JP2003158107A - Method for polishing semiconductor wafer - Google Patents
Method for polishing semiconductor waferInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線構造を持
つ半導体ウェーハの層間膜や配線を平坦化する半導体ウ
ェーハの研磨方法の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a method for polishing a semiconductor wafer having a multilayered wiring structure for flattening an interlayer film and wiring of the semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製品の製造過程では、半導体ウェ
ーハ上に半導体素子及び配線を多層構造で形成していく
が、半導体素子の微細化や多層化に伴い、各層間の層間
膜および配線の厚みの増大やバラツキに起因する配線容
量の増大および特性のバラツキが問題となってくる。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing semiconductor products, semiconductor elements and wirings are formed in a multilayer structure on a semiconductor wafer. With the miniaturization and multi-layering of semiconductor elements, the thicknesses of interlayer films and wirings between layers are increased. Increase in wiring capacitance and variation in characteristics due to the increase in wiring and variations.
【０００３】配線容量の低減や特性の均一化のため、層
間膜および配線を特定の厚みの範囲で均一に平坦化する
手法として、化学的機械研磨（Chemical Mechanical Po
lishing；CMP）が用いられている。化学的機械研磨は、
砥粒と薬液で構成された研磨剤を表面に保持させた研磨
パッドにより、層間膜および配線を機械的に研磨して平
坦化する技術である。Chemical mechanical polishing (Chemical Mechanical Polishing) is a method for uniformly flattening the interlayer film and the wiring within a specific thickness range in order to reduce the wiring capacity and make the characteristics uniform.
lishing; CMP) is used. Chemical mechanical polishing
This is a technique in which an interlayer film and wiring are mechanically polished and flattened by a polishing pad having a polishing agent composed of abrasive grains and a chemical solution held on the surface.
【０００４】具体的には、酸化シリコン，酸化アルミニ
ウム等の微粒子を砥粒とし、水酸化カリウム，有機酸等
で均一に分散させた研磨剤を調整し、不織布やポリウレ
タン等の多孔質体を素材とした研磨パッドの表面に研磨
剤を保持させ、機械的にウェーハの表面を研磨して平坦
化した後、ウェーハを洗浄して研磨剤を取り除く。Specifically, fine particles of silicon oxide, aluminum oxide or the like are used as abrasive grains, an abrasive is uniformly dispersed with potassium hydroxide, organic acid or the like, and a porous material such as nonwoven fabric or polyurethane is used as a material. The polishing agent is held on the surface of the polishing pad described above, the surface of the wafer is mechanically polished to be flat, and then the wafer is washed to remove the polishing agent.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図５に従来の研磨方法
の処理工程の概略を、また、図６には各処理工程におけ
るウェーハの状態を簡略化して示す。FIG. 5 shows an outline of processing steps of a conventional polishing method, and FIG. 6 shows a simplified state of a wafer in each processing step.
【０００６】従来の処理工程においては、図５に示され
るように、まず、研磨機の加工部１００に研磨対象とな
るウェーハ１０１（図６（ａ）参照）を導入し、酸化シ
リコン，酸化アルミニウム等の微粒子を砥粒とし、水酸
化カリウム，有機酸等で均一に分散させた研磨剤１０２
を研磨パッドに供給しながら加工部１００内でウェーハ
１０１を研磨して表面を平坦化する研磨工程を最初に実
施する。In the conventional processing step, as shown in FIG. 5, first, a wafer 101 to be polished (see FIG. 6A) is introduced into a processing section 100 of a polishing machine, and silicon oxide and aluminum oxide are introduced. Abrasive 102 in which fine particles such as are used as abrasive grains and are uniformly dispersed with potassium hydroxide, organic acid, or the like
Is first supplied to the polishing pad, and the polishing step of polishing the wafer 101 in the processing unit 100 to flatten the surface is first performed.
【０００７】この研磨工程によってウェーハ１０１の表
面の凸部は除去され、図６（ｂ）に示されるようにして
ウェーハ１０１の表面が平坦化されるが、同時に、この
工程で生成された研磨屑や砥粒１０３がウェーハ１０１
の表面の凹部に図６（ｂ）に示されるようにして堆積す
る。By this polishing step, the projections on the surface of the wafer 101 are removed, and the surface of the wafer 101 is flattened as shown in FIG. 6 (b). At the same time, however, the polishing dust generated in this step is also removed. And abrasive grain 103 is wafer 101
6 (b) is deposited in the recesses on the surface of.
【０００８】次いで、図５に示されるように、研磨済み
のウェーハ１０１を研磨機の加工部１００から洗浄部１
０４に移し、アンモニアと過酸化水素の水溶液に代表さ
れる化学的洗浄効果を持つ洗浄液１０５を導入してウェ
ーハ１０１を洗浄し、ウェーハ１０１から研磨屑や砥粒
１０３を除去するための洗浄工程を実施する。Next, as shown in FIG. 5, the polished wafer 101 is transferred from the processing section 100 of the polishing machine to the cleaning section 1.
04, a cleaning liquid 105 having a chemical cleaning effect represented by an aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide is introduced to clean the wafer 101, and a cleaning step for removing polishing dust and abrasive grains 103 from the wafer 101 is performed. carry out.
