DE19956250C1

DE19956250C1 - Kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE19956250C1
Application number: DE19956250A
Authority: DE
Inventors: Guido Wenski
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1999-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: US6566267B1; JP2001196334A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben, das folgende Einzelschritte umfaßt: DOLLAR A (a) gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder Halbleiterscheibe zwischen sich drehenden Poliertellern unter Zuführen eines Poliersols, wobei die jeweilige Halbleiterscheibe in einer Aussparung einer Läuferscheibe liegt und auf einer bestimmten geometrischen Bahn gehalten wird und alle Halbleiterscheiben nach der Politur eine Dicke t¶1¶ besitzen, DOLLAR A (b) Bewertung jeder Halbleiterscheibe hinsichtlich zur Weiterverarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale, DOLLAR A (c) erneutes gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder derjenigen Halbleiterscheiben, welche gemäß Qualitätsprüfung (b) die vorgegebenen Qualitätsmerkmale nicht erfüllen, wobei diese Halbleiterscheiben nach der erneuten Politur eine Dicke t¶2¶ besitzen, und DOLLAR A (d) erneute Bewertung jeder derjenigen Halbleiterscheiben, welche Schritt (c) zugeführt wurden, hinsichtlich zur Weiterverarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale.

Description

Die Erfindung betrifft ein kostengünstiges Verfahren zur Her stellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben mit einer loka len Ebenheit, ausgedrückt als SFQR_max-Wert für ein Flächen raster von 25 mm × 25 mm, von gleich oder kleiner 0,13 µm. Halbleiterscheiben mit einer derart hohen Ebenheit eignen sich für die Verwendung in der Halbleiterindustrie, insbesondere zur Fabrikation von elektronischen Bauelementen mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm.

Eine Halbleiterscheibe, die insbesondere zur Fabrikation von elektronischen Bauelementen mit Linienbreiten gleich oder klei ner 0,13 µm geeignet sein soll, muß eine hohe lokale Ebenheit in allen Teilbereichen besitzen. Ein geeignetes Ebenheitsmaß, das den Fokussierungsmöglichkeiten eines Steppers Rechnung trägt, ist der SFQR (site front-surface referenced least squares/range = Bereich der positiven und negativen Abwei chung von einer über Fehlerquadratminimierung definierten Vorderseite für eine Bauelementefläche definierter Dimension). Die Größe SFQR_max gibt den höchsten SFQR-Wert für alle Bauele menteflächen auf einer Halbleiterscheibe an. Eine allgemein anerkannte Faustregel besagt, daß der SFQR_max-Wert einer Halb leiterscheibe gleich oder kleiner der auf dieser Scheibe mög lichen Linienbreite von darauf herzustellenden Halbleiterbau elementen sein muß. Eine Überschreitung dieses Wertes führt zu Fokussierungsproblemen des Steppers und damit zum Verlust des betreffenden Bauelementes.

Die endgültige Ebenheit einer Halbleiterscheibe wird in der Regel durch einen Polierprozeß erzeugt. Zur Verbesserung der Ebenheitswerte einer Halbleiterscheibe wurden Apparate und Ver fahren zum gleichzeitigen Polieren von Vorder- und Rückseite der Halbleiterscheibe bereitgestellt und weiterentwickelt. Diese sogennante Doppelseiten-Politur ist beispielsweise in der US 3,691,694 beschrieben. Gemäß einer in der EP 208 315 B1 beschriebenen Ausführungsform der Doppelseitenpolitur werden Halbleiterscheiben in Läuferscheiben aus Metall oder Kunst stoff, die über geeignet dimensionierte Aussparungen verfügen, zwischen zwei rotierenden, mit einem Poliertuch belegten Po liertellern in Gegenwart eines Poliersols auf einer durch die Maschinen- und Prozeßparameter vorbestimmten Bahn bewegt und dadurch poliert. In der englischsprachigen Literatur werden diese Läuferscheiben als "carrier" bezeichnet.

Die Integration der Doppelseitenpolitur in Prozeßketten zur Herstellung von Halbleiterscheiben ist bekannt. In der EP 754 785 A1 ist die Abfolge Sägen eines Halbleiterkristalls, gefolgt von Kantenverrunden, Doppelseitenpolieren und Endpolieren der gewonnenen Halbleiterscheiben beschrieben. In der EP 755 751 A1 wird vorgeschlagen, zwischen Kantenverrundung und Doppelsei tenpolitur ein Doppelseiten-Schleifverfahren anzuwenden. In der EP 798 405 A2 ist die Sequenz Sägen - Kantenverrunden - Schleifen - alkalisches Ätzen - Doppelseitenpolieren beschrieben. Zu den bevorzugten Ausführungsformen der US 5,756,399 zählt die Prozeßkette Sägen - Schleifen - alkalisches Ätzen - Kantenverrunden - Doppelseitenpolieren. In der US 5,899,743 wird die Schrittfolge Sägen - Kantenverrunden - Läppen - Doppelseitenpolieren - Kantenpolieren - Endpolieren beschrieben. In der deutschen Patentschrift DE 198 33 257 C1 ist die Prozeßkette Sägen - Kantenverrunden - Schleifen - Ätzen - Doppelseitenpolieren - Endpolieren beansprucht, wobei das Ätzen mit einem verbesserten sauren Ätzverfahren durchgeführt wird. Diesen Prozeßketten ist gemeinsam, daß sie nach der Doppelseitenpolitur zu einer Halbleiterscheibe mit SFQR_max-Werten größer 0,13 µm führen.

Die Herstellung einer Halbleiterscheibe mit SFQR_max-Werten gleich oder kleiner 0,13 µm ist in der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 961 314 A1 beschrieben, die den Einsatz kostenintensiver Plasmaätzverfahren vorschlägt. Sie ist ebenfalls Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE 199 05 737 A1, in der ein verbessertes Doppelseiten- Polierverfahren durch Einhaltung eng begrenzter Dickenrelatio nen zwischen Läuferscheibendicke und Dicke der Halbleiterschei be nach dem Polierprozeß offenbart, wobei im Falle der Politur von Siliciumscheiben ein Materialabtrag von bevorzugt 10 µm bis 60 µm und besonders bevorzugt 20 µm bis 50 µm angegeben ist. Beiden Verfahren gemeinsam ist, daß ein in der betrieblichen Praxis immer auftretender Prozentsatz derart hergestellter Scheiben, welche die zur Weiter verarbeitung vorgegebenen Qualitätsmerkmale wie Fehlerfreiheit der Oberfläche hin sichtlich Kratzer, Flecken und Lichtpunktdefekte nicht erfüllen, verworfen werden muß, was die Herstellungskosten derartiger Scheiben ungünstig beeinflußt.

