JP2847027B2 - 半導体集積回路の形成方法 - Google Patents
半導体集積回路の形成方法Info
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Description
し、特に、このような製造プロセスにおいて、時間依存
性のヘイズ(haze)の汚染を制御する方法に関する。
上のヘイズは、その表面上にSiO2を形成する。H+、
またはOH-のイオンが水分による洗浄ステップの間に
ウェーハのバクル内に拡散する。これについては、T.Sh
iraiwa 他の ASTM960,pp.313-323(1968)を参照の
こと。この拡散した種は、長い時間かけてゆっくりと
(保管中)抽出して、SiO2の粒子を形成する環境下
で、O2、またはH2Oと反応する。このSiO2の粒子
は光を散乱し、ヘイズを発生させる。従って、この表面
を集積回路の形成に寄与する残りのプロセスの前に、鏡
面状態に再度研磨する必要がある。
は、シリコンウェーハ上のヘイズの汚染を制御して、ウ
ェーハを再度研磨する必要を減少させることである。
ンウェーハ上のヘイズの汚染の回避は、熱水とイソプロ
ピルアルコールからなるグループから選択された物質で
もってウェーハを処理し、その後、窒素あるいはアルゴ
ンのような不活性雰囲気中でウェーハを保管することに
より実現できる。
ンウェーハを標準のプロセスによって研磨して鏡面仕上
げし、その後、回路が、ウェーハの主表面上に形成され
る。これらのプロセスは、一般的にはウェーハの主表面
を研磨用スラリー(例、アルカリ媒体中の微細シリカ)
でもって研磨し、その後、この表面を酸(例、硫酸と過
酸化水素水の溶液)でもって、表面を化学的にウェット
洗浄する。
ーハは、粒子密度が少なく、すなわち、ヘイズの密度が
低い(0.1−0.3μm直径の粒子が約0.01/c
m2の密度で存在する)。しかし、このウェーハは、市
販の容器内でクリーンルーム内に保存すると、即ち、高
圧のポリスチレン、あるいは、ポリプロピレン、ポリス
チレン製ボックス内に保持していると、その貯蔵寿命
は、比較的短い(約7日)。これらのウェーハは、時間
とともに微細な表面粒子、すなわち、ヘイズが付着す
る。この現象は、時間依存ヘイズ(time-dependent haz
e)と称する。
明は以下の通りである。上記のように研磨し、洗浄して
いる間、水素(アトムおよび/または分子)は、ウェー
ハのバルク内に拡散し、ドーパントアトムと複合体を形
成する。このウェーハの保管中に、水素ガスが発生す
る。すなわち、トラップされた水素が、ドーパント水素
複合体が分解して、放出される。この放出された水素
が、雰囲気中の酸素および/または湿分と反応して、あ
る場合には、シリコンと空気との界面でシリカ生成物の
微粒団塊を形成すると考えられる。この生成物は、光を
散乱する小粒子中心として機能する。この初期の小粒子
は、ヘイズの成長に対し、核として機能すると考えられ
る。しかし、急速な熱アニールにより、粒子はウェーハ
の低温部分の方に移動することが実験で分かった。この
影響により、光を散乱する中心はウェーハには溶融せ
ず、その結果、シリカの成長とはならない。ヘイズは、
加熱により脱水し、分離するシリカ水和物から主になっ
ていると仮定した。
されたシリコンウェーハの表面上のヘイズの汚染は、こ
の表面を熱水、あるいはイソプロピルアルコール(IP
A)の蒸気(あるいは、それらを連続するステップで)
処理することにより、そしてその後に、この処理された
ウェーハを窒素、あるいはアルゴンのような不活性雰囲
気中で保存することにより阻止される。
素を取り除くに十分なほど高く、しかし、沸騰するほど
は高くない温度である。50℃−80℃の範囲が適当と
判断された。この露出時間は、5−15分の間が良い。
例えば、75℃で10分間逆浸透でもって、熱水処理が
有効であった。
処理は、水素を吸収したウェーハをそのウェーハの表面
から取り除く。この処理は、ウェーハを加熱したイソプ
ロピルアルコールの浴内で発生した蒸気内にウェーハを
吊るすことによって行われる。このイソプロピルアルコ
ールの浴は、カリフォニア州 Anahein の Verteq から
市販されているイソドライ−26のような機械である。
このイソプロピルアルコールはオハヨオ州 Columbus の
Ashland Chemicals 社から市販されている。
が湿気、あるいは空気から保護するように行われる必要
がある。すなわち、ウェーハは、無酸素環境で保存しな
ければならない。実験を行ったところ、ステンレス製の
容器内に2SCF/時間で窒素(またはアルゴン)で充
