シリコンウェーハの研磨方法
【課題】 本発明は、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であって、少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
【解決手段】 ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であって、少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にシリコンウェーハの製造方法は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、カケを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程や平面研削工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００３】
また、同一工程を複数段実施したりすることもある。その後検査等を行い、デバイス製造会社（工程）に送られ、前記シリコンウェーハ上に絶縁膜や金属配線を形成し、メモリー等のデバイスが製造される。
【０００４】
上記研磨工程ではウェーハを高平坦度に鏡面研磨すること及び研磨能力の向上が望まれている。研磨工程で用いられる研磨剤は主にアルミナやコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を含有した研磨剤が多く使用されている。このアルミナやコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を水で希釈し更にアルカリが添加された懸濁液（スラリー）状の研磨剤が使用されている。
【０００５】
研磨能力を向上する方法として、研磨に使用する研磨剤を工夫することがある。例えば、上記シリカ系の研磨剤は粒径が大きくなるほどウェーハ表面に研磨ダメージ等が生じ易いため、最大粒子径が１２ｎｍ以下のものを用いることが知られている（特許文献１）。
【０００６】
他の方法として研磨速度の向上のため、上記研磨剤に添加剤を入れることがある。添加剤としてはアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミンなど炭素原子数が５個以下の比較的低級アルキル基であるアミン、また環状化合物であるピペラジン等が使用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
研磨剤中に第４級アンモニウム水酸化物であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（以下、ＴＭＡＨともいう。）を添加すると、研磨能力が向上することが知られている。しかしながら、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを添加した研磨剤を使用して、結晶起因の欠陥（ＣＯＰ）が存在するシリコンウェーハを研磨すると、研磨後のシリコンウエーハのＣＯＰ数が増加することが分かってきた。
【０００９】
また、ＣＯＰ数とシリコンウェーハの酸化膜耐圧特性には相関があり、ＣＯＰ数が少ないほど酸化膜耐圧が優れていることが知られている。特に電子デバイス作製用のポリッシュドウェーハには抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のものが使われており、この抵抗率のシリコンウェーハでは酸化膜耐圧がデバイスの歩留に影響する。そのため、研磨によりＣＯＰ数が増加すると酸化膜耐圧が悪化し、延いてはデバイスの歩留を低下することとなっていた。そのため、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができるシリコンウェーハの研磨方法の開発が望まれていた。さらに、ＴＭＡＨを添加してシリコンウエーハを研磨するとウエーハ外周部での平坦度が低下することがあった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であって、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
【００１２】
ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを上記のような研磨剤で研磨することで、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となる。ここで、上記濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドは、研磨加工能率の向上と、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加の防止に寄与し、上記濃度及び上記粒径のシリカは、研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善に寄与し、これらの条件を満たす研磨剤でＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することで本発明の目的を達成することができる。
【００１３】
また、前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることが好ましい。
【００１４】
これにより、ウェーハの平坦度をより改善することができる研磨方法となる。
【００１５】
さらに、前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることが好ましい。
【００１６】
これにより、ウェーハの平坦度を更に改善することができる研磨方法となる。
【００１７】
また、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハとして、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することが好ましい。
【００１８】
このようなシリコンウェーハを研磨することで、ＣＯＰ数の増加を抑制でき、酸化膜耐圧を改善することができ、延いてはデバイスの歩留を改善できる研磨方法となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であれば、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スラリー供給循環方式の片面研磨装置を示す断面図である。
【図２】ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係を示す図である。
【図３】ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係を示す図である。
【図４】シリカ濃度とウエーハ外周部の平坦度の関係を示す図である。
【図５】シリカ濃度と研磨加工能率の関係を示す図である。
【図６】シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前述の通り研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができるシリコンウェーハの研磨方法の開発が望まれていた。まず、本発明に想到するための実験例について説明する。
【００２２】
〔ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係〕
ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係を調べるために図１に示すようなスラリー供給循環方式の片面研磨装置を用いＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。なお、本発明においてウェーハの研磨装置及び研磨条件等については特に限定されるものではない。
【００２３】
図１に示される片面研磨装置はバッチ式で、研磨装置１０は回転軸７により所定の回転速度で回転させられる研磨定盤１を有している。該研磨定盤１の上面には研磨布８が貼設されている。ワーク保持盤２は上部荷重３を介して回転シャフト４によって回転させられる。複数枚のウェーハＷはワックス等の接着手段によってワーク保持盤２の下面に保持された状態で上記研磨布８の表面に押し付けられ、同時に研磨剤供給装置（不図示）より研磨剤供給配管５を通して所定の流量で、研磨剤６（スラリー）を研磨布８上に供給し、この研磨剤６を介してウェーハＷの被研磨面が研磨布８の表面と摺擦されてウェーハＷの研磨が行われる。
【００２４】
なお、枚葉式の研磨装置でも、基本的な研磨機構の構成はバッチ式とほぼ同じである。バッチ式の研磨と大きく異なる点は、ウェーハを保持する部分に枚葉式のヘッドを有し、１ヘッド当たり１枚のウェーハを保持して研磨するという点である。
【００２５】
ここで、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは、ＣＺ法（チョクラルスキー法）で作製した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング、１次研磨、洗浄して準備した。この１次研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハを１バッチ２枚として、複数バッチ研磨した。この際、不織布タイプの研磨布を用い、研磨圧１３０ｇ／ｃｍ２で研磨取代が０．５μｍになるように研磨を行った。これらの研磨条件は２次研磨といわれる研磨条件に相当する研磨である。
【００２６】
研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％、添加剤としてＫＯＨを０．０５質量％含有させたものをベースとなる研磨剤とし、ＴＭＡＨを各研磨剤全体に対しそれぞれ０．１、０．２、０．３、０．４質量％添加して研磨剤を調製した。なお、本発明において一次粒子径とは平均一次粒子径を意味するものとする。
【００２７】
調製した各研磨剤を用いて、結晶起因の欠陥（ＣＯＰ）が存在する３００ｍｍシリコンウェーハ表面を研磨した。各研磨剤を使用した際の研磨前後のＣＯＰの個数変化量の結果を図２に示す。
【００２８】
図２に示されるように、０．１〜０．２質量％のＴＭＡＨを含む研磨剤を用いた場合と比較して、０．３質量％以上のＴＭＡＨを含む研磨剤を用いて研磨を行った場合、研磨後のＣＯＰ数が急増した。この結果から、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する際にはＴＭＡＨの濃度が０．３質量％未満であることが重要であることが明らかとなった。
【００２９】
〔ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係〕
次に、ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．２質量％、添加剤としてＫＯＨを０．０１質量％含有させたものをベースとなる研磨剤とし、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを研磨剤全体に対し０（無添加）、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．３質量％添加して研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３０】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハ表面を同じ条件で研磨し研磨前後の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際のＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率との関係を図３に示す。なお、研磨加工能率とは、厚さ測定器でウェーハ中心部の研磨前後の厚さを測り、その差分値を研磨時間あたりに換算した値（μｍ／ｍｉｎ）である。
【００３１】
図３に示されるように、研磨剤全体に対しＴＭＡＨの濃度が０．１質量％までは、無添加の場合と比較して研磨加工能率が大幅に増加した。一方、０．３質量％となるとシリカ表面を溶解させやすく、研磨加工能率が低くなった。よって、高い研磨加工能率を得るためにはＴＭＡＨの濃度が０．０１質量％以上０．３質量％未満であることが重要であることが明らかとなった。なお、ＴＭＡＨが０．０１質量％未満では、研磨加工能率の変動が大きく、安定した研磨取代とするのが難しかった。
【００３２】
〔シリカ濃度と平坦度の関係〕
シリカ濃度と平坦度の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．１、０．２、０．４、１．２、２．１質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．０５質量％添加した研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３３】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハの表面を研磨し、研磨後のウエーハ外周部（中心から１１６ｍｍ〜１４９ｍｍ）の研磨取代変位を図４に示す。図４では中心から１１６ｍｍの研磨取代変位を０（基準）として各変位を示している。なお研磨取代変位とは、研磨前後のシリコンウェーハの厚さの差をいう。
【００３４】
図４に示されるように、研磨剤中のシリカの濃度がウェーハ外周部の研磨取代変位に影響を及ぼすことが明らかになった。特にシリカの濃度が１．２質量％より高くなると、ウェーハの外周部の取代が増加し外周ダレが生じ、平坦度悪化の原因になることがわかる。
【００３５】
〔シリカ濃度と研磨加工能率の関係〕
シリカ濃度と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．０４、０．０７、０．１、０．１４、０．２２、０．４３、１．０質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．０５質量％添加した研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３６】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハの表面を研磨し、研磨前後の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際のＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率との関係を図５に示す。
【００３７】
図５に示されるように、シリカの濃度が０．１質量％未満であると研磨加工能率を著しく減少させることがわかる。よって、研磨加工能率を著しく減少させないで、かつ研磨後の平坦度を改善するためにはシリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であることが重要であることが明らかとなった。
【００３８】
〔シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係〕
シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が１２、１８、３５、７０ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．１質量％添加した研磨剤、および無砥粒の０．１質量％ＴＭＡＨ水溶液を研磨剤として調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３９】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハ表面を研磨し研磨前後のウエーハ中心の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際の研磨剤中のコロイダルシリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を図６に示す。
【００４０】
図６に示されるように、一次粒子径が１８、３５、７０ｎｍでは研磨加工能率に差が見られなかったが、１８ｎｍより小さく、１２ｎｍになると研磨加工能率が低下することが明らかになった。よって、研磨加工能率を減少させないためにはシリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上であることが重要であることが明らかとなった。さらに、研磨加工能率を高く維持しながら、かつ研磨ダメージ等を大きくしないためには、シリカの一次粒子径が１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明者らは、以上の結果から、所定の濃度のＴＭＡＨは、研磨加工能率の向上と、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加の防止に寄与することを見出し、所定の濃度及び粒径のシリカは、研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善に寄与することを見出し、これらを適切な条件で含む研磨剤でＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することで研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となることを見出して、本発明を完成させた。以下、より詳細に説明する。
【００４２】
［ＣＯＰが存在するシリコンウェーハの研磨方法］
本発明は、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法である。
【００４３】
〔ＣＯＰが存在するシリコンウェーハ〕
本発明では、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する。ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する際に問題となる研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができる。特に、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することが好ましい。このようなシリコンウェーハを研磨することで、ＣＯＰ数の増加を抑制でき、酸化膜耐圧特性を改善することができ、延いてはデバイスの歩留を改善できる研磨方法となる。
【００４４】
本発明において研磨されるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは、ＣＺ法（チョクラルスキー法）で育成した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング等して準備したものである。ＣＺ法は磁場を印加するいわゆるＭＣＺ法であっても、磁場を印加しない通常のＣＺ法であってもよい。また、本発明の研磨方法は１次研磨、２次研磨及びその他の研磨工程で実施することができる。
【００４５】
〔研磨剤〕
本発明では、水、シリカ、及びＴＭＡＨを含む研磨剤を用いて、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する。研磨剤の全質量に対してＴＭＡＨの濃度は０．０１以上０．３質量％未満である。ＴＭＡＨの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であれば研磨加工能率を向上でき、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止できる研磨が可能となる。また、ＴＭＡＨの濃度は０．０１以上０．２質量％以下であることが好ましい。ＴＭＡＨの濃度が０．０１以上０．２質量％以下であればシリカ表面の溶解を一層抑制できより高い研磨加工能率を得ることができる。
【００４６】
また、研磨剤の全質量に対してシリカの濃度は０．１以上１．２質量％以下であり、シリカの一次粒子径は１８ｎｍ以上である。シリカがこの濃度及び粒径であれば研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善ができる研磨が可能となる。また、シリカの濃度は０．１以上０．５質量％以下であることが好ましい。シリカの濃度が０．１以上０．５質量％以下であれば平坦度がより改善する研磨が可能となる。
【００４７】
また、前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることが好ましい。これにより、ウェーハの平坦度をより改善することができる研磨方法となる。
【００４８】
さらに、前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることが好ましい。これにより、ウェーハの平坦度を更に改善することができる研磨方法となる。
【００４９】
〔研磨〕
本発明において研磨は、研磨剤を介してＣＯＰが存在するウェーハの被研磨面が研磨布表面と摺擦されることで行われる。なお、研磨は両面研磨方式と片面研磨方式のいずれで行ってもよい。また、このような研磨をする研磨装置としてはバッチ式と枚葉式のいずれも用いることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例および比較例をあげてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
ＣＺ法で作製した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング、１次研磨、洗浄して、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを準備した。この１次研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハを図１に示す研磨装置を用い、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを０．２質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０５質量％含む研磨剤を用いて、研磨圧１３０ｇ／ｃｍ２で研磨取代が０．５μｍになるように研磨を行った。その後、以下の評価基準に従いこのシリコンウェーハのΔＣＯＰを測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
〔評価〕
ΔＣＯＰ（個数）…研磨前後のＣＯＰの個数変化量
研磨加工能率（μｍ／ｍｉｎ）…厚さ測定器でウェーハ中心部の研磨前後の厚さを測りその差分値を研磨時間あたりに換算した値
グローバル取代平坦度（ｎｍ／研磨取代１μｍ）…ウェーハ全面（エッジ除外２ｍｍ）の取代最大厚みから最小厚みを引いた量を研磨取代（１μｍ）あたりに換算した値（取代のＧＢＩＲに相当）
