DE112015003941T5

DE112015003941T5 - Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers

Info

Publication number: DE112015003941T5
Application number: DE112015003941.4T
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Kozasa; Katsuhisa Sugimori; Syunya Kobuchi
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US20170252891A1; JP2016051763A; US9956663B2; WO2016031310A1; TWI541099B; JP6206360B2; CN107155368B; KR20170038865A; TW201618897A; CN107155368A; KR101815502B1

Abstract

Ein Verfahren zum Polieren eines Wafers (W) umfasst einen ersten Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche des Wafers (W) bei Zufuhr einer Grobpolierflüssigkeit (224) auf eine Polieroberfläche eines Grobpoliertuchs (223), im Anschluss an den ersten Polierschritt einen Schritt zur Bildung eines Schutzfilms durch Zufuhr einer ein wasserlösliches Polymer enthaltenden Lösung zur Bildung eines Schutzfilms (225) zu dem Grobpoliertuch (223) nach der Verwendung im ersten Polierschritt und Herstellen eines Kontakts der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms (225) mit der polierten Oberfläche des Wafers (W) zur Bildung eines Schutzfilms (W1) auf der polierten Oberfläche und einen zweiten Polierschritt zum Polieren der Oberfläche des Wafers (W), wobei der Schutzfilm durch Zufuhr einer Fertigpolierflüssigkeit zu einer Polieroberfläche eines Fertigpoliertuchs gebildet wird, das sich von dem Grobpoliertuch (223) unterscheidet.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers.
TECHNISCHER HINTERGRUND
In den jüngsten Jahren wird allgemein CMP (chemisch-mechanisches Polieren), das durch relatives Drehen eines Silicium-Wafers und eines Poliertuchs bei Zufuhr einer Schleifkörner (z. B. Siliciumdioxidpartikel) enthaltenden Polierflüssigkeit in eine wässrige Lauge ausgeführt wird, als Verfahren zum Polieren einer Oberfläche eines Silicium-Wafers verwendet. CMP ist eine Mischtechnik aus einer mechanischen Polierwirkung durch die schleifenden Körner und einer chemischen Polierwirkung durch die wässrige Lauge. Es ist allgemein bekannt, dass durch Kombinieren der beiden vorstehenden Polierwirkungen eine hohe Planheit der Oberfläche des Silicium-Wafers erzielt wird. Das CMP des Silicium-Wafers wird typischerweise durch mehrere Schritte von einem doppelseitigen Polierschritt zu einem einseitigen Polierschritt ausgeführt.
Der doppelseitige Polierschritt wird ausgeführt, um den Silicium-Wafer auf eine gewünschte Stärke zu polieren. Genauer werden eine Vorderseite und eine Rückseite des Silicium-Wafers gleichzeitig bei einer relativ hohen Poliergeschwindigkeit mit einem harten, aus Polyurethan und dergleichen gefertigten Poliertuch poliert. Durch dieses doppelseitige Polieren wird der Silicium-Wafer so abgeflacht, dass eine Schwankung einer Stärke des polierten Silicium-Wafer reduziert und Welligkeitskomponenten (z. B. eine Nanotopographie) entfernt werden.
Der einseitige Polierschritt wird ausgeführt, um die Rauigkeit einer der Oberflächen des Silicium-Wafers zu verbessern, nachdem er dem doppelseitigen Polieren unterzogen wurde. Genauer wird der einseitige Polierschritt mit einem weichen Poliertuch wie einem Wildledertuch in Kombination mit schleifenden Mikrokörnern ausgeführt, um die Mikrorauigkeit (z. B. Nanotopographie und Trübung) der einen der Oberflächen des Silicium-Wafers zu verringern. Der einseitige Polierschritt wird in mehreren Stufen mit einer Variation des Poliertuchtyps, einer Größe der Schleifkörner und einer Alkalikonzentration in der Polierflüssigkeit ausgeführt.
Als eine Technik, die den einseitigen Polierschritt zum Verbessern einer Trübung einer Oberfläche des Silicium-Wafers betrifft, wurden offenbart: ein zum Hochglanzpolieren des Silicium-Wafers verwendetes Schleifmittel, wobei das Schleifmittel alkalisches Siliciumdioxid, ein wasserlösliches Polymer und eine organische Ringverbindung enthält; und ein Verfahren zum Polieren des Silicium-Wafers unter Verwendung des Schleifmittels (siehe Patentliteratur 1).
LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 5321430

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE(S) PROBLEM(E)
Wie ebenfalls in Patentliteratur 1 berichtet, wird das wasserlösliche Polymer im einseitigen Polierschritt im Allgemeinen der Polierflüssigkeit beigemischt, um den Trübungsgrad der Oberfläche des Silicium-Wafers zu verringern.
Auf einer obersten Oberflächenschicht des Silicium-Wafers verbleiben durch die mechanische Wirkung des doppelseitigen Polierens induzierte Verarbeitungsschäden (Spannungsbeanspruchungen), nachdem dieser dem doppelseitigen Polierschritt unterzogen wurde. Dementsprechend ist es im nachfolgenden einseitigen Polierschritt erforderlich, den Silicium-Wafer zu polieren, um die Verarbeitungsschäden zu entfernen. Da jedoch die Poliergeschwindigkeit (Polierrate) erheblich verringert wird, wenn der Polierflüssigkeit das wasserlösliche Polymer beigefügt wird, sind zur Entfernung der Verarbeitungsschäden ein erheblicher Zeitaufwand und beträchtlich viele Schritte erforderlich.
Hinsichtlich des vorstehenden Problems wird der Silicium-Wafer bei einer ersten einseitigen Polierbehandlung (die nachstehend auch als Grobpolieren bezeichnet wird) mit der Polierflüssigkeit poliert, der kein wasserlösliches Polymer beigefügt wurde, nachdem er dem doppelseitigen Polierschritt unterzogen wurde, so dass die Verarbeitungsschäden entfernt werden können, ohne die Poliergeschwindigkeit zu verringern. Bei den zweiten und nachfolgenden einseitigen Polierbehandlungen (nachstehend auch als Fertigpolieren bezeichnet) wird der Silicium-Wafer mit der Polierflüssigkeit poliert, der das wasserlösliche Polymer beigemischt wurde, so dass der Silicium-Wafer eine gewünschte Oberflächenrauigkeit aufweisen kann.
Experimente der Erfinder haben jedoch gezeigt, dass sich viele Mikro-LPD (LPD = Lichtpunktdefekt) mit einer jeweiligen Größe von 45 nm oder weniger auf der Oberfläche des hergestellten epitaxialen Silicium-Wafers bilden, wenn eine Epitaxialwachstumsbehandlung auf die Oberfläche des durch das vorstehende Grobpolieren und Fertigpolieren hergestellten Silicium-Wafers angewendet wird. Überdies haben die Erfinder, wie nachstehend beschrieben, ebenso herausgefunden, dass Wasserfleckenfehler auf der Oberfläche des Silicium-Wafers entstehen, nachdem er dem Grobpolieren unterzogen wurde, und dass die Wasserfleckenfehler das Entstehen der Mikro-LPD des epitaxialen Silicium-Wafer verursachen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Polieren einer Oberfläche eines Silicium-Wafers, wobei das Verfahren zur Verringerung der Entstehung von Wasserfleckenfehlern auf der Oberfläche des Silicium-Wafers bei einem einseitigen Polierschritt geeignet ist.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS/DER PROBLEME
Die Erfinder haben die Ursache der Entstehung von Mikro-LPD auf einer Oberfläche eines epitaxialen Silicium-Wafers sorgfältig studiert.
Zur Untersuchung der Ursache bei dem epitaxialen Silicium-Wafer mit den Mikro-LPD auf seiner Oberfläche wurde eine Abbildung der LPD betrachtet, und es erfolgte eine substantielle Betrachtung der LPD unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops (RKM). Überdies erfolgte die substantielle Betrachtung der LPD unter Verwendung eines Waferdefektprüfsystems (MAGICS, hergestellt von Lasertec Corporation) und eines RKM, wodurch die erfassten LPD klassifiziert wurden.
1 ist die Abbildung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers beobachteten LPD, die zeigt, dass viele Mikro-LPD auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers verteilt sind.
2 ist ein Graph, der die Ergebnisse der Defektklassifizierung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers beobachteten LPD zeigt. Anhand des Graphen ist ersichtlich, daß die Anzahl der konkaven Mikrodefekte größer als die typischer Epitaxialdefekte wie SF (Stapelfehler) und Hillock ist.
