JP2004356387A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハへの異物の付着を防止し、半導体装置の製造歩留まりを向上する。
【解決手段】ローダ・アンローダ部２に置かれたカセットケース１１に装填された半導体ウエハ１０を搬送レーン１２を経由してウエハ反転室３に搬送し、反転させる。それから、半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給して半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜を形成する。その後、半導体ウエハ１０をＣＭＰ処理ユニット４に搬送し、半導体ウエハ１０の表面をＣＭＰ処理する。半導体ウエハ１０の裏面には酸化シリコン膜が形成され親水性とされているので、ＣＭＰ処理の際に半導体ウエハ１０の裏面に異物が付着するのを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体ウエハを化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）する工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程は、種々のＣＭＰ工程を含んでいる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などがある。
【０００３】
特開平１１−３０７４８５号公報には、ウエハ基板の表面を研磨材を含んだ研磨液を用いて鏡面状に研磨する鏡面研磨工程と、鏡面研磨工程後に、ウエハ基板の表面を洗浄水と接した状態で研磨する水研磨工程とを有する半導体ウエハ研磨方法において、水研磨工程中またはその直後に、ウエハ表面にオゾン水または過酸化水素水を接触させて酸化膜を形成する酸化膜形成工程を有する技術が記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ウエハのスピン乾燥時にウエハ裏面が疎水性であると水滴が残りやすくなるためにスピン乾燥前のウエハ裏面を親水性にするようにウエハ洗浄においてウエハ裏面に塩酸過水による親水性処理を施す方法がある（たとえば特許文献２参照）。
【０００５】
また、ウエハにＣｕ埋め込み配線を行う場合においてＣｕメッキ処理を施した後にウエハ裏面を酸化性のある洗浄液、たとえば硝酸過水、ＨＰＭ、ＳＰＭ、濃厚硝酸、オゾンが溶解した硫酸、オゾンが溶解した硝酸、オゾンが溶解した塩酸などで洗浄を行い親水化処理を施したのちにＣｕのＣＭＰ工程を行いＣＭＰ後の後洗浄においてウエハ裏面の洗浄効果を高める方法がある（たとえば特許文献３参照）。
【０００６】
また、半導体基板の表面の絶縁膜を研磨剤を用いてＣＭＰする研磨方法において、シリコンが露呈された半導体基板の裏面にＯ２プラズマ処理により薄い絶縁膜を形成してその裏面を親水性面とすることにより裏面洗浄において洗浄効果を高める方法がある（たとえば特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０７４８５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−５５７９号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−１１０７６６号公報
【００１０】
【特許文献４】
特許２５８６３１９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。半導体装置の製造工程には種々のＣＭＰ工程が含まれているが、このＣＭＰ工程において半導体ウエハの裏面に異物が付着する恐れがある。枚葉プロセスで半導体装置を製造する場合には、半導体ウエハの裏面は支持台上に密着した状態で各種処理（例えば熱酸化処理、熱処理、ウエット洗浄処理やその他の処理など）が行われることから、半導体ウエハは裏面（半導体ウエハの裏面）には何も被着していない状態（単結晶シリコン基板領域が露出した状態）で製造ラインを流れるので、ＣＭＰ工程において半導体ウエハの裏面が異物により汚染されやすい。ＣＭＰ工程で半導体ウエハの裏面に異物が付着すると、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハの裏面に付着した異物に起因してデフォーカスが発生し、半導体ウエハに形成される回路パターンの精度が低下してしまう恐れがある。これは、半導体装置の製造歩留まりを低下させる。
【００１２】
半導体ウエハの表面を研磨する半導体ウエハ研磨方法において、水研磨工程中またはその直後に、ウエハ表面にオゾン水または過酸化水素水を接触させて酸化膜を形成する技術では、半導体ウエハの表面の研磨工程中に半導体ウエハの裏面に異物が付着する恐れがあり、上記のように、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハの裏面に付着した異物に起因してデフォーカスが発生して半導体ウエハに形成される回路パターンの精度が低下し、半導体装置の製造歩留まりが低下してしまう恐れがある。
【００１３】
本発明の目的は、半導体装置の製造歩留まりを向上できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、半導体ウエハへの異物の付着を防止できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、枚葉式にウエハ処理する半導体装置の製造方法であって、半導体ウエハ（半導体基板）の裏面に酸化シリコン膜を形成した後で、半導体ウエハの表面を研磨するものである。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、枚葉式にウエハ処理する半導体装置の製造方法であって、半導体ウエハ（半導体基板）の表面を研磨した後で、半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成してから、半導体ウエハを洗浄するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２０】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態の半導体装置の製造工程を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図（平面図）である。図２は、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図（フローチャート）である。