Aus der EP 0 866 497 A2 und der US 5,928,962 ist es bekannt, im Verlauf eines Polierverfahrens eine Qualitätsprüfung vorzunehmen und diejenigen Halbleiter scheiben, welche die vorgegebenen Qualitätsmerkmale nicht erfüllen, erneut zu polieren.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben mit einem SFQR_max-Wert von gleich oder kleiner 0,13 µm bereitzu stellen, welches den bekannten Verfahren der Technik bezüglich der Herstellkosten überlegen ist. Ferner sollten die weiteren Eigenschaften der nach diesem Verfahren hergestellten Halbleiterscheiben mindestens genau so gut sein wie die von nach dem Stand der Technik hergestellten Halbleiterscheiben. Diese Aufgabe wird durch Bereit stellung eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halblei terscheiben, umfassend die folgenden Einzelschritte:

a) gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder Halbleiterscheibe zwischen sich drehenden Poliertellern unter Zuführen eines Poliersols, wobei die jewei lige Halbleiterscheibe in einer Aussparung einer Läuferscheibe der Dicke t_1L liegt und auf einer bestimmten geometrischen Bahn gehalten wird und die Halbleiterscheiben vor dem Polieren eine Eingangsdicke t₀ und nach dem Polieren eine Enddicke t₁ aufweisen, wobei die Dickendifferenz t₀ - t_1L 15 µm bis 100 µm beträgt und die Dickendifferenz t₁ - t_1L 2 µm bis 20 µm beträgt,
b) Bewertung jeder Halbleiterscheibe hinsichtlich zur Weiterverarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale,
c) erneutes gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder derjeni gen Halbleiterscheiben, welche gemäß Qualitätsprüfung (b) die vorgegebenen Quali tätsmerkmale nicht erfüllen, mit einer Läuferscheibe der Dicke t_2L, wobei diese Halblei terscheiben vor dem Polieren eine Eingangsdicke t₁ und nach dem Polieren eine Enddi cke t₂ aufweisen, wobei die Dickendifferenz t₁ - t_2L 5 µm bis 30 µm beträgt und die Di ckendifferenz t₂ - t_2L 2 µm bis 10 µm beträgt, und
d) erneute Bewertung jeder derjenigen Halbleiterscheiben, welche Schritt (c) zugeführt wurden, hinsichtlich zur Weiter verarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß diejenigen Halb leiterscheiben aus einer Vielzahl doppelseitenpolierter Halb leiterscheiben, welche die zur Weiterverarbeitung vorgegebenen Qualitätsmerkmale nicht erfüllen, einem weiteren Doppelseiten- Polierschritt unter Erhöhung der Gesamtausbeute und damit Senkung der Herstellkosten zugeführt werden können, wobei die Dickenreduktion so gering gewählt werden kann, daß die in der Halbleiterfertigung geforderten üblichen Toleranzen für die Scheibendicke eingehalten werden können. Eine Doppelseiten- Politur, bei der nur eine vergleichsweise geringe Dickenre duktion angestrebt wird, wird in der weiteren Beschreibung Flash-DSP genannt. Die Tatsache, daß ein derartiger Flash-DSP- Prozeß die Bearbeitung fehlerhafter Halbleiterscheiben in hoher Ausbeute ermöglicht, ohne sich nachteilig auf die lokalen Geometriewerte auszuwirken, war überraschend und nicht vorhersehbar.

Ausgangsprodukt des Verfahrens ist eine Vielzahl von Halblei terscheiben, die auf bekannte Weise von einem Kristall abge trennt wurden, beispielsweise von einem abgelängten und rund geschliffenen Einkristall aus Silicium, mittels einer geeignet profilierten Schleifscheibe oder mehrerer unterschiedlicher derartiger Schleifscheiben kantenverrundet wurden und deren Vorder- und/oder Rückseite gegebenenfalls mittels Schleif-, Läpp- und/oder Ätzverfahren behandelt wurden. Falls dies ge wünscht wird, kann der Kristall mit einem oder mehreren Orien tierungsmerkmalen zur Indentifizierung der Kristallachsen ver sehen werden, beispielsweise einem Notch und/oder einem Flat. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß die Kante der Halblei terscheiben vor Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens poliert wird.

Endprodukt des Verfahrens ist eine Vielzahl von doppelseiten polierten Halbleiterscheiben, die den Anforderungen an Halblei terscheiben als Ausgangsmaterial für Halbleiterbauelemente- Prozesse mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm genügen und aufgrund hoher Ausbeuten und/oder reduzierter Materialab träge den nach dem Stand der Technik hergestellten Halbleiter scheiben bezüglich ihrer Herstellkosten überlegen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell zur Herstellung einer Vielzahl von scheibenförmigen Körpern eingesetzt werden, die aus einem Material bestehen, welches mit dem eingesetzten chemo-mechanischen Doppelseiten-Polierverfahren bearbeitet werden kann. Derartige Materialien sind zum Beispiel Silicium, Silicium/Germanium und sogenannte III-V-Halbleiter wie Gallium arsenid. Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung einkristalliner Siliciumscheiben mit Durchmessern von insbeson dere 200 mm, 300 mm, 400 mm und 450 mm und Dicken von wenigen 100 µm bis einigen cm, bevorzugt von 400 µm bis 1200 µm. Die Halbleiterscheiben können entweder direkt als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt werden oder nach Durchführung eines Endpolierschrittes nach dem Stand der Technik und/oder nach Aufbringen von Schichten wie Rückseitenversiegelungen oder einer epitaktischen Beschichtung der Scheibenvorderseite beispielsweise mit Silicium und/oder nach Konditionierung durch eine Wärmebehandlung beispielsweise unter Wasserstoff- oder Argonatmosphäre ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden. Neben der Herstellung von Scheiben aus einem homogenen Material kann die Erfindung natürlich auch zur Her stellung von mehrschichtig aufgebauten Halbleitersubstraten wie SOI-Scheiben (silicon-on-insulator) eingesetzt werden.

Die weitere Beschreibung des Verfahrens erfolgt am Beispiel der Herstellung einer Vielzahl von Siliciumscheiben.

