JPH11307485A - 半導体ウエハ研磨方法、半導体ウエハ研磨装置、及び研磨ウエハ - Google Patents

半導体ウエハ研磨方法、半導体ウエハ研磨装置、及び研磨ウエハ

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JPH11307485A
JPH11307485A JP11063998A JP11063998A JPH11307485A JP H11307485 A JPH11307485 A JP H11307485A JP 11063998 A JP11063998 A JP 11063998A JP 11063998 A JP11063998 A JP 11063998A JP H11307485 A JPH11307485 A JP H11307485A
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polishing
wafer
water
oxide film
hydrogen peroxide
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JP11063998A
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English (en)
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Tateo Hayashi
健郎 林
Junichi Yamashita
純一 山下
Kimiyuki Kawazoe
公之 川副
Shiyuubin Minami
秀旻 南
Koichi Hatano
光一 波田野
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Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Original Assignee
RAPPU MASTER SFT KK
Super Silicon Crystal Research Institute Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハの清浄度の向上及び製造効率の
向上を図る。 【解決手段】 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
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、前記水研磨工程中又はその直後に、前記ウエハ表面
にオゾン水又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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ基板の表面
を鏡面状に研磨する半導体ウエハ研磨方法、半導体ウエ
ハ研磨装置及び研磨されたウエハに関するものであり、
特に研磨後に強制的に酸化膜を形成する半導体ウエハ研
磨方法、半導体ウエハ研磨装置及び酸化膜が形成された
研磨ウエハに係るものである。
【0002】
【従来の技術】電子デバイスの製造プロセスに供される
シリコンウエハには厳しい寸法精度と共に極めて高精度
及び清浄な表面仕上げが要求される。このため、インゴ
ットからスライスされたシリコンウエハを完成ウエハに
仕上げるまでの加工プロセスには、最終工程の前にウエ
ハ基板の表面を化学的機械的研磨(ポリシング)によっ
て鏡面研磨する工程が含まれる。
【0003】シリコンウエハの鏡面研磨処理中は、ウエ
ハはSi終端がフリーな状態となっており酸化されやす
い状態となっている。このため、ウエハが研磨剤を含む
研磨液や、研磨後の洗浄で用いられるリンス液や、空気
中の水分等と接触することにより、ウエハ表面に自然酸
化膜が除々に同心円状的に成長してしまう。一方、鏡面
研磨工程や、後のウエハ加工の各工程の処理では、ウエ
ハ表面に鏡面研磨による切削屑、パーティクル(微粒
子)、金属不純物、有機物等が付着するが、ウエハ表面
の自然酸化膜の成長中に、これらの汚染物質が自然酸化
膜中に取り込まれると、鏡面研磨工程後の洗浄工程での
汚染物の除去が困難になる。
【0004】このため、従来の半導体ウエハ研磨方法で
は、汚染物質の多い研磨液にウエハを長時間接触させな
いように、研磨液中に界面活性剤を添加し、絶えずウエ
ハ表面を界面活性剤で覆いながら鏡面研磨を行ってい
た。
【0005】また、従来の半導体ウエハ研磨方法では、
