JPH04291724A - シリコンウェハーの研摩方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造過程にお
けるシリコンウェハーの鏡面研摩時にヘイズを生成せし
めない研摩方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
用シリコンウェハーの鏡面化研摩工程には、シリコンイ
ンゴットから切断によってウェハー状に切り出した際に
生じる切断歪層及び表面うねりを除去するラッピング工
程（粗研摩）と、ラッピング工程を経たラップドシリコ
ンウェハーを目的とする表面精度に仕上げるポリッシン
グ工程（精密研摩工程）がある。又ポリッシング工程に
は、大体の精度に仕上げる１次ポリッシング工程（１次
研摩工程）と、目的とする表面精度に仕上げるファイナ
ルポリッシング工程（最終研摩工程）に分別される。ま
た１次ポリッシング工程は作業時間の短縮と効率化を目
的として２段階に分けられる場合もあり、その際は１次
、２次ポリッシング工程と称される。本発明は、前述の
ファイナルポリッシング工程時の研摩方法に関する。

【０００３】ファイナルポリッシング工程は、１次、又
は１次、２次ポリッシング工程によって一般的に表面粗
さで４〜２０ｎｍ程度まで仕上げられたシリコンウェハ
ーを目的とする表面粗さ、即ち１ｎｍ以下に仕上げる工
程を指し、ファイナルポリッシング工程を経て半導体基
板としてのシリコンウェハーが仕上がる。実際のファイ
ナルポリッシング工程としては、研摩ブロックに複数枚
の１次ポリッシングシリコンウェハーを貼り付け、この
研摩ブロックを回転テーブル上に接着した軟質人造皮革
（ポリッシャー）に適切なる圧力を加えて密着させ、回
転テーブルが回転している間、ｐＨ８〜１２程度のアル
カリ性コロイダルシリカ、又は純水に分散させ適当なｐ
Ｈに合わせたパウダーシリカ分散液を流し、研摩液とシ
リコンウェハーがメカノケミカル作用を起こすことによ
って研摩するとされている。

【０００４】しかし、従来のアルカリ性コロイダルシリ
カを用いた研摩方法では、ファイナルポリッシング終了
時にシリコンウェハー表面にヘイズ（曇状に不純物が付
着した状態）が生成し、シリコンウェハーが脆性物質で
あることと関連し、簡単な除去方法がなかった。

【０００５】パウダーシリカをファイナルポリッシング
工程に用いるとヘイズは発生しにくいが、水溶液に均一
分散する工程が新たに必要となり、更に、静置しておく
と沈澱するため、常に攪拌しておく必要があった。

【０００６】特開平２−１２５４１３号公報には、半導
体ウェハーの曇防止装置の記載があるが、特殊な装置を
必要とするものであり、新たな設備導入はメーカー側の
負担増となり、非実用的である。特開昭６１−２０９９
０９号、同６１−２０９９１０号各公報にはシリコンウ
ェハー研摩用コロイダルシリカの合成法が開示されてい
るが、コストが高く、更に本発明の要旨であるヘイズの
防止は何ら改善されているものではない。又、特開昭６
２−２８５９７６号、特開平１−２９７４８７号、特開
昭６３−２７２４５８号、同６３−２７２４５９号、特
開平１−１７７９６９号各公報等も同様な理由で本目的
のヘイズ防止能はない。又、ＵＳＰ４１６９３３７号、
ＵＳＰ３１７０２７３号明細書にもシリコンウェハー用
研摩剤の組成が開示されているが、ヘイズの発生を抑制
する機能は何らない状態であり、本目的には不適である
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討の結果、ＨＬＢ値１３．０以上２０
．０未満のノニオン界面活性剤、又はスルホン酸塩型、
硫酸エステル塩型、燐酸エステル塩型あるいはカルボン
酸塩型アニオン界面活性剤を、シリコンウェハー研摩時
に、アルカリ性コロイダルシリカ又は水に分散させたパ
ウダーシリカ研摩液と共流することによってヘイズの発
生しないシリコンウェハーが得られることを見出し本発
明を完成した。

