DE112012003180T5

DE112012003180T5 - Verfahren zum Polieren von Silizium-Wafern und Poliermittel

Info

Publication number: DE112012003180T5
Application number: DE112012003180.6T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Oba; Takao Kawamata
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-04-10
Also published as: WO2013031111A1; JPWO2013031111A1; KR20140068899A; CN103733314A; JP5598607B2; KR101875880B1; CN103733314B; SG2014009229A; TWI515782B; TW201322320A; US20140162456A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers gerichtet, wobei das Verfahren umfasst: Polieren des Siliziumwafers durch Verbringen des Siliziumwafers in rutschenden Kontakt mit einem Polierkissen, das an einem Drehteller angefügt ist, unter Zuführen eines Poliermittels, das in einem Tank gelagert wird, zu dem Polierkissen; und Zirkulieren des Poliermittels in den Tank, um das zugeführte Poliermittel zurückzugewinnen, unter Einstellen einer Konzentration von in dem Poliermittel enthaltenen Silikat-Ionen in dem Tank innerhalb eines bestimmten Bereichs zu sein, während der Siliziumwafer poliert wird. Die vorliegende Erfindung stellt ein Poliermittel mit einer hohen Poliergeschwindigkeit bereit, die ermöglicht, dass die Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches konstant gehalten werden kann, und ein Verfahren zum genauen Polieren eines Siliziumwafers mit einem Ziel-Polierabschliff oder Ziel-Enddicke unter Verwendung des Poliermittels.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers durch Verbringen des Siliziumwafers in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit einem Polierkissen unter Zuführung eines Poliermittels, und das Poliermittel.
STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen schließt ein Verfahren zum Herstellen eines Siliziumwafers ein Schneidverfahren des Schneidens eines Silizium-Ingots, um einen dünnen scheibenförmigen Wafer zu erhalten, einem Entgratungsverfahren zum Entgraten des äußeren Bereichs des durch das Schneideverfahren erhaltenen Wafers, um eine Fraktur und eine Abplatzung in dem Wafer vorzubeugen, einem Läppverfahren des Abflachens des entgrateten Wafers, einem Ätzverfahren des Entfernens des in dem entgrateten und geläppten Wafers verbleibenden mechanischen Schadens, einem Polierverfahren des Spiegelpolierens der Frontoberfläche des geätzten Wafer und einem Reinigungsverfahren des Reinigens des polierten Wafers, um ein Poliermittel und fremde an dem Wafer anhaftende Substanzen zu entfernen.
Die vorstehend beschriebenen sind nur Hauptverfahren und ein Hitzebehandlungsverfahren, ein Oberflächenschleifverfahren und dergleichen können des Weiteren hinzugefügt werden oder die Sequenz der Verfahren kann verändert werden. Außerdem kann das gleiche Verfahren mehr als einmal durchgeführt werden. Dann wird eine Inspektion oder dergleichen durchgeführt und der Siliziumwafer wird zu einem Vorrichtungsherstellungsverfahren versendet und ein Isolatorfilm und eine metallische Leiterbahn werden auf der Frontoberfläche des Siliziumwafers gebildet, wodurch eine Vorrichtung, wie ein Speicher, hergestellt wird.
Das vorstehend beschriebene Polierverfahren ist ein Verfahren, das die Frontoberfläche des Siliziumwafers zu einem spiegelglatten Zustand poliert, durch Verbringen des Siliziumwafers in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit dem Polierkissen, unter Zuführung des Poliermittels, und Spiegelpolieren des Siliziumwafers, um einen hohen Grad an Flachheit aufzuweisen und eine Verbesserung in der Poliergeschwindigkeit wird nachgesucht. Als in diesem Polierverfahren verwendetes Poliermittel wird oft ein Poliermittel verwendet, das hauptsächlich Aluminiumoxid oder kolloidales Silizium (SiO₂) verwendet. Insbesondere ein Poliermittel in der Form einer Suspension (Aufschlämmung), erhalten durch Verdünnen von Aluminiumoxid oder kolloidales Silica mit Wasser und Hinzufügen von Alkali hierzu, wird verwendet.
Hier, als ein Verfahren zum Verbessern der Poliergeschwindigkeit, wird manchmal die Erfindungsgabe verwendet, um das zum Polieren verwendete Poliermittel zu verbessern. Zum Beispiel wird als das vorstehend beschriebene Silica-basierte Poliermittel ein Poliermittel mit einem Partikeldurchmesser von etwa 10 bis etwa 150 nm verwendet. Die Polierleistung wird mit einer Zunahme der Körnchengröße von in dem Poliermittel enthaltenen Silica verstärkt. Je größer der Partikeldurchmesser jedoch wird, desto mehr Polierschäden oder dergleichen kommen in der Waferoberfläche vor.
Außerdem, als ein anderes Verfahren zum Verbessern der Poliergeschwindigkeit, gibt es ein Verfahren, durch das ein pH-Einsteller zu einem Poliermittel hinzugefügt wird, um den pH konstant zu halten (Bezug genommen wird zum Beispiel auf Patentdokument 1). Hier werden als ein Additiv Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat und dergleichen verwendet.
ZITATLISTE
PATENTLITERATUR