ウエハが空気に接触しないように、鏡面研磨直後に純水
でウエハに付着した研磨液をリンスし、その後直ちに清
浄な純水に浸漬した状態で次工程である洗浄工程に搬送
したり、研磨後、ウエハに自然酸化膜が成長する前の早
い時期にエッチング能力のある洗浄液を用いて洗浄処理
を行う等の方法が採られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体ウエハ研磨方法によっても、各処理に
おいて洗浄液や空気中の水分とウエハが接触してしまう
ため、自然酸化膜の成長を回避することはできない。一
方、ウエハ加工の各工程においても、パーティクル(微
粒子)、金属不純物、有機物等が付着すること回避する
ことは困難で、結局、次第に成長する自然酸化膜中に汚
染物が取り込まれてしまい、後の洗浄工程での汚染物質
の除去が困難になるという問題は解決していない。
【0007】また、従来の方法では、研磨液中に界面活
性剤を添加したり、研磨後のリンス直後に水中搬送する
必要がある等、各処理が複雑となり、半導体ウエハの製
造効率を向上することができないという問題がある。
【0008】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、ウエハの研磨直後に強制的にウエハに
酸化膜を形成することにより、清浄度の高い半導体ウエ
ハを製造できる半導体ウエハ研磨方法及び装置を提供す
ることを主な目的とする。また、本発明の別の目的は、
半導体ウエハの製造効率を向上させることができる半導
体ウエハ研磨方法及び装置を提供することである。本発
明の別の目的は、汚染物及び機械的ダメージ層の除去を
容易にし、かつマイクロラフネスを低減することができ
る研磨ウエハを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、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、前記水研磨工程中又はその直後に、前記
ウエハ表面にオゾン水又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ことを特徴とす
る。
【0010】本発明では、酸化膜形成工程によって、水
研磨工程中又はその直後、即ち鏡面研磨直後にウエハ表
面にオゾン水又は過酸化水素水を接触させてウエハ表面
を酸化させ、均一な酸化膜(SiO)を強制的に形成
する。このため、ウエハ表面は酸化膜により保護された
状態となり、後の工程で生じるパーティクル、金属不純
物、有機物等の汚染物が直接ウエハに付着することを回
避できる。また、研磨直後の他工程移行前に酸化膜を強
制的に形成してしまうので、汚染物は酸化膜上に付着す
ることはあるが、酸化膜中に取り込まれることはなく、
後の洗浄工程で汚染物を除去することが容易になり、ウ
エハの清浄度を向上させることができる。
【0011】また、本発明では、酸化膜形成工程によっ
て形成された酸化膜によってウエハが均一に保護される
ため、後のRCA洗浄等により生じるマイクロラフネス
を低減させることができる。
【0012】更に、本発明では、酸化膜形成工程によっ
て鏡面研磨直後にウエハ表面に強制的に酸化膜を形成す
るので、研磨液中のスラリー(砥粒)による研磨で生じ
た機械的ダメージ層を除去する場合、強制的に形成され
た酸化膜のみをエッチング処理を行えばよい。このた
め、ウエハの酸化処理の後エッチング処理を行う従来の
方法に比べて、機械的ダメージ層の除去が容易となり、
半導体ウエハの製造効率を向上させることができる。
【0013】本発明の酸化膜形成工程は、ウエハにオゾ
ン水又は過酸化水素水を接触させることができればその
構成は特に限定されるものではない。例えば、酸化膜形
成工程として、オゾン水又は過酸化水素水をウエハ表面
に噴射したり、流し込むように構成することができる。
また、オゾン水又は過酸化水素水を満たした槽にウエハ
を浸漬させて酸化させ、酸化膜を形成しても良い。
【0014】オゾン水のオゾン濃度は、0.2ppm以
上で、かつ40ppm以下、好ましくは5ppm以上か
つ30ppm以下とする。これは、濃度が高すぎると、
酸化膜が均一に形成され難く、低すぎると酸化処理が遅
くなることから、その間にパーティクル、金属不純物等
の汚染物質がSi原子表面に付着しやすいので、これを
防止するためである。
【0015】過酸化水素水の過酸化水素濃度は、同様の
理由で、0.5%以上で、かつ20%以下、好ましくは
1%以上かつ10%以下とする。
【0016】また、ウエハ表面に形成する酸化膜の厚さ
