(57)【要約】  本発明は、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することを抑制できるシリコンウェーハの両面研磨方法を提供する。本発明は、両面研磨装置を用いてシリコンウェーハの表面および裏面を同時に研磨するシリコンウェーハの両面研磨方法であって、砥粒を含むアルカリ水溶液からなる第１の研磨液を研磨布に供給しながら両面研磨を行う第１の研磨工程と、その後、シリコンウェーハの表面および裏面に、それぞれ上定盤および下定盤の研磨布を接触させたまま、かつ、上定盤および下定盤の回転を継続した状態で、第１の研磨液の供給を停止するとともに、砥粒を含まず水溶性高分子を含むアルカリ水溶液からなる第２の研磨液の供給を開始する研磨液切替え工程と、その後、第２の研磨液を研磨布に供給しながら両面研磨を行う第２の研磨工程と、を連続して有する。
2019043895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを保持する１以上の保持孔を有するキャリアプレートと、前記キャリアプレートを挟んで対向して位置し、表面に研磨布が設けられた上定盤および下定盤と、を有する両面研磨装置を用いて、前記保持孔内に装填したシリコンウェーハの表面および裏面に、それぞれ前記上定盤および前記下定盤の研磨布を接触させた状態で、前記上定盤および前記下定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させることで、前記シリコンウェーハの表面および裏面を同時に研磨するシリコンウェーハの両面研磨方法であって、
砥粒を含むアルカリ水溶液からなる第１の研磨液を前記研磨布に供給しながら両面研磨を行う第１の研磨工程と、
前記第１の研磨工程の後、前記シリコンウェーハの表面および裏面に、それぞれ前記上定盤および前記下定盤の研磨布を接触させたまま、かつ、前記上定盤および前記下定盤の回転を継続した状態で、前記第１の研磨液の供給を停止するとともに、砥粒を含まず水溶性高分子を含むアルカリ水溶液からなる第２の研磨液の供給を開始する研磨液切替え工程と、
前記研磨液切り替え工程の後、前記第２の研磨液を前記研磨布に供給しながら両面研磨を行う第２の研磨工程と、
を連続して有することを特徴とするシリコンウェーハの両面研磨方法。
【請求項２】
前記上定盤および前記下定盤が前記シリコンウェーハの表面および裏面に加える面圧力に関して、
前記第１の研磨工程では、第１の面圧力で両面研磨を行い、その終期において前記面圧力を低下させて、終了時に前記第１の面圧力よりも低い第２の面圧力とし、
前記第２の研磨工程では前記第２の面圧力で両面研磨を行う、請求項１に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。
【請求項３】
前記第１の面圧力の値に対して前記第２の面圧力の値が５％〜４０％小さい、請求項２に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。
【請求項４】
前記第１の研磨工程では、前記第１および第２の研磨工程での合計研磨量の８０％〜９９．５％の研磨量の両面研磨を行い、
前記第２の研磨工程では、片面あたり０．０５μｍ〜０．５μｍの研磨量の両面研磨を行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。
【請求項５】
前記第１の研磨工程では、使用済みの第１の研磨液を回収した後、前記研磨布に再度供給し、
前記第２の研磨工程では、使用済みの研磨液を回収した後、廃棄する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの表面および裏面を同時に研磨するシリコンウェーハの両面研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハを製造するためのプロセスは、主に、単結晶インゴットを作製するための単結晶引上工程と、作製された単結晶インゴットの加工工程からなる。この加工工程は、一般に、スライス工程、ラッピング工程、面取り工程、エッチング工程、研磨工程、洗浄工程等を含み、これら工程を経ることにより、表面が鏡面加工されたシリコンウェーハが製造される。【０００３】
研磨工程では、シリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転、摺動させて行うメカノケミカル研磨（ＣＭＰ）が一般的である。ＣＭＰでは、研磨液中の砥粒による機械的研磨作用と、研磨液（アルカリ水溶液）による化学的研磨作用とを複合させており、これにより、優れた平滑性が得られることが知られている。この研磨工程では、図５に示すような両面研磨装置を用いてシリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨工程（粗研磨工程）や、その後、シリコンウェーハの少なくとも片面を鏡面化する仕上げ研磨工程といった多段階の研磨が行われる。【０００４】
