DE102009058436A1 - Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe - Google Patents

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    • B24B37/08Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch beidseitige Politur zwischen zwei sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten oberen und unteren Poliertellern unter Zuführung eines alkalischen Poliermittels enthaltend Abrasive, wobei die Halbleiterscheiben durch Läuferscheiben geführt werden, die über eine umlaufende Verzahnung verfügen und von einer komplementären äußeren und inneren Verzahnung der Poliermaschine in Rotation versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass
(a) wenigstens eine Verzahnung der Poliermaschine zumindest zeitweise mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die frei von Feststoffen ist und die einen pH-Wert von 10–12 aufweist, besprüht wird und
(b) das alkalische Poliermittel, das einen pH-Wert von 10–12 aufweist, in einer geschlossenen Zuführungseinrichtung zu den Halbleiterscheiben kontinuierlich zugeführt wird, wobei ein Volumenstrom der Poliermittels größer oder gleich 5 Liter/min beträgt und das Poliermittel während der Politur in einem Poliermittelkreislauf umgewälzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beidseitigen Politur einer Halbleiterscheibe zwischen zwei sich drehenden, mit Poliertuch beaufschlagten oberen und unteren Poliertellern unter Zuführung eines alkalischen Poliermittels, wobei die Halbleiterscheiben mittels Läuferscheiben geführt werden, die über eine umlaufende Verzahnung verfügen und durch einen äußeren und einen inneren Antriebskranz in Rotation versetzt werden.
  • Bei einer herkömmlichen Doppelseitenpolitur werden die Halbleiterscheiben (Wafer) in Läuferscheiben (Carrier) aus Metall oder Kunststoff, die über geeignet dimensionierte Aussparungen verfügen, auf einer durch die Maschinen- und Prozessparameter vorbestimmten Bahn zwischen zwei rotierenden, mit Poliertuch belegten Poliertellern unter Zufuhr eines Poliermittels bewegt und dadurch unter Erzeugung einer hohen Planparallelität poliert.
  • Die Bewegung der Läuferscheiben erfolgt dabei nach dem Stand der Technik, der sich beispielsweise aus der US 4,974,370 ergibt, entweder durch eine Evolventenverzahnung, bei welcher Läuferscheibenverzahnung und äußerer sowie innerer Antriebs-Zahnkranz der Poliermaschine in Eingriff treten, oder durch eine Triebstock-Stiftverzahnung, wobei die Läuferscheibe von in der Regel halbkreisförmigen Aussparungen umfasst ist, in die zu Antriebs-Stiftkränzen gehörende Stifte des äußeren und inneren Antriebskranzes greifen. Das Poliermittel fließt während der Politur kontinuierlich aus einer ruhenden Zuführung in der Zentralachse der Poliermaschine auf einen offenen, am oberen Polierteller befestigten und sich daher drehenden Poliermittel-Ringkanal, aus dem es mittels Schläuchen oder Rohren durch Bohrungen im Teller zu den zu polierenden Halbleiterscheiben geleitet wird.
  • Als Poliermittel für die Doppelseitenpolitur eignen sich wie bei Einseiten-Polierverfahren alkalische Suspensionen von Abrasivstoffen, beispielsweise SiO2-Kolloide in Verbindung mit alkalischen Komponenten in Wasser. Derartige Poliermittel und ihre Herstellung sowie geeignete Versorgungssysteme sind beispielsweise in der DE 197 15 974 A1 , der DE 198 17 087 A1 , der EP 959 116 A2 und der US 6,027,669 beansprucht.
  • Problematisch ist, dass die verwendeten Kieselsole unter Einwirkung von Umgebungsluft zur Auskristallisation und damit zu Antrocknungen neigen. Insbesondere an den Zahnkränzen der Doppelseitenpoliermaschinen stellte dies ein Problem dar, da diese Antrocknungen bei Loslösung von den Zahnkranzoberflächen zum Teil auf das Poliertuch verschleppt werden und dort zur Kratzerbildung an der polierten Halbleiterscheibe führen.
