(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨スラリー原液を所定の状態に調整して、研磨スラリーを得るスラリー調整工程と、
このスラリー調整工程で得られた前記研磨スラリーを用いて仕上げ研磨する仕上げ研磨工程と、を備え、
前記研磨スラリー原液には、当該研磨スラリー原液が乾燥することで形成され、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、かつ弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上であるシリカの結晶体が含まれ、
前記スラリー調整工程は、
前記研磨スラリー原液に超音波を与える超音波付与手順と、
この超音波付与手順で超音波が与えられた前記研磨スラリー原液をフィルタで濾過する濾過手順と、を有し、
粒径が１μｍ以上のシリカの結晶体が１０００個／ｍｌ以下となる状態に前記研磨スラリー原液を調整して前記研磨スラリーを得る
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ウェハの研磨方法であって、
前記超音波付与手順は、前記研磨スラリー原液の温度を４０度以下に維持した状態で超音波を与える
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体ウェハの研磨方法であって、
前記濾過手順は、前記超音波付与手順で超音波が与えられてからの経過時間が３時間以内の前記研磨スラリー原液を濾過する
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを研磨する半導体ウェハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、研磨スラリーを利用して半導体ウェハを研磨する方法として、例えば、１次研磨工程と、２次研磨工程と、仕上げ研磨工程と、を備えた方法が用いられている。このような研磨方法において、１次研磨工程や２次研磨工程では、研磨スラリーは、製造コストの観点から適宜再利用されている。
【０００３】
一方、例えば２次研磨工程に適用可能な構成として、研磨スラリーを再利用して半導体ウェハを研磨する研磨システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載のものは、バッファタンクに、未使用スラリー供給ユニットから供給される新規なスラリーと、再生ユニットから供給される濾過後の再生スラリーが供給される。そして、バッファタンクに貯留された研磨スラリーは、各研磨部に接続され各々独立に制御可能なポンプによって、各研磨部に供給される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３７９５９号公報（第４頁左欄−第５頁右欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に仕上げ研磨工程では、上述した特許文献１に記載のような構成を用いて研磨スラリーを再利用せずに、シリカにアルカリ溶液および水溶性高分子剤を加えた仕上げスラリー原液に純水を調合した仕上げスラリー調合液を用いている。
しかしながら、このような仕上げスラリー調合液を用いて仕上げ研磨した場合、仕上げスラリー調合液に存在する異物により、半導体ウェハに多数の微小な突起状欠陥が生じてしまうおそれがあるという問題点が挙げられる。
【０００６】
本発明の目的は、半導体ウェハを良好に研磨可能な半導体ウェハの研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者が鋭意研究を重ねた結果、シリカにアルカリ溶液および水溶性高分子剤を加えた仕上げスラリー原液には、図６のグラフに示すように、粒子径が約０．０５μｍ〜約１００μｍのシリカが存在していることが確認された。このように粒子径の範囲が広くなる原因は、仕上げスラリー原液に含まれる水溶性高分子剤の影響によりシリカが凝集してしまうことであることが確認された。
【０００８】
また、仕上げスラリー原液には、仕上げスラリー原液が乾燥して形成されるシリカの結晶体（以下、乾燥シリカと称す）が存在することが確認された。この乾燥シリカは、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上であることが確認された。一方、例えば２次研磨により加わる高い圧力により生成されるシリカの凝集体（以下、凝集シリカと称す）は、Ｓｉ／Ｏ組成比が４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％／５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ未満であることが確認された。そして、乾燥シリカは、凝集シリカよりも硬度が高く、図７および図８に示すように、研磨により発生する高さ１０ｎｍ以下の突起状欠陥（以下、微小欠陥と称す）の数との相関が凝集シリカよりも高いことが確認された。
