DE10154942A1

DE10154942A1 - Slide used for simultaneously removing material from both sides of semiconductor wafers between rotating plates comprises base body surface, surface of recess for receiving wafer, and surface of further recesses

Info

Publication number: DE10154942A1
Application number: DE10154942A
Authority: DE
Inventors: Guido Wenski; Gerhard Heier; Johannes Staudhammer
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Wacker Siltronic Ag 84489 Burghausen De
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2002-06-13

Abstract

A slide comprises 20% of a base body surface, 35% of a surface of a recess for receiving a wafer, and 12-30% of a surface of further recesses. An Independent claim is also included for a process for simultaneously removing material from both sides of semiconductor wafers. Preferred Features: The base body is made from a planar wave-free sheet steel. The recess for receiving the wafer is lined with a plastic ring having the same thickness as the base body.

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Läuferscheibe ("carrier platen") und ein Verfahren zur gleichzeitig beidseitigen Mate rial abtragenden Bearbeitung von Halbleiterscheiben ("wafer") unter Verwendung derartiger Läuferscheiben.The invention relates to an improved carrier disk platen ") and a process for simultaneous bilateral mate rial-removing processing of semiconductor wafers using such rotor disks.

Eine typische Prozesskette zur Herstellung von Halbleiterschei ben umfasst die Prozessschritte Sägen - Kantenverrunden - Läp pen oder Schleifen - nasschemisches Ätzen - Polieren nebst Rei nigungsschritten vor und/oder nach zumindest einigen der aufge führten Prozessschritte. Insbesondere an Halbleiterscheiben, die als Ausgangsprodukt für die Fertigung moderner Bauelemente generationen Verwendung finden sollen, sind hohe Anforderungen an Planparallelität und Ebenheit gestellt. Dem kann Rechnung getragen werden, indem in der Prozesskette mindestens ein Fer tigungsschritt als gleichzeitig die Vorderseite und die Rück seite der frei bewegten Halbleiterscheiben bearbeitender Schritt ausgeführt wird. Beispiele für derartige Prozesse sind beidseitiges Läppen und beidseitiges Polieren.A typical process chain for the production of semiconductor wafers ben comprises the process steps sawing - edge rounding - lapping pen or grinding - wet chemical etching - polishing together with rei steps before and / or after at least some of the above carried out process steps. Especially on semiconductor wafers, the as the starting product for the production of modern components Generations are to be used are high requirements placed on plane parallelism and flatness. That can take account be carried by at least one Fer in the process chain step as the front and the back at the same time side of the freely moving semiconductor wafers Step is executed. Examples of such processes are lapping on both sides and polishing on both sides.

Oft werden die genannten beidseitig angreifenden Prozesse so ausgeführt, dass die Halbleiterscheiben zwischen einer rotie renden unteren Arbeitsscheibe und einer parallelen rotierenden oberen Arbeitsscheibe bewegt werden. Dabei liegen sie in Läu ferscheiben mit geeignet dimensionierten Aussparungen und wer den mittels eines rotierenden Innenzahnkranzes und eines rotie renden Außenzahnkranzes auf einer durch die Drehzahlen der bei den Zahnkränze definierten Planetenbahn bewegt. Mit einem sol chen Planetargetriebe ausgestattete Anlagen zur beidseitigen Bearbeitung von Halbleiterscheiben sind beispielsweise in der DE 37 30 795 A1 und der DE 100 07 390 A1 beschrieben und am Markt erhältlich. Die Anlagen lassen sich in der Regel mit bis zu fünf Läuferscheiben gleichzeitig belegen, ohne dass letztere sich berühren. The two-sided processes mentioned are often the same executed that the semiconductor wafers between a rotie lower working disc and a parallel rotating one upper working disc can be moved. They are in Läu heels with suitably dimensioned recesses and who by means of a rotating internal ring gear and a rotie outer ring gear on a by the speeds of the the planet gear defined the ring gear moves. With a sol Chen planetary gear systems equipped for bilateral Processing of semiconductor wafers are for example in the DE 37 30 795 A1 and DE 100 07 390 A1 described and on Market available. The systems can usually be set up with to occupy five rotor disks at the same time without the latter touch.

Beim beidseitigen Läppen werden die Halbleiterscheiben unter Zuführung einer Abrasivstoffe enthaltenden Suspension zwischen einer oberen und einer unteren Arbeitsscheibe, die meist aus Stahl bestehen und mit Kanälen zur besseren Verteilung der Sus pension versehen sind, unter einem gewissen Druck bewegt, was zum Abtrag von Halbleitermaterial führt. Das Verfahren der beidseitigen Politur von Halbleiterscheiben stellt eine Weiter entwicklung des Läppens dar, wobei an Stelle der oberen und unteren Läppscheibe als Arbeitsscheiben mit Poliertuch beklebte planare Polierteller treten und eine meist alkalisch stabili sierte Kolloide enthaltende Poliersuspension zugeführt wird.When lapping on both sides, the semiconductor wafers are underneath Feeding a suspension containing abrasives between an upper and a lower working disc, which mostly consist of Made of steel and with channels for better distribution of the sus pension are moved under a certain pressure what leads to the removal of semiconductor material. The procedure of polishing of semiconductor wafers on both sides represents a further step development of the lapping, replacing the upper and lower lapping wheel as work wheels with polishing cloth planar polishing plates and a mostly alkaline stabili polishing suspension containing colloids is supplied.

Die dabei eingesetzten Läuferscheiben können, je nach Anwen dungszweck und Prozess, beispielsweise aus Stahl, beschichtetem Stahl, Kunststoff oder Keramik bestehen. In der EP 197 214 A2 sind Läuferscheiben beschrieben, die eine Belegung von 25 bis 30% ihrer Fläche mit mehreren Halbleiterscheiben zulassen und über keine weiteren Aussparungen verfügen. In der JP 2001 105 303 AA und der US 6,042,688 sind Läuferscheiben zur Aufnahme von je drei Halbleiterscheiben bei einer Flächenbelegung von 28% beziehungsweise 46% beschrieben, die zur Verbesserung der Verteilung von Läpp- oder Poliermittel über weitere, bei Durch führung des Abtragsschrittes frei bleibende Aussparungen mit einem Gesamt-Flächenanteil von 5 bis 8% verfügen. In der JP 11 267 963 AA ist eine Läuferscheibe zur Aufnahme einer azentrisch angeordneten Halbleiterscheibe bei einer Flächenbelegung von 46% abgebildet, die über weitere Aussparungen mit einem Gesamt- Flächenanteil von 5% verfügt. Die in der JP 11 170 164 AA vor geschlagene analog konstruierte Läuferscheibe weist zwar wei tere Aussparungen mit einer Fläche von 23% auf, jedoch lassen sich nur 30% ihrer Fläche mit Halbleiterscheiben belegen. Ein Verfahren für die beidseitige Politur von Halbleiterschei ben zur Erzielung hoher Ebenheiten, wobei die fertig polierten Halbleiterscheiben nur um 2 bis 20 µm dicker sind als die Läu ferscheiben aus Edelstahl, ist aus der DE 199 05 737 C2 be kannt. Zum Schutz der Kante der Halbleiterscheiben verfügen die Läuferscheiben sinnvoller Weise gemäß einer in der EP 208 315 B1 beschriebenen Ausführungsform über mit Kunststoff ausge kleidete Aussparungen zur Aufnahme der Halbleiterscheiben, ein Verfahren, das vielfach auch beim Läppen Anwendung findet. Ge mäß der deutschen Patentanmeldung mit dem Aka enzeichen DE 100 23 002.4 sollten für diesen Zweck eingesetzte Läuferscheiben eine Dickenvariation von höchstens 5 µm besitzen; ein zur ver besserten Materialverfolgung hilfreiches eindeutiges Identifi zierungsmerkmal ist in dieser Anmeldung ebenfalls beansprucht. Die vorgeschlagene Läuferscheibenkonstruktion sieht beispiels weise für die Politur von Halbleiterscheiben von 300 mm Durch messer bei einer Belegung von 52% freie Flächen im Gesamtum fang von etwa 10% vor.The rotor disks used can, depending on the application Purpose and process, for example made of steel, coated Steel, plastic or ceramic exist. In EP 197 214 A2 rotor disks are described which have an occupancy of 25 to Allow 30% of their area with multiple semiconductor wafers and have no further cutouts. JP 2001 105 303 AA and US 6,042,688 are rotor disks for receiving of three semiconductor wafers each with an area coverage of 28% or 46% described that to improve Distribution of lapping or polishing agents over other, if through of the removal step with free cutouts have a total area share of 5 to 8%. In JP 11 267 963 AA is a rotor disc to accommodate an acentric arranged semiconductor wafer with an area coverage of 46% mapped, which have additional cutouts with a total Area share of 5%. That in JP 11 170 164 AA before struck analog constructed rotor disc shows white However, leave more recesses with an area of 23% only 30% of their area is occupied by semiconductor wafers. A process for double-sided polishing of semiconductor wafers ben to achieve high flatness, the finished polished Semiconductor wafers are only 2 to 20 µm thicker than the Läu heel discs made of stainless steel, is known from DE 199 05 737 C2 known. To protect the edge of the semiconductor wafers, the Rotor disks make sense according to one in EP 208 315 B1 described embodiment out with plastic dressed recesses for receiving the semiconductor wafers Process that is also often used for lapping. Ge According to the German patent application with the Aka enzeichen DE 100 23 002.4 should be used for this purpose have a thickness variation of at most 5 µm; one for ver improved material tracking helpful clear identification Ornamental feature is also claimed in this application. The proposed rotor disk construction looks for example for polishing semiconductor wafers with a diameter of 300 mm knife with an occupancy of 52% of the total area start from about 10%.

