(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの一方の片面であるウェーハ保持面を保持し、該ウェーハの他方の片面であるウェーハ研磨面を研磨剤を滴下しつつ研磨するウェーハの研磨方法において、該研磨剤に対する耐エッチング性があり、かつ該ウェーハとの接着性がよく、かつ研磨後の剥離が容易であるポリビニルブチラール樹脂保護膜によって、該ウェーハ保持面を被覆した状態で該ウェーハ研磨面を研磨することを特徴とするウェーハの研磨方法。
【請求項２】
前記ポリビニルブチラール樹脂保護膜が、ポリビニルブチラール樹脂をイソプロピルアルコールに溶かした溶液をウェーハ保持面に塗布後、熱処理して形成されることを特徴とする請求項１記載のウェーハの研磨方法。
【請求項３】
前記イソプロピルアルコール溶液中のポリビニルブチラール樹脂濃度が、0 .2重量％〜 5.0重量％であることを特徴とする請求項２記載のウェーハの研磨方法。
【請求項４】
前記熱処理を５０℃〜２００℃の温度で３０秒〜７２０秒の条件で行うことを特徴とする請求項２又は３記載のウェーハの研磨方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハの研磨方法によって研磨されたウェーハを洗浄する方法であって、当該研磨されたウェーハをオゾンガスを溶解させた水で洗浄する第１洗浄工程と、当該オゾンガス溶解水で洗浄されたウェーハをアルカリ性の洗浄液で洗浄する第２洗浄工程とからなり、前記研磨剤及びポリビニルブチラール樹脂保護膜を除去洗浄するようにしたことを特徴とするウェーハの洗浄方法。
【請求項６】
前記オゾンガスを溶解させた水のオゾン濃度が１０ppm 以上であることを特徴とする請求項５記載のウェーハの洗浄方法。
【請求項７】
前記オゾンガスを溶解させた水による洗浄を、洗浄水をウェーハに噴射するか、又は洗浄水中にウェーハを浸漬することによって行うことを特徴とする請求項５又は６記載のウェーハの洗浄方法。
【請求項８】
前記アルカリ洗浄がアンモニア・過酸化水素水洗浄であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項記載のウェーハの洗浄方法。
【請求項９】
前記アルカリ洗浄にブラシ洗浄を併用することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項記載のウェーハの洗浄方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１項記載のウェーハの研磨方法によってウェーハ保持面を保持した状態でウェーハ研磨面を研磨する研磨工程と、請求項５〜９のいずれか１項記載のウェーハの洗浄方法によって当該研磨されたウェーハから研磨剤及びポリビニルブチラール樹脂保護膜を除去洗浄する洗浄工程とからなることを特徴とするウェーハの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液晶用基板、半導体基板のような薄板状基板（以下ウェーハという）の研磨方法、洗浄方法及び処理方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、ウェーハの片面研磨方法は、ウェーハの一方の片面であるウェーハ保持面をウェーハホルダーに保持し、ウェーハの他方の片面であるウェーハ研磨面を回転定盤上に圧力により押しつけ、研磨剤を滴下し、ウェーハ研磨面を研磨するものである。このウェーハの片面研磨方法においては、ウェーハ保持面の保護をしないで研磨を行っている。また、ウェーハ研磨の際に用いられる研磨剤等を除去する洗浄方法は、アルカリ性の洗浄液により洗浄をする方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェーハの片面研磨方法においては、ウェーハ保持面の保護をしないで研磨を行っているため、ウェーハ保持面が研磨剤によってエッチングされたり、汚れたりする難点があった。
