JP2007149923A - Planarization processing method of semiconductor wafer - Google Patents

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弘明 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planarization processing method of effectively planarizing a wafer by improving SFQRmax that is one of indexes of planarization. <P>SOLUTION: A planarization processing method of a semiconductor wafer implements a mirror surface polishing process, a surface shape measuring process, and a local dry etching process in this order. In the mirror finishing process, relative rotation is imparted to a platen on which abrasive cloth is stuck and to a holding tool, and the semiconductor wafer is subject to mirror finishing processing while supplying a polishing composition. In the surface shape measuring process, the surface shape of the semiconductor wafer is measured after the mirror finishing process. In the local dry etching process, neutral active species gas has been changed to electrically neutral in the course of flowing down from a plasma producer, and is blown off to the surface of a workpiece through a relatively movable nozzle. Materials are removed from the surface while controlling at least one among a relative speed, a distance between the workpiece and the nozzle, plasma output of the plasma producer, and gas flow rates in response to the measured surface shape. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被加工物の鏡面研磨工程、被加工物の表面形状測定工程、及び、局所ドライエッチング工程を有する半導体ウェーハの平坦化加工方法であって、半導体ウェーハの表面形状品質を示すSFQRmax(後述)を改善するための半導体ウェーハの平坦化加工方法に関する。   The present invention is a semiconductor wafer flattening method having a mirror polishing process of a workpiece, a surface shape measurement process of the workpiece, and a local dry etching process, and SFQRmax ( The present invention relates to a method for planarizing a semiconductor wafer to improve the following.

シリコンウェーハや化合物ウェーハなどの半導体ウェーハは、単結晶のインゴットからスライスされた後、ラッピングもしくはグラインディングにより厚みを整え、鏡面研磨(ポリッシング)工程を経て、その片面もしくはその両面が鏡面に仕上げられる。半導体ウェーハの製造工程の中で、半導体ウェーハの平坦化は長年の課題であり、ウェーハサイズの大型化、エッジエクスクルージョン(半導体ウェーハの周囲の無効領域、通常エッジからの距離であらわされる。)の削減要求、デバイス配線の微細化要求などの課題をふまえて開発が進められている。   A semiconductor wafer such as a silicon wafer or a compound wafer is sliced from a single crystal ingot, and then the thickness is adjusted by lapping or grinding, and one or both surfaces thereof are finished to a mirror surface through a mirror polishing process. In the manufacturing process of semiconductor wafers, flattening of semiconductor wafers has been a challenge for many years, increasing wafer size and edge exclusion (invalid areas around semiconductor wafers, usually expressed as distance from the edge). Development is underway based on issues such as demands for reduction of power consumption and device wiring miniaturization.

半導体ウェーハサイズの大型化とエッジエクスクルージョンを減少させることによりチップの取れる有効面積率は増大し、半導体チップの収率は向上する。このため、エッジエクスクルージョンの幅については200−300mmサイズのシリコンウェーハでエッジエクスクルージョンの幅を2mm以下に抑えることが近年求められている。   By increasing the size of the semiconductor wafer and reducing the edge exclusion, the effective area ratio that can be taken out of the chip is increased, and the yield of the semiconductor chip is improved. For this reason, as for the width of edge exclusion, in recent years, it has been required to suppress the width of edge exclusion to 2 mm or less with a 200-300 mm size silicon wafer.

さらに、デバイス配線の微細化に関しては、国際半導体技術ロードマップ(International Technology Roadmap for Semiconductors)によれば、デバイスの配線幅の目標値として2004年90nm、2007年65nm、2010年50nm、2013年35nmが示され、デバイスの配線幅の微細化要求が年々顕著になってきている。   Furthermore, regarding the miniaturization of device wiring, according to the International Technology Roadmap for Semiconductors, the target wiring width of the device is 90 nm in 2004, 65 nm in 2007, 50 nm in 2010, and 35 nm in 2013. As shown, the demand for miniaturization of the wiring width of the device has been increasing year by year.

デバイスの配線幅の微細化が進むにつれ半導体ウェーハの平坦度に対しても一段と高い品質が要求されている。半導体ウェーハの求められる平坦度のうち、SFQRmaxは配線幅とほぼ同じレベルの値が要求されており、デバイスの配線幅の微細化を進めるにあたり、半導体ウェーハのSFQRmaxの品質向上が必須の課題となっている。   As device wiring widths become finer, higher quality is required for the flatness of semiconductor wafers. Of the required flatness of a semiconductor wafer, SFQRmax is required to have a value that is almost the same as the wiring width, and as the device wiring width becomes finer, improving the quality of the SFQRmax of the semiconductor wafer is an essential issue. ing.