  • Aus DE 10060697 B4 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch beidseitige Politur zwischen zwei sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten oberen und unteren Poliertellern unter Zuführung eines alkalischen Poliermittels mit kolloidalen Feststoffanteilen, wobei die Halbleiterscheiben durch Läuferscheiben geführt werden, die über eine umlaufende Verzahnung verfügen und von einer komplementären äußeren und inneren Verzahnung der Poliermaschine in Rotation versetzt werden, das sich durch folgende während der Politur der Halbleiterscheiben gleichzeitig erfüllten Verfahrensschritte auszeichnet:
    • (a) Mindestens eine der beiden Verzahnungen der Poliermaschine wird zumindest zeitweise mit Wasser, insbesondere mit deionisiertem Wasser (DI-Wasser) besprüht;
    • (b) Das alkalische Poliermittel wird in einer geschlossenen Zuführungseinrichtung zu den Halbleiterscheiben kontinuierlich zugeführt.
  • Die Zahnkränze (= innerer und äußerer Zahnkranz) werden mit DI-Wasser besprüht, damit sich keine Antrocknungen auf deren Oberfläche bilden können, die dann später zu potentiellen Kratzern auf der Oberfläche des Wafer führen können.
  • Die Besprühung mit DI-Wasser hat allerdings den Nachteil, dass in den Bereichen in denen während des Abtragspoliervorganges besprüht wird – hier handelt es sich um die äußeren bzw. inneren Bereiche des Poliertellers respektive des Poliertuches – eine Verdünnung des Poliermittels stattfindet, die zu lokalen Abtragsinstabilitäten im Randbereich des Wafer führt. Da die Randbereiche des Poliertuches eine wichtige Rolle für die resultierende Randgeometrie des Wafer spielen ist dies als besonders kritisch anzusehen.
  • Dies durch entsprechende Einstellung der von Sprühdüsen aufgesprühten Menge an Wasser zu vermeiden, ist wenig erfolgversprechend, zumal für eine ausreichende Menge an Feuchtigkeit an den Zahnkränzen gesorgt werden muss, wenn Antrocknungen auf jeden Fall vermieden werden sollen.
  • Ein weiterer gravierender Nachteil besteht bei der Besprühung mit ausschließlich DI-Wasser auch in der Tatsache, dass es dann bei Verwendung eines Poliermittelrecyclingsystems durch die fortwährende Verdünnung der alkalisch aufgeladenen Kieselsollösung (= Slurry) zu einem kontinuierlichen Absinken der Abtragsraten und zu einer Destabilisierung des Abtragspolierprozesses kommt.
  • Aufgabe der Erfindung war es, dies zu vermeiden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1.
  • Die Problemlösung besteht in der Anwendung einer modifizierten Zahnkranzbesprühung, die anstatt DI-Wasser eine alkalische Lösung zur Besprühung verwendet.
  • Dadurch ist eine Stabilisierung des pH-Wertes des Poliermittels insbesondere in den Tuchrandbereichen gegeben, was zu einer Stabilisierung der Abtragsraten in diesen Bereichen führt.
  • Zum anderen wird das chemisch-mechanisch wirkende DSP Polierverfahren in Kombination mit einem Poliermittelrecyclingsystem betrieben.
  • Der Verdünnung des Kieselsols wird hinsichtlich der darin enthaltenen Kieselsolteilchen vorzugsweise durch Zugabe von frischem Kieselsol im Poliermittelkreislauf entgegengewirkt.
  • Bei der alkalischen Lösung, die zur Zahnkranzbesprühung verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um Reinstwasser bzw. um deionisiertes Wasser, das Verbindungen wie Natriumcarbonat (Na2CO3), Kaliumcarbonat (K2CO3), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniumhydroxid (NH4OH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder beliebige Mischungen dieser Verbindungen enthält.
  • Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung von TMAH.
  • Der pH-Wert der Lösung liegt in einem Bereich von 10 bis 12. Der Anteil der genannten Verbindungen in der Lösung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,01 bis 0,2 Gew.-%.
  • Die alkalische Lösung ist frei von Feststoffen.
  • Im Rahmen der Erfindung ist also vorgesehen, den äußeren und/oder den inneren Antriebskranz der Poliermaschine, die mit der komplementären Verzahnung der Läuferscheiben in Eingriff treten, durch Besprühung mit alkalischer Lösung feucht zu halten. Das Besprühen erfolgt vorzugsweise mittels Sprühdüsen, die von oben oder in einem schrägen Winkel auf die Zahn- oder Stiftkränze gerichtet sind. Beispielsweise sind für eine Doppelseiten-Poliermaschine mit einem Tellerdurchmesser von etwa 2 m innen 1 bis 3 und außen 2 bis 5 Düsen vorzusehen.