【０００４】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、ウェーハの片面研磨にあたり、ウェーハ保持面（一方の片面）を保護膜によって被覆した状態でウェーハ研磨面（他方の片面）を研磨することによって研磨剤によるウェーハ保持面のエッチング及び汚れを防止することができるウェーハの研磨方法及び研磨処理後にウェーハ保持面に残存する保護膜を効率的に除去することができるとともに洗浄廃液処理が容易なウェーハの洗浄方法並びに上記研磨処理及び洗浄処理を行うようにしたウェーハの処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のウェーハの研磨方法は、ウェーハの一方の片面であるウェーハ保持面を保持し、該ウェーハの他方の片面であるウェーハ研磨面を研磨剤を滴下しつつ研磨するウェーハの研磨方法において、該研磨剤に対する耐エッチング性があり、かつ該ウェーハとの接着性がよく、かつ研磨後の剥離が容易であるポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂保護膜によって、該ウェーハ保持面を被覆した状態で該ウェーハ研磨面を研磨することを特徴とする。
【０００６】
ＰＶＢ樹脂はポリビニルアセタール系の樹脂として知られている。ＰＶＢ樹脂の重合度は３００〜１０００程度が好ましい。また、ウェーハ面内の樹脂の均一性及び研磨後のウェーハの平坦度を考慮するとこの保護膜の膜厚は７０ｎｍ〜５００ｎｍが適当である。
【０００７】
上記ＰＶＢ樹脂保護膜は、ＰＶＢ樹脂をイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に溶かした溶液をウェーハ保持面に塗布後、熱処理して形成される。この塗布処理としては、スピンコートが好適に採用される。ＰＶＢ樹脂及びＩＰＡ溶液は不純物の含有量の少ない高純度のものが適当である。
【０００８】
上記ＩＰＡ溶液中のＰＶＢ樹脂濃度は、0 .2重量％〜 5.0重量％が好ましい。
【０００９】
上記熱処理は、５０℃〜２００℃の温度で３０秒〜７２０秒の条件で行うのが好適である。５０℃以下であると比較的剥離し易く、２００℃より高温だと比較的剥離しにくい膜が形成される。また処理時間も短いと剥離し易く、長いと剥離しにくい保護膜ができ易くなる。従って、この熱処理温度が５０℃〜２００℃の範囲であると、ウェーハの研磨中は剥がれにくく、洗浄によって除去しやすいという好ましい性能を有するＰＶＢ樹脂保護膜を形成することができる。
【００１０】
ＰＶＢ樹脂は、他の樹脂と比較して価格が安いため入手も容易であり、ＰＶＢ樹脂をＩＰＡに溶かす量によって膜厚のコントロールができ高平坦なウェーハを得ることができるという利点を有している。ＰＶＢ樹脂保護膜は、耐薬品性や表面硬さに優れ、ガラスや金属によく接着し保護膜として特に優れている。
【００１１】
本発明のウェーハの洗浄方法は、上記したウェーハの研磨方法によって研磨されたウェーハを洗浄する方法であって、当該研磨されたウェーハをオゾンガスを溶解させた水で洗浄する第１洗浄工程と、当該オゾンガス溶解水で洗浄されたウェーハをアルカリ性の洗浄液で洗浄する第２洗浄工程とからなり、前記研磨剤及びポリビニルブチラール樹脂保護膜を除去洗浄するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
上記オゾンガスを溶解させた水のオゾン濃度は１０ppm 以上が適当であり、常に新鮮なオゾンガスを溶解した水を供給する。
【００１３】
上記オゾンガスを溶解させた水による洗浄として、洗浄水をウェーハに噴射するか、又は洗浄水中にウェーハを浸漬する態様のいずれをも適用することができる。
【００１４】
上記アルカリ洗浄としては、アンモニア・過酸化水素水洗浄が好適に採用されるが、NaOH／H 2 O 2 等を用いることもできる。但し、アンモニア水やNaOHだけではウェーハ表面が粗れるため、過酸化水素水の入ったアルカリ溶液が用いられる。
