively easy to remedy by cleaning or polishing. However, the vast majority of the disks are exposed to foreign material from the component processes, which cannot be removed with the above-mentioned processes at reasonable costs and without loss of quality. Such foreign material can be in the form of layers, layer fragments and semiconductor components, which in the case of the layer fragments and the semiconductor components can generally be on the front side, but in the case of the layers they can also be on the rear side and the edge of the pane. The group of layers and layer fragments can be used, for example, in semiconductor materials, such as epitaxially on grown silicon layers, polysilicon or gallium arsenide, metals, such as aluminum, tungsten and copper, insulators and dielectrics, such as silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ) , Siliconoxinitride and phosphosilicates, and Organika, such as polymer, contain. The group of semiconductor components can contain implants and diffusion regions, for example silicon doped with boron, phosphorus, arsenic or antimony, these locally narrow regions, in contrast to the layers and layer fragments, reaching into the semiconductor material of the wafer up to a few μm deep . The foreign materials described are usually stacked in several layers, especially on the front of the semiconductor wafer.

Das hohe Kosteneinsparpotential hat dazu geführt, Verfahren für die Aufbereitung von Rücklaufscheiben mit aufgebrachtem Fremd­ material zu entwickeln, um diese erneut in der Halbleiter- Bauelementeherstellung einsetzen zu können. Nach dem Stand der Technik ist es dabei möglich, zunächst Fremdmaterialschichten durch Ätzen zu entfernen. Beispielsweise lässt sich SiO2 mit Flusssäure, Si3N4 mit heißer konzentrierter Phosphorsäure, poly- und einkristallines Silicium mit einer Flusssäure/Salpetersäu­ re/Essigsäure-Mischung oder heißer konzentrierter Kalilauge (KOH) und organischer Belag mit heißer konzentrierter Schwefel­ säure entfernen; diese starken Säuren und Basen werden in wäss­ riger Lösung eingesetzt. Nach dem Ätzen verbleiben in der Regel Halbleiterkomponenten auf der Vorderseite der Halbleiterschei­ be.The high cost-saving potential has led to the development of processes for the reprocessing of return discs with foreign material applied in order to be able to use them again in the manufacture of semiconductor components. According to the prior art, it is possible to first remove foreign material layers by etching. For example, SiO 2 with hydrofluoric acid, Si 3 N 4 with hot concentrated phosphoric acid, polycrystalline and single crystal silicon with a hydrofluoric acid / nitric acid / acetic acid mixture or hot concentrated potassium hydroxide solution (KOH) and organic deposits with hot concentrated sulfuric acid can be removed; these strong acids and bases are used in aqueous solutions. After the etching, semiconductor components usually remain on the front side of the semiconductor wafer.

In der US 3,559,281 ist beansprucht, die ursprünglich epita­ xierte Scheibe nach dem Ätzen mit einer Passivierungsschicht beispielsweise aus SiO2 zu beaufschlagen, diese Schicht von der Rückseite zu entfernen, die Rückseite zu polieren und als Vor­ derseite für das erneute Aufbringen einer Epitaxieschicht und von Halbleiter-Bauelementen einzusetzen. Ein Nachteil des Ver­ fahrens ist, dass durch die Bedeckung von Halbleiterkomponenten mit der Passivierungsschicht Kontaminationen in der Halbleiter­ scheibe verbleiben, die in modernen Bauelementeprozessen zu Problemen führen.US Pat. No. 3,559,281 claims to apply a passivation layer, for example made of SiO 2, to the originally epitaxial wafer after the etching, to remove this layer from the rear, to polish the rear and as the front for the renewed application of an epitaxial layer and of semiconductors Components. A disadvantage of the method is that by covering semiconductor components with the passivation layer, contaminants remain in the semiconductor wafer, which lead to problems in modern component processes.

In der US 3,923,567 ist vorgeschlagen, nach dem Ätzen zur Er­ zeugung von Getterzentren eine Phosphordiffusion durchzuführen, die Scheibe erneut zu ätzen und rückseitig zu schleifen und an­ schließend die Vorderseite zu polieren und für das erneute Auf­ bringen von Halbleiter-Bauelementen einzusetzen. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass zur Entfernung der Getterzentren und zur Gewährleistung der Planparallelität der Halbleiter­ scheibe relativ hohe Materialabträge erforderlich sind.In US 3,923,567 it is proposed to etch after etching generation of getter centers to carry out a phosphorus diffusion, etch the disc again and grind the back and on closing the front to polish and for reopening bring semiconductor devices to use. A disadvantage this procedure is that for removing the getter centers and to ensure the plane parallelism of the semiconductors relatively high material removal are required.

In der US 5,131,979 ist zur Aufbereitung von Fremdmaterial-be­ schichteten Halbleiterscheiben die Schrittfolge Schichtentfer­ nung durch Ätzen oder Schleifen, Kantenschleifen, ein- oder zweistufiges Polieren der Vorderseite, Umverteilung Sauerstoff- induzierter Stapelfehler (OSF) und Aufbringen einer Epitaxie­ schicht beschrieben. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass es mit relativ hohen Umarbeitungskosten verbunden ist.No. 5,131,979 is used for processing foreign material layered semiconductor wafers the step sequence layer removal by etching or grinding, edge grinding, in or two-stage polishing of the front, redistribution of oxygen induced stacking error (OSF) and application of an epitaxy layer described. A disadvantage of this method is that it is associated with relatively high reworking costs.

Gemäß JP-07122532 kann eine Halbleiterscheibe, die lediglich mit einem Polysiliciumfilm und einem SiO2-Film bedeckt ist, mit dem Ziel einer Wiederverwendung zunächst mit heißer KOH-Lösung von Polysilicium und dann mit einer Flusssäure/Salzsäure-Lösung von SiO2 befreit und anschließend einseitig auf der später mit Bauelementen zu beaufschlagenden Seite schleierfrei poliert und gereinigt werden. In der EP 933 810 A1 ist die Aufbereitung von SOI-Scheiben ("silicon-on-insulator") nach der Prozessfolge Abätzen oder Abpolieren der einkristallinen Siliciumlage und gegebenenfalls von Fremdmaterialschichten und Entfernung der Isolationsschicht mit Flusssäure beansprucht, wobei sich weite­ re Schritte wie eine Wärmebehandlung in reduzierender Atmosphä­ re und/oder eine Politur anschließen können. Ein Nachteil die­ ser beiden Verfahren ist, dass mit ihnen die Aufbereitung von Halbleiterscheiben mit Bauelementekomponenten nicht möglich ist.According to JP-07122532, a semiconductor wafer, which is 2 film only covered with a polysilicon film and a SiO, with the aim of re first with hot KOH solution of polysilicon and then stripped with a hydrofluoric acid / hydrochloric acid solution of SiO 2, and then be polished and cleaned on one side on the side that will later be exposed to the components. EP 933 810 A1 claims the preparation of SOI wafers ("silicon-on-insulator") after the process sequence of etching or polishing off the single-crystalline silicon layer and, if appropriate, of foreign material layers and removal of the insulation layer using hydrofluoric acid, further steps like one Can connect heat treatment in a reducing atmosphere and / or a polish. A disadvantage of these two methods is that they do not allow the processing of semiconductor wafers with component components.

Eine bevorzugte Ausführungsform der US 5,622,875 ist die Pro­ zessfolge Abätzen der Fremdmaterialschichten - Vorderseiten­ schleifen zur Entfernung der elektronischen Bauelemente - Rückseitenschleifen - Ätzen - Einseiten-Oberflächenpolitur zur Erzeugung einer schleierfrei polierten Rückseite, die bei Wie­ derverwendung der Halbleiterscheibe in der Bauelementeherstel­ lung als neue Vorderseite definiert wird. Eine bevorzugte Aus­ führungsform der US 5,855,735 ist die Prozessfolge Kanten-Grob­ politur zur Entfernung von Kantenbeschichtungen - beidseitige Grobpolitur im Läppmodus mit einer Abrasivstoffkonzentration im Poliermittel von größer 6 Vol-% zur Entfernung von Halbleiter­ komponenten und Beschichtungen - Ätzen - Einseiten-Oberflächen­ politur zur Erzeugung einer schleierfrei polierten Vorder- oder Rückseite. Ein Nachteil dieser beiden Verfahren ist, dass sie die Bereitstellung einer aufbereiteten Halbleiterscheibe mit einer schleierfrei polierten Seite, einer polierten Seite und einer polierten Kante nicht ermöglichen.A preferred embodiment of US 5,622,875 is the Pro Sequence of etching of the foreign material layers - front sides grinding to remove the electronic components - Backside grinding - etching - single-side surface polishing for Generation of a haze-free polished back, which at Wie the use of the semiconductor wafer in the component manufacture tion is defined as the new front. A preferred out The US 5,855,735 is based on the process sequence edge-coarse polish for removing edge coatings - on both sides Coarse polishing in lapping mode with an abrasive concentration in the Polishing agent of more than 6 vol% for the removal of semiconductors components and coatings - etching - single-sided surfaces polish to create a front or non-fog polished Back. A disadvantage of both of these methods is that they the provision of a processed semiconductor wafer a fog-free polished side, a polished side and not allow a polished edge.

Ein wesentlicher Nachteil aller beschriebenen Verfahren ist, dass sie nicht zu lokalen Ebenheiten führen, wie sie für moder­ ne Bauelementeprozesse erforderlich sind, beispielsweise ausge­ drückt als SFQRmax gleich oder kleiner 0,13 µm für die Herstel­ lung von elektronischen Bauelementen mit Linienbreiten von 0,13 µm. A major disadvantage of all the methods described is that they do not lead to local flatness, as is required for modern component processes, for example expressed as SFQR max equal to or less than 0.13 µm for the production of electronic components with line widths of 0, 13 µm.

