DE112011101518B4

DE112011101518B4 - Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern

Info

Publication number: DE112011101518B4
Application number: DE112011101518.6T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ogata; Ryuichi Tanimoto; Ichiro Yamasaki; Shunsuke Mikuriya
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: TW201137100A; US8932952B2; TWI456034B; US20130032573A1; WO2011135949A1; SG185085A1; KR101439995B1; JP5754659B2; JP2014017524A; JPWO2011135949A1; KR20120127507A; JP5656132B2; DE112011101518T5

Abstract

Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern bestehend aus den folgenden Schritten:
Läppen von mindestens einer zu polierenden Oberfläche, entweder der Vorderseite oder der Rückseite des Siliziumwafers, wobei der Siliziumwafer und ein Schleifgewebe relativ gedreht werden; und
Anwenden von Fertigpolieren auf mindestens der geläppten Oberfläche des Siliziumwafers nach dem Läppen, wobei
der Läppvorgang in einen ersten Polierschritt, der ausgeführt wird, während eine Polierflüssigkeit des ersten Schritts, in der ein wasserlösliches Polymer aber kein loses Schleifmittel zu einer alkalischen wässrigen Lösung hinzugefügt wurde, zu einem Schleifgewebe zugeführt wird; und einen zweiten Polierschritt, der ausgeführt wird, während eine Polierflüssigkeit des zweiten Schritts, in der wasserlösliches Polymer aber kein loses Schleifmittel zu der alkalischen wässrigen Lösung hinzugefügt wurde, nach dem ersten Polierschritt zum Schleifgewebe geführt wird, aufgeteilt ist, und
die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des zweiten Polierschritts höher ist als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers des ersten Polierschritts.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern auf mindestens einer zu polierenden Oberfläche, entweder der Vorder- oder der Rückseite des Siliziumwafers, wobei ein Siliziumwafer und ein Schleifgewebe relativ gedreht werden, während eine Polierflüssigkeit zugeführt wird.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren wurde üblicherweise CMP (chemischmechanisches Polieren) als Verfahren zum Polieren der Oberfläche eines Siliziumwafers angewendet, wobei der Siliziumwafer und ein Schleifgewebe relativ zueinander gedreht werden, während eine Polierflüssigkeit zugeführt wird, in der ein loses Schleifmittel wie Siliziumdioxidkörner in einer alkalischen wässrigen Lösung enthalten ist. CMP ist dadurch charakterisiert, dass eine mechanische Polierwirkung durch loses Schleifmittel und eine chemische Polierwirkung durch eine alkalische wässrige Lösung kombiniert werden, um eine hohe Ebenheit für die Oberfläche eines Siliziumwafers zu erzielen. Bei dieser CMP-Verarbeitung für Siliziumwafer wird normalerweise der Poliervorgang in mehreren Schritten vom Läppen bis zum Fertigpolieren ausgeführt.
Das Läppen in der Anfangsstufe wird mit dem Zweck ausgeführt, einen Siliziumwafer auf eine gewünschte Dicke zu polieren. Das Polieren wird mit einer relativ hohen Polierrate unter Verwendung eines harten Schleifgewebes aus Polyurethan oder einem ähnlichen Material ausgeführt, das heißt, dass der Poliervorgang ausgeführt wird, um die Variation der Dicke des Siliziumwafers nach dem Polieren zu verringern, um Ebnung zu erzielen. Bei diesem Läppvorgang kann die Polierbearbeitung so ausgeführt werden, dass die Art eines Schleifgewebes und die Größe des losen Schleifmittels geändert wird, während der Polierbetrag des Siliziumwafers (Abtragmenge) in einigen Fällen in mehrere Schritte geteilt wird (zum Beispiel Schritt 1 bis 3).
Das Fertigpolieren ist der letzte Schritt, der ausgeführt wird, um die Rauheit der Siliziumwaferoberfläche zu verbessern, und der Poliervorgang wird so ausgeführt, dass die Variation in Nanobereich-Oberflächenrauheit auf der Siliziumwaferoberfläche wie Nanotopographie oder Trübung durch Verwendung eines weichen Schleifgewebes wie Velours und eines losen Schleifmittels im Mikrobereich verringert wird. Auf gleiche Weise wie bei dem Läppvorgang kann auch bei diesem Fertigpolieren die Polierbearbeitung in mehrere Schritte geteilt werden, die in manchen Fällen mit Änderung des Typs des Schleifgewebes und der Korngröße des losen Schleifmittels ausgeführt werden.
In dem Fall wo Läppen mit einer Polierflüssigkeit ausgeführt wird, die ein loses Schleifmittel enthält (eine Suspension), kann eine hohe Polierrate und ein bestimmter Grad von Ebenheit eines Wafers erzielt werden. Dabei werden aber neue bearbeitungsbedingte Defekte auf der Oberfläche des Siliziumwafers durch mechanische Vorgänge beim Polieren erzeugt. Darüber hinaus bilden sich auf Grund der Ansammlung der ungebundenen Schleifkörner in der Polierflüssigkeit auch bearbeitungsbedingte Defekte wie Mikrokratzer usw. auf der polierten Oberfläche des Siliziumwafers. In vielen Fällen werden Schäden, die beim Läppvorgang entstehen und andere bearbeitungsbedingte Defekte auch im Fertigpoliervorgang nicht beseitigt, und um diese vollständig zu beseitigen, ist es erforderlich, die Poliermenge im Fertigpolieren wesentlich zu vergrößern.
Deshalb wurde als herkömmliche Technologie zum Lösen dieses Problems zum Beispiel die in der JP H09 - 306 881 A offenbarte Erfindung vorgestellt. Diese Erfindung liegt darin, dass die Oberfläche eines Siliziumwafers mittels einer Polierflüssigkeit bestehend aus alkalischer wässriger Lösung mit einem pH-Wert von 8,5 bis 13 poliert wird, welche eine wasserlösliche Silikatkomponente und eine alkalische Komponente enthält, aber die wesentliche Eigenschaft hat, dass sie kein loses Schleifmittel enthält. Weil kein loses Schleifmittel verwendet wird, werden bearbeitungsbedingte Defekte auf der Oberfläche des Siliziumwafers verringert. Außerdem gilt, dass weil sich die Kieselsäuremoleküle mit Siliziumatomen auf der Waferoberfläche gekoppelt mit einer Hydroxylgruppe koppeln, um ein kondensiertes Silikat zu bilden und die Elution der Siliziumatome in der alkalischen wässrigen Lösung zu beschleunigen, dadurch auch die Polierrate gesteigert wird.
Die JP 2010 - 21 391 A betrifft das Problem der Bereitstellung eines Polierverfahrens für einen Siliziumwafer, das die Oberfläche des Siliziumwafers poliert, indem eine Polierflüssigkeit auf die Oberfläche eines Polierkissens aufgebracht wird und das Polierkissen auf dem durch einen Träger fixierten Siliziumwafer relativ verschoben wird , und das eine ausgezeichnete Poliergleichmäßigkeit und Ebenheit insbesondere für einen Wafer mit großem Durchmesser aufrechterhält und Rauschen, das während des Polierens vom Träger erzeugt wird, wirksam unterdrückt. Zur Lösung des Problems beschreibt das Dokument, dass das Polierkissen feste Schleifkörner aufweist, die Polierflüssigkeit im Wesentlichen keine Schleifkörner enthält und eine vorbestimmte hochmolekulare Komponente enthält.
Offenlegung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Vom Standpunkt der Miniaturisierung von Geräten und der Vergrößerung einer Geräteformationsregion eines Siliziumwafers in den vergangenen Jahren aus ist eine hohe Ebenheit im äußersten Umfangsbereich eines Siliziumwafers erforderlich, was zu einer höheren Beachtung der Ebenheit im äußersten Umfangsbereich und dem Betrag der Oberflächenverdrängung des Wafers geführt hat. In diesem Zusammenhang wurde ein Index ROA (Roll-off-Betrag), bei dem ein Drop-off-Betrag und ein Flip-up-Betrag des Außenumfangsbereichs des Wafers quantitativ ausgedrückt werden, angewendet, um die Form des äußersten Umfangsbereichs eines Siliziumwafers zu beurteilen.
Dies dient dazu, eine virtuelle Bezugsebene von einer Waferform bei einer Position von 124 mm bis 135 mm (Bezugsbereich) von der Mitte des Wafers zu bestimmen, wobei ein Siliziumwafer mit einem Durchmesser von z.B. 300 mm als flach betrachtet wird und wobei z.B. ein ROA von 1 mm als Höhe von der Bezugsebene bei einer Position von 1 mm nach Innen vom Außenrand des Wafers definiert wird. Zu diesem Zeitpunkt gilt, dass weil die Höhe von der Bezugsebene 0 ist, von der die Form bis zum Außenrand des Wafers absinkt, der Verdrängungsbetrag ein Minuswert ist (Roll-off), und wenn die Form umgekippt wird, der Verdrängungsbetrag ein Pluswert (Roll-up) ist. Desweiteren gilt, dass je niedriger die absoluten Werte von Roll-off und Roll-up sind, desto höher die Ebenheit bewertet wird, auch in der Nähe des äußersten Umfangsbereichs.
Wie in der JP H09 - 306 881 A gezeigt, fließt die Polierflüssigkeit in dem Fall, wo die Oberfläche eines Siliziumwafers mit einer Polierflüssigkeit bestehend aus einer alkalischen wässrigen Lösung, die kein loses Schleifmittel enthält aber statt dessen eine wasserlösliche Silikatkomponente enthält, poliert wird, während der Polierbearbeitung vom Außenumfang zur Mitte des Siliziumwafers. Daher berührt eine große Menge an alkalischer wässriger Lösung mit einer signifikanten Menge von Ätzwirkung den Außenumfangsabschnitt mehr als den zentralen Abschnitt des Wafers. Daher ist eine Polierrate bei 3 mm von der Außenumfangskante des Siliziumwafers hoch, und die Regelung des Roll-off im Bereich von 3 mm oder weniger von der Außenumfangskante des Wafers ist in gleicher Weise unvollkommen wie bei CMP unter Verwendung einer Polierflüssigkeit, die ein loses Schleifmittel enthält. Desweiteren gilt, dass je nach der Laugenkonzentrationsänderung bei der Polierbearbeitung die Silikatkomponente in der Polierflüssigkeit in ein Gel verwandelt wird, und dass dieses als ein loses Schleifmittel in kolloidalem Siliziumdioxid fungiert, was bearbeitungsbedingte Defekte oder Folgeschäden nach Bearbeitung verursachen kann.
Ferner wurde es in den letzten Jahren erwünscht, einen Siliziumwafer zu erzielen, bei dem nicht nur die Oberseite sondern auch die Rückseite des Siliziumwafers spiegelpoliert ist, und doppelseitiges Polieren zum gleichzeitigen Polieren der Vorder- und Rückseite des Wafers wurde durch Verwendung einer Polierflüssigkeit, die ein loses Schleifmittel enthält, mit einem Läppvorgang ausgeführt.
Als doppelseitige Poliervorrichtung zum gleichzeitigen Polieren der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers wurde in den letzten Jahren ein System angewendet, bei dem die Trägerscheibe, in der sich der Siliziumwafer befindet, mit einer oberen Läppscheibe und einer unteren Läppscheibe, auf denen Schleifgewebe aufgeklebt ist, eingeklemmt wird.
In dem Fall, wo eine solche doppelseitige Poliervorrichtung mit einer Trägerscheibe verwendet wird und wo die Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers poliert werden, bis die Dicke des Siliziumwafers einen Wert erreicht, der gleich oder kleiner als die Dicke der Trägerscheibe ist, wird der Poliervorgang durch das Schleifgewebe am Außenumfangsbereich des Wafers durch die Trägerscheibe begrenzt, wodurch es möglich ist, Roll-off zu verringern.
Da hierbei jedoch die Trägerscheibe selbst poliert wird, wird ein häufigerer Austausch der Trägerscheibe erforderlich, was zu höheren Herstellungskosten führt.
Als Ergebnis intensiver Forschung haben die Erfinder gefunden, dass, sofern die Oberfläche des Wafers poliert wird, während eine Polierflüssigkeit zugeführt wird, in der ein wasserlösliches Polymer aber keine losen Schleifmittel zu einer alkalischen wässrigen Lösung hinzugefügt wurden, durch Verwendung von hartem Schleifgewebe aus Polyurethan o.ä. beim Läppen der Oberfläche eines Siliziumwafers es möglich ist, eine hohe Polierrate zu erzielen und den Roll-off-Betrag des Außenumfangsabschnitts des Siliziumwafers durch Einstellen der Konzentration des wasserlöslichen Polymers nach Wunsch zu regeln, und den Roll-off-Betrag zu reduzieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern zu bieten, das in der Lage ist, die Polieroberfläche eines Siliziumwafers mit einer hohen Polierrate zu polieren und die Ebenheit des Außenumfangsbereichs des Wafers zu regeln, einschließlich Roll-off und Roll-up.
Mittel zum Lösen der Aufgaben
Die vorliegende Erfindung stellt das Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1 bereit. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Schleifgewebe aus Vlies-Stoff, aus Polyester oder aus Polyurethan.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beim Läppen gleichzeitig die Vorderseite und die Rückseite des Siliziumwafers mit einer doppelseitigen Poliervorrichtung poliert, die aus einer Trägerscheibe besteht, in der ein Siliziumwafer untergebracht ist, und einer oberen Läppscheibe, in dem das Schleifgewebe auf einer unteren Oberfläche aufgeklebt ist und einer unteren Läppscheibe, in der das Schleifgewebe auf einer oberen Oberfläche aufgeklebt ist, wobei die Trägerscheibe von oben und unten dazwischen gehalten wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Polieren so durchgeführt, dass eine Dicke des Siliziumwafers nach dem Läppen erzielt wird, die größer ist als die Dicke der Trägerscheibe.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Polierflüssigkeit, die zum Zeitpunkt des Läppens mindestens der zu polierenden Oberfläche, entweder der Vorder- oder der Rückseite eines Siliziumwafers, verwendet wird, hergestellt, wobei eine alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel als Grundmischung dient, und ein wasserlösliches Polymer zu der alkalischen wässrigen Lösung hinzugegeben wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die alkalische wässrige Lösung auf pH 8 bis pH 13 justiert, und ist die alkalische wässrige Lösung eine alkalische wässrige Lösung, zu der wahlweise basisches Ammoniumsalz, basisches Kaliumsalz und basisches Natriumsalz als alkalisches Mittel zugegeben wird, oder eine wässrige Alkalicarbonatlösung, zu der ein Amin zugegeben wird, und das wasserlösliche Polymer ist ein Typ oder mehrere Typen unter nicht-ionischen Polymeren und Monomeren oder ein Typ oder mehrere Typen unter anionischen Polymeren und Monomeren.
Vorteilhafte Auswirkung der Erfindung
Entsprechend dem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Roll-off des Außenumfangsbereichs eines Wafers zu reduzieren, während eine hohe Polierrate erzielt wird, die eine Regelung der Ebenheit (ROA) des Außenumfangsbereichs des Wafers einschließlich Roll-off und Roll-up ermöglicht. Ferner ist es möglich, die Entstehung bearbeitungsbedingter Defekte sowie von Folgeschäden der Bearbeitung wie durch eine Ansammlung von Schleifkörnern verursachte Mikrokratzer zu verringern.
Figurenliste

