DE3834396A1

DE3834396A1 - Method for removing surface layers

Info

Publication number: DE3834396A1
Application number: DE19883834396
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Ebert
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1990-04-12

Abstract

The invention relates to a method for removing surface layers on semiconductor wafers, especially layers of wax or film (foil), wherein the surface layer is removed using a solvent. The invention provides for the method to include a precleaning step, a fine cleaning step, an intermediate cleaning step, a rinsing step and a drying step, and for the solvent to consist of xylol both for the precleaning step and for the fine cleaning step.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 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.During the manufacturing process of semiconductors slices, so-called wafers, often become layers, especially of manufacturing aids, on the waiter surfaces of the semiconductor wafers applied, so this not exposed to any undesirable impairments the.

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.For example in electroplating, in electrical con clock the semiconductor wafers, become silicon wafers waxed up on glass plates. This wax layer between Glass plate and wafer serve for mechanical fixation the semiconductor wafer on the glass plate to break up prevent the brittle silicon wafer.

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.In ablation processes, for example when lapping, Po Gating or grinding, the wafers are on a kerami lapping disc, polishing disc or carrier disc waxed. On the one hand, this serves to secure the Wa heel on the Lapp wheel, polishing wheel or carrier disc and on the other hand, the planarity of the waiter surface during the subsequent lapping process, polishing process or Ensure grinding process.

Beim Schleifen der Wafer wird die nicht bearbeitete Ober fläche der Halbleiterscheibe oftmals mit einer Folie oder/und Wachs abgedeckt. When grinding the wafer, the unprocessed surface becomes surface of the semiconductor wafer often with a film or / and wax covered.

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.For further processing of the semiconductor wafers these surface layers are removed again. To This is the case in several known methods Process steps chlorinated hydrocarbons, at for example trichlorethylene or 1,1,1-trichloroethane, the z. T. to increase the speed of solution he be warmed, used as a solvent. With these There is a high demand for the methods mentioned Solvents, however, have the disadvantage that they carcinogenic and genotoxic. Therefore may in future they will only be used in hermetically sealed systems be used, resulting in high investment costs result. In addition, there are high emission values that using complex technology, for example Adsorp tion filter systems, must be reduced; Furthermore is the disposal of the required large solvents quantities and the used adsorption filter with strict linked to conditions.

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.The invention is based, this Nachtei the task to avoid le and a procedure of the beginning Specify the type in which no chlorinated carbons Hydrogen is required as a solvent.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Lösungsmittel aus Xylol besteht.This is achieved in that the Solvent consists of xylene.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the method result itself from the subclaims.

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.Because xylene is classified as less toxic and not included in the list of carcinogenic substances is not an operation in completely encapsulated systems conditions with the associated high investment and Disposal costs necessary. It is also a higher value the maximum allowed workplace concentration (MAK- Value) for xylene compared to the chlorinated Hydrocarbons allowed. Compared to trichlorethylene the boiling temperature of xylene is significantly higher and the vapor pressure is significantly lower; this means that also the evaporation losses and the emission values of xylene are significantly lower.

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.In addition, xylene has a higher and faster rate Solubility for some of the surfaces to be removed layers than the chlorinated hydrocarbons. This means that xylene and des chlorinated hydrocarbon with xylene more of the Surface layer and this in a shorter time can be solved.

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.An isomer mixture is advantageous as a solvent purest, d. H. a natural mix of meta, ortho and para-xylene used; the mixture does not have to be fractionated, which incurs higher costs would. But it can also separate meta, ortho or para-xylene can be used.

Bei der Verwendung von Xylol als Lösungsmittel konnten überdies keine Veränderungen der elektrischen Kennwerte der aus den Halbleiterscheiben hergestellten Bauelemente festgestellt werden.When using xylene as a solvent could moreover, no changes in the electrical parameters of the components made from the semiconductor wafers be determined.