【０００８】即ち本発明は、ＨＬＢ値１３．０以上２０
．０未満のノニオン界面活性剤、又はスルホン酸塩型、
硫酸エステル塩型、燐酸エステル塩型あるいはカルボン
酸塩型アニオン界面活性剤を、シリコンウェハー研摩時
に、アルカリ性コロイダルシリカ又は水に分散させたパ
ウダーシリカ研摩液と共流することを特徴とするヘイズ
の生じないシリコンウェハーの研摩方法を提供するもの
である。

【０００９】本発明において、共流とは、シリコンウェ
ハー研摩時にアルカリ性コロイダルシリカ又は水に分散
させたパウダーシリカ研摩液を供給するわけであるが、
この時アルカリ性コロイダルシリカ又は水に分散させた
パウダーシリカ研摩液とは別に、ＨＬＢ値１３．０以上
２０．０未満のノニオン界面活性剤、又はスルホン酸塩
型、硫酸エステル塩型、燐酸エステル塩型あるいはカル
ボン酸塩型アニオン界面活性剤を同時に供給する操作を
指す。即ち、別タンクからアルカリ性コロイダルシリカ
又はパウダーシリカ研摩液の供給口で混合状態を作り出
すか、あるいは別の供給口を設けてポリッシャー上で混
合する操作をいう（アルカリ性コロイダルシリカ又はパ
ウダーシリカのストックタンク内では界面活性剤が共存
していない）。

【００１０】本発明で使用できるＨＬＢ値１３．０以上
２０．０未満のノニオン界面活性剤としては、ノニルフ
ェノールのエチレンオキサイド付加物、パラクメニルフ
ェノールのエチレンオキサイド付加物、炭素数１２〜１
３程度の第１級アルコールのエチレンオキサイド付加物
、炭素数１２〜１３程度の第２級アルコールのエチレン
オキサイド付加物、牛脂グリセライドのエチレンオキサ
イド付加物、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイ
ドのブロックポリマー、プロピレンオキサイドとエチレ
ンオキサイドのランダムポリマー等があるが、上記記載
に限定されるものではない。但し、ＨＬＢ値が上記範囲
内にあることが必要である。又、ＨＬＢ値は下記式によ
って算出することができる。

【００１１】

【数１】

【００１２】又、本発明で使用できるアニオン界面活性
剤としては、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、カル
ボン酸塩型、燐酸エステル塩型等である。スルホン酸塩
型としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼン
スルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スル
ホコハク酸塩、Ｎ−アシルスルホン酸塩等がある。硫酸
エステル塩型としては、アルキル硫酸塩、アルキルエー
テル硫酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキ
ルアミド硫酸塩等がある。カルボン酸塩型としては、Ｎ
−アシルアミノ酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、
アシル化ペプタイド塩等がある。又燐酸エステル塩型と
しては、アルキル燐酸塩、アルキルエーテル燐酸塩、ア
ルキルアリールエーテル燐酸塩等がある。なお対イオン
となるものは何でも構わないが、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、アミ
ン、アンモニウム等が良い。

【００１３】界面活性剤の共流時のポリッシャー上での
濃度は、アリカリ性コロイダルシリカ又は水に分散させ
たパウダー状シリカのシリカ固形分に対して上記各種界
面活性剤の有効成分総量で１０ｐｐｍ　〜１重量％水溶
液が良い。又、界面活性剤の共流量はアルカリ性コロイ
ダルシリカ又はパウダーシリカの供給量に対して０．０
１〜１．０重量倍程度が良い。この時、アルカリ性コロ
イダルシリカ又は水に分散させたパウダー状シリカのシ
リカ固形分に対する界面活性剤の濃度が、上記濃度とな
るよう、使用する界面活性剤水溶液をコントロールする
のが好ましい。ただし、共流はアルカリ性コロイダルシ
リカ又はパウダーシリカが供給されていることが必須で
、界面活性剤希釈液単体での使用はシリコンウェハー上
に細かな傷（スクラッチ）　を生じ、避けるべきである
。希釈界面活性剤単体で使用しなければ、共流状態は、
研摩工程全てに行っても研摩工程の最終だけに行っても
構わないが、研摩工程が終わる時には、希釈界面活性剤
の共流が必ず行われていなければならず、共流時間も最
低３０秒は取らなくては目的とする効果が不十分となる
。上記条件を満たした時にヘイズ生成が抑制された良好
なシリコンウェハーが得られる。