Verfahren zum Oberflächenschleifen von Halbleiterscheiben sind beispielsweise in der EP 272 531 A1 und der EP 580 162 A1 be­ schrieben. Läppverfahren für Halbleiterscheiben sind beispielsweise aus der DE 197 55 705 A1 und der WO 97/28925 bekannt. Ein nasschemische Ätzverfahren ist beispielsweise in der DE 198 33 257 C1 beschrieben. Verfahren zur Kantenpolitur sind beispielsweise aus der US 5,866,477 und der EP 687 524 B1 bekannt. Die Doppelseitenpolitur von Halbleiterscheiben ist beispielsweise in der US 3,691,694, der EP 208 315 B1 und den deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen DE 199 05 737.0 und DE 199 56 250.4 beansprucht. Ein Einseiten-Polier­ verfahren zur Erzeugung einer schleierfreien Oberfläche ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung mit dem Akten­ zeichen DE-100 12 840.8 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstel­ lung einer Halbleiterscheibe mit einer schleierfrei polierten Vorderseite, einer polierten Rückseite und einer polierten Kante, die den Anforderungen an Halbleiterscheiben für die Herstellung elektronischer Bauelemente mit Linienbreiten von 0,13 µm genügt, ist in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE-100 04 578.2 beansprucht.Methods for surface grinding of semiconductor wafers are for example in EP 272 531 A1 and EP 580 162 A1 wrote. Lapping processes for semiconductor wafers are for example from DE 197 55 705 A1 and WO 97/28925 known. A wet chemical etching process is, for example, in DE 198 33 257 C1. Edge polishing process are for example from US 5,866,477 and EP 687 524 B1 known. The double-sided polishing of semiconductor wafers is for example in US 3,691,694, EP 208 315 B1 and German patent applications with the file number DE 199 05 737.0 and DE 199 56 250.4. A one-sided polishing is a process for producing a haze-free surface for example in the German patent application with the file characters DE-100 12 840.8. A method of manufacture a semiconductor wafer with a haze-free polished finish Front, a polished back and a polished Edge that meets the requirements for semiconductor wafers for the Manufacture of electronic components with line widths from 0.13 µm is sufficient, is in the German patent application with the File number DE-100 04 578.2 claimed.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Aufberei­ tung einer Rücklaufscheibe bereitzustellen, die mit Fremdma­ terial aus Prozessen zur Herstellung von elektronischen Bauele­ menten beaufschlagt und nach der Aufbereitung unter Durchfüh­ rung einer Dickenreduktion von gleich oder kleiner 50 µm für die Wiederverwendung als Ausgangsmaterial für Bauelemente mit Linienbreiten von gleich oder kleiner 0,13 µm geeignet ist und den bekannten Verfahren der Technik bezüglich der Ausbeuten und der Herstellkosten überlegen ist.It was therefore the task of a process for preparation device to provide a return washer that with external dimensions material from processes for the production of electronic components elements and after processing under execution reduction of thickness equal to or less than 50 µm for reuse as a raw material for components with Line widths equal to or less than 0.13 µm is suitable and the known methods of technology in terms of yields and is superior to manufacturing costs.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überführung einer als Rücklaufscheibe bezeichneten Halbleiterscheibe in eine Halbleiterscheibe, die als Ausgangsmaterial für die Halbleiterfertigung geeignet ist, wobei die Rücklaufscheibe eine Vorderseite, eine Rückseite und eine Kante besitzt und auf mindestens einer der beiden Seiten Fremdmaterial trägt, das von mindestens einem Prozess zur Herstellung von Halbleiter-Bau­ elementen stammt, und das Verfahren folgende Einzelschritte umfasst:
The invention relates to a method for converting a semiconductor wafer referred to as a return disk into a semiconductor wafer which is suitable as a starting material for semiconductor production, the return disk having a front side, a rear side and an edge and carrying foreign material on at least one of the two sides at least one process for the production of semiconductor components, and the method comprises the following individual steps:

  • a) mechanische materialabtragende Bearbeitung mindestens einer der das Fremdmaterial tragenden Seite der Rücklaufscheibe;a) Mechanical removal of material at least one the side of the return disk carrying the foreign material;
  • b) Abtragen von Oberflächenmaterial von mindestens einer der Seiten und/oder der Kante der Rücklaufscheibe durch mindestens einen Ätzschritt;b) removing surface material from at least one of the Sides and / or the edge of the return disc by at least an etching step;
  • c) Polieren der Kante der Rücklaufscheibe;c) polishing the edge of the return disk;
  • d) gleichzeitiges Polieren der Seiten der Rücklaufscheibe zwischen sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten Poliertellern unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzen­ tration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei die Rücklaufscheibe in einer Aussparung einer Läufer­ scheibe liegt; undd) polishing the sides of the return disk simultaneously between rotating polishing plates covered with polishing cloth while adding a polish with a solid concentrate tration of 0.1 to 5 wt .-% and a pH of 9 to 12, the return disk in a recess of a runner disc lies; and
  • e) einseitiges Polieren mindestens einer Seite der Rücklauf­ scheibe auf einem mit Poliertuch bedeckten Polierteller unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei eine schleierfrei polierte Oberfläche erzeugt wird.e) unilateral polishing at least one side of the return slice on a polishing plate covered with a polishing cloth Add a polish with a solid concentration from 0.1 to 5% by weight and a pH from 9 to 12, one of which surface free of fog is produced.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, dass durch das Verfahren Halbleiterscheiben mit einer schleierfrei polierten Seite, einer polierten Seite und einer polierten Kante gewonnen werden, die den Anforderungen zur Wiederverwendung bei der Produktion von elektronischen Bauelementen der 0,13-µm-Tech­ nologiegeneration genügen. Die Tatsache, dass die erfin­ dungsgemäße Prozesssequenz derartig hochwertige Halbleiter­ scheiben in hohen Ausbeuten bei Prozesskosten liefert, die mit denen von Aufbereitungsverfahren zur Herstellung qualitativ minderwertigerer Scheiben nach dem Stand der Technik vergleich­ bar sind, war überraschend und nicht vorhersehbar.An essential feature of the invention is that Process semiconductor wafers with a haze-free polished Side, a polished side and a polished edge that meet the requirements for reuse at the Production of electronic components of the 0.13 µm tech generation of technology are sufficient. The fact that the invented process sequence of such high quality semiconductors slices in high yields at process costs that delivers those of processing methods for manufacturing qualitatively inferior discs according to the prior art cash was surprising and unpredictable.

Ausgangsprodukt des Verfahrens ist eine als Rücklaufscheibe bezeichnete, einkristalline Halbleiterscheibe aus einem für die Wiederverwendung geeigneten Material mit einer verrundeten Kante, die in Prozessen zur Herstellung elektronischer Bauelemente auf einer Vorderseite, einer Rückseite und/oder einer Kante mit Fremdmaterial in Form von Schichten, Schicht­ fragmenten und/oder Halbleiterkomponenten beaufschlagt und von der Weiterverarbeitung ausgeschlossen wurde.The starting product of the process is a return disk designated, single-crystal semiconductor wafer from a for the Reuse suitable material with a rounded Edge used in electronic manufacturing processes Components on a front, a back and / or an edge with foreign material in the form of layers, layer  fragments and / or semiconductor components acted upon and by further processing was excluded.

Endprodukt des Verfahrens ist eine einkristalline Halbleiter­ scheibe mit einer schleierfrei polierten Seite, einer polierten Seite und einer polierten Kante, die erneut zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen der 0,13-µm-Technologiegeneration ein­ gesetzt werden kann und um maximal 50 µm dünner ist als die ur­ sprünglich eingesetzte Halbleiterscheibe.The end product of the process is a single crystal semiconductor pane with a fog-free polished side, a polished Side and a polished edge that is again used to manufacture Semiconductor devices of the 0.13 µm technology generation can be placed and is a maximum of 50 µm thinner than the original semiconductor wafer originally used.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell zur Aufberei­ tung von scheibenförmigen Körpern eingesetzt werden, die aus einem Material bestehen, welches mit Fremdmaterial beaufschlagt ist und mit den eingesetzten mechanischen, chemischen und chemomechanischen Oberflächen-Bearbeitungsverfahren bearbeitet werden kann. Derartige Materialien sind zum Beispiel Halbleiter wie Silicium oder Galliumarsenid. Das Verfahren eignet sich besonders zur Aufbereitung von mit Fremdmaterial beaufschlagten einkristallinen Siliciumscheiben mit Durchmessern von insbeson­ dere 200 mm, 300 mm, 400 mm und 450 mm und Dicken von 500 µm bis 1000 µm. Erfindungsgemäß aufbereitete Halbleiterscheiben können entweder direkt erneut als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauelementen oder als Monitorscheiben zur Kontrolle dieser Prozesse eingesetzt werden oder nach Aufbringen von Schichten wie Rückseitenversiegelungen oder einer epitaktischen Beschichtung der Scheibenvorderseite bei­ spielsweise mit Silicium und/oder nach Konditionierung durch eine Wärmebehandlung beispielsweise unter Wasserstoff- oder Argonatmosphäre ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden. Auch eine Wiederverwendung in Form von SOI-Scheiben ist möglich.In principle, the method according to the invention can be used for preparation tion of disc-shaped bodies are used, which consist of consist of a material that is loaded with foreign material is and with the mechanical, chemical and chemomechanical surface machining processes can be. Such materials are, for example, semiconductors such as silicon or gallium arsenide. The procedure is suitable especially for the treatment of foreign material single-crystal silicon wafers with diameters of in particular other 200 mm, 300 mm, 400 mm and 450 mm and thicknesses of 500 µm up to 1000 µm. Semiconductor wafers prepared according to the invention can either be used directly as a source material for the Manufacture of semiconductor components or as monitor disks used to control these processes or after Applying layers such as back seals or an epitaxial coating on the front of the pane for example with silicon and / or after conditioning a heat treatment, for example, under hydrogen or Argon atmosphere are used for their intended purpose. Also reuse in the form of SOI panes is possible.

