JP2008042220A

JP2008042220A - 基板処理方法及び装置

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Publication number: JP2008042220A
Application number: JP2007246720A
Authority: JP
Inventors: Yu Ishii; 遊石井; Masayuki Nakanishi; 正行中西; Kenro Nakamura; 賢朗中村
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】半導体装置の製造工程などにおいて、基板の周縁部等に発生する表面荒れや基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる基板処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】ＣＭＰ工程の後、研磨フィルム２２により基板のベベル部及びエッジ部の研磨を行う。また基板のベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、基板のデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光を照射し、散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理方法及び装置、特に半導体ウェハなどの基板の周縁部（ベベル部及びエッジ部）等に発生する表面荒れや基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去する基板処理方法及び装置に関するものである。

近年、半導体素子の微細化、半導体装置の高密度化に伴い、パーティクルの管理はますます重要になりつつある。パーティクルを管理する上での大きな問題の１つとして、半導体装置の製造工程中に半導体ウェハ（基板）のベベル部及びエッジ部に生じる表面荒れに起因する発塵がある。ここで、ベベル部とは、半導体ウェハの端部において断面が曲率を有する部分を意味し、エッジ部とは、ベベル部からウェハの内周側に向かった数ｍｍ程度の表面が平坦な部分を意味する。

例えば、トレンチキャパシタのトレンチ（ディープトレンチ）をＳｉウェハの表面に形成するＲＩＥ（Reactive Ion Etching）工程において、上述したような加工起因の表面荒れが発生する。ＲＩＥ工程では、まず、図１８（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１００上にＳｉＮ膜５００とＳｉＯ_２膜５１０の積層膜からなるハードマスクを形成し、上記ハードマスクをマスクにしてＳｉウェハ１００をＲＩＥ法にてエッチングしてディープトレンチ５２０を形成する（図１８（ｂ）参照）。

このＲＩＥ工程においては、エッチング中に生じる副生成物がＳｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部に付着し、これがエッチングのマスクとして作用して、図１８（ｂ）に示すように、Ｓｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部に針状突起５３０が形成されることがある。特に、開口径がサブミクロンオーダーであり、アスペクト比が数十と非常に高いディープトレンチ５２０を精度よく形成しようとした場合には、そのプロセス条件により上述した針状突起５３０がベベル部及びエッジ部に必然的に発生してしまう。

針状突起５３０の高さは位置によりバラツキがあるが、最大で１０μｍ近くにもなり、Ｓｉウェハ１００の搬送時あるいはプロセス時に破損してパーティクルが発生する原因となる。このようなパーティクルは歩留りの低下につながるため、ベベル部及びエッジ部に形成された針状突起５３０を除去する必要がある。

従来から、このような針状突起５３０を除去するためにＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法が用いられている。このＣＤＥ法においては、まず、図１９（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部の数ｍｍの領域を除いた表面にレジスト５４０を塗布する。そして、レジスト５４０で覆われていない部分のＳｉウェハ１００を等方的にエッチングすることにより、ベベル部及びエッジ部の針状突起５３０を除去する（図１９（ｂ）参照）。その後、デバイス表面を保護していたレジスト５４０を剥離する（図１９（ｃ）参照）。

このようなＣＤＥ法では、デバイス表面をレジスト５４０で保護する必要があるため、レジスト塗布、レジスト剥離という工程が必要となる。また、等方的なエッチングにより尖った針状部分は除去することができるが、針状突起５３０の高さのバラツキに応じて凹凸５５０が形成されてしまう（図１９（ｃ）参照）。この種の凹凸５５０は、次工程以降で行われるＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の加工時にダストが溜まり易く、問題となる場合があるが、従来のＣＤＥ法によっては、このようなＳｉウェハ１００のベベル部及びエッジ部の表面荒れを完全に除去することが困難であった。また、更に、ＣＤＥ工程に要する１枚当たりの処理時間は通常５分以上と長く、ＣＤＥ工程はスループットを下げる原因となると共に、原料コストが高いという問題を有している。

また、近年、半導体装置の分野には、配線材料としてのＣｕ、あるいは次世代ＤＲＡＭやＦｅＲＡＭのキャパシタ電極材料としてのＲｕやＰｔ、キャパシタ誘電体材料としてのＴａＯ、ＰＺＴなど、新材料が次々と導入されている。そして、半導体装置の量産化に当たり、これらの新材料による装置汚染の問題を真剣に考えるべき時期となった。特に、半導体装置の製造工程中において、ウェハのベベル部、エッジ及び裏面に付着した新材料膜は汚染源となるため、これを除去することが重要な課題となる。

例えば、キャパシタ電極として用いるＲｕ膜を成膜する際、ベベル部、エッジ部、及び裏面に付着するＲｕ膜の除去は重要である。このようなＲｕ膜の成膜方法としては、現在ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が一般的に用いられているが、ＣＶＤ法では、装置構成による程度の差こそあるものの、ベベル部、エッジ部、及び裏面へのＲｕ膜の付着を避けることはできない。また、スパッタ法においてエッジカットリングを用いてＲｕ膜の成膜を行う場合でも、ベベル部及びエッジ部にスパッタ粒子（Ｒｕ）が回り込むことによるＲｕ膜の付着を完全になくすのは困難である。外周チップの歩留りを高めるためにエッジカット幅を小さくする場合は、なおさらＲｕ膜の付着を完全になくすことが難しい。

いずれの成膜方法にせよ、Ｒｕ成膜後のウェハのベベル部、エッジ部、又は裏面には、Ｒｕ膜が付着している。上述したように、この種のベベル部等に付着したＲｕ膜は、次工程の装置汚染の原因になるため、除去しなければならない。

ベベル部等に付着したＲｕ膜の除去は、従来から、ウェットエッチング法により行われており、Ｓｉウェハの裏面を上にして水平に回転しているＳｉウェハに薬液を滴下する方法が一般的である。ベベル部及びエッジ部に関しては、回転数等を調整して、薬液のデバイス形成面側への回り込み量を調整することにより対応している。

しかし、この方法では、Ｒｕ膜の除去レートが１０ｎｍ／ｍｉｎ程度であるため、１枚当たりの処理時間が通常５分以上と長く、スループットが低いという問題がある。更に、下地に拡散したＲｕを除去することができず、これを除去するためには、下地をエッチングできる別の薬液によるウェットエッチングを追加して行う必要があり、更にスループットが低くなってしまう。また、装置にダメージを与えないような適当な薬液が存在しないという問題もある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、半導体装置の製造工程などにおいて、基板の周縁部等に発生する表面荒れや基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を効果的に除去することができる基板処理方法及び装置を提供することを目的とする。

