DE69800721T2 - Verfahren zur Reinigung von halbleitenden Substraten nach dem Läppen - Google Patents
Verfahren zur Reinigung von halbleitenden Substraten nach dem LäppenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Verfahrens zur Reinigung von Halbleiterwafern in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung, zu einem Zeitpunkt nach dem Läppen und vor dem Ätzen, bei der Herstellung von Halbleiterwafern aus Silizium, GaAs, GaP, InP oder dergleichen.
- Im allgemeinen besteht die Herstellung von hochglanzpolierten Halbleiterwafern aus den folgenden Schritten: Schneiden eines monokristallinen Blocks aus Silizium oder dergleichen in Halbleiterwafer und Abschrägen, Läppen, Säureätzen und anschließend Hochglanzpolieren des so erhaltenen Halbleiterwafers.
- Bei der Herstellung von hochglanzpolierten Halbleiterwafern haften an Halbleiterwafern, die geläppt worden sind, verschiedene Stoffe. Solche anhaftende Stoffe umfassen Schwermetall; Läppulver, das aus Aluminiumoxid, Siliziumcarbid und dergleichen besteht; und ein im allgemeinen in einer Läpplösung enthaltenes temporäres Rostschutzmittel. Um solche anhaftenden Stoffe zu entfernen, werden geläppte Halbleiterwafer vor dem anschließenden Schritt des Säureätzens gereinigt. Gemäß einem herkömmlich verwendeten Reinigungsverfahren werden geläppte Halbleiterwafer vor dem Schritt des Säureätzens in eine stark alkalische, wässrige Lösung, die starke Korrosion an Wafern aufweist, getaucht, um die Oberflächen der Wafer leicht aufzulösen (Auflösungsmenge: ungefähr 1 um bis 2 um) und anhaftende Stoffe wie etwa das Läppulver und das temporäre Rostschutzmittel gleichzeitig zu entfernen. Das herkömmliche Reinigungsverfahren ist zum Beispiel in EP-A-0 628 992 offenbart.
- Wenn jedoch ein Halbleiterwafer, der in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung gereinigt worden ist, säuregeätzt wird, wird, wie in Fig. 1 abgebildet, ein vorstehender Teil 2 mit einer Höhe von bis zu ungefähr 25 um an dem äußeren Umfangsendabschnitt 1 des Halbleiterwafers erzeugt.
- Bevor ein Halbleiterwafer geläppt wird, wird dessen äußerer Umfangsendabschnitt abgeschrägt. Der abgeschrägte äußere Umfangsendabschnitt erleidet übermäßige, durch Abschrägen erzeugte mechanische Schäden (Tiefe: ungefähr 5 um bis 15 um). Infolgedessen wird, wenn ein Halbleiterwafer in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung gereinigt wird, der äußere Umfangsendabschnitt selektiv aufgelöst, was zur Bildung von einigen Löchern führt. Dadurch wird die Oberfläche des äußeren Umfangsendabschnitts rauh.
- Wenn ein Halbleiterwafer mit dem derart aufgerauhten äußeren Umfangsendabschnitt anschließend säuregeätzt wird, scheuert der aufgerauhte äußere Umfangsendabschnitt an einem Korb zum Transportieren oder Reinigen von Halbleiterwafern. Infolgedessen haften derart erzeugte Späne des Korbs an den Löchern und dienen als Masken, welche dadurch das Ätzen der entsprechenden Abschnitte verhindern, was zur Erzeugung eines vorstehenden Teils führt.
- Weiterhin bleiben in den Löchern eingeschlossene Fremdstoffe sogar nach Beendigung des Säureätzens als Schmutzstoffe zurück.
- In Anbetracht des Obenerwähnten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers nach dem Läppen bereitzustellen, wobei das Verfahren die Erzeugung eines vorstehenden Teils auf dem äußeren Umfangsabschnitt des Wafers bei einem anschließenden Schritt des Säureätzens verhindert.
- Durch verschiedene von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Studien in Anbetracht der obenerwähnten Nachteile des Stands der Technik haben die Erfinder folgendes Phänomen entdeckt: wenn ein Halbleiterwafer in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung gereinigt wird, kann die Erzeugung eines vorstehenden Teils beim Säureätzen sowie Verschmutzung durch in den Löchern eingeschlossene Fremdstoffe verhindert werden, indem die Oberfläche des Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um, nicht um 1 um bis 2 um wie herkömmlich ausgeführt, aufgelöst wird. Durch das Auflösen der Oberfläche eines Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um, verringert sich die Tiefe der Löcher und der Durchmesser der Löcher vergrößert sich, wodurch die Rauheit eines äußeren Umfangsendabschnitts verbessert wird. Infolgedessen werden ein Scheuern an einem Korb und das Haftenbleiben von Spänen eines Korbs an Löchern unwahrscheinlicher. Weiterhin werden, selbst wenn Fremdstoffe in den Löchern eingeschlossen sind, diese nicht bis zur Beendigung des Säureätzens eingeschlossen bleiben.
- Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers nach dem Läppen bei der Herstellung eines hochglanzpolierten Halbleiterwafers bereit, bestehend aus den folgenden Schritten: Schneiden eines monokristallinen Blocks in einen Halbleiterwafer, und Abschrägen, Läppen, stark alkalischem Ätzen, Säureätzen, und anschließend Hochglanzpolieren des so erhaltenen Halbleiterwafers, wobei der Halbleiterwafer zu einem Zeitpunkt nach dem Läppen und vor dem Säureätzen derart in der stark alkalischen, wässrigen Lösung geätzt wird, daß die Oberfläche des Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um aufgelöst wird.
- Daher kann durch das Reinigen eines geläppten Halbleiterwafers in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung, so daß die Oberfläche des Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um aufgelöst wird, die Tiefe der in dem äußeren Umfangsendabschnitt gebildeten Löcher verringert werden und deren Durchmesser vergrößert werden, so daß die Rauheit des äußeren Umfangsendabschnitts verbessert werden kann. Daher kann die Erzeugung eines vorstehenden Teils beim anschließenden Säureätzen verhindert werden. Weiterhin kann es, auch wenn Fremdstoffe in Löchern eingeschlossen sind, verhindert werden, daß die eingeschlossenen Fremdstoffe sogar nach Beendigung des Säureätzens als Schmutzstoffe zurückbleiben.
- Bei der vorliegenden Erfindung können die Ziele der vorliegenden Erfindung, wie etwa das obenerwähnte Verhindern der Erzeugung eines vorstehenden Teils, erreicht werden, wenn beim Reinigen in einer stark alkalischen, wässrigen Lösung die Oberfläche eines Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um aufgelöst wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist die obere Grenze der Auflösungsmenge nicht besonders begrenzt. Je größer jedoch die Auflösungsmenge wird, desto mehr Zeit wird zum Auflösen erforderlich, wobei die Reinigung infolgedessen weniger effizient wird. Die Auflösungsmenge beträgt daher vorzugsweise bis zu ungefähr 50 um. Wenn jedoch die Auflösungsmenge größer als 8 um ist, nimmt der Oberflächenglanz eines Halbleiterwafers unnötig zu. Daher beträgt die Auflösungsmenge vorzugsweise 4 um bis 8 um.
- Beim erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren ist die stark alkalische, wässrige Lösung vorzugsweise eine wässrige Lösung aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.
- Durch die Verwendung einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid (nachfolgend als NaOH bezeichnet) oder Kaliumhydroxid (nachfolgend als KOH bezeichnet) als die stark alkalische, wässrige Lösung verstärkt sich der Vorteil der vorliegenden Erfindung der verbesserten Rauheit eines äußeren Umfangsendabschnitts, welcher sonst wegen der Selektivität der stark alkalischen, wässrigen Lösung beeinträchtigt werden würde.
- Beim Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt die Temperatur der stark alkalischen, wässrigen Lösung vorzugsweise 40ºC bis 90ºC.
- Die Temperatur der stark alkalischen, wässrigen Lösung soll aus folgendem Grund im Bereich von 40ºC bis 90ºC liegen. Wenn die Temperatur der stark alkalischen, wässrigen Lösung weniger als 40ºC beträgt, wird die Auflösungsgeschwindigkeit abnehmen, wodurch die Arbeitseffizienz beeinträchtigt wird. Wenn die Temperatur höher als 90ºC ist, wird Wasser aus der stark alkalischen, wässrigen Lösung in erheblichen Mengen verdampfen, was zu Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Konzentration führt. Die Temperatur der stark alkalischen, wässrigen Lösung liegt besonders bevorzugt zwischen 40ºC und 55ºC.
- Beim Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt die Konzentration der stark alkalischen, wässrigen Lösung vorzugsweise 40 Gew.-% bis 60 Gew.-%.
- Die Konzentration der stark alkalischen, wässrigen Lösung soll aus folgendem Grund im Bereich von 40 Gew.-% und 60 Gew.-% liegen. Wenn die Konzentration der stark alkalischen, wässrigen Lösung unter 40 Gew.-% liegt, wird die Oberflächenrauheit eines Halbleiterwafers beeinträchtigt, was zu einem erhöhten Ausmass des Polierens beim anschließenden Schritt des Hochglanzpolierens führt. Wenn die Konzentration über 60 Gew.-% liegt, wird es schwierig, die Konzentration zu kontrollieren. Die Konzentration der stark alkalischen, wässrigen Lösung liegt besonders bevorzugt zwischen 40 Gew.-% und 50 Gew.-%.
- Das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich zur Reinigung von Silziumwafern, bei deren Herstellung eine Schwierigkeit besonders durch die Erzeugung eines vorstehenden Teils an deren äußeren Umfangsendabschnitten beim Säureätzen entsteht.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung können Schwermetall, Läppulver und ein temporäres Rostschutzmittel, welche an den Oberflächen der Halbleiterwafer beim Schritt des Läppens haften geblieben sind, zureichend entfernt werden. Außerdem kann die Erzeugung eines vorstehenden Teils an den äußeren Umfangsendabschnitten der Wafer beim anschließenden Schritt des Säureätzens verhindert werden. Weiterhin kann verhindert werden, daß in den Löchern eingeschlossene Schmutzstoffe sogar nach der Beendigung des Säureätzens vorhanden sind.