Prinzipiell ist es möglich, eine Vielzahl bespielsweise durch ein Innenloch- oder Drahtsägeverfahren gesägter Siliciumschei ben, deren oberflächennahen Bereiche je nach Durchmesser und Art des Sägeprozesses ein zerstörtes Kristallgefüge, ein soge nanntes Damage, bis in eine Tiefe im Bereich von 10 bis 40 µm aufweisen, direkt der erfindungsgemäßen Prozeßsequenz Doppel seitenpolieren (a), Qualitätsbeurteilung (b), Flash-DSP-Polie ren der Ausfallscheiben (c) und erneute Qualitätsbeurteilung der in (c) polierten Scheiben (d) zu unterziehen. Es ist jedoch sinnvoll und daher bevorzugt, die scharf begrenzten und daher mechanisch sehr empfindlichen Scheibenkanten mit Hilfe geeignet profilierter Schleifscheiben zu verrunden. Geeignete Schleif scheiben bestehen aus Metall- oder Kunstharz-gebundenen Diaman ten. Zur Bereitstellung einer Kante mit niedrigem Damage unter Verringerung der Bearbeitungszeiten und damit der Kosten des Kantenverrundungsschrittes ist es nach dem Stand der Technik üblich und daher im Rahmen der Erfindung bevorzugt, in einem zweistufigen Prozeß zunächst eine Schleifscheibe mit Diamanten gröberer Körnung und anschließend eine Schleifscheibe mit Dia manten feinerer Körnung einzusetzen. Besonders bevorzugt ist im ersten Schritt der Einsatz einer Metall-gebundenen Schleif scheibe mit Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrößenbereich 30-50 µm) bis 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm) und im zweiten Schritt der Einsatz einer analog aufgebauten Schleif scheibe mit Diamanten der Körnung 1000 Mesh (Korngrößenbereich 8-15 µm) bis 1500 Mesh (Korngrößenbereich 5-10 µm) für den Fall, daß innerhalb der weiteren Prozeßkette ein Ätzschritt unter Abtrag zerstörter Kristallschichten auch von der Schei benkante durchgeführt wird. Diese Vorgehensweise wird bei den später folgenden Beispielen als "Kantenverrundung grob" be zeichnet. Für den Fall, daß in der weiteren Prozeßkette auf einen Ätzschritt verzichtet wird, ist ein Zweistufenprozeß zur Kantenverrundung besonders bevorzugt, bei welchem im ersten Schritt eine Metall-gebundene Schleifscheibe mit Diamanten der Körnung 400 Mesh (Korngrößenbereich 30-50 µm) bis 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm) und im zweiten Schritt eine Kunst harz-gebundene Schleifscheibe mit Diamanten der Körnung 1200 Mesh (Korngrößenbereich 7-12 µm) bis 2000 Mesh (Korngrößenbe reich 4-6 µm) verwendet wird. Diese Vorgehensweise wird bei den später folgenden Beispielen als "Kantenverrundung fein" be zeichnet. Alternative Techniken zur Kantenfeinverrundung, die sich inzwischen am Markt etablieren, zum Beispiel die Kombina tion einer konventionellen Kantenverrundung mit einem mechani schen Polierteil, sind für den Fall des Verzichts auf einen Ätzschritt ebenfalls geeignet.

Zwecks Geometrieverbesserung und teilweisem Abtrag der zerstör ten Kristallschichten ist es möglich, die Siliciumscheibe einem mechanischen Abtragsschritt wie Läppen oder Schleifen zu unter ziehen, um den Materialabtrag im Doppelseiten-Polierschritt (a) zu reduzieren. Bevorzugt ist, die Siliciumscheibe einem Ober flächen-Schleifschritt zu unterziehen, wobei entweder eine Seite geschliffen wird oder beide Seiten sequentiell oder beide Seiten gleichzeitig geschliffen werden. Sequentielles Oberflä chenschleifen der Scheibenvorder- und -rückseite ist besonders bevorzugt. Zum Entfernen des in den mechanischen Prozeßschrit ten zwangsläufig erzeugten Damage der Scheibenobenfläche und - kante und zum Entfernen von gegebenenfalls vorhandenen Verun reinigungen, beispielsweise im Damage gebundenen metallischen Verunreinigungen, kann an dieser Stelle ein Ätzschritt folgen. Dieser Ätzschritt kann entweder als naßchemische Behandlung der Siliciumscheibe in einer alkalischen oder sauren Ätzmischung oder als Plasmabehandlung ausgeführt werden. Ein saurer Ätz schritt in einer Mischung aus konzentrierter wäßriger Salpeter säure und konzentrierter wäßriger Flußsäure gemäß der in der DE 198 33 257 C1 beanspruchten Ausführungsform ist bevorzugt.

Ein bevorzugtes Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Ver fahren ist eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aus Silicium, hergestellt durch Sägen eines Silicium-Einkristalls, gefolgt von Kantenfeinverrunden. Ein weiteres bevorzugtes Ausgangs material ist eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aus Silicium, hergestellt durch Sägen eines Silicium-Einkristalls gefolgt von Kantenfeinverrunden und sequentiellem Oberflächenschleifen. Ein weiteres bevorzugtes Ausgangsmaterial ist eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aus Silicium, hergestellt durch Sägen eines Silicium-Einkristalls gefolgt von Kantengrobverrunden und naß chemischem Ätzen. Ein besonders bevorzugtes Ausgangsmaterial ist eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aus Silicium mit einem Durchmesser von gleich oder größer 200 mm, hergestellt durch Drahtsägen eines Silicium-Einkristalls, gefolgt von Kantengrob verrunden, sequentiellem Oberflächenschleifen beider Scheiben seiten unter Abtrag von 10 µm bis 100 µm Silicium pro Seite und naßchemischem Ätzen in einer sauren Ätzmischung unter Abtrag von 5 µm bis 50 µm Silicium pro Scheibenseite.

Im folgenden werden die Schritte (a) bis (d) der Erfindung zur kostengünstigen Überführung des Ausgangsmaterials in eine Viel zahl von doppelseitenpolierten Siliciumscheiben, die den Anfor derungen an Halbleiterscheiben als Ausgangsmaterial für Halb leiterbauelemente-Prozesse mit Linienbreiten gleich oder klei ner 0,13 µm genügen, näher beschrieben.

Doppelseiten-Polierschritt (a)

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Polierschrittes (a) kann eine handelsübliche Doppelseiten-Poliermaschine geeigneter Grö ße verwendet werden; aus Kostengründen ist es sinnvoll, eine Vielzahl von Siliciumscheiben gleichzeitig zu polieren. Die Po liermaschine besteht 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, und erlaubt unter kontinuierlicher Zufüh rung eines Poliersols geeigneter chemischer Zusammensetzung das beidseitige abtragende Polieren von Halbleiterscheiben, in die sem Falle von Siliciumscheiben. Besonders bevorzugt wird mit einem handelsüblichen Polyurethan-Poliertuch einer Härte von 60 bis 90 (Shore A) unter kontinuierlicher Zuführung eines Polier sols mit einem pH-Wert von 10 bis 11 aus 1 bis 5 Gew.-% SiO₂ in Wasser unter einem Polierdruck von 0,1 bis 0,3 bar poliert.

Die Siliciumscheiben werden dabei durch Läuferscheiben, die über ausreichend dimensionierte Aussparungen zur Aufnahme der Siliciumscheiben verfügen, während des Polierens auf einer durch Maschinen- und Prozeßparameter bestimmten geometrischen Bahn gehalten. Die Läuferscheiben sind beispielsweise mit einer Triebstock-Stiftverzahnung oder einer Evolventenverzahnung mit der Poliermaschine über einen sich drehenden inneren und einen sich in der Regel gegenläufig drehenden äußeren Stift- oder Zahnkranz in Kontakt und werden dadurch in eine rotierende Be wegung zwischen den beiden Poliertellern versetzt. Grundsätz lich können die Läuferscheiben beispielsweise aus Metall, Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff oder kunststoffbe schichtetem Metall gefertigt sein. Läuferscheiben aus Stahl oder aus faserverstärktem Kunststoff sind bevorzugt; Läufer scheiben aus rostfreiem Chromstahl sind aufgrund ihrer hohen Maßhaltigkeit und chemischen Resistenz besonders bevorzugt. Um während des Polierens eine Beschädigung der Scheibenkante durch die Innenkante der Aussparung in der Läuferscheibe zu verhin dern, ist es sinnvoll und daher bevorzugt, die Innenseite der Aussparungen mit einer Kunststoffbeschichttung von gleicher Dicke wie die Läuferscheibe auszukleiden, wie in der EP 208 315 B1 vorgeschlagen wird. Geeignete Kunststoffe sind dabei bei spielsweise Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlo rid, Polytetrafluorethylen oder Polyvinylidendifluorid, die alle gleichermaßen bevorzugt sind.