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2000-263441

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Im Allgemeinen ist es bekannt, dass wenn dieser pH-Einsteller zu dem Poliermittel hinzugefügt wird, die Poliergeschwindigkeit verbessert wird, falls der pH bei 10,5 oder mehr gehalten wird, aber, wenn solch ein hoher pH-Zustand beibehalten wird, gefährliche Metallverunreinigungen wie Nickel und Kupfer leicht in dem Siliziumwafer zur Zeit der Herstellung einer Vorrichtung eingeführt werden. Deshalb wurde in der Vergangenheit ein Poliermittel in einem Zustand verwendet, in dem der pH des Poliermittels bei etwa 10,5 gehalten wird.
Hier enthält das beim Polieren des Siliziumwafers verwendete Silica-basierte Poliermittel Wasser, Silica und ein Alkali, und verursacht während des Polierens eine Reaktion, ausgedrückt durch die folgende Formel. Si + 2OH^– + H₂O → SiO₃ ^2– + 2H₂↑
In der Vergangenheit wurde eine Poliergeschwindigkeit k, basierend auf dieser Formel, wie folgt in Betracht gezogen. Si ist gewöhnlicher Weise ein Feststoff und es gibt einen Überschuss an H₂O. Das Poliermittel enthält Silica und wird als ein Polymer von SiO₃ ^2– betrachtet, und falls es ebenfalls einen Überschuss davon gibt, kann die Poliergeschwindigkeit k wie folgt ausgedrückt werden. kαC × [H₂O][OH^–]²/[SiO₃ ^2–] → kαC' × [OH^–]²
Wie vorstehend beschrieben, wird nur ein Fall, in dem die Konzentration an Hydroxidionen größer ist als die Konzentration von Silikat-Ionen SiO₃ ^2–, die Nebenprodukte sind, in Betracht gezogen, und eine Betonung wird auf die Kontrolle von [OH^–] gelegt. Das heißt, der pH des Poliermittels wird gemessen und, falls der gemessene pH unterhalb eines vorbestimmten Werts (z. B. 10,5) ist, wird eine Anpassung gemacht, durch die ein pH-Einsteller wie NaOH, KOH, Na₂CO₃ oder K₂CO₃ hinzugefügt wird.
Wenn jedoch der Siliziumwafer unter Verwendung eines durch solch ein existierendes Verfahren zum Beibehalten des pH bei einem vorbestimmten Wert eingestellten Poliermittels poliert wird, obwohl die Poliergeschwindigkeit verbessert werden kann, variiert die Poliergeschwindigkeit unter den Polier-Batches, und ein Fehler von etwa 1 bis zu einigen um in Bezug auf eine Zieldicke tritt auf, selbst wenn jedes Batch für die gleiche Polierzeit poliert wird.
Um einen Polierabschliff von höherer Präzision und Enddicke zu kontrollieren, ist es notwendig, den Zustand eines Poliermittels so einzustellen, dass jede Batch-Poliergeschwindigkeit nahezu konstant wird und die Polierzeit genau einstellt, und, falls die Poliergeschwindigkeit wie vorstehend beschrieben nicht konstant wird, eine genaue Polierzeit nicht eingestellt werden kann.
In den letzten Jahren wurde die Toleranz eines Abschliffes etwa 0,1 μm oder weniger, da der polierte Siliziumwafer erfordert, einen höheren Grad an Flachheit aufzuweisen, aber das existierende Verfahren kann diese Anforderung nicht erfüllen. Außerdem wird die Poliergeschwindigkeit mit dem existierenden Verfahren stark mit einem Fortschreiten des Polier-Batch-Verarbeitens herabgesetzt, und die Zahl an Batch-Verarbeitung, die verwendet werden kann, ist klein.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe dieser ist es, ein Poliermittel mit einem hohen Poliergrad bereitzustellen, der es der Poliergeschwindigkeit ermöglicht, unter Polier-Batches konstant gehalten zu werden, und ein Verfahren zum genauen Polieren eines Siliziumwafers mit einem Ziel-Polierabschliffs oder einer Ziel-Enddicke mit dem Poliermittel.
LÖSUNG ZUM PROBLEM
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers bereit, wobei das Verfahren umfasst: Polieren des Siliziumwafers durch Verbringen des Siliziumwafers in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit einem Polierkissen, das an einen Drehteller angefügt ist, unter Zuführung eines Poliermittels, das in einem Tank gelagert ist, zu dem Polierkissen; und Zirkulieren des Poliermittels in den Tank, um das zugeführte Poliermittel zurückzugewinnen, wobei der Siliziumwafer poliert wird, während eine Konzentration von in dem Poliermittel enthaltenen Silikat-Ionen in dem Tank eingestellt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein.
Das Verfahren kann eine hohe Poliergeschwindigkeit und eine konstante Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches beibehalten, wodurch erlaubt wird, eine genaue Polierzeit anzusetzen. Der Polierabschliff oder die Enddicke kann deshalb genau kontrolliert werden, der Zielwert zu sein.
Das Verfahren schließt vorzugsweise das Hinzufügen eines neuen Poliermittels zu dem Tank in der gleichen Menge, wie der eines Teils des zugeführten Poliermittels, der nicht in dem Tank zurückgeführt wird, ein, und die Konzentration von Silikat-Ionen, die aufgrund des Teils des Poliermittels, das nicht in den Tank zurückgeführt wird, reduziert ist, wird vorzugsweise eingestellt, innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu sein, durch Hinzufügen von Alkali zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers, um Silikat-Ionen durch eine Reaktion zwischen dem Alkali und dem Siliziumwafer zu erzeugen.