【００１５】
上記アルカリ洗浄にブラシ洗浄を併用すれば、さらに洗浄効率を上げることができる。
【００１６】
オゾンガスを溶解させた水の洗浄のみでは、ウェーハに被覆されたＰＶＢ樹脂保護膜を完全に除去するためには長い時間を必要とする。しかし、このＰＶＢ樹脂保護膜は、オゾンガスを溶解した水による短時間（数分）の洗浄後アルカリ性の溶液による洗浄をすることで容易に除去可能となる。
【００１７】
アルカリ性の溶液による洗浄は、加温したアンモニア・過酸化水素水（ＳＣ−１）洗浄が望ましい。アルカリ性の溶液による洗浄後は、純水リンスにより処理して乾燥をさせるが、純水リンス後にブラシ洗浄を併用させることでＰＶＢ樹脂保護膜の除去力が増す。このブラシ洗浄は、ウェーハの端面に回り込んだＰＶＢ樹脂保護膜の除去に特に効果的である。
【００１８】
また、上記したブラシ洗浄としては、加温したアンモニア・過酸化水素水によるブラシ洗浄が適当である。アルカリ性の溶液による洗浄では、オゾンガスを溶解させた水による洗浄で分解されたＰＶＢ樹脂保護膜を溶解除去できる。アルカリ性の溶液にてＰＶＢ樹脂保護膜を溶解除去するには、オゾンガスを溶解させた水による洗浄が大きく作用しオゾンの濃度が高くなるほどＰＶＢ樹脂保護膜がアルカリ洗浄において溶解されやすくなる。また、オゾンガスを溶解させた水による洗浄の時間が長いほどＰＶＢ樹脂保護膜は溶解除去されやすくなる。オゾンガスを溶解させた水による洗浄を行わず、アルカリ性の溶液による洗浄を行うとＰＶＢ樹脂保護膜は膜状に剥がれ洗浄液を汚染してしまったり、またウェーハへ再付着してしまうなどの問題が生じる。
【００１９】
ＰＶＢは有機溶剤などで除去可能な事は知られている。しかし、有機溶剤の使用は、廃液処理、つまり環境面で問題が多い。本発明のウェーハ洗浄方法においては、オゾンガスを溶解させた水とアルカリ性の溶液を用いるために、洗浄後の廃液処理が容易となる。
【００２０】
本発明のウェーハ処理方法は、上記したウェーハの研磨方法によってウェーハ保持面を保持した状態でウェーハ研磨面を研磨する研磨工程と、当該研磨されたウェーハから研磨剤及びポリビニルブチラール樹脂保護膜を除去洗浄する洗浄工程とからなることを特徴とする。
【００２１】
〔作用〕
本発明のウェーハの研磨方法によれば、ＰＶＢ樹脂をウェーハ保持面に塗布してウェーハ研磨面を研磨することでウェーハ保持面を研磨剤から保護することができる。本発明のウェーハの洗浄方法においては、ウェーハ保持面がＰＶＢ樹脂保護膜で被覆され、かつウェーハ研磨面が研磨されたウェーハをオゾンガスを溶解させた水で洗浄することでＰＶＢ樹脂保護膜がアルカリ性の溶液により溶解除去できる。
【００２２】
また、本発明のウェーハ洗浄方法によれば、オゾンガスを溶解させた水により研磨後のウェーハの表面に酸化膜を形成させ、アルカリ性の溶液により研磨剤等をＰＶＢ樹脂保護膜と同時に除去することができる。オゾンガスを溶解させた水及びアルカリ性の溶液によるＰＶＢ樹脂保護膜の除去は、硫酸・過酸化水素水や有機溶剤による除去よりも容易に行うことができる。また、オゾンガスを溶解させた水及びアルカリ性の溶液による処理は、強酸・有機溶剤による処理よりも環境にやさしいという有利さがある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの図示例に限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００２４】
図１及び図２は本発明のウェーハ処理方法の工程を示すもので、図１は工程概略説明図及び図２は工程ブロック図である。図３はウェーハの片面研磨装置の１例を示す側面図である。
【００２５】
図３において、研磨装置１０は、回転定盤１２とウェーハホルダー１３と研磨剤供給装置１４からなっている。回転定盤１２は回転定盤本体１５と該回転定盤本体１５の上面に貼付された研磨パッド１６とを有している。回転定盤１２は回転軸１７により所定の回転速度で回転される。
