DE102015217109B4

DE102015217109B4 - Verfahren zum Polieren eines Substrates aus Halbleitermaterial

Info

Publication number: DE102015217109B4
Application number: DE102015217109.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schwandner; Klaus-Dieter Meier
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: DE102015217109A1

Abstract

Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe enthaltend die Schritte in gegebener Reihenfolge:(1) das Zurverfügungstellen eines hochdotierten n-Typ-Siliciumsubstrats mit einem Substratwiderstand ≤ 10 mOhmcm als Halbleiterscheibe umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite;(2) das Polieren der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe mittels eines Poliermittels enthaltend Partikel aus SiO2, wobei die zu polierende Vorderseite oder die Rückseite sich in Kontakt mit einem Poliertuch befindet;(3) einen ersten Teilschritt, bei dem sich die Vorderseite oder die Rückseite der Halbleiterscheibe immer noch in Kontakt mit dem Poliertuch befindet und sich zwischen der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe und des Poliertuches ein Poliermittel befindet, wobei das Poliermittel eine Hydrophilisierung der Oberfläche der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe bewirkt und Partikel aus SiO2enthält, deren Konzentration während des ersten Teilschrittes erhöht wird;(4) einen zweiten Teilschritt, bei dem die polierte Vorderseite oder Rückseite der Halbleiterscheibe keinen Kontakt mit der Oberfläche des Poliertuches hat und für einen definierten Zeitraum mit einem hydrophilisierenden Poliermittel besprüht wird;(5) ein Reinigen der Halbleiterscheibe.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein zweistufiges Verfahren im Anschluss an einen vorgelagerten ein- oder doppelseitigen Polierschritt einer Scheibe aus Halbleitermaterial, bei dem die resultierende hydrophile Oberfläche Antrocknungen verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Politur hochdotierter n-Typ Siliciumsubstrate mit einem Substratwiderstand ≤ 10 mOhmcm, bevorzugt < 7 mOhmcm und besonders bevorzugt ≤ 3 mOhmcm.
Scheiben aus Halbleitermaterial werden in einer Vielzahl von Prozessschritten hergestellt, angefangen mit dem Ziehen des Kristalls, über das Zersägen des Kristalls in Scheiben bis hin zur Oberflächenbearbeitung. Die Oberflächenbearbeitung zielt auf eine fehlerfreie, hoch ebene (planare) Oberfläche der Halbleiterscheibe ab. Die Politur ist dabei ein Verfahren der Oberflächenbearbeitung. Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren für die Politur von Scheiben aus Halbleitermaterial (Wafer) bekannt. Hierzu zählen einseitige und beidseitige Polierverfahren.
Bei der sogenannten Einseitenpolitur (single side polishing, SSP) wird nur jeweils eine Seite einer Scheibe poliert. Für die Einseitenpolitur von Scheiben aus Halbleitermaterial (Wafer) werden ein oder mehrere Wafer auf einer Trägerplatte, die z.B. aus Aluminium oder einer Keramik bestehen kann, befestigt. Die Befestigung auf der Trägerplatte erfolgt gemäß dem Stand der Technik in der Regel durch Aufkitten der Scheiben mittels einer Kittschicht und ist beispielsweise in EP 0 924 759 B1 beschrieben. Die Einseitenpolitur für Scheiben aus Halbleitermaterial ist beispielsweise in der DE 100 54 166 A1 und der US 2007 / 0 224 821 A1 beschrieben.
Bei der sogenannten Doppelseitenpolitur (double side polishing, DSP) werden gleichzeitig die Vorder- und die Rückseite einer Scheibe poliert. Hierzu wird die Scheibe in einer Läuferscheibe (carrier plate) geführt, wobei sich die Läuferscheibe in einem Arbeitsspalt befindet, der von den mit je einem Poliertuch belegten oberen und unteren Polierteller gebildet wird. Die Doppelseitenpolitur für Scheiben aus Halbleitermaterial ist beispielsweise in der US 3 691 694 A beschrieben.
Während einer Politur erfolgt ein Materialabtrag üblicherweise durch chemisch-mechanische Wechselwirkung (CMP) mit der Substratoberfläche. Die CMP wird insbesondere zur Beseitigung von Oberflächendefekten sowie zur Verringerung der Oberflächenrauhigkeit angewendet. CMP-Verfahren sind beispielsweise offenbart in US 2002 / 0 077 039 A1 sowie in US 2008 / 0 305 722 A1 .
