Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur gleichzeitigen beidseitigen Material abtragenden Bearbeitung einer Halbleiterscheibe.

Für Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien (Substrate) Halbleiterscheiben mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, einseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie) , Rauhigkeit und Sauberkeit benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien, insbesondere Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid oder Elementhalbleiter wie Silicium und

Germanium.

Gemäß dem Stand der Technik werden Halbleiterscheiben in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten

hergestellt. Im Allgemeinen wird folgende Herstellungssequenz benutzt:

- Herstellen eines einkristallinen Halbleiterstabs

(Kristallzucht) , - Auftrennen des Stabs in einzelne Scheiben (Innenloch- oder Drahtsägen) ,

- mechanische Scheibenbearbeitung (Läppen, Schleifen) , - chemische Scheibenbearbeitung (alkalische oder saure Ätze)

- chemo-mechanische Scheibenbearbeitung: Doppelseitenpolitur (DSP) = Abtragspolitur, einseitige Schleierfrei- bzw.

Glanzpolitur mit weichem Poliertuch (CMP)

- optional weitere Beschichtungsschritte (z.B. Epitaxie,

Annealen) Die mechanische Bearbeitung der Halbleiterscheiben dient primär der globalen Einebnung der Halbleiterscheibe, ferner der

Dickenkalibrierung der Halbleiterscheiben, sowie dem Abtrag der vom vorangegangenen Auftrennprozess verursachten kristallin geschädigten Oberflächenschicht und Bearbeitungsspuren

(Sägeriefen, Einschnittmarke) .

Im Stand der Technik bekannte Verfahren zur mechanischen

Scheibenbearbeitung sind das Einseitenschleifen mit einer

Topfschleifscheibe, die gebundenes Schleifmittel enthält

(„single-side grinding", SSG) , das simultane Schleifen beider Seiten der Halbleiterscheibe gleichzeitig zwischen zwei

TopfschleifScheiben („double-disc grinding", DDG) und das Läppen beider Seiten mehrerer Halbleiterscheiben gleichzeitig zwischen zwei ringförmigen Arbeitsscheiben unter Zugabe einer Aufschlämmung (Slurry) freien Schleifmittels (Doppelseiten- Planparallel-Läppen, „Läppen") .

DE 103 44 602 AI und DE 10 2006 032 455 AI offenbaren Verfahren zum simultanen gleichzeitigen Schleifen beider Seiten mehrerer Halbleiterscheiben mit einem Bewegungsablauf ähnlich dem des Läppens, jedoch dadurch gekennzeichnet, dass Schleifmittel verwendet wird, das fest in Arbeitsschichten („Folien", „Tücher") eingebunden ist, die auf die Arbeitsscheiben

aufgebracht sind. Ein derartiges Verfahren wird als

„Feinschleifen mit Läppkinematik" oder „Planetary Päd Grinding" (PPG) bezeichnet.

Bei PPG sind die Halbleiterscheiben frei beweglich in einer Aussparung einer von mehreren sogenannter Läuferscheiben eingelegt, die mittels einer aus Sonnenrad und Hohlrad

bestehenden Abwälzvorrichtung Zykloidenbahnen über die

ringförmigen Arbeitsscheiben beschreiben. Charakteristisch ist die Planentenkinematik: Die Läuferscheiben mit den

Halbleiterscheiben rotieren um ihre eigenen Mittelpunkte und laufen zusätzlich wie Planeten um die Sonne um das Zentrum der Abwälzvorrichtung um. Die Arbeitsscheiben umfassen eine Arbeitsschicht, die gebundenes Schleifmittel enthält, und die Bearbeitung erfolgt Material abtragend durch die resultierende Relativbewegung von Halbleiterscheiben und Arbeitsschichten.

Beim PPG werden die Läuferscheiben durch die Abwälzvorrichtung auf Schub, Druck und Biegung beansprucht. Es treten hohe

Reibungskräfte auf, da die Läuferscheibe an mindestens einer der beiden Arbeitsschichten anliegt und die Schleifreibung der Halbleiterscheibe der Bewegung der Läuferscheibe entgegensteht. Die Belastung tritt besonders an der charakteristischen

Außenverzahnung der PPG-Läuferscheiben auf, mit der diese in die Abwälzvorrichtung eingreifen. Die Läuferscheiben müssen daher sehr steif und sehr dick sein, und die Verzahnung ist dabei einer besonders hohen Belastung ausgesetzt.

Die Dicke der Läuferscheiben ist jedoch durch die Dicke der Halbleiterscheiben nach Ende der Schleifbearbeitung begrenzt. Daher muss das Material der Läuferscheibe selbst eine hohe Steifigkeit aufweisen (hohes Elastitzitätsmodul ) .