このような従来技術における問題点を解決するために、本発明の基板処理方法の第１の態様は、ＣＭＰ工程の後、研磨フィルムにより基板のベベル部及びエッジ部の研磨を行うことを特徴とする。
本発明の基板処理方法の第２の態様は、基板のベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、基板のデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光を照射し、散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、上記光がレーザ又はＬＥＤであることを特徴とする。
本発明の基板処理装置の態様は、基板のベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、基板のデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光を光学的手段により照射し、散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、上記光がレーザ又はＬＥＤであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、研磨テープと、基板の所定の箇所に上記研磨テープを押圧する研磨ヘッドとを備え、上記研磨テープと上記基板との摺動により上記基板の研磨を行う。

このような研磨テープを用いた研磨により基板のベベル部及びエッジ部の針状突起の除去を行うこととすれば、従来のＣＤＥ法では不可欠だったレジストによるデバイス形成面の保護が不要になる。その結果、保護用のレジスト塗布、針状突起を除去した後のレジスト剥離という２つの工程を省くことができ、スループットが向上する。また、ベベル部及びエッジ部から針状突起を除去した後の面は平滑面となるので、上述したＣＤＥ法における問題が解決される。

また、このような研磨テープを用いた研磨により基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去することとすれば、単一の工程で除去工程を実現することができるので、従来のウェットエッチング法に比べて短時間で汚染源となる膜を除去することができ、スループットが向上する。

ここで、上記研磨テープを薄膜研磨フィルムにより形成してもよい。また、高い柔軟性を有する材質からなる研磨テープを用いることもできる。このように、研磨テープとして薄膜研磨フィルムを用いることにより、例えば、基板の表面、特に周縁部（ベベル部及びエッジ部）において研磨テープが折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープを基板の周縁部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、基板の周縁部を均等に研磨することが可能となる。この結果、基板の表面に形成された針状突起や基板の表面に付着した不要な膜を研磨により効果的に除去することが可能となる。ここで、「研磨テープ」はテープ状の研磨工具を意味しており、この研磨テープには、基材フィルム上に研磨砥粒を塗布した研磨フィルム及びテープ状の研磨布の双方が含まれる。

本発明の好ましい態様は、研磨テープと、上記研磨テープを支持する弾性体を備えた研磨ヘッドと、上記研磨ヘッドを所定の押圧力で押圧して上記研磨テープを基板の所定の箇所に押圧する押圧機構とを備え、上記研磨テープと上記基板との摺動により基板の研磨を行う。

このように、押圧機構は、研磨中に研磨テープに与えられる押圧力が所定の押圧力になるように研磨ヘッドを押圧するので、弾性体が劣化して延びてしまったとしても、弾性体が延びた分だけ押圧機構が研磨ヘッドを押圧する。このため、弾性体の張力はほとんど変化せず、弾性体の劣化にかかわらず研磨テープによる研磨レートを常に一定にして均一な研磨を行うことができる。

本発明の好ましい一態様は、上記押圧機構は、研磨中に上記押圧力を調整可能に構成されている。

このようにすれば、押圧機構による押圧力を適宜変化させて研磨中に研磨テープに与えられる押圧力を変化させ、基板の所定の箇所において所望の研磨プロファイルを得ることが可能となる。

本発明の好ましい態様は、研磨テープと、上記研磨テープを支持すると共に内部に加圧流体が供給される変形自在の流体バッグと、上記流体バッグを収容すると共に該流体バッグを支持する支持部とを有し、基板の所定の箇所に上記研磨テープを押圧する研磨ヘッドとを備えた。

このような構成により、流体バッグに加圧流体を供給することによって、研磨テープを支持する流体バッグが変形し、研磨テープが基板の所定箇所に均等に接触することとなるので、基板の所定箇所を均等に研磨することが可能となる。

この場合において、上記研磨テープを研磨フィルムにより形成してもよい。あるいは、上記研磨テープを研磨布により形成し、上記基板の表面に研磨材又はエッチング液を供給しつつ上記基板の研磨を行うこととしてもよい。また、研磨テープにより上記流体バッグを構成することもできる。

本発明の好ましい他の一態様は、上記流体バックに任意の圧力の流体を供給する流体供給源を更に備えた。

上述したように、研磨テープを用いた研磨により基板のベベル部及びエッジ部の針状突起の除去を行うこととすれば、従来のＣＤＥ法では不可欠だったレジストによるデバイス形成面の保護が不要になる。その結果、保護用のレジスト塗布、針状突起を除去した後のレジスト剥離という２つの工程を省くことができ、スループットが向上する。また、ベベル部及びエッジ部から針状突起を除去した後の面は平滑面となるので、上述したＣＤＥ法における問題が解決される。

また、研磨テープを用いた研磨により基板の周縁部等に付着し汚染源となる膜を除去することとすれば、単一の工程で除去工程を実現することができるので、従来のウェットエッチング法に比べて短時間で汚染源となる膜を除去することができ、スループットが向上する。

また、研磨テープとして薄膜研磨フィルムを用いることにより、基板の表面、特に周縁部（ベベル部及びエッジ部）において研磨テープが折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨テープを基板の周縁部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、基板の周縁部を均等に研磨することが可能となる。この結果、基板の表面に形成された針状突起や基板の表面に付着した不要なＲｕ膜を研磨により均一且つ安定的に除去することが可能となる。また、処理時間を短くしてスループットを向上することができる。

また、研磨中に研磨テープに与えられる押圧力が所定の押圧力となるように研磨ヘッドが押圧機構により押圧されるので、弾性体の劣化にかかわらず弾性体の張力はほとんど変化せず、研磨テープによる研磨レートを常に一定にして均一な研磨を行うことができる。

更に、流体バッグに加圧流体を供給することによって、研磨テープを支持する流体バッグが変形し、研磨テープが基板の表面に均等に接触することとなるので、基板の表面を均等に研磨することが可能となる。

以下、本発明に係る基板処理装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る基板処理装置は、半導体ウェハ（Ｓｉウェハ）などの基板の表面を研磨することにより、ウェハのベベル部、エッジ部、及び／又は裏面の処理を行うものであり、半導体ウェハの表面を研磨する研磨ユニットを備えている。なお、図面を通して同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

まず、本発明の第１の実施形態における基板処理装置の研磨ユニットについて説明する。図１は本発明の第１の実施形態における研磨ユニットを示す概略平面図、図２は図１に示す研磨ユニットの正断面図である。図１及び図２に示すように、研磨ユニットは、半導体ウェハ１００を回転可能に挟持する複数のローラ１と、ウェハ１００のベベル部及びエッジ部の研磨を行う研磨ヘッド２と、研磨ヘッド２をウェハ１００に向けて押圧するエアシリンダ（押圧機構）３と、ウェハ１００のベベル部及びエッジ部に薬液（又は純水）を供給する薬液供給ノズル４と、ウェハ１００のデバイス形成面（即ち図２において下面）に空気や窒素などの気体を噴射する複数の気体噴射ノズル５と、ウェハ１００のノッチを検出するノッチセンサ６と、ウェハ１００のノッチを研磨する砥石ホイール７とを備えている。なお、半導体ウェハ１００は、上方から落下するパーティクル対策のため、デバイス形成面が下になるようにセットされる。