Nachteil der bekannten beidseitig angreifenden Verfahren unter Einsatz von Läuferscheiben nach dem Stand der Technik ist, dass es bei Zuführung einer Abrasivstoffe oder Kolloide enthaltenden Flüssigkeit nicht möglich ist, unter Einhaltung bestimmter Pro dukteigenschaften, beispielsweise hohe Ebenheit und/oder Abwe senheit von Oberflächenkratzern, einen erhöhten Anlagendurch satz beziehungsweise eine verkürzte Zykluszeit bei festgelegtem Materialabtrag zu realisieren. Versuche, die Abtragsrate durch Erhöhung des Bearbeitungsdrucks zu steigern, führen durch die Schwierigkeit, bei erhöhter spezifischer Abtragsleistung aus reichend Flüssigkeit zum Ort der Politur zu befördern, zu einer Verschlechterung der Ebenheit der Halbleiterscheiben und/oder zum Auftreten von Oberflächenkratzern, womit die so produzier ten Scheiben nicht weiterverarbeitet werden können, sondern verworfen oder unter erhöhtem Kostenaufwand nachgearbeitet wer den müssen.Disadvantage of the known bilaterally attacking method Use of rotor disks according to the state of the art is that it when adding an abrasive or colloid containing Liquid is not possible with certain pro Product properties, for example high flatness and / or deviation surface scratches, increased system throughput set or a shortened cycle time with a fixed Realize material removal. Attempts to cut through the removal rate Increase the machining pressure to increase the lead by Difficulty with increased specific removal rate sufficient liquid to convey to the location of the polish, to a Deterioration of the flatness of the semiconductor wafers and / or to the appearance of surface scratches, with which they produce can not be processed further, but discarded or reworked at increased cost have to.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur gleich zeitig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halb leiterscheiben mittels Läuferscheiben zwischen zwei rotierenden Arbeitsscheiben unter Zuführung einer Abrasivstoffe oder Kollo ide enthaltenden Flüssigkeit bereitzustellen, das über eine höhere Ausbringung von Halbleiterscheiben festgelegter Qualität pro Bearbeitungsanlage zu Kostenvorteilen führt. Diese Aufgabe wurde gelöst durch Bereitstellung einer verbesserten Läufer scheibe gemäß Anspruch 1 und eines Verfahrens gemäß Anspruch 4 unter Verwendung von mehreren dieser Läuferscheiben.It was therefore the task of creating a procedure for the same Machining of half on both sides of material conductor disks by means of rotor disks between two rotating ones Working disks with the addition of an abrasive material or package Provide ide containing liquid that over a higher output of semiconductor wafers of specified quality leads to cost advantages per processing system. This task was solved by providing an improved runner disc according to claim 1 and a method according to claim 4 using several of these rotor disks.

Gegenstand der Erfindung ist eine Läuferscheibe zur gleichzei tig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halblei terscheiben zwischen einer rotierenden unteren Arbeitsscheibe und einer parallelen rotierenden oberen Arbeitsscheibe aus einem kreisförmigen Grundkörper mit einer umlaufenden Antriebs verzahnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich eine Teilkreisfläche der Läuferscheibe aus mindestens 20% Grundkörperfläche, mindestens 35% Fläche von mindestens einer Aussparung zur Aufnahme von mindestens einer Halbleiterscheibe und 12 bis 30% Fläche von weiteren Aussparungen zusammensetzt.The invention relates to a rotor disk at the same time processing of semi-lead on both sides discs between a rotating lower working disc and a parallel rotating upper working disc a circular body with a rotating drive gearing, which is characterized in that a Pitch circle area of the rotor from at least 20% Basic body area, at least 35% area of at least one Recess for receiving at least one semiconductor wafer and 12 to 30% area of further recesses.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur gleichzei tig beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung von Halblei terscheiben zwischen einer rotierenden unteren Arbeitsscheibe und einer parallelen rotierenden oberen Arbeitsscheibe unter Zuführung einer Abrasivstoffe oder Kolloide enthaltenden Flüs sigkeit, wobei die Halbleiterscheiben durch Läuferscheiben mittels eines rotierenden Innenzahnkranzes und eines rotieren den Außenzahnkranzes bewegt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine durch die Abmessungen der Arbeitsscheiben und Antriebe bedingte maximale Anzahl derartiger Läuferscheiben zum Einsatz kommt, wobei mindestens 35% der Teilkreisfläche der Läuferscheiben mit Halbleiterscheiben belegt ist.The invention also relates to a method at the same time processing of semi-lead on both sides discs between a rotating lower working disc and a parallel rotating upper working disc below Supply of a rivers containing abrasives or colloids liquid, the semiconductor wafers being replaced by rotor disks by means of a rotating internal ring gear and rotating one the external ring gear can be moved, which is characterized is that one by the dimensions of the work discs and Drive-related maximum number of such rotor disks for Is used, with at least 35% of the pitch area of the Rotor disks are covered with semiconductor wafers.

Der Teilkreis ("pitch circle") ist der Kreis, den beim Abrollen einer Läuferscheibe beispielsweise auf einem Stiftkranz die Zentren der Stifte definieren.The pitch circle is the circle that is created when rolling a rotor disk, for example, on a pin ring Define centers of the pins.

Die Läuferscheibe gemäß der Erfindung unterscheidet sich von derartigen Läuferscheiben nach dem Stand der Technik durch einen bei gleichzeitig hoher Belegung mit Halbleitermaterial erhöhten Anteil an freier Fläche, was sich vorteilhaft bei spielsweise auf die Verteilung von Läpp- oder Poliermittel am Ort des Abtrages auswirkt und dadurch im erfindungsgemäßen beidseitigen abtragenden Schritt höhere Abtragsraten bei gleichzeitig maximaler Anlagenbelegung ohne Einbußen bei der Qualität der Halbleiterscheiben ermöglicht als bei Verfahren nach dem Stand der Technik. Die Tatsache, dass für die pro zentuale Verteilung der Flächen von Läuferscheiben-Grundkörper, zur Belegung mit Halbleiterscheiben vorgesehener Flächen und Flächen von weiteren, bei der Bearbeitung frei bleibenden Aus sparungen bei Einhaltung der geforderten Stabilität der Läufer scheibe ein relativ eng begrenzter optimaler Bereich existiert, war überraschend und nicht vorhersehbar.The rotor disk according to the invention differs from such rotor disks according to the prior art one with a high occupancy of semiconductor material increased proportion of free space, which is advantageous in for example on the distribution of lapping or polishing agents Impact location and thereby in the invention bilateral erosion step at higher removal rates at the same time maximum system occupancy without loss of Quality of the semiconductor wafers enables than with processes According to the state of the art. The fact that for the pro central distribution of the areas of the rotor disk base body, for covering surfaces provided with semiconductor wafers and Areas of other areas that remain free during processing savings while maintaining the required stability of the runners there is a relatively narrowly delimited optimal range, was surprising and unpredictable.