Die Läuferscheiben für den erfindungsgemäßen Schritt (a) be sitzen eine bevorzugte Dicke t_1L von 400 bis 1200 µm. Um nach Schritt (a) Siliciumscheiben mit einer hohen lokalen Ebenheit vorliegen zu haben, ist ein Doppelseiten-Polierverfahren beson ders bevorzugt, bei welchem sich die gewählte Dicke der Läufer scheiben t_1L nach der angestrebten Enddicke t₁ der Silicium scheiben nach Schritt (a) richtet, welche letztlich vom Durch messer der Siliciumscheiben und vom geplanten Anwendungszweck abhängt. Ein derartiges Polierverfahren ist in der nicht vorveröffentlichten DE 199 05 737 A1 beansprucht. Charakteristisch für diese Ausführungsvariante ist, daß die Eingangsdicke t₀ der zu polierenden Siliciumscheiben besonders bevorzugt um 30 bis 70 µm größer ist als die Läuferscheiben dicke t_1L und die Enddicke der polierten Scheiben t₁ besonders bevorzugt um 5 bis 15 µm größer ist als die Läuferscheiben dicke t_1L; der besonders bevorzugte Siliciumabtrag t₀ - t₁ liegt zwischen 20 µm und 50 µm.

Im Rahmen der hinsichtlich dieser besonders bevorzugten Dicken verhältnisse gemachten Ausführungen kommt der Polierzeit zur Erreichung eines vorgegebenen Siliciumabtrags eine hohe Bedeu tung zu. Die Polierzeit (in min) bestimmt sich durch Division der Differenz der Eingangsdicke t₀ (in µm) und der Zieldicke t₁ (in µm) der Siliciumscheiben durch die aktuelle Abtragsrate der Poliermaschine (in µm/min). Die zulässige Zieldicke t₁ wird durch das vom Weiterverarbeiter der Scheiben vorgegebene Spe zifikationsfenster, üblicherweise Zieldickentarget t_T ± 15 µm oder t_T ± 25 µm, sowie der aktuellen Dicke t_1L der eingesetzten Läuferscheiben bestimmt, wobei die Differenz t₁ - t_1L besonders bevorzugt zwischen 5 µm und 15 µm liegt. Die besonders bevor zugt eingesetzten Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl lassen sich beispielsweise durch Anwendung von Läpp- oder Schleifverfahren in einer hohen Dickengenauigkeit fertigen, nutzen sich bei Wahl der besonders bevorzugten Polierparameter während langer Einsatzzeiten jedoch geringfügig, aber homogen ab. Zur möglichst präzisen Festlegung der Polierzeiten sollte daher die Läuferscheibendicke t_1L periodisch beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Tasters oder einer Mikrometerschraube bestimmt werden. Ist die Dicke der Läuferscheiben t_1L durch eine bestimmte Gebrauchsdauer unter eine festgelegte Eingriffsgrenze, beispielsweise t_T - 10 µm oder t_T - 15 µm, gesunken, können diese Läuferscheiben problemlos zur Durchführung des weiter unten beschriebenen Schrittes (c) der erfindungsgemäßen Prozeßsequenz eingesetzt werden.

Die Siliciumscheiben werden nach Beendigung der Politur (a) ge gebenenfalls von anhaftendem Poliersol gereinigt und getrock net.

Bewertungsschritt (b)

Es schließt sich eine Bewertung der Vielzahl der Silicium scheiben hinsichtlich durch den Doppelseiten-Polierschritt (a) beeinflußter, durch den Weiterverarbeiter der Scheiben spezifi zierter Qualitätsmerkmale nach dem Fachmann bekannten Methoden an. Derartige Merkmale können beispielsweise lokale Geometrie daten und Scheibendicke t₁ sein. Diese Daten werden auf einem handelsüblichen, nach einem kapazitiven oder optischen Prinzip arbeitenden Meßinstrument bestimmt. Die Daten werden vorteil haft auf einer Datenbank elektronisch gespeichert und stehen für die in einem Produktionsbetrieb gewünschte statistische Prozeßkontrolle (SPC, statistical process control) zur Verfü gung. Es ist auch möglich und vorteilhaft, eine datentechni sche Verknüpfung zwischen Meßinstrument und Poliermaschine über einen Leitrechner herzustellen; dadurch kann beispielsweise bei aufeinanderfolgenden Polierfahrten mit gleichartigem Scheiben material durch Vorgabe von Eingangsdicke t₀ und Zieldicke t₁ durch Berechnung der aktuellen Abtragsrate automatisch die Po lierzeit für die nachfolgende Polierfahrt vorgegeben werden.

Weitere in Schritt (b) bewertete Qualitätsmerkmale können die Vorderseite, die Rückseite und/oder die Kante der Scheiben be treffende Eigenschaften sein. Hierbei kommt der Beurteilung des Auftretens und Umfanges von Kratzern, Flecken, Lichtpunktdefek ten und sonstiger Abweichungen von der idealen Siliciumober fläche wie beispielsweise nicht auspoliertes Damage von mechanischen Vorprozessen eine hohe Bedeutung zu. Eine derartige Bewertung wird in der Praxis üblicherweise unter stark gebündeltem Licht, dem sogenannten Haze-Licht, visuell durch geschultes Personal durchgeführt. Stattdessen oder zusätzlich ist es auch möglich, die Scheiben unter Einsatz technischer Hilfsmittel wie beispielsweise eines Mikroskops oder eines Laser-Detektionsgerätes zu beurteilen.

Diejenigen Siliciumscheiben aus der Vielzahl der bewerteten Siliciumscheiben, welche die geforderten Qualitätsansprüche er füllen, werden beispielsweise in einem in der EP 866 497 A2 beschriebenen temporären Lager (englisch: "stocker") zwischen gelagert oder aber unmittelbar ihrem weiteren Bestimmungszweck zugeführt. Diejenigen Siliciumscheiben aus der Vielzahl der bewerteten Siliciumscheiben, welche die geforderten Qualitäts ansprüche nicht erfüllen, werden separiert und in einer Ausführungsform unmittelbar einer weiteren Bearbeitung gemäß Schritt (c) zugeführt. Sie können jedoch auch über einen gewissen Zeitraum gesammelt und anschließend Schritt (c) zuge führt werden.