Die weitere Beschreibung des mehrstufigen erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt am Beispiel der Aufbereitung einer Silicium­ scheibe als Rücklaufscheibe gemäß der Prozessschritte (a) bis (e).The further description of the multi-stage according to the invention The process is based on the example of processing a silicon disc as a return disc according to process steps (a) to (e).

(a) Mechanische Oberflächenbearbeitung(a) Mechanical surface treatment

Im Rahmen der Erfindung wird die aufzubereitende Silicium­ scheibe zunächst einem mechanischen Oberflächen- Bearbeitungsschritt unterworfen. Dabei kann prinzipiell von der Vorderseite und/oder der Rückseite Material abgetragen werden. Für die mechanische Oberflächenbearbeitung eignen sich beispielsweise Schleif-, Fräs- und Läppverfahren; im Rahmen der Erfindung ist die Ausführung eines Schleif- oder Läppverfahrens bevorzugt. Besonders bevorzugt ist die Anwendung eines Schleifverfahrens auf diejenige Seite, in der Regel die Vorderseite, die neben meist übereinander angeordneten Schichten und Schichtfragmenten auch Bauelementekomponenten wie hochdotierte Implantat- und Diffusionsbereiche trägt, die im Gegensatz zu den Schichten und Schichtfragmenten bis in eine Tiefe von wenigen µm in das einkristalline Silicium hineinragen können. Sollte die gegenüberliegende Scheibenseite, in der Regel die Rückseite, mit einem mehrlagigen Schichtaufbau aus beispielsweise drei oder mehr Schichten oder in Ausnahmefällen ebenfalls mit Bauelementekomponenten beaufschlagt sein, ist bevorzugt, diese Seite ebenfalls zu schleifen oder ein beidseitiges Läppverfahren anzuwenden.In the context of the invention, the silicon to be processed first a mechanical surface Processing step subjected. In principle, the Front and / or the back of material can be removed. Are suitable for mechanical surface processing for example grinding, milling and lapping processes; As part of the Invention is the execution of a grinding or lapping process prefers. The use of a is particularly preferred Grinding process on the side, usually the Front side, which are usually arranged one above the other Layers and layer fragments also include component components such as highly doped implant and diffusion areas, which in the In contrast to the layers and layer fragments up to one Project a depth of a few µm into the single-crystalline silicon can. Should the opposite side of the disc, in the Rule out the back, with a multi-layer structure for example three or more layers or in exceptional cases also be loaded with component components prefers to grind this side too or a use lapping on both sides.

Einseitiges Schleifen der Siliciumscheibe erfolgt durch einen Oberflächen-Schleifschritt besonders bevorzugt in einer Rotationsschleifmaschine mit Hilfe einer Tellerschleifscheibe, die aus Metall-, Kunstharz- oder Keramik-gebundenen Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrößenbereich 30-50 µm) bis 2000 Mesh (Korngrößenbereich 4-6 µm) besteht; die Verwendung einer Schleifscheibe aus Kunstharz-gebundenen Diamanten ist besonders bevorzugt. Bei Vorliegen der Notwendigkeit, beide Seiten zu schleifen, können diese entweder sequentiell oder gleichzeitig geschliffen oder geläppt werden; sequentielles Oberflä­ chenschleifen ist in diesem Fall besonders bevorzugt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung des Schleifschrittes in der Art, dass in Schichten oder Schichtfragmenten angeordnetes Fremdmaterial von der oder den geschliffenen Seiten der Siliciumscheibe vollständig entfernt wird und der Abtrag an einkristallinem Silicium 1 bis 6 µm pro geschliffene Scheibenseite beträgt.The silicon wafer is ground on one side by a Surface grinding step particularly preferred in one Rotary grinding machine with the help of a disc grinding wheel, those made of metal, synthetic resin or ceramic-bound diamonds 400 mesh (grain size range 30-50 µm) to 2000 mesh (Grain size range 4-6 µm); the use of a Resin-bonded diamond grinding wheel is special prefers. If there is a need for both sides can grind either sequentially or simultaneously be ground or lapped; sequential surface In this case, chiseling is particularly preferred. Especially an execution of the grinding step is preferred in such a way that arranged in layers or layer fragments Foreign material from the ground side or sides of the Silicon wafer is completely removed and the removal begins  single-crystal silicon 1 to 6 µm per cut Disk side is.

(b) Ätzen(b) etching

Zwecks Entfernung von Schichten auf einer nicht geschliffenen Seite und der Kante der Siliciumscheibe sowie von gestörten Oberflächenschichten ("Damage") und von insbesondere metalli­ schen Verunreinigungen erfolgt an dieser Stelle ein ein- oder mehrstufiger Ätzschritt, der entweder als nasschemische Behand­ lung der Siliciumscheibe in einer oder mehreren alkalischen und/oder sauren Ätzmischungen und/oder als Plasmabehandlung ausgeführt werden kann. Nasschemisches Ätzen durch Behandlung der gesamten Scheibenoberfläche beispielsweise im Batchverfah­ ren oder nur einer Seite einer einzelnen Siliciumscheibe gege­ benenfalls unter Einschluss der Kante beispielsweise mit Hilfe eines sogenannten "Spin Etchers" ist bevorzugt. Für beide Ver­ fahren bietet der Handel Anlagen an. Ist ein mehrstufiges Ätz­ verfahren notwendig, können die einzelnen Stufen entweder in separaten Ätzanlagen oder in einer integrierten Anlage mit mehreren Ätzbecken ausgeführt werden. Anzahl, Abfolge und Wahl der Chemikalien und Prozessbedingungen der einzelnen Ätzstufen richten sich bevorzugt nach der Beschaffenheit des Ausgangsma­ terials. In bestimmten Fällen, insbesondere nach beidseitigem Schleifen in Schritt (a), kann es ausreichen, nur die Kante der Siliciumscheibe zu ätzen.For the purpose of removing layers on an unsanded one Side and the edge of the silicon wafer as well as from disturbed Surface layers ("Damage") and in particular metallic contamination occurs at this point multi-stage etching step, either as a wet chemical treatment development of the silicon wafer in one or more alkaline and / or acidic etching mixtures and / or as a plasma treatment can be executed. Wet chemical etching through treatment the entire disc surface, for example in a batch process or just one side of a single silicon wafer if necessary, including the edge, for example with the help a so-called "spin etcher" is preferred. For both ver the trade offers facilities to drive. Is a multi-stage etch necessary, the individual stages can either be in with separate etching systems or in an integrated system several etching basins can be executed. Number, sequence and choice the chemicals and process conditions of the individual etching stages are based on the nature of the starting dimensions terials. In certain cases, especially bilateral Grinding in step (a), it may be enough just the edge of the Etch silicon wafer.

Der Stand der Technik schlägt zum Abtrag verschiedener Fremdma­ terialien verschiedene Ätzmischungen vor, die im Rahmen der Er­ findung allesamt bevorzugt sind, wenn ihr Einsatz unter Berück­ sichtigung des vorliegenden Materials gerechtfertigt ist. Für SiO2-Schichten eignen sich wässrige Flusssäure (HF), mit Ammo­ niumfluorid gepufferte wässrige Flusssäure (BHF) oder eine Mi­ schung aus wässriger Flusssäure und Salzsäure in einem Tempera­ turbereich von 20 bis 60°C und einer Konzentration von 0,1 bis 10 Gew.-%. Für nitridhaltige Schichten, beispielsweise Si3N4 oder Siliciumoxidnitride, wird vorteilhaft heiße konzentrierte Phosphorsäure (H3PO4 in wässriger Lösung) in einer Konzentration von 40 bis 95 Gew.-% bei einer Temperatur von 40 bis 190°C eingesetzt. Unter gewissen Umständen kann zur Entfernung dieser Substanzen ebenfalls HF oder BHF verwendet werden. Für die Ent­ fernung organischer Materialien, beispielsweise Polymere, die als Photomasken bei der Herstellung von Halbleiterstrukturen eingesetzt wurden, kommt konzentrierte Schwefelsäure (60 bis 98 Gew.-% H2SO4 in wässriger Lösung) in Frage. Polysilicium und einkristallines Silicium lässt sich durch Säuremischungen auf der Basis von konzentrierter Salpetersäure und konzentrierter Flusssäure bei Temperaturen von 20 bis 60°C, beispielsweise unter Zugabe von Essigsäure oder säurebeständigen Tensiden, oder in starken Laugen, beispielsweise wässrige Natronlauge (NaOH), Kalilauge (KOH) oder Tetramethylammoniumhydroxidlösung (TMAH) bei Temperaturen von 40 bis 120°C abätzen. In verschie­ denen Fällen können auch Plasmaätzverfahren unter Angriff von neutralen Molekülen oder Ionen im Rahmen der Erfindung einge­ setzt werden.The prior art proposes various etching mixtures for the removal of various foreign materials, all of which are preferred within the scope of the invention if their use is justified taking into account the present material. Aqueous hydrofluoric acid (HF), aqueous hydrofluoric acid (BHF) buffered with ammonium fluoride or a mixture of aqueous hydrofluoric acid and hydrochloric acid in a temperature range of 20 to 60 ° C and a concentration of 0.1 to 10 are suitable for SiO 2 layers % By weight. For nitride-containing layers, for example Si 3 N 4 or silicon oxide nitrides, hot concentrated phosphoric acid (H 3 PO 4 in aqueous solution) is advantageously used in a concentration of 40 to 95% by weight at a temperature of 40 to 190 ° C. In certain circumstances HF or BHF can also be used to remove these substances. Concentrated sulfuric acid (60 to 98% by weight H 2 SO 4 in aqueous solution) can be used to remove organic materials, for example polymers, which were used as photomasks in the production of semiconductor structures. Polysilicon and single-crystalline silicon can be mixed with acids based on concentrated nitric acid and concentrated hydrofluoric acid at temperatures from 20 to 60 ° C, e.g. with the addition of acetic acid or acid-resistant surfactants, or in strong alkalis, e.g. aqueous sodium hydroxide solution (NaOH), potassium hydroxide solution (KOH ) or etch tetramethylammonium hydroxide solution (TMAH) at temperatures from 40 to 120 ° C. In various cases, plasma etching under attack by neutral molecules or ions can also be used within the scope of the invention.

