JP2011029562A - Processing method of semiconductor-wafer end face, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To remove a hump formed by rinsing treatment of an antireflection film at a wafer end face, or an etching step and a residual film caused by the hump, and to prevent minute foreign materials from scattering from the wafer end face. <P>SOLUTION: The outer peripheries of the antireflection films 121, 141 formed on a semiconductor wafer 111 are removed by rinsing treatment at the end face of the semiconductor wafer 111. Thereafter, the antireflection films 121, 141 and their underlayer structures are etched by using resist patterns 123, 143 formed on the antireflection films 121, 141. The rinsing treatment may produce the humps 122, 142 at the outermost peripheries of the antireflection films 121, 141. Before or after the etching, positions where the humps 122, 142 are formed are etched, at the wafer end face without providing masks to regions except the wafer end face. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、反射防止膜の成膜後の半導体ウェハの端面処理方法、及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for treating an end face of a semiconductor wafer after formation of an antireflection film, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

半導体装置の製造プロセスにおいては、種々のデバイスパターンの形成のために、一般に複数のフォトリソグラフィ工程が用いられている。フォトリソグラフィ工程は、半導体ウェハ等の基板上に塗布したフォトレジスト膜を、所望のパターンが形成されたマスク(レチクル)を介して露光し、その後に現像処理を行うことでレジストパターンを形成する。   In the manufacturing process of a semiconductor device, a plurality of photolithography processes are generally used for forming various device patterns. In the photolithography process, a photoresist film coated on a substrate such as a semiconductor wafer is exposed through a mask (reticle) on which a desired pattern is formed, and then a development process is performed to form a resist pattern.

レジストパターンを所望のパターン通りに形成するために、少なくとも一部のフォトリソグラフィ工程においては、フォトレジスト膜の塗布に先立って反射防止膜(Bottom Anti-Reflection Coating;BARC)が成膜される。BARCは、フォトレジスト膜に入射した露光光が半導体ウェハ又はその上に形成された膜で反射すること、ひいては、入射光と反射光との干渉により露光パターンが変動することを防止する。近年の半導体装置の微細化に伴い、KrF又はArFエキシマレーザ光などの反射しやすい短波長光が露光光として用いられるようになり、ますます多くのフォトリソグラフィ工程でBARCが利用されるに至っている。   In order to form the resist pattern in a desired pattern, an anti-reflection film (BARC) is formed prior to the application of the photoresist film in at least a part of the photolithography process. BARC prevents the exposure light incident on the photoresist film from being reflected by the semiconductor wafer or the film formed thereon, and thus prevents the exposure pattern from fluctuating due to interference between the incident light and the reflected light. With the recent miniaturization of semiconductor devices, short-wavelength light that is easily reflected, such as KrF or ArF excimer laser light, has been used as exposure light, and BARC has been used in an increasing number of photolithography processes. .

また、半導体装置の微細化に伴い、微小な付着異物も無視できない状況になっている。このため、ウェハ面内の有効チップエリア内での異物発生のみならず、ウェハ端面(ベベル)での異物発生についても、その抑制が重要となっている。ウェハ端面で発生した異物も、後の工程で飛散し、有効チップエリア内に付着したり製造装置内の環境を汚染したりして、半導体装置の歩留まりを低下させるからである。   In addition, with the miniaturization of semiconductor devices, even minute adhered foreign substances cannot be ignored. For this reason, it is important to suppress not only the generation of foreign matter within the effective chip area within the wafer surface but also the generation of foreign matter at the wafer end face (bevel). This is because the foreign matter generated on the wafer end surface is scattered in a later process and adheres to the effective chip area or contaminates the environment in the manufacturing apparatus, thereby reducing the yield of the semiconductor device.

一例として、シリコン(Si)ウェハに、シャロー・トレンチ・アイソレーション(STI)で素子分離された金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)を形成するプロセスを考える。図1は、このプロセスの一典型例を、ウェハ端面付近の断面図で示している。   As an example, consider a process of forming a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) on a silicon (Si) wafer that is element-isolated by shallow trench isolation (STI). FIG. 1 shows a typical example of this process in a cross-sectional view near the wafer end face.

先ず、図1(a)に示すように、フォトリソグラフィにより、Siウェハ11上にSTI形成部を定めるレジストパターン23を形成する。Siウェハ11上にはSiNストッパ膜12及びBARC21が形成されている。BARC21は、例えば有機膜であり、ウェハ端面において、エッジリンス(ER)やエッジバックリンス(EBR)等のリンス処理によって除去されている。しかしながら、このようなリンス処理は、BARC21の最外周部に、ハンプ(hump)と呼ばれる局部的にBARCが厚くなった箇所22を生じさせることが知られている。BARC21の厚さは例えば約75nmとすることができ、ハンプ22の高さはBARC21の厚さの2倍程度又はそれを超える高さになり得る。   First, as shown in FIG. 1A, a resist pattern 23 that defines an STI formation portion is formed on a Si wafer 11 by photolithography. A SiN stopper film 12 and a BARC 21 are formed on the Si wafer 11. The BARC 21 is, for example, an organic film, and is removed from the wafer end surface by a rinsing process such as edge rinsing (ER) or edge back rinsing (EBR). However, it is known that such a rinsing process causes a portion 22 where the BARC is locally thickened, called a hump, at the outermost peripheral portion of the BARC 21. The thickness of the BARC 21 can be about 75 nm, for example, and the height of the hump 22 can be about twice the thickness of the BARC 21 or more.

次いで、図1(b)に示すように、レジストパターン23をマスクとして、BARC21、SiN膜12及びSiウェハ11のエッチングを行い、Siウェハ11内にSTI用のトレンチ24を形成する。このとき、ハンプ22が形成されていた箇所で、BARC21及びSiN膜12それぞれの一部21’及び12’が残存する。また、これら膜残渣21’及び12’がマスクとして作用することにより、Siウェハ11の表面に段差24’が発生する。次に、図1(c)に示すように、アッシング等により、Siウェハ11の全面からレジストパターン23及びBARC21を除去する。   Next, as shown in FIG. 1B, the BARC 21, the SiN film 12 and the Si wafer 11 are etched using the resist pattern 23 as a mask to form an STI trench 24 in the Si wafer 11. At this time, the portions 21 ′ and 12 ′ of the BARC 21 and the SiN film 12 remain at the locations where the humps 22 were formed. Further, a step 24 ′ is generated on the surface of the Si wafer 11 by the film residues 21 ′ and 12 ′ acting as a mask. Next, as shown in FIG. 1C, the resist pattern 23 and the BARC 21 are removed from the entire surface of the Si wafer 11 by ashing or the like.

次いで、図1(d)に示すように、STI25の完成後、酸化膜31、ポリSi膜32及びBARC41を形成し、フォトリソグラフィにより、ゲート電極形成用のレジストパターン43を形成する。BARC41は、BARC21と同様にEBR等のリンス処理を施され、最外周部にBARC41の厚さ(例えば約75nm)の約2倍以上の高さのハンプ42を有し得る。次に、図1(e)に示すように、レジストパターン43をマスクとして、異方性エッチングにより、BARC41、ポリSi膜32及び酸化膜31をエッチングし、ゲート電極32及びゲート酸化膜31を形成する。ハンプ42が存在していた箇所及びSiウェハ11の段差部分24’にポリSi残渣32’及び酸化膜残渣31’が発生する。   Next, as shown in FIG. 1D, after the STI 25 is completed, an oxide film 31, a poly-Si film 32, and a BARC 41 are formed, and a resist pattern 43 for forming a gate electrode is formed by photolithography. The BARC 41 is subjected to a rinsing process such as EBR in the same manner as the BARC 21 and may have a hump 42 having a height of about twice or more the thickness of the BARC 41 (for example, about 75 nm) on the outermost peripheral portion. Next, as shown in FIG. 1E, using the resist pattern 43 as a mask, the BARC 41, the poly-Si film 32, and the oxide film 31 are etched by anisotropic etching to form the gate electrode 32 and the gate oxide film 31. To do. Poly Si residues 32 ′ and oxide film residues 31 ′ are generated at the locations where the humps 42 existed and at the step portions 24 ′ of the Si wafer 11.

