(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性水溶液を主剤とする１次研磨液を用い、砥粒を介在させて、研磨レートを０．０５〜０．６μｍ／分として、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去し、
その後、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２次研磨液を用いて、研磨レートを０．１〜０．６μｍ／分として、前記シリコンウェーハの表面を２次研磨することで鏡面化し、
該２次研磨後、前記シリコンウェーハの鏡面化された表面にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、
前記２次研磨後、前記シリコンウェーハの表面の面粗さは、原子間力顕微鏡により１μｍ×１μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ未満であり、かつ、原子間力顕微鏡により１０μｍ×１０μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以下であるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項２】
アルカリ性水溶液を主剤とする１次研磨液を用い、砥粒を介在させて、研磨レートを０．０５〜０．６μｍ／分として、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去し、
その後、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２次研磨液を用いて、研磨レートを０．１〜０．６μｍ／分として、前記シリコンウェーハの表面を２次研磨することで鏡面化し、
該２次研磨後、前記シリコンウェーハの鏡面化された表面にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、
前記２次研磨後、前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧特性評価においてＴＺＤＢ測定によるＣ＋ｍｏｄｅ占有率が９９％以上であるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ性水溶液に添加される前記水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロースまたはポリエチレングリコールである請求項１または請求項２に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記１次研磨液の主剤となるアルカリ性水溶液および前記２次研磨液の砥粒を含まないアルカリ性水溶液は、ｐＨ８〜ｐＨ１４の範囲内に調整されたアルカリ性水溶液であって、ｐＨ調整剤として塩基性アンモニア塩、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性水溶液、あるいはヒドラジンもしくはアミンが添加されたアルカリ性水溶液である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法、詳しくはシリコンウェーハの鏡面研磨された表面に、エピタキシャル膜が気相成長されたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、バイポーラＩＣ用デバイスを作製する基板として、エピタキシャルシリコンウェーハが知られている。これは、ｐ型の低抵抗（０．０１Ω・ｃｍ程度）のシリコンウェーハに、単結晶シリコンからなる厚さ数μｍのｎ型のエピタキシャル膜を気相成長させたものである。
【０００３】
表面が鏡面仕上げされたシリコンウェーハは、チョクラルスキー（ＣＺ）法により育成された単結晶シリコンインゴットをスライスし、得られたシリコンウェーハに面取り、ラッピング（研削加工）、エッチングを順次施し、その後、ウェーハ表面の研磨を行うことで製造される。
一般的な研磨方法によれば、シリコンウェーハの表面に１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨および各研磨段階後の洗浄が順次施される。研磨はその段階が移行する毎に、例えば研磨砥粒が微細化し、研磨布が低硬度化してウェーハ表面の面粗さが低い値となるようにウェーハ表面に多段の研磨処理が施される。
ところが、このような多段階にわたる精密な研磨方法では、各段階で研磨と洗浄とが繰り返されることから、より高硬度化された低抵抗ウェーハになるほど、その研磨時間が長くなっていた。その結果、シリコンウェーハの表面の平坦度が低下し、ウェーハ表面にピットが生じるとともに、シリコンウェーハの外周部にダレや周期的な凹凸が発生していた。また、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨などシリコンウェーハに対する多段研磨処理にコストがかかる問題があった。
【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が知られている。これは、エッチング後のシリコンウェーハの表面に１次鏡面研磨のみを施し、その研磨面にエピタキシャル膜を気相成長させる技術である。１次鏡面研磨工程では、例えば、コロイダルシリカなどの遊離砥粒を含む研磨液が使用される。１次鏡面研磨面の粗さは、原子間力顕微鏡を利用し、１μｍ×１μｍの測定面積域を測定したとき、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）表示で０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２０８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の１次鏡面研磨で使用される研磨液には遊離砥粒が含まれている。そのため、原子間力顕微鏡による１μｍ×１μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以上の表面粗さであった。この数値は、今日の急速なデバイスの高集積化に対応するものとしては、十分とは言えない。
