JP2003297780A - Method for manufacturing mirror surface semiconductor wafer, method for producing abrasive slurry for semiconductor wafer, and abrasive slurry for semiconductor wafer - Google Patents
Method for manufacturing mirror surface semiconductor wafer, method for producing abrasive slurry for semiconductor wafer, and abrasive slurry for semiconductor waferInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
などの半導体ウェーハの表面を研磨して鏡面の半導体ウ
ェーハを製造する方法および半導体ウェーハの表面の研
磨に用いられる半導体ウェーハ用研磨スラリおよびこの
半導体ウェーハ用研磨スラリを製造する方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a mirror-like semiconductor wafer by polishing the surface of a semiconductor wafer such as a silicon wafer, a polishing slurry for a semiconductor wafer used for polishing the surface of a semiconductor wafer, and this semiconductor wafer. The present invention relates to a method of manufacturing a polishing slurry for use in manufacturing.
【0002】[0002]
【従来の技術】シリコンウェーハを製造する各工程のう
ち研磨工程(ポリシング工程)では、研磨スラリを用い
てシリコンウェーハの表面が鏡面状に研磨される。2. Description of the Related Art In each of the steps for manufacturing a silicon wafer, in the polishing step (polishing step), the surface of the silicon wafer is mirror-polished using a polishing slurry.
【0003】研磨スラリ1は、図2に示すように、一般
的に、粒径が30〜200nm程度のシリカ(Si
O2)粒子(砥粒)2を、pHが10〜11程度のNa
OHやKOHなどのアルカリ水溶液3中にコロイド状に
分散させたものである。As shown in FIG. 2, the polishing slurry 1 generally comprises silica (Si) having a particle size of about 30 to 200 nm.
O 2 ) particles (abrasive grains) 2 with a pH of about 10 to 11
It is colloidally dispersed in an alkaline aqueous solution 3 such as OH or KOH.
【0004】研磨工程では、この研磨スラリ1がシリコ
ンウェーハと研磨パッドとの間に供給される。そしてシ
リコンウェーハを研磨パッドに押しつけシリコンウェー
ハと研磨パッドをそれぞれ回転させることにより、シリ
コンウェーハの表面が鏡面状に研磨される。なお研磨工
程は、高圧、高速でウェーハ表面を平坦化する1次研磨
工程と、1次研磨後のウェーハのヘイズを除去して鏡面
状に仕上げる仕上げ研磨工程とに分けられる。研磨スラ
リ1は1次研磨工程で使用される。In the polishing process, the polishing slurry 1 is supplied between the silicon wafer and the polishing pad. Then, by pressing the silicon wafer against the polishing pad and rotating the silicon wafer and the polishing pad respectively, the surface of the silicon wafer is mirror-polished. The polishing step is divided into a primary polishing step of flattening the wafer surface at high pressure and high speed, and a final polishing step of removing the haze of the wafer after the primary polishing to finish it into a mirror surface. The polishing slurry 1 is used in the primary polishing process.
【0005】研磨スラリ1を用いた研磨は、「メカノケ
ミカルポリシング」で行われる。すなわち砥粒としての
シリカ粒子がシリコンウェーハの表面に機械的に作用す
ることにより表面が削り取られ、アルカリ溶液3がシリ
コンウェーハの表面で化学反応することにより表面が溶
解する。Polishing using the polishing slurry 1 is performed by "mechanochemical polishing". That is, the silica particles as abrasive grains mechanically act on the surface of the silicon wafer to scrape the surface, and the alkaline solution 3 chemically reacts on the surface of the silicon wafer to dissolve the surface.
【0006】研磨スラリ1の中には、汚染金属が含有さ
れている。汚染金属の種類には、銅(Cu)、ニッケル
(Ni)、クロム(Cr)、鉄(Fe)などがある。銅や
ニッケルなどの汚染金属は、天然石英からシリカ粒子2
を製造する過程で外部から不純物として入り込む。The polishing slurry 1 contains a contaminant metal. Types of contaminant metals include copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), iron (Fe), and the like. Contaminating metals such as copper and nickel can be converted from natural quartz to silica particles 2
It is introduced as an impurity from the outside in the process of manufacturing.
【0007】こうした汚染金属を含有した研磨スラリ1
を用いてシリコンウェーハを研磨すると、研磨加工中に
汚染金属がシリコンウェーハのバルク中に拡散してシリ
コンウェーハの品質を劣化させる。そしてこのような品
質が劣化したシリコンウェーハを用いて半導体デバイス
を製造すると、半導体デバイスの歩留まりに悪影響を与
える。汚染金属の中でも、特に銅は、シリコンウェーハ
中の拡散速度が最も大きいので、研磨加工中に迅速にシ
リコンウェーハ内部に深く入り込み、半導体デバイスの
歩留まりに甚大な悪影響を与える。たとえば5ppb程
度の銅を含む研磨スラリ1を用いてシリコンウェーハを
研磨したとすると、シリコンウェーハ中に拡散する銅の
汚染量(atoms/cm2)は、109〜1010atoms/cm2
という大きな値を示し、半導体デバイスの歩留まりに
甚大な悪影響を与える。ここで汚染量(atoms/cm2)と
は、鏡面のシリコンウェーハを長期間(たとえば3ヶ
月)保管したときにウェーハ表面に析出される汚染金属
の単位面積当たりの原子数で評価したものである。Polishing slurry 1 containing such contaminant metals
When a silicon wafer is polished by using, the contaminant metal diffuses into the bulk of the silicon wafer during the polishing process and deteriorates the quality of the silicon wafer. When a semiconductor device is manufactured using such a silicon wafer having deteriorated quality, the yield of the semiconductor device is adversely affected. Among the contaminating metals, copper has the highest diffusion rate in the silicon wafer, so that it rapidly penetrates deeply into the silicon wafer during the polishing process, and has a great adverse effect on the yield of semiconductor devices. For example, when a silicon wafer is polished using a polishing slurry 1 containing copper of about 5 ppb, the amount of copper contamination (atoms / cm 2 ) diffused in the silicon wafer is 10 9 to 10 10 atoms / cm 2.