外周取代平坦度（ｎｍ／研磨取代１μｍ）…ウェーハ中心から外周方向への研磨取代厚み変位量を研磨取代（１μｍ）あたりに換算した値（取代のＳＦＱＲに相当）
【００５３】
（比較例１）
ＴＭＡＨを０．３質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０５質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのΔＣＯＰを測定した結果を表１に示す。
【００５４】
表１に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．３質量％である比較例１は研磨によりＣＯＰが大幅に増大した。これに対して、本発明の実施例１ではＴＭＡＨ濃度が０．３質量％未満であるため、比較例１に比べΔＣＯＰが小さく研磨によるＣＯＰの増大を抑制できていることが示された。
【００５５】
【表１】
【００５６】
（実施例２）
ＴＭＡＨを０．２質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５７】
（実施例３）
ＴＭＡＨを０．０１質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５８】
（比較例２）
ＴＭＡＨを０．３質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５９】
（比較例３）
ＴＭＡＨを含まず、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００６０】
表２に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．３質量％である比較例２及びＴＭＡＨを含まない研磨剤を用いた比較例３では研磨加工能率が低かった。これに対して、本発明の実施例２及び実施例３に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．０１以上０．３質量％未満であれば、研磨加工能率が高くなることが示された。
【００６１】
【表２】
【００６２】
（実施例４）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを１．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６３】
（実施例５）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．１質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６４】
（比較例４）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを２．１質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いた以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６５】
（比較例５）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．０７質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いた以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６６】
表３に示されるように、シリカ濃度が１．２質量％より大きい比較例４では、実施例４と比べ外周取代平坦度が悪くなることが示された。また、シリカ濃度が０．１質量％より小さい比較例５では、実施例５と比べ研磨加工能率が悪くなることが示された。これにより、シリカ濃度が０．１以上１．２質量％以下であれば、研磨加工能率が高く、かつ研磨後の外周取代平坦度に優れた研磨方法となることが示された。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実施例６）
ＴＭＡＨを０．１質量％含み、一次粒子径が１８ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表４に示す。
【００６９】
（比較例６）
ＴＭＡＨを０．１質量％含み、一次粒子径が１２ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表４に示す。
【００７０】
表４に示されるように、一次粒子径が１８ｎｍより小さいシリカを含む比較例６では、研磨加工能率が低かった。これに対して、本発明の実施例６のようにシリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上であれば、比較例６に比べ研磨加工能率が高くなることが示された。
【００７１】
【表４】
【００７２】
（実施例７）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのグローバル取代平坦度を測定した結果を表５に示す。
【００７３】
（実施例８）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのグローバル取代平坦度を測定した結果を表５に示す。
【００７４】
表５に示されるように、本発明の研磨方法では、添加剤としてＫＯＨを含まない研磨剤を用いた実施例７よりも、ＫＯＨを含む研磨剤を用いた実施例８の方が研磨後のグローバル取代平坦度が向上することが示された。
【００７５】
【表５】
【００７６】
以上説明したように、本発明のＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であれば、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの外周取代平坦度及びグローバル取代平坦度を改善して、ウエーハ全体を高平坦度とすることが可能な研磨方法となることが示された。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７８】
１…研磨定盤、 ２…ワーク保持盤、 ３…上部荷重、 ４…回転シャフト、 ５…研磨剤供給配管、 ６…研磨剤、 ７…回転軸、 ８…研磨布、 １０…研磨装置、 Ｗ…ウェーハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にシリコンウェーハの製造方法は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、カケを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウェーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウェーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程や平面研削工程等の工程が加わったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００３】
また、同一工程を複数段実施したりすることもある。その後検査等を行い、デバイス製造会社（工程）に送られ、前記シリコンウェーハ上に絶縁膜や金属配線を形成し、メモリー等のデバイスが製造される。
【０００４】
上記研磨工程ではウェーハを高平坦度に鏡面研磨すること及び研磨能力の向上が望まれている。研磨工程で用いられる研磨剤は主にアルミナやコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を含有した研磨剤が多く使用されている。このアルミナやコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を水で希釈し更にアルカリが添加された懸濁液（スラリー）状の研磨剤が使用されている。
