(57)【要約】【課題】ウェハ周縁部に存在する不純物を簡易に除去できるウェハの加工方法を提供する。【解決手段】（イ）成膜されたウェハ表面にウェハ周縁部を除いてマスキングを設けるマスキング工程と、（ロ）無機材料を含む処理液をウェハ周縁部に噴きつける研磨工程と、を含むことを特徴とするウェハの加工方法。【選択図】  図１
2007098500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜されたウェハ表面にウェハ周縁部を除いてマスキングを設けるマスキング工程と、
無機材料を含む処理液をウェハ周縁部に噴きつける研磨工程と、
を含むことを特徴とするウェハの加工方法。
【請求項２】
前記無機材料は、粒径が０．１〜５０μｍの炭化ケイ素微粉であることを特徴とする請求項１記載のウェハの加工方法。
【請求項３】
前記マスキングは、非接触式であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ周縁部に存在する不純物を簡易に除去できるウェハの加工及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２〜４を用いて背景技術を説明する。半導体の製造工程においては、例えばシリコンウェハ１００の表面上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）やアルミニウム（Ａｌ）などの物質からなる導電膜や絶縁膜を成膜してデバイスを製造している。これらの工程において、従来からシリコンウェハ１００表面にパターンを形成するため、所定の成膜工程後に、特定の箇所をエッチング等により除去した後、さらに所望の物性を持つ物質を用いて成膜してデバイスを製造している。
【０００３】
このとき、上記除去工程で除去された絶縁膜等１０１、１０３ａ，１０３ｂ、１０３ｃを洗浄等で十分に取り除くことは難しい。そのため、シリコンウェハ１００上に不純物１０４が残留すると、図３に示すように不純物１０４上にさらに膜１０２が積層される。その結果、図４に示すように、膜１０１、１０２に亀裂１０５、１０６が生じて膜１０１、１０２が剥離しやすくなるため、剥離した膜１０１、１０２が不純物として、シリコンウェハ１００表面に付着する傾向があった。そのため、デバイス特性、例えば、接合リーク電流の増大やゲート酸化膜の耐圧特性の劣化が生じて、デバイスの信用性に大きな影響を及ぼす原因の１つと考えられていた。
【０００４】
これらの現象は、特にデバイスとして使用されない図２に示されるウェハ周縁部１００ａ、即ち未使用領域（余剰部分）において多く発生することが確認されている。この理由として、ウェハの端部の形状に起因して、不純物が堆積しやすく、このウェハ周縁部１００ａに形成された絶縁膜等に、不純物１０４が残留することにより膜１０１，１０２の剥離を発生するためと考えられている。
【０００５】
かかる課題を解決するために、近年シリコンウェハのウェハ周縁部１００ａに形成された積層膜を除去することで、不純物１０４の堆積を防止し、不純物１０４の少ないデバイスを製造する技術が考案されている。これらには例えば、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法等が挙げられる。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
ところが、従来のＣＭＰ法は装置の価格が莫大でしかも工程が煩雑であった。例えば特許文献１の処理プロセスにおいては、成膜の材料に応じてウェット処理のエッチャント若しくはプラズマ処理のガス種の変更が必要であった。また、特許文献２には研磨パッドを備える回転テーブルによりウェハの端部だけ研磨する方法が記載されている。しかし、シリコンウェハに機械的研磨を施すことになり、シリコンウェハの端部にチッピングを発生させたり、表面粗さが大きくなることになり、シリコンウェハ強度が低下したり、シリコンウェハ表面に形成された空隙に不純物が入り込むことにより、洗浄工程では除去し切れなかった不純物に起因してデバイスの信頼性が低下する傾向があった。
【特許文献１】特許第３１１１９２８号
【特許文献２】特開２００４−３２７４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウェハ周縁部に存在する不純物を簡易に除去できるウェハの加工方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