【０００９】しかし、化学的洗浄効果を持つ洗浄液１０
５を使用してもウェーハ１０１から研磨屑や砥粒１０３
を完全に除去することは困難であり、図６（ｃ）に示さ
れるように、ウェーハ１０１の凹部等の段差部分に堆積
した研磨屑や砥粒１０３の一部が残留してしまうといっ
た問題がある。その理由は、凹部に堆積した研磨屑や砥
粒１０３が凝集して分散性を失い、また、凹部の内側の
シャープコーナーに堆積した研磨屑が結合剤のような機
能を果たして堆積物を強固に接合する一方、洗浄液１０
５が凹部のコーナーに浸透しにくくなって洗浄液１０５
の化学的洗浄効果が十分に発揮されなくなるためであ
る。However, the cleaning liquid 10 having a chemical cleaning effect
5 is used to remove polishing dust and abrasive grains 103 from the wafer 101.
Is difficult to completely remove, and as shown in FIG. 6C, there is a problem in that polishing debris accumulated on a stepped portion such as a concave portion of the wafer 101 and a part of the abrasive grains 103 remain. is there. The reason is that the polishing dust and the abrasive grains 103 accumulated in the concave portion aggregate and lose the dispersibility, and the polishing dust accumulated in the sharp corner inside the concave portion functions as a binder to strengthen the deposit. While joining, cleaning solution 10
5 does not easily penetrate into the corners of the recess, and the cleaning liquid 105
This is because the chemical cleaning effect of is not fully exhibited.
【００１０】更に、アンモニアや過酸化水素の水溶液か
らなる洗浄液１０５はウェーハ１０１に対しても或る程
度の溶解作用を持つため、この洗浄工程において僅かな
がらウェーハ１０１の表面が溶解する弊害が生じる。Further, since the cleaning liquid 105 composed of an aqueous solution of ammonia or hydrogen peroxide has a certain dissolving effect on the wafer 101, the surface of the wafer 101 may be slightly dissolved in the cleaning process.
【００１１】[0011]
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、前記従来技術
の欠点を改善し、研磨剤および研磨屑がウェーハ表面の
凹部等の段差部分に残留しにくく、より望ましくは、ウ
ェーハ表面の残留物を除去する際にウェーハの表面に不
用意な溶解が発生することのない半導体ウェーハの研磨
方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art and make it difficult for abrasives and polishing debris to remain in stepped portions such as recesses on the wafer surface. It is an object of the present invention to provide a method for polishing a semiconductor wafer in which inadvertent dissolution does not occur on the surface of the wafer when removing the impurities.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェーハ
の研磨方法は、前記目的を達成するため、半導体ウェー
ハの被研磨面に界面活性剤の保護層を形成する保護層形
成工程と、この保護層形成工程によって保護層を形成さ
れた被研磨面に研磨を施して平坦化する研磨工程とを備
えたことを特徴とする構成を有する。In order to achieve the above object, a method for polishing a semiconductor wafer according to the present invention comprises a protective layer forming step of forming a protective layer of a surfactant on a surface to be polished of a semiconductor wafer, and a protection layer forming step. And a polishing step of polishing the surface to be polished on which the protective layer has been formed by the layer forming step to planarize it.
【００１３】半導体ウェーハに研磨を施して平坦化する
研磨工程の前に半導体ウェーハの被研磨面に界面活性剤
の保護層を形成するようにしたので、研磨工程の前段階
で予めウェーハの凹部が埋められ、研磨工程において生
成される研磨屑や砥粒がウェーハの段差部分、特に、凹
部に侵入して堆積するといった現象を大幅に軽減するこ
とができる。また、保護層の形成によりウェーハの凹部
の内側シャープコーナーに円弧状の丸み付けが施された
ような状態となるため、研磨工程において生成された研
磨屑や砥粒がウェーハの凹部の内側コーナーに凝集して
強力に食いつくといった現象も軽減される。従って、半
導体ウェーハの研磨処理を前処理なしに直ちに実行して
いた従来技術と比べ、研磨工程において生成された研磨
屑や砥粒がウェーハの凹部に侵入して堆積するといった
問題、更には、半導体ウェーハ表面に砥粒や研削屑が残
留するといった問題を大幅に改善することが可能とな
る。Since the protective layer of the surfactant is formed on the surface to be polished of the semiconductor wafer before the polishing step of polishing and flattening the semiconductor wafer, the concave portion of the wafer is previously formed before the polishing step. It is possible to significantly reduce the phenomenon that the polishing dust and the abrasive grains which are buried and are generated in the polishing step invade the step portion of the wafer, particularly, the recessed portion to be deposited. In addition, since the protective layer is formed so that the inner sharp corners of the concave portion of the wafer are rounded in an arc shape, the polishing dust and abrasive particles generated in the polishing process are generated in the inner corner of the concave portion of the wafer. The phenomenon of aggregation and biting strongly is also reduced. Therefore, as compared with the conventional technique in which the polishing process of the semiconductor wafer is immediately performed without pretreatment, the problem that polishing scraps or abrasive grains generated in the polishing process invade the recesses of the wafer and accumulate, It is possible to significantly improve the problem that abrasive grains and grinding debris remain on the wafer surface.
【００１４】ここで、半導体ウェーハ表面のシリコン酸
化膜を研磨対象とする場合には、シリコン酸化膜表面へ
の吸着力の高い界面活性剤、例えば、モノウラリン酸ヘ
キサグリセリル，モノカプリン酸ソルビタン等の界面活
性剤を用いて保護層を形成することが望ましい。Here, when a silicon oxide film on the surface of a semiconductor wafer is to be polished, a surface active agent having a high adsorbing power to the surface of the silicon oxide film, for example, hexaglyceryl monouranate, sorbitan monocaprate, or the like is used. It is desirable to form the protective layer using an activator.