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、平坦化するように両面研磨が行われる。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片面研磨が行われる。【０００５】
特許文献１（請求項１，２及び実施例１等参照）には、シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する粗研磨工程と、その後、粗研磨された面を仕上げ研磨する仕上げ研磨工程とを有する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ミン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表裏面を研磨量が片面５〜１０μｍとなるように研磨する２次研磨とからなるシリコンウェーハの研磨方法が記載されている。そして、実施例１では、１次研磨に使用した両面研磨装置を用いて２次研磨を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７５４６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の２段階の粗研磨は、以下のような設計思想に基づいて行われている。すなわち、両面研磨装置を用いた粗研磨工程では、ウェーハの中心部に比べて外周部の研磨量が多くなりやすく、その結果としてウェーハの外周部がダレることが問題となっている。そこで、特許文献１では、砥粒を含まず水溶性高分子を含む研磨液を用いて粗研磨を行い、この水溶性高分子の作用によって、ウェーハの外周部のダレ量（ＲＯＡ：Roll Off Amount）を抑制している。さらに、通常、粗研磨工程前のシリコンウェーハの表面には厚さ５〜２０Å程度の自然酸化膜が存在するところ、砥粒を含まない研磨液では自然酸化膜の除去が困難である。そこで、砥粒を含む研磨液で１次研磨を行うことで、自然酸化膜を除去している。特許文献１の実施例１では、自然酸化膜の除去を含め、研磨量が片面０．５μｍ（両面１μｍ）の１次研磨と、その後、研磨量が片面５μｍ（両面１０μｍ）の２次研磨とを行っている。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の両面研磨方法は、１次研磨と２次研磨を共通の両面研磨装置で行うにあたり、砥粒を含む研磨液を用いる１次研磨と、砥粒を含まない研磨液を用いる２次研磨との間の研磨液の切替えについて何ら検討がなされていない。そして、本発明者らの検討によると、この研磨液の切替えを如何に行うかに依存して、２次研磨の開始時にキャリアプレートの振動が発生し、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することが判明した。【０００９】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することを抑制できるシリコンウェーハの両面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】
【００１０】
上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意検討したところ、以下の知見を見出した。両面研磨においては、使用済みの研磨液は回収して研磨液供給用タンクに戻して循環させて、繰り返し研磨液として使用するのが一般的である。そのため、１次研磨と２次研磨を共通の両面研磨装置で行う場合、１次研磨で用いる研磨液と２次研磨で用いる研磨液が混在しないように、１次研磨の終了後、研磨布への研磨液の供給を停止するとともに研磨布に純水を供給して、ウェーハやキャリアプレートに付着した砥粒を除去し、さらに、研磨布を高圧水で洗浄する方法が考えられる。しかしながら、このような場合には、２次研磨の開始時にキャリアプレートからの騒音発生とともにキャリアプレートに振動が発生することが確認された。これは、砥粒がない状態で上下定盤の回転を再開することになるため、研磨布からの押圧力をそのままキャリアプレートに伝播させる結果、ウェーハおよびキャリアプレートと研磨布との摩擦抵抗が増大し、ウェーハへの上下定盤からの加圧負荷が大きくなることに起因すると考えられる。そこで本発明者らは、砥粒がない状態で上下定盤の回転を再開しなくて済む研磨液の切替え手法について検討した。そして、１次研磨で用いる研磨液と２次研磨で用いる研磨液が混在しないようにするのではなく、むしろ、意図的に両方の研磨液を混在させた状態で研磨する遷移期間を設けることで、キャリアプレートの振動を抑制し、結果、マイクロスクラッチの発生を抑制できるのではないかと想起し、それが正しいことを実験的に確認した。【００１１】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
