JP2013201424A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の一主面と反対側の主面を傷付けたり汚染することなしに、基板の一主面の傷や異物を除去することができ、リソグラフィ工程におけるパターン加工精度の向上をはかる。
【解決手段】半導体装置の製造方法であって、基板１０の表面側を該表面と非接触に保持した状態で、基板１０の裏面の傷又は異物を除去するための裏面処理を行う工程と（Ｓ２）、裏面処理が施された基板１０の裏面をステージ上に接触させて保持し、基板１０の表面にリソグラフィでパターン形成を行う工程と（Ｓ６）、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、リソグラフィにより基板の表面に所望パターンを形成する半導体装置の製造方法に関する。

ＬＳＩの製造においては、各種の堆積やエッチングプロセスを経た被処理基板の裏面に残留膜や凹み傷が形成される場合がある。これらの残留膜や凹み傷が存在すると、リソグラフィ工程で基板裏面をステージ上にチャックした際に、基板が歪む。これにより、基板表面の平坦な基準面を形成できなくなり、リソグラフィ工程に悪影響が生じる。基板裏面の残留膜や凹み傷を除去するために、基板裏面を薬液で溶解する処理が行われている。しかし、基板の裏面には、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜など様々な種類の膜が堆積しているので、これらの膜を一括で高速溶解させることは非常に困難である。また、仮にこれらの各種膜を一括溶解処理できた場合でも、基板の凹み傷は残ってしまう。

基板裏面の残留膜や凹み傷を一括除去できる手法として、基板裏面を研磨する方法が考えられる。研磨の場合は、被研磨面である基板裏面にある程度の、例えば１００〜５００ｈＰａの研磨荷重をかける必要があり、この研磨荷重に耐えられるような基板保持機構が必要である。安定して基板を支えるためには、被研磨面と逆の面に保持板を設けることが望ましい。しかし、ＬＳＩ製造途中の基板の場合は、基板裏面を研磨しようとすると、ＬＳＩ構造を有する基板表面を保持することになってしまい、微細なＬＳＩ構造を破壊したり汚染したりする可能性がある。

また別の基板保持方法として、基板の側面のみを掴んでチャックする方法がある。しかし、この方法では、研磨荷重を増やすに従い基板が歪むという欠点がある。特に、大口径の基板中央部での歪み量が大きく、研磨が効果的に実施できなくなるばかりか、基板自体の割れや結晶欠陥に繋がる可能性がある。特に、高速で基板を研磨するにはある程度の大きさの研磨荷重が必要であるため、このような側面をチャックする保持方法では研磨処理に耐えられない。

特開平１１−７７４９５号公報 特開平１１−８５４号公報 特開２０００−２５４８６１号公報

発明が解決しようとする課題は、基板の一主面と反対側の主面を傷付けたり汚染することなしに、基板の一主面の傷や異物を除去することができ、リソグラフィ工程におけるパターン加工精度の向上をはかり得る半導体装置の製造方法を提供することである。

実施形態の半導体装置の製造方法は、被処理基板の表面側を該表面と非接触に保持した状態で、前記基板の裏面の傷又は異物を除去するための裏面処理を行う工程と、前記裏面処理工程が施された前記基板の裏面をステージ上に接触させて保持し、前記基板の表面にリソグラフィでパターン形成を行う工程と、を含む。

第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャート。 第１の実施形態に用いた基板処理装置の例を示す概略構成図。 第１の実施形態による効果を説明するための模式図。 第１の実施形態による効果を説明するための特性図。 第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャート。 第２の実施形態による効果を説明するための模式図。 第３の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る半導体装置の製造工程に用いた基板処理装置の例を示す概略構成図。 ウェットブラストにおけるジェット流の照射角度と基板ダメージとの関係を示す特性図。 第３の実施形態におけるウェットブラストの斜め照射による効果を説明するための模式図。

以下、実施形態の半導体装置の製造方法を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するためのフローチャートである。ここでは、マスクを用いた光リソグラフィにより基板上にパターンを形成するものとする。

本実施形態では、リソグラフィ前に成膜や加工工程が施された被処理基板に対し（ステップＳ１）、基板の裏面を含む基板面の研磨処理を行う（ステップＳ２）。この研磨処理には、後述する静圧軸受けを用い、基板表面を非接触に保持しながら裏面の傷やゴミの除去を行う。