【００２２】
図１に示される半導体製造装置１は、半導体ウエハ（半導体基板）をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）処理する際に用いられる半導体製造装置であり、ローダ・アンローダ部（ローダ・アンローダステージ）２、ウエハ反転室３、ＣＭＰ処理ユニット（ＣＭＰ処理室、ＣＭＰ装置）４および洗浄処理ユニット（ウエハ洗浄室、ウエハ洗浄機）５を有している。
【００２３】
単結晶シリコンなどからなり、その表面（半導体素子形成側の主面）にＣＭＰ処理を行うべき材料膜（例えば埋込絶縁膜または層間絶縁膜形成用の絶縁膜、あるいはプラグまたは埋込配線形成用の導体膜など）が形成された半導体ウエハ（半導体基板、シリコンウエハ）１０が、ローダ・アンローダ部２に置かれたカセットケース１１に装填または収納されており（ステップＳ１）、そこから取り出されて図示しない搬送機構（搬送装置）を用いて搬送レーン１２を経由してウエハ反転室３に搬送される。ローダ・アンローダ部２での収納およびウエハ反転室３までの搬送の際には、半導体ウエハ１０はその表面（半導体素子形成側の主面）が上方を向いている。ウエハ反転室３に搬送された半導体ウエハ１０は、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ２）。これにより、半導体ウエハ１０の裏面（半導体素子形成側の主面とは逆側の主面）が上方を向くようになる。それから、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化膜）１３を形成する（ステップＳ３）。
【００２４】
図３は、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成する様子を模式的に示す説明図（縦断面図）である。図３に示されるように、その裏面側を上方に向け、表面側を下方に向けた（ステージ２１側とした）状態でステージ２１上に配置された半導体ウエハ１０に対して、酸化薬液供給用ノズル２２から、オゾン水または過酸化水素水からなる酸化薬液２３を供給する。上方を向いた半導体ウエハ１０の裏面に対して酸化薬液供給用ノズル２２からオゾン水または過酸化水素水からなる酸化薬液２３を供給することで、半導体ウエハ１０の裏面を酸化して酸化シリコン膜１３を形成することができる。半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３が均等（均一）に形成されるように、半導体ウエハ１０の裏面に対して酸化薬液供給用ノズル２２を移動させながら酸化薬液２３を供給し、半導体ウエハ１０の裏面にまんべんなく酸化薬液２３を供給する（行き渡らせる）こともできる。また、ステージ２１を回転させることにより半導体ウエハ１０を回転させて、半導体ウエハ１０の裏面にまんべんなく酸化薬液２３を供給する（行き渡らせる）こともできる。なお、半導体ウエハ１０を半導体製造装置１に搬入する前に、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）には、ＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４が形成されている。材料膜１４は、例えば絶縁膜（埋込絶縁膜または層間絶縁膜形成用の絶縁膜など）または導体膜（例えばプラグまたは埋込配線形成用の導体膜など）からなる。材料膜１４が形成されるなどして半導体ウエハ１０の表面側で半導体基板部分（シリコン領域、シリコン部分）が露出していない場合は、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成する際に、半導体ウエハ１０の表面は酸化されない。また、半導体ウエハ１０の裏面だけでなく半導体ウエハ１０の表面も酸化された場合は、その半導体ウエハ１０の表面に形成された酸化シリコン膜は不要であれば、その後のＣＭＰ処理（後述するステップＳ４）の際に除去（研磨除去）することができる。
【００２５】
反転され、裏面に酸化シリコン膜１３が形成された半導体ウエハ１０は、ＣＭＰ処理ユニット４に搬送され、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）がＣＭＰ処理される（ステップＳ４）。
【００２６】
図４は、ＣＭＰ処理ユニット４で半導体ウエハ１０がＣＭＰ処理される様子を模式的に示す説明図（縦断面図）である。
【００２７】
図４に示されるように、ＣＭＰ処理ユニット４は、その上面に研磨パッド３２が貼り付けられた研磨定盤３３と、半導体ウエハ１０をチャックして保持可能な研磨ヘッド３４と、研磨液（薬液、スラリー）３５を供給するための研磨液供給ノズル３６とを有している。研磨定盤３３および研磨ヘッド３４はそれぞれ回転可能に構成されている。
【００２８】
ＣＭＰ処理（ステップＳ４）の際には、研磨ヘッド３４により半導体ウエハ１０の裏面側をチャックし、研磨ヘッド３４および研磨定盤３３をそれぞれ回転させる。そして、研磨液供給ノズル３６から研磨液３５を研磨パッド３２に供給し、研磨ヘッド３４の回転により半導体ウエハ１０を回転させながら、回転する研磨定盤３３に貼り付けられている研磨パッド３２に半導体ウエハ１０の表面側を所定の圧力で押し付ける。研磨液３５を供給しながら半導体ウエハ１０の表面と研磨パッド３２とがそれらの回転により摺擦され、半導体ウエハ１０の表面が化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）される。これにより、半導体ウエハ１０の表面に形成されていたＣＭＰ処理すべき材料膜１４が化学的機械的研磨される。半導体ウエハ１０の表面をＣＭＰ処理することにより、すなわち材料膜１４をＣＭＰ処理することにより、例えば半導体ウエハ１０に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜（素子分離領域）、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、または層間絶縁膜に形成された開口部（配線溝）に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。