（１）シリコンウェーハを保持する１以上の保持孔を有するキャリアプレートと、前記キャリアプレートを挟んで対向して位置し、表面に研磨布が設けられた上定盤および下定盤と、を有する両面研磨装置を用いて、前記保持孔内に装填したシリコンウェーハの表面および裏面に、それぞれ前記上定盤および前記下定盤の研磨布を接触させた状態で、前記上定盤および前記下定盤と前記キャリアプレートとを相対回転させることで、前記シリコンウェーハの表面および裏面を同時に研磨するシリコンウェーハの両面研磨方法であって、
砥粒を含むアルカリ水溶液からなる第１の研磨液を前記研磨布に供給しながら両面研磨を行う第１の研磨工程と、
前記第１の研磨工程の後、前記シリコンウェーハの表面および裏面に、それぞれ前記上定盤および前記下定盤の研磨布を接触させたまま、かつ、前記上定盤および前記下定盤の回転を継続した状態で、前記第１の研磨液の供給を停止するとともに、砥粒を含まず水溶性高分子を含むアルカリ水溶液からなる第２の研磨液の供給を開始する研磨液切替え工程と、
前記研磨液切り替え工程の後、前記第２の研磨液を前記研磨布に供給しながら両面研磨を行う第２の研磨工程と、
を連続して有することを特徴とするシリコンウェーハの両面研磨方法。【００１２】
（２）前記上定盤および前記下定盤が前記シリコンウェーハの表面および裏面に加える面圧力に関して、
前記第１の研磨工程では、第１の面圧力で両面研磨を行い、その終期において前記面圧力を低下させて、終了時に前記第１の面圧力よりも低い第２の面圧力とし、
前記第２の研磨工程では前記第２の面圧力で両面研磨を行う、上記（１）に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。【００１３】
（３）前記第１の面圧力の値に対して前記第２の面圧力の値が５％〜４０％小さい、上記（２）に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。【００１４】
（４）前記第１の研磨工程では、前記第１および第２の研磨工程での合計研磨量の８０％〜９９．５％の研磨量の両面研磨を行い、
前記第２の研磨工程では、片面あたり０．０５μｍ〜０．５μｍの研磨量の両面研磨を行う、上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。【００１５】
（５）前記第１の研磨工程では、使用済みの第１の研磨液を回収した後、前記研磨布に再度供給し、
前記第２の研磨工程では、使用済みの研磨液を回収した後、廃棄する、上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの両面研磨方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のシリコンウェーハの両面研磨方法によれば、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの両面研磨方法のフロー図である。
【図２】比較例１によるシリコンウェーハの両面研磨方法のフロー図である。
【図３】比較例２によるシリコンウェーハの両面研磨方法のフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの両面研磨方法において、シリコンウェーハに加わる面圧力の切替え、スラリー供給の切替え、及び使用済み研磨液の処理方法の切替えを説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの両面研磨方法において使用される両面研磨装置１００の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、図５を参照して、本発明の一実施形態によるシリコンウェーハの両面研磨方法において使用される両面研磨装置１００の基本的な構成を説明する。両面研磨装置１００は、キャリアプレート１０と、このキャリアプレート１０を挟んで対向して位置する上定盤１４および下定盤１６とを有する。キャリアプレート１０には、シリコンウェーハＷを保持する複数の保持孔１２（図５では代表して１つを図示）が設けられており、ここに１枚ずつシリコンウェーハＷが装填される。上下定盤１４，１６の表面には、それぞれ研磨布１８，２０が設けられている。上下定盤１４，１６の中心部にはサンギア２２が設けられ、外周部にはインターナルギア２４が設けられている。
【００１９】