, Which has a great adverse effect on the yield of semiconductor devices. Here, the amount of contamination (atoms / cm 2 ) is evaluated by the number of atoms per unit area of contaminated metal deposited on the wafer surface when a mirror-finished silicon wafer is stored for a long time (for example, 3 months). .
【0008】そこで、従来より、研磨スラリ1中の汚染
金属について、これを半導体デバイスの歩留まりに悪影
響を与えない程度に低濃度にする方法が考えられてい
る。Therefore, conventionally, there has been considered a method of reducing the concentration of the contaminant metal in the polishing slurry 1 to such an extent that the yield of semiconductor devices is not adversely affected.
【0009】研磨スラリ1中の汚染金属を低濃度にする
方法として、研磨スラリ1の製造工程で精製の工程に時
間とコストをかけて汚染金属を除去することが考えられ
る。確かに精製に時間とコストをかける程、銅などの汚
染金属の濃度は低くなるが、作業効率が悪く現実的では
ない。As a method of reducing the concentration of the pollutant metal in the polishing slurry 1, it is conceivable to remove the pollutant metal by spending time and cost in the refining process in the manufacturing process of the polishing slurry 1. Certainly, the more time and cost it takes to purify, the lower the concentration of contaminant metals such as copper, but the work efficiency is poor and it is not realistic.
【0010】そこで特開平11−186201号公報に
は、陽イオン交換樹脂によって研磨スラリ中の銅、ニッ
ケルの濃度を0.01〜1ppbの範囲に収め、かつ水
酸化ナトリウム水溶液の添加量を調整して研磨スラリの
pHを11以下に抑えることによって、研磨加工中にシ
リコンウェーハ内に拡散する銅、ニッケルの汚染量を低
減させんとする発明が記載されている。Therefore, in JP-A-11-186201, the concentration of copper and nickel in the polishing slurry is kept in the range of 0.01 to 1 ppb by a cation exchange resin, and the amount of sodium hydroxide aqueous solution added is adjusted. The invention discloses that the amount of contamination of copper and nickel diffused in a silicon wafer during polishing is reduced by controlling the pH of the polishing slurry to 11 or less.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし本発明者らの知
見によって、上記公報に示される「研磨スラリ中の銅、
ニッケルの濃度が総量で0.01〜1ppbで研磨スラ
リのpHが11以下である」というパラメータ、範囲
は、必ずしも研磨加工中にシリコンウェーハ内に拡散す
る銅、ニッケルの汚染量を一定レベル以下に低下させて
半導体デバイス歩留まりを満足できるレベルにするもの
ではないことが明らかになった。However, according to the findings of the present inventors, "copper in polishing slurry,
The parameter and the range that the total concentration of nickel is 0.01 to 1 ppb and the pH of the polishing slurry is 11 or less "are required to keep the amount of contamination of copper and nickel diffused in the silicon wafer during the polishing process below a certain level. It has become clear that the yield does not decrease to a satisfactory level for semiconductor device yields.
【0012】本発明は、研磨加工中に研磨スラリ中の汚
染金属がシリコンウェーハ内に拡散するメカニズムを明
らかにして、シリコンウェーハの汚染量を一定レベル以
下に低下させるパラメータを明確に定め、半導体デバイ
スの製造歩留まり向上を確実に行えるようにすることを
解決課題とするものである。The present invention clarifies the mechanism by which the contaminant metal in the polishing slurry diffuses into the silicon wafer during the polishing process, and clearly defines the parameters for reducing the contaminant amount of the silicon wafer below a certain level, and The problem to be solved is to surely improve the manufacturing yield of the above.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段および効果】第1発明は、
スラリ原液に、アルカリを添加して研磨スラリを製造
し、この研磨スラリを用いて半導体ウェーハの表面を研
磨して鏡面半導体ウェーハを製造する鏡面半導体ウェー
ハの製造方法において、鏡面半導体ウェーハの表面に析
出される汚染金属の量が一定レベル以下になるように、
汚染金属の濃度がそれぞれの金属種につき0.2ppb以
下のアルカリが添加された研磨スラリを用いて、半導体
ウェーハを研磨することを特徴とする。[Means for Solving the Problems and Effects] The first invention is
In the method of manufacturing a mirror-like semiconductor wafer, an alkali is added to an undiluted slurry solution to produce a polishing slurry, and the surface of the semiconductor wafer is polished with this polishing slurry to produce a mirror-like semiconductor wafer. So that the amount of polluted metal that is generated is below a certain level,
It is characterized in that a semiconductor wafer is polished using a polishing slurry to which an alkali having a concentration of contaminant metals of 0.2 ppb or less is added for each metal species.
