EP4417364A1 - Verfahren zum beidseitigen polieren von scheiben aus halbleitermaterial - Google Patents

Verfahren zum beidseitigen polieren von scheiben aus halbleitermaterial Download PDF

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EP4417364A1
EP4417364A1 EP23157090.4A EP23157090A EP4417364A1 EP 4417364 A1 EP4417364 A1 EP 4417364A1 EP 23157090 A EP23157090 A EP 23157090A EP 4417364 A1 EP4417364 A1 EP 4417364A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polishing
value
semiconductor material
wafer
double
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23157090.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Heilmaier
Martha Fechner
Torsten Olbrich
Klaus Röttger
Markus Schnappauf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siltronic AG
Original Assignee
Siltronic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siltronic AG filed Critical Siltronic AG
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Priority to KR1020257028683A priority patent/KR20250138793A/ko
Priority to PCT/EP2024/052749 priority patent/WO2024170319A1/de
Priority to CN202480011940.2A priority patent/CN120677032A/zh
Priority to JP2025547537A priority patent/JP2026505616A/ja
Priority to TW113104960A priority patent/TWI898424B/zh
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/005—Control means for lapping machines or devices
    • B24B37/0056—Control means for lapping machines or devices taking regard of the pH-value of lapping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents

Definitions

  • the present invention relates to a method for polishing both sides of at least one wafer made of semiconductor material.
  • Semiconductor material wafers are manufactured in a variety of process steps, including pulling a single crystal rod from a melt, sawing the crystal into wafers, and surface finishing the wafers.
  • polishing is one of the surface treatment processes.
  • Various processes for polishing wafers made of semiconductor material are known in the state of the art. These include single-sided and double-sided polishing processes, with double-sided polishing being particularly important.
  • Double-side polishing is a two-sided polishing process in which the front and back of a disk are polished simultaneously.
  • the disk is guided in a carrier plate which is located in a working gap formed by an upper and a lower polishing plate of a double-side polishing machine.
  • the polishing plates are each covered with a polishing cloth.
  • the disk made of semiconductor material is arranged in the carrier plate between the polishing plates so that the front and back of the disk are in sliding contact with the polishing cloths.
  • the polishing plates are rotated in opposite directions while a polishing agent is supplied so that the front and back are polished simultaneously.
  • double-side polishing several disks are usually polished at the same time.
  • the planarity of the surface is influenced by the polishing agent composition.
  • EP 4 039 767 A1 that the flatness at the edge of the disc can be achieved by using a polishing composition comprising abrasive particles, a basic compound and a phosphorus-containing compound.
  • WO 2022/130800 A1 describes the influence of the composition of the polishing agent, in particular the concentration of the base and the abrasive particles, on the removal rate during polishing and on the geometry of a semiconductor wafer.
  • the EN 11 2015 005 277 T5 describes the recovery and reprocessing of a polishing slurry, whereby the recovered polishing slurry is circulated without adding unused abrasive particles for polishing.
  • the present invention is based on the object of providing a method for polishing semiconductor wafers on both sides, which enables a reduction in the edge waste of a wafer made of semiconductor material and, on the other hand, reduces the consumption of polishing agent.
  • the method according to the invention enables the production of a wafer made of semiconductor material which has an improved edge drop. It was also found that the method according to the invention increases the removal rate during polishing and can prevent cloth glazing for a longer period of time, and thus the efficiency and economy of the polishing process can be increased overall.
  • Preferred embodiments of the method according to the invention are the subject of the dependent claims. In addition, the method according to the invention makes it possible to reduce the consumption of polishing agent.
  • a specific target value of the pH value of the polishing agent is set and the pH value of the polishing agent is closely controlled within certain limits.
  • a target value of the pH value of the polishing agent is set in the range of not less than 11.4 and not more than 12.4, the deviation from the target value being not more than ⁇ 0.2, preferably ⁇ 0.1, most preferably not more than ⁇ 0.05.
  • the maximum deviation from the set target value is also referred to below as the control range.
  • colloidal components in particular the abrasive particles contained in the polishing agent, are prevented from coagulating.
  • the coagulation leads to a deterioration in the flatness and edge drop of the polished disks and therefore makes it necessary to replace the polishing agent.
  • the method according to the invention improves the flatness and edge drop of the polished discs on the one hand and increases the service life of the polishing agent on the other hand, thereby reducing the consumption of polishing agent over time.
  • the method according to the invention is preferably used for polishing both sides of at least one wafer made of semiconductor material with a diameter of 150 to 450 mm, particularly preferably 200 to 300 mm, most preferably 300 mm.
  • the semiconductor material is preferably monocrystalline silicon.
  • the semiconductor material can optionally also be p- or n-doped.
  • the crystal orientation of the main surface of the front side of a wafer made of monocrystalline silicon is preferably a ⁇ 100 ⁇ orientation, a ⁇ 110 ⁇ orientation or a ⁇ 111 ⁇ orientation.
  • a commercially available double-sided polishing machine of suitable size can be used.
  • a polishing machine is, for example, known in the US$4,974,370 , the EP 787 562 B1 or the DE 100 60 697 B4
  • a polishing pressure in the range of 0.05 to 0.5 bar is preferably exerted on the wafer made of semiconductor material.
  • the polishing time is preferably 5 to 90 minutes, particularly preferably 10 to 60 minutes, and most preferably 15 to 45 minutes. In general, the polishing time depends on the pretreatment of the wafers. For example, the polishing time can be reduced by carrying out a fine grinding step before the method according to the invention.
  • a double-sided polishing machine comprises a freely horizontally rotatable lower polishing plate and a freely horizontally rotatable upper polishing plate, wherein the underside of the upper polishing plate and the top of the lower polishing plate are each covered with a polishing cloth.
  • the disks of semiconductor material can be arranged horizontally in the polishing gap between the polishing plates and can touch the polishing plates covered with polishing cloth or be in sliding contact with them during polishing.
  • a double-sided polishing machine contains a drive for the polishing plates in order to set them in rotation. The drive can be aligned in such a way that the two polishing plates can be set in rotation in the same direction or in opposite directions, preferably in opposite directions.
  • a double-sided polishing machine also comprises a device for the continuous supply and removal of polishing agent to the disks of semiconductor material arranged between the polishing plates, wherein the supply preferably takes place in the polishing gap.
  • the at least one disk made of semiconductor material can be located in at least one carrier disk arranged horizontally between the polishing plates.
  • a carrier disk can usually accommodate 1 to 5 disks. Preferably 3 to 5 carrier disks are arranged between the polishing plates.
  • the at least one carrier disk has sufficiently dimensioned recesses to accommodate the at least one disk made of semiconductor material and has a smaller thickness than this. During polishing, the disks made of semiconductor material can thus be guided by the carrier disks, i.e. held on a geometric path determined by machine and process parameters.
  • the at least one carrier disk can be connected to the polishing machine with a pinion gear or an involute gear via a rotating inner and an outer drive pin or gear ring that usually rotates in opposite directions and is thereby set in a rotating movement between the two polishing plates.
  • the at least one disk made of semiconductor material is placed in the at least one carrier disk between an upper and a lower polishing plate of a double-sided polishing machine, wherein the underside of the upper polishing plate and the upper side of the lower polishing plate are each covered with a polishing cloth.
  • a polishing pressure is then exerted on the at least one disk made of semiconductor material by the polishing plate with the polishing cloth.
  • the polishing pressure is preferably in the range of 0.05 to 0.5 bar, whereby the polishing pressure can be changed in size during the polishing process, preferably in stages or continuously.
  • the carrier disks, the upper polishing plate and the lower polishing plate are set in rotation.
  • the upper and lower polishing plates can rotate in the same direction or in opposite directions, preferably in opposite directions.
  • the carrier disks preferably have a circumferential toothing and are set in rotation by a complementary external and internal toothing of the polishing machine.
  • the polishing agent is circulated between a collecting container and the at least one disk made of semiconductor material arranged between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine.
  • the polishing agent can be guided to the at least one disk made of semiconductor material via a polishing gap.
  • the polishing gap in the sense of the present invention is the space between the underside of the upper polishing plate and the top of the lower polishing plate, which are each covered with a polishing cloth. The polishing gap is thus formed on the one hand by the surface on the underside of the polishing cloth on the upper polishing plate and on the other hand by the surface on the upper side of the polishing cloth on the lower polishing plate.