3 zeigt ein RKM-Bild der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers beobachteten konkaven Mikrodefekte. 4 zeigt eine Höhendifferenz einer oberen Oberfläche zwischen A und B gemäß 3. Wie aus den 3 und 4 deutlich hervorgeht, sind die tatsächlich auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers beobachteten konkaven Mikrodefekte kraterförmige konkave Mikrodefekte mit einem Durchmesser von ca. 26 μm und einer Höhe von ca. 15 nm und einem ringförmig hervortretenden Umfang.
Aus den Ergebnissen wird geschlossen, dass die konkaven Mikrodefekte ein Niveau der Anzahl der Mikro-LPD bestimmen.
Als nächstes wurde die Ursache der Entstehung der konkaven Mikrodefekte auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers untersucht. Genauer wurde die Oberfläche des Silicium-Wafers im DIC-Modus hinsichtlich Koordinatenpositionen mit Defekten mit einer jeweils konkaven Form und einem Höhenunterschied von 3 nm oder mehr und Koordinatenpositionen, an denen konkave Mikrodefekte auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers beobachtet wurden, betrachtet, bevor er der Epitaxialwachstumsbehandlung unterzogen wurde, wobei eine Vorrichtung zur Überprüfung auf Oberflächendefekte (Surfscan SP-2: hergestellt von KLA-Tencor Corporation) verwendet wurde. Bei einem Vergleich der beiden vorstehenden Koordinatenpositionen wurde bestätigt, dass die Koordinatenpositionen, an denen die Defekte jeweils eine konkave Form mit einem Höhenunterschied von 3 nm oder mehr aufweisen, im Wesentlichen mit den Koordinatenpositionen zusammenfallen, an denen die konkaven Mikrodefekte beobachtet wurden.
Dementsprechend ergab sich bei der Verwendung eines RKM für einen Abschnitt, in dem der Defekt auf der Oberfläche des Silicium-Wafers festgestellt wurde, eine wesentliche Beobachtung. Die Ergebnisse sind in 5 gezeigt. 6 zeigt eine Höhendifferenz der oberen Oberfläche zwischen C und D gemäß 5. Wie aus den 5 und 6 deutlich hervorgeht, wurde – ähnlich wie bei den auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers festgestellten konkaven Mikrodefekten – bestätigt, dass die tatsächlich auf der Oberfläche des Silicium-Wafers beobachteten konkaven Mikrodefekte ein kraterförmiger Defekt mit einem Durchmesser von ca. 20 μm und einer Höhe von ca. 22 nm und einem ringförmig hervortretenden Umfang (der nachstehend als Wasserfleckendefekt bezeichnet wird) waren.
Da der auf der Oberfläche des Silicium-Wafers beobachtete ringförmige Wasserfleckendefekt einen mittleren Teil aufweist, der dünner als ein Umfang ist, wurde geschlossen, dass eine Reaktion, bei der der Wasserfleckendefekt gebildet wird, mit einem Ätzen einhergeht. Genauer wird schlußgefolgert, dass der auf der Oberfläche des Silicium-Wafers entstehende Wasserfleckendefekt durch ein Phänomen verursacht wird, bei dem eine alkalische Komponente und dergleichen enthaltende wässrige Lösung in Form von Wassertropfen auf der Oberfläche des Silicium-Wafers vorhanden ist, die Oberfläche des Silicium-Wafers durch die alkalische Komponente in der wässrigen Lösung geätzt wird und gleichzeitig Sauerstoff in der Luft in die Wassertropfen eintritt und mit der alkalischen Komponente reagiert, was zur Bildung eines Reaktantensalzes führt.
Es wurde bestätigt, dass ein Schritt, in dem dieses Phänomen möglicherweise auftritt, der einseitige Polierschritt ist, bei dem der Wasserfleckendefekt beim Befördern des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang vom Grobpolieren zum Fertigpolieren entstand.
Es wird davon ausgegangen, dass der Wasserfleckendefekt möglicherweise gebildet wird, da die eine Poliersuspensionskomponente enthaltenden Wassertropfen auf der Oberfläche des Silicium-Wafers verbleiben, nachdem er im einseitigen Polierschritt dem Grobpolierschritt unterzogen wurde.