【0014】第2発明は、スラリ原液に、アルカリを添
加して研磨スラリを製造し、この研磨スラリを用いて半
導体ウェーハの表面を研磨して鏡面半導体ウェーハを製
造する鏡面半導体ウェーハの製造方法において、鏡面半
導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が一定レ
ベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞれの金
属種につき0.2ppb以下の範囲のアルカリが添加さ
れ、かつpHが10.2〜10.6の範囲内に調整され
た研磨スラリを用いて、半導体ウェーハを研磨すること
を特徴とする。A second aspect of the present invention is a method for producing a mirror-like semiconductor wafer, in which an alkali is added to an undiluted slurry solution to produce a polishing slurry, and the surface of the semiconductor wafer is polished with this polishing slurry to produce a mirror-like semiconductor wafer. , So that the amount of the contaminant metal deposited on the surface of the mirror-polished semiconductor wafer is below a certain level, an alkali having a concentration of the contaminant metal of 0.2 ppb or less is added for each metal species, and the pH is 10. It is characterized in that a semiconductor wafer is polished by using a polishing slurry adjusted within a range of 2-10.6.
【0015】第3発明は、第1発明または第2発明にお
いて、前記研磨スラリは、シリカ粒子を含有するもので
あることを特徴とする。A third invention is characterized in that, in the first invention or the second invention, the polishing slurry contains silica particles.
【0016】第4発明は、スラリ原液に、アルカリを添
加することによって半導体ウェーハの研磨に用いられる
研磨スラリを製造する半導体ウェーハ用研磨スラリの製
造方法において、鏡面半導体ウェーハの表面に析出され
る汚染金属の量が一定レベル以下になるように、汚染金
属の濃度がそれぞれの金属種につき0.2ppb以下のア
ルカリを添加する工程を含むことを特徴とする。A fourth aspect of the present invention is a method for producing a polishing slurry for a semiconductor wafer, in which an alkali is added to an undiluted slurry solution to produce a polishing slurry used for polishing a semiconductor wafer. The method is characterized by including the step of adding an alkali having a concentration of the contaminating metal of 0.2 ppb or less for each metal species so that the amount of the metal is below a certain level.
【0017】第5発明は、スラリ原液に、アルカリを添
加することによって半導体ウェーハの研磨に用いられる
研磨スラリを製造する半導体ウェーハ用研磨スラリの製
造方法において、鏡面半導体ウェーハの表面に析出され
る汚染金属の量が一定レベル以下になるように、汚染金
属の濃度がそれぞれの金属種につき0.2ppb以下の範
囲のアルカリを添加し、かつpHを10.2〜10.6
の範囲内に調整する工程を含むことを特徴とする。A fifth aspect of the present invention is a method for producing a polishing slurry for a semiconductor wafer, which is for producing a polishing slurry used for polishing a semiconductor wafer by adding an alkali to an undiluted slurry solution. To keep the amount of metal below a certain level, add an alkali whose concentration of contaminating metal is less than 0.2 ppb for each metal species and adjust the pH to 10.2-10.6.
It is characterized by including a step of adjusting within the range.
【0018】第6発明は、第4発明または第5発明にお
いて、前記研磨スラリは、シリカ粒子を含有するもので
あることを特徴とする。A sixth invention is characterized in that, in the fourth invention or the fifth invention, the polishing slurry contains silica particles.
【0019】第7発明は、スラリ原液に、アルカリを添
加することによって製造され、半導体ウェーハの研磨に
用いられる半導体ウェーハ用研磨スラリであって、鏡面
半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が一定
レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞれの
金属種につき0.2ppb以下のアルカリが添加されてな
る半導体ウェーハ用研磨スラリであることを特徴とす
る。A seventh aspect of the present invention is a polishing slurry for semiconductor wafers, which is manufactured by adding an alkali to a slurry stock solution and is used for polishing semiconductor wafers, wherein the amount of contaminant metal deposited on the surface of a mirror-like semiconductor wafer is large. Is a polishing slurry for semiconductor wafers, in which an alkali having a concentration of contaminating metal of 0.2 ppb or less for each metal species is added so that the concentration becomes below a certain level.
【0020】第8発明は、スラリ原液に、アルカリを添
加することによって製造され、半導体ウェーハの研磨に
用いられる半導体ウェーハ用研磨スラリであって、鏡面
半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が一定
レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞれの
金属種につき0.2ppb以下のアルカリが添加され、p
Hが10.2〜10.6の範囲内に調整されてなる半導
体ウェーハ用研磨スラリであることを特徴とする。An eighth aspect of the present invention is a polishing slurry for semiconductor wafers, which is produced by adding an alkali to an undiluted slurry solution and is used for polishing semiconductor wafers. So that the concentration of pollutant metal is 0.2 ppb or less for each metal species, p
It is a polishing slurry for semiconductor wafers, wherein H is adjusted within the range of 10.2 to 10.6.
【0021】第9発明は、第7発明または第8発明にお
いて、シリカ粒子を含有する半導体ウェーハ用研磨スラ
リであることを特徴とする。A ninth invention is characterized in that, in the seventh invention or the eighth invention, it is a polishing slurry for semiconductor wafers containing silica particles.
【0022】本発明の主要な第1発明、第4発明、第7
発明では、研磨スラリ1を製造する際に、添加するアル
カリについては、銅の濃度が、0.2ppb以下となるよ
うに調整する。Main first invention, fourth invention, and seventh invention of the present invention
In the present invention, when the polishing slurry 1 is manufactured, the alkali added is adjusted so that the copper concentration is 0.2 ppb or less.
