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JPH09260326A - 粒子を除去するため半導体ウェハの表面をクリーニングする方法 - Google Patents

粒子を除去するため半導体ウェハの表面をクリーニングする方法

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Publication number
JPH09260326A
JPH09260326A JP9078996A JP7899697A JPH09260326A JP H09260326 A JPH09260326 A JP H09260326A JP 9078996 A JP9078996 A JP 9078996A JP 7899697 A JP7899697 A JP 7899697A JP H09260326 A JPH09260326 A JP H09260326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
tape
wafer
adhesive layer
semiconductor wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9078996A
Other languages
English (en)
Inventor
Chii-Chang Lee
チー−チャン・リー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of JPH09260326A publication Critical patent/JPH09260326A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/0028—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by adhesive surfaces

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  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒子２１〜２４を除去する方法を提供する。 【解決手段】 この方法は、基板１０を設けることから
開始する。基板１０は、上面１２Ａを有する一つまたは
それ以上の集積回路層１２を有する。粒子２１〜２４
は、上面１２Ａと接触する。接着層１６およびキャリア
・フィルム１８によって構成されるテープ１４は、接着
層１６が粒子２１〜２４と接触するように、表面１２Ａ
に適用される。次に、テープ１４は表面１２Ａから取り
外され、この時接着層１６は基板１０の表面１２Ａから
粒子２１〜２４を除去できる。テープ１４は、半導体ウ
ェハの表面または活性面に適用でき、ここでこの表面は
高い領域３７および低い領域３９を含む形状を有する
か、あるいは表面１２Ａ上の粒子の総数を低減するため
平坦化された表面１２Ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に半導体処理に関
し、さらに詳しくは、半導体ウェハの表面から残留物お
よび粒子を除去することに関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路デバイス形状の小型化および集
積の高密度化に伴い、半導体ウェハ上の粒子(particle
s) の発生および除去は、集積回路歩留りを改善するた
め重要な問題になっている。例えば、エッチング工程ま
たは研磨工程中の、製造プロセスにおける各工程によっ
て発生する粒子は、欠陥および信頼性の問題を防ぐため
にウェハから除去しなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、半導体ウェハか
ら粒子を除去することにはさまざまな種類がある。最も
一般的なクリーニングまたは粒子除去プロセスの一つ
に、回転・洗浄・乾燥（ＳＲＤ：spin-rinse-dry）プロ
セスの利用がある。ＳＲＤプロセスでは、ウェハを回転
させながら、流体（例えば、水またはアルコール）が噴
霧される。回転による動的力(dynamic forces)と、流体
の掃流力(drag forces) との組み合わせを利用して、ウ
ェハ表面から粒子を引き離す。洗浄の次に、ウェハは回
転によって乾燥される。ＳＲＤは半導体製造において広
く利用されているが、この方法の欠点は、除去すべき粒
子の半径が小さくなると、除去またはクリーニング・プ
ロセスの効果が低下することである。粒子の動的力によ
る除去は、粒子の半径の三乗に比例し、一方粒子を除去
するために用いられる流体の掃流力は半径の二乗に比例
する。従って、小さいサブミクロンの粒子では、ＳＲＤ
は粒子除去の不完全な解決方法となる。
【０００４】他の粒子除去方法も同様な制限を有する。
例えば、超音波クリーニングは浸漬クリーニング・プロ
セスであり、ウェハを回転する代わりに、ウェハは液体
槽に入れられ、この槽内の液体が超音波で振動される。
ただし、このときも、ウェハから粒子を除去するために