7 zeigt einen vermuteten Mechanismus der Entstehung des Wasserfleckendefekts. Ein unterer Abschnitt in 7 entspricht einem oberen Abschnitt und zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht einer obersten Oberflächenschicht des Silicium-Wafers.
Nach Abschluss des Grobpolierschritts im einseitigen Polierschritt ist die zum Grobpolieren verwendete Poliersuspension als Rückstand auf der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers vorhanden. Die polierte Oberfläche ist hydrophob. Dementsprechend werden, wie im oberen Abschnitt von 7(A) gezeigt, Poliersuspension enthaltende Wassertropfen auf der polierten Oberfläche gebildet. Wie im unteren Abschnitt von 7(A) gezeigt, ist die (in der Figur durch K⁺ und OH^– bezeichnete) der Poliersuspension entstammende, alkalische Komponente in den Wassertropfen vorhanden. Überdies wird an Teilen auf der obersten Oberflächenschicht des Silicium-Wafers, die mit den Wassertropfen in Kontakt gelangen, (in der Figur durch Si bezeichnetes) Silicium der obersten Oberflächenschicht ausgewaschen und in den Wassertropfen eingefangen. Beim Übergang zwischen dem Abschluss des Grobpolierens zum nachfolgenden Fertigpolieren wird (in der Figur durch O₂ bezeichneter) in der Luft vorhandener Sauerstoff in den Wassertropfen eingefangen, während der Polierkopf in einer angehobenen Position angeordnet wird.
Als nächstes wird der Silicium-Wafer nach Abschluss des Grobpolierens in trockenem Zustand in Luft befördert, während er am Polierkopf befestigt ist, um mit dem nächsten Schritt des Fertigpolierens fortzufahren.
Obwohl der Silicium-Wafer in Luft befördert wird, verätzt KOH in den Wassertropfen an Teilen der polierten Oberfläche, an der die Wassertropfen haften, das Si. Durch diese Ätzreaktion werden K₂SiO₃ und H₂SiO₃ gebildet. Die Wassertropfen verdampfen während der Beförderung des Silicium-Wafers in Luft. Dementsprechend verbleiben das gebildete K₂SiO₃ und H₂SiO₃ auf eine Weise, bei der sie sich auf dem Umfang ansammeln, an dem die Wassertropfen zuvor vorhanden waren (siehe den unteren Abschnitt von 7(B)).
Beim Fertigpolieren wird die polierte Oberfläche des Silicium-Wafers dem Fertigpolieren unterzogen (siehe den oberen Abschnitt von 7(C)). Da ein Polieranteil beim Fertigpolieren gering ist, werden die beim Befördern des Silicium-Wafers in Luft entstandenen Wasserfleckendefekte nicht vollständig entfernt, so dass ein kraterförmiger Wasserfleckendefekt auf der Oberfläche des Silicium-Wafers verbleibt, nachdem diese dem Fertigpolieren unterzogen wurde (siehe den unteren Abschnitt in 7(C)).
Es ist darauf hinzuweisen, dass der Wasserfleckendefekt als ein ringförmiger Defekt mit einer Höhe von mindestens ca. 10 nm und einen Durchmesser von mindestens ca. 10 μm definiert ist, wenn im DIC-Modus unter Verwendung einer Vorrichtung zur Überprüfung auf Oberflächendefekte (Surfscan SP-2, hergestellt von KLA-Tencor Corporation) eine umfassende Betrachtung hinsichtlich Defekten erfolgt, die jeweils eine konkave Form mit einem Höhenunterschied von 3 nm oder mehr aufweisen.
Wie vorstehend beschrieben wurde festgestellt, dass die Entstehung der Mikro-LPD auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers durch den während des Transports des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang vom Grobpolieren zum Fertigpolieren im einseitigen Polierschritt auf dem Silicium-Wafer gebildeten Wasserfleckendefekt verursacht wird.