【００２９】
ＣＭＰ処理の後、半導体ウエハ１０はウエハ反転室３に搬送され、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ５）。これにより、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）側が上方を向くようになる。反転された半導体ウエハ１０は、搬送レーン１２を経由して洗浄処理ユニット５に搬送される。洗浄処理ユニット５に搬送された半導体ウエハ１０は洗浄処理され、半導体ウエハ１０の表面および裏面が洗浄される（ステップＳ６）。
【００３０】
図５は、洗浄処理ユニット５で半導体ウエハ１０が洗浄処理される様子を模式的に示す説明図（縦断面図）である。図５に示されるように、洗浄処理ユニット５は、一対のブラシ４１，４２を有しており、半導体ウエハ１０を洗浄処理する（ステップＳ６）際には、それぞれ回転しているブラシ４１とブラシ４２との間を半導体ウエハ１０が通過して、半導体ウエハ１０の表面側がブラシ４１により洗浄（ブラシ洗浄）され、半導体ウエハ１０の裏面側がブラシ４２により洗浄（ブラシ洗浄）される。半導体ウエハ１０またはブラシ４１，４２に対して洗浄液（図示せず）などを供給しながら半導体ウエハ１０の洗浄処理を行うこともできる。なお、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３が形成された状態で、半導体ウエハ１０の洗浄処理が行われる。また、図５においては、理解を簡単にするために半導体ウエハ１０の表面に材料膜１４を記載しているが、実際には、半導体ウエハ１０の表面の材料膜１４の不要な部分が上記ＣＭＰ処理の際に除去（研磨除去）されている。
【００３１】
洗浄処理の後、半導体ウエハ１０は、ローダ・アンローダ部２に搬送され、カセットケース１１に再度収納される（ステップＳ７）。その後、カセットケース１１に収納された半導体ウエハ１０は、次の工程（図示しない半導体製造装置）に送られる。
【００３２】
本実施の形態は、枚葉プロセスで半導体装置を製造するものを対象とする。このため、本実施の形態では、半導体装置の製造工程の各種処理はバッチ式処理を用いることなく（全て）枚葉式で行われる。従って、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、枚葉式でウエハ処理する半導体装置の製造方法（枚葉プロセス）である。一般に、枚葉プロセスにおいては、半導体ウエハの裏面は支持台上に密着した状態で各種処理（例えば熱酸化処理、熱処理、ウエット洗浄処理やその他の処理など）が行われることから、半導体ウエハは裏面（半導体ウエハの裏面）には何も被着していない状態（単結晶シリコン基板領域が露出した状態）で製造ラインを流れるので、ＣＭＰ工程において半導体ウエハの裏面が異物により汚染されやすい。
【００３３】
また、上記のようにＣＭＰ処理工程（ステップＳ４）では、半導体ウエハ１０の裏面を研磨ヘッド３４でチャックした状態で、研磨パッド３２を貼り付けた研磨定盤３３に半導体ウエハ１０を押し付ける。半導体ウエハ１０の裏面を押圧するので、半導体ウエハ１０の裏面に異物（汚染物）が付着しやすい。半導体ウエハ１０の裏面に付着し得る異物（汚染物）は、例えば有機物（有機粒子）などを含む異物である。また、研磨速度（ＣＭＰ処理速度）を高めるためには、半導体ウエハ１０の裏面に印加する圧力を高める必要があり、これは半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を促進するように作用する。また、ＣＭＰ処理後の半導体ウエハ１０の洗浄（ステップＳ６）の際にも、半導体ウエハ１０には異物が付着しやすく、例えばブラシ洗浄を行った場合には、ブラシ４１，４２からの有機粒子などが半導体ウエハ１０に付着する恐れがある。
【００３４】
ＣＭＰ処理工程（ステップＳ４）やその後の洗浄工程（ステップＳ６）で半導体ウエハ１０の裏面に異物が付着すると、例えば、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハ１０の裏面に付着した異物に起因してデフォーカス（焦点ずれ）が発生し、半導体ウエハ１０に形成される回路パターンなどの精度が低下してしまう恐れがある。また、ＣＭＰ処理工程で半導体ウエハ１０の裏面に異物が付着すると、ＣＭＰ処理を行った半導体ウエハ１０を半導体製造装置１から他の工程（半導体製造装置）に搬送する搬送装置などが汚染されてしまい、他の半導体ウエハにも異物による汚染が広がってしまう恐れがある。また、半導体ウエハ１０の裏面に異物が付着すると、半導体ウエハの搬送装置（搬送ロボット）における半導体ウエハの吸着エラーを生じる恐れもある。このため、ＣＭＰ処理工程（ステップＳ４）やその後の洗浄工程（ステップＳ６）で半導体ウエハ１０の裏面に異物が付着するのを防止する必要がある。
【００３５】
本実施の形態では、半導体ウエハ１０に対してＣＭＰ処理を行う（ステップＳ４）前に、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成する（ステップＳ３）。例えば、ウエハ反転室３で半導体ウエハ１０を反転して半導体ウエハ１０の裏面を上方に向けた後、上方を向いた半導体ウエハ１０の裏面に対してオゾン水または過酸化水素水を供給し、半導体ウエハ１０の裏面を酸化して酸化シリコン膜１３を形成することができる。このような半導体ウエハ１０の裏面への酸化シリコン膜１３の形成工程は、ウエハ反転室３内で行うことができる。他の形態として、ウエハ反転室３とＣＭＰ処理ユニット４との間に酸化シリコン膜１３の成膜室を設け、ウエハ反転室３で反転した半導体ウエハ１０をその成膜室に搬送し、成膜室内で半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給して半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成することもできる。また、ＣＭＰ処理ユニット４において、半導体ウエハ１０の裏面を研磨ヘッド３４でチャックする前に、半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給して半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成することもできる。
【００３６】