SFQR(Site Front Least Squares Range)とは、表面基準のサイト内の各点の表面位置を示す全データから最小二乗法によりサイト内の基準平面(回帰平面)を計算し、この平面からのずれの最大値と最小値の和をとったものであり、各ウェーハについてサイトの数だけ存在する。SFQRmaxはウェーハ内全サイトのSFQRの最大値を示し、各ウェーハについて一つの値が存在する。   SFQR (Site Front Least Squares Range) calculates the reference plane (regression plane) in the site by the least square method from all the data showing the surface position of each point in the surface reference site. It is the sum of the maximum and minimum values, and there are as many sites for each wafer. SFQRmax indicates the maximum value of SFQR at all the sites in the wafer, and there is one value for each wafer.

半導体ウェーハの平坦度を悪化させる原因は、Raなどに代表される波長の短い面粗さ等がある。ここで、Ra(算術平均粗さ)とは、粗さ曲線から基準長さLを抜き取り、この部分の平均線から粗さ曲線までの偏差の絶対値を積算し、基準長さLで除した値をいう。   The cause of worsening the flatness of the semiconductor wafer is a surface roughness with a short wavelength such as Ra. Here, Ra (arithmetic mean roughness) is obtained by extracting the reference length L from the roughness curve, integrating the absolute value of the deviation from the average line of this portion to the roughness curve, and dividing by the reference length L. Value.

また、半導体ウェーハのほとんどは湿式の鏡面研磨により仕上げられるため、ロールオフなどとも呼ばれる外周部のリング状のダレも原因の一つに上げられている。これら、半導体ウェーハの平坦度を改善する目的で以下の特許文献1乃至10に示すようなさまざまな技術が開発されてきている。   Also, since most semiconductor wafers are finished by wet mirror polishing, ring-shaped sagging at the outer periphery, which is also called roll-off, is one of the causes. In order to improve the flatness of these semiconductor wafers, various techniques as shown in the following Patent Documents 1 to 10 have been developed.

特開2002−16049号公報JP 2002-16049 A 特開2004−22676号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-22676 特開平11−260771号公報JP-A-11-260771 特開2003−324081号公報JP 2003-324081 A 特開2002−231700号公報JP 2002-231700 A 特開2001−176845号公報JP 2001-176845 A 特開2001−210626号公報JP 2001-210626 A 特願2004−258779号公報Japanese Patent Application No. 2004-258777 特開2000−754号公報JP 2000-754 A 特開平11−235662号公報JP 11-235662 A

しかし、国際半導体技術ロードマップに示されるようにデバイス配線の微細化の進歩は著しく、一段と高い平坦度が要求されることが確実視されている。本発明の課題は、平坦度の指標の一つであるSFQRmaxを改善し、ウェーハを効率よく平坦化するための平坦化加工方法の提供にある。   However, as shown in the international semiconductor technology roadmap, progress in miniaturization of device wiring is remarkable, and it is certain that higher flatness is required. An object of the present invention is to provide a planarization processing method for improving SFQRmax, which is one of indices of flatness, and efficiently planarizing a wafer.