Die Untersuchung der Erfindung erfolgte auf der Grundlage der folgenden Erkenntnisse.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst ein Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers: einen ersten Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche des Silicium-Wafers bei Zufuhr einer ein primäres Mittel in Form einer wässrigen Lauge und Schleifkörner enthaltenden ersten Polierflüssigkeit zu einem Poliertuch, wobei die erste Polierflüssigkeit kein wasserlösliches Polymer enthält; im Anschluss an den ersten Polierschritt einen Schritt zur Bildung eines Schutzfilms durch Zufuhr einer ein wasserlösliches Polymer enthaltenden Lösung zur Bildung eines Schutzfilms zu dem Poliertuch nach der Verwendung im ersten Polierschritt und zum Herstellen eines Kontakts der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit der dem ersten Polierschritt unterzogenen, polierten Oberfläche des Silicium-Wafers zur Bildung eines Schutzfilms auf der polierten Oberfläche; und einen zweiten Polierschritt zum Polieren der Oberfläche des Silicium-Wafers, wobei der Schutzfilm durch Zufuhr einer ein primäres Mittel in Form einer wässrige Lauge, Schleifkörner und ein wasserlösliches Polymer enthaltenden zweiten Polierflüssigkeit zu einem Poliertuch gebildet wird, das sich von dem im ersten Polierschritt verwendeten Poliertuch unterscheidet.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung wird in dem im Anschluss an den ersten Polierschritt ausgeführten Schritt der Erzeugung des Schutzfilms die das wasserlösliche Polymer enthaltende Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers in Kontakt gebracht. Durch diesen Vorgang wird der Schutzfilm auf der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers gebildet, nachdem sie dem ersten Polierschritt unterzogen wurde.
Der Schutzfilm schützt die polierte Oberfläche während des Transports des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang vom ersten Polierschritt (dem Grobpolieren) zum zweiten Polierschritt (dem Fertigpolieren) vor Sauerstoff in der Luft. Obwohl die benutzte Polierflüssigkeit auf der polierten Oberfläche verbleibt, nachdem das Grobpolieren abgeschlossen ist, fungiert der Schutzfilm als Ätzstopper zum Verhindern eines Ätzens durch die in der Polierflüssigkeit enthaltene alkalische Komponente.
Da der Schutzfilm somit verhindert, dass die polierte Oberfläche der Luft ausgesetzt wird, wird eine Reaktion zwischen der polierten Oberfläche und Sauerstoff in der Luft verhindert. Überdies bleibt die polierte Oberfläche frei von Verätzungen durch die in der Polierflüssigkeit verbleibende alkalische Komponente. Dementsprechend kann die Entstehung von Wasserfleckendefekten im einseitigen Polierschritt während des Transports des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang vom Grobpolieren zum Fertigpolieren reduziert werden. Dementsprechend können die durch die Wasserfleckendefekte verursachten konkaven Mikrodefekte auf dem hergestellten epitaxialen Silicium-Wafer reduziert werden.
Im Allgemeinen ist ein im einseitigen Polierschritt verwendetes Poliertuch weicher als ein im doppelseitigen Polierschritt verwendetes Poliertuch. Da das Polieren des Silicium-Wafers erfolgt, während der Silicium-Wafer in das Poliertuch versunken gehalten wird, wird dementsprechend eine Rückführungswirkung durch eine Reaktionskraft des Poliertuchs am Umfang des Wafers groß, wodurch ein peripherer Scherungsabfall des Wafers entsteht, der als „Rolloff an den Kanten” bezeichnet wird.
In der Anfangsphase des Grobpolierens ist eine Temperatur der durch das Polieren erzeugten Wärme im mittleren Teil des Wafers hoch und am Umfang niedrig. Dementsprechend tendiert ein vor dem Grobpolieren auf der Oberfläche des Wafers vorhandener, ursprünglicher Oxidfilm, der am mittleren Teil des Wafers vorhanden ist, an dem die erzeugte Wärme hoch ist, dazu, zuerst entfernt zu werden, worauf die Entfernung des ursprünglichen Oxidfilms folgt, der am Umfang vorhanden ist.
Da der Schutzfilm im Schritt der Bildung des Schutzfilms auf der polierten Oberfläche gebildet wird, während die das wasserlösliche Polymer enthaltende Lösung zur Bildung eines Schutzfilms auf die Polieroberfläche des Grobpoliertuchs zugeführt wird, verbleibt wasserlösliches Polymer im Grobpoliertuch. Dementsprechend wird das Grobpolieren im ersten Polierschritt im nächsten Zyklus mit dem Grobpoliertuch ausgeführt, in dem das wasserlösliche Polymer verbleibt. In diesem Fall wird aufgrund des wasserlöslichen Polymers die Entfernbarkeit des ursprünglichen Oxidfilms von der Oberfläche des Silicium-Wafers reduziert.