次いで、図1(f)に示すように、アッシング等により、Siウェハ11の全面からレジストパターン43及びBARC41を除去する。そして、図1(g)に示すように、MOSFETのソース・ドレイン51のイオン注入を行う。この工程は、フォトレジストの塗布及び剥離を伴うが、アッシング等のレジスト剥離処理により、ポリSi残渣32’や酸化膜残渣31’が剥がれて飛散し得る。これらの残渣が飛散して有効チップエリア内のMOSFETに異物として付着すると、MOSFETの動作及び/又は信頼性が損なわれる。   Next, as shown in FIG. 1F, the resist pattern 43 and the BARC 41 are removed from the entire surface of the Si wafer 11 by ashing or the like. Then, as shown in FIG. 1G, ion implantation of the source / drain 51 of the MOSFET is performed. Although this step involves application and peeling of the photoresist, the poly Si residue 32 ′ and the oxide film residue 31 ′ may be peeled off and scattered by a resist peeling process such as ashing. If these residues scatter and adhere to the MOSFET in the effective chip area as foreign matter, the operation and / or reliability of the MOSFET is impaired.

なお、図1(e)のゲートエッチングのオーバ量を追加した場合、ウェハ端面ではエッチングレートが低いため、ウェハ端面のポリSi残渣32’を完全に除去しようとすると有効チップエリア内のMOSFETにゲート細りの問題を生じさせる。また、ウェハ全面のバッチ式ウェット洗浄などによりこれらの残渣を完全に除去しようとしても、やはり、MOSFETのゲートにダメージを与えてしまう。従って、これらの手法を用いるためには、有効チップエリアを保護するための追加のマスク工程が必要になる。   If the over etching amount of the gate etching shown in FIG. 1E is added, the etching rate is low at the wafer end surface, so that the poly Si residue 32 'on the wafer end surface is completely removed, the gate is connected to the MOSFET in the effective chip area. Causes thinning problems. Even if these residues are completely removed by batch-type wet cleaning or the like on the entire surface of the wafer, the gate of the MOSFET is still damaged. Therefore, in order to use these methods, an additional mask process for protecting the effective chip area is required.

この問題の原因でもあるBARCのリンス処理によるハンプを除去することに関して、リンス処理に注目した方法が知られている。例えば、ウェハ端面に溶剤を滴下する第1のリンス工程の後に、該工程により形成されたハンプを、ウェハ回転数を上げることにより平坦化し、その後、ウェハ端面に溶剤を滴下する第2のリンス工程を行う手法が提案されている。   With regard to removing the hump due to the BARC rinsing process, which is also the cause of this problem, a method focusing on the rinsing process is known. For example, after the first rinsing step of dropping the solvent on the wafer end surface, the hump formed by the step is flattened by increasing the wafer rotation speed, and then the solvent is dropped on the wafer end surface. A method for performing the above has been proposed.

特開2006−5344号公報JP 2006-5344 A 特開2005−311339号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-311339 特許第3348842号公報Japanese Patent No. 3348842

しかしながら、上記に示した、ハンプを平坦化した後にウェハ端面に溶剤を滴下する手法は、大口径ウェハにおいては実用的でない。例えば、300mmウェハにおいては、ウェハ外周から数十mmの領域でレジストの膜厚異常が発生する場合があり、また、レジスト端が波打つ現象を示す場合もある。更には、大口径になるほど、ウェハの回転数を増大させる点で制約が大きくなる。   However, the above-described method of dropping the solvent on the wafer end face after flattening the hump is not practical for large-diameter wafers. For example, in a 300 mm wafer, a resist film thickness abnormality may occur in an area of several tens of millimeters from the outer periphery of the wafer, and there may be a phenomenon that the resist edge undulates. Furthermore, the larger the aperture, the greater the restriction in terms of increasing the number of wafer rotations.

ウェハ端面でのBARCのリンス処理の後に、追加のマスク工程を必要とすることなく、該処理により形成されたハンプ、又は該ハンプに起因するエッチング段差や膜残渣を除去する方法、及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。   A method of removing a hump formed by the process or an etching step or a film residue caused by the hump without requiring an additional mask process after the rinsing process of the BARC on the wafer end surface, and using the same A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

一観点によれば、半導体ウェハの端面において該半導体ウェハ上に成膜されたBARCの外周部をリンス処理により除去する工程を含むウェハ端面処理方法が提供される。このリンス工程により、BARCの最外周部にハンプが形成され得る。当該方法は更に、BARC上に設けられたレジストパターンを用いて、BARC及びその下地構造をエッチングする工程と、該工程の前又は後に、ウェハ端面において、ウェハ端面以外の領域にマスクを設けることなく、ハンプが形成された位置をエッチングする工程とを有する。   According to one aspect, there is provided a wafer end surface processing method including a step of removing the outer peripheral portion of the BARC formed on the semiconductor wafer on the end surface of the semiconductor wafer by rinsing. By this rinsing step, a hump can be formed on the outermost peripheral portion of the BARC. The method further includes a step of etching the BARC and its underlying structure using a resist pattern provided on the BARC, and a mask is not provided in a region other than the wafer end surface before or after the step. And etching the position where the hump is formed.

他の一観点によれば、半導体装置形成領域及び端面を有する半導体ウェハの半導体装置形成領域に、フォトリソグラフィ工程を用いて、半導体装置を製造する方法が提供される。少なくとも1つのフォトリソグラフィ工程は、半導体ウェハ上にBARCを成膜する工程と、半導体ウェハの端面において、BARCの外周部をリンス処理により除去する工程とを有する。このリンス工程により、BARCの最外周部にハンプが形成され得る。当該製造方法は更に、BARC上に設けられたレジストパターンを用いて、BARC及びその下地構造をエッチングするエッチング工程と、該工程の前又は後に、ウェハ端面において、半導体装置形成領域にマスクを設けることなく、ハンプが形成された位置をエッチングする工程とを有する。   According to another aspect, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in a semiconductor device formation region of a semiconductor wafer having a semiconductor device formation region and an end face by using a photolithography process. At least one photolithography step includes a step of forming a BARC film on the semiconductor wafer and a step of removing an outer peripheral portion of the BARC by rinsing processing on the end face of the semiconductor wafer. By this rinsing step, a hump can be formed on the outermost peripheral portion of the BARC. The manufacturing method further includes an etching process for etching the BARC and its underlying structure using a resist pattern provided on the BARC, and a mask is provided in the semiconductor device formation region at the wafer end face before or after the process. And a step of etching the position where the hump is formed.

BARCのリンス処理により形成されたハンプ、又は該ハンプに起因するエッチング段差や膜残渣がマスクレスで除去され、ウェハ端面からの微小異物の飛散が抑制される。   The humps formed by the BARC rinsing process, or the etching steps and film residues resulting from the humps are removed without a mask, and the scattering of minute foreign matters from the wafer end surface is suppressed.

従来技術に係る半導体装置の製造方法を例示するウェハ端面付近の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view in the vicinity of a wafer end surface illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the related art. 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するウェハ端面付近の断面図である。6 is a cross-sectional view of the vicinity of the wafer end surface illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment; FIG. 第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するウェハ端面付近の断面図である。11 is a cross-sectional view in the vicinity of a wafer end surface illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment; FIG. 第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するウェハ端面付近の断面図である。11 is a cross-sectional view in the vicinity of a wafer end surface illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment; FIG. ウェハ端面のドライエッチングに使用し得るエッチング装置(ベベルエッチャー)を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the etching apparatus (bevel etcher) which can be used for the dry etching of a wafer end surface. ウェハ端面のウェットエッチング方法を例示する図である。It is a figure which illustrates the wet etching method of a wafer end surface. 図5のエッチング装置のエッチング特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the etching characteristic of the etching apparatus of FIG. 図5のエッチング装置のエッチング特性の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the etching characteristic of the etching apparatus of FIG.

