JP4696086B2 - シリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法及びシリコン単結晶ウエーハ - Google Patents
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Description
そして、上述のように、従来問題になっていなかったような微小なPIDについても、その発生を抑制する必要が出てきた。
このように、仕上げ研磨における研磨速度を、研磨されるシリコン単結晶ウエーハと研磨布との相対速度を調節することにより調節すれば、簡便な調節方法により、研磨速度を調節することができ、かつ十分な効果を得ることができる。
このような仕上げ研磨における研磨代を、5nm以上とすれば、より確実にシリコン単結晶ウエーハ表面のヘイズを低減することができる。
このように、仕上げ研磨工程の少なくとも終了時点における研磨速度を10nm/min以下とすればPIDの低減効果は十分である。また、仕上げ研磨工程においてまず研磨速度を10nm/minを超えるものとし、その後に研磨速度を10nm/min以下とすれば、生産性を著しく低下させずに仕上げ研磨を行うことができる。
前述のように、従来問題になっていなかったような微小なPIDについても、その発生を抑制することが求められている。
従来、PIDは主に1次研磨、2次研磨において導入されるものと考えられており、きわめて研磨代の少ない仕上げ研磨による影響はほとんどないものと考えられていた。しかしながら、本発明者らの調査により、仕上げ研磨もPIDの発生に少なからず影響していることが判った。
線状欠陥は、従来の検査装置ではほとんど検出できないような微小なPIDであるが、例えばコンフォーカル光学系のレーザー顕微鏡を用いてシリコン単結晶ウエーハの表面を観察すると容易に観察される(図7(a))。その特徴としては、図7(b)に示したように、原子間力顕微鏡(AFM)でその線状欠陥を観察すると、高さが5nm以下、幅が100〜300nmで、長さが概ね0.5μm以上である線状でかつ突起状の欠陥である。
図5(a)には1次研磨終了後、2次研磨開始前のシリコン単結晶ウエーハを示している。1次研磨後でもPIDは発生している。しかし、1次研磨に起因するPIDは、2次研磨における研磨代が大きいため、問題となることはない。
研磨スラリー中には研磨粒子(コロイダルシリカなど)とは別に、異物が混入している。このような異物として考えられるものは、例えば、研磨スラリー配管系の汚れや、コロイダルシリカのゲル化物、研磨スラリー原料中のシリカ以外の粒子、研磨布からちぎれた繊維の異物等が挙げられる。これらの異物は多かれ少なかれ存在し、一般に研磨能力を持たない。従って、これらの異物が付着した部分は研磨が遅れ、微小な突起状の欠陥となる(図5(c))。
2次研磨で発生した線状突起のうち一部は仕上げ研磨において除去されるが、一部は残留する。また、仕上げ研磨中においても上記の2次研磨中と同様のメカニズムによって仕上げ研磨起因の線状突起が発生する。
このようにして、仕上げ研磨終了後には、図5(e)のように、2次研磨起因のPIDと仕上げ研磨起因のPIDがシリコン単結晶ウエーハの被研磨面上に発生すると考えた。
以下では、研磨工程が1次研磨、2次研磨、仕上げ研磨の三段階の工程を有する場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、複数段の研磨工程を有するシリコン単結晶ウエーハの製造工程において適用することができる。
なお、研磨速度を10nm/min以下とする理由は後述する。
図6に片面研磨装置の一例の概略断面図を示した。
この片面研磨装置21は、研磨パッド22が貼付された定盤23と、シリコン単結晶ウエーハWを保持する研磨ヘッド25と、研磨スラリー供給手段26等を具備している。定盤23と研磨ヘッド25が不図示の駆動源によって回転され、ウエーハWが研磨パッド22に摺接され、シリコン単結晶ウエーハWの被研磨面が研磨される。研磨時には、研磨スラリー供給手段26から研磨スラリーが供給される。
その他、研磨スラリーの組成やpH、研磨布の種類や使用時間、研磨の際の温度、研磨圧力等を調節することによって研磨速度を調節することが可能であり、適宜選択することができる。
研磨速度を所定の値とするための具体的な上記各種条件は、例えば、実際にシリコン単結晶ウエーハの研磨を行い、研磨代の測定から研磨速度を算出して実験的に求めることができる。
なお、ヘイズを低減する目的から、仕上げ研磨における研磨代は5nm以上とすることが好ましい。