【００１５】シリコン酸化膜表面への吸着力の高い界面
活性剤を選択的に利用して保護層を確実に形成すること
により、シリコン酸化膜表面への砥粒および研削屑の付
着が効果的に防止され、半導体ウェーハ表面への砥粒お
よび研削屑の残留が抑制される。By selectively utilizing a surfactant having a high adsorptivity to the surface of the silicon oxide film to surely form the protective layer, it is possible to effectively attach the abrasive grains and grinding debris to the surface of the silicon oxide film. It is prevented, and the retention of abrasive grains and grinding debris on the surface of the semiconductor wafer is suppressed.
【００１６】また、半導体ウェーハの金属表面を研磨対
象とする場合には、金属表面への吸着力の高い界面活性
剤、例えば、オリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸
等の界面活性剤を用いて保護層を形成するようにする。When the metal surface of a semiconductor wafer is to be polished, a protective layer having a high adsorptivity to the metal surface, for example, a surfactant such as oryoxyethylene lauryl ether acetic acid is used to form a protective layer. To form.
【００１７】金属表面への吸着力の高い界面活性剤を選
択的に利用して保護層を確実に形成することにより、金
属表面への砥粒および研削屑の付着が効果的に防止さ
れ、半導体ウェーハ表面への砥粒および研削屑の残留が
抑制される。By selectively utilizing a surfactant having a high adsorptive power on the metal surface to reliably form the protective layer, adhesion of abrasive grains and grinding debris to the metal surface is effectively prevented, and the semiconductor Retention of abrasive grains and grinding debris on the wafer surface is suppressed.
【００１８】更に、研磨工程の後には、半導体ウェーハ
から保護層を剥離する保護層剥離工程を実施するように
構成する。Further, after the polishing step, a protective layer peeling step of peeling the protective layer from the semiconductor wafer is carried out.
【００１９】研磨工程で生成された砥粒および研削屑は
保護層を介して半導体ウェーハに付着しているので、研
磨工程の終了後に保護層剥離工程を実施して半導体ウェ
ーハから保護層を剥離することにより、砥粒および研削
屑が保護層と共に除去され、半導体ウェーハ表面への砥
粒および研削屑の残留を確実に解消することができる。Since the abrasive grains and grinding dust generated in the polishing step adhere to the semiconductor wafer through the protective layer, the protective layer peeling step is performed after the polishing step to peel the protective layer from the semiconductor wafer. As a result, the abrasive grains and grinding debris are removed together with the protective layer, and the residue of the abrasive grains and grinding debris on the surface of the semiconductor wafer can be reliably eliminated.
【００２０】より具体的には、この保護層剥離工程は、
半導体ウェーハの表面の溶解を抑制して界面活性剤を溶
解する溶液によって半導体ウェーハを洗浄する工程によ
って達成され得る。More specifically, the protective layer peeling step is
This can be achieved by cleaning the semiconductor wafer with a solution that suppresses dissolution of the surface of the semiconductor wafer and dissolves the surfactant.
【００２１】半導体ウェーハの表面の溶解を抑制して界
面活性剤を溶解する溶液としては、例えば、アルコール
を添加した水が好適である。半導体ウェーハの表面のシ
リコン酸化膜や金属表面に悪影響を与えずに界面活性剤
のみを選択的に溶解する溶液を利用して界面活性剤を除
去することにより、保護層を介して半導体ウェーハの表
面に残留した砥粒および研削屑を保護層と共に確実に取
り除くことができ、しかも、アンモニアや過酸化水素の
水溶液からなる洗浄液によって残留物を除去する従来の
研磨方法とは違って、半導体ウェーハに損傷が生じる問
題を確実に防止することができる。更に、半導体ウェー
ハから遊離した砥粒や研削屑の再付着を防止して保護層
剥離工程を継続することにより半導体ウェーハの洗浄作
業も同時に達成される。As a solution for suppressing the dissolution of the surface of the semiconductor wafer to dissolve the surfactant, for example, water containing alcohol is suitable. By removing the surfactant using a solution that selectively dissolves only the surfactant without adversely affecting the silicon oxide film on the surface of the semiconductor wafer or the metal surface, the surface of the semiconductor wafer through the protective layer Abrasive particles and grinding debris remaining on the surface can be reliably removed together with the protective layer, and in addition to the conventional polishing method that removes the residue with a cleaning solution consisting of an aqueous solution of ammonia or hydrogen peroxide, it does not damage semiconductor wafers. It is possible to reliably prevent the problem that occurs. Further, the cleaning work of the semiconductor wafer can be achieved at the same time by preventing the reattachment of abrasive grains and grinding dust released from the semiconductor wafer and continuing the protective layer peeling step.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図１は本発明を適用し
た半導体ウェーハ研磨方法の処理工程の概略を示した流
れ図、図２は、各処理工程におけるウェーハの状態を簡
略化して示した概念図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart showing an outline of processing steps of a semiconductor wafer polishing method to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a conceptual view showing a simplified state of a wafer in each processing step.