ist eine perspektivische Ansicht einer als Nicht-Sonnenrad-System ausgelegten doppelseitigen Poliervorrichtung, die für ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern entsprechend Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
ist Längs-Querschnittansicht einer als Nicht-Sonnenrad-System ausgelegten doppelseitigen Poliervorrichtung, die für ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern entsprechend Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine Kurve, die Formen der Außenumfangsabschnitte der Siliziumwafer entsprechend den Zugabemengen eines wasserlöslichen Polymers gegenüber Siliziumwafern zeigt, die nach dem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern von Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sekundärpoliert sind.
ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen den Zugabemengen von Hydroxyethylcellulose in einer Polierflüssigkeit und den Polierraten des Siliziumwafers in dem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern von Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
ist eine Kurve, die Formen der Außenumfangsabschnitte der Siliziumwafer entsprechend den Zugabemengen eines wasserlöslichen Polymers gegenüber Siliziumwafern zeigt, die gemäß einem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern von Beispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung tertiärpoliert sind.

Bezugszeichenliste

10: Doppelseitige Poliervorrichtung,
11: Siliziumwafer,
15: Schleifgewebe,
110: Trägerscheibe,
120: obere Läppscheibe,
130: untere Läppscheibe.

Beste Arten der Ausführung der Erfindung
Das Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte des Läppens von mindestens der Oberfläche, die als Polieroberfläche dient, entweder der Vorder- oder der Rückseite des Siliziumwafers, wobei der Siliziumwafer und ein Schleifgewebe relativ gedreht werden, und des Fertigpolierens auf mindestens der geläppten Oberfläche des Siliziumwafers nach dem Läpppen, und zwar ein Verfahren, bei dem das Läppen in einen ersten Polierschritt aufgeteilt wird, der ausgeführt wird, während die Polierflüssigkeit des ersten Schritts zu dem Schleifgewebe zugeführt wird, in der ein wasserlösliches Polymer zu einer alkalischen wässrigen Lösung ohne loses Schleifmittel hinzugefügt wurde, und einem zweiten Polierschritt, der ausgeführt wird, während die Polierflüssigkeit des zweiten Schritts zu dem Schleifgewebe zugeführt wird, in der ein wasserlösliches Polymer zu einer alkalischen wässrigen Lösung ohne loses Schleifmittel hinzugefügt wurde, nachdem der erste Polierschritt ausgeführt wurde, und wobei die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des zweiten Schritts höher ist als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des ersten Schritts.
Gemäß diesem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern der vorliegenden Erfindung ist es aufgrund einer Ätzwirkung durch die alkalische wässrige Lösung und einer ätzhemmenden Wirkung auf einem Siliziumwafer-Außenumfangsabschnitt durch das wasserlösliche Polymer möglich, Roll-off des Wafer-Außenumfangsbereichs zu reduzieren, während eine hohe Polierrate bewahrt wird, was die Regelung der Ebenheit (ROA) des Wafer-Außenumfangsabschnitts einschließlich Roll-off und Roll-up ermöglicht.
Ferner wird in einem herkömmlichen Polierverfahren unter Verwendung einer Polierflüssigkeit, die ein loses Schleifmittel enthält, Roll-off des Wafer-Außenumfangsabschnitts entsprechend dem Fortschritt des Poliervorgangs beschleunigt. Im Fall der vorliegenden Erfindung ist es zum Beispiel durch Verlängern der Polierzeit zum Vergrößern des Polierbetrags möglich, den Wafer-Außenumfangsbereich in eine Roll-up-Form zu bringen. Deshalb kann zum Beispiel für Roll-off auf einem Wafer-Außenumfangsbereich beim Fertigpolieren angenommen werden, dass eine ideal ebene Form auf dem Außenumfangsbereich eines produzierten Wafers entsteht.
Außerdem wird als Grund für die Verringerung des Roll-off angenommen, dass die folgende Erscheinung auftreten kann.
Da das wasserlösliche Polymer in der Polierflüssigkeit in der Oberfläche des Siliziumwafers während der Polierverarbeitung aufgenommen wird, wird die Waferoberfläche mit dem wasserlöslichen Polymer bedeckt. Da jedoch die auf der zu polierenden Oberfläche (Ebene) gebildete Polymermembran durch das Schleifgewebe eliminiert wird und die zu polierende Oberfläche, von der die Polymermembran eliminiert wird, eine reaktionsaktive hydrophile Oberfläche ist, geschieht chemisches Ätzen durch die alkalische wässrige Lösung. Es kann angenommen werden, dass der Poliervorgang durch wiederholte Polymer-Absorption, Eliminierung der Polymermembran und alkalische Ätzung fortschreitet. Weil dann die Polierflüssigkeit von der Außenkante des Wafers in Richtung der Mitte fließt und eine große Menge von Polierflüssigkeit auf den Wafer-Außenumfangsbereich im Vergleich zum Mittenteil des Wafers zugeführt wird, schreitet der Poliervorgang in einem Zustand fort, bei dem die Menge der Bildung der zu bildenden Polymermembran größer gemacht wird als die Menge der Eliminierung der durch das Schleifgewebe zu eliminierenden Polymermembran im Wafer-Außenumfangsbereich. Dabei wird angenommen, dass eine Ätzreaktion auf dem Wafer-Außenumfangsbereich begrenzt ist, um den Roll-off-Betrag zu verringern.
In dem Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern der vorliegenden Erfindung wird eine alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel als Polierflüssigkeit verwendet. Hier bedeutet der Ausdruck „alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel“ eine alkalische wässrige Lösung, in der kein loses Schleifmittel wie kolloidales Siliziumdioxid (Schleifkörner), Diamantschleifkörner oder Aluminiumoxidschleifkörner der alkalischen wässrigen Lösung zugesetzt sind, die als Grundmischung für die Polierflüssigkeit dient. Damit wird die zu polierende Oberfläche eines Siliziumwafers im Wesentlichen durch einen chemischen Vorgang poliert. Deshalb ist es möglich, Entstehung von bearbeitungsbedingten Defekten durch einen chemischen Vorgang wie herkömmliches Polieren mit losem Schleifmittel zu verhindern. Darüber hinaus gilt, dass weil beim Polieren kein loses Schleifmittel verwendet wird, es möglich ist, Defekterzeugung durch Vorgänge wie Mikro-Verkratzen, verursacht durch eine Ansammlung von Schleifkörnern, zu reduzieren.
Als wässrige Alkalilösung wird bevorzugt eine solche verwendet, die auf einen pH-Wert im Bereich von pH 8 bis pH 13 eingestellt ist. Als Ergebnis werden keine Defekte, die durch einen Prozess wie Kratzen oder Narbenbildung verursacht werden, auf der Oberfläche des Siliziumwafers erzeugt, die Handhabung der Polierflüssigkeit ist leicht, und es ist möglich, eine hohe Polierrate (Ätzrate) des Siliziumwafers zu erhalten. In einem Fall, wo die alkalische wässrige Lösung einen pH-Wert von weniger als pH 8 hat, wird die Ätzwirkung zu niedrig, wodurch es leicht zur Entstehung von bearbeitungsbedingten Effekten wie Kratzern oder Narbenbildung auf der Oberfläche des Siliziumwafers kommen kann. Ferner kann es in dem Fall, dass der pH-Wert höher als pH 13 ist, wie bei einer stark basischen wässrigen Lösung, schwierig sein, die Polierflüssigkeit zu handhaben.
Als alkalisches Mittel (pH-Justierer) für die alkalische wässrige Lösung dient beispielsweise eine alkalische wässrige Lösung, zu der wahlweise basisches Ammoniumsalz, basisches Kaliumsalz und basisches Natriumsalz zugesetzt wird, oder eine wässrige Alkalicarbonatlösung oder eine alkalische wässrige Lösung, zu der ein Amin zugesetzt wird. Andernfalls kann eine wässrige Lösung von Hydrazin oder Aminen angewendet werden. Vom Standpunkt der Erhöhung einer Polierrate ist es vorzuziehen, dass ammoniak-freie Lauge, insbesondere ein Amin, verwendet wird.
Der Gehalt des alkalischen Mittels in der alkalischen wässrigen Lösung beträgt bevorzugt 100 bis 1000 ppm. Wenn er weniger als 100 ppm ist, ist die Ätzwirkung auf der Oberfläche des Siliziumwafers durch das alkalische Mittel nicht ausreichend, und es dauert eine lange Zeit zum Polieren des Siliziumwafers auf eine vorbestimmte Dicke. Wenn er mehr als 1000 ppm beträgt, ist es schwierig, die Polierflüssigkeit selbst zu handhaben, und weiterhin wird leicht Oberflächenrauheit auf der Oberfläche des Wafers durch eine übermäßig starke Ätzreaktion erzeugt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Läppen in einen ersten Polierschritt unter Verwendung der Polierflüssigkeit des ersten Schritts und in einen zweiten Polierschritt unter Verwendung der Polierflüssigkeit des zweiten Polierschritts aufgeteilt, und die Konzentration von wasserlöslichem Polymer in der Polierflüssigkeit des zweiten Polierschritts wird höher gesetzt als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des ersten Polierschritts.
Das heißt, weil eine höhere Produktivität zum Läppen erforderlich ist, ist es notwendig, Siliziumwafer in einem Polierzustand zu polieren, bei dem die Polierrate so hoch wie möglich gesteigert wird. Dementsprechend kann durch Verringerung der Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des ersten Polierschritts von Anfang des Polierbeginns an die Polierrate erhöht werden. Nach dem ersten Polierschritt ist es dann durch Ausführen des zweiten Polierschritts mit der Polierflüssigkeit des zweiten Polierschritts, bei dem die Konzentration des wasserlöslichen Polymers erhöht wird, möglich, das am Außenumfangsteil des Wafers erzeugte Roll-off zu hemmen.
