(57)【要約】【課題】シリコンウェーハの自然酸化膜を除去でき、シリコンウェーハの表面形状の高品質化が図れ、これにより電子回路のさらなる微細化を可能としたシリコンウェーハの研磨方法を提供する。【解決手段】シリコンウェーハの粗研磨として、まず遊離砥粒を含有する研磨液を硬質の研磨布に供給しながらウェーハの被研磨面の自然酸化膜を除去する１次研磨を行い、その後、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を硬質の研磨布に供給しながら２次研磨を行う。この粗研磨後、シリコンウェーハの被研磨面に仕上げ研磨を施した。これにより、シリコンウェーハの自然酸化膜を除去でき、シリコンウェーハの表面形状の高品質化が図れ、しかも電子回路のさらなる微細化が可能になる。【選択図】図１
2014017524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に粗研磨を行い、
該粗研磨後、前記シリコンウェーハの粗研磨された少なくとも表面に仕上げ研磨を施すシリコンウェーハの研磨方法において、
前記粗研磨は、遊離砥粒を含有する研磨液を使用して自然酸化膜を除去する１次研磨と、
該１次研磨後、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を使用して、前記シリコンウェーハの自然酸化膜が除去された少なくとも表面を研磨する２次研磨とからなるシリコンウェーハの研磨方法。
【請求項２】
前記１次研磨および前記２次研磨が、前記シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面同時研磨である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンウェーハの研磨方法、詳しくは研磨液を供給しながら、シリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転させて、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を研磨するシリコンウェーハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェーハの表面を研磨する方法としては、シリカ粒子などの遊離砥粒をアルカリ性水溶液中に含有させた研磨液を供給しながら、シリコンウェーハと、研磨布とを相対的に回転させて行うＣＭＰ（化学的機械的研磨）が一般的である。ＣＭＰは、遊離砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ性水溶液による化学的研磨作用とを複合させることで、シリコンウェーハの表面に対して高い平坦度が得られることが知られている。このシリコンウェーハのＣＭＰ処理は、通常、粗研磨から仕上げ研磨へと複数の段階を経て研磨が行われる。
初期段階の粗研磨は、所望とする厚みまでシリコンウェーハを研磨することを目的に行われ、ポリウレタンなどの硬質の研磨布を用いて研磨速度が比較的速い条件で研磨を行い、研磨後のシリコンウェーハ厚さのバラツキを小さく、平坦化するように研磨が行われる。この粗研磨工程では、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更して、シリコンウェーハの研磨量（取り代量）を複数段階（例えば１〜３段階）に分けながら研磨処理が行われることもある。
最終段階の仕上げ研磨は、シリコンウェーハ表面の粗さを改善することを目的に行われ、スエードのような軟質の研磨布および微小サイズの遊離砥粒を使用して、ナノトポグラフィーやヘイズといったシリコンウェーハ表面上の微小な面粗さのバラツキを低減するように研磨が行われる。この仕上げ研磨工程も粗研磨工程と同様に、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更しながら、複数段階に分けて研磨処理が行われることもある。
【０００３】
ところが、遊離砥粒を含む研磨液（スラリー）を使用して粗研磨を実施した場合、高い研磨レートと、ある程度のウェーハの平坦度は得られるものの、研磨中のメカニカル作用により、シリコンウェーハの表面に新たな加工ダメージが導入されていた。また、研磨液中の遊離砥粒の凝集を原因として、シリコンウェーハの研磨面には、マイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥なども発生していた。この粗研磨工程で生じた加工ダメージや加工起因の欠陥は、その後の仕上げ研磨工程でも除去されない場合が多く、完全に除去するには、仕上げ研磨時の研磨量を大幅に増大させなければならなかった。
【０００４】
そこで、これを解消する従来技術として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。これは、水溶性ケイ酸成分およびアルカリ成分を含有するｐＨ８．５〜１３のアルカリ性水溶液からなり、かつ実質的に遊離砥粒を含まない研磨液を使用し、シリコンウェーハの表面を研磨するものである。このように、遊離砥粒を使用しないのでシリコンウェーハの表面の加工ダメージが低減される。しかも、ケイ酸分子が、水酸基と結合したウェーハ表面のシリコン原子と結合して縮合ケイ酸を形成し、アルカリ性水溶液中へのシリコン原子の溶出を促進するので研磨レートも高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３０６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年のデバイスの微細化およびシリコンウェーハのデバイス形成領域の拡大の観点から、シリコンウェーハの最外周付近でも高い平坦度が要求され、ウェーハの最外周付近の平坦度および表面変位量に対しての関心が高まっている。これに伴い、シリコンウェーハの最外周の形状を評価するため、ウェーハ外周部のダレ量と跳ね上げ量を定量的に表したＲＯＡ（Ｒｏｌｌ  Ｏｆｆ  Ａｍｏｕｎｔ）という指標が知られている。
【０００７】
これは、例えば直径３００ｍｍのシリコンウェーハが平坦と考えられるウェーハの中心から１２４ｍｍ〜１３５ｍｍ位置（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｒｅａ）のウェーハ形状から仮想の基準平面を求め、例えば、ＲＯＡ１ｍｍにあっては、ウェーハ外縁より１ｍｍ内側の位置における基準平面からの高さとして定義される。このとき、基準平面の高さを０とし、これよりウェーハ外縁までがダレた形状であれば、その変位量は−の値（ロールオフ）となり、逆に跳ね上げた形状であれば＋の値（ロールアップ）となる。また、ロールオフおよびロールアップの絶対値が小さいほど、最外周付近でも平坦度が高いと評価される。