は、0.2nm以上で、かつ0.7nm以下であること
が好ましく、このため酸化膜形成工程におけるオゾン水
又は過酸化水素水とウエハとの接触時間は、5秒以上で
あることが望ましい。
【0017】請求項2に係る発明は、ウエハ基板の表面
に対して研磨材を含んだ研磨液を供給し、研磨面に前記
研磨液が接した状態で研磨する鏡面研磨手段と、前記ウ
エハ基板の表面に対して洗浄水を供給し、研磨面に前記
洗浄水が接した状態で前記ウエハ基板を研磨する水研磨
手段と、水研磨中はそれに連続して又は水研磨直後に、
前記ウエハ基板表面にオゾン水又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手段と、を備えたこ
とを特徴とする半導体ウエハ研磨装置に係るものであ
る。
【0018】本発明は、請求項1に係る発明を実施する
ための装置であり、請求項1に係る発明と同様の作用効
果を有する。また、本発明において、オゾン水のオゾン
濃度、過酸化水素水の過酸化水素濃度、及びオゾン水又
は過酸化水素水とウエハとの接触時間は、請求項1に係
る発明と同様である。
【0019】本発明では、水研磨手段と酸化膜形成手段
との一部又は全部を兼用するように構成することができ
る。例えば、一つのノズルにより、水研磨に用いる純水
と酸化膜形成に用いるオゾン水又は過酸化水素水を交互
にウエハに対して噴射するように構成することができ
る。この場合には、装置をコンパクトにすることができ
るという利点がある。
【0020】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
半導体ウエハ研磨装置において、前記酸化膜形成手段
は、前記水研磨手段による水研磨中に、前記ウエハ基板
表面に対してオゾン水又は過酸化水素水を供給する供給
手段を更に備えたことを特徴とする。
【0021】本発明は、供給手段によってオゾン水又は
過酸化水素水を水研磨中にウエハに供給しており、ウエ
ハの水研磨中に酸化膜を形成するものである。例えば、
鏡面研磨後、水研磨を行い、これに連続してオゾン水又
は過酸化水素水を接触させて酸化膜を形成し、その後ウ
エハの水研磨を再開する処理を行うように構成すること
ができる。このように本発明では、水研磨中にオゾン水
又は過酸化水素水を供給する供給手段が設けられている
ので、酸化膜形成手段で酸化処理が行われたウエハに残
留するオゾン水や過酸化水素水を、再度の水研磨により
完全に除去して、必要以上に自然酸化膜が成長すること
を防止できる。このため、自然酸化膜中にパーティク
ル、金属不純物等の汚染物質が取り込まれることを防止
し、ウエハの清浄度を更に向上させることが可能とな
る。
【0022】請求項4に係る発明は、請求項2に記載の
半導体ウエハ研磨装置において、前記酸化膜形成手段
は、前記水研磨手段による水研磨終了直後にオゾン水又
は過酸化水素水を供給する供給手段を更に備えたことを
特徴とする。
【0023】本発明は、供給手段によって、水研磨手段
による水研磨終了直後にオゾン水又は過酸化水素水を供
給しているため、水研磨により鏡面研磨で使用した研磨
液を完全に除去してからウエハに酸化膜を形成すること
ができ、ウエハの清浄度を更に向上させることができ
る。
【0024】また、本発明では、酸化膜形成処理を水研
磨の処理時間に関わらず長時間行うことができ、ウエハ
に形成する酸化膜の厚さを厚くしウエハに対する保護を
万全にすることが可能となる。
【0025】本発明においては、供給手段をウエハ表面
にオゾン水又は過酸化水素水を噴射したり、流し込むよ
うに構成することができる他、供給手段をオゾン水又は
過酸化水素水を満たした槽として構成し、水研磨終了直
後にかかる槽にウエハを浸漬させ、酸化膜を形成するよ
うに構成することができる。
【0026】請求項5に係る発明は、ウエハ基板を研磨
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、前記鏡面研磨後のウエハ基板を、水流中で次工程
に搬送する搬送工程とを有する半導体ウエハ研磨方法に
おいて、前記搬送工程が、前記ウエハ基板を、オゾン水
又は過酸化水素水と接触させながら搬送することにより
酸化膜を形成する酸化膜形成工程を有することを特徴と
する。
【0027】本発明は、鏡面研磨後のウエハの水中搬送
時に酸化膜を形成するものである。ここで、本発明の鏡
面研磨には、ウエハを研磨対象面の裏面側からワックス
貼付等により保持して研磨対象面側のみを鏡面研磨する
片面研磨と、ウエハの両面を研磨パッドで挟持し、両サ
イドの研磨パッドを回転させることによりウエハの両面