しかも、遊離砥粒を含む研磨液を用いてシリコンウェーハの表面を１次鏡面研磨した場合、鏡面研磨中のメカニカル作用により、ウェーハ表層部に新たな加工ダメージが導入され、酸化膜耐圧特性が低下するという問題があった。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１次鏡面研磨面には、マイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥なども発生する。そのため、１次鏡面研磨面に多数のＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｄｅｆｅｃｔｓ）が発生していた。具体的には、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ１枚当たりで、１３０ｎｍサイズ以上のＬＰＤが１０００個以上も現出していた。このようなシリコンウェーハの表面にエピタキシャル膜を成膜すれば、エピタキシャル膜の表面で観察されるＬＰＤ密度が増大してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、まずアルカリ性水溶液を主剤とする１次研磨液を使用し、砥粒の存在下でウェーハ表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去し、次に、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２次研磨液を用いて、シリコンウェーハの表面を２次研磨することで鏡面化し、その後、ウェーハ表面にエピタキシャル膜を気相成長させれば、上述した問題は全て解消することを知見し、この発明を完成させた。
この発明は、仕上げ研磨を省略してエピタキシャルシリコンウェーハが製造可能となることで、研磨工程の簡略化により生産性が高まってコストダウンが可能となり、しかも遊離砥粒を含む１次研磨のみを施した場合に比べて、鏡面研磨されたウェーハ表面に発生する加工起因のＬＰＤの密度を低減し、ウェーハ表面の表面粗さを小さくすることができるエピタキシャルシリコンウェーハの製造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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、アルカリ性水溶液を主剤とする１次研磨液を用い、砥粒を介在させて、研磨レートを０．０５〜０．６μｍ／分として、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去し、その後、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２次研磨液を用いて、研磨レートを０．１〜０．６μｍ／分として、前記シリコンウェーハの表面を２次研磨することで鏡面化し、該２次研磨後、前記シリコンウェーハの鏡面化された表面にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、前記２次研磨後、前記シリコンウェーハの表面の面粗さは、原子間力顕微鏡により１μｍ×１μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ未満であり、かつ、原子間力顕微鏡により１０μｍ×１０μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以下であるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法である。
請求項２に記載の発明は、  アルカリ性水溶液を主剤とする１次研磨液を用い、砥粒を介在させて、研磨レートを０．０５〜０．６μｍ／分として、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去し、その後、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２次研磨液を用いて、研磨レートを０．１〜０．６μｍ／分として、前記シリコンウェーハの表面を２次研磨することで鏡面化し、該２次研磨後、前記シリコンウェーハの鏡面化された表面にエピタキシャル膜を気相成長させるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、前記２次研磨後、前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧特性評価においてＴＺＤＢ測定によるＣ＋ｍｏｄｅ占有率が９９％以上であるエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法である。
【０００９】
本発明によれば、１次研磨および２次研磨のみを実施し、仕上げ研磨を省略してエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができるので、研磨工程が簡略化してエピタキシャルシリコンウェーハの生産性が高まり、コストダウンが可能となる。しかも、遊離砥粒を含む１次研磨のみを施した場合に比べて、鏡面研磨されたウェーハ表面に発生する加工起因のＬＰＤの密度を低減し、ウェーハ表面の表面粗さを小さくすることができる。
さらに、２次研磨の前処理である１次研磨時に、砥粒を介在して酸化膜をメカニカル作用により短時間で除去するので、２次研磨時において、アルカリ性水溶液を使用したアルカリエッチングのケミカル作用による鏡面研磨を、高い研磨レートで行うことができる。すなわち、１次研磨前のシリコンウェーハの表面には一般的に自然酸化膜が存在し、この自然酸化膜をアルカリ性水溶液のみを使用する２次研磨のケミカルな研磨だけで除去することは困難である。そこで、２次研磨の前に砥粒を使用する１次研磨を施すことで、自然酸化膜を短時間で除去することができる。
【００１０】
また、２次研磨時のウェーハ表面はケミカル作用により鏡面研磨されるので、砥粒を用いた鏡面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、酸化膜耐圧特性が非常に優れたウェーハとすることができる。しかも、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などを大幅に低減可能で、その後に形成されるエピタキシャル膜の表面に発生するＬＰＤ密度も低減することができる。
