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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe
mit definierter Qualität
der Oberflächen,
insbesondere mit definierter Qualität der Rückseite der Halbleiterscheibe.
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Die
Herstellung einer Halbleiterscheibe (Wafer) umfasst mehrere Prozessschritte,
beispielsweise mechanische Bearbeitungsverfahren, Polieren, Ätzen und
thermische Behandlung. Bei allen Prozessen dieser Art können sich
Defekte an den Oberflächen,
insbesondere an der Rückseite
der Halbleiterscheibe ausbilden. Die Rückseite der Halbleiterscheibe
wird üblicherweise
am Ende der Fertigung hinsichtlich Kontaminationen, Verätzungen
oder Kratzern inspiziert.
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Die
Rückseiteninspektion
kann beispielsweise visuell durchgeführt werden. Bei der visuellen
Inspektion kann es allerdings zu einer weiteren Beschädigung der
Halbleiterscheibe kommen, beispielsweise zu Kratzern durch ungeeignetes
manuelles Aufnehmen der Halbleiterscheibe durch das Personal. Weitere
Probleme bei der visuellen Inspektion sind die Unzuverlässigkeit
und die fehlende Reproduzierbarkeit. Soll die Inspektion der Rückseite
der Halbleiterscheibe nach jedem Prozessschritt erfolgen, ist die
visuelle Prüfung
darüber
hinaus mit einem hohen Personalaufwand verbunden und unwirtschaftlich.
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In
US20030159528 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Inspektion
der Oberflächen
einer Halbleiterscheibe automatisch erfolgt. Dabei wird die Halbleiterscheibe
aus einer Kassette entnommen und zu einer Wendeeinheit transferiert.
Dort wird die Halbleiterscheibe gedreht, so dass die Rückseite nach
oben zeigt. Dabei wird sie von einem Greifer an ihrem Umfang festgehalten
und gewendet. Dann wird sie zu einer Inspektionseinheit gebracht
und die Rückseite
der Halbleiterscheibe inspiziert. Anschließend wird die Halbleiterscheibe
aus der Inspektionseinheit entnommen und je nach Ergebnis der Inspektion
aussortiert oder in eine Kassette eingehordet.
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In
US6156580 ist ebenfalls ein Verfahren zur automatischen Inspektion
von Vorder- und Rückseite einer
Halbleiterscheibe beschrieben. Dabei wird zunächst die Vorderseite der Halbleiterscheibe
inspiziert und die Inspektionsdaten werden an einen Kontrollcomputer
weitergeleitet. Anschließend
wird die Halbleiterscheibe gewendet, ihre Rückseite inspiziert und die
Inspektionsdaten an einen Kontrollcomputer weitergeleitet. Darüber hinaus
ist beschrieben, zwei Inspektionseinheiten zu benutzen, von denen
eine für
die Kontrolle der Vorderseite, die andere für die Kontrolle der Rückseite
der Halbleiterscheibe verwendet wird. Alle beschriebenen Verfahren
haben gemeinsam, dass die Halbleiterscheibe vor der Inspektion der
Rückseite
und ein zweites Mal nach der Rückseiteninspektion,
um die Halbleiterscheibe wieder in der ursprünglichen Lage in eine Kassette
einhorden zu können,
gewendet wird.
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Es
hat sich herausgestellt, dass die beschriebenen Verfahren zu Beschädigungen
und Kratzern an der Halbleiterscheibe führen. Darüber hinaus sind die bekannten
Verfahren zeitaufwändig
und können dadurch
zu weiteren Kontaminationen an der Halbleiterscheibe führen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren bereitzustellen,
das die in den bekannten Verfahren auftretenden Beschädigungen
an der Halbleiterscheibe vermeidet, das weniger zeitaufwändig ist
und damit zu weniger Kontaminationen an der Halbleiterscheibe führt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe,
umfassend mehrere Prozessschritte, wobei nach Beendigung eines Prozessschrittes
Vorder- und Rückseite
der Halbleiterscheibe mittels einer oder mehrerer Inspektionseinheiten
inspiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterscheibe
während
der Inspektion ihrer Vorder- und
Rückseite
nicht gewendet wird.
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Bei
der Halbleiterscheibe handelt es sich vorzugsweise um eine Siliciumscheibe,
beispielsweise eine Scheibe aus einkristallinem Silicium, eine SOI(Silicon
On Insulator)-Scheibe
oder eine Halbleiterscheibe, die aus einem Verbindungshalbleiter
wie GaAs besteht.