【0023】また本発明の主要な第2発明、第5発明、
第8発明では、研磨スラリ1を製造する際に、添加する
アルカリについては、銅の濃度が、0.2ppb以下とな
るように調整し、更にアルカリの添加量を調整して、研
磨スラリ1のpHが10.2〜10.6の範囲に入るよ
うに調整する。The second, fifth inventions, which are the main features of the present invention,
In the eighth invention, when the polishing slurry 1 is manufactured, the alkali to be added is adjusted so that the concentration of copper is 0.2 ppb or less, and the addition amount of the alkali is adjusted to adjust the amount of the polishing slurry 1. Adjust the pH so that it falls within the range of 10.2-10.6.
【0024】こうして製造された研磨スラリ1を使用し
てシリコンウェーハを研磨し、鏡面のシリコンウェーハ
を用いて半導体デバイスを製造したところ、製造歩留ま
りは満足できるレベルにあった。When a silicon wafer was polished using the polishing slurry 1 thus manufactured and a semiconductor device was manufactured using a mirror-finished silicon wafer, the manufacturing yield was at a satisfactory level.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して実施の形態に
ついて説明する。なお本実施形態では半導体ウェーハと
してシリコン(Si)ウェーハを想定するが以下に述べ
る実施形態はシリコンウェーハ以外のガリウム砒素ウェ
ーハなどにも適用可能である。また本実施形態では汚染
金属として銅(Cu)を想定するが、銅以外のニッケル
(Ni)、クロム(Cr)、鉄(Fe)などの汚染金属に
対しても適用可能である。特にニッケルは銅と同様にシ
リコンウェーハ中における拡散速度が速いので、以下の
実施形態における銅と同様に扱うことができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a silicon (Si) wafer is assumed as a semiconductor wafer, but the embodiments described below are applicable to gallium arsenide wafers other than silicon wafers. Further, in the present embodiment, copper (Cu) is assumed as the polluting metal, but it is also applicable to contaminating metals such as nickel (Ni), chromium (Cr), iron (Fe) other than copper. In particular, nickel has a high diffusion rate in a silicon wafer like copper, and therefore can be treated like copper in the following embodiments.
【0026】シリコンウェーハを製造する各工程のうち
研磨工程(ポリシング工程)では、研磨スラリを用いて
シリコンウェーハの表面が鏡面状に研磨される。In the polishing step (polishing step) of the respective steps of manufacturing a silicon wafer, the surface of the silicon wafer is mirror-polished using a polishing slurry.
【0027】まず本発明の知見について図1、図2を参
照して説明する。図2は実施形態の研磨スラリ1の成分
を示しており、粒径が30〜200nm程度のシリカ
(SiO2)粒子(砥粒)2を、NaOHやKOHなどの
アルカリ水溶液3中にコロイド状に分散させたものであ
る。First, the knowledge of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the components of the polishing slurry 1 of the embodiment, in which silica (SiO 2 ) particles (abrasive particles) 2 having a particle diameter of about 30 to 200 nm are colloidal in an alkaline aqueous solution 3 such as NaOH or KOH. It is dispersed.
【0028】研磨スラリ1中の銅は、つぎの3つに分け
られる。Copper in the polishing slurry 1 is divided into the following three types.
【0029】
1)シリカ粒子2の内部に含有している銅4a
2)シリカ粒子2の表面の電荷によって表面に付着して
いる銅4b
3)アルカリ水溶液3中に存在している銅イオン4c
これら3種類の銅4a、4b、4cの中で、上記1)の
「シリカ粒子2の内部に含有している銅4a」が最も量
が多い。しかし研磨加工中にシリコンウェーハ内に侵入
して内部で拡散する銅の量つまり汚染量は、上記3)の
「アルカリ水溶液3中に存在している銅イオン4c」の
量で定まる。いいかえれば、研磨スラリ1中の銅4a、
4b、4cの総量の濃度が1ppbよりも高い値を示し
たとしても銅イオン4cの濃度が低ければ、シリコンウ
ェーハの汚染量は低い値を示す。逆に研磨スラリ1中の
銅4a、4b、4cの総量の濃度が1ppb以下の低い
値を示したとしても銅イオン4cの濃度が高ければ、シ
リコンウェーハの汚染量は高い値を示す。1) Copper 4a contained inside the silica particles 2) Copper 4b attached to the surface of the silica particles 2 due to the charge on the surface 3) Copper ions 4c present in the alkaline aqueous solution 3 Among the three types of copper 4a, 4b, and 4c, the above-mentioned 1) "copper 4a contained in the silica particles 2" has the largest amount. However, the amount of copper that penetrates into the silicon wafer and diffuses inside during the polishing process, that is, the amount of contamination is determined by the amount of “copper ions 4c existing in the alkaline aqueous solution 3” in 3) above. In other words, the copper 4a in the polishing slurry 1,
Even if the total concentration of 4b and 4c is higher than 1 ppb, if the concentration of copper ions 4c is low, the contamination amount of the silicon wafer is low. On the contrary, even if the total concentration of the copper 4a, 4b, 4c in the polishing slurry 1 shows a low value of 1 ppb or less, if the concentration of the copper ions 4c is high, the contamination amount of the silicon wafer shows a high value.