填した容器内に保管するのが好ましいことが分かった。
このような容器を開けて、ウェーハを挿入すると、窒素
と酸素、あるいは水蒸気が混合してウェーハを汚染する
危険がある。それ故に、公知の室内環境とウェーハが保
管されている不活性ガス室との間にインタロック室を利
用するのが良い。
ルアルコール処理でもって行い、その後、窒素雰囲気中
で保管することにより、ヘイズの汚染を極めて減少でき
ることが分かった。
ているものであり、その識別のために、レーザで記号が
付けられた。レーザで記号付けた後、ウェーハはレーザ
により剥ぎ取られた残留物を取り除くために、KOH溶
液内で化学的にエッチングした。このKOHによるエッ
チングの期間は極めて短いが(約1分)、シリコンのウ
ェーハの表面を荒くし、その後再研磨して鏡面状態に戻
す必要がある。
洗浄することは標準のルーチンであり、すなわち、a)
比較的荒い(ストックを除去した)パッドの上にアルカ
リ媒体中に微細シリカ(約100オングストロームの直
径)のコロイド状スラリーでもって研磨する。b)非常
に柔軟性のあるバッファパッドに同一のスラリーでもっ
て、バッファ研磨する。バッファ研磨の終了後、このサ
イクルを Rodelene (polyol polysioxane hydroxyl co
mplex in ethylene glycol、Rodel 社のトリードマー
ク)の希釈溶液でもってコロイド状スラリーを置換する
ことによって完了する。c)脱イオン水の中に希釈した
トリトン−X(Triton-X)溶液内で、Rodelene をすす
ぎ、d)化学洗浄(硫酸と過酸化水素水の混合溶液で)
し、その後、スクラビング(scrubbing)した。このス
テップは有機フィルム、重金属および粒子を取り除くた
めに措置である。
fer Surface Contaminant Detector(Tencor Instrumen
ts,Mountain View,CA)によって検知され、3個のグレ
ンで最大粒子径が10μm2で、0.3μm2の検知しき
い値でもって検知された。ステンレス製のキャビネット
を約2SCF/時で水素でもって、充填したものを用い
て、このウェーハを不活性雰囲気に保存した(比較のた
めに別のウェーハは不活性雰囲気中には保管していな
い)。
テフロン製シンク内にSCP Manufacturing 社(Boise
Idaho 州)から市販されているステンレス製の浸積コ
イルでもって生成した。この熱水とその後の研磨処理に
対し、ウェーハを熱逆浸透水の中に10分間漬けて、室
温で逆浸透水中で洗浄し、その後、スピンドライした。
ト研磨処理はIsodry-26装置内で行われた。このアプロ
ーチを用いて、いくつかの実験を行い、ヘイズの汚染を
阻止する本発明の有効性を確認した。ある実験では、3
5日間にわたって、ウェーハ上の平均ヘイズカウントを
測定し、最初の日のウェーハの上のヘイズカウントと3
5日目のヘイズカウントとを比較した。
水、またはイソプロピルアルコール、または未処理)と
保管条件(室雰囲気、湿分、または窒素)でグループ分
けした。全てのウェーハは、この実験期間の間、幾分か
ヘイズを発生させたが、このヘイズは保管容器の化学成
分とは無関係であった。
内に保管されていたウェーハのヘイズの発生速度は最低
であり、湿分の多い雰囲気中に保管されていたウェーハ
のヘイズの発生速度は最速であった。この観測は、ヘイ
ズの発生は、湿分が触媒として機能するという仮説と一
致している。
気中で保管されたウェーハは、イソプロピルアルコール
で処理されたウェーハ、あるいは、同一の雰囲気中で保
管された未処理のウェーハの何れよりもその発生速度は
低かった。しかし、イソプロピルアルコールの処理はヘ
イズの発生速度を遅らす点においては有効であった。
またはイソプロピルアルコールによる処理と窒素のよう
な不活性雰囲気中で保管することを組み合わせすること
は研磨シリコンウェーハの貯蔵寿命を伸ばすことが分か
った。実際に、ある種の応用については、熱水処理の
後、イソプロピルアルコール処理をし、その後に不活性
雰囲気中に保管することが行うことが望ましい。
に保管するような窒素キャビネット内に保管された未処
理のウェーハ上に時間依存性ヘイズの時間による展開を
測定した。この測定のために、100個のウェーハを3
つのグループに分けた。(a)あるウェーハは窒素キャ
ビネット内の完全な箱状のシールしていない容器内のカ
セット内に配置した。(b)別のウェーハは窒素キャビ
ネット内のウェーハカセット内にのみ配置した。(c)
残りのウェーハは部屋雰囲気中の完全な箱状のシールし
ていない容器内のカセット内に配置した。グループ