Auf diese Weise kann die Konzentration von Silikat-Ionen, reduziert aufgrund des Teils des Poliermittels, der nicht in den Tank zurückgeführt wird, leicht eingestellt werden, innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu sein. Zusätzlich unterdrückt das Erzeugen der Silikat-Ionen durch die Reaktion zwischen dem Alkali und dem Siliziumwafer eine Kostenzunahme. Die Poliergeschwindigkeit kann durch Einstellen der Menge an Poliermittel, das nicht in den Tank zurückgeführt wird, und der Menge des Alkali, das zu dem Poliermittel in dem Tank hinzugefügt wird, kontrolliert werden.
Die Konzentration an Silikat-Ionen wird vorzugsweise eingestellt, innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/l zu sein.
Solch eine Einstellung stellt eine konstante, hohe Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches sicher.
Das Alkali wird vorzugsweise in einer konstanten Menge pro vorbestimmter Zeit zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügt. Auf diese Weise kann die Konzentration an Silikat-Ionen leicht und sicher eingestellt werden, innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu sein, und davor bewahrt werden, aufgrund einer temporären Abnahme der Konzentration von Silikat-Ionen durch das zugefügte Alkali instabil zu werden.
Das während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügte Alkali ist vorzugsweise mindestens eines von Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.
Das erfinderische Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung kann zahlreiche Alkali anwenden.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Poliermittel bereit, zur Verwendung, um zu einem Polierkissen, angefügt an einen Drehteller, zugeführt zu werden, wenn ein Siliziumwafer poliert wird, indem er in einen rutschenden (gleitenden) Kontakt mit dem Polierkissen gebracht wird, wobei das Poliermittel Wasser, Silica, Alkali und Silikat-Ionen enthält, wobei eine Konzentration von Silikat-Ionen eingestellt wird, innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/l zu sein.
Polieren eines Siliziumwafers mit solch einem Poliermittel kann eine hohe Poliergeschwindigkeit und eine konstante Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches beibehalten, wodurch es erlaubt wird, dass ein genaue Polierzeit eingestellt werden kann. Der Polierabschliff oder die Enddicke kann deshalb genau kontrolliert werden, der Zielwert zu sein.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Das Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung bezieht das Polieren eines Siliziumwafers unter Einstellen der Konzentration an in dem Poliermittel enthaltenen Silikat-Ionen in dem Tank innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein, ein. Das Verfahren kann eine hohe Poliergeschwindigkeit und eine konstante Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches beibehalten, wodurch es ermöglicht wird, dass eine genaue Polierzeit eingestellt werden kann, und der Polierabschliff oder die Enddicke genau kontrolliert werden kann, der Zielwert zu sein. Das Verfahren kann auch eine Variation der Poliergeschwindigkeit über einen langen Zeitraum unterdrücken, wodurch ermöglicht wird, eine längere Zielzeit des Poliermittels einzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A ist eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels einer doppelseitigen Polierapparatur, verwendbar für ein Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung;
1B ist eine Aufsicht auf die interne Struktur der in 1A veranschaulichten doppelseitigen Polierapparatur;
2 zeigt die Ergebnisse eines Beispiels; und
3 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichbeispiels.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt.
Ein herkömmliches Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers bezieht das Kontrollieren des pH-Werts eines Poliermittels und Polieren des Wafers unter Beibehaltung des pH-Werts bei etwa 10,5 zum Beispiel, ein, um die Poliergeschwindigkeit zu verbessern. In solch einem Verfahren variiert die Poliergeschwindigkeit jedoch und wird zwischen Polier-Batches nicht konstant, obwohl die Poliergeschwindigkeit zunimmt, wie vorstehend beschrieben. Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass die Poliergeschwindigkeit für eine Weile schwer zu erhöhen ist, insbesondere gleich nachdem ein neu verdünntes Poliermittel hergestellt wird.
Die vorliegenden Erfinder führten entsprechend intensive Studien durch, um solche Probleme zu lösen, und fanden, dass die Konzentration an Silikat-Ionen, die herkömmlicherweise nicht in Betracht gezogen wird, einer der Faktoren in der Änderung der Poliergeschwindigkeit ist, und dass der Grund, warum die Poliergeschwindigkeit so schwer für eine Weile zu erhöhen ist, insbesondere gleich nachdem ein neu verdünntes Poliermittel hergestellt wird, der ist, dass die Konzentration an Silikat-Ionen nicht auf einen geeigneten Spiegel erhöht worden ist, selbst wenn der pH auf einen geeigneten hohen Spiegel erhöht wird. Die vorliegenden Erfinder fanden ebenfalls, dass eine konstante, hohe Poliergeschwindigkeit stabil beibehalten werden kann durch Einstellen der Konzentration an Silikat-Ionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, wodurch die vorliegende Erfindung zur Vollendung gebracht wurde.
Das Poliermittel der vorliegenden Erfindung wird einem Polierkissen zugeführt, das an einen Drehteller angefügt ist, wenn ein Siliziumwafer durch Verbringen des Wafers in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit dem Polierkissen poliert wird.