を鏡面加工する両面研磨のいずれも含まれる。
【0028】このように、本発明では、搬送手段による
水中搬送中に酸化膜形成手段によってウエハにオゾン水
又は過酸化水素水に接触させているので、鏡面研磨直後
にウエハを酸化膜によって保護することができ、請求項
1の発明と同様に、後の洗浄工程でのウエハから汚染物
を除去が容易になり、また、マイクロラフネスの低減、
半導体ウエハの製造効率を向上させることができる。
【0029】本発明における酸化膜形成工程は、ウエハ
にオゾン水又は過酸化水素水を接触させることができれ
ばその構成は特に限定されるものではない。例えば、酸
化膜形成工程として、搬送中のウエハに対してオゾン水
又は過酸化水素水を噴射したり流し込むように構成する
ことができる。また、オゾン水又は過酸化水素水の流れ
でウエハを搬送するとともに酸化膜を形成するように構
成しても良い。
【0030】また、本発明において、オゾン水のオゾン
濃度、過酸化水素水の過酸化水素濃度、及びオゾン水又
は過酸化水素水とウエハとの接触時間は、請求項1に係
る発明と同様である。
【0031】請求項6に係る発明は、ウエハ基板に対し
て研磨材を含んだ研磨液を供給し、研磨面に前記研磨液
が接した状態で研磨する鏡面研磨手段と、鏡面研磨後の
ウエハ基板を水流を用いて搬送する搬送手段とを有する
半導体ウエハ研磨装置において、前記搬送手段が、搬送
中のウエハ基板にオゾン水又は過酸化水素水を接触させ
る酸化膜形成手段を備えたことを特徴とする。
【0032】本発明は請求項5に係る発明を実施するた
めの装置であり、請求項5と同様の作用効果を奏する。
また、オゾン水のオゾン濃度、過酸化水素水の過酸化水
素濃度、及びオゾン水又は過酸化水素水とウエハとの接
触時間も、請求項5に係る発明と同様である。
【0033】本発明では、酸化膜形成手段を搬送手段と
して兼用することができる。即ち、オゾン水又は過酸化
水素水による水流を形成し、この水流でウエハを搬送す
るとともに酸化膜を強制的に形成させる要に構成するこ
とができる。この場合には、装置の構造が簡易となり、
装置のコンパクト化を図ることが可能となる。
【0034】請求項7に係る発明は、ウエハ基板に対し
て研磨材を含んだ研磨液を供給し、研磨面に前記研磨液
が接した状態で研磨する鏡面研磨手段と、研磨後のウエ
ハ基板を保管する保管室と、研磨後のウエハ基板を水流
を用いて保管室へ搬送する搬送手段とを有する半導体ウ
エハ研磨装置において、前記保管室が、ウエハ基板にオ
ゾン水又は過酸化水素水に接触させる酸化膜形成手段を
備えたことを特徴とする。
【0035】本発明は、鏡面研磨後のウエハの保管中に
酸化膜を形成するものである。本発明では、保管室で研
磨後のウエハの保管中に酸化膜形成手段によってウエハ
にオゾン水又は過酸化水素水に接触させているので、研
磨直後にウエハを酸化膜によって保護することができ、
請求項1の発明と同様に、後の洗浄工程でのウエハから
汚染物を除去が容易になり、また、マイクロラフネスの
低減、半導体ウエハの製造効率を向上させることができ
る。
【0036】本発明における酸化膜形成手段は、ウエハ
にオゾン水又は過酸化水素水を接触させることができれ
ばその構成は特に限定されるものではない。例えば、酸
化膜形成手段として、搬送中のウエハに対してオゾン水
又は過酸化水素水を噴射したり流し込むように構成する
ことができる。また、オゾン水又は過酸化水素水を満た
した槽を設け、槽中にウエハを浸漬させることにより酸
化膜を形成するように構成しても良い。
【0037】また、本発明において、オゾン水のオゾン
濃度、過酸化水素水の過酸化水素濃度、及びオゾン水又
は過酸化水素水とウエハとの接触時間は、請求項1に係
る発明と同様である。
【0038】請求項8に係る発明は、鏡面研磨後の半導
体ウエハであって、ウエハ表面に0.2nm以上の厚さ
の酸化膜が形成されていることを特徴とする研磨ウエハ
に係るものである。
【0039】本発明の研磨ウエハでは、0.2nm以上
の厚さの酸化膜が形成されているため、酸化膜によりウ
エハが保護されて、後の工程で研磨後のウエハ表面に直
接パーティクル、金属不純物、有機物等の汚染物は付着
せず、酸化膜上に付着する。従って、後の洗浄工程でウ
エハ汚染物を除去することが容易になり、ウエハの清浄
度を向上させることができる。また、保護膜としての酸
化膜によって、後のRCA洗浄等の洗浄工程でマイクロ
ラフネスを低減させることができる。更に、酸化膜によ
って、鏡面研磨に用いる研磨液中の砥粒による機械的ダ
メージ層を洗浄工程での酸化膜のみの軽度のエッチング