  • the polishing agent is led from a collecting container (2) to the at least one disk made of semiconductor material arranged between an upper and a lower polishing plate of a double-sided polishing machine (1) and from there returned to the collecting container (2).
  • This circulation of the polishing agent between the collecting container (2) and the double-sided polishing machine (1) is described in the Fig.1
  • the polishing agent can reach the wafers made of semiconductor material, for example, through a combination of gravitational force and rotation-related centrifugal force or through pressure application in a large number of feeds.
  • the polishing agent can be fed through several holes with or without nozzles in the upper polishing plate.
  • the upper polishing plate preferably comprises several holes so that an even distribution of the polishing agent between the polishing cloths is achieved, the number of holes essentially depending on the size of the polishing machine.
  • the polishing agent can be returned to the collecting container by a collecting device with a drainage channel arranged under the lower polishing plate.
  • the collecting device with drainage channel can be designed in such a way that the polishing agent running over the edge of the lower polishing plate is caught by the collecting device and from there is conveyed back to the collecting container via the drainage channel.
  • the collecting container can be connected to the holes in the upper polishing plate and the drainage channel via hoses.
  • the circulation can be driven by a pump.
  • the circulation rate i.e.
  • the flow rate of the polishing agent in the polishing agent circuit is preferably in the range of 0.5 to 50 liters per minute, more preferably 2 to 20 liters per minute, particularly preferably 3 to 10 liters per minute.
  • the polishing agent can also be temporarily passed past the double-sided polishing machine via a bypass, so that the circulation of the polishing agent does not have to be interrupted when the disks are exchanged or during an additional step for final polishing with a different polishing agent.
  • the rotational movement achieves an even distribution of the polishing agent on the polishing cloths and on the front and back of the disks made of semiconductor material.
  • the more even distribution of the polishing agent results in more even material removal and thus improved flatness and less edge waste of the disks made of semiconductor material.
  • a polishing pressure is exerted on the at least one disk made of semiconductor material by the polishing plates covered with a polishing cloth.
  • the polishing agent used in the process according to the invention can contain abrasive particles, preferably colloidal silicon dioxide particles.
  • the polishing agent preferably comprises abrasive particles and one or more compounds selected from the group of surface-active additives, preservatives, biocides, alcohols and complexing agents.
  • the polishing agent used in the process according to the invention is preferably a dispersion or slurry which has a solids content of 0.1 to 10.0% by weight, preferably 0.3 to 5.0% by weight, particularly preferably 0.5 to 2.0% by weight.
  • the polishing agent is a dispersion which contains silicon dioxide particles as a colloidal solid.
  • the specific density of the polishing agent is preferably 1.0 to 1.2, particularly preferably 1.02 to 1.10.
  • the average particle size of the colloidal silica particles is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 100 nm, particularly preferably 40 to 80 nm.
  • a polishing cloth with a hardness (Shore A hardness) of 40 to 100, particularly preferably 70 to 95, and most preferably 80 to 95, is preferably used. If a polishing cloth with a hardness of 80 to 95 is used, a further improvement in the edge drop can be achieved.
  • the Shore hardness can be determined according to the standard DIN ISO 7619-1.
  • the polishing cloth used in the method according to the invention is preferably a foamed polishing cloth ('foamed pad').
  • the invention is not limited to this and other polishing cloths can also be used to achieve the object underlying the invention.
  • the target value is in this range and only a deviation of ⁇ 0.1 from the target value is permitted, a particularly pronounced improvement in the edge drop is observed.
  • the edge drop can be further reduced if only a deviation from the target pH value of ⁇ 0.05 is permitted in the process according to the invention.
  • the target value of the pH value of the polishing agent and the maximum deviation from the target value relate to the pH value at a specific point in the polishing agent circuit.
  • the target value of the pH value of the polishing agent and the maximum deviation from the target value relate to the pH value in a collecting container.
  • the pH value of the polishing agent is therefore preferably measured in the collecting container.
  • a collecting container in the sense of the present invention is a container in the polishing agent circuit from which the polishing agent is fed to the at least one disc of Semiconductor material is guided, preferably over the polishing gap, and to which the polishing agent is returned from the at least one disk made of semiconductor material.
  • the collecting container is equipped with or connected to a measuring device for measuring the pH value, particularly preferably a pH electrode.
  • the pH value is regulated by temporarily adding a basic composition to the polishing agent.
  • the basic composition is added in such a way that the deviation of the measured pH value from the target pH value during the circulation of the polishing agent between the collecting container and the at least one disk made of semiconductor material arranged between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine is never more than ⁇ 0.2, preferably never more than ⁇ 0.1, most preferably never more than ⁇ 0.05.
  • a more frequent measurement of the pH value enables a reduction in the deviation from the target value, since a shift in the pH value, in particular a continuous drop in the pH value, can be counteracted more quickly and efficiently by adding the basic composition.
  • the accuracy of the measurement of the pH value and thus also the control range (deviation from the target pH value) can be reduced by regularly calibrating the pH measuring device, preferably a pH electrode.
  • the basic composition is preferably a basic solution.
  • the basic composition is particularly preferably a basic solution containing at least one compound selected from sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, Sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide.
  • the pH value can be regulated by temporarily supplying the basic composition, preferably the basic solution, to the collection container.
  • the collection container is connected to a storage container that contains the basic composition.
  • the pH value is regulated by temporarily supplying the basic composition, preferably the basic solution, from the storage container to the collection container by means of a pump or a valve.
  • the pH electrode can be connected to a control unit that controls the valve or the metering pump to supply the basic composition. In this way, depending on the pH value, basic composition can be temporarily supplied to the collection container to regulate the pH value. The more frequently the pH value is measured and the pH value is regulated in connection with the measurement, the narrower the control range and thus the smaller the deviations from the target value.
  • the pH value is preferably measured continuously or at regular intervals of 0.01 to 60 seconds, particularly preferably at regular intervals of 0.1 to 10 seconds.
  • the pH value is also preferably regulated at regular intervals, preferably at the same intervals as the pH value measurement.
  • the measurement can be carried out using a pH electrode of type SE554X/2-NMSN from the manufacturer Knick.
  • the electrode is preferably calibrated regularly, particularly preferably at least monthly, using several calibration solutions with a defined pH value in the range of 7 to 12.
  • the pH value is controlled in each case as a function of the measured pH value.
  • the pH value in the collecting container is controlled by the following steps: (i) supplying the basic solution as soon as the pH value in the collecting container falls below a specified lower limit, and (ii) interrupting or ending the supply of the basic solution as soon as the pH value in the collecting container exceeds a specified upper limit, wherein the lower limit and the upper limit not deviate from the target value by more than ⁇ 0.2.
  • the specified lower limit and the specified upper limit do not deviate from the target value by more than ⁇ 0.1, particularly preferably not more than ⁇ 0.05.
  • the supply and interruption or termination of the supply of the basic solution can be carried out, for example, by switching a pump on and off, appropriately controlling a dosing pump, or opening and closing a valve, which are preferably controlled by a control unit which in turn is connected to a pH electrode.
  • the basic solution is preferably supplied from a storage container using a dosing pump, with the storage container being connected to the collection container via lines.
  • the pH value can be regulated by adding a fixed amount of the basic solution from the storage container to the collection container at variable time intervals. The lower the measured pH value, the shorter the intervals between the addition of the fixed amount of basic solution.
  • one or more further polishing processes can be carried out on at least one exchanged unpolished disk.
  • the disks are exchanged by removing the already polished disks and inserting unpolished disks into the at least one carrier disk and arranging them between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine. After inserting the at least one new unpolished disk, a new polishing process begins. The disks are therefore exchanged between the polishing processes, which are also referred to as polishing runs.
  • the circulation of the polishing agent can take place via a bypass so that the polishing agent is temporarily no longer circulated via the double-sided polishing machine. During the exchange of the at least one disk, the circulation of the polishing agent therefore does not take place via the double-sided polishing machine.
  • the polishing agent can be refreshed by replacing 1 to 30 vol.% of the polishing agent with fresh polishing agent and then adjusting the pH value to the target value by adding the basic composition.