【0030】アルカリ水溶液3中に存在しているもの
は、pHが10〜11になっているアルカリ水溶液3中
では、大多数が銅の水酸化物{Cu(OH)2,Cu
2O}であり、Cu2+ イオンと、Cu(OH)4 2−/
HCu(OH)4 − イオンは極少数しか存在していな
い。What is present in the alkaline aqueous solution 3 is mostly copper hydroxide {Cu (OH) 2 , Cu in the alkaline aqueous solution 3 having a pH of 10 to 11.
2 O}, Cu 2+ ions and Cu (OH) 4 2− /
Only a very small number of HCu (OH) 4 − ions are present.
【0031】研磨加工中にはシリコンウェーハの表面は
負に帯電しているため、Cu(OH)4 2−/HCu(O
H)4 −イオンと、Cu2+イオンとを比較すると、正
のCu 2+イオンの方がシリコンウェーハの表面に吸着
し易く、シリコンウェーハの内部に拡散し易い。このた
めシリコンウェーハの銅汚染量を減らすには、Cu2+
イオンを減らすことが重要となる。During polishing, the surface of the silicon wafer is
Since it is negatively charged, Cu (OH)Four 2-/ HCu (O
H)Four −Ion and Cu2+When compared with ION, it is positive
Cu 2+Ions are adsorbed on the surface of the silicon wafer
And easily diffuse inside the silicon wafer. others
To reduce the amount of copper contamination on silicon wafers,2+
It is important to reduce the number of ions.
【0032】さらに研磨スラリ1に含有される銅イオン
4cは、つぎの4つに分けられる。Further, the copper ions 4c contained in the polishing slurry 1 are divided into the following four types.
【0033】
3−1)スラリ原液に含有している銅イオン4c1
3−2)希釈用の純水中に含有している銅イオン4c2
3−3)添加するアルカリ中に含有している銅イオン4
c3
3−4)その他に研磨パッドや装置の配管などから溶出
する銅イオン4c4
これら4種類の銅イオン4c1、4c2、4c3、4c4の
量の比率は、(数式1)
なる関係が成立していることがわかった。3-1) Copper ion 4c1 contained in the undiluted slurry 3-2) Copper ion contained in pure water for dilution 4c2 3-3) Copper ion contained in the alkali to be added Four
c3 3-4) In addition, copper ions 4c4 eluted from the polishing pad or the piping of the device, etc. It turns out that the following relationship is established.
【0034】一般的に汎用のスラリ原液に対して、アル
カリを添加して研磨スラリ1を所望する組成に調整する
ので、スラリ原液中の銅イオン4c1の量を調整するよ
りも添加アルカリ中の銅イオン4c3の量を調整する方
が容易に行うことができる。添加アルカリとして高純度
のものを用いれば、銅の濃度を減らすことができ結果と
して銅イオン4c3の量を減らすことができる。Generally, an alkali is added to a general-purpose slurry stock solution to adjust the polishing slurry 1 to a desired composition. Therefore, rather than adjusting the amount of copper ions 4c1 in the stock slurry solution, copper in the added alkali stock is adjusted. It is easier to adjust the amount of the ions 4c3. If a high-purity alkali is used as the added alkali, the concentration of copper can be reduced, and as a result, the amount of copper ions 4c3 can be reduced.
【0035】また本発明者らは研磨スラリ1のpHによ
ってもイオンの存在状態が変化することを見いだした。The present inventors have also found that the presence state of ions also changes depending on the pH of the polishing slurry 1.
【0036】すなわちpHが高いと、Cu(OH)4
2−/HCu(OH)4 −イオンが増加し、Cu2+イオ
ンが減少する。逆にpHが低いと、Cu(OH)4 2−/
HCu(OH)4 −イオンが減少し、Cu2+イオンが増
加する。That is, when the pH is high, Cu (OH) 4
2− / HCu (OH) 4 − ions increase and Cu 2+ ions decrease. Conversely, if the pH is low, Cu (OH) 4 2− /
HCu (OH) 4 − ions decrease and Cu 2+ ions increase.
【0037】なお研磨加工後の鏡面シリコンウェーハの
表面状態も研磨スラリ1のpHによって変化する。すな
わちpHが高いと、シリコンウェーハの表面の帯電量が
増加し、研磨レートが増加し、シリカ粒子2の帯電量が
増加し、加工温度が減少する。逆にpHが低いと、シリ
コンウェーハの表面の帯電量が減少し、研磨レートが減
少し、シリカ粒子2の帯電量が減少し、加工温度が増加
する。The surface state of the mirror-finished silicon wafer after polishing also changes depending on the pH of the polishing slurry 1. That is, when the pH is high, the charge amount on the surface of the silicon wafer increases, the polishing rate increases, the charge amount of the silica particles 2 increases, and the processing temperature decreases. On the other hand, when the pH is low, the charge amount on the surface of the silicon wafer decreases, the polishing rate decreases, the charge amount of the silica particles 2 decreases, and the processing temperature increases.
【0038】図1は、横軸に研磨スラリ1のpHをと
り、縦軸に研磨スラリ1を用いて研磨した鏡面のシリコ
ンウェーハを長期間(たとえば3ヶ月)保管したときに
ウェーハ表面に析出される銅の面積密度(atoms/cm2)
をとったものである。つまり縦軸はシリコンウェーハ中
に拡散された銅の汚染量を示している。In FIG. 1, the horizontal axis represents the pH of the polishing slurry 1 and the vertical axis represents the mirror surface silicon wafer polished by using the polishing slurry 1 when deposited on the wafer surface for a long time (for example, 3 months). Area density of copper (atoms / cm 2 )
Is taken. That is, the vertical axis represents the amount of copper contamination diffused in the silicon wafer.