【０００９】
このため、微小欠陥を減らすためには、仕上げスラリー原液から乾燥シリカを除去することが有効である。
しかし、乾燥シリカを除去するために仕上げスラリー原液をフィルタにより濾過すると、水溶性高分子剤の影響で凝集して生成される粒子径が大きいシリカによりフィルタの目詰まりが早く、乾燥シリカ以外のシリカを除去してしまう。このため、仕上げスラリー原液の比重が下がり、研磨能力が著しく損なわれる。
【００１０】
そこで、水溶性高分子剤の影響により凝集したシリカを分散させるために、例えば図６に示すような粒度分布を有する仕上げスラリー原液に超音波を与えたところ、図９のグラフに示すように、粒子径が約０．０５μｍ〜約０．２μｍのシリカが存在する状態となることが確認された。
本発明は、このような知見に基づいて案出されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の半導体ウェハの研磨方法は、研磨スラリー原液を所定の状態に調整して、研磨スラリーを得るスラリー調整工程と、このスラリー調整工程で得られた前記研磨スラリーを用いて仕上げ研磨する仕上げ研磨工程と、を備え、前記研磨スラリー原液には、当該研磨スラリー原液が乾燥することで形成され、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、かつ弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上であるシリカの結晶体が含まれ、前記スラリー調整工程は、前記研磨スラリー原液に超音波を与える超音波付与手順と、この超音波付与手順で超音波が与えられた前記研磨スラリー原液をフィルタで濾過する濾過手順と、を有し、粒径が１μｍ以上のシリカの結晶体が１０００個／ｍｌ以下となる状態に前記研磨スラリー原液を調整して前記研磨スラリーを得ることを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、当該研磨スラリー原液が乾燥することで形成され、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上であるシリカの結晶体が含まれる研磨スラリー原液に、スラリー調整工程にて、超音波を与え、この超音波を与えた研磨スラリー原液をフィルタで濾過することにより、粒径が１μｍ以上のシリカの結晶体が１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整して研磨スラリーを得る。そして、この研磨スラリーを仕上げ研磨工程で利用して半導体ウェハを研磨する。
研磨スラリー原液に超音波を与えることで、この研磨スラリー原液に含まれる例えば水溶性高分子剤などの影響により凝集して生成される粒子径が大きいシリカを分散させることが可能となる。そして、このシリカを分散させた研磨スラリー原液をフィルタで濾過することにより、フィルタの目詰まりが抑制され、シリカの結晶体（乾燥シリカ）を選択的に除去可能となる。このため、研磨スラリーの比重の低下を抑えられ、研磨能力の著しい低下を招くことがない。
また、超音波および濾過を用いて、研磨スラリーを、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上、粒径が１μｍ以上のシリカ、すなわち粒径が１μｍ以上の乾燥シリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整するので、仕上げ研磨工程で発生する微小欠陥数を所定数以下に抑制可能となる。
よって、半導体ウェハを良好に研磨可能となる。
【００１３】
また、本発明では、前記超音波付与手順は、前記研磨スラリー原液の温度を４０度以下に維持した状態で超音波を与えることが好ましい。
このような発明によれば、超音波付与手順にて、研磨スラリー原液の温度を４０度以下に維持した状態で超音波を与えるため、熱による研磨スラリー原液に含まれるアルカリ液の蒸発を確実に抑えた状態で、水溶性高分子剤などの影響により生成される粒子径が大きいシリカを分散させることが可能となる。
【００１４】
そして、本発明では、前記濾過手順は、前記超音波付与手順で超音波が与えられてからの経過時間が３時間以内の前記研磨スラリー原液を濾過することが好ましい。