  • polishing agent Preferably, between the various polishing runs, 2 to 20 vol.%, more preferably 4 to 10 vol.%, particularly preferably 4 to 5 vol.%, of the polishing agent are replaced with new polishing agent and then adjusting the pH value to the target value by adding the basic solution.
  • the improved edge geometry obtained in the method according to the invention is achieved in several successive polishing processes (polishing runs), for example more than ten polishing runs, even if only 1 to 30 vol.% of the polishing agent in the collecting container is replaced by fresh polishing agent between the polishing runs and the pH value is then adjusted to the target value by adding the basic composition.
  • the method according to the invention makes it possible, on the one hand, to improve the edge geometry, i.e. the edge waste, of a wafer made of semiconductor material, in particular a wafer made of monocrystalline silicon, and, on the other hand, to increase the economic viability and efficiency of the polishing process by reducing the consumption of polishing agent.
  • a final polishing step can be carried out in the double-sided polishing machine by (i) switching the circulation of the polishing agent (first polishing agent) to the bypass and thus interrupting the supply of the circulated polishing agent to the polishing machine and (ii) subsequently supplying a polishing agent for final polishing (second polishing agent) to the at least one disk made of semiconductor material arranged between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine, wherein the second polishing agent is not circulated during the final polishing step.
  • the rotation of the polishing plates and the carrier disks is The final polishing step is shorter than the previous polishing step, which is carried out by circulating the first polishing agent.
  • a final polish for example chemical-mechanical polishing (CMP), and/or a final cleaning can also be carried out.
  • the final cleaning is usually a wet-chemical cleaning process in several baths at temperatures of 30 to 90°C.
  • Ammonium hydroxide, hydrogen peroxide and deionized water are used in one bath, for example in a ratio of 1:1:5 to 1:2:7.
  • Hydrochloric acid, hydrogen peroxide and deionized water are used in another bath, for example in a ratio of 1:1:6 to 1:2:8.
  • an epitaxial coating of the at least one wafer of semiconductor material can also be carried out after the final cleaning.
  • the edge drop in the sense of the present invention is the edge drop measured as ROA, ESFQR or ZDD.
  • the edge drop refers to ESFQRmax or ZDD.
  • ZDD and ESFQR are parameters that characterize the edge geometry of a semiconductor wafer and are also dealt with by SEMI standards.
  • SEMI M68-1015 standard deals with the ZDD
  • SEMI M67-1015 standard deals with the ESFQR.
  • the front-side ZDD describes the mean curvature of the surface near the edge on the front side of a wafer made of semiconductor material.
  • the ZDD expresses twice the derivative of the height perpendicular from the median plane to the surface on the front side of the wafer.
  • the ZDD is preferably determined by dividing the surface of the wafer into 16 sectors and using an edge exclusion of 1 mm.
  • ESFQRmax refers to the ESFQR of the sector in which the ESFQR is greatest. ESFQRmax is preferably determined by dividing the surface of the disc edge into 72 sectors, each with a length of 35 mm and an edge exclusion of 1 mm.
  • Example 1 several discs of single-crystal silicon with a diameter of 300 mm and a ⁇ 100 ⁇ orientation were polished in a commercially available double-sided polishing machine of the type AC2000 from the manufacturer Lapmaster Wolters using a foamed polishing cloth of the type Exterion SM-11D from the manufacturer Nitta DuPont according to the method according to the invention.
  • a polishing agent of the type Glanzox 7100 from the manufacturer Fujimi was used, which was circulated during the polishing process between the collection container and the discs arranged between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine (the polishing gap).
  • the polishing agent contains colloidal silicon dioxide.
  • a target value of 11.8 was set for the pH value of the polishing agent in the collection container.
  • the pH value in the collection container was regulated by adding potassium hydroxide solution from a storage container to the collection container using a dosing pump so that the deviation from the target pH value was a maximum of ⁇ 0.05.
  • the pH value was continuously measured by a pH electrode in the collection container.
  • the pH electrode was connected to a control unit via which the pump was controlled, so that a temporary supply of potassium hydroxide solution was carried out by operating the pump depending on the pH value.
  • a final polishing step was then carried out.
  • the supply of the Glanzox 7100 polishing agent to the polishing machine was first interrupted by circulating this polishing agent through a bypass, thus bypassing the polishing agent past the polishing machine. Then a second polishing agent was fed to the discs arranged between the upper and lower polishing plates of the double-sided polishing machine for the final polishing and polished for a period of less than 5 minutes.
  • the polished discs were removed.
  • One of the polished discs was then randomly examined and a frontal ZDD of -5 nm/mm 2 and an ESFQRmax of 25 nm. In addition, no cloth glazing was observed.
  • Comparative Example 1 single crystal silicon wafers with a diameter of 300 mm, a ⁇ 100 ⁇ orientation and the same specification as in Example 1 were polished in a commercially available double-side polishing machine using the same process conditions as in Example 1, except that a target pH value of 11.0 was set. For a randomly selected polished wafer, a front-side ZDD of -12 nm/mm 2 and an ESFQRmax of 45 nm were determined.
  • the ZDD was determined by dividing the surface of the disk into 16 sectors and with an edge exclusion of 1 mm.
  • the ESFQRmax was determined by dividing the surface of the disk edge into 72 sectors, each with a length of 35 mm and an edge exclusion of 1 mm.
  • Fig. 2 and 3 show the thickness change of the polished disc in radial direction.
  • Fig. 2 shows the change in thickness of the disc polished according to Comparative Example 1.
  • Fig.3 shows the change in thickness of the disc polished according to Example 1. From the comparison of Fig.2 and 3 the relatively low edge drop of the disc polished according to the method according to the invention becomes apparent (see circled areas on the right edge in the Fig.2 and 3 ).
  • a comparison of embodiment 1 and comparative example 1 shows that a target pH value in the range of 11.4 to 12.4 with a small fluctuation range, i.e. a small deviation from the target value, leads to a reduction in the edge drop.
  • polishing agent was circulated via the bypass and the polishing agent was refreshed.
  • the refreshment was carried out by draining 5 vol.% of the polishing agent in the circulation circuit, adding 5 vol.% of fresh polishing agent and then adjusting the desired pH value by adding potassium hydroxide solution. It was shown that an exchange of only 5 vol.% of the polishing agent is sufficient to achieve the improved edge geometry, measured as ZDD and ESFQRmax, in the following polishing processes (polishing runs) and to generally refresh the polishing agent sufficiently.
  • the pH value control was interrupted during polishing by switching off the dosing pump for 10 minutes during a polishing run, thus preventing the addition of potassium hydroxide solution.
  • the interruption of the pH value control during the polishing run for 10 minutes led to a drop in the pH value of the polishing agent from the original 11.8 to 11.5 (see interval c in Fig.4 ).

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Abstract

Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial, umfassend die folgenden Schritte: Platzieren der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial in mindestens einer Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine, wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind; Versetzen der mindestens einen Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers in Rotation; Umwälzen eines Poliermittels zwischen einem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial; Messung des pH-Wertes des Poliermittels; und Regelung des pH-Wertes des Poliermittels; wobei ein Zielwert für den pH-Wert nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 beträgt und die Regelung des pH-Wertes durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung zum Poliermittel in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert so erfolgt, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2 beträgt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial.
    • Stand der Technik
  • Scheiben aus Halbleitermaterial werden in einer Vielzahl von Prozessschritten hergestellt, die das Ziehen eines Einkristallstabs aus einer Schmelze, das Zersägen des Kristalls in Scheiben, und die Oberflächenbearbeitung der Scheiben umfasst.
  • Die Oberflächenbearbeitung zielt auf eine fehlerfreie, hochgradig ebene (planare) Oberfläche der Scheiben ab. Das Polieren ist dabei eines der Verfahren der Oberflächenbearbeitung. Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren für das Polieren von Scheiben aus Halbleitermaterial (Wafer) bekannt. Hierzu zählen einseitige und beidseitige Polierverfahren, wobei insbesondere die Doppelseitenpolitur von großer Bedeutung ist.
