図面 (/)

技術 基板処理方法

出願人 株式会社東芝
発明者 重田厚福島大矢野博之
出願日 2007年4月11日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2007-104068
公開日 2008年10月30日 (12年2ヶ月経過) 公開番号 2008-263027
状態 特許登録済
技術分野 半導体の洗浄、乾燥
主要キーワード シリコン針 窒化シリコン系膜 混在層 針状突起 基板重量 酸化シリコン系膜 砥粒サイズ メカニカル効果
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年10月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

酸化シリコン系窒化シリコン系の高硬度膜を含む不要膜や凹凸面を高効率で除去し、研磨面精度を向上させる。

解決手段

半導体基板10の周縁部に、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜11,12に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第1研磨面を接触させて基板10を研磨する工程と、基板10の周縁部に、メカニカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第2研磨面を接触させて基板10を研磨する工程と、を含む。

概要

背景

配線微細化に伴い、管理すべきパーティクル及び不純物濃度の値は、益々厳しくなってきており、半導体基板の表面は勿論、周縁部(ノッチ部及びベベル部)の管理も重要となってきている。半導体装置製造過程では、SiO2 膜,SiN膜といった絶縁膜ポリSi膜,W膜,Cu膜といった導電膜成膜露光エッチング加工等を繰り返しながら、微細配線を形成していく。この製造過程で基板周縁部にも絶縁膜や導電膜が成膜されると共に、露光・エッチング加工等が繰り返されることにより、絶縁膜や導電膜を含む不要膜及び凹凸面が形成される。これら不要膜や凹凸面は、製造過程でパーティクル発生源となり、配線の微細化に伴い歩留まりを低下させる要因として顕在化してきた。

例えば、トレンチキャパシタトレンチ(Deep Trench)の形成過程においては、SiN膜とSiO2 膜をCVD法で順次成膜した積層絶縁膜の上にレジストパターンを形成し、これをマスクとしてRIE(Reactive Ion Etching)によりSiO2 膜,SiN膜及びシリコン基板を順次エッチングしてトレンチを形成する。この際に、基板周縁部ではプラズマの生成やエッチングガスの供給が不安定となり、針状突起が形成されることがある。この針状突起は、基板の搬送時或いはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このようなパーティクルは製造される半導体装置の歩留りの低下につながるため、基板周縁部に形成された針状突起を除去する必要がある。

基板周縁部を処理する方法として、被研磨面を有する基板と研磨面を押圧しながら摺動させることにより、基板上の被研磨膜研磨除去する研磨技術がある。この研磨技術には、不織布からなる研磨面と被研磨面との接触面に研磨粒子を含む研磨剤を供給しながら研磨する遊離砥粒方式と、砥粒を固定させた研磨面と被研磨面との接触面に純水を供給しながら研磨する固定砥粒方式がある。

トレンチ形成時に生じる針状突起を固定砥粒方式で研磨除去する場合、従来は研磨速度の高いダイヤモンド砥粒#4000(粒子径3μm程度)でシリコン基板上のSiN膜及び針状突起を全て研磨除去した後に、ダイヤモンド砥粒#10000(粒子径0.5μm程度)で仕上げ研磨を実施していた。しかし、この方法によると、研磨時間は速いが、ダイヤモンド砥粒#4000によるシリコン基板へのキズが大きく、ダイヤモンド砥粒#10000による仕上げ研磨後もキズが残存する(例えば、特許文献1参照)。

その場合の対処として、SiN膜の研磨除去にもダイヤモンド砥粒#10000を用いる方法もあるが、高硬度膜のSiN膜を研磨除去するのに莫大な時間を要する。別の対処として、ダイヤモンド砥粒#4000と#8000と#10000を徐々に砥粒サイズを小さくしながら、仕上がり面粗さを改善する方法もある。しかし、研磨テープを3種類も使用するため、研磨ヘッドが3個必要となり、装置が大型化する。しかも、シリコン基板の研磨量も大きくなるため、半導体装置の製造過程で複数回の研磨処理を行うと元々の基板の形状規格を逸脱し、製造ラインで流すことができなくなることがある。