【0039】図1において実線で示す特性L1は、添加
するアルカリの純度が高く、含有する銅の濃度が0.2
ppb以下になっているアルカリを添加した場合の特性を
示している。一点鎖線で示す特性L2は、添加するアル
カリの純度が低く、含有する銅の濃度が0.2ppbより
も高いアルカリを添加した場合の特性を示している。銅
の濃度は、10%水溶液中の濃度で示している。The characteristic L1 indicated by the solid line in FIG. 1 is that the purity of the added alkali is high and the concentration of copper contained is 0.2.
The characteristics are shown when an alkali of ppb or less is added. The characteristic L2 indicated by the one-dot chain line shows the characteristic when the alkali added has a low purity and the concentration of copper contained is higher than 0.2 ppb. The copper concentration is shown as the concentration in a 10% aqueous solution.
【0040】同図1に示すように純度が高く含有する銅
の濃度が0.2ppbのアルカリを添加した場合には、研
磨スラリ1のpHが10.2以上で10.6以下のとき
に、シリコンウェーハの銅汚染量は極小になる。更にア
ルカリの純度を高めて銅の濃度を0.2ppbよりも更に
低下させても同様の傾向を示す。As shown in FIG. 1, when an alkali having a high purity and a copper concentration of 0.2 ppb is added, when the pH of the polishing slurry 1 is 10.2 or more and 10.6 or less, The amount of copper contamination on silicon wafers is minimal. Even if the alkali purity is further increased and the copper concentration is further reduced to less than 0.2 ppb, the same tendency is exhibited.
【0041】ここで前述した「pHが高いと、Cu(O
H)4 2−/HCu(OH)4 −イオンが増加し、Cu
2+イオンが減少する」という知見からみて、pHが高
いほどシリコンウェーハの汚染に寄与するCu2+イオ
ンが減少するはずである。しかしながらpHが高すぎる
と、シリカ粒子2の溶解がすすみシリカ粒子2の内部の
銅4aがアルカリ水溶液3中に溶解してしまうため、結
果的に、銅イオン4c(Cu2+イオン)が多くなって
しまう。このためシリコンウェーハの銅汚染量を減らす
に10.2〜10.6という最適なpHの範囲が存在す
る。As described above, when the pH is high, Cu (O
H) 4 2− / HCu (OH) 4 − ions increase, and Cu
From the knowledge that " 2+ ions decrease", Cu2 + ions that contribute to the contamination of the silicon wafer should decrease as the pH increases. However, if the pH is too high, the dissolution of the silica particles 2 will proceed, and the copper 4a inside the silica particles 2 will dissolve in the alkaline aqueous solution 3, resulting in a large amount of copper ions 4c (Cu 2+ ions). I will end up. Therefore, there is an optimum pH range of 10.2 to 10.6 for reducing the amount of copper contamination of the silicon wafer.
【0042】しかし特性L2に示すようにアルカリの純
度が低くなり銅の濃度が0.2ppbよりも高くなった場
合には、「研磨スラリ1のpHが10.2以上で10.
6以下のときに、シリコンウェーハの銅汚染量は極小に
なる」という傾向は示さない。したがって仮に高純度で
ないアルカリ(銅の濃度が0.2ppbよりも高いアルカ
リ)を使用する場合には、研磨スラリ1のpHは周知の
ように極力低くすることが望ましい。However, as shown in the characteristic L2, when the alkali purity is lowered and the copper concentration is higher than 0.2 ppb, "10.
When it is 6 or less, the amount of copper contamination of the silicon wafer becomes minimum ”. Therefore, if an alkali having a high purity (an alkali having a copper concentration higher than 0.2 ppb) is used, it is desirable that the pH of the polishing slurry 1 be as low as possible, as is well known.
【0043】以上のように銅の濃度が0.2ppb以下の
アルカリを添加し、かつ研磨スラリ1のpHを10.2
〜10.6の範囲に調整したときに、シリコンウェーハ
1の銅汚染量を抑制し半導体デバイス製造の歩留まりを
満足できるレベルにすることができた。また図1におい
てシリコンウェーハの銅汚染量が1.0×108(atom
s/cm2)以下のとき測定限界以下であるので、シリコン
ウェーハの銅汚染量が1.0×108(atoms/cm2)以
下となるように、添加アルカリ中の銅の濃度を減らすこ
とが望ましい。As described above, an alkali having a copper concentration of 0.2 ppb or less was added, and the pH of the polishing slurry 1 was 10.2.
When adjusted to the range of ˜10.6, it was possible to suppress the amount of copper contamination of the silicon wafer 1 and bring the yield of semiconductor device manufacturing to a satisfactory level. Further, in FIG. 1, the copper contamination amount of the silicon wafer is 1.0 × 10 8 (atom
Since it is below the measurement limit when it is s / cm 2 ) or less, reduce the concentration of copper in the added alkali so that the copper contamination amount of the silicon wafer is 1.0 × 10 8 (atoms / cm 2 ) or less. Is desirable.