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Es
hat sich gezeigt, dass die bei den bisher bekannten Verfahren auftretenden
Beschädigungen und
Kratzer an der Halbleiterscheibe durch das randseitige Greifen beim
Wenden der Halbleiterscheibe verursacht werden.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein Wenden der Halbleiterscheibe vor der Inspektion der Rückseite
vermieden. Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass zunächst die
Vorderseite einer Halbleiterscheibe inspiziert wird, die Inspektionseinheit
anschließend
umgedreht wird, so dass sie auf dem Kopf steht und dann mit der
umgedrehten Inspektionseinheit die Rückseite der Halbleiterscheibe inspiziert
wird.
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Vorzugsweise
werden im erfindungsgemäßen Verfahren zwei Inspektionseinheiten benutzt, von
denen die eine zur Inspektion der Vorderseite der Halbleiterscheibe
verwendet wird, während
die andere umgedreht angeordnet ist, also auf dem Kopf steht, und
mit dieser die Rückseite
der Halbleiterscheibe inspiziert wird, ohne die Halbleiterscheibe zuvor
zu wenden.
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Bei
den verwendeten Inspektionseinheiten handelt es sich um Messgeräte, die
z.B. Partikel, Kratzer, Defekte und Oberflächenmorphologie (Haze) detektieren
und klassifizieren. Mit dem Verfahren ist es auch möglich, mehrere
Halbleiterscheiben gleichzeitig zu überprüfen: während bei einer Halbleiterscheibe
die Vorderseite inspiziert wird, befindet sich eine weitere Halbleiterscheibe
in der umgedrehten Inspektionseinheit, in der ihre Rückseite
inspiziert wird.
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Vorzugsweise
werden mehr als zwei Inspektionseinheiten benutzt, wobei mit einem
Teil der Inspektionseinheiten jeweils die Vorderseite einer Halbleiterscheibe
und mit dem anderen Teil der Inspektionseinheiten jeweils die Rückseite
einer Halbleiterscheibe inspiziert wird. Dabei ist ein Teil der
Inspektionseinheiten umgedreht angeordnet, so dass mit diesen Inspektionseinheiten
die Rückseite
der Halbleiterscheibe inspiziert werden kann, ohne die Halbleiterscheibe
zuvor zu wenden.
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Gemeinsames
Merkmal von allen denkbaren Konfigurationen ist die Tatsache, dass
die Halbleiterscheibe im erfindungsgemäßen Verfahren nicht gewendet
werden muss, um ihre Rückseite
zu inspizieren. Darüber
hinaus ist es im Gegensatz zu den bekannten Verfahren nicht nötig, die
Halbleiterscheibe nach der Inspektion ihrer Rückseite zurück zu wenden. Die Halbleiterscheibe
kann nach der Inspektion ihrer Rückseite
lagerichtig in eine Waferkassette eingehordet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist damit gegenüber
den bekannten Verfahren wesentliche Vorteile auf. Die Inspektion
von Vorder- und Rückseite
einer Halbleiterscheibe kann mit weniger Zeitaufwand durchgeführt werden,
da die Halbleiterscheibe vor der Inspektion ihrer Rückseite
nicht gewendet werden muss und es außerdem nicht nötig ist,
die Halbleiterscheibe nach der Inspektion der Rückseite ein zweites Mal zu
wenden, um sie lagerichtig in eine Waferkassette einhorden zu können. Damit
können zusätzliche
Kontaminationen an der Halbleiterscheibe verhindert werden. Da es
nicht nötig
ist, die Halbleiterscheibe zu wenden, werden darüber hinaus Beschädigungen,
die durch das zusätzliche
Greifen der Halbleiterscheibe am Rand auftreten können, ebenfalls
vermieden.
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In 1 ist
ein bevorzugter Ablaufplan für das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Halbleiterscheibe mit definierter Qualität der Oberflächen dargestellt.
Nach jedem Prozessschritt erfolgt eine Inspektion der Vorder- und
Rückseite
der Halbleiterscheibe. Nach Datenanalyse und Defektklassifikation
werden die Ergebnisse der Inspektion mit vorgegebenen Sollkriterien
verglichen. Bei Abweichungen wird über eine Prozesssteuerung eine Optimierung
des vorangegangenen Prozessschrittes vorgenommen. Nach Klassifizierung
der Halbleiterscheibe wird diese entweder nachbearbeitet und anschließend erneut
inspiziert oder ist Ausfall.
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Vorzugsweise
wird die Inspektion der Vorder- und Rückseiten der Halbleiterscheiben
nach jedem Prozesschritt durchgeführt. Es ist des weiteren bevorzugt,
alle prozessierten Halbleiterscheiben zu inspizieren. Der Vorteil
besteht darin, dass nach jedem der Prozessschritte die Halbleiterscheiben,
die den Anforderungen an die Qualität der Oberfläche nicht
genügen,
entweder ausgesondert oder aber nachbearbeitet und erneut inspiziert
werden können. Das
erfindungsgemäße Verfahren
erhöht
damit die Ausbeute an Halbleiterscheiben mit definierter Qualität der Oberflächen.