で容易に除去することができ、半導体ウエハの製造効率
を向上させることができる。
【0040】本発明に係る研磨ウエハの製造方法として
は、オゾン濃度が0.2ppm以上かつ40ppm以下
のオゾン水又は過酸化水素濃度が0.5%以上かつ20
%以下の過酸化水素水を鏡面研磨後のウエハに5秒以上
接触させる方法が考えられる。このオゾン水又は過酸化
水素水に接触させる時期としては、鏡面研磨後で乾燥処
理前の水研磨中又は水研磨直後、鏡面研磨後で洗浄処理
前の水中での搬送中、鏡面研磨後で洗浄処理前の一時的
な保管中のいずれにおいても可能である。
【0041】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態につい
て、以下図示例とともに説明する。図1は、本実施形態
の半導体ウエハ研磨装置の全体構成図を示している。本
実施形態の半導体ウエハ研磨装置は、シリコンウエハを
片面研磨する研磨部1と、研磨後のシリコンウエハを保
管するウエハアンローダ5と、研磨後のシリコンウエハ
を研磨部1からウエハアンローダ5へ水中搬送するウエ
ハシューターから概略構成される。
【0042】研磨部1は、シリコンウエハの片面研磨、
純水リンス及び水研磨の各処理を行うものであり、図2
にその概略構成図を示す。研磨部1は、上面に鏡面仕上
げ研磨用の研磨パッド15が配設され中央を回転中心と
して回転する研磨定盤9と、この研磨定盤9の上方に設
けられ、砥粒を含んだ研磨液を研磨パッド15上に噴射
する研磨液供給ノズル11と、該ノズルに研磨液を供給
する研磨液供給部(図示せず)と、ウエハを研磨対象面
の裏面側から保持し、自身の軸を中心として回転しなが
ら研磨パッド15に押し付けるトップリング7と、研磨
定盤9の回転数の調整、トップリング7の回転数の制御
や昇降状態、ウエハにかける押圧力の調整などを行う制
御装置(図示せず)を備えている。
【0043】尚、ウエハは次のような方式でトップリン
グ7に保持されている。即ち、ワックスをウエハ裏面に
塗布し貼付するワックス貼り方式、あるいはワックスを
用いずにトップリング7のウエハ保持面に予めスウェー
ド状のウエハ保持材を貼り付け、これを水で湿らせてウ
エハを押しつけることにより保持力を得る水貼り方式、
若しくはトップリング7のウエハ保持面に予めリング状
の溝穴や多数の細穴をあけ真空吸着によりウエハを吸着
させる真空吸着方式により、ウエハはトップリング7に
保持されている。
【0044】また、研磨部1は、ウエハのリンス又は水
研磨のために純水を研磨パッド15上に噴射する水研磨
用ノズル13を備えている。この水研磨用ノズル13に
は、該ノズルに純水を供給する純水供給ポンプ(図示せ
ず)が接続されている。また、この水研磨用ノズルに
は、更に酸化膜形成のために、オゾン濃度が0.2pp
m以上かつ40ppm以下のオゾン水又は過酸化水素濃
度0.5%以上かつ20%以下の過酸化水素水を供給す
る供給手段としてのオゾン水供給ポンプ(図示せず)又
は過酸化水素水供給ポンプ(図示せず)が接続されてい
る。即ち、水研磨用ノズル13は、純水を研磨パッド1
5上に噴射することにより、水研磨処理を行う水研磨手
段と、研磨パッド15上にオゾン水又は過酸化水素水を
噴射することによりウエハに酸化膜形成処理を施す酸化
膜形成手段を兼用したものとなっている。また、水研磨
用ノズル13からの純水の噴射とオゾン水又は過酸化水
素水の噴射の切換えは、制御装置(図示せず)によって
行われる。尚、本実施形態の半導体ウエハ研磨装置で
は、一つの水研磨用ノズル13によって、水研磨処理と
酸化膜形成処理を行っているが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、純水供給ノズルと、オゾン水供給ノ
ズルのように夫々別個に設けても良い。
【0045】ウォーターシューター3は、研磨部1から
ウエハアンローダ5へのウエハの搬送路となっており、
研磨部1側には水を噴射する噴射口が、ウエハアンロー
ダ5側には水を排気する排気口が夫々設けられている。
このため、ウォーターシューター3には、研磨部1側か
らウエハアンローダ5へ向かう水流が形成され、研磨後
のウエハは、研磨部1からウエハアンローダ5に水中搬
送されるようになっている。また、この噴射口には、オ
ゾン水供給ポンプ(図示せず)、あるいは過酸化水素水
供給ポンプも同時に接続されている。このため、水流中
にオゾン水又は過酸化水素水を流すことにより、搬送中
のウエハに酸化膜が形成できるようになっている。
【0046】ウエハアンローダ5は、搬送されてきたウ