まず、1次研磨の直前まで各種処理を行ったシリコン単結晶ウエーハを2枚用意した。用意したシリコン単結晶ウエーハは直径200mm、P型(比抵抗1Ωcm以上)のCZシリコン単結晶ウエーハである。
次に、1次研磨を、両面研磨装置で、研磨布を発泡ウレタン、研磨スラリーをNaOHベースコロイダルシリカとし、研磨代を両面合計で約20μmとして行った。
次に、2次研磨を、片面研磨装置で、研磨布をポリウレタン不織布、研磨スラリーをNaOHベースコロイダルシリカとし、研磨代をおよそ0.5〜1.5μmとして行った。
実験例1と同様に、1次研磨の直前まで各種処理を行ったシリコン単結晶ウエーハを2枚用意した。用意したシリコン単結晶ウエーハは直径200mm、P型(比抵抗1Ωcm以上)のCZシリコン単結晶ウエーハである。但し、研磨布として使用時間が5000分程度経過したものを用いて、定盤の回転速度を25rpm(試料3)、40rpm(試料4)としてシリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨を行った。このとき、研磨代はそれぞれ、22.4nm(試料3)、36.4nm(試料4)であり、研磨速度はそれぞれ、8.96nm/min(試料3)、14.6nm/min(試料4)であった。
PIDの個数は実験例1と同様に測定し、それぞれ、61個(試料3)、110個(試料4)であり、それぞれ1/3程度が線状突起であり、2/3程度が微小LPDであり、その他の欠陥種はわずかであった。
図1より、研磨速度とPID個数との間に正の相関関係があることがわかる。
また、実験例1と実験例2では、異なる使用時間(パッドライフ)の研磨布を使用したため、同一の定盤回転速度の場合でも研磨速度が異なっているが、研磨速度とPID個数との関係に着目すれば、相関関係があることが確認できた。
まず、1次研磨の直前まで各種処理を行ったシリコン単結晶ウエーハを6枚用意した。用意したシリコン単結晶ウエーハは直径200mm、P型(比抵抗1Ωcm以上)のCZシリコン単結晶ウエーハである。
次に、1次研磨を、片面研磨装置で、研磨布をポリウレタン不織布、研磨スラリーをNaOHベースコロイダルシリカとし、研磨代をおよそ8〜12μmとして行った。
次に、2次研磨を、片面研磨装置で、研磨布をポリウレタン不織布、研磨スラリーをNaOHベースコロイダルシリカとし、研磨代をおよそ0.5〜1.5μmとして行った。
研磨後に仕上げ研磨における研磨代を測定した結果、表1中に示すような研磨代、研磨速度であった。
図2からも、研磨速度とPID個数との間に正の相関関係があることがわかる。
実験例1と同様に、但し、直径300mm、P型(比抵抗1Ωcm以上)のCZシリコン単結晶ウエーハを4枚用意し、仕上げ研磨を、定盤回転数を43、30、20、10rpm(試料11〜14)として行った。このとき、研磨代はそれぞれ44.6、29.4、18.2、6.17nmであり、研磨速度はそれぞれ19.1、12.6、7.83、2.65nm/minであった。
試料11〜14のPID個数を実験例1と同様に測定し、仕上げ研磨工程における研磨速度とPID個数との関係を図3に示した。
図3からも、研磨速度とPID個数との間に正の相関関係があることがわかる。
26…研磨スラリー供給手段、 W…ウエーハ。
Claims (3)
- シリコン単結晶ウエーハと研磨布との間に研磨スラリーを介在させて前記シリコン単結晶ウエーハを研磨する複数段の研磨工程のうち、最終段である仕上げ研磨工程において、まず研磨速度を10nm/minを超えるものとし、少なくとも終了時点における研磨代1nm以上研磨する研磨速度を、5nm/min以下とし、前記仕上げ研磨における研磨代を、5nm以上として、仕上げ研磨することを特徴とするシリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法。
- 前記仕上げ研磨における研磨速度を、前記研磨されるシリコン単結晶ウエーハと前記研磨布との相対速度を調節することにより調節することを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法。
- 請求項1または請求項2に記載のシリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法によって仕上げ研磨されたシリコン単結晶ウエーハであって、ウエーハ表面のPIDが、直径300mmウエーハ換算で80個以下であることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。
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