図３は図１の研磨ヘッド２の要部を示す断面図、図４は図３に示す研磨ヘッドの研磨時の状態を示す断面図である。図１乃至図４に示すように、研磨ヘッド２は、２つの突出部２０ａ，２０ｂを有する支持部２０と、この突出部２０ａ，２０ｂの端部の間に張設された弾性ゴム等からなる弾性部材２１と、弾性部材２１に支持される研磨テープとしての研磨フィルム２２と、弾性体からなる押圧板２３とを備えている。

研磨ヘッド２は、図示しない移動機構により半導体ウェハ１００の径方向に移動可能となっている。また、研磨ヘッド２の支持部２０の基部２０ｃにはエアシリンダ３が連結されている。エアシリンダ３の駆動により、支持部２０がウェハ１００の中心方向に移動されると、図４に示すように、研磨フィルム２２が弾性部材２１を介してウェハ１００のベベル部及びエッジ部に押圧される。このエアシリンダ３の駆動の詳細については後述する。なお、研磨ヘッド２の突出部２０ａ，２０ｂの間の距離を可変にする機構を設けてもよい。

研磨フィルム２２は、図示しない研磨カセットに収容されており、研磨カセット内のリール２４ａ，２４ｂ（図２参照）によって、所定の張力が与えられた状態で巻き取られるようになっている。ウェハ１００の研磨によって摩耗した研磨フィルム２２は、その研磨レートが低下する前に巻き取られ、新しい研磨フィルムがウェハ１００に接触するようになっている。研磨フィルム２２にウェハ１００のベベル部及びエッジ部を所定の押圧力で押圧し、ウェハ１００を回転させることによりウェハ１００のベベル部及びエッジ部と研磨フィルム２２とを摺接させて研磨を行う。なお、研磨フィルム２２をウェハ１００に対して摺動させて研磨を行うこととしてもよい。また、研磨中に研磨フィルム２２をリール２４ａ，２４ｂにより所定の速度で往復運動又は連続送りを行い、ウェハの厚み方向の相対速度による摺動を上述の回転摺動に加えて研磨レートを上げるようにしてもよい。

研磨フィルム２２としては、研磨面となるその片面に、例えば、ダイヤモンド砥粒やＳｉＣを接着した研磨フィルムを用いることができる。研磨フィルムに接着する砥粒は、基板の種類や要求される性能に応じて選択されるが、例えば粒度＃４０００〜＃１２０００のダイヤモンドや粒度＃４０００〜＃１００００のＳｉＣを用いることができる。

図４に示すように、研磨フィルム２２の裏側から弾性部材２１を押し当てることにより、引き伸ばされた弾性部材２１には張力Ｔが発生する。この弾性部材２１の張力Ｔによって、研磨フィルム２２からウェハ１００のベベル部に対して圧力Ｐが働く。この圧力Ｐの大きさは、研磨フィルム２２の幅をＷ、ベベル部断面の曲率半径をρとし、研磨フィルム２２の厚さＤが曲率半径ρに比べて十分に小さいとすると、Ｐ＝Ｔ／（ρＷ）となる。

押圧板２３は、支持部２０の突出部２０ａ，２０ｂの間に配置されており、ウェハ１００の径方向に移動可能となっている。押圧板２３がウェハ１００の中心方向に移動することで、弾性部材２１及び研磨フィルム２２がウェハ１００のエッジ部にも押圧されるようになっている。

薬液供給ノズル４は研磨ヘッド２の近傍に配置されており、この薬液供給ノズル４からウェハ１００のベベル部及びエッジ部に薬液又は純水が供給される。また、気体噴射ノズル５は、ウェハ１００の中心に対して放射状に配置されており、研磨時にウェハ１００のデバイス形成面に気体を噴射することにより、研磨時に発生する研磨屑がデバイス形成面を汚すことを防止する。なお、気体噴射ノズル５をデバイス形成面側だけではなく、ウェハ１００の裏面（即ち図２において上面）側にも設置することとすれば、より効果的にウェハ１００をクリーンな状態にすることができる。

図５（ａ）は図１に示す砥石ホイール７を示す正面図、図５（ｂ）はウェハ１００のノッチを研磨しているときの砥石ホイール７を示す平面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、砥石ホイール７は、ウェハ１００のノッチ形状及びベベル形状に対応した形状の溝７０ａが形成されたホイール７０と、ホイール７０を回転させる回転軸７１とを備えている。ホイール７０の溝７０ａには例えば粒度＃１００００程度のダイヤモンド砥粒が接着されている。

砥石ホイール７によりウェハ１００のノッチ７２を研磨する際には、ノッチセンサ６によりウェハ１００のノッチ７２を検知し、砥石ホイール７の位置にノッチ７２がくるようにウェハ１００の回転を停止させる。そして、図５（ｂ）に示すように、砥石ホイール７のホイール７０の溝７０ａをノッチ７２に合わせて回転軸７１を中心としてホイール７０を回転させる。このとき、回転軸７１を上下方向及び水平方向に移動させることによって、ウェハ１００のノッチ７２の研磨を行う。

次に、上述した構成の研磨ユニットを用いて、ＲＩＥ法によりトレンチキャパシタのディープトレンチを半導体ウェハ（Ｓｉウェハ）の表面に形成したときに半導体ウェハのベベル部及びエッジ部の表面に生じる荒れを除去する方法について説明する。このトレンチキャパシタは、例えばＤＲＡＭのメモリセルに使用されるものである。

まず、ＲＩＥ工程により半導体ウェハの表面にディープトレンチを形成する（図１８（ａ）及び図１８（ｂ）参照）。例えば、ＳｉＮ膜５００の厚さは２００ｎｍ、ＳｉＯ_２膜５１０の厚さは９０ｎｍ、ディープトレンチ５２０の開口径は０.２５μｍ、深さは７μｍである。このＲＩＥ工程によって、半導体ウェハの表面には図１８（ｂ）に示すような針状突起５３０が形成されるが、この針状突起５３０を上述した研磨ユニットを用いて除去する。

まず、半導体ウェハ１００は、デバイス形成面を下向きにした状態で、ローラ１により水平面内で回転自在に挟持される。次に、研磨ヘッド２をウェハ１００の中心方向に移動させ、ウェハ１００のベベル部が研磨ヘッド２の研磨フィルム２２によって挟み込まれるように、研磨ヘッド２をウェハ１００に押圧する。また、研磨ヘッド２の押圧板２３をウェハ１００の中心方向に移動させ、押圧板２３の水平面を鉛直方向からエッジ部領域に押圧して、研磨フィルム２２をエッジ部領域に例えば９８ｋＰａ程度の圧力で接触させる。このようにすることで、デバイス形成面のエッジ部の数ｍｍの領域を研磨することができる。このとき、薬液供給ノズル４からウェハ１００のベベル部及びエッジ部と研磨フィルム２２の接触部に薬液又は純水が供給される。ローラ１の回転によりウェハ１００を回転させ、ウェハ１００のベベル部及びエッジ部と研磨ヘッド２の研磨フィルム２２とを摺接させてウェハ１００のベベル部及びエッジ部を湿式研磨する。