  • Die Doppelseitenpolitur (double side polishing, DSP) ist ein beidseitiges Polierverfahren, in welchem gleichzeitig die Vorder- und die Rückseite einer Scheibe poliert wird. Hierzu wird die Scheibe in einer Läuferscheibe (carrier plate) geführt, die sich in einem Arbeitsspalt befindet, der von einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine gebildet wird. Die Polierteller sind jeweils mit einem Poliertuch belegt. Die Scheibe aus Halbleitermaterial ist in der Läuferscheibe zwischen den Poliertellern so angeordnet, dass Vorder- und Rückseite der Scheibe in Gleitkontakt mit den Poliertüchern stehen. Die Polierteller werden in entgegengesetzte Richtungen in Rotation versetzt, während ein Poliermittel zugeführt wird, so dass Vorder- und Rückseite gleichzeitig poliert werden. Bei der Doppelseitenpolitur werden üblicherweise mehrere Scheiben gleichzeitig poliert.
  • In beidseitigen Polierverfahren wird die Planarität der Oberfläche durch die Poliermittelzusammensetzung beeinflusst. So beschreibt die EP 4 039 767 A1 , dass die Ebenheit am Scheibenrand durch Verwendung einer Poliermittelzusammensetzung verbessert werden kann, die Abrasivpartikel, eine basische Verbindung und eine phosphorhaltige Verbindung umfasst. Die WO 2022/130800 A1 beschreibt den Einfluss der Zusammensetzung des Poliermittels, insbesondere der Konzentration der Base und der Abrasivpartikel, auf die Abtragsgeschwindigkeit während des Polierens und auf die Geometrie einer Halbleiterscheibe.
  • Die DE 11 2015 005 277 T5 beschreibt die Rückgewinnung und Wiederaufbereitung eines Polierslurrys, wobei das rückgewonnene Polierslurry umgewälzt wird, ohne unbenutzte Abrasivpartikel zum Polieren zuzugeben.
    • Technische Aufgabe der Erfindung und deren Lösung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum beidseitigen Polieren von Halbleiterscheiben bereitzustellen, das eine Verringerung des Randabfalls einer Scheibe aus Halbleitermaterial ermöglicht und andererseits den Verbrauch an Poliermittel reduziert.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial, das die folgenden Schritte umfasst:
    • Platzieren der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial in mindestens einer Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine, wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind;
    • Versetzen der mindestens einen Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers in Rotation;
    • Umwälzen eines Poliermittels zwischen einem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial;
    • Messung des pH-Wertes des Poliermittels; und
    • Regelung des pH-Wertes des Poliermittels;
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Zielwert für den pH-Wert nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 beträgt und die Regelung des pH-Wertes durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung zum Poliermittel in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert so erfolgt, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2 beträgt.
  • Es wurde überraschend festgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung einer Scheibe aus Halbleitermaterial ermöglicht, die einen verbesserten Randabfall aufweist. Außerdem wurde festgestellt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abtragsrate während des Polierens erhöht und die Tuchverglasung für einen längeren Zeitraum verhindert werden kann, und damit die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Polierprozesses insgesamt erhöht werden kann. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Zudem ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, den Verbrauch an Poliermittel zu verringern.
    • Kurzbeschreibung der Figuren
    • Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Vorrichtung umfass eine Doppelseiten-Poliermaschine (1), einen Sammelbehälter (2) für das Poliermittel, ein Messgerät (3) zur Bestimmung des pH-Wertes, und einen Vorratsbehälter für eine basische Lösung mit Dosierpumpe (4) zur Regelung des pH-Wertes.
    • Fig. 2 zeigt die Dickenänderung einer Scheibe aus einkristallinem Silizium in radialer Richtung, die gemäß dem im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen Verfahren poliert wurde.
    • Fig. 3 zeigt die Dickenänderung einer Scheibe aus einkristallinem Silizium in radialer Richtung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben poliert wurde.
    • Fig. 4 zeigt den Verlauf des pH-Wertes über die Zeit, wobei im Intervall a die erste und im Intervall b die zweite Polierfahrt, jeweils gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einem pH-Wert von 11,8, durchgeführt wurde und die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert während des Polierens nicht mehr als ±0,05 betrug. Anschließend wurde im dritten Intervall c während der Polierfahrt bei sonst gleichen Verfahrensbedingungen für 10 Minuten die Dosierpumpe zur Regelung des pH-Wertes ausgeschaltet und ein Abfall des pH-Wertes beobachtet. Die Spitzen im pH-Wertverlauf, die zwischen den Intervallen auftreten, sind auf das Auffrischen des Poliermittels zurückzuführen.
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial umfasst die folgenden Schritte:
    • Platzieren der mindestens einen Scheibe in mindestens einer Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine, wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind;
    • Versetzen der mindestens einen Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers in Rotation;
    • Umwälzen eines Poliermittels zwischen einem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe;
    • Messung des pH-Wertes des Poliermittels; und
    • Regelung des pH-Wertes des Poliermittels;
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Zielwert für den pH-Wert nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 beträgt und die Regelung des pH-Wertes durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung zum Poliermittel in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert so erfolgt, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2 beträgt.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein bestimmter Zielwert des pH-Wertes des Poliermittels festgelegt und es erfolgt eine enge Regelung des pH-Wertes des Poliermittels innerhalb bestimmter Grenzen. Insbesondere wird ein Zielwert des pH-Wertes des Poliermittels im Bereich von nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 festgelegt, wobei die Abweichung vom Zielwert nicht mehr als ±0,2, vorzugsweise ±0,1, am meisten bevorzugt nicht mehr als ±0,05, beträgt. Die maximale Abweichung vom festgelegten Zielwert wird im Folgenden auch als Regelungsbreite bezeichnet. Durch die enge Regelung des pH-Wertes in diesem Bereich kann überraschenderweise der Randabfall der polierten Scheiben verbessert werden. Zudem wird durch die enge Regelung des pH-Wertes in diesem Bereich das Poliermittel stabilisiert. Insbesondere wird verhindert, dass kolloidale Bestandteile, insbesondere die im Poliermittel enthaltenen Abrasivpartikel, koagulieren. Die Koagulation führt zu einer Verschlechterung der Ebenheit und des Randabfalls der polierten Scheiben und macht deshalb den Austausch des Poliermittels erforderlich.
  • Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren einerseits die Ebenheit und der Randabfall der polierten Scheiben verbessert und andererseits die Verwendungsdauer des Poliermittels erhöht, wodurch der Verbrauch an Poliermittel über die Zeit verringert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial mit einem Durchmesser von 150 bis 450 mm, besonders bevorzugt 200 bis 300 mm, am meisten bevorzugt 300 mm, angewendet. Das Halbleitermaterial ist vorzugsweise monokristallines Silizium. Das Halbleitermaterial kann optional auch p- oder n-dotiert sein. Die Kristallorientierung der Hauptfläche der Vorderseite einer Scheibe aus monokristallinem Silizium ist vorzugsweise eine {100}-Orientierung, eine {110}-Orientierung oder eine {111}-Orientierung.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum beidseitigen Polieren der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial kann eine handelsübliche Doppelseiten-Poliermaschine geeigneter Größe verwendet werden. Ein solche Poliermaschine ist beispielsweise in der US 4,974,370 , der EP 787 562 B1 oder der DE 100 60 697 B4 beschrieben. Während des Polierens wird vorzugsweise ein Polierdruck (Anpressdruck) im Bereich von 0,05 bis 0,5 bar auf die Scheibe aus Halbleitermaterial ausgeübt. Die Polierdauer beträgt vorzugsweise 5 bis 90 Minuten, besonders bevorzugt 10 bis 60 Minuten, und am meisten bevorzugt 15 bis 45 Minuten. Allgemein hängt die Polierdauer von der Vorbehandlung der Scheiben ab. So kann die Polierdauer beispielsweise dadurch verringert werden, dass vor dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Feinschleifschritt durchgeführt wird.