以下、添付図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描かれていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一又は類似の参照符号を付する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, various components are not necessarily drawn to the same scale. Throughout the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same or similar reference numerals.

(第1実施形態)
先ず、図2を参照して、第1実施形態に係るウェハ端面処理方法及び半導体装置の製造方法を説明する。図2は、Siウェハの有効チップエリア(半導体装置形成領域)にSTIで素子分離されたMOSFETを形成するプロセスの一典型例を、主な工程群におけるウェハ端面(ベベル)付近の断面図で示している。
(First embodiment)
First, with reference to FIG. 2, a wafer end surface processing method and a semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment will be described. FIG. 2 shows a typical example of a process for forming MOSFETs separated by STI in an effective chip area (semiconductor device formation region) of a Si wafer, in a cross-sectional view near the wafer end face (bevel) in the main process group. ing.

先ず、図2(a)に示すように、フォトリソグラフィにより、Siウェハ111上にSTI形成部を定めるレジストパターン123を形成する。Siウェハ111上には窒化膜(以下、SiN膜)112及びBARC121が形成されている。SiN膜112は例えば約100nmの厚さを有し、STI絶縁膜埋込後の平坦化時の研磨ストッパとして機能し得る。しかしながら、SiN膜112は使用するSTIプロセスに応じて省略され得る。レジストパターン123となるフォトレジスト膜は、例えば、250nmの厚さに塗布し得る。   First, as shown in FIG. 2A, a resist pattern 123 that defines an STI formation portion is formed on the Si wafer 111 by photolithography. A nitride film (hereinafter, SiN film) 112 and a BARC 121 are formed on the Si wafer 111. The SiN film 112 has a thickness of about 100 nm, for example, and can function as a polishing stopper at the time of planarization after embedding the STI insulating film. However, the SiN film 112 can be omitted depending on the STI process used. The photoresist film used as the resist pattern 123 can be applied to a thickness of 250 nm, for example.

BARC121は、例えば有機膜であり、ウェハ端面において、薬液によるエッジリンス(ER)やエッジバックリンス(EBR)等のリンス処理によって除去されている。ウェハ搬送時やフォトレジストの剥離時に飛散して異物となることを防止するためである。BARC121の厚さは、露光波長などに応じて決定され、例えば約75nmとされ得る。EBR等のリンス処理はSiウェハ111の外周から例えば約1.0mmまでの領域で行う。このリンス処理により、BARC121の最外周部にはBARC121の厚さの2倍程度又はそれを超える高さのハンプ122が形成され得る。   The BARC 121 is, for example, an organic film, and is removed on the wafer end surface by a rinse process such as edge rinse (ER) or edge back rinse (EBR) with a chemical solution. This is to prevent the particles from scattering and becoming a foreign substance during wafer conveyance or when the photoresist is peeled off. The thickness of the BARC 121 is determined according to the exposure wavelength or the like, and may be about 75 nm, for example. The rinsing process such as EBR is performed in an area from the outer periphery of the Si wafer 111 to about 1.0 mm, for example. By this rinsing process, a hump 122 having a height of about twice or more than the thickness of the BARC 121 can be formed on the outermost peripheral portion of the BARC 121.

次いで、図2(b)に示すように、ハンプ122を除去する。この工程は、追加のマスクを用いることなく、Siウェハの外周部のみをエッチングするベベルエッチングにより行う。   Next, as shown in FIG. 2B, the hump 122 is removed. This step is performed by bevel etching that etches only the outer peripheral portion of the Si wafer without using an additional mask.

このエッチングは、例えば、図5に示すようなプラズマエッチング装置(ベベルエッチャー)500を用いたドライエッチングによって行い得る。装置500は、電極501、502、ウェハステージ503、プラズマ遮断板504、505、及びガス注入口506を含むセラミック板507を有する。電極501、502、及びウェハステージ503はAl等の金属で製造され、プラズマ遮断板504及び505はイットリア(Y)等のセラミックで製造される。電極501、502とウェハステージ503との間には高周波パワーが印加される。 This etching can be performed, for example, by dry etching using a plasma etching apparatus (bevel etcher) 500 as shown in FIG. The apparatus 500 includes a ceramic plate 507 including electrodes 501 and 502, a wafer stage 503, plasma blocking plates 504 and 505, and a gas inlet 506. The electrodes 501 and 502 and the wafer stage 503 are made of a metal such as Al, and the plasma shielding plates 504 and 505 are made of a ceramic such as yttria (Y 2 O 3 ). High frequency power is applied between the electrodes 501 and 502 and the wafer stage 503.

ウェハステージ503の上面とセラミック板507の下面との間の距離d1、すなわち、エッチング対象のウェハ511が挿入される空間の高さは、例えば1mm−2mmとすることができる。この距離d1、及び/又はプラズマ遮断板504の外周とウェハ511の外周との間の距離d2を調整することにより、ウェハ511の有効チップエリアへのプラズマ508の回り込みを阻止し、ウェハ端面の所望の外周領域のみをエッチングすることができる。   The distance d1 between the upper surface of the wafer stage 503 and the lower surface of the ceramic plate 507, that is, the height of the space into which the wafer 511 to be etched is inserted can be, for example, 1 mm-2 mm. By adjusting the distance d1 and / or the distance d2 between the outer periphery of the plasma blocking plate 504 and the outer periphery of the wafer 511, the plasma 508 is prevented from wrapping around the effective chip area of the wafer 511, and the wafer end face is desired. Only the outer peripheral region can be etched.

装置500にてBARC121(故に、ハンプ122)をエッチングするための処理条件は、例えば、d1:1.15mm、O:200sccm、N:150sccm、Ar:50sccm、圧力:1.9Torr、パワー:500Wとし得る。これにより発生したOプラズマで、BARC121の最外周部を例えば厚さ80nmだけエッチングすることにより、ハンプ122を除去することが可能である。 The processing conditions for etching the BARC 121 (hence, hump 122) in the apparatus 500 are, for example, d1: 1.15 mm, O 2 : 200 sccm, N 2 : 150 sccm, Ar: 50 sccm, pressure: 1.9 Torr, power: It can be 500W. The hump 122 can be removed by etching the outermost peripheral portion of the BARC 121 by, for example, a thickness of 80 nm with the O 2 plasma generated thereby.

図7は、上記条件でのBARC121のエッチングレートとウェハ半径位置Rとの関係を示している。図7は更に、同条件での酸化膜(以下、SiO膜)、ポリSi膜、SiN膜のエッチングレートも示している。ただし、これらの結果はウェハの表面側(半導体装置形成側)で測定したものである。上記条件により、300mmウェハのR>147mmのウェハ端面部において、SiO、ポリSi及びSiNに対して高い選択比でBARCをエッチングすることができる。従って、上述のようなSiウェハ111の外周から約1.0mm(R=149mm)までの領域でのEBR処理により形成されたBARCハンプ122を、その下地のSiN膜112を有意にエッチングすることなく除去することが可能である。一方、有効チップエリアの最外周部は例えばR=146mmの半径位置とすることができ、有効チップエリア内のBARC121及びその上に形成されたレジストパターン123がエッチングされることはない。   FIG. 7 shows the relationship between the etching rate of the BARC 121 and the wafer radius position R under the above conditions. FIG. 7 further shows etching rates of an oxide film (hereinafter referred to as SiO film), a poly-Si film, and a SiN film under the same conditions. However, these results were measured on the front surface side (semiconductor device formation side) of the wafer. Under the above conditions, the BARC can be etched at a high selection ratio with respect to SiO, poly-Si, and SiN at the wafer end surface portion of R> 147 mm of the 300 mm wafer. Accordingly, the BARC hump 122 formed by the EBR process in the region from the outer periphery of the Si wafer 111 as described above to about 1.0 mm (R = 149 mm) is not etched significantly in the underlying SiN film 112. It is possible to remove. On the other hand, the outermost peripheral portion of the effective chip area can be set to a radius position of R = 146 mm, for example, and the BARC 121 in the effective chip area and the resist pattern 123 formed thereon are not etched.