【０００５】
研磨能力を向上する方法として、研磨に使用する研磨剤を工夫することがある。例えば、上記シリカ系の研磨剤は粒径が大きくなるほどウェーハ表面に研磨ダメージ等が生じ易いため、最大粒子径が１２ｎｍ以下のものを用いることが知られている（特許文献１）。
【０００６】
他の方法として研磨速度の向上のため、上記研磨剤に添加剤を入れることがある。添加剤としてはアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミンなど炭素原子数が５個以下の比較的低級アルキル基であるアミン、また環状化合物であるピペラジン等が使用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
研磨剤中に第４級アンモニウム水酸化物であるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（以下、ＴＭＡＨともいう。）を添加すると、研磨能力が向上することが知られている。しかしながら、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを添加した研磨剤を使用して、結晶起因の欠陥（ＣＯＰ）が存在するシリコンウェーハを研磨すると、研磨後のシリコンウエーハのＣＯＰ数が増加することが分かってきた。
【０００９】
また、ＣＯＰ数とシリコンウェーハの酸化膜耐圧特性には相関があり、ＣＯＰ数が少ないほど酸化膜耐圧が優れていることが知られている。特に電子デバイス作製用のポリッシュドウェーハには抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のものが使われており、この抵抗率のシリコンウェーハでは酸化膜耐圧がデバイスの歩留に影響する。そのため、研磨によりＣＯＰ数が増加すると酸化膜耐圧が悪化し、延いてはデバイスの歩留を低下することとなっていた。そのため、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができるシリコンウェーハの研磨方法の開発が望まれていた。さらに、ＴＭＡＨを添加してシリコンウエーハを研磨するとウエーハ外周部での平坦度が低下することがあった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であって、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
【００１２】
ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを上記のような研磨剤で研磨することで、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となる。ここで、上記濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドは、研磨加工能率の向上と、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加の防止に寄与し、上記濃度及び上記粒径のシリカは、研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善に寄与し、これらの条件を満たす研磨剤でＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することで本発明の目的を達成することができる。
【００１３】
また、前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることが好ましい。
【００１４】
これにより、ウェーハの平坦度をより改善することができる研磨方法となる。
【００１５】
さらに、前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることが好ましい。
【００１６】
これにより、ウェーハの平坦度を更に改善することができる研磨方法となる。
【００１７】
また、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハとして、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することが好ましい。
【００１８】
このようなシリコンウェーハを研磨することで、ＣＯＰ数の増加を抑制でき、酸化膜耐圧を改善することができ、延いてはデバイスの歩留を改善できる研磨方法となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明のＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であれば、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】スラリー供給循環方式の片面研磨装置を示す断面図である。
【図２】ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係を示す図である。
【図３】ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係を示す図である。
【図４】シリカ濃度とウエーハ外周部の平坦度の関係を示す図である。
【図５】シリカ濃度と研磨加工能率の関係を示す図である。
【図６】シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前述の通り研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができるシリコンウェーハの研磨方法の開発が望まれていた。まず、本発明に想到するための実験例について説明する。
【００２２】
〔ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係〕
ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係を調べるために図１に示すようなスラリー供給循環方式の片面研磨装置を用いＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。なお、本発明においてウェーハの研磨装置及び研磨条件等については特に限定されるものではない。
【００２３】
図１に示される片面研磨装置はバッチ式で、研磨装置１０は回転軸７により所定の回転速度で回転させられる研磨定盤１を有している。該研磨定盤１の上面には研磨布８が貼設されている。ワーク保持盤２は上部荷重３を介して回転シャフト４によって回転させられる。複数枚のウェーハＷはワックス等の接着手段によってワーク保持盤２の下面に保持された状態で上記研磨布８の表面に押し付けられ、同時に研磨剤供給装置（不図示）より研磨剤供給配管５を通して所定の流量で、研磨剤６（スラリー）を研磨布８上に供給し、この研磨剤６を介してウェーハＷの被研磨面が研磨布８の表面と摺擦されてウェーハＷの研磨が行われる。
【００２４】
なお、枚葉式の研磨装置でも、基本的な研磨機構の構成はバッチ式とほぼ同じである。バッチ式の研磨と大きく異なる点は、ウェーハを保持する部分に枚葉式のヘッドを有し、１ヘッド当たり１枚のウェーハを保持して研磨するという点である。
【００２５】