即ち、本発明は、以下の記載事項に関する：
（１）成膜されたウェハ表面にウェハ周縁部を除いてマスキングを設けるマスキング工程と、
無機材料を含む処理液をウェハ周縁部に噴きつける研磨工程と、
を含むことを特徴とするウェハの加工方法。
【０００９】
（２）上記無機材料は、粒径が０．１〜５０μｍの炭化ケイ素微粉であること上記（１）記載のウェハの加工方法。
【００１０】
（３）上記マスキングは、非接触式である上記（１）又は（２）に記載のウェハの加工方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェハ周縁部に存在する不純物を簡易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に実施形態を挙げて本発明を説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００１３】
（ウェハ加工装置）
図１に示す本発明の実施形態に使用されるウェハ加工装置は、
ウェハ４を固定する真空チャック５と、
ウェハ周縁部４ａを除いてウェハ４表面に配置されるマスキング６と、
ウェハ周縁部４ａに処理液を噴き付ける噴霧ノズル１、２と、
微粉末を吸引する吸引機３と、を備える。
【００１４】
噴射ノズル１、２は、ウェハ周縁部４ａに処理液を噴き付けることができれば構造は特に制限されることはない。例えば図１に示されるように噴霧ノズル１、２を固定しておきウェハ４を、真空チャック軸５ａを軸に真空チャック５を回転させてもよい。またウェハ４を固定しておき、噴霧ノズル１、２を回転させてもよい。
【００１５】
マスキング６は、特に制限はされないが、ウェハ４の表面に接触しないように非接触式マスキングが好ましい。マスキング内部６ａに気流Aを送り込みマスキング内部６ａの圧力を高めることにより、処理液がウェハ４の表面に供給されないようにしておくことが好ましい。
【００１６】
（ウェハの加工方法）
本発明の実施形態にかかるウェハの加工方法は、
（イ）成膜されたウェハ４表面にウェハ周縁部４ａを除いてマスキング６を設けるマスキング工程と、
（ロ）無機材料９を含む処理液をウェハ周縁部４ａに噴きつける研磨工程と、を含む。以下工程毎に説明する。
【００１７】
（イ）マスキング工程
成膜されたウェハ４を真空チャック５で固定する。膜８としては、半導体ウェハの製造において形成される種々の膜、例えば導電膜や絶縁膜等が含まれる。成膜方法としては、気相成長（ＣＶＤ）法、蒸着法、スピンコーティング法等が挙げられる。次に、ウェハ周縁部４ａを除くウェハ４表面にマスキング６を設ける。マスキング６としては、特に制限はないが、非接触式であることが好ましい。図１では、非接触式のマスキング６が示されている。マスキング内部６ａの圧力を高めて、処理液がウェハ表面に供給されないようにしておくことが好ましい。
【００１８】
（ロ）研磨工程
次に、無機材料９と純水を含む処理液をウェハ周縁部４ａに噴きつける。そしてウェハ周縁部４ａの膜８を研磨する。無機材料９としては、粒径が０．１〜５０μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉が好ましい。ここで本特許請求の範囲及び本明細書において、「粒径」は篩の目開き基準で解釈される。例えば、粒子径１ｍｍ以下の粒子とは、目の直径が１ｍｍの篩を通り抜けた粒子をいう。高純度の炭化ケイ素粉を使用することで、不純物が残らず、しかも処理後のウェハ４の表面粗さが大きくなりすぎないからである。無機材料９の具体例としては、炭化ケイ素粉、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、ボロンカーボネート、ダイヤモンド等硬質の材料が挙げられる。無機材料９は市販されており、入手できるものであれば使用に供するが、ウェハ４を汚染せずに純度を高める観点からは炭化ケイ素粉が好ましい。炭化ケイ素粉としては、本明細書の炭化ケイ素粉の欄で説明する炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。粉体の粒径は０．１〜５０μｍが好ましく、さらに２〜１０μｍが好ましい。１０μｍ以下では処理後のウェハ４表面粗さを０．１μｍ以下にすることができる。純水としては、一般的に純水と呼ばれるものの他に超純水でも構わない。処理液（ＳｉＣ粉＋純水）を回収して再利用してもよい。さらに粉砕粉を吸引機３で吸引する。以上によりウェハ４に加工が行われる。