Schritt (b) wird vorzugsweise so ausgeführt, dass zunächst sämtliches auf der Siliciumscheibe noch vorhandenes Fremdmate­ rial mittels einer oder mehrerer Ätzmischungen entfernt wird. In einer besonders bevorzugten Arbeitsweise erzeugt die letzte Ätzstufe einen Abtrag an einkristallinem Silicium von der Scheibe, um durch den Schleifschritt (a) erzeugtes Damage sowie Kontaminationen zu entfernen. Der Abtrag an einkristallinem Si­ licium im Ätzschritt (b) beträgt besonders bevorzugt 5 bis 10 µm pro geätzter Scheibenseite.Step (b) is preferably carried out so that initially all foreign material still present on the silicon wafer rial is removed by means of one or more etching mixtures. In a particularly preferred mode of operation, the last one creates Etching a removal of single crystal silicon from the Disc to damage caused by grinding step (a) as well Remove contaminants. The removal of single crystal Si licium in the etching step (b) is particularly preferably 5 to 10 μm per etched disc side.

(c) Kantenpolitur(c) edge polishing

Zur Durchführung des Kantenpolierschrittes (c) stehen ebenfalls handelsübliche Automaten zur Verfügung. Bevorzugt wird die Kan­ te der Siliciumscheibe nach dem Ätzschritt (b) entweder mit einem Poliertuch poliert, das über eingebettete feinteilige Abrasivstoffe verfügt, oder mit einem Poliertuch ohne derartige Bestandteile unter kontinuierlicher Zuführung eines wässrigen Poliermittels, das Suspensionen oder Kolloide einer Vielzahl von abrasiv wirkenden anorganischen Stoffen in Gegenwart von alkalischen Substanzen und gegebenenfalls weitere Zuschlag­ stoffe enthält. Für die Kantenpolitur geeignete Abrasivstoffe sind beispielsweise SiO2, Al2O3, ZrO2 und SiC. Besonders bevor­ zugt wird unter Zuführung eines Poliermittels aus 1 bis 5 Gew.-% SiO2 in Wasser mit einen pH-Wert von 10 bis 12 mit einem Polyurethan-Poliertuch einer Härte von 30 bis 70 (Shore A) po­ liert, das verstärkende Polyesterfasern enthalten kann. Der Ab­ trag an einkristallinem Silicium, bezogen auf die Oberfläche einer Kante, in Schritt (c) beträgt besonders bevorzugt 0,1 bis 5 µm.Commercially available machines are also available for carrying out the edge polishing step (c). The edge of the silicon wafer is preferably polished after the etching step (b) either with a polishing cloth which has embedded, finely divided abrasives, or with a polishing cloth without such constituents, with the continuous supply of an aqueous polishing agent, the suspensions or colloids of a large number of abrasive inorganic agents Contains substances in the presence of alkaline substances and possibly other additives. Abrasives suitable for edge polishing are, for example, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and SiC. Especially before is fed with a polishing agent from 1 to 5 wt .-% SiO 2 in water with a pH of 10 to 12 with a polyurethane polishing cloth with a hardness of 30 to 70 (Shore A), the reinforcing polyester fibers may contain. The removal of single-crystal silicon, based on the surface of an edge, in step (c) is particularly preferably 0.1 to 5 μm.

(d) Doppelseitenpolitur(d) Double-sided polishing

In nachfolgenden Schritt (d) kommt eine handelsübliche Doppel­ seiten-Poliermaschine 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, zum Einsatz, die unter kontinuierlicher Zu­ führung eines Poliermittels geeigneter chemischer Zusammenset­ zung das beidseitige abtragende Polieren von bevorzugt mehreren Siliciumscheiben erlaubt. Besonders bevorzugt wird mit einem aufgeklebten Polyurethan-Poliertuch einer Härte von 60 bis 90 (Shore A), das gegebenenfalls über eingebaute verstärkende Polyesterfasern verfügen kann, unter Zuführung eines Poliermit­ tels aus 1 bis 5 Gew.-% SiO2 in Wasser poliert, das durch Kali­ umcarbonatzugaben auf einen pH-Wert von 10 bis 11,5 eingestellt wurde.In the following step (d), a commercially available double-sided polishing machine essentially consists of a freely horizontally rotatable lower polishing plate and a freely horizontally rotatable upper polishing plate, both of which are each covered with a polishing cloth, which are continuously supplied with a Polishing agent suitable chemical composition allows the abrasive polishing of preferably several silicon wafers on both sides. It is particularly preferred to polish with a glued-on polyurethane polishing cloth with a hardness of 60 to 90 (Shore A), which may optionally have built-in reinforcing polyester fibers, with the addition of a polishing agent composed of 1 to 5% by weight SiO 2 in water Potassium carbonate was adjusted to a pH of 10 to 11.5.

Die Siliciumscheiben werden dabei durch Läuferscheiben, die über ausreichend dimensionierte Aussparungen zur Aufnahme der Siliciumscheiben verfügen, während des Polierens auf einer Zykloidenbahn gehalten. Läuferscheiben aus rostfreiem Chrom­ stahl sind aufgrund ihrer hohen Maßhaltigkeit und chemischen Resistenz besonders bevorzugt. Um während des Polierens eine Beschädigung der Scheibenkante durch die Innenkante der Aus­ sparung in der Läuferscheibe zu verhindern, ist bevorzugt, die Innenseite der Aussparungen mit einer Kunststoffbeschichtung beispielsweise aus Polyamid von gleicher Dicke wie die Läufer­ scheibe auszukleiden.The silicon wafers are replaced by rotor disks through sufficiently dimensioned recesses to accommodate the Feature silicon wafers while polishing on a Cycloid track held. Rotor discs made of rust-free chrome steel are due to their high dimensional accuracy and chemical Resistance particularly preferred. To get a while polishing Damage to the edge of the pane due to the inside edge of the off Preventing savings in the rotor disk is preferred Inside of the recesses with a plastic coating  for example made of polyamide of the same thickness as the runners to line the pane.

Um nach Schritt (d) Siliciumscheiben mit einer hohen lokalen Ebenheit vorliegen zu haben, ist ein Doppelseiten-Polierverfah­ ren gemäß der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 199 05 737.0 besonders bevorzugt, bei welchem sich die gewählte Dicke der Läuferscheiben nach der Enddicke der Siliciumscheiben nach dem Doppelseiten-Polierschritt (d) richtet. Charakteris­ tisch für diese Ausführungsvariante ist, dass die Enddicke der doppelseitenpolierten Siliciumscheiben bevorzugt um 2 µm bis 20 µm größer ist als die Läuferscheibendicke; der besonders bevor­ zugte Gesamtabtrag an einkristallinem Silicium beträgt 5 bis 20 µm.In order after step (d) silicon wafers with a high local Having flatness is a two-sided polishing process ren according to the German patent application with the file number 199 05 737.0 is particularly preferred, in which the selected Thickness of the rotor disks according to the final thickness of the silicon wafers after the double-sided polishing step (d). Character table for this variant is that the final thickness of the double-sided polished silicon wafers preferably around 2 µm to 20 µm is greater than the rotor disk thickness; the especially before total removal of monocrystalline silicon is 5 to 20 µm.

Zur Beendigung des Doppelseiten-Polierschrittes (d) muss die chemisch sehr reaktive hydrophobe Scheibenoberfläche passiviert werden. Im Rahmen der Erfindung erfolgt dies bevorzugt durch Zuführung einer Flüssigkeit oder nacheinander mehrerer Flüssig­ keiten, die einen oder mehrere filmbildende Stoffe enthalten, mit der Folge einer vollständigen Benetzung von polierter Vor­ derseite, Rückseite und Kante der Siliciumscheiben mit einem Flüssigkeitsfilm, wobei im Allgemeinen ein Konzentrationsbe­ reich zwischen 0,01 und 10 Vol-% von filmbildenden Stoff im Stoppmittel sinnvoll ist. Besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist der Einsatz eines in einer nachfolgenden Reini­ gung entfernbaren Stoffes oder mehrerer Stoffe aus einer Gruppe von Verbindungen, die ein- oder mehrwertige Alkohole, Poly­ alkohole und Tenside umfasst. Eine dasselbe Prinzip verwirk­ lichende, ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungsform des Stoppvorganges ist die Zuführung eines wässrigen Poliermittels auf SiO2-Basis, das einen oder mehrere Stoffe aus den genannten Gruppen von Verbindungen in Anteilen von 0,01 bis 10 Vol-% ent­ hält. Die Siliciumscheiben werden nach Beendigung der Zuführung an Stoppmittel und gegebenenfalls Reinstwasser bevorzugt mit Hilfe eines Vakuumsaugers aus der Poliermaschine entnommen und nach dem Stand der Technik gereinigt und getrocknet. To complete the double-sided polishing step (d), the chemically very reactive hydrophobic surface of the pane must be passivated. In the context of the invention, this is preferably carried out by supplying a liquid or successively a plurality of liquids which contain one or more film-forming substances, with the result that the polished front, back and edge of the silicon wafers are completely wetted with a liquid film, a concentration being generally used rich between 0.01 and 10 vol% of film-forming substance in the stop agent is useful. Particularly preferred within the scope of the invention is the use of a substance which can be removed in a subsequent cleaning or of several substances from a group of compounds which comprises mono- or polyhydric alcohols, polyalcohols and surfactants. A realization of the same principle, also particularly preferred embodiment of the stopping process is the supply of an aqueous polishing agent based on SiO 2 , which contains one or more substances from the groups of compounds mentioned in proportions of 0.01 to 10% by volume. The silicon wafers are removed from the polishing machine, preferably with the aid of a vacuum suction device, after the supply of stop agent and possibly ultrapure water has ended, and cleaned and dried according to the prior art.