上記のように、本実施の形態では、半導体装置の製造工程の各種処理はバッチ式処理を用いることなく枚葉式で行われる。一般に、半導体装置の製造工程の各種処理を枚葉式で行う枚葉プロセスにおいては、半導体ウエハの裏面は支持台上に密着した状態で各種処理（例えば熱酸化処理、熱処理、ウエット洗浄処理やその他の処理など）が行われることから、半導体ウエハは裏面（半導体ウエハの裏面）には何も被着していない状態（単結晶シリコン基板領域が露出した状態）で製造ラインを流れ、ＣＭＰ工程に搬送される。本実施の形態とは異なり、もし半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成せずにシリコン領域（シリコン基板領域）が露出したままの状態であれば、半導体ウエハの裏面は疎水性の状態となり、疎水面である裏面（半導体ウエハ裏面）は負（マイナス）に帯電する。一般的に異物は正（プラス）に帯電しているので、シリコン領域（シリコン基板領域）が露出した半導体ウエハの裏面（負に帯電しやすい）には、異物（正に帯電しやすい）が付着しやすくなる。
【００３７】
本実施の形態では、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成した（ステップＳ３）後に、半導体ウエハ１０の表面に対するＣＭＰ処理（ステップＳ４）が行われる。半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３が形成されたことにより、半導体ウエハ１０の裏面は親水性の状態になり、正（プラス）に帯電するので、異物（正に帯電しやすい）は付着しにくくなる。このため、ＣＭＰ処理（ステップＳ４）の前に半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成（ステップＳ３）して親水性とすることにより、ＣＭＰ処理（ステップＳ４）の際に半導体ウエハ１０の裏面に異物などが付着するのを防止することができる。また、ＣＭＰ処理（ステップＳ４）の後の半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）の際にも、半導体ウエハ１０の裏面には酸化シリコン膜１３が形成されており親水性の状態になっているので、異物などが付着するのを防止することができる。また、たとえＣＭＰ処理（ステップＳ４）またはその後の洗浄処理（ステップＳ６）の際に半導体ウエハ１０の裏面の酸化シリコン膜１３の表面に異物が付着したとしても、フッ酸（ＨＦ）またはアンモニア（ＮＨ_３）などを用いた洗浄（ケミカル洗浄）などにより半導体ウエハ１０の裏面の酸化シリコン膜１３を除去すれば、酸化シリコン膜１３の表面の異物もいっしょに除去することができる。
【００３８】
また、半導体ウエハ１０の裏面に形成される酸化シリコン膜１３の膜厚は、０．２〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３〜２０ｎｍ、更に好ましくは５〜１０ｎｍである。このような膜厚の酸化シリコン膜１３を半導体ウエハ１０の裏面に形成することで、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止する効果をより向上することができる。
【００３９】
このように、本実施の形態では、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止できるので、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハ１０の裏面に付着した異物に起因してデフォーカスが発生するのを防止することができる。従って、半導体ウエハ１０に形成される回路パターンの精度を向上し、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。また、ＣＭＰ処理を行った半導体ウエハを他の工程に搬送する搬送装置などが汚染されるのを防止でき、他の半導体ウエハに異物による汚染が広がるのを防止することができる。また、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止したことにより、半導体ウエハの搬送装置（搬送ロボット）における半導体ウエハの吸着エラーの発生を防止することができる。
【００４０】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のＣＭＰ工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ（半導体素子を形成した半導体ウエハ）上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などにおいて適用することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
上記実施の形態１では、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置１において、ＣＭＰ処理の直前に半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成している。本実施の形態では、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置１に半導体ウエハ１０を搬入する前に予め半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜を形成しておく。
【００４２】
図６は、本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程で用いられる半導体製造装置５１の概略的な構成を示す説明図（縦断面図）である。図６の半導体製造装置５１は、半導体ウエハの酸化装置（熱酸化装置、熱処理装置）に対応する。
【００４３】