Auf diese Weise wird nach dem ersten Polierschritt, bei dem die Menge des Polierens mit einer hohen Polierrate erhöht wird, der zweite Polierschritt auf der polierten Oberfläche des Siliziumwafers ausgeführt, auf dem der erste Polierschritt durchgeführt wurde, unter Verwendung der Polierflüssigkeit des zweiten Schritts, wobei die Zugabemenge wasserlöslichen Polymers erhöht wird. Daher wird eine Polierzeit für den Siliziumwafer, auf dem Roll-off des Außenumfangsabschnitts reduziert wird, verkürzt, was es möglich macht, die Produktivität von spiegelpolierten Siliziumwafern zu verbessern.
Die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit für den ersten Polierschritt ist vorzugsweise 10 ppm oder weniger, was es ermöglicht, einen Siliziumwafer zu polieren, während eine hohe Polierrate ohne Beeinträchtigung der Ätzwirkung durch die alkalische wässrige Lösung bewahrt wird.
Die Polierbedingungen für den zweiten Polierschritt können gleich oder anders als die Polierbedingungen für den ersten Polierschritt sein, mit Ausnahme der Zugabemenge wasserlöslichen Polymers. Ferner kann als Typ des wasserlöslichen Polymers der gleiche Typ eingesetzt werden, oder der Typ kann in dem ersten und dem zweiten Polierschritt unterschiedlich sein. Im zweiten Polierschritt kann eine für den ersten Schritt verwendete Polierflüssigkeit unmittelbar nach dem ersten Polierschritt kontinuierlich weiterverwendet werden, und die Zugabemenge des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit, die dem Schleifgewebe zugeführt wird, wird erhöht. Ferner kann eine weitere Poliervorrichtung, die sich von der für den ersten Polierschritt verwendeten Poliervorrichtung unterscheidet, verwendet werden.
Als wasserlösliches Polymer werden jeweils anionische, nichtionische und ampholytischen Polymere und jeweilige Monomere verwendet. Im Detail wird als wasserlösliches Polymer bevorzugt Hydroxyethylcellulose oder Polyethylenglykol verwendet. Insbesondere ist hochreine Hydroxyethylcellulose relativ leicht verfügbar, und eine polymere Membran wird leicht auf einer Waferoberfläche ausgebildet. Daher weist Hydroxyethylcellulose die Charakteristik einer hohen Hemmungswirkung auf eine Ätzreaktion durch Alkali auf. Unter jeweiligen Arten von wasserlöslichen Polymeren ist einer für die Beschleunigung des Ätzens auf einem Siliziumwafer durch eine alkalische wässrige Lösung nicht geeignet. Entweder nur eine Art von wasserlöslichem Polymer oder auch mehrere Arten von wasserlöslichen Polymeren kann/können verwendet werden.
Ferner kann als ein wasserlösliches Polymer ein oberflächenaktives Mittel oder ein aliphatischer Alkohol verwendet werden. Als oberflächenaktives Mittel kann beispielsweise Polyoxyethylenalkylether oder dergleichen angewendet werden. Ferner kann als aliphatischer Alkohol zum Beispiel Polyvinylalkohol oder dergleichen angewendet werden.
Die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit kann in einem Bereich von einer Konzentration von 0,1 ppm bis 1000 ppm eingestellt werden, und insbesondere ist eine Einstellung auf weniger als oder gleich 100 ppm vorzuziehen. Falls Hydroxyethylcellulose als wasserlösliches Polymer angewendet wird, ist seine Zugabemenge vorzugsweise 100 ppm oder weniger. Übermäßige Zugabe senkt die Polierrate des Siliziumwafers wesentlich, was zu niedrigerer Produktivität führt.
Als Siliziumwafer kann beispielsweise ein monokristalliner Siliziumwafer, ein polykristalliner Siliziumwafer oder dergleichen angewendet werden. Ferner kann als Durchmesser des Siliziumwafers beispielsweise 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm, oder dergleichen gewählt werden.
Als ein Siliziumwafer zum Läppen wird ein Siliziumwafer verwendet, bei dem keine Oxidschicht auf der zu polierenden Oberfläche, entweder der Vorder- oder der Rückseite des Wafers, vorhanden ist. Dies liegt normalerweise daran, dass eine native Oxidschicht von etwa 5 bis 20 Å auf einer Oberfläche eines Siliziumwafers vor einem Läppverfahren vorhanden ist, was es schwierig macht, die native Oxidschicht durch eine alkalische wässrige Lösung ohne lose Schleifmittel zu beseitigen.
Zum Beseitigen der nativen Oxidschicht kann ein Verfahren zur Beseitigung der nativen Oxidschicht durch Ätzen unter Verwendung einer chemischen Lösung wie Flusssäure, ein Verfahren zur Beseitigung der natürlichen Oxidschicht durch Polierbearbeitung mit einer Polierflüssigkeit, die ein loses Schleifmittel enthält, oder dergleichen vor der Durchführung des Läppens angewendet werden. Darüber hinaus kann in dem Fall, wo bei Beseitigung der nativen Oxidschicht durch eine Polierbearbeitung unter Verwendung einer Polierflüssigkeit, die ein loses Schleifmittel enthält, nicht nur die native Oxidschicht beseitigt wird, sondern auch die Waferoberfläche poliert wird, so dass der Polierbetrag durch Läppen verringert wird.
Ein hartes Material wird als Schleifgewebe verwendet. Dadurch ist es möglich, eine Reduzierung des Roll-off-Betrags vom Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers zu erreichen. Das liegt daran, dass die Polierbearbeitung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Siliziumwafer gegen das Schleifgewebe gedrückt wird, und weil hier ein weiches Schleifgewebe verwendet wird, der Siliziumwafer in das Schleifgewebe gedrückt wird und weil die Wirkung der Reaktionskraft, mit der das Schleifgewebe zurückdrückt, stärker auf den Wafer-Außenumfangsbereich wirkt, wodurch leicht Roll-off erzeugt wird. Ferner ist es bei einem harten Schleifgewebe möglich, das wasserlösliche Polymer, das in der zu polierenden Oberfläche des Siliziumwafers absorbiert ist, in Außenumfangsrichtung zu extrudieren, um es effizient zu eliminieren, wodurch es möglich wird, eine hohe Polierrate zu bewahren und die Qualität der Oberflächenrauheit des Siliziumwafers zu verbessern.
Als ein hartes Schleifgewebe kann ein Schleifgewebe aus einem Vliesstoff aus Polyester, ein Schleifgewebe Abriebtuch aus Polyurethan oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann ein Schleifgewebe aus Polyurethanschaum, das hervorragende Genauigkeit bei Spiegelschliff aufweist, auf der zu polierenden Oberfläche des Siliziumwafers auf Wunsch verwendet werden. Zum Beispiel in dem Fall, wo ein Schleifgewebe aus Wildleder, das weich ist und sich leicht an die äußere Umfangsform des Siliziumwafers anpasst, für das Fertigpolieren verwendet wird, wird das Ätzen auf dem Wafer-Außenumfangsabschnitt beschleunigt, was zu Roll-off führt.
Als spezifisches hartes Schleifgewebe ist es vorzuziehen, ein Schleifgewebe von 70 bis 90 Shore-D-Härte wie durch JIS K 6253-1997/ISO 7619 spezifiziert zu verwenden, mit einer Kompressibilität von 1 bis 5%, insbesondere 2 bis 3%. Im Fall einer Shore-Härte D von weniger als 70 beim Polieren wird die Polierflüssigkeit am Fließen in den Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers gehindert, um die Menge des wasserlöslichen Polymers von dem Außenumfangsabschnitt zu reduzieren, wodurch die Polierrate von 3 mm von der äußeren Umfangskante des Siliziumwafers gesteigert wird, wodurch leicht Roll-off vom Wafer-Außenumfangsbereich des Wafers verursacht wird. Ferner kann in dem Fall, dass die Shore-D-Härte höher als 90 ist, leicht ein Polierfehler auf der Oberfläche des Wafers verursacht werden.
Läppen erfolgt durch relatives Drehen des Siliziumwafers und des Schleifgewebes. Der Ausdruck „relatives Drehen“ bedeutet Drehen des Siliziumwafers, Drehen des Schleifgewebes oder Drehen von sowohl des Siliziumwafers als auch des Schleifgewebes. Die Drehrichtungen von Siliziumwafer und Schleifgewebe sind beliebig. Zum Beispiel können die Drehrichtungen des Siliziumwafers und des Schleifgewebes in dem Fall wo beide gedreht werden, gleich oder unterschiedlich sein.
Die Polierrate des Siliziumwafers beim Läppen ist bevorzugt 0,05 bis 1 µm pro Minute. Unter der Voraussetzung, dass die Polierrate niedriger als 0,05 µm pro Minute ist, ist die Polierrate niedrig, und es wird eine lange Zeit zum Polieren benötigt. Desweiteren gilt, dass da die Polierrate höher als 1 µm pro Minute ist, es leicht ist, Oberflächenrauheit der Siliziumwaferoberfläche durch hochkonzentrierte Lauge zu bewirken.
Die Drehzahl des Siliziumwafers, die Drehzahl des Schleifgewebes, der Polierdruck und dergleichen können innerhalb eines Bereiches von den oben angegebenen Polierraten eingestellt werden, und beispielsweise die Drehzahlen des Siliziumwafers und des Schleifgewebes können innerhalb eines Bereichs von 5 bis 30 U/min eingestellt werden, und der Polierdruck kann innerhalb eines Bereichs von 50 bis 500 g pro cm² eingestellt werden.
Darüber hinaus kann der Polierbetrag durch Läppen unter Berücksichtigung einer gewünschten Siliziumwafer-Dicke eingestellt werden, und er wird im Wesentlichen innerhalb eines Bereichs von mehreren hundert nm bis 10 µm pro Minute eingestellt. Der Polierbetrag durch Fertigpolieren, das nach dem Läppen ausgeführt wird, wird innerhalb eines Bereichs von weniger als oder gleich 500 nm maximal eingestellt.
Beim Läppen des Siliziumwafers kann eine Einzel-Wafer-Poliervorrichtung verwendet werden, oder eine Los-Poliervorrichtung, die gleichzeitig eine Vielzahl von Siliziumwafern poliert. Das Läppen kann aus einseitigem Polieren nur auf einer Oberfläche oder aus doppelseitigem Polieren gleichzeitig auf der Vorder- und Rückseite des Wafers ausgeführt werden.