研磨液は、研磨液供給ライン２６から、上定盤１４を鉛直方向に貫通する流路を経由して、上下定盤１４，１６間に供給される。なお、研磨液の供給・回収機構の詳細は後述する。
【００２０】
この両面研磨装置１００では、複数の孔１２に装填した複数枚のシリコンウェーハＷを上定盤１４および下定盤１６で挟み込み、シリコンウェーハＷの表面および裏面にそれぞれ研磨布１８，２０を接触させた状態で、研磨液を研磨布１８，２０に供給しながら、サンギア２２とインターナルギア２４を回転させることにより、上定盤１４および下定盤１６とキャリアプレート１０とを相対回転させる。これにより、複数枚のシリコンウェーハＷの表面および裏面を同時に研磨することができる。
【００２１】
なお、本発明のシリコンウェーハの両面研磨方法に用いることができる両面研磨装置の構成は上記に限定されず、サンギア（遊星歯車）方式のもの、または、キャリアプレートに自転を伴わない円運動をさせる無サンギア方式のものを採用することができる。
【００２２】
本実施形態では、シリコンウェーハの粗研磨として、まず、砥粒を含むアルカリ水溶液からなる第１の研磨液を研磨布１８，２０に供給しながら両面研磨を行う第１の研磨工程を行い、引き続き、第１の研磨工程を行った両面研磨装置１００を用いて、砥粒を含まず水溶性高分子を含むアルカリ水溶液からなる第２の研磨液を研磨布１８，２０に供給しながら両面研磨を行う第２の研磨工程を行う。
【００２３】
本実施形態における第１の研磨工程は、砥粒を含む研磨液によってシリコンウェーハＷの表層に形成されている厚さ５〜２０Å程度の自然酸化膜を除去するとともに、ほぼ目標とする厚みまでシリコンウェーハＷを研磨することを目的に行う。
【００２４】
第１および第２の研磨工程での合計研磨量は、片面あたり概ね２．５μｍ〜１０μｍの範囲に設定される。第１の研磨工程では、第１および第２の研磨工程での合計研磨量の８０％〜９９．５％の研磨量の両面研磨を行う。第１の研磨工程の研磨量が、合計研磨量の８０％未満の場合、目標厚みとするために研磨レートの低い第２の研磨工程を多く行う必要が生じ、生産性を損ねる。一方で、第１の研磨工程の研磨量が、合計研磨量の９９．５％超えの場合、第２の研磨工程における研磨取り代量が少なくなり過ぎるため、ウェーハの外周部のダレ量を抑制する効果が十分でなくなる。
【００２５】
これに対し、本実施形態における第２の研磨工程は、砥粒を含まず水溶性高分子を含む研磨液を用いてシリコンウェーハＷの両面をわずかに研磨することによって、ウェーハの外周部のダレ量を抑制することを目的に行う。具体的には、第２の研磨工程では、片面あたり０．０５μｍ〜０．５μｍの研磨量の両面研磨を行う。片面あたりの研磨量が０．０５μｍ未満の場合、ウェーハの外周部のダレ量を抑制する効果が十分でなくなる。一方で、砥粒を含まず水溶性高分子を含む研磨液は研磨レートが低いため、片面あたりの研磨量が０．５μｍを超えると、生産性を損ねることになる。
【００２６】
特許文献１では、砥粒を含む研磨液を用いる１次研磨は、主に自然酸化膜を除去することを目的としているため、その研磨量は片面あたり０．５μｍであり、砥粒を含まず水溶性高分子を含む研磨液を用いる２次研磨によって、研磨量が片面５〜１０μｍの両面研磨を行うことで、目標とする厚みを実現している。これに対して本実施形態では、研磨レートの高い１次研磨を主に行って目標厚みを実現することで高い生産性を実現している。一方で、２次研磨に関しても、片面あたり０．０５μｍ以上の研磨量を確保すれば、ウェーハの外周部のダレ量は十分に抑制できる。
【００２７】
第１の研磨液および第２の研磨液はどちらも、ｐＨが９〜１２の範囲に調整されたものであることが好ましい。ｐＨ９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。ｐＨ１２を超えると溶液の取り扱いそのものが困難となる。また、アルカリ剤としては、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を用いることが好ましい。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、研磨レートを高める観点からは、特にアミンを用いることが望ましい。
【００２８】
第１の研磨液において、砥粒は、シリカ、アルミナ、ダイヤモンドなどからなるものを用いることができるが、低コスト、研磨液中での分散性、砥粒の粒径制御の容易性等の理由から、ＳｉＯ2粒子を含むことが好ましい。砥粒の平均一次粒径は、ＢＥＴ法で測定した際に３０〜１００ｎｍとすることができる。
【００２９】