【００２３】本実施形態においては、図１に示されるよ
うに、まず、研磨機上あるいは研磨機の近傍に設置され
た保護膜形成槽１に研磨対象となるウェーハ１０１（図
２（ａ）参照）を導入し、水あるいはアルコール水溶液
等の溶媒に溶解させた界面活性剤溶液２を供給してウェ
ーハ１０１を浸漬することで図２（ｂ）のようにしてウ
ェーハ１０１に界面活性剤溶液２を付着させる。そし
て、更に、ウェーハ１０１に付着した界面活性剤溶液２
から溶媒を乾燥させてウェーハ１０１の表面から除去
し、ウェーハ１０１の表面に、界面活性剤のみからなる
保護層３を形成する。以上の処理操作が本実施形態にお
ける保護層形成工程である。この保護層形成工程によ
り、図２（ｃ）に示されるようにして、ウェーハ１０１
の被研磨面に界面活性剤からなる保護層３が形成される
ことになる。ウェーハ１０１の被研磨面の凹部には界面
活性剤溶液２が溜まり易いため、図２（ｃ）に示される
通り、この部分に形成される保護層３の厚みは他部に比
べて一般的に厚めとなる。In the present embodiment, as shown in FIG. 1, first, a wafer 101 to be polished (see FIG. 2A) is placed in a protective film forming tank 1 installed on or near the polishing machine. ) Is introduced, and the surfactant solution 2 dissolved in a solvent such as water or an alcohol aqueous solution is supplied to immerse the wafer 101, so that the surfactant solution 2 is applied to the wafer 101 as shown in FIG. 2B. Attach it. Further, the surfactant solution 2 attached to the wafer 101 is further added.
The solvent is dried from the surface of the wafer 101 to remove it from the surface of the wafer 101, and the protective layer 3 made of only the surfactant is formed on the surface of the wafer 101. The above processing operation is the protective layer forming step in the present embodiment. As a result of this protective layer forming step, as shown in FIG.
The protective layer 3 made of a surfactant is formed on the surface to be polished. As shown in FIG. 2C, the thickness of the protective layer 3 formed at this portion is generally smaller than that of other portions because the surfactant solution 2 is likely to accumulate in the concave portion of the surface to be polished of the wafer 101. It will be thicker.
【００２４】次に、図１に示されるように、保護層３が
形成されたウェーハ１０１を研磨機の加工部１００に移
し、従来と同様にして、酸化シリコン，酸化アルミニウ
ム等の微粒子を砥粒とし、水酸化カリウム，有機酸等で
均一に分散させた研磨剤１０２を加工部の研磨パッドに
供給しながらウェーハ１０１を加工部１００内で研磨し
て表面を平坦化する研磨工程を実施する。この研磨工程
により、ウェーハ１０１の被研磨面は、図２（ｄ）のよ
うに平坦化された状態となる。また、予めウェーハ１０
１の被研磨面の凹部に保護層３が形成されて凹部の内径
および深さが縮径されているので、ウェーハ１０１の被
研磨面の凹部に侵入する研磨屑や砥粒１０３の絶対量
は、図６（ｂ）に示される従来例に比べて非常に僅かで
ある。しかも、界面活性剤溶液２の乾燥時に作用する表
面張力の影響によりウェーハ１０１の凹部における保護
層３の内側コーナー部分が微視的な円弧形状とされるた
め、ウェーハ１０１の凹部の内側コーナーに研磨屑や砥
粒１０３が強力に食いつくといった問題も軽減される。Next, as shown in FIG. 1, the wafer 101 having the protective layer 3 formed thereon is transferred to the processing section 100 of the polishing machine, and fine particles of silicon oxide, aluminum oxide or the like are abraded in the same manner as in the prior art. Then, a polishing step of polishing the wafer 101 in the processing section 100 to planarize the surface is performed while supplying the polishing agent 102 uniformly dispersed with potassium hydroxide, organic acid or the like to the polishing pad of the processing section. By this polishing step, the surface to be polished of the wafer 101 becomes flat as shown in FIG. 2 (d). In addition, the wafer 10
Since the protective layer 3 is formed in the concave portion of the surface to be polished of No. 1 and the inner diameter and depth of the concave portion are reduced, the absolute amount of the polishing dust and the abrasive grains 103 entering the concave portion of the surface to be polished of the wafer 101 is 6 is much smaller than that of the conventional example shown in FIG. Moreover, since the inner corners of the protective layer 3 in the recesses of the wafer 101 are made into a microscopic arc shape due to the influence of the surface tension acting when the surfactant solution 2 is dried, the inner corners of the recesses of the wafer 101 are polished. The problem of the chips and abrasive grains 103 biting strongly is also reduced.