【００１１】
また、２次研磨液を、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ものとしたので、研磨中の研磨荷重の一部を水溶性高分子が受け、摩擦係数を小さくすることができる。その結果、原子間力顕微鏡を用いて１μｍ×１μｍという小さい測定面積域でのＲＭＳ値だけでなく、１０μｍ×１０μｍという大きい測定面積域でのＲＭＳ値も低減させることができ、表面粗さ品質に優れたエピタキシャル膜を有するエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。
【００１２】
また、２次研磨時、アルカリ性水溶液に水溶性高分子を添加したことで、キャリアプレートの弾性変形が抑制され、キャリアプレートから発生する騒音を低減させることができる。さらに、２次研磨では砥粒を使用しないので、シリコンウェーハの外周部に研磨液中の砥粒が密集する現象が発生せず、その結果、ウェーハ外周部の研磨が過度に進行し、外周ダレが発生することがない。
【００１３】
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。
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。
酸化膜としては、自然酸化膜（ＳｉＯ２）、熱酸化膜などを採用することができる。酸化膜の厚さは、自然酸化膜の場合で５〜２０Åである。
【００１４】
１次研磨時において、「砥粒を介在させて、シリコンウェーハの表面に形成された酸化膜を１次研磨により除去する」とは、（１）砥粒（遊離砥粒）を含む１次研磨液を使用し、かつ砥粒を含まない研磨布を用いて研磨するか、（２）砥粒を含まない１次研磨液を使用し、かつ砥粒（固定砥粒）が固定された研磨布を用いて研磨するか、（３）砥粒を含む１次研磨液を使用し、かつ砥粒を含む研磨布を用いて研磨することをいう。
砥粒（遊離砥粒および固定砥粒）の素材としては、例えばダイヤモンド、シリカ（コロイダルシリカ）、ＳｉＣなどを採用することができる。
砥粒（遊離砥粒および固定砥粒）の粒径（平均粒径）は、５〜２００ｎｍである。５ｎｍ未満では、研磨レートが低く、酸化膜の除去に長時間を要する。また、２００ｎｍを超えれば、酸化膜が除去されたシリコンウェーハの研磨面にキズが発生し易い。砥粒の好ましい粒径は、１０〜１００ｎｍである。この範囲であれば、酸化膜が除去されたシリコンウェーハの研磨面にキズが発生し難く、しかも高い研磨レートを維持することができる。
【００１５】
前記１次研磨液の主剤となるアルカリ性水溶液および前記２次研磨液の砥粒を含まないアルカリ性水溶液は、ｐＨ８〜ｐＨ１４の範囲内に調整されたアルカリ性水溶液であって、ｐＨ調整剤として塩基性アンモニア塩、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性水溶液、あるいはヒドラジンもしくはアミンが添加されたアルカリ性水溶液であることが望ましい。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、キズ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ｐＨ１４を超えれば、研磨液の取り扱いが困難になる。ｐＨ調整剤としては、アンモニア水溶液、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの水酸化アルカリ性の水溶液、炭酸アルカリ性の水溶液を採用することができる。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、特にアミンを用いることが望ましい。
【００１６】
前記アルカリ性水溶液に添加する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、分子量が大きいため、研磨パッドとキャリアプレートとの間でベアリング的な機能を果たし、摩擦係数をより効率良く低下させることができる。
また、前記アルカリ性水溶液に添加される水溶性高分子の濃度は、０．０１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲に調整することが望ましい。水溶性高分子の濃度が０．０１ｐｐｍ未満では、研磨時の摩擦が大きくなり過ぎてしまい、鏡面研磨したウェーハ表面に加工起因の欠陥を生じてしまうおそれがある。また、１０００ｐｐｍを超えれば、研磨レートが極端に低下し、鏡面研磨処理に多大な時間を要することになる。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
また、請求項１に記載の発明において、前記２次研磨後、前記シリコンウェーハの表面の面粗さは、原子間力顕微鏡による１０μｍ×１０μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以下とする。さらに、２次研磨後、ウェーハ表面の面粗さは、原子間力顕微鏡による１μｍ×１μｍの測定面積域を測定した際、ＲＭＳ表示で０．３ｎｍ未満とする。これにより、その後に形成されるエピタキシャル表面粗さ品質を高めることができる。
このとき、２次研磨時に、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２次研磨液を使用し、シリコンウェーハの表面を鏡面研磨することにより、１μｍ×１μｍ角および１０μｍ×１０μｍ角の測定面積域を測定した場合、どちらもＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以下にすることができ、その後に形成されるエピタキシャル表面粗さ品質を高めることができる。
【００２０】
その一方、請求項２に記載の発明においては、２次研磨後、前記シリコンウェーハの酸化膜耐圧特性評価において、ＴＺＤＢ測定によるＣ＋ｍｏｄｅ占有率を９９％以上とする。
一般的に、シリコンウェーハの表面の加工ダメージの有無を評価する手法として、ＴＺＤＢ測定によるＣモード評価により、ウェーハの良品、不良品の判定が行われる。しかしながら、例えば、Ｃモード評価で９９％以上と判定されたシリコンウェーハであっても、より厳しいＣ＋ｍｏｄｅ占有率で評価した場合には、その占有率が大きく低下し、酸化膜耐圧特性が低いことが明らかとなった。このため、Ｃ＋ｍｏｄｅ占有率を９９％以上、さらに１００％であるような優れた酸化膜耐圧特性を有することは極めて重要である。