Ausgangsprodukt des Verfahrens gemäß Anspruch 4 ist eine Halb leiterscheibe, die auf bekannte Weise von einem Kristall abge trennt und kantenverrundet und gegebenenfalls weiteren Prozess schritten unterworfen wurde. Sie kann, je nach Verfahren und Zielsetzung, eine gesägte, geläppte, geschliffene, geätzte, polierte oder epitaxierte Oberfläche besitzen. Falls dies ge wünscht wird, kann die Kante der Halbleiterscheibe poliert sein.The starting product of the method according to claim 4 is a half conductor disc, the abge from a crystal in a known manner separates and rounds the edges and, if necessary, further processes was subjected to steps. Depending on the procedure and Objective, a sawn, lapped, ground, etched, have a polished or epitaxed surface. If this is ge is desired, the edge of the semiconductor wafer can be polished his.

Endprodukt des Verfahrens gemäß Anspruch 4 ist eine Halbleiter scheibe, die beidseitig geläppt oder poliert ist, eine hohe Ebenheit und Kratzerfreiheit besitzt und den nach dem Stand der Technik hergestellten Halbleiterscheiben gleicher Qualität be züglich ihrer Herstellkosten überlegen ist.The end product of the method according to claim 4 is a semiconductor disc that is lapped or polished on both sides, a high Has flatness and scratch resistance and according to the state of the Technology manufactured semiconductor wafers of the same quality be is superior in terms of their manufacturing costs.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur gleichzeitig beidseiti gen Bearbeitung verschiedenartiger scheibenförmiger Körper bei spielsweise durch Läppen und Polieren eingesetzt werden, die aus einem Material bestehen, welches durch die genannten Ver fahren bearbeitbar ist. Derartige Materialien sind beispiels weise Gläser, etwa auf Siliciumdioxid-Basis, und Halbleiter, etwa Silicium, Silicium/Germanium und Galliumarsenid. Silicium in einkristalliner zur Weiterverwendung in der Fertigung von elektronischen Bauelementen, beispielsweise Prozessoren und Speicherelementen, ist im Rahmen der Erfindung besonders bevor zugt. The method according to the invention can be used on both sides at the same time machining various types of disc-shaped bodies can be used for example by lapping and polishing consist of a material which by the Ver driving is editable. Such materials are exemplary white glasses, such as those based on silicon dioxide, and semiconductors, such as silicon, silicon / germanium and gallium arsenide. silicon in single crystalline for further use in the manufacture of electronic components, such as processors and Storage elements is particularly important in the context of the invention Trains t.

Das Verfahren eignet sich besonders zur Bearbeitung von Halb leiterscheiben mit Durchmessern von gleich oder größer 100 mm und Dicken von 300 µm bis 3000 µm. Diese können entweder direkt als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauele menten eingesetzt werden oder nach Durchführung weiterer Pro zessschritte wie nasschemisches oder Plasmaätzen, Polieren und/oder nach Aufbringen von Schichten wie Rückseitenversiege lungen oder einer epitaktischen Beschichtung der Scheibenvor derseite und/oder nach Konditionierung durch eine Wärmebehand lung ihrem Bestimmungszweck zugeführt werden. Neben der Her stellung von Scheiben aus einem homogenen Material kann die Erfindung natürlich auch zur Herstellung von mehrschichtig aufgebauten Halbleitersubstraten wie SOI-Scheiben (silicon-on- insulator) eingesetzt werden.The method is particularly suitable for processing half conductor disks with diameters equal to or greater than 100 mm and thicknesses from 300 µm to 3000 µm. These can either be direct as a raw material for the production of semiconductor devices elements are used or after carrying out further pro Process steps such as wet chemical or plasma etching, polishing and / or after the application of layers such as back sealing lungs or an epitaxial coating on the pane the side and / or after conditioning by a heat treatment tion are used for their intended purpose. In addition to the Her can be made of a homogeneous material Invention of course also for the production of multilayer built-up semiconductor substrates such as SOI wafers (silicon-on- insulator) can be used.

Die weitere Beschreibung des Verfahrens erfolgt am Beispiel der beidseitigen Politur von Siliciumscheiben. Für den Fachmann ist es dabei selbstverständlich, dass eine Siliciumscheibe bis zu 1 Mol-% Fremdmaterial, beispielsweise Bor, Kohlenstoff, Stick stoff, Phosphor, Arsen oder Sauerstoff enthalten kann, welche die Eigenschaften des Kristallgitters etwa im Hinblick auf elektrische oder Defekteigenschaften gezielt beeinflussen. Die Erfindung lässt sich problemlos auch bei Vorliegen derartiger Dotierstoffe ausführen. Die Angaben sind prinzipiell auf andere unter Zuführung von Abrasivstoffen oder Kolloiden (teilweise in der Fachliteratur auch als Gel oder Sol) enthaltenden Flüssig keiten beidseitig angreifende Verfahren besonders auf Anlagen mit Planetargetriebe übertragbar, wenn beispielsweise statt mit Poliertuch belegte Polierteller mit Kanälen ausgestattete Ar beitsscheiben zum Einsatz kommen. Liegen bei einzelnen Aspekten wesentliche Unterschiede zur Politur vor, werden diese in der Beschreibung diskutiert.The method is further described using the example of double-sided polishing of silicon wafers. For the specialist it goes without saying that a silicon wafer up to 1 mol% Foreign material, for example boron, carbon, stick May contain substance, phosphorus, arsenic or oxygen, which the properties of the crystal lattice with regard to selectively influence electrical or defect properties. The The invention can be carried out without any problems even if there are such Execute dopants. The information is principally based on others with the addition of abrasives or colloids (partly in the specialist literature also as a liquid containing gel or sol) processes that attack on both sides, especially on systems transferable with planetary gear, for example instead of with Ar equipped with polishing cloth with ar washers are used. Are with individual aspects essential differences to the polish, these are in the Description discussed.

Prinzipiell ist es möglich, eine Anzahl beispielsweise durch ein Innenloch- oder Drahtsägeverfahren gesägter Siliciumschei ben direkt dem erfindungsgemäßen beidseitigen Polierschritt zu unterziehen. Es ist jedoch bevorzugt, die scharf begrenzten und daher mechanisch sehr empfindlichen Scheibenkanten mit Hilfe einer geeignet profilierten Schleifscheibe zu verrunden. Wei terhin ist es zwecks Verbesserung der Geometrie und teilweisem Abtrag der zerstörten Kristallschichten bevorzugt, die Silici umscheiben abtragenden Schritten wie Läppen und/oder Schleifen und/oder Ätzen zu unterziehen, wobei alle genannten Schritte nach dem Stand der Technik ausgeführt werden.In principle, it is possible to count a number, for example an inner hole or wire sawing process of sawn silicon wafers ben directly to the two-sided polishing step according to the invention undergo. However, it is preferred to be sharply delimited and therefore mechanically very sensitive pane edges with the help to round a suitably profiled grinding wheel. Wei it is also for the purpose of improving the geometry and partial Removal of the destroyed crystal layers preferred, the silici disc-removing steps such as lapping and / or grinding and / or to undergo etching, all the steps mentioned be carried out according to the prior art.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Polierschrittes kann eine handelsübliche Anlage zur gleichzeitig beidseitigen Po litur geeigneter Größe verwendet werden, welche die gleichzei tige Politur von mindestens drei Siliciumscheiben unter Verwen dung von mindestens drei Läuferscheiben ermöglicht. Gemäß der Aufgabenstellung, den Durchsatz der Bearbeitungsanlage zu erhöhen, schlägt die Erfindung eine Belegung mit der maximal möglichen Anzahl an Läuferscheiben vor. Bevorzugt ist aus Grün den der Anlagenstabilität der gleichzeitige Einsatz einer ungeraden Anzahl an Läuferscheiben; der gleichzeitige Einsatz von fünf Läuferscheiben, die mit jeweils mindestens drei in gleichen Abständen auf einer kreisförmigen Bahn angeordneten Siliciumscheiben belegt sind, ist besonders bevorzugt. Jedoch ist auch die Belegung jeder Läuferscheibe mit nur jeweils einer Siliciumscheibe möglich, die, um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, jedoch beispielsweise gemäß JP 11 267 963 AA azentrisch in der Läuferscheibe angeordnet sein sollte. Die Notwendigkeit zur Einfachbelegung kann sich ergeben, wenn beispielsweise für die Politur von Siliciumscheiben mit 300 mm Durchmesser in einer großtechnischen Fertigung keine ausreichend groß dimensi onierten Polieranlagen zur Verfügung stehen oder im Falle von 450-mm-Siliciumscheiben Anlagen in einer für die Mehrfachbele gung der Läuferscheiben notwendigen Größe aus praktischen Erwä gungen nicht gebaut werden.To carry out the polishing step according to the invention a commercially available system for both-sided Po Litur suitable size can be used, which at the same time Use at least three silicon wafers to polish enables at least three rotor disks. According to the Task, the throughput of the processing system increase, the invention proposes an assignment with the maximum possible number of rotor disks. Green is preferred the stability of the system the simultaneous use of a odd number of rotor disks; simultaneous use of five rotor disks, each with at least three in equidistantly arranged on a circular path Silicon wafers are occupied is particularly preferred. however is also the assignment of each rotor disk with only one Silicon wafer possible to achieve the object of the invention solve, however, for example according to JP 11 267 963 AA acentric should be arranged in the rotor disk. The need single occupancy can result, for example, for the polishing of silicon wafers with a diameter of 300 mm large-scale production is not sufficiently large onized polishing systems are available or in the case of 450 mm silicon wafer systems in one for multiple panels size of the rotor disks necessary for practical reasons not be built.