このような発明によれば、濾過手順にて、超音波が与えられてからの経過時間が３時間以内の研磨スラリー原液を濾過するので、分散されたシリカが水溶性高分子剤の影響により再凝集する前に濾過可能となり、より確実にフィルタの目詰まりを抑制可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
〔半導体ウェハの研磨装置の構成〕
図１は、本発明に係る半導体ウェハＷの研磨装置１００の概略構成を示すブロック図である。
研磨装置１００は、シリカを含む研磨スラリーを用いて、直径寸法が２００ｍｍの半導体ウェハＷの表面を複数段階的に研磨する装置である。具体的には、研磨装置１００は、半導体ウェハＷを１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨する装置である。なお、直径寸法が２００ｍｍ以外の半導体ウェハＷを対象とした研磨装置１００としてもよい。
この研磨装置１００は、図１に示すように、粗研磨原液供給部１１０と、粗研磨調合液供給部１２０と、スラリー調整部１３０と、研磨部１４０と、回収部１５０と、を備える。ここで、以下において、１次研磨および２次研磨をまとめて説明する際には、粗研磨と称して説明する。
【００１７】
粗研磨原液供給部１１０は、例えば略箱状に形成され、粗研磨調合液供給部１２０に接続されている。
この粗研磨原液供給部１１０の内部空間には、粗研磨に用いられる研磨スラリーの原液（以下、粗研磨スラリー原液と称す）が貯蔵される。そして、粗研磨原液供給部１１０は、内部空間に貯蔵された粗研磨スラリー原液を、粗研磨調合液供給部１２０に適宜供給する。
【００１８】
粗研磨調合液供給部１２０は、例えば略箱状に形成され、研磨部１４０の後述する１次研磨部１４１および２次研磨部１４２と、回収部１５０と、に接続されている。
この粗研磨調合液供給部１２０は、粗研磨原液供給部１１０から供給される粗研磨スラリー原液を適宜貯蔵する。そして、この粗研磨スラリー原液に純水を調合して１次研磨および２次研磨に用いる研磨スラリーの調合液（以下、粗研磨スラリー調合液と称す）を生成し、この粗研磨スラリー調合液を１次研磨部１４１や２次研磨部１４２へ供給する。
また、粗研磨調合液供給部１２０は、１次研磨部１４１や２次研磨部１４２での粗研磨に利用され回収部１５０から供給される後述する粗研磨スラリー回収濾過液を適宜貯蔵して、粗研磨スラリー調合液として１次研磨部１４１や２次研磨部１４２へ適宜供給する。
【００１９】
スラリー調整部１３０は、仕上げ研磨に用いる研磨スラリーの調整液（以下、研磨スラリー仕上げ液と称す）を生成するスラリー調整工程を実施する。具体的には、スラリー調整部１３０は、粒径が１μｍ以上の乾燥シリカ、すなわちＳｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上、粒径が１μｍ以上のシリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整された研磨スラリー仕上げ液を生成する。そして、スラリー調整部１３０は、仕上げ原液供給部１３１と、超音波照射部１３２と、仕上げ濾過液供給部１３３と、仕上げフィルタ１３４と、研磨仕上げ液供給部１３５と、を備える。
【００２０】
仕上げ原液供給部１３１は、例えば略箱状に形成され、仕上げ濾過液供給部１３３に接続されている。
この仕上げ原液供給部１３１の内部空間には、仕上げ研磨に用いられ、図６に示すような粒度分布の研磨スラリーの原液（以下、仕上げスラリー原液と称す）が貯蔵される。また、仕上げ原液供給部１３１には、詳しくは後述するが超音波照射部１３２により超音波が与えられる。
そして、仕上げ原液供給部１３１は、超音波照射部１３２により超音波が与えられた例えば直後に、内部空間に貯蔵された仕上げスラリー原液を仕上げ濾過液供給部１３３に供給する。
【００２１】
超音波照射部１３２は、仕上げ原液供給部１３１に貯蔵された仕上げスラリー原液に超音波を与える超音波付与手順を実施する。そして、超音波照射部１３２は、載置部１３２Ａと、照射処理部１３２Ｂと、を備える。
載置部１３２Ａは、仕上げ原液供給部１３１を載置可能な構成を有している。
照射処理部１３２Ｂは、載置部１３２Ａを超音波で振動させ、この載置部１３２Ａに載置された仕上げ原液供給部１３１中の仕上げスラリー原液に、例えば１５ｋＨｚの超音波を所定時間与える処理をする。