Die Politur einer Scheibe aus Halbleitermaterial besteht gemäß dem Stand der Technik aus mindestens zwei Polierschritten, nämlich einem ersten materialabtragenden Polierschritt, die sog. Abtragspolitur bei der in der Regel etwa 5 - 15 µm Material pro Waferseite - entweder nur der Vorderseite oder der Vorder- und der Rückseite - abgetragen werden, und einer sich anschließenden Glanzpolitur (Schleierfreipolitur), die die Defektreduzierung bewirkt. Bei der Glanzpolitur wird zudem eine Reduzierung der Waferrauheit erzielt. Die Glanzpolitur wird mit Abträgen < 1 µm, vorzugsweise <= 0,5 µm, realisiert.
Die Oberflächen der polierten Scheiben aus Halbleitermaterial werden in der Regel nach einem Polierschritt mit Wasser, das ggf. Zusätze enthalten kann, zum Schutz der Oberfläche benetzt („nassgehalten“). Allerdings zeigen die Oberflächen der frisch polierten Scheiben aus Halbleitermaterial nach einer ersten materialabtragenden Politur ein hydrophobes Verhalten, d.h. es kann eine ungleichmäßige Benetzung der Scheibenoberfläche mit Wasser auftreten. Dieses birgt das Risiko lokaler Antrocknungen auf der Scheibenoberfläche, was die ungleichmäßige Ausbildung einer nativen Oxidschicht (Maskierung) auf der frisch polierten Scheibenoberfläche zur Folge hat.
Die native Oxidschicht ist resistenter als die reine Siliciumschicht gegen die typische Chemische Mechanische Politur (CMP) und stört daher den weiteren Polierprozess, bzw. nachfolgende Polierschritte. Aufgrund der ungleichmäßigen Ausbildung (unterschiedliche Oxiddicke) der nativen Oxidschicht kommt es in den Bereichen mit dickerer Oxidschicht zu einem Maskierungseffekt, der den chemisch mechanischen Polierprozess der Substratoberfläche beeinträchtigt und zur Ausbildung von Bereichen mit unterschiedlichem Materialabtrag führen kann.
Um Antrocknungen zu vermeiden, kommen bei Scheiben aus Halbleitermaterial nach erfolgter Abtragspolitur gemäß dem Stand der Technik spezielle Polierstoppschritte mit geeigneten Chemikalien (Tenside, Alkohole, speziell stabilisierte Kieselsole wie z. B. Glanzox 3900 von Fujimi Incorporated) am Ende eines Polierprozesses zum Einsatz. Diese Chemikalien erzeugen eine hydrophile Oberfläche und stellen dadurch eine gleichmäßige Benetzung der frisch polierten Oberfläche der Scheiben aus Halbleitermaterial mit einem Feuchtigkeitsfilm sicher. Zusätzlich sorgen diese Chemikalien dafür, dass Antrocknungen und ein Kontakt der frisch polierten Oberfläche mit der Umgebungsluft ausgeschlossen wird und es zu keiner ungleichmäßigen Ausbildung einer Oxidschicht kommt.
Die Anmeldung US 2004 / 0 229 550 A1 beschreibt ein zweistufiges Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer Scheibe aus Halbleitermaterial umfassend einen chemisch-mechanischen Polierschritt (CMP) gefolgt von einem chemisch-mechanischen Reinigungsschritt (CMC), wobei beide Schritte mit demselben Poliertuch erfolgen. Nach dem CMP-Schritt ist die polierte Oberfläche hydrophob. Durch den nachfolgenden CMC-Schritt, der mit einer Reinigungslösung bestehend aus Wasser, Wasserstoffperoxid und Ammoniumhydroxid durchgeführt wird, wird die polierte Oberfläche durch Oxidation hydrophil.
Durch den im ersten Schritt auf demselben Poliertuch stattgefundenen Polierprozess (CMP) verbleiben Si-Partikel auf dem Poliertuch, die im nachfolgenden Reinigungsschritt (CMC), bedingt durch die Relativbewegung von Halbleiterscheibe und Poliertuch zueinander, zu unerwünschten Kratzern auf der polierten Scheibenoberfläche führen können.