(e) Oberflächenpolitur(e) surface polishing

Zur Durchführung des Polierschrittes (e) zur Bereitstellung einer schleierfrei polierten Vorderseite kann eine handelsübli­ che Oberflächenpoliermaschine mit einem oder mehreren Polier­ tellern eingesetzt werden, wobei in einem Poliervorgang entwe­ der eine einzelne Siliciumscheibe oder mehrere Siliciumscheiben gleichzeitig poliert werden; beide Vorgehensweisen sind glei­ chermaßen bevorzugt. Zum Halten der Halbleiterscheiben während der Oberflächenpolitur sind im Rahmen der Erfindung wachsfreie Prozesse bevorzugt. Besonders bevorzugt wird dabei eine oder mehrere Siliciumscheiben durch Anlegen von Vakuum oder/oder durch Wasser-unterstützte Adhäsion von einer mit einem elasti­ schen, porösen Film bedeckten starren Trägerplatte gehalten. Der elastische, zum Kontakt mit der Scheibenrückseite einge­ setzte Film ist dabei bevorzugt aus Polymerschaum, besonders bevorzugt aus Polyurethan, gefertigt. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt ist der Einsatz einer Trägervor­ richtung in Schritt (e), die anstelle der starren Trägerplatte über eine elastische Membran verfügt, die gegebenenfalls mit einer Schutzschicht beaufschlagt wird.To carry out the polishing step (e) for preparation a veil-free polished front can be a commercial item surface polishing machine with one or more polishers plates are used, with either in a polishing process which is a single silicon wafer or multiple silicon wafers be polished at the same time; both approaches are the same fairly preferred. To hold the wafers during the surface polish are wax-free in the context of the invention Processes preferred. One or is particularly preferred several silicon wafers by applying vacuum or / or through water-assisted adhesion from one with an elasti porous film covered rigid support plate. The elastic, turned on for contact with the back of the pane set film is preferably made of polymer foam, especially preferably made of polyurethane. Also as part of the Invention is particularly preferred to use a carrier direction in step (e) instead of the rigid support plate has an elastic membrane, possibly with a protective layer is applied.

Bei der Oberflächenpolitur (e) kann im Rahmen der Erfindung entweder die Vorderseite oder die Rückseite der Siliciumschei­ ben schleierfrei poliert werden. Es ist auch möglich, bevorzugt nacheinander beide Seiten schleierfrei zu polieren. In dem Fall, dass das Ausgangsmaterial in Schritt (a) lediglich auf der Vorderseite geschliffen wurde, ist besonders bevorzugt, Schritt (e) auf die Rückseite der Siliciumscheibe anzuwenden, die damit im Rahmen der Wiederverwendung der Scheibe in Halb­ leiter-Bauelementefertigung als neue Vorderseite definiert wird.Surface polishing (e) can be carried out within the scope of the invention either the front or the back of the silicon wafer ben to be polished without fog. It is also possible, preferred to polish both sides one after the other free of fog. By doing Case that the starting material in step (a) only on the front has been sanded is particularly preferred Apply step (e) to the back of the silicon wafer, which in the context of reusing the disc in half Head component manufacturing defined as a new front becomes.

Die Oberflächenpolitur (e) wird vorzugsweise mit einem aufge­ klebten weichen Poliertuch unter kontinuierlicher Zuführung eines wässrigen alkalischen Poliermittels auf SiO2-Basis mit einem Feststoffgehalt von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem gegebe­ nenfalls durch Zusatzstoffe auf einen auf 9,5 bis 12 einge­ stellten pH-Wert poliert. Es besteht jedoch auch die Möglich­ keit, nacheinander zwei verschiedene Poliermittel zuzuführen, wobei das erste Poliermittel in einer Konzentration zwischen bevorzugt 1 und 5 Gew.-% SiO2 eingesetzt wird und vorwiegend einen Abtrag an Halbleitermaterial erzeugt und das zweite Po­ liermittel in einer Konzentration zwischen bevorzugt 0,1 und 2 Gew.-% SiO2 eingesetzt wird und vorwiegend eine Glättung der Oberfläche bewirkt. Beide Poliermittel können nacheinander auf einem mit Poliertuch bedeckten Polierteller zugeführt werden. Bevorzugt ist die Verwendung zweier verschiedener Poliermittel in Gestalt eines Zweitellerprozesses, indem auf Teller 1 zu­ nächst mit Poliermittel 1 poliert, der Poliermittelangriff bei­ spielsweise durch Zuführung einer wässrigen Zitronensäurelösung mit einer Konzentration zwischen 0,1 und 20 Gew.-% gestoppt, anschließend auf Teller 2 mit Poliermittel 2 poliert und eben­ falls ein Stoppmittel zugeführt wird, das beispielsweise wie unter Schritt (d) beschrieben bevorzugt einen filmbildenden Stoff enthält. Die beiden Polierteller können dabei mit ver­ schiedenartigen Poliertüchern beklebt sein. Der Siliciumabtrag liegt besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 1 µm. Es folgt eine Reinigung und Trocknung der Siliciumscheiben nach dem Stand der Technik, die in Form von Batch- und/oder Einzelscheibenverfah­ ren ausgeführt werden kann.The surface polish (s) is preferably applied with a glued-on soft polishing cloth while continuously supplying an aqueous alkaline polishing agent based on SiO 2 with a solids content of 0.1 to 5% by weight and, if appropriate, by additives to a level of 9.5 up to 12 set pH value polished. However, there is also the possibility of supplying two different polishing agents in succession, the first polishing agent being used in a concentration of preferably 1 to 5% by weight of SiO 2 and predominantly producing a removal of semiconductor material and the second polishing agent being in a concentration between preferably 0.1 and 2 wt .-% SiO 2 is used and mainly causes a smoothing of the surface. Both polishing agents can be added one after the other on a polishing plate covered with a polishing cloth. It is preferred to use two different polishing agents in the form of a two-plate process, by first polishing on plate 1 with polishing agent 1 , the attack of the polishing agent being stopped, for example, by adding an aqueous citric acid solution with a concentration between 0.1 and 20% by weight, and then on plate 2 polished with polishing agent 2 and just in case a stop agent is supplied, which preferably contains a film-forming substance, for example, as described in step (d). The two polishing plates can be covered with different polishing cloths. The silicon removal is particularly preferably between 0.1 and 1 μm. This is followed by cleaning and drying of the silicon wafers according to the prior art, which can be carried out in the form of batch and / or individual wafer processes.

Es schließt sich eine Bewertung der gemäß der Schritte (a) bis (e) aufbereiteten Siliciumscheiben hinsichtlich von durch den Weiterverarbeiter der Scheiben spezifizierter Qualitätsmerkmale nach dem Fachmann bekannten Methoden an. Geeignete Bewertungs­ methoden sind beispielsweise eine Messung der lokalen Geome­ trie, eine visuelle Prüfung auf Kratzer, Flecken und sonstige unter Neonlicht oder stark gebündeltem Licht ("Hazelicht") sichtbare Abweichungen von der idealen Oberfläche und eine ins­ trumentelle Inspektion vorzugsweise der schleierfrei polierten Seite der Siliciumscheiben mit Hilfe eines handelsüblichen La­ ser-Detektionsgerätes bezüglich LLS-Zahlen für Streuzentren verschiedener Größenklassen sowie Haze. This is followed by an evaluation of the steps (a) to (e) processed silicon wafers with regard to the through the Further processing of the panes of specified quality characteristics according to methods known to the person skilled in the art. Appropriate evaluation methods include measuring local geomes trie, a visual inspection for scratches, stains and other under neon light or highly concentrated light ("Hazelicht") visible deviations from the ideal surface and an ins Documentary inspection preferably of the haze-free polished Side of the silicon wafers using a commercially available La water detection device with regard to LLS numbers for scattering centers different size classes as well as haze.  

Falls notwendig, kann an einer beliebigen Stelle der Prozess­ kette eine Wärmebehandlung der Siliciumscheiben eingefügt werden, beispielsweise um thermische Donatoren zu vernichten, um eine Störung von oberflächennahen Kristallschichten auszu­ heilen oder um in letztgenannten Schichten eine gezielte Do­ tierstoffverarmung herbeizuführen. Weiterhin kann eine Laserbe­ schriftung zur Scheibenidentifizierung erzeugt werden. Die Auf­ bringung einer Epitaxieschicht aus Silicium oder weiteren halb­ leitenden Materialien auf die schleierfrei polierte Seite der Siliciumscheiben, die bei verschiedenen Anwendungen von Vorteil ist, ist ebenfalls möglich.If necessary, the process can be performed at any point chain inserted a heat treatment of the silicon wafers for example to destroy thermal donors, to prevent interference from near-surface crystal layers heal or to do a targeted do in the latter layers bring about animal impoverishment. Furthermore, a Laserbe writing for disk identification. The on Application of an epitaxial layer made of silicon or another half conductive materials on the fog-free polished side of the Silicon wafers that are beneficial in various applications is also possible.