【0044】ただし一般的に研磨スラリ1のpHは10
〜11で使用されるので、必ずしもpHを10.2〜1
0.6の範囲に調整せずとも添加アルカリ中の銅の濃度
を0.2ppb以下に調整するのみの実施も可能である。However, the pH of the polishing slurry 1 is generally 10
~ 11, so the pH is not always 10.2-1
It is also possible to adjust the concentration of copper in the added alkali to 0.2 ppb or less without adjusting it to the range of 0.6.
【0045】このようなイオン化した銅4cの濃度を低
減させた研磨スラリ1は、具体的には以下のようにして
製造される。The polishing slurry 1 in which the concentration of the ionized copper 4c is reduced is specifically manufactured as follows.
【0046】すなわちシリカ粒子2がコロイド状に30
wt%含まれたアルカリ性のスラリ原液と、希釈用の純水
と、NaOHやKOHなどのアルカリが用意される。That is, the silica particles 2 are colloidal 30
An alkaline slurry stock solution containing wt%, pure water for dilution, and an alkali such as NaOH or KOH are prepared.
【0047】そこでスラリ原液を、10倍以上(10倍
〜20倍程度)の純水で希釈し、更にアルカリを添加し
て研磨スラリ1が製造される。Therefore, the slurry stock solution is diluted with 10 times or more (about 10 to 20 times) pure water, and alkali is further added to produce the polishing slurry 1.
【0048】ここで添加するアルカリについては、銅の
濃度が、0.2ppb以下となるように調整した。The alkali added here was adjusted so that the copper concentration was 0.2 ppb or less.
【0049】またアルカリの添加量を調整して、研磨ス
ラリ1のpHが10.2〜10.6の範囲に入るように
調整した。なおアルカリを添加しない場合には、研磨ス
ラリ1のpHは10程度を示す。The amount of alkali added was adjusted so that the pH of the polishing slurry 1 was in the range of 10.2 to 10.6. The pH of the polishing slurry 1 is about 10 when no alkali is added.
【0050】こうして製造された研磨スラリ1中の銅4
a、4b、4cの原子総量は、1〜10ppb程度であ
る。しかし銅イオン4cは著しく低減している。Copper 4 in the polishing slurry 1 thus produced
The total atomic amount of a, 4b, and 4c is about 1 to 10 ppb. However, the copper ion 4c is remarkably reduced.
【0051】シリコンウェーハの研磨工程では、以上の
ようにして製造された研磨スラリ1がシリコンウェーハ
と研磨パッドとの間に供給される。そしてシリコンウェ
ーハを研磨パッドに押しつけシリコンウェーハと研磨パ
ッドをそれぞれ回転させることにより、シリコンウェー
ハの表面が鏡面状に研磨される。In the silicon wafer polishing step, the polishing slurry 1 manufactured as described above is supplied between the silicon wafer and the polishing pad. Then, by pressing the silicon wafer against the polishing pad and rotating the silicon wafer and the polishing pad respectively, the surface of the silicon wafer is mirror-polished.
【0052】こうして製造された鏡面のシリコンウェー
ハを用いて半導体デバイスを製造したところ、製造歩留
まりは満足できるレベルにあった。When a semiconductor device was manufactured using the mirror-finished silicon wafer manufactured in this manner, the manufacturing yield was at a satisfactory level.
【図1】図1は研磨スラリのpHと、長期保管後にシリ
コンウェーハ表面に析出した銅の面積密度との関係を示
すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the pH of polishing slurry and the areal density of copper deposited on the surface of a silicon wafer after long-term storage.
【図2】図2は研磨スラリの成分を示す図で、銅の存在
態様を説明する図である。FIG. 2 is a diagram showing components of polishing slurry, and is a diagram for explaining a mode of existence of copper.
1 研磨スラリ 2 シリカ粒子 3 アルカリ水溶液 4a、4b 銅 4c 銅イオン 1 polishing slurry 2 Silica particles 3 alkaline aqueous solution 4a, 4b Copper 4c Copper ion
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西 晃 神奈川県平塚市四之宮三丁目25番1号 コ マツ電子金属株式会社内 (72)発明者 今井 正人 神奈川県平塚市四之宮三丁目25番1号 コ マツ電子金属株式会社内 Fターム(参考) 3C047 FF08 GG20 3C058 AA07 CA01 CB03 CB05 DA02 DA12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Akira Nishi 3-25-1, Shinomiya, Hiratsuka, Kanagawa Prefecture Matsu Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Masato Imai 3-25-1, Shinomiya, Hiratsuka, Kanagawa Prefecture Matsu Electronics Co., Ltd. F-term (reference) 3C047 FF08 GG20 3C058 AA07 CA01 CB03 CB05 DA02 DA12
Claims (9)
て研磨スラリを製造し、この研磨スラリを用いて半導体
ウェーハの表面を研磨して鏡面半導体ウェーハを製造す
る鏡面半導体ウェーハの製造方法において、 鏡面半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が
一定レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞ
れの金属種につき0.2ppb以下のアルカリが添加され
た研磨スラリを用いて、半導体ウェーハを研磨すること
を特徴とする鏡面半導体ウェーハの製造方法。1. A mirror surface semiconductor wafer manufacturing method for manufacturing a polishing slurry by adding an alkali to an undiluted slurry solution to manufacture a polishing slurry, and polishing the surface of a semiconductor wafer using the polishing slurry. Polishing a semiconductor wafer with a polishing slurry containing alkali with a concentration of pollutant metal of 0.2 ppb or less for each metal type so that the amount of pollutant metal deposited on the surface of the wafer falls below a certain level. A method for manufacturing a mirror-like semiconductor wafer, comprising:
て研磨スラリを製造し、この研磨スラリを用いて半導体
ウェーハの表面を研磨して鏡面半導体ウェーハを製造す
る鏡面半導体ウェーハの製造方法において、 鏡面半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が
一定レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞ
れの金属種につき0.2ppb以下のアルカリが添加さ
れ、かつpHが10.2〜10.6の範囲内に調整され
た研磨スラリを用いて、半導体ウェーハを研磨すること
を特徴とする鏡面半導体ウェーハの製造方法。2. A mirror surface semiconductor wafer manufacturing method for manufacturing a mirror surface semiconductor wafer by manufacturing a polishing slurry by adding an alkali to an undiluted slurry solution and polishing the surface of a semiconductor wafer using the polishing slurry. An alkali having a concentration of the pollutant metal of 0.2 ppb or less for each metal species is added so that the amount of the pollutant metal deposited on the surface of the wafer is below a certain level, and the pH is 10.2 to 10.6. A method for producing a mirror-like semiconductor wafer, which comprises polishing a semiconductor wafer by using a polishing slurry adjusted within the range.