Ｓ２の後に基板の裏面の洗浄処理を行い（ステップＳ３）、更に基板の裏面の乾燥処理を行う（ステップＳ４）。これらの研磨処理、洗浄処理、乾燥処理（Ｓ２〜Ｓ４）は、同一チャンバ内にて行うのが望ましい。

次いで、基板の表面上にレジストを塗布した後に（ステップＳ５）、フォトマスクを用いたパターン露光を行う（ステップＳ６）。Ｓ６の後に、現像処理を施してレジストパターンを形成する（ステップＳ７）。

次いで、レジストパターンをマスクに用いドライエッチング法で基板上の被加工膜を選択エッチングすることにより（ステップＳ８）、被加工膜が所望パターンに加工されることになる。

次に、本実施形態をより詳しく説明する。

リソグラフィ工程前に、リソグラフィを行う被処理基板の裏面に付着した異物（残留膜やゴミ）による障害を防止するため、リソグラフィ工程前の成膜又は加工工程とリソグラフィ工程の間で、基板裏面に研磨を含む処理を実施する。研磨によって、成膜や加工で発生した残留膜や基板の傷、凹凸を一括で除去することができる。

研磨に際しては、被研磨面である基板面にある程度、例えば１００〜５００ｈＰａの研磨荷重をかける必要がある。研磨荷重に耐えられるような基板保持機構として、荷重が低い場合には基板のエッジ部のチャックでも良く、荷重が高い場合は研磨面の反対面、即ちリソグラフィが行われるデバイス面を静圧軸受で保持してもよい。なお、静圧軸受はデバイス面に向いているため、軸受から供給する圧力流体は液体よりも気体であることが望ましい。液体の場合はデバイスの製造途中の微細パターンの腐食を引き起こす恐れがある。また液体に触れたデバイス面を乾燥させる際、ウオーターマークや微細パターンの変形などの各種の欠陥を発生させる懸念がある。

図２（ａ）（ｂ）はそれぞれ、静圧軸受けを用いた基板処理装置の構成を示す断面図である。

図２（ａ）は、静圧軸受け２０を被処理基板１０の下側に配置した例である。静圧軸受け２０には、圧力流体の導入管２１と、圧力流体を保持するポケット２２が設けられている。基板１０に印加された荷重は、ポケット２２の中の圧力流体とポケット２２から静圧軸受け２０の表面にオーバーフローした圧力流体によって受けられる。また、静圧軸受け２０の上方には、基板１０の側面部を保持する保持具２３が設けられている。研磨などの処理の際には、静圧軸受け２０が基板１０に向かって上昇し、処理が終了すれば下降するようになっている。静圧軸受け２０を上下移動させる代わりに、基板１０の昇降機構を設けても良い。

静圧軸受け２０と反対側の基板面に対向して、基板１０よりも小径の研磨ヘッド２４が設けられている。研磨ヘッド２４の先端には、基板を処理するためのスポンジ、不織布、発泡ポリウレタンなどの軟質材料や研磨テープなどからなる処理部材２６と、処理部材２６を保持するホルダー２５が配置されている。ホルダー２５はなくても構わない。また、研磨ヘッド２４は支持体（図示せず）によって支持されており、自転、公転、揺動、上下動などの動作が可能である。これらの動作により、基板１０よりも小径の研磨ヘッド２４であっても基板面の全体を研磨処理できるようになっている。さらに、研磨ヘッド２４は支持体を介して印加される荷重によって、基板１０に当接させることができるようになっている。

研磨処理を行う場合、研磨液供給管２７から研磨液を供給する。さらに、洗浄処理のために、洗浄液供給管２８から洗浄液を供給する。洗浄液供給管２８の先端に二流体ジェットノズルやメガソニック洗浄ノズルなどを配しても良い。また、これらのノズルは別途設けても構わない。洗浄液としては、純水、界面活性剤添加液、ｐＨを制御した洗浄液などを用いる。洗浄液は一種類であっても良いが、二種類以上を順次供給したり併用したりしても構わない。さらに、研磨液供給管２７と洗浄液供給管２８は、同一の管であっても差し支えない。