Bei einer typischen Dicke von 800 ym können aufgrund der auftretenden Kräfte nur metallische Läuferscheiben verwendet werden, da nur diese ein ausreichend hohes E-Modul aufweisen (Stahl, Titan, Bronze) . Zur Vermeidung einer Kontamination der Halbleiterscheiben mit Kupfer werden meist nur Stahl und Titan verwendet. Stahl ist dabei aus Kostengründen bevorzugt.

Die auf den Stahlkern der Läuferscheibe aufgebrachten

Schutzschichten unterliegen bekannterweise einem Verschleiß.

Sie sollten daher eine möglichst große Nutzdicke aufweisen, um wirtschaftliche Lebensdauern des Verbrauchsmittels

„Läuferscheibe" zu ermöglichen. Ferner werden die

Schutzschichten benötigt, um eine geringe Gleitreibung zwischen den Arbeitsschichten und den Läuferscheiben zu erzielen.

Geeignete Schichten bestehen beispielsweise aus Polyurethan. Die Schicht ist üblicherweise weich und trägt nicht zur

Steifigkeit der Läuferscheibe bei. Der verbleibende Stahlkern ist folglich erheblich dünner als die Zieldicke der Halbleiterscheiben nach PPG-Bearbeitung .

Betragen die Zieldicke einer 300 mm-Halbleiterscheibe nach PPG- Bearbeitung beispielsweise 825 ym und die Gesamtdicke der dabei verwendeten Läuferscheibe 800 ym, entfallen von diesen 800 ym Gesamtdicke der Läuferscheibe auf den Steifigkeit verleihenden Stahlkern 500 - 600 ym und auf die beidseitige

Verschleißschutz-Beschichtung je 100 - 150 ym.

Somit ist im Stand der Technik keine befriedigende Lösung des Problems der Läuferscheiben-Verbiegung im Bereich des

Werkstück-Überlaufs bekannt.

Die Halbleiterscheiben müssen während der Bearbeitung

zeitweilig teilflächig aus dem Arbeitsspalt herausragen. Dieses zeitweilige, teilflächige Herausragen der Werkstücke aus dem Arbeitsspalt wird als „Werkstück-Überlauf" bezeichnet. Er stellt sicher, dass alle Bereiche des Werkzeugs gleichmäßig genutzt werden und einem gleichmäßigen, Form erhaltenden

Verschleiß unterliegen und die Halbleiterscheiben die

gewünschte planparallele Form ohne „Balligkeit" (Dickenabnahme zum Rand der Halbleiterscheibe hin) erhalten.

Es hat sich gezeigt, dass die Läuferscheiben zum vertikalen Ausweichen aus ihrer Mittenlage neigen bis hin zu einem

Ausrasten aus der Abwälzvorrichtung infolge starken Verbiegens . Das ist insbesondere dann zu erwarten, wenn auf die

Läuferscheiben hohe oder stark wechselnde Prozesskräfte

einwirken wie im Fall hoher Abtragsraten, ungünstig gewählter Prozesskinematik oder beim Einsatz besonders feiner Abrasive im Schleiftuch .

Im Arbeitsspalt ist die maximale Abweichung der Planlage der Läuferscheibe auf die Differenz von Läuferscheibendicke und momentaner Dicke der Halbleiterscheiben begrenzt. Dies sind typischerweise maximal 100 ym. Dort, wo die Läuferscheibe aus dem ringförmigen Arbeitsspalt nach innen und nach außen

herausragt und in die Abwälzvorrichtung von innerem und äußerem Stiftkranz eingreift, erfolgt im Stand der Technik der PPG- Verfahren keine Maßnahme zur Begrenzung der möglichen

Verbiegung der Läuferscheibe. Wegen des erforderlichen

Werkstück-Überlaufs ist dieser ungeführte Bereich besonders groß .

Das Verbiegen der Läuferscheiben führt zu folgenden Nachteilen für die Halbleiterscheiben, die Läuferscheiben und somit zu einem instabilen und kritischen Gesamtprozess .

Die Halbleiterscheibe tritt im Überlauf stets teilweise aus der Aufnahmeöffnung der verbogenen Läuferscheibe heraus und wird beim Wiedereintritt in den Arbeitsspalt wieder hineingezwungen. Dies verbiegt auch die Halbleiterscheibe und presst sie auf die äußere bzw. innere Kante des Schleiftuches . Dies kann zur

Bildung lokaler Kratzer und von Geometriefehlern im Randbereich aufgrund der erhöhten SchleifWirkung führen.