Insbesondere bei hochdotierten n-Typ Substraten aus Halbleitermaterial, beispielsweise Silicium, führt die alkalische Oxidation zu einer ungleichmäßigen Ausbildung einer nativen Oxidschicht nach der Abtragspolitur. Diese ungleichmäßig ausgebildete native Oxidschicht beeinträchtigt wiederum nachfolgende Schritte zur Oberflächenbehandlung, beispielsweise eine an die Abtragspolitur sich anschließende chemisch-mechanisch erfolgende Glanzpolitur (Schleierfreipolitur).
Die Schrift DE 10 2013 213 839 A1 beschreibt ein Verfahren zum Polieren von mit Bor hochdotierten Halbleiterscheiben, bei denen Striations auftreten.
Die Schrift DE 100 12 840 A1 beschreibt ein mehrstufiges Polierverfahren bei dem auf vorher festgelegte Qualitätsmerkmale überprüft wird und gegebenenfalls nachgearbeitet wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur chemisch-mechanischen Politur einer Scheibe aus Halbleitermaterial anzugeben, wobei nach der Politur die polierte Oberfläche ohne einen zusätzlichen Reinigungsschritt hydrophil ist. Darüber hinaus besteht die Aufgabe der Erfindung darin, dass das verbesserte Verfahren zur chemisch-mechanischen Politur einer Scheibe aus Halbleitermaterial insbesondere auch für Substrate aus Halbleitermaterial angewendet werden kann, die mit Dotierstoffen vom N-Typ, z.B. roter Phosphor, Antimon oder Arsen, hoch dotiert sind.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe enthaltend die Schritte in gegebener Reihenfolge:

(1) das Zurverfügungstellen eines hochdotierten n-Typ-Siliciumsubstrats mit einem Substratwiderstand ≤ 10 mOhmcm als Halbleiterscheibe umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite;
(2) das Polieren der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe mittels eines Poliermittels enthaltend Partikel aus SiO2, wobei die zu polierende Vorderseite oder die Rückseite sich in Kontakt mit einem Poliertuch befindet;
(3) einen ersten Teilschritt, bei dem sich die Vorderseite oder die Rückseite der Halbleiterscheibe immer noch in Kontakt mit dem Poliertuch befindet und sich zwischen der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe und des Poliertuches ein Poliermittel befindet, wobei das Poliermittel eine Hydrophilisierung der Oberfläche der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe bewirkt und Partikel aus SiO2 enthält, deren Konzentration während des ersten Teilschrittes erhöht wird;
(4) einen zweiten Teilschritt, bei dem die polierte Vorderseite oder Rückseite der Halbleiterscheibe keinen Kontakt mit der Oberfläche des Poliertuches hat und für einen definierten Zeitraum mit einem hydrophilisierenden Poliermittel besprüht wird;
(5) ein Reinigen der Halbleiterscheibe

Im Folgenden wird das zur Lösung der Aufgabe verwendete erfindungsgemäße Verfahren detailliert erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen dem Reinigungsschritt vorgelagerten oberflächenkonditionierenden Prozess, der zum Ende eines Polierprozesses beginnt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl für die Einseitenpolitur (single side polishing, SSP) als auch für die Doppelseitenpolitur (double side polishing, DSP) und verhindert unerwünschte Antrocknungen und/oder Maskierungseffekte auf der mindestens einen polierten Seite einer Scheibe aus Halbleitermaterial, die zwischen dem Beenden des Polierschrittes und dem endgültigen Abreinigen des alkalischen Poliermittels auftreten können.
Für spezifische Anwendungen, wie z.B. für eine spätere epitaktische Beschichtung, werden Substrate aus Halbleitermaterial dotiert, d.h. es werden gezielt Fremdatome in eine Schicht oder in die Kristallstruktur des Kristalls, beispielsweise eines Silicium-Einkristalls, eingebracht. Die Fremdatome sind Störstellen im Kristall und verändern gezielt die Eigenschaften des Ausgangsmaterials, meistens die Leitfähigkeit oder die Kristallstruktur.