また、ウェハ１００のデバイス形成面側に放射線状に配置された気体噴射ノズル５から空気又は窒素などの気体を例えば流速５ｍ／ｓ以上でデバイス形成面に対して浅い角度で噴射させる。これにより、研磨時に発生する研磨屑によってウェハ１００のデバイス形成面が汚染されるのが防止される。

その後、上述したように、ノッチセンサ６と砥石ホイール７とを用いて、ウェハ１００のノッチ７２のベベル部及びエッジ部の全体を研磨する。

このようにして、ウェハ１００のベベル部及びエッジ部の研磨が行われるが、弾性部材２１が経時変化により劣化してくると、弾性力を失ったり、塑性変形して全長が延びたりして、研磨時の弾性部材２１の張力が低下することがある。弾性部材２１の張力が低下すると、研磨荷重が小さくなり、研磨レートも低下するので、研磨効率が下がってしまう。また、弾性部材２１の張力が低下すると研磨レートが変化するため、所望の研磨プロファイルを得ることもできない。

ここでいう弾性部材２１の劣化とは、塑性変形による自然長の伸びとヤング率の低下を意味している。張力というストレスが堆積すると、弾性部材２１は弾性体といえども塑性変形を起こし、張力が働いていないときの長さ（自然長）が若干長くなってしまう。また、張力というストレスが堆積すると、弾性部材２１のヤング率が若干低下することがわかった。

弾性部材２１の劣化は、劣化しにくい材質からなる弾性部材２１を選ぶこと、あるいは、弾性部材２１の厚さを厚くして単位面積当たりに働く張力を減少させることにより、ある程度は改善することができる。しかしながら、弾性部材２１の劣化を完全に抑えることは不可能である。

従って、ウェハ１００に対して研磨フィルム２２及び弾性部材２１を押し込む距離Ｄ（図４参照）を一定にして研磨することとした場合（以下、定位置法という）、以下のような問題が生じる。この定位置法は、弾性部材２１が研磨フィルム２２を所定の力で押圧できるような位置を予め決めておき、研磨時にこの位置まで研磨ヘッド２を移動させて研磨を行う方法である。この定位置法によれば、最初は所定の張力が弾性部材２１に働くが、上述した弾性部材２１の劣化により、時間の経過とともに、この張力が徐々に減少する。従って、時間の経過とともに、研磨レートが徐々に低下してしまうという問題が生じる。

弾性部材２１として、ヤング率０．６ＭＰａ、断面積１３ｍｍ^２の天然ゴムを用いた場合、累積使用時間１０時間で、弾性部材２１に働く張力が１０％減少することがわかった。このため、累積使用時間が１０時間を過ぎるあたりから、１分間の粗研磨ではベベル部に形成された針状突起を完全には除去できなくなり、処理時間を長くする必要が生じる。

このような観点から、本実施形態では、エアシリンダ３を用いて、弾性部材２１が常に一定の力Ｆで研磨フィルム２２を押圧するようにしている（定力法）。即ち、エアシリンダ３は、研磨中に研磨フィルム２２に与えられる押圧力が一定となるように支持部２０及び弾性部材２１を押圧する。これにより、弾性部材２１が劣化により延びてしまったとしても、弾性部材２１が延びた分だけエアシリンダ３が支持部２０及び弾性部材２１を押圧して、研磨フィルム２２からベベル部及びエッジ部に加えられる圧力が変化しないようになっている。従って、弾性部材２１の劣化にかかわらず研磨フィルム２２による研磨レートを常に一定にすることができ、弾性部材２１に働く張力の変化をほとんど無視できるようになり、安定した研磨を実現することが可能となる。

上述した一定の力Ｆの大きさは、弾性部材２１が所定の大きさの張力Ｔを有する変形をするように決定される。即ち、図４において、Ｆ＝２Ｔｃｏｓθという関係が成立するように押圧力Ｆを調整する。ここで、θはウェハ１００の表面と弾性部材２１とのなす角である。

一定の力Ｆをかけたときの弾性部材２１の半全長をＬ（図４参照）とし、弾性部材２１が上述の劣化によってΔＬだけ長くなった場合を考える。弾性部材２１がΔＬだけ長くなることによって、角度θがΔθだけ小さくなり、張力ＴがΔＴだけ減少するとすれば、定力法では上述したＦ＝２Ｔｃｏｓθの関係が成立し、力Ｆは不変である（一定とした）ので、ΔＴ／Ｔ＝Δθｔａｎθという関係が成立する。また、Δθ＝（ΔＬ／Ｌ）ｔａｎθの関係も成立するので、結局、ΔＴ／Ｔ＝（ΔＬ／Ｌ）ｔａｎ^２θの関係が成立する。ここで、角度θを１５度とした場合、ΔＬ／Ｌが、定位置法における張力の減少の割合未満になることを考えれば、定力法における張力の減少の割合ΔＴ／Ｔは、定位置法におる張力の減少の割合の７％未満にしかならず、ほとんど無視できることがわかる。実際に、定力法によると累積使用時間が１００時間を過ぎても、弾性部材２１に働く張力の減少はみられず、処理時間の延長が不要となった。

ベベル部の全体に亘って均一な研磨を実現するためには、ベベル部の曲面形状に研磨フィルム２２を確実に沿わせることが必要である。即ち、ベベル部の断面の曲率は、半導体ウェハの種類により違いはあるが、８インチウェハの場合では、平均すれば１／（３６０μｍ）程度であるが、部分的に１／（１２０μｍ）という非常に大きな値になる場合もある。このような大きな曲率の曲面形状に対しても研磨フィルム２２を沿わせるためには、研磨フィルム２２が、ベベル部の断面の（最大）曲率の曲面に対して塑性変形することなく、即ち、折れる曲がることがない程度の柔軟性を有していなければならない。

この研磨フィルムの柔軟性は、研磨フィルムのフィルム材質や厚さで決まる。研磨フィルムの材質として一般的に用いられるＰＥＴを使用した場合、厚さ７５μｍ以上の研磨フィルムをベベル部の曲面に沿わせようとしても、図６に示すように研磨フィルムが折れ曲がってしまう場合がある。このように研磨フィルムが折れ曲がってしまうと、ベベル部に研磨フィルムの接触しにくい部分が生じ、この部分の研磨レートが下がり、ウェハ１００のベベル部を均一に研磨することができなくなる。このように研磨フィルムが折れ曲がってしまった状態で、例えば１分間の粗研磨を行った場合、研磨フィルム２２が折れ曲がった部分に形成された針状突起を完全に除去することはできず、ベベル部全体の針状突起を完全に除去するためには処理時間を長く、例えば２分間にする必要がある。これはスループットの低下につながる。