また、乾燥時に基板１０を高速回転できるように、保持具２３を図示しない回転機構に接続し、保持具２３を回転可能にしている。乾燥時に低蒸気圧の溶剤や気体を基板上に供給する場合には、溶剤や気体の供給管（図示せず）を設けても良い。

図２（ａ）の例では、研磨処理、洗浄処理、乾燥処理を同一のチャンバ内で行う例を示したが、これらの処理は別々のチャンバ内で行っても良い。

また、別の処理装置の例を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）は、静圧軸受け２０を被処理基板１０の上側に配置した例である。装置の基本機能は、図２（ａ）に示した例と基本的に同じである。

上記装置を用いた研磨処理では、被処理基板１０の被処理面（裏面）に研磨部（処理部２６）を当接させ、研磨部を介して研磨荷重を被処理面に印加する。研磨部表面には、異物や凹凸除去に適した硬度、材質の部材が配されている。また、研磨部の大きさや数に特に限定はなく、基板裏面の研磨だけでなくベベル部の研磨も併せて行っても差し支えない。処理中の研磨部や基板は回転するなどして固定されていなくても良い。

また、研磨部を被処理面に当接して処理を行う際に、研磨液や純水などの液体を被研磨面に供給すれば、除去された異物や処理時の反応生成物を基板外に排出することができる。砥粒を含む研磨溶液、或いは砥粒を含まない研磨溶液や、界面活性剤、その他の溶液を研磨時に使用してもよい。

研磨量は除去する異物や凹凸のサイズによっても異なるが、予め定めた基板面の平坦度目標値に合わせて設定することが望ましい。例えば、１００ｎｍ以上の凹凸を完全に除去するためには、研磨量は１００ｎｍ以上あることが必要であるが、５０ｎｍ以下の凹凸を許容するのであれば、研磨量は５０ｎｍであっても差し支えない。

また、凹凸が少ない基板裏面に異物が付着している場合には、除去すべき異物サイズの１／２以下の研磨量でも十分な異物除去効果が得られる。さらに、研磨液として純水のみを用いるような研磨量がゼロの場合であっても、異物除去効果が得られる。

研磨後には、除去した異物や反応生成物を確実に基板外まで排出するために、洗浄を行う。この洗浄には、洗浄液とスポンジブラシなどの接触式洗浄、若しくは非接触式洗浄を用いる。接触式洗浄と非接触式洗浄を併用しても差し支えないが、接触式洗浄ではスポンジブラシなどからの逆汚染があるため、処理の最後は非接触式洗浄であるのが望ましい。

洗浄液としては、純水だけでなく薬液を用いることにより、研磨面の付着物除去効率を高めることができる。薬液成分としては、除去した付着物の再付着を抑制する界面活性剤、薬液のｐＨを制御する成分、研磨残渣と反応して溶解させたり水溶性反応物を形成させたりする添加剤、研磨面の保護剤などを用いることができる。これらの薬液は、接触式洗浄又は非接触式洗浄の処理中だけでなく、洗浄前や洗浄後に供給しても良い。また、これらの洗浄で用いる薬液として、研磨面の膜を溶解させたり、異物を溶解させたりする機能を持つ薬液を選定すると、研磨面を清浄に仕上げることができる。薬液洗浄と同時に、二流体ジェット洗浄、メガソニック洗浄などの手法を併用すれば、単に薬液で基板をリンスするよりも高い洗浄性能が達成できる。

二流体ジェット洗浄などを行う場合には、ジェット流などが基板面をもれなく照射するよう、回転する基板の中心と外周の間においてジェットノズルを移動させるなどして洗浄を行う。二流体ジェットでは純水などの液体と高圧気体を噴出させるが、純水の代わりに炭酸ガス溶解水や、その他の洗浄液を用いても構わない。高圧気体には微細パーティクルを極力含まない清浄な気体を用いるが、その種類は大気、窒素など安全上問題ない気体であれば種類を問わない。二流体ジェットで用いる液体の流量は、数 ml／min. から数１００ ml／min. が好適であり、気体の流量は、数１０Ｌ／min.から数１００Ｌ／min.である。

最後に、基板を高速回転や、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの低蒸気圧気体などによって乾燥させて、次工程のレジスト塗布及びリソグラフィ工程に送る。