【００２１】
２次研磨時に、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することで、砥粒凝集などのメカニカルな要因で発生する傷などの加工ダメージを効果的に低減することができ、マイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減させることができる。そのため、ＴＺＤＢによるＣ＋ｍｏｄｅ占有率は９９％以上となり、ほぼ占有率１００％のものとすることができる。これにより、エピタキシャル膜の表面でのＬＰＤ密度を大幅に低減させることができる。
なお、酸化膜耐圧（ＧＯＩ；Ｇａｔｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）特性とは、シリコンウェーハの表面に酸化膜（ゲート酸化膜）と電極を形成してＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造を作製した後、電極に電圧を印加して酸化膜を破壊させ、ブレイクダウン電圧や電流を測定するものである。
【００２２】
ＴＺＤＢ（Ｔｉｍｅ  Ｚｅｒｏ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｂｅｒｅａｋｄｏｗｎ）評価によるＣ＋ｍｏｄｅ占有率とは、以下の測定条件により算出されたものである。
＜測定条件＞
ウェーハ表面にゲート酸化膜厚２５ｎｍの酸化膜を形成し、この酸化膜の表面にゲート電極面積１０ｍｍ２のポリシリコン電極を形成して、各電極にステップ電圧印加法（ＳＶ法）により電圧を印加する。０．５ＭＶ／ｃｍステップ（各ステップの電圧印加時間：２００ｍｓｅｃ）刻みで電圧を増大させ、８ＭＶ／ｃｍ以上の電圧を印加したとき、酸化膜を通して流れる電流密度が１０μＡ／ｃｍ２以下で、かつ、その後、印加する電圧を一旦、０ＭＶ／ｃｍに降下させた後、再び２ＭＶ／ｃｍの電圧を印加したとき、酸化膜を通して流れる電流密度が１μＡ／ｃｍ２以下のセルをＣ＋ｍｏｄｅと呼び、このＣ＋ｍｏｄｅ個数の割合がＣ＋ｍｏｄｅ占有率である。
【００２３】
１次研磨および２次研磨用の研磨布の素材としては、例えばポリウレタンが望ましく、特に、シリコンウェーハ表面の鏡面化精度に優れる発泡性ポリウレタンを用いることが望ましい。その他、スエードタイプのポリウレタンやポリエステル製の不織布なども採用することができる。また、硬度が７５〜８５、圧縮率が２〜３％の研磨布とすることが望ましい。
シリコンウェーハの１次研磨レートは、０．０５〜０．６μｍ／分である。
また、シリコンウェーハの２次研磨レートは、０．１〜０．６μｍ／分である。０．１μｍ／分未満では、研磨レートが低く、研磨に長時間を要する。
【００２４】
１次研磨時のシリコンウェーハの研磨量は、０．０５〜２μｍである。０．０５μｍ未満では、酸化膜除去が不十分で部分的な酸化膜の残渣が懸念される。また、２μｍを超えれば、シリコンウェーハの表面に、砥粒によるメカニカルダメージの発生が懸念される。
１次研磨および２次研磨でのシリコンウェーハに対する面圧は、５０〜５００ｇ／ｃｍ２である。５０ｇ／ｃｍ２未満では、研磨レートが低く、研磨に長時間を要する。また、５００ｇ／ｃｍ２を超えれば、シリコンウェーハの研磨面にキズが発生し易い。
【００２５】
シリコンウェーハの１次研磨および２次研磨は、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。
また、１次研磨および２次研磨は、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。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てシリコンウェーハの表裏両面を同時に研磨する無サンギヤ方式ものを採用することができる。特に、両面研磨装置を用いれば、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エピタキシャルウェーハの提供に有効となる。
【００２６】
さらに、２次研磨では、同一の２次研磨（鏡面研磨）処理条件でウェーハ表面を最後まで鏡面研磨してもよい。また、２次研磨において、同一の研磨装置内で、薬液組成や研磨条件を変更した２次研磨を複数回実施してもよい。多段の２次研磨を実施する場合には、例えば、２次研磨の初期は、スライス、研削加工などで導入されたウェーハ表層部の加工ダメージを素早く除去するように、アルカリ性水溶液や水溶性高分子などの薬液の濃度や研磨定盤の回転数を制御して研磨レートが高い条件で研磨する。その後、各２次研磨条件を変更して、２次研磨時にウェーハ表層部に新たな加工ダメージの導入がないように、研磨レートが低い条件により研磨してもよい。
【００２７】
２次研磨されたシリコンウェーハは、シリコンウェーハの表面に付着した薬液やパーティクルを除去するため、エピタキシャル成長処理前に洗浄処理が施される。この洗浄処理としては、公知の繰り返しＳＣ１洗浄、オゾンとフッ酸との混合溶液による洗浄あるいはオゾン水洗浄とフッ酸溶液洗浄とを交互に行う繰り返し洗浄などを採用することができる。その際に用いる各洗浄液の液種、濃度、処理時間などは、成長させるエピタキシャル膜に汚染を生じず、パーティクルの除去ができるように、シリコンウェーハ表面を０．２〜１０ｎｍ程度除去できる洗浄条件であればよい。
【００２８】
エピタキシャル膜の素材としては、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコンなどを採用することができる。