従って、本実施形態では、研磨フィルムを薄膜化して、ベベル部の断面の（最大）曲率の曲面形状に対して折れ曲がることがない程度の柔軟性を持たせている。研磨フィルムの材質としてＰＥＴを使用した場合、研磨フィルムの厚さが５０μｍ以下であれば、ベベル断面の（最大）曲率の曲面形状に対して折れ曲がることなく沿わせられることがわかった。なお、研磨フィルムの材質がＰＥＴではない場合には、ベベル部の（最大）曲率の曲面形状に対して折れ曲がることなく沿わせられるフィルムの厚さは、当然、上述したものとは異なってくる。

このように、本実施形態では、研磨フィルム２２として薄膜研磨フィルムを用いているので、ウェハ１００のベベル部において研磨フィルム２２が折れ曲がってしまうことがない。従って、研磨フィルム２２をウェハ１００のベベル部の曲面形状に確実に沿わせることができるので、ウェハ１００のベベル部を均等に研磨することが可能となる。なお、本実施形態では、研磨フィルム２２として薄膜研磨フィルムを用いることで研磨フィルム２２をウェハ１００のベベル部の曲面形状に沿わせることとしているが、高い柔軟性を有する材質からなる研磨フィルムを用いることによっても同様の効果が得られる。

本実施形態では、上述したように、弾性部材２１を介して研磨フィルム２２をウェハ１００に押圧しているが、このような弾性部材２１を用いないで研磨フィルム２２を直接ウェハ１００に押圧した場合には、研磨フィルム２２はウェハ１００の高さ方向中央部分にしか接触することができず、その接触長さは高々１０ｍｍ程度になってしまい、接触面積を大きくすることができない。また、ウェハ１００の回転に伴うベベル部の微妙な変動を吸収することができないので、回転するウェハ１００のベベル部に対して動的に安定して圧力を加えることが困難である。

本実施形態のように、弾性部材２１を介して研磨フィルム２２をウェハ１００に押圧する方法では、上述したように、研磨フィルム２２からウェハ１００のベベル部に対して加わる圧力Ｐは、Ｐ＝Ｔ／（ρＷ）となるので、ベベル部の断面がフルラウンドの場合にはベベル部に加わる圧力を均一にすることができる。このように、弾性部材２１を介して研磨フィルム２２をウェハ１００に押圧すれば、研磨に寄与する部分を拡張して、研磨レートを大きくすると共に、接触面における圧力のバラツキを少なくして研磨量を均一にすることができる。

上述した構成の研磨ユニットを用いて、ベベル部及びエッジ部に形成された針状突起の除去を以下の条件で行った。この例では、図７に示すように、粗削り用の研磨ヘッド２ａを円周方向に４つ、仕上げ研磨の研磨ヘッド２ｂを円周方向に４つそれぞれ設けた研磨ユニットを用いた。

粗削り用の研磨フィルムとして、粒度＃４０００のダイヤモンド粒子が厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム上にウレタンタイプ接着剤で結合されたもの、仕上げ用の研磨フィルムとして、粒度＃１００００のダイヤモンド粒子が厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム上にウレタンタイプ接着剤で結合されたものを用いた。それぞれの研磨フィルムの幅は３０ｍｍとした。また、弾性部材２１の張力Ｔが９．８Ｎになるように設定し、角度θを１５度とした。また、ウェハ１００の回転速度を１００ｍｉｎ^−１とした。研磨時には、各薬液供給ノズル４から純水を１０ｍｌ／ｍｉｎで供給した。

まず、研磨ヘッド２ａの粗削り用の研磨フィルムをウェハ円周に沿って４箇所接触させて１分間の研磨を行った。この粗削り研磨によってウェハ１００の針状突起５３０が除去された。次に、研磨のダメージを除去する目的で、粗削り用の研磨ヘッド２ａと仕上げ用の研磨ヘッド２ｂとを入れ替え、仕上げ用の研磨フィルムによって１分間の研磨を行った。この仕上げ研磨によって表面に残存する研磨傷は完全に除去され、ベベル面は平均粗さＲａが数ｎｍ以下の鏡面になった。

次に、ウェハ１００のノッチ７２の研磨を行った。砥石ホイール７を回転速度１０００ｍｉｎ^−１で回転させて３０秒間ウェハ１００のノッチ７２を研磨した。これにより、ノッチにおける針状突起が完全に除去された。

この後、別のユニットにおいて、ベベル部及びエッジ部を主体にＰＶＡスポンジ等をウェハ１００に摺接させながら、純水又は界面活性剤水溶液を用いて洗浄を行った。そして、リンスした後、乾燥させて、工程を終了した。

このように、研磨フィルム２２を用いた研磨によりウェハ１００のベベル部及びエッジ部の針状突起５３０の除去を行うことにより、従来のＣＤＥ法では不可欠だったレジストによるデバイス形成面の保護が不要になる。その結果、保護用のレジスト塗布、針状突起を除去した後のレジスト剥離という２つの工程を省くことができ、スループットが向上する。

また、ウェハ１００のベベル部及びエッジ部から針状突起５３０を除去した後の面は、図８に示すように平滑面となるので、上述したＣＤＥ法における問題が解決される。即ち、従来のＣＤＥ法では、図１９（ｃ）に示すように、針状突起の除去後に、針状突起５３０の高さのバラツキに応じて凹凸５５０が形成され、次工程以降で行われるＣＭＰ等の加工時に凹凸５５０にダストが溜まり易いという問題があるが、本発明によればこの問題が解消される。

また、上述した基板処理装置にウェハ１００の洗浄を行う洗浄部を組み込んだ場合には、ウェハ１枚当たりの処理時間を３分程度にすることができる。従来のＣＤＥ法では５分程度を要していたのに比べて処理時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。

更に、上述した研磨ユニット及び基板処理装置は簡単な装置構成であるため、装置単体の価格を安くすることができる。また、使用する原料も純水と微量の薬液だけであるので、ランニングコストを大幅に削減することができる。このように、本発明によればコスト削減の点で大きな利点がある。

また、本実施形態においては、湿式研磨において供給する液体としては、純水以外に、シリコンをウェットエッチングする薬液、例えば、ＫＯＨ水溶液、アルカリイオン水等も使用することができる。また、界面活性剤水溶液を使用することもできる。これらの薬液の使用により、研磨フィルム２２の砥粒の材質とサイズによっては、研磨レートや表面平坦度といった研磨特性が向上する効果が期待できる。

次に、本発明の第２の実施形態における基板処理装置について説明する。本実施形態における基板処理装置は、キャパシタ電極として用いるＲｕ膜をデバイス形成面上にＣＶＤ法で成膜したときに半導体ウェハのベベル部、エッジ部及び裏面に付着するＲｕ膜を除去するものである。

