(57)【要約】 【課題】加工液に改良を加えることにより、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法を提供する。【解決手段】被研磨ウェーハ表面を、加工液を供給しながら、回転する定盤表面の研磨布に押圧して鏡面研磨するウェーハ鏡面研磨法であって、加工液に研磨粒子とマイクロナノバブル水が含まれることを特徴とするウェーハ鏡面研磨方法である。このマイクロバブル水は、ウェーハ鏡面研磨装置に付設されたマイクロナノバブル水生成装置で生成され、加工液中に混合される。【選択図】図１
2009111094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨ウェーハ表面を、加工液を供給しながら、回転する定盤表面の研磨布に押圧して鏡面研磨するウェーハ鏡面研磨方法であって、
前記加工液に研磨粒子とマイクロナノバブル水が含まれることを特徴とするウェーハ鏡面研磨方法。
【請求項２】
前記マイクロナノバブル水中のマイクロナノバブル密度が、１０００個／ｍｌ以上であることを特徴とする請求項１記載のウェーハ鏡面研磨方法。
【請求項３】
前記マイクロナノバブル水は、マイクロナノバブル生成後１０時間以内のマイクロナノバブル水であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハ鏡面研磨方法。
【請求項４】
前記加工液にアルカリ溶液が含有されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のウェーハ鏡面研磨方法。
【請求項５】
前記被研磨ウェーハがシリコンウェーハであることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項に記載のウェーハ鏡面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ鏡面研磨方法に関し、特に研磨レートのウェーハ面内均一性を向上させるウェーハ鏡面研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インゴットからスライスされたウェーハ、例えばシリコンウェーハは、ラッピング、エッチング、研磨（ポリッシング）工程を経て、ウェーハ表裏面もしくはその片面が鏡面仕上げされた鏡面ウェーハに加工される。これら各工程において、ウェーハは円盤状の形状を保ったまま加工される。そして、各工程間には洗浄、乾燥、搬送等の手順が入る。
【０００３】
研磨工程においては、一般的には、回転可能な定盤表面に、研磨布（ポリッシングパッド）を貼り付けた研磨装置に、加工液（研磨剤）を供給しながらウェーハを回転させつつ押圧することによって、ウェーハ表面の鏡面研磨を行う（例えば、特許文献１）。研磨布としては、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいは不織布等が用いられる。また、加工液としては、例えば、アルカリ成分を含んだ溶液に、微細なコロイド状酸化ケイ素微粒子を研磨粒子として分散した溶液が用いられる。加工時には、アルカリの腐食性により、ウェーハ表面に薄い軟質の侵蝕層が形成される。そして、この薄い侵蝕層を微細なコロイド状酸化ケイ素粒子の機械的作用により除去していくことにより表面加工が進行する。
【０００４】
ウェーハ加工の最終段階である鏡面研磨工程では、その加工後のウェーハ表面の平坦性に厳しい精度が要求される。従来の鏡面研磨方法においては、研磨中はウェーハ中心部の加工温度が最も高く、ウェーハ外周部にいくにつれ加工温度が低下する傾向があった。加工液中のアルカリ溶液によるエッチングレートは、加工温度に大きく依存することから、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキが大きくなってしまうという問題があった。そして、この研磨レートのバラツキを抑制するために、比較的低負荷での研磨を行い、ウェーハ面内の加工温度バラツキを小さくする方法も行われている。しかしながら、この方法では、加工レートが低下して生産性が低下するという別の問題があった。
【０００５】
このため、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法が求められている。
【特許文献１】特開平５−６９３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、加工液に改良を加えることにより、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面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】
本発明の一態様のウェーハ鏡面研磨方法は、被研磨ウェーハ表面を、加工液を供給しながら、回転する定盤表面の研磨布に押圧して鏡面研磨するウェーハ鏡面研磨方法であって、前記加工液に研磨粒子とマイクロナノバブル水が含まれることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記マイクロナノバブル水中のマイクロナノバブル密度が、１０００個／ｍｌ以上であることが望ましい。