このように、基板周縁部の研磨処理の目的から考えても、被研磨面の面粗さを向上させることが、その後の欠陥の発生を抑制するために必要である。しかし、被研磨面の面粗さの向上には、砥粒サイズを小さくすることが有効だが、SiN膜やSiO2 膜といった高硬度膜を研磨除去する場合、著しく研磨速度が低下して生産性が悪化する副作用がある。

被研磨面の面粗さを悪化させずに研磨除去効率を上げるため、研磨中薬液添加が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この提案では、シリコン基板上のSiN膜の除去効率を上げるために、ポリエチレンイミン又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを添加している。しかし、この方法では、基板表面も同様の薬液に晒されるため、副作用としてシリコン基板へのエッチングが問題となる。
特開2003−234314号公報
特開2007−012943号公報

概要

酸化シリコン系窒化シリコン系の高硬度膜を含む不要膜や凹凸面を高効率で除去し、研磨面精度を向上させる。半導体基板10の周縁部に、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜11,12に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第1研磨面を接触させて基板10を研磨する工程と、基板10の周縁部に、メカニカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第2研磨面を接触させて基板10を研磨する工程と、を含む。

目的

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、半導体基板の周縁部に形成された酸化シリコン系や窒化シリコン系の高硬度膜を含む不要膜や凹凸面を高効率で除去し、研磨面精度の向上をはかり得る基板処理方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

半導体基板周縁部に、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第1研磨面を接触させて、該基板を研磨する工程と、前記基板の周縁部に、メカニカル効果主体とする砥粒を固定した第2研磨面を接触させて、該基板を研磨する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法

請求項2

前記第1研磨面に固定された砥粒はセリアを主成分とし、前記第2研磨面に固定された砥粒はダイヤモンド又はSiCを主成分としたことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。

請求項3

前記基板を回転すると共に、該基板の周縁部に前記第1研磨面及び前記第2研磨面の両方を接触させ、前記第1研磨面による研磨と前記第2研磨面による研磨を並行して行うことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。

請求項4

前記基板を回転すると共に、前記第1研磨面による研磨を行った後に前記第2研磨面による研磨を行うか、又は前記第1研磨面による研磨と前記第2研磨面による研磨を交互に行うことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。

請求項5

酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を含む研磨液を用いて、又は該砥粒を固定した研磨面に接触させて、半導体基板の周縁部を研磨する工程と、メカニカル効果を主体とする砥粒を含む研磨液を用いて、又は該砥粒を固定した研磨面に接触させて、前記基板の周縁部を研磨する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体基板周縁部を研磨する基板処理方法に係わり、特に基板の周縁部に形成された不要膜や凹凸面などを除去するための基板処理方法に関する。

背景技術

0002

配線微細化に伴い、管理すべきパーティクル及び不純物濃度の値は、益々厳しくなってきており、半導体基板の表面は勿論、周縁部(ノッチ部及びベベル部)の管理も重要となってきている。半導体装置製造過程では、SiO2 膜,SiN膜といった絶縁膜ポリSi膜,W膜,Cu膜といった導電膜成膜露光エッチング加工等を繰り返しながら、微細配線を形成していく。この製造過程で基板周縁部にも絶縁膜や導電膜が成膜されると共に、露光・エッチング加工等が繰り返されることにより、絶縁膜や導電膜を含む不要膜及び凹凸面が形成される。これら不要膜や凹凸面は、製造過程でパーティクル発生源となり、配線の微細化に伴い歩留まりを低下させる要因として顕在化してきた。