用いられる力は、ＳＲＤクリーニングの場合と同様に、
粒子の半径が小さくなると低下する。
【０００５】粒子除去の別の既知の方法として、２つの
流体の表面エネルギ差を利用する方法がある。例えば、
流体（例えば、イソプロピルアルコールと水）の組み合
わせを槽内で結合させる。ウェハはこの槽に浸漬され、
ウェハ上の粒子が槽内の２つの流体の界面に達すると、
これら２つの流体と粒子との間の表面張力の差により、
粒子はウェハから持ち上げられるか、引き離される。こ
の方法の問題点は、この表面エネルギの差を達成するた
めに利用可能な溶液の数が限られており、これらの限ら
れた流体によって生じる力は、ウェハ表面からかなりの
量の粒子を除去するには十分でないことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の各方法の別の欠点
は、半導体デバイスを適宜コスト効率的に製造する能力
に関係する。従来のクリーニング方法の多くは、実行す
るのに数分程度を必要とする単一ウェハ方法である。さ
らに、これらの方法は、一般に、大量に購入するだけで
なく、大量に何らかの方法で処分しなければならない薬
剤を伴う。従って、小さな粒子さえも効果的に除去し、
しかも同時に最小限の処理時間，最小限の薬剤廃棄およ
び最小限の装置または供給コストで、製造環境において
実施できる、半導体ウェハの粒子除去プロセスを備える
ことは有利である。
【０００７】
【実施例】一般に、本発明は、ウェハの上面（活性面と
もいう）の粒子の数を低減するため、半導体ウェハにテ
ープを適用することに関する。好適な形態では、複数の
粒子がある上面を有する半導体ウェハが設けられる。こ
の半導体ウェハは、真空チャンク(vacuum chunk)に載置
され、テープ材料と接触させられる。このテープは、キ
ャリア・フィルムと接着層とを有する。テープの接着層
部分は、表を下にしてウェハ上に配置され、接着層の接
着剤分子がウェハの上面の粒子に接着する。次に、テー
プはウェハの表面から取り外され、それによりウェハの
上面上の粒子は、粒子とテープの接着層との間の接着に
よって除去される。
【０００８】本発明は、図１ないし図８を参照してさら
に理解される。図１は、基板１０を示す。基板１０は、
単結晶シリコン，ガリウム砒素，シリコン・オン・イン
シュレータ材料，エピタキシャル形成，ゲルマニウム，
ゲルマニウム・シリコン，多結晶シリコンおよび／また
は半導体製造において用いられる同様な基板材料でもよ
い。好適な形態では、基板１０はシリコン半導体ウェハ
である。基板１０内に、ＭＯＳトランジスタのソースお
よびドレイン電極用の拡散領域，ウェル領域，バイポー
ラ・トランジスタ電極および基板１０内に活性回路の形
成を可能にする任意の他のドーピング領域を形成しても
よい。一つまたはそれ以上の集積回路層１２は、基板１
０の上に形成される。この一つまたはそれ以上の集積回
路層１２は、誘電層を含んでもよい。例えば、これらの
誘電層は、湿潤または乾燥二酸化シリコン，窒化シリコ
ン，窒化物材料、ＴＥＯＳ(tetraethylorthosilicate)
ベースの酸化物，ＢＰＳＧ(borophosphosilicate glas
s)，ＰＳＧ(phosphosilicate glass) ，ＯＮＯ(oxide-n
itride-oxide) 膜、窒化酸素(oxynitride)または同様な
誘電材料を含んでもよい。さらに、一つまたはそれ以上
の集積回路層１２は、導電領域を含んでもよい。これら
の導電領域は、多結晶シリコン，ケイ化物またはサリサ
イド(salicide)領域，金属領域，耐熱金属または集積回
路製造で用いられる同様な導電性材料を含むことができ
る。層１２は被着され、パターニングされ、エッチング
されて、基板１０の上に活性回路を形成する。層１２を
形成する詳細は本発明の理解を得る上で重要ではない。
ただし、注意すべき点は、本発明は、ウェハ処理中の任
意の時点および任意の材料表面上で利用できることであ
る。
【０００９】図１において、一つまたはそれ以上の集積
回路層１２を有する上層は、スラリを利用して化学的・
機械的に研磨され、上部研磨表面１２Ａを形成する。化
学機械的研磨（ＣＭＰ：chemical mechanical polishin
g ）工程を行うと、粒子２１，２２，２３，２４などの
残留物および微粒子（以下では、粒子２１〜２４とい
う）は、図１に示すように研磨表面１２Ａに残る。これ
らの粒子２１〜２４は、研磨した層からの粒子や、研磨
スラリからの研磨粒子や、大気からの粒子や、ＣＭＰ装
置からの粒子や、他の不純物である。これらの粒子２１
〜２４が表面に残り、以降の処理により除去しなけれ
ば、集積回路歩留りは低下する。従って、粒子２１〜２
４を除去するコスト効果的かつ効率的な方法が必要とさ
れる。
【００１０】図２は、粒子２１〜２４を除去するため、
研磨表面１２Ａにテープ１４が適用されることを示す。
テープ１４は、接着層１６およびキャリア・フィルム１
８によって構成される。一形態では、テープ１４は、Ad
vanced Laminated MaterialApplications (ALMA), Inc.