Die Polieranlage besteht im Wesentlichen aus einem frei hori zontal drehbaren unteren Polierteller und einem parallelen frei horizontal drehbaren oberen Polierteller, die beide mit Polier tuch bedeckt, bevorzugt beklebt sind, und erlaubt unter konti nuierlicher Zuführung eines Poliermittels geeigneter chemischer Zusammensetzung über Zuführungen durch den oberen Polierteller das beidseitige abtragende Polieren. Das Poliermittel kann da bei beispielsweise wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 100 60 697.0 beschrieben von oben durch die Gravitationskraft zugeführt und durch Tellerbewegung und Zen trifugalkraft verteilt werden, jedoch können auch druckbeauf schlagte Fördersysteme im Rahmen der Erfindung problemlos ein gesetzt werden.The polishing system essentially consists of a free hori zontal rotating lower polishing plate and a parallel free horizontally rotating upper polishing plate, both with polishing cloth covered, preferably glued, and allowed under conti Nuclear supply of a suitable chemical polish Composition via feeds through the upper polishing plate abrasive polishing on both sides. The polishing agent can be there for example as in the German patent application with the File number DE 100 60 697.0 described from above by the Gravitational force supplied and through plate movement and zen centrifugal force can be distributed, but can also be pressurized struck conveyor systems easily within the scope of the invention be set.

Die Läuferscheiben, die bevorzugt aus rostfreiem Chromstahl bestehen, verfügen über geeignet dimensionierte, mit Kunststoff ausgekleidete Aussparungen zur Aufnahme der Siliciumscheiben und sind beispielsweise mit einer Triebstock-Stiftverzahnung oder einer Evolventenverzahnung mit der Polieranlage über einen sich drehenden inneren und einen sich gegenläufig drehenden äußeren Stift- oder Zahnkranz in Kontakt und werden dadurch in eine rotierende Bewegung zwischen den beiden gegenläufig rotie renden Poliertellern versetzt. Die Triebstock-Stiftverzahnung ist wegen des ruhigeren Laufverhaltens der Läuferscheiben und der einfachen Auswechselbarkeit der Stifte besonders bevorzugt.The rotor disks, which are preferably made of stainless chrome steel exist, have suitably dimensioned, with plastic lined recesses for receiving the silicon wafers and are, for example, with a rack pin toothing or involute gearing with the polishing system via a rotating inner and one rotating counter-rotating outer pin or ring gear in contact and are thereby in a rotating movement between the two rotating in opposite directions moving polishing plates. The rack and pinion teeth is because of the quieter running behavior of the rotor disks and the simple interchangeability of the pins is particularly preferred.

Die Läuferscheiben für das erfindungsgemäße Polierverfahren besitzen eine bevorzugte Dicke von 300 bis 3000 µm und eine besonders bevorzugte Dicke von 500 bis 1000 µm, die sich nach der Enddicke der polierten Siliciumscheiben richtet, welche letztlich vom Durchmesser der Siliciumscheiben und vom geplan ten Anwendungszweck abhängt. Ihr Durchmesser variiert bevorzugt von 100 bis 1000 mm und besonders bevorzugt von 450 bis 750 mm, was zu einem bevorzugten Verhältnis Dicke: Durchmesser von 1 : 200 bis 1 : 2000 führt. Im Hinblick auf die Herstellung sehr ebener Siliciumscheiben ist bevorzugt, dass die Enddicke der polierten Scheiben um 1 bis 20 µm größer ist als die Läuferscheibendicke, wobei der Bereich von 1 bis 5 µm besonders bevorzugt ist. Der Siliciumabtrag durch die beidseitige Politur beträgt bevorzugt 2 bis 70 µm und besonders bevorzugt 5 bis 50 µm. Beim Läppen kann eine ähnliche Dickenrelation von Vorteil sein, wobei der bevorzugte Abtrag 10 bis 100 µm beträgt. The rotor disks for the polishing process according to the invention have a preferred thickness of 300 to 3000 microns and particularly preferred thickness from 500 to 1000 microns, which can vary the final thickness of the polished silicon wafers ultimately the diameter of the silicon wafers and the plan depends on the intended application. Their diameter preferably varies from 100 to 1000 mm and particularly preferably from 450 to 750 mm, resulting in a preferred thickness: diameter ratio of 1: 200 leads to 1: 2000. In terms of manufacturing very flat Silicon wafers are preferred that the final thickness of the polished Disks is 1 to 20 µm larger than the rotor disk thickness, the range of 1 to 5 µm is particularly preferred. The Silicon removal due to the double-sided polishing is preferred 2 to 70 µm and particularly preferably 5 to 50 µm. When lapping a similar thickness relation can be advantageous, where the preferred removal is 10 to 100 microns.

Prinzipiell können die eingesetzten Läuferscheiben aus jedem Material gefertigt werden, das unter den Einsatzbedingungen stabil ist. Beispiele für derartige Materialien sind Kunstharz, sonstige Mono- und Copolymere, Stahl, mit Kunstharz oder sons tigen Polymeren beschichteter Stahl sowie Sinterkeramik. Be vorzugt ist ein Material, das neben der Eigenschaft einer ge genüber den mechanischen Beanspruchungen ausreichenden Stabi lität eine hohe Abriebstabilität unter Polierbedingungen be sitzt und zur Herstellung sehr ebener, spannungs- und wellen freier Läuferscheiben in der gewünschten Dicke und Geometrie geeignet ist. Sehr ebene Läuferscheiben sind Läuferscheiben, die innerhalb eines bei der beidseitigen Politur gleichzeitig eingesetzten Satzes von fünf Läuferscheiben eine Dickenvaria tion von gleich oder kleiner 10 µm aufweisen.In principle, the rotor disks can be used from any Material to be manufactured under the operating conditions is stable. Examples of such materials are synthetic resin, other mono- and copolymers, steel, with synthetic resin or other polymer coated steel and sintered ceramics. Be Preferred is a material that, in addition to the property of a ge sufficient stability compared to the mechanical loads high abrasion stability under polishing conditions sits and for the production of very flat, voltage and waves free rotor disks in the desired thickness and geometry suitable is. Very flat rotor disks are rotor disks, the one within a two-sided polish at the same time used set of five rotor disks a thickness variant tion of 10 µm or less.

Unter Berücksichtigung der aufgeführten Bedingungen haben sich im Rahmen der Erfindung Läuferscheiben aus nichtrostendem Chromstahl für die beidseitige Politur als besonders geeignet erwiesen, die keine Zusätze von Nickel oder Kupfer enthalten. Für eine Ausführung des erfindungsgemäßen Prozessschrittes bei spielsweise als Läppschritt können, da sich in der Regel noch weitere Bearbeitungsschritte wie eine Politur anschließen, durchaus auch preiswertere Stahlqualitäten eingesetzt werden. Besonders bevorzugt im Falle der Politur ist ein Stahl mit der deutschen Werkstoffnummer 1.4034 (DIN-Kurzname "X 46 Cr 13"), der neben Eisen 12,5-14,5 Gew.-% Chrom und 0,43-0,50 Gew.-% Kohlenstoff als Legierungsbestandteile enthält.Taking into account the conditions listed Within the scope of the invention, rotor disks made of rustproof Chrome steel is particularly suitable for polishing on both sides proven that contain no additions of nickel or copper. For an execution of the process step according to the invention for example, as a lapping step, as is usually still connect further processing steps like a polish, cheaper steel grades can also be used. Particularly preferred in the case of polishing is a steel with the German material number 1.4034 (DIN short name "X 46 Cr 13"), in addition to iron 12.5-14.5% by weight chromium and 0.43-0.50% by weight Contains carbon as alloy components.