  • Eine Doppelseiten-Poliermaschine umfasst einen frei horizontal drehbaren unteren Polierteller und einen frei horizontal drehbaren oberen Polierteller, wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers mit jeweils einem Poliertuch bedeckt sind. Die Scheiben aus Halbleitermaterial können im Polierspalt zwischen den Poliertellern horizontal angeordnet sein und während des Polierens die mit Poliertuch bedeckten Polierteller berühren oder mit diesen in Gleitkontakt sein. Eine Doppelseiten-Poliermaschine enthält einen Antrieb der Polierteller, um diese in Rotation zu versetzen. Der Antrieb kann so ausgerichtet sein, dass die beiden Polierteller gleichläufig oder gegenläufig, bevorzugt gegenläufig, in Rotation versetzt werden können. Eine Doppelseiten-Poliermaschine umfasst außerdem eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Zuführung und Abführung von Poliermittel zu den zwischen den Poliertellern angeordneten Scheiben aus Halbleitermaterial, wobei die Zuführung vorzugsweise in den Polierspalt erfolgt.
  • Die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial kann in mindestens einer zwischen den Poliertellern horizontal angeordneten Läuferscheibe liegen. Eine Läuferscheibe kann üblicherweise 1 bis 5 Scheiben aufnehmen. Vorzugsweise werden 3 bis 5 Läuferscheiben zwischen den Poliertellern angeordnet. Die mindestens eine Läuferscheibe verfügt über ausreichend dimensionierte Aussparungen zur Aufnahme der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial und besitzen eine geringere Dicke als diese. Während des Polierens können die Scheiben aus Halbleitermaterial so von den Läuferscheiben geführt, also auf einer durch Maschinen- und Prozessparameter bestimmten geometrischen Bahn gehalten werden. Die mindestens eine Läuferscheibe kann mit einer Triebstock-Stiftverzahnung oder einer Evolventenverzahnung mit der Poliermaschine über einen sich drehenden inneren und einen sich in der Regel gegenläufig drehenden äußeren Antriebs-Stift-oder Zahnkranz in Kontakt sein und wird dadurch in eine rotierende Bewegung zwischen den beiden Poliertellern versetzt.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Schritt die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial in der mindestens einen Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine platziert, wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind.
  • Anschließend wird durch die Polierteller mit dem Poliertuch ein Polierdruck (Anpressdruck) auf die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial ausgeübt. Der Polierdruck (Anpressdruck) liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,5 bar, wobei der Polierdruck während des Polierverfahrens, vorzugsweise in Stufen oder stufenlos kontinuierlich, in seiner Größe geändert werden kann.
  • Im nächsten Schritt werden dann die Läuferscheiben, der obere Polierteller und der untere Polierteller in Rotation versetzt. Dabei können der obere und der untere Polierteller gleichläufig oder gegenläufig, bevorzugt gegenläufig, rotieren. Vorzugsweise verfügen die Läuferscheiben über eine umlaufende Verzahnung und werden von einer komplementären äußeren und inneren Verzahnung der Poliermaschine in Rotation versetzt.
  • In einem weiteren Schritt, der vorzugsweise während der Rotation der Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers um eine gemeinsame vertikale Achse stattfindet, wird das Poliermittel zwischen einem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial umgewälzt. Dabei kann das Poliermittel über einen Polierspalt zu der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial geführt werden. Der Polierspalt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Raum zwischen der Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers, die jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind. Der Polierspalt wird also einerseits durch die Oberfläche an der Unterseite des Poliertuches am oberen Polierteller und anderseits durch Oberfläche an der Oberseite des Poliertuchs am unteren Polierteller begrenzt.
  • Beim Umwälzen wird das Poliermittel aus einem Sammelbehälter (2) zu der zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine (1) angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial geführt und von dort zum Sammelbehälter (2) zurückgeführt. Diese Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter (2) und der Doppelseiten-Poliermaschine (1) ist in der Fig. 1 dargestellt. Das Poliermittel kann beispielsweise durch eine Kombination von Gravitationskraft und rotationsbedingter Zentrifugalkraft oder auch durch Druckbeaufschlagung in einer Vielzahl von Zuführungen zu den Scheiben aus Halbleitermaterial gelangen. Beispielsweise kann die Zufuhr des Poliermittels über mehrere Bohrungen mit oder ohne Düsen im oberen Polierteller erfolgen. Vorzugsweise umfasst der obere Polierteller mehrere Bohrungen, so dass eine gleichmäßige Poliermittelverteilung zwischen den Poliertüchern erzielt wird, wobei sich die Anzahl der Bohrungen im Wesentlichen nach der Größe der Poliermaschine richtet. Die Rückführung des Poliermittels zum Sammelbehälter kann durch eine unter dem unteren Polierteller angeordnete Auffangvorrichtung mit Ablaufkanal erfolgen. Dabei kann die Auffangvorrichtung mit Ablaufkanal so ausgestaltet sein, dass das über den Rand des unteren Poliertellers laufende Poliermittel von der Auffangrichtung aufgefangen wird und von dort über den Ablaufkanal zurück in den Sammelbehälter befördert wird. Der Sammelbehälter kann über Schläuche mit den Bohrungen im oberen Polierteller und dem Ablaufkanal verbunden sein. Die Umwälzung kann durch eine Pumpe angetrieben werden. Die Umwälzrate, also die Flussrate des Poliermittels im Poliermittelkreislauf, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 50 Liter pro Minute, mehr bevorzugt 2 bis 20 Liter pro Minute, besonders bevorzugt 3 bis 10 Liter pro Minute. Das Poliermittel kann auch zeitweise über einen Bypass an der Doppelseiten-Poliermaschine vorbeigeführt werden, sodass beim Austausch der Scheiben, oder während eines zusätzlichen Schrittes zur Endpolitur mit einem anderen Poliermittel, die Umwälzung des Poliermittels nicht unterbrochen werden muss.
  • Vorzugsweise werden die bereits beschriebenen Schritte des (i) Platzierens der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial in mindestens einer Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller, die mit Poliertuch bedeckt sind; (ii) Versetzens der mindestens einen Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers in Rotation; und (iii) Umwälzens eines Poliermittels zwischen einem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe, in dieser Reihenfolge durchgeführt. In diesem Fall wird durch die Rotationsbewegung eine gleichmäßige Verteilung des Poliermittels auf den Poliertüchern und auf der Vorder- und Rückseite der Scheiben aus Halbleitermaterial erreicht. Durch die gleichmäßigere Poliermittelverteilung wird ein gleichmäßigerer Materialabtrag und damit eine verbesserte Ebenheit und ein geringerer Randabfall der Scheiben aus Halbleitermaterial erzielt. Auf die mindestens eine Scheibe aus Halbleitermaterial wird durch die mit Poliertuch bedeckten Polierteller ein Polierdruck ausgeübt.
  • Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Poliermittel kann Abrasivpartikel enthalten, vorzugsweise kolloidale Siliziumdioxidpartikel. Das Poliermittel umfasst vorzugsweise Abrasivpartikel und eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe von oberflächenaktiven Additiven, Konservierungsmitteln, Bioziden, Alkoholen und Komplexbildnern. Vorzugsweise ist das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Poliermittel eine Dispersion oder ein Slurry, die einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-%, aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Poliermittel eine Dispersion, die Siliziumdioxidpartikel als kolloidalen Feststoff enthält. Die spezifische Dichte des Poliermittels beträgt vorzugsweise 1,0 bis 1,2, besonders bevorzugt 1,02 bis 1,10. Die durchschnittliche Partikelgröße der kolloidale Siliziumdioxidpartikel ist vorzugsweise 10 bis 200 nm, mehr bevorzugt 20 bis 100 nm, besonders bevorzugt 40 bis 80 nm.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Poliertuch mit einer Härte (Härte gemäß Shore A) von 40 bis 100, besonders bevorzugt von 70 bis 95, und am meisten bevorzugt von 80 bis 95, verwendet. Wird eine Poliertuch mit einer Härte von 80 bis 95 verwendet, kann eine weitere Verbesserung des Randabfalls erreicht werden. Die Shore-Härte kann gemäß der Norm DIN ISO 7619-1 bestimmt werden.
  • Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Poliertuch ist vorzugsweise ein geschäumtes Poliertuch ('foamed pad'). Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur darauf und es können auch andere Poliertücher eingesetzt werden, um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen.