ここで、仕上げスラリー原液に与える超音波としては、ＭＨｚ単位の超音波を適用すると水溶性高分子剤などの影響により凝集したシリカを分散させることができないため、ｋＨｚ単位の超音波を適用することが好ましい。また、仕上げスラリー原液の温度が４０度よりも高くなると、仕上げスラリー原液に含まれるアルカリ液を蒸発してしまうおそれがあるため、仕上げスラリー原液の温度を４０度以下に維持した状態で超音波を与える構成が好ましい。
これらのことから、照射処理部１３２Ｂにて、仕上げスラリー原液に１５ｋＨｚの超音波を与える構成としている。
【００２２】
仕上げ濾過液供給部１３３は、例えば略箱状に形成され、仕上げフィルタ１３４と、研磨仕上げ液供給部１３５と、に接続されている。
この仕上げ濾過液供給部１３３は、仕上げ原液供給部１３１から供給され超音波が与えられた直後の仕上げスラリー原液を、仕上げフィルタ１３４で例えば４回濾過させる状態に循環させることにより、粒径が１μｍ以上の乾燥シリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整して、仕上げスラリー濾過液として貯蔵する。そして、この４回濾過された仕上げスラリー濾過液を研磨仕上げ液供給部１３５へ供給する。
なお、濾過する回数としては、４回に限らず、粒径が１μｍ以上の乾燥シリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整可能な回数であれば、３回以下あるいは５回以上とする構成としてもよい。
【００２３】
仕上げフィルタ１３４は、濾過により仕上げスラリー原液に含まれる所定サイズ以上の凝集シリカや乾燥シリカを除去する。
この仕上げフィルタ１３４は、粒径が５μｍ以上の固形分の捕捉効率が９９．９９％以上の能力を有している。
この仕上げフィルタ１３４としては、デプスフィルタ、メンブレンフィルタなど、液体を濾過可能ないずれのフィルタを適用できる。
【００２４】
研磨仕上げ液供給部１３５は、例えば略箱状に形成され、研磨部１４０の後述する仕上げ研磨部１４３に接続されている。
この研磨仕上げ液供給部１３５は、仕上げ濾過液供給部１３３から供給される仕上げスラリー濾過液を適宜貯蔵する。そして、この仕上げスラリー濾過液に純水を調合して、研磨スラリー仕上げ液を生成し、仕上げ研磨部１４３へ適宜供給する。
【００２５】
研磨部１４０は、半導体ウェハＷを研磨する。そして、研磨部１４０は、１次研磨部１４１と、２次研磨部１４２と、仕上げ研磨部１４３と、図示しない搬送部と、を備える。なお、１次研磨部１４１、２次研磨部１４２、および、仕上げ研磨部１４３は、同様の構成を有しているため、１次研磨部１４１について詳細に説明し、２次研磨部１４２および仕上げ研磨部１４３については説明を簡略化する。
【００２６】
搬送部は、半導体ウェハＷが載置される載置部と、この載置部を移動させる移動部と、を備える。そして、搬送部は、載置部に載置された半導体ウェハＷを移動部により移動させ、１次研磨部１４１、２次研磨部１４２、仕上げ研磨部１４３に順次搬送する。
【００２７】
１次研磨部１４１は、半導体ウェハＷを所定の粗さで粗研磨する１次研磨工程を実施する。この１次研磨部１４１は、それぞれ図示しない、１次研磨パッドと、１次研磨液供給部と、１次研磨保持部と、１次排出部と、を備える。
１次研磨パッドは、半導体ウェハＷを１次研磨する状態にポリウレタン樹脂が含浸された構成を有している。
１次研磨液供給部は、粗研磨調合液供給部１２０に接続され、この粗研磨調合液供給部１２０からの粗研磨スラリー調合液を１次研磨パッドに供給する。
１次研磨保持部は、搬送部により搬送される半導体ウェハＷを保持する。
１次排出部は、回収部１５０に接続され、この回収部１５０に１次研磨で利用した粗研磨スラリー調合液を排出する。
この１次研磨部１４１は、１次研磨パッドにより、１次研磨液供給部から供給される粗研磨調合液供給部１２０からの粗研磨スラリー調合液を利用して、１次研磨保持部で保持された半導体ウェハＷを１次研磨するとともに、利用済みの粗研磨スラリー調合液を回収部１５０へ排出する。
【００２８】
２次研磨部１４２は、１次研磨よりも細かい粗さで粗研磨する２次研磨工程を実施する。そして、２次研磨部１４２は、それぞれ図示しない、２次研磨パッドと、２次研磨液供給部と、２次研磨保持部と、２次排出部と、を備える。
この２次研磨部１４２は、２次研磨パッドにより、２次研磨液供給部から供給される粗研磨スラリー調合液を利用して、２次研磨保持部で保持された半導体ウェハＷを２次研磨するとともに、２次排出部により利用済みの粗研磨スラリー調合液を回収部１５０へ排出する。
【００２９】
仕上げ研磨部１４３は、半導体ウェハＷを仕上げ研磨する仕上げ研磨工程を実施する。そして、仕上げ研磨部１４３は、それぞれ図示しない、仕上げ研磨パッドと、仕上げ研磨液供給部と、仕上げ研磨保持部と、を備える。