0003

例えば、トレンチキャパシタトレンチ(Deep Trench)の形成過程においては、SiN膜とSiO2 膜をCVD法で順次成膜した積層絶縁膜の上にレジストパターンを形成し、これをマスクとしてRIE(Reactive Ion Etching)によりSiO2 膜,SiN膜及びシリコン基板を順次エッチングしてトレンチを形成する。この際に、基板周縁部ではプラズマの生成やエッチングガスの供給が不安定となり、針状突起が形成されることがある。この針状突起は、基板の搬送時或いはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このようなパーティクルは製造される半導体装置の歩留りの低下につながるため、基板周縁部に形成された針状突起を除去する必要がある。

0004

基板周縁部を処理する方法として、被研磨面を有する基板と研磨面を押圧しながら摺動させることにより、基板上の被研磨膜研磨除去する研磨技術がある。この研磨技術には、不織布からなる研磨面と被研磨面との接触面に研磨粒子を含む研磨剤を供給しながら研磨する遊離砥粒方式と、砥粒を固定させた研磨面と被研磨面との接触面に純水を供給しながら研磨する固定砥粒方式がある。

0005

トレンチ形成時に生じる針状突起を固定砥粒方式で研磨除去する場合、従来は研磨速度の高いダイヤモンド砥粒#4000(粒子径3μm程度)でシリコン基板上のSiN膜及び針状突起を全て研磨除去した後に、ダイヤモンド砥粒#10000(粒子径0.5μm程度)で仕上げ研磨を実施していた。しかし、この方法によると、研磨時間は速いが、ダイヤモンド砥粒#4000によるシリコン基板へのキズが大きく、ダイヤモンド砥粒#10000による仕上げ研磨後もキズが残存する(例えば、特許文献1参照)。

0006

その場合の対処として、SiN膜の研磨除去にもダイヤモンド砥粒#10000を用いる方法もあるが、高硬度膜のSiN膜を研磨除去するのに莫大な時間を要する。別の対処として、ダイヤモンド砥粒#4000と#8000と#10000を徐々に砥粒サイズを小さくしながら、仕上がり面粗さを改善する方法もある。しかし、研磨テープを3種類も使用するため、研磨ヘッドが3個必要となり、装置が大型化する。しかも、シリコン基板の研磨量も大きくなるため、半導体装置の製造過程で複数回の研磨処理を行うと元々の基板の形状規格を逸脱し、製造ラインで流すことができなくなることがある。

0007

このように、基板周縁部の研磨処理の目的から考えても、被研磨面の面粗さを向上させることが、その後の欠陥の発生を抑制するために必要である。しかし、被研磨面の面粗さの向上には、砥粒サイズを小さくすることが有効だが、SiN膜やSiO2 膜といった高硬度膜を研磨除去する場合、著しく研磨速度が低下して生産性が悪化する副作用がある。

0008

被研磨面の面粗さを悪化させずに研磨除去効率を上げるため、研磨中薬液添加が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この提案では、シリコン基板上のSiN膜の除去効率を上げるために、ポリエチレンイミン又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを添加している。しかし、この方法では、基板表面も同様の薬液に晒されるため、副作用としてシリコン基板へのエッチングが問題となる。
特開2003−234314号公報
特開2007−012943号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、半導体基板の周縁部に形成された酸化シリコン系窒化シリコン系の高硬度膜を含む不要膜や凹凸面を高効率で除去し、研磨面精度の向上をはかり得る基板処理方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明の一態様に係わる基板処理方法は、半導体基板の周縁部に、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第1研磨面を接触させて、該基板を研磨する工程と、前記基板の周縁部に、メカニカル効果主体とする砥粒を固定した第2研磨面を接触させて、該基板を研磨する工程と、を含むことを特徴とする。