【０００８】
特許文献１のように、遊離砥粒を含まずかつ水溶性ケイ酸成分を含有するアルカリ性水溶液からなる研磨液を使用してシリコンウェーハの表面を研磨した場合、研磨処理中、研磨液はシリコンウェーハの外周から中心に向けて流れ込む。そのため、ウェーハ中心部よりも外周部に多くのエッチング作用のあるアルカリ水溶液が接触することになる。これにより、シリコンウェーハの外周縁から３ｍｍまでの間の研磨レートが高く、遊離砥粒を含む研磨液を使用したＣＭＰの場合と同じように、ウェーハ外周縁から３ｍｍ以下の領域でロールオフの制御が不完全であった。また、研磨処理中のアルカリ濃度変化によっては、研磨液中のケイ酸成分がゲル化してしまい、これがコロイダルシリカ中の遊離砥粒として機能し、加工ダメージの発生や加工起因の欠陥を生じるおそれがあった。
【０００９】
また、近年、シリコンウェーハの表面側だけでなく裏面側も鏡面研磨したシリコンウェーハの提供が求められ、粗研磨工程において、遊離砥粒を含む研磨液を用いて、ウェーハ表裏面を同時に研磨する両面研磨が実施されるようになってきた。
両面研磨装置としては、近年、キャリアプレート内にシリコンウェーハを収容した状態で、研磨布を貼張した上定盤および下定盤によりキャリアプレートを挟み込み、この状態でシリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨が採用されつつある。
このようなキャリアプレートを用いた両面研磨装置を使用した場合、シリコンウェーハの厚みをキャリアプレートの厚みと同等あるいはそれ以下の厚みとなるまでシリコンウェーハの表裏面を研磨すれば、キャリアプレートによって、研磨布によるウェーハ外周部の研磨そのものが抑制されるため、ロールオフの低減を図ることができる。
しかしながら、キャリアプレートそのものも研磨してしまうため、キャリアプレートの交換頻度が増加し、生産コストの上昇を招く問題が懸念される。
【００１０】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、シリコンウェーハの表面の粗研磨において、ポリウレタンなどの硬質の研磨布を使用し、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を供給しながらウェーハの表面を研磨すれば、高い研磨レートを維持できるとともに、添加する水溶性高分子の濃度を調整することにより、シリコンウェーハ外周部のロールオフ量を任意に制御でき、ロールオフ量を低減できることを知見し、この発明を完成させた。
【００１１】
この発明は、シリコンウェーハの被研磨面を高い研磨レートで研磨できるとともに、ロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度の制御を図ることができるシリコンウェーハの研磨方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に粗研磨を行い、該粗研磨後、前記シリコンウェーハの粗研磨された少なくとも表面に仕上げ研磨を施すシリコンウェーハの研磨方法において、前記粗研磨は、遊離砥粒を含有する研磨液を使用して自然酸化膜を除去する１次研磨と、該１次研磨後、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を使用して、前記シリコンウェーハの自然酸化膜が除去された少なくとも表面を研磨する２次研磨とからなるシリコンウェーハの研磨方法である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記１次研磨および前記２次研磨が、前記シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面同時研磨である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリコンウェーハの研磨方法によれば、粗研磨工程として、まずシリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に、遊離砥粒を含有する研磨液を使用した１次研磨を施して自然酸化膜を除去し、次に、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転させて、この自然酸化膜が除去された少なくとも表面を２次研磨する。その後、この粗研磨された少なくとも表面に仕上げ研磨を施す。
これにより、粗研磨工程の１次研磨において、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液が使用される粗研磨では除去が困難なシリコンウェーハの自然酸化膜を除去することができる。また、高い研磨レートを維持しながら、ウェーハ外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度（ＲＯＡ）の制御を図ることができる。さらに、加工ダメージの発生や砥粒凝集に起因したマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法に用いられる無サンギヤ方式の両面研磨装置の斜視図である。
【図２】この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法に用いられる無サンギヤ方式の両面研磨装置の要部縦断面図である。
【図３】この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法により２次研磨されたシリコンウェーハにおいて、水溶性高分子の添加量に応じたシリコンウェーハの外周部形状を示すグラフである。
【図４】この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法において、研磨液中へのヒドロキシエチルセルロースの添加量とシリコンウェーハの研磨レートとの関係を示すグラフである。
【図５】この発明に係る実施例２のシリコンウェーハの研磨方法により３次研磨されたシリコンウェーハにおいて、水溶性高分子の添加量に応じたシリコンウェーハの外周部形状を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に粗研磨を行い、該粗研磨後、前記シリコンウェーハの粗研磨された少なくとも表面に仕上げ研磨を施すシリコンウェーハの研磨方法において、前記粗研磨は、遊離砥粒を含有する研磨液を使用して自然酸化膜を除去する１次研磨と、該１次研磨後、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を使用して、前記シリコンウェーハの自然酸化膜が除去された少なくとも表面を研磨する２次研磨とからなるものである。
【００１７】