Bei den Dotierstoffen wird zwischen n- und p-Dotierstoffen unterschieden. Bei der n-Dotierung (n steht für die freibewegliche negative Ladung im Kristallgitter) werden fünfwertige Elemente, die so genannten Donatoren, in das Siliciumgitter eingebracht und ersetzen dafür vierwertige Silicium-Atome. Ein Beispiel für einen n-Dotierstoff ist Phosphor.
Bei der p-Dotierung (p für die freibewegliche positive Ladungslücke im Kristallgitter, auch Loch oder Defektelektron genannt) werden dreiwertige Elemente, die so genannten Akzeptoren, in das Siliciumgitter eingebracht und ersetzen dafür vierwertige Silicium-Atome. Ein Beispiel für einen p-Dotierstoff ist Bor.
Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Substrate aus Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silicium, Germanium oder Galliumarsenid. Insbesondere eignet sich das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren für hochdotierte n-Typ Siliciumsubstrate mit einem Substratwiderstand ≤ 10 mOhmcm, bevorzugt < 7 mOhmcm und besonders bevorzugt ≤ 3 mOhmcm.
Für die einseitige Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial (Substrat) wird die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial auf einer Trägerplatte befestigt. Vorzugsweise besteht die Trägerplatte aus Aluminium, besonders bevorzugt aus einer Keramik. Die Befestigung der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial erfolgt bevorzugt mittels eines Kitts. Geeigneter Kitt ist beispielsweise in EP 0 924 759 B1 beschrieben.
Die Trägerplatte ist an einem rotierbaren Poliertopf, der sich hin zum und weg vom Polierteller bewegen kann, befestigt. Der Poliertopf wiederum drückt mit einem definierten Druck gegen einen mit einem Poliertuch belegten Polierteller, der sich ebenfalls drehen kann.
Bei der doppelseitigen Politur mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial liegt die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial in einer geeignet dimensionierten Aussparung einer Läuferscheibe (carrier plate), die zwischen einem oberen und einem unteren Poliertuch beispielsweise über eine Außenverzahnung bewegt wird, sodass ein gleichzeitig beidseitiger Materialabtrag der mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gewährleistet ist.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren ist mindestens ein einseitiger oder gleichzeitig doppelseitiger Polierschritt vorgelagert. Bei dem Polierschritt kann es sich um eine Abtragspolitur oder um einen Glättungsschritt handeln, bei dem mindestens eine Oberfläche einer Scheibe aus Halbleitermaterial in Gegenwart eines Poliermittels in Kontakt mit der Oberfläche eines Poliertuches ist.
Bei einer Abtragspolitur gemäß dem Stand der Technik werden bevorzugt 6 - 15 µm Material von der bzw. den Oberflächen einer Scheibe aus Halbleitermaterial abgetragen. Dieser vorgelagerte Polierschritt erfolgt bevorzugt mit einer Poliermitteldispersion welche freie Partikel als Abrasivstoff enthält, beispielsweise Kieselsol.
Der Anteil des Abrasivstoffes in der Poliermitteldispersion beträgt vorzugsweise 0,25 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 - 5 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 aus einem das Substratmaterial mechanisch abtragendem Material, vorzugsweise aus einem oder mehreren der Oxide der Elemente Aluminium, Cer oder Silicium.
Erfindungsgemäß ist eine Poliermitteldispersion, die kolloiddisperse Kieselsäure enthält. Der pH-Wert der Poliermitteldispersion liegt vorzugsweise in einem Bereich von 9 bis 11,5 und wird vorzugsweise durch Zusätze wie Natriumcarbonat (Na₂CO₃), Kaliumcarbonat (K₂CO₃), Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH), Ammoniumhydroxid (NH₄OH), Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder beliebige Mischungen dieser Verbindungen eingestellt.
Die Poliermitteldispersion kann darüber hinaus einen oder mehrere weitere Zusätze enthalten, beispielsweise oberflächenaktive Additive wie Netzmittel und Tenside, als Schutzkolloide wirkende Stabilisatoren, Konservierungsmittel, Biozide, Alkohole und Komplexbildner.
Ebenfalls bevorzugt kann im erfindungsgemäßen Verfahren der vorgelagerte Polierschritt ein Glättungsschritt (Glanzpolitur, Schleierfreipolitur) gemäß dem Stand der Technik mit einem Materialabtrag von weniger als 1 µm, bevorzugt von 0,1 bis 0,5 µm, sein.