本実施形態によるリソグラフィの様子を、比較例と共に図３（ａ）（ｂ）に示す。なお、図３（ａ）（ｂ）では、説明を分かり易くするために、レジスト１３は既にパターン形成されている状態で示しているが、実際は露光時には全面に形成されている状態となっている。

被処理基板１０は、Ｓｉ基板１１上に被加工膜１２を堆積したものであり、基板１０の表面上にレジスト１３が塗布されている。基板１０の上方には、石英ガラス４１の表面にクロム膜からなるパターン４２を形成した光露光用マスク４０が設置されている。マスク４０の上方より単波長レーザ光などの光が照射され、レンズ系５０を経由してレジスト１３上にマスク４０のパターンが縮小投影される。基板１０は、ステージ３０の平坦な面に裏面を接触させ、静電チャック等によりステージ３０上に保持される。これにより、基板１０の表面平坦度が維持されるようになっている。

本実施形態では、図３（ａ）に示すように、基板裏面から異物が除去されており、基板１０の表面は平坦となっている。このため、レジスト１３にマスクのパターンが精度良く転写される。これは、先のリソグラフィ前の基板裏面の研磨処理により凹み傷や残留膜を確実に除去できているためである。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、基板裏面に異物４８が付着していた場合、基板裏面を平坦な面に密着させると、基板が歪み、基板表面の平坦度が維持できなくなる。このため、レジスト１３上に縮小投影されるパターンの形状が崩れ、その後のパターン形成ができなくなる。異物に限らず、接触痕のような傷や表面荒れ、その他の原因で生じた表面の凹凸が基板裏面に存在する場合、同様の悪影響がある。本実施形態では、基板裏面の処理によりこの問題を解決している。

本実施形態の効果を、図４を参照して説明する。図４は、基板の表面及び裏面の凹凸、異物除去のために各種処理を行った後の８０ｎｍ以上の欠陥数を個数で示したものである。３００ｍｍシリコンウエハ上に膜厚２００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜をＣＶＤ法により成膜し、成膜直後の欠陥数を１００として、各処理後の欠陥数を相対値で表している。

成膜後のＳｉＯ₂ 膜に対し、希弗酸処理とアルカリ処理を組み合わせた薬液処理を行った場合、処理後の欠陥数は減少せず、逆にやや増加した。これは、希弗酸によるＳｉＯ₂ 膜の溶解で膜表面荒れなどが発生するなどして、欠陥数が増加したと考えられる。

ブラシ洗浄を行った場合には、欠陥数は半減したものの、依然半数は残留しており、十分な除去効果は得られなかった。

これに対し、本実施形態の方法により、砥粒や薬液を用いずに純水のみを用いて研磨部をＳｉＯ₂ 膜表面に押圧し、続けて薬液洗浄と二流体ジェット洗浄を行った場合には、欠陥数は約１／１０に減少した。残留している欠陥は、異物が根こそぎ脱離した後の除去痕（凹み）である。なお、このときの流体による押圧力は１００ｈＰａであり、押圧力を大きくするほど欠陥数は減少した。

また、異物表面を平坦にする効果がある、砥粒を含む研磨剤をＳｉＯ₂ 膜表面に供給しながら研磨部を基板裏面に押圧し、続けて同様の洗浄を行った場合には、研磨部による押圧力は２００ｈＰａ以上で欠陥数０個を達成した。つまり、研磨処理により基板裏面の傷や異物を確実に除去することができているのが確認された。

このように本実施形態によれば、マスク４０を用いたリソグラフィの前に、被処理基板１０の表面側を静圧軸受け２０で保持すると共に、基板１０の裏面を研磨処理することにより、基板表面のパターンを傷付けることなく基板裏面の凹み傷や異物を除去することができる。例えば、微細ＬＳＩ構造を表面に有する製造途中の基板の裏面を研磨処理するためには、表面側を保持しなくてはならないが、その際に微細ＬＳＩ構造を破壊する懸念が強く、今まで処理することができなかった。静圧軸受けでは微細ＬＳＩ構造に触れずに保持できるので、基板裏面を容易に清浄化することができる。従って、基板１０の裏面を平坦な面にチャックした場合の基板表面の平坦度の向上をはかることができ、リソグラフィ工程での焦点合わせが容易になり、これによりパターン加工精度の向上をはかることが可能となる。