上記課題は、以下の手段によって解決される。すなわち、第1番の発明の解決手段は、被加工物の鏡面研磨工程、被加工物の表面形状測定工程、及び、局所ドライエッチング工程をこの順で行う半導体ウェーハの平坦化加工方法であって、上記鏡面研磨工程は、研磨布を貼付した定盤と保持具に保持された半導体ウェーハとに相対的な回転を与えるとともに、研磨組成物を供給しながら半導体ウェーハを鏡面研磨加工する工程であり、上記表面形状測定工程は、上記鏡面研磨工程を経た半導体ウェーハの表面形状を測定する測定工程であり、さらに上記局所ドライエッチング工程は、プラズマ発生器から流下する間に電気的に中性となった中性活性種ガスを相対移動可能なノズルを通して被加工物の表面に吹き付けるとともに、上記表面形状測定工程により計測された表面形状に応じて上記相対速度、被加工物とノズルとの距離、プラズマ発生器のプラズマ出力及びガス流量のうち、少なくとも一つを制御しながら、被加工物の表面から材料を除去することにより被加工物の表面形状を修正するドライエッチング工程であることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法である。   The above problem is solved by the following means. That is, the solution of the first invention is a semiconductor wafer flattening method in which a workpiece mirror polishing step, a workpiece surface shape measuring step, and a local dry etching step are performed in this order. The mirror polishing step is a step of applying a relative rotation to the surface plate to which the polishing cloth is attached and the semiconductor wafer held by the holder, and polishing the semiconductor wafer while supplying the polishing composition. The surface shape measuring step is a measuring step for measuring the surface shape of the semiconductor wafer that has undergone the mirror polishing step, and the local dry etching step is electrically neutral while flowing down from the plasma generator. The neutral activated species gas is sprayed onto the surface of the work piece through a nozzle that can be moved relative to the surface of the workpiece. Surface shape of the workpiece by removing material from the surface of the workpiece while controlling at least one of the relative speed, the distance between the workpiece and the nozzle, the plasma output of the plasma generator and the gas flow rate. This is a method for planarizing a semiconductor wafer, which is a dry etching process for correcting the above.

第2番の発明の解決手段は、第1番目の発明の半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記鏡面研磨工程が、片面研磨又は両面研磨による鏡面研磨工程であることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer planarizing method according to the first aspect, wherein the mirror polishing step is a single-side polishing or a double-sided mirror polishing step. This is a flattening method.

第3番の発明の解決手段は、第1番目、もしくは第2番目の発明の半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記半導体ウェーハの表面に形成された酸化膜によって上記局所ドライエッチング工程におけるエッチングレートが影響を受けることを防止するために、上記鏡面研磨工程の後であって上記局所ドライエッチング工程の直前には上記酸化膜を除去するための化学エッチング工程を行うことを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法である。   According to a third aspect of the invention, there is provided a semiconductor wafer flattening method according to the first or second aspect of the invention, wherein an etching rate in the local dry etching step is formed by an oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer. In order to prevent the semiconductor wafer from being affected, a chemical etching process for removing the oxide film is performed after the mirror polishing process and immediately before the local dry etching process. This is a flattening method.

鏡面研磨工程終了後、半導体ウェーハ表面には、時間の経過とともに表面のシリコンが酸化され一般に自然酸化膜とよばれる酸化ケイ素の被膜が形成される。半導体ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されるとこの酸化膜により後工程の局所ドライエッチング工程において、エッチングレートの不均一が発生しやすい、半導体ウェーハ表面にヘイズが発生しやすいなどの問題が解決される。   After completion of the mirror polishing process, a silicon oxide film generally called a natural oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer by oxidizing the surface silicon with the passage of time. When a natural oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer, this oxide film solves problems such as non-uniform etching rates that are likely to occur in the subsequent local dry etching process and haze that is likely to occur on the semiconductor wafer surface. The

第4番の発明の解決手段は、第1乃至3番目の発明の半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記局所ドライエッチング工程を、半導体ウェーハの形状を部分的に修正する工程としたことを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method for planarizing a semiconductor wafer according to the first to third aspects of the invention, the local dry etching step is a step of partially correcting the shape of the semiconductor wafer. A method for planarizing a semiconductor wafer.

この発明では、局所ドライエッチング工程が半導体ウェーハを部分的に修正する。上記鏡面研磨工程において製造された半導体ウェーハの各サイトのSFQR値分布を検討すると、半導体ウェーハ外周部などの限定的なサイトにおいて、SFQR値が増大する傾向が判明した。   In the present invention, the local dry etching process partially modifies the semiconductor wafer. Examining the SFQR value distribution at each site of the semiconductor wafer manufactured in the mirror polishing process, it was found that the SFQR value tends to increase at limited sites such as the outer periphery of the semiconductor wafer.

そのため、半導体ウェーハ外周部などの限定的なサイトの急激な形状変化を緩和することにより、SFQRmaxが改善される。   Therefore, SFQRmax is improved by mitigating a sudden shape change of a limited site such as the outer peripheral portion of the semiconductor wafer.

本発明の半導体ウェーハの平坦化加工方法によれば、SFQRmaxが大幅に改善され、これにより、生産効率が極めて良好な平坦化加工方法を確立することができた。   According to the planarization processing method of the semiconductor wafer of the present invention, SFQRmax is greatly improved, and thus a planarization processing method with extremely good production efficiency can be established.