ここで、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは、ＣＺ法（チョクラルスキー法）で作製した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング、１次研磨、洗浄して準備した。この１次研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハを１バッチ２枚として、複数バッチ研磨した。この際、不織布タイプの研磨布を用い、研磨圧１３０ｇ／ｃｍ２で研磨取代が０．５μｍになるように研磨を行った。これらの研磨条件は２次研磨といわれる研磨条件に相当する研磨である。
【００２６】
研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％、添加剤としてＫＯＨを０．０５質量％含有させたものをベースとなる研磨剤とし、ＴＭＡＨを各研磨剤全体に対しそれぞれ０．１、０．２、０．３、０．４質量％添加して研磨剤を調製した。なお、本発明において一次粒子径とは平均一次粒子径を意味するものとする。
【００２７】
調製した各研磨剤を用いて、結晶起因の欠陥（ＣＯＰ）が存在する３００ｍｍシリコンウェーハ表面を研磨した。各研磨剤を使用した際の研磨前後のＣＯＰの個数変化量の結果を図２に示す。
【００２８】
図２に示されるように、０．１〜０．２質量％のＴＭＡＨを含む研磨剤を用いた場合と比較して、０．３質量％以上のＴＭＡＨを含む研磨剤を用いて研磨を行った場合、研磨後のＣＯＰ数が急増した。この結果から、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する際にはＴＭＡＨの濃度が０．３質量％未満であることが重要であることが明らかとなった。
【００２９】
〔ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係〕
次に、ＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．２質量％、添加剤としてＫＯＨを０．０１質量％含有させたものをベースとなる研磨剤とし、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを研磨剤全体に対し０（無添加）、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．３質量％添加して研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３０】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハ表面を同じ条件で研磨し研磨前後の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際のＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率との関係を図３に示す。なお、研磨加工能率とは、厚さ測定器でウェーハ中心部の研磨前後の厚さを測り、その差分値を研磨時間あたりに換算した値（μｍ／ｍｉｎ）である。
【００３１】
図３に示されるように、研磨剤全体に対しＴＭＡＨの濃度が０．１質量％までは、無添加の場合と比較して研磨加工能率が大幅に増加した。一方、０．３質量％となるとシリカ表面を溶解させやすく、研磨加工能率が低くなった。よって、高い研磨加工能率を得るためにはＴＭＡＨの濃度が０．０１質量％以上０．３質量％未満であることが重要であることが明らかとなった。なお、ＴＭＡＨが０．０１質量％未満では、研磨加工能率の変動が大きく、安定した研磨取代とするのが難しかった。
【００３２】
〔シリカ濃度と平坦度の関係〕
シリカ濃度と平坦度の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．１、０．２、０．４、１．２、２．１質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．０５質量％添加した研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３３】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハの表面を研磨し、研磨後のウエーハ外周部（中心から１１６ｍｍ〜１４９ｍｍ）の研磨取代変位を図４に示す。図４では中心から１１６ｍｍの研磨取代変位を０（基準）として各変位を示している。なお研磨取代変位とは、研磨前後のシリコンウェーハの厚さの差をいう。
【００３４】
図４に示されるように、研磨剤中のシリカの濃度がウェーハ外周部の研磨取代変位に影響を及ぼすことが明らかになった。特にシリカの濃度が１．２質量％より高くなると、ウェーハの外周部の取代が増加し外周ダレが生じ、平坦度悪化の原因になることがわかる。
【００３５】
〔シリカ濃度と研磨加工能率の関係〕
シリカ濃度と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．０４、０．０７、０．１、０．１４、０．２２、０．４３、１．０質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．０５質量％添加した研磨剤を調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３６】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハの表面を研磨し、研磨前後の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際のＴＭＡＨの濃度と研磨加工能率との関係を図５に示す。
【００３７】
図５に示されるように、シリカの濃度が０．１質量％未満であると研磨加工能率を著しく減少させることがわかる。よって、研磨加工能率を著しく減少させないで、かつ研磨後の平坦度を改善するためにはシリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であることが重要であることが明らかとなった。
【００３８】
〔シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係〕
シリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を示すために、研磨剤全体に対し一次粒子径が１２、１８、３５、７０ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％含有させ、ＴＭＡＨを０．１質量％添加した研磨剤、および無砥粒の０．１質量％ＴＭＡＨ水溶液を研磨剤として調製した。また、被研磨物であるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは前記ＴＭＡＨの濃度とＣＯＰの増加防止効果の関係で用いた物と同一の物を用いた。
【００３９】
調製した各研磨剤を用いて、３００ｍｍシリコンウェーハ表面を研磨し研磨前後のウエーハ中心の厚さ変化より研磨加工能率を求めた。各研磨剤を使用した際の研磨剤中のコロイダルシリカの一次粒子径と研磨加工能率の関係を図６に示す。
【００４０】
図６に示されるように、一次粒子径が１８、３５、７０ｎｍでは研磨加工能率に差が見られなかったが、１８ｎｍより小さく、１２ｎｍになると研磨加工能率が低下することが明らかになった。よって、研磨加工能率を減少させないためにはシリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上であることが重要であることが明らかとなった。さらに、研磨加工能率を高く維持しながら、かつ研磨ダメージ等を大きくしないためには、シリカの一次粒子径が１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
