(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面上に形成された絶縁層を平坦化した後、前記絶縁層に嵌入されている残留粒子を除去する方法であって、
前記残留粒子が嵌入されている前記絶縁層に対し、弗化水素酸溶液を用い、ブラシ洗浄及びエッチングを施し、前記残留粒子を前記絶縁層の表面に浮上させる第１の工程と、
ＴＭＡＨ溶液とＮＨ４ＯＨ溶液のうちの少なくとも一つを含む溶液を用い、前記半導体基板を再洗浄し、前記残留粒子を前記絶縁層の表面より除去する第２の工程と
からなる半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項２】
前記半導体基板はシリコンウェハーであることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項３】
前記残留粒子は酸化セリウム粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項４】
前記残留粒子は酸化ジルコニウム粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項５】
前記絶縁層は酸化シリコン層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項６】
前記絶縁層は窒化シリコン層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項７】
前記弗化水素酸溶液の濃度が１％であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項８】
前記第１の工程において、３０秒間のブラシ洗浄及びエッチングを施すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項９】
前記第１の工程において、前記絶縁層が３０Å以上エッチングされることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項１０】
前記第２の工程において、２０―３０秒間のブラシ洗浄を施すことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項１１】
前記ＴＭＡＨ溶液の濃度は２．３８％であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【請求項１２】
前記ＮＨ４ＯＨ溶液の濃度は２％であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体基板表面残留粒子の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平坦化プロセス後ウェハー表面に残留される残留粒子を除去する方法に関わり、特にウェハー表面に残留される酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムの粒子を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法は超ＬＳＩ或いは超々ＬＳＩの製造工程に用いられる唯一の全面的平坦化技術である。このような平坦化法は、刀を磨くような機械的研磨原理を利用した上適当な化学試薬を加えウェハー表面の段差をなくして鏡面化するものである。
【０００３】
研磨後ウェハーの表面に研磨液や研磨パッドによる残留粒子があるため、ウェハー表面における欠陥を減少するために研磨後にこのような粒子を除去する必要がある。そこで、先ずウェハー表面を洗浄するプロセスを実施する。洗浄方法としては、ブラシ洗浄やスプレー式洗浄及び超音波洗浄などがある。洗浄プロセスは、例えば、ブラシ洗浄の場合、所定の化学溶液を利用して且つＰＶＡ材質のブラシを以ってウェハー表面を洗浄するものである。
【０００４】
また、残留粒子をより大量に除去するために、前述した洗浄を完了した後に、Ｈ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨからなる溶液またはＨ２Ｏ２及びＨＣＬからなる溶液を盛入したウェット槽（Ｗｅｔ  Ｂｅｎｃｈ）内にウェハーを浸して、残留粒子をウェハー表面より槽内に脱落させる。
【０００５】
図１は従来のシリコンまたはアルミニウムを含む研磨液を用いる研磨を施した後にウェハー表面の残留粒子を除去するプロセスを示すフローチャートである。先ず、ステップ１１において、純水またはＮＨ４ＯＨを用いてウェハー表面に対しブラシ洗浄を施す。ステップ１１における洗浄に際して、純水またはＮＨ４ＯＨの作用により残留粒子表面のポテンシャル・エネルギー（普段Zeta Potentialと呼ぶ）が高くなり残留粒子とウェハー表面と間の相互排斥力が増加され残留粒子とウェハー表面との結合が弱くて粒子が移動しようとする上に、ブラシの機械的力により残留粒子をウェハー表面より離脱させることができる。
【０００６】
次に、ステップ１２において、更にＨ２Ｏ２及びＮＨ４ＯＨからなる溶液またはＨ２Ｏ２及びＨＣＬからなる溶液を盛入したウェット槽内にウェハーを浸して、残留粒子をより大量に除去することができる。
【０００７】
前記のようなプロセスは、シリコンまたはアルミニウムを含む研磨液を用いる場合、研磨後ウェハー表面の洗浄について効果的であるが、セリウムまたはジルコニウムを含む研磨液を用いる場合、効果がよくない。
【０００８】