エハを一時的に保管するキャリアケースと、オゾン水又
は過酸化水素水をキャリアケース内に流入する流入口を
備えている。このため、ウエハはウエハアンローダ5に
保管中に酸化膜が形成できるようになっている。
【0047】以上のように構成された半導体ウエハ研磨
装置によって、シリコンウエハを研磨する方法について
以下に時系列に説明する。
【0048】まず、ラッピング処理等の工程を終えたシ
リコンウエハを、研磨対象面を下にした状態で裏面側に
ワックスを貼付し、トップリング7によって保持する。
その後、ウエハをトップリング7ごと研磨定盤9の上方
に搬送する。次いで、研磨定盤92を、その中央を回転
中心として図示しないモータにより一定速度で回転させ
る。尚、その回転速度は、制御装置により制御される。
【0049】次に、研磨液供給ノズル11からスラリー
を含む研磨液を研磨パッド15上に噴射させる。次い
で、トップリング7が自身の軸を中心として回動しなが
らウエハの下面(表面)を研磨パッド15に押しつける
まで下降する。このときの下降量は、ウエハの下面に対
する押しつけ圧が適度になるように制御装置により制御
されている。
【0050】研磨パッド15は研磨定盤9と共に回転し
ているため、ウエハの表面は、トップリング7自身の回
動と研磨定盤9の回動とによって研磨パッド15と相対
的に摺擦される。これにより、ウエハ表面の鏡面研磨が
開始される。
【0051】ウエハの鏡面研磨を所定時間行ったら、研
磨液供給ノズル11からの研磨液の供給を止める。そし
て、水研磨用ノズル13から純水を研磨パッド15上に
噴射し、純水リンス及び水研磨を開始する。これによ
り、ウエハに残留するスラリーが除去される。水研磨を
所定時間行ったら、制御装置によって、水研磨用ノズル
13からの噴射を純水からオゾン水又は過酸化水素水に
切り換え、オゾン水又は過酸化水素水を5秒以上の所定
時間噴射する。これにより、ウエハ表面にはオゾン水又
は過酸化水素水が接触し、このためウエハ表面が酸化さ
れて厚さ0.2nm以上の酸化膜が形成される。
【0052】このように、本実施形態の半導体ウエハ研
磨装置では、ウエハの鏡面研磨直後に、オゾン水又は過
酸化水素水を接触させているため、ウエハ表面に酸化膜
が強制的に形成される。従って、酸化膜がウエハを保護
し、その後の洗浄工程等の各処理において、パーティク
ル、金属不純物等の汚染物質がウエハに直接付着するこ
とはなく、ウエハの清浄度を向上させることが可能とな
る。
【0053】オゾン水又は過酸化水素水の噴射を所定時
間行った後、制御装置によって、水研磨用ノズル13か
らの噴射をオゾン水又は過酸化水素水から純水に切り換
える。これにより、酸化膜形成処理は終了し、再度水研
磨が行われ、ウエハ表面に残留するオゾン水又は過酸化
水素水が純水によって除去される。
【0054】再度の水研磨を所定時間行ったら、水研磨
用ノズル13からの純水の噴射を停止し、更に、トップ
リング7の回転及び研磨定盤9の回転を停止する。これ
により、水研磨工程は終了し、研磨後のウエハが得られ
る。
【0055】次に、研磨後のウエハをトップリング7か
ら外し、ウォーターシューター3へ載せ、ウエハアンロ
ーダ5内のキャリアケースへ水中搬送する。ウエハをウ
エハアンローダ5内のキャリアケースに所定時間保管し
て、ウエハは付着した水分を除去し、乾燥させる。
【0056】その後、ウエハをウエハアンローダ5から
取り出し、次工程であるSC1洗浄工程を行う洗浄槽へ
搬送し、洗浄処理を行う。このとき、ウエハは強制的に
形成された酸化膜によって保護されるため、洗浄処理中
にウエハに生じるマイクロラフネスを低減させることが
できる。
【0057】また、ウエハには酸化膜が形成されている
ため、鏡面研磨で生じた機械的ダメージ層をSC1洗浄
処理で酸化膜のみの軽度のエッチングで容易に除去する
ことができ、半導体ウエハの製造効率が向上する。
【0058】尚、本実施形態では、水研磨中に酸化膜形
成を行っているが、水研磨終了直後に酸化膜形成工程を
行っても良い。また、研磨部1での水研磨中及び水研磨
直後の酸化膜形成は行わずに、ウォーターシューター3
の噴射口からオゾン水又は過酸化水素水を噴出させて、
水中搬送中にウエハに酸化膜を形成させても良い。更
に、研磨部1での水研磨中及び水研磨直後、ウォーター
シューター3での水中搬送中の酸化膜形成を行わずに、
ウエハがウエハアンローダ5に保管されている間であっ
て、乾燥処理の前に、ウエハアンローダ5の流入口から
オゾン水又は過酸化水素水を流入して保管中のウエハに
接触させ、ウエハの酸化膜形成を行うようにしても良
い。
【0059】