Die Herstellung und Konditionierung derartiger Läuferscheiben kann dabei wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Akten zeichen DE 100 23 002.4 beispielsweise durch Walzen, Laser schneiden, Tempern, Läppen und Reinigen erfolgen. Ein in der selben Anmeldung beanspruchtes eindeutiges Identifizierungs merkmal, beispielsweise eine durch Elektroätzung aufgebrachte Zahlen- und/oder Buchstabenfolge, leistet in der großtechni schen Fertigung von Siliciumscheiben gute Dienste, wenn die sonstigen Eigenschaften der Läuferscheibe dadurch nicht negativ beeinträchtigt werden, ist jedoch im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich.The manufacture and conditioning of such rotor disks can file as in the German patent application characters DE 100 23 002.4 for example by rolling, laser cutting, tempering, lapping and cleaning. One in the unique identification claimed in the same application feature, for example an electro-etched one Sequence of numbers and / or letters, performs in large-scale production of silicon wafers, if the other properties of the rotor disc are not negative are affected, but is not within the scope of the invention absolutely necessary.

Die Läuferscheiben besitzen eine oder mehrere Aussparungen be vorzugt in Kreisform zur Aufnahme von einer oder mehrerer Sili ciumscheiben. Um während des Polierens eine Beschädigung der Scheibenkante durch die Innenkante der Aussparung in der Läu ferscheibe zu verhindern, kann beim beidseitigen Polieren - wie auch beim beidseitigen Läppen - die Innenseite der Aussparungen beispielsweise gemäß der EP 208 315 B1 mit einer Auskleidung von gleicher Dicke wie die Läuferscheibe ausgekleidet werden, was bevorzugt ist. Als geeignet haben sich in diesem Zusammen hang verschiedene Kunststoffen erwiesen, beispielsweise Poly amid (PA), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlo rid (PVC) und Polyvinylidendifluorid (PVDF), die alle glei chermaßen bevorzugt sind. Die Kunststoffe können gegebenenfalls verstärkende inerte Füllstoffe, beispielsweise Glasfasern oder Glaskugeln, enthalten. Um eine freie Beweglichkeit der Sili ciumscheibe in der so mit Kunststoff ausgekleideten Aussparung der rotierenden Läuferscheibe zu gewährleisten, muss die ausge kleidete Aussparung geringfügig, das heißt um etwa 0,2 bis 2 mm größer im Durchmesser sein als die zu polierenden Silicium scheiben. Die Auskleidung lässt sich durch Extrusion mit der Läuferscheibe verbinden; sie kann bei Beschädigung oder perio disch ausgetauscht werden.The rotor disks have one or more recesses preferably in a circular shape to accommodate one or more silos ciumscheiben. In order to damage the Edge of the pane through the inner edge of the recess in the lauu Preventing the heel can be done when polishing on both sides - like also when lapping on both sides - the inside of the recesses for example according to EP 208 315 B1 with a lining of the same thickness as the rotor disk, which is preferred. Have proven to be suitable in this context different plastics have been proven, for example poly amide (PA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride rid (PVC) and polyvinylidene difluoride (PVDF), all the same ch are preferred. The plastics can if necessary reinforcing inert fillers, for example glass fibers or Glass balls included. To allow the sili to move freely cium disc in the recess lined with plastic To ensure the rotating rotor disc, the must dressed recess slightly, that is by about 0.2 to 2 mm be larger in diameter than the silicon to be polished slices. The lining can be extruded with the Connect rotor disc; it can be damaged or perio be exchanged.

Neben den zur Aufnahme der Siliciumscheiben vorgesehenen Aus sparungen besitzen derartige weitere Läuferscheiben Aussparun gen, die für die Politur nicht belegt werden und einer Verbes serung von Zuführung und Verteilung des Poliermittels dienen. Im Rahmen der Erfindung ist eine Gesamtfläche dieser weiteren Aussparungen von 12 bis 30% vorzusehen, bezogen auf die an Hand des Teilkreises der Läuferscheibe berechneten Läuferschei benfläche. Eine Gesamtfläche der weiteren Aussparungen von 13 bis 20% ist bevorzugt. Bei dieser Betrachtung ist der schmale Spalt zwischen Begrenzung der Aussparung und Rand der Silicium scheibe vernachlässigt, der deutlich unter 0,5% der Teilkreis fläche der Läuferscheibe liegt. Wie die Erfinder durch umfang reiche Versuche mit verschiedenen Läuferscheibenkonstruktionen belegen konnten, wirken sich bereits geringe Unterschiede in der Größe dieser weiteren Flächen deutlich auf das Verhalten aus. Bereits eine Vergrößerung der weiteren Flächen um 1-2% beispielsweise von 10% auf 12% führt zu einer signifikanten Verbesserung des Ergebnisses im Hinblick auf den möglichen Anlagendurchsatz.In addition to the Aus provided for receiving the silicon wafers Savings have such additional rotor disks conditions that are not proven for the polish and a verb serving of supply and distribution of the polishing agent. Within the scope of the invention, a total area of these is further Cutouts of 12 to 30% are to be provided, based on the Hand calculated from the pitch circle of the rotor disk benfläche. A total area of further recesses of 13 up to 20% is preferred. Looking at this is the narrow one Gap between the boundary of the recess and the edge of the silicon disc neglected, the well below 0.5% of the pitch circle surface of the rotor disc. How the inventors through extensive extensive tests with different rotor disk constructions were able to prove, there are already slight differences in the size of these additional areas clearly on behavior out. An increase in the additional areas by 1-2% for example from 10% to 12% leads to a significant one Improvement of the result with regard to the possible Plant throughput.

Dabei liegt die Belegung der Läuferscheibe mit Siliciumscheiben bei mindestens 35% und bevorzugt bei mindestens 45%; aus Sta bilitätsgründen beträgt die Fläche des Körpers der Läuferschei be (einschließlich der eventuell vorhandenen Kunststoffausklei dungen) mindestens 20% und bevorzugt mindestens 25%. Die in der Regel nur wenige mm breite Kunststoffauskleidung wird bei der Flächenbetrachtung zur Fläche des Läuferscheiben-Grundkör pers gerechnet, da sie sich in gleicher Weise wie dieser als Hindernis auf den Fluss des Polier- oder Läppmittels auswirkt.The rotor disk is covered with silicon disks at least 35% and preferably at least 45%; from Sta For reasons of balance, the area of the body of the rotor blade is be (including any plastic linings that may be present dungen) at least 20% and preferably at least 25%. In the usually only a few mm wide plastic lining is used the area analysis for the area of the rotor disk base body pers counted, since they act in the same way as this one Obstacle to the flow of the polishing or lapping agent.

Die im Stand der Technik offenbarten Läuferscheiben besitzen bei einer Halbleiterscheiben-Belegung von mindestens 35% wei tere Aussparungen mit einer Fläche von maximal etwa 10% oder bei größerer Fläche der Aussparung eine deutlich geringere Belegung mit zu polierenden Scheiben. Im ersten Fall tritt bei höherer Abtragsrate bei der beidseitigen Politur beispielsweise durch Erhöhung des Polierdruckes eine Verarmung des Poliermit tels, gefolgt von Ablagerungen auf dem Poliertuch, Geometrie verschlechterung der Siliciumscheiben sowie Kratzerbildung auf. Im zweiten Fall führt ein höherer Polierdruck zwar zu höheren Abtragsraten, jedoch liegt der Durchsatz der Polieranlage durch die niedrigere Belegung mit Siliciumscheiben prinzipiell auf einem niedrigeren Niveau. Das erfinderische Verfahren besitzt seine größten Vorteile im Vergleich mit Verfahren nach dem Stand der Technik, wenn die Politur gemäß der DE 199 05 737 C2 so ausgeführt wird, dass die Läuferscheibendicke nahe der End dicke der fertig polierten Scheiben liegt: In diesem Falle wird der Poliermittelfluss an Unter- und Oberseite der Halbleiter scheiben gezielt verbessert. Jedoch bestehen auch bei Verwen dung signifikant dünnerer Läuferscheiben messbare Vorteile, da zumindest der Poliermittelfluss auf dem unteren Polierteller positiv beeinflusst wird.Have the rotor disks disclosed in the prior art with a semiconductor wafer occupancy of at least 35% white tere recesses with a maximum area of about 10% or with a larger area of the recess, a significantly smaller one Allocation with disks to be polished. In the first case occurs higher removal rate for double-sided polishing, for example depletion of the polishing agent by increasing the polishing pressure tels, followed by deposits on the polishing cloth, geometry deterioration of the silicon wafers and scratching. In the second case, a higher polishing pressure leads to higher ones Removal rates, however, the throughput of the polishing system is through the lower occupancy with silicon wafers in principle a lower level. The inventive method has its greatest advantages in comparison with procedures according to the State of the art if the polish according to DE 199 05 737 C2 is designed so that the armature disk thickness is close to the end thickness of the finished polished disc is: In this case, the flow of polishing agents on the top and bottom of the semiconductors targets improved. However, there are also uses Significantly thinner rotor disks have measurable advantages because at least the flow of polishing agent on the lower polishing plate is positively influenced.