なお、図2(b)のハンプ除去工程は、図2(a)のBARC121のリンス処理後且つレジストパターン123の形成前に行ってもよい。また、本出願において、“ハンプを除去する”とは、ハンプによるBARC膜厚の増大が完全になくなるまで除去することに限られず、後のBARCエッチング工程において通常のオーバ条件でエッチングされ尽くす程度の厚みまで除去することをも含む。   Note that the hump removing step in FIG. 2B may be performed after the rinsing process of the BARC 121 in FIG. 2A and before the resist pattern 123 is formed. Further, in the present application, “removing the hump” is not limited to removal until the increase in the BARC film thickness due to the hump is completely eliminated, and is such that etching is performed under normal over conditions in the subsequent BARC etching process. It also includes removing to thickness.

次いで、図2(c)に示すように、レジストパターン123をマスクとして、BARC121、SiN膜112及びSiウェハ111のエッチングを行い、Siウェハ111内にSTI用の溝(トレンチ)124を形成する。トレンチ124の深さは例えば約320nmとし得る。本実施形態においては、ハンプ122が既に除去されているので、レジストパターン123によって覆われていないBARC121及びSiN膜111を実質的に完全に除去することができる。   Next, as shown in FIG. 2C, the BARC 121, the SiN film 112, and the Si wafer 111 are etched using the resist pattern 123 as a mask to form STI trenches (trench) 124 in the Si wafer 111. The depth of the trench 124 may be about 320 nm, for example. In the present embodiment, since the hump 122 has already been removed, the BARC 121 and the SiN film 111 that are not covered with the resist pattern 123 can be substantially completely removed.

次いで、図2(d)に示すように、アッシング等により、Siウェハ111の全面からレジストパターン123及びBARC121を除去する。ウェハ端面のハンプ122が存在していた箇所においても、Siウェハ111の表面に有意な段差は発生しない。   Next, as shown in FIG. 2D, the resist pattern 123 and the BARC 121 are removed from the entire surface of the Si wafer 111 by ashing or the like. No significant step is generated on the surface of the Si wafer 111 even at the location where the hump 122 on the wafer end face exists.

次いで、図2(e)に示すように、STI125の完成後、SiO膜131、ポリSi膜132、及びBARC141を形成し、フォトリソグラフィにより、ゲート電極形成用のレジストパターン143を形成する。   Next, as shown in FIG. 2E, after the STI 125 is completed, an SiO film 131, a poly-Si film 132, and a BARC 141 are formed, and a resist pattern 143 for forming a gate electrode is formed by photolithography.

STI125の完成のため、先ず、例えば、トレンチ124に二酸化シリコン(SiO2)を充填し、化学的機械的研磨(CMP)法を用いて余分なSiOを除去する。このとき、SiN膜112がストッパとして機能する。SiN膜112は、上記CMP又はそれに続くエッチングより除去される。なお、STI125の完成後、MOSFETのウェル注入やチャネル注入などのイオン注入工程を行い得る。 To complete the STI 125, first, for example, the trench 124 is filled with silicon dioxide (SiO 2) , and excess SiO 2 is removed using a chemical mechanical polishing (CMP) method. At this time, the SiN film 112 functions as a stopper. The SiN film 112 is removed by the CMP or subsequent etching. Note that after completion of the STI 125, an ion implantation process such as MOSFET well implantation or channel implantation may be performed.

SiO膜131は、後にMOSFETのゲート酸化膜となるものであり、例えば1.2nmの厚さを有する。ポリSi膜132は、後にMOSFETのゲート電極となるものであり、例えば100nmの厚さを有する。   The SiO film 131 will later become a gate oxide film of the MOSFET, and has a thickness of 1.2 nm, for example. The poly-Si film 132 will later become a gate electrode of the MOSFET, and has a thickness of 100 nm, for example.

BARC141は、BARC121と同様にEBR等のリンス処理を施され、最外周部にBARC141の厚さ(例えば約75nm)の約2倍以上の高さのハンプ142を有し得る。   The BARC 141 is subjected to a rinsing process such as EBR in the same manner as the BARC 121, and may have a hump 142 having a height of about twice or more the thickness of the BARC 141 (for example, about 75 nm) on the outermost peripheral portion.

次いで、図2(f)に示すように、ハンプ142を除去する。この工程は、図2(b)の工程と同様に、追加のマスクを用いることなく、Siウェハ111のベベルエッチングにより行い得る。例えば、OプラズマでBARC141の最外周部を厚さ80nmだけエッチングする。図7を参照して説明したように、SiO及びポリSiに対して高い選択比でBARCをエッチングし得るエッチング条件を用い、下地のポリSi膜132及びSiO膜131を有意にエッチングすることなく、BARC141のみをエッチングしてもよい。 Next, as shown in FIG. 2F, the hump 142 is removed. This step can be performed by bevel etching of the Si wafer 111 without using an additional mask, as in the step of FIG. For example, the outermost peripheral portion of the BARC 141 is etched by a thickness of 80 nm with O 2 plasma. As described with reference to FIG. 7, the etching conditions under which BARC can be etched with a high selection ratio with respect to SiO and poly-Si are used, and without significantly etching the underlying poly-Si film 132 and SiO film 131, Only BARC 141 may be etched.

なお、図2(f)のハンプ除去工程は、図2(e)のBARC141のリンス処理後且つレジストパターン143の形成前に行ってもよい。   Note that the hump removing step of FIG. 2F may be performed after the rinsing process of the BARC 141 of FIG. 2E and before the formation of the resist pattern 143.

次いで、図2(g)に示すように、レジストパターン143をマスクとして、異方性エッチングにより、BARC141、ポリSi膜132及びSiO膜131をエッチングし、ゲート電極132及びゲート酸化膜131を形成する。本実施形態においては、ハンプ122の除去によりSiウェハ111の表面の段差が抑制されており、且つハンプ142が除去されているので、ハンプ122及び142が形成されていた箇所においても、ポリSi残渣及びSiO残渣の発生を抑制することができる。   Next, as shown in FIG. 2G, the BARC 141, the poly-Si film 132, and the SiO film 131 are etched by anisotropic etching using the resist pattern 143 as a mask to form a gate electrode 132 and a gate oxide film 131. . In the present embodiment, the step of the surface of the Si wafer 111 is suppressed by the removal of the hump 122, and the hump 142 is removed, so that the poly Si residue is also present at the location where the humps 122 and 142 are formed. And generation of SiO residue can be suppressed.

次いで、図2(h)に示すように、アッシング等により、Siウェハ111の全面からレジストパターン143及びBARC141を除去する。   Next, as shown in FIG. 2H, the resist pattern 143 and the BARC 141 are removed from the entire surface of the Si wafer 111 by ashing or the like.

そして、図2(i)に示すように、MOSFETのソース・ドレイン(又は、LDDとも呼ばれるソース・ドレインエクステンション領域)151のイオン注入を行う。さらに、ゲート電極132の側壁スペーサの形成、ゲート電極132やソース・ドレイン151の表面のシリサイド化、バックエンド(配線)プロセス等を適宜行って、有効チップエリア内に半導体装置が完成される。   Then, as shown in FIG. 2I, ion implantation of the source / drain (or source / drain extension region also called LDD) 151 of the MOSFET is performed. Further, the formation of the side wall spacer of the gate electrode 132, the silicidation of the surfaces of the gate electrode 132 and the source / drain 151, the back-end (wiring) process, and the like are appropriately performed to complete the semiconductor device in the effective chip area.

本実施形態においては、BARC121のハンプ122、BARC141のハンプ142自体を、それぞれ、STI形成、ゲート形成のためのエッチングに先立って除去している。従って、STI形成時及びゲート形成時のエッチング工程において、従来見られたハンプに起因する段差や膜残渣の発生を防止し、異物の飛散を回避することができる。また、ハンプ122及び142の除去をウェハ端面のみをエッチングするベベルエッチングを用いて行うので、追加のマスク工程を必要とすることなく、有効チップエリア内のMOSFETのゲート等にダメージを与えることを回避し得る。   In this embodiment, the hump 122 of the BARC 121 and the hump 142 itself of the BARC 141 are removed prior to the etching for forming the STI and the gate, respectively. Therefore, in the etching process at the time of forming the STI and the gate, it is possible to prevent the occurrence of steps and film residues due to the humps that have been seen in the past, and to avoid the scattering of foreign matters. In addition, since the removal of the humps 122 and 142 is performed using bevel etching that etches only the wafer end face, it is possible to avoid damaging the MOSFET gates and the like in the effective chip area without requiring an additional mask process. Can do.