  • Außerdem sieht das Verfahren ein Poliermittelrecycling vor, das zu einer Einsparung von Betriebskosten durch Wiederverwendung von Poliermittel führt.
  • Vorzugsweise wird das Poliermittel mit hohem Volumenstrom zugeführt, was eine optimale Wärmeabführung von dem im Abtragspolierprozess befindlichen Wafer und von dessen unmittelbarer Umgebung (Poliermittel, Poliertuch) bewirkt.
  • Außerdem wird ermöglicht, eine externe Kühlung des Poliermittels durch im Poliermittelkreislauf eingebaute Wärmetauscherelemente, welche ständig das Poliermittel auf eine unkritische Temperatur abkühlen, vorzusehen. Dies führt zu einer Verringerung der Diffusionsgeschwindigkeit von Metall-Ionen (z. B. Kupfer oder Nickel), was vorteilhaft ist.
  • Es ist möglich, hochwertige alkalische Medien wie z. B. TMAH sowohl als Bestandteil des Poliermittels (alkalische Komponente) als auch als alkalische Lösung zur Zahnkranzbesprühung weitgehend kostenneutral einzusetzen, die üblicherweise eine äußerst niedrige Konzentration an metallischen Kontaminationen beinhalten, was vorteilhaft ist.
  • Vorzugsweise wird während der Politur der pH-Wert des recyclierten Poliermittels (z. B. Kieselsol + alkalische Komponente) im Recyclingkreislauf überwacht und zu gegebener Zeit eine unverbrauchte pH-Wert regulierte alkalische Komponente bzw. frisches Kieselsol nachdosiert.
  • Durch die Kombination einer optimierten Zahnkranzkranzbesprühung in Form der Besprühung der Verzahnungen der Poliermaschine mit einer alkalischen Lösung mit justierbarem pH-Wert, der idealerweise in einem Bereich von 11–12 liegt, mit einem Poliermittelrecylingsystem läßt sich eine deutliche Kosteneinsparung beim Polierprozess realisieren. Gleichzeitig wird eine Verbesserung der Wafergeometrie, insbesondere im Randbereich, bewerkstelligt, da das verwendete Poliermittel, welches sich auf dem Poliertuch verteilt, u. a. in seinem pH-Wert-Bereich konstant gehalten wird.
  • Die alkalische Lösung kann extern angemischt werden und über die Sprühdüsen der Läuferscheibenbesprühung über den Rändern des Poliertellers bzw. des Poliertuchs versprüht werden.
  • Besonders vorteilhaft und aufgrund der Verwendung eines Poliermittelrecyclingsytems besonders bevorzugt ist es, wenn die Zugabe von alkalischer Lösung in den Recyclatkreislauf (zur Auffrischung des Poliermittels) ausschließlich durch eine konstante Zahnkranzbesprühung mit einer alkalischen Lösung realisiert wird. So kann man zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen, nämlich das feucht halten der kritischen Zahnkranzoberflächen und die alkalische Auffrischung des Recyclats.
  • Ein Volumenstrom des Poliermittels beträgt größer oder gleich 5 Liter/min. Das Poliermittel wird während der Politur in einem Poliermittelkreislauf umgewälzt.
  • Beim Poliermittel handelt es sich um eine Suspension, die Abrasive enthält.
  • Der Anteil des Abrasivstoffes in der Poliermittelsuspension beträgt vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,25 bis 1 Gew.-%.
  • Die Größenverteilung der Abrasivstoff-Teilchen ist vorzugsweise monomodal ausgeprägt.
  • Die mittlere Teilchengröße beträgt 5 bis 300 nm, besonders bevorzugt 5 bis 50 nm.
  • Der Abrasivstoff besteht vorzugsweise aus einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium.
  • Besonders bevorzugt ist eine Poliermittelsuspension, die kolloid-disperse Kieselsäure enthält.
  • Das Poliermittel ist alkalisch. Der pH-Wert des Poliermittels beträgt 10–12. Das Poliermittel enthält vorzugsweise eine alkalische Komponente in Form einer wässrigen alkalischen Lösung.
  • Das Poliermittel enthält vorzugsweise Verbindungen wie Natriumcarbonat (Na2CO3), Kaliumcarbonat (K2CO3), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniumhydroxid (NH4OH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder beliebige Mischungen davon.
  • Grundsätzlich wird das Poliermittel vorzugsweise über Ringleitungen an der Poliermaschine vorbeigeführt und umgewälzt (Poliermittelkreislauf).