本発明は、以下に説明する鏡面研磨工程、被加工物の表面形状測定工程、及び、局所ドライエッチング工程をこの順で行う半導体ウェーハの平坦化加工方法である。   The present invention is a method for planarizing a semiconductor wafer in which a mirror polishing step, a surface shape measuring step of a workpiece, and a local dry etching step described below are performed in this order.

上記鏡面研磨工程では、研磨布を貼付した定盤と保持具に保持された半導体ウェーハとに相対的な回転を与えるとともに、水に分散した酸化ケイ素粒子よりなる高い導電率とアルカリ性を示す研磨用組成物などを供給しながら上記半導体ウェーハ表面から材料の除去を行う。一般に、上記鏡面研磨工程には、片面研磨方法と両面研磨方法の2つの手段がある。上記鏡面研磨工程に使用する研磨布は、片面研磨工程では軟質、両面研磨工程では硬質の研磨布が好ましい。   In the mirror polishing step, the surface plate with the polishing cloth and the semiconductor wafer held by the holder are given a relative rotation, and at the same time have high conductivity and alkalinity made of silicon oxide particles dispersed in water. The material is removed from the surface of the semiconductor wafer while supplying a composition or the like. In general, the mirror polishing step includes two means: a single-side polishing method and a double-side polishing method. The polishing cloth used in the mirror polishing process is preferably a soft polishing cloth in the single-side polishing process and a hard polishing cloth in the double-side polishing process.

本発明の研磨工程に用いる研磨用組成物としては、特に限定されないが、水に分散させた酸化ケイ素を含有する組成物であり、pHが10.0から11.5の範囲にあり、研磨用組成物の25℃における導電率が、酸化ケイ素粒子1重量%あたり30ミリS/m(単位Sはジーメンス、mはメートル)以上であることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a polishing composition used for the grinding | polishing process of this invention, it is a composition containing the silicon oxide disperse | distributed to water, pH is in the range of 10.0 to 11.5, and it is for grinding | polishing. The electrical conductivity of the composition at 25 ° C. is preferably 30 milliS / m (unit: Siemens, m: meter) or more per 1% by weight of silicon oxide particles.

さらに酸化ケイ素の一次粒子径が100nm以下でかつ酸化ケイ素の濃度は6重量%以下が好ましい。研磨組成物の物性が本領域を外れると、研磨速度の低下、エッチングによる被加工物の面質の悪化、被加工物の外周部に生じるリング状のダレの深さが増大する。   Further, the primary particle diameter of silicon oxide is preferably 100 nm or less, and the concentration of silicon oxide is preferably 6% by weight or less. When the physical properties of the polishing composition deviate from this region, the polishing rate decreases, the surface quality of the workpiece is deteriorated by etching, and the depth of the ring-shaped sag generated on the outer periphery of the workpiece increases.

上記半導体ウェーハの表面形状測定手段は静電容量を測定する方法、レーザーの反射により変位を測定する方法等が採用できるが、ナノメーターレベルの変位を精度良く測定できればよく、特にこれらの特定の測定手段に限定されものではない。   The method for measuring the surface shape of the semiconductor wafer can employ a method for measuring capacitance, a method for measuring displacement by laser reflection, etc., but it is sufficient if the displacement at the nanometer level can be measured with high accuracy, particularly these specific measurements. The means is not limited.

上記局所ドライエッチング工程では、六フッ化硫黄(SF6)等のフッ素化合物ガスをプラズマ発生器内に導き、マイクロ波を照射する等によりこのガスをプラズマ化する。プラズマ発生器から流下する間に電気的に中性となった中性活性種Fラジカルを含む中性活性種ガスを相対移動可能なノズルを通して被加工物の表面に吹き付ける。   In the local dry etching step, a fluorine compound gas such as sulfur hexafluoride (SF6) is introduced into the plasma generator, and this gas is converted into plasma by irradiating microwaves or the like. Neutral activated species gas containing neutral activated species F radicals that have become electrically neutral while flowing down from the plasma generator is sprayed onto the surface of the workpiece through a nozzle that can be relatively moved.