本発明のシリコンウェーハの研磨方法によれば、粗研磨工程の１次研磨（前処理的な粗研磨）において、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に、遊離砥粒を含有する研磨液を使用した研磨を施し、自然酸化膜を除去する。これにより、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液が使用される粗研磨では除去が困難なシリコンウェーハの自然酸化膜を除去することができる。
粗研磨されるシリコンウェーハは、表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に酸化膜が存在しないシリコンウェーハを使用する方が好ましい。これは、通常、粗研磨工程前のシリコンウェーハの表面には５〜２０Å程度の自然酸化膜が存在し、この自然酸化膜を遊離砥粒を含まないアルカリ水溶液で除去することが困難となるからである。
そこで本発明では、この自然酸化膜の除去にあたって、２次研磨を行う前に遊離砥粒を含有する研磨液を用いた１次研磨を行っている。なお、１次研磨の際には、２次研磨における研磨量が低減するように、自然酸化膜だけでなく、ウェーハ表面を研磨するようにしてもよい。
【００１８】
次に、１次研磨後の２次研磨（本来の粗研磨）では、アルカリ性水溶液によるエッチング作用と水溶性高分子によるシリコンウェーハ外周部のエッチング抑制作用により、高い研磨レートを維持しながら、ウェーハ外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度（ＲＯＡ）の制御を図ることができる。
また、遊離砥粒を含む研磨液を使用した従来の粗研磨方法では、研磨の進行に伴いウェーハ外周部のロールオフが促進されるのに対し、この発明の２次研磨の場合には、例えば研磨時間を長くして研磨量を増やすことで、ウェーハ外周部をロールアップ形状とすることも可能になる。そのため、例えば仕上げ研磨時のウェーハ外周部のロールオフを想定し、製品ウェーハの外周部に理想的な平坦形状を実現することもできる。
【００１９】
なお、ロールオフが低減される理由としては、恐らく以下のような現象が起きているものと推測される。
研磨処理中、研磨液の水溶性高分子はシリコンウェーハの表面に吸着されるため、ウェーハ表面は水溶性高分子により覆われた状態となる。しかしながら、被研磨面（研磨される面）に形成された高分子膜は研磨布によって除去され、この高分子膜が除去された被研磨面は反応が活性な親水性面であるためアルカリ性水溶液によりケミカルエッチングされる。この高分子の吸着、高分子膜の除去、アルカリエッチングの繰り返しにより研磨が進行しているものと考えられる。そして、研磨液はウェーハ外縁より中心に向けて流れ込み、ウェーハ中心部に比べてウェーハ外周部には多量の研磨液が供給されるので、ウェーハ外周部においては、研磨布によって除去される高分子膜の除去量よりも、形成される高分子膜の形成量が多くなる状態で研磨が進行する。これにより、ウェーハ外周部でのエッチング反応が抑制され、ロールオフ量が低減されるものと推測される。
【００２０】
本発明のシリコンウェーハの研磨方法では、２次研磨用の研磨液として遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液を使用する。ここで、「遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液」とは、研磨液の主剤であるアルカリ性水溶液中に、例えば、コロイダルシリカ（砥粒）、ダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒などの遊離砥粒が混入されていないものをいう。これにより、シリコンウェーハの被研磨面は、主にケミカル作用により研磨されるので、従来の遊離砥粒を用いた研磨のようなメカニカル作用による加工ダメージの発生を回避することができる。しかも、遊離砥粒を使用しない研磨であるため、砥粒凝集に起因したマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減することができる。
【００２１】
アルカリ性水溶液は、ｐＨ８〜ｐＨ１３の範囲内に調整したものを用いる。これにより、シリコンウェーハの表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生せず、研磨液の取り扱いも容易で、シリコンウェーハの高い研磨（エッチング）レートが得られる。アルカリ性水溶液がｐＨ８未満では、エッチング作用が低くなりすぎてしまい、シリコンウェーハの表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生し易くなる。また、強塩基水溶液のようにｐＨ１３を超えれば、研磨液の取り扱いが困難になる。
アルカリ性水溶液のアルカリ剤（ｐＨ調整剤）としては、例えば、塩基性アンモニウム塩、塩基性カリウム塩、塩基性ナトリウム塩の何れかが添加されたアルカリ性水溶液もしくは炭酸アルカリ水溶液、あるいはアミンが添加されたアルカリ性水溶液である。その他、ヒドラジンやアミン類の水溶液を採用することができる。研磨レートを高める観点から、アンモニアを除いたアルカリ、特にアミンを用いることが望ましい。
【００２２】
アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は、１００〜１０００ｐｐｍである。１００ｐｐｍ未満ではアルカリ剤によるシリコンウェーハの表面のエッチング力が十分でなく、所定の厚みまでシリコンウェーハを研磨するのに長時間を要してしまう。１０００ｐｐｍを超えると、研磨液そのものの取り扱いが困難であり、また、過度のエッチング反応によりウェーハ表面に面荒れを生じやすくなる。
【００２３】
水溶性高分子は、アニオン系とその両性およびノニオン系の各ポリマーおよび各モノマーなどを使用する。具体的には、水溶性高分子としては、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールを使用することが望ましい。特に、ヒドロキシエチルセルロースは、高純度のものを比較的容易に入手でき、ウェーハ表面で高分子膜を形成し易いため、アルカリによるエッチング反応を抑制する効果が高いという特性を有する。ただし、各種の水溶性高分子のうち、アルカリ性水溶液によるシリコンウェーハのエッチングを促進させるものは不適当である。水溶性高分子は、１種類だけを使用しても、複数種類を使用してもよい。
【００２４】
また、水溶性高分子に代えて、界面活性剤または脂肪族アルコールでもよい。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどを採用することができる。また、脂肪族アルコールとしては、例えば、ポリビニルアルコールなどを採用することができる。