(a)と(c)で用いられた容器は、ポリプロピレン
(ポリポロピレン製の白い箱(MN.Chanhassenの Empak
から市販されている))である。この3つの全てのグル
ープにおいて、ウェーハはカーボンを充填したポリスチ
レン(poiystyrene)の黒いカーセット(MN州Chaska の
Fluoroware 社から市販されている)内に保持した。
ランダムにヘイズをモニタした。この実験期間の間、窒
素充填キャビネットは通常の使用、すなわち、このキャ
ビネットを、ウェーハを挿入したり、取り出したりする
ために、1日に数回開閉した。
(部屋雰囲気)の外に保管されたウェーハはヘイズの発
生が急速で、一方、窒素充填雰囲気内に保管されたウェ
ーハのヘイズの発生は緩やかであった。窒素雰囲気内に
保管されたウェーハを比較すると、完全な箱内に収納さ
れたウェーハのヘイズの発生は、黒いカセット内にのみ
配置したそれよりも低かった。実際のところ、測定誤差
の範囲内において、個別に完全に箱内に納められたウェ
ーハの上のヘイズのカウントは実験期間にわたって変化
はしなかった。
ト内の完全に箱の中に納められたウェーハと、箱には入
っていない(カセットだけ)内のウェーハにおけるヘイ
ズのカウントの差は1/2桁であった。この差は、部屋
の空気をキャビネットから閉め出すことにより、不活性
雰囲気の有効性を意味することである。窒素充填キャビ
ネットは、工場で使用する条件下では、部屋の空気を閉
め出すことには100%有効ではないが、このデータ
は、ウェーハを窒素のような不活性雰囲気中に保存する
ことは、ウェーハの貯蔵寿命を長引かせることを意味す
る。上記したように熱水、あるいはイソプロピルアルコ
ールの処置、あるいはその両方の処置の後、窒素雰囲気
中で保管することにより時間依存ヘイズの発生を有効に
制御できる。
水、あるいはイソプロピルアルコールでウェーハを化学
処理することにより、時間依存ヘイズの発生を抑止でき
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 (a) シリコンウェーハを提供するス
テップと、 (b) 前記シリコンウェーハの表面上に時間依存ヘイ
ズを生成するようなウェーハを処理するステップと、 (c) 熱水とイソプロピルアルコールからなるグルー
プから選択された材料でもって、前記主表面を処理する
ステップと、 (d) 前記ウェーハを不活性雰囲気中で保持するステ
ップと、 からなることを特徴とする半導体集積回路の製造方法。 - 【請求項2】 前記(c)のステップは、熱水で前記表
面を処理するステップと、イソプロピルアルコールで前
記表面を処理するステップとを含むことを特徴とする請
求項1の方法。 - 【請求項3】 前記(d)のステップは、ウェーハを窒
素雰囲気に保持することを特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項4】 前記(b)のステップは、前記表面を化
学的に洗浄することを特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項5】 前記(b)のステップは、硫酸と過酸化
水素水の混合物で表面を洗浄することを特徴とする請求
項4の方法。 - 【請求項6】 前記(b)のステップは、化学的洗浄ス
テップの前にウェーハの表面を研磨するステップを含む
ことを特徴とする請求項4の方法。 - 【請求項7】 前記(c)のステップは、50℃以上で
100℃以下の温度の熱水でもって表面を処理すること
を特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項8】 前記(c)のステップは、気相状態のイ
ソプロピルアルコールで処理することを特徴とする請求
項1の方法。 - 【請求項9】 (a) シリコンウェーハを提供するス
テップと、 (b) 前記ウェーハの表面をスラリーで研磨するステ
ップと、 (c) 前記研磨された表面を、硫酸と過酸化水素水の
混合物で化学的に洗浄するステップと、 (d) 熱水とイソプロピルアルコールからなるグルー
プから選択された材料でもって、前記主表面を処理する
ステップと、 (e) 前記処理されたウェーハを窒素とアルゴンから
なるグループから選択された不活性雰囲気中に保持する
ステップと、 (f) 前記ステップからウェーハを取り出して、集積
回路の完成に向けて追加の処理を施すステップと、 からなることを特徴とする半導体集積回路の形成方法。
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