Die im Überlauf verbogene Läuferscheibe übt bei ihrem

Wiedereintritt in den Arbeitsspalt hohe Kräfte auf die

Schleifkörper insbesondere an den Außen- und Innenkanten der ringförmigen Arbeitsschicht aus. Dadurch kann die

Arbeitsschicht beschädigt werden. Es können ganze Schleifkörper („Kacheln") herausgerissen werden oder zumindest Teile davon abplatzen. Wenn diese Bruchstücke zwischen Halbleiterscheibe und Arbeitsschicht geraten, ist infolge der hohen

Punktbelastung mit einem Bruch der Halbleiterscheibe zu

rechnen . Die Verbiegung der Läuferscheibe mit erhöhter punktueller

Belastung ihrer Schutzschicht an den Punkten, die die Kante der Arbeitsschicht überstreichen, führt zu einem stark erhöhten lokalen Verschleiß. Dieser begrenzt die Lebensdauer der

Läuferscheibe und macht sie unwirtschaftlich. Der erhöhte

Abrieb der Schutzschicht macht zudem die Arbeitsschicht stumpf. Dies erfordert häufige Nachschärf-Vorgänge, die zeit- und materialaufwändig sind und daher nachteilig für die

Wirtschaftlichkeit sind. Durch die häufige Prozessunterbrechung leiden zudem die positiven Eigenschaften der so bearbeiteten Halbleiterscheiben .

Im Stand der Technik wurde versucht, das Problem der

Lauferscheiben-Verbiegung im Überlauf beim Läppen zu lösen, wie in JP 11254303 A2 offenbart, durch eine Vorrichtung zur Führung der Läuferscheibe im Bereich des Außenstiftkranzes bestehend aus zwei konisch oder keilförmig zusammenlaufenden Ringen oder Ringsegmenten, die am Außenstiftkranz der Abwälzvorrichtung für die Läuferscheiben angeordnet sind und erzwingen, dass die

Läuferscheiben im Bereich des Werkstücküberlaufs nur in einer bestimmten vorgegebenen Höhe in die Verzahnung des

Außenstiftkranzes eingreifen können. Neben der Verbiegung der Läuferscheiben kommt es bei

herkömmlichen PPG-Verfahren zu einer starken

Materialwechselwirkung zwischen Oberflächen der Läuferscheiben und abrasiven Schleiftüchern . Dies ist mit einem erhöhten

Materialverschleiß verbunden, der dazu führt, dass im Einsatz befindliche Läuferscheiben keine hohe Standzeit aufweisen, dass es oftmals zu einer Ablösung der Beschichtung der

Läuferscheiben kommt und eine regelmäßige Aufbereitung

(Dressing) der Schleiftücher von Nöten ist, um das Tuch

schnittfreudig zu halten.

Des Weiteren kann metallischer Abrieb von den Läuferscheiben und/oder von den Verzahnungen der Maschine nicht ausgeschlossen werden, was bezüglich Metallkontamination der geschliffenen Wafer besonders kritisch ist.

Aufgrund der starken Materialwechselwirkung zwischen

Läuferscheiben- und Schleiftuchoberfläche ist ein Einsatz von nichtmetallischen Läuferscheiben nicht möglich.

Die Überlegung, andere Beschichtungsmaterialien als

Polyurethane einzusetzen, musste ebenfalls verworfen werden, da z.B. DLC (Diamond Like Carbon), das bei DSP-Läuferscheiben verwendet wird, zu einer Abstumpfung des im Schleiftuch

gebundenen Diamantkorns führen würde.

Beim herkömmlichen PPG führt also kein Weg an der Verwendung von PU-beschichteten Läuferscheiben vorbei. Die PU-Beschichtung hat nur eine begrenzte Standzeit, was das Verfahren verteuert und verkompliziert, zumal eine relativ dicke PU-Schicht

aufgetragen werden muss, die aufgrund der begrenzten

Gesamtdicke der Läuferscheibe dazu führt, dass das Kernmaterial (Stahl) der Läuferscheibe, welches für die Stabilität der

Läuferscheibe eine entscheidende Bedeutung hat, eine geringe Dicke aufweist und somit die Läuferscheiben nur begrenzt mechanisch belastbar macht. Dies schränkt auch die Flexibilität bezüglich anderer

Prozessparameter ein, da das mechanische Moment, welches im Bereich der Verzahnung (Evolventenverzahnung bzw. Stiftkranz) auf die Läuferscheibe wirkt, begrenzt werden muss, um einer etwaigen Zerstörung der Läuferscheibe vorzubeugen. Besonders beim Einsatz von größeren Schleifmaschinen zur kostengünstigen Erzeugung von Wafern mit einem Durchmesser von größer oder gleich 300 mm, speziell 450 mm, ist augrund der größeren

Abmessungen mit höheren Momenten bei vergleichbaren

mechanischen Schleifparametern (z. B. Anpressdruck) eine

Verschärfung der Problematik unvermeidlich.