最近、研磨の効率を更に向上するためにセリウムまたはジルコニウムを含む研磨液または研磨パッドはよく使用されている。この場合、セリウムまたはジルコニウムからなる残留粒子とウェハー表面との粘着力及び粘着方式はシリコンまたはアルミニウムとウェハー表面のそれと違い、特に固定式研磨（Ｆｉｘｅｄ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｐｏｌｉｓｈ）の場合、研磨による機械的力が大きくて全ての粒子が一つの塊として研磨層に嵌入しウェハー上に付着することもある。このため、従来の洗浄方法を用いる場合、前記ステップ１１において純水またはＮＨ４ＯＨを用いて洗浄するときウェハー表面の酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムを除去することができるが、ウェハー表面より内部に嵌入するセリウムまたは酸化ジルコニウム粒子を除去することができない。一方、ステップ１２ではウェット槽を利用してその嵌入の粒子を除去することは可能であるが、その効果がよくないばかりか、またウェット槽に滞留される酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムによりウェット槽が破損される恐れもある。従って、従来の残留粒子の除去方法から依然として優れた洗浄効果が得られなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような問題点を解決するため、本発明の目的は半導体基板上に残留する残留粒子を除去するための平坦化プロセス後ウェハー表面残留粒子の除去方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の半導体基板表面残留粒子の除去方法は、半導体基板表面上に形成された絶縁層を平坦化した後、前記絶縁層に嵌入されている残留粒子を除去する方法であって、前記残留粒子が嵌入されている前記絶縁層に対し、弗化水素酸溶液を用い、ブラシ洗浄及びエッチングを施し、前記残留粒子を前記絶縁層の表面に浮上させる第１の工程と、ＴＭＡＨ溶液とＮＨ４ＯＨ溶液のうちの少なくとも一つを含む溶液を用い、前記半導体基板を再洗浄し、前記残留粒子を前記絶縁層の表面より除去する第２の工程とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
前記の目的を達成して従来の欠点を除去するための課題を実行する本発明の実施例の構成とその作用を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の実施例のウェハー表面残留粒子の除去方法を示すフローチャートである。図２によると、先ず、ステップ２１において、絶縁層（例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコン層）の表面を有し平坦化プロセス（例えば、酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムを用いる固定式研磨プロセス）を施された後の半導体基板（例えば、シリコンウェハー）に対し、酸性溶液、例えば、濃度が１％の弗化水素酸を利用して３０秒間のブラシ洗浄を施す。
【００１３】
次に、ステップ２２において、アルカリ性溶液、例えば、濃度が２．３８％のＴＭＡＨ溶液若しくは濃度が２％のＮＨ４ＯＨまたは両者（その配合比は特に限定しない）からなる混合液を利用して２０―３０秒間のブラシ洗浄を施す。
【００１４】
図３の（ａ）乃至（ｃ）は前述した実施例に従って残留粒子の除去を行う各段階におけるウェハーの状態を示す断面図である。
【００１５】
図３の（ａ）に示すように、シリコンウェハー３の表面に酸化シリコン層３１が形成された。シリコンウェハー３に対し酸化セリウムを研磨剤をとして固定式研磨を施した後、研磨による残留粒子（酸化セリウム粒子）３２ａ、３２ｂは酸化シリコン層３１の上に付着、酸化シリコン層３１表面より層内に嵌入した。
【００１６】
図３の（ｂ）に示すように、ステップ２１にてシリコンウェハー３に対し弗化水素酸を利用してブラシ洗浄を施したら、弗化水素酸により酸化シリコン層３１が３０Å以上エッチングされた。一方、ブラシ洗浄に際してブラシによる機械的力及び弗化水素酸によるエッチングにより、酸化セリウム粒子３２ａ、３２ｂがと酸化シリコン層との結合が弱くて酸化セリウム粒子３２ａ、３２ｂが移動するようになった。よって、一部の酸化セリウム３２ａ、３２ｂは該移動によりシリコンウェハー３表面から除去され、その以外の酸化セリウム粒子３２ａ、３２ｂはシリコン層３１上に浮上した。
【００１７】
このように、酸化セリウム粒子の全ては既にシリコン層３１表面に浮上したため、図３の（ｃ）に示すように、更に図２のステップ１２にてＴMＡＨ溶液若しくはＮＨ４ＯＨ溶液または両者の混合液を利用して２０―３０秒間のブラシ洗浄を施し、酸化セリウム粒子３２ａ、３２ｂの殆どを除去した(粒子の残留量は僅かであった)。
【００１８】
本発明は前記実施例の如く提示されているが、これは本発明を限定するものではなく、当業者は本発明の要旨と範囲内において変形と修正をすることができる。従って、本発明の権利範囲は特許請求の範囲に準じるものである。
【００１９】
【発明の効果】
前述した実施例による洗浄効果を確認するためのテストから、下記のことが分かった。
【００２０】
即ち、最初図３の（ａ）の残留粒子は８２４個あったが、一回目のブラシ洗浄の後に図３（ｂ）の除去された粒子は３０４個、浮上した粒子は４９０個あった。そして、二回目のブラシ洗浄の後に、ウェハー表面の残留粒子は僅か３０―４０個残された。
【００２１】
従って、ウェハーに対し酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムを用いる固定式研磨を施す場合、本発明による残留粒子の除去方法の効果は従来の方法のそれより顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のウェハー表面残留粒子の除去方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例のウェハー表面残留粒子の除去方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に従って残留粒子の除去を行う各段階におけるウェハーの状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３    シリコンウェハー
３１  酸化シリコン
３２Ｂａ、３２ｂ  酸化セリウム粒子
【図１】
0003578338.tif 000002
【図２】
0003578338.tif 000003
【図３】
0003578338.tif 000004