0011

また、本発明の別の一態様に係わる基板処理方法は、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜に対してケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を含む研磨液を用いて、又は該砥粒を固定した研磨面に接触させて、半導体基板の周縁部を研磨する工程と、メカニカル効果を主体とする砥粒を含む研磨液を用いて、又は該砥粒を固定した研磨面に接触させて、前記基板の周縁部を研磨する工程と、を含むことを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、ケミカル効果を有する砥粒を用いた研磨とメカニカル効果を有する砥粒を用いた研磨とを併用することにより、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の高硬度膜を含む不要膜や凹凸面を高効率で除去することができると共に、研磨面精度を向上させることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。

0014

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図であり、(a)は被処理基板の研磨前の状態、(b)は被処理基板の研磨後の状態を示している。図中の10はシリコン基板、11はSiO2 膜、12はSiN膜である。

0015

本実施形態では、図1(a)に示す構造に対し、シリコン基板10の周縁部に、SiO2 及びSiNに対してケミカル効果を有するセリア酸化セリウム)粒子を主成分とする砥粒を固定した第1研磨面を接触・加圧すると共に、基板10を回転させることにより基板周縁部を研磨する。次いで、シリコン基板10の周縁部に、メカニカル効果を主体とするダイヤモンドの砥粒を固定した第2研磨面を接触・加圧すると共に、基板10を回転させることにより基板周縁部を研磨する。これにより、図1(b)に示すように、基板10の周縁部でSiO2 膜11やSiN膜12が除去されると共に、基板周縁部の表面粗さが極めて小さいものとなる。

0016

以下、本実施形態を具体的に説明する。

0017

図2は、本実施形態に使用した固定砥粒方式の研磨装置を示す概略構成図である。

0018

被処理基板20が載置されるステージ21は、モータ22により回転可能となっている。基板20は、その中心をステージ21の中心に合わせてステージ21に吸着固定され、基板20の周縁部の一部が研磨テープ23に接触する。研磨テープ23は、図示してないシリンダーに接続された研磨ヘッド24により基板側に押圧される。そして、研磨ヘッド24により研磨テープ23を基板20の周縁部に押圧した状態でモータ22により基板20を回転させることにより、基板20の周縁部が研磨されるようになっている。即ち、基板20の周縁部に成膜された不要膜の一部又は全てを基板10に達するまで研磨除去するようになっている。また、研磨時には、基板中心近傍のノズル25から基板表面に純水が供給され、この純水が基板周縁部の研磨領域に供給されるようになっている。

0019

研磨テープ23としては、ケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を固定した第1の研磨テープ23aと、メカニカル効果を主体とする砥粒を固定した第2の研磨テープ23bとの2種類を用いた。第1の研磨テープ23aは、図3(a)に示すように、PET(ポリエチレンテレフタレートフィルム31にバインダー32によりセリア砥粒33(#10000:粒子径0.5μm程度)を固定したもので、テープ幅80mm、厚さ50μmである。第2の研磨テープ23bは、図3(b)に示すように、PETフィルム31にバインダー32によりダイヤモンド砥粒34(#10000:粒子径0.5μm程度)を固着したものである。これらの2種の研磨テープ23は、必要に応じて交換可能となっている。さらに、これらの研磨テープ23は、研磨時に少しずつ巻き取ることにより、研磨により劣化した部分を新しい研磨面に置換できるようになっている。

0020

前記図1(a)に示すように、シリコン基板10の表面全体に、厚さ100nmのSiO2 膜11と厚さ100nmのSiN膜12を順次CVD法により成膜した。この基板10の周縁部に成膜された積層絶縁膜の除去に本実施形態の研磨方法を適用した結果を、以下に説明する。

0021

前記図2に示した研磨装置を用いて、研磨テープ23として図3(a)に示すセリア砥粒を固着した第1の研磨テープ23aをセットし、被処理基板20をステージ21に吸着させ、所定の速度でステージ21を回転させると共に、研磨テープ23を所定の速度で送りながら、基板周縁部に研磨テープ23を押圧することにより、基板周縁部の研磨を行った。