半導体ウエハ１０は、半導体製造装置１に搬入される前に、図６に示されるように、半導体製造装置５１のチャンバ５２内のウエハ支持治具（保持治具）５３上に配置される。例えば半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）を上方に向け、裏面（半導体素子形成側の主面とは逆側の主面）を下方に向けた状態で、ウエハ支持治具５３上に半導体ウエハ１０を配置する。チャンバ５２内には、ガス導入口５４から酸化性ガス（酸素を含むガス）、例えばオゾンガスが導入される。また、チャンバ５２内に導入されたガスは、ガス排気口５５から、図示しない排気装置を介して排気される。チャンバ５２内でウエハ支持治具５３上に配置された半導体ウエハ１０は、図示しない加熱装置（例えばヒータ加熱またはランプ加熱など）により加熱される。半導体ウエハ１０を酸化性ガス（酸素を含むガス、例えばオゾンガス）雰囲気中で加熱することにより、半導体ウエハ１０の裏面が酸化されて酸化シリコン膜（酸化膜）１３が形成される。ウエハ支持治具５３と半導体ウエハ１０の裏面との接触面積は、半導体ウエハ１０の裏面の面積に対して相対的に小さいので、半導体ウエハ１０の裏面のほぼ全面に酸化シリコン膜１３を形成することができる。このため、後述するように、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を十分に防止することができる。
【００４４】
また、上記のような半導体製造装置５１を用いた半導体ウエハ１０の酸化処理を行う前に、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）にＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４を形成することもできる。材料膜１４が形成されるなどして半導体ウエハ１０の表面側で半導体基板部分（シリコン領域、シリコン部分）が露出していない場合は、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成する際に、半導体ウエハ１０の表面は酸化されない。また、上記のような半導体製造装置５１を用いた半導体ウエハ１０の酸化処理を行った後に、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）にＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４を形成することもできる。また、上記のような半導体製造装置５１を用いた半導体ウエハ１０の酸化処理の際に、半導体ウエハ１０の裏面だけでなく半導体ウエハ１０の表面も酸化して半導体ウエハ１０の裏面および表面に酸化シリコン膜を形成することもできる。この場合、半導体ウエハ１０の表面に形成された酸化シリコン膜が不要であれば、その後のＣＭＰ処理の際に除去することができる。また、半導体ウエハ１０の表面に形成された酸化シリコン膜をＣＭＰ処理すべき材料膜１４として用いることもできる。
【００４５】
それから、半導体ウエハ１０は、上記実施の形態１と同様にして、半導体製造装置１に搬入されてＣＭＰ処理が行われる。図７は、本実施の形態における半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図（フローチャート）である。
【００４６】
上記のようにして半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成した（ステップＳ１１）後、半導体ウエハ１０を半導体製造装置１に搬入する。半導体製造装置１に搬入された半導体ウエハ（半導体基板）１０は、ローダ・アンローダ部２に置かれたカセットケース１１に装填または収納されており（ステップＳ１）、そこから取り出されて図示しない搬送機構（搬送装置）を用いて搬送レーン１２を経由してウエハ反転室３に搬送される。ウエハ反転室３に搬送された半導体ウエハ１０は、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ２）。これにより、半導体ウエハ１０の裏面（半導体素子形成側の主面とは逆側の主面）が上方を向くようになる。本実施の形態では、既に半導体ウエハ１０の裏面には酸化シリコン膜１３が形成されているので、この段階で裏面に酸化シリコン膜を形成する処理を行う必要はない。このため、本実施の形態では、ウエハ反転室３において、半導体ウエハ１０の裏面の酸化に必要な装置、例えばオゾン水または過酸化水素水の供給および排出機構などを省略することができ、半導体製造装置１の小型化が可能となる。
【００４７】
ウエハ反転室３で反転された半導体ウエハ１０は、ＣＭＰ処理ユニット４に搬送され、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）がＣＭＰ処理される（ステップＳ４）。半導体ウエハ１０の表面をＣＭＰ処理することにより、すなわち半導体ウエハ１０の表面に形成されていたＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４をＣＭＰ処理することにより、例えば半導体ウエハ１０に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜（素子分離領域）、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部（配線溝）に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。
【００４８】
ＣＭＰ処理の後、半導体ウエハ１０はウエハ反転室３に搬送される。そして、図示しない反転機構を用いて半導体ウエハ１０が反転される（ステップＳ５）。これにより、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）が上方を向くようになる。反転された半導体ウエハ１０は、搬送レーン１２を経由して洗浄処理ユニット５に搬送される。洗浄処理ユニット５に搬送された半導体ウエハ１０は洗浄処理され、半導体ウエハ１０の表面および裏面が洗浄される（ステップＳ６）。洗浄処理の後、半導体ウエハ１０は、ローダ・アンローダ部２に配置されたカセットケース１１に搬送され、カセットケース１１に再度収納される（ステップＳ７）。その後、カセットケース１１に収納された半導体ウエハ１０は、次の工程（図示しない半導体製造装置）に送られる。
【００４９】
本実施の形態も、上記実施の形態１と同様に、枚葉プロセスで半導体装置を製造するものを対象とする。このため、本実施の形態でも、上記実施の形態１と同様に、半導体装置の製造工程の各種処理はバッチ式処理を用いることなく（全て）枚葉式で行われる。従って、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、枚葉式でウエハ処理する半導体装置の製造方法（枚葉プロセス）である。一般に、枚葉プロセスにおいては、半導体ウエハの裏面は支持台上に密着した状態で各種処理（例えば熱酸化処理、熱処理、ウエット洗浄処理やその他の処理など）が行われることから、半導体ウエハは裏面（半導体ウエハの裏面）には何も被着していない状態（単結晶シリコン基板領域が露出した状態）で製造ラインを流れるので、ＣＭＰ工程において半導体ウエハの裏面が異物により汚染されやすい。