Flash-DSP-Schritt (c)

Die in Schritt (b) separierten Siliciumscheiben der Dicke t₁ werden nun einem weiteren Doppelseiten-Polierschritt zugeführt, der zu Scheiben der Dicke t₂ führt und mit besonders bevorzugt ten Siliciumabträgen t₁ - t₂ zwischen 2 µm und 10 µm deutlich weniger Material abträgt als Schritt (a) mit besonders bevor zugten Abträgen t₀ - t₁ zwischen 20 µm und 50 µm. Daher kann Schritt (c) im Gegensatz zum Doppelseiten-Polierschritt (a) als Flash-DSP-Prozeß ("Blitz"-DSP-Prozeß) bezeichnet werden. Die prinzipielle Ausführung von Schritt (c) kann problemlos wie unter Schritt (a) beschrieben erfolgen. Die Läuferscheiben dicke t_2L der in Schritt (c) eingesetzten Läuferscheiben kann deutlich geringer, beispielsweise um 20 µm bis 200 µm geringer, sein als die Eingangsdicke der Scheiben t₁. Es hat sich jedoch hinsichtlich der Erzielung optimaler lokaler Geometrie ergebnisse als vorteilhaft erwiesen, bei der Flash-DSP-Politur Läuferscheiben in einem bestimmten Dickenfenster einzusetzen, wobei die Dickendifferenz t₁ - t_2L zwischen 5 µm und 30 µm beträgt und die Dickendifferenz t₂ - t_2L zwischen 2 µm und 10 µm beträgt; diese Vorgehensweise ist daher besonders bevorzugt.

Hinsichtlich der Größe der Doppelseiten-Poliermaschine gibt es beim Flash-DSP-Prozeß (c) keine prinzipiellen Einschränkungen. Schritt (c) kann entweder auf derselben Poliermaschine wie Schritt (a) oder auf einer baugleichen Poliermaschine oder aber auf einer Poliermaschine durchgeführt werden, die mehr Halblei terscheiben oder weniger Halbleiterscheiben als die für Schritt (a) verwendete gleichzeitig doppelseitig poliert. Angesichts der Aufgabe der Erfindung, ein hinsichtlich der Herstellkosten verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halb leiterscheiben bereitzustellen, kann es sinnvoll sein, eine Poliermaschine zur Einzelscheibenbearbeitung oder zur Bearbei tung von nur wenigen Scheiben, beispielsweise 3 bis 5 Scheiben, pro Polierfahrt, einzusetzen. Es ist jedoch ebenfalls problemlos möglich und auch kostenmäßig unter gewissen Umständen vorteilhaft, eine Poliermaschine zu verwenden, welche die gleichzeitige Politur einer größeren Anzahl von Scheiben, beispielsweise 15 bis 30 Scheiben, ermöglicht. Falls die Gesamtmenge der für die Flash-DSP-Politur vorgesehenen Scheiben kein Vielfaches der zur vollständigen Maschinenbelegung vorgesehenen Scheibenzahl darstellt, kann die Anzahl der eingesetzten Läuferscheiben entsprechend reduziert werden. Sinnvoller im Hinblick auf eine optimale Fahrweise einer solchen Doppelseiten-Poliermaschine und daher bevorzugt ist jedoch, die betreffende Polierfahrt bei voller Läuferscheiben belegung mit weiteren, nicht zur Vielzahl der Halbleiter scheiben zählenden gleichartigen kostengünstigen Scheiben der Eingangsdicke t₁, sogenannten Dummyscheiben, aufzufüllen.

Die Siliciumscheiben werden nach Beendigung des Flash-DSP-Pro zesses (c) wiederum gegebenenfalls von anhaftendem Poliersol gereinigt und getrocknet.

Bewertungsschritt (d)

Nach Durchlaufen von Schritt (c) werden die betroffenen Schei ben einer erneuten Bewertung gemäß Schritt (b) zugeführt. Dabei zeigt sich, daß je nach Schwere der Fehler, die zur Ausführung des Flash-DSP-Schrittes geführt haben, im Mittel zwischen 70% und 95% der Scheiben jetzt die geforderten Qualitätskriterien erfüllen, womit sich die Gesamtausbeute der erfindungsgemäßen Prozeßkette (a) - (b) - (c) - (d) signifikant erhöht. So wird gefunden, daß Siliciumscheiben, die gemäß Geometriemessung in Schritt (b) lokale Ebenheitswerte SFQR_max von gleich oder klei ner 0,13 µm besaßen, dieses Kriterium auch jetzt noch erfüllen. Hingegen erfüllt auch ein hoher Prozentsatz von Scheiben, die durch eine verkürzte Prozeßsequenz, beispielsweise Sägen - Kantenverrunden - Doppelseitenpolieren Schritt (a) oder Sägen - Kantenverrunden - Ätzen - Doppelseitenpolieren Schritt (a), hergestellt und bei der Geometriemessung ausgesondert wurden, jetzt die geforderte Qualität SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm. Gleichermaßen erfüllen nun viele Scheiben, die Schritt (b) aufgrund von Kratzern, Flecken, Lichtpunktdefekten und weiteren Oberflächenfehlern nicht erfolgreich passiert haben, nun die zur Weitergabe notwendigen Anforderungen. Durch die in Schritt (c) besonders bevorzugten Siliciumabträge t₁ - t₂ zwischen 2 µm und 10 µm unterscheidet sich die Dicke der den Schritten (c) und (d) zugeführten Scheiben nur um diesen Bereich von den nach den Schritten (a) und (b) zwischengelagerten oder weitergegebe nen Scheiben; Schritt (c) wird derart ausgeführt, daß t₂ inner halb des für die Weitergabe vorgesehenen Dickenfensters liegt. Eine Zusammenführung der Scheiben, welche die Schritte (a) bis (d) durchlaufen haben, mit denjenigen Scheiben, welche nur die Schritte (a) und (b) durchlaufen haben, ist je nach Anforderung losweise oder scheibentreu zu einer Vielzahl von erfindungsge mäßen Halbleiterscheiben möglich.

Abhängig von ihrer weiteren Bestimmung kann es notwendig sein, jeweils die Vorderseite der Vielzahl von nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellten Siliciumscheiben einer Endpolitur nach dem Stand der Technik zu unterziehen, beispielsweise mit einem weichen Poliertuch unter Zuhilfenahme eines alkalischen Poliersols auf SiO₂-Basis. Zum Erhalt der sehr niedrigen und gleichmäßig verteilten lokalen Geometriewerte sollte der Sili ciumabtrag von jeder Scheibe dabei relativ niedrig sein und beispielsweise zwischen 0,1 und 0,7 µm liegen.

Falls notwendig, kann an einer beliebigen Stelle der Prozeß kette eine Wärmebehandlung der Vielzahl von Halbleiterscheiben eingefügt werden, beispielsweise um thermische Donatoren zu vernichten, um eine Störung von oberflächennahen Kristall schichten auszuheilen oder um in letztgenannten Schichten eine gezielte Dotierstoffverarmung herbeizuführen. Weiterhin können eine Laserbeschriftung zur Scheibenidentifizierung und/oder ein Kantenpolierschritt an geeigneter Stelle der Prozeßkette einge fügt werden, zum Beispiel vor oder nach dem Schleifen im Falle der Lasermarkierung sowie vor, im oder nach dem Doppelseiten- Polierschritt (a) im Falle des Kantenpolierens. Eine Reihe weiterer, für bestimmte Produkte erforderliche Prozeßschritte wie beispielsweise die Aufbringung von Rückseitenbeschichtungen aus Polysilicium, Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid oder die Aufbringung einer Epitaxieschicht aus Silicium oder weiteren halbleitenden Materialien auf die Vorderseite der Silicium scheiben läßt sich ebenfalls nach dem Fachmann bekannten Ver fahren an den geeigneten Stellen in die Prozeßkette einbauen. Es kann darüber hinaus auch zweckmäßig sein, die Halbleiter scheiben vor oder nach einzelnen Prozeßschritten einer Batch- oder Einzelscheibenreinigung nach dem Stand der Technik zu unterziehen.