Ist die aus dem vorgelagerten Polierschritt resultierende Oberfläche hydrophob neigt sie zu unerwünschten Antrocknungen und/oder als Folge dessen zu unerwünschten Maskierungseffekten, die als punktuelle Erhöhungen im Nanometerbereich auf der Substratoberfläche ausgebildet sein können.
Die unerwünschten Antrocknungen und/oder unerwünschten Maskierungseffekte treten insbesondere in der durch Transportvorgänge bedingten Zeit zwischen dem Beenden der Politur und der Abreinigung des alkalischen Poliermittels in einem Reinigungsbad auf.
Zur Vermeidung dieser unerwünschten Antrockungen und/oder Maskierungseffekte erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren ein abschließender oberflächenkonditionierender Schritt, umfassend zwei Teilschritte. Der erste Teilschritt umfasst das Ende des vorgelagerten Polierschrittes einschließlich des Abhebens der mindestens einen Oberfläche einer Scheibe aus Halbleitermaterial von mindestens einem Poliertuch. Der zweite Teilschritt umfasst den Zeitraum nach dem Abheben der mindestens einen Oberfläche einer Scheibe aus Halbleitermaterial von mindestens einem Poliertuch bis zum Beginn der abschließenden Reinigung in einem nachfolgenden Reinigungsprozess, beispielsweise einer Reinigungssequenz umfassend unter anderem Flusssäurebäder bzw. mit dem Eintauchen der Scheibe aus Halbleitermaterial in ein mit einer Flüssigkeit gefülltem Becken.
Erfindungsgemäß wird mit Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes, also am Ende des vorgelagerten Polierschritts, als Poliermittel eine Kieselsoldispersion eingesetzt, die aufgrund ihrer Zusammensetzung eine hydrophile Oberfläche erzeugt. Wirkt das im vorgelagerten Polierschritt verwendete Poliermittel bereits hydrophilisierend, kann dieses Poliermittel auch während des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes eingesetzt oder durch ein zweites hydrophilisierendes Poliermittel ersetzt werden.
Wirkt das im vorgelagerten Polierschritt verwendete Poliermittel bereits hydrophobierend, wird dieses Poliermittel mit Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes durch ein hydrophilisierendes Poliermittel ersetzt.
Erfindungsgemäß ist das Poliertuch zu Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes noch in Kontakt mit der mindestens einen zu polierenden Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird die im vorgelagerten Polierschritt polierte Oberfläche während des Kontakts mit dem Poliertuch nicht mit Wasser gespült.
In dem ersten Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes erfolgt nur noch ein minimaler Materialabtrag. Bevorzugt liegt der Materialabtrag in dem zweiten Polierschritt im Bereich von 0,1 bis 0,5 µm. Der minimale Materialabtrag im oberflächenkonditionierenden Schritt kann beispielsweise durch eine Verringerung des Polierdruckes mit dem Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes realisiert werden.
Als Poliermittel wird bevorzugt ein hydrophilisierendes Kieselsol, beispielsweise Glanzox 3900 oder Glanzox FGL 3108 der Fujimi Corporation, mit einer SiO₂-Mindestkonzentration von mindestens 0,2 Gewichtsprozent (Gew.-%) verwendet.
Bevorzugt wird das für den ersten Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes verwendete erste Poliermittel auch für den vorgelagerten Polierschritt verwendet. Ebenfalls bevorzugt wird zu Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes das zuvor verwendete erste Poliermittel durch ein zweites hydrophilisierendes Poliermittel ersetzt.
Zum Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes betragen die Teller- und die Kopfdrehzahl bevorzugt 20 - 60 Umdrehungen pro Minute (rpm) und besonders bevorzugt 20 - 40 rpm. Der Poliermittelfluss beträgt bevorzugt 100 - 750 ml/min, besonders bevorzugt 400 - 600 ml/min.
Im ersten Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes, vor dem eigentlichen Abheben der mindestens einen Scheibenoberfläche vom Poliertuch, die SiO₂-Konzentration des hydrophilisierenden Poliermittels bezogen auf die Ausgangskonzentration verringert (nicht erfindungsgemäß), mindestens gleich hoch gehalten (nicht erfindungsgemäß)und bevorzugt mindestens um das 1,5-fache erhöht. Die Ausgangskonzentration ist dabei diejenige Kieselsol- bzw. SiO₂-Menge im Poliermittel, die unmittelbar vor Beginn des ersten Teilschrittes des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes enthalten ist.
