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発明の名称 基板処理方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12943(P2007−12943A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−193136(P2005−193136)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 窪田 壮男 / 重田 厚 / 豊田 現
要約 課題
被処理基板の周縁部に付着したSiN膜を研磨によって速やかに除去することができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかる。

解決手段
被処理基板10の周縁部11に付着されたSiN膜を除去するために、被処理基板10の周縁部11と研磨材21とを摺動させて被処理基板10の周縁部11を研磨する基板処理方法であって、被処理基板10の周縁部11と研磨材21との摺動部に、ポリエチレンイミン又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む水溶液を供給する。
特許請求の範囲
【請求項1】
被処理基板の周縁部に付着されたSiN膜を除去するために、被処理基板の周縁部と研磨材とを摺動させて被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法であって、
前記被処理基板の周縁部と研磨材との摺動部に、ポリエチレンイミン及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドから選ばれた少なくとも一種を含む水溶液を供給することを特徴とする基板処理方法。
【請求項2】
前記研磨材として樹脂基材の表面に砥粒を保持した研磨テープを用い、該研磨テープを前記被処理基板の周縁部に接触・加圧すると共に、前記被処理基板を保持した基板保持機構を回転させることを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
【請求項3】
前記被処理基板は半導体ウェハであり、この半導体ウェハのベベル部又はノッチ部を研磨することを特徴とする請求項1又は2記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記水溶液中のポリエチレンイミンの含有量は0.1〜50wt%であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記水溶液中のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの含有量は0.1〜25wt%であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の基板処理方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体ウェハなどの被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法に係わり、特に周縁部に付着されたSiN膜を除去するための基板処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程において、半導体ウェハの周縁部(ベベル部及びノッチ部)に付着した材料膜は、その後の工程における汚染源となる。このため、これらの材料膜を除去する必要があるが、CDEなどではこれらの材料膜を簡易に除去するのは困難であった。
【0003】
そこで最近、ウェハの周縁部に付着し汚染源となる膜を除去するために、周縁部を研磨する方法が採用されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、ウェハを回転させると共にウェハ側面に研磨テープを当てて、ウェハの周縁部を研磨する。これにより、ウェハの周縁部に付着し汚染源となる膜を除去することができる。
【0004】
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題があった。即ち、半導体ウェハの周縁部に付着した膜がSiNの場合、一般にSiN膜はウェハに強固に付着しているため、これを除去するための研磨時間が長くなる。例えば、ウェハのベベル部のSiN膜を除去するために、ダイヤモンド砥粒を保持した高価な研磨テープで研磨を行う場合、スループット向上及びテープ使用量低減のためにできるだけ短時間で研磨を行いたい要望がある。ところが、研磨時間を短縮するために機械的研磨力を強くすると、スリップなどの欠陥が入り、熱処理でウェハが割れる問題を招くことになる。