【００１９】
最終的にウェハが複数の膜８を備えることとなる場合、複数の成膜工程中の少なくとも１回の成膜工程後に、上記（イ）（ロ）工程を行うことが好ましい。ウェハ４の成膜工程中に、適度なタイミングで上記（イ）（ロ）工程を行うことで不純物の堆積を防止することができるからである。結果的に、膜８の剥離を防止することができるので、デバイスに使用された際に、デバイスの信頼性が高まる。
【００２０】
本実施形態によれば、プラズマ処理装置などの複雑な構造からなる加工装置を必要としない。また無機材料９を含む処理液を高圧噴射するだけであるので工程を簡略化することができる。また簡易に処理後の表面粗さをＲａ＝０．００５〜０．１μｍとすることができる。そのため、エッチング工程で発生した不純物がウェハ周縁部４ａに残留しずらい。さらに研磨工程で用いられる処理液として、純水と無機材料９を予め混合しておくことにより、常に一定量の処理液を供給できる。その結果、ウェハ４表面の加工ムラを減少させることができる。
【００２１】
（炭化ケイ素粉）
炭化ケイ素粉としては、炭化ケイ素である限り、結晶の多型、使用量、純度、その製造方法等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。  
炭化ケイ素の結晶の多型としては、例えば、４Ｈ，６Ｈ，１５Ｒ，３Ｃなどが挙げられ、これらの中でも６Ｈなどが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用されるのが好ましいが、２種以上併用されてもよい。  
炭化ケイ素粉の純度としては、ウェハ４への不純物の付着を防止する観点からは、純度が高いことが好ましい。具体的には、不純物元素の各含有量が０．５ｐｐｍ以下が好ましい。
【００２２】
ここで、不純物元素の含有量は、化学的な分析による不純物含有量であり、参考値としての意味を有するに過ぎない。実用的には、上記不純物元素が上記炭化ケイ素単結晶中に均一に分布しているか、局所的に偏在しているかによっても、評価が異なってくる。なお、ここで「不純物元素」とは、１９８９年ＩＵＰＡＣ無機化学命名法改訂版の周期律表における１族から１７族元素に属しかつ原子番号３以上（但し、炭素原子、酸素原子及びケイ素原子を除く）である元素をいう。また、成長する炭化ケイ素単結晶にｎ型あるいはｐ型の導電性を付与するため故意にそれぞれ窒素、アルミニウムなどのドーパント元素を添加した場合はそれらも除くこととする。
【００２３】
炭化ケイ素粉は、例えば、ケイ素源として、ケイ素化合物の少なくとも１種と、炭素源として、加熱により炭素を生ずる有機化合物の少なくとも１種と、重合触媒又は架橋触媒とを溶媒中で溶解し乾燥して得られた粉末を非酸化性雰囲気下で焼成することにより得られる。
【００２４】
ケイ素化合物としては、液状のものと固体のものとを併用することができるが、少なくとも１種は液状のものから選択する。液状のものとしては、アルコキシシラン及びアルコシシシラン重合体が好適に用いられる。アルコキシシランとしては、例えば、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が挙げられ、これらの中でもハンドリングの点でエトキシシランが好ましい。アルコキシシランとしては、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランのいずれであってもよいが、テトラアルコキシシランが好ましい。アルコキシシラン重合体としては、重合度が２〜１５程度の低分子量重合体（オリゴマー）及びケイ酸ポリマーが挙げられる。例えば、テトラエトキシシランオリゴマーが挙げられる。固体のものとしては、ＳｉＯ、シリカゾル（コロイド状超微細シリカ含有液、内部にＯＨ基やアルコキシル基を含む）、二酸化ケイ素（シリカゲル、微細シリカ、石英粉末）等の酸化ケイ素が挙げられる。ケイ素化合物は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。ケイ素化合物の中でも、均質性やハンドリング性が良好な点でテトラエトキシシランのオリゴマー、テトラエトキシシランのオリゴマーと微粉末シリカとの混合物、等が好ましい。
【００２５】