から入手可能なクリーンルーム・テープでもよい。こ
のクリーンルーム・テープを利用すると、キャリア・フ
ィルム１８はポリオレフィン・フィルムであり、接着層
１６はアクリル・ベースの接着剤である。利用可能な別
のテープは、Label Graphics, Inc.から入手でき、テー
プＰ３ＷＴＣＬＧ１８と呼ばれる。このテープは、ポリ
プロピレンからなるキャリア・フィルムと、ＬＧ１８接
着剤からなる接着層とによって構成される。別の形態で
は、ＬＧ１９接着剤も利用される。なお、３Ｍなど他の
企業も、本発明に従って粒子を除去するために適切に利
用できる、本明細書に記載したテープに代わる代替テー
プを提供することに留意されたい。
【００１１】一般に、好適な形態では、図２においてテ
ープ１４として利用されるテープは、特定の特性を有し
ていなければならない。まず第１に、テープはクリーン
ルーム環境と整合性がなければならない。第２に、テー
プの接着層は、ウェハの表面上の粒子に適度に接着しな
ければならない。第３に、接着層１６は、層１２に対す
る以上に、キャリア１８に対して接着力が強いことが好
ましい。接着層１６が層１２に対する以上にキャリア１
８に対する接着力が強いと、テープ１４を基板から取り
外した後にウェハ上に残る接着剤残留物は低減される。
第４に、接着層１６における接着剤分子間の接着力が接
着剤分子と、粒子２１〜２４と、ウェハ表面１２Ａとの
間の接着力よりも大きいテープを利用することが望まし
い。これにより、ウェハとテープを分離したときに、ウ
ェハ上に残る接着剤残留物は最小限に抑えられる。な
お、テープの取り外し後に表面１２Ａに残る接着剤残留
物は、アセトン，アルコールまたは他の有機溶媒などの
溶媒に表面１２Ａを露出させることによって溶解できる
ことに留意されたい。
【００１２】従って、要するに図２は、接着層１６を有
するテープ１４が表面１２Ａと接触させられることを示
す。接着層１６は、図２に示すように粒子２１〜２４に
接着する。
【００１３】図３は、テープ１４が表面１２Ａから取り
外されることを示す。この取り外しプロセスにより、図
３に示すように、接着層１６への接着を介して、粒子２
１〜２４が表面１２Ａから除去される。従って、基板１
０の表面１２Ａ上に存在する粒子の総数は表面１２Ａか
ら効果的かつ効率的に除去され、集積回路の歩留りを向
上させる。前述のように、テープ１４の取り外しによ
り、接着剤残留物は表面１２Ａに残っても残らなくても
よい。この残留物は、表面１２Ａを溶媒に露出してこの
残留物を効果的に除去することにより、容易に除去でき
る。従って、図１ないし図３は、テープ１４を利用し
て、化学機械的に研磨された表面１２Ａから粒子を除去
する方法を示す。
【００１４】図４ないし図７は、平坦でない表面から粒
子を除去するために、図１ないし図３を参照して図説し
たテープ方法を利用できることを示す。図４は、図１の
基板１０と同様な基板３０を示す。層１２に相当する一
つまたはそれ以上の集積回路層３２が図４に示され、こ
こで層３２のうち上層はレベル間誘電層である。レベル
間誘電層の下には、複数の導電層および誘電層を形成し
て、基板３０の上に活性デバイスを形成してもよい。導
電性相互接続３４，３６は、従来のリソグラフィおよび
エッチング処理を利用して、層３２の上に形成される。
導電性相互接続３４，３４の上には、誘電層３８が形成
される。誘電層３８は、図４に示すように、導電性相互
接続３４，３６の上にある高い領域３７と、低い領域３
９を形成する共形的誘電層(conformal dielectric laye
r)である。また、図４は、複数の粒子４０，４１，４
２，４３（以下では、粒子４０〜４３）を示し、粒子の
一部は高い領域３７の上にあり、残りは低い領域３９に
ある。
【００１５】図５は、テープ４６が誘電層３８に接触さ
せられることを示す。最小限の力がテープ４６に印加さ
れると、接着層４８およびキャリア・フィルム５０から
なるテープ４６は、高い領域３７とのみ接触する。従っ
て、最小限の力を用いると、低い領域３９にある粒子４
１，４２，４３は接着層４８と接触せず、誘電層３８の
表面に残る。この問題を解決し、低い領域３９における
粒子の除去を可能にするため、厚さ「Ｘ」を有する接着
層４８を有するテープ４６が利用でき、ここでＸは高い
領域３７と低い領域３９との間の高さの差よりも大き
い。例えば、約１ミル（２５μｍ）の接着層厚さで十分
である。従って、接着層の厚さは、図６に示すように、