Erfindungsgemäße Läuferscheiben erlauben bei Aufrechterhaltung der Qualität der polierten Scheiben beispielsweise hinsichtlich Ebenheit und Kratzern eine höhere Abtragsrate als Läuferschei ben nach dem Stand der Technik. Beispielsweise lassen sich bei gleichzeitiger Politur von 15 Siliciumscheiben des Durchmessers 300 mm auf einer Polieranlage des Typs AC2000 von Fa. Peter Wolters, Rendsburg (Deutschland) ohne Probleme bei einem Po lierdruck von 0,15 bis 0,30 bar, bevorzugt 0,26 bis 0,25 bar, Abtragsraten von 0,7 bis 2 bar, bevorzugt 0,8 bis 1,5 bar rea lisieren. Gleiches gilt für die Politur von 30 Siliciumscheiben des Durchmessers 200 mm auf demselben Anlagentyp.Runner disks according to the invention allow maintenance the quality of the polished discs, for example Flatness and scratches have a higher removal rate than runner marks ben according to the state of the art. For example, at simultaneous polishing of 15 silicon wafers with the diameter 300 mm on an AC2000 polishing machine from Peter Wolters, Rendsburg (Germany) without problems with a Po pressure of 0.15 to 0.30 bar, preferably 0.26 to 0.25 bar, Removal rates of 0.7 to 2 bar, preferably 0.8 to 1.5 bar rea taping. The same applies to the polishing of 30 silicon wafers with a diameter of 200 mm on the same system type.

Im Rahmen der hinsichtlich der Läuferscheiben gemachten Ausfüh rungen wird der beidseitige Polierschritt in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise durchgeführt.Within the scope of the execution made with regard to the rotor disks The two-sided polishing step is carried out in a known way performed.

Bevorzugt wird mit einem handelsüblichen Polyurethan-Poliertuch einer Härte von 60 bis 90 (Shore A) poliert, das über eingear beitete verstärkende Polyesterfasern verfügen kann. Im Falle der Politur von Siliciumscheiben empfiehlt sich die kontinuier liche Zuführung eines Poliermittels mit einem pH-Wert von be vorzugt 9,5 bis 12,5 aus bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% SiO₂ als Kol loid in Wasser.It is preferred to polish with a commercially available polyurethane polishing cloth with a hardness of 60 to 90 (Shore A), which may have incorporated reinforcing polyester fibers. In the case of polishing silicon wafers, it is advisable to continuously add a polishing agent with a pH of preferably 9.5 to 12.5, preferably 1 to 5% by weight, of SiO ₂ as colloid in water.

Zur Beendigung des Polierschrittes muss die chemisch sehr reak tive hydrophobe Scheibenoberfläche passiviert werden. Im Rahmen der Erfindung erfolgt dies bevorzugt gemäß eines in der DE 199 38 340 C1 beschriebenen Verfahrens durch Zuführung einer Flüs sigkeit oder nacheinander mehrerer Flüssigkeiten, die einen oder mehrere filmbildende Stoffe enthalten, mit der Folge einer vollständigen Benetzung von polierter Vorderseite, Rückseite und Kante der Siliciumscheiben mit einem Flüssigkeitsfilm, wo bei im Allgemeinen ein Konzentrationsbereich zwischen 0,01 und 10 Vol-% von filmbildendem Stoff im Stoppmittel sinnvoll ist. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines in einer nachfolgen den Reinigung entfernbaren Stoffes oder mehrerer Stoffe aus einer Gruppe von Verbindungen, die ein- oder mehrwertige Alko hole, Polyalkohole und Tenside umfasst.To finish the polishing step, it must be chemically very reactive passive hydrophobic lens surface can be passivated. As part of According to the invention, this is preferably done according to one in DE 199 38 340 C1 described method by supplying a river liquid or several liquids in succession, one or contain several film-forming substances, with the consequence of one complete wetting of polished front, back and edge of the silicon wafers with a liquid film where at generally a concentration range between 0.01 and 10 vol% of film-forming substance in the stop agent makes sense. The use of one in a follow-up is particularly preferred cleaning removable fabric or multiple fabrics a group of compounds, the mono- or polyvalent Alko hole, polyalcohols and surfactants.

Die Siliciumscheiben werden nach Beendigung der Zuführung an Stoppmittel und gegebenenfalls Reinstwasser aus der Polieran lage entnommen und nach dem Stand der Technik gereinigt und ge trocknet. Es schließt sich eine Bewertung hinsichtlich durch den Polierschritt beeinflusster, durch den Weiterverarbeiter der Scheiben spezifizierter Qualitätsmerkmale nach dem Fachmann bekannten Methoden an. Ein derartiges Merkmale kann beispiels weise die lokale Ebenheit sein. Weitere bewertete Qualitäts merkmale können die Vorderseite, die Rückseite und/oder die Kante der Scheiben betreffende Eigenschaften sein. Hierbei kommt der visuellen Beurteilung des Auftretens und Umfanges von Kratzern, Flecken und sonstiger Abweichungen von der idealen Siliciumoberfläche unter stark gebündeltem Licht eine hohe Be deutung zu. Darüber hinaus können beispielsweise Untersuchungen von Rauigkeit, Topologie und Metallkontamination auf handelsüb lichen Messgeräten sinnvoll beziehungsweise gefordert sein. Nach der Ausführung der Erfindung in Gestalt eines Läppverfah rens schließt sich im Wesentlichen eine Kontrolle von Dicke, Geometrie und Kratzerrate der Siliciumscheiben an.The silicon wafers are on when the feed is complete Stop agent and possibly ultrapure water from the polishing machine removed and cleaned and ge according to the state of the art dries. An assessment with regard to is complete the polishing step influenced by the processor the discs of specified quality features according to the specialist known methods. Such features can, for example wise be the local flatness. More rated quality Features can be the front, the back and / or the Properties relating to the edge of the panes. in this connection comes from the visual assessment of the appearance and scope of Scratches, stains and other deviations from the ideal Silicon surface under high concentrated light a high loading interpretation to. In addition, for example, examinations from roughness, topology and metal contamination to standard measuring devices may be useful or required. After carrying out the invention in the form of a lapping process rens essentially includes a control of thickness, Geometry and scratch rate of the silicon wafers.

Hinsichtlich dieser zur Scheibencharakterisierung herangezoge nen Parameter weisen die erfindungsgemäß hergestellten Silici umscheiben keine Nachteile gegenüber Siliciumscheiben auf, die nach einem Verfahren nach dem Stand der Technik hergestellt wurden. Sie lassen sich durch den höheren Anlagendurchsatz al lerdings um bis zu 30% kostengünstiger pro beidseitig Material abtragendem Prozessschritt beziehungsweise und bis zu 10% kos tengünstiger mit Blick auf die Gesamt-Prozesskette als nach be kannten Verfahren herstellen, was einen entscheidenden Wettbe werbsvorteil bedeutet.With regard to this used for the characterization of the disk NEN parameters have the Silici produced according to the invention encircle no disadvantages compared to silicon wafers that produced by a method according to the prior art were. The higher plant throughput al However, up to 30% cheaper per material on both sides ablating process step or and up to 10% kos cheaper with regard to the overall process chain than after be known processes, which is a crucial promotional advantage means.

