(57)【要約】【課題】研磨処理後の半導体ウェハ移動でのディフェクトの発生を低減する。【解決手段】研磨装置を用いた半導体ウェハのＣＭＰ法では、半導体ウェハのＣＭＰ研磨終了後、研磨液の供給を停止し、界面活性剤を含む純水を半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に供給し、半導体ウェハ保持ヘッド４及び研磨テーブル１を同じ回転方向に回転させながら研磨された半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面の親水化処理を行う。親水化処理終了後、親水化処理直後の位置で半導体ウェハ保持ヘッド４に保持されている半導体ウェハ５を研磨パッド３から離脱させる。【選択図】図１
2010021353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドに当接する半導体ウェハの被研磨面に研磨液を供給して前記半導体ウェハを研磨処理するステップと、
研磨処理終了後、研磨液の供給を停止し、前記研磨パッドに当接する前記半導体ウェハの研磨された面に界面活性剤を含有する純水を供給し、前記研磨パッドと前記半導体ウェハの界面を親水化するステップと、
親水化処理後、前記パッドから前記ウェハを離脱させ、前記ウェハを移動させるステップと、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体ウェハの離脱は、前記半導体ウェハの端部が前記研磨パッドの端部に接しない前記研磨パッド表面で行われることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記界面活性剤は、ポリエーテル型非イオン系界面活性剤であり、室温でのＨＬＢが３から１２の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記界面活性剤の前記純水に対する濃度は、０．１重量％から５０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工の進展に伴い、半導体集積回路（ＬＳＩ）の高集積度化、低消費電力化、高機能化などが進行している。高集積度化された半導体集積回路（ＬＳＩ）の微細加工では、半導体集積回路（ＬＳＩ）が形成される半導体ウェハ表面の層或いは膜を平坦化することが大変重要となる。半導体ウェハ表面に設けられる配線材料（銅（Ｃｕ）、アルミニウム（ＡＬ）など）、層間絶縁膜（ＴＥＯＳ膜、Ｌｏｗ−Ｋ膜など）、或いはレジスト膜等を平坦化する手法として半導体ウェハ研磨装置を用いたＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing  化学機械研磨）法が多用される。研磨液を用いて被処理面である半導体ウェハ表面を研磨した後、研磨パッドと半導体ウェハの界面が疎水性となり、半導体ウェハの離脱が困難になるので、半導体ウェハを研磨位置から研磨パッド外周端に移動させ、半導体ウェハの一部が研磨パッドから離れた位置で半導体ウェハの離脱を行っている。この動作は、例えばオーバーハング動作と呼称される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１などに記載される研磨装置を用いた研磨処理後の半導体ウェハ移動では、研磨パッド外周端が半導体ウェハに接触することにより研磨された半導体ウェハ表面にダストなどのディフェクトが増加するという問題点がある。
【特許文献１】特開平７−１３５１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、研磨処理後の半導体ウェハ移動でのディフェクトの発生を低減できる半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、研磨パッドに当接する半導体ウェハの被研磨面に研磨液を供給して前記半導体ウェハを研磨処理するステップと、研磨処理終了後、研磨液の供給を停止し、前記研磨パッドに当接する前記半導体ウェハの研磨された面に界面活性剤を含有する純水を供給し、前記研磨パッドと前記半導体ウェハの界面を親水化するステップと、親水化処理後、前記パッドから前記ウェハを離脱させ、前記ウェハを移動させるステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば研磨処理後の半導体ウェハ移動でのディフェクトの発生を低減できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図１は半導体ウェハの研磨工程を示すフローチャート、図２は研磨装置の構成図、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は半導体ウェハと研磨パッドの界面の親水化及び半導体ウェハ離脱を示す断面図、図４は比較例の研磨工程を示すフローチャート、図５は比較例の半導体ウェハ離脱を示す断面図である。
