技術コラム/技術情報

半導体ウエハーとUV(紫外線)

半導体ウエハーとUVの関係性は、およそ1960年代に半導体ウエハーへの微細なパターン形成が求められるようになってきたことが始まりと考えられます。UVの短い波長が微細なパターン形成に適しており、UVを利用した露光技術が半導体製造において広く採用されていきました。

半導体ウエハーへのパターン形成には主に、フォトリソグラフィが利用されています。また近年ではナノインプリントリソグラフィ(NIL)といった手法も利用され始めています。通常、露光に使用される紫外線の波長は、g線(436nm)やi線(365nm)、KrF(248nm)やArF(193nm)が使用されています。

ナノインプリントリソグラフィの露光にはEUV(極端紫外線 13.5nm)が使用されています。

また、フォトリソグラフィ以外にもUVは半導体の製造プロセスにおいて、前工程から後工程まで幅広く利用されています。

半導体ウエハー加工前の有機物除去(UV洗浄)

UV洗浄は、ウエハーにUVを照射することでオゾンを生成し、オゾンによりウエハー表面の有機物を除去することができます。UV洗浄に使用する光源装置には、主に185nm、254nmの波長の光を効率よく発生させる低圧水銀ランプが使用されています。

半導体ウエハーの周辺露光

ウエハーへの周辺露光は、以降の工程でのパーティクル発生を抑制するため、ウエハー周辺部のレジストにUVを照射し、不要なレジストを除去する手法です。周辺露光には通常のパターン形成時と同様の光源が使用されることが一般的ですが、g線(436nm)やi線(365nm)レジストに限定した場合はUV-LED光源も使用されることがあります。

半導体ウエハーの外観検査

ウエハーの外観検査・表面検査は、ウエハー表面の付着物や汚染、微細な欠陥などを検出する工程です。検査には高感度で高輝度な光源が求められるため、波長200nm～300nm程度の深紫外線(DUV)が使用されています。DUVの波長域は、下地であるシリコン(Si)とウエハー上に形成されたICチップの金属などとの反射率に大きな差があるため、下地とのコントラストが得やすく配線パターンの検査にも適しています。

UVテープの剥離

後工程でのUV利用は、半導体ウエハーのバックグラインド工程やダイシング工程でUVテープを剥離するために使用されています。

UVテープは、半導体ウエハーの表面保護やフレームへの固定などに使用されるため強い粘着力を持っていますが、UVを照射することにより粘着力が大幅に低減され剥離しやすくなるという特徴を持っています。これにより、工程中にはウエハーやダイをしっかりと保護・固定でき、かつUVを照射することにより簡単に剥離することができるため、後続の工程での処理や取り扱いが容易になります。

UVテープを剥離する際に使用するUVの波長は250nm～400nm程度が一般的で、水銀ランプやメタルハライドランプ、UV-LED、ブラックライトなどが光源として使用されています。

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