Erfindungsgemäß aufbereitete Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, erfüllen die Anforderungen für die Herstel­ lung von Halbleiterbauelementen mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm, wenn das Kristallmaterial der ursprünglich eingesetzten und nach Beaufschlagen mit Fremdmaterial aussor­ tierten und aufbereiteten Halbleiterscheibe für einen solchen Einsatz geeignet ist. Nicht naheliegend ist insbesondere, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Bereitstellung von Halblei­ terscheiben mit einer schleierfrei polierten Seite, einer polierten Seite und einer polierten Kante und einer lokalen Geometrie SFQRmax von gleich oder kleiner 0,13 µm selbst dann ermöglicht, wenn die ursprünglich eingesetzte Halbleiterscheibe diese Eigenschaften nicht besaßen. Es hat sich bei typischen Ausbeuten von 85 bis 95% an für die 0,13-µm-Technologie taug­ lichen Scheiben als optimale Lösung zur Senkung der Material­ kosten in der Halbleiter-Bauelementefertigung erwiesen. Die Anwendung von Kostenrechnungsmodellen belegt, dass das erfin­ dungsgemäße Aufbereitungsverfahren für Halbleiterscheiben mit den Verfahren nach dem Stand der Technik vergleichbar ist, dabei jedoch ein qualitativ höherwertiges Produkt erzeugt.Semiconductor wafers prepared in accordance with the invention, in particular silicon wafers, meet the requirements for the production of semiconductor components with line widths equal to or less than 0.13 μm if the crystal material of the semiconductor wafer originally used and sorted and processed after exposure to foreign material is suitable for such use. In particular, it is not obvious that the method according to the invention enables the provision of semiconductor wafers with a fog-free polished side, a polished side and a polished edge and a local geometry SFQR max of equal to or less than 0.13 μm even when the semiconductor wafer originally used did not have these qualities. With typical yields of 85 to 95% of disks suitable for 0.13 µm technology, it has proven to be the optimal solution for reducing the material costs in semiconductor component production. The use of cost accounting models proves that the reprocessing method for semiconductor wafers according to the invention is comparable to the methods according to the prior art, but produces a product of higher quality in the process.

Zur Beschreibung und zum aufgeführten Beispiel gehören Figuren, welche die Erfindung verdeutlichen, jedoch keine Einschränkung bedeuten. The description and the example given include figures, which illustrate the invention, but no limitation mean.  

Fig. 1 zeigt eine Prozessabfolge zur Aufbereitung einer be­ schichteten Halbleiterscheibe nach dem Stand der Technik, die zu einer Halbleiterscheibe mit einer schleierfrei polierten Seite, einer geätzten Seite und einer geätzten Kante führt. Fig. 1 shows a process sequence for the preparation of a coated semiconductor wafer according to the prior art, which leads to a semiconductor wafer with a fog-free polished side, an etched side and an etched edge.

Fig. 2 zeigt eine weitere Prozessabfolge zur Aufbereitung einer beschichteten Halbleiterscheibe nach dem Stand der Technik, die zu einer Halbleiterscheibe mit einer schleierfrei polierten Seite, einer geätzten Seite und einer geätzten Kante führt. FIG. 2 shows a further process sequence for processing a coated semiconductor wafer according to the prior art, which leads to a semiconductor wafer with a non-fog-polished side, an etched side and an etched edge.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Prozessabfolge zur Aufbereitung einer beschichteten Halbleiterscheibe, die zu einer Halbleiterscheibe mit einer schleierfrei polierten Seite, einer polierten Seite und einer polierten Kante führt und im angegebenen Beispiel ausgeführt wurde. Fig. 3 shows a preferred process sequence according to the invention for the preparation of a coated semiconductor wafer, resulting in a semiconductor wafer with a haze-free polished side, a polished side and a polished edge and was carried out in the given example.

Beispielexample

Es standen schwach Bor-dotierte Siliciumscheiben (Widerstand 10- 20 Ω.cm; Durchmesser 300 mm) zur Verfügung, die mit schlei­ erfrei polierter Vorderseite, polierter Rückseite, polierter Kante und einer Dicke von 775 µm in eine Halbleiter-Bauelemen­ tefertigung gemäß der 0,13-µm-Technologiegeneration geliefert worden und aus Qualitätsgründen ausgefallen waren. Die Scheiben waren wie folgt mit Fremdmaterial beaufschlagt: Die Vorderseite war mit Diffusionsbereichen (Silicium, dotiert mit Bor bezie­ hungsweise Phosphor) sowie Schichten und Schichtfragmenten (SiO2, Si3N4, Polysilicium und Aluminium) belegt. Die Kante und die Rückseite waren mit SiO2 belegt.Weakly boron-doped silicon wafers (resistance 10-20 Ω.cm; diameter 300 mm) were available, which with a non-abrasive polished front, polished back, polished edge and a thickness of 775 µm were used in a semiconductor device production according to 0 , 13 µm technology generation were delivered and had failed due to quality reasons. The panes were exposed to foreign material as follows: the front was covered with diffusion areas (silicon, doped with boron or phosphorus) as well as layers and layer fragments (SiO 2 , Si 3 N 4 , polysilicon and aluminum). The edge and the back were covered with SiO 2 .

(a) Oberflächenschleifen der Vorderseite(a) Surface grinding of the front

Auf einer Rotationsschleifmaschine wurde die Vorderseite der Halbleiterscheiben mittels eines Oberflächen-Schleifschrittes bearbeitet, wobei eine Kunstharz-gebundene Tellerschleifscheibe mit Diamanten der Körnung 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm) zum Einsatz kam. Der Schleifabtrag wurde so bemessen, dass sämtliches Fremdmaterial einschließlich der Diffusionsbereiche von der Vorderseite entfernt wurde, wobei neben den Fremdmate­ rialien 5 µm von der Siliciumscheibe abgeschliffen wurden.The front of the Semiconductor wafers using a surface grinding step processed, using a resin-bonded disc grinding wheel with 600 mesh diamonds (size range 20-30 µm) was used. The abrasion was measured in such a way that all foreign material including the diffusion areas  was removed from the front, being next to the foreign mate rialien 5 microns were ground from the silicon wafer.

(b) Nasschemisches Ätzen(b) Wet chemical etching

In einer integrierten Ätzanlage folgte zwecks Entfernung der SiO2-Beschichtung von Kante und Rückseite ein Eintauchen von jeweils 26 Siliciumscheiben in einem Ätzmagazin aus Polyvinyli­ dendifluorid (PVDF) in eine auf 50°C temperierte wässrige Flusssäurelösung (1 Gew.-%). Nach vollständiger Entfernung der SiO2-Schicht, wobei kein nennenswerter Abtrag von der Silicium­ scheibe stattfand, wurden die Scheiben trocken und hydrophob in einen mit Ozon gefüllten Gasraum gehoben und so gleichförmig hydrophiliert. Unmittelbar daran schloss sich ein saurer Ätz­ schritt nach dem Strömungsätzverfahren an, wobei durch Eintau­ chen der sich drehenden Scheiben in einer auf 20°C temperier­ ten Mischung aus 90 Gew.-% konzentrierter Salpetersäure (70 Gew.-% in wässriger Lösung), 10 Gew.-% konzentrierter Fluss­ säure (50 Gew.-% in wässriger Lösung) und 0,1 Gew.-% Ammonium­ laurylsulfat pro Scheibenseite gleichzeitig je 5 µm Silicium abgetragen wurden. Nach Umsetzen des Scheibenpaketes in eine insgesamt 3mal mit Reinstwasser befüllte Quickdump-Spüle wurden die Scheiben in einem ebenfalls nach dem Flusssäure/Ozon-Prin­ zip arbeitenden Trockner getrocknet; die Temperatur der 0,5 Gew.-%igen wässrigen Flusssäurelösung betrug dabei 20°C.In an integrated etching system, in order to remove the SiO 2 coating from the edge and back, each immersion of 26 silicon wafers in an etching magazine made of polyvinylidene difluoride (PVDF) was carried out in an aqueous hydrofluoric acid solution (1% by weight) heated to 50 ° C. After complete removal of the SiO 2 layer, with no significant removal from the silicon wafer taking place, the wafers were lifted dry and hydrophobic in a gas space filled with ozone and thus uniformly hydrophilized. This was immediately followed by an acidic etching step using the flow etching method, by immersing the rotating disks in a mixture of 90% by weight concentrated nitric acid (70% by weight in aqueous solution) at a temperature of 20 ° C, 10 % By weight of concentrated hydrofluoric acid (50% by weight in aqueous solution) and 0.1% by weight of ammonium lauryl sulfate per side of the pane were removed at the same time, 5 μm of silicon. After moving the disk package into a quick dump sink filled 3 times with ultrapure water, the disks were dried in a dryer which also worked according to the hydrofluoric acid / ozone principle; the temperature of the 0.5% by weight aqueous hydrofluoric acid solution was 20 ° C.

(c) Kantenpolitur(c) edge polishing

Die Kanten der gemäß der Schritte (a) und (b) geschliffenen und geätzten Scheiben wurden auf einer Kantenpolieranlage für 300-mm-Scheiben mit einem wässrigren Poliermittel des Typs Levasil 200 von Fa. Bayer mit einem SiO2-Feststoffgehalt von 3 Gew.-% und einem durch Kaliumcarbonatzugabe auf einen auf 10,5 einge­ stellten pH-Wert poliert, wobei ein mit Polyesterfasern ver­ stärktes Polyurethan-Poliertuch mit der Härte 50 (Shore A) zum Einsatz kam. Dabei wurde nacheinander durch Rotation der Sili­ ciumscheibe mit einem schräg angestellten, mit Poliertuch be­ klebten Polierteller zunächst die untere und anschließend die obere Flanke der Scheibenkante poliert.The edges of the wafers ground and etched according to steps (a) and (b) were cut on an edge polishing machine for 300 mm wafers with an aqueous polishing agent of the type Levasil 200 from Bayer with an SiO 2 solids content of 3% by weight. % and a polished by addition of potassium carbonate to a pH set to 10.5, a polyurethane polishing cloth reinforced with polyester fibers and having a hardness of 50 (Shore A) being used. The bottom and then the upper flank of the edge of the pane was polished, one after the other, by rotating the silicon wafer with an inclined polishing plate glued with a polishing cloth.

