JP2007012943A - 基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被処理基板の周縁部に付着したＳｉＮ膜を研磨によって速やかに除去することができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかる。
【解決手段】 被処理基板１０の周縁部１１に付着されたＳｉＮ膜を除去するために、被処理基板１０の周縁部１１と研磨材２１とを摺動させて被処理基板１０の周縁部１１を研磨する基板処理方法であって、被処理基板１０の周縁部１１と研磨材２１との摺動部に、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含む水溶液を供給する。
【選択図】 図１
【解決手段】 被処理基板１０の周縁部１１に付着されたＳｉＮ膜を除去するために、被処理基板１０の周縁部１１と研磨材２１とを摺動させて被処理基板１０の周縁部１１を研磨する基板処理方法であって、被処理基板１０の周縁部１１と研磨材２１との摺動部に、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含む水溶液を供給する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法に係わり、特に周縁部に付着されたＳｉＮ膜を除去するための基板処理方法に関する。
半導体装置の製造工程において、半導体ウェハの周縁部（ベベル部及びノッチ部）に付着した材料膜は、その後の工程における汚染源となる。このため、これらの材料膜を除去する必要があるが、ＣＤＥなどではこれらの材料膜を簡易に除去するのは困難であった。
そこで最近、ウェハの周縁部に付着し汚染源となる膜を除去するために、周縁部を研磨する方法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、ウェハを回転させると共にウェハ側面に研磨テープを当てて、ウェハの周縁部を研磨する。これにより、ウェハの周縁部に付着し汚染源となる膜を除去することができる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題があった。即ち、半導体ウェハの周縁部に付着した膜がＳｉＮの場合、一般にＳｉＮ膜はウェハに強固に付着しているため、これを除去するための研磨時間が長くなる。例えば、ウェハのベベル部のＳｉＮ膜を除去するために、ダイヤモンド砥粒を保持した高価な研磨テープで研磨を行う場合、スループット向上及びテープ使用量低減のためにできるだけ短時間で研磨を行いたい要望がある。ところが、研磨時間を短縮するために機械的研磨力を強くすると、スリップなどの欠陥が入り、熱処理でウェハが割れる問題を招くことになる。
特開２００３−２３４３１４号公報
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、被処理基板の周縁部に付着したＳｉＮ膜を研磨によって速やかに除去することができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかり得る基板処理方法を提供することにある。
本発明の一態様は、被処理基板の周縁部に付着されたＳｉＮ膜を除去するために、被処理基板の周縁部と研磨材とを摺動させて被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法であって、前記被処理基板の周縁部と研磨材との摺動部に、ポリエチレンイミン及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドから選ばれた少なくとも一種を含む水溶液を供給することを特徴とする。
本発明によれば、研磨補助剤として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用いることにより、被処理基板の周縁部の研磨速度を向上させることができる。従って、機械的研磨力を上げることなく、基板周縁部のＳｉＮ除去を短時間で行うことができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コスト削減が可能になる。
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を説明するためのもので、図１は平面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を説明するためのもので、図１は平面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図示しないステージ上に水平方向に保持された半導体ウェハ１０に対し、ウェハ１０のベベル部１１を研磨するための研磨機構２０が設置されている。ステージは、回転可能となっている。ウェハ１０には、ベベル部１１を含めて表面全体にＳｉＮ膜が付着している。
研磨機構２０は、砥粒付きの研磨テープ（研磨材）２１、研磨テープ２１を供給するための供給ローラ２２、研磨テープ２１を巻き取るための巻き取りローラ２３、供給側ガイドローラ２４、巻き取り側ガイドローラ２５から構成されている。そして、研磨テープ２１は、供給ローラ２２から供給され、ガイドローラ２４，２５にガイドされて巻き取りローラ２３に巻き取られる。