(第2実施形態)
次に、図3を参照して、第2実施形態に係るウェハ端面処理方法及び半導体装置の製造方法を説明する。図3は、Siウェハの有効チップエリア(半導体装置形成領域)にSTIで素子分離されたMOSFETを形成するプロセスの一典型例を、主な工程群におけるウェハ端面(ベベル)付近の断面図で示している。なお、各種の膜の厚さやSTIの埋込工程など、第1実施形態と共通する事項の説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a wafer end surface processing method and a semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a typical example of a process for forming MOSFETs separated by STI in an effective chip area (semiconductor device formation region) of a Si wafer, in a sectional view near the wafer end face (bevel) in main process groups. ing. Descriptions of matters common to the first embodiment, such as various film thicknesses and STI embedding processes, are omitted.

先ず、図3(a)に示すように、フォトリソグラフィにより、Siウェハ211上にSTI形成部を定めるレジストパターン223を形成する。Siウェハ211上にはSiN膜212及びBARC221が形成されている。SiN膜212は、STI絶縁膜埋込後の平坦化時の研磨ストッパとして機能し得るが、使用するSTIプロセスに応じて省略され得る。   First, as shown in FIG. 3A, a resist pattern 223 for defining an STI formation portion is formed on the Si wafer 211 by photolithography. A SiN film 212 and a BARC 221 are formed on the Si wafer 211. The SiN film 212 can function as a polishing stopper during planarization after embedding the STI insulating film, but can be omitted depending on the STI process used.

BARC221は、ウェハ端面において、薬液によるエッジリンス(ER)やエッジバックリンス(EBR)等のリンス処理によって除去されている。EBR等のリンス処理はSiウェハ211の外周から例えば約1.0mmまでの領域で行う。このリンス処理により、BARC221の最外周部にはBARC221の厚さの2倍程度又はそれを超える高さのハンプ222が形成され得る。   The BARC 221 is removed on the wafer end surface by a rinsing process such as edge rinsing (ER) or edge back rinsing (EBR) with a chemical solution. The rinsing process such as EBR is performed in an area from the outer periphery of the Si wafer 211 to about 1.0 mm, for example. By this rinsing process, a hump 222 having a height of about twice or more than the thickness of the BARC 221 can be formed on the outermost peripheral portion of the BARC 221.

次いで、図3(b)に示すように、レジストパターン223をマスクとして、BARC221、SiN膜212、Siウェハ211のエッチングを行い、Siウェハ211内にSTI用のトレンチ224を形成する。このとき、ハンプ222が存在していた箇所で、BARC221及びSiN膜212それぞれの一部221’及び212’が残存し得る。また、これら膜残渣221’及び212’がマスクとして作用することにより、Siウェハ211の表面に段差224’が発生し得る。   Next, as shown in FIG. 3B, the BARC 221, the SiN film 212, and the Si wafer 211 are etched using the resist pattern 223 as a mask to form an STI trench 224 in the Si wafer 211. At this time, the portions 221 ′ and 212 ′ of the BARC 221 and the SiN film 212 may remain at the place where the hump 222 was present. Further, a step 224 ′ may be generated on the surface of the Si wafer 211 by the film residues 221 ′ and 212 ′ acting as a mask.

次いで、図3(c)に示すように、アッシング等により、Siウェハ211の全面からレジストパターン223及びBARC221(及び221’)を除去する。SiN膜残渣212’及びSiウェハ211の表面のSi段差224’は残存したままである。   Next, as shown in FIG. 3C, the resist pattern 223 and the BARC 221 (and 221 ') are removed from the entire surface of the Si wafer 211 by ashing or the like. The SiN film residue 212 ′ and the Si step 224 ′ on the surface of the Si wafer 211 remain.

次いで、図3(d)に示すように、SiN膜残渣212’の除去及びSi段差224’の平滑化を行う。この工程は、追加のマスクを用いることなく、Siウェハ211の外周部のみをエッチングするベベルエッチングにより行う。   Next, as shown in FIG. 3D, the SiN film residue 212 'is removed and the Si step 224' is smoothed. This step is performed by bevel etching in which only the outer peripheral portion of the Si wafer 211 is etched without using an additional mask.

このエッチングは、例えば、上述の図5のプラズマエッチング装置(ベベルエッチャー)500を用いたドライプロセスによって行い得る。この場合の装置500におけるエッチング条件は、例えば、d1:1.15mm、CF:110sccm、N:110sccm、圧力:1.9Torr、パワー:700Wとし得る。図8は、この条件でのSiO膜、ポリSi膜、SiN膜及びフォトレジスト(RES)膜のエッチングレートとウェハ半径位置Rとの関係を、ウェハの(a)表面(半導体装置形成側)及び(b)裏面のそれぞれについて示している。この条件により、300mmウェハにおいて、(a)表面ではR>148mm、(b)裏面ではR>146mmのウェハ端面部において、SiO、ポリSi、SiN及びフォトレジストを実質的に選択性なくエッチングすることができる。従って、上述のようなSiウェハ211の外周から約1.0mm(R=149mm)までの領域でのEBR処理により形成されたBARCハンプ222に起因するSiN膜残渣212’の除去及びSi段差224’の平滑化を、同一且つ単一のエッチング工程で行い得る。一方、有効チップエリアの最外周部は例えばR=146mmの半径位置とすることができ、有効チップエリア内のSiN膜212やトレンチ224がエッチングされることはない。 This etching can be performed by, for example, a dry process using the plasma etching apparatus (bevel etcher) 500 shown in FIG. In this case, the etching conditions in the apparatus 500 may be, for example, d1: 1.15 mm, CF 4 : 110 sccm, N 2 : 110 sccm, pressure: 1.9 Torr, and power: 700 W. FIG. 8 shows the relationship between the etching rate of the SiO film, the poly-Si film, the SiN film, and the photoresist (RES) film and the wafer radial position R under these conditions, and shows the wafer (a) surface (semiconductor device formation side) and (B) It shows about each of the back. Under this condition, on a 300 mm wafer, (a) R> 148 mm on the front surface and (b) R> 146 mm on the back surface, the SiO, poly-Si, SiN and photoresist are etched substantially without selectivity. Can do. Accordingly, the removal of the SiN film residue 212 ′ caused by the BARC hump 222 formed by the EBR process in the region from the outer periphery of the Si wafer 211 as described above to about 1.0 mm (R = 149 mm) and the Si step 224 ′. Can be smoothed in the same and single etching step. On the other hand, the outermost peripheral portion of the effective chip area can be set to a radius position of R = 146 mm, for example, and the SiN film 212 and the trench 224 in the effective chip area are not etched.

