(57)【要約】【課題】ＣＭＰ工程の後に行なわれる研磨面の洗浄工程におけるブラシの劣化を防止することによって、ウェハ洗浄性向上を図った半導体デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】ウェハ３の表面を研磨するためのＣＭＰ工程と、このＣＭＰ工程の後に行なわれる研磨面の洗浄工程とを備え、洗浄工程は、親水性高分子からなるブラシ２とトレハロースまたはトレハロース誘導体を含有する洗浄液とを用いて、研磨面を洗浄するようにした。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの表面を研磨するための化学機械研磨工程と、前記化学機械研磨工程の後に行なわれる研磨面の洗浄工程とを有する半導体デバイスの製造方法において、
前記洗浄工程は、親水性高分子からなるブラシとトレハロースまたはトレハロース誘導体を含有する洗浄液とを用いて前記研磨面を洗浄することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記洗浄液は、トレハロースまたはトレハロース誘導体の含有量が０．３〜５質量％であることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体デバイスの製造方法の分野に属するものであり、化学機械研磨（ＣＭＰ）工程後におけるウェハの洗浄工程に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体プロセスにおいて、配線微細化の要求が高まるに伴ない、ＣＭＰ工程の適用が増えている。ＣＭＰ工程では、ウェハ上に形成された絶縁層または導電層を、砥粒を含む研磨液を用いて研磨する。ＣＭＰ工程後には研磨面に砥粒など多量のパーティクルが残存するため、この後に洗浄工程が必要となる。洗浄工程では、ブラシを用いて研磨面のパーティクルを除去する方法が適用されている。ブラシには、親水性高分子であるポリビニルアルコールが通常用いられ、ブラシ表面が含水することで良好な洗浄性が得られている。ところが、このような洗浄工程では、ウェハの洗浄を繰り返すにつれて洗浄性が低下する。これは、ウェハとの接触による物理的刺激、酸素や洗浄液含有成分等による化学的な刺激によってブラシ表面が変質してしまい、パーティクルが付着しやすくなったり、硬くなるなど物理的性質が変化したりすることが原因である。
【０００３】
そこで従来の技術では、ブラシ表面の変質部分を溶解させたり、酸化させたりしている。このような処理によって、変質したブラシの洗浄性を回復させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０８４６２号公報（段落００２０−００３２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術では、洗浄工程中のブラシ表面の変質を防止することができないため、ウェハの洗浄を繰り返す中で安定して洗浄性を維持することができないという問題がある。また、ブラシ表面の溶解や酸化によって、ブラシの劣化を促進し洗浄性を低下させてしまう可能性があるという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ブラシの劣化を防止することによって、ウェハ洗浄性向上を図った半導体デバイスの製造方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明における半導体デバイスの製造方法は、ウェハの表面を研磨するためのＣＭＰ工程と、このＣＭＰ工程の後に行なわれる研磨面の洗浄工程とを有する。洗浄工程は、親水性高分子からなるブラシとトレハロースまたはトレハロース誘導体を含有する洗浄液とを用いて、研磨面を洗浄するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用される半導体デバイスの製造方法における実施の形態を説明するための側面図であり、ＣＭＰ工程後の洗浄工程の様子を示したものである。ウェハ上には絶縁層、導電層またはバリア層などを形成することで凹凸が生じていたり、あるいはウェハ上に形成された導電層が絶縁層によって埋設されていたりする。この凹凸を平坦化したり、埋設された導電層を露出したりするため、ウェハの表面をＣＭＰ工程において研磨すると、研磨面に砥粒など多量のパーティクルが残存する。ＣＭＰ工程の後に行なわれる研磨面の洗浄工程で、ブラシと洗浄液とを用いてこの研磨面を洗浄する。
【０００９】
図１において、２つの円筒状のローラ１が対向しており、親水性高分子からなるブラシ２はローラ１の曲面全体に亘って配置されている。ウェハ３およびブラシ２には、洗浄液供給手段としてのシャワーノズル４から洗浄液が散布される。洗浄液で濡れたウェハ３が２つのローラ１の間を図示矢印方向に通過する際に、洗浄液を含水したブラシ２がウェハ３の表面を摩擦する。このとき、ローラ１はウェハ３の通過と比較して高速で図示矢印方向に回転するため、ブラシ２はウェハ３の表面全体を摩擦できる。ここで、ブラシ２には例えばポリビニルアルコールが用いられる。また、洗浄液にはトレハロースまたはトレハロース誘導体が含有されている。トレハロースとは、天然にも存在する非還元性の２糖類である。
【００１０】