0022

従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せに対して、研磨時間は2倍に長くなるが、研磨後の表面粗さは1/5に低減した。また、同じ粒子径のダイヤモンド砥粒#10000のみによる研磨除去と比較すると、研磨時間は1/10に短縮され、研磨後の表面粗さは約1/2に低減した。

0023

一方、シリコン基板10に対する研磨能力を、研磨前後の基板重量変化から比較してみると、ダイヤモンド砥粒#4000に比べて1/150と低く、更にダイヤモンド砥粒#10000と比べても1/5と低い。これらのことは、セリア砥粒がSiO2 膜11やSiN膜12に対しては化学作用が効果的に働いていることを示している。また、Siに対しては化学的作用が働かず、砥粒自体の機械的強度に依存していることを示している。

0024

基板周縁部を研磨する場合、基板表面とは異なり、シリコン基板10の断面方向及び円周方向に曲率を有するため、研磨ヘッド24をシリコン基板10の曲率に沿うように接触面を動かしながら研磨を行うが、研磨残りを発生させないために過剰研磨が必要となる。この過剰研磨においては、SiO2 やSiNに対する研磨能力が高く、Siに対する研磨能力が低いというセリア砥粒の特徴が有利に働く。即ち、セリア砥粒はシリコン基板10の周縁部に堆積された不要膜(SiO2 膜、SiN膜)の研磨除去に極めて有効である。

0025

このように、セリア砥粒を固着した第1の研磨テープ23aを用いることにより、従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せに対して、研磨後の表面粗さは十分に低減されるものの、研磨時間が長くなる。そこで、上記結果から研磨時間の短縮を目的に、セリア砥粒(#10000)を固着した研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒(#10000)を固着した研磨テープ23bを組み合わせた実施形態を説明する。

0026

最初に、セリア砥粒を固着した研磨テープ23aで積層絶縁膜の研磨除去を開始し、下地のSiの一部が露出するまで研磨を継続した。次いで、セリア砥粒よりもシリコン基板に対する研磨能力の高いダイヤモンド砥粒を固着した研磨テープ23bによる研磨に変更した。これにより、トータルの研磨時間は、セリア砥粒のみの場合の約1/2に改善した。即ち、従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せと同じ時間となった。そして、このときの研磨後の表面粗さは、従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せに対して約1/3に低減された。

0027

なお、セリア砥粒の研磨テープ23aでの研磨ステップとダイヤモンド砥粒の研磨テープ23bでの研磨ステップを分ける場合、研磨対象基板を保持・回転するモータの回転負荷の変化を利用して研磨ステップを切り替えると効率的である。

0028

また、研磨テープ23aによる研磨の終了後に研磨テープ23bによる研磨を行うことに代えて、研磨テープ23aによる研磨と研磨テープ23bによる研磨とを交互に繰り返すことによっても、上記とほぼ同様の効果が得られた。

0029

また、図4に示すように、被処理基板20の周縁部の2箇所にセリア砥粒を固着した研磨テープ23aと、ダイヤモンド砥粒を固着した研磨テープ23bを同時に接触させ、セリア砥粒とダイヤモンド砥粒による研磨を並行して行った。この場合、研磨時間は、セリア砥粒のみの場合の約1/3に改善した。即ち、従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せに対して、研磨時間が2/3に短縮され、研磨後の表面粗さは、約1/3に低減された。

0030

これは、高硬度のSiO2 膜11とSiN膜12に対する研磨効率の高いセリア砥粒による研磨と、下地シリコン基板一部露出した後は、ダイヤモンド砥粒によるシリコン研磨効率向上による相乗効果で、積層絶縁膜の除去効率が向上したことを示している。

0031

このように本実施形態によれば、シリコン基板10の表面にSiO2 膜11及びSiN膜12などの高硬度膜を含む不要膜が形成された被処理基板に対し、セリア砥粒を固着した研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒を固着した研磨テープ23bを用いて研磨することにより、不要膜を高効率で除去することができ、しかも研磨面精度を向上させることができる。従って、生産性の向上と欠陥低減による歩留まりの向上が可能となる。