  • Die im Poliermittelkreislauf umgewälzten Medien werden vorzugsweise gekühlt. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise durch in den Poliermittelkreislauf eingebaute Wärmetauscherelemente.
  • Inder Nähe der Poliermaschine wird das Poliermittel vorzugsweise über eine Verteilereinheit abgenommen und dann zwischen Poliertuch und Halbleiterscheibe gebracht.
  • Die Einstellung der Flussraten der verwendeten Poliermedien erfolgt vorzugsweise über Mess- und Regelschaltungen wie folgt:
    Der Fluss der Poliermedien wird mittels Flow Controllern mit Stell- oder Nadelventilen oder mittels Dosierpumpen eingestellt. Die Einstellung der Ventile erfolgt über eine Änderung des Leitungsdurchmessers. Die Messung der Flüsse erfolgt beispielsweise mittels Flügelradströmungsmessern. Selbstverständlich ist eine automatische Steuerung über geeignete Software möglich und bevorzugt.
  • Die derart geregelten Medien, die abrasive Poliermittelkomponenten, Lösungen (z. B. alkalische Lösung) und Wasser umfassen können, können in eine Mischeinheit (z. B. zu einem Rohr mit statischen Mischelementen) geführt werden, in der die Anmischung des Poliermittels erfolgt.
  • Das derart angemischte Poliermittel kann dann entweder sofort direkt zur Poliermaschine oder zunächst in eine Vorlagestation oder auch direkt in einen Vorlagebehälter, der als Recycling-Vorlagebehälter und als Behälter zum etwaigen Auffrischen des Poliermittels dient, geführt werden.
  • Vom Vorlagebehälter aus wird das Poliermittel vorzugsweise über eine Ringleitung zu einem oder mehreren Verbrauchern und mittels einer Stichleitung zur Poliermaschine gefördert.
  • Nicht verwendetes Poliermittel fließt zum Vorlagebehälter zurück und wird erneut über die Ringleitung zu dem oder den Verbraucher(n) gefördert.
  • Das bei der Politur verbrauchte Poliermittel wird mittels eines geeigneten Auffangsystems aufgefangen und über ein Leitungssystem zum Vorlagebehälter zurückgeführt. Dieses Leitungssystem sieht vorzugsweise eine Ausschleusung vor, d. h. es wird vorzugsweise ein Teil des verbrauchten Poliermittels entnommen und nicht zum Vorlagebehälter zurückgeführt. Eine entsprechende Menge an neuem, unverbrauchtem Poliermittel wird dann dem Vorlagebehälter zugeführt.
  • Somit wird vorzugsweise stets ein bestimmter Teil des bereits benutzten Poliermittels durch neues Poliermittel ersetzt.
  • Vorzugsweise wird die alkalische Komponente des Poliermittels zur Auffrischung desselben verwendet. Zur Auffrischung des Poliermittels kann auch die alkalische Lösung, die zur Besprühung der Verzahnungen der Poliermaschine benutzt wird, Verwendung finden, indem die alkalische Komponente ständig auf die Verzahnungen der Poliermaschine gesprüht wird und dabei zur Regenerierung des Poliermittels dem Poliermittelkreislauf zugeführt wird.
  • Vorzugsweise wird über eine Online-Analytik stets der pH-Wert des Poliermittels im Vorlagebehälter kontrolliert. Falls nötig, wird durch Ausschleusung von verbrauchtem Poliermittel und eine Auffrischung des Poliermittels im Vorlagebehälter der pH-Wert entsprechend korrigiert, vorzugsweise durch die Zufuhr einer alkalischen Lösung.
  • Der Füllstand des Vorlagebehälters ist vorzugsweise stets auf einem bestimmten Mindestniveau. Dies wird durch entsprechende Aufbereitung mit frischem Poliermittel sichergestellt.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise eine definierte Menge oder Konzentration an Poliermittel in einem Vorlagebehälter gesammelt und dann wiederverwendet, wobei verbrauchtes Poliermittel einer definierten Menge durch frisches Poliermittel ersetzt wird. Dies geschieht in der Weise, dass zuerst frisches Poliermittel erzeugt wird und nach einmaligem Gebrauch in einen Vorlagebehälter geleitet wird. Erreicht der Füllstand im Vorlagebehälter seinen höchsten Stand, wird der Bearbeitungsprozess vollständig auf das bereits einmal gebrauchte Poliermittel im Sammelbehälter umgestellt. Je nach Anwendung nimmt der Füllstand im Vorlagebehälter durch Medienverluste/Spülverluste, Abschlämmrate usw. ab. Beim Erreichen eines bestimmten Füllstandniveaus im Vorlagebehälter oder nach einer vorgegebenen Verwendungsdauer bzw. nach einer bestimmten Anzahl von Wafern wird das bereits einmal oder mehrmals gebrauchte Poliermittel durch Zugabe von frischem Poliermittel aus einem Versorgungsbehälter aufgefrischt.
  • Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Polieranlage für Halbleiterscheiben, die Mittel aufweist, Poliermittel in definierten Grenzen von Menge und Konzentration ersetzen können. Eine derartige Polieranlage weist vorzugsweise zumindest einen Vorlagebehälter für bereits gebrauchtes Poliermittel und einen Behälter für frisches Poliermittel auf sowie Mittel um verbrauchtes Poliermittel auszuschleusen und frische Poliermittel zuzugeben.
  • Eine bevorzugte Polieranlage für Halbleiterscheiben ist eine, die einen Regler aufweist, wobei über den chemischen Verbrauch das Poliermittel ergänzt wird. Dies geschieht über eine Vorrichtung, die den chemischen Verbrauch während des Polierverfahrens im Poliermittelablauf bestimmt und dann entsprechend frisches Poliermittel oder bestimmte Poliermittelkomponenten zuführt. Der chemische Verbrauch wird z. B. mittels einer Elektrode bestimmt.
  • Eine weitere bevorzugte Polieranlage für Halbleiterscheiben weist Mittel auf, die eine definierte Menge oder Konzentration an Poliermittel ausschleusen und wiederersetzen. Bei diesen Mitteln handelt es sich z. B. um handelsübliche Meßsysteme und Pumpen.
  • Eine weitere bevorzugte Polieranlage für Halbleiterscheiben weist Mittel auf, die eine definierte Menge oder Konzentration an Poliermittel in einem Vorlagebehälter zur Wiederverwendung sammeln und Mittel, die verbrauchtes Poliermittel durch eine definierte Menge an frischem Poliermittel ersetzen.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass eine stabile Zusammensetzung der Poliermittel auch bei regenerierten Poliermitteln vorliegt.
  • Dabei bleibt die Polierabtragsrate nahezu gleich und es ist keine Nachjustierung der Polierzeit erforderlich, wobei auch die Polierzeiten gleich bleiben und eine bessere Qualität z. B. hinsichtlich des Dickensollwerts erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß ist eine Verwendung von höheren Volumenströmen von größer oder gleich 5 Liter/min vorgesehen. Vorzugsweise beträgt der Volumenstrom des Poliermittels 5–10 Liter/min, besonders bevorzugt 5–9 Liter/min und ganz besonders bevorzugt 6–8 Liter/min. Der vergleichsweise hohe Volumenstrom führt zu einer besseren Wärmeabführung von den Halbleiterscheiben und von deren unmittelbarer Umgebung, also Poliermittel und Poliertuch.
  • Durch die Erfindung ist eine höhere Flexibilität hinsichtlich der Parameter und Variationen bei der Prozessoptimierung, -entwicklung und Verfahrenserweiterung möglich. Durch die Erfindung kann über prozessrelevante Messdaten die Zusammensetzung des Poliermittels verändert werden.
  • Vorzugsweise werden in einem Polierablauf, der beispielsweise drei Medien benötigt, alle drei Medien in der beschriebenen Art und Weise wieder verwendet, aufgefrischt und/oder erneuert.
  • Durch die prozesstechnischen Vorkehrungen, insbesondere dadurch, dass das Poliermittel mit den kritischen alkalischen Komponenten ständig umgewälzt, aufgefrischt und erneuert wird, lässt sich der Eintrag an Metallkontaminationen im Bulk der Halbleiterscheibe reduzieren. Kritische Metalle sind insbesondere Kupfer und Nickel.
  • Durch das Poliermittelrecycling ist es auch wirtschaftlich, besonders reine alkalische Medien wie TMAH zur Zahnkranzbesprühung zu verwenden, was die Metallkontaminationen weiter reduziert.
  • Schließlich lassen sich die Diffusionsraten der Metall-Ionen reduzieren, indem der Poliermittelkreislauf gekühlt wird.
  • Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, durch Verhinderung der Austrocknung des zugeführten Poliermittels einer Auskristallisation des Kolloids mit der Folge einer Kratzerbildung auf den Oberflächen der Halbleiterscheiben zu verhindern. Durch die Kombination der Austrocknung verhindernden Maßnahmen, insbesondere durch die Verwendung einer geschlossenen Poliermittelzuführung und durch die Befeuchtung der äußeren und/oder der inneren Verzahnung der Poliermaschine wird eine deutliche Reduktion der Kratzerrate auf den Halbleiterscheiben bewirkt.
  • Im der Poliermittelaufbereitung und -sammlung wird vorzugsweise verfahrenstechnischen und physikalischen Einflüssen auf das Poliermittelgemisch entgegengewirkt. Solche Einflüsse sind zum Beispiel: der Einfluss trockener Luft auf das ablaufende Recyclat (Auskristallisation und damit einhergehend Partikelerzeugung; unkontrolliertes Wachstum der Kieselsolteilchen durch Aufkonzentration im Recyclat), der Mittransport mitgeführter makroskopischer Partikel (Schmutz, Poliertuchfasern etc.) und die Temperatur des Poliermittelgemisches.
  • Ohne entsprechende Maßnahmen zur Eindämmung dieser Einflüsse besteht die Gefahr, dass bereits nach wenigen Polierfahrten Filterelemente, welche das vom Polierteller ablaufende Poliermittelgemisch (= Recyclat) filtern, verblocken, bzw. bereits die ersten durchgeführten Polierfahrten mit dem Recyclingprozess Defekte wie z. B. Kratzer auf dem Wafer erzeugen.
  • Um dies zu vermeiden, ist vorzugsweise eine Grobfiltrierung unmittelbar im Poliermittelablauf unter der Poliermaschine vorgesehen, um eine Filterung von makroskopisch kleinen Teilchen, wie z. B. größere Poliermittelfasern, -reste, größere Verkrustungen (Poliermittelantrocknungen), die sich von den Leitungswänden bzw. Maschinenwände ablösen können, sowie von diversen Schmutzpartikeln vorzunehmen.
  • Die Grobfiltrierung erfolgt vorzugsweise durch zwei in Reihe geschaltete und zu Reinigungszwecken abnehmbare Siebelemente, wobei das erste Sieb eine größere Maschenweite als das zweite Sieb aufweist.
  • Vorzugsweise weist das erste Sieb eine Maschenweite von 5–15 mm, idealerweise 10 mm, auf.
  • Vorzugsweise weist das zweite Sieb eine Maschenweite von 0,5–2 mm, idealerweise 1 mm, auf.
  • Um eine Anfeuchtung der in den Recyclingkreislauf gelangenden Umgebungsluft vorzusehen und somit Antrocknungen in diesem zu vermeiden, sind nach der Grobfiltrierung Siphons vorgesehen. Die Auffang- und Auffrischbehälter, in denen das ordnungsgemäß gesammelte Recyclat in einem Folgeschritt chemisch wieder aufbereitet wird, sind dazu mit Luftbefeuchtern in ihren Belüftungseinheiten versehen.
  • Zur Verwendung als Filterelemente eignen sich insbesondere Kerzenfilterelemente, die mit einer Rückspülvorrichtung versehen sind, in welcher mittels DI-Wasser, das im Gegenstrom durch das jeweilige Filterelement geleitet wird, das Filterelement (Filterfläche) zyklisch von Poliermittelanlagerungen gereinigt und zugleich feucht gehalten werden kann.
  • Idealerweise sollte eine solche Filtrierung redundant, d. h. mittels zwei individuell rückspülbarer Kerzenfilterelemente, ausgerüstet sein und über eine sogenannte Differenzdrucküberwachung verfügen, welche es erlaubt, den Zustand des jeweiligen Filterelementes bezüglich seines Durchlassverhaltens und damit seiner Filtrierungseigenschaften und der noch verbleibenden Einsatzdauer zu überwachen um gegebenenfalls bei Überschreitung eines Schwellenwertes in der Druckdifferenz ein Umschalten zum anderen Filterelement auszulösen.