【００２６】
ウェーハホルダー１３は真空吸着等によりその下面にウェーハＷを保持し、回転シャフト１８により回転されると同時に所定の荷重で研磨パッド１６にウェーハＷを押しつける。研磨剤供給装置１４は所定の流量で研磨剤１９を研磨パッド１６上に供給し、この研磨剤１９がウェーハＷと研磨パッド１６の間に供給されることによりウェーハＷが研磨される。
【００２７】
本発明のウェーハ処理方法は、図１及び２に示されるように、ＰＶＢ樹脂を塗布する保護膜塗布工程（ａ）、ウェーハ研磨工程（ｂ）及びウェーハ洗浄工程（ｃ）とからなる。
【００２８】
保護膜塗布工程（ａ）においては、ウェーハＷを用意し（ａ−１）、その一方の片面であるウェーハ保持面２２にＰＶＢ樹脂をＩＰＡに溶かした溶液２４を塗布手段、例えばスピンコート手段２６を用いて塗布し（ａ−２）、熱処理を、例えば５０℃〜２００℃の温度で３０秒〜７２０秒間行うことによってＰＶＢ樹脂の保護膜２８を形成する（ａ−３）。ウェーハＷの他方の片面は研磨装置によって研磨される研磨面３０となる。
【００２９】
次に、ウェーハ研磨工程（ｂ）においては、例えば、図３に示した研磨装置１０を用いて、ウェーハＷが研磨される。その際、ウェーハＷの保持面２２はＰＶＢ樹脂保護膜２８によって被覆された状態でウェーハホルダー１３によって保持される（ｂ−１）。ついで、該ウェーハ研磨面３０が回転定盤１２の研磨パッド１６の面に圧力によって押しつけられ、研磨剤１９を滴下しつつ研磨される（ｂ−２）。この研磨されたウェーハＷはウェーハ洗浄工程（ｃ）へ搬送される（ｂ−３）。
【００３０】
ウェーハ洗浄工程（ｃ）は、オゾン水洗浄部（ｃ−１）、アルカリ洗浄部（ｃ−２）、リンス部（ｃ−３）、ブラシ洗浄部（ｃ−４）及び乾燥部（ｃ−５）から構成されている。
【００３１】
オゾン水洗浄部（ｃ−１）において、オゾンガスを溶解させた水のオーバーフロー洗浄槽３２に研磨されたウェーハＷを浸漬させる。ついで、アルカリ洗浄部（ｃ−２）において、アンモニア・過酸化水素水の洗浄槽３４に該ウェーハＷを浸漬させる。このウェーハＷは、リンス部（ｃ−３）のリンス槽３６でリンスされた後、搬送ロボット等によってブラシ洗浄部（ｃ−４）に搬送され、アンモニア・過酸化水素水をシャワー手段３８，３８から噴射しながらブラシ手段４０，４０によってウェーハＷの両面及び端面のブラシ洗浄が行われ、続いてリンス用純水が噴射されてリンスブラシ洗浄が行われる。ＰＶＢ樹脂保護膜２８はこのウェーハ洗浄工程（ｃ）において除去される。最後に、乾燥部（ｃ−５）において、ウェーハＷはスピン乾燥せしめられる。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００３３】
（実施例１）
試料ウェーハ（シリコンウェーハ：ｐ型、直径８インチ）を図１及び図２に示した工程に従って処理した。
【００３４】
保護膜塗布工程（ａ）では、試料ウェーハの片面にＰＶＢ樹脂（重合度：１０００、ブチラール化度：７１mol ％）を溶かしたＩＰＡ（ＰＶＢ樹脂濃度2.5wt%）を６〜７ml塗布してスピンコート後、熱処理して保護膜を形成した。保護膜形成後、当該ウェーハを搬送ロボットにて研磨工程（ｂ）に搬送した。
【００３５】
研磨工程（ｂ）では、試料ウェーハの保護膜面を保持させ研磨剤（ｐＨ＝１０．５のコロイダルシリカ研磨剤）を滴下させながら片面を研磨した。研磨終了後、搬送ロボットにて洗浄工程（ｃ）のオゾンガスを溶解させた水の洗浄槽へ搬送した。
【００３６】