エピタキシャル膜の気相エピタキシャル成膜方法としては、例えば常圧気相エピタキシャル法、減圧気相エピタキシャル法、有機金属気相エピタキシャル法などを採用することができる。気相エピタキシャル法では、例えばエピタキシャルシリコンウェーハを横置き状態（表裏面が水平な状態）でウェーハ収納部に収納する、平面視して円形で、ウェーハが１枚または複数枚載置可能なサセプタが使用される。気相エピタキシャル法は、ウェーハと同じ素材をエピタキシャル成長させるホモエピタキシでも、ウェーハと異なる素材をエピタキシャル成長させるヘテロエピタキシでもよい。なお、エピタキシャル膜の性状はウェーハ表面性状の影響を大きく受けるので、ある程度の厚み以上の膜厚が必要である。例えば、１〜１０μｍ厚みのエピタキシャル膜を形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、１次研磨および２次研磨のみを実施し、仕上げ研磨を省略してエピタキシャルシリコンウェーハを製造することができるので、研磨工程が簡略化してエピタキシャルシリコンウェーハの生産性が高まり、コストダウンが可能となる。しかも、遊離砥粒を含む１次研磨のみを施した場合に比べて、２次研磨（鏡面研磨）されたウェーハ表面に発生する加工起因のＬＰＤの密度を低減し、ウェーハ表面の表面粗さを小さくすることができる。さらに、２次研磨の前処理として、砥粒による酸化膜の１次研磨を行うので、２次研磨時、アルカリ性水溶液を使用したアルカリエッチングのケミカル作用による鏡面研磨を、高い研磨レートで行うことができる。
【００３０】
また、２次研磨液には水溶性高分子が添加されているので、研磨中の研磨荷重の一部を水溶性高分子が受け、摩擦係数を小さくすることができる。その結果、酸化膜耐圧特性が優れ、かつマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生などを大幅に低減させることができる。これにより、ＴＺＤＢによるＣ＋ｍｏｄｅ占有率を９９％以上とすることができるとともに、その後に形成されるエピタキシャル膜の表面のＬＰＤの密度を低減させることができる。
また、２次研磨では、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用いてシリコンウェーハの表面を鏡面研磨することで、１μｍ×１μｍ角および１０μｍ×１０μｍ角の測定面積域を測定した場合でも、どちらもＲＭＳ表示で０．３ｎｍ以下にすることができ、その後に形成されるエピタキシャル膜の表面粗さの品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る実施例１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法のフローシートである。
【図２】この発明に係る実施例１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造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３】この発明に係る実施例１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造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４】この発明に係る実施例１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法において、砥粒を含む研磨液と砥粒を含まない研磨液とを使用し、シリコンウェーハの表面を研磨した際の加工圧力と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１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法に用いられる気相エピタキシャル成長装置の要部拡大縦断面図である。
【図６】本発明法の実施例１の条件で砥粒を含まない研磨液を使用してウェーハ研磨した場合と、２つの従来法の砥粒を含む研磨液を使用してウェーハ研磨した場合について、鏡面研磨後のシリコンウェーハ（ＰＷ）の酸化膜耐圧特性を評価したときの評価結果を示すグラフである。
【図７】砥粒を含まない研磨液を用いて鏡面研磨を施した本発明のシリコンウェーハの表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの表面とのＬＰＤ分布図である。
【図８】砥粒を含む研磨液を用いて鏡面研磨を施した従来のシリコンウェーハの表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの表面とのＬＰＤ分布図である。
【図９】砥粒を含まない研磨液を用いて鏡面研磨を施した本発明のシリコンウェーハ（ＰＷ）の表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハ（ＥＷ）の表面とについて、原子間力顕微鏡により１０μｍ×１０μｍの測定面積域を観察したときの面粗さを示す３次元グラフである。
【図１０】砥粒を含む研磨液を用いて鏡面研磨を施した従来のシリコンウェーハの表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの表面とについて、原子間力顕微鏡により１０μｍ×１０μｍの測定面積域を観察したときの面粗さを示す３次元グラフである。
【図１１】砥粒を含まない研磨液を用いて鏡面研磨を施した本発明のシリコンウェーハの表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの表面とについて、原子間力顕微鏡により１μｍ×１μｍの測定面積域を観察したときの面粗さを示す３次元グラフである。
【図１２】砥粒を含む研磨液を用いて鏡面研磨を施した従来のシリコンウェーハの表面と、このウェーハ表面にエピタキシャル膜を形成したエピタキシャルシリコンウェーハの表面とについて、原子間力顕微鏡により１μｍ×１μｍの測定面積域を観察したときの面粗さを示す３次元グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、バイポーラＩＣ用デバイスを作製するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法について説明する。
【実施例】
【００３３】
図１のフローシートを参照して、この発明の実施例１に係るエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を説明する。
すなわち、実施例１のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法は、結晶引き上げ工程、結晶加工工程、スライス工程、面取り工程、ラッピング工程、エッチング工程、１次研磨工程、洗浄工程、２次研磨工程、洗浄工程、エピタキシャル成長工程、最終洗浄工程を備えている。
【００３４】
以下、前記各工程を具体的に説明する。