また、小径の研磨ヘッドを用いて設置面積の小さい装置で研磨処理から洗浄、乾燥までを一貫して行うことができるので、高生産性、低コスト、省スペースなどの利点がある。さらに、基板の表面側は圧力流体を用いた静圧軸受で保持するので、基板表面への処理液の回り込みがなく、処理によって表面を汚染することを防止できる。洗浄処理においても静圧軸受を用いれば、基板表面側への洗浄液の回り込みやそれに伴う汚染などを防止することができる。

なお、本実施形態におけるリソグラフィとしては、露光用マスクを用いた光リソグラフィの代わりに、電子ビームを用いてレジストに直接パターンを描画する電子ビームリソグラフィを行うことも可能である。また、スタンパを用いたインプリント・リソグラフィに適用することも可能である。インプリント・リソグラフィの場合、図１のＳ６，Ｓ７の代わりに、パターンが形成されたスタンパを基板上のレジストに押し付けるインプリント処理を行えばよい。

これらの場合であっても、基板表面のパターンを傷付けることなく基板裏面の凹み傷や異物を除去して清浄化することは、基板裏面を平坦な面にチャックした場合の基板表面の平坦度の向上に繋がる。従って、リソグラフィにおけるパターン加工精度の向上と云う同様の効果が得られることになる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するためのフローチャートである。ここでは、スタンパを用いたナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）により被処理基板上にパターンを形成するものとする。

本実施形態では、リソグラフィ前に成膜や加工工程が施された被処理基板に対し（ステップＳ１１）、基板の表面を含む基板面の研磨処理を行う（ステップＳ１２）。この研磨処理には、前記した静圧軸受けを用い、基板の裏面を非接触に保持しながら表面の傷や異物の除去を行う。

具体的には、前記図２に示す基板処理装置を用い、基板の裏面側を静圧軸受け２０で保持しながら、基板の表面に研磨部を当接させ、研磨部を介して研磨荷重を被処理面に印加する。研磨部を被処理面に当接して処理を行う際に、研磨液や純水などの液体を被研磨面に供給すれば、除去された異物や処理時の反応生成物を基板外に排出することができる。

研磨後には、除去した異物や反応生成物を確実に基板外まで排出するために、基板表面の洗浄を行う（ステップＳ１３）。その後、基板を高速回転や、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの低蒸気圧気体などによって乾燥させる（ステップＳ１４）。これらの研磨処理、洗浄処理、乾燥処理（Ｓ１２〜Ｓ１４）は、新たな異物が基板の表面又は裏面に付着するのを抑制するため、同一チャンバ内にて行うのが望ましい。

次いで、基板の表面上にレジストを塗布した後に（ステップＳ１５）、裏面を下にして基板をステージ上に載置する。そして、スタンパを用いたインプリント処理を行うことによって、基板上にレジストパターンを形成する（ステップＳ１６）。

次いで、レジストパターンをマスクに用いドライエッチング法で基板上の被加工膜を選択エッチングすることにより（ステップＳ１７）、被加工膜が所望パターンに加工されることになる。

先に説明した第１の実施形態では、リソグラフィ前の基板の裏面の処理方法を示したが、本実施形態では、リソグラフィ前、特にＮＩＬ工程前の基板の表面を含む面、即ちデバイス面の処理を、研磨を含む方法で実施する。

ＮＩＬ工程の下地膜中や膜表面に異物が存在すると、スタンパの破損を発生させ、ひいては連続的なパターン欠損を引き起こす。このように異物で凹凸のあるデバイス面に対して、リソグラフィ工程前に研磨処理を行い、異物の除去及び平坦化を行うことにより、ＮＩＬのスタンパの破損を防ぎ、リソグラフィによるパターン形成を良好に実施させることができる。また、研磨処理で異物を根こそぎ脱離させることにより、少なくともＮＩＬのスタンパの破損を防ぐことができる。

本方法では基板の表面（デバイス面）を研磨するため、研磨処理として通常のＣＭＰ（Chemical Mechanical Planarization）工程を採用してもかまわない。ＣＭＰの場合も研磨パッドに被研磨面を押圧し、第１の実施形態のような研磨液や純水などの液体を供給する方法を取ることができる。洗浄、乾燥など、その他の処理方法などは、図５に示すフローに従って第１の実施形態と同様に行えば良い。