Da die Entfernbarkeit des ursprünglichen Oxidfilms beim Grobpolieren unter Verwendung des Grobpoliertuchs, in dem das wasserlösliche Polymer verbleibt, reduziert wird, wird der Polieranteil auf dem Umfang des Wafers dementsprechend reduziert, wenn sich die Entfernung des ursprünglichen Oxidfilms von der Oberfläche des Wafers verzögert. Anders ausgedrückt kann durch Anwenden des Polierverfahrens gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung der Grad des Rolloff an den Kanten des Silicium-Wafers beim Grobpolieren im nächsten und den nachfolgenden Zyklen verringert werden.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung hat das wasserlösliche Polymer in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms vorzugsweise eine Konzentration, die in einem Bereich von 10 ppm bis 30 ppm liegt.
Solange die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms bei dieser Ausgestaltung im Schritt der Bildung des Schutzfilms in dem vorstehenden Bereich liegt, kann der Schutzfilm auf der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers so gebildet werden, dass er eine derartige Stärke aufweist, dass die Entstehung des Wasserfleckendefekts verhindert werden kann. Überdies ist, solange die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in dem vorstehenden Konzentrationsbereich liegt, die in dem Grobpoliertuch verbleibende Menge an wasserlöslichem Polymer gering genug, um das Grobpolieren nicht zu beeinträchtigen. Dementsprechend wird die Polierrate auch beim Grobpolieren im nächsten Zyklus nicht drastisch verringert. Ferner beträgt, solange die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in dem vorstehenden Konzentrationsbereich liegt, die Stärke des im Schritt der Bildung des Schutzfilms auf der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers gebildeten Schutzfilms in etwa mehrere hundert Å (mehrere zehn nm), was beim nachfolgenden Fertigpolieren ein Entfernen des auf der Oberfläche des Wafers gebildeten Schutzfilms in kurzer Zeit ermöglicht.
Gemäß dem vorstehenden Aspekt der Erfindung ist das in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms verwendete wasserlösliche Polymer vorzugsweise eine Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur oder eine nicht ionische Polymerverbindung. Genauer wird als Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur beispielhaft Hydroxyethylcellulose genannt. Beispiele der nicht ionischen Polymerverbindung umfassen Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Polyethylenoxid, unter denen eine oder mehrere die Polymerverbindung enthalten können. Durch die Verwendung eines derartigen wasserlöslichen Polymers kann der Schutzfilm leicht auf der polierten Oberfläche des Silicium-Wafers gebildet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG(EN)
1 ist eine Abbildung von auf einer Oberfläche eines epitaxialen Silicium-Wafers entstandenen LPD.
2 zeigt das Ergebnis einer Defektklassifizierung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers vorhandenen Mikro-LPD.
3 zeigt ein RKM-Bild eines konkaven Mikrodefekts mit einem Durchmesser von 26 μm und einer Höhe von 15 nm, wobei der Defekt auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers vorhanden ist.
4 zeigt eine Höhendifferenz einer oberen Oberfläche zwischen A und B gemäß 3.
5 zeigt ein RKM-Bild eines Wasserfleckendefekts mit einem Durchmesser von 20 μm und einer Höhe von 22 nm, wobei der Defekt auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers vorhanden ist.
6 zeigt eine Höhendifferenz der oberen Oberfläche zwischen C und D gemäß 5.
7 zeigt einen vermuteten Mechanismus der Entstehung des Wasserfleckendefekts.
8 ist eine Draufsicht, die eine Gesamtheit einer Poliervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht der Poliervorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform.
10 zeigt einen Schutzfilmbildungsprozess bei der beispielhaften Ausführungsform.
11 zeigt die Anzahl der bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 jeweils auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers entstandenen Mikro-LPD.
12 zeigt eine jeweilige Oberflächenrauigkeit Ra des Silicium-Wafers bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1.
13 ist eine Abbildung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers gemäß Beispiel 1 entstandenen LPD.
14 ist eine Abbildung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers gemäß Beispiel 2 entstandenen LPD.
15 ist eine Abbildung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers gemäß Vergleichsbeispiel 1 entstandenen LPD.