洗浄工程（ｃ）においては、オゾンガスを溶解させた水（オゾン濃度：４５ｐｐｍ）のオーバーフロー洗浄槽に試料ウェーハを４分間浸漬させた。ついで、アンモニア・過酸化水素水（ＳＣ−１、アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：１０）の洗浄槽に試料ウェーハを８０℃で４分間浸漬させた。次に、当該試料ウェーハを搬送ロボットにてブラシ洗浄部に搬送し、アンモニア・過酸化水素水（ＳＣ−１、アンモニア水：過酸化水素水：水＝１：１：１０）をシャワーとして噴射しながら試料ウェーハの両面及ぴ端面をブラシ洗浄した。その後リンス用純水を噴射しながら試料ウェーハをブラシ洗浄した。乾燥部においては、試料ウェーハをスピン乾燥により乾燥した。
【００３７】
上記したウェーハの処理においては、研磨時にウェーハ保持面をＰＶＢ樹脂保護膜で保護しているため、ウェーハ保持面の研磨剤によるエッチング及び汚れは確認されなかった。洗浄後の試料ウェーハのパーティクル数は、保護膜を付けていないウェーハと同等であった。また、ＰＶＢ樹脂保護膜の残留も確認されなかった。
【００３８】
（比較例１）
ＰＶＢの代わりにスチレン、アミド又はエポキシ系の樹脂を用いた以外は実施例１と同様にして保護膜を形成し、試料ウェーハの片面の研磨を試みたところ、これらの樹脂の中には、初めから保護膜が形成できないものや、研磨中に保護膜が剥離し保持面を保護できなかったものがある。またエポキシ系の樹脂ではウェーハへの接着性は優れているものの研磨後の剥離が大変困難であり実用的でなかった。
【００３９】
このように保護膜については、保護膜の形成時や研磨中のウェーハとの接着性の良さが必要であり、ウェーハ全面で均一であり、剥がれづらいことが要求される。また研磨に使用する研磨剤に対する耐エッチング性を有していることが重要であり、特にこれらの特性を有した優れた保護膜としてＰＶＢが挙げられる。
【００４０】
（比較例２）
洗浄工程（ｃ）において、オゾンガスを溶解させた水を使用しないでアンモニア・過酸化水素水で洗浄した以外は実施例１と同様に処理したところ、ＰＶＢ樹脂保護膜は溶解せずに試料ウェーハから膜状に剥がれ洗浄槽内を汚染してしまった。
【００４１】
つまり、ＰＶＢを用いた場合、単に一般的に行われるアンモニア・過酸化水素水（ＳＣ−１洗浄）で洗浄しただけでは剥離は困難であるが、オゾンガスを溶解させた水で予め処理することにより、剥離が容易（洗浄時間が短縮され、きれいに剥離できる）にできることが確認できた。また廃液の処理も容易である。
【００４２】
ＰＢＶを保護膜にした時には、このような洗浄方法にすることで研磨剤に対する耐エッチング性があり、かつ該ウェーハとの接着性がよく、しかも研磨後には剥離が容易である保護膜として使用できることがわかる。
【００４３】
また、ＰＶＢは貼り合わせガラス中間膜に使われている接着フィルムに用いられている汎用的な物質であり、価格的に大変安価であり、生産コストを削減する上でも大変好ましい保護膜である。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、研磨時のウェーハ保持面を研磨剤から保護でき、洗浄工程では、研磨剤、汚れ、ＰＶＢ樹脂保護膜の除去が充分であり、高品質のウェーハを得ることができるという大きな効果が達成される。また、ＰＶＢは非常に安価であり、コスト的なメリットも大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の工程概略説明図である。
【図２】  本発明の工程ブロック図である。
【図３】  本発明のウェーハの片面研磨装置の１例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０：研磨装置、１２：回転定盤、１３：ウェーハホルダー、１４，１９：研磨剤供給装置、１５：回転定盤本体、１６：研磨パッド、１７：回転軸、１８：回転シャフト、２２：ウェーハ保持面、２４：溶液、２６：スピンコート手段、２８：保護膜、３０：研磨面、３６：リンス槽、３８，３８：シャワー手段、４０，４０：ブラシ手段、Ｗ：ウェーハ。
【図１】
0003664605.tif 000002
【図２】
0003664605.tif 000003
【図３】
0003664605.tif 000004