Das Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung bezieht das Polieren des Siliziumwafers durch Verbringen des Wafers in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit einem Polierkissen, das an einen Drehteller angefügt ist, unter Zuführen des in einem Tank gelagerten erfinderischen Poliermittels zu dem Polierkissen und Zirkulieren des Poliermittels in den Tank, um das zugeführte Poliermittel rückzugewinnen.
Hier kann die vorliegende Erfindung sowohl für doppelseitiges Polieren, bei dem beide Seiten eines Siliziumwafers gleichzeitig poliert werden, als auch bei einseitigem Polieren, bei dem eine Seite eines Siliziumwafers poliert wird, angewendet werden. Das Poliermittel der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben werden.
Das Poliermittel der vorliegenden Erfindung enthält Wasser, Silica, Alkali und Silikat-Ionen. Das Poliermittel kann eine Suspension sein, enthaltend Silikat-Ionen, die erhalten wird durch Verdünnen von kolloidalem Silica, zum Beispiel mit einem Partikeldurchmesser von etwa 10 bis 150 nm mit Wasser und Hinzufügen von Alkali hierzu. Hier kann das hinzugefügte Alkali mindestens eines von Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid zum Beispiel sein. Das Poliermittel kann einen Komplexbildner enthalten, um Kontamination von Metallverunreinigung vorzubeugen.
Die Konzentration an Silikat-Ionen in dem Poliermittel der vorliegenden Erfindung wird eingestellt innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/l zu sein. Die Silikat-Ionen schließen Silikat-Ionen ein, eingeführt von außerhalb des Systems, und Silikat-Ionen, erzeugt durch die Reaktion zwischen einem Siliziumwafer und dem Alkali während des Polierens des Siliziumwafers. Mit anderen Worten, die Konzentration an Silikat-Ionen wird eingestellt, innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs während des Polierens des Siliziumwafers zu sein.
Polieren eines Siliziumwafers mit solch einem Poliermittel kann eine hohe Poliergeschwindigkeit (einen hohen Poliergrad) und eine konstante Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches beibehalten, wodurch ermöglicht wird, dass eine genaue Polierzeit angesetzt werden kann. Der Polierabschliff oder die Enddicke kann deshalb genau kontrolliert werden, der Zielwert zu sein.
Als nächstes wird das Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Das hier beschriebene Verfahren verwendet beispielsweise eine doppelseitige Polierapparatur, die zum gleichzeitigen Polieren beider Oberflächen von Siliziumwafern fähig ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das Verfahren kann auch unter Verwendung einer doppelseitigen Polierapparatur eines Einzelwafer-Verarbeitungstyps, die beide Seiten eines Siliziumwafers gleichzeitig poliert, oder eine einseitige Polierapparatur, die eine Seite eines Siliziumwafers poliert, zum Beispiel durchgeführt werden.
Wie in 1A und 1B abgebildet, schließt eine doppelseitige Polierapparatur 1 einen oberen Drehteller 2 und einen unteren Drehteller 3 ein, die so bereitgestellt sind, sich gegenseitig vertikal gegenüberzustehen, und ein Polierkissen 4, das an jedem der oberen und unteren Drehteller 2 und 3 angefügt ist. In der Mitte des oberen und unteren Drehtellers 2 und 3 wird ein zentrales Ritzel 9 bereitgestellt und ein Innenzahnrad 10 wird an der äußeren Kante dieser Teller bereitgestellt. Ein Halteloch 6 zum Halten eines Siliziumwafers W ist in einem Träger 5 bereitgestellt, und eine Vielzahl der Träger 5 sind zwischen den oberen und unteren Drehtellern 2 und 3 zwischengeschaltet.
Außen umlaufende Zahnräder der Träger 5 greifen in den jeweiligen Zahn des zentralen Ritzels 9 und des Innenzahnrads 10. Wenn der obere Drehteller 2 und der untere Drehteller 3 bei vorbestimmter Drehgeschwindigkeit durch eine obere Drehwelle 7 bzw. eine untere Drehwelle 8 gedreht werden, drehen sich die Träger 5 um das zentrale Ritzel 9, während sie um ihre eigene Achse rotieren. Beide Oberflächen des Siliziumwafers W, gehalten in den Haltelöchern 6 der Träger 5, werden in rutschenden (gleitenden) Kontakt mit den Polierkissen 4 gebracht und gleichzeitig poliert. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Poliermittel 13 in einem Tank 12 zu den Polierkissen 4 durch eine Düse 11 zugeführt.
Das zugeführte Poliermittel 13 hat die gleiche Zusammensetzung wie die des vorstehenden Poliermittels der vorliegenden Erfindung. Ein Teil des zugeführten Poliermittels 13 fließt hinab auf ein Drehtellersammelgefäß 14, wird dann gesammelt und in den Tank 12 zurückgewonnen, während der andere Teil des Poliermittels 13, wie ein verspritzter Teil und ein als Nebel während des Polierens abgeführter Teil unfähig ist, zurückgewonnen zu werden. Das zurück gewonnene Poliermittel wird zum anschließenden Polieren verwendet. Das Poliermittel 13 zirkuliert somit zwischen dem Tank 12 und der doppelseitigen Polierapparatur 1.
Das erfinderische Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers bezieht das Polieren des Siliziumwafers W unter Einstellen der Konzentration von in dem Poliermittel 13 enthaltenen Silikat-Ionen in den Tank 12 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein, ein. Die vorliegende Erfindung stabilisiert somit die Poliergeschwindigkeit durch Einstellen der Konzentration von Silikat-Ionen in dem Poliermittel, was in der Vergangenheit nicht in Betracht gezogen worden ist.
