DE3834396A1 - Verfahren zum entfernen von oberflaechenschichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Im Verlaufe des Herstellungsprozesses von Halbleiter­ scheiben, sogenannten Wafern, werden oftmals Schichten, insbesondere von Fertigungshilfsstoffen, auf den Ober­ flächen der Halbleiterscheiben aufgebracht, damit diese keinen unerwünschten Beeinträchtigungen ausgesetzt wer­ den.

Beispielsweise in der Galvanik, beim elektrischen Kon­ taktieren der Halbleiterscheiben, werden Siliziumwafer auf Glasplatten aufgewachst. Diese Wachsschicht zwischen Glasplatte und Wafer dient zur mechanischen Fixierung der Halbleiterscheibe auf der Glasplatte, um ein Zerbre­ chen des spröden Siliziumwafers zu verhindern.

Bei Abtragungsprozessen, beispielsweise beim Läppen, Po­ lieren oder Schleifen, werden die Wafer auf eine kerami­ sche Läppscheibe, Polierscheibe bzw. Trägerscheibe auf­ gewachst. Dies dient einerseits zur Befestigung des Wa­ fers auf der Lappscheibe, Polierscheibe bzw. Träger­ scheibe und andererseits dazu, die Planarität der Ober­ fläche beim anschließenden Läppprozeß, Polierprozeß bzw. Schleifprozeß zu gewährleisten.

Beim Schleifen der Wafer wird die nicht bearbeitete Ober­ fläche der Halbleiterscheibe oftmals mit einer Folie oder/und Wachs abgedeckt.

Zur Weiterverarbeitung der Halbleiterscheiben müssen diese Oberflächenschichten wieder entfernt werden. Zu diesem Zweck werden bei bekannten Verfahren in mehreren Prozeßschritten chlorierte Kohlenwasserstoffe, bei­ spielsweise Trichlorethylen oder 1,1,1-Trichlorethan, die z. T. zur Erhöhung der Lösungsgeschwindigkeit er­ wärmt werden, als Lösungsmittel eingesetzt. Bei diesen Verfahren besteht ein hoher Bedarf an den genannten Lösungsmitteln, die jedoch den Nachteil haben, daß sie kanzerogen und erbgutschädigend wirken. Deshalb dürfen sie zukünftig nur noch in hermetisch abgekapselten Anla­ gen eingesetzt werden, woraus hohe Investitionskosten resultieren. Zudem treten hohe Emissionswerte auf, die mittels aufwendiger Technologie, beispielsweise Adsorp­ tionsfilteranlagen, reduziert werden müssen; außerdem ist die Entsorgung der benötigten großen Lösungsmittel­ mengen und der verbrauchten Adsorptionsfilter mit stren­ gen Auflagen verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachtei­ le zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs beschrie­ benen Art anzugeben, bei dem keine chlorierten Kohlen­ wasserstoffe als Lösungsmittel benötigt werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Lösungsmittel aus Xylol besteht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß Xylol als mindergiftig eingestuft wird und nicht in der Liste der krebserregenden Stoffe geführt wird, ist auch kein Betrieb in völlig gekapselten Anla­ gen mit den damit verbundenen hohen Investitions- und Entsorgungskosten notwendig. Zudem ist ein höherer Wert der erlaubten maximalen Arbeitsplatzkonzentration (MAK- Wert) für Xylol gegenüber den genannten chlorierten Kohlenwasserstoffen erlaubt. Gegenüber Trichlorethylen ist die Siedetemperatur von Xylol deutlich höher und der Dampfdruck deutlich niedriger; dies bedingt, daß auch die Verdunstungsverluste und die Emissionswerte von Xylol wesentlich geringer sind.

Darüber hinaus besitzt Xylol eine höhere und schnellere Löslichkeit für einige der zu entfernenden Oberflächen­ schichten als die chlorierten Kohlenwasserstoffe. Dies bedeutet, daß in gleichen Volumeneinheiten Xylol und des chlorierten Kohlenwasserstoffs mit Xylol mehr von der Oberflächenschicht und dies in einer kürzeren Zeit ge­ löst werden kann.

Vorteilhaft wird als Lösungsmittel ein Isomerengemisch reinst, d. h. eine natürliche Mischung aus meta-, ortho­ und para-Xylol verwendet; das Gemisch muß also nicht extra fraktioniert werden, was höhere Kosten verursachen würde. Es kann aber auch separiertes meta-, ortho- oder para-Xylol verwendet werden.

Bei der Verwendung von Xylol als Lösungsmittel konnten überdies keine Veränderungen der elektrischen Kennwerte der aus den Halbleiterscheiben hergestellten Bauelemente festgestellt werden.

Das Verfahren soll nun anhand eines Ausführungsbeispie­ les, indem die Entfernung einer Wachs-Schutzschicht auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe beschrieben wird, dargestellt werden.