【００２５】次いで、図１に示されるように、研磨済み
のウェーハ１０１を研磨機の加工部１００から洗浄部１
０４に移し、半導体ウェーハの表面の溶解を抑制して界
面活性剤を溶解する溶液、例えば、アルコールを添加し
た水等の溶液からなる洗浄液４を導入してウェーハ１０
１の表面から界面活性剤の保護層３を溶解除去する保護
層剥離工程を実施する。洗浄液４が保護層３を溶解して
除去する結果、保護層３を介してウェーハ１０１の表面
に付着していた研磨屑や砥粒１０３も、図２（ｅ）に示
される通り、ウェーハ１０１の凹部および他の表面部分
から完全に除去され、更に、研磨屑や砥粒１０３を除去
されたウェーハ１０１が洗浄液４によって洗浄されるこ
とになる。アルコールを添加した水等の溶液からなる洗
浄液４はアンモニアや過酸化水素の水溶液からなる従来
型の洗浄液１０５とは違ってウェーハ１０１を溶解させ
ることはないので、ウェーハ１０１に不用意な損傷が生
じる心配はない。前述した通り、ウェーハ１０１の凹部
の内側コーナーに形成される保護層３の形状は微視的な
円弧形状となっているため、ウェーハ１０１の凹部の内
側コーナーに研磨屑や砥粒１０３が強力に食いつくとい
ったことはなく、同時に、ウェーハ１０１の凹部の内側
コーナーに洗浄液４が浸透することも比較的容易となる
ため、保護層３を確実に溶解させて研磨屑や砥粒１０３
と共に除去することができる。Then, as shown in FIG. 1, the polished wafer 101 is transferred from the processing unit 100 of the polishing machine to the cleaning unit 1.
04, the cleaning liquid 4 composed of a solution that suppresses the dissolution of the surface of the semiconductor wafer and dissolves the surfactant, for example, a solution such as water to which alcohol is added is introduced to the wafer 10
The protective layer peeling step of dissolving and removing the protective layer 3 of the surfactant from the surface of 1 is carried out. As a result of the cleaning liquid 4 dissolving and removing the protective layer 3, the polishing dust and the abrasive grains 103 attached to the surface of the wafer 101 through the protective layer 3 are also removed from the wafer 101 as shown in FIG. The wafer 101 from which the polishing dust and the abrasive grains 103 have been completely removed from the recesses and other surface portions and which has been further removed is cleaned by the cleaning liquid 4. The cleaning liquid 4 made of a solution such as water to which alcohol is added does not dissolve the wafer 101 unlike the conventional cleaning liquid 105 made of an aqueous solution of ammonia or hydrogen peroxide, so that the wafer 101 is inadvertently damaged. Don't worry. As described above, since the shape of the protective layer 3 formed on the inner corner of the recess of the wafer 101 is a microscopic arc shape, the polishing dust and the abrasive grains 103 strongly adhere to the inner corner of the recess of the wafer 101. At the same time, it is relatively easy for the cleaning liquid 4 to penetrate into the inner corners of the concave portion of the wafer 101 without biting. Therefore, the protective layer 3 is surely dissolved to remove the polishing dust and the abrasive grains 103.
Can be removed together with.
【００２６】次に、ウェーハの表面材質や界面活性剤溶
液２の組成を具体的に示して、幾つかの実施形態につい
て説明する。Next, some embodiments will be described by specifically showing the surface material of the wafer and the composition of the surfactant solution 2.
【００２７】図３は、表面がシリコン酸化膜であるウェ
ーハ１０１ａを研磨対象とした場合の処理工程について
示した流れ図である。FIG. 3 is a flow chart showing the processing steps when the wafer 101a whose surface is a silicon oxide film is to be polished.
【００２８】この場合、図３に示されるように、まず、
研磨機上あるいは研磨機の近傍に設置された保護膜形成
槽１に研磨対象となるウェーハ１０１ａを導入し、モノ
ウラリン酸ヘキサグリセリル，モノカプリン酸ソルビタ
ン等を溶解させた界面活性剤溶液２ａを供給してウェー
ハ１０１を浸漬することでウェーハ１０１ａに界面活性
剤溶液２ａを付着させた後、ウェーハ１０１ａに付着し
た界面活性剤溶液２ａから溶媒を乾燥させてウェーハ１
０１ａの表面から除去し、ウェーハ１０１ａの表面に、
モノウラリン酸ヘキサグリセリル，モノカプリン酸ソル
ビタン等の界面活性剤のみからなる保護層を形成する保
護層形成工程を実施する。モノウラリン酸ヘキサグリセ
リルやモノカプリン酸ソルビタンはシリコン酸化膜表面
への吸着力が高いため、表面がシリコン酸化膜であるウ
ェーハ１０１ａの表面に保護層を的確に形成することが
できる。In this case, as shown in FIG.
The wafer 101a to be polished is introduced into the protective film forming tank 1 installed on or near the polishing machine, and the surfactant solution 2a in which hexaglyceryl monouranate, sorbitan monocaprate, etc. are dissolved is supplied. The surface of the wafer 101 is dried by dipping the wafer 101 to deposit the surfactant solution 2a on the wafer 101a, and then drying the solvent from the surfactant solution 2a deposited on the wafer 101a.
Removed from the surface of 01a, and on the surface of wafer 101a,
A protective layer forming step of forming a protective layer consisting only of a surfactant such as hexaglyceryl monouranate or sorbitan monocaprate is carried out. Since hexaglyceryl monouranate and sorbitan monocaprate have high adsorption power to the silicon oxide film surface, a protective layer can be accurately formed on the surface of the wafer 101a whose surface is the silicon oxide film.
【００２９】研磨工程における処理操作に関しては図１
を参照して説明した実施形態と同様である。FIG. 1 shows the processing operation in the polishing step.
Is similar to the embodiment described with reference to FIG.