(d) Doppelseitenpolitur(d) Double-sided polishing

Die Dicke der zum Doppelseiten-Polierschritt (d) angelieferten Siliciumscheiben betrug 760 µm. Für die Doppelseitenpolitur standen fünf Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl mit einer Dicke von 740 µm zur Verfügung, die über jeweils drei kreis­ förmige, in gleichen Abständen auf einer Kreisbahn angeordnete, mit Polyamid ausgekleidete Aussparungen vom Innendurchmesser 301 mm verfügten und die gleichzeitige Politur von 15 300-mm-Siliciumscheiben ermöglichten. Es wurde mit einem handelsübli­ chen Poliertuch aus porösem Polyurethanschaum der Härte 80 (Shore A), welches jeweils auf dem oberen und dem unteren Polierteller aufgeklebt war, unter Verwendung eines wässrigen Poliermittels des Typs Levasil 200 von Fa. Bayer mit einem SiO2-Feststoffgehalt von 3 Gew.-% und einem durch Kalium­ carbonatzugabe auf einen auf 10,5 eingestellten pH-Wert unter einem Anpressdruck von 0,15 bar poliert. Die Politur erfolgte bei einer Temperatur des oberen und des unteren Poliertellers von jeweils 40°C und führte zu einer Abtragsrate von 0,63 µm/min.The thickness of the silicon wafers supplied for the double-sided polishing step (d) was 760 μm. For the double-sided polishing, five rotor disks made of stainless steel with a thickness of 740 µm were available, each with three circular recesses with an inner diameter of 301 mm, arranged at equal intervals on a circular path, and the simultaneous polishing of 15 300- mm silicon wafers enabled. It was with a commercially available polishing cloth made of porous polyurethane foam of hardness 80 (Shore A), which was glued to the upper and lower polishing plate, using an aqueous polishing agent of the type Levasil 200 from Bayer with an SiO 2 solids content of 3 wt .-% and a potassium carbonate addition to a pH adjusted to 10.5 under a contact pressure of 0.15 bar. The polishing was carried out at a temperature of the upper and lower polishing plate of 40 ° C. and resulted in a removal rate of 0.63 μm / min.

Die Zuführung des Poliermittels wurde nach Erreichen einer Di­ cke der polierten Scheiben von 745 µm beendet, was einem Sili­ ciumabtrag von 15 µm entspricht, und zum Stoppen des Polierpro­ zesses durch sequenzielle Zuführung der nachfolgend aufgeführ­ ten Flüssigkeiten unter Beibehaltung der Rotationsverhältnisse ersetzt: (1) 2 Gew.-%ige Mischung des Poliermittels Glanzox 3900 von Fa. Fujimi mit Reinstwasser (3 min. 0,05 bar); (2) Reinstwasser (2 min. 0,03 bar); (3) wässrige Lösung von 1 Vol-% Glycerin, 1 Vol-% n-Butanol und 0,07 Vol-% des Tensids Silapur (Alkylbenzolsulfonsäure/Aminethoxylat, Hersteller Fa. ICB; 2 min. 0,03 bar). Nach dem Hochfahren und Ausschwenken des oberen Poliertellers waren die Vorderseiten der fertig polierten, in den Läuferscheibenaussparungen positionierten Siliciumscheiben vollständig mit Stoppflüssigkeit benetzt. The supply of the polishing agent was stopped after reaching a Di finished the polished discs of 745 µm, which is a sili cium removal of 15 µm, and to stop the polishing pro zesses by sequential addition of the following fluids while maintaining the rotation ratios replaces: (1) 2% by weight mixture of the polishing agent Glanzox 3900 from Fujimi with ultrapure water (3 min. 0.05 bar); (2) Ultrapure water (2 min. 0.03 bar); (3) 1% by volume aqueous solution Glycerin, 1% by volume n-butanol and 0.07% by volume of the surfactant Silapur (Alkylbenzenesulfonic acid / amine ethoxylate, manufacturer ICB; 2 min. 0.03 bar). After raising and swiveling the top Polishing plates were the front of the finished polished, in silicon discs positioned in the rotor disc recesses completely wetted with stop liquid.  

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. Die Siliciumscheiben wurden an­ schließend nach dem Stand der Technik im Batchverfahren gerei­ nigt und getrocknet.For removing the silicon wafers from the double-sided polishing machine was a vacuum suction cup with a handle Made of polypropylene, which is made up of three suction cups Soft PVC had. There was also a standard one 300 mm wet holder to hold the polished silicon wafers Disposal that was filled with ultrapure water. It was like this before gone that the rotor disks when removing the disks in were left in their position and the disc removal and Transfer to the wet holder individually using the vacuum was carried out. The silicon wafers were on finally in a batch process according to the state of the art nigt and dried.

(e) Oberflächenpolitur(e) surface polishing

Ein Oberflächen-Polierschritt (e) zur Erzeugung einer schleier­ frei polierten Seite wurde auf der Rückseite der Siliciumschei­ ben, also der Seite, die vor Ausführung der Schritte (a) bis (d) nicht mit Diffusionsbereichen beaufschlagt war, durchge­ führt. Durch diese Vorgehensweise wurde die ursprüngliche Rück­ seite als neue Vorderseite der Scheiben definiert. Für Schritt (e) stand eine Einzelscheiben-Poliermaschine mit zwei getrenn­ ten Poliertellern und einer rotierenden Trägervorrichtung für Halbleiterscheiben des Durchmessers 300 mm zur Verfügung, die im Wesentlichen aus einer mit einem elastischen Polyurethanfilm beklebten starren Trägerplatte und einem ebenfalls aufgeklebten seitlichen Begrenzungsring aufgebaut war. Die Trägervorrichtung wurde nach Anschrauben der Basisplatte an die Polierspindel der Anlage befestigt.A surface polishing step (s) to create a haze Free polished side was on the back of the silicon wafer ben, that is, the page that appears before performing steps (a) to (d) was not exposed to diffusion areas leads. By doing this, the original return side defined as the new front of the panes. For step (e) was a single wheel polishing machine with two separate ones th polishing plates and a rotating carrier device for Semiconductor wafers with a diameter of 300 mm are available essentially one with an elastic polyurethane film glued rigid carrier plate and a glued on lateral limiting ring was built. The carrier device after screwing the base plate onto the polishing spindle Attachment attached.

Es wurde ein Zweistufen-Polierprozess ausgeführt, indem die neue Vorderseite der Siliciumscheiben zunächst auf Teller 1 und nach Durchführung einer kurzen Zwischenreinigung in Reinstwas­ ser unmittelbar anschließend auf Teller 2 poliert wurde, woran sich eine Reinigung und Trocknung zunächst in einem Einzel­ scheibenprozess und anschließend in einem Batchverfahren an­ schloss. Auf Teller 1 wurde mit einem Polytex-Poliertuch von Fa. Rodel unter Zugabe des Poliermittels Levasil 300 (3 Gew.-% SiO2 in Reinstwasser; pH-Wert durch K2CO3-Zugabe auf 10,5 ein­ gestellt) für eine Zeitdauer von 3 min poliert. Anschließend wurde zum Stoppen des Poliervorganges unter weiterer Drehung von Polierteller und Spindel für eine Zeitdauer von 20 sec eine Lösung von 10 Gew.-% Zitronensäure in Reinstwasser und für wei­ tere 15 sec Reinstwasser ohne Zusätze zugeführt. Teller 2 war mit einem Poliertuch des Typs Napcon 4500 N2 von Fa. Nagase beklebt. Zur Ausführung des zweiten, glättenden Polierschrittes wurde das Poliermittel Glanzox 3900 (1 Gew.-% SiO2 in Reinst­ wasser; pH-Wert 9,8) für eine Zeitdauer von 2 min zugeführt, gefolgt von einer Zuführung von Reinstwasser für eine Zeitdauer von 30 sec unter fortgesetzter Drehung von Polierteller und Spindel. Der Gesamt-Siliciumabtrag von der Vorderseite der Halbleiterscheibe betrug 0,6 µm. Die so aufbereiteten Scheiben besaßen eine Dicke von 744 µm; der Gesamt-Siliciumabtrag betrug somit 31 µm.A two-stage polishing process was carried out by first polishing the new front side of the silicon wafers on plate 1 and then, after carrying out a brief intermediate cleaning in ultrapure water, on plate 2 , which was followed by cleaning and drying first in a single wafer process and then in one Batch process at castle. On plate 1 , a Polytex polishing cloth from Rodel was added with the addition of the polishing agent Levasil 300 (3% by weight SiO 2 in ultrapure water; pH value was adjusted to 10.5 by adding K 2 CO 3 ) for a period of time polished by 3 min. Subsequently, a solution of 10% by weight of citric acid in ultrapure water and for a further 15 sec of ultrapure water without additives was added to stop the polishing process with further rotation of the polishing plate and spindle for a period of 20 seconds. Plate 2 was covered with a Napcon 4500 N2 polishing cloth from Nagase. To carry out the second, smoothing polishing step, the polishing agent Glanzox 3900 (1% by weight SiO 2 in ultrapure water; pH 9.8) was supplied for a period of 2 min, followed by a supply of ultrapure water for a period of 30 sec with continued rotation of the polishing plate and spindle. The total silicon removal from the front of the semiconductor wafer was 0.6 μm. The slices prepared in this way had a thickness of 744 µm; the total silicon removal was thus 31 µm.