【０００９】
ここで、前記マイクロナノバブル水は、マイクロナノバブル生成後１０時間以内のマイクロナノバブル水であることが望ましい。
【００１０】
ここで、前記加工液にアルカリ溶液が含有されていることが望ましい。
【００１１】
ここで、前記被研磨ウェーハがシリコンウェーハであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工液に改良を加えることにより、加工レートを低下させることなく、ウェーハ面内での研磨レートのバラツキを抑制するウェーハ鏡面研磨方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のウェーハ鏡面研磨方法の実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。なお、ウェーハとして、ここではシリコンウェーハを対象とする場合を例として記載する。また、本明細書中マイクロナノバブルとは、直径が１ｎｍ以上１００μｍ未満の気泡と定義する。そして、マイクロナノバブル水とは、このマイクロナノバブルを含有する純水等の水を称するものとする。
【００１４】
図１は、本実施の形態の方法で用いられるウェーハ鏡面研磨装置の概略図である。このウェーハ鏡面研磨装置１０は、その上面に研磨布１２が貼り付けられた回転可能な定盤（ターンテーブル）１４を備えている。この研磨布は、例えば、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいは不織布で形成されている。そして、研磨加工時に定盤１４に、例えば、シリコンウェーハであるウェーハ１６を押圧するための、回転可能なトップリング１８を備えている。また、ウェーハ鏡面研磨装置１０には、ウェーハの研磨中に研磨布１２上に、加工液を供給する加工液供給部２０が備えられている。
【００１５】
さらに、ウェーハ鏡面研磨装置１０には、マイクロナノバブル水生成装置２２が付設されている。このマイクロナノバブル水生成装置２２で生成されたマイクロナノバブル水が、研磨粒子やアルカリ溶液等と混合され、ウェーハ鏡面研磨装置１０の定盤１４上に供給可能となるよう加工液供給系が構成されている。マイクロナノバブル中の気体は、例えば、空気、酸素等を用いることが可能であるが特に限定されるわけではない。
【００１６】
このマイクロナノバブル水生成装置２２は、例えば、旋回流式のマイクロナノバブル発生機構を用いて１０００個〜数１００万個／ｍｌの密度のマイクロナノバブルを発生可能に設計されている。
【００１７】
次に、ウェーハ鏡面研磨装置１０およびマイクロナノバブル水生成装置２２を用いたウェーハ鏡面研磨方法について説明する。
【００１８】
まず、研磨に先立ち、所望の特性を有する研磨布１２が選択され定盤１４上に貼り付けられる。そして、研磨布１２に被研磨ウェーハ１６が載置される。このウェーハ１６は、トップリング１８に覆われている。
【００１９】
研磨加工時には、回転駆動装置（図示せず）により、定盤１４が所定の速度で回転する。また、トップリング１８も、別個の回転駆動装置（図示せず）により所定の速度で回転する。さらに、ウェーハ１６は、例えば、トップリング１８の密閉空間内に上方から供給される加圧用気体により、研磨布１２に押圧される。そして、研磨加工時には、マイクロナノバブル水生成装置２２で生成されたマイクロナノバブル水を含む加工液を加工液供給部２０から研磨布１２上に供給する。この加工液には、公知の鏡面研磨用加工液（研磨剤）が含有されていても構わない。なお、公知の鏡面研磨用加工液としては、アルカリ成分を含んだ溶液に、微細なコロイド状酸化ケイ素微粒子を研磨粒子として分散した溶液を用いることが好適である。
【００２０】
本実施の形態のように、加工液にマイクロナノバブル水を含有させることにより、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度と、被研磨ウェーハに対する高い研磨レートを実現することが可能となる。
【００２１】
上述のように、本実施の形態において、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度を実現することが可能となる理由は次のように考えられる。すなわち、マイクロナノバブルは大きなゼータ電位を有することから、加工液中の研磨粒子の分散性が向上し、均一な研磨加工を行うことができる。また、マイクロナノバブル水は熱伝導度が高く、研磨中に発生する高熱を効率よく排出することができるため、ウェーハ面内の加工温度分布が均一化されことからも、加工レートを均一にすることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態において、マイクロナノバブル水のマイクロナノバブル密度が、１０００個／ｍｌ以上であることが望ましい。この密度以上であれば、研磨後のウェーハ表面の高い平坦度、被研磨ウェーハに対する高い研磨レートの実現効果が実用上十分得られるからである。さらに、マイクロナノバブル水のマイクロナノバブル密度が、５０万個／ｍｌ以上であることが望ましい。この密度以上であれば、高い平坦度および高い研磨レート実現効果が顕著に得られるからである。