図９に示すように、シリコン窒化膜８０を成膜した半導体ウェハ１００上に、下部キャパシタ電極として用いるＲｕ膜８１をバッチ式のＣＶＤ法により３０ｎｍだけ成膜した場合、Ｒｕ膜８１はデバイス形成面のみならず、ウェハ１００のベベル部、エッジ部及び裏面にも３０ｎｍ程度成膜される。この種のＲｕ膜８１を用いるキャパシタは、例えば、立体キャパシタであり、ＤＲＡＭ又はＦｅＲＡＭに使用されるものである。上述したように、ベベル部、エッジ部及び裏面に付着したＲｕ膜８１は、次工程の装置汚染の原因になるため、除去することが必要になる。

そこで、本実施形態における基板処理装置を用いて、半導体ウェハのベベル部、エッジ部及び裏面に付着するＲｕ膜を除去する。本実施形態における基板処理装置は、上述した第１の実施形態における（第１の）研磨ユニットに加えて、ウェハ１００の裏面に付着したＲｕ膜８１を除去する第２の研磨ユニットを備えている。図１０は本実施形態における第２の研磨ユニットを示す概略平面図、図１１は図１０の正断面図である。

図１０及び図１１に示すように、第２の研磨ユニットは、ウェハ１００を回転可能に挟持する複数のローラ１１と、弾性体１２ａに研磨フィルム１２ｂを巻き付けた研磨ロール（研磨ヘッド）１２と、シャワーノズルの形態を有する薬液供給ノズル１３（図１１において図示せず）と、ＰＶＡスポンジからなるサポートロール１４と、ウェハ１００に洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１５（図１０において図示せず）とを備えている。なお、ウェハ１００はデバイス形成面が下になるようにセットされる。

研磨ロール１２は、弾性ゴムや発泡ウレタンなどからなる円柱状の弾性体１２ａに研磨フィルム１２ｂを接着して巻き付けたものであり、例えば、２０.３２ｃｍ（８インチ）ウェハ用としては、直径３０ｍｍ程度、長さ２１０ｍｍ程度である。また、薬液供給ノズル１３は、ウェハ１００の裏面（図１１において上面）側に配置された研磨ロール１２の近傍に配置されており、この薬液供給ノズル１３からウェハ１００の裏面に薬液が滴下される。ウェハ１００の下方に配置されたサポートロール１４は、回転しながらウェハ１００のデバイス形成面に接触するようになっており、このサポートロール１４により研磨ロール１２の荷重が支持される。

このような構成の第２の研磨ユニットにおいて、ウェハ１００は、デバイス形成面を下向きにした状態で、ローラ１１により水平面内で回転自在に挟持される。次に、研磨ロール１２を回転させながら図示しない押圧機構によりウェハ１００の裏面に接触させる。このとき、薬液供給ノズル１３から薬液を滴下する。また、サポートロール１４を回転させながらウェハ１００のデバイス形成面に接触させると共に、洗浄液供給ノズル１５からウェハ１００の表裏面に洗浄液を供給する。ローラ１１の回転によりウェハ１００を回転させ、ウェハ１００の裏面と研磨ロール１２とを摺接させてウェハ１００の裏面を湿式研磨する。なお、研磨ロール１２で基板の表面（デバイス形成面）を研磨することとしてもよい。

本実施形態における基板処理装置を用いて、ベベル部及びエッジ部に付着したＲｕ膜８１の除去を以下の条件で行った。この例では、第１の研磨ユニットとして、円周方向に８つの研磨ヘッドを有するものを用いた。

研磨フィルム２２として、粒度＃１００００のダイヤモンド粒子が厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム上にウレタンタイプ接着剤で結合されたものを用いた。研磨フィルム２２の幅は３０ｍｍとした。弾性部材２１の張力が９．８Ｎになるように設定し、角度θを１５度とした。また、ウェハ１００の回転速度を１００ｍｉｎ^−１とした。研磨時には、各薬液供給ノズル４から純水を１０ｍｌ／ｍｉｎで供給した。

まず、研磨ヘッド２の研磨フィルム２２をウェハ円周に沿って８箇所接触させて１分間の研磨を行った。この研磨により、ベベル部及びエッジ部に付着していたＲｕ膜８１を完全に除去することができた。次に、ウェハ１００のノッチ７２の研磨を行った。砥石ホイール７を回転速度１０００ｍｉｎ^−１で回転させて３０秒間ウェハ１００のノッチ７２を研磨した。これにより、ノッチ７２のベベル部及びエッジ部に付着しているＲｕ膜８１が完全に除去された。

次に、上述した第２の研磨ユニットを用いて、裏面に付着したＲｕ膜８１の除去を以下の条件で行った。

研磨ロール１２の研磨フィルム１２ｂとして、粒度＃１００００のダイヤモンド粒子がＰＥＴフィルム上にウレタンタイプ接着剤で結合されたものを用いた。研磨ロール１２の押圧力を９．８Ｎとし、回転速度を１００ｍｉｎ^−１とした。ウェハ１００の回転速度を１００ｍｉｎ^−１とし、薬液供給ノズル１３から純水を２００ｍｌ／ｍｉｎで供給した。また、各洗浄液供給ノズル１５から純水を１０００ｍｌ／ｍｉｎで供給した。

まず、研磨ロール１２をウェハ１００の裏面に接触させて２分間の研磨を行った。この研磨により、図１２に示すように、裏面のＲｕ膜も完全に除去された。

この後、別のユニットにおいて、ベベル部も含めたウェハ１００全体にＰＶＡスポンジ等を摺接させながら、純水又は界面活性剤水溶液を用いて洗浄を行った。そして、リンスした後、乾燥させて、工程を終了した。

このようにしてＲｕ膜を除去した後のウェハ１００をＩＣＰ分析したところ、Ｒｕ膜８１が除去されて露出した下地のシリコン窒化膜８０上では、Ｒｕ汚染が１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２未満になるまで清浄化されることが確認された。

従来のウェットエッチング法では、例えば、薬液として硝酸二アンモニウムセリウム２０％水溶液を用いた場合、Ｒｕ汚染を１０^１１ａｔｍｏｓ／ｃｍ^２未満にするのでさえ５分以上かかり、１０^１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２未満にするためには、下地のシリコン窒化膜８０を希フッ酸等の別の薬液で２分間程度ウェットエッチングする必要があった。従って、従来の方法では、ベベル部、エッジ部及び裏面のＲｕ膜を除去するのに、１枚当たり７分以上の時間を要していた。

これに対して、本発明の基板処理装置によりＲｕ膜を除去すれば、ベベル部及びエッジ部と裏面とを別々に処理する場合であっても、約３.５分で完了することができる。なお、ベベル部及びエッジ部処理用の第１の研磨ユニットと裏面処理用の第２の研磨ユニットとを互いに干渉しないように一体化してもよい。これらを一体化した場合、ベベル部及びエッジ部のＲｕ膜の除去と裏面のＲｕ膜の除去とを同時に行うことができる。これにより、処理時間は更に短縮され、約２.５分になり、大幅なスループット向上につながる。