Insbesondere zum gleichzeitigen Läppen der Vorder- und Rückseite des Wafers ist es zu bevorzugen, das Polieren mit einer doppelseitigen Poliervorrichtung auszuführen, die eine Trägerscheibe hat, in der ein Siliziumwafer untergebracht wird, und eine obere Läppscheibe und eine untere Läppscheibe, auf der Schleifgewebe die Trägerscheibe von oben und unten einklemmen, die auf den jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen aufgeklebt sind. Dadurch ist es möglich, eine hohe Ebnung nicht nur auf der Waferoberfläche, sondern auch der Wafer-Rückseite durch eine Polierbearbeitung zu erzielen, was effektiv ist, um spiegelpolierte Siliziumwafer zu niedrigen Kosten und mit hoher Ebenheit herzustellen. Das Schleifgewebe auf der oberen Läppscheibe und das Schleifgewebe auf der unteren Läppscheibe können aus dem gleichen Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt werden.
Bei der Durchführung doppelseitigen Polierens auf der Vorder- und Rückseite eines Siliziumwafers unter Verwendung einer Polierflüssigkeit ohne jegliche lose Schleifmittel ist es vorzuziehen, den Siliziumwafer so zu polieren, dass die Dicke des Siliziumwafers nach dem Läppen dicker ist als die Dicke der Trägerscheibe. Dadurch wird das Polieren der Trägerscheibe durch das Schleifgewebe unterbunden, wodurch es möglich wird, eine Verschlechterung der Trägerscheibe zu verhindern. Außerdem wird während der Polierbearbeitung die Vibration des Wafers und der Trägerscheibe gedämpft, wodurch es möglich wird, ein Herausspringen des Wafers aus der Trägerscheibe zu verhindern.
Als solche doppelseitige Poliervorrichtung kann ein Sonnenrad-System (Planetengetriebe) oder ein Nicht-Sonnenrad-System angewendet werden, das die Trägerscheibe eine kreisförmige Bewegung ohne Selbstdrehung ausführen lässt.
Die Polierflüssigkeit wird beim Läppen mindestens für die zu polierende Oberfläche, entweder die Vorder- oder die Rückseite eines Siliziumwafers, verwendet, und in ihr dient eine alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel als Basisverbindung, und ein wasserlösliches Polymer wird zu der alkalischen wässrigen Lösung hinzugegeben.
Weil die Polierflüssigkeit die alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel enthält, die als Basisverbindung dient, wird die Oberfläche des Siliziumwafers hauptsächlich durch einen chemischen Vorgang poliert. Als Ergebnis ist es möglich, die Erzeugung von bearbeitungsbedingten Defekten durch mechanische Einwirkung wie beim herkömmlichen Polieren unter Verwendung eines losen Schleifmittels zu vermeiden, und es ist möglich, Defekterzeugung durch einen Vorgang wie Mikro-Verkratzen durch eine Ansammlung von Schleifkörnern zu verringern.
Ferner ist in der Polierflüssigkeit die alkalische wässrige Lösung bevorzugt auf pH 8 bis pH 13 eingestellt, und wahlweise basisches Ammoniumsalz, basisches Kaliumsalz und basisches Natriumsalz wird zu der alkalischen wässrigen Lösung als alkalisches Mittel zugesetzt, und die alkalische wässrige Lösung ist eine wässrige Alkalicarbonatlösung oder eine alkalische wässrige Lösung, zu der ein Amin zugesetzt ist. Das wasserlösliche Polymer besteht vorzugsweise aus einer Art oder mehreren Arten von nicht-ionischen Polymeren und Monomeren oder einer Art oder mehreren Arten aus anionischen Polymeren und Monomeren. Dadurch werden keine Defekte, die durch einen Prozess wie Kratzen oder Narbenbildung verursacht werden, auf der Oberfläche des Siliziumwafers erzeugt, die Handhabung der Polierflüssigkeit ist leicht, und es ist möglich, eine hohe Polierrate (Ätzrate) des Siliziumwafers zu erhalten.
Der Gehalt der alkalischen Verbindung in der alkalischen wässrigen Lösung beträgt vorzugsweise 100 bis 1000 ppm. Wenn er weniger als 100 ppm ist, ist die Ätzwirkung auf der Oberfläche des Siliziumwafers durch das alkalische Mittel nicht ausreichend, und es dauert eine lange Zeit zum Polieren des Siliziumwafers auf eine vorbestimmte Dicke. Wenn er mehr als 1000 ppm beträgt, ist es schwierig, die Polierflüssigkeit selbst handhaben, und weiterhin wird leicht Oberflächenrauheit auf der Oberfläche des Wafers durch eine übermäßig starke Ätzreaktion erzeugt.
Als wasserlösliches Polymer wird bevorzugt Hydroxyethylcellulose verwendet. Hochreine Hydroxyethylcellulose ist relativ leicht verfügbar, und eine polymere Membran wird leicht auf einer Waferoberfläche ausgebildet. Daher weist Hydroxyethylcellulose die Charakteristik einer hohen Hemmungswirkung auf eine Ätzreaktion durch Alkali auf.
Die Konzentration der Hydroxyethylcellulose in der Polierflüssigkeit wird bevorzugt in einem Bereich von einer Konzentration von 0,1 ppm bis 1000 ppm eingestellt. Es ist extrem schwierig, täglich die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit so zu kontrollieren, dass sie innerhalb eines Bereichs von einer Konzentration unter 0,1 ppm liegt, und wenn die Konzentration über 1000 ppm beträgt, wird die Polierrate des Siliziumwafers erheblich verringert. Zusätzlich wird der Siliziumwafer-Außenumfangsabschnitt übermäßig aufgerollt, was es notwendig macht, den Polierbetrag beim Fertigpolieren nach dem Läppen wesentlich zu erhöhen.
Zudem ist es hinsichtlich der Beseitigung von Metallionen aus der Polierflüssigkeit vorzuziehen, der Polierflüssigkeit ein Chelatmittel zuzusetzen. Durch Zusetzung eines Chelatmittels werden Metallionen aufgefangen und komplexiert, der Komplex kann ausgesondert werden, und dadurch ist es möglich, den Grad der Metallkontamination des Siliziumwafers nach dem Polieren zu verringern. Als ein Chelatmittel können jegliche Substanzen, die in der Lage sind, Metallionen zu chelatisieren, verwendet werden. Das Wort Chelat bezieht sich auf die Bindung (Koordination) an Metallionen durch einen Liganden mit mehreren Koordinationsstellen.
Außerdem wird Fertigpolieren für mindestens die Oberfläche des geläppten Siliziumwafers angewendet. Die Bedingung dafür ist nicht besonders begrenzt. Eine Einzel-Wafer-Poliervorrichtung kann verwendet werden, oder eine Los-Poliervorrichtung, die gleichzeitig eine Vielzahl von Siliziumwafern poliert. Das Fertigpolieren kann aus einseitigem Polieren nur auf einer Oberfläche oder aus doppelseitigem Polieren gleichzeitig auf der Vorder- und Rückseite des Wafers ausgeführt werden.
Als Chelatmittel können beispielsweise phosphonsäurebasierte Chelatmittel, aminocarbonsäurebasierte Chelatmittel usw. eingesetzt werden. In jedem Fall ist in Anbetracht der Löslichkeit in der wässrigen Alkalilösung ein aminocarbonsäurebasiertes Chelatmittel vorzuziehen. Zudem ist in Anbetracht einer chelatbildenden Fähigkeit bezüglich Schwermetallionen ein Aminocarboxylat wie Ethylendiamintetraessigsäure oder Diethylentriaminpentaessigsäure vorzuziehen. Alternativ kann auch Nitrilotriessigsäure (NTA) verwendet werden. Ein Chelatmittel wird vorzugsweise mit einer Konzentration im Bereich von 0,1 ppm bis 1000 ppm zugesetzt, und Metallionen wie z.B. Cu, Zn, Fe, Cr, Ni, Al usw. können dadurch aufgefangen werden.
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Hier wird ein Verfahren zur Herstellung eines doppelseitig polierten Siliziumwafers beschrieben, dessen Vorder- und Rückseite poliert sind, und eine Polierflüssigkeit für das Verfahren. Beispiel 1 ist nicht erfindungsgemäß; es wird nur zum Zweck des Vergleichs und der Bezugnahme beschrieben.
Beispiel 1
Ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern und eine Polierflüssigkeit dafür entsprechend Beispiel 1 wird beschrieben. In Beispiel 1 wird der Läppvorgang in zwei auszuführende Schritte unterteilt. Als primärer Poliervorgang wurde das Polieren unter Verwendung einer Polierflüssigkeit ausgeführt, die ein loses Schleifmittel enthält, um eine native Oxidschicht auf der Waferoberfläche zu beseitigen, und als sekundärer Poliervorgang wurde das Polieren mit einem einer Polierflüssigkeit ohne loses Schleifmittel durchgeführt, um Ebnung des Siliziumwafers zu erzielen.
Der doppelseitig polierte Siliziumwafer, dessen Vorder- und Rückseite poliert sind, wird mit den folgenden Verfahren poliert.
Das heißt, ein monokristalliner Siliziumrohling mit einem Durchmesser von 306 mm, einer Länge seines geraden Schafts von 2500 mm, einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ω·cm und einer anfänglichen Sauerstoffkonzentration von 1.0×10¹⁸ Atomen/cm³ wird durch das Czochralski-Verfahren aus einer flüssigen Schmelze für Silizium dotiert mit einer vorbestimmten Menge von Bor in einem Tiegel gezogen.
Als Nächstes wird der monokristalline Siliziumrohling in mehrere kristalline Blöcke zerschnitten, und im Anschluss daran werden die Außenumfänge der einzelnen kristallinen Blöcke geschliffen. Als nächstes wird eine Vielzahl von Siliziumwafern mit einem Durchmesser von 300 mm und einer Dicke von 775 µm aus einem Silizium-Einkristall durch drei Nutwalzendrähte, die dreieckig angeordnet sind, geschnitten.
Im anschließenden Anfasungsschritt wird ein rotierender Fasenschleifstein gegen einen Außenrandabschnitt eines Siliziumwafers gepresst, um die Anfasung durchzuführen, und als nächstes werden beide Oberflächen des Siliziumwafers gleichzeitig mit einer Doppelseiten-Läppvorrichtung geläppt. Als nächstes wird der Siliziumwafer nach dem Läppen in eine saure Ätzlösung in einem Ätzbehälter zum Ätzen getaucht, wodurch Schäden durch die Anfasung und das Läppen beseitigt werden. Anschließend werden an der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers nacheinander ein erster Polierschritt und ein zweiter Polierschritt durchgeführt.