これとともに、上記表面形状測定工程により計測された表面形状に応じて上記相対速度、被加工物とノズルとの距離、プラズマ発生器のプラズマ出力及びガス流量のうち、少なくとも一つを制御する。被加工物の表面の材料は、中性活性種と反応して気体化合物となって流れ去るため、材料を除去することができる。各位置における材料除去量の調整は、通常、上記相対速度(スキャン速度)の制御により行われ、これにより被加工物の表面形状が修正される。   At the same time, at least one of the relative speed, the distance between the workpiece and the nozzle, the plasma output of the plasma generator, and the gas flow rate is controlled in accordance with the surface shape measured in the surface shape measuring step. Since the material on the surface of the workpiece reacts with the neutral active species and flows away as a gaseous compound, the material can be removed. Adjustment of the material removal amount at each position is usually performed by controlling the relative speed (scanning speed), thereby correcting the surface shape of the workpiece.

本課題を解決するにあたり、片面及び両面研磨装置で製造した高平坦度ウェーハの凹凸形状とSFQR分布を詳細に検討した。   In solving this problem, the unevenness shape and SFQR distribution of a high flatness wafer manufactured by a single-sided and double-sided polishing apparatus were examined in detail.

図1(a)は、一般的な片面研磨装置にて製造した半導体ウェーハのSFQR分布であり、図1(b)は、上記図1(a)の断面形状をグラフ化したものの例である。図2(a)は、一般的な両面研磨装置にて製造した半導体ウェーハのSFQR分布であり、図2(b)は、上記図2(a)の断面形状をグラフ化したものの例である。   FIG. 1A is a SFQR distribution of a semiconductor wafer manufactured by a general single-side polishing apparatus, and FIG. 1B is an example of a graph of the cross-sectional shape of FIG. FIG. 2A is an SFQR distribution of a semiconductor wafer manufactured by a general double-side polishing apparatus, and FIG. 2B is an example of a graph of the cross-sectional shape of FIG.

これらの図から分かるように、図1及び図2の半導体ウェーハではSFQRmaxを含むSFQR目標値を満たさない領域(SFQR30nm以下に設定、図中網掛け部分)がある。半導体ウェーハの直径は、300mm、測定は、ADE社製測定器によるものである。   As can be seen from these figures, the semiconductor wafer of FIGS. 1 and 2 has a region that does not satisfy the SFQR target value including SFQRmax (SFQR is set to 30 nm or less, and is a shaded portion in the figure). The diameter of the semiconductor wafer is 300 mm, and the measurement is performed by a measuring instrument manufactured by ADE.

以上より、研磨機にて平坦化された高平坦度ウェーハの多くについて、不均一な面を持つことが他のサンプルでも確認されている。したがって、各半導体ウェーハのSFQRmaxを含むSFQR目標値を満たさない領域のSFQRを低くするための加工を付加すれば、SFQRmaxも低くすることができることになる。   From the above, it has been confirmed in other samples that many of the high flatness wafers flattened by the polishing machine have non-uniform surfaces. Therefore, if processing for reducing SFQR in a region not satisfying the SFQR target value including SFQRmax of each semiconductor wafer is added, SFQRmax can also be reduced.

本発明は、このような知見に基づいたものであり、また、除去量が30〜40nm程度と非常にわずかの除肉量(エッチングレート)を設定できる局所ドライエッチング法が上記加工に最適であるため、これを採用することとした。   The present invention is based on such knowledge, and a local dry etching method capable of setting a very thin thickness (etching rate) of about 30 to 40 nm is optimal for the above processing. Therefore, we decided to adopt this.

以下実施例をもって、本発明の半導体ウェーハの平坦化加工方法を具体的に説明するが、これにより限定を受けるものではない。本発明は、鏡面研磨工程、被加工物の表面形状測定工程、及び、局所ドライエッチング工程がこの順で行われる。場合により、局所ドライエッチング工程の直前には、半導体ウェーハ表面の酸化膜を除去するための化学エッチング工程が介在させられる。   Hereinafter, the method for planarizing a semiconductor wafer according to the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the present invention, the mirror polishing step, the surface shape measuring step of the workpiece, and the local dry etching step are performed in this order. In some cases, a chemical etching step for removing an oxide film on the surface of the semiconductor wafer is interposed immediately before the local dry etching step.