  • Mit einem derartigen System und einem auf Kieselsol aufbauendem und alkalisch aufgeladenen (z. B. pH = 11,5; K2CO3-Puffer und KOH-Zusatz) Poliermittelgemisch, sind Rückhalteraten der verwendeten Filterelemente von ca. 40 μm realisierbar. Bei in Reihe geschaltenen Filterelementen (Kombination aus Vor- (40 μm) und Feinfilter (20 μm)) ist sogar eine Reduzierung der Rückhalterate auf bis zu 20 μm möglich.
  • Des Weiteren wird vorzugsweise dafür gesorgt, dass das derart optimal gesammelte Recyclat chemisch aufgefrischt wird (auf Basis einer Konzentrations- bzw. Leitwert oder pH-Wert Überwachung) und damit keine Qualitätseinbußen im Vergleich zu frischem Poliermittel aufweist.
  • Zunächst findet vorzugsweise eine Leitwert- bzw. pH-Wert Messung statt.
  • Das Recyclat wird vorzugsweise mit frischem Poliermittelgemisch aufgefrischt.
  • Alternativ wird nur mit den alkalischen Komponenten des Poliermittels aufgefrischt, also z. B. KOH oder K2CO3 zugegeben.
  • Temperatureinflüssen des Poliermittels wird – wie zuvor bereits beschrieben – vorzugsweise mittels Wärmetauschern entgegengewirkt, um möglichst stabile Polierprozessbedingungen zu erreichen.
  • Ausgangsprodukt des Verfahrens sind durch Aufsägen eines Halbleiterkristalls hergestellte Halbleiterscheiben mit verrundeten Kanten, die einem oder mehreren der Prozessschritte Läppen, Schleifen, Ätzen und Polieren unterzogen wurden. Endprodukt des Verfahrens sind DSP polierte Halbleiterscheiben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4974370 [0003]
    • - DE 19715974 A1 [0004]
    • - DE 19817087 A1 [0004]
    • - EP 959116 A2 [0004]
    • - US 6027669 [0004]
    • - DE 10060697 B4 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch beidseitige Politur zwischen zwei sich drehenden, mit Poliertuch bedeckten oberen und unteren Poliertellern unter Zuführung eines alkalischen Poliermittels enthaltend Abrasive, wobei die Halbleiterscheiben durch Läuferscheiben geführt werden, die über eine umlaufende Verzahnung verfügen und von einer komplementären äußeren und inneren Verzahnung der Poliermaschine in Rotation versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass (a) wenigstens eine Verzahnung der Poliermaschine zumindest zeitweise mit einer wässrigen alkalischen Lösung, die frei von Feststoffen ist und die einen pH-Wert von 10–12 aufweist, besprüht wird und (b) das alkalische Poliermittel, das einen pH-Wert von 10–12 aufweist, in einer geschlossenen Zuführungseinrichtung zu den Halbleiterscheiben kontinuierlich zugeführt wird, wobei ein Volumenstrom der Poliermittels größer oder gleich 5 Liter/min beträgt und das Poliermittel während der Politur in einem Poliermittelkreislauf umgewälzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil des Abrasivstoffes im Poliermittel 0,25 bis 20 Gew.-% beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei der Abrasivstoff aus einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium besteht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Poliermittel über Ringleitungen an der Poliermaschine vorbeigeführt und umgewälzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die im Poliermittelkreislauf umgewälzten Medien mittels Wärmetauschern gekühlt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei stets ein bestimmter Teil des bereits benutzten Poliermittels durch neues Poliermittel ersetzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei der Politur verbrauchtes Poliermittel mittels eines geeigneten Auffangsystems aufgefangen und über ein Leitungssystem zum Vorlagebehälter zurückgeführt wird, wobei das Leitungssystem eine Ausschleusung vorsieht, wodurch ein Teil des verbrauchten Poliermittels entnommen und nicht zum Vorlagebehälter zurückgeführt wird, sondern eine entsprechende Menge an neuem, unverbrauchtem Poliermittel dem Vorlagebehälter zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die alkalische Lösung zur Zahnkranzbesprühung deionisiertes Wasser umfasst, dem eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumcarbonat (Na2CO3), Kaliumcarbonat (K2CO3), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniumhydroxid (NH4OH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) zugesetzt sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Anteil der genannten Verbindungen in der Lösung 0,01 bis 10 Gew.-% beträgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die alkalische Lösung bei der Besprühung einer Verzahnung der Poliermaschine auch zur Erneuerung einer alkalischen Komponente des Poliermittels verwendet wird, um dessen pH-Wert konstant bei 10–12 zu halten.
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