In dem primären Polierprozess wird Primärpolieren gleichzeitig auf der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers unter Verwendung einer primären Polierflüssigkeit durch die Verwendung einer Nicht-Sonnenrad-Poliervorrichtung für doppelseitiges Polieren 10 durchgeführt. Eine primäre Polierflüssigkeit von pH 10, die eine KOH-Lösung von 0,08 Gew.-%, enthält, die kolloidale Siliziumdioxid-Partikel (loses Schleifmittel) mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 70 nm mit 5 Gew.-% enthält, wird verwendet. Damit werden die nativen Oxidschichten, die sich auf der Oberfläche und der hinteren Oberfläche der Siliziumscheibe gebildet haben, hauptsächlich durch eine mechanische Wirkung des losen Schleifmittels beseitigt.
Nachfolgend wird die Nicht-Sonnenrad-Poliervorrichtung für doppelseitiges Polieren 10 detailliert unter Bezug auf und beschrieben.
Wie in den und beschrieben, wird eine obere Läppscheibe 120 der doppelseitigen Poliervorrichtung 10 für Drehung in horizontaler Ebene durch einen oberseitigen Drehmotor 16 über eine nach oben ausgestreckte Drehwelle 12a angetrieben. Desweiteren wird die obere Läppscheibe 120 in vertikaler Richtung durch eine Hebe- und Senkvorrichtung 18 angehoben und abgesenkt, die in Achsenrichtung vor und zurück bewegt wird. Die Hebe- und Senkvorrichtung 18 wird zum Zuführen und Entnehmen eines Siliziumwafers 11 zu der und von der Trägerscheibe 110 verwendet. Zusätzlich wird Polierdruck auf die Vorderseite und die Rückseite des Siliziumwafers 11 von der oberen Läppscheibe 120 und der untere Läppscheibe 130 in einer Höhe von 300 g/cm² ausgeübt, welcher über ein in der Abbildung nicht dargestelltes Airbag-System oder dergleichen, eingebaut in die obere Läppscheibe 120 und die untere Läppscheibe 130, angelegt wird. Die untere Läppscheibe 130 wird mittels eines unteren Drehmotors 17 über eine Abtriebswelle 17a innerhalb einer horizontalen Ebene gedreht. Die Trägerscheibe 110 weist eine Dicke von 750 µm auf und bewirkt eine kreisförmige Bewegung in einer Ebene parallel zur Oberfläche der Scheibe 110 (horizontale Ebene) durch einen Träger-Kreisbewegungsmechanismus 19, so dass die Scheibe 110 sich nicht selber dreht.
Der Träger-Kreisbewegungsmechanismus 19 umfasst einen ringförmigen Trägerhalter 20, der die Trägerscheibe 110 von außen hält. Der Träger-Kreisbewegungsmechanismus 19 und der Trägerhalter 20 sind durch eine Kupplungsstruktur miteinander gekoppelt.
Vier nach außen überstehende Lager 20b sind in 90°-Abständen entlang dem Außenumfangsabschnitt des Trägerhalters 20 angeordnet. Vorderendabschnitte der Exzenterwellen 24a, vorgesehen um an exzentrischen Positionen der oberen Oberflächen von kleindurchmessrigen und scheibenförmigen Exzenterarmen 24 hervorzustehen, werden drehbar in die jeweiligen Lager 20b eingefügt. Außerdem sind Rotationswellen 24b vertikal an den Mittelteilen der jeweiligen unteren Flächen dieser vier Exzenterarme 24 installiert. Die jeweiligen Rotationswellen 24b sind drehbar in vier Lagern 25a eingesetzt, die in Abständen von 90° am ringförmigen Grundkörper 25 angebracht sind, so dass sie jeweils ihre Vorderendabschnitte nach unten projizieren. An den nach unten vorstehenden Spitzenteilen der jeweiligen Rotationswellen 24b sind Kettenräder 26 befestigt. Entlang den jeweiligen Kettenrädern 26 ist horizontal und durchgehend eine Steuerkette 27 eingesetzt. Diese vier Kettenräder 26 und die Steuerkette 27 drehen gleichzeitig die vier Rotationswellen 24b, so dass die vier Exzenterarme 24 synchron eine Kreisbewegung ausführen.
Von den vier Rotationswellen 24b hat eine Rotationswelle 24b eine längere Form als die anderen, wobei das Vorderendteil derselben von unterhalb des Kettenrads 26 herausragt. An diesem Teil ist ein Antriebsritzel 28 fest zur Kraftübertragung befestigt. Das Antriebsritzel 28 steht mit einem treibenden Zahnrad 30 mit großem Durchmesser im Eingriff, das an einer nach oben ragenden Abtriebswelle eines Rotationsmotors 29 befestigt ist.
Wenn dementsprechend der Rotationsmotor 29 gestartet wird, wird sein Drehmoment auf die Steuerkette 27 nacheinander über die Zahnräder 30 und 28 und das fest auf der längeren Rotationswelle 24b angebrachte Kettenrad 26 übertragen. Die Steuerkette 27 rotiert dann und bewirkt dadurch, dass über die verbleibenden drei Kettenräder 26 eine synchrone Rotation der vier Exzenterarme 24 um ihre jeweiligen Rotationswellen 24b erzielt wird. Der gleichzeitig an die jeweiligen Exzenterwellen 24a gekoppelte Trägerhalter 20 und die Trägerplatte 110, die vom Halter 20 gehalten wird, führen dadurch innerhalb der parallel zu der Platte 110 verlaufenden horizontalen Ebene eine Kreisbewegung aus, ohne sich dabei um ihre eigenen Achsen zu drehen.
Das heißt, die Trägerplatte 110 kreist unter Beibehaltung eines extrentrischen Zustands um eine Distanz L von einer Wellenlinie e der oberen Läppscheibe 120 und der unteren Läppscheibe 130. Die Schleifgewebe 15 bestehend Urethanschaumharz mit einer Shore-D-Härte von 80 und mit einer Kompressibilität von 2,5% sind auf den jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Läppscheiben 120 und 130 aufgeklebt.
Der oben genannte Abstand L ist der gleiche wie der Abstand zwischen der Exzenterwelle 24a und der Rotationswelle 24b. Alle Punkte auf der Trägerscheibe 110 führen eine kleine runde Kreisbahn der gleichen Größe (mit Radius r) durch Kreisbewegung ohne Rotation um die eigene Achse aus. Dadurch wird der simultane doppselseitige primäre Polierschritt so ausgeführt, dass der Siliziumwafer 11, der in den Waferhalteöffnungen 11a in der Trägerscheibe 110 eingesetzt ist, einen Polierbetrag von 0,5 µm auf einer Seite (1 µm auf beiden Seiten) aufweist, indem Drehrichtungen beider Polierläppscheiben 120 und 130 entgegegengesetzt eingestellt werden, und die Drehzahl der Polierläppscheiben 120 und 130, der Polierdruck (300 g/cm²), die Polierzeit und dergleichen justiert werden. Während dieser doppelseitigen Primärpolitur wurde die primäre Polierbearbeitung für drei Minuten durchgeführt, während eine primäre Polierflüssigkeit mit einem pH-Wert von pH 10, in der kolloidale Siliziumdioxid-Partikel mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 70 nm und mit 5 Gew.-% zu einer KOH-Lösung von 0,08 Gew.-% nach Gewicht hinzugegeben wurden, zu beiden Schleifgeweben 15 mit einer Rate von 9 Litern/Minute zugeführt wird.
Dadurch wird die Polierlösung, in der die KOH-Lösung, die ein loses Schleifmittel enthält, zugesetzt ist, als Polierflüssigkeit für primäres Polieren verwendet. Daher wird es als Vorbehandlung vor dem sekundären Polieren ohne die Intervention eines losen Schleifmittels möglich, die jeweiligen nativen Oxidschichten von ca. 10 Å an der vorderen und rückwärtigen Oberfläche des Siliziumwafers 11 für eine kurze Zeit hauptsächlich durch eine mechanische Wirkung des losen Schleifmittels zu beseitigen. Dadurch ist es möglich, Spiegelpolieren mit einer später beschriebenen Piperidinlösung mit einer hohen Polierrate beim sekundären Polieren auszuführen.
Das heißt beim primären Polieren nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach dem Ätzen ist generell eine native Oxidschicht auf der Waferoberfläche. Es ist schwierig, die native Oxidschicht alleine mittels chemischer sekundärer Polierbehandlung ohne lose Schleifmittel zu beseitigen. Daher wurde das primäre Polieren unter Verwendung des losen Schleifmittels vor dem sekundären Polieren ausgeführt, wodurch es möglich wird, die Zeit zum Beseitigen der nativen Oxidschicht zu verkürzen und eine Verschlechterung der Produktivität der spiegelpolierten Siliziumwafer 11 zu vermeiden.
Als nächstes wird sekundäres Polieren auf der Vorderseite und der Rückseite des Siliziumwafers 11 unter Verwendung einer sekundären Polierflüssigkeit ohne jegliche lose Schleifmittel ausgeführt. Im Detail werden die Vorderseite und die Rückseite des Siliziumwafers 11 sekundär poliert (spiegelpoliert), indem eine sekundäre Polierflüssigkeit von pH 10,5 verwendet wird, in der Hydroxyethylcellulose (HEC; wasserlöslicher Polymer) von 1×10^-3 Gew.-% (10 ppm) zu einer Piperidinlösung hinzugefügt ist, die keine losen Schleifmittel enthält und 0,08 Gew.-% ausmacht, wobei die Nicht-Sonnenrad-Poliervorrichtung für doppelseitiges Polieren 10 verwendet wird. Dadurch wird der simultane doppselseitige sekundäre Polierschritt so ausgeführt, dass der Siliziumwafer 11, der in den Waferhalteöffnungen 11a in der Trägerscheibe 110 eingesetzt ist, einen Polierbetrag von 5 auf einer Seite (10 µm auf beiden Seiten) aufweist, bei einer Polierrate von 0,5 µm pro Minute, indem Drehrichtungen beider Polierläppscheiben 120 und 130 entgegegengesetzt eingestellt werden, und die Drehzahl der Polierläppscheiben 120 und 130, der Polierdruck, die Polierzeit und dergleichen justiert werden. Bei diesem sekundären Polieren wird die Sekundärpolierflüssigkeit zu beiden Schleifgeweben 15 zugeführt. Die anderen Polierbedingungen sind gleich wie beim Primärpolieren. Weil außerdem die Trägerscheibe 110 eine Dicke von 750 µm hat und die Dicke des Siliziumwafers 10 nach dem sekundären Polieren 764 µm beträgt, bewahrt der Siliziumwafer 10 einen Zustand, in dem der Siliziumwafer 10 auch nach dem Läppen dicker als die Trägerscheibe ist.