本実施形態によるインプリント・リソグラフィの様子を、比較例と共に図６に示す。図６の（a1）〜（a4）が本実施形態、（b1）〜（b4）が比較例である。

ナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）法を行う場合には、Ｓｉ基板６１上に下地膜６２を堆積した被処理基板６０を用意し、この基板６０上にレジスト６３を塗布した後、スタンパ６５を上方より押し当てる。

図６（a1）に示すように基板裏面に異物がない場合、図６（a2）に示すように、スタンパ６５がレジスト６３に押し込まれる。そして、レジスト６３を硬化させた後に、スタンパ６５をレジスト６３から外すことにより、図６（a3）に示すように、良好なレジストパターンが得られる。そして、このレジストパターンをマスクに下地膜６２をＲＩＥ等で選択エッチングすることにより、図６（a4）に示すように、所望パターンが形成される。

一方、図６（b1）に示すように、下地膜６２、レジスト６３、又は基板６１の表面若しくは内部に異物６４が混入する場合がある。異物６４の原因として、基板６１への付着物、下地膜６２を成膜する際に発生する成膜ダスト、レジスト中に混入した微小パーティクル、またこれらの工程間や保管、搬送時に付着する異物や汚染が考えられる。即ち、製造途中のＬＳＩデバイス表面に薄膜を成膜する際、化学気相成長（ＣＶＤ）法での成膜では成膜ガスを、またスパッタリング法での成膜では成膜させる材料からなる円盤（ターゲット）を用いて成膜装置内でデバイスを有する基板表面に成膜を行う。この際、成膜装置内の基板以外の部分でも膜成長が起こる。例えば、ＣＶＤチャンバ内のウエーハ上方で成膜ガスが反応して固体となり、ウエーハ表面に付着する。もしくはスパッタチャンバ内でチャンバ内壁に付着した成膜物が剥がれてウエーハ表面に付着する。このような付着物が成膜初期や成膜途中でウエーハ表面に降下した場合、薄膜内に付着物が埋め込まれる。

スタンパ６５が異物６４に接触すると、図６（b2）に示すようにスタンパ６５が破壊されてしまう。或いは、異物６４がスタンパ６５のパターン内に噛み込んで取れなくなったりすることもある。また、基板６１上に残った異物の影響で、レジスト６３や下地膜６２へのパターン形成も良好に実施できなくなる（図６（b3）（b4））。スタンパ６５はパターン形成の原版であるため、一旦スタンパ６５にこのような不具合が生じると、以後の全てのパターンに不具合が転写されてしまい、パターン欠陥を引き起こす。本実施形態では、基板表面の研磨処理により基板表面に残った異物を除去することによって、これを防止することができる。

このように本実施形態によれば、インプリント・リソグラフィ前に被処理基板６０の表面を研磨することにより、基板６０の表面の凹み傷や異物を除去することができる。このため、インプリント・リソグラフィ工程におけるパターン加工精度の向上をはかると共に、スタンパ６５の破損を未然に防止することができる。しかも、基板表面を研磨する際に、基板６０の裏面側を圧力流体を用いた静圧軸受で保持するので、裏面への処理液の回り込みがなく、処理によって裏面が汚染されるのを防止できる。洗浄処理においても静圧軸受を用いれば、洗浄液の回り込みやそれに伴う汚染などを防止することができる。基板裏面の汚染がないことは、インプリント・リソグラフィにおいて、基板裏面を平坦な面にチャックして基板表面の平坦度を上げる際に極めて有効である。

なお、本実施形態における基板面の研磨加工（Ｓ１２）を行う前に、先の第１の実施形態における基板裏面の研磨加工（Ｓ２〜Ｓ４）を行うことにより、基板裏面側の清浄化及び平坦化をはかるようにしても良い。基板裏面の平坦化は、基板裏面を平坦面にチャックした場合の基板表面の平坦化に繋がるため、インプリント・リソグラフィには特に有効である。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するためのフローチャートである。ステップＳ３１，Ｓ３３〜Ｓ３８は第１の実施形態のステップＳ１，Ｓ３〜Ｓ８に対応している。