【００３０】保護層剥離工程においては、半導体ウェー
ハの表面の溶解を抑制して界面活性剤を溶解する溶液、
例えば、前記と同様に、アルコールを添加した水等の溶
液からなる洗浄液４を用いてウェーハ１０１の表面から
界面活性剤からなる保護層を溶解除去することができ
る。前述した通り、モノウラリン酸ヘキサグリセリルや
モノカプリン酸ソルビタンはシリコン酸化膜表面への吸
着力が高いため、ウェーハ１０１ａの表面に保護層を的
確に形成することができ、全ての研磨屑や砥粒はこの保
護層を介してウェーハ１０１ａの表面に付着することに
なるので、洗浄液４を用いてウェーハ１０１ａの表面か
ら界面活性剤の保護層を溶解除去することで、ウェーハ
１０１ａから研磨屑や砥粒を確実に取り除くことができ
る。In the protective layer peeling step, a solution for suppressing the dissolution of the surface of the semiconductor wafer to dissolve the surfactant,
For example, similarly to the above, the protective layer made of a surfactant can be dissolved and removed from the surface of the wafer 101 using the cleaning liquid 4 made of a solution such as water to which alcohol is added. As described above, since hexaglyceryl monouranate and sorbitan monocaprate have a high adsorptivity to the surface of the silicon oxide film, a protective layer can be accurately formed on the surface of the wafer 101a, and all polishing debris and abrasive grains Since it adheres to the surface of the wafer 101a through this protective layer, the cleaning liquid 4 is used to dissolve and remove the protective layer of the surfactant from the surface of the wafer 101a, thereby removing polishing dust and abrasive grains from the wafer 101a. Can be reliably removed.
【００３１】図４は、表面が金属であるウェーハ１０１
ｂを研磨対象とした場合の処理工程について示した流れ
図である。FIG. 4 shows a wafer 101 having a metal surface.
It is the flowchart shown about the process process when b is made into a polishing object.
【００３２】この場合、図４に示されるように、まず、
保護膜形成槽１に研磨対象となるウェーハ１０１ｂを導
入し、オリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸等を溶
解させた界面活性剤溶液２ｂを供給してウェーハ１０１
ｂを浸漬することでウェーハ１０１ｂに界面活性剤溶液
２ｂを付着させた後、ウェーハ１０１ｂに付着した界面
活性剤溶液２ｂから溶媒を乾燥させてウェーハ１０１ｂ
の表面から除去し、ウェーハ１０１ｂの表面に、オリオ
キシエチレンラウリルエーテル酢酸等の界面活性剤のみ
からなる保護層を形成する保護層形成工程を実施する。In this case, first, as shown in FIG.
The wafer 101b to be polished is introduced into the protective film forming tank 1, and the surfactant solution 2b in which orioxyethylene lauryl ether acetic acid or the like is dissolved is supplied to supply the wafer 101b.
After the surfactant solution 2b is attached to the wafer 101b by immersing the wafer b in the wafer 101b, the solvent is dried from the surfactant solution 2b attached to the wafer 101b.
And a protective layer forming step of forming on the surface of the wafer 101b a protective layer consisting of only a surfactant such as oryoxyethylene lauryl ether acetic acid.
【００３３】オリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸
は金属表面への吸着力が高いため、金属表面を有するウ
ェーハ１０１ｂの表面に保護層を的確に形成することが
できる。Since orioxyethylene lauryl ether acetic acid has a high adsorptivity to the metal surface, a protective layer can be accurately formed on the surface of the wafer 101b having the metal surface.
【００３４】研磨工程における処理操作に関しては図１
を参照して説明した実施形態と同様である。FIG. 1 shows the processing operation in the polishing step.
Is similar to the embodiment described with reference to FIG.
【００３５】保護層剥離工程においては、半導体ウェー
ハの表面の溶解を抑制して界面活性剤を溶解する溶液、
例えば、アルコールを添加した水等の溶液からなる洗浄
液４を用いてウェーハ１０１の表面から界面活性剤から
なる保護層を溶解除去することができる。In the protective layer peeling step, a solution that suppresses dissolution of the surface of the semiconductor wafer and dissolves the surfactant,
For example, the protective layer made of a surfactant can be dissolved and removed from the surface of the wafer 101 by using the cleaning liquid 4 made of a solution such as water to which alcohol is added.