Auf diese Weise wird der Siliziumwafer 11, aus dem die nativen Oxidschichten eliminiert wurden, und die Schleifgewebe 15 relativ zueinander gedreht, während die sekundäre Polierflüssigkeit, in der Hydroxyethylcellulose ohne loses Schleifmittel enthalten ist, zum Schleifgewebe zugeführt wird, um die Vorderseite und Rückseite des Siliziumwafers 11 um 5 µm auf einer Seite zu polieren. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schleifgewebe 15 gegen die Vorderseite und Rückseite des Siliziumwafers 11 durch die Wirkung des Polierdrucks gedrückt, und die Hydroxyethylcellulosemembran in der Polierflüssigkeit, die an den Oberflächen des Siliziumwafers 11 anhaftet, wird von der zu polierenden Oberfläche des Siliziumwafers 11 entfernt, und der Poliervorgang wird in dem Zustand ausgeführt, wo die Hydroxyethylcellulose am Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 anhaftet. Daher werden die Vorderseite und die Rückseite des Siliziumwafers 11 mit hoher Polierrate 0,5 µm pro Minute unter Beibehaltung einer hohen Ebenheit durch Ätzwirkung der alkalischen wässrigen Lösung und einer Wirkung zur Beseitigung von Hydroxyethylcellulose durch das Schleifgewebe 15 poliert.
Weil desweiteren die Vorderseite und Rückseite des Siliziumwafers 11 hauptsächlich durch einen chemischen Vorgang poliert wird, ist es möglich, bearbeitungsbedingte Defekte durch mechanische Wirkung wie etwa solche, die bei herkömmlichen Polieren mit einem losen Schleifmittel erzeugt werden, zu verhindern. Darüber hinaus gilt, dass weil beim Polieren kein loses Schleifmittel verwendet wird, es möglich ist, Defekterzeugung durch Vorgänge wie Mikro-Verkratzen, verursacht durch eine Ansammlung von Schleifkörnern, zu reduzieren.
Andererseits gilt, dass weil das harte Schleifgewebe 15 aus Polyurethanschaum für die Außenumfangskante des Siliziumwafers 11 verwendet wird, und weil Hydroxyethylcellulose zur Polierflüssigkeit zugegeben wird, die Schleifgewebe 15 stets daran gehindert werden, beim Polieren an der Außenumfangsfläche (Anfasungsebene) des Siliziumwafers 11 anzuhaften. Durch Abdecken der Wafer-Außenumfangsfläche mit der Hydroxyethylcellulose in der Polierflüssigkeit wird somit ein Schutzfilm für die Außenumfangsfläche des Wafers im Hinblick auf Ätzung geschaffen. Als Ergebnis dessen wird die Polierrate von 3 mm vom Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 verringert, und es ist möglich, das Roll-off des Wafer-Außenumfangsabschnitts zu verringern, wodurch es möglich wird, die Ebenheit des Wafer-Außenumfangsbereichs einschließlich Roll-off und Roll-up zu regeln. Darüber hinaus ist der Grund dafür, dass ein bestimmter Grad von Roll-up auf dem Wafer-Außenumfangsbereich zugelassen wird, dass dabei ein Ausgleich mit dem Roll-off des Außenumfangsabschnitts des Siliziumwafers 11 vor dem nachfolgenden Fertigpolieren erzielt werden kann.
Im Gegensatz dazu berühren zum Beispiel in dem Fall, wo weiche Schleifgewebe aus Wildleder verwendet werden, die oben und unten angebrachten Schleifgewebe die Außenumfangsflächen des Siliziumwafers 11 und fördern dadurch Roll-off von dem Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11.
Da ferner die Hydroxyethylcellulose als wasserlösliches Polymer verwendet wird, wird eine Polymermembran auf dem Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 gebildet, was einen Effekt bewirkt, der es ermöglicht, eine Ätzwirkung durch die Piperidinlösung zu unterdrücken. Ferner ist dies äußerst rein, wodurch es möglich wird, Verunreinigungen zu reduzieren.
Ferner gilt, dass weil die Konzentration der Hydroxyethylcellulose in der sekundären Polierflüssigkeit auf 10 ppm eingestellt ist, kein bearbeitungsbedingter Defekt auf der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers 11 vorhanden ist, und es ist möglich, den Siliziumwafer 11, bei dem Roll-off des Wafer-Außenumfangsbereichs verringert ist, in sehr kurzer Zeit zu polieren.
Wegen der alkalischen wässrigen Lösung, die auf einen Bereich von pH 10,5 eingestellt ist, werden keine Defekte, die durch einen Prozess wie Kratzen oder Narbenbildung verursacht werden, auf der Oberfläche des Siliziumwafers 11 erzeugt, die Handhabung der Polierflüssigkeit ist leicht, und es ist möglich, eine hohe Polierrate des Siliziumwafers 11 zu erhalten.
Weil weiterhin Polyurethanschaumharz als Material für beide Schleifgewebe 15 verwendet wird, ist es möglich, eine Reduzierung des Roll-off-Betrags vom Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 zu erreichen.
Anschließend wird an der Vorder- und Rückseite des sekundärpolierten Siliziumwafers 11 unter festgelegten Bedingungen Fertigpolieren ausgeführt, und anschließend wird Endreinigung durchgeführt. Hier wird an jedem Siliziumwafer 11 eine SC1-Reinigung unter Verwendung einer Alkalilösung und einer sauren Lösung durchgeführt.
Beispiel 2
Ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern und eine Polierflüssigkeit dafür entsprechend Beispiel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. In Beispiel 2 wird der sekundäre Polierprozess in dem vorliegenden Beispiel weiter in zwei auszuführende Schritte unterteilt (erster Polierschritt und zweiter Polierschritt). Das Polieren wurde so durchgeführt, dass beim sekundären Polieren (erster Polierschritt) die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit auf eine niedrige Konzentration gestellt ist, um die Polierrate des Siliziumwafers 11 zu erhöhen und beim tertiären Polieren (zweiter Polierschritt) die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit auf eine hohe Konzentration gestellt ist, um den Roll-off-Betrag von dem Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 zu beschränken.
Bei der Erfindung nach Beispiel 2 wird sekundäres Polieren (erster Polierschritt), das gleich ist wie das sekundäre Polieren in Beispiel 1, angewendet, mit dem Unterschied dass Hydroxyethylcellulose mit einer Konzentration von 1×10^-5 Gew.-% (0,1 ppm) in die sekundäre Polierflüssigkeit zugegeben wird, und der Poliergrad der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers 11 auf 4,5 µm auf einer Oberfläche (9 µm auf beiden Oberflächen) gestellt ist, und danach wird die zu polierende Oberfläche des Siliziumwafers 11 tertiärpoliert (zweiter Polierschritt), unter Verwendung der tertiären Polierflüssigkeit mit einer hohen Konzentration von Hydroxyethylcellulose im Vergleich mit der sekundären Polierflüssigkeit im Hinblick auf den Siliziumwafer 11. Insbesondere wird die Konzentration von Hydroxyethylcellulose in der tertiären Polierflüssigkeit zum tertiären Polieren auf 1×10^-2 Gew.-% (100 ppm) eingestellt, und der Poliergrad der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers 11 ist auf 0,5 µm auf einer Oberfläche gestellt (1,0 µm auf beiden Oberflächen).
Auf diese Weise ist möglich, da das sekundäre Polieren des Betrags des Polierens von 4,5 µm auf einer Oberfläche des Wafers auf die Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers 11 unter Verwendung der sekundären Polierflüssigkeit angelegt wird, in der die Konzentration von Hydroxyethylcellulose 1×10^-5 Gew.-% (0,1 ppm) beträgt, die Vorderseite und Rückseite des Siliziumwafers 11 mit einer hohen Polierrate zu läppen. Weil das tertiäre Polieren von 0,5 µm auf einer Oberfläche des Wafers danach auf der Vorderseite und Rückseite des Siliziumwafers 11 unter Verwendung der Polierflüssigkeit angewendet wird, in der die Konzentration von Hydroxyethylcellulose auf 1×10^-2 Gew.-% (100 ppm) erhöht ist, ist es möglich, Roll-off vom Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 zu verringern, was es ermöglicht, die Ebenheit des Wafer-Außenumfangsbereichs einschließlich Roll-off und Roll-up zu regeln. Daher wird eine Polierzeit für den Siliziumwafer 11, auf dem Roll-off von dem Außenumfangsabschnitt reduziert wird, verkürzt, was es möglich macht, die Produktivität von doppelseitig spiegelpolierten Siliziumwafern 11 zu verbessern.
Insbesondere weil die Konzentration der in der tertiären Polierflüssigkeit verwendeten Hydroxyethylcellulose auf 100 ppm eingestellt ist, ist es möglich, eine sehr starke Reduzierung des Roll-off-Betrags vom Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers 11 zu erreichen.
Weil außerdem die anderen Konfigurationen (einschließlich der anderen Polierbedingungen für tertiäres Polieren), und die Maßnahmen und Effekte gleich wie in Beispiel 1 sind, werden deren Beschreibungen hier ausgelassen.
In Bezug auf die Kurven und sowie Tabellen 1 und 2 werden die Ergebnisse der praktischen Anwendung des primären Polierens mit einem losen Schleifmittel und sekundären Polierens ohne loses Schleifmittel durch die Polierflüssigkeit aus Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung und die Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern mit Polierflüssigkeit (Testbeispiele 1 bis 5), und durch ein herkömmliches Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern unter Verwendung einer Polierflüssigkeit ohne Hydroxyethylcellulose (Vergleichsbeispiel 1) berichtet. Die anderen Testbedingungen für das Vergleichsbeispiel 1 entsprechen denen aus Beispiel 1 in gleicher Weise wie die in den Testbeispielen 1 bis 5.
Beim primären Polierprozess wird das Polieren für drei Minuten durchgeführt, während die primäre Polierflüssigkeit mit losem Schleifmittel (alkalische wässrige Lösung, in der kolloidales Siliziumdioxid mit 5 Gew.-% enthalten ist und eine KOH-Lösung von 0,08 Gew.-%) zu beiden Schleifgeweben mit einer Rate von 9 Litern/Minute zugeführt wird, um die Oxidschichten auf der Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers zu beseitigen. Als nächstes werden in dem sekundären Polierprozess die Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers sekundär poliert, während eine sekundäre Polierflüssigkeit, die Hydroxyethylcellulose (nachstehend HEC) mit einer Konzentration von 1×10^-5 bis 1×10^-1 Gew.-% in einer alkalischen wässrigen Lösung ohne loses Schleifmittel und Piperidin in einer Menge von 0,08 Gew.-% enthält, mit 9 Litern pro cm² zugeführt wird.