仕上げ研磨液供給部は、スラリー調整部１３０に接続され、このスラリー調整部１３０からの研磨スラリー仕上げ液を仕上げ研磨パッドに供給する。
この仕上げ研磨部１４３は、仕上げ研磨パッドにより、仕上げ研磨液供給部から供給されるスラリー調整部１３０からの研磨スラリー仕上げ液を利用して、仕上げ研磨保持部で保持された半導体ウェハＷを仕上げ研磨する。
【００３０】
回収部１５０は、研磨部１４０で利用済みの粗研磨スラリー調合液を再利用可能な状態に処理して研磨スラリー回収濾過液として粗研磨調合液供給部１２０へ供給する。この回収部１５０は、回収装置１５１と、回収フィルタ１５２と、を備える。
【００３１】
回収装置１５１は、例えば略箱状に形成され、回収フィルタ１５２に接続されている。
この回収装置１５１は、研磨部１４０で利用済みの粗研磨スラリー調合液を適宜貯蔵して、研磨スラリー回収液として回収フィルタ１５２へ適宜供給する。
【００３２】
回収フィルタ１５２は、粗研磨調合液供給部１２０に接続されている。
この回収フィルタ１５２は、濾過により回収装置１５１からの研磨スラリー回収液に含まれる所定サイズ以上の固形分を除去して、研磨スラリー回収濾過液として粗研磨調合液供給部１２０へ供給する。
この回収フィルタ１５２としては、仕上げフィルタ１３４と同様の構成が適用できる。
【００３３】
〔半導体ウェハの研磨装置の動作〕
次に、上述した研磨装置１００の動作として、半導体ウェハＷの研磨処理を説明する。
【００３４】
（１次研磨工程）
まず、半導体ウェハＷの研磨処理として、１次研磨工程を説明する。
【００３５】
研磨装置１００は、研磨部１４０の搬送部により、研磨対象の半導体ウェハＷを移動させて、１次研磨部１４１の１次研磨保持部に保持させる。
そして、粗研磨調合液供給部１２０は、粗研磨原液供給部１１０から供給される粗研磨スラリー原液を調合して粗研磨スラリー調合液を生成し、１次研磨部１４１へ供給する。また、粗研磨調合液供給部１２０は、回収部１５０から供給される研磨スラリー回収濾過液を、粗研磨スラリー調合液として１次研磨部１４１へ供給する。
この後、１次研磨部１４１は、粗研磨調合液供給部１２０からの粗研磨スラリー調合液により半導体ウェハＷを１次研磨するとともに、利用済みの粗研磨スラリー調合液を回収部１５０へ排出する。
【００３６】
（２次研磨工程）
次に、半導体ウェハＷの研磨処理として、２次研磨工程を説明する。
【００３７】
研磨装置１００は、研磨部１４０の搬送部により、１次研磨部１４１で１次研磨された半導体ウェハＷを移動させて、２次研磨部１４２の２次研磨保持部に保持させる。
そして、粗研磨調合液供給部１２０は、１次研磨工程と同様の処理を実施して、粗研磨スラリー調合液を２次研磨部１４２へ供給する。
この後、２次研磨部１４２は、粗研磨スラリー調合液により半導体ウェハＷを２次研磨するとともに、利用済みの粗研磨スラリー調合液を回収部１５０へ排出する。
【００３８】
（スラリー調整工程）
次に、半導体ウェハＷの研磨処理として、スラリー調整工程を説明する。
研磨装置１００は、スラリー調整部１３０の超音波照射部１３２にて、仕上げ原液供給部１３１に貯蔵された仕上げスラリー原液に超音波を与える超音波付与手順を実施する。そして、仕上げ原液供給部１３１にて、超音波付与手順が終了した直後に、仕上げスラリー原液を仕上げ濾過液供給部１３３に供給する。
この後、仕上げ濾過液供給部１３３にて、仕上げスラリー原液を仕上げフィルタ１３４で４回濾過させる濾過手順を実施して、仕上げスラリー濾過液として研磨仕上げ液供給部１３５へ供給する。そして、研磨仕上げ液供給部１３５にて、粒径が１μｍ以上の乾燥シリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整された仕上げスラリー濾過液を調合して研磨スラリー仕上げ液を生成し、仕上げ研磨部１４３へ供給する。
【００３９】
（仕上げ研磨工程）
次に、半導体ウェハＷの研磨処理として、仕上げ研磨工程を説明する。
【００４０】
研磨装置１００は、研磨部１４０の搬送部により、２次研磨部１４２で２次研磨された半導体ウェハＷを移動させて、仕上げ研磨部１４３の仕上げ研磨保持部に保持させる。
そして、仕上げ研磨部１４３は、スラリー調整部１３０からの研磨スラリー仕上げ液により半導体ウェハＷを仕上げ研磨する。
【００４１】
〔半導体ウェハの研磨装置の作用効果〕
上述した一実施形態によれば、以下の作用効果がある。