【０００９】
図１に示すように、研磨装置を用いた半導体ウェハのＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing  化学機械研磨）法では、研磨パッドコンディショニング（Ｓ１）、半導体ウェハ研磨（Ｓ２）、界面親水化（Ｓ３）、半導体ウェハ離脱（Ｓ４）、及びＣＭＰ後処理（Ｓ５）という一連の工程が行われる。
【００１０】
ＣＭＰ法に使用される研磨装置には、図２（ａ）に示すように、研磨パッド３が表面に設けられる研磨テーブル１と、半導体ウェハの裏面を保持して半導体ウェハの研磨すべき表面を研磨パッドに当接させる半導体ウェハ保持ヘッド４と、研磨工程中に研磨液を供給する供給ノズル６と、純水或いは界面活性剤などを含む純水などを供給する供給ノズル７と、半導体ウェハ保持ヘッド４を研磨テーブル１に対して相対回転させ、左右方向に半導体ウェハ保持ヘッド４を移動させる図示しない半導体ウェハ保持ヘッド駆動機構とが設けられる。
【００１１】
研磨装置は、半導体集積回路（ＬＳＩ）が形成される半導体ウェハ（例えば、１２インチ半導体ウェハ）表面の配線材料（銅（Ｃｕ）、アルミニウム（ＡＬ）など）、層間絶縁膜（ＴＥＯＳ膜、Ｌｏｗ−Ｋ膜など）、絶縁膜、ベア半導体ウェハ、或いはレジスト膜等の平坦化処理用として使用される。
【００１２】
図２（ｂ）に示すように、研磨テーブル１の下部には、研磨テーブル１を支持し、研磨テーブル１を回転させるスピンドル２が設けられる。半導体ウェハ保持ヘッド４は、研磨パッド３上の研磨される半導体ウェハ５を保持し、リテーナリング１１、メンブレン１２、上板１３、及びスピンドル１４が設けられる。ここでは、図示していないが、研磨パッド３の表面を処理して表面状態を調整するドレッサが研磨パッド３上に設けられる。
【００１３】
リテーナリング１１は、半導体ウェハ保持ヘッド４の端部に設けられ、半導体ウェハ５の側面に接し、研磨中に半導体ウェハ５が半導体ウェハ保持ヘッド４から飛び出さないように半導体ウェハ５を保持する。メンブレン１２は、半導体ウェハ５と上板１３の間に設けられ、半導体ウェハ５の研磨されるべき表面（第１主面）と相対向する裏面（第２主面）に当接し、半導体ウェハ５を保持する。上板１３は、リテーナリング１１及びメンブレン１２を保持する。スピンドル１４は、上板１３上に設けられ、半導体ウェハ保持ヘッド４を回転させ、図示しない半導体ウェハ保持ヘッド駆動機構により回転制御される。
【００１４】
研磨装置を用いた半導体ウェハのＣＭＰ法では、例えば研磨パッド５の交換直後であれば、半導体ウェハ５の研磨前に研磨パッド３のドレッシングを行う。具体的には純水等を供給させながらドレッサを回転させ、半導体ウェハのＣＭＰ研磨が可能になるように研磨パッド３の表面を改質する（ステップＳ１）。
【００１５】
次に、研磨する半導体ウェハ５表面を研磨パッド３に当接させ、半導体ウェハ５裏面をメンブレン１２で保持し、半導体ウェハ５の側面をリテーナリング１１で保持しながら、供給ノズル６及び７から研磨液、純水などを半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に供給し、半導体ウェハ保持ヘッド４及び研磨テーブル１を同じ回転方向に回転させながら半導体ウェハのＣＭＰ研磨を行う。
【００１６】
ＣＭＰ研磨処理により半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面が、ＣＭＰ研磨前と比較して疎水性が増す。この理由は、ＣＭＰ研磨により研磨される材料の内部が露出し、材料本来の性質が出現するからである。例えば、研磨される材料が銅（Ｃｕ）やＳｉＯＣなど水に対して疎水性のものではより顕著となる。また、研磨された材料が半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に多く残存するほど疎水性が増す。疎水性が増すことにより、半導体ウェハ５と研磨パッド３の密着性が増加して半導体ウェハ５の離脱が困難となる（ステップＳ２）。
【００１７】
続いて、図３に示すように、半導体ウェハのＣＭＰ研磨終了後、研磨液の供給を停止し、界面活性剤を含む純水を半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に供給し、半導体ウェハ保持ヘッド４及び研磨テーブル１を同じ回転方向に回転させながら研磨された半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面の親水化処理を行う。
【００１８】