Abhängig von ihrer weiteren Bestimmung kann es notwendig sein, die Scheibenvorderseite einer Oberflächenpolitur zur Erzielung einer schleierfrei polierter Vorderseite nach dem Stand der Technik zu unterziehen, beispielsweise mit einem weichen Po liertuch unter Zuhilfenahme eines alkalischen Poliermittels auf SiO₂-Basis unter Abtrag von 0,1 bis 1 µm Silicium. Falls ge wünscht, kann an einer beliebigen Stelle der Prozesskette eine Wärmebehandlung der Siliciumscheibe eingefügt werden, bei spielsweise um thermische Donatoren zu vernichten, eine Störung von oberflächennahen Kristallschichten auszuheilen oder eine gezielte Dotierstoffverarmung herbeizuführen. Eine Reihe wei terer, für bestimmte Produkte erforderliche Prozessschritte wie die Aufbringung von Rückseitenbeschichtungen aus Polysilicium, Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid oder die Aufbringung einer Epitaxieschicht aus Silicium oder weiteren halbleitenden Mate rialien auf die Vorderseite der Siliciumscheibe lässt sich ebenfalls nach dem Fachmann bekannten Verfahren an den geeigne ten Stellen in die Prozesskette einbauen. Die Siliciumscheiben könne außerdem an verschiedenen Stellen der Prozesskette, bei spielsweise vor dem Ätzen, mit einem eindeutigen Identifizie rungsmerkmal, beispielsweise einer Lasermarkierung, beauf schlagt werden.Depending on their further purpose, it may be necessary to subject the front of the pane to surface polishing in order to achieve a fog-free polished front according to the prior art, for example with a soft polishing cloth with the aid of an alkaline polishing agent based on SiO ₂ with removal of 0.1 up to 1 µm silicon. If desired, a heat treatment of the silicon wafer can be inserted at any point in the process chain, for example in order to destroy thermal donors, to heal a disturbance of near-surface crystal layers or to bring about targeted dopant depletion. A number of other process steps required for certain products, such as the application of back coatings made of polysilicon, silicon dioxide or silicon nitride or the application of an epitaxial layer made of silicon or other semiconducting materials to the front of the silicon wafer, can also be carried out by the skilled worker using the appropriate methods Include positions in the process chain. The silicon wafers can also be acted on at various points in the process chain, for example before etching, with a unique identifier, for example a laser marking.

Zur Beschreibung der Erfindung gehören Figuren, welche diese verdeutlichen. Fig. 1 bis 3 beziehen sich auf die Politur von Siliciumscheiben des Durchmessers 300 mm auf einer handelsübli chen Polieranlage für die beidseitige Politur von Halbleiter scheiben des Typs AC2000, ausgestattet mit Stiftverzahnung des äußeren und inneren Kranzes zum Antrieb der Läuferscheiben. Die der Erfindung zu Grunde liegenden Zusammenhänge lassen sich analog auf kleinere oder größere Polieranlagen sowie sonstige vergleichbare Anlagen für andere Prozesse und auf die Bearbei tung von kleineren oder größeren Halbleiterscheiben übertragen; die Figuren beinhalten daher in keinem Fall eine Einschränkung der Erfindung.The description of the invention includes figures which illustrate this. Figs. 1 to 3 relate to the polishing of silicon wafers of diameter 300 mm on a handelsübli chen polishing system for double-sided polishing of semiconductor slices of the type AC2000, equipped with pin teeth of the outer and inner rim for driving the rotor disks. The relationships underlying the invention can be transferred analogously to smaller or larger polishing systems and other comparable systems for other processes and to the processing of smaller or larger semiconductor wafers; the figures therefore in no way contain any restriction of the invention.

Fig. 1 zeigt eine Läuferscheibe nach dem Stand der Technik zur Aufnahme von drei Siliciumscheiben für die beidseitige Politur mit einem Durchmesser von 720 mm (Teilkreis), bestehend aus Läuferscheibenkörper 1 und Verzahnung 2 sowie Öffnungen 3, die eine Belegung von 52% der Fläche mit Halbleiterscheiben ermög lichen, und weiteren Aussparungen 4, die 11% der Fläche be decken. Fig. 1 shows a rotor disk according to the prior art for receiving three silicon wafers for polishing on both sides with a diameter of 720 mm (pitch circle), consisting of rotor disk body 1 and toothing 2 and openings 3 , which occupy 52% of the area Semiconductor wafers enable and other recesses 4 , which cover 11% of the area.

Fig. 2 zeigt eine Läuferscheibe nach der Erfindung, wobei im Unterschied zu Fig. 1 die weiteren Aussparungen 4 15% der Fläche bedecken. Fig. 2 shows a rotor disk according to the invention, wherein in contrast to Fig. 1, the further recesses 4 cover 15% of the area.

Fig. 3 zeigt die maximale Anordnung von fünf der in Fig. 2 dar gestellten Läuferscheiben in einer Polieranlage, belegt mit jeweils drei Halbleiterscheiben H, zwischen zwei Antriebskrän zen 5 und 6 auf einem mit Poliertuch beklebten unteren Polier teller 7, wobei der Durchmesser des inneren Stiftkranzes 5 530 mm und der des äußeren Stiftkranzes 6 1970 mm beträgt. Der obe re Polierteller ist in dieser Aufsicht nicht dargestellt. Fig. 3 shows the maximum arrangement of five of the rotor disks shown in Fig. 2 in a polishing system, each with three semiconductor wafers H, between two driving rings 5 and 6 on a polishing cloth glued to the lower polishing plate 7 , the diameter of the inner Pin ring 5 530 mm and that of the outer pin ring 6 1970 mm. The top right polishing plate is not shown in this view.

Fig. 4 zeigt in Form einer Dreieckdarstellung die Flächenver teilung von Läuferscheiben-Grundkörper, Aussparungen für die Aufnahme von Halbleiterscheiben und weiteren Aussparungen für Läuferscheiben gemäß der Erfindung und des Standes der Technik. Fig. 4 shows in the form of a triangle, the area distribution of the rotor base body, recesses for receiving semiconductor wafers and further recesses for rotor disks according to the invention and the prior art.

Comparative example and example

Vergleichsbeispiel und Beispiel betreffen die beidseitige Po litur von Siliciumscheiben mit einem Durchmesser von 300 mm im Produktionsmaßstab auf einer Anlage des Typs AC2000. Die Sili ciumscheiben wurden nach dem Stand der Technik durch Drahtsägen eines Einkristalls, Kantenverrunden, beidseitiges sequenzielles Oberflächenschleifen, Ätzen in einem konzentrierten Salpeter säure/Flusssäure-Gemisch und Kantenpolieren hergestellt und besaßen eine Dicke von 805 µm. Es standen fünf Läuferscheiben aus rostfreiem Chromstahl (Stahlsorte 1.4034) der Dicke 773 µm mit einer Konstruktion gemäß Fig. 1 zur Verfügung, die über 2 cm breite Umfassungen von je drei mit PVDF ausgekleideten Aus sparungen mit einem Durchmesser von 301 mm zur Aufnahme der Siliciumscheiben 8 sowie der Antriebszähne 9 und über 5 cm breite zusätzliche Versteifungsstege 10 verfügten. Bei einem Teilkreisdurchmesser von 720 mm betrug damit die Belegung H mit Silicium 52% und die Fläche der weiteren Aussparungen 4 11%. The comparative example and example relate to the double-sided polishing of silicon wafers with a diameter of 300 mm on a production scale on an AC2000 system. The silicon wafers were produced according to the prior art by wire sawing a single crystal, edge rounding, double-sided sequential surface grinding, etching in a concentrated nitric acid / hydrofluoric acid mixture and edge polishing and had a thickness of 805 μm. There were five rotor disks made of stainless chrome steel (steel grade 1.4034) with a thickness of 773 μm available with a construction according to FIG. 1, which encompassed 2 cm wide enclosures of three recesses lined with PVDF with a diameter of 301 mm to accommodate the silicon disks 8 as well as the drive teeth 9 and 5 cm wide additional stiffening webs 10 . With a pitch circle diameter of 720 mm, the assignment H with silicon was 52% and the area of the further recesses 4 11%.

Als Poliertuch fand ein handelsübliches Polyesterfaser-ver stärktes Polyurethantuch der Härte 64 (Shore A) Verwendung. Das wässrige Poliermittel enthielt 3 Gew.-% kolloidal gelöstes SiO₂ und besaß eine pH-Wert von 11,5. Oberer und unterer Poliertel ler wurden jeweils auf 38°C temperiert. Die Siliciumscheiben wurden bis zu einer Enddicke von 775 µm poliert.A commercially available polyester fiber-reinforced polyurethane cloth of hardness 64 (Shore A) was used as the polishing cloth. The aqueous polishing agent contained 3% by weight of colloidally dissolved SiO ₂ and had a pH of 11.5. The upper and lower pole quarters were each heated to 38 ° C. The silicon wafers were polished to a final thickness of 775 µm.