（１）研磨装置１００は、スラリー調整部１３０におけるスラリー調整工程にて、仕上げスラリー原液に超音波を与え、この超音波を与えた仕上げスラリー原液を仕上げフィルタ１３４で濾過することにより、粒径が１μｍ以上の乾燥シリカ、すなわちＳｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上、粒径が１μｍ以上のシリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整した研磨スラリー仕上げ液を生成する。そして、仕上げ研磨部１４３における仕上げ研磨工程にて、スラリー調整部１３０から供給される研磨スラリー仕上げ液を利用して半導体ウェハＷを仕上げ研磨する。
このため、仕上げスラリー原液に超音波を与えることで、この仕上げスラリー原液に含まれる水溶性高分子剤などの影響により凝集して生成される粒子径が大きいシリカを分散させることができる。そして、このシリカを分散させた仕上げスラリー原液を仕上げフィルタ１３４で濾過することにより、仕上げフィルタ１３４の目詰まりが抑制され、乾燥シリカを選択的に除去できる。したがって、研磨スラリー仕上げ液の比重の低下を抑えられ、研磨能力の著しい低下を招くことがない。
また、仕上げ研磨工程にて、超音波および濾過を用いて、仕上げスラリー原液を、Ｓｉ／Ｏ組成比が５０ｗｔ％〜６０ｗｔ％／４０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、弾性率が１．４×１０１０Ｐａ以上、粒径が１μｍ以上のシリカ、すなわち粒径が１μｍ以上の乾燥シリカが１０００個／ｍｌ以下となる状態に調整した研磨スラリー仕上げ液を生成するので、この研磨スラリー仕上げ液を仕上げ研磨工程で用いた際に発生する微小欠陥数を所定数以下に抑制できる。
よって、半導体ウェハＷを良好に研磨できる。
【００４２】
（２）超音波照射部１３２における超音波付与手順にて、仕上げスラリー原液の温度を４０度以下に維持した状態で超音波を与える構成としている。
このため、熱による仕上げスラリー原液に含まれるアルカリ液の蒸発を確実に抑えた状態で、水溶性高分子剤などの影響により生成される粒子径が大きいシリカを分散させることができる。
【００４３】
（３）仕上げ濾過液供給部１３３および仕上げフィルタ１３４における濾過手順にて、超音波付与手順で超音波が与えられた直後の仕上げスラリー原液を濾過する構成としている。
このため、超音波により分散されたシリカが水溶性高分子剤の影響により再凝集する前に濾過でき、より確実に仕上げフィルタ１３４の目詰まりを抑制できる。
【００４４】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
【００４５】
すなわち、超音波付与手順にて、仕上げスラリー原液の温度が４０度以上となる状態で超音波を与える構成としてもよい。
また、濾過手順にて、超音波が与えられてから所定時間経過した仕上げスラリー原液を濾過する構成としてもよい。ここで、超音波が与えられてからの経過時間が３時間以内のものを濾過する構成とすれば、上記実施形態と同様に超音波により分散されたシリカが水溶性高分子剤の影響により再凝集する前に濾過でき、より確実に仕上げフィルタ１３４の目詰まりを抑制できるが、３時間以上経過したものを濾過する構成としてもよい。
【００４６】
さらに、超音波照射部１３２として、いわゆる超音波洗浄機を適用してもよい。
また、例えば液中パーティクルカウンタにて仕上げフィルタ１３４で濾過後の仕上げスラリー原液中の乾燥シリカ数を測定し、この測定結果に基づいて更に濾過する処理あるいは仕上げ研磨部１４３へ供給する処理を実施する構成としてもよい。
【００４７】
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明する。
図２は、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液に含まれる乾燥シリカの個数と、の関係を示すグラフである。図３は、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液の比重と、の関係を示すグラフである。図４は、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨での研磨レートと、の関係を示すグラフである。図５は、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数、および、この研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨で発生した微小欠陥数の関係を示すグラフである。
【００４９】
〔超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液に含まれる乾燥シリカの個数と、の関係〕