【特許文献1】特開2003−234314号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、被処理基板の周縁部に付着したSiN膜を研磨によって速やかに除去することができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかり得る基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様は、被処理基板の周縁部に付着されたSiN膜を除去するために、被処理基板の周縁部と研磨材とを摺動させて被処理基板の周縁部を研磨する基板処理方法であって、前記被処理基板の周縁部と研磨材との摺動部に、ポリエチレンイミン及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドから選ばれた少なくとも一種を含む水溶液を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、研磨補助剤としてポリエチレンイミン又はテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを用いることにより、被処理基板の周縁部の研磨速度を向上させることができる。従って、機械的研磨力を上げることなく、基板周縁部のSiN除去を短時間で行うことができ、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コスト削減が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【0009】
(第1の実施形態)
図1及び図2は、本発明の第1の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を説明するためのもので、図1は平面図、図2は図1の矢視A−A断面図である。
【0010】
図示しないステージ上に水平方向に保持された半導体ウェハ10に対し、ウェハ10のベベル部11を研磨するための研磨機構20が設置されている。ステージは、回転可能となっている。ウェハ10には、ベベル部11を含めて表面全体にSiN膜が付着している。
【0011】
研磨機構20は、砥粒付きの研磨テープ(研磨材)21、研磨テープ21を供給するための供給ローラ22、研磨テープ21を巻き取るための巻き取りローラ23、供給側ガイドローラ24、巻き取り側ガイドローラ25から構成されている。そして、研磨テープ21は、供給ローラ22から供給され、ガイドローラ24,25にガイドされて巻き取りローラ23に巻き取られる。
【0012】
ここで、研磨テープ21は、ガイドローラ24,25間で一定の張力を与えられると共に、半導体ウェハ10のベベル部11に押し付けられるようになっている。そして、ステージの回転によりベベル部11を研磨している際に研磨テープ21を少しずつ連続して送るようになっている。この場合、研磨テープ21の巻き取りに際して研磨を停止する必要がない。
【0013】
また、ウェハ10の表面側の上方には、ウェハ10のベベル部11と研磨テープ21との摺動面に研磨液を供給するためのノズル30が設けられている。そして、このノズル30から、本実施形態の特徴とする研磨補助剤を含む水溶液を供給可能となっている。
【0014】
また、研磨機構20は、研磨テープ21をウェハ10のベベル部11に接触させた状態で、全体を傾けることが可能となっている。これにより、ウェハ10の最外周端のみではなく、ベベル部11の全体を十分に研磨可能となっている。
【0015】
本実施形態において、ウェハ10のベベル部11に付着した厚さ220nmのSiN膜を除去するために、粒度4000番のダイヤモンド砥粒をバインダーによってポリエチレンテレフタレート(PET)の基材(幅80mm、厚さ50μm、長さ50m)に付着させた研磨テープ21を用いた。ウェハ10は500rpmで回転させ、研磨テープ21は6Nの荷重でベベル部11に押し付ける。また、研磨テープ21は、研磨中に10mm/minの速度で供給し、その分だけ巻き取るものとする。
【0016】
従来、ノズル30から純水を供給しながら研磨を行っていたが、本実施形態ではノズル30から、研磨補助剤としてポリエチレンイミン(PEI)を3wt%(重量パーセントであり、以下単に%と記す)含んだ水溶液を供給しながら研磨を行う。すると、純水では220nmのSiNの除去に60秒かかっていたものが、PEI水溶液では30秒に短縮された。
【0017】
PEIの添加によるSiN剥離時間短縮は、界面活性剤の効果により、研磨屑が研磨テープ21に付着しにくくなり、研磨屑の研磨テープ21への付着による研磨能力の低下が抑制できるといった作用があると考えられる。また、溶液がアルカリ性のため、SiN膜の下のSi基板がエッチングされることによりSiN膜の剥離が速くなるといった作用も働いていると考えられる。実際、PEIの使用でSiの研磨レートは純水のときに比べて1.2倍となる。PEIの代わりにテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)や、これらの混合物を使用しても同様な効果が得られる。
【0018】
しかし、KOHなどのアルカリ溶液では、Siの研磨レートは上がるが、研磨屑の研磨テープ21への付着は純水と変わらないため、SiNの除去速度は速くならない。また、酸性の界面活性剤であるポリカルボン酸型界面活性剤を使用すると、研磨テープ21の汚れは少なくなるが、下地のSiの研磨速度の向上がないためSiN膜の除去速度の向上は見られない。
【0019】
下記の(表1)に各溶液の研磨特性などをまとめた。
【表1】