第２の研磨液において、水溶性高分子としては、ノニオン系から選択される１種以上を用いることが好ましい。たとえば、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、およびポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）などが挙げられる。水溶性高分子の濃度は、ウェーハの外周部のダレ量を十分に抑制する観点から、１ｐｐｍ以上が好ましく、１０ｐｐｍ以上がより好ましい。また、研磨レートを大きく低下させて生産性を阻害しない観点から、２００ｐｐｍ以下が好ましく、１００ｐｐｍ以下がより好ましい。
【００３０】
研磨布１８，２０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を挙げることができ、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。研磨布１８，２０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％であることが好ましい。
【００３１】
第１の研磨工程での研磨レートは、０．１〜１．０μｍ／分とすることが好ましく、第２の研磨工程での研磨レートは、０．０３〜０．５μｍ／分とすることが好ましい。
【００３２】
上下定盤の回転速度、シリコンウェーハの回転速度、面圧力、および研磨液供給量は、上記研磨レートを実現するように適宜設定すればよい。上下定盤の回転速度は、第１および第２の研磨工程を通じて５ｒｐｍ〜４０ｒｐｍの範囲とすることができる。面圧力は、５０ｇ／ｃｍ2〜３００ｇ／ｃｍ2の範囲で設定すればよく、第２の研磨工程では砥粒を含まない研磨液を使用し、摩擦抵抗が大きくなるため、第１の研磨工程における面圧力よりも、第２の研磨工程における面圧力を５％〜４０％低く設定することが望ましい。
【００３３】
ここで、本実施形態は、第１の研磨工程と第２の研磨工程を共通の両面研磨装置１００を用いて行う際の、第１の研磨液と第２の研磨液の切替え手法に特徴を有する。本実施形態の技術的意義を説明するため、まずは図２，３を参照して比較例１，２に係る両面研磨方法を説明する。
【００３４】
図２を参照して、比較例１に係る両面研磨方法では、まず、上下定盤がウェーハに接触（着盤）しかつ回転した状態で第１の研磨液を供給することにより、第１の研磨工程を行い（ステップＳ１）、設定時間の経過後に第１の研磨液の供給を停止する。続いて、第１の研磨液を第２の研磨液と混在させないように、第１の研磨工程後に、純水リンス処理と研磨布洗浄を行う。具体的には、上下定盤がウェーハに着盤しかつ回転したまま、上定盤から研磨布に純水を供給して、ウェーハやキャリアプレートに付着した砥粒を除去する（ステップＳ２）。次に、上下定盤の回転を停止させ、純水の供給も停止させた後、上定盤を上昇させてウェーハから上定盤を切り離し（離盤）し、下定盤（研磨布上）からキャリアプレートとウェーハを取り出す（ステップＳ３）。次に、研磨布に高圧水を吹き付けて、研磨布に付着する研磨屑や砥粒などを除去する（ステップＳ４）。研磨布の洗浄が終わったら、キャリアプレートとシリコンウェーハを元の位置に戻す（ステップＳ５）。そして、上下定盤をウェーハに着盤させ、回転は停止した状態で、第２の研磨液の供給を開始し、その後上下定盤の回転を再開して、第２の研磨工程を行う（ステップＳ６）。設定時間の経過後に第２の研磨液の供給を停止する。その後、第１の研磨工程後と同様に、純水リンス処理と研磨布洗浄を行う（ステップＳ７〜Ｓ１０）。このステップＳ１０では、未研磨の新たなウェーハを装填する。そして、上下定盤をウェーハに着盤させ、回転は停止した状態で、第１の研磨液の供給を開始して、それ以降はステップＳ１に戻って、新バッチの両面研磨を行う。
【００３５】
次に、図３を参照して、比較例２に係る両面研磨方法では、第１の研磨液を第２の研磨液と混在させないようにしつつ、工程短縮を図るべく、第１の研磨工程後に、純水リンス処理のみを行う（ステップＳ２）。その後、第２の研磨液の供給を開始し、上下定盤の回転を再開して、第２の研磨工程を行う（ステップＳ６）。それ以外の工程は、図２と同様である。この方法では、第１の研磨工程と第２の研磨工程との間に、研磨布洗浄工程を有しないことから、上定盤をウェーハから離盤して、再度着盤させる必要がない。
【００３６】
しかしながら、比較例１，２のどちらも、第２の研磨工程（ステップＳ６）の開始時に、キャリアプレートの振動が発生する。これは、砥粒がない状態で上下定盤の回転を再開することになるため、ウェーハおよびキャリアプレートと研磨布との摩擦抵抗が増大し、ウェーハへの上下定盤からの加圧負荷が大きくなることに起因すると考えられる。
【００３７】