研磨液中の水溶性高分子の濃度は、０．１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度範囲で設定すればよく、特に１００ｐｐｍ以下が好ましい。水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを採用した場合も、添加量は１００ｐｐｍ以下が好ましい。過剰に添加すれば、シリコンウェーハの研磨レートが大きく低下し、生産性が低下してしまう。
【００２５】
シリコンウェーハとしては、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。また、シリコンウェーハの直径としては、例えば１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなどが挙げられる。
【００２６】
粗研磨での研磨布は硬質のものを使用する。これにより、シリコンウェーハの外周部でのロールオフ量の低減を図ることができる。すなわち、研磨処理はシリコンウェーハを研磨布に押し付けた状態で行われるため、仮に軟質の研磨布を使用すれば、シリコンウェーハは研磨布内に沈み込んでしまい、ウェーハ外周部において研磨布が元に戻ろうとする反力の作用が大きくなり、ロールオフが発生し易くなる。また、硬質の研磨布であれば、シリコンウェーハの被研磨面に吸着した水溶性高分子をウェーハ外周方向へ押し出して効率良く除去することができ、高い研磨レートおよびシリコンウェーハの表面粗さの品質を高めることができる。
硬質の研磨布としては、ポリエステル製の不織布からなる研磨布、ポリウレタン製の研磨布などが挙げられる。特に、シリコンウェーハの研磨面の鏡面化精度に優れた発泡性ポリウレタン製の研磨布が望ましい。例えば仕上げ研磨で使用されるような軟質でシリコンウェーハの外周形状に追従し易いスエード製の研磨布を用いた場合には、ウェーハ外周部におけるエッチングが促進され、ロールオフを生じてしまう。
【００２７】
具体的な硬質の研磨布としては、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３−１９９７／ＩＳＯ  ７６１９により規定されたショアＤ硬度で７０〜９０、圧縮率が１〜５％、特に２〜３％の研磨布を採用することが望ましい。ショアＤ硬度で７０未満では、研磨中、シリコンウェーハの外周部への研磨液の流入が抑制され、外周部における水溶性高分子の量が低減することにより、シリコンウェーハの外周縁から３ｍｍまでの間の研磨レートが高まり、ウェーハ外周部にロールオフが発生し易くなる。また、ショアＤ硬度で９０を超えれば、ウェーハ表面に研磨傷が発生し易くなる。
【００２８】
粗研磨はシリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転させることにより行われる。「相対的に回転させる」とは、シリコンウェーハを回転させる、研磨布を回転させる、あるいはシリコンウェーハと研磨布との両方を回転させることをいう。シリコンウェーハおよび研磨布の回転方向は任意である。例えば、両方を回転させる場合のシリコンウェーハと研磨布との回転方向は、同一でも異なってもよい。
【００２９】
粗研磨時のシリコンウェーハの研磨レートは、０．０５〜１μｍ／分にすることが望ましい。０．０５μｍ／分未満では研磨レートが低く、研磨に長時間を要する。また、１μｍ／分を超えれば、アルカリの高濃度化によりシリコンウェーハ表面の面荒れを生じやすくなる。
シリコンウェーハの回転速度、研磨布の回転速度、研磨圧などは、上記した研磨レートの範囲となるように設定すればよく、例えば、シリコンウェーハ、研磨布の回転速度は、５〜３０ｒｐｍの範囲内で選択し、研磨圧は、５０〜５００ｇ／ｃｍ２の範囲内で設定すればよい。
なお、粗研磨による研磨量は、所望とするシリコンウェーハ厚みを考慮して設定すればよく、概ね数百ｎｍ〜１０μｍの範囲内で設定される。粗研磨後に行う仕上げ研磨による研磨量は、最大でも５００ｎｍ以下の範囲内で設定される。
【００３０】
本発明のシリコンウェーハの研磨方法では、シリコンウェーハの粗研磨である１次研磨および２次研磨において、シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面同時研磨を採用した方が望ましい。この場合、枚葉式の研磨装置を使用しても、複数枚のシリコンウェーハを同時に研磨するバッチ式の研磨装置を使用してもよい。ただし、表面のみの片面研磨でもよい。
特に、ウェーハ表裏面を同時に粗研磨するにあたっては、シリコンウェーハを収納するキャリアプレートと、このキャリアプレートを上下方向から挟む研磨布が、それぞれの対向面に貼張された上定盤および下定盤とを備えた両面研磨装置を用いて研磨することが望ましい。これにより、一度の研磨処理でウェーハ表面だけでなく、ウェーハ裏面の高平坦化までを達成することができ、低コストで高平坦度な鏡面シリコンウェーハの提供に有効となる。上定盤側の研磨布と下定盤側の研磨布とは、同一の素材からなるものでも、異なる素材からなるものでもよい。
【００３１】
遊離砥粒を含まない研磨液を用いてシリコンウェーハの表裏面を両面研磨する際、粗研磨後のシリコンウェーハの厚みが、キャリアプレートの厚みより大きくなるように研磨することが望ましい。これにより、研磨布によるキャリアプレートの研磨が抑制され、キャリアプレートの劣化を防止することができる。しかも、研磨処理中、ウェーハやキャリアプレートの振動が抑制され、キャリアプレートからのウェーハの飛び出しを防止することができる。
この両面研磨装置としては、サンギヤ（遊星歯車）方式のもの、または、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせる無サンギヤ方式のものを採用することができる。
【００３２】
本研磨液は、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を粗研磨（２次研磨）する際に使用される研磨液において、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液を主剤とし、該アルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加されたものである。
本研磨液は遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液を主剤とするものであるため、シリコンウェーハの被研磨面は、主にケミカル作用により研磨される。その結果、従来の遊離砥粒を用いた研磨のようなメカニカル作用による加工ダメージの発生を回避することができ、砥粒凝集に起因したマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減することができる。