親水化処理では、疎水化された半導体ウェハ５の表面に界面活性剤が供給され、半導体ウェハ５の表面が親水化される。また、研磨パッド３の表面も親水化される。界面活性剤を含む水は、水単独よりも半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に充分供給されるので、研磨された半導体ウェハ５の表面に付着したダスト等が十分除去され、ウオーターマークなどの発生も抑制することができる。このため、半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面の親水性が向上して研磨パッド３と半導体ウェハ５の密着性が低下し、半導体ウェハ５を研磨パッド３から容易に離脱させることが可能となる。
【００１９】
ここで、使用する界面活性剤には、室温でＨＬＢ（Hydrophile  Lipophile  Balance）が３〜１２の値を有し、親水親油バランスのとれたもので、水に溶けたときに陽イオンや陰イオンを発生しない親水基を有する非イオン系の界面活性剤を用いるのが好ましい。ＨＬＢが３よりも小さい場合、親油性が増大し、ＨＬＢが１２よりも大きく場合、親水性が増大する。非イオン系界面活性剤は、ＣＭＰ研磨された半導体ウェハ５の表面を親水化させるが、陽イオンや陰イオンなどによる半導体ウェハ５の表面の改質を行わない。
【００２０】
非イオン系の界面活性剤の中で、耐薬品性が大で、消泡性を有するポリエーテル型非イオン系界面活性剤、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ＡＥ）やポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ＡＰＡ）などを用いるのが好ましい。発泡性を有する界面活性剤では、泡の発生により半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面の親水化が阻害される。
【００２１】
また、純水中の界面活性剤の濃度は０．１重量％以上、５０重量％未満が好ましい。濃度が０．１重量％よりも小さな場合、界面活性剤の効果が出現せず、濃度が５０重量％よりも大きな場合、界面活性剤の純水に対する可溶性が低下する。なお、ＨＬＢの算出にはアトラス法を用いているが、代わりにグリフィン法、デイビス法、川上法などを用いてもよい（ステップＳ３）。
【００２２】
そして、親水化処理終了後、半導体ウェハ保持ヘッド４を研磨テーブル１端まで移動させずに、親水化処理直後の位置で半導体ウェハ保持ヘッド４に保持されている半導体ウェハ５を研磨パッド３から離脱させる（ステップＳ４）。
【００２３】
次に、研磨され表面が親水性化された半導体ウェハ５を図示しない研磨装置の半導体ウェハ洗浄部に移動し、半導体ウェハ洗浄部でＣＭＰ後処理が行われる。
【００２４】
この場合、半導体ウェハ５の表面が親水性を保持している間にＣＭＰ後処理を実行するのが好ましい。半導体ウェハ５の移動途中で半導体ウェハ５の表面が親水性から疎水性へと変化した場合、周囲のダスト等が半導体ウェハ５の表面に物理吸着しやすいので、例えば界面活性剤を含有する純水を半導体ウェハ５の表面に噴霧して半導体ウェハ５の表面の親水性を保持させるのが好ましい。
【００２５】
ＣＭＰ後処理では、ＣＭＰ残渣や表面部のダメージ除去が行われる。例えば、ダマシン法による銅（Ｃｕ）のＣＭＰ研磨では、銅（Ｃｕ）表面に形成される錯体の除去、銅（Ｃｕ）イオンの除去、研磨パッド材料残渣除去、銅（Ｃｕ）酸化膜の除去などが行われる（ステップＳ５）。
【００２６】
図４に示すように、比較例の研磨装置を用いた半導体ウェハのＣＭＰ法では、研磨パッドコンディショニング（Ｓ１）、半導体ウェハ研磨（Ｓ２）、半導体ウェハ移動（Ｓ１１）、半導体ウェハ離脱（Ｓ４）、及びＣＭＰ後処理（Ｓ５）という一連の工程が行われる。ここでいう比較例では、研磨された半導体ウェハは、研磨パッド外周端へ移動される。なお、本実施例と同じ工程については説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００２７】
図５に示すように、半導体ウェハのＣＭＰ研磨終了後、研磨液の供給を停止し、純水を半導体ウェハ５と研磨パッド界面に供給し、半導体ウェハ保持ヘッド４及び研磨テーブル１を同じ回転方向に回転させながら研磨された半導体ウェハ５表面部分の研磨液を純水に置換する。なお、純水置換だけでは、研磨された半導体ウェハ５表面に付着したダスト等が十分除去されず、ウオーターマークなどの発生も抑制しにくい。
【００２８】