Wird beispielsweise der abschließende oberflächenkonditionierende Schritt mit einer Kieselsolkonzentration von 0,2 Gew.-% begonnen, wird bevorzugt zum Ende des ersten Teils des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes die Kieselsolkonzentration auf > 0,2 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt auf > 0,3 bis 1,5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt auf > 0,5 bis 1 Gew.-% erhöht.
Die Erhöhung der Kieselsolkonzentration vor dem Abheben der Scheibenoberfläche von dem Poliertuch erfolgt für mindestens 3 bis 20 Sekunden oder für mindestens 3 Tellerumdrehungen.
Die Erhöhung der Kieselsolkonzentration vor dem Abheben der Scheibenoberfläche vom Poliertuch kann mit einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Poliertellers kombiniert werden, um die Dauer des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes zu verkürzen.
Die Verringerung bzw. die Beibehaltung (entsprechend einer konstanten Konzentration) der SiO₂-Konzentration des hydrophilisierenden Poliermittels ist nicht bevorzugt, wenn die polierte Oberfläche durch den vorgelagerten Polierschritt bereits ausreichend hydrophil ist. Bei dieser Ausführungsform des nicht erfindungsgemäßen Verfahrens ist für den abschließenden oberflächenkonditionierenden Schritt vor dem Abheben der Scheibenoberfläche von dem Poliertuch auf eine optimale Verteilung des Poliermittels zwischen der Tuchoberfläche und der Scheibe aus Halbleitermaterial zu achten.
Vor bzw. mit Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes kann im erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Temperaturmessung der Poliertuchoberfläche erfolgen, so dass mit Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes durch geeignete Maßnahmen ggf. eine gewünschte Temperatur für den abschließenden oberflächenkonditionierenden Schritt eingestellt werden kann. Durch die Einstellung einer gewünschten Temperatur kann ein Aufreissen, Antrocknen oder sogar das Verdampfen des durch den abschließenden oberflächenkonditionierenden Schritt gebildeten hydrophilen Films auf der polierten Oberfläche verlangsamt bzw. verhindert werden.
Die Temperaturmessung kann berührungslos, bspw. mittels Infrarot-Messung, oder mittels eines Temperaturfühlers erfolgen.
Die Einstellung der gewünschten Temperatur zu Beginn des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes kann beispielsweise durch die Temperierung und/oder die Mengenbeaufschlagung des hydrophil wirkenden Poliermittels erfolgen.
Beträgt die Temperatur des hydrophil wirkenden Poliermittels im ersten Teilschritt 20°C bis 50°C, bevorzugt 20°C bis 40°C, wird die Temperatur des hydrophil wirkenden Poliermittels im zweiten Teilschritt auf einen Wert zwischen 10°C und 40°C, bevorzugt 10°C bis 30°C, eingestellt.
Während des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes kann die gewünschte Temperatur konstant gehalten oder verändert werden.
Erfindungsgemäß endet der erste Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes mit dem Abheben der mindestens einen Seite der Scheibe aus Halbleitermaterial von dem mindestens einen Poliertuch.
Der zweite Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes beginnt unmittelbar nach dem Abheben der mindestens einen Seite der Scheibe aus Halbleitermaterial von dem mindestens einen Poliertuch und endet mit dem Beginn der abschließenden Reinigung in einem nachfolgenden Reinigungsprozess, beispielsweise einer Reinigungssequenz umfassend unter anderem Flusssäurebäder bzw. mit dem Eintauchen der Scheibe aus Halbleitermaterial in ein mit einer Flüssigkeit gefülltem Becken.
In diesem zweiten Teilschritt des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die mindestens eine polierte Oberfläche für einen definierten Zeitraum mit dem hydrophilisierenden Poliermittel besprüht, um ein lokales Auflösen des die hydrophile Scheibenoberfläche benetzenden Films, und damit nachfolgende Antrocknungen sicher zu verhindern. Das hydrophilisierende Poliermittel kann Raumtemperatur haben oder auf eine bestimmte Temperatur temperiert sein.