  • Wenn der Zielwert des pH-Wertes des Poliermittels nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 beträgt und eine Regelungsbreite von ±0,2 nicht überschritten wird, kann der Randabfall einer Scheibe aus Halbleitermaterial, insbesondere einer Scheibe aus einkristallinem Silizium (Silizium-Wafer), verbessert werden. Außerdem kann so die Tuchverglasung über mehrere Poliervorgänge hinweg verhindert werden. Eine besonders ausgeprägte Verbesserung des Randabfalls kann erzielt werden, wenn der pH-Wert des Poliermittels nicht weniger als 11,5 und nicht mehr als 12,3, vorzugsweise nicht weniger als 11,5 und nicht mehr als 12,0, besonders bevorzugt nicht weniger als 11,7 und nicht mehr als 11,9 beträgt und die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2 beträgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Zielwert des pH-Wertes nicht weniger als 11,7 und nicht mehr als 11,9 und die Regelungsbreite, also die Abweichung vom Zielwert, im Bereich von ±0,1. Liegt der Zielwert in diesem Bereich und wird nur eine Abweichung von ±0,1 vom Zielwert zugelassen, so wird eine besonders ausgeprägte Verbesserung des Randabfalls beobachtet. Der Randabfall kann weiter verringert werden, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren nur eine Abweichung vom Zielwert des pH-Wertes von ±0,05 zugelassen wird.
  • Der Zielwert des pH-Wertes des Poliermittels und die maximale Abweichung vom Zielwert (Regelungsbreite) beziehen sich auf den pH-Wert in einem bestimmten Punkt im Poliermittelkreislauf. Vorzugsweise bezieht sich der Zielwert des pH-Wertes des Poliermittels und die maximale Abweichung vom Zielwert auf den pH-Wert in einem Sammelbehälter. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit die Messung des pH-Wertes des Poliermittels vorzugsweise im Sammelbehälter. Ein Sammelbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Behälter im Poliermittelkreislauf, aus dem das Poliermittel während des Polierprozesses zu der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial geführt wird, bevorzugt über den Polierspalt, und zu dem das Poliermittel von der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zurückgeführt wird. Vorzugsweise ist der Sammelbehälter mit einem Messgerät zur pH-Wert-Messung, besonders bevorzugt einer pH-Elektrode, ausgestattet oder verbunden.
  • Wenn während der Doppelseitenpolitur keine Regelung des pH-Wertes erfolgt, so wird ein kontinuierliches Absinken des pH-Wertes während eines Poliervorgangs (einer Polierfahrt) beobachtet. Bereits eine Unterbrechung der Regelung des pH-Wertes während des Polierens für nur 10 Minuten hat einen Abfall des pH-Wertes um den Wert 0,3 zur Folge. So zeigt Fig. 4, dass eine Unterbrechung der Regelung des pH-Wertes während einer Polierfahrt für 10 Minuten im Intervall c zu einem Abfall des pH-Wertes von 11,8 auf ca. 11,5 führt.
  • Die Regelung des pH-Wertes erfolgt durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung zum Poliermittel. Dabei wird die basische Zusammensetzung so zugeführt, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2, vorzugsweise zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,1, am meisten bevorzugt zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,05, beträgt. Eine häufigere Messung des pH-Werts ermöglicht eine Verringerung der Abweichung vom Zielwert, da einer Verschiebung des pH-Wert, insbesondere einem kontinuierlichen Absinken des pH-Wertes, schneller und effizienter durch Zufuhr der basischen Zusammensetzung entgegengewirkt werden kann. Außerdem kann die Genauigkeit der Messung des pH-Wertes und damit auch die Regelungsbreite (Abweichung vom Zielwert des pH-Wertes) verringert werden, indem eine regelmäßige Kalibrierung des pH-Messgerätes, vorzugsweise einer pH-Elektrode, stattfindet.
  • Die basische Zusammensetzung ist vorzugsweise eine basische Lösung. Die basische Zusammensetzung ist besonders bevorzugt eine basische Lösung, die mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid und Tetraethylammoniumhydroxid umfasst.
  • Die Regelung des pH-Wertes kann durch zeitweises Zuführen der basischen Zusammensetzung, vorzugsweise der basischen Lösung, zum Sammelbehälter erfolgen. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Sammelbehälter mit einem Vorratsbehälter verbunden, der die basische Zusammensetzung enthält. In dieser Ausführungsform erfolgt die Regelung des pH-Wertes durch zeitweises Zuführen der basischen Zusammensetzung, vorzugsweise der basischen Lösung, aus dem Vorratsbehälter zum Sammelbehälter mittels einer Pumpe oder eines Ventils. Die pH-Elektrode kann mit einer Steuerungseinheit verbunden sein, welche das Ventil oder die Dosierpumpe zur Zufuhr der basischen Zusammensetzung ansteuert. So kann dem Sammelbehälter in Abhängigkeit vom pH-Wert temporär basische Zusammensetzung zur Regelung des pH-Wertes zugeführt werden. Je häufiger die pH-Wert-Messung und die mit der Messung verknüpfte Regelung des pH-Wertes erfolgt, desto enger ist die Regelungsbreite und damit umso geringer die Abweichungen vom Zielwert.
  • Vorzugsweise erfolgt die Messung der pH-Wertes kontinuierlich oder in gleichmäßigen Intervallen von 0,01 bis 60 Sekunden, besonders bevorzugt in gleichmäßigen Intervallen von 0,1 bis 10 Sekunden. Vorzugsweise erfolgt auch die Regelung des pH-Wertes in gleichmäßigen Abständen, vorzugsweise in denselben Intervallen wie die pH-Wert-Messung. Die Messung kann mit einer pH-Elektrode des Typs SE554X/2-NMSN des Herstellers Knick erfolgen. Vorzugsweise wird die Elektrode regelmäßig, besonders bevorzugt mindestens monatlich, mit Hilfe mehrerer Kalibierlösungen mit einem definierten pH-Wert im Bereich von 7 bis 12, kalibriert.
  • Die Regelung des pH-Wertes erfolgt jeweils in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Regelung des pH-Werts im Sammelbehälter die folgenden Schritte: (i) Zuführen der basischen Lösung, sobald der pH-Wert im Sammelbehälter eine festgelegte Untergrenze unterschreitet, und (ii) Unterbrechen oder Beenden der Zufuhr der basischen Lösung, sobald der pH-Wert im Sammelbehälter eine festgelegte Obergrenze überschreitet, wobei die Untergrenze und die Obergrenze nicht mehr als ±0,2 vom Zielwert abweichen. Vorzugsweise weichen die festgelegte Untergrenze und die festgelegte Obergrenze nicht mehr als ±0,1, besonders bevorzugt nicht mehr als ±0,05, vom Zielwert ab. Das Zuführen und das Unterbrechen oder Beenden der Zufuhr der basischen Lösung kann beispielsweise durch An- und Ausschalten einer Pumpe, eine entsprechende Ansteuerung einer Dosierpumpe, oder das Öffnen und Schließen eines Ventils erfolgen, die vorzugsweise von einer Steuerungseinheit angesteuert werden, die wiederum mit einer pH-Elektrode verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr der basischen Lösung aus einem Vorratsbehälter mit einer Dosierpumpe, wobei der Vorratsbehälter über Leitungen mit dem Sammelbehälter verbunden ist.
  • In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Regelung des pH-Wertes dadurch erfolgen, dass eine festgelegte Menge der basischen Lösung in variablen zeitlichen Abständen aus dem Vorratsbehälter zum Sammelbehälter hinzugefügt wird. Je geringer der gemessen pH-Wert ist, desto kürzer sind die Abstände zwischen der Zugabe der festgelegten Menge an basischer Lösung.