本発明者らは、以上の結果から、所定の濃度のＴＭＡＨは、研磨加工能率の向上と、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加の防止に寄与することを見出し、所定の濃度及び粒径のシリカは、研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善に寄与することを見出し、これらを適切な条件で含む研磨剤でＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することで研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの平坦度を改善可能な研磨方法となることを見出して、本発明を完成させた。以下、より詳細に説明する。
【００４２】
［ＣＯＰが存在するシリコンウェーハの研磨方法］
本発明は、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法である。
【００４３】
〔ＣＯＰが存在するシリコンウェーハ〕
本発明では、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する。ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する際に問題となる研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができる。特に、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することが好ましい。このようなシリコンウェーハを研磨することで、ＣＯＰ数の増加を抑制でき、酸化膜耐圧特性を改善することができ、延いてはデバイスの歩留を改善できる研磨方法となる。
【００４４】
本発明において研磨されるＣＯＰが存在するシリコンウェーハは、ＣＺ法（チョクラルスキー法）で育成した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング等して準備したものである。ＣＺ法は磁場を印加するいわゆるＭＣＺ法であっても、磁場を印加しない通常のＣＺ法であってもよい。また、本発明の研磨方法は１次研磨、２次研磨及びその他の研磨工程で実施することができる。
【００４５】
〔研磨剤〕
本発明では、水、シリカ、及びＴＭＡＨを含む研磨剤を用いて、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する。研磨剤の全質量に対してＴＭＡＨの濃度は０．０１以上０．３質量％未満である。ＴＭＡＨの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であれば研磨加工能率を向上でき、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止できる研磨が可能となる。また、ＴＭＡＨの濃度は０．０１以上０．２質量％以下であることが好ましい。ＴＭＡＨの濃度が０．０１以上０．２質量％以下であればシリカ表面の溶解を一層抑制できより高い研磨加工能率を得ることができる。
【００４６】
また、研磨剤の全質量に対してシリカの濃度は０．１以上１．２質量％以下であり、シリカの一次粒子径は１８ｎｍ以上である。シリカがこの濃度及び粒径であれば研磨加工能率の向上と、ウェーハの平坦度の改善ができる研磨が可能となる。また、シリカの濃度は０．１以上０．５質量％以下であることが好ましい。シリカの濃度が０．１以上０．５質量％以下であれば平坦度がより改善する研磨が可能となる。
【００４７】
また、前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることが好ましい。これにより、ウェーハの平坦度をより改善することができる研磨方法となる。
【００４８】
さらに、前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることが好ましい。これにより、ウェーハの平坦度を更に改善することができる研磨方法となる。
【００４９】
〔研磨〕
本発明において研磨は、研磨剤を介してＣＯＰが存在するウェーハの被研磨面が研磨布表面と摺擦されることで行われる。なお、研磨は両面研磨方式と片面研磨方式のいずれで行ってもよい。また、このような研磨をする研磨装置としてはバッチ式と枚葉式のいずれも用いることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例および比較例をあげてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
ＣＺ法で作製した単結晶シリコンインゴットをスライスして、ラッピング、エッチング、１次研磨、洗浄して、ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを準備した。この１次研磨後の直径３００ｍｍのシリコンウェーハを図１に示す研磨装置を用い、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを０．２質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのコロイダルシリカ（ＳｉＯ２）を０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０５質量％含む研磨剤を用いて、研磨圧１３０ｇ／ｃｍ２で研磨取代が０．５μｍになるように研磨を行った。その後、以下の評価基準に従いこのシリコンウェーハのΔＣＯＰを測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
〔評価〕
ΔＣＯＰ（個数）…研磨前後のＣＯＰの個数変化量
研磨加工能率（μｍ／ｍｉｎ）…厚さ測定器でウェーハ中心部の研磨前後の厚さを測りその差分値を研磨時間あたりに換算した値
グローバル取代平坦度（ｎｍ／研磨取代１μｍ）…ウェーハ全面（エッジ除外２ｍｍ）の取代最大厚みから最小厚みを引いた量を研磨取代（１μｍ）あたりに換算した値（取代のＧＢＩＲに相当）
外周取代平坦度（ｎｍ／研磨取代１μｍ）…ウェーハ中心から外周方向への研磨取代厚み変位量を研磨取代（１μｍ）あたりに換算した値（取代のＳＦＱＲに相当）
【００５３】
（比較例１）
ＴＭＡＨを０．３質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０５質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのΔＣＯＰを測定した結果を表１に示す。
【００５４】
表１に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．３質量％である比較例１は研磨によりＣＯＰが大幅に増大した。これに対して、本発明の実施例１ではＴＭＡＨ濃度が０．３質量％未満であるため、比較例１に比べΔＣＯＰが小さく研磨によるＣＯＰの増大を抑制できていることが示された。
【００５５】
【表１】
【００５６】
（実施例２）
ＴＭＡＨを０．２質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５７】
（実施例３）
ＴＭＡＨを０．０１質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５８】
（比較例２）
ＴＭＡＨを０．３質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１質量％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００５９】
（比較例３）
ＴＭＡＨを含まず、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表２に示す。