結晶引き上げ工程では、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。
【００３５】
次に、結晶加工工程では、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。具体的には、♯２００の砥粒（ＳｉＣ）を含むレジノイド研削砥石を有した外周研削装置により、結晶ブロックの外周部が６ｍｍだけ外周研削される。これにより、各結晶ブロックが円柱状に成形される。
スライス工程では、三角配置された３本のグルーブローラにワイヤが巻掛けられたワイヤソーが用いられる。ワイヤソー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。
【００３６】
次の面取り工程では、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する。
ラッピング工程では、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。すなわち、シリコンウェーハの両面を所定速度で回転中の上下のラップ定盤間でラッピングする。
エッチング工程では、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。
【００３７】
次いで、１次研磨工程では、無サンギヤ方式の両面研磨装置を用い、平均粒径７０ｎｍのコロイダルシリカ粒子（遊離砥粒）を含むアミン水溶液（アルカリ性水溶液）からなる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。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、砥粒のメカニカル作用によって除去する。
【００３８】
以下、図２および図３を参照して、無サンギヤ方式の両面研磨装置を具体的に説明する。
図２および図３に示すように、両面研磨装置の上定盤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の表裏両面に対する押圧は、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、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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より下方に突出されている。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を介し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。
【００４１】
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、硬度が８０、圧縮率が２．５％のウレタン型の研磨布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、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、ｐＨが１０．５％のアミン水溶液に、平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ粒子が３重量％添加された１次研磨液が供給される。
【００４２】
このように、１次研磨用の研磨液として、砥粒を含むアミン水溶液が添加されたものを採用したので、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、アルカリ性水溶液を使用したアルカリエッチングのケミカル作用による鏡面研磨を、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、所定時間が経過した後に行われる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。砥粒が存在しないケミカルな２次研磨だけで自然酸化膜を除去することは困難である。これは、アルカリ性水溶液のみの研磨液による研磨を行った場合、仮に加工圧力（研磨圧力）を高めても研磨レートはほとんど０に等しいことから明らかである（図４）。そこで、実施例１では、２次研磨の前に砥粒を用いた１次研磨を行うようにした。これにより、自然酸化膜の除去時間を短縮し、エピタキシャルシリコンウェーハの生産性の低下を防ぐことができる。
【００４３】
次に、２次研磨工程では、１次研磨で使用された無サンギヤ方式の両面研磨装置を用い、砥粒を含まないアミン水溶液（アルカリ性水溶液）にヒドロキシエチルセルロース（水溶性高分子）が添加された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、研磨量が片面６μｍ（両面１２μｍ）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、ｐＨが１０．５％のアミン水溶液に、ヒドロキシエチルセルロースが１００ｐｐｍ添加された２次研磨液が供給される。
【００４４】
このように、２次研磨用の研磨液として、砥粒を含まないアミン水溶液にヒドロキシエチルセルロースが添加されたものを採用したので、研磨中の研磨荷重の一部をヒドロキシエチルセルロースが受け、摩擦係数を小さくすることができる。その結果、酸化膜耐圧特性が優れ、かつマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生などを大幅に低減させることができる。これにより、ＴＺＤＢによるＣ＋ｍｏｄｅ占有率を９９％以上とすることが可能となるとともに、シリコンウェーハ１１の表面の表面粗さが小さくなり、その後に形成されるエピタキシャル膜の表面粗さ品質を高めることができる。
【００４５】
また、アミン水溶液にヒドロキシエチルセルロースを添加したことで、キャリアプレート１１０の弾性変形が抑制され、キャリアプレート１１０から発生する騒音も低減することができる。さらには、シリコンウェーハ１１の外周部に研磨液中の砥粒が密集し易いことに起因して、シリコンウェーハ１１の外周部の研磨が過度に進行し、外周ダレが発生するおそれも低減することができる。