Die gemäß der Schritte (a) bis (e) prozessierten Siliciumschei­ ben besaßen gemäß einer Geometriemessung auf einem nach dem kapazitiven Messprinzip arbeitenden Gerät eine Ebenheit SFQRmax von (0,11 ± 0,02) µm. Es folgte eine visuelle Oberflächenbeurtei­ lung von Vorder- und Rückseite der Siliciumscheiben unter Haze­ licht in einer abgedunkelten Beurteilungskammer in Bezug auf Kratzer und Flecken und anschließend eine instrumentelle Oberflächenbeurteilung der schleierfrei polierten neuen Vor­ derseite auf einem Oberflächen-Laserinspektionsgerät des Typs SP1 von Fa. KLA Tencor hinsichtlich Haze und Anzahl an LLS mit einem Durchmesser von gleich oder größer 0,12 µm jeweils im DNN-Kanal. Dabei zeigte sich, dass 92% - bezogen auf die in Schritt (a) eingesetzte Scheibenanzahl - der Siliciumscheiben nach Schritt (e) die für Bauelementeprozesse der 0,13-µm-Tech­ nologiegeneration geforderte Spezifikation Kratzer- und Fle­ ckenfreiheit auf Vorder- und Rückseite sowie Haze gleich oder kleiner 0,065 ppm und maximal 100 LLS gleich oder größer 0,12 µm auf der neuen Vorderseite erfüllen und somit für eine Wie­ derverwendung in der Halbleiter-Bauelementeherstellung geeignet sind.The silicon wafers processed according to steps (a) to (e) had a flatness SFQR max of (0.11 ± 0.02) µm according to a geometry measurement on a device operating according to the capacitive measuring principle. This was followed by a visual surface assessment of the front and back of the silicon wafers under haze light in a darkened evaluation chamber for scratches and stains, and then an instrumental surface assessment of the new front surface, which was polished without fog, on a surface laser inspection device of the type SP1 from KLA Tencor with regard to haze and number of LLS with a diameter equal to or greater than 0.12 µm in each case in the DNN channel. It was found that 92% - based on the number of wafers used in step (a) - of the silicon wafers after step (e) had the specification scratch and stain-free on the front and rear side required for component processes of the 0.13 µm technology generation and Haze equal to or less than 0.065 ppm and a maximum of 100 LLS equal to or greater than 0.12 µm on the new front side and are therefore suitable for reuse in semiconductor component production.

Claims (24)

1. Verfahren zur Überführung einer als Rücklaufscheibe bezeich­ neten Halbleiterscheibe in eine Halbleiterscheibe, die als Ausgangsmaterial für die Halbleiterfertigung geeignet ist, wo­ bei die Rücklaufscheibe eine Vorderseite, eine Rückseite und eine Kante besitzt und auf mindestens einer der beiden Seiten Fremdmaterial trägt, das von mindestens einem Prozess zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen stammt, und das Verfahren folgende Einzelschritte umfasst:
  • a) mechanische materialabtragende Bearbeitung mindestens einer der das Fremdmaterial tragenden Seite der Rücklaufscheibe;
  • b) Abtragen von Oberflächenmaterial von mindestens einer der Seiten und/oder der Kante der Rücklaufscheibe durch mindestens einen Ätzschritt;
  • c) Polieren der Kante der Rücklaufscheibe;
  • d) gleichzeitiges Polieren der Seiten der Rücklaufscheibe zwischen sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten Poliertellern unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzen­ tration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei die Rücklaufscheibe in einer Aussparung einer Läufer­ scheibe liegt; und
  • e) einseitiges Polieren mindestens einer Seite der Rücklauf­ scheibe auf einem mit Poliertuch bedeckten Polierteller unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12, wobei eine schleierfrei polierte Oberfläche erzeugt wird.
1.Method for converting a semiconductor wafer designated as a return disk into a semiconductor wafer which is suitable as a starting material for semiconductor production, where the return disk has a front side, a rear side and an edge and carries foreign material on at least one of the two sides, which is of at least a process for the production of semiconductor components, and the method comprises the following individual steps:
  • a) mechanical removal of material from at least one side of the return disk carrying the foreign material;
  • b) removing surface material from at least one of the sides and / or the edge of the return disk by at least one etching step;
  • c) polishing the edge of the return disk;
  • d) simultaneous polishing of the sides of the return disk between rotating polishing plates covered with a polishing cloth with the supply of a polishing agent with a solids concentration of 0.1 to 5% by weight and a pH of 9 to 12, the return disk being in a recess a runner disc lies; and
  • e) one-sided polishing of at least one side of the return disk on a polishing plate covered with a polishing cloth with the supply of a polishing agent with a solids concentration of 0.1 to 5 wt .-% and a pH of 9 to 12, whereby a haze-free polished surface is produced .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fremdmaterial zu der Gruppe der Materialien zählt, die Schich­ ten, Schichtfragmente und Halbleiterkomponenten enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the Foreign material belongs to the group of materials that Schich contains layer fragments and semiconductor components. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe der Schichten und Schichtfragmente Halbleitermaterialien, Metalle, Isolatoren, Dielektrika und Organika und die Grup­ pe der Halbleiterkomponenten Implantate und Diffusionsbereiche enthält. 3. The method according to claim 2, characterized in that the Group of layers and layer fragments semiconductor materials, Metals, insulators, dielectrics and organics and the group pe of the semiconductor components implants and diffusion areas contains.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Rückseite der Rücklaufscheibe frei von Halb­ leiterkomponenten ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized records that the back of the return disc is free from half conductor components. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Schritt (a) als Schleifschritt oder als Läppschritt ausgeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized records that step (a) as grinding step or as Lapping step is carried out. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Schritt (a) als Oberflächen-Schleifschritt mindestens der Vorderseite der Rücklaufscheibe ausgeführt wird, wobei das Fremdmaterial vollständig von der Vorderseite und der Rückseite abgetragen wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized records that step (a) is a surface grinding step at least the front of the return disc is executed, the foreign material being completely from the front and the Back is removed. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (a) als Doppelseiten-Schleifschritt ausgeführt wird, wobei das Fremdmaterial vollständig von der Vorderseite und der Rückseite abgetragen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that step (a) is a double-sided grinding step is executed, the foreign material completely removed from the front and back becomes. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in Schritt (a) 1 bis 6 µm einkristallines Halb­ leitermaterial pro geschliffene Scheibenseite abgetragen wird.8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized records that in step (a) 1 to 6 µm single crystal half conductor material per ground wheel side is removed. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in Schritt (b) mindestens ein nasschemischer Ätzschritt ausgeführt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized records that in step (b) at least one wet chemical Etching step is carried out. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des nasschemischen Ätzschrittes (b) eine wässrige Mischung mit mindestens einer starken Säure oder mindestens einer starken Base zum Einsatz kommt.10. The method according to claim 9, characterized in that for Carrying out the wet chemical etching step (b) an aqueous Mix with at least one strong acid or at least a strong base is used. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) 5 bis 10 µm einkristallines Halbleitermaterial pro geätzte Scheibenseite abgetragen wird. 11. The method according to any one of claims 9 or 10, characterized characterized in that in step (b) 5 to 10 microns single crystal Semiconductor material is removed per etched pane side.   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (c) mit einem Poliertuch unter Zuführen eines Poliermittels mit einer Feststoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-% und einem pH-Wert von 9 bis 12 poliert wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized ge indicates that in step (c) with a polishing cloth underneath Add a polish with a solid concentration from 0.1 to 5% by weight and a pH of 9 to 12 polished becomes. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das in den Schritten (c), (d) und (e) eingesetzte wässrige Poliermittel Siliciumdioxid als Feststoff enthält.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized ge indicates that in steps (c), (d) and (e) used aqueous polishing agents silicon dioxide as a solid contains. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (c) mit einem Poliertuch poliert wird, das Abrasivstoffe enthält.14. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized ge indicates that in step (c) polished with a polishing cloth that contains abrasives. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (d) der Materialabtrag 2 µm bis 40 µm beträgt und die eingesetzte Läuferscheibe eine um 2 µm bis 20 µm geringere Dicke besitzt als die fertig polierte Rücklaufscheibe.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized ge indicates that in step (d) the material removal is 2 µm to Is 40 µm and the rotor disk used is around 2 µm up to 20 µm less thick than the finished polished Return disc. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (d) zum Stoppen des Poliervorgan­ ges mindestens eine Flüssigkeit zugeführt wird, die mindestens einen filmbildenden Stoff enthält.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized ge indicates that in step (d) to stop the polishing process total at least one liquid is supplied, the at least contains a film-forming substance. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Schritt (e) als Einstufenprozess auf einem mit Poliertuch bespannten Polierteller ausgeführt wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized ge indicates that step (e) is a one-step process on a with a polishing cloth covered with a polishing cloth. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, dass Schritt (e) als Zweistufenprozess auf zwei getrennten mit Poliertuch bespannten Poliertellern ausgeführt wird.18. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized ge indicates that step (e) is a two-step process on two separate polishing plates covered with a polishing cloth becomes. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (e) ein Materialabtrag von 0,1 µm bis 1 µm erzielt wird. 19. The method according to any one of claims 1 to 18, characterized ge indicates that in step (e) a material removal of 0.1 µm up to 1 µm is achieved.   20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge­ kennzeichnet, dass in Schritt (e) zum Stoppen des Poliervorgan­ ges eine Flüssigkeit zugeführt wird, die mindestens einen film­ bildenden Stoff enthält und/oder einen pH-Wert von 2 bis 8 besitzt.20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized ge indicates that in step (e) to stop the polishing process a liquid is supplied which contains at least one film contains a forming substance and / or a pH of 2 to 8 owns. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Gesamtabtrag an einkristallinem Halblei­ termaterial nach Ausführung der Schritte (a) bis (e) 15 µm bis 50 µm beträgt.21. The method according to any one of claims 1 to 20, characterized ge indicates that a total erosion of single crystal semi-lead Term material after carrying out steps (a) to (e) 15 µm to Is 50 µm. 22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge­ kennzeichnet, dass nach Durchführung der Verfahrensschritte (a) bis (e) auf einer schleierfrei polierten Seite der Rücklauf­ scheibe eine halbleitende epitaktische Beschichtung aufgebracht wird.22. The method according to any one of claims 1 to 21, characterized ge indicates that after carrying out process steps (a) to (e) on a haze-free polished side of the return a semiconducting epitaxial coating becomes. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Rücklaufscheibe aus Silicium besteht.23. The method according to any one of claims 1 to 22, characterized ge indicates that the return disk is made of silicon. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die aus der Rücklaufscheibe hervorgehende Halbleiterscheibe eine lokale Ebenheit SFQRmax von gleich oder kleiner 0,13 µm, bezogen auf eine Bauelementefläche von 25 mm × 25 mm, besitzt.24. The method according to any one of claims 1 to 23, characterized in that the semiconductor wafer emerging from the return disk has a local flatness SFQR max equal to or less than 0.13 µm, based on a component area of 25 mm × 25 mm.
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