Das Besprühen der mindestens einen polierten Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial erfolgt bevorzugt für mindestens 30% der Zeit, die benötigt wird, um die Scheibe aus Halbleitermaterial von der Poliervorrichtung in ein mit einer Reinigungsflüssigkeit gefülltem Becken zu tauchen.
Besonders bevorzugt erfolgt das Besprühen der mindestens einen polierten Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial für 40 - 95% der Zeit, die benötigt wird, um die Scheibe aus Halbleitermaterial von der Poliervorrichtung in ein mit einer Reinigungsflüssigkeit gefülltem Becken zu tauchen.
Das Besprühen der mindestens einen polierten Oberfläche der Scheibe aus Halbleitermaterial kann auch bis zum Eintauchen der Scheibe in ein mit einer Reinigungsflüssigkeit gefülltem Becken erfolgen.
Die Scheibe kann während des Besprüh- bzw. Benetzungsvorgangs ihrer polierten Oberfläche mit dem hydrophilisierenden Poliermittel relativ zum Sprühstrahl bewegt werden oder auch nicht. In analoger Weise kann der Sprühstrahl relativ zur polierten Scheibenoberfläche bewegt werden oder auch nicht. Ebenso können Sprühstrahl und Scheibenoberfläche gleichzeitig zueinander bewegt werden. Der Sprühstrahl kann durch unterschiedlichste Düsenformen oder auch ganz einfach durch Zuführung mittels Rohrleitungen auf die polierte Scheibenoberfläche aufgebracht werden und dieses kann drucklos oder auch druckbeaufschlagt erfolgen. Ein Benetzen der polierten Oberfläche mit Wasser erfolgt nicht, um den hydrophilen Film auf der polierten Oberfläche nicht zu zerstören.
In einer zweiten Ausführungsform des zweiten Teilschrittes eines nicht erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach dem Abheben der Scheibe von dem Poliertuch bzw. während des Scheibentransportes / Scheibenhandlings keine Beaufschlagung der polierten Oberfläche mit dem hydrophilisierenden Poliermittel oder einer anderen Flüssigkeit.
Ist prozesstechnisch gewährleistet, dass zwischen dem Abheben des Poliertuches von der Scheibe aus Halbleitermaterial und dem Eintauchen der Scheibe in ein mit einer Reinigungsflüssigkeit gefülltem Becken weniger als 30 Sekunden, bevorzugt weniger als 15 Sekunden, vergehen, ist es nicht bevorzugt, im zweiten Teil des abschließenden oberflächenkonditionierenden Schrittes die hydrophile Scheibenoberfläche nicht mit dem hydrophilisierenden Poliermittel zu besprühen.

Claims

Verfahren zum Polieren einer Halbleiterscheibe enthaltend die Schritte in gegebener Reihenfolge: (1) das Zurverfügungstellen eines hochdotierten n-Typ-Siliciumsubstrats mit einem Substratwiderstand ≤ 10 mOhmcm als Halbleiterscheibe umfassend eine Vorderseite und eine Rückseite; (2) das Polieren der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe mittels eines Poliermittels enthaltend Partikel aus SiO₂, wobei die zu polierende Vorderseite oder die Rückseite sich in Kontakt mit einem Poliertuch befindet; (3) einen ersten Teilschritt, bei dem sich die Vorderseite oder die Rückseite der Halbleiterscheibe immer noch in Kontakt mit dem Poliertuch befindet und sich zwischen der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe und des Poliertuches ein Poliermittel befindet, wobei das Poliermittel eine Hydrophilisierung der Oberfläche der Vorderseite oder der Rückseite der Halbleiterscheibe bewirkt und Partikel aus SiO₂ enthält, deren Konzentration während des ersten Teilschrittes erhöht wird; (4) einen zweiten Teilschritt, bei dem die polierte Vorderseite oder Rückseite der Halbleiterscheibe keinen Kontakt mit der Oberfläche des Poliertuches hat und für einen definierten Zeitraum mit einem hydrophilisierenden Poliermittel besprüht wird; (5) ein Reinigen der Halbleiterscheibe.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des ersten Teilschrittes die Konzentration der Partikel aus SiO₂ im Poliermittel nicht weniger als 0,5 Gew.-% und nicht mehr als 1 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilschritt mindestens 3 s und maximal 20 s dauert.