【００３３】
また、本研磨液は、アルカリ性水溶液はｐＨ８〜ｐＨ１３に調整され、アルカリ剤として塩基性アンモニウム塩、塩基性カリウム塩、塩基性ナトリウム塩のうち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液であり、水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種で構成することが望ましい。これにより、シリコンウェーハの表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生せず、研磨液の取り扱いも容易で、シリコンウェーハの高い研磨（エッチング）レートが得られる。
【００３４】
アルカリ性水溶液中のアルカリ成分の含有量は、１００〜１０００ｐｐｍに設定することが望ましい。１００ｐｐｍ未満ではアルカリによるシリコンウェーハの表面のエッチング力が十分でなく、所定の厚みまでシリコンウェーハを研磨するのに長時間を要してしまう。１０００ｐｐｍを超えると、研磨液そのものの取り扱いが困難であり、また、過度のエッチング反応によりウェーハ表面に面荒れを生じやすくなる。
【００３５】
水溶性高分子としては、ヒドロキシエチルセルロースを含有させることが特に望ましい。ヒドロキシエチルセルロースは、高純度のものを比較的容易に入手でき、ウェーハ表面で高分子膜を形成し易いのでアルカリによるエッチング反応を抑制する効果が高いという特性を有する。
【００３６】
研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度は、０．１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度範囲で設定することが望ましい。研磨液中の水溶性高分子の濃度を０．１ｐｐｍ未満の濃度範囲に日常管理することは極めて困難で、１０００ｐｐｍを超えると、シリコンウェーハの研磨レートが大きく低下する。しかも、シリコンウェーハ外周部がロールアップし過ぎてしまい、粗研磨後に行う仕上げ研磨による研磨量を著しく増大させなければならなくなる。
【００３７】
また、研磨液に含まれる金属イオンを除去する観点から、研磨液中にキレート（ｃｈｅｌａｔｅ）剤を添加することが望ましい。キレート剤の添加により、金属イオンが捕獲、錯体化され、その後、これを廃棄することで、研磨後のシリコンウェーハの金属汚染の度合いを低減することができる。キレート剤としては、金属イオンに対するキレート能力を有する物質であれば任意である。キレートとは、複数の配位座を有する配位子による金属イオンへの結合（配位）をいう。
【００３８】
キレート剤の種類としては、例えばホスホン酸系キレート剤、アミノカルボン酸系キレート剤などを採用することができる。ただし、アルカリ性水溶液への溶解性を考慮した場合には、アミノカルボン酸系キレート剤が好ましい。さらに、重金属イオンのキレート能力を考慮した場合には、エチレンジアミン四酢酸ＥＤＴＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｄｉａｍｉｎｅ  Ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ  Ａｃｉｄ）またはジエチレントリアミン五酢酸ＤＴＰＡ（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｒｉａｍｉｎｅ  Ｐｅｎｔａａｃｅｔｉｃ  Ａｃｉｄ）などのアミノカルボン酸塩がより好ましい。その他、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）でもよい。キレート剤は０．１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの濃度範囲で添加することがよく、これにより、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどの金属イオンなどを捕獲することができる。
さらに、粗研磨されたシリコンウェーハの少なくとも表面は、仕上げ研磨が施される。その条件は特に限定されない。枚葉式の研磨装置を使用しても、複数枚のシリコンウェーハを同時に研磨するバッチ式の研磨装置を使用してもよく、表面のみの片面研磨でも、ウェーハ表裏面を同時に研磨する両面研磨でもよい。
【００３９】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、表面と裏面とが研磨された両面研磨シリコンウェーハの製造方法およびその研磨液について説明する。
【実施例】
【００４０】
この発明の実施例１に係るシリコンウェーハの研磨方法を説明する。本実施例１では、粗研磨工程を２段階に分けて行う構成とし、１次研磨工程として、ウェーハ表面に存在する自然酸化膜を除去するために、遊離砥粒を含有する研磨液を用いて研磨を行い、２次研磨工程として、シリコンウェーハの平坦化を達成するために、遊離砥粒を含有しない研磨液を用いて研磨を行った。
表面および裏面が鏡面研磨された両面研磨シリコンウェーハは、以下の各工程を経て作製される。
すなわち、坩堝内でボロンが所定量ドープされたシリコンの溶融液から、チョクラルスキー法により直径３０６ｍｍ、直胴部の長さが２５００ｍｍ、比抵抗が０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素濃度１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンインゴットが引き上げられる。
【００４１】
次に、１本の単結晶シリコンインゴットが、複数の結晶ブロックに切断された後、各結晶ブロックの外周研削が行われる。次いで、三角配置された３本のグルーブローラのワイヤによりシリコン単結晶から、直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍの多数枚のシリコンウェーハがスライスされる。
その後、回転中の面取り用砥石をシリコンウェーハの外周部に押し付けて面取りし、次に両面ラッピング装置によりシリコンウェーハの両面を同時にラッピングする。次いで、エッチング槽内の酸性エッチング液に、ラッピング後のシリコンウェーハを浸漬してエッチングし、面取りおよびラッピングによるダメージを除去する。その後、シリコンウェーハの表裏面に対して、１次研磨および２次研磨が順次施される。
【００４２】
１次研磨工程では、無サンギヤ方式の両面研磨装置１０を用い、１次研磨液を使用してシリコンウェーハの表裏面を同時に１次研磨する。１次研磨液には、平均粒径７０ｎｍのコロイダルシリカ粒子（遊離砥粒）を５重量％含むＫＯＨ水溶液０．０８重量％、ｐＨ１０のものが使用される。これにより、シリコンウェーハの表裏面に形成された自然酸化膜を、主に遊離砥粒のメカニカル作用によって除去する。