0032

なお、SiO2 膜11とSiN膜12の積層膜の代わりに、シリコン基板10上に厚さ200nmのSiO2 膜をCVD法により成膜し、このときの基板周縁部の膜除去に前記図4に示した研磨装置を用いて本実施形態を適用した結果、従来のダイヤモンド#4000及び#10000の組合せに対して、セリア砥粒#10000とダイヤモンド砥粒#10000の組み合わせでは、研磨時間は約1/2に短縮され、表面粗さは1/3に改善された。

0033

同様に、シリコン基板10上に厚さ200nmのSiN膜をCVD法により成膜し、このときの基板周縁部の膜除去に前記図4に示した研磨装置を用いて本実施形態を適用した結果、従来のダイヤモンド#4000及び#10000の組合せに対して、セリア砥粒#10000とダイヤモンド砥粒#10000の組み合わせでは、研磨時間は約3/4に短縮され、表面粗さは1/3に改善された。

0034

(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図であり、(a)はトレンチを形成した状態、(b)は被処理基板の研磨前の状態、(c)は被処理基板の研磨後の状態を示している。図中の10はシリコン基板、11はSiO2 膜、12はSiN膜、13はシリコンの針状突起である。

0035

図5(a)に示すように、シリコン基板10の表面に、LP−CVD法でSiN膜12及びSiO2 膜11を順に堆積し、これらをパターニングしてSiN膜12及びSiO2 膜11の積層膜からなるハードマスクを形成する。続いて、このハードマスクを用いて、シリコン基板10をRIE法によりエッチングし、トレンチを形成する。このとき、基板周縁部ではエッチングの乱れが生じマスクの残渣やSiの針状突起13が形成される。その後、ウェットエッチングにより、SiO2 膜11を剥離する。

0036

SiO2 膜11を剥離した状態が図5(b)であり、シリコン基板10の周縁部には、SiN膜12とシリコン針状突起13が発生している。このようなトレンチ形成時に生じるSiN膜12を含むシリコン針状突起13の除去及び基板平坦化に、本実施形態の研磨方法を適用する。

0037

本実施形態においても、セリア砥粒#10000を固着させた研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒#10000を固着させた研磨テープ23bを組合せた研磨方法を適用した。前記図4に示した研磨装置を用いて、所定の研磨条件で研磨を実施し、図5(c)に示す被研磨基板の断面図のように仕上げた。

0038

ここで、セリア砥粒の研磨テープ23aのみでSiN膜12とシリコン針状突起13の除去及び基板10の平坦化を試みたところ、SiN膜12の除去は進むが、シリコン針状突起13の除去及び基板平坦化の進行は遅く、従来技術のダイヤモンド砥粒#4000とダイヤモンド砥粒#10000の組合せに対して、研磨時間を2倍に長くしても、シリコン針状突起13の除去は完了しなかった。

0039

一方、セリア砥粒の研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒の研磨テープ23bを組み合わせた研磨方法を用いると、従来技術に対して、研磨時間は2/3に短縮され、従来技術で観察されたダイヤモンド砥粒#4000による研磨キズは無くなり、表面粗さは1/3に改善された。即ち、酸化シリコン系膜や窒化シリコン系の不要膜の除去と基板の平坦化が必要な場合は、セリア砥粒の研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒の研磨テープ23bの組合せは、より一層の効果を示すことになる。

0040

このように本実施形態によれば、シリコン基板10の表面にSiN膜12やシリコン針状突起13などが形成された被処理基板に対し、セリア砥粒を固着した研磨テープ23aとダイヤモンド砥粒を固着した研磨テープ23bを用いて研磨することにより、基板周縁部の不要膜及び針状突起13を高効率で除去することができ、しかも研磨面精度を向上させることができる。従って、第1の実施形態と同様の効果が得られる。