【００１４】本発明で使用するアルカリ性コロイダルシ
リカは、ｐＨ　８．５〜１１．０のものが好ましく、例
えば窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定した平均粒子径が７
〜１００ｍμのもので、一般に市販されている製品を使
用することができる。例えば、アデライトＡＴ−３０Ｓ
（旭電化工業（株）、平均粒子径７〜１０　ｍμ、シリ
カ固形分３０重量％）、アデライトＡＴ−３０（旭電化
工業（株）、平均粒子径１０〜１５　ｍμ、シリカ固形
分３０重量％）、アデライトＡＴ−４０（旭電化工業（
株）、平均粒子径１５〜２０　ｍμ、シリカ固形分４０
重量％）、アデライトＡＴ−５０（旭電化工業（株）、
平均粒子径２０〜３０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％
）、アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒
子径３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）、ア
デライトＢＴ−５７（旭電化工業（株）、平均粒子径５
０〜７０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）、アデライ
トＢＴ−５９（旭電化工業（株）、平均粒子径７０〜１
００ｍμ、シリカ固形分５０重量％）等が最適である。

【００１５】又、水に分散させたパウダーシリカは、一
般にシリコンウェハーの研摩に使用されているパウダー
シリカならば全てに対応できる。

【００１６】

【実施例】以下に各種の実施例を記載するが、本発明は
以下の実施例に限定されるものではない。

【００１７】実施例１ アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒子径
３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０％）をシリカ濃度
　５．０重量％に希釈した。この希釈したアデライトＡ
Ｔ−５０を以下に記載の条件でポリッシング盤上に供給
し、１次ポリッシング工程を経た１次ポリッシングウェ
ハーを研摩した。

【００１８】ポリッシングマシーン：ＬＰＨ−１５改良
機　　ラップマスター（株）製 ポリッシング盤直径：１５ｉｎｃｈ 加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２ 　　　　加工温度：３０℃ 加工液供給量：１０リットル／ｈｒ 加工時間：１時間 加工枚数：１枚 ポリッシャー：ＳＵＰＲＥＭＥ　　ＲＮ−Ｈ　　ロデー
ル・ニッタ（株）製 上記条件下でファイナルポリッシングを行っている最中
、有効成分５０ｐｐｍに希釈したノニルフェノールのエ
チレンオキサイド５０　ｍｏｌ付加物（ＨＬＢ値１８．
２）を１リットル／ｈｒの割合で１時間共流させた。フ
ァイナルポリッシング終了後、ウェハー表面を乾燥させ
ないように注意して、超純水で１分間洗浄した。超純水
洗浄後、過酸化水素−アンモニア溶液８０℃でＲＣＡ洗
浄し、その後、ＱＤＲ（クイックダンプ洗浄）を行い、
スピンドライヤーで乾燥させた。乾燥終了後、クリーン
ベンチ内でハロゲン平行光（超高輝度検査用照明装置Ｕ
１Ｈ−１Ｈ、インテック（株））の反射を目視で測定し
、ヘイズの発生を観察した。測定の結果、得られたシリ
コンウェハーは、ヘイズの発生がなく（ヘイズフリー）
、良好なものであった。

【００１９】実施例２ 共流するノニルフェノールのエチレンオキサイド５０　
ｍｏｌ付加物（ＨＬＢ値１８．２）希釈液の共流時間を
ファイナルポリッシング終了間際４０秒間に変更した他
は、実施例１の方法に準じた。得られたシリコンウェハ
ーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２０】実施例３ 共流させる界面活性剤をパラクメニルフェノールのエチ
レンオキサイド１３　ｍｏｌ付加物（ＨＬＢ値１４．６
）に変更し、共流時の有効成分を２０ｐｐｍ　に変更し
た他は、実施例１の方法に準じた。得られたシリコンウ
ェハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２１】実施例４ 共流するパラクメニルフェノールのエチレンオキサイド
１３　ｍｏｌ付加物（ＨＬＢ値１４．６）の共流時間を
ファイナルポリッシング終了間際３０秒間に変更した他
は、実施例３の方法に準じた。得られたシリコンウェハ
ーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２２】実施例５ 共流させる界面活性剤をラウリルスルホン酸ナトリウム
（スルホン酸塩型アニオン界面活性剤）に変更し、共流
時の有効成分を１５ｐｐｍ　に変更した他は、実施例１
の方法に準じた。得られたシリコンウェハーはヘイズフ
リーで良好なものであった。