また、本実施形態においては、湿式研磨の供給液体として、純水以外に、Ｒｕ膜をウェットエッチングする薬液、例えば、硝酸二アンモニウムセリウム水溶液、過硫酸アンモニウム水溶液等の酸化剤を使用することもできる。これらの薬液の使用により、研磨レートが向上する効果が期待できる。

本実施形態の研磨による汚染膜の除去においては、砥粒のメカニカルな除去作用が加わる。従って、化学的に安定な膜の除去に対しても本発明を適用することができ、また、下地に拡散した上記化学的に安定な膜の成分も、下地の一部を削り取ることにより除去することができる。このため、本発明に係る基板処理装置によって除去できる汚染膜は、上述したＲｕ膜に限らず、Ｃｕ膜、ＰＺＴ膜，ＢＳＴ膜などや、将来半導体装置の製造に導入される新材料膜一般に広げることができる。

次に、本発明の第３の実施形態における基板処理装置について説明する。図１３は、本実施形態の基板処理装置における研磨ヘッドを示す概略図である。図１３に示すように、本実施形態における研磨ヘッド１０２は、２つの突出部１２０ａ，１２０ｂを有する支持部１２０と、流体路１２１を介して内部に流体が供給される流体バッグ１２２とを備えている。流体バッグ１２２は薄いゴムや軟質ビニールなどの柔軟性のある材質から形成されており、内部の圧力に応じて変形自在となっている。流体路１２１は流体供給源１２３に接続されており、流体供給源１２３から気体（空気等）や液体（水等）などの流体が流体バッグ１２２に供給される。流体供給源１２３は任意の圧力の流体を流体バッグ１２２に供給することができるようになっており、この供給された流体の圧力によって流体バッグ１２２の内部圧力が調整される。

流体バッグ１２２は、支持部１２０の突出部１２０ａ，１２０ｂの間に形成された凹部１２０ｃに収容されており、この凹部１２０ｃによって流体バッグ１２２が外部に飛び出さないように支持されている。研磨フィルム２２は流体バッグ１２２に支持される。

第１の実施形態の研磨ユニットにおいて、研磨ヘッド２をこのような構成の研磨ヘッドに置き換えて、研磨フィルム２２をウェハ１００に所定の押圧力で押圧し、ウェハ１００を回転させることによりウェハ１００のベベル部と研磨フィルム２２とを摺接させて研磨を行う。なお、研磨フィルム２２をウェハ１００に対して摺動させて研磨を行うこととしてもよい。

本実施形態では、流体バッグ１２２に加圧流体を供給することによって、研磨フィルム２２を支持する流体バッグ１２２が変形し、研磨フィルム２２がウェハ１００のベベル部に均等に接触することとなるので、ウェハ１００の周縁部を均等に研磨することが可能となる。

研磨フィルム２２としては、第１の実施形態と同様の研磨フィルムを用いることができ、またフィルム状の研磨布（例えばロデール社製のＳＵＢＡ−４００等）を研磨テープとして用いてもよい。研磨布を用いる場合には、図示しない供給ノズルから被研磨面に研磨材又はエッチング液を供給する。また、流体バッグ１２２に研磨フィルム２２を直接貼付してもよく、あるいは、研磨フィルム２２によって流体バッグ１２２を構成することとしてもよい。

このような構成の研磨ヘッドを用いて、ベベル部及びエッジ部の研磨を行った。この研磨においては、ダイヤモンド砥粒を接着した厚さ２５μｍの薄膜ＰＥＴ研磨フィルムを研磨フィルム２２として用い、厚さ０．１ｍｍのフッ素ゴムで形成した流体バッグ１２２に１９６ｋＰａの空気を供給してウェハ１００のベベル部及びエッジ部の研磨を行った。ウェハ１００の回転速度は５００ｍｉｎ^−１とした。この実験において、ウェハ１００のベベル部が均等に研磨されることが確認できた。

図１４は、上述した研磨ユニットを組み込んだ基板処理装置の配置構成の一例を示す平面図である。図１４に示すように、基板処理装置は、複数の半導体ウェハ（基板）を収容したウェハカセット２００ａを載置する一対のロード／アンロードステージ２００と、ドライな基板を扱う第１搬送ロボット２１０と、ウェットな基板を扱う第２搬送ロボット２２０と、仮置き台２３０と、上述した研磨ユニット２４０と、洗浄ユニット２５０，２６０とを備えている。第１搬送ロボット２１０は、ロード／アンロードステージ２００上のカセット２００ａ、仮置き台２３０、洗浄ユニット２６０の間で基板を搬送し、第２搬送ロボット２２０は、仮置き台２３０、研磨ユニット２４０、洗浄ユニット２５０，２６０の間で基板を搬送する。

ＣＭＰ工程やＣｕ成膜工程を終えたウェハが収容されたウェハカセット２００ａが図示しないカセット搬送装置によって基板処理装置に搬送され、ロード／アンロードステージ２００に載置される。第１搬送ロボット２１０は、ロード／アンロードステージ２００上のウェハカセット２００ａから半導体ウェハを取出し、このウェハを仮置き台２３０に載置する。第２搬送ロボット２２０は、仮置き台２３０に載置されたウェハを受け取り、このウェハを研磨ユニット２４０に搬送する。この研磨ユニット２４０において、上述したベベル部及びエッジ部及び／又は裏面の研磨が行われる。

研磨ユニット２４０においては、研磨中又は研磨後に、ウェハの上方に配置された図示しない１以上のノズルから水又は薬液を供給してウェハの上面及びエッジ部分を洗浄する。この洗浄液は、研磨ユニット２４０でのウェハの表面材質の管理（例えば、薬液などによるウェハ表面の不均一な酸化などの変質を避けて均一な酸化膜を形成するなど）の目的のために行われる。この研磨ユニット２４０での洗浄を１次洗浄という。

洗浄ユニット２５０，２６０ではそれぞれ２次洗浄、３次洗浄が行われるが、研磨ユニット２４０において１次洗浄されたウェハは第２搬送ロボット２２０により洗浄ユニット２５０又は２６０に搬送され、洗浄ユニット２５０において２次洗浄、場合によっては洗浄ユニット２６０において３次洗浄、あるいは両ユニット２５０，２６０において２次洗浄及び３次洗浄を行う。

最終洗浄の行われた洗浄ユニット２５０又は２６０において、ウェハを乾燥させ、第１搬送ロボット２１０が乾燥したウェハを受け取ってこれをロード／アンロードステージ２００上のウェハカセット２００ａに戻す。

なお、上述した２次洗浄、３次洗浄においては、接触型の洗浄（ペンシル型やロール型などの例えばＰＶＡ製スポンジでの洗浄）と非接触型の洗浄（キャビテーションジェットや超音波印加液体による洗浄）を適宜組み合わせてもよい。