Die Belastung der Läuferscheibe beim PPG wächst mit der

Reibfläche der Halbleiterscheiben, also mit deren Durchmesser und Anzahl an Halbleiterscheiben in einer Läuferscheibe und der erwünschten Material-Abtragsrate, die durch Auflast der

Arbeitsscheiben eingestellt wird. 450 mm Halbleiterscheiben können mit dem im Stand der Technik bekannten PPG-Verfahren nur noch bei sehr geringen Auflasten und somit geringen Abtragsrate und mit maximal einer Halbleiterscheibe je Läuferscheibe bearbeitet werden. Damit kann das PPG-Verfahren bei der

Bearbeitung besonders großer Halbleiterscheiben nur sehr langsam, mit nur wenigen Halbleiterscheiben je PPG-Fahrt und unter hohem Risiko eines Läuferscheiben-Versagens durchgeführt werden. Es ist also für eine wirtschaftliche Bearbeitung sehr großer Halbleiterscheiben ungeeignet. Aus JP 2000-033560 A ist ein Verfahren zur beidseitigen Politur eines Wafers bekannt, die sich durch eine Orbitalkinematik auszeichnet. Orbitalkinematik bedeutet, dass die

Halbleiterscheibe in einer Aussparung eines Waferhaltesystems liegt, welches auf einer kreisförmigen Bahn bewegt wird, jedoch im Gegensatz zur Planetenkinematik nicht um seine eigene Achse rotiert .

EP 1 238 756 AI offenbart ein Verfahren zur Politur eines Substrats mittels FAP-Poliertüchern und anschließender CMP- Politur. FAP steht für „Fixed Abrasive Polishing". FAP- Poliertücher enthalten fest gebundene Abrasive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren

anzugeben, mit dem insbesondere große Halbleiterscheiben schädigungsarm, zwangskräftearm, schnell und wirtschaftlich mittels Materialabtrags beidseitig simultan in eine hochgradig ebene Form überführt werden, ohne Metalle in die

Halbleiterscheibe einzutragen oder den Abtragsprozess durch Wechselwirkung mit Vorrichtungskomponenten zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen beidseitigen Schleifen wenigstens einer Halbleiterscheibe, wobei die wenigstens eine Halbleiterscheibe frei beweglich in einer Aussparung einer Führungsplatte liegt, die in einem

Spannring befestigt ist, wobei die wenigstens eine

Halbleiterscheibe auf einer epizyklischen Bahn

(Orbitalkinematik) bewegt und zwischen zwei rotierenden

Arbeitsscheiben Material abtragend bearbeitet wird, wobei jede Arbeitsscheibe eine Arbeitsschicht umfasst, die gebundenes Schleifmittel enthält, wobei die Führungsplatte während der

Bearbeitung ohne Berührung der Arbeitsschichten geführt wird. Vorzugsweise ist die Führungsplatte in einem Spannring befestigt, der mittels eines Excenters bewegt wird, so dass die wenigstens eine in einer Aussparung der Führungsplatte

befindliche Halbleiterscheibe auf einer epizyklischen Bahn geführt wird.

Bevorzugt erfolgt eine Zentrierung der Führungsplatte zum Apex (=Waferkante) einer Halbleiterscheibe.

Gegenüber dem herkömmlichen im Stand der Technik beschriebenen Schleifen mit Läppkinematik beschreibt die wenigstens eine Halbleiterscheibe keine Planeten-, sondern Orbitalbahnen. Der Spannring kann analog zu den üblichen Ringen zur

Vorspannung von Sägeblättern bei typischen

Innenlochsägemaschinen konzipiert werden, vgl. US 7,589,023 B2. und kann oszillierend bewegt werden. Die zur Bearbeitung der wenigstens einen Halbleiterscheibe verwendeten Arbeitsscheiben sind vorzugsweise kreisförmig.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl eine einzige als auch mehrere Halbleiterscheiben beidseitig Material

abtragend bearbeitet werden.

Vorzugsweise handelt es sich um eine oder mehrere

Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 300 mm oder größer .

Ganz besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser der wenigstens einen Halbleiterscheibe größer oder gleich 450 mm.

Die Führungsplatte ist vorzugsweise dünner als die

Halbleiterscheibe . Bevorzugt wird die Verwendung von dünnen, eingespannten

Führungsplatten, die in ihrer dünnsten Ausprägungsform der Dicke der Waferkante (=Apex) entsprechen, aber auch etwas dicker sein können.

Vorzugsweise weist die Führungsplatte eine Dicke von 10 bis 90% der Dicke der Halbleiterscheibe auf.

Ganz besonders bevorzugt beträgt die Dicke der Führungsplatte 10 bis 50% der Dicke der Halbleiterscheibe.