含有するものであることを特徴とする請求項1または2
記載の鏡面半導体ウェーハの製造方法。3. The polishing slurry according to claim 1, wherein the polishing slurry contains silica particles.
A method for manufacturing a mirror-like semiconductor wafer according to claim 1.
ることによって半導体ウェーハの研磨に用いられる研磨
スラリを製造する半導体ウェーハ用研磨スラリの製造方
法において、 鏡面半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が
一定レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞ
れの金属種につき0.2ppb以下のアルカリを添加する
工程を含むことを特徴とする半導体ウェーハ用研磨スラ
リの製造方法。4. A method for producing a polishing slurry for a semiconductor wafer, which comprises producing a polishing slurry used for polishing a semiconductor wafer by adding an alkali to an undiluted slurry solution, the amount of a contaminant metal deposited on the surface of a mirror-finished semiconductor wafer. So as to be below a certain level, a method for producing a polishing slurry for semiconductor wafers, comprising the step of adding an alkali having a concentration of contaminating metal of 0.2 ppb or less for each metal species.
ることによって半導体ウェーハの研磨に用いられる研磨
スラリを製造する半導体ウェーハ用研磨スラリの製造方
法において、 鏡面半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が
一定レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞ
れの金属種につき0.2ppb以下のアルカリを添加し、
かつpHを10.2〜10.6の範囲内に調整する工程
を含むことを特徴とする半導体ウェーハ用研磨スラリの
製造方法。5. A method for producing a polishing slurry for a semiconductor wafer, which comprises producing a polishing slurry used for polishing a semiconductor wafer by adding an alkali to an undiluted slurry solution, the amount of a contaminant metal deposited on the surface of a mirror-finished semiconductor wafer. So that the concentration is below a certain level, add an alkali with a concentration of pollutant metal of 0.2 ppb or less for each metal species,
And the manufacturing method of the polishing slurry for semiconductor wafers characterized by including the process of adjusting pH to the range of 10.2-10.6.
含有するものであることを特徴とする請求項4または5
記載の半導体ウェーハ用研磨スラリの製造方法。6. The polishing slurry according to claim 4, wherein the polishing slurry contains silica particles.
A method for producing a polishing slurry for a semiconductor wafer according to claim 1.
ることによって製造され、半導体ウェーハの研磨に用い
られる半導体ウェーハ用研磨スラリであって、鏡面半導
体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が一定レベ
ル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞれの金属
種につき0.2ppb以下のアルカリが添加されてなるこ
とを特徴とする半導体ウェーハ用研磨スラリ。7. A polishing slurry for a semiconductor wafer, which is produced by adding an alkali to a slurry stock solution and is used for polishing a semiconductor wafer, wherein the amount of contaminant metal deposited on the surface of a mirror-like semiconductor wafer is constant. As described below, a polishing slurry for semiconductor wafers, wherein an alkali having a concentration of a contaminant metal of 0.2 ppb or less for each metal species is added.
ることによって製造され、半導体ウェーハの研磨に用い
られる半導体ウェーハ用研磨スラリであって、 鏡面半導体ウェーハの表面に析出される汚染金属の量が
一定レベル以下になるように、汚染金属の濃度がそれぞ
れの金属種につき0.2ppb以下のアルカリが添加さ
れ、pHが10.2〜10.6の範囲内に調整されてな
ることを特徴とする半導体ウェーハ用研磨スラリ。8. A polishing slurry for a semiconductor wafer, which is produced by adding an alkali to an undiluted slurry solution and is used for polishing a semiconductor wafer, wherein the amount of contaminant metal deposited on the surface of a mirror-like semiconductor wafer is constant level. A semiconductor wafer characterized in that an alkali having a concentration of a pollutant metal of 0.2 ppb or less is added to each metal species and the pH is adjusted within the range of 10.2 to 10.6 as follows. Polishing slurry for.
ことを特徴とする請求項7または8記載の半導体ウェー
ハ用研磨スラリ。9. The polishing slurry for semiconductor wafers according to claim 7, which contains silica particles.
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JP2002101751A JP2003297780A (en) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | Method for manufacturing mirror surface semiconductor wafer, method for producing abrasive slurry for semiconductor wafer, and abrasive slurry for semiconductor wafer |
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