Das Verfahren soll nun anhand eines Ausführungsbeispie les, indem die Entfernung einer Wachs-Schutzschicht auf der Oberfläche einer Halbleiterscheibe beschrieben wird, dargestellt werden.The procedure is now to be based on an exemplary embodiment les by removing a protective wax layer on top the surface of a semiconductor wafer is written, being represented.

Das Verfahren gliedert sich in die fünf Prozeßschritte Vorreinigung, Feinreinigung, Zwischenreinigung, Spülen und Trocknen. The process is divided into five process steps Pre-cleaning, fine cleaning, intermediate cleaning, rinsing and drying.

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.During the pre-cleaning, the wafers are placed on their top the wax layer is in a basin dipped in with xylene to remove the coarse wax contamination to replace the tongue. Since a lot of wax is loosened, enriches this quickly in the pool, so that a cleaning only possible up to a certain degree of purity is.

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.The pre-cleaned wafers are used for fine cleaning also placed in a basin with xylene to the last traces of wax from the semiconductor wafers to replace. Since there is only a small amount of wax left on the Disc, the pool is relatively clean and all achievable with a very high degree of purity. The xylene, that is on the semiconductor wafers must on finally be removed again. Water is for this not suitable because xylene is completely insoluble in water is. A suitable solvent must therefore be found be in which on the one hand xylene is dissolved and that on the other hand is soluble in water.

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 this intermediate cleaning step is preferred Isopropanol is used because isopropanol has little health shows dangerous effects, is very cheap and in the Semiconductor technology as a common solvent does was introduced for a long time. In addition, water and xylene-soluble solvents in both butyl acetate Compound with ethanol as well as acetone, but both have the disadvantage of flammability. In the Intermediate cleaning can also be used as a solvent biodegradable cleaning concentrate use Find.

In einem weiteren Prozeßschritt wird das Lösungsmittel für die Zwischenreinigung in einem Becken mit deioni siertem Wasser wieder abgespült. In a further process step, the solvent for intermediate cleaning in a basin with deioni rinsed water again.

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.In the last step, the water from the Semiconductor surface through a drying step centrifuging in a special centrifugal apparatus removed again. As a result of the rotation occurring centrifugal forces and by blowing off with Nitrogen removes the water from the panes and dried the slices. These are available available for further processing.

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.An acceleration of the cleaning steps, rough bread cleaning, but especially the intermediate cleaning gung, can be supported by the cleaning reach with ultrasound. By the action the ultrasonic waves will the cleaning effect of Xylene and the solvent used for intermediate cleaning used, increased considerably.

Das Verfahren läßt sich bei der Entfernung von Oberflä chenschichten einsetzen, die bei bestimmten Prozeß schritten bei der Herstellung von Halbleiterscheiben benötigt werden.The method can be used to remove surfaces use layers that are used in certain processes steps in the manufacture of semiconductor wafers are needed.

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.This includes removing wax layers on half conductor disks in electroplating and ablation pro such as polishing, lapping and grinding, and the ent far from cover films and lacquer layers on the half conductor plate.

Claims

1. A method for removing surface layers on semiconductor wafers, in particular wax or foils, the surface layer being removed with a solvent, characterized in that the solvent consists of xylene.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the process involves a pre-cleaning, fine cleaning, Intermediate cleaning, rinsing and drying step includes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that both the pre-cleaning step and the fine cleaning step is carried out using xylene and that the intermediate cleaning step using a substance takes place, both in xylene and in the rinsing step used substance is soluble.

4. The method according to claim 3, characterized in that in the intermediate cleaning step as a solvent Isopropanol or acetone or as another option Butyl acetate can be used in conjunction with ethanol.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the rinsing step by means of Water and the drying step by spinning he follows.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cleaning steps, Coarse, fine and intermediate cleaning with ultrasonic under support.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that xylene as a mixture of isomers purest or as a separate isomer, i.e. as meta, ortho-, para-xylene, is used.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the protection to be removed layer a wax layer, cover film or Riston film is on the surface of a semiconductor wafer.