Die vorliegende Erfindung schränkt nicht auf besondere Weise ein, wie die Konzentration an Silikat-Ionen eingestellt wird, und ein beispielhaftes Verfahren zum Einstellen der Konzentration von Silikat-Ionen wird wie folgt gegeben: Die Konzentration wird verringert durch Ablassen eines Teils des zugeführten Poliermittels und Hinzufügen eines neuen Poliermittels, das keine Silikat-Ionen enthält oder das Silikat-Ionen enthält, dessen Konzentration geringer ist als die Zielkonzentration, während die Konzentration erhöht wird durch direktes Hinzufügen von Silikat-Ionen. Alternativ dazu kann die Konzentration erhöht werden durch Hinzufügen von Alkali und Erzeugen von Silikat-Ionen aufgrund der Reaktion zwischen dem hinzugefügten Alkali und einem Siliziumwafer, wie später beschrieben.
Solch ein Verfahren kann eine hohe Poliergeschwindigkeit (Poliergrad) und eine konstante Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches beibehalten, wodurch es ermöglicht wird, eine genaue Polierzeit einzustellen, und den Polierabschliff oder die Enddicke genau zu kontrollieren, dass sie der Zielwert ist. Das Verfahren kann auch eine Variation der Poliergeschwindigkeit über einen langen Zeitraum unterdrücken, wodurch eine längere Zielzeit des Poliermittels erlaubt wird eingestellt zu werden. Außerdem erlaubt das Bereitstellen eines Koeffizienten gemäß des Leitungswiderstands von Siliziumwafern die Poliergeschwindigkeit im voraus vorherzusagen, bei jedem Polieren eines Siliziumwafers mit einem unterschiedlichen Leitungswiderstand.
Der polierte Siliziumwafer exponiert Siliziummetall auf dessen Oberflächen. Wenn die Oberflächen mit dem daran anhaftenden Poliermittel Luft ausgesetzt werden, kann die Oberfläche aufgrund einer ungleichmäßigen Reaktion zwischen dem Siliziummetall und dem Alkali aufgeraut werden. Entsprechend wird reines Wasser oder ein oberflächenaktives Mittel im Allgemeinen auf die Oberflächen des Siliziumwafers gegossen, um das Alkali von den Oberflächen des Siliziumwafers unmittelbar nach der Vollendung des Polierens zu entfernen. Nachdem das Polieren vervollständigt ist und vor dem nächsten Polieren (ein neues Batch) durchgeführt wird, wird Reinigungswasser im Allgemeinen auf die Polierkissen gegossen und das Polierkissen wird mit einer Bürste, usw. gebürstet, um fremde Substanzen, Nebenprodukte, Agglomerat von Poliermittel von dem Polierkissen zu entfernen.
Der Teil des nicht rückgewinnbaren Poliermittels wird mit dem Reinigungswasser oder dem oberflächenaktiven Mittel, das auf diese Weise verwendet wird, gemischt und verbleibt in einem Abschnitt zwischen dem Drehtellerauffangbehälter und dem Leitungssystem. Das Poliermittel kann in diesem Gemisch nicht zurückgewonnen werden, um vorzubeugen, dass das Reinigungswasser oder das oberflächenaktive Mittel in das Poliermittel in dem Tank eindringt, und wird entsprechend abgelassen. Ein zwischen dem Leitungssystem und dem Tank bereitgestellter Abscheider erlaubt, das Poliermittel dazwischen zurückzugewinnen und abzulassen. Das Poliermittel in dem Tank nimmt ab, da ein Teil des zugeführten Poliermittels, wie der vorstehend abgelassene Teil und der vorstehend während des Polierens verspritzte Teil nicht in dem Tank zurückgewonnen werden können, und um die Abnahme zu kompensieren, wird ein neues Poliermittel zu dem Tank in der gleichen Menge hinzugefügt, wie das abgenommene Poliermittel.
Das neue Poliermittel wird in solch einer Weise hinzugefügt, dass der Anteil an Silizium, Wasser, usw. in dem Poliermittel 13 in dem Tank nicht verändert wird.
Die Konzentration an Silikat-Ionen, reduziert aufgrund des Teils des Poliermittels, der nicht in dem Tank zurückgewonnen wird, wird eingestellt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein, durch Hinzufügen von Alkali zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers, um die Silikat-Ionen durch die Reaktion zwischen dem Alkali und dem Siliziumwafer zu erzeugen.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Menge des abzulassenden Poliermittels durch Schalten des Abscheiders gemäß der nach dem Start des Polierens vergangenen Zeit eingestellt werden. Die Menge des nicht rückführbaren Poliermittels, wie des verspritzten Poliermittels, ist unter den Batches im Wesentlichen konstant. Da die Menge des Poliermittels, das nicht in dem Tank zurückgewonnen werden kann, unter den Batches konstant ist, kann die Konzentration an Silikat-Ionen leicht durch Einstellen der Menge an zu dem Poliermittel hinzuzufügenden Alkali in dem Tank eingestellt werden. Da die Silikat-Ionen durch die Reaktion zwischen dem Alkali und dem Siliziumwafer erzeugt werden, ist es außerdem möglich, eine Zunahme der Kosten zu unterdrücken.
Außerdem kann eine Feineinstellung der Konzentration an Silikat-Ionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs durch Einstellen des Gleichgewichts zwischen der Menge des Teils des Poliermittels, der nicht in dem Tank rückgewonnen werden kann, und der Menge an Alkali, das zu dem Poliermittel in dem Tank hinzugefügt wird, gemacht werden, wodurch die Poliergeschwindigkeit ebenfalls eingestellt werden kann.
Die Menge an Alkali, die hinzugefügt wird, um die Konzentration an Silikat-Ionen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einzustellen, und die Menge des abgelassenen Poliermittels kann durch Durchführen von Simulationen bestimmt werden.
Ein Beispiel der Simulationen ist nachstehend beschrieben.