Die Dicke der Halbleiterscheibe beträgt vorzugsweise 200 bis 1200 ym. Somit wird die Halbleiterscheibe vorzugsweise im Überstand bearbeitet (d . h . der Wafer ragt immer über die dünne

Läuferscheibe hinaus, ist also immer quasi etwas dicker als diese) Vorzugsweise ist die Führungsplatte mehrlagig aufgebaut.

Vorzugsweise handelt es sich um eine DLC-beschichtete

Läuferscheibe aus Werkzeugstahl oder Edelstahl. Vorzugsweise handelt es sich eine Führungsplatte aus

Werkzeugstahl oder Edelstahl, die mit PU beschichtet ist.

Von den Führungsplatten bzw. Läuferscheiben aus dem Stand der Technik unterscheiden sich diese dadurch, dass sie deutlich dünner sind, wobei der Kern der Führungsplatte bzw.

Läuferscheibe in etwa gleich dick ist als im Stand der Technik, wobei auch dünnere Kerne der Führungsplatten bzw.

Läuferscheiben als im Stand der Technik möglich und bevorzugt sind, die Beschichtung aus DLC oder PU jedoch entsprechend dünner ist als im Stand der Technik. Vorzugweise besteht die Führungsplatte aus genau einem

Material . Vorzugsweise handelt es sich um eine Führungsplatte aus

Werkzeugstahl oder Edelstahl.

Ebenso bevorzugt ist die Verwendung von Führungsplatten aus GFK oder CFK.

Ebenso bevorzugt ist die Verwendung von Verbundwerkstoffen wie Kohlefaser-verstärktem Epoxid, Phenol, Polyimid, Nylon oder Polyester als Führungsplattenmaterial. Vorzugsweise wird die Führungsplatte während der Material abtragenden Bearbeitung der wenigstens einen Halbleiterscheibe stets genau zentrisch zwischen den Arbeitsschichten geführt, wobei die Führungsplattenoberflächen keine Berührung zu den abrasiven Schleiftuchoberflächen aufweisen.

In diesem Fall ist die Rate des Materialabtrags auf Vorder- und Rückseite der wenigstens einen Halbleiterscheibe gleich.

Dadurch ist sichergestellt, dass während der Bearbeitung keine axiale Relativbewegung zwischen der wenigstens einen

Halbleiterscheibe und der Führungsplatte auftritt.

Vorzugsweise wird in den zwischen den Arbeitsschichten

gebildeten Arbeitsspalt während der Bearbeitung eine

Flüssigkeit zugeführt. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise im

einfachsten Fall um Wasser in der für die Halbleiterindustrie üblichen Reinheit (deionisiertes Wasser, DIW) .

Vorzugsweise weist die Flüssigkeit einen pH-Wert von 10 oder größer auf und enthält keine abrasiv wirkenden Stoffe. Vorzugsweise handelt es sich bei der Flüssigkeit um alkalische wässrige Lösungen der Verbindungen Natriumcarbonat ( a ₂ C03) , Kaliumcarbonat (K ₂ CO3) , Natriumhydroxid (NaOH) , Kaliumhydroxid (KOH) , Ammoniumhydroxid (NH ₄ OH) , Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH) oder beliebigen Mischungen davon.

Vorzugsweise betragen der pH-Wert der wässrigen Lösung 11,8 bis 12,5 und der Anteil der genannten Verbindungen in der wässrigen Lösung 0,2 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bis 10 Gew.-%.

Die Beeinflussung der Polierabtragsrate erfolgt vorzugsweise durch Einstellung des pH-Wertes der alkalischen Polierlösung in einem Bereich von pH 11 bis pH 13,5 bei Konstanthaltung aller anderen Polierparameter, z.B. Drehzahlen, Polierdrücke.

Ebenso ist es bevorzugt, nacheinander zwei Flüssigkeiten zuzuführen, von denen die erste keine abrasiv wirkenden Stoffe enthält und die zweite Abrasive enthält. Vorzugsweise wird zum Ende der Bearbeitung ein Kieselsol, optional auch in Kombination mit die Viskosität erhöhenden Zusätzen, zugegeben, das zu einer nachfolgenden Geometrie erhaltenden Glättung und zu einer Defektminimierung

( Schleifrillen und -kratzer) der Waferoberflächen eingesetzt wird.

Beispielsweise eignet sich ein flüssiges Medium mit einer

Viskosität von mindestens 3-10 ^-3 N/m ² -s und höchstens 100 ·10 ^~3 N/m ² · s .

Vorzugsweise umfasst das flüssige Medium einen mehrwertigen Alkohol, der besonders bevorzugt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Glycerin, monomeren Glykole, oligomeren Glykole, Polyglykole und Polyalkohole . Vorzugsweise beträgt der Anteil des mehrwertigen Alkohols 0,01 bis 10 Vol-%.