Erfindungsgemäß hergestellte Halbleiterscheiben, insbesondere Siliciumscheiben, erfüllen die Anforderungen für die Herstel lung von Halbleiterbauelementen mit Linienbreiten gleich oder kleiner 0,13 µm. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich als optimale Lösung zur Senkung der Herstellkosten von Silicium scheiben mit den geschilderten Merkmalen erwiesen. Überraschend und nicht zu erwarten ist, daß eine Bearbeitung von doppelsei tenpolierten Scheiben, welche die zur Weiterverarbeitung vorge gebenen Qualitätsmerkmale wie Kratzer-, Flecken- und Licht punktdefektausmaß nicht erfüllen, mittels eines Flash-DSP-Pro zesses unter Materialabtrag von nur 2 µm bis 10 µm in hohen Ausbeuten gelingt, ohne daß die lokale Ebenheit der Scheiben negativ beeinträchtigt wird. Das Gegenteil ist der Fall: An das Ausgangsprodukt beziehungsweise an das Produkt des Doppelsei ten-Polierschrittes (a) in der erfindungsgemäßen Sequenz können durch den positiven Einfluß der Flash-DSP-Schrittes (c) auf die lokalen Geometriewerte sogar reduzierte Geometrieanforderungen gestellt werden, was die Möglichkeit weiterer Herstellkosten senkungen durch Reduktion des Materialabtrags oder Verzicht auf Prozeßschritte wie Schleifen oder Ätzen eröffnet.

Zu den nachfolgend beschriebenen Beispielen und Vergleichsbei spielen gehören Figuren, welche die Erfindung verdeutlichen.

Fig. 1 zeigt die Prozeßabfolge zur Herstellung einer Vielzahl von doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben aus Silicium gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 2.

Fig. 2 zeigt die Prozeßabfolge zur Herstellung einer Vielzahl von doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben aus Silicium gemäß den Beispielen 1 und 2.

Fig. 3 zeigt die Prozeßabfolge zur Herstellung einer Vielzahl von doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben aus Silicium gemäß Vergleichsbeispiel 5.

Fig. 4 zeigt die Prozeßabfolge zur Herstellung einer Vielzahl von doppelseitenpolierten Halbleiterscheiben aus Silicium gemäß Beispiel 5.

Fig. 5 zeigt die Verteilung der lokalen Ebenheitswerte SFQR für flächendeckend angeordnete Teilbereiche (112 Flächenelemente) der Größe 25 mm × 25 mm einer gemäß Vergleichsbeispiel 1 herge stellten doppelseitenpolierten Siliciumscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm.

Fig. 6 zeigt die Verteilung der lokalen Ebenheitswerte SFQR für flächendeckend angeordnete Teilbereiche (112 Flächenelemente) der Größe 25 mm × 25 mm einer derjenigen gemäß Beispiel 1 her gestellten doppelseitenpolierten Siliciumscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm, welche einer Flash-DSP-Bearbeitung gemäß Schritt (c) unterzogen wurden.

Alle im folgenden aufgeführten Vergleichsbeispiele und Bei spiele betreffen die Herstellung von niedrig Bor-dotierten Siliciumscheiben mit einem Durchmesser von 300 mm. In den ersten Prozeßschritten, die bei allen Vergleichsbeispielen und Beispielen identisch ausgeführt wurden, wurden Einkristalle nach dem Stand der Technik gezogen, abgelängt und rundge schliffen. Die Zerteilung der Einkristalle in Scheiben erfolgte auf einer handelsüblichen Drahtsäge, wobei die dabei gewählte Dicke der Siliciumscheiben in Abhängigkeit von den im weiteren Prozeßfluß geplanten Materialabträgen so bemessen war, daß eine Enddicke der fertig prozessierten Scheiben von (775 ± 10) µm erreicht wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde gemäß einer in der nicht vorveröffentlichten deut schen Offenlegungsschrift DE 199 05 737 A1 be schriebenen bevorzugten Ausführungsform vorgegangen. Es wurden drahtgesägte Siliciumscheiben mit einer Dicke von 895 µm herge stellt und in einem Zweistufenprozeß grob kantenverrundet, wo bei im ersten Schritt eine Schleifscheibe mit Metall-gebundenen Diamanten der Körnung 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm) und im zweiten Schritt eine analog aufgebaute Schleifscheibe mit Diamanten der Körnung 1200 Mesh (Korngrößenbereich 7-12 µm) zum Einsatz kam. Es folgte auf einer Rotationsschleifmaschine ein Oberflächen-Schleifschritt mit Diamanten der Körnung 600 Mesh (Korngrößenbereich 20-30 µm), wobei nacheinander von der Scheibenvorder- und -rückseite je 30 µm Silicium abgetragen wurden. Daran schloß sich ein saurer Ätzschritt nach dem Strö mungsätzverfahren an, wobei durch Eintauchen der sich drehenden Scheiben in einer auf 20°C temperierten Mischung aus 90 Gew.-% konzentrierter Salpetersäure (70 Gew.-% in wäßriger Lösung), 10 Gew.-% konzentrierter Flußsäure (50 Gew.-% in wäßriger Lösung) und 0,1 Gew.-% Ammoniumlaurylsulfat pro Scheibenseite gleichzeitig je 10 µm Silicium abgetragen wurden. Die Dicke der Siliciumscheiben betrug nach dem Ätzschritt 815 µm.

Für den Doppelseiten-Polierschritt standen fünf Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl mit einer Dicke von 770 µm zur Verfü gung, die über jeweils drei kreisförmige, 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 auf einer Doppelseiten-Poliermaschine des Typs AC2000 von Fa. Peter Wol ters ermöglichten. Der Doppelseiten-Polierschritt wurde mit einem handelsüblichen, mit Polyethylenfasern verstärkten Poly urethan-Poliertuch SUBA 500 von Fa. Rodel, welches jeweils auf dem oberen und dem unteren Polierteller aufgeklebt war, unter Verwendung eines Poliersols des Typs Levasil 200 von Fa. Bayer mit einem SiO₂-Feststoffgehalt von 3 Gew.-% und einem durch Kaliumcarbonat- und Kaliumhydroxidzugaben auf einen auf 10,5 eingestellten pH-Wert unter einem Anpreßdruck von 0,15 bar durchgeführt. Die Politur erfolgte bei einer Temperatur des oberen und des unteren Poliertellers von jeweils 40°C und führte zu einer Abtragsrate von 0,60 µm/min. In 50 Polierfahr ten wurden insgesamt 750 Siliciumscheiben solange poliert, daß ihre Dicke nach der Politur 775 µm betrug, was einem Abtrag von 40 µm entspricht. Der Gesamtabtrag durch die Scheibenbearbei tung betrug damit 120 µm.