【００２３】
また、マイクロナノバブル水は、マイクロナノバブル生成後１０時間以内のマイクロナノバブル水であることが望ましい。マイクロナノバブル水中のマイクロナノバブル密度およびゼータ電位は、時間と共に減少するところ、マイクロナノバブル生成後１０時間以内であれば、マイクロナノバブル生成直後同様の効果が得られるためである。
【００２４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。実施の形態の説明においては、ウェーハ鏡面研磨装置やウェーハ鏡面研磨方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるウェーハ鏡面研磨装置やウェーハ鏡面研磨方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００２５】
例えば、上記実施の形態においては、ウェーハとしてシリコンウェーハを例に説明したが、必ずしもシリコンウェーハに限らず、鏡面研磨対象となるウェーハであれば、例えば、ＧａＡｓウェーハ、ＩｎＰウェーハ等のシリコンウェーハ以外のウェーハについても適用することが可能である。
【００２６】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのウェーハ鏡面研磨方法は、本発明の範囲に包含される。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
（実施例）
図１に示すようなウェーハ鏡面研磨装置である株式会社岡本工作機械製作所製ウェーハ鏡面研磨装置（型番：ＰNＸ３３２Ｂ）を用いてΦ３００ｍｍのＳｉ（１００）のシリコンウェーハを鏡面研磨した。研磨布は、ニッタハース株式会社製不織布（型番：ＲＮ−Ｈ）を用いた。また、加工条件として、定盤回転速度５０ｒｐｍ、トップリング回転速度５０ｒｐｍ、押圧負荷２００ｇ／ｃｍ２とした。
【００２９】
マイクロナノバブル水生成装置としては、株式会社協和機設製ナノバブル生成装置ＢＵＶＩＴＡＳ（形式：ＨＹＫ−２５）を用いて生成した。マイクロナノバブル中の気体は空気とした。１８Ｌの純水に対し、マイクロナノバブル水生成装置を３０分稼動させて生成したマイクロナノバブル水を加工液に含有させた。加工液は、上記マイクロナノバブル水、フジミインコーポレーテッド社製研磨剤（型番：ＧＬＡＮＺＯＸ）を重量比３０：１の割合で混合したものを用いた。また、今回用いたマイクロナノバブル水は、比較的バブルの安定する生成後４０ｍｉｎ経過時にレーザー回折法による粒度分布測定を行った結果、バブル密度が２．７〜７．４×１０６個／ｍｌ、バブル粒径の中央値が０．５９３〜０．５９６μm、ヒストグラムのピークは０．１μm、０．３μm、０．５μm付近にそれぞれ見られた。
【００３０】
研磨時間３分で研磨を行い、ウェーハ面内の研磨量を日本エー・ディー・イー社製平坦度測定器（型番：ＡＦＳ  ３２００）で評価した。結果は図２（ａ）に示す。また、研磨後のウェーハ表面平坦度を評価した。結果を図３（ａ）に示す。
【００３１】
（比較例）
マイクロナノバブル水を加工液に含有させないこと以外は実施例と同様の条件でウェーハの鏡面研磨を行った。
【００３２】
ウェーハ面内の研磨量の評価結果を図２（ｂ）に示す。また、研磨後のウェーハ表面平坦度の評価結果を図３（ｂ）に示す。
【００３３】
図２に示すように、マイクロナノバブル水を含む加工液を用いると、マイクロナノバブル水を含まない加工液（比較例）に比べ、ウェーハ面内の研磨量のバラツキが減少する。また、加工レート（平均取代）が向上する。
【００３４】
また、図３に示すように、マイクロナノバブル水を含む加工液（実施例）を用いる場合（図３（ａ））、マイクロナノバブル水を含まない加工液（比較例）を用いる場合（図３（ｂ））と比較して、鏡面研磨後のウェーハ表面平坦度が向上する。
【００３５】
以上、本実施例により、本発明の作用・効果が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態のウェーハ鏡面研磨装置の概略図。
【図２】実施例の研磨量測定結果を示す図。
【図３】実施例のウェーハ表面平坦度を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ウェーハ鏡面研磨装置
１２  研磨布
１４  定盤
１６  ウェーハ
１８  トップリング
２０  加工液供給部
２２  マイクロナノバブル水生成装置
２４  加工液供給部
【図１】
2009111094.tif 000003
【図２】
2009111094.tif 000004
【図３】
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