Vorzugsweise umfasst das flüssige Medium Glycerin.

Vorzugsweise umfasst das flüssige Medium Polyetherpolyol und Polyvinylalkohol .

Vorzugsweise handelt es sich beim flüssigen Medium um ein

Glycerin-Wasser-Gemisch mit einem Glycerin-Anteil von 50%-85%.

Vorzugsweise handelt es sich beim flüssigen Medium um eine wässrige Mischung enthaltend Glycerin, Butanol und ein Tensid. Vorzugsweise umfasst das flüssige Medium Feststoffe in Form von Siliciumdioxid- oder Ceroxid-Partikeln .

Vorzugsweise beträgt die mittlere Partikelgröße des

Siliciumdioxid oder des Ceroxid 5-50 nm.

Vorzugsweise beträgt der Feststoffanteil größer als 1 Gew.-% bis maximal 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 1-30 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, die im Stand der Technik auftretende Wechselwirkung zwischen Schleiftuch und Läuferscheibe bzw. Führungsplatte, eine Abstumpfung des

Schleiftuchs infolge dieser Wechselwirkung und Eintrag von metallischen Kontaminationen in die Halbleiterscheibe zu vermeiden .

Als in den Arbeitsschichten gebundenes Schleifmittel ist ein Hartstoff mit einer Mohs-Härte > 6 bevorzugt. Als SchleifStoffe kommen bevorzugt in Frage Diamant, Siliciumcarbid (SiC) ,

Cerdioxid (CeC> ₂ ) , Korund (Aluminiumoxid, AI ₂ O3) , Zirkondioxid (ZrC> ₂ ) , Bornitrid (BN; kubisches Bornitrid, CBN) , ferner Siliciumdioxid (Si0 ₂ ) , Borcarbid (B ₄ C) bis hin zu wesentlich weicheren Stoffen wie Bariumcarbonat (BaCOs) , Calciumcarbonat (CaCC>3) oder Magnesiumcarbonat (MgCOs) . Besonders bevorzugt sind jedoch Diamant, Siliciumcarbid (SiC) und Aluminiumoxid (AI ₂ O ₃ ; Korund) .

Beispielsweise eignen sich Schleiftücher der Marke Trizact™ von 3M Company, USA. Bevorzugt ist die Belegung der beiden Arbeitsschichten mit zwei gleichen Schleiftüchern .

Besonders bevorzugt ist die Belegung der beiden

Arbeitsschichten mit zwei gleichen FAP-Schleiftüchern mit S1O ₂ - Abrasiven, beispielsweise das „E-Pad" von Disco, (vgl. Z. 32!)

Die mittlere Korngröße des Schleifmittels liegt bei 5-20 ym, vorzugsweise 5 -15 ym und ganz besonders bevorzugt bei 5-10 ym. Die Schleifpartikel sind bevorzugt einzeln oder als

Konglomerate („Cluster") in der Bindungsmatrix der

Arbeitsschicht eingebunden. Im Fall einer Konglomeratbindung beziehen sich die als bevorzugt angegebenen Korndurchmesser auf die Primärteilchengröße der Cluster-Konstituenten .

Bevorzugt werden Arbeitsschichten mit keramischer Bindung eingesetzt, besonders bevorzugt ist eine Kunstharzbindung; im Fall von Arbeitsschichten mit Konglomeraten auch ein

hybridgebundenes System (keramische Bindung innerhalb der

Konglomerate und Kunstharz-Bindung zwischen Konglomeraten und Arbeitsschicht-Matrix) .

In diesem Fall werden die Arbeitsschichten der beiden

Arbeitsscheiben von den FAP-Poliertüchern gebildet.

Falls FAP-Poliertücher zum Einsatz kommen, wird eine alkalische Flüssigkeit, die frei von abrasiven Stoffen ist, in den

zwischen den Arbeitsschichten gebildeten Arbeitsspalt zugeführt. Alternativ wird zusätzlich gegen Ende der Bearbeitung eine Abrasive enthaltende Flüssigkeit zugeführt wie oben beschrieben. Geeignete Abrasivstoffe für die FAP-Poliertücher umfassen beispielsweise Partikel von Oxiden der Elemente Cer, Aluminium, Silicium, Zirkon sowie Partikel von Hartstoffen wie

Siliciumcarbid, Bornitrid und Diamant. Die mittlere Korngröße der Partikel beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,0 ym,

Besonders geeignete Poliertücher weisen eine von replizierten Mikrostrukturen geprägte Oberflächentopografie auf. Diese

Mikrostrukturen („posts") haben beispielsweise die Form von Säulen mit einem zylindrischen oder mehreckigen Querschnitt oder die Form von Pyramiden oder Pyramidenstümpfen.