まず、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液に含まれる乾燥シリカの個数と、の関係について説明する。
【００５０】
〈実験方法〉
１５ｋＨｚの超音波（ＵＳ）を所定時間照射した仕上げスラリー原液を、仕上げフィルタ１３４で所定回数濾過して研磨スラリー仕上げ液を生成した。そして、１ｍｌあたりに存在する１μｍ以上の乾燥シリカの個数を計数した。また、超音波を照射しない仕上げスラリー原液を調合して研磨スラリー仕上げ液を生成し、同様に乾燥シリカの個数を計数した。
具体的には、ホルダ（Whatman社製、商品名：Swin-Lok Holder 25mm）の下部に、メッシュサイズ３μｍのメンブレンフィルタ（Whatman社製、商品名：NucleporeTrack-EtchMembrane）をセットして、注射器で１ｍｌ〜５ｍｌの各研磨スラリー仕上げ液をホルダに注入する。そして、注射器で２０ｍｌの水をホルダに注入してメンブレンフィルタを洗浄する処理を３回実施して、この洗浄したメンブレンフィルタをＳＥＭ（走査電子顕微鏡）で観察して、１μｍ以上の乾燥シリカの個数を計数した。また、液中パーティクルカウンタ（Rion社製、商品名：KS71）を用いて、各研磨スラリー仕上げ液に含まれる１μｍ以上の乾燥シリカの個数を計数した。
【００５１】
〈実験結果〉
図２に示すように、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の場合、濾過回数が１０回までは濾過回数が増えるに従って乾燥シリカの個数が減少することが確認された。また、濾過回数が１０回以上の場合、濾過回数が増えても乾燥シリカの個数があまり減少しないことが確認された。特に、濾過を４回実施すれば、乾燥シリカの個数を１０００個以下にできることが確認された。
さらに、超音波照射により水溶性高分子剤の影響で凝集して生成されるサイズが大きいシリカを分散させるため、捕捉するシリカのサイズを小さくでき、濾過回数が５０回の場合であっても仕上げフィルタ１３４に目詰まりが生じずに、濾過可能であることが確認された。
一方、超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の場合、超音波照射ありの場合と同様に濾過回数が１０回までは濾過回数が増えるに従って乾燥シリカの個数が減少することが確認された。
また、超音波を照射していないため、水溶性高分子剤の影響で凝集して生成されるサイズが大きいシリカが捕捉され、濾過回数が１０数回となった時点で仕上げフィルタ１３４に目詰まりが生じ、濾過不可能な状態になることが確認された。
【００５２】
〔超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液の比重と、の関係〕
次に、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液の比重と、の関係について説明する。
【００５３】
〈実験方法〉
１５ｋＨｚの超音波を所定時間照射した仕上げスラリー原液を、仕上げフィルタ１３４で所定回数濾過して研磨スラリー仕上げ液を生成した。そして、比重を比較した。また、超音波を照射しない仕上げスラリー原液を調合して研磨スラリー仕上げ液を生成し、同様に比重を比較した。
【００５４】
〈実験結果〉
図３に示すように、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の場合、上述したように超音波照射により捕捉するシリカのサイズを小さくできるため、濾過回数に対する比重の減少割合が小さいことが確認された。
一方、超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の場合、上述したようにサイズが大きいシリカが捕捉されるため、濾過回数に対する比重の減少割合が超音波照射ありの場合と比べて大きいことが確認された。
【００５５】
〔超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨での研磨レートと、の関係〕
次に、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨での研磨レートと、の関係について説明する。
【００５６】
〈実験方法〉
１５ｋＨｚの超音波を所定時間照射した仕上げスラリー原液を、仕上げフィルタ１３４で所定回数濾過して研磨スラリー仕上げ液を生成した。そして、これらを用いた半導体ウェハＷの仕上げ研磨処理を実施して、研磨レートを比較した。また、超音波を照射しない仕上げスラリー原液を調合して研磨スラリー仕上げ液を生成し、同様に研磨レートを比較した。