また、図3(d)にて行うSiウェハ211の外周部のみのエッチング処理は、ウェットプロセスにて行うことも可能である。図6は、そのようなウェットエッチング処理に用い得る方法を概略的に示している。図6(a)は、Nを吹き当てた回転中のウェハ611の端面に、ウェハ611の上方に配置した薬液ノズル601から薬液を拭き付ける方法を示す。薬液としては、例えば、硫酸、硝酸、アンモニア、過酸化水素などを用い得る。図6(b)は、Nを吹き当てた回転中のウェハ611の端面に、ウェハ611の側方に配置した気化ノズル602から、図6(a)と同様の薬液を気化させて拭き付ける方法を示す。このような構成でウェットエッチングを行うことにより、Siウェハ211の有効チップエリアをエッチングすることなく、ウェハ端面のSi段差224’、SiN膜残渣212’、及び後述のポリSi膜残渣232’、SiO膜残渣231’を除去することができる。このようなウェットプロセスは、Si段差224’の平滑化の効果をドライプロセスの場合より高めることが可能である。 Moreover, the etching process only for the outer peripheral portion of the Si wafer 211 performed in FIG. 3D can be performed by a wet process. FIG. 6 schematically shows a method that can be used for such a wet etching process. FIG. 6A shows a method of wiping the chemical solution from the chemical solution nozzle 601 disposed above the wafer 611 on the end surface of the rotating wafer 611 sprayed with N 2 . As the chemical solution, for example, sulfuric acid, nitric acid, ammonia, hydrogen peroxide, or the like can be used. 6B, the chemical solution similar to FIG. 6A is vaporized and wiped from the vaporizing nozzle 602 arranged on the side of the wafer 611 on the end surface of the rotating wafer 611 sprayed with N 2 . The method is shown. By performing wet etching with such a configuration, without etching the effective chip area of the Si wafer 211, the Si step 224 ′, SiN film residue 212 ′ on the wafer end surface, and poly Si film residue 232 ′, which will be described later, SiO 2 The film residue 231 ′ can be removed. Such a wet process can enhance the effect of smoothing the Si step 224 'as compared to the dry process.

次いで、図3(e)に示すように、STI225の完成後、SiO膜231、ポリSi膜232、及びBARC241を形成し、フォトリソグラフィにより、ゲート電極形成用のレジストパターン243を形成する。   Next, as shown in FIG. 3E, after completion of the STI 225, an SiO film 231, a poly-Si film 232, and a BARC 241 are formed, and a resist pattern 243 for forming a gate electrode is formed by photolithography.

BARC241は、BARC221と同様にEBR等のリンス処理を施され、最外周部にBARC241の厚さ(例えば約75nm)の約2倍以上の高さのハンプ242を有し得る。   The BARC 241 is subjected to a rinsing process such as EBR in the same manner as the BARC 221 and may have a hump 242 having a height of about twice or more the thickness of the BARC 241 (for example, about 75 nm) at the outermost peripheral portion.

次いで、図3(f)に示すように、レジストパターン243をマスクとして、異方性エッチングにより、BARC241、ポリSi膜232及びSiO膜231をエッチングし、ゲート電極232及びゲート酸化膜231を形成する。このとき、ハンプ242が存在していた箇所にポリSi残渣232’及びSiO膜残渣231’が発生し得る。なお、本実施形態においては、図3(d)にてSi段差224’が平滑化されているので、Si段差224’故にハンプ222に起因する残渣の発生は抑制されている。   Next, as shown in FIG. 3F, the BARC 241, the poly-Si film 232, and the SiO film 231 are etched by anisotropic etching using the resist pattern 243 as a mask to form a gate electrode 232 and a gate oxide film 231. . At this time, a poly Si residue 232 ′ and a SiO film residue 231 ′ may be generated at a location where the hump 242 was present. In this embodiment, since the Si step 224 'is smoothed in FIG. 3D, the generation of the residue due to the hump 222 is suppressed because of the Si step 224'.

次いで、図3(g)に示すように、アッシング等により、Siウェハ211の全面からレジストパターン243及びBARC241を除去する。   Next, as shown in FIG. 3G, the resist pattern 243 and the BARC 241 are removed from the entire surface of the Si wafer 211 by ashing or the like.

次いで、図3(h)に示すように、ポリSi膜残渣232’及びSiO膜残渣231’を除去する。この工程は、図3(d)の工程と同様にドライプロセス又はウェットプロセスを用いて、追加のマスクを用いることなく、Siウェハ211のベベルエッチングにより行い得る。例えば、図5のプラズマエッチング装置500及び上述のCF/N混合ガス条件を用いることができる。それにより、図8を参照して説明したように、ポリSi膜残渣232’及びSiO膜残渣231’を同一且つ単一のエッチング工程で除去し得る。 Next, as shown in FIG. 3H, the poly-Si film residue 232 ′ and the SiO film residue 231 ′ are removed. This step can be performed by bevel etching of the Si wafer 211 using a dry process or a wet process as in the step of FIG. 3D without using an additional mask. For example, the plasma etching apparatus 500 of FIG. 5 and the above-described CF 4 / N 2 mixed gas conditions can be used. Thereby, as described with reference to FIG. 8, the poly Si film residue 232 ′ and the SiO film residue 231 ′ can be removed by the same and single etching process.

なお、図3(h)の残渣除去工程は、図3(f)の工程と図3(g)の工程との間に行ってもよい。   In addition, you may perform the residue removal process of FIG.3 (h) between the process of FIG.3 (f), and the process of FIG.3 (g).

そして、図3(i)に示すように、MOSFETのソース・ドレイン251のイオン注入を行う。さらに、ゲート電極232の側壁スペーサの形成、ゲート電極232やソース・ドレイン251の表面のシリサイド化、バックエンド(配線)プロセス等を適宜行って、有効チップエリア内に半導体装置が完成される。   Then, as shown in FIG. 3I, ion implantation of the source / drain 251 of the MOSFET is performed. Further, the formation of the sidewall spacer of the gate electrode 232, silicidation of the surfaces of the gate electrode 232 and the source / drain 251 and the back-end (wiring) process are appropriately performed to complete the semiconductor device in the effective chip area.

本実施形態においては、BARC221のハンプ222、BARC241のハンプ242に起因して、それぞれ、STI形成、ゲート形成のためのエッチングにより発生した膜残渣を除去し、異物の飛散を回避することができる。また、膜残渣の除去をウェハ端面のみをエッチングするベベルエッチングを用いて行うので、追加のマスク工程を必要とすることなく、有効チップエリア内のMOSFETのゲート等にダメージを与えることを回避し得る。   In this embodiment, film residues generated by etching for STI formation and gate formation due to the BARC 221 hump 222 and the BARC 241 hump 242 can be removed, respectively, and scattering of foreign matters can be avoided. Further, since the removal of the film residue is performed using bevel etching that etches only the wafer end face, it is possible to avoid damaging the MOSFET gate and the like in the effective chip area without requiring an additional mask process. .

(第3実施形態)
次に、図4を参照して、第3実施形態に係るウェハ端面処理方法及び半導体装置の製造方法を説明する。図4は、Siウェハの有効チップエリア(半導体装置形成領域)にSTIで素子分離されたMOSFETを形成するプロセスの一典型例を、主な工程群におけるウェハ端面(ベベル)付近の断面図で示している。なお、各種の膜の厚さやSTIの埋込工程など、第1及び/又は第2実施形態と共通する事項の説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 4, a wafer end surface processing method and a semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment will be described. FIG. 4 shows a typical example of a process for forming MOSFETs separated by STI in an effective chip area (semiconductor device formation region) of a Si wafer, in a sectional view near the wafer end face (bevel) in main process groups. ing. Descriptions of matters common to the first and / or second embodiments, such as various film thicknesses and STI embedding processes, are omitted.

図4(a)−(c)は、各構成要素の参照符号の一桁目を“3”に代えていることを除いて、図3(a)−(c)と同様である。BARC321のリンス処理によるハンプ322の形成箇所で、Siウェハ311の表面に段差324’が発生する。   FIGS. 4A to 4C are the same as FIGS. 3A to 3C except that the first digit of each component is replaced with “3”. A step 324 ′ is generated on the surface of the Si wafer 311 at a location where the hump 322 is formed by rinsing the BARC 321.

次いで、図4(d)に示すように、STI325の完成後、SiO膜331、ポリSi膜332、及びBARC341を形成し、フォトリソグラフィにより、ゲート電極形成用のレジストパターン343を形成する。BARC341は、BARC321と同様にEBR等のリンス処理を施され、最外周部にBARC41のハンプ342を有する。   Next, as shown in FIG. 4D, after completion of the STI 325, an SiO film 331, a poly-Si film 332, and a BARC 341 are formed, and a resist pattern 343 for forming a gate electrode is formed by photolithography. The BARC 341 is subjected to a rinsing process such as EBR in the same manner as the BARC 321 and has a BARC 41 hump 342 on the outermost periphery.