【００４３】
以下、図１および図２を参照して、無サンギヤ方式の両面研磨装置１０を具体的に説明する。
図１および図２に示すように、両面研磨装置１０の上定盤１２０は、上方に延びた回転軸１２ａを介して、上側回転モータ１６により水平面内で回転駆動される。また、上定盤１２０は軸線方向へ進退させる昇降装置１８により垂直方向に昇降させられる。昇降装置１８は、シリコンウェーハ１１をキャリアプレート１１０に給排する際等に使用される。なお、上定盤１２０および下定盤１３０のシリコンウェーハ１１の表裏面に対する研磨圧は３００ｇ／ｃｍ２で、上定盤１２０および下定盤１３０に組み込まれた図示しないエアバック方式等の加圧手段により行われる。下定盤１３０は、その出力軸１７ａを介して、下側回転モータ１７により水平面内で回転させられる。キャリアプレート１１０は、厚さが７５０μｍで、かつそのプレート１１０自体が自転しないように、キャリア円運動機構１９によって、そのプレート１１０の表面と平行な面（水平面）内で円運動する。
【００４４】
キャリア円運動機構１９は、キャリアプレート１１０を外方から保持する環状のキャリアホルダ２０を有している。キャリア円運動機構１９とキャリアホルダ２０とは、連結構造を介して連結されている。
キャリアホルダ２０の外周部には、９０°ごとに外方へ突出した４個の軸受部２０ｂが配設されている。各軸受部２０ｂには、小径円板形状の偏心アーム２４の上面の偏心位置に突設された偏心軸２４ａの先端部が回転自在に挿入されている。また、これらの４個の偏心アーム２４の各下面の中心部には、回転軸２４ｂが垂設されている。各回転軸２４ｂは、環状の装置基体２５に９０°ごとに合計４個配設された軸受部２５ａに、それぞれ先端部を下方へ突出させた状態で回転自在に挿入されている。各回転軸２４ｂの下方に突出した先端部には、それぞれスプロケット２６が固着されている。各スプロケット２６には、一連にタイミングチェーン２７が水平状態で架け渡されている。これらの４個のスプロケット２６とタイミングチェーン２７とは、４個の偏心アーム２４が同期して円運動を行うように、４本の回転軸２４ｂを同時に回転させる。
【００４５】
４本の回転軸２４ｂのうち、１本の回転軸２４ｂはさらに長尺に形成されており、その先端部がスプロケット２６より下方に突出している。この部分に動力伝達用のギヤ２８が固着されている。ギヤ２８は、円運動用モータ２９の上方へ延びる出力軸に固着された大径な駆動用のギヤ３０に噛合されている。
したがって、円運動用モータ２９を起動すれば、その回転力は、ギヤ３０，２８および長尺な回転軸２４ｂに固着されたスプロケット２６を順次経てタイミングチェーン２７に伝達される。このタイミングチェーン２７が周転することで、他の３個のスプロケット２６を介して、４個の偏心アーム２４が同期して回転軸２４ｂを中心に水平面内で回転する。これにより、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホルダ２０、ひいてはこのホルダ２０に保持されたキャリアプレート１１０が、このプレート１１０に平行な水平面内で、自転をともなわない円運動を行う。
【００４６】
すなわち、キャリアプレート１１０は上定盤１２０および下定盤１３０の軸線ｅから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回する。両定盤１２０，１３０の各対向面には、ショアＤ硬度が８０、圧縮率が２．５％の発泡ウレタン樹脂製の研磨布１５が貼張されている。
前記距離Ｌは、偏心軸２４ａと回転軸２４ｂとの距離と同じである。この自転を伴わない円運動により、キャリアプレート１１０上の全ての点は、同じ大きさ（半径ｒ）の小円の軌跡を描く。これにより、キャリアプレート１１０に形成されたウェーハ収納部１１ａに収納されたシリコンウェーハ１１が、両研磨定盤１２０，１３０の回転方向を反対とし、研磨定盤１２０，１３０の回転速度、研磨圧（３００ｇ／ｃｍ２）、研磨時間などを調整して、研磨量が片面０．５μｍ（両面１μｍ）となるように、両面同時１次研磨を行う。この両面１次研磨時、両研磨布１５には、０．０８重量％のＫＯＨ水溶液に、平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ粒子が５重量％添加されたｐＨ１０の１次研磨液を、９リットル／分で供給しながら、３分間、１次研磨処理を行った。
【００４７】
このように、１次研磨用の研磨液として、遊離砥粒を含むＫＯＨ水溶液が添加されたものを採用したので、遊離砥粒を介在させない２次研磨の前処理として、シリコンウェーハ１１の表裏面に存在する各１０Å程度の自然酸化膜を、主に遊離砥粒のメカニカル作用によって短時間で除去することができる。これにより、２次研磨において、後述するピベリジン水溶液を使用した鏡面研磨を高い研磨レートで行うことができる。
すなわち、エッチング後、所定時間が経過してから行われる１次研磨では、一般的にウェーハ表面に自然酸化膜が存在する。この自然酸化膜を、遊離砥粒が存在しないケミカルな２次研磨だけで除去することは困難である。そこで、２次研磨の前に遊離砥粒を用いた１次研磨を施したので、自然酸化膜の除去時間を短縮し、鏡面研磨されたシリコンウェーハ１１の生産性の低下を防ぐことができる。
【００４８】
次に、シリコンウェーハ１１の表裏面を、無砥粒の２次研磨液を用いて２次研磨する。具体的には、１次研磨で使用された無サンギヤ方式の両面研磨装置１０を用い、遊離砥粒を含まずかつ０．０８重量％のピベリジン水溶液にヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ；水溶性高分子）が１×１０−３重量％（１０ｐｐｍ）添加されたｐＨ１０．５の２次研磨液を使用し、シリコンウェーハ１１の表裏面を２次研磨（鏡面研磨）する。すなわち、キャリアプレート１１０のウェーハ収納部１１ａに収納されたシリコンウェーハ１１が、両研磨定盤１２０，１３０の回転方向を反対とし、研磨定盤１２０，１３０の回転速度、研磨圧、研磨時間などを調整して、研磨レートが０．５μｍ／分、研磨量が片面５μｍ（両面１０μｍ）となるように、両面同時の２次研磨を行う。この２次研磨時、両研磨布１５には２次研磨液が供給される。その他の研磨条件は、１次研磨の場合と同じである。なお、キャリアプレート１１０の厚みが７５０μｍで、２次研磨後のシリコンウェーハ１０の厚みが７６４μｍであるため、粗研磨後もシリコンウェーハ１０はキャリアプレートより厚い状態を維持している。
【００４９】