【００５０】
本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成した（ステップＳ１１）後で、ＣＭＰ処理（ステップＳ４）およびその後の半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）を行う。このため、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜１３を形成して親水性とした状態でＣＭＰ処理（ステップＳ４）およびその後の洗浄処理（ステップＳ６）を行うので、上記実施の形態１と同様に、ＣＭＰ処理（ステップＳ４）およびその後の半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）の際に、半導体ウエハ１０の裏面に異物（汚染物）などが付着するのを防止することができる。
【００５１】
また、半導体ウエハ１０の裏面に形成される酸化シリコン膜１３の膜厚は、０．２〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３〜２０ｎｍ、更に好ましくは５〜１０ｎｍである。このような膜厚の酸化シリコン膜１３を半導体ウエハ１０の裏面に形成することで、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止する効果をより向上することができる。
【００５２】
本実施の形態では、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止できるので、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハ１０の裏面に付着した異物に起因してデフォーカスが発生するのを防止することができる。従って、半導体ウエハ１０に形成される回路パターンの精度を向上し、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。また、ＣＭＰ処理を行った半導体ウエハ１０を他の工程に搬送する搬送装置などが汚染されるのを防止でき、他の半導体ウエハに異物による汚染が広がるのを防止することができる。また、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止したことにより、半導体ウエハの搬送装置（搬送ロボット）における半導体ウエハ１０の吸着エラーの発生を防止することができる。
【００５３】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のＣＭＰ工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ（半導体素子を形成した半導体ウエハ）上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などにおいて適用することができる。
【００５４】
（実施の形態３）
上記実施の形態１では、ＣＭＰ処理の前に半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成している。本実施の形態では、ＣＭＰ処理の後で、洗浄処理の前に、半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成する。
【００５５】
図８は、本実施の形態における半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンス（フロー）を示す説明図（フローチャート）である。本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様に、半導体製造装置１を用いて半導体ウエハのＣＭＰ処理を行うことができる。
【００５６】
本実施の形態では、単結晶シリコンなどからなり、その表面（半導体素子形成側の主面）にＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４（例えば絶縁膜または導体膜）が形成された半導体ウエハ（半導体基板）１０は、ローダ・アンローダ部２に置かれたカセットケース１１に装填または収納されており（ステップＳ１）、そこから取り出されて図示しない搬送機構（搬送装置）を用いて搬送レーン１２を経由してウエハ反転室３に搬送される。ウエハ反転室３に搬送された半導体ウエハ１０は、図示しない反転機構を用いて反転される（ステップＳ２）。これにより、半導体ウエハ１０の裏面（半導体素子形成側の主面とは逆側の主面）が上方を向くようになる。反転された半導体ウエハ１０は、本実施の形態では、この段階では裏面に酸化シリコン膜を形成する処理を行わずにＣＭＰ処理ユニット４に搬送され、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）がＣＭＰ処理される（ステップＳ４）。半導体ウエハ１０の表面をＣＭＰ処理することにより、すなわち半導体ウエハ１０の表面に形成されていたＣＭＰ処理を行うべき材料膜１４をＣＭＰ処理することにより、例えば半導体ウエハ１０に形成された素子分離用の溝に埋め込まれた埋込絶縁膜（素子分離領域）、平坦化された層間絶縁膜、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに埋め込まれたプラグ、あるいは層間絶縁膜に形成された開口部（配線溝）に埋め込まれた埋込配線などを形成することができる。
【００５７】