【００６０】
表２に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．３質量％である比較例２及びＴＭＡＨを含まない研磨剤を用いた比較例３では研磨加工能率が低かった。これに対して、本発明の実施例２及び実施例３に示されるように、ＴＭＡＨ濃度が０．０１以上０．３質量％未満であれば、研磨加工能率が高くなることが示された。
【００６１】
【表２】
【００６２】
（実施例４）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを１．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６３】
（実施例５）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．１質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６４】
（比較例４）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを２．１質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いた以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６５】
（比較例５）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．０７質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いた以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率と、シリコンウエーハの外周取代平坦度を測定した結果を表３に示す。
【００６６】
表３に示されるように、シリカ濃度が１．２質量％より大きい比較例４では、実施例４と比べ外周取代平坦度が悪くなることが示された。また、シリカ濃度が０．１質量％より小さい比較例５では、実施例５と比べ研磨加工能率が悪くなることが示された。これにより、シリカ濃度が０．１以上１．２質量％以下であれば、研磨加工能率が高く、かつ研磨後の外周取代平坦度に優れた研磨方法となることが示された。
【００６７】
【表３】
【００６８】
（実施例６）
ＴＭＡＨを０．１質量％含み、一次粒子径が１８ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表４に示す。
【００６９】
（比較例６）
ＴＭＡＨを０．１質量％含み、一次粒子径が１２ｎｍのシリカを０．４質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。この条件の研磨加工能率の結果を表４に示す。
【００７０】
表４に示されるように、一次粒子径が１８ｎｍより小さいシリカを含む比較例６では、研磨加工能率が低かった。これに対して、本発明の実施例６のようにシリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上であれば、比較例６に比べ研磨加工能率が高くなることが示された。
【００７１】
【表４】
【００７２】
（実施例７）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを含まない研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのグローバル取代平坦度を測定した結果を表５に示す。
【００７３】
（実施例８）
ＴＭＡＨを０．０５質量％含み、一次粒子径が３５ｎｍのシリカを０．２質量％含み、添加剤ＫＯＨを０．０１％含む研磨剤を用いて研磨した以外は実施例１と同様にしてＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨した。このシリコンウェーハのグローバル取代平坦度を測定した結果を表５に示す。
【００７４】
表５に示されるように、本発明の研磨方法では、添加剤としてＫＯＨを含まない研磨剤を用いた実施例７よりも、ＫＯＨを含む研磨剤を用いた実施例８の方が研磨後のグローバル取代平坦度が向上することが示された。
【００７５】
【表５】
【００７６】
以上説明したように、本発明のＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法であれば、研磨加工能率が高く、研磨時の結晶欠陥（ＣＯＰ）数の増加を防止することができ、且つウェーハの外周取代平坦度及びグローバル取代平坦度を改善して、ウエーハ全体を高平坦度とすることが可能な研磨方法となることが示された。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７８】
１…研磨定盤、 ２…ワーク保持盤、 ３…上部荷重、 ４…回転シャフト、 ５…研磨剤供給配管、 ６…研磨剤、 ７…回転軸、 ８…研磨布、 １０…研磨装置、 Ｗ…ウェーハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハとして、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項１】
ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨する方法において、
少なくとも水、シリカ、及びテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを含む研磨剤であって、前記研磨剤の全質量に対して前記テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの濃度が０．０１以上０．３質量％未満であり、前記研磨剤の全質量に対して前記シリカの濃度が０．１以上１．２質量％以下であり、前記シリカの一次粒子径が１８ｎｍ以上である研磨剤を用いて、前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハを研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記研磨剤として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類の添加剤を含むものを用いることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記研磨剤として、該研磨剤の全質量に対して前記添加剤の濃度が０．０１以上０．１質量％以下であるものを用いることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記ＣＯＰが存在するシリコンウェーハとして、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上のシリコンウェーハを研磨することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の研磨方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４８３９（Ｐ２０１３−４８３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６１２９（Ｐ２０１１−１３６１２９）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００１９０１４９）信越半導体株式会社 (867)
【Ｆターム（参考）】
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