【実施例】直径200mmのシリコンウエハに対し、以
下の実施例に示すように本発明に係る研磨処理を施した
場合と、従来の研磨処理を施した場合とで、SC1洗浄
後のシリコンウエハの特性を比較した。ウエハの特性
は、洗浄後のウエハに残留するFe,Cuの金属不純物
の表面濃度と、0.10μm以上のパーティクル数を評
価した。
【0060】SC1洗浄は、いずれの場合も以下の条件
下で行った。
【0061】薬液組成 アンモニア水:過酸化水素水:
超純水=1:1:5.5 薬液温度 75℃〜80℃ SC1洗浄処理方法としては、ウエハを5分間薬液に浸
漬した後、10分間の超純水によるリンスを3回繰り返
し、その後乾燥させた。
【0062】[実施例1](水研磨中に酸化膜形成を行
った場合) シリコンウエハを鏡面研磨した後、純水による水研磨を
20秒間行った。その後、オゾン水を噴射し、ウエハに
酸化膜を強制的に形成した。その後、再度純水による水
研磨を10秒間行った。その後、ウォーターシューター
3によりウエハアンローダ5内のキャリアケースに搬送
し、一定時間保管した後、ウエハを取り出して槽浸漬式
のSC1洗浄を行った。
【0063】比較対象のシリコンウエハに対しては、オ
ゾン水による酸化膜形成を行わない点以外は同様の条件
とした。オゾン水濃度及び酸化時間を種々変化させた場
合の実験結果を表1に示す。表1における実験番号1−
51は、比較対象である従来の研磨処理を行った場合の
実験結果である。
【0064】
【表1】
【0065】[実施例2](水研磨終了直後に酸化膜形
成を行った場合) シリコンウエハを鏡面研磨した後、純水による水研磨を
20秒間行った。その後、オゾン水を噴射し、ウエハに
酸化膜を強制的に形成した。その後、ウォーターシュー
ター3によりウエハアンローダ5内のキャリアケースに
搬送し、一定時間保管した後、ウエハを取り出して槽浸
漬式のSC1洗浄を行った。
【0066】比較対象のシリコンウエハに対しては、オ
ゾン水による酸化膜形成を行わない点以外は同様の条件
とした。オゾン水濃度及び酸化時間を種々変化させた場
合の実験結果を表1に示す。表1における実験番号2−
51は、比較対象である従来の研磨処理を行った場合の
実験結果である。
【0067】
【表2】
【0068】[実施例3](水中搬送中に酸化膜形成を
行った場合) シリコンウエハを鏡面研磨した後、純水による水研磨を
60秒間行った。その後、ウエハをウォーターシュータ
ー3に移し、水流によってウエハアンローダ5内のキャ
リアケースへ搬送した。ウォーターシューター3にはオ
ゾン水を流し、搬送中のウエハに強制的に酸化膜を形成
した。ウエハをウエハアンローダ5内に一定時間保管し
た後、ウエハを取り出して槽浸漬式のSC1洗浄を行っ
た。
【0069】比較対象のシリコンウエハに対しては、ウ
ォーターシューター3には通常の水を流すだけでオゾン
水を流さない点以外は同様の条件とした。オゾン水濃度
及び酸化時間を種々変化させた場合の実験結果を表3に
示す。表3における実験番号3−13は、比較対象であ
る従来の研磨処理を行った場合の実験結果である。
【0070】
【表3】
【0071】[実施例4](ウエハアンローダ5内で酸
化膜形成を行った場合) シリコンウエハを鏡面研磨した後、純水による水研磨を
60秒間行った。その後、ウエハをウォーターシュータ
ー3に移し、水流によってウエハアンローダ5内のキャ
リアケースへ搬送した。ウエハアンローダ5内に過酸化
水素水を流し込み、保管中のウエハに強制的に酸化膜を
形成した。ウエハをウエハアンローダ5内に一定時間保
管した後、ウエハを取り出して槽浸漬式のSC1洗浄を
行った。
【0072】比較対象のシリコンウエハに対しては、ウ
エハアンローダ5内に過酸化水素水を流し込まない点以
外は同様の条件とした。過酸化水素水濃度及び酸化時間
を種々変化させた場合の実験結果を表4に示す。表4に
おける実験番号2−12は、比較対象である従来の研磨
処理を行った場合の実験結果である。
【0073】
【表4】
【0074】以上のいずれの実施例においても、酸化膜
が形成されたウエハについては、従来の研磨方法により
研磨されたウエハと比較して、後の洗浄処理での汚染物
の除去を容易に行うことができた。
【0075】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、ウエハ
の鏡面研磨直後に強制的に酸化膜を形成するので、後の
工程で生じるパーティクル、金属不純物、有機物等の汚
染物が直接ウエハに付着したり、酸化膜中に汚染物が取
り込まれることを回避でき、後の洗浄工程での汚染物の