Darüber hinaus, vorausgesetzt dass eine Polierflüssigkeit, die eine alkalische wässrige Lösung ohne loses Schleifmittel und ein wasserlösliches Polymer enthält, verwendet wird, und ein Wafer-Haltesystem mit einer Trägerscheibe beim sekundären Polieren angewendet wird, vibriert die Trägerplatte, weil der Siliziumwafer sich in der Wafer-Halteöffnung beim Polieren bewegt, was zu der Sorge führt, dass der Siliziumwafer beim Polieren aus der Wafer-Halteöffnung herausspringen kann. Beim sekundären Polieren wird der sekundäre Poliervorgang in einem Zustand beendet, wo die Dicke des Siliziumwafers um etwa 20 µm größer als die Dicke der Trägerscheibe ist. Tabelle 1 zeigt das Verhältnis der Komponenten in der zweiten Polierflüssigkeit, und die Kurve in zeigt die Formen der Außenumfangsabschnitte des Siliziumwafers nach dem Polieren. Zum Messen der Formen der äußeren Umfangsabschnitte der Siliziumwafers wurde das Gerät WaferSight von KLA-Tencor Corporation verwendet. [Tabelle 1]

TEST	Polier-beschleuniger (Konzentration)	Schleifkörner (Konzentration)	Wasserlösliches Polymer (Konzentration)
TEST-001	Piperidin (0,08% nach Gewicht)	-	Hydroxyethylcellulose (10^-1% nach Gewicht)
TEST-002			Hydroxyethylcellulose (10^-2% nach Gewicht)
TEST-003			Hydroxyethylcellulose (10^-3% nach Gewicht)
TEST-004			Hydroxyethylcellulose (10^-4% nach Gewicht)
TEST-005			Hydroxyethylcellulose (10^-5% nach Gewicht)
TEST-006			-