ここで、研磨テープ２１は、ガイドローラ２４，２５間で一定の張力を与えられると共に、半導体ウェハ１０のベベル部１１に押し付けられるようになっている。そして、ステージの回転によりベベル部１１を研磨している際に研磨テープ２１を少しずつ連続して送るようになっている。この場合、研磨テープ２１の巻き取りに際して研磨を停止する必要がない。
また、ウェハ１０の表面側の上方には、ウェハ１０のベベル部１１と研磨テープ２１との摺動面に研磨液を供給するためのノズル３０が設けられている。そして、このノズル３０から、本実施形態の特徴とする研磨補助剤を含む水溶液を供給可能となっている。
また、研磨機構２０は、研磨テープ２１をウェハ１０のベベル部１１に接触させた状態で、全体を傾けることが可能となっている。これにより、ウェハ１０の最外周端のみではなく、ベベル部１１の全体を十分に研磨可能となっている。
本実施形態において、ウェハ１０のベベル部１１に付着した厚さ２２０ｎｍのＳｉＮ膜を除去するために、粒度４０００番のダイヤモンド砥粒をバインダーによってポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の基材（幅８０ｍｍ、厚さ５０μｍ、長さ５０ｍ）に付着させた研磨テープ２１を用いた。ウェハ１０は５００ｒｐｍで回転させ、研磨テープ２１は６Ｎの荷重でベベル部１１に押し付ける。また、研磨テープ２１は、研磨中に１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で供給し、その分だけ巻き取るものとする。
従来、ノズル３０から純水を供給しながら研磨を行っていたが、本実施形態ではノズル３０から、研磨補助剤としてポリエチレンイミン（ＰＥＩ）を３ｗｔ％（重量パーセントであり、以下単に％と記す）含んだ水溶液を供給しながら研磨を行う。すると、純水では２２０ｎｍのＳｉＮの除去に６０秒かかっていたものが、ＰＥＩ水溶液では３０秒に短縮された。
ＰＥＩの添加によるＳｉＮ剥離時間短縮は、界面活性剤の効果により、研磨屑が研磨テープ２１に付着しにくくなり、研磨屑の研磨テープ２１への付着による研磨能力の低下が抑制できるといった作用があると考えられる。また、溶液がアルカリ性のため、ＳｉＮ膜の下のＳｉ基板がエッチングされることによりＳｉＮ膜の剥離が速くなるといった作用も働いていると考えられる。実際、ＰＥＩの使用でＳｉの研磨レートは純水のときに比べて１．２倍となる。ＰＥＩの代わりにテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）や、これらの混合物を使用しても同様な効果が得られる。
しかし、ＫＯＨなどのアルカリ溶液では、Ｓｉの研磨レートは上がるが、研磨屑の研磨テープ２１への付着は純水と変わらないため、ＳｉＮの除去速度は速くならない。また、酸性の界面活性剤であるポリカルボン酸型界面活性剤を使用すると、研磨テープ２１の汚れは少なくなるが、下地のＳｉの研磨速度の向上がないためＳｉＮ膜の除去速度の向上は見られない。
下記の（表１）に各溶液の研磨特性などをまとめた。
この表から、ＳｉＮが付着した基板周縁部の研磨には、ＰＥＩ又はＴＭＡＨが適しているのが分かる。
ここで、研磨補助剤としてＰＥＩを用いた場合、その含有量は０．１〜５０ｗｔ％が望ましい。同様に、研磨補助剤としてＴＭＡＨを用いた場合、その含有量は０．１〜２５ｗｔ％が望ましい。
これは、研磨補助剤の含有量が少なすぎると、ＳｉＮ膜の除去に要する時間をさほど短縮し難く、また研磨補助剤の含有量が多すぎると、溶液の粘度が上昇して研磨液の供給が困難となるおそれがあるからである。
このように本実施形態によれば、半導体ウェハ１０のベベル部１１を研磨テープ２１で研磨する際に、研磨補助剤としてＰＥＩ又はＴＭＡＨを含む水溶液を供給することにより、ウェハ１０のベベル部１１に付着したＳｉＮ膜を短時間で除去することができる。このため、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかることができる。
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を示す平面図である。なお、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。また、図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図は前記図２と実質的に同じであるので省略する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を示す平面図である。なお、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。また、図３の矢視Ｂ−Ｂ断面図は前記図２と実質的に同じであるので省略する。