このように、遊離砥粒を含まないピベリジン水溶液にヒドロキシエチルセルロースが添加された２次研磨液を研磨布に供給しながら、自然酸化膜が除去されたシリコンウェーハ１１と研磨布１５とを相対的に回転させ、シリコンウェーハ１１の表裏面を片面５μｍだけ研磨する。このとき、シリコンウェーハ１１の表裏面には、研磨圧の作用により研磨布１５が押し付けられ、シリコンウェーハ１１の表面に付着する研磨液中のヒドロキシエチルセルロース膜は、研磨布１５により、シリコンウェーハ１１の被研磨面から持ち去られ、シリコンウェーハ１１の外周部にはヒドロキシエチルセルロースが付着した状態で研磨が進行する。そのため、シリコンウェーハ１１の表裏面はアルカリ性水溶液のエッチング作用と、研磨布１５のヒドロキシエチルセルロースの除去作用とにより、高平坦度を維持しながら０．５μｍ／分という高い研磨レートで研磨される。
また、このシリコンウェーハ１１の表裏面は、主にケミカル作用により研磨されるので、従来の遊離砥粒を用いた研磨のようなメカニカル作用による加工ダメージの発生を回避することができる。しかも、遊離砥粒を使用しない研磨であるため、砥粒凝集に起因したマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減することができる。
【００５０】
一方、シリコンウェーハ１１の外周部においては、発泡ポリウレタン製の硬質の研磨布１５を使用するとともに、研磨液中にヒドロキシエチルセルロースが添加されているため、研磨中、常にシリコンウェーハ１１の外周面（面取り面）への研磨布１５の付着が抑制される。これにより、ウェーハ外周面が研磨液中のヒドロキシエチルセルロースにより被われ、これがエッチングに対するウェーハ外周面の保護膜となる。その結果、シリコンウェーハ１１の外周縁から３ｍｍまでの間の研磨レートが低下し、ウェーハ外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度の制御を図ることができる。なお、ある程度のウェーハ外周部のロールアップが発生してもよい理由は、その後の仕上げ研磨時において、あらかじめシリコンウェーハ１１の外周部のロールオフとの相殺を想定することができるためである。
これに対して、例えばスェード製の軟質の研磨布を使用した場合には、シリコンウェーハ１１の外周面に対して、上下配置された研磨布が接触するため、シリコンウェーハ１１の外周部のロールオフが助長されることになる。
【００５１】
また、水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを採用したので、シリコンウェーハ１１の外周部において高分子膜を形成し、ピベジリン水溶液によるエッチング作用を抑制できるという効果が得られる。また、非常に高純度であり不純物汚染の低減を図ることができる。
さらに、２次研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度を１０ｐｐｍとしたので、シリコンウェーハ１１の表裏面に加工起因の欠陥が存在せず、かつウェーハ外周部のロールオフが低減されたシリコンウェーハ１１を短時間で研磨することができる。
アルカリ性水溶液として、ｐＨ１０．５の範囲内に調整したものを採用したので、シリコンウェーハ１１の表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生せず、研磨液の取り扱いも容易で、シリコンウェーハ１１の高い研磨レートが得られる。
また、両研磨布１５の素材として発泡ポリウレタン樹脂を採用したので、シリコンウェーハ１１の外周部でのロールオフ量の低減を図ることができる。
その後、２次研磨されたシリコンウェーハ１１の表裏面には、所定条件で仕上げ研磨が施され、さらに最終洗浄される。ここでは、各シリコンウェーハ１１に対して、アルカリ溶液と酸溶液とを使用したＳＣ１洗浄が行われる。
【００５２】
次に、この発明の実施例２に係るシリコンウェーハの研磨方法を説明する。本実施例２では、本実施例で行う２次研磨工程を、更に２段階（１段目研磨、２段目研磨）に分けて行う構成とし、２次研磨（１段目研磨）では、シリコンウェーハ１１の研磨レートを高めるため、研磨液中の水溶性高分子濃度を低濃度とし、３次研磨（２段目研磨）では、シリコンウェーハ１１の外周部のロールオフ量を抑制するため、研磨液中の水溶性高分子濃度を高濃度にして研磨を行った。
【００５３】
実施例２の発明は、２次研磨液中にヒドロキシエチルセルロースを１×１０−５重量％（０．１ｐｐｍ）添加し、シリコンウェーハ１１の表裏面の研磨量を片面４．５μｍ（両面９μｍ）とした他は実施例１の２次研磨と同じ２次研磨（１段目研磨）が施され、その後、シリコンウェーハ１１に対して、２次研磨液に比べてヒドロキシエチルセルロースが高濃度の３次研磨液を使用し、シリコンウェーハ１１の被研磨面を３次研磨（２段目研磨）するものである。
具体的には、３次研磨で使用される３次研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度を１×１０−２重量％（１００ｐｐｍ）、シリコンウェーハ１１の表裏面の研磨量を片面０．５μｍ（両面１．０μｍ）としている。
【００５４】
このように、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が１×１０−５重量％（０．１ｐｐｍ）の２次研磨液を使用し、シリコンウェーハ１１の表裏面に、研磨量がウェーハ片面で４．５μｍの２次研磨を施すので、高い研磨レートでシリコンウェーハ１１の表裏面を粗研磨することができる。その後、ヒドロキシエチルセルロースの濃度を１×１０−２重量％（１００ｐｐｍ）まで増加した３次研磨液を使用し、シリコンウェーハ１１の表裏面に、ウェーハ片面で０．５μｍの３次研磨を施したので、シリコンウェーハ１１の外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度の制御を図ることができる。その結果、外周部のロールオフが低減されたシリコンウェーハ１１の研磨時間が短縮し、両面鏡面シリコンウェーハ１１の生産性を高めることができる。
特に、３次研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度を１００ｐｐｍとしたので、可及的にシリコンウェーハ１１の外周部でのロールオフ量の低減を図ることができる。
なお、その他の構成（３次研磨の他の研磨条件を含む）、作用および効果は、実施例１と同じであるので説明を省略する。
【００５５】
次に、図３，図４のグラフおよび表１，２を参照し、この発明の実施例１の研磨液およびこれを使用したシリコンウェーハの研磨方法（試験例１〜５）と、従来のヒドロキシエチルセルロースを含まない研磨液を用いるシリコンウェーハの研磨方法（比較例１）により、実際に遊離砥粒を含む１次研磨と、遊離砥粒を含まない２次研磨とを施した結果を報告する。比較例１のその他の試験条件は、試験例１〜５と同様に実施例１に則る。