ＣＭＰ処理の後、半導体ウエハ１０はウエハ反転室３に搬送される。そして、半導体ウエハ１０を反転する前に、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化膜１３）を形成する（ステップＳ２１）。例えば、上記実施の形態１のステップＳ３および図３の工程と同様に、半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給するなどして半導体ウエハ１０の裏面を酸化して酸化シリコン膜１３を形成することができる。半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を形成した後、図示しない反転機構を用いて半導体ウエハ１０が反転される（ステップＳ５）。これにより、半導体ウエハ１０の表面（半導体素子形成側の主面）が上方を向くようになる。反転された半導体ウエハ１０は、搬送レーン１２を経由して洗浄処理ユニット５に搬送される。洗浄処理ユニット５に搬送された半導体ウエハ１０は洗浄処理され、半導体ウエハ１０の表面および裏面が洗浄される（ステップＳ６）。洗浄処理の後、半導体ウエハ１０は、ローダ・アンローダ部２に配置されたカセットケース１１に搬送され、カセットケース１１に再度収納される（ステップＳ７）。その後、ローダ・アンローダ部２のカセットケース１１に収納された半導体ウエハ１０は、次の工程（図示しない半導体製造装置）に送られる。
【００５８】
本実施の形態では、半導体ウエハ１０の表面のＣＭＰ処理（ステップＳ４）を行った後で、半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）を行う前に、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を形成する（ステップＳ２１）。例えば、半導体ウエハ１０の表面のＣＭＰ処理（ステップＳ４）を行った後で、ウエハ反転室３で半導体ウエハ１０を反転して半導体ウエハ１０の表面を上方に向ける（ステップＳ５）前に、ウエハ反転室３において上方を向いた半導体ウエハ１０の裏面に対してオゾン水または過酸化水素水を供給して半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を形成することができる。他の形態として、ＣＭＰ処理ユニット４とウエハ反転室３との間に酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）の成膜室を設け、ＣＭＰ処理ユニット４でＣＭＰ処理を行った半導体ウエハ１０をその成膜室に搬送し、成膜室内で半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給して酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を形成することもできる。また、ＣＭＰ処理ユニット４において、半導体ウエハ１０の表面のＣＭＰ処理が完了して半導体ウエハ１０の裏面から研磨ヘッド３４を取り外した後に、半導体ウエハ１０の裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給して酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を形成することもできる。
【００５９】
本実施の形態も、上記実施の形態１，２と同様に、枚葉プロセスで半導体装置を製造するものを対象とする。このため、本実施の形態でも、上記実施の形態１，２と同様に、半導体装置の製造工程の各種処理はバッチ式処理を用いることなく（全て）枚葉式で行われる。従って、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、枚葉式でウエハ処理する半導体装置の製造方法（枚葉プロセス）である。一般に、枚葉プロセスにおいては、半導体ウエハの裏面は支持台上に密着した状態で各種処理（例えば熱酸化処理、熱処理、ウエット洗浄処理やその他の処理など）が行われることから、半導体ウエハは裏面（半導体ウエハの裏面）には何も被着していない状態（単結晶シリコン基板領域が露出した状態）で製造ラインを流れるので、ＣＭＰ工程（ＣＭＰ処理後の洗浄処理）において半導体ウエハの裏面が異物により汚染されやすい。
【００６０】
本実施の形態では、半導体ウエハ１０の表面のＣＭＰ処理（ステップＳ４）を行った後で、半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）を行う前に、半導体ウエハ１０の裏面に酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）が形成されて親水性にされる（ステップＳ２１）ので、半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）の際に半導体ウエハ１０の裏面に異物（汚染物）などが付着するのを防止することができる。
【００６１】
また、半導体ウエハ１０の表面のＣＭＰ処理（ステップＳ４）を行った後で、半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）を行う前に、半導体ウエハ１０の裏面に形成される酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）の膜厚は、０．２〜５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは３〜２０ｎｍ、更に好ましくは５〜１０ｎｍである。このような膜厚の酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を半導体ウエハ１０の裏面に形成することで、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止する効果をより向上することができる。
【００６２】
また、たとえＣＭＰ処理後の半導体ウエハ１０の洗浄処理（ステップＳ６）の際に半導体ウエハ１０の裏面の酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）の表面に異物が付着したとしても、フッ酸（ＨＦ）またはアンモニア（ＮＨ_３）などを用いた洗浄（ケミカル洗浄）などにより半導体ウエハ１０の裏面の酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）を除去すれば、酸化シリコン膜（酸化シリコン膜１３）の表面の異物もいっしょに除去することができる。
【００６３】