さらに、この研磨液に、アルカリ性水溶液に対してジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ；キレート剤）を添加してもよい。キレート剤の添加により、研磨液に含まれる銅イオンなどの金属イオンをキレート剤が捕獲、錯体化して、研磨後のシリコンウェーハ１１の金属汚染の度合いを低減することができる。
２次研磨されたシリコンウェーハ１１には、洗浄が施される。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。
【００４６】
次に、図５を参照して、枚葉式の気相エピタキシャル成長装置を用いたエピタキシャル成長工程を具体的に説明する。
図５に示すように、気相エピタキシャル成長装置６０は、上下にヒータが配設されたチャンバの中央部に、平面視して円形で、シリコンウェーハ１１が１枚載置できるサセプタ６１が水平配置されたものである。サセプタ６１は、カーボン製の基材をＳｉＣによりコーティングしたものである。
サセプタ６１の上面の内周部には、シリコンウェーハ１１を横置き状態（表裏面が水平な状態）で収納する凹形状のザグリ（ウェーハ収納部）６２が形成されている。ザグリ６２は、周壁６２ａと、幅６ｍｍの平面視して環状の段差６２ｂと、底板（ザグリの底壁面）６２ｃとからなる。
チャンバの一側部には、チャンバの上部空間に所定のキャリアガス（Ｈ２ガス）と所定のソースガス（ＳｉＨＣｌ３ガス）とを、ウェーハ表面に対して平行に流すガス供給口が配設されている。また、チャンバの他側部には、ガスの排気口が形成されている。
【００４７】
エピタキシャル成長時には、シリコンウェーハ１１をザグリ６２に、ウェーハ表裏面を水平にして横置きする。次に、シリコンウェーハ１１の表面の自然酸化膜やパーティクルの除去を目的として、チャンバ内に水素ガスを供給し、１１５０℃の温度で６０秒間の水素ベークを行う。その後、水素ガスに代えてキャリアガス（Ｈ２ガス）とソースガス（ＳｉＨＣｌ３ガス）とをチャンバ内に供給し、シリコンウェーハ１１の表面にエピタキシャル膜１２を成長させる。すなわち、キャリアガスとソースガスとを、対応するガス供給口を通して反応室へ導入する。炉内圧力を１００±２０ＫＰａとし、１０００℃〜１１５０℃の高温に熱せられたシリコンウェーハ１１の表面（上面）に、ソースガスの熱分解または還元によって生成されたシリコンを、反応速度３．５〜４．５μｍ／分で析出させる。これにより、シリコンウェーハ１１の表面にシリコン単結晶の厚さ１０μｍ程度のエピタキシャル膜１２が成長される。こうして、エピタキシャルシリコンウェーハ１０が作製される。
その後の最終洗浄工程では、外観検査直後の各エピタキシャルシリコンウェーハ１０が最終洗浄される。具体的には、各エピタキシャルシリコンウェーハ１０に対して、アルカリ溶液と酸溶液とを使用した洗浄が行われる。
【００４８】
このように、１次研磨および２次研磨のみを実施し、仕上げ研磨を省略してエピタキシャルシリコンウェーハ１０を製造できるように構成したので、研磨工程が簡略化してエピタキシャルシリコンウェーハ１０の生産性が高まり、コストダウンが可能となる。しかも、従来の遊離砥粒を含む１次研磨のみを施した場合に比べて、２次研磨されたウェーハ表面に発生する加工起因のＬＰＤの密度を低減し、ウェーハ表面の表面粗さを小さくすることができる。
【００４９】
次に、図６を参照して、本発明法の実施例１の条件に則って、砥粒を含む１次研磨後に砥粒を含まない２次研磨を行った場合と、一般的な１次研磨、２次研磨および３次研磨を順次実施した場合（従来法１）と、砥粒（コロイダルシリカ）を含む１次研磨のみを行った場合（従来法２）とについて、鏡面研磨後のシリコンウェーハ（ＰＷ）の酸化膜耐圧特性（ＴＺＤＢ測定よるＣ＋ｍｏｄｅ占有率）を評価した結果を報告する。ここでの結果は、いずれもＳＣ１洗浄後の評価結果である。洗浄条件は、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：２：７の容量比で混合して調製したＳＣ１洗浄液を用い、各ウェーハ表面を４ｎｍ除去する洗浄である。
図６のグラフから明らかなように、砥粒を含む研磨液を使用した従来法２では、Ｃ＋ｍｏｄｅ占有率は３０％未満であった。これに対して、砥粒を含む１次研磨によりウェーハ表面の自然酸化膜を除去後、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する本発明法では、そのＣ＋ｍｏｄｅ占有率は、１〜３次研磨を施す一般的な従来法１とほぼ同程度の９９．７％であった。
【００５０】
次に、図７および図８のＬＰＤ分布図を参照して、本発明法（図７）と従来法（図８）とに則り、シリコンウェーハ（ＰＷ）の表面を鏡面研磨した際のウェーハ１枚当たりのＬＰＤの個数、または、各鏡面研磨面に成膜されたエピタキシャル膜の表面に存在するウェーハ１枚当たりのＬＰＤの個数（何れも１３０ｎｍ以上をカウント）を、パーティクルカウンタにより測定した結果を報告する。ここで、本発明法とは、実施例１の条件で、シリコンウェーハの表面に対する１次研磨時に砥粒を含む研磨液を使用し、かつ２次研磨時に砥粒を含まない研磨液を使用して２段階研磨する方法である。また、従来法とは、砥粒を含むアルカリ性水溶液の研磨液を使用した１次研磨のみを施す方法である。
各図とも、左側がシリコンウェーハ（ＰＷ）の結果を示し、右側がエピタキシャルシリコンウェーハ（ＥＷ）の結果を示す。ここでの結果は、何れもウェーハ表面をＳＣ１洗浄した後の評価結果である。このときの洗浄条件は、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：２：７の容量比で混合して調製したＳＣ１洗浄液を用い、各表面を４ｎｍ除去する条件である。
【００５１】
ＬＰＤの測定装置には、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ社製のＳｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ２の「ＳＰ２ＸＰ」を採用した。このパーティクルカウンタは、試料ウェーハの表面に対して２０°の斜方から照射されたレーザ光の散乱光のフォトンをコレクタにより集光し、得られたフォトンを光電子倍増管により増幅して電気信号に変換する。その後、電気信号を散乱強度に変換し、閾値以上の散乱光をキャリブレーションカーブに従って所定サイズに変換するものである。ここでの測定値は、ウェーハ５枚の平均値とした。
【００５２】