これに対し、図１を参照して、本実施形態では、第１の研磨工程後に、純水リンス処理と研磨布洗浄を行うことなく、そのまま第２の研磨工程に入る。すなわち、第１の研磨工程（ステップＳ１）の後、上下定盤をウェーハに着盤させたまま、かつ、回転を継続した状態で、第１の研磨液の供給を停止すると同時に、第２の研磨液の供給を開始する（ステップＳ２０：研磨液切り替え工程）。そして、第２の研磨工程（ステップＳ６）を行う。この場合、砥粒がない状態で上下定盤の回転を再開するという状況にはならず、第２の研磨工程の開始から所定期間（２０秒程度）は、砥粒を含む第１の研磨液と砥粒を含まない第２の研磨液とが混在した研磨液によって、両面研磨が進行することになる。そのため、ウェーハへの上下定盤からの加圧負荷が大きくなることがなく、キャリアプレートの振動を抑制できる。その結果、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することを抑制できる。
【００３８】
なお、第２の研磨工程では、開始から所定期間、砥粒を含む第１の研磨液と砥粒を含まない第２の研磨液とが混在する。よって、研磨液の回収、循環、および再利用は回避することが好ましい。そこで、図４に示すように、第１の研磨工程では回収ラインをオンにして、使用済みの第１の研磨液を回収した後、前記研磨布に再度供給し、第２の研磨工程の開始時には、回収ラインをオフにすると同時に廃棄ラインをオンにして、第２の研磨工程では常に、使用済みの研磨液を回収後、廃棄することが好ましい。既述のとおり、本実施形態では第２の研磨工程はごく短時間であるため、使用済み研磨液を再利用しなくとも、研磨液コストを顕著に高くなることはない。
【００３９】
このような使用済み研磨液の処理方法の切替えを実現する研磨液の供給・回収機構を、図５を参照して説明する。第１の研磨液は、第１研磨液用供給タンク３２から第１研磨液用供給ライン３０に供給され、第２の研磨液は、第２研磨液用供給タンク３６から第２研磨液用供給ライン３４に供給される。ライン３０，３４の合流部には切替え弁２８が設けられ、この切替え弁を制御することにより、研磨液供給ライン２６にどちらの研磨液を供給するかを制御できる。一方、使用済みの研磨液は、下定盤の下方に位置する回収機構（図示せず）から使用済み研磨液回収ライン３８に入る。このライン３８には、切替え弁４０と、ここから分岐する廃液ライン４６が設けられており、切替え弁４０を制御することにより、使用済み研磨液を、ライン３８が接続する回収タンク４２に移すか、廃液ライン４６に移すかを制御できる。回収タンク４２に移された使用済み廃液は、再利用ライン４４を介して、第１の研磨液用供給タンク３２に戻される。
【００４０】
第１の研磨工程では、切替え弁２８を制御して第１研磨液用供給ライン３０から砥粒を含む第１の研磨液を供給するともに、切替え弁４０を制御して使用済みの第１の研磨液は回収タンク４２に回収して、再利用する。第２の研磨工程では、切替え弁２８を制御して第２研磨液用供給ライン３４から第２の研磨液を供給するとともに、切替え弁４０を制御して使用済みの研磨液は廃液ライン４６から廃棄する。
【００４１】
次に、第２の研磨工程は砥粒を含まない第２の研磨液を用いて行うため、ウェーハおよびキャリアプレートと研磨布との摩擦抵抗が増大しやすい。そこで、上下定盤がシリコンウェーハの表面に加える面圧力に関して、第２の研磨工程では、第１の研磨工程よりも低い面圧力で行うことが好ましい。これにより、キャリアプレートの振動を確実に防止することができる。その結果、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することをより十分に抑制できる。このとき、本実施形態では、第１の研磨工程と第２の研磨工程を連続して行うため、図４に示すように、第１の研磨工程の終期において面圧力を低下させて、第１の研磨工程の終了時に、第２の研磨工程の面圧力まで低下させる。
【実施例】
【００４２】
（比較例１）
図５に示す両面研磨装置を用いて、図２に示すフローに従って、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ（５枚／バッチ×２バッチ＝１０枚）の両面研磨を行った。第１の研磨液としては、平均一次粒径７０ｎｍのコロイダルシリカ粒子を砥粒として５質量％含むＫＯＨ水溶液を用いた。第２の研磨液としては、砥粒を含まず、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）を１０質量ｐｐｍ含むピペリジン水溶液を用いた。第１の研磨工程では、上下定盤の回転速度を１５ｒｐｍ、面圧力を２５０ｇ／ｃｍ2、研磨量は片面あたり５μｍの研磨処理を行った。第２の研磨工程では、上下定盤の回転速度を１５ｒｐｍ、面圧力を２５０ｇ／ｃｍ2、研磨量は片面あたり０．５μｍの研磨処理を行った。第１の研磨工程と第２の研磨工程との間に、３０秒間の純水リンス工程と、６０秒間の研磨布洗浄工程を行った。【００４３】
（比較例２）