- Fig. 1 ist ein Teilschnitt eines Halbleiterwafers.
- Die vorliegende Erfindung wird nun mittels Beispielen detailliert beschrieben.
- Von einem Siliziumeinkristallblock abgeschnittene Siliziumwafer wurden abgeschrägt, um 132 Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 200 mm zu erhalten. Durch die Verwendung einer Läpplösung, in die aus Aluminiumoxid bestehendes Läppulver dispergiert ist und die ein temporäres Rostschutzmittel enthält, wurden die Oberflächen der Siliziumwafer um 80 um geläppt. Anschließend wurden 12 der Siliziumwafer intakt gelassen und die anderen Siliziumwafer wurden in einer wässrigen Lösung aus NaOH bei einer Temperatur von 45ºC und einer Konzentration von 45 Gew.-%, wie im folgenden beschrieben, gereinigt. Die Siliziumwafer wurden in 10 Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe 12 Wafer enthielt. Die Oberflächen der zu den entsprechenden Gruppen gehörenden Siliziumwafer wurden um eine entsprechende Menge, die, wie in Tabelle 1 gezeigt, aus 10 Arten von Auflösungsmengen von 0,1 um bis 30 um ausgewählt wurde, aufgelöst.
- Dann wurden die Oberflächen der Siliziumwafer in reinem Wasser gewaschen. Anschließend wurden die Siliziumwafer durch die Verwendung eines Ätzmittels (Fluorwasserstoffsäure: Salpetersäure: Essigsäure = 3 : 5 : 3) säuregeätzt (Ätzungsmenge: 15 um bis 50 um). Anschließend wurden die Siliziumwafer in reinem Wasser gewaschen und auf das Vorhandensein eines vorstehenden Teils an deren äußeren Umfangsendabschnitten sowie auf Oberflächenglanz geprüft.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Glanz wurde durch Vergleich mit einer Grenzprobe, die den erlaubten Glanz der Waferoberflächen zeigt, optisch geprüft. Das Zeichen "O" steht für einen Glanz, der nicht höher als der der Grenzprobe ist, und das Zeichen "X" steht für einen Glanz, der höher als der der Grenzprobe ist. Tabelle 1
- Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wird ein vorstehender Teil nur selten oder überhaupt nicht an einem äußeren Umfangsendabschnitt erzeugt, wenn die Auflösungsmenge 4,0 um oder mehr beträgt. Wenn die Auflösungsmenge mehr als 8,0 um beträgt, ist der Oberflächenglanz größer als ein erlaubter Wert.
- Die Analyse der Oberflächen der gereinigten Siliziumwafer zeigte, daß, wenn die Auflösungsmenge 1,0 um oder mehr beim Reinigen in der wässrigen Lösung aus NaOH betrug, anhaftende Stoffe, wie etwa Schwermetall, Läppulver und ein temporäres Rostschutzmittel zureichend entfernt wurden.
- Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt.
- Die obenerwähnte Ausführungsform wurde zum Beispiel unter Bezugnahme auf die Reinigung von Siliziumwafern beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und ist bei der Reinigung von Halbleiterwafern aus GaAs, GaP, InP oder dergleichen anwendbar.
- Die obenerwähnte Ausführungsform wurde auch unter Erwähnung einer wässrigen Lösung aus NaOH als die stark alkalische, wässrige Lösung beschrieben. Die Verwendung einer wässrigen Lösung aus KOH erzeugt natürlich eine ähnliche Wirkung.
Claims (5)
1. Ein Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers, nachdem er bei
der Herstellung geläppt worden ist, bestehend aus den folgenden
Schritten: Schneiden eines monokristallinen Blocks in einen
Halbleiterwafer, und Abschrägen, Läppen, Ätzen mittels einer stark
alkalischen, wässrigen Lösung, Säureätzen, und anschließend
Hochglanzpolieren des so erhaltenen Halbleiterwafers, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiterwafer zu einem Zeitpunkt nach
dem Läppen und vor dem Säureätzen derart in der stark
alkalischen, wässrigen Lösung geätzt wird, daß die Oberfläche des
Halbleiterwafers um eine Menge von zumindest 4 um aufgelöst wird.
2. Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die stark alkalische, wässrige Lösung
eine wässrige Lösung aus Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid
ist.
3. Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers gemäß Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der stark
alkalischen, wässrigen Lösung in dem Bereich von 40ºC bis 90ºC
liegt.
4. Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers gemäß einem der
Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration
der stark alkalischen, wässrigen Lösung in dem Bereich von 40
Gew.-% bis 60 Gew.-% liegt.
5. Verfahren zur Reinigung eines Halbleiterwafers gemäß einem der
Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterwafer
ein Siliziumwafer ist.
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