このように、本実施の形態では、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止できるので、後で行われるフォトリソグラフィ工程において、半導体ウエハ１０の裏面に付着した異物に起因してデフォーカスが発生するのを防止することができる。従って、半導体ウエハ１０に形成される回路パターンの精度を向上し、半導体装置の製造歩留まりを向上することができる。また、ＣＭＰ処理を行った半導体ウエハ１０を他の工程に搬送する搬送装置などが汚染されるのを防止でき、他の半導体ウエハに異物による汚染が広がるのを防止することができる。また、半導体ウエハ１０の裏面への異物の付着を防止したことにより、半導体ウエハの搬送装置（搬送ロボット）における半導体ウエハ１０の吸着エラーの発生を防止することができる。
【００６４】
また、本実施の形態は、半導体装置の製造工程における種々のＣＭＰ工程に適用することができる。例えば、半導体ウエハに素子分離領域としての埋込み絶縁膜をＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成する際のＣＭＰ工程、半導体ウエハ（半導体素子を形成した半導体ウエハ）上に形成した層間絶縁膜を平坦化する際のＣＭＰ工程、層間絶縁膜に形成したスルーホールに導電材料を埋め込んでプラグを形成する際のＣＭＰ工程、またはダマシン法で埋込配線を形成する際のＣＭＰ工程などにおいて適用することができる。
【００６５】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００６７】
枚葉式に半導体ウエハを処理し、半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成した後で、半導体ウエハの表面を研磨することにより、半導体装置の製造歩留まりを向上できる。
【００６８】
また、枚葉式に半導体ウエハを処理し、半導体ウエハの表面を研磨した後で、半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成してから、半導体ウエハを洗浄することにより、半導体装置の製造歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程に用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図３】半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成する様子を模式的に示す説明図である。
【図４】ＣＭＰ処理ユニットで半導体ウエハがＣＭＰ処理される様子を模式的に示す説明図である。
【図５】洗浄処理ユニットで半導体ウエハが洗浄処理される様子を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程で用いられる半導体製造装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程のうち、半導体ウエハのＣＭＰ工程の処理シーケンスを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 半導体製造装置
２ ローダ・アンローダ部
３ ウエハ反転室
４ ＣＭＰ処理ユニット
５ 洗浄処理ユニット
１０ 半導体ウエハ
１１ カセットケース
１２ 搬送レーン
１３ 酸化シリコン膜
１４ 材料膜
２１ ステージ
２２ 酸化薬液供給用ノズル
２３ 酸化薬液
３２ 研磨パッド
３３ 研磨定盤
３４ 研磨ヘッド
３５ 研磨液
３６ 研磨液供給ノズル
４１ ブラシ
４２ ブラシ
５１ 半導体製造装置
５２ チャンバ
５３ ウエハ支持治具
５４ ガス導入口
５５ ガス排気口

Claims (10)

1. 枚葉式にウエハ処理する半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後で、前記半導体ウエハの表面を研磨する工程、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ａ）工程では、前記半導体ウエハの裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給することにより前記半導体ウエハの裏面が酸化されて前記酸化シリコン膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ａ）工程では、酸化性ガス雰囲気中で前記半導体ウエハを加熱することにより前記半導体ウエハの裏面が酸化されて前記酸化シリコン膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｂ）工程では、前記半導体ウエハの表面を化学的機械的研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ａ）工程で前記半導体ウエハの裏面に形成される前記酸化シリコン膜の膜厚は、０．２〜５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 枚葉式にウエハ処理する半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）半導体ウエハの表面を研磨する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後で、前記半導体ウエハの裏面に酸化シリコン膜を形成する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後で、前記半導体ウエハを洗浄する工程、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｂ）工程では、前記半導体ウエハの裏面にオゾン水または過酸化水素水を供給することにより前記半導体ウエハの裏面が酸化されて前記酸化シリコン膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ａ）工程では、前記半導体ウエハの表面を化学的機械的研磨することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
   前記（ｃ）工程では、前記半導体ウエハがブラシ洗浄されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｂ）工程で前記半導体ウエハの裏面に形成される前記酸化シリコン膜の膜厚は、０．２〜５０ｎｍの範囲内であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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