測定の結果、本発明法の砥粒を介在させた１次研磨後、砥粒を介在させない２次研磨が行われたシリコンウェーハの表面において、ＬＰＤの検出数は１４２．６０個／ｗｆ（図７のＰＷ）で、エピタキシャルシリコンウェーハの表面のＬＰＤの検出数は２．７５００個／ｗｆであった（図７のＥＷ）。一方、従来法の砥粒を含む研磨液を使用して鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面のＬＰＤの検出数は１８５１．００個／ｗｆ（図８のＰＷ）で、エピタキシャルシリコンウェーハの表面のＬＰＤの検出数は１０．５０００個／ｗｆであった（図８のＥＷ）。
【００５３】
図７および図８のＬＰＤ分布図から明らかなように、砥粒を介在させた１次研磨後、砥粒を介在させない２次研磨を行う本発明法の方が、砥粒を含む研磨液を使用した１次研磨のみの従来法に比べて、シリコンウェーハの鏡面研磨面のＬＰＤの発生数およびこの鏡面研磨面に成膜されたエピタキシャル膜の表面のＬＰＤの発生数は減少した。なお、図７の本発明法のシリコンウェーハ（ＰＷ）のＬＰＤ評価結果において、僅かながらもＬＰＤが観察されたが、先の実験結果で示したように、このシリコンウェーハ（ＰＷ）の酸化膜耐圧特性（ＴＺＤＢ測定によるＣ＋ｍｏｄｅ占有率）はほぼ１００％（図６）であることから、図７で観察されたＬＰＤは加工ダメージなどの加工起因のＬＰＤではなく、パーティクルであると考えられる。仮に加工起因のＬＰＤであったとしても、Ｃ＋ｍｏｄｅ占有率に影響を与えない非常にサイズの小さな加工ダメージであると特定することができ、エピタキシャル膜の表面品質に影響を与えるおそれは少ない。
【００５４】
次に、図９〜図１２を参照して、本発明法（図９および図１１）と従来法（図１０および図１２）とに則り、シリコンウェーハ（ＰＷ）の表面と、エピタキシャル成長後のエピタキシャルシリコンウェーハ（ＥＷ）の表面とについて、原子間力顕微鏡により１０μｍ×１０μｍの測定面積域（図９および図１０）、または、１μｍ×１μｍの測定面積域（図１１および図１２）を観察したときの各面粗さを報告する。なお、ここで示す結果は、シリコンウェーハ（ＰＷ）およびエピタキシャルシリコンウェーハ（ＥＷ）の何れも、その表面をＳＣ１洗浄した後の評価結果である。このときの洗浄条件は、ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：２：７の容量比で混合して調製したＳＣ１（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  １）洗浄液を用い、各表面を４ｎｍ除去する洗浄である。
【００５５】
面粗さ（ラフネス）の観察には、Ｖｅｅｃｏ社製の原子間力顕微鏡である「マルチモードＡＦＭ」を採用した。この装置は、カチレバーを共振周波数近傍（振幅２０〜１００ｎｍ）で加振させ、試料ウェーハの表面にカチレバーを断続的に接触させながらウェーハ表面の凹凸を観察するタッピングＡＦＭである。その力検出モードはダイナミック、分解能は１ｎｍ、試料ウェーハに作用する力は大気中で０．１〜１ｎＮ、測定ポイントは１ｐｏｉｎｔ／ｗｆ（Ｃｅｎｔｅｒ）で、粗さ指標（高さ方向の振幅平均パラメータ）は、二乗平均平方根粗さ（旧ＲＭＳ）である。
【００５６】
観察の結果、本発明法の１次、２次の２段研磨に則って鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面において、１０μｍ×１０μｍの測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．２７７ｎｍ（図９のＰＷ）であった。また、エピタキシャルシリコンウェーハの表面の同一測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．１００ｎｍであった（図９のＥＷ）。
一方、従来法の砥粒を含む研磨液を使用して１次鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面において、１０μｍ×１０μｍの測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．４５８ｎｍ（図１０のＰＷ）であった。また、エピタキシャルシリコンウェーハの表面の同一測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．１３２ｎｍであった（図１０のＥＷ）。
図９および図１０から明らかなように、前記２段研磨を施す本発明法の方が、遊離砥粒を含む研磨液を使用した１次研磨のみの従来法に比べて、シリコンウェーハの鏡面研磨面およびこの鏡面研磨面に成膜されたエピタキシャル膜の表面の面粗さが改善（低減）されることが判明した。
【００５７】
また、本発明法の２段研磨が施されたシリコンウェーハの表面において、１μｍ×１μｍの測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．２２３ｎｍ（図１１のＰＷ）であった。また、エピタキシャルシリコンウェーハの表面の１μｍ×１μｍの測定面積域の面粗さはＲＭＳ表示で、０．０９７ｎｍであった（図１１のＥＷ）。
一方、従来法の砥粒を含む研磨液を使用して１次鏡面研磨されたシリコンウェーハの表面において、１μｍ×１μｍの測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．３１１ｎｍ（図１２のＰＷ）であった。また、エピタキシャルシリコンウェーハの表面の同一測定面積域の面粗さは、ＲＭＳ表示で０．１０３ｎｍであった（図１２のＥＷ）。
図１１および図１２から明らかなように、本発明法の方が従来法に比べて、シリコンウェーハの鏡面研磨面およびエピタキシャル膜の表面の面粗さを低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
この発明は、バイポーラＩＣ、ＭＯＳ、ディスクリートなどのデバイスを作製する基板となるエピタキシャルシリコンウェーハとして有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  エピタキシャルシリコンウェーハ、
１１  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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