本実施形態は、半導体ウェハ１０のノッチ部１２を研磨するものであるため、ステージはウェハ中心を軸芯として回転するものではなく、ノッチ部１２と研磨テープ２１との摺動部を中心に所定角度の範囲で揺動するものとなっている。また、研磨機構２０の全体を、研磨テープ２１をウェハ１０のノッチ部１１に接触させた状態で、上下方向に移動するように構成しても良い。
研磨テープ２１はウェハ側に押圧されることにより、図４に示すように、ウェハ１０のノッチ部１２に入り込み、幅方向に湾曲した研磨テープ２１がウェハ１０のノッチ部１２の全面に均一に接触することになる。この状態で、ステージを揺動させる、又は研磨機構２０を上下方向に移動させることにより、ノッチ部１２が研磨テープ２１により研磨されることになる。
本実施形態においては、ウェハ１０のノッチ部１２に付着した厚さ２２０ｎｍのＳｉＮ膜を除去するために、第１の実施形態と同様な研磨テープ２１を使用する。但し、ノッチ部１２の入り込んだ部分に研磨テープ２１を入れるためにテープ幅は３ｍｍにした。ノッチ部１２の先端を中心に、ステージを±３０°で揺動させ研磨を行った。研磨テープ２１は１００ｇｆの荷重で押し付ける。研磨テープ２１は、研磨中１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で送り続ける。
従来、ノズル３０から純水を供給しながら研磨を行っていたが、本実施形態ではノズル３０から、研磨補助剤としてＴＭＡＨを４％含んだ水溶液を供給しながら研磨を行う。すると、純水では２２０ｎｍのＳｉＮの除去に６０秒かかっていたものが、ＴＭＡＨ水溶液では４０秒に短縮された。
ＴＭＡＨの添加によるＳｉＮ剥離時間の短縮効果は、先の第１の実施形態で説明したのと同様であり、研磨屑の研磨テープ２１への付着の抑制、ＳｉＮ膜の下のＳｉ基板のエッチングの促進がはかられているからと考えられる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されものではない。例えば、研磨補助剤としてのＰＥＩはポリマー骨格中の水素原子が置換基で置換されたものであってもよく、またＴＭＡＨは水溶液中で塩として含有されていても差し支えなく、これらを用いた場合も全く同様の効果が期待できる。
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されものではない。例えば、研磨補助剤としてのＰＥＩはポリマー骨格中の水素原子が置換基で置換されたものであってもよく、またＴＭＡＨは水溶液中で塩として含有されていても差し支えなく、これらを用いた場合も全く同様の効果が期待できる。
また、実施形態では巻き取り可能な研磨テープを用いたが、図５に示すように、研磨ヘッド５１に研磨テープ等の研磨材５２を取り付けたものを用いても良い。この場合、ステージ４０の回転によりウェハ周縁部を研磨することになるが、巻き取り可能なテープとは異なる研磨材５２は連続して使用されることになる。従って、研磨材への研磨屑の付着が少なくなるという効果は、このような構成においても極めて有効である。
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。
１０…半導体ウェハ
１１…ベベル部
１２…ノッチ部
２０…研磨機構
２１…研磨テープ
２２…供給ローラ
２３…巻き取りローラ
２４，２５…ガイドローラ
３０…ノズル
４０…回転ステージ
５１…研磨ヘッド
５２…研磨材
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Claims (5)
- 被処理基板の周縁部に付着されたＳｉＮ膜を除去するために、被処理基板の周縁部と研磨材とを摺動させて被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法であって、
前記被処理基板の周縁部と研磨材との摺動部に、ポリエチレンイミン及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドから選ばれた少なくとも一種を含む水溶液を供給することを特徴とする基板処理方法。 - 前記研磨材として樹脂基材の表面に砥粒を保持した研磨テープを用い、該研磨テープを前記被処理基板の周縁部に接触・加圧すると共に、前記被処理基板を保持した基板保持機構を回転させることを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
- 前記被処理基板は半導体ウェハであり、この半導体ウェハのベベル部又はノッチ部を研磨することを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
- 前記水溶液中のポリエチレンイミンの含有量は０．１〜５０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板処理方法。
- 前記水溶液中のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの含有量は０．１〜２５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板処理方法。
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