0041

(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図である。

0042

本実施形態は、金属膜(Ni,Co等)のシリサイド形成時に生じる基板周縁部の金属汚染除去に適用した例である。

0043

まず、図6(a)に示すように、シリコン基板10上にSiN膜12を堆積させた後に、SiN膜12上にレジスト膜(図示せず)を塗布し、このレジスト膜をマスクとしてフォトリソグラフィ技術によりシリコン基板10上に開口部を形成する。

0044

次いで、図6(b)に示すように、例えばスパッタ法により金属(Co)を堆積し、SiN膜12及び基板10の露出部分に金属膜(Co膜)61を形成する。その後、熱処理を行うことにより、図6(c)に示すように、開口部に露出した基板Siの表面のみを金属と反応させてシリサイド膜CoSi膜)62を形成する。未反応の金属膜61は、エッチング等により除去する。この時、シリコン基板10の周縁部へのレジスト膜の塗布が十分に行われないと、シリコン基板10上に開口部を形成する際に周縁部に基板Siが露出することがある。周縁部に基板Siが露出した状態で金属膜を堆積して熱処理を行うと、周縁部に露出したSiと金属とが反応し、シリサイド膜等の金属膜とSiの反応物が形成され、シリコン基板10の周縁部から金属汚染が発生する問題がある。

0045

この金属汚染を防止するために、シリサイド膜等の反応物が形成された後に、周縁部の金属シリサイド膜62及びSiN膜12を除去することが望まれる。ここで、基板周縁部のSiN膜12を除去するのは、図6(c)からも分かるように、基板周縁部の金属シリサイド膜62の研磨に際して周辺のSiN膜12が邪魔になるためである。即ち、金属シリサイド膜62の周辺にSiN膜12が残っていると、メカニカル効果を利用した金属シリサイド膜62の研磨が捗らないためである。

0046

基板周縁部に生じた金属汚染除去に本実施形態を適用した結果を説明する。先の実施形態で説明したセリア砥粒を固着した研磨テープ23aと仕上げ用ダイヤモンド砥粒を固着した研磨テープ23bを組合せた研磨方法を適用した。

0047

前記図4に示す研磨装置を用いて、被処理基板20をステージに吸着させ、所定の速度でステージを回転させながら、研磨テープ23(23a,23b)を所定の速度で送りながら、基板周縁部に所定の圧力で加圧して研磨を実施し、図6(d)に示す基板断面図のように仕上げた。このとき、研磨テープ23bによるメカニカル効果を利用した研磨に加え、研磨テープ23aによるケミカル効果を利用した研磨を並行して行うため、除去すべき金属シリサイド膜の周辺のSiN膜を効率良く研磨することができ、金属シリサイド膜の研磨除去を確実に行うことができる。

0048

従来技術のダイヤモンドの粗砥粒(#4000)と仕上げ用砥粒(#10000)の組合せに対して、同一研磨条件で研磨した場合、研磨時間は2/3に短縮され、従来技術で観察された粗砥粒のダイヤモンドによる研磨キズは無くなり、表面粗さは1/3に改善した。ここで、表面粗さが改善したのは、ダイヤモンドは仕上げ用砥粒のみを用い、粗砥粒を用いなかったからである。さらに、ダイヤモンドの粗砥粒を用いないにも拘わらず研磨時間が短縮されたのは、セリア砥粒を固着した研磨テープ23aを用いることにより、基板周縁部の金属シリサイド膜の周辺のSiN膜をケミカル効果により効率良く除去できたためである。

0049

本実施形態では、マスク材として窒化膜(Si窒化膜系)を用いた例を示したが、酸化膜Si酸化膜系)を用いても構わない。また、シリサイド形成後に酸化膜や窒化膜を形成して一時的に他プロセスへの金属汚染を抑制した後に、シリサイド膜と共に酸化膜や窒化膜を除去しても、研磨時間の短縮と表面粗さの改善の効果は得られる。