研磨された半導体ウェハ５の表面は、研磨前よりも疎水性が高まるので、この位置では半導体ウェハ５を研磨パッド３から離脱させることが困難となる。純水置換後、研磨パッド３の外周端部へと平行に半導体ウェハ保持ヘッド４に保持されている半導体ウェハ５を移動させる。具体的には、半導体ウェハ表面の一部を露出させ、研磨パッド３と半導体ウェハ５との密着性が低下し、半導体ウェハ５が研磨パッドから離脱させることができるまで移動させる。このとき、研磨パッド３の外周端部が半導体ウェハ５と接触するので半導体ウェハ５のダスト等のディフェクトが増加する（ステップＳ１１）。
【００２９】
次に、研磨され、純水置換された半導体ウェハ５を研磨パッド３の外周端部へ移動後、半導体ウェハ保持ヘッド４に保持されている半導体ウェハ５を研磨パッド３から離脱させる（ステップＳ１２）。これ以降は本実施例と同様なので説明を省略する。
【００３０】
次に、研磨された半導体ウェハ表面に発生したディフェクトについて図６を参照して説明する。図６は半導体ウェハのディフェクト数の示す図である。ここでは、対象物にレーザ光を照射してディフェクトの数やディフェクトの分布の観察する欠陥検査装置を使用しているが、レーザ光の代わりにハロゲン光源、ストロボ光源、電子線などを用いてもよい。
【００３１】
図６に示すように、本実施例では、半導体ウェハ５の表面研磨後、界面活性剤を含む純水を用いて研磨された半導体ウェハ５の表面を親水化し、半導体ウェハ５を保持した半導体ウェハ保持ヘッド４の移動を研磨パッド３の外周端部まで行っていないので、ディフェクトの発生を大幅に抑制することができる。
【００３２】
一方、比較例では、半導体ウェハ５を研磨パッド３の外周端部へ移動させるので、半導体ウェハ５が研磨パッド３の外周端部と接触する部分にディフェクトが集中して発生する。このため、ディフェクトの数は多く、ディフェクト分布は一様ではない。
【００３３】
上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、研磨装置を用いた半導体ウェハのＣＭＰ法では、半導体ウェハのＣＭＰ研磨終了後、研磨液の供給を停止し、界面活性剤を含む純水を半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面に供給し、半導体ウェハ保持ヘッド４及び研磨テーブル１を同じ回転方向に回転させながら研磨された半導体ウェハ５と研磨パッド３の界面の親水化処理を行う。親水化処理終了後、親水化処理直後の位置で半導体ウェハ保持ヘッド４に保持されている半導体ウェハ５を研磨パッド３から離脱させてから、半導体ウェハ５を移動させる。
【００３４】
このため、研磨パッド３の外周端が半導体ウェハ５に接触するほど半導体ウェハ５を移動させることが不要となり、半導体ウェハ５の離脱動作を最小限度にすることができるので、研磨された半導体ウェハ５の表面にダストなどのディフェクトが付着するのを防止できる。
【００３５】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。
【００３６】
例えば、実施例の研磨装置では、研磨液を用いてＣＭＰ研磨を行っているが、電解液を使用し、研磨テーブルと半導体ウェハの間に電圧を印加して電解研磨を行うＥＣＭＰ研磨装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体ウェハの研磨工程を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例１に係る研磨装置を示す概略構成図、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体ウェハと研磨パッド界面の親水化及び半導体ウェハ離脱を示す断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る比較例の研磨工程を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例１に係る比較例の半導体ウェハ離脱を示す断面図。
【図６】本発明の実施例１に係る半導体ウェハのディフェクト数を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１  研磨テーブル
２、１４  スピンドル
３  研磨パッド
４  半導体ウェハ保持ヘッド
５  半導体ウェハ
６、７  供給ノズル
１１  リテーナリング
１２  メンブレン
１３  上板
【図１】
2010021353.tif 000003
【図２】
2010021353.tif 000004
【図３】
2010021353.tif 000005
【図４】
2010021353.tif 000006
【図５】
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【図６】
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