Die Siliciumscheiben wurden nach Beendigung der Politur von anhaftendem Poliersol gereinigt, getrocknet und auf einem handelsüblichen, nach dem kapazitiven Prinzip arbeitenden Geometriemeßgerät mit 3 mm Randausschluß hinsichtlich ihrer lokalen Geometrie gemessen; alle Scheiben erfüllten die Geo metrieanforderung an Siliciumscheiben für die 0,13-µm- Bauelementetechnologie: Das lokale Ebenheitsmaß SFQR_max für ein Flächenraster von 25 mm × 25 mm entsprach Werten gleich oder kleiner 0,13 µm. Anschließend erfolgte eine visuelle Beurtei lung von Vorderseite, Rückseite und Kante aller 750 Scheiben. Dabei erfüllten 24 Scheiben aufgrund von Kratzern, 11 Scheiben aufgrund von Flecken und 5 Scheiben aufgrund von Lichtpunktde fekten die Anforderungen für die Weiterverarbeitung nicht und wurden verworfen; die Ausbeute betrug 94,7%.

Beispiel 1

Es wurde zunächst so vorgegangen wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben. Auch alle diesmal hergestellten 750 doppelseiten polierten Siliciumscheiben erfüllten die Geometrieanforderung SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm; bei der visuellen Beurtei lung erfüllten 22 Scheiben aufgrund von Kratzern, 15 Scheiben aufgrund von Flecken und 8 Scheiben aufgrund von Lichtpunktde fekten die Anforderungen für die Weiterverarbeitung nicht, was einer Ausbeute von 93,6% entspricht. Diese 45 Ausfallscheiben der Dicke 775 µm wurden mittels eines Flash-DSP-Prozesses in drei Polierfahrten mit jeweils 15 Scheiben mit folgenden Para metern poliert: Die jetzt eingesetzten Läuferscheiben besaßen eine Dicke von 765 µm, und die Enddicke nach der Flash-DSP- Politur betrug 770 µm, was einem Abtrag von zusätzlich 5 µm entspricht; die weitere Prozeßführung entsprach der beim ersten DSP-Schritt ausgeführten. Eine erneute Messung der Geometrie führte ebenfalls nicht zu Scheibenausfall. Eine erneute visuelle Kontrolle der Oberfläche unter stark gebündeltem Licht ergab, daß 41 Scheiben die Anforderungen für die Weiterverar beitung erfüllten; 4 Scheiben wurden aufgrund von Fehlern ver worfen. Damit stieg die Gesamtausbeute auf 99,5%.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde vorgegangen wie in Beispiel 1 beschrieben mit den bei den Unterschieden, daß der Siliciumabtrag im Oberflächen- Schleifschritt auf 50 µm (25 µm pro Scheibenseite) und bei der Doppelseitenpolitur auf 20 µm gesenkt wurde. Der Gesamtabtrag durch die Scheibenbearbeitung betrug damit 90 µm. Alle Scheiben erfüllten die Geometrieanforderung SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm. Die Ausbeute bei der visuellen Beurteilung betrug 88,2%; Haupt-Ausfallgründe waren Kratzer und Lichtpunktdefekte.

Beispiel 2

Die Ausfallscheiben aus Vergleichsbeispiel 2 wurden einer Flash-DSP-Politur wie in Beispiel 1 beschrieben unterzogen. Da die nachzupolierende Scheibenanzahl nicht durch 15 teilbar war, wurde zwecks Komplettierung der Poliermaschinenbelegung die letzte Polierfahrt mit Dummyscheiben aus Silicium der Dicke 775 µm aufgefüllt. Unter Einbezug der durch die Flash-DSP-Politur in eine spezifikationsgerechte Qualität überführten Scheiben stieg die Gesamtausbeute auf 98,1%.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde Vorgegangen wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben mit dem Unterschied, daß der Oberflächen-Schleifschritt kom plett entfiel, wodurch sich der Gesamtabtrag durch die Schei benbearbeitung auf 60 µm verringerte. 9,8% der Scheiben er füllten die Geometrieanforderung SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm nicht. Bei der visuellen Beurteilung wurden 4,7% der Scheiben beanstandet, wobei Kratzer die Haupt-Ausfallursache waren. Die Ausbeute betrug damit 85,5%.

Beispiel 3

Die Ausfallscheiben aus Vergleichsbeispiel 3 wurden wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben einer Flash-DSP-Politur unterzogen. Unter Einbezug der durch die Flash-DSP-Politur in eine spezifikationsgerechte Qualität überführten Scheiben stieg die Gesamtausbeute auf 96,2%.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde vorgegangen wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben mit folgenden drei Unterschieden: Der zweite Schritt des Kan tenverrundungsprozesses wurde als Kantenfeinverrundung ausge führt, wobei eine Kunstharz-gebundene Schleifscheibe mit Dia manten der Körnung 1500 Mesh (Korngrößenbereich 5-10 µm) zum Einsatz kam. Der Ätzschritt entfiel komplett. Im Doppelseiten- Polierschritt wurden 30 µm Silicium abgetragen. Der Gesamtab trag durch die Scheibenbearbeitung betrug damit 90 µm. Alle Scheiben erfüllten die Geometrieanforderung SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm. Die Ausbeute bei der visuellen Beurteilung betrug 87,6%; Haupt-Ausfallgründe waren Kratzer und sowie Oberflächenbereiche mit nicht auspoliertem Damage aus dem Schleifprozeß.

Beispiel 4

Die Ausfallscheiben aus Vergleichsbeispiel 4 wurden wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben einer Flash-DSP-Politur unterzogen. Unter Einbezug der durch die Flash-DSP-Politur in eine spezifikationsgerechte Qualität überführten Scheiben stieg die Gesamtausbeute auf 97,5%.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde vorgegangen wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben mit folgenden vier Unterschieden: Der zweite Schritt des Kan tenverrundungsprozesses wurde wie in Vergleichsbeispiel 4 be schrieben als Kantenfeinverrundung ausgeführt. Der Oberflächen- Schleifschritt entfiel komplett. Der Ätzschritt entfiel eben falls komplett. Im Doppelseiten-Polierschritt wurden 50 µm Silicium abgetragen. Die gewählte Prozeßsequenz entsprach damit einer in der EP 754 785 A1 beschriebenen Ausführungsform; der Gesamtabtrag durch die Scheibenbearbeitung reduzierte sich auf die durch die Doppelseitenpolitur abgetragenen 50 µm Silicium. 8,6% der Scheiben erfüllten die Geometrieanforderung SFQR_max gleich oder kleiner 0,13 µm nicht. Bei der visuellen Beurtei lung wurden 11,5% der Scheiben beanstandet, wobei Kratzer und nicht auspoliertem Damage aus dem Drahtsägeprozeß die Haupt- Ausfallursachen waren. Die Ausbeute betrug damit 79,9%.