図５に示す両面研磨装置を用いて、図３に示すフローに従って、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ（５枚／バッチ×２バッチ＝１０枚）の両面研磨を行った。すなわち、第１の研磨工程と第２の研磨工程との間で、研磨布の洗浄を行わなかったこと以外は、比較例１と同様の条件・フローである。【００４４】
（発明例１）
図５に示す両面研磨装置を用いて、図１に示すフローに従って、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ（５枚／バッチ×２バッチ＝１０枚）の両面研磨を行った。第１の研磨液および第２の研磨液は、比較例１，２と同じものを用いた。第１の研磨工程では、上下定盤の回転速度を１５ｒｐｍ、面圧力を２５０ｇ／ｃｍ2、研磨量は片面あたり５μｍの研磨処理を行った。その後、上下定盤をウェーハに着盤させたまま、かつ、回転を継続した状態で、第１の研磨液の供給を停止したと同時に、第２の研磨液の供給を開始した。第２の研磨工程では、上下定盤の回転速度を１５ｒｐｍ、面圧力を２５０ｇ／ｃｍ2、研磨量は片面あたり０．５μｍの研磨処理を行った。図４に示すように、第１の研磨工程では回収ラインをオンにして、第２の研磨工程の開始時には、回収ラインをオフにすると同時に廃棄ラインをオンにした。【００４５】
（発明例２）
図４に示すように、第１の研磨工程の最後の１０秒間で面圧力を２５０ｇ／ｃｍ2から２００ｇ／ｃｍ2に低下させて、第２の研磨工程は面圧力２００ｇ／ｃｍ2で行った。それ以外は、発明例１と同様の条件・フローで両面研磨を行った。【００４６】
＜マイクロスクラッチの評価＞
表面欠陥検査装置（KLA-Tencor社製：Surfscan SP-2）を用いてＤＷＯモード（Dark Field Composite Obliqueモード）を用いて、両面研磨された各ウェーハの裏面を観察し、ウェーハ面内で観察される、欠陥サイズが１６０ｎｍ以上のＬＰＤ（Light Point Defect）の数をマイクロスクラッチの発生個数としてカウントした。その結果を表１に示す。【００４７】
【表１】
2019043895.tif 000003
【００４８】
このように、比較例１，２では多数のマイクロスクラッチが発生したのに対して、発明例１ではマイクロスクラッチを低減することができ、発明例２では、発明例１よりもさらにマイクロスクラッチを低減することができた。【００４９】
＜ウェーハの平坦度評価＞
平坦度測定器（KLA-Tencor社製：Wafer Sight）を用いて、両面研磨された発明例１，２のシリコンウェーハについてＥＳＦＱＲ（Edge Site Front least sQuares Range）を評価した。ＥＳＦＱＲは、平坦度の悪化しやすいエッジの平坦度の評価指標（サイトフラットネス）であり、エッジロールオフ量の大きさを示すものである。ＥＳＦＱＲは、ウェーハのエッジに沿ったリング状の領域を周方向にさらに均等に分割して得られる単位領域（サイト）を対象とし、サイト内の厚さ分布から最小二乗法により求められた基準面（Site Best Fit Surface）からの偏差の最大値と最小値との差として定義される。ここでは、ウェーハ最外周から２〜３２ｍｍの範囲（セクター長３０ｍｍ）に設定されたリング状の外周領域が周方向に７２分割されたサイトのＥＳＦＱＲを測定し、さらに全サイトの平均値ＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎを求めた。【００５０】
その結果、発明例１，２のどちらも、平均値ＥＳＦＱＲ＿ｍｅａｎで３０ｎｍ以下という外周ダレが抑制された高平坦化されたシリコンウェーハであることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のシリコンウェーハの両面研磨方法によれば、研磨後のシリコンウェーハの表裏面にマイクロスクラッチが発生することを抑制できる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  両面研磨装置
１０  キャリアプレート
１２  保持孔
１４  上定盤
１６  下定盤
１８，２０  研磨布
２２  サンギア
２４  インターナルギア
２６  研磨液供給ライン
２８  切替え弁
３０  第１研磨液用供給ライン
３２  第１研磨液用供給タンク
３４  第２研磨液用供給ライン
３６  第２研磨液用供給タンク
３８  使用済み研磨液回収ライン
４０  切替え弁
４２  回収タンク
４４  再利用ライン
４６  廃液ライン
Ｗ  シリコンウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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