次いで、図4(e)に示すように、レジストパターン343をマスクとして、異方性エッチングにより、BARC341、ポリSi膜332及びSiO膜331をエッチングし、ゲート電極332及びゲート酸化膜331を形成する。ハンプ342が存在していた箇所及びSi段差324’にポリSi残渣332’及びSiO膜残渣331’が発生し得る。   Next, as shown in FIG. 4E, the BARC 341, the poly-Si film 332, and the SiO film 331 are etched by anisotropic etching using the resist pattern 343 as a mask to form a gate electrode 332 and a gate oxide film 331. . Poly Si residue 332 'and SiO film residue 331' may be generated at the location where the hump 342 was present and at the Si step 324 '.

次いで、図4(f)に示すように、アッシング等により、Siウェハ311の全面からレジストパターン343及びBARC341を除去する。   Next, as shown in FIG. 4F, the resist pattern 343 and the BARC 341 are removed from the entire surface of the Si wafer 311 by ashing or the like.

次いで、図4(g)に示すように、ポリSi膜残渣332’及びSiO膜残渣331’を除去する。この工程は、図3(d)、(h)に示した工程と同様にドライプロセス又はウェットプロセスを用いて、追加のマスクを用いることなく、Siウェハ311の外周部のみをエッチングするベベルエッチングにより行い得る。例えば、図5のプラズマエッチング装置500及び上述のCF/N混合ガス条件を用いることができる。それにより、図8を参照して説明したように、ポリSi膜残渣332’及びSiO膜残渣331’を同一且つ単一のエッチング工程で行い得る。 Next, as shown in FIG. 4G, the poly-Si film residue 332 ′ and the SiO film residue 331 ′ are removed. This step is performed by bevel etching that uses the dry process or wet process in the same manner as the steps shown in FIGS. 3D and 3H, and etches only the outer peripheral portion of the Si wafer 311 without using an additional mask. Can be done. For example, the plasma etching apparatus 500 of FIG. 5 and the above-described CF 4 / N 2 mixed gas conditions can be used. Thereby, as described with reference to FIG. 8, the poly Si film residue 332 ′ and the SiO film residue 331 ′ can be performed in the same and single etching process.

なお、図4はハンプ322及び342の位置がウェハの径方向にずれているように示しているが、ハンプ322及び342は同一のウェハ半径位置に形成されてもよい。従って、第3実施形態においては、第2実施形態の残渣232’、231’より大きい残渣332’、331’が形成され得るが、エッチング時間を延長することにより、これらの残渣を実質的に完全に除去することができる。   Although FIG. 4 shows that the positions of the humps 322 and 342 are shifted in the wafer radial direction, the humps 322 and 342 may be formed at the same wafer radial position. Therefore, in the third embodiment, residues 332 ′ and 331 ′ larger than the residues 232 ′ and 231 ′ of the second embodiment can be formed, but by extending the etching time, these residues are substantially completely removed. Can be removed.

そして、図4(h)に示すように、MOSFETのソース・ドレイン351のイオン注入を行う。さらに、ゲート電極332の側壁スペーサの形成、ゲート電極332やソース・ドレイン351の表面のシリサイド化、バックエンド(配線)プロセス等を適宜行って、有効チップエリア内に半導体装置が完成される。   Then, as shown in FIG. 4H, ion implantation of the source / drain 351 of the MOSFET is performed. Further, the formation of the sidewall spacer of the gate electrode 332, silicidation of the surfaces of the gate electrode 332 and the source / drain 351, the back-end (wiring) process, and the like are appropriately performed to complete the semiconductor device in the effective chip area.

本実施形態においては、ハンプ又はそれに起因する段差や膜残渣を除去するウェハ端面処理を、複数のパターニング工程に対して一度用いることにより、追加工程数を削減しながら第1及び第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the first and second embodiments reduce the number of additional steps by using wafer end surface processing for removing humps or steps and film residues caused by the humps once for a plurality of patterning steps. The same effect can be obtained.

以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、STI形成工程において第1実施形態におけるハンプ除去のための高選択性エッチングを用い、ゲート形成工程において第2実施形態における非選択性エッチングを用いる等、第1及び第2の実施形態は適宜組み合わせることが可能である。また、これらの実施形態が有するウェハ端面処理は、例えばバックエンドプロセスにおけるフォトリソグラフィ工程及び/又はそれに続くエッチング工程など、その他の半導体装置製造工程においても用いることができる。   Although the embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist described in the claims. For example, in the first and second embodiments, the high selectivity etching for removing the hump in the first embodiment is used in the STI formation process, and the non-selective etching in the second embodiment is used in the gate formation process. It is possible to combine them. Further, the wafer end surface processing included in these embodiments can also be used in other semiconductor device manufacturing processes such as a photolithography process and / or an etching process following the back end process.

以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
半導体ウェハの端面において、該半導体ウェハ上に成膜された反射防止膜の外周部をリンス処理により除去するリンス工程であり、前記反射防止膜の最外周部にハンプが形成されるリンス工程と、
前記反射防止膜上に設けられたレジストパターンを用いて、前記反射防止膜及びその下地構造をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の前又は後に、前記端面において、前記端面以外の前記半導体ウェハの領域にマスクを設けることなく、前記ハンプが形成された位置をエッチングするベベルエッチング工程と、
を有するウェハ端面処理方法。
(付記2)
前記ベベルエッチング工程は前記エッチング工程の後に行われ、前記エッチング工程は前記ハンプが形成された位置で前記下地構造を構成する膜の一部を残存させ、前記ベベルエッチング工程は前記膜の一部を除去する、付記1に記載のウェハ端面処理方法。
(付記3)
前記ベベルエッチング工程は前記エッチング工程の後に行われ、前記エッチング工程は前記ハンプの位置で前記半導体ウェハの表面に段差を残存させ、前記ベベルエッチング工程は前記段差を除去する、付記1又は2に記載のウェハ端面処理方法。
(付記4)
前記ベベルエッチング工程は、ポリシリコン、窒化シリコン、及び酸化シリコンを選択性なくエッチングすることが可能である、付記2又は3に記載のウェハ端面処理方法。
(付記5)
前記ベベルエッチング工程は、前記エッチング工程の前に行われて前記ハンプを除去する、付記1に記載のウェハ端面処理方法。
(付記6)
前記ベベルエッチング工程はプラズマエッチングを用いる、付記1乃至5の何れか一に記載のウェハ端面処理方法。
(付記7)
前記ベベルエッチング工程はウェットエッチングを用いる、付記2乃至4の何れか一に記載のウェハ端面処理方法。
(付記8)
前記プラズマエッチングは、前記ハンプを前記下地構造に対して選択的にエッチングする、付記7に記載のウェハ端面処理方法。
(付記9)
半導体装置形成領域及び端面を有する半導体ウェハの前記半導体装置形成領域に、フォトリソグラフィ工程を用いて、半導体装置を製造する方法であって、
少なくとも1つのフォトリソグラフィ工程が、
前記半導体ウェハ上に反射防止膜を成膜する工程と、
前記端面において、前記反射防止膜の外周部をリンス処理により除去するリンス工程であり、前記反射防止膜の最外周部にハンプが形成されるリンス工程と、
前記反射防止膜上に設けられたレジストパターンを用いて、前記反射防止膜及びその下地構造をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の前又は後に、前記端面において、前記半導体装置形成領域にマスクを設けることなく、前記ハンプが形成された位置をエッチングするベベルエッチング工程と、
を有する、半導体装置を製造する方法。
(付記10)
前記少なくとも1つのフォトリソグラフィ工程は、
前記エッチング工程において前記レジストパターンを用いて前記半導体装置のゲート電極を形成するフォトリソグラフィ工程
を含む、付記9に記載の半導体装置を製造する方法。
(付記11)
前記少なくとも1つのフォトリソグラフィ工程は更に、
前記エッチング工程において前記レジストパターンを用いて前記半導体ウェハ内に前記半導体装置のシャロー・トレンチ・アイソレーション用の溝を形成するフォトリソグラフィ工程
を含む、付記10に記載の半導体装置を製造する方法。
Regarding the above description, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A rinsing step of removing an outer peripheral portion of the antireflection film formed on the semiconductor wafer on the end surface of the semiconductor wafer by rinsing, and a rinsing step in which a hump is formed on the outermost peripheral portion of the antireflection film;
An etching process for etching the antireflection film and its underlying structure using a resist pattern provided on the antireflection film,
Before or after the etching step, a bevel etching step of etching the position where the hump is formed without providing a mask in the region of the semiconductor wafer other than the end surface at the end surface;
A wafer end face processing method.
(Appendix 2)
The bevel etching process is performed after the etching process, the etching process leaves a part of the film constituting the base structure at a position where the hump is formed, and the bevel etching process removes a part of the film. The wafer end surface processing method according to attachment 1, wherein the wafer end surface processing method is removed.
(Appendix 3)
The bevel etching step is performed after the etching step, the etching step leaves a step on the surface of the semiconductor wafer at the position of the hump, and the bevel etching step removes the step. Wafer end face processing method.
(Appendix 4)
4. The wafer end surface processing method according to appendix 2 or 3, wherein the bevel etching step can etch polysilicon, silicon nitride, and silicon oxide without selectivity.
(Appendix 5)
The wafer end surface processing method according to appendix 1, wherein the bevel etching step is performed before the etching step to remove the hump.
(Appendix 6)
The wafer end surface processing method according to any one of appendices 1 to 5, wherein the bevel etching step uses plasma etching.
(Appendix 7)
The wafer end surface processing method according to any one of appendices 2 to 4, wherein the bevel etching step uses wet etching.
(Appendix 8)
The wafer etching method according to appendix 7, wherein the plasma etching selectively etches the hump with respect to the base structure.
(Appendix 9)
A method of manufacturing a semiconductor device using a photolithography process in the semiconductor device formation region of a semiconductor wafer having a semiconductor device formation region and an end face,
At least one photolithography step,
Forming an antireflection film on the semiconductor wafer;
In the end face, a rinsing step of removing the outer peripheral portion of the antireflection film by rinsing, and a rinsing step in which a hump is formed on the outermost peripheral portion of the antireflection film;
An etching process for etching the antireflection film and its underlying structure using a resist pattern provided on the antireflection film,
Before or after the etching step, a bevel etching step of etching the position where the hump is formed on the end face without providing a mask in the semiconductor device formation region;
A method for manufacturing a semiconductor device.
(Appendix 10)
The at least one photolithography step comprises:
The method of manufacturing the semiconductor device according to appendix 9, including a photolithography step of forming a gate electrode of the semiconductor device using the resist pattern in the etching step.
(Appendix 11)
The at least one photolithography step further includes
The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 10, further comprising: a photolithography step of forming a groove for shallow trench isolation of the semiconductor device in the semiconductor wafer using the resist pattern in the etching step.