Beispiel 5

Die Ausfallscheiben aus Vergleichsbeispiel 5 wurden wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben einer Flash-DSP-Politur unterzogen. Unter Einbezug der durch die Flash-DSP-Politur in eine spezifikationsgerechte Qualität überführten Scheiben stieg die Gesamtausbeute auf 93,9%.

Herstellkosten der in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 und den Beispielen 1 bis 5 hergestellten Siliciumscheiben

Die Herstellkosten der nach den oben aufgeführten Vergleichs beispielen und Beispielen hergestellten Scheiben wurden nach einem der üblichen Kostenrechnungsverfahren ermittelt, wobei die durch Ausbeuteverluste entstandenen Mehrkosten berücksich tigt wurden. Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsva rianten ergaben sich außerdem durch die Wahl des Kantenverrun dungsprozesses (die günstigere Grobverrundung wurde an zu ätzenden Scheiben eingesetzt, die kostenintensivere Feinverrun dung an Scheiben, für die Prozeßsequenzen ohne Ätzschritt ge plant waren) und die Variationen im Materialabtrag bei den Schritten Schleifen, Ätzen und Doppelseitenpolieren. Die Kosten für die in den Beispielen durchgeführte Flash-DSP-Politur wur den ebenfalls berücksichtigt. Nachfolgende Tabelle enthält die Prozeßfolge, die Materialabträge, die Ausbeute an spezifika tionsgerechten Scheiben und die relativen Herstellkosten pro Scheibe, bezogen auf die Herstellkosten der gemäß Vergleichs beispiel 1 hergestellten Scheiben, für die Vergleichsbeispiele 1 bis 5 (V1 bis V5) die die Beispiele 1 bis 5 (B1 bis 85).

Beispiel 6

In einer laufenden Produktion von 300-mm-Siliciumscheiben gemäß der in Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise traten bei der Poliermittelversorgung der Doppelseiten-Poliermaschine während der Durchführung des Doppelseiten-Polierschrittes (a) technische Probleme auf. Der Fehler wurde behoben, jedoch ergab sich bei der visuellen Kontrolle (b), daß Vorder- und Rücksei te von insgesamt 45 Scheiben aus drei durch die Störung beein flußten Polierfahrten verkratzt war und diese Scheiben den Qualitätsanforderungen somit nicht genügten. Diese Ausfall scheiben wurden wie in den vorangegangenen Beispielen beschrie ben einer Flash-DSP-Politur (c) unterzogen. Bei einer erneuten visuellen Beurteilung (d) der gemäß (c) bearbeiteten Scheiben wurde festgestellt, daß 39 dieser Scheiben die Anforderungen für die Weiterverarbeitung erfüllten.

Beispiel 7

In diesem Falle waren vom Kunden 300-mm-Siliciumscheiben mit einer polierten Kante gewünscht. Es wurde zunächst unter Aus führung eines Doppelseiten-Polierschrittes (a) vorgegangen wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben mit dem Unterschied, daß zwischen Geometriemessung (b1) und abschließender visueller Be urteilung der Scheiben (b2) ein Kantenpolierschritt auf einem handelsüblichen Kantenpolierautomaten eingefügt wurde. Neben den üblichen Defekten in der in Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 1 angegebenen Größenordnung wurden bei der visuellen Beurteilung (b2) zusätzliche Ausbeuteverluste von etwa 10% durch lokale Anätzungen festgestellt, die auf den Kantenpo lierprozeß zurückzuführen waren. Alle Ausfallscheiben wurden gesammelt und wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben einer Flash-DSP-Politur (c) unterzogen. Bei einer erneuten visuellen Beurteilung (d2) wurde festgestellt, daß etwa 90% gemäß (c) bearbeitete Scheiben die Anforderungen für die Wie terverarbeitung erfüllten.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterscheiben, umfassend die fol genden Einzelschritte:

a) gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder Halbleiterscheibe zwischen sich drehenden Poliertellern unter Zuführen eines Poliersols, wobei die jewei lige Halbleiterscheibe in einer Aussparung einer Läuferscheibe der Dicke t_1L liegt und auf einer bestimmten geometrischen Bahn gehalten wird und die Halbleiterscheiben vor dem Polieren eine Eingangsdicke t₀ und nach dem Polieren eine Enddicke t₁ aufweisen, wobei die Dickendifferenz t₀ - t_1L 15 µm bis 100 µm beträgt und die Dickendifferenz t₁ - t_1L 2 µm bis 20 µm beträgt,
b) Bewertung jeder Halbleiterscheibe hinsichtlich zur Weiterverarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale,
c) erneutes gleichzeitiges Polieren einer Vorderseite und einer Rückseite jeder derjeni gen Halbleiterscheiben, welche gemäß Qualitätsprüfung (b) die vorgegebenen Quali tätsmerkmale nicht erfüllen, mit einer Läuferscheibe der Dicke t_2L, wobei diese Halblei terscheiben vor dem Polieren eine Eingangsdicke t₁ und nach dem Polieren eine Enddi cke t₂ aufweisen, wobei die Dickendifferenz t₁ - t_2L 5 µm bis 30 µm beträgt und die Di ckendifferenz t₂ - t_2L 2 µm bis 10 µm beträgt, und
d) erneute Bewertung jeder derjenigen Halbleiterscheiben, welche Schritt (c) zugeführt wurden, hinsichtlich zur Weiterverarbeitung vorgegebener Qualitätsmerkmale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke t₁ für alle gemäß Schritt (a) polierten Scheiben im wesentlichen gleich ist und daß die Dicke t₂ für alle gemäß Schritt (c) polierten Scheiben im wesentlichen gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dickendifferenz t₁ - t₂ 2 µm bis 10 µm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Be wertung in Schritt (b) und in Schritt (d) eine Geometriemessung mit einschließt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Be wertung in Schritt (b) und in Schritt (d) eine visuelle Beurteilung unter stark gebündeltem Licht mit einschließt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schritten (a) bis (d) unterzogenen Halbleiterscheiben durch Aufsägen eines Halblei terkristalls und Kantenverrunden der beim Aufsägen erzeugten Halbleiterscheiben be reitgestellt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schritten (a) bis (d) unterzogenen Halbleiterscheiben durch Aufsägen eines Halblei terkristalls und Kantenverrunden und Schleifen der beim Aufsägen erzeugten Halbleiter scheiben bereitgestellt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schritten (a) bis (d) unterzogenen Halbleiterscheiben durch Aufsägen eines Halblei terkristalls und Kantenverrunden, Schleifen und Ätzen der beim Aufsägen erzeugten Halbleiterscheiben bereitgestellt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführung der Verfahrensschritte (a) bis (d) auf der Vorderseite der Vielzahl der Halbleiterscheiben ein Endpolierschritt zur Erzielung einer schleierfreien Oberfläche durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach Durchführung der Verfahrensschritte (a) bis (d) oder nach dem Endpolierschritt auf die Scheibenvorderseite der Vielzahl von Halbleiterscheiben eine halbleitende epitaktische Beschichtung aufgebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kan ten der Halbleiterscheiben poliert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheiben eine Lasermarkierung erhalten.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheiben wärmebehandelt werden.