Nach Beendigung der Politur wurde unter reduziertem Druck ein Stoppmittel zugeführt, das 1 Vol-% Glycerin, 1 Vol-% Butanol und 0,07 Vol-% Tensid enthielt. Nach Reinigung und Trocknung erfolgte eine visuelle Inspektion unter Hazelicht und eine Geometriemessung auf einem nach dem kapazitiven Prinzip arbei tenden Geometriemessgerät. Kriterien zur Weitergabe der so prozessierten Scheiben war die Abwesenheit von Oberflächen kratzern sowie eine lokale Ebenheit SFQR_max von 0,12 µm für ein Flächenraster von 25 mm × 25 mm.After finishing the polishing, a stopping agent was added under reduced pressure, which contained 1% by volume glycerol, 1% by volume butanol and 0.07% by volume surfactant. After cleaning and drying, a visual inspection was carried out under hazel light and a geometry measurement was carried out on a geometry measuring device based on the capacitive principle. The criteria for passing on the slices processed in this way were the absence of surface scratches and a local flatness SFQR _max of 0.12 µm for an area grid of 25 mm × 25 mm.

Mit den aufgeführten Prozessbedingungen wurden größere Mengen an Siliciumscheiben prozessiert. Zwischen den Polierfahrten wurden die Poliertücher durch Verwendung von Bürstenscheiben an Stelle der Läuferscheiben unter Zuführung von Wasser für einen Zeitraum von 6 min gereinigt. Es wurde zunächst über mehrere Fahrten bei niedrigerem Druck von 0,15 bar poliert, was zu einer Abtragsrate von 0,65 µm/min führte. Die weitaus meisten Scheiben erfüllten dabei die zur Weitergabe erforderlichen Kri terien. Die Politur bei einem höherem Druck 0,22 bar in Verbin dung mit einer Abtragsrate von 1,0 µm/min führte reproduzierbar zu braunen Belägen im mittleren Bereich des oberen und unteres Poliertuches, also dem Bereich mit der höchsten Belegung an Silicium, die überwiegend aus Siliciumabrieb. Die Folge war das Auftreten von Polierkratzern und eine Verschlechterung bei der lokalen Ebenheit, was eine Fertigung mit akzeptablen Ausbeuten mit einer Abtragsrate von 1,0 µm/min (entsprechend einer Po lierzeit von 30 min für die Abtragsphase des Prozesses) im Ge genssatz zu 0,65 µm/min (entsprechend 46 min) verhinderte.With the process conditions listed, larger quantities were obtained processed on silicon wafers. Between the polishing runs the polishing cloths were applied using brush discs Place the rotor disks with water for one Period of 6 minutes cleaned. It was initially spread over several Rides polished at a lower pressure of 0.15 bar, too a removal rate of 0.65 µm / min. By far the most Disks fulfilled the criteria required for the transmission criteria. The polish at a higher pressure of 0.22 bar in conjunction with a removal rate of 1.0 µm / min led reproducibly to brown coverings in the middle area of the upper and lower Polishing cloth, i.e. the area with the highest occupancy Silicon, mainly from silicon abrasion. The result was that Occurrence of polishing scratches and deterioration in the local flatness, which is a production with acceptable yields with a removal rate of 1.0 µm / min (corresponding to a Po time of 30 minutes for the removal phase of the process) in Ge opposite rate of 0.65 µm / min (corresponding to 46 min) prevented.

example

Für das Beispiel standen fünf Läuferscheiben gemäß Fig. 2 zur Verfügung, die im Unterschied zu den Läuferscheiben von Fig. 1 und Vergleichsbeispiel über nur 2 cm breite Versteifungsstege 11 verfügten, was sich jedoch hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit und des Abnutzungsverhaltens im skizzierten An wendungsbereich als nicht nachteilig erwies. Bei gleicher Be legung H mit Silicium betrug der Flächenanteil der weiteren Aussparungen 4 somit 15%. Im Rahmen einer betrieblichen Fer tigung konnte diesmal ohne Prozessprobleme bei hohen Ausbeuten mit 0,22 bar Druck beidseitig poliert werden, was zu einer Abtragsrate von 1,1 µm/min (entsprechend 27 min pro Abtragspha se) und einer Durchsatzsteigerung von 25% führte.For the example, five rotor disks according to FIG. 2 were available, which, in contrast to the rotor disks of FIG. 1 and the comparative example, only had stiffening webs 11 which were only 2 cm wide, which, however, was not considered to be of mechanical strength and wear behavior in the application area outlined proved disadvantageous. With the same covering H with silicon, the area proportion of the further recesses 4 was thus 15%. As part of an in-house production, this time it was possible to polish on both sides without process problems at high yields with 0.22 bar pressure, which led to a removal rate of 1.1 µm / min (corresponding to 27 minutes per removal phase) and a throughput increase of 25%.

Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur beidseitigen Politur von Siliciumscheiben mit den beanspruchten Läuferscheiben durch die Möglichkeit der Verwendung von höheren Polierdrücken (beispielsweise von größer als 0,15 bar bei der Politur von 15 300-mm-Siliciumscheiben auf einer Polieranlage des Typs AC2000 oder Anlagen vergleichbarer Größe und Konstruk tion) über eine Steigerung der Abtragsrate und damit eine Ver kürzung der Prozesszeit deutliche Kostenvorteile gegenüber Ver fahren nach dem Stand der Technik aufweist.It can be seen that the method according to the invention for double-sided polishing of silicon wafers with the claimed Rotor disks due to the possibility of using higher ones Polishing pressures (for example greater than 0.15 bar at the Polish 15 300 mm silicon wafers on a polishing machine of the type AC2000 or systems of comparable size and construction tion) about an increase in the removal rate and thus a Ver Reduction of the process time significant cost advantages compared to Ver driving according to the prior art.

Claims

1. Rotor disk for simultaneously machining material on both sides of semiconductor wafers between a rotating lower working disk and a parallel rotating upper working disk made of a circular base body with circumferential drive teeth, characterized in that a partial circular area of the rotor disk consists of at least 20% base body area, at least 35 % Area of at least one recess for receiving at least one semiconductor wafer and 12 to 30% area of further recesses.

2. rotor disc according to claim 1, the pitch circle area from at least 25% basic body area, at least 45% area for receiving at least one semiconductor wafer and 13 to 20% area composed of further recesses.

3. rotor disc according to claim 1 or claim 2, characterized ge indicates that the base body is made of flat, wave-free lying steel sheet and the at least one recess for holding at least one semiconductor wafer with a Plastic ring of the same thickness as the base body dresses.

4. Process for simultaneously removing material on both sides Machining semiconductor wafers between a rotating one lower working disc and a parallel rotating upper one Working disc with the addition of an abrasive or colloid de containing liquid, the wafers through Rotor disks by means of a rotating internal ring gear and a rotating external ring gear are moved, thereby ge indicates that one by the dimensions of the work piece maximum number of rotor disks and drives is used according to one of claims 1 to 3, wherein min at least 35% of the pitch area of the rotor disks with half conductor disks is occupied.

5. The method according to claim 4, characterized in that five Rotor disks are used at the same time.

6. The method according to claims 4 or claim 5, characterized records that the material removing both sides at the same time Processing as a double-sided polish between two with polishing cloth covered polishing plates with removal of at least 2 µm Semiconductor material is running.

7. The method according to claim 6, characterized in that the The thickness of the rotor disks is reduced by 1 to 20 µm than the thickness of the finished polished semiconductor wafers.

8. The method according to claim 6 or claim 7, characterized records that the removal rate of semiconductor material at least 0.7 µm / min and the removal of semiconductor material 5 to 50 µm be wearing.

9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that an essentially consisting of polyurethane lower and upper polishing cloth with a hardness of 60 to 90 (Shore A) is used and as a liquid Poliermit tel with an SiO _2nd Solids content of 1 to 5 wt .-% and a pH of 9.5 to 12.5 is supplied.

10. The method according to claim 4, characterized in that the simultaneously machining on both sides as Lapping step on both sides between two lapping disks with channel like wells while feeding an abrasive particle containing suspension with removal of at least 10 microns half conductor material is executed.