ケイ素化合物は、高純度であるのが好ましく、初期における各不純物の含有量が２０ｐｐｍ以下であるので好ましく、５ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。加熱により炭素を生じる有機化合物としては、液状のものを単独で用いてもよいし、液状のものと固体のものとを併用してもよい。加熱により炭素を生ずる有機化合物としては、残炭率が高く、かつ触媒若しくは加熱により重合又は架橋する有機化合物が好ましく、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール等の樹脂のモノマーやプレポリマーが好ましく、その他、セルロース、蔗糖、ピッチ、タール等の液状物が挙げられる。これらの中でも、高純度のものが好ましく、フェノール樹脂がより好ましく、レゾール型フェノール樹脂が特に好ましい。加熱により炭素を生ずる有機化合物は、１種単独で用いてもよいし、２以上を併用してもよい。
【００２６】
加熱により炭素を生ずる有機化合物の純度としては、目的に応じて適宜選択することができるが、高純度の炭化ケイ素粉が必要な場合には各金属を５ｐｐｍ以上含有していない有機化合物を用いることが好ましい。
【００２７】
重合触媒及び架橋触媒としては、加熱により炭素を生ずる有機化合物に応じて適宜選択できるが、加熱により炭素を生ずる有機化合物がフェノール樹脂やフラン樹脂の場合、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、マレイン酸、硫酸等の酸類が好ましく、マレイン酸が特に好ましい。
【００２８】
加熱により炭素を生ずる有機化合物に含まれる炭素と、上記ケイ素化合物に含まれるケイ素との比（以下「Ｃ／Ｓｉ比」と略記）は、両者の混合物を１０００℃にて炭化して得られる炭化物中間体を、元素分析することにより定義される。化学量論的には、Ｃ／Ｓｉ比が３．０の時に得られた炭化ケイ素粉中の遊離炭素が０％となるはずであるが、実際には同時に生成するＳｉＯガスの揮散により低Ｃ／Ｓｉ比において遊離炭素が発生する。この得られた炭化ケイ素粉中の遊離炭素量が適当な量となるように予め配合比を決定しておくのが好ましい。通常、１気圧近傍で１６００℃以上での焼成では、Ｃ／Ｓｉ比を２．０〜２．５にすると遊離炭素を抑制することができる。Ｃ／Ｓｉ比が２．５を超えると、遊離炭素が顕著に増加する。但し、雰囲気の圧力を低圧又は高圧で焼成する場合は、純粋な炭化ケイ素粉を得るためのＣ／Ｓｉ比は変動するので、この場合は必ずしもＣ／Ｓｉ比の範囲に限定するものではない。
【００２９】
なお、炭化ケイ素粉は、例えば、ケイ素化合物と加熱により炭素を生ずる有機化合物との混合物を硬化することによっても得られる。硬化の方法としては、加熱により架橋する方法、硬化触媒により硬化する方法、電子線や放射線による方法、などが挙げられる。
【００３０】
硬化触媒としては、加熱により炭素を生ずる有機化合物の種類等に応じて適宜選択することができ、フェノール樹脂やフラン樹脂の場合には、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、塩酸、硫酸、マレイン酸等の酸類、ヘキサミン等のアミン酸などが好適に挙げられる。これらの硬化触媒を用いる場合、硬化触媒は溶媒に溶解し又は分散される。触媒としては、低級アルコール（例えばエチルアルコール等）、エチルエーテル、アセトンなどが挙げられる。
【００３１】
以上により得られた炭化ケイ素粉は、窒素又はアルゴン等の非酸化性雰囲気中、８００〜１０００℃にて３０〜１２０分間、焼成される。焼成により上記炭化ケイ素粉が炭化物になり、上記炭化物を、アルゴン等の非酸化性雰囲気中、１３５０〜２０００℃で焼成することにより、炭化ケイ素粉が生成される。焼成の温度と時間とは、得ようとする炭化ケイ素粉の粒径等に応じて適宜選択することができ、炭化ケイ素粉のより効果的な生成の点で上記温度は１６００〜１９００℃が好ましい。なお、焼成の後に、不純物を除去し高純度の炭化ケイ素粉を得る目的で、例えば、２０００〜２４００℃で３〜８時間加熱処理を行うのが好ましい。
【００３２】
以上により得られた炭化ケイ素粉は、大きさが不均一であるため、解粉、分級等を行うことにより所望の粒度にすることができる。炭化ケイ素粉の平均粒径としては、１０〜７００μｍが好ましく、１００〜４００μｍがより好ましい。
【００３３】
なお、上記炭化ケイ素粉に窒素又はアルミニウムなどをそれぞれ導入することができ、上記窒素又はアルミニウムを上記炭化ケイ素粉の製造時に導入する場合は、まず上記ケイ素源と、上記炭素源と、窒素源又はアルミニウム源からなる有機物質と、上記重合又は架橋触媒とに均一に混合すればよい。このとき、例えば、フェノール樹脂等の炭素源と、ヘキサメチレンテトラミン等の窒素源からなる有機物質と、マレイン酸等の重合又は架橋触媒とを、エタノール等の溶媒に溶解する際に、テトラエトキシシランのオリゴマー等のケイ素源と十分に混合することが好ましい。