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Im
Folgenden werden einige Prozessschritte beschrieben, die die Qualität der Oberflächen der Halbleiterscheiben
bestimmen und zu kontrollieren sind.
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Nach
dem Schleifen wird die Halbleiterscheibe beispielsweise in Hinblick
auf Schleifdefekte inspiziert. Nach einer Doppelseitenpolitur wird
die Halbleiterscheibe beispielsweise in Hinblick auf Polierdefekte
inspiziert. Nach CMP-Polieren wird die Rückseite der Halbleiterscheibe
beispielsweise in Hinblick auf Flecken, Kratzer, Partikel, Inhomogenität bezüglich der
Rauhigkeit oder Verätzungen
inspiziert. Nach Abscheidung einer epitaktischen Schicht auf der
Halbleiterscheibe wird die Rückseite
beispielsweise in Hinblick auf Flecken oder unregelmäßigen Halo
inspiziert. Die Beurteilung erfolgt dabei jeweils automatisch und
stellt bei Inspektion aller Halbleiterscheiben sicher, dass Defekte
an den Halbleiterscheiben klassifiziert werden, Halbleiterscheiben
mit kritischen Defekten aussortiert oder gegebenenfalls nachgearbeitet
werden können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird im Folgenden anhand von Beispielen erläutert.
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Wird
bei der Inspektion der Oberfläche
einer Halbleiterscheibe nach einer Doppelseitenpolitur ein bogenförmiger starker
Kratzer festgestellt, der auch bei einer Nacharbeit nicht mehr auspoliert
werden kann, ist die Halbleiterscheibe Ausschuss. Mögliche Ursachen
dafür können Schmutz
und Abrieb von den Schleifkörpern
und Bürsten
zur Konditionierung (Abrichten, Reinigung) des Poliertuchs oder
Verkrustungen und eingetrocknete Poliermittelreste auf dem Poliertuch
sein. Die korrigierenden Maßnahmen
können darin
bestehen, die Poliermaschine abzustellen, eine sofortige Überprüfung der
Maschinenparameter durchzuführen,
die Poliermaschine zu reinigen oder die Konditionierung des Poliertuchs
zu überprüfen. Wird
bei der Inspektion der Oberfläche
einer Halbleiterscheibe nach einer Doppelseitenpolitur dagegen nur
ein leichter Kratzer festgestellt, kann dieser bei einer Nacharbeit
auspoliert werden. Die Halbleiterscheibe kann anschließend weiter
prozessiert werden.
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Wird
bei der Inspektion der Oberfläche
einer Halbleiterscheibe nach Abscheidung einer epitaktischen Schicht
ein verschobener Halo festgestellt, ist eine Nacharbeit nicht mehr
möglich.
Die Halbleiterscheibe ist Ausschuss. Mögliche Ursachen für verschobenen
Halo können
sein, dass die Halbleiterscheibe durch eine zu schnelle Drehbewegung
des Suszeptors aus dessen Zentrum wandert oder dass die Halbleiterscheibe
nicht zentral auf dem Suszeptor abgelegt wurde. Maßnahmen
zur Korrektur können darin
bestehen, die Drehbewegung des Suszeptors neu einzustellen oder
dafür zu
sorgen, dass die Halbleiterscheibe zentral auf dem Suszeptor abgelegt wird.
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Durch
die Inspektion von Vorder- und Rückseiten
der Halbleiterscheiben direkt nach den einzelnen Prozessschritten
können
mögliche
Fehlerquellen schnell erkannt und abgestellt werden. Außerdem wird
die Anzahl der Halbleiterscheiben, die mit einem Fehler behaftet
sind, der am Ende der Fertigung zu Ausschuss führen würde, auf ein Minimum reduziert.
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Falls
das erfindungsgemäße Verfahren
bei allen prozessierten Halbleiterscheiben und nach jedem Prozessschritt
durchgeführt
wird, erhält
man Halbleiterscheiben mit definierter Qualität der Oberflächen:
Die
Halbleiterscheiben sind kratzerfrei und weisen weniger als 10 Defekte
der Größe 0,3 μm oder größer auf.
Die Rauhigkeitshomogenität
beträgt
weniger als 10 %.
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Die
Haze-Rauhigkeit einer Halbleiterscheibe nach einer Doppelseitenpolitur
liegt unterhalb von 5 ppm.
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Die
Halbleiterscheiben weisen nach Abscheidung einer epitaktischen Schicht
einen gleichmäßigen Halo
auf.
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Die
Oberflächen
der Halbleiterscheiben sind fleckenfrei.