【００５７】
〈実験結果〉
図４に示すように、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の場合、上述したように濾過回数に対する比重の減少割合が小さいため、濾過回数に対する研磨レートの減少割合が小さいことが確認された。
一方、超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の場合、上述したように濾過回数に対する比重の減少割合が大きいため、濾過回数に対する研磨レートの減少割合が超音波照射ありの場合と比べて大きいことが確認された。
【００５８】
〔超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数、および、この研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨で発生した微小欠陥数の関係〕
次に、超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数、および、この研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨で発生した微小欠陥数の関係について説明する。
【００５９】
〈実験方法〉
１５ｋＨｚの超音波を所定時間照射した仕上げスラリー原液を、仕上げフィルタ１３４で所定回数濾過して研磨スラリー仕上げ液を生成した。そして、これらを用いた半導体ウェハＷの仕上げ研磨処理を実施して、１枚あたりの微小欠陥数を比較した。
【００６０】
〈実験結果〉
図５に示すように、１枚あたりの微小欠陥数は、濾過回数が１０回までは濾過回数が増えるに従って減少することが確認された。また、濾過回数が１０回以上の場合、濾過回数が増えても微小欠陥数があまり減少しないことが確認された。特に、濾過を４回実施すれば、微小欠陥数を１０個以下にできることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の研磨方法は、半導体ウェハを研磨するにあたって半導体ウェハを良好に研磨できるため、半導体ウェハの研磨装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体ウェハの研磨装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施例における超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液に含まれる乾燥シリカの個数と、の関係を示すグラフである。
【図３】実施例における超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液の比重と、の関係を示すグラフである。
【図４】実施例における超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液および超音波照射なしの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数と、これら研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨での研磨レートと、の関係を示すグラフである。
【図５】実施例における超音波照射ありの研磨スラリー仕上げ液の濾過回数、および、この研磨スラリー仕上げ液を用いた仕上げ研磨で発生した微小欠陥数の関係を示すグラフである。
【図６】従来の仕上げスラリー原液に存在するシリカの粒度分布を示すグラフである。
【図７】従来の研磨スラリー中に含まれる乾燥シリカの個数、および、この研磨スラリーで研磨処理した際に発生した微小欠陥数の関係を示すグラフである。
【図８】従来の研磨スラリー中に含まれる凝集シリカの個数、および、この研磨スラリーで研磨処理した際に発生した微小欠陥数の関係を示すグラフである。
【図９】従来の仕上げスラリー原液に超音波を与えた際に存在するシリカの粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１３４・・・仕上げフィルタ
Ｗ・・・半導体ウェハ
【図１】
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【図２】
0004824976.tif 000003
【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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