Nähere Beschreibungen solcher Poliertücher sind beispielsweise in WO 92/13680 AI und US 2005/227590 AI enthalten.

Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Poliertuchs mit fest darin gebundenen Abrasiven aus S1O ₂ und mittleren Größen der Si0 ₂ ~Partikel von 0,1 bis 1,0 ym.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich daraus, dass dünne und fest eingespannte zentrierte Führungsplatten bzw. Läuferscheiben verwendet werden können, die in ihrer dünnsten Ausprägungsform vorzugsweise in etwa der Dicke eines Apex der Halbleiterscheibe entsprechen. Falls eine größere Stabilität der Führungsplatte erforderlich ist, kann deren Dicke auch etwas größer gewählt werden. Das Verfahren erlaubt diesbezüglich eine höhere Flexibilität.

Durch die erfindungsgemäße Durchführung des Verfahrens ist sicher gestellt, dass die Oberfläche der Führungsplatte die Oberfläche der Arbeitsschichten der Arbeitsscheiben nicht berührt. Beim herkömmlichen Schleifen mit Läppkinematik berührt die Oberfläche der Läuferscheibe dagegen stets die Oberfläche der auf der unteren Arbeitsscheibe befindlichen Arbeitsschicht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Führungsplatte ohne Berührung der Arbeitsschichten gehalten. Anders als beim im Stand der Technik bekannten Feinschleifen mit Läppkinematik (PPG) , bei dem die Läuferscheiben in Berührung mit mindestens einer der beiden Arbeitsschichten stehen und einer Abnutzung durch Abrieb unterliegen, erfolgt beim erfindungsgemäßen

Verfahren kein Abrieb vom Material der Führungsplatte. Die Führungsplatte unterliegt daher keinem Verschleiß. Das

erfindungsgemäße Verfahren ist somit wirtschaftlicher. Ferner ist bekannt, dass Abrieb der Läuferscheiben beim PPG die

Schnittfreudigkeit der Arbeitsschicht beeinträchtigt (Zusetzen von Porenraum durch Abrieb, dadurch kein Eintauchen des

Schleifkorns in die Halbleiterscheibe und kein Materialabtrag; Herausreißen von Diamant durch Reibkräfte) . Besonders

Läuferscheiben aus Stahl beeinträchtigen aufgrund der hohen

Löslichkeit von Kohlenstoff in Stahl die Schnittfreudigkeit von Diamant als SchleifStoff in der Arbeitsschicht.

Dadurch besteht beim erfindungsgemäßen Verfahren keinerlei Gefahr des Metalleintrags durch Verschleiß der Läuferscheibe bzw. Führungsplatte.

Es wird vorzugsweise im Überstand gearbeitet, was bedeutet, dass die Halbleiterscheibe dicker ist als die Führungsplatte. Dadurch und durch die Vorspannung der Führungsplatte mittels des Spannrings und durch die Zentrierung der Führungsplatte kann eine Verbiegung der Läuferscheibe, der im Stand der

Technik durch zusätzliche Maßnahmen wie Führungsklötzchen oder genutete Stiftkranzhülsen entgegenzuwirken versucht wurde, gänzlich vermieden werden. Das Verfahren bietet auch bezüglich der Prozessparameter eine erhöhte Flexibilität. Es kann durch die verbesserte Stabilität der Führungsplatte mit höheren Momenten gearbeitet werden, um zum Beispiel die Abtragsraten zu erhöhen und den Prozess somit noch schneller und wirtschaftlicher zu gestalten.

Bezüglich des Endprodukts, also einer beidseitig geschliffenen oder einer beidseitig polierten Halbleiterscheibe, ist das Verfahren deshalb von Vorteil, da es zu keiner Beeinflussung der Flanken der Halbleiterscheibe bzw. deren Kantenprofil kommt .

Insbesondere bei der zukünftigen Bearbeitung von größeren

Waferdurchmessern, z. B. bei Wafern mit einem Durchmesser von 450 mm, ist das beanspruchte Verfahren besonders vorteilhaft: Die Belastung der Läuferscheibe beim PPG wächst mit der

Reibfläche der Halbleiterscheiben, also mit deren Durchmesser und Anzahl an Halbleiterscheiben in einer Läuferscheibe und der erwünschten Material-Abtragsrate, die durch Auflast der

Arbeitsscheiben eingestellt wird. 450 mm Halbleiterscheiben können mit dem im Stand der Technik bekannten PPG-Verfahren nur noch bei sehr geringen Auflasten und somit geringen Abtragsrate und mit maximal einer Halbleiterscheibe je Läuferscheibe bearbeitet werden. Damit kann das PPG-Verfahren bei der