0050

(変形例)
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、基板周縁部の不要膜としてSiO2 及びSiNを示したが、必ずしもこれらに限るものではなく、例えばSiOC,SiCNに対しても適用できる。つまり、酸化シリコン系、窒化シリコン系の膜に適用可能である。

0051

また、酸化シリコン系膜或いは窒化シリコン系膜に加えて、セリア砥粒の研磨テープで研磨除去困難な材料、例えば単結晶シリコンアモルファスシリコンポリシリコン、これらシリコン膜不純物導入した膜、カーボン膜、金属膜(タングステン、銅、アルミニウムルテニウムチタンタンタルハフニウム、及びそれら材料を含む化合物)を上層下層、或いは混在層として研磨除去する場合、メカニカルに研磨除去する能力を有するダイヤモンド等の砥粒を組み合わせることが有効である。

0052

実施形態では、酸化シリコン系或いは窒化シリコン系の膜に対してケミカル効果を有する砥粒としてセリア粒子を用いたが、セリア粒子の代わりにシリカ粒子を用いることも可能である。さらに、ダイヤモンド粒子の変わりにSiC粒子を用いてもよい。

0053

実施形態では、ケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を用いた研磨として研磨テープを用いた固定砥粒方式を説明したが、研磨面と被研磨面との接触面に研磨粒子を含む研磨剤を供給しながら研磨する遊離砥粒方式としても良い。さらに、ダイヤモンド砥粒を用いたメカニカル効果による研磨に際しても、固定砥粒方式に限らず、遊離砥粒方式を採用しても良い。

0054

具体的には、図7に示すように、ステージ21上に吸着された被処理基板20の周縁部に研磨ヘッド71に固定された不織布72を接触させると共に、基板20の周辺近傍にセリア粒子等を主成分とする砥粒を含む研磨液をノズル73から供給し、不織布72との接触部で基板周縁部を研磨するようにしても良い。この場合も、ダイヤモンド砥粒による研磨を併用することにより先の実施形態と同様の効果が得られることになる。ここで、ノズル73から供給するのは、ケミカル効果を有する粒子を主成分とする砥粒を含む研磨液であり、基板Siと反応する薬液ではないため、基板表面がエッチングされる等の不都合を避けることができる。

0055

また、実施形態では、半導体基板の端部において断面が曲率を有する部分であるベベル部を研磨する例で説明したが、基板の周辺の一部にアライメントの際のマーク或いはウェハ主面上の結晶方位の認識のために設けられたノッチ部の研磨に適用することも可能である。さらに、半導体基板は必ずしもSiに限るものではなく、他の半導体材料を用いることも可能である。

0056

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

図面の簡単な説明

0057

第1の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図。
第1の実施形態に使用した固定砥粒方式の研磨装置を示す概略構成図。
図2の研磨装置に使用した研磨テープの例を示す断面図。
第1の実施形態に使用した固定砥粒方式の研磨装置の他の例を示す概略構成図。
第2の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図。
第3の実施形態に係わる基板処理工程を示す断面図。
本発明の変形例に係わる遊離砥粒方式の研磨装置を示す概略構成図。

符号の説明

0058

10…シリコン基板
11…SiO2 膜
12…SiN膜
20…被処理基板
21…回転ステージ
22…モータ
23…研磨テープ
23a…セリア砥粒を用いた研磨テープ
23b…ダイヤモンド砥粒を用いた研磨テープ
24…研磨ヘッド
25…純水供給ノズル
31…PETフィルム
32…バインダー
33…セリア砥粒
34…ダイヤモンド砥粒
61…金属膜(Co)
62…シリサイド(CoSi)
71…研磨ヘッド
72…不織布
73…研磨液供給ノズル

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