Wie in Tabelle 1 aufgelistet, wenn ein Abschliff 16 μm beträgt, beträgt ein Poliergewicht 13,18 g (das Volumen eines zu polierenden Teils x der Si-Dichte x der Zahl an Wafern) und die Menge an durch die Reaktion erzeugten SiO₃ ^2– beträgt 28,23 g (das Molekulargewicht x dem Poliergewicht), unter Simulationsbedingungen des Polierens von fünf Siliziumwafern, die jeweils einen Durchmesser von 300 mm zur gleichen Zeit aufweisen. Der Ersatzanteil bezeichnet den Anteil des Poliermittels, das in den Tank rückgewonnen wird. Der Restanteil bezeichnet den Anteil an Silikat-Ionen, die in dem Poliermittel verbleiben, zu den Silikat-Ionen, die durch die Reaktion zwischen dem Siliziumwafer und dem Alkali erzeugt wurden. Silikat-Ionen, die nicht in dem Poliermittel verbleiben, werden aus dem System heraus durch das rückgewinnbare Poliermittel abgelassen. Der Restanteil wird entsprechend bestimmt auf der Basis der Menge des abgelassenen Poliermittels und der Menge des hinzugefügten Alkalis während des Polierens. Die Konzentration an Silikat-Ionen nach einem beliebigen Batch kann simuliert werden unter Verwendung des Restanteils als Parameter. [Tabelle 1]