除去を容易にし、ウエハの清浄度を向上できるという効
果がある。また、本発明では、後の洗浄工程でウエハに
生じるマイクロラフネスを低減できるという効果があ
る。更に、本発明では、鏡面研磨で生じる機械的ダメー
ジ層を軽度のエッチングで容易に除去することができ、
半導体ウエハの製造効率を向上させることができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の半導体ウエハ研磨装置の全体構成
図である。
【図2】本実施形態の研磨部の構成図である。
【符号の説明】
1:研磨部 3:ウォーターシューター 5:ウエハアンローダ 7:トップリング 9:研磨定盤 11:研磨液供給ノズル 13:水研磨用ノズル 15:研磨パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川副 公之 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 南 秀旻 群馬県安中市中野谷555番地の1 株式会 社スーパーシリコン研究所内 (72)発明者 波田野 光一 東京都港区港南3丁目5番16号 ラップマ スターエスエフティ株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、 前記水研磨工程中又はその直後に、前記ウエハ表面にオ
    ゾン水又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ことを特徴とする半導体ウエハ
    研磨方法。
  2. 【請求項2】 ウエハ基板の表面に対して研磨材を含ん
    だ研磨液を供給し、研磨面に前記研磨液が接した状態で
    研磨する鏡面研磨手段と、 前記ウエハ基板の表面に対して洗浄水を供給し、研磨面
    に前記洗浄水が接した状態で前記ウエハ基板を研磨する
    水研磨手段と、 水研磨中はそれに連続して又は水研磨直後に、前記ウエ
    ハ基板表面にオゾン水又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手段と、を備えたことを特徴
    とする半導体ウエハ研磨装置。
  3. 【請求項3】 前記酸化膜形成手段は、前記水研磨手段
    による水研磨中に、前記ウエハ基板表面に対してオゾン
    水又は過酸化水素水を供給する供給手段を更に備えたこ
    とを特徴とする請求項2に記載の半導体ウエハ研磨装
    置。
  4. 【請求項4】 前記酸化膜形成手段は、前記水研磨手段
    による水研磨終了直後にオゾン水又は過酸化水素水を供
    給する供給手段を更に備えたことを特徴とする請求項2
    に記載の半導体ウエハ研磨装置。
  5. 【請求項5】 ウエハ基板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、 前記鏡面研磨後のウエハ基板を、水流中で次工程に搬送
    する搬送工程とを有する半導体ウエハ研磨方法におい
    て、 前記搬送工程が、前記ウエハ基板を、オゾン水又は過酸
    化水素水と接触させながら搬送することにより酸化膜を
    形成する酸化膜形成工程を有することを特徴とする半導
    体ウエハ研磨方法。
  6. 【請求項6】 ウエハ基板に対して研磨材を含んだ研磨
    液を供給し、研磨面に前記研磨液が接した状態で研磨す
    る鏡面研磨手段と、鏡面研磨後のウエハ基板を水流中で
    搬送する搬送手段とを有する半導体ウエハ研磨装置にお
    いて、 前記搬送手段が、搬送中のウエハ基板にオゾン水又は過
    酸化水素水を接触させる酸化膜形成手段を備えたことを
    特徴とする半導体ウエハ研磨装置。
  7. 【請求項7】 ウエハ基板に対して研磨材を含んだ研磨
    液を供給し、研磨面に前記研磨液が接した状態で研磨す
    る鏡面研磨手段と、研磨後のウエハ基板を保管する保管
    室と、研磨後のウエハ基板を水流を用いて保管室へ搬送
    する搬送手段とを有する半導体ウエハ研磨装置におい
    て、 前記保管室が、ウエハ基板にオゾン水又は過酸化水素水
    に接触させる酸化膜形成手段を備えたことを特徴とする
    半導体ウエハ研磨装置。
  8. 【請求項8】 鏡面研磨後の半導体ウエハであって、ウ
    エハ表面に0.2nm以上の厚さの酸化膜が形成されて
    いることを特徴とする研磨ウエハ。
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