【００３６】図３および図４に示した何れの実施形態に
おいても、予めウェーハ１０１ａ，１０１ｂの被研磨面
の凹部に保護層が形成されて凹部の内径および深さが縮
径されるため、被研磨面の凹部に侵入する研磨屑や砥粒
の量が従来の処理操作に比べて大幅に削減される。ま
た、ウェーハ１０１ａ，１０１ｂの凹部に形成される保
護層の内側コーナー部分が微視的な円弧形状とされて研
磨屑や砥粒の食いつきが軽減される。また、凹部の内側
コーナー部分への洗浄液４の浸透が容易となり、保護層
の溶解によって確実に研磨屑や砥粒を除去できる。更
に、洗浄液４がウェーハ１０１ａ，１０１ｂを溶解させ
るといった悪影響も発生しない。これらの作用効果に関
しては図１および図２を参照して説明した実施形態と同
様である。In any of the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, a protective layer is formed in advance on the recesses of the polished surfaces of the wafers 101a and 101b to reduce the inner diameter and depth of the recesses. The amount of polishing debris and abrasive particles that enter the recesses on the polishing surface is significantly reduced compared to conventional processing operations. In addition, the inner corner portions of the protective layer formed in the recesses of the wafers 101a and 101b are made into a microscopic arc shape to reduce the bite of polishing dust and abrasive grains. Further, the cleaning liquid 4 can easily penetrate into the inner corner portion of the recess, and the polishing dust and the abrasive particles can be reliably removed by dissolving the protective layer. Furthermore, the cleaning liquid 4 does not have the adverse effect of dissolving the wafers 101a and 101b. These effects are similar to those of the embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明の半導体ウェーハの研磨方法は、
半導体ウェーハに研磨を施して平坦化する研磨工程の前
に半導体ウェーハの被研磨面に界面活性剤の保護層を形
成するようにしたので、研磨工程の前段階で予めウェー
ハの凹部が埋められ、研磨工程において生成される研磨
屑や砥粒がウェーハの段差部、特に、凹部に侵入して堆
積するといった現象を大幅に軽減することができ、しか
も、保護層の形成によりウェーハの凹部の内側シャープ
コーナーに円弧状の丸み付けが施されたような状態とな
るため、研磨工程において生成された研磨屑や砥粒がウ
ェーハの凹部の内側コーナーに凝集して強力に食いつく
といった現象も同時に軽減される。この結果、前処理な
しに半導体ウェーハの研磨処理を直ちに開始していた従
来技術と比べ、研磨工程において生成された研磨屑や砥
粒がウェーハの凹部に侵入して堆積するといった問題、
更には、半導体ウェーハ表面に砥粒や研削屑が残留する
といった問題を大幅に改善することに成功した。例え
ば、粒径０．２μｍのアルミナ粒子を砥粒とし、シリコ
ンウェーハ表面にモノカプリン酸ソルビタン等の界面活
性剤の保護層を形成した場合の砥粒の付着は従来比で６
０％軽減された。The method of polishing a semiconductor wafer according to the present invention comprises:
Since the protective layer of the surfactant is formed on the surface to be polished of the semiconductor wafer before the polishing step of polishing and flattening the semiconductor wafer, the concave portion of the wafer is filled in advance in the polishing step, It is possible to significantly reduce the phenomenon that polishing chips and abrasive grains generated in the polishing process invade and accumulate on the stepped portion of the wafer, especially on the concave portion. Moreover, the formation of the protective layer sharpens the inside of the concave portion of the wafer. Since the corners are in a state of being rounded in an arc shape, it is possible to reduce the phenomenon that polishing chips and abrasive grains generated in the polishing process are agglomerated at the inner corners of the recesses of the wafer and bite strongly. . As a result, as compared with the conventional technique that immediately started the polishing process of the semiconductor wafer without pretreatment, polishing scraps and abrasive grains generated in the polishing process enter the recesses of the wafer and accumulate,
Furthermore, we succeeded in greatly improving the problem that abrasive grains and grinding dust remain on the surface of the semiconductor wafer. For example, when alumina particles having a particle size of 0.2 μm are used as the abrasive grains and a protective layer of a surfactant such as sorbitan monocaprate is formed on the surface of the silicon wafer, the adhesion of the abrasive grains is 6 in comparison with the conventional one.
It was reduced by 0%.
【００３８】また、半導体ウェーハの被研磨面に界面活
性剤の保護層を形成する際には、研磨対象とする半導体
ウェーハ表面がシリコン酸化膜であるか金属であるか等
に応じ、半導体ウェーハの表面に対する吸着力の高い界
面活性剤を選択的に用いるようにしているので、半導体
ウェーハの表面に確実に保護層を形成することができ、
半導体ウェーハの表面への砥粒および研削屑の直接の付
着が効果的に防止され、半導体ウェーハ表面への砥粒お
よび研削屑の残留を確実に抑制することができる。When forming a protective layer of a surfactant on the surface to be polished of a semiconductor wafer, the semiconductor wafer is polished depending on whether the surface of the semiconductor wafer to be polished is a silicon oxide film or a metal. Since a surfactant having a high adsorptivity to the surface is selectively used, the protective layer can be reliably formed on the surface of the semiconductor wafer,
Direct attachment of abrasive grains and grinding debris to the surface of a semiconductor wafer is effectively prevented, and residual abrasive grains and grinding debris on the surface of a semiconductor wafer can be reliably suppressed.
【００３９】更に、研磨工程の後には、半導体ウェーハ
から保護層を剥離する保護層剥離工程を実施するように
しているので、保護層を介して半導体ウェーハに付着し
た砥粒および研削屑を保護層と共に確実に除去すること
ができ、半導体ウェーハ表面への砥粒および研削屑の残
留が確実に解消される。Further, since the protective layer peeling step of peeling the protective layer from the semiconductor wafer is performed after the polishing step, the abrasive grains and grinding dust attached to the semiconductor wafer through the protective layer are protected by the protective layer. At the same time, it can be reliably removed, and residual abrasive grains and grinding debris on the surface of the semiconductor wafer are reliably eliminated.
【００４０】しかも、この保護層剥離工程は、半導体ウ
ェーハの表面の溶解を抑制して界面活性剤を溶解する溶
液によって半導体ウェーハを洗浄する工程によって構成
されているので、アンモニアや過酸化水素の水溶液から
なる洗浄液によって残留物を除去する従来の研磨方法と
は違い、半導体ウェーハに損傷を与えることなく半導体
ウェーハ表面の保護層、および、この保護層に付着した
砥粒および研削屑を確実に取り除くことが可能であり、
この保護層剥離工程によって半導体ウェーハの洗浄作業
も同時に達成することができる。Moreover, since the protective layer peeling step is constituted by a step of cleaning the semiconductor wafer with a solution that suppresses the dissolution of the surface of the semiconductor wafer and dissolves the surfactant, an aqueous solution of ammonia or hydrogen peroxide is used. Unlike the conventional polishing method that removes the residue with a cleaning liquid consisting of, it is possible to reliably remove the protective layer on the surface of the semiconductor wafer and the abrasive grains and grinding debris attached to this protective layer without damaging the semiconductor wafer. Is possible,
By this protective layer peeling step, the cleaning operation of the semiconductor wafer can be achieved at the same time.