図２は、この実施の形態を説明するためのイメージ図であり、ブラシ２がウェハ３の表面を摩擦する様子を示したものである。ブラシ２は親水性であるため、その表面には含水層２ａが形成される。このとき、含水層２ａは水で膨潤してゲル状態となっている。ゲル状態の親水性高分子は、分子鎖同士の水素結合の形成などによって結晶化しやすく、これが含水層２ａの変質をもたらし洗浄性を低下させる原因となっている。これに対して、トレハロースまたはトレハロース誘導体が親水性高分子の分子鎖間に存在すれば、この結晶化を抑制できる。すなわち、トレハロースまたはトレハロース誘導体によって、含水層２ａのゲルの安定化が図られる。そのため、例えば含水層２ａに摩擦刺激を与えられても高分子配向が起こりにくく、したがってブラシ２の表面が硬くなるなどの変質も生じにくくなる。また、洗浄液含有成分等への耐性低下も抑制できる。このように、トレハロースまたはトレハロース誘導体がブラシ２の表面に形成される含水層２ａのゲルの安定化に寄与するため、物理的刺激や化学的刺激によるブラシ２の劣化を防止できる。
【００１１】
さらに、トレハロースまたはトレハロース誘導体は、パーティクル５の表面に吸着する。親水性であるトレハロースまたはトレハロース誘導体は、パーティクル５の表面を安定化させるとともに立体障害のため、パーティクル５が他の物質表面に付着しようとしても阻害物質として作用する。すなわち、トレハロースまたはトレハロース誘導体によって、ウェハ３へのパーティクル５の再付着を防止できる。
【００１２】
図３は、この実施の形態を説明するための洗浄特性図であり、ウェハ処理枚数とパーティクル付着量との関係を示したものである。ここでは、８インチのウェハ３を用いて連続して１００枚を以下に述べる工程で処理し、０．３μｍ以上のパーティクルの付着量を指標として洗浄性を評価した。
【００１３】
まず、ウェハ３は例えば絶縁層や導電層の形成によって生じた凹凸を有しており、これをシリカ、アルミナ、酸化セリウムなどの砥粒を用いたＣＭＰ工程を２０秒間実施して平坦化した。続いて、ウェハ３を摩擦するポリビニルアルコールからなるブラシ２を備えた洗浄装置を用いて洗浄工程を３０秒間実施した。ここで、洗浄液には３質量％のトレハロースが含有されている。なお、比較例として、洗浄液がトレハロースを含有しない場合についても同様に評価した。
【００１４】
その評価結果を示した図３より、比較例ではウェハ３の処理枚数が増えるにつれ、パーティクルの付着量が増大している。一方、洗浄液がトレハロースを含有している場合は、ウェハ３の処理枚数が増えてもパーティクルの付着量はほぼ一定に維持されている。このように、洗浄液に含有されたトレハロースによって、ウェハ３の連続処理における洗浄性向上を図ることができる。また、トレハロースの一部の官能基を置換した構造を有するトレハロース誘導体を用いても、同様の効果が得られる。なお、洗浄液には、トレハロースまたはトレハロース誘導体以外に、ｐＨ調整剤、界面活性剤、酸化剤、還元剤、無機塩等が含まれていてもよく、水素水や各種電解水などを用いてもよい。
【００１５】
次に、トレハロースの含有量と洗浄性との関係について述べる。図４は、この実施の形態を説明するための洗浄特性図であり、洗浄液のトレハロース含有量とパーティクル付着量との関係を示したものである。ここでは、ウェハ３を６０枚連続処理した時点で評価を行なった。図４より、トレハロース含有量が０．３〜５質量％のときに、パーティクル付着量が減少する効果が顕著であり、安定した洗浄性を示している。この範囲のトレハロース含有量では、ブラシ３表面の劣化を防止し、かつウェハ３へのパーティクル５の再付着を防止するために十分な量のトレハロースが存在することに加え、洗浄液がブラシ２やウェハ３を適切に濡らすことのできる粘度を有している。そのために、パーティクル付着量が大幅に減少し、半導体デバイスの生産性が向上する。トレハロースの代わりにトレハロース誘導体を用いても、同様の効果が得られる。
【００１６】
なお、ブラシ２およびウェハ３の表面への洗浄液の供給方法としては、シャワーによるものに限定しない。例えば、ウェハ３を洗浄液に浸漬する方法、ローラ１から洗浄液を噴霧させる方法を用いてもよい。また、洗浄工程の後に純水洗浄工程を実施すれば、トレハロースなど不揮発性物質もウェハ３表面から除去できる。
【００１７】
【発明の効果】
この発明によれば、親水性高分子からなるブラシの劣化を防止することによって、ウェハ洗浄性向上を図った半導体デバイスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を説明するための側面図である。
【図２】実施の形態を説明するためのイメージ図である。
【図３】実施の形態を説明するためのウェハ処理枚数に関する洗浄特性図である。
【図４】実施の形態を説明するためのトレハロース含有量に関する洗浄特性図である。
【符号の説明】
１  ローラ、２  ブラシ、２ａ  含水層、３  ウェハ、４  シャワー、５  パーティクル。
【図１】
2004327511.tif 000003
【図２】
2004327511.tif 000004
【図３】
2004327511.tif 000005
【図４】
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