  • Nach Abschluss des Polierens der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial können ein oder mehrere weitere Poliervorgänge an mindestens einer ausgetauschten unpolierten Scheibe durchgeführt werden. Die Scheiben werden ausgetauscht, indem die bereits polierten Scheiben entnommen und dafür nicht polierte Scheiben in die mindestens eine Läuferscheibe eingesetzt und zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordnet werden. Nach dem Einsetzten der mindestens einen neuen unpolierten Scheibe beginnt ein neuer Poliervorgang. Zwischen den Poliervorgängen, die auch als Polierfahrten bezeichnet werden, werden also die Scheiben ausgetauscht. Nach Abschluss des Polierens (des Poliervorgangs) der mindestens einen Scheibe und vor Beginn eines neuen Poliervorgangs an mindestens einer ausgetauschten, nicht polierten Scheibe kann die Umwälzung des Poliermittels über einen Bypass erfolgen, so dass das Poliermittel zeitweise nicht mehr über die Doppelseiten-Poliermaschine umgewälzt wird. Während des Austausches der mindestens einen Scheibe erfolgt die Umwälzung des Poliermittels also nicht über die Doppelseiten-Poliermaschine. Während des Austausches der mindestens einen Scheibe kann das Poliermittel aufgefrischt werden, indem 1 bis 30 Vol.-% des Poliermittels durch frisches Poliermittel ausgetauscht und anschließend der pH-Wert durch Zugabe der basischen Zusammensetzung auf den Zielwert eingestellt wird. Vorzugsweise werden zwischen den verschiedenen Polierfahrten 2 bis 20 Vol.-%, mehr bevorzugt 4 bis 10 Vol.-%, besonders bevorzugt 4 bis 5 Vol.-%, des Poliermittels durch neues Poliermittel ausgetauscht und anschließend der pH-Wert durch Zugabe der basischen Lösung auf den Zielwert eingestellt.
  • Es wurde überraschend festgestellt, dass die im erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene verbesserte Randgeometrie in mehreren aufeinander folgenden Poliervorgängen (Polierfahrten), beispielsweise mehr als zehn Polierfahrten, auch dann erreicht wird, wenn zwischen den Polierfahrten nur 1 bis 30 Vol.-%, des Poliermittels, im Sammelbehälter durch frisches Poliermittel ausgetauscht und anschließend der pH-Wert durch Zugabe der basischen Zusammensetzung auf den Zielwert eingestellt wird.
  • Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren einerseits die Randgeometrie, also den Randabfall, einer Scheibe aus Halbleitermaterial, insbesondere einer Scheibe aus einkristallinem Silizium, zu verbessern, und andererseits die Wirtschaftlichkeit und Effizienz des Polierprozesses durch einen verringerten Verbrauch an Poliermittel zu erhöhen.
  • Optional kann im erfindungsgemäßen Verfahren ein Schritt der Endpolitur in der Doppelseiten-Poliermaschine durchgeführt werden, indem (i) die Umwälzung des Poliermittels (erstes Poliermittel) auf den Bypass umgestellt wird und so die Zufuhr des umgewälzten Poliermittels zur Poliermaschine unterbrochen wird und (ii) anschließend ein Poliermittel zur Endpolitur (zweites Poliermittel) zu der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial geführt wird, wobei das zweite Poliermittel während des Schrittes der Endpolitur nicht umgewälzt wird. Die Rotation der Polierteller und der Läuferscheiben wird im Schritt der Endpolitur fortgesetzt. Der Schritt der Endpolitur ist kürzer als der vorhergehende Polierschritt, der unter Umwälzung des ersten Poliermittels erfolgt.
  • Optional kann auch nach der Entnahme der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial aus der Doppelseiten-Poliermaschine noch eine Endpolitur, beispielsweise chemisch-mechanisches Polieren (CMP), und/oder eine Endreinigung erfolgen. Die Endreinigung ist üblicherweise ein nasschemischer Reinigungsprozess in mehreren Bädern bei Temperaturen von 30 bis 90°C. Dabei wird in einem Bad Ammoniumhydroxid, Wasserstoffperoxid und entionisiertes Wasser, beispielsweise in einem Verhältnis von 1:1:5 bis 1:2:7, verwendet. In einem weiteren Bad wird Salzsäure, Wasserstoffperoxid und entionisiertes Wasser, beispielsweise in einem Verhältnis von 1:1:6 bis 1:2:8, verwendet. Zusätzlich kann nach der Endreinigung auch eine epitaktische Beschichtung der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial durchgeführt werden.
  • Der Randabfall im Sinne der vorliegenden Erfindung ist der Randabfall gemessen als ROA, ESFQR oder ZDD. Vorzugsweise bezieht sich der Randabfall auf ESFQRmax oder ZDD. ZDD und ESFQR sind die Randgeometrie einer Halbleiterscheibe charakterisierende Parameter, mit denen sich auch SEMI-Normen befassen. So befasst sich die Norm SEMI M68-1015 mit dem ZDD und die Norm SEMI M67-1015 mit dem ESFQR.
  • Der vorderseitenbezogene ZDD beschreibt die mittlere randnahe Krümmung der Oberfläche an der Vorderseite einer Scheibe aus Halbleitermaterial. Insbesondere drückt der ZDD die zweifache Ableitung der Höhe senkrecht von der Medianeben zur Oberfläche auf der Vorderseite der Scheibe aus. Vorzugsweise wird der ZDD bei einer Aufteilung der Oberfläche der Scheibe in 16 Sektoren und bei einem Randausschluss von 1 mm bestimmt.
  • ESFQRmax bezeichnet den ESFQR desjenigen Sektors, in dem der ESFQR am größten ist. Vorzugsweise wird ESFQRmax bei einer Aufteilung der Oberfläche des Scheibenrandes in 72 Sektoren mit jeweils einer Länge von 35 mm und einem Randausschluss von 1 mm ermittelt.
    • Detaillierte Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen und von Vergleichsbeispielen
  • Im Ausführungsbeispiel 1 wurde mehrere Scheiben aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von 300 mm und einer {100}-Orientierung in einer handelsüblichen Doppelseiten-Poliermaschine des Typs AC2000 des Herstellers Lapmaster Wolters unter Verwendung eines geschäumten Poliertuchs des Typs Exterion SM-11D des Herstellers Nitta DuPont gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren poliert.
  • Es wurde ein Poliermittel des Typs Glanzox 7100 des Herstellers Fujimi verwendet, welches während des Polierprozesses zwischen dem Sammelbehälter und den zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten Scheiben (dem Polierspalt) umgewälzt wurde. Das Poliermittel enthält kolloidales Siliziumdioxid. Dabei wurde ein Zielwert für den pH-Wert des Poliermittels im Sammelbehälter von 11,8 festgelegt. Der pH-Wert im Sammelbehälter wurde durch Hinzufügen von Kaliumhydroxid-Lösung aus einem Vorratsbehälter in den Sammelbehälter mittels einer Dosierpumpe so geregelt, dass die Abweichung vom Zielwert des pH-Wertes maximal ±0,05 betrug. Der pH-Wert wurde dabei durch eine pH-Elektrode im Sammelbehälter kontinuierlich gemessen. Die pH-Elektrode war mit einer Steuerungseinheit verbunden, über welche die Pumpe angesteuert wurde, so dass in Abhängigkeit vom pH-Wert eine temporäre Zufuhr von Kaliumhydroxid-Lösung durch den Betrieb der Pumpe erfolgte. Anschließend wurde ein Schritt zur Endpolitur durchgeführt. Dafür wurde zunächst die Zufuhr des Poliermittels des Typs Glanzox 7100 zur Poliermaschine unterbrochen, indem die Umwälzung dieses Poliermittels über einen Bypass erfolgte und so das Poliermittel an der Poliermaschine vorbeigeführt wurde. Dann wurde ein zweites Poliermittel zur Endpolitur zu den zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten Scheiben geführt und für einen Zeitraum von weniger als 5 Minuten poliert.
  • Nach Abschluss des Polierverfahrens wurden die polierten Scheiben entnommen. Daraufhin wurde stichprobenartig eine der polierten Scheiben untersucht und ein vorderseitiger ZDD von -5 nm/mm2 und ein ESFQRmax von 25 nm bestimmt. Außerdem wurde keine Tuchverglasung beobachtet.
  • Im Vergleichsbeispiel 1 wurden Scheiben aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von 300 mm, einer {100}-Orientierung und derselben Spezifikation wie im Ausführungsbeispiel 1 in einer handelsüblichen Doppelseiten-Poliermaschine poliert, wobei die gleichen Prozessbedingungen wie im Ausführungsbeispiel 1 angewendet wurden, mit der Ausnahme, dass als Zielwertes des pH-Wertes ein Wert von 11,0 festgelegt wurde. Für eine stichprobenartig ausgewählte polierte Scheibe wurde ein vorderseitiger ZDD von -12 nm/mm2 und ein ESFQRmax von 45 nm bestimmt.