【図１】本発明を適用した一実施形態の半導体ウェーハ
研磨方法の処理工程の概略を示した流れ図である。FIG. 1 is a flow chart showing an outline of processing steps of a semiconductor wafer polishing method according to an embodiment to which the present invention is applied.
【図２】同実施形態の各処理工程におけるウェーハの状
態を簡略化して示した概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a simplified state of a wafer in each processing step of the same embodiment.
【図３】他の実施形態の半導体ウェーハ研磨方法の処理
工程の概略を示した流れ図である。FIG. 3 is a flowchart showing an outline of processing steps of a semiconductor wafer polishing method according to another embodiment.
【図４】更に他の実施形態の半導体ウェーハ研磨方法の
処理工程の概略を示した流れ図である。FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing steps of a semiconductor wafer polishing method according to still another embodiment.
【図５】従来の半導体ウェーハ研磨方法の処理工程の概
略を示した流れ図である。FIG. 5 is a flowchart showing an outline of processing steps of a conventional semiconductor wafer polishing method.
【図６】従来の半導体ウェーハ研磨方法の各処理工程に
おけるウェーハの状態を簡略化して示した概念図であ
る。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a simplified state of a wafer in each processing step of a conventional semiconductor wafer polishing method.
１ 保護膜形成槽
２ 界面活性剤溶液
２ａ 界面活性剤溶液（モノウラリン酸ヘキサグリセリ
ル，モノカプリン酸ソルビタン）
２ｂ 界面活性剤溶液（オリオキシエチレンラウリルエ
ーテル酢酸）
３ 保護層
４ 洗浄液（アルコールを添加した水）
１００ 加工部
１０１，１０１ａ，１０１ｂ ウェーハ
１０２ 研磨剤
１０３ 研磨屑・砥粒
１０４ 洗浄部
１０５ 洗浄液（アンモニアと過酸化水素の水溶液）1 Protective Film Forming Tank 2 Surfactant Solution 2a Surfactant Solution (Hexaglyceryl Monouranate, Sorbitan Monocaprate) 2b Surfactant Solution (Olyoxyethylene Lauryl Ether Acetate) 3 Protective Layer 4 Cleaning Solution (Water with Alcohol Added ) 100 processing parts 101, 101a, 101b wafer 102 polishing agent 103 polishing scraps / abrasive particles 104 cleaning part 105 cleaning liquid (aqueous solution of ammonia and hydrogen peroxide)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 啓二 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中村 彰信 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB02 DA02 DA17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Keiji Hirano 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Akinobu Nakamura 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company F term (reference) 3C058 AA07 CB02 DA02 DA17
Claims (5)
導体ウェーハの被研磨面に界面活性剤の保護層を形成す
る保護層形成工程と、前記保護層形成工程によって保護
層を形成された被研磨面に研磨を施して平坦化する研磨
工程とを備えたことを特徴とする半導体ウェーハの研磨
方法。1. A method for polishing a semiconductor wafer, comprising: a protective layer forming step of forming a protective layer of a surfactant on a surface to be polished of the semiconductor wafer; and a polishing object having a protective layer formed by the protective layer forming step. And a polishing step of polishing the surface to flatten the surface.
酸化膜表面への吸着力の高い界面活性剤を用いて半導体
ウェーハの被研磨面に界面活性剤の保護層を形成するこ
とを特徴とした請求項１記載の半導体ウェーハの研磨方
法。2. The protective layer forming step is characterized in that a protective layer of a surfactant is formed on the surface to be polished of the semiconductor wafer by using a surfactant having a high adsorptivity to the surface of the silicon oxide film. Item 2. A method for polishing a semiconductor wafer according to Item 1.
への吸着力の高い界面活性剤を用いて半導体ウェーハの
被研磨面に界面活性剤の保護層を形成することを特徴と
した請求項１記載の半導体ウェーハの研磨方法。3. A protective layer of a surfactant is formed on a surface to be polished of a semiconductor wafer by using a surfactant having a high adsorptivity to a metal surface in the protective layer forming step. A method for polishing a semiconductor wafer according to claim 1.
る保護層剥離工程を前記研磨工程の後に備えたことを特
徴とする請求項１，請求項２または請求項３記載の半導
体ウェーハの研磨方法。4. The method of polishing a semiconductor wafer according to claim 1, further comprising a protective layer peeling step of peeling the protective layer from the semiconductor wafer after the polishing step.
の表面の溶解を抑制して前記界面活性剤を溶解する溶液
によって半導体ウェーハを洗浄する工程によって構成さ
れていることを特徴とする請求項４記載の半導体ウェー
ハの研磨方法。5. The protective layer peeling step comprises a step of cleaning the semiconductor wafer with a solution that suppresses dissolution of the surface of the semiconductor wafer and dissolves the surfactant. A method for polishing a semiconductor wafer according to claim 1.
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