鏡面研磨工程
本実施例では一般的な研磨装置として、両面研磨装置では、スピードファム社製両面研磨装置を使用した。研磨布はMHS−15A(ニッタ・ハース社製)を使用した。研磨組成物は自社で調製して使用した。片面研磨装置では、スピードファム社製片面研磨装置を使用した。研磨布はSuba800(ニッタ・ハース社製)を使用した。研磨組成物は自社で調整して使用した。
Mirror polishing process In this example, a double-side polishing machine manufactured by Speedfam was used as a general polishing apparatus. As the polishing cloth, MHS-15A (manufactured by Nitta Haas) was used. The polishing composition was prepared and used in-house. In the single-side polishing apparatus, a single-side polishing apparatus manufactured by Speed Fam Co., Ltd. was used. Suba800 (manufactured by Nitta Haas) was used as the polishing cloth. The polishing composition was adjusted and used in-house.

<水性研磨組成物>
テトラメトキシシランを加水分解して製造したコロイダルシリカを使用し水性研磨組成物を調製した。水性研磨組成物の物性は、pH11.3、一次粒子径18.3nm、酸化ケイ素濃度1.0%、導電率38mS/m/kg−SiO2であった。本組成物には、ヒドロキシエチルセルロースを0.1%になるよう添加した。
<Aqueous polishing composition>
An aqueous polishing composition was prepared using colloidal silica produced by hydrolyzing tetramethoxysilane. The physical properties of the aqueous polishing composition were pH 11.3, primary particle size 18.3 nm, silicon oxide concentration 1.0%, and conductivity 38 mS / m / kg-SiO2. To this composition, hydroxyethyl cellulose was added to a concentration of 0.1%.

表面形状測定工程
研磨後、ADE社製測定器を使用して、半導体ウェーハの表面測定をし、SFQRを求めた。その結果は、既に図1及び図2で示したものである。
Surface shape measurement step After polishing, the surface of the semiconductor wafer was measured using an ADE measuring instrument to determine SFQR. The result has already been shown in FIG. 1 and FIG.

化学エッチング工程
両面研磨工程終了後、具体的には更に表面形状測定工程終了後、化学エッチング工程によって、半導体ウェーハ表面に生じた酸化膜を除去した。本実施例では、1.0%フッ化水素酸水溶液を用い、室温にて60秒間エッチング処理を実施した。これは、半導体ウェーハ表面には、時間の経過とともに表面のシリコンが酸化され一般に自然酸化膜とよばれる酸化ケイ素の被膜が形成される。本工程はこの自然酸化膜の除去を目的としている。
Chemical etching step After the completion of the double-side polishing step, specifically, after the completion of the surface shape measurement step, the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer was removed by the chemical etching step. In this example, a 1.0% hydrofluoric acid aqueous solution was used, and etching treatment was performed at room temperature for 60 seconds. This is because a silicon oxide film generally called a natural oxide film is formed on the surface of a semiconductor wafer by oxidizing the surface silicon over time. The purpose of this step is to remove this natural oxide film.

半導体ウェーハ表面に自然酸化膜が形成されるとこの酸化膜により後工程の局所ドライエッチング工程において、エッチングレートの不均一が発生しやすい、半導体ウェーハ表面にヘイズが発生しやすいなどの問題が生じるので、この酸化膜を除去するためである。   If a natural oxide film is formed on the surface of a semiconductor wafer, problems such as non-uniform etching rate and haze on the surface of the semiconductor wafer are likely to occur in the subsequent local dry etching process. This is because the oxide film is removed.

通常では、研磨工程終了後、具体的には更に表面形状測定工程終了後、局所ドライエッチング工程を行うまで相当の時間が経過することになるので、この例でも化学エッチング工程を介在させた。自然酸化膜はごく薄いものであるが、後の局所ドライエッチング工程における除去量もわずかであるため、自然酸化膜の除去をする/しないがSFQRの改善の程度に大きな差となって現れるからである。   Normally, after the polishing process is completed, specifically, after the surface shape measurement process is completed, a considerable time elapses until the local dry etching process is performed. In this example, the chemical etching process is also interposed. Although the natural oxide film is very thin, the amount of removal in the subsequent local dry etching process is very small. Therefore, although the natural oxide film is removed or not, it appears as a large difference in the degree of improvement of SFQR. is there.