Das Verfahren gliedert sich in die fünf Prozeßschritte Vorreinigung, Feinreinigung, Zwischenreinigung, Spülen und Trocknen.

Bei der Vorreinigung werden die Wafer, auf deren Ober­ fläche sich die Wachsschicht befindet, in ein Becken mit Xylol hineingetaucht, um die grobe Wachsverschmut­ zung abzulösen. Da viel Wachs gelöst wird, reichert sich dieses schnell im Becken an, so daß eine Reinigung nur bis zu einem ganz bestimmten Reinheitsgrad möglich ist.

Bei der Feinreinigung werden die vorgereinigten Wafer ebenfalls in ein Becken mit Xylol hineingestellt, um die letzten Spuren von Wachs von den Halbleiterscheiben abzulösen. Da sich nur noch geringe Wachsreste auf der Scheibe befinden, ist das Becken relativ sauber und so­ mit ein sehr hoher Reinheitsgrad erreichbar. Das Xylol, das sich auf den Halbleiterscheiben befindet, muß an­ schließend wieder entfernt werden. Wasser ist hierfür nicht geeignet, da Xylol vollkommen unlöslich in Wasser ist. Daher muß ein geeignetes Lösungsmittel gefunden werden, in dem einerseits Xylol gelöst wird und das andererseits in Wasser löslich ist.

In diesem Zwischenreinigungsschritt wird vorzugsweise Isopropanol verwendet, da Isopropanol wenig gesundheits­ gefährdende Wirkungen zeigt, sehr billig ist und in der Halbleitertechnologie als gängiges Lösungsmittel schon lange eingeführt wurde. Denkbar sind daneben als wasser- und Xylol-lösliche Lösungsmittel sowohl Butylacetat in Verbindung mit Ethanol als auch Aceton, die aber beide den Nachteil der Feuergefährlichkeit besitzen. In der Zwischenreinigung kann als Lösungsmittel außerdem ein biologisch abbaubares Reinigungskonzentrat Verwendung finden.

In einem weiteren Prozeßschritt wird das Lösungsmittel für die Zwischenreinigung in einem Becken mit deioni­ siertem Wasser wieder abgespült.

Im letzten Schritt wird schließlich das Wasser von der Halbleiteroberfläche durch einen Trocknungsschritt mit­ tels Schleudern in einer speziellen Schleuderapparatur wieder entfernt. Als Folge der aufgrund der Rotation auftretenden Zentrifugalkräfte und durch Abblasen mit Stickstoff wird das Wasser von den Scheiben entfernt und die Scheiben getrocknet. Diese stehen damit zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Eine Beschleunigung der Reinigungsschritte, Grobreini­ gung, Feinreinigung, aber vor allem der Zwischenreini­ gung, läßt sich durch Unterstützung des Reinigungsvor­ gangs mit Ultraschall erreichen. Durch die Einwirkung der Ultraschallwellen wird die Reinigungswirkung von Xylol und dem Lösungsmittel, das zur Zwischenreinigung verwendet wird, beträchtlich gesteigert.

Das Verfahren läßt sich bei der Entfernung von Oberflä­ chenschichten einsetzen, die bei bestimmten Prozeß­ schritten bei der Herstellung von Halbleiterscheiben benötigt werden.

Dazu gehören das Entfernen von Wachsschichten auf Halb­ leiterscheiben in der Galvanik und bei Abtragungspro­ zessen, wie Polieren, Läppen und Schleifen, und das Ent­ fernen von Abdeckfolien und Lackschichten auf der Halb­ leiterscheibe.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen von Oberflächenschichten auf Halbleiterscheiben, insbesondere von Wachs oder Folien, wobei die Oberflächenschicht mit einem Lösungsmittel entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungs­ mittel aus Xylol besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen Vorreinigungs-, Feinreinigungs-, Zwischenreinigungs-, Spül- und Trocknungsschritt umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl der Vorreinigungsschritt als auch der Feinreinigungsschritt mittels Xylol erfolgt und daß der Zwischenreinigungsschritt mittels eines Stoffes erfolgt, der sowohl in Xylol als auch in den beim Spül­ schritt verwendeten Stoff löslich ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zwischenreinigungsschritt als Lösungsmittel Isopropanol oder Aceton oder als weitere Möglichkeit Butylacetat in Verbindung mit Ethanol verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülschritt mittels Wasser und der Trocknungsschritt mittels Schleudern erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsschritte, Grob-, Fein- und Zwischenreinigung mit Ultraschallunter­ stützung erfolgen.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Xylol als Isomerengemisch reinst oder als separiertes Isomer, d.h. als meta-, ortho-, para-Xylol, verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entfernende Schutz­ schicht eine Wachsschicht, Abdeckfolie oder Ristonfolie auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe ist.