基本的なステップは第１の実施形態と同様であるが、本実施形態ではステップＳ２の研磨加工の代わりにウェットブラスト処理（ステップＳ３２）を行っている点が異なっている。即ち本実施形態では、ステップＳ３２において、リソグラフィ前に成膜や加工工程が施された被処理基板に対し、ジェット流噴射により基板の裏面の異物除去処理を行う。これ以降は、第１の実施形態と同様であり、ステップＳ３３〜Ｓ３８を行うことにより、被加工膜が所望パターンに加工されることになる。

図８は、本実施形態に用いた基板処理装置の構成を示す断面図である。なお、図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本実施形態が先に説明した図２の装置と異なる点は、研磨ヘッドに２４の代わりに、ウェットブラスト処理のためのノズル７４を設けたことにある。

静圧軸受け２０と反対側の基板面に対向して、基板面に斜め方向からジェット流７６を噴出するノズル７４が設けられている。ノズル７４は、基板表面の全面を処理するために水平方向に移動可能となっており、更にノズル７４の噴出角度は可変可能となっている。ノズル７４には、高圧気体／液体／固体の供給管７５がそれぞれ接続されている。そして、ノズル７４から基板１０の表面に高速ジェットの気体と共に、液体、固体、又はその混合物を噴射することにより基板表面の異物を除去するものとなっている。

ここで、ジェット流の斜め照射と垂直照射による違いを説明しておく。異物に関しては、斜め照射でも垂直照射でも強い力を受ける。基板表面に関しては、垂直照射では強い力を受けるが、斜め照射で受ける力は弱い。

図９に示すように、ノズル７４によるジェット流の照射角度θが９０°のとき、基板面若しくは基板表面に成膜した薄膜のダメージは最大となる。θが０°に近づくとダメージは小さくなる。０°付近では、ノズル７４から噴射したジェット流が基板にほぼ平行な流れを作るため、液膜によってジェットに含まれる固体粒子が基板に直接接触しない。よって、ダメージは殆ど発生しないが、同時に基板面若しくは薄膜の研磨速度も非常に小さくなる。

従って、本実施形態のように、図１０（ａ）に示すように、低角度で斜め照射した場合、基板表面を除去することなく、基板表面上の異物４８を選択的に除去することができる。これに対し、図１０（ｂ）に示すように、垂直照射の場合、異物４８を除去することはできるものの、異物４８と共にした基板表面を除去してしまう可能性がある。このような理由から、ノズル７４の角度は、４５°以下の範囲に設定する方が望ましい。なお、図１０に示した異物４８は、必ずしも表面に異なる材料が析出しているものに限らず、基板内に異物が存在することにより基板面が凸になっている部分を含むものとする。

ジェット流の混合物においては、高圧気体としてＮ₂ 等のような不活性ガス、液体としてＨ₂Ｏ、固体としては直径が１０〜３０ｎｍの金属酸化物の微粒子を用いることができる。微粒子としては、ＳｉＯ₂ ，Ａｌ₂Ｏ₃ ，ＺｒＯ₂ 等を用いることができるが、ＬＳＩの場合の適用を考慮すると、微粒子としてはＳｉＯ₂ が望ましい。

このように本実施形態によれば、マスク４０を用いたリソグラフィの前に、被処理基板１０の表面側を静圧軸受け２０で保持すると共に、基板１０の裏面にジェット流を噴射することにより、基板表面のパターンを傷付けることなく基板裏面の凹み傷や異物を除去することができる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、ジェット流の斜め方向からの照射により、下地におけるダメージを少なくすることができる。さらに、研磨ヘッドで研磨する場合と異なり、研磨屑が再汚染の原因となることもない。また、研磨ヘッドを設ける場合と比べると、ノズル７４を設けるのみで良いため、基板処理装置の構成が簡略化できる利点もある。

なお、基板処理装置に異物の検出機構を設け、予め異物の位置を特定しておくことにより、ジェット流を異物のみにピンポイントで照射することも可能である。この場合は、ジェット流の照射が垂直方向であっても、異物以外の部分の基板ダメージを抑制することが可能となる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。