局所ドライエッチング工程
局所ドライエッチングには、DCP−300Xプラズマエッチング装置(スピードファム社製)を使用した。図5の表1には、局所ドライエッチング工程における諸条件を示す。上記表面形状測定工程における測定結果から、局所ドライエッチングによって各位置において除去すべき除去量、つまり、スキャン速度を計算し、スキャン速度を制御しながらドライエッチングする。また、スキャン速度を制御する以外に、半導体ウェーハとノズルとの距離、プラズマ発生器からのプラズマ出力及びガス流量を制御してもよい。
Local dry etching process For the local dry etching, a DCP-300X plasma etching apparatus (manufactured by Speed Fam Co., Ltd.) was used. Table 1 in FIG. 5 shows various conditions in the local dry etching process. From the measurement result in the surface shape measurement step, the removal amount to be removed at each position by local dry etching, that is, the scan speed is calculated, and dry etching is performed while controlling the scan speed. In addition to controlling the scan speed, the distance between the semiconductor wafer and the nozzle, the plasma output from the plasma generator, and the gas flow rate may be controlled.

プラズマ発生器に供給するエッチング用のガスには、ヘリウムガス、窒素ガスを大量に混入させ、六フッ化硫黄(SF6)の割合を落とすことによりエッチングレートを引き下げた。   The etching gas supplied to the plasma generator was mixed with a large amount of helium gas and nitrogen gas, and the etching rate was lowered by reducing the ratio of sulfur hexafluoride (SF6).

なお、先に示したことから分かるように、SFQRmaxを含むSFQR目標値を満たさない領域の平坦度を改善すれば半導体ウェーハのSFQRmaxを改善できることになるため、局所ドライエッチングでこの領域について加工を行えばよい。   As can be seen from the above, since the SFQRmax of the semiconductor wafer can be improved by improving the flatness of the region that does not satisfy the SFQR target value including SFQRmax, the region is processed by local dry etching. Just do it.

以上より、SFQRmaxを含むSFQR目標値を満たさない領域のみを除去するため、半導体ウェーハ全面を走査するのに比べてスループットが向上する。さらに、除去能力の低いエッチングガスを使用するため、半導体ウェーハへ与えるダメージが少ない。   As described above, since only the region not satisfying the SFQR target value including SFQRmax is removed, the throughput is improved as compared with the case where the entire surface of the semiconductor wafer is scanned. Furthermore, since an etching gas having a low removal capability is used, damage to the semiconductor wafer is small.

また、上記局所ドライエッチング工程の後に、半導体ウェーハの表面状態を改善するために条件を変えた局所ドライエッチングあるいは湿式研磨工程を更に行うことも可能である。   In addition, after the local dry etching step, it is possible to further perform a local dry etching or wet polishing step under different conditions in order to improve the surface state of the semiconductor wafer.

本実施例の結果と評価
本実施例の結果を示す。図3(a)は、局所ドライエッチング工程の後における半導体ウェーハのSFQR分布、図3(b)は、上記図3(a)の断面形状を測定して得られたグラフ、図4(a)は、局所ドライエッチング工程の後における半導体ウェーハのSFQR分布、図4(b)は、上記図4(a)の断面形状を測定して得られたグラフである。
Results and evaluation of this example The results of this example are shown. 3A shows the SFQR distribution of the semiconductor wafer after the local dry etching process, FIG. 3B shows a graph obtained by measuring the cross-sectional shape of FIG. 3A, and FIG. Fig. 4B is a graph obtained by measuring the SFQR distribution of the semiconductor wafer after the local dry etching process, and Fig. 4B is a graph obtained by measuring the cross-sectional shape of Fig. 4A.

各領域におけるSFQRは図3(a)、図4(a)に示されており、この図のようにSFQRmaxが改善されていることが分かる。   SFQR in each region is shown in FIG. 3A and FIG. 4A, and it can be seen that SFQRmax is improved as shown in FIG.

上述の通り、本発明の半導体ウェーハの平坦化方法によれば、一枚のシリコンウェーハからの製品の収率を格段に向上することができた。即ち、半導体関連の実生産においては、その資する所極めて大である。   As described above, according to the method for planarizing a semiconductor wafer of the present invention, the yield of a product from one silicon wafer could be remarkably improved. In other words, in actual semiconductor-related production, the contribution is extremely large.