Bearbeitung besonders großer Halbleiterscheiben nur sehr langsam, mit nur wenigen Halbleiterscheiben je PPG-Fahrt und unter hohem Risiko eines Läuferscheiben-Versagens durchgeführt werden. Es ist also für eine wirtschaftliche Bearbeitung sehr großer Halbleiterscheiben ungeeignet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist das Führungsblech voll umfänglich in einem

Spannring verspannt und wird daher nur auf Zug belastet. Es lassen sich somit wesentlich dünnere Führungsbleche und solche aus anderen Materialien - insbesondere metallfreien - verwenden . Schließlich ist ein Endprodukt mit verbesserten Eigenschaften zugänglich: die geschliffene bzw. polierte Halbleiterscheibe weist eine geringere Metallkontamination auf, da der Abrieb der Läuferscheibe oder der Verzahnungen oder Stiftkränze gänzlich eliminiert ist.

In Hinblick auf die Geometrieoptimierung, insbesondere die Optimierung des Scheibenrandes großer Halbleiterscheiben, bevorzugt mit einem Durchmesser von 450 mm, wird eine spezielle Fertigungssequenz aufeinander aufbauender und automatisierbarer Einzelscheibenprozesse in Verbindung mit miteinander

korrelierender Produktmessungen an bestimmten Prozessstufen innerhalb der Fertigungskette und über die ganze

Fertigungskette gesehen, besonders bevorzugt.

Die Sequenz umfasst einen ersten groben gleichzeitigen

zweiseitigen Schleifprozess gemäß Anspruch 1 mit abrasiven Schleiftüchern, bevorzugt mit einer Korngröße von 20 bis 40 ym, gefolgt von einem zweiten feinen gleichzeitigen zweiseitigen Schleifprozess , bevorzugt mit einer Korngröße von 2 bis 6 ym, ganz besonders bevorzugt 2 - 4 ym, gemäß Anspruch 1, gefolgt von einem Kantenverrundungsprozess , gefolgt von einer

Einzelscheibenätze analog DE102004 062 355A1, gefolgt von einer groben Kantenpolitur, gefolgt von einem Einzelscheiben-Orbital- FAP-Schleifprozess gemäß Anspruch 1 bei dem FA-Poliertücher zum Einsatz kommen (z.B. Si0 ₂ , Ce02~Abrasive, 0,1-1,0 ym) , gefolgt von einem chemisch-mechanischen Einzelscheiben- Schleierfreipoliturprozess und einer abschließenden

Einzelscheibenreinigung analog DE102008 055 889A1.

Die Fertigungssequenz bietet aufgrund ihres gestaffelten

Aufbaus von Grobabtrag zu immer feineren Abtrag mit immer feineren Sub Surface Damage und zunehmend glatteren Oberflächen die Möglichkeit, den FAP-Polierschritt mit reduziertem Abtrag zu betreiben und somit u.a. den positiven Effekt der

Bulkmetallreduzierung des Gasphasenätzens (siehe DE102004 062 355A1) voll zu nutzen. Aus DE102004 062 355A1 ist weiterhin bekannt, dass mit Hilfe der dort beschriebenen Gasphasenätze die Chapman-RMS-Rauheiten feingeschliffener Halbleiterscheiben von bis zu 40 nm (400 A°) erzielt werden können.

Darüber hinaus wird mit der Fertigungssequenz aufgrund der Einzelscheibenprozessierung durch Vermeidung unterschiedlicher Störeinflüsse, beispielsweise individuelle Unterschiede in den Läuferscheiben, große Strömungsunterschiede aufgrund großer Arbeitsflächen, hoher Wärmeeintrag aufgrund der synchron stattfindenden Materialbearbeitung einer Vielzahl von

Produkten, eine zielgerichtete Optimierung der äußersten

Waferrandbereiche möglich.

Zusätzlich erlaubt die Fertigungssequenz aufgrund der Tatsache der sehr niedrigen Rauheiten der Oberflächen der

Halbleiterscheiben den Einsatz hochauflösender optischer

Messverfahren und entsprechender Messgeräte, beispielsweise dem Kobelco LER-310. Mit so einem Interferometer (Messprinzip:

Schräglicht-Phasenverschiebungsinterferometrie) kann die

Randkrümmung (= Edge Roll Off) der Halbleiterscheiben bis in die äußersten Bereiche gemessen werden. Eine Erfassung des Edge Roll Offs bis in Bereiche kleiner oder gleich 1 mm EE,

differenziert nach einer einzelnen Seite einer

Halbleiterscheibe, ist somit möglich.

Die Fertigungssequenz ermöglicht die Herstellung hochglänzender Halbleiterscheiben mit äußerst geringen Rauheiten und die

Möglichkeit, hochgenaue optische und gleich arbeitende

Messverfahren zur Produktoptimierung über einen großen Teil der Fertigungskette zu verwenden.