【００３４】
窒素源からなる有機物質としては、加熱により窒素を発生する物質が好ましく、例えば、高分子化合物（具体的には、ポリイミド樹脂、及びナイロン樹脂等）；有機アミン（具体的には、ヘキサメチレンテトラミン、アンモニア、トリエチルアミン等、及びこれらの化合物、塩類）の各種アミン類が挙げられる。これらの中でも、ヘキサメチレンテトラミンが好ましい。また、ヘキサミンを触媒として合成され、その合成工程に由来する窒素を樹脂１ｇに対して２．０ｍｍｏｌ以上含有するフェノール樹脂も、上記窒素源からなる有機物質として好適に用いることができる。こられの窒素源からなる有機物質は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、上記アルミニウム源からなる有機物質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３５】
窒素源からなる有機物質の添加量としては、上記ケイ素源と上記炭素源とを同時に添加する場合には、上記ケイ素源１ｇ当たり窒素が１ｍｍｏｌ以上含有することが好ましく、上記ケイ素源１ｇに対して８０〜１０００μｇが好ましい。
【００３６】
より具体的な炭化ケイ素粉を列記すると以下の通りである。炭化ケイ素粉として、高純度のアルコキシシランをケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。また炭化ケイ素粉として、高純度のアルコキシシラン及び高純度のアルコキシシランの重合体をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。また炭化ケイ素粉として、高純度のメトキシシラン、高純度のエトキシシラン、高純度のプロポキシシラン、高純度のブトキシシランからなる群から選択される少なくとも１種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。さらに炭化ケイ素粉として、高純度のメトキシシラン、高純度のエトキシシラン、高純度のプロポキシシラン、高純度のブトキシシラン及び重合度が２〜１５のそれらの重合体からなる群から選択される少なくとも１種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。炭化ケイ素粉として、高純度のモノアルコキシシラン、高純度のジアルコキシシラン、高純度のトリアルコキシシラン、高純度のテトラアルコキシシラン及び重合度が２〜１５のそれらの重合体からなる群から選択される少なくとも１種をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度の有機化合物を炭素源とし、これらを均一に混合して得た混合物を非酸化性雰囲気下で加熱焼成して得られた炭化ケイ素粉を用いることが好ましい。
【００３７】
（実施形態の変形例）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、上記実施形態においては成膜されたウェハに対して加工を行った。かかる「成膜されたウェハ」とは、デバイス製造プロセスにおける複数の成膜工程が完了したものに限定されない。したがって、デバイス製造プロセスにおける複数の成膜工程の中の一成膜工程後に、本実施形態を実施しても構わない。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、実施形態にかかるウェハ加工装置の側面概念図である。
【図２】図２は、ウェハ周縁部を表わす図である。
【図３】図３は、ウェハ表面に不純物が積層される様子を示す断面概念図である。
【図４】図４は、ウェハ表面に不純物が積層される様子を示す一部拡大断面概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２…噴射ノズル
３…吸引機
４、１００…ウェハ
４ａ、１００ａ…ウェハ周縁部
５…真空チャック
６…マスキング
８…膜
９…無機材料
【図１】
2007098500.tif 000003
【図２】
2007098500.tif 000004
【図３】
2007098500.tif 000005
【図４】
2007098500.tif 000006