一般的な片面研磨装置にて製造した半導体ウェーハのSFQR分布である。It is SFQR distribution of the semiconductor wafer manufactured with the common single-side polish apparatus. 図1(a)の断面形状をグラフ化したものの例である。It is an example of what graphed the cross-sectional shape of Fig.1 (a). 一般的な両面研磨装置にて製造した半導体ウェーハのSFQR分布である。It is SFQR distribution of the semiconductor wafer manufactured with the common double-side polish apparatus. 図2(a)の断面形状をグラフ化したものの例である。It is an example of what graphed the cross-sectional shape of Fig.2 (a). 図1の半導体ウェーハについて、局所ドライエッチング工程を行った半導体ウェーハのSFQR分布である。It is SFQR distribution of the semiconductor wafer which performed the local dry etching process about the semiconductor wafer of FIG. (図3a)の断面形状を測定して得られたグラフである。It is the graph obtained by measuring the cross-sectional shape of (FIG. 3a). 図2の半導体ウェーハについて、局所ドライエッチング工程を行った半導体ウェーハのSFQR分布である。It is SFQR distribution of the semiconductor wafer which performed the local dry etching process about the semiconductor wafer of FIG. 図4(a)の断面形状を測定して得られたグラフである。It is the graph obtained by measuring the cross-sectional shape of Fig.4 (a). 局所ドライエッチング工程における諸条件を示す表1である。It is Table 1 which shows the various conditions in a local dry etching process.

Claims (4)

被加工物の鏡面研磨工程、被加工物の表面形状測定工程、及び、局所ドライエッチング工程をこの順で行う半導体ウェーハの平坦化加工方法であって、上記鏡面研磨工程は、研磨布を貼付した定盤と保持具に保持された半導体ウェーハとに相対的な回転を与えるとともに、研磨組成物を供給しながら半導体ウェーハを鏡面研磨加工する工程であり、上記表面形状測定工程は、上記鏡面研磨工程を経た半導体ウェーハの表面形状を測定する測定工程であり、さらに上記局所ドライエッチング工程は、プラズマ発生器から流下する間に電気的に中性となった中性活性種ガスを相対移動可能なノズルを通して被加工物の表面に吹き付けるとともに、上記表面形状測定工程により計測された表面形状に応じて上記相対速度、被加工物とノズルとの距離、プラズマ発生器のプラズマ出力及びガス流量のうち、少なくとも一つを制御しながら、被加工物の表面から材料を除去することにより被加工物の表面形状を修正するドライエッチング工程であることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法。   A method of planarizing a semiconductor wafer in which a mirror polishing process of a workpiece, a surface shape measurement process of the workpiece, and a local dry etching process are performed in this order, and the mirror polishing process is performed by attaching a polishing cloth. The surface shape measuring step is a step of mirror polishing the semiconductor wafer while supplying a polishing composition while giving a relative rotation to the surface plate and the semiconductor wafer held by the holder. Is a measurement process for measuring the surface shape of a semiconductor wafer that has undergone the above process, and the local dry etching process is a nozzle capable of relatively moving neutral activated species gas that has become electrically neutral while flowing down from the plasma generator And spraying on the surface of the workpiece through the relative speed, the distance between the workpiece and the nozzle according to the surface shape measured by the surface shape measurement step It is a dry etching process for correcting the surface shape of the workpiece by removing material from the surface of the workpiece while controlling at least one of the plasma output and gas flow rate of the plasma generator. A semiconductor wafer flattening method. 請求項1に記載された半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記鏡面研磨工程が、片面研磨又は両面研磨による鏡面研磨工程であることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法。   2. The method for planarizing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the mirror polishing step is a mirror polishing step by single-side polishing or double-side polishing. 請求項1又は2に記載された半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記半導体ウェーハの表面に形成された酸化膜によって上記局所ドライエッチング工程におけるエッチングレートが影響を受けることを防止するために、上記鏡面研磨工程の後であって上記局所ドライエッチング工程の直前には上記酸化膜を除去するための化学エッチング工程を行うことを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法。   3. The planarization method of a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the oxide film formed on the surface of the semiconductor wafer is prevented from being affected by an etching rate in the local dry etching process. A method for planarizing a semiconductor wafer, wherein a chemical etching step for removing the oxide film is performed immediately after the mirror polishing step and immediately before the local dry etching step. 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された半導体ウェーハの平坦化加工方法において、上記局所ドライエッチング工程は、半導体ウェーハを部分的に修正する工程であることを特徴とする半導体ウェーハの平坦化加工方法。   4. The method for planarizing a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the local dry etching step is a step of partially correcting the semiconductor wafer. Chemical processing method.
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