TEST001 bis TEST005 zeigt Testbeispiele 1 bis 5, und TEST006 zeigt das Vergleichsbeispiel 1 ohne Hydroxyethylcellulose.
Um eine Form von Roll-off des Außenumfangs des Siliziumwafers auszudrücken, wird ein Roll-off-Betrag (nachfolgende ROA) genannt) angewendet. Eine Dimension (Linie) wird als Bezugsebene zur Messung verwendet, und 124 mm bis 135 mm diametraler Richtung des Siliziumwafers wird als Bezugsbereich dafür gesetzt. Darüber hinaus wurden für die ROA-Notation Abstände von der Bezugsebene in einer Position von 1 mm (ROA 1 mm) und einer Position von 2 mm (ROA 2 mm) von der äußeren Kante (äußerste Kante) des Siliziumwafers gemessen. Tabelle 2 zeigt diese Messwerte. [Tabelle 2]

TEST ROA 1 mm ROA 2 mm

TEST-001 +391,1 +384,6

TEST-002 +187,8 +193,39

TEST-003 +26, 0 +57,2

TEST-004 -16,5 +21,7

TEST-005 -110,0 -29,4

TEST-006 -240,02 -55,11
Wie aus der Kurve in und Tabelle 2 ersichtlich, ist es durch Justieren der Konzentration von Hydroxyethylcellulose auf einen Bereich von 1×10^-5 bis 1×10^-1 Gewichtsprozent (0,1 bis 1000 ppm) möglich, die ROA 1 mm Notation innerhalb eines Bereichs von -110 nm bis +390 nm zu regeln. In dem Fall, wo keine Hydroxyethylcellulose enthalten ist und die Konzentration davon niedrig ist (1×10^-5 Gewichtsprozent), wird Roll-off am Außenumfangsabschnitt des Siliziumwafers erzeugt. Je höher dagegen die Konzentration der Hydroxyethylcellulose ist, desto mehr Roll-up tritt am Wafer-Außenumfangsbereich auf.
Außerdem ist es aus der Kurve in klar, dass wenn die Konzentration der Hydroxyethylcellulose zunimmt, die Polierrate (Elimininationsrate) sinkt. Dies kann einen Schutzeffekt für die Oberfläche des Siliziumwafers durch Hydroxyethylcellulose andeuten, und es kann angenommen werden, dass eine Reaktion (Ätzvorgang) zwischen Alkali und dem Siliziumwafer durch die Hydroxyethylcellulose gestört wird.
Als nächstes werden in Bezug auf die Kurven in und die Tabellen 3 und 4 die Ergebnisse der praktischen Anwendung des zweistufigen Polierens, bei dem die Konzentration der Hydroxyethylcellulose unterschiedlich gemacht wird, auf den Siliziumwafer mit der Polierflüssigkeit von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung und ein Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern mit der Polierflüssigkeit (Testbeispiel 6) berichtet.
Das heißt in dem Fall, wo ein gewünschter ROA in einem Roll-up-Zustand (Plus-Seite) ist, obwohl abhängig von der Konzentration der Hydroxyethylcellulose, kann die Polierrate sinken, was die Produktivität stark beeinträchtigen kann. Dann wurde ein Verfahren geprüft, in dem die Konzentration der Hydroxyethylcellulose beliebig beim Polieren geändert wurde, um sowohl die Verarbeitbarkeit eines Siliziumwafers als auch die Begrenzung von Roll-off zu erfüllen. Die Kurve von zeigt die Ergebnisse. In der Kurve von zeigt „Ref02“ nur das sekundäre Polieren, „Ref01“ zeigt nur das tertiäre Polieren und „2step Polieren“ zeigt Testbeispiel 6, in dem das tertiäre Polieren nach dem sekundären Polieren angewendet wurde.

Desweiteren zeigt Tabelle 3 die Verhältnisse der Komponenten der primären Polierflüssigkeit für den primären Polierprozess, die sekundäre Polierflüssigkeit für den sekundären Polierprozess und die tertiäre Polierflüssigkeit für den tertiären Polierprozess. Außerdem bedeutet in Tabelle 3 der Ausdruck „Schleifkörner“ ein loses Schleifmittel in alkalische wässrige Lösung, in der kein loses Schleifmittel in kollodialem Siliziumdioxid. [Tabelle 3]

SCHRITT	Polier-beschleuniger (Konzentration)	Schleifkörner (Konzentration)	Wasserlösliches Polymer (Konzentration)
Primäres Polieren	KOH (0,08% nach Gewicht)	5,0% nach Gewicht	-
Sekundäres Polieren	Piperidin (0,08% nach Gewicht)	-	Hydroxyethylcel lulose (10^-5% nach Gewicht)
Tertiäres Polieren	Piperidin (0,08% nach Gewicht)	-	Hydroxyethylcel lulose (10^-2% nach Gewicht)

Beim sekundären Polierprozess werden die Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers um 4,5 µm auf einer Seite für 15 Minuten poliert, während die sekundäre Polierflüssigkeit zu beiden Schleifgeweben mit einer Rate von 9 Litern pro cm² zugeführt wird. Beim tertiären Polierprozess werden die Vorder- und Rückseite des Siliziumwafers um 0,5 µm auf einer Seite für 3 Minuten poliert, während die sekundäre Polierflüssigkeit zu beiden Schleifgeweben mit einer Rate von 9 Litern pro cm² zugeführt wird. Die anderen Testbedingungen entsprechen denen aus Testbeispiel 1 bis 5.
In diesem Test wurden zum Ausdrücken der Roll-off-Form des Außenumfangsabschnitts des Siliziumwafers die Abstände von der Bezugsebene in einer Position von 1 mm (ROA 1 mm) und einer Position von 2 mm (ROA 2 mm) von der äußeren Kante (äußerste Kante) des Siliziumwafers gemessen. Tabelle 4 zeigt diese Messwerte. [Tabelle 4]

TEST ROA 1 mm ROA 2 mm

2-Schritt-Polieren (HEC 0,1 ppm => HEC 100 ppm) +178,3 +199,63

Ref01_HEC 100 ppm +187,8 +193,39

Ref02_HEC 0,1 ppm +26,0 +57,2
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich, wird in dem zweiten Polierschritt, in dem die Konzentration von Hydroxyethylcellulose sich im Testbeispiel 6 unterscheidet, die Roll-off-Form, die derjenigen entspricht, die im Fall der gewünschten Roll-off-Form bei der die Hydroxyethylcellulose von nur 1×10^-2 Gew.-% (100 ppm) hinzugefügt wurde, erzielt. Außerdem erreichte der addierte Polierbetrag des sekundären und tertiären Polierens im Testbeispiel 6 den Wert 9,6 µm. Jedoch waren in dem Fall, wo der Roll-off im Testbeispiel 6 in einem Schritt verwirklicht wird, mit Berechnung unter Bezug auf die Polierrate wenn eine Zugabemenge von Hydroxyethylcellulose im Beispiel 1 1×10^-2 Gew.-% beträgt, 38 Minuten für 9,6 pm/(0,25 µm pro Minute) als Polierzeit im ersten Polierschritt erforderlich. Andererseits reichen 19 Minuten im zweiten Polierschritt im Testbeispiel 6 aus. Daher ist eine verkürzte Zeit zum Polieren des zweiten Schritts möglich, indem 38 Minuten -19 Minuten = 19 Minuten werden, was einer Steigerung der Produktivität um 50% entspricht.
Dies wird in Tabelle 5 gezeigt.

Desweiteren war der Polierbetrag bei Verwendung einer Zugabemenge von Hydroxyethylcellulose in diesem Test von 1×10^-2 Gew.-% 0,75 µm (0,25 µm pro Minute × drei Minuten) basierend auf den Ergebnissen wie in von Beispiel 1 gezeigt. [Tabelle 5]

TEST	Polierbetrag (µm)	Polierzeit (min)	Entfernungsrate (µm/min)	Polierzeit Verkürzung (min)
2-Schritt-Polieren (HEC 0,1 ppm => HEC 100 ppm)	9,6	19	0, 50	19,2
Angenommen 1 Schritt (HEC 100 ppm)	9,6	38	0,25

Claims

Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern bestehend aus den folgenden Schritten: Läppen von mindestens einer zu polierenden Oberfläche, entweder der Vorderseite oder der Rückseite des Siliziumwafers, wobei der Siliziumwafer und ein Schleifgewebe relativ gedreht werden; und Anwenden von Fertigpolieren auf mindestens der geläppten Oberfläche des Siliziumwafers nach dem Läppen, wobei der Läppvorgang in einen ersten Polierschritt, der ausgeführt wird, während eine Polierflüssigkeit des ersten Schritts, in der ein wasserlösliches Polymer aber kein loses Schleifmittel zu einer alkalischen wässrigen Lösung hinzugefügt wurde, zu einem Schleifgewebe zugeführt wird; und einen zweiten Polierschritt, der ausgeführt wird, während eine Polierflüssigkeit des zweiten Schritts, in der wasserlösliches Polymer aber kein loses Schleifmittel zu der alkalischen wässrigen Lösung hinzugefügt wurde, nach dem ersten Polierschritt zum Schleifgewebe geführt wird, aufgeteilt ist, und die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Polierflüssigkeit des zweiten Polierschritts höher ist als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers des ersten Polierschritts.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Polymer eine Art oder mehrere Arten unter nicht-ionischen Polymeren und Monomeren ist bzw. sind, oder eine Art oder mehrere Arten unter anionischen Polymeren und Monomeren ist bzw. sind.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 2, wobei das wasserlösliche Polymer Hydroxyethylcellulose ist.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 3, wobei die Konzentration der Hydroxyethylcellulose in der Polierflüssigkeit 0,1 ppm bis 1000 ppm beträgt.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1, wobei die alkalische wässrige Lösung auf pH 8 bis pH 13 eingestellt ist, und die alkalische wässrige Lösung die alkalische wässrige Lösung ist, zu der wahlweise basisches Ammoniumsalz, basisches Kaliumsalz und basisches Natriumsalz als alkalisches Mittel zugesetzt wird, oder eine wässrige Alkalicarbonatlösung oder eine alkalische wässrige Lösung, zu der ein Amin zugesetzt wird.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1, wobei die Shore-D-Härte des Schleifgewebes 70 bis 90 beträgt und die Kompressibilität des Schleifgewebes 1 bis 5% beträgt.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1, wobei die Polierrate des Siliziumwafers beim Läppen 0,05 bis 1 µm pro Minute beträgt.
Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern gemäß Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Polymer Hydroxyethylcellulose ist und die Konzentration der Hydroxyethylcellulose 0,1 bis 1000 ppm beträgt, wodurch die ROA 1 mm Notation innerhalb eines Bereichs von -110 nm bis +390 nm eingestellt wird.