Si-Dichte	2,33 g/cm³
Waferradius	15 cm
Abschliff	16 μm
Anzahl von Wafern	5
Poliergewicht	13,18 g
Die Menge an erzeugten SiO₃ ^2–	28,23 g
Restanteil	39,6%
Austauschanteil	87,1
Die Menge an hinzugefügtem Poliermittel	0,8 L
Anfangskonzentration von Silikat-Ionen	0,23 g/L

Die Konzentration nach Polieren kann spezifisch berechnet werden durch Hinzufügen erhöhter Silikat-Ionen, was berechnet wird durch die Menge an erzeugtem SiO₃ ^2– x dem Restanteil, zu der Anfangskonzentration.
Die Ergebnisse der Simulation unter den Bedingungen von Tabelle 1 sind in Tabelle 2 gegeben. Wie in Tabelle 2 aufgelistet, nimmt die Konzentration an Silikat-Ionen zu, wenn das Polier-Batch wiederholt wird, und wird nach 20 Batches im Wesentlichen konstant gehalten. Simulieren, dass die Konzentration innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt, kann die Menge an abzulassendem Poliermittel und die Menge an hinzuzufügendem Alkali in jedem Batch bereitstellen. [Tabelle 2]

Die Anzahl an Batches Konzentration

0 0,23

5 1,6

10 3,0

20 4,6

50 4,6

100 4,6
Die Konzentration an Silikat-Ionen wird vorzugsweise eingestellt innerhalb des Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/L zu sein.
Solch eine Einstellung stellt eine Konstante, hohe Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches sicher.
Das Alkali wird vorzugsweise in einer konstanten Menge pro vorbestimmter Zeit zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügt. Die konstante Menge pro vorbestimmter Zeit kann geeigneter Weise gemäß einer zu verwendenden Polierapparatur oder dem Volumen eines Tanks bestimmt werden.
Solch eine Einstellung ermöglicht es, die Konzentration an Silikat-Ionen sicher innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu sein und davor, aufgrund einer temporären Zunahme der Konzentration an Silikat-Ionen durch das hinzugefügte Alkali instabil zu werden.
Alternativ dazu kann die Gesamtmenge des Alkali, das benötigt wird, auf einmal während des Polierens, vor dem Polieren oder nach dem Polieren hinzugefügt werden, wenn die benötigte Gesamtmenge gering ist und insbesondere ein Polierzyklus ausreichend kurz ist.
Das Alkali, das während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügt wird, kann mindestens eines sein von Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Alkali anwenden.
Ein neu erzeugtes Poliermittel benötigt eine Zunahme von darin enthaltenen Silikat-Ionen zum Beispiel durch Hinzufügen von Silikat-Ionen oder durch Polieren einer Siliziumwafer-Attrappe unter Hinzufügen von Alkali, und um die Konzentration an Silikat-Ionen einzustellen, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein (zum Beispiel während des Zeitraums zwischen 0 bis 15 Batches in der vorstehenden Simulation). Nach dieser Einstellung wird das Polieren von Siliziumwafern wiederholt, während die Konzentration an Silikat-Ionen eingestellt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gemäß des erfinderischen Verfahrens zum Polieren eines Siliziumwafers zu sein, sodass die Poliergeschwindigkeit gleichbleibend konstant über einen langen Zeitraum gehalten werden kann.
Beispiele eines Verfahrens zum leichten Evaluieren der Konzentration von Silikat-Ionen in einem Poliermittel schließt die spezifische Gravitation, die elektrische Leitfähigkeit, die Turbidität des Poliermittels zum Beispiel ein. Es kann verstanden sein, dass wenn sie konstant sind, die Konzentration an Silikat-Ionen ebenfalls konstant ist.
Die Konzentration an Silikat-Ionen, die sich in dem zirkulierenden Poliermittel löst, hängt von dem Polierabschliff ab und nimmt mit einer Zunahme im erforderlichen Abschliff zu, wenn das Volumen des Tanks und die Zahl an Siliziumwafern die eingestellt werden (die Zahl an Siliziumwafern, die gleichzeitig poliert werden) konstant sind. Die obere Grenze der Konzentration beträgt vorzugsweise 4,6 g/L zum Polieren mit einem großen Abschliff, wie doppelseitiges Polieren, wie in der Zeichnung veranschaulicht.
Für die sich lösenden Silikat-Ionen wird nicht erwartet, beim Polieren mit einem vernachlässigbaren Polierabschliff wie beim Endpolieren zu sehr zuzunehmen. In diesem Fall hängt die Konzentration der sich lösenden Silikat-Ionen von der Konzentration von in einer unverdünnten Aufschlämmung enthaltenen Silikat-Ionen ab und beträgt vorzugsweise 1,0 g/L oder mehr, um eine hohe Poliergeschwindigkeit zu erwarten.
BEISPIELE
Hiernach wird die vorliegende Erfindung genauer mit einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
(Beispiel)
Unter Verwendung der doppelseitigen Polierapparatur, die fähig ist, fünf Siliziumwafer gleichzeitig zu polieren, wie in 1 abgebildet, wurde Polieren von Siliziumwafern mit einem Durchmesser von 300 mm in einer Batch-Weise wiederholt, wobei die Konzentration von Silikat-Ionen in dem Poliermittel eingestellt wurde, 4,6 g/L zu sein, gemäß dem Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers der vorliegenden Erfindung. Die Anzahl an pro Batch zu polierenden Wafern betrug fünf. Geätzte Siliziumwafer mit einer Dicke von etwa 793 ± 2 μm wurden unter einem Polierdruck von 200 g/cm² für solch eine Polierzeit poliert, dass die Dicke des Wafers auf 777 μm reduziert wurde, d. h. der Abschliff wurde etwa 16 μm. Der Polierabschliff wurde durch Messen der Dicke der polierten Siliziumwafer untersucht und die Poliergeschwindigkeit wurde berechnet von dem Polierabschliff und der evaluierten Polierzeit.
Zuerst wurde das Poliermittel der vorliegenden Erfindung auf die folgende Weise erzeugt.
Etwa 0,6 Gew.-% kolloidales Silica mit einer Primärpartikelgröße von 35 nm und etwa 0,075 Gew.-% KOH als Alkali wurden in einen Tank mit 70 L Kapazität gegeben und durchmengt, um ein Basispoliermittel zu erhalten. Siliziumwafer-Attrappen wurden dann unter Zuführen des Basispoliermittels und Hinzufügen von 5% KOH, um die Konzentration an Silikat-Ionen in dem Poliermittel einzustellen, 4,6 g/L zu sein, poliert.
Das Polieren von Siliziumwafern wurde mit dem auf diese Weise erzeugten Poliermittel der vorliegenden Erfindung wiederholt, um die Poliergeschwindigkeit von jedem Polier-Batch zu evaluieren. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Konzentration von Silikat-Ionen in dem Poliermittel eingestellt, 4,6 g/L zu sein, auf solch eine Weise, dass 9 L Poliermittel des zugeführten Poliermittels abgelassen wurden und 9 L neues Poliermittel nach jedem Polieren hinzugefügt wurde, und 5% KOH wurde in einer Menge von 3 ml alle 2 Minuten zu dem Poliermittel in dem Tank während jedes Polierens hinzugefügt.
Die Konzentration von Silikat-Ionen nach dem Polieren wurde durch ein Molybdän-Gelb-Verfahren gemessen.
Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt. Die Poliergeschwindigkeiten in 2 sind ausgedrückt durch relative Werte, erhalten, wenn die Poliergeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Polierens der Wafer-Attrappe um das Poliermittel zu erzeugen in 1 konvertiert wird. Wie in 2 gezeigt, war das Verfahren des Polierens der Wafer unter Einstellen der Konzentration von Silikat-Ionen 4,6 g/L zu sein fähig, die Poliergeschwindigkeit unter den Batches im Wesentlichen konstant zu halten und auch die Poliergeschwindigkeit auf einem hohen Level zu halten, der der gleiche Level war im Vergleich zu den Ergebnissen des Vergleichsbeispiels, das in 3 gezeigt ist. Außerdem wurde entdeckt, dass der angezielte Polierabschliff fähig war, stabil erreicht zu werden.
Es wurde somit bestätigt, dass das Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers und das Poliermittel der vorliegenden Erfindung eine hohe Poliergeschwindigkeit unter Polier-Batches konstant halten kann, dadurch Kontrollieren des Polierabschliffs oder der Enddicke genau der Zielwert zu sein.
(Vergleichsbeispiel)
Siliziumwafer wurden unter den gleichen Bedingungen wie solche des Beispiels poliert, außer dass der pH eines Poliermittels konstant gehalten wurde, während die Konzentration an Silikat-Ionen gemäß einem herkömmlichen Polierverfahren nicht eingestellt wurde, und die Poliergeschwindigkeit wurde wie im Beispiel evaluiert.
Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt. Die Poliergeschwindigkeiten in 3 sind ausgedrückt als relative Werte in Bezug auf die Poliergeschwindigkeiten im Beispiel. Wie in 3 gezeigt, obwohl der pH des Poliermittels konstant gehalten wurde, variierte die Poliergeschwindigkeit mehr als im Beispiel. Die Variationen in der Poliergeschwindigkeit verursachte Variationen im Polierabschliff.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorhergehende Ausführungsform zu beschränken ist. Die Ausführungsform ist nur eine beispielhafte Veranschaulichung und jegliche Beispiele, die im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie die in dem technischen Konzept, das in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, aufzeigen, sind im technischen Schutzbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.