テープ４６に印加される圧力によって、接着剤が層３８
の表面全体と接触することを保証するのに十分な厚さで
ある。
【００１６】図６は、接着層の材料が高い領域３７から
低い領域３９に変形するように、正の力をテープ４６に
印加できることを示す。従って、接着層４８の接着剤分
子は、誘電層３８の高い表面３７および低い表面３９の
両方にある粒子４０〜４３と接触する。
【００１７】図７に示すように、テープ４６は層３８の
表面から取り外され、それにより粒子４０〜４３は高い
領域３７および低い領域３９の両方から効果的に除去さ
れる。前述のように、テープの取り外し時に接着剤残留
物が基板の表面に残っていても、このような残留物は溶
媒を利用して溶解できる。
【００１８】図８は、本発明により半導体ウェハにテー
プを適用するために利用できる装置を示す。図８は、ウ
ェハ６０を固定するために用いられる真空チャック６１
を示す。テープは、送りリール６６からテープ適用ロー
ラ６２に供給される。従って、送りリール６６は、ウェ
ハ６０に適用するためテープ適用ローラ６２に新しいテ
ープ７０を供給する。ウェハ６０は、ローラの表面の下
で横方向に移動するか、あるいはローラはウェハ表面で
横方向に移動し、新規テープ７０は十分な圧力でウェハ
６０の上面と接触される。ウェハまたはローラは横方向
の移動を続け、それによりテープはウェハ表面から剥さ
れ、または開放される。このテープの取り外しの結果、
ウェハ６０の表面から粒子が除去される。粒子はテープ
６８の接着層に取り付き、この使用済みテープ６８は巻
き取りリール６４によって回収され、適切に廃棄または
再利用される。従って、図８は、半導体ウェハ６０の表
面から粒子を効果的に除去するテープ供給装置を示す。
【００１９】以上より、本発明は、半導体ウェハの表面
から粒子を効果的に除去する簡単な方法を提供すること
が明白である。半導体表面を接着テープと接触させるこ
とにより、粒子および残留物は半導体ウェハの幾何学的
表面または平坦な表面から効果的に除去される。テープ
は、サブミクロン粒子を含む粒子をウェハの表面から除
去する安価で効果的な方法であり、それにより化学廃棄
は低減され生産性は増加し、歩留りは向上する。
【００２０】本発明について特定の実施例を参照して図
説してきたが、更なる修正および改善は当業者に想起さ
れる。例えば、クリーンルーム環境と整合性のある任意
の種類のテープを利用して、本明細書で教示されるよう
に粒子を除去できる。本明細書で教示されるテープ取り
外しプロセスは、バッチ・プロセスで実行して、同時に
複数のウェハから粒子を除去できる。本明細書で教示さ
れる粒子除去プロセスは、半導体ウェハの製造中の任意
の段階で利用できる。本明細書で教示される粒子除去プ
ロセスは、被着室内の部品，ウェハ・クランプ，電極な
ど他の物体上でも利用して、半導体装置部品から粒子を
効果的に除去できる。従って、本発明は図示の特定の形
状に制限されず、特許請求の範囲は本発明の精神および
範囲から逸脱しない一切の修正を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例により接着テープによって除
去される粒子を有する半導体ウェハの平坦な表面を示す
部分的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例により接着テープによって除
去される粒子を有する半導体ウェハの平坦な表面を示す
部分的な断面図である。
【図３】本発明の一実施例により接着テープによって除
去される粒子を有する半導体ウェハの平坦な表面を示す
部分的な断面図である。
【図４】本発明により接着テープを利用して半導体ウェ
ハの平坦でない表面から粒子を除去できる、本発明の別
の実施例を示す部分的な断面図である。
【図５】本発明により接着テープを利用して半導体ウェ
ハの平坦でない表面から粒子を除去できる、本発明の別
の実施例を示す部分的な断面図である。
【図６】本発明により接着テープを利用して半導体ウェ
ハの平坦でない表面から粒子を除去できる、本発明の別
の実施例を示す部分的な断面図である。
【図７】本発明により接着テープを利用して半導体ウェ
ハの平坦でない表面から粒子を除去できる、本発明の別
の実施例を示す部分的な断面図である。
【図８】本発明により半導体ウェハに対してテープを適
用し、取り外すのに適したローラ・システムの概略図を