１次研磨工程では、遊離砥粒を含む１次研磨液（コロイダルシリカ５％、ＫＯＨ０．０８重量％を含むアルカリ水溶液）を両研磨布に９リットル／分で供給しながら、３分間、研磨することで、シリコンウェーハの表裏面の酸化膜を除去した。次に、２次研磨工程では、遊離砥粒を含まないピベリジン０．０８重量％を含むアルカリ性水溶液にヒドロキシエチルセルロース（以下ＨＥＣ）を１×１０−５〜１×１０−１重量％だけ添加した２次研磨液を９リットル／ｃｍ２で供給しながら、シリコンウェーハの表裏面を２次研磨した。
【００５６】
なお、２次研磨において、遊離砥粒を含まないアルカリ性水溶液と水溶性高分子とを含む研磨液を使用し、かつキャリアプレートによるウェーハ保持方式を採用すれば、研磨中にウェーハ保持孔内でシリコンウェーハが移動することでキャリアプレートが振動し、研磨中にシリコンウェーハがウェーハ保持孔から飛び出すおそれがある。そこで、２次研磨ではキャリアプレートの厚みよりシリコンウェーハの厚みが２０μｍ程度厚い状態で２次研磨を終了させた。表１に２次研磨液の成分比、図３のグラフに研磨後のシリコンウェーハの外周部形状を示す。シリコンウェーハの外周部の形状測定には、ＫＬＡＴｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔを使用した。
【００５７】
【表１】
2014017524.tif 000003
【００５８】
ＴＥＳＴ００１〜ＴＥＳＴ００５は試験例１〜５を示し、ＴＥＳＴ００６はヒドロキシエチルセルロースを含まない比較例１を示す。
シリコンウェーハの外周ロールオフ形状を表現するにあたり、Ｒｏｌｌ  Ｏｆｆ  Ａｍｏｕｎｔ（以下ＲＯＡ）を採用した。測定の基準面には１次元（ライン）を用い、シリコンウェーハの直径方向に１２４ｍｍ〜１３５ｍｍをその基準範囲に設定した。なお、ＲＯＡ表記にあたり、シリコンウェーハの外縁（最外周縁）から１ｍｍ（ＲＯＡ１ｍｍ）位置、２ｍｍ（ＲＯＡ２ｍｍ）位置における基準面からの距離を測定した。これらの測定値を表２に示す。
【００５９】
【表２】
2014017524.tif 000004
【００６０】
図３のグラフおよび表２から明らかなように、ヒドロキシエチルセルロース濃度を１×１０−５〜１×１０−１重量％（０．１〜１０００ｐｐｍ）の範囲内に調整することにより、ＲＯＡ１ｍｍ表記で−１１０ｎｍ〜＋３９０ｎｍの範囲内に制御することができる。ヒドロキシエチルセルロースを含まない場合およびその濃度が低い場合（１×１０−５重量％）には、シリコンウェーハの外周部でロールオフが発生しているものの、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が高くなるほど、ウェーハ外周部がロールアップしている。
なお、図４のグラフから明らかなように、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が高くなれば、研磨レート（Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｒａｔｅ）が低下傾向となる。これは、ヒドロキシエチルセルロースによるシリコンウェーハの表面の保護効果を示唆し、ヒドロキシエチルセルロースによってアルカリとシリコンウェーハとの反応（エッチング作用）が阻害されたためと考えられる。
【００６１】
次に、図５のグラフおよび表３，４を参照し、この発明の実施例２の研磨液およびこれを使用したシリコンウェーハの研磨方法（試験例６）により、実際にシリコンウェーハに対してヒドロキシエチルセルロースの濃度を異ならせた２段研磨を行った結果を報告する。
すなわち、所望するＲＯＡがロールアップ（＋側）の状態である場合、そのヒドロキシエチルセルロースの濃度によるが、研磨レートが低下し、生産性を大きく阻害する可能性がある。そこで、研磨中にヒドロキシエチルセルロースの濃度を任意に変化させ、シリコンウェーハの加工性とロールオフの抑制とを両立させる方法について試験した。その結果を図５のグラフに示す。図５のグラフ中、Ｒｅｆ０２は２次研磨のみ、Ｒｅｆ０１は３次研磨のみ、２ｓｔｅｐ研磨は２次研磨後に３次研磨を施した試験例６を示す。
【００６２】
また、１次研磨工程で使用される１次研磨液、２次研磨工程で使用される２次研磨液、３次研磨工程で使用される３次研磨液の成分比を表３に示す。なお、表３中、「砥粒」とはコロイダルシリカ中の遊離砥粒を示す。
【００６３】
【表３】
2014017524.tif 000005
【００６４】
２次研磨工程では、２次研磨液を両研磨布に９リットル／ｃｍ２で供給しながら、シリコンウェーハの表裏面を１５分間、片面４．５μｍだけ研磨した。３次研磨工程では、両研磨布に９リットル／ｃｍ２で供給しながら、シリコンウェーハの表裏面を３分間、片面０．５μｍだけ研磨した。その他の試験条件は、試験例１〜５の場合と同じである。
【００６５】
この試験において、シリコンウェーハの外周部のロールオフ形状をＲＯＡにより表現するにあたり、シリコンウェーハの外縁（最外周縁）から１ｍｍ（ＲＯＡ１ｍｍ）位置、２ｍｍ（ＲＯＡ２ｍｍ）位置における基準面からの距離を測定した。その測定値を表４に示す。
【００６６】
【表４】
2014017524.tif 000006
【００６７】
表４から明らかなように、試験例６のヒドロキシエチルセルロースの濃度を異ならせた２段階研磨では、ヒドロキシエチルセルロースを１×１０−２重量％（１００ｐｐｍ）だけ添加した所望のローフオフ形状の場合と同等のロールオフ形状を実現できた。なお、試験例６による２次研磨と３次研磨とを加算した研磨量は９．６μｍであったが、試験例６でのロールオフを１段階で実現する場合、実施例１におけるヒドロキシエチルセルロースの添加量が１×１０−２重量％時の研磨レートを参考に算出すれば、１段階研磨時の研磨時間は、９．６μｍ／（０．２５μｍ／分）で３８分間を必要とした。これに対して、試験例６の２段階研磨では１９分間で済むことから、２段階研磨により可能な研磨短縮時間は、３８分間−１９分間＝１９分間となり、生産性を５０％改善することができた。このことを表５に示す。
さらに、この試験によるヒドロキシエチルセルロースの添加量が１×１０−２重量％時の研磨量は、実施例１の図４に示す結果から、０．７５μｍ（０．２５μｍ／分×３分間）となった。
【００６８】
【表５】
2014017524.tif 000007
【符号の説明】
【００６９】
１０  両面研磨装置、
１１  シリコンウェーハ、
１５  研磨布、
１１０  キャリアプレート、
１２０  上定盤、
１３０  下定盤。
【図１】
2014017524.tif 000008
【図２】
2014017524.tif 000009
【図３】
2014017524.tif 000010
【図４】
2014017524.tif 000011
【図５】
2014017524.tif 000012