【００２３】実施例６ 共流するラウリルスルホン酸ナトリウム（スルホン酸塩
型アニオン界面活性剤）の共流時間をファイナルポリッ
シング終了間際４０秒間に変更した他は、実施例５に準
じた。得られたシリコンウェハーはヘイズフリーで良好
なものであった。 実施例７ シリコンウェハーのファイナルポリッシングに使用され
るパウダーシリカを蒸留水に分散しシリカ固形分として
３重量％にし、ｐＨをアンモニア水で１０．０に調整し
た。この加工液を常に攪拌し、パウダーシリカの沈澱を
抑えた。この加工液を１５リットル／ｈｒの割合で供給
し、ファイナルポリッシングを行った。ファイナルポリ
ッシング終了間際４０秒間、プロピレンオキサイドとエ
チレンオキサイドのブロックポリマー（ＨＬＢ値１６．
６のノニオン界面活性剤）を１．５　リットル／ｈｒの
割合で共流させた他は、実施例１の条件に準じた。得ら
れたシリコンウェハーはヘイズフリーの良好なものであ
った。

【００２４】比較例１ アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒子径
３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）をシリカ
濃度５．０　重量％に希釈した。この希釈したアデライ
トＢＴ−５５を実施例１に記載の条件でポリッシング盤
上に供給し、１次ポリッシング工程を経た１次ポリッシ
ングウェハーを研摩した。このファイナルポリッシング
シリコンウェハーをそのまま実施例１の方法で洗浄した
。得られたシリコンウェハーはヘイズが発生しており、
不良であった。

【００２５】比較例２ アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒子径
３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）をシリカ
濃度５．０　重量％に希釈した。この希釈したアデライ
トＢＴ−５５を実施例１に記載の条件でポリッシング盤
上に供給し、１次ポリッシング工程を経た１次ポリッシ
ングウェハーを研摩した。ファイナルポリッシングして
いる最中、ノニルフェノールのエチレンオキサイド１６
　ｍｏｌ付加物（ＨＬＢ値１２．８のノニオン界面活性
剤）を有効成分５０　ｐｐｍに希釈した水溶液を１リッ
トル／ｈｒの割合で共流させた。 ファイナルポリッシング後、実施例１の方法で洗浄工程
を行った。得られたシリコンウェハーはヘイズが僅かに
発生しており、不良なものであった。

【００２６】比較例３ シリコンウェハーのファイナルポリッシングに使用され
るパウダーシリカを蒸留水に分散しシリカ固形分として
３重量％にし、ｐＨをアンモニア水で１０．０に調整し
た。この加工液を常に攪拌し、パウダーシリカの沈澱を
抑えた。この加工液を１５リットル／ｈｒの割合で供給
し、ファイナルポリッシングを行った。洗浄方法等は実
施例１の条件に準じた。得られたシリコンウェハーはヘ
イズが発生しており、不良なものであった。

【００２７】

【発明の効果】ＨＬＢ値１３．０以上２０．０未満のノ
ニオン界面活性剤、又はスルホン酸塩型、硫酸エステル
塩型、燐酸エステル塩型あるいはカルボン酸塩型アニオ
ン界面活性剤を、シリコンウェハー研摩時に、アルカリ
性コロイダルシリカ又は水に分散させたパウダーシリカ
研摩液と共流することによって、従来のポリッシング工
程を変更することなく、ヘイズフリーのシリコンウェハ
ー表面を得ることが出来た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＨＬＢ値１３．０以上２０．０未満の
   ノニオン界面活性剤、又はスルホン酸塩型、硫酸エステ
   ル塩型、燐酸エステル塩型あるいはカルボン酸塩型アニ
   オン界面活性剤を、シリコンウェハー研摩時に、アルカ
   リ性コロイダルシリカ又は水に分散させたパウダーシリ
   カ研摩液と共流することを特徴とするシリコンウェハー
   の研摩方法。