  • Im Ausführungsbeispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 1 wurde der ZDD bei einer Aufteilung der Oberfläche der Scheibe in 16 Sektoren und bei einem Randausschluss von 1 mm bestimmt. Im Ausführungsbeispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 1 wurde der ESFQRmax bei einer Aufteilung der Oberfläche des Scheibenrandes in 72 Sektoren mit jeweils einer Länge von 35 mm und einem Randausschluss von 1 mm bestimmt. Fig. 2 und 3 zeigen die Dickenänderung der polierten Scheibe in radialer Richtung. Fig. 2 zeigt dabei die Dickenänderung der gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 polierten Scheibe. Fig. 3 zeigt die Dickenänderung der gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 polierten Scheibe. Aus dem Vergleich von Fig. 2 und 3 wird der relativ geringe Randabfall der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren polierten Scheibe ersichtlich (siehe eingekreiste Bereiche am rechten Rand in den Fig. 2 und 3).
  • Ein Vergleich von Ausführungsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 zeigt, dass ein Zielwert des pH-Wertes im Bereich von 11,4 bis 12,4 bei einer geringen Schwankungsbreite, also einer geringen Abweichung von Zielwert, zu einer Verringerung des Randabfalls führt.
  • Außerdem wurden mehrere Verfahren zum beidseitigen Polieren gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 hintereinander durchgeführt, wobei zwischen den einzelnen Polierverfahren die polierten Scheiben gegen neue, nicht polierte Scheiben ausgetauscht wurden. Während des Austausches der polierten Scheiben gegen nicht polierte Scheiben erfolgte die Umwälzung des Poliermittels über den Bypass und das Poliermittel wurde aufgefrischt. Die Auffrischung erfolgte durch Ablassen von 5 Vol.-% des im Umwälzungskreislauf befindlichen Poliermittels, Hinzufügen von 5 Vol.-% frischen Poliermittel und anschließendes Einstellen des gewünschten pH-Wertes durch Zuführen von Kaliumhydroxid-Lösung. Es konnte gezeigt werden, dass ein Austausch von nur 5 Vol.-% des Poliermittels ausreicht, um die verbesserte Randgeometrie, gemessen als ZDD und ESFQRmax, auch in den folgenden Polierprozessen (Polierfahrten) zu erzielen und das Poliermittel generell genügend aufzufrischen.
  • Außerdem wurde in einem weiteren Vergleichsbeispiel während des Polierens die Regelung des pH-Wertes unterbrochen, indem während einer Polierfahrt die Dosierpumpe für 10 Minuten ausgeschaltet wurde und somit keine Zufuhr von Kaliumhydroxid-Lösung erfolgte. Die Unterbrechung der Regelung des pH-Wertes während der Polierfahrt für 10 Minuten führte zu einem Abfall des pH-Wertes des Poliermittels von ursprünglich 11,8 auf 11,5 (siehe Intervall c in Fig. 4).

Claims (15)

  1. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial, umfassend die folgenden Schritte:
    Platzieren der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial in mindestens einer Läuferscheibe zwischen einem oberen und einem unteren Polierteller einer Doppelseiten-Poliermaschine (1), wobei die Unterseite des oberen Poliertellers und die Oberseite des unteren Poliertellers jeweils mit einem Poliertuch bedeckt sind;
    Versetzen der mindestens einen Läuferscheibe, des oberen Poliertellers und des unteren Poliertellers in Rotation;
    Umwälzen eines Poliermittels zwischen einem Sammelbehälter (2) und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine (1) angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial;
    Messung des pH-Wertes des Poliermittels; und
    Regelung des pH-Wertes des Poliermittels;
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Zielwert für den pH-Wert nicht weniger als 11,4 und nicht mehr als 12,4 beträgt und die Regelung des pH-Wertes durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung zum Poliermittel in Abhängigkeit vom gemessenen pH-Wert so erfolgt, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,2 beträgt.
  2. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielwert des pH-Wertes nicht weniger 11,5 und nicht mehr als 12,3 beträgt.
  3. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zielwert des pH-Wertes nicht weniger 11,7 und nicht mehr als 11,9 beträgt.
  4. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messung des pH-Wertes des Poliermittels im Sammelbehälter (2) erfolgt, und
    die Regelung des pH-Wertes durch temporäres Zuführen einer basischen Zusammensetzung in den Sammelbehälter (2) erfolgt.
  5. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die basische Zusammensetzung eine basische Lösung ist, die mindestens eine Verbindung ausgewählt aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid und Tetraethylammoniumhydroxid umfasst.
  6. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sammelbehälter (2) mit einem Vorratsbehälter (4) verbunden ist, der die basische Zusammensetzung enthält, und
    die Regelung des pH-Wertes durch zeitweises Zuführen der basischen Zusammensetzung aus dem Vorratsbehälter (4) zum Sammelbehälter (2) mittels einer Pumpe oder eines Ventils erfolgt.
  7. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des gemessenen pH-Wertes vom Zielwert des pH-Wertes während der Umwälzung des Poliermittels zwischen dem Sammelbehälter und der zwischen dem oberen und dem unteren Polierteller der Doppelseiten-Poliermaschine angeordneten mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial zu keinem Zeitpunkt mehr als ±0,1, vorzugsweise nicht mehr als ±0,05, beträgt.
  8. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des pH-Wertes im Sammelbehälter (2) die folgenden Schritte umfasst:
    Zuführen der basischen Zusammensetzung, sobald der gemessene pH-Wert im Sammelbehälter (2) eine festgelegte Untergrenze unterschreitet, und
    Unterbrechen der Zufuhr der basischen Zusammensetzung, sobald der gemessene pH-Wert im Sammelbehälter (2) eine festgelegte Obergrenze überschreitet,
    wobei die festgelegte Untergrenze und die festgelegte Obergrenze nicht mehr als ±0,2 vom Zielwert des pH-Wertes abweichen und die basische Zusammensetzung eine Lösung ist.
  9. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die festgelegte Untergrenze und die festgelegte Obergrenze nicht mehr als ±0,1, vorzugsweise nicht mehr als ±0,05, vom Zielwert des pH-Wertes abweichen.
  10. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des pH-Wertes dadurch erfolgt, dass eine festgelegte Menge einer basischen Lösung in variablen Intervallen aus dem Vorratsbehälter (4) zum Sammelbehälter (2) hinzugefügt wird, wobei die Länge der Intervalle jeweils vom gemessenen pH-Wert abhängt.
  11. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des pH-Wertes kontinuierlich oder in regelmäßigen Intervallen erfolgt, die eine Dauer von 0,01 bis 10 Sekunden aufweisen.
  12. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliermittel eine Dispersion ist, die Abrasivpartikel und eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe von oberflächenaktiven Additiven, Konservierungsmitteln, Bioziden, Alkoholen und Komplexbildner umfasst, und die Dispersion einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 10,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 2,0 Gew.-% aufweist.
  13. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Polierens der mindestens einen Scheibe aus Halbleitermaterial und vor Beginn des Polierens mindestens einer ausgetauschten, nicht polierten Scheibe aus Halbleitermaterial die Umwälzung des Poliermittels nicht mehr über die Doppelseiten-Poliermaschine erfolgt, und das Poliermittel, während die Umwälzung nicht mehr über die Doppelseiten-Poliermaschine erfolgt, aufgefrischt wird, indem 1 bis 30 Vol.-% des Poliermittels im Sammelbehälter (2) durch frisches Poliermittel ausgetauscht und anschließend der pH-Wert durch Zugabe der basischen Zusammensetzung auf den Zielwert des pH-Wertes eingestellt wird.
  14. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß dem Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Poliermittel aufgefrischt wird, indem 2 bis 8 Vol.-% des Poliermittels im Sammelbehälter (2) durch frisches Poliermittel ausgetauscht und anschließend der pH-Wert durch Zugabe der basischen Lösung auf den Zielwert des pH-Wertes eingestellt wird.
  15. Verfahren zum beidseitigen Polieren von mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich einen Schritt der Endpolitur und/oder einen Schritt der Endreinigung der mindestens einer Scheibe aus Halbleitermaterial umfasst.
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