Claims

Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers, wobei das Verfahren umfasst: Polieren des Siliziumwafers durch Verbringen des Siliziumwafers in rutschenden Kontakt mit einem Polierkissen, das an einen Drehteller angefügt ist, unter Zuführung eines Poliermittels, das in einem Tank gelagert wird, zu dem Polierkissen; und Zirkulieren des Poliermittels in den Tank, um das zugeführte Poliermittel zurückzugewinnen, wobei der Siliziumwafer während des Einstellens einer Konzentration von Silikat-Ionen, die in dem Poliermittel enthalten sind, in dem Tank innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu sein, poliert wird.
Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend Hinzufügen eines neuen Poliermittels zu dem Tank in der gleichen Menge wie der eines Teils des zugeführten Poliermittels, der nicht in den Tank zurückgewonnen wird, wobei die Konzentration von Silikat-Ionen, die aufgrund des Teils des Poliermittels, der nicht in den Tank zurückgewonnen wird, reduziert ist, durch Hinzufügen von Alkali zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers, um durch eine Reaktion zwischen dem Alkali und dem Siliziumwafer die Silikat-Ionen zu erzeugen, eingestellt wird innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu sein.
Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Konzentration an Silikat-Ionen eingestellt wird innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/L zu sein.
Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Alkali in einer konstanten Menge pro vorbestimmter Zeit zu dem Poliermittel in dem Tank während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügt wird.
Verfahren zum Polieren eines Siliziumwafers gemäß einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, wobei das während des Polierens des Siliziumwafers hinzugefügte Alkali mindestens eines ist von Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid.
Poliermittel zur Verwendung, zu einem Polierkissen, das an einem Drehteller angefügt ist, zugeführt zu werden, wenn ein Siliziumwafer durch Verbringen in rutschenden Kontakt mit dem Polierkissen poliert wird, wobei das Poliermittel Wasser, Silica, Alkali und Silikat-Ionen enthält, wobei eine Konzentration von Silikat-Ionen eingestellt wird, innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 4,6 g/L zu sein.