なお、研磨ユニット２４０における研磨終点は、研磨時間によって管理してもよいし、あるいは、ベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、ウェハのデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光（レーザやＬＥＤなど）を図示しない光学的手段によって照射し、その散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することとしてもよい。

上述の実施形態においては、ウェハの回転をローラ１又は１１を用いて行ったが、ウェハ１００の裏面を真空チャックにより吸着した状態で回転させてもよい。また、上述した実施形態においては、研磨屑を排除するために、ウェハ１００のデバイス形成面に気体を噴射する例を説明したが、デバイス形成面に純水等の液体を流してもよい。

また、図２に示す研磨ユニットに代えて、図１５に示すような研磨ユニットを用いてもよい。この研磨ユニットは、無端状の研磨テープ３２２を上下に配置された一対の弾性ローラ３２４ａ、３２４ｂにより挟持し、この弾性ローラ３２４ａ、３２４ｂを回転させることによって、無端状研磨テープ３２２を送るようになっている。

また、図１１に示す第２の研磨ユニットに代えて、図１６に示すような研磨ユニットを用いてもよい。この研磨ユニットの研磨ヘッド３１２は、リール３１４ａ，３１４ｂによって巻取り可能な研磨テープ３１６と、研磨テープ３１６をウェハ１００の裏面に押圧するロール３１８とを備えており、リール３１４ａ，３１４ｂにより研磨フィルム３１６を所定の速度で往復運動又は連続送りしてウェハ１００の裏面を研磨する。

また、図１１に示す第２の研磨ユニットに代えて、図１７に示すような研磨ユニットを用いてもよい。この研磨ユニットの研磨ヘッド４１２では、ローラ４１４ａ，４１４ｂの間に研磨テープ４１６が巻回されており、このローラ４１４ａ，４１４ｂを回転させることによって研磨テープ４１６を送るようになっている。このとき、下方のローラ４１４ａにより研磨テープ４１６をウェハ１００の裏面に押圧する。

また、上述した実施形態では、押圧機構としてエアシリンダを用いた例を説明したが、エアシリンダに限らず各種の押圧機構を用いることができる。また、上述した実施形態では、研磨中に研磨フィルム２２に与えられる押圧力が一定となるように押圧機構により研磨ヘッド２及び弾性部材２１を押圧する例を説明したが、これに限られず、押圧機構による押圧力を適宜調整可能に構成して研磨中に研磨フィルム２２に与えられる押圧力を変化させ、ウェハ１００の被研磨面（ベベル部及びエッジ部又は裏面）において所望の研磨プロファイルが得られるようにしてもよい。また、一種類の研磨テープだけで粗研磨から仕上げ研磨を行うために、押圧機構による押圧力を段階的に又は連続的に粗研磨工程から仕上げ研磨工程へ低下させていくように、押圧力を研磨中に調整するようにしてもよい。

また、研磨における種々の条件は、適宜変更することができる。研磨フィルムの形態や研磨フィルム上の砥粒も上述のものに限られない。例えば、ＢａＣＯ_３、ＣａＣＯ_３等のシリコンに対してメカノケミカル作用を有する材料を砥粒として使用することもできる。

また、上述の実施形態においては、基板としてＳｉウェハを用いた例を説明したが、ＳＯＩウェハ、更に、ＳｉＧｅウェハ等の他の半導体ウェハ、デバイス形成面がＳｉＧｅで形成されたＳｉウェハ等を用いてもよい。また、基板のベベル部のみ又は裏面のみを研磨対象としてもよい。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態における基板処理装置の研磨ユニットを示す概略平面図である。図１に示す研磨ユニットの正断面図である。図１の研磨ユニットの研磨ヘッドの要部を示す断面図である。図３に示す研磨ヘッドの研磨時の状態を示す断面図である。図５（ａ）は図１に示す研磨ユニットの砥石ホイールを示す正面図、図５（ｂ）は半導体ウェハのノッチを研磨しているときの砥石ホイールを示す平面図である。研磨フィルムが折れ曲がった状態を示す概略断面図である。半導体ウェハのベベル部及びエッジ部の研磨に用いた研磨ユニットを示す概略平面図である。図７に示す研磨ユニットを用いて研磨を行った後の半導体ウェハの表面形状を示す断面図である。Ｒｕ膜が成膜された半導体ウェハ（Ｓｉウェハ）を示す断面図である。本発明の第２の実施形態における基板処理装置の第２の研磨ユニットを示す概略平面図である。図１０に示す第２の研磨ユニットの正断面図である。本発明の第２の実施形態における基板処理装置を用いて研磨を行った後の半導体ウェハの表面形状を示す断面図である。本発明の第３の実施形態における基板処理装置の研磨ヘッドを示す概略断面図である。本発明に係る基板処理装置の配置構成の一例を示す平面図である。図２に示す研磨ユニットの変形例を示す正断面図である。図１１に示す第２の研磨ユニットの変形例を示す正断面図である。図１１に示す第２の研磨ユニットの変形例を示す正断面図である。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、トレンチキャパシタのディープトレンチの形成過程を示す断面図である。図１９（ａ）乃至図１９（ｃ）は、ディープトレンチの形成時に発生した針状突起の除去過程を示す断面図である。

符号の説明

１，１１ローラ
２，２ａ，２ｂ，１０２研磨ヘッド
３エアシリンダ（押圧機構）
４，１３薬液供給ノズル
５気体噴射ノズル
６ノッチセンサ
７砥石ホイール
１２研磨ロール
１２ｂ研磨フィルム
１４サポートロール
１５洗浄液供給ノズル
２０支持部
２１弾性部材
２２研磨フィルム
２３押圧板
２４ａ，２４ｂリール
７０ホイール
７１回転軸
７２ノッチ
８０シリコン窒化膜
８１Ｒｕ膜
１００半導体ウェハ
１２０支持部
１２０ａ，１２０ｂ突出部
１２１流体路
１２２流体バッグ
１２３流体供給源
２００ロード／アンロードステージ
２１０第１搬送ロボット
２２０第２搬送ロボット
２３０仮置き台
５００ＳｉＮ膜
５１０ＳｉＯ_２膜
５２０ディープトレンチ
５３０針状突起
５４０レジスト
５５０凹凸

Claims

ＣＭＰ工程の後、研磨フィルムにより基板のベベル部及びエッジ部の研磨を行うことを特徴とする基板処理方法。
基板のベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、基板のデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光を照射し、散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することを特徴とする基板処理方法。
前記光がレーザ又はＬＥＤであることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
基板のベベル部の研磨ヘッドが位置しない場所に、基板のデバイス形成面の法線方向から所定形状及び所定強度の光を光学的手段により照射し、散乱光を測定することでベベル部の凹凸を測定し、これに基づいて研磨終点を検知することを特徴とする基板処理装置。
前記光がレーザ又はＬＥＤであることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。