【0020】
この表から、SiNが付着した基板周縁部の研磨には、PEI又はTMAHが適しているのが分かる。
【0021】
ここで、研磨補助剤としてPEIを用いた場合、その含有量は0.1〜50wt%が望ましい。同様に、研磨補助剤としてTMAHを用いた場合、その含有量は0.1〜25wt%が望ましい。
【0022】
これは、研磨補助剤の含有量が少なすぎると、SiN膜の除去に要する時間をさほど短縮し難く、また研磨補助剤の含有量が多すぎると、溶液の粘度が上昇して研磨液の供給が困難となるおそれがあるからである。
【0023】
このように本実施形態によれば、半導体ウェハ10のベベル部11を研磨テープ21で研磨する際に、研磨補助剤としてPEI又はTMAHを含む水溶液を供給することにより、ウェハ10のベベル部11に付着したSiN膜を短時間で除去することができる。このため、欠陥の発生を抑制しつつ、スループット向上及び処理コストの低減をはかることができる。
【0024】
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を示す平面図である。なお、図1及び図2と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。また、図3の矢視B−B断面図は前記図2と実質的に同じであるので省略する。
【0025】
本実施形態は、半導体ウェハ10のノッチ部12を研磨するものであるため、ステージはウェハ中心を軸芯として回転するものではなく、ノッチ部12と研磨テープ21との摺動部を中心に所定角度の範囲で揺動するものとなっている。また、研磨機構20の全体を、研磨テープ21をウェハ10のノッチ部11に接触させた状態で、上下方向に移動するように構成しても良い。
【0026】
研磨テープ21はウェハ側に押圧されることにより、図4に示すように、ウェハ10のノッチ部12に入り込み、幅方向に湾曲した研磨テープ21がウェハ10のノッチ部12の全面に均一に接触することになる。この状態で、ステージを揺動させる、又は研磨機構20を上下方向に移動させることにより、ノッチ部12が研磨テープ21により研磨されることになる。
【0027】
本実施形態においては、ウェハ10のノッチ部12に付着した厚さ220nmのSiN膜を除去するために、第1の実施形態と同様な研磨テープ21を使用する。但し、ノッチ部12の入り込んだ部分に研磨テープ21を入れるためにテープ幅は3mmにした。ノッチ部12の先端を中心に、ステージを±30°で揺動させ研磨を行った。研磨テープ21は100gfの荷重で押し付ける。研磨テープ21は、研磨中10mm/minの速度で送り続ける。
【0028】
従来、ノズル30から純水を供給しながら研磨を行っていたが、本実施形態ではノズル30から、研磨補助剤としてTMAHを4%含んだ水溶液を供給しながら研磨を行う。すると、純水では220nmのSiNの除去に60秒かかっていたものが、TMAH水溶液では40秒に短縮された。
【0029】
TMAHの添加によるSiN剥離時間の短縮効果は、先の第1の実施形態で説明したのと同様であり、研磨屑の研磨テープ21への付着の抑制、SiN膜の下のSi基板のエッチングの促進がはかられているからと考えられる。従って、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0030】
(変形例)
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されものではない。例えば、研磨補助剤としてのPEIはポリマー骨格中の水素原子が置換基で置換されたものであってもよく、またTMAHは水溶液中で塩として含有されていても差し支えなく、これらを用いた場合も全く同様の効果が期待できる。
【0031】
また、実施形態では巻き取り可能な研磨テープを用いたが、図5に示すように、研磨ヘッド51に研磨テープ等の研磨材52を取り付けたものを用いても良い。この場合、ステージ40の回転によりウェハ周縁部を研磨することになるが、巻き取り可能なテープとは異なる研磨材52は連続して使用されることになる。従って、研磨材への研磨屑の付着が少なくなるという効果は、このような構成においても極めて有効である。
【0032】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】第1の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を示す平面図。
【図2】第1の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を説明するためのもので、図1の矢視A−A断面図。
【図3】第2の実施形態に係わる基板処理装置の概略構成を示す平面図。
【図4】第2の実施形態におけるウェハのノッチ部と研磨テープとの接触状態を示す図。
【図5】本発明の変形例の概略構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【0034】
10…半導体ウェハ
11…ベベル部
12…ノッチ部
20…研磨機構
21…研磨テープ
22…供給ローラ
23…巻き取りローラ
24,25…ガイドローラ
30…ノズル
40…回転ステージ
51…研磨ヘッド
52…研磨材




 

 


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