示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 集積回路層 １２Ａ 上部研磨表面 １４ テープ １６ 接着層 １８ キャリア・フィルム ２１〜２４ 粒子 ３０ 基板 ３２ 集積回路層 ３４，３６ 導電性相互接続 ３７ 高い領域 ３８ 誘電層 ３９ 低い領域 ４０〜４３ 粒子 ４６ テープ ４８ 接着層 ５０ キャリア・フィルム ６０ ウェハ ６１ 真空チャック ６２ テープ適用ローラ ６４ 巻き取りリール ６６ 送りリール ６８ 使用済みテープ ７０ 新規テープ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積回路（１２）が形成されたウェハ
    （１０）の表面から粒子（２１〜２４）を除去する方法
    であって：表面（１２ａ）を有する前記ウェハ（１０）
    を設ける段階であって、前記ウェハの表面が前記粒子
    （２１〜２４）と接触する段階；接着層（１６）が前記
    粒子（２１〜２４）に接着するように、キャリア・フィ
    ルム（１８）および接着層（１６）からなるテープ（１
    ４）を前記ウェハの表面に適用する段階；および前記ウ
    ェハの表面上の粒子の総数を低減するため、少なくとも
    一部の粒子が前記接着層に接着されたまま、前記ウェハ
    （１０）の表面から前記テープ（１４）を取り外す段
    階；によって構成されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 半導体ウェハ（１０）から粒子（２１〜
    ２４）を除去する方法であって：活性面（１２ａ）と、
    前記活性面（１２）上に形成された層とを有する半導体
    ウェハ（１０）を設ける段階であって、前記層は表面お
    よび前記表面上の粒子を有する段階；前記表面から前記
    粒子を除去するためのテープ（１４）を設ける段階であ
    って、前記テープは、キャリア・フィルム（１８）と、
    前記キャリア・フィルムに接着された接着層（１６）と
    からなる段階；前記テープの接着層が表面上の粒子と接
    触するように、前記テープを前記半導体ウェハに対して
    加圧する段階；および前記粒子が前記テープの接着層に
    取り付いたままで、前記ウェハから取り外されるよう
    に、前記テープを前記半導体ウェハから剥す段階；によ
    って構成されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 半導体ウェハ（１０）から粒子（２１〜
    ２４）を除去する方法であって：半導体ウェハ（１０）
    を設ける段階；前記半導体ウェハ上に材料の層（１２）
    を被着させる段階；スラリを利用して、前記材料の層の
    表面を研磨して、研磨表面を形成する段階であって、前
    記研磨により前記研磨表面に粒子（２１〜２４）が残る
    段階；研磨後に、前記半導体ウェハを洗浄する段階；洗
    浄後に、前記半導体ウェハを乾燥する段階；乾燥後に、
    前記研磨表面にテープ（１４）を適用する段階であっ
    て、前記テープはキャリア・フィルム（１８）および接
    着層（１６）によって構成され、前記テープは、正の力
    を利用して前記接着層が前記研磨表面と接触するように
    適用され、前記接着層は、前記研磨層上にある粒子に接
    着する段階；および前記研磨表面から前記テープを取り
    外して、前記研磨表面から前記粒子を除去する段階；に
    よって構成されることを特徴とする方法。
JP9078996A 1996-03-18 1997-03-13 粒子を除去するため半導体ウェハの表面をクリーニングする方法 Pending JPH09260326A (ja)

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US08/617,015 US5690749A (en) 1996-03-18 1996-03-18 Method for removing sub-micron particles from a semiconductor wafer surface by exposing the wafer surface to clean room adhesive tape material
US617015 1996-03-18

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