111、211、311、511、611 半導体ウェハ
112、212、312 ストッパ膜(SiN膜)
121、141、221、241、321、341 反射防止膜(BARC)
122、142、222、242、322、342 ハンプ
123、143、223、243、323、343 レジストパターン
124、224、324 トレンチ
125、225、325 STI
131、231、331 ゲート酸化膜(SiO膜)
132、232、332 ゲート電極(ポリSi膜)
151、251、351 ソース・ドレイン
212’、221’、231’、232’、312’、321’、331’、332’ 残渣
224’、324’ 段差
500 プラズマエッチング装置(ベベルエッチャー)
501、502 電極
503 ウェハステージ
504 プラズマ遮断板
505 ガス注入口
601 薬液ノズル
602 気化ノズル
111, 211, 311, 511, 611 Semiconductor wafer 112, 212, 312 Stopper film (SiN film)
121, 141, 221, 241, 321 and 341 Anti-reflective coating (BARC)
122, 142, 222, 242, 322, 342 Hump 123, 143, 223, 243, 323, 343 Resist pattern 124, 224, 324 Trench 125, 225, 325 STI
131, 231 and 331 Gate oxide film (SiO film)
132, 232, 332 Gate electrode (poly-Si film)
151, 251 and 351 Source / Drain 212 ', 221', 231 ', 232', 312 ', 321', 331 ', 332' Residue 224 ', 324' Step 500 Plasma etching apparatus (bevel etcher)
501 and 502 Electrode 503 Wafer stage 504 Plasma blocking plate 505 Gas injection port 601 Chemical nozzle 602 Vaporization nozzle

Claims (5)

半導体ウェハの端面において、該半導体ウェハ上に成膜された反射防止膜の外周部をリンス処理により除去するリンス工程であり、前記反射防止膜の最外周部にハンプが形成されるリンス工程と、
前記反射防止膜上に設けられたレジストパターンを用いて、前記反射防止膜及びその下地構造をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の前又は後に、前記端面において、前記端面以外の前記半導体ウェハの領域にマスクを設けることなく、前記ハンプが形成された位置をエッチングするベベルエッチング工程と、
を有するウェハ端面処理方法。
A rinsing step of removing an outer peripheral portion of the antireflection film formed on the semiconductor wafer on the end surface of the semiconductor wafer by rinsing, and a rinsing step in which a hump is formed on the outermost peripheral portion of the antireflection film;
An etching process for etching the antireflection film and its underlying structure using a resist pattern provided on the antireflection film,
Before or after the etching step, a bevel etching step of etching the position where the hump is formed without providing a mask in the region of the semiconductor wafer other than the end surface at the end surface;
A wafer end face processing method.
前記ベベルエッチング工程は前記エッチング工程の後に行われ、前記エッチング工程は前記ハンプが形成された位置で前記下地構造を構成する膜の一部を残存させ、前記ベベルエッチング工程は前記膜の一部を除去する、請求項1に記載のウェハ端面処理方法。   The bevel etching process is performed after the etching process, the etching process leaves a part of the film constituting the base structure at a position where the hump is formed, and the bevel etching process removes a part of the film. The wafer end surface processing method according to claim 1, wherein the wafer end surface processing method is removed. 前記ベベルエッチング工程は、前記エッチング工程の前に行われて前記ハンプを除去する、請求項1に記載のウェハ端面処理方法。   2. The wafer end surface processing method according to claim 1, wherein the bevel etching process is performed before the etching process to remove the hump. 3. 前記ベベルエッチング工程はプラズマエッチングを用いる、請求項1乃至3の何れか一項に記載のウェハ端面処理方法。   The wafer end surface processing method according to claim 1, wherein the bevel etching step uses plasma etching. 半導体装置形成領域及び端面を有する半導体ウェハの前記半導体装置形成領域に、フォトリソグラフィ工程を用いて、半導体装置を製造する方法であって、
少なくとも1つのフォトリソグラフィ工程が、
前記半導体ウェハ上に反射防止膜を成膜する工程と、
前記端面において、前記反射防止膜の外周部をリンス処理により除去するリンス工程であり、前記反射防止膜の最外周部にハンプが形成されるリンス工程と、
前記反射防止膜上に設けられたレジストパターンを用いて、前記反射防止膜及びその下地構造をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程の前又は後に、前記端面において、前記半導体装置形成領域にマスクを設けることなく、前記ハンプが形成された位置をエッチングするベベルエッチング工程と、
を有する、半導体装置を製造する方法。
A method of manufacturing a semiconductor device using a photolithography process in the semiconductor device formation region of a semiconductor wafer having a semiconductor device formation region and an end face,
At least one photolithography step,
Forming an antireflection film on the semiconductor wafer;
In the end face, a rinsing step of removing the outer peripheral portion of the antireflection film by rinsing, and a rinsing step in which a hump is formed on the outermost peripheral portion of the antireflection film;
An etching process for etching the antireflection film and its underlying structure using a resist pattern provided on the antireflection film,
Before or after the etching step, a bevel etching step of etching the position where the hump is formed on the end face without providing a mask in the semiconductor device formation region;
A method for manufacturing a semiconductor device.
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