実施形態では、被処理基板の一主面側を非接触で保持した状態で基板の反対側の面を研磨したが、基板面の処理は必ずしも研磨に限らない。基板の一主面と反対側の面の異物や傷を除去できるものであれば、ブラシで擦る、流体を吹き付ける、等の処理であっても良い。さらに、基板の処理面と反対側の面を保持する手段としては、必ずしも静圧軸受けに限るものではなく、保持面を非接触で保持できるものであればよい。

また、第１の実施形態におけるリソグラフィは、前述した光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、又はインプリント・リソグラフィに限るものではなく、印刷液の中に微粒子を混ぜ、印刷でパターンを形成するプリンテッド・エレクトロニクス（Printed electronics）にも適用することが可能である。つまり、基板裏面を平坦な面に当接させて基板表面の高い平坦度を要求される、各種のリソグラフィに適用することが可能である。

また、被処理基板の裏面や表面の処理に用いる研磨材や溶液、更には研磨量や押圧力等の条件は、仕様に応じて適宜変更可能である。同様に、洗浄処理に用いる薬液等も、仕様に応じて適宜変更可能である。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，６０…被処理基板
１１，６１…Ｓｉ基板
１２，６２…被加工膜
１３，６３…レジスト
２０…静圧軸受け
２１…導入管
２２…ポケット
２３…保持具
２４…研磨ヘッド
２５…ホルダー
２６…処理部材
２７…研磨液供給管
２８…洗浄液供給管
３０…ステージ
４０…露光用マスク
４１…石英ガラス
４２…クロムパターン
４５…レンズ系
４８，６４…異物
６５…スタンパ
７４…ノズル
７５…供給管
７６…ジェット流

Claims (14)

1. 被処理基板の表面側を該表面と非接触に保持した状態で、前記基板の裏面の傷又は異物を除去するための裏面処理を行う工程と、
   前記裏面処理が施された前記基板の裏面をステージ上に接触させて保持し、前記基板の表面にリソグラフィでパターン形成を行う工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 被処理基板の裏面側を該裏面と非接触に保持した状態で、前記基板の表面の傷又は異物を除去するための表面処理を行う工程と、
   前記表面処理が施された前記基板の裏面をステージ上に接触させて保持し、前記基板の表面にインプリント・リソグラフィでパターン形成を行う工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記裏面処理又は前記表面処理を行う工程として、前記基板の裏面又は表面に、研磨部を接触させて摺動させる研磨処理を施すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記研磨処理の際に、前記研磨部により前記基板に１００ｈＰａ以上の押圧を加えることを特徴とする、請求項３記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記研磨処理の際に、前記基板よりも小径の研磨部を用い、該研磨部を基板面上で移動させることにより基板面の必要な部分を研磨することを特徴とする、請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記裏面処理又は前記表面処理を行う工程として、前記基板の裏面又は表面に、高圧気体と共に液体、固体、又はこれらの混合物をジェット流で噴射する処理を施すことを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記ジェット流で噴射する際に、前記ジェット流を前記基板の裏面又は表面に対して斜め方向から照射することを特徴とする、請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記ジェット流で噴射する際に、前記高圧気体として不活性ガスを、前記液体として水を、及び前記固体として金属酸化物の粒子を用いたことを特徴とする、請求項６又は７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記基板の表面側又は裏面側を非接触で保持するために、前記基板の表面又は裏面に流体を供給する静圧軸受けを用いることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記静圧軸受けのための流体は、前記基板の汚染要因にならない水、油、又は高圧空気であることを特徴とする、請求項９記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記裏面処理又は前記表面処理を行う工程の後で且つ前記パターン形成を行う工程の前に、前記基板の裏面又は表面を洗浄処理する工程と、続いて前記基板の裏面又は表面を乾燥処理する工程と、を更に含むことを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記裏面処理又は前記表面処理、前記洗浄処理、及び前記乾燥処理を、同一チャンバ内で行うことを特徴とする、請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記裏面処理又は前記表面処理を行う際及び前記洗浄処理を行う際は、前記基板の表面又は裏面に流体を供給する静圧軸受けを用いて前記基板を保持し、前記乾燥処理を行う際は、前記基板の側面に接触する保持具を用いて前記基板を保持することを特徴とする、請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記洗浄処理の際に、前記裏面処理又は前記表面処理による前記基板の処理面に、純水と共に薬液を供給することを特徴とする、請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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