16 zeigt eine Beziehung zwischen einer Konzentration des wasserlöslichen Polymers und der Anzahl der Wasserfleckendefekte gemäß Beispiel 3.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Nachstehend wird/werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen (eine) beispielhafte Ausführungsform(en) der Erfindung will beschrieben. Ausgestaltung der Poliervorrichtung für Wafer
8 ist eine Draufsicht, die eine Gesamtheit einer Poliervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 9 ist eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht der Poliervorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform.
Wie in 8 gezeigt, ist eine Poliervorrichtung 1 eine zum Polieren einer Oberfläche eines Wafers W in mehreren Stufen unter Verwendung einer Poliersuspension konzipierte Vorrichtung. Insbesondere ist die Poliervorrichtung 1 so konfiguriert, dass sie eine Grobpolierbehandlung des Wafers W, eine erste Fertigpolierbehandlung zum Polieren des Wafers W auf eine feinere Oberflächenrauigkeit als die bei der Grobpolierbehandlung und eine zweite Fertigpolierbehandlung zum Polieren des Wafer W auf eine feinere Oberflächenrauigkeit als die bei der ersten Fertigpolierbehandlung ausführt. Obwohl die Fertigpolierbehandlung bei der beispielhaften Ausführungsform zwei Stufen aufweist, die die erste Fertigpolierbehandlung und die zweite Fertigpolierbehandlung umfassen, kann die Fertigpolierbehandlung in einer einzigen Stufe ausgeführt werden.
Wie in 8 gezeigt, umfasst die Poliervorrichtung 1: eine in einem kastenförmigen Gehäuse 20 vorgesehene Poliereinheit 2, eine auf einer Oberseite der Poliereinheit 2 vorgesehene drehbare Waferhalteeinheit 3 und einen an der drehbaren Waferhalteeinheit 3 vorgesehenen Polierkopf 4.
Die Poliereinheit 2 ist so konfiguriert, dass sie beispielsweise den Polierkopf 4 reinigt und den Wafer W den Erfordernissen entsprechend poliert und spült. Die Poliereinheit 2 umfasst eine Reinigungseinheit 21, eine Grobpoliereinheit 22, eine erste Fertigpoliereinheit 23 und eine zweite Fertigpoliereinheit 24, die entlang eines Umfangs einer oberen Oberfläche des Gehäuses 20 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Grobpoliereinheit 22 genau beschrieben wird und die Beschreibung der ersten Fertigpoliereinheit 23 und der zweiten Fertigpoliereinheit 24 vereinfacht wird, da die Grobpoliereinheit 22, die erste Fertigpoliereinheit 23 und die zweite Fertigpoliereinheit 24 den gleichen Aufbau aufweisen.
Reinigungseinheit 21
Der Wafer W wird den Erfordernissen entsprechend auf der Reinigungseinheit 21 montiert. Der Wafer W wird durch die Grobpoliereinheit 22 und dergleichen poliert, während er durch den Polierkopf 4 gehalten wird. Der polierte Wafer W wird durch den Polierkopf 4 erneut auf der Reinigungseinheit 21 montiert. Der Wafer W wird den Erfordernissen entsprechend nach außen befördert. Ferner ist die Reinigungseinheit 21 so konfiguriert, dass sie den an einer Oberseite der Reinigungseinheit 21 angeordneten Polierkopf 4 reinigt.
Grobpoliereinheit 22
Wie in den 8 und 9 gezeigt, umfasst die Grobpoliereinheit 22: eine im Gehäuse 20 vorgesehene Drehantriebseinheit 221 für die Oberflächenplatte; eine an einer Drehwelle der Drehantriebseinheit 221 für die Oberflächenplatte vorgesehene scheibenförmige Grobpolieroberflächenplatte 222; eine (nicht dargestellte) Einheit zur Zufuhr von Grobpolierflüssigkeit und eine (nicht dargestellte) Einheit zur Zufuhr einer Lösung zur Bildung eines Schutzfilms.
Auf einer oberen Oberfläche der Grobpolieroberflächenplatte 222 ist ein Grobpoliertuch 223 vorgesehen. Die Einheit zur Zufuhr von Grobpolierflüssigkeit führt die Grobpolierflüssigkeit den Erfordernissen entsprechend auf eine Polieroberfläche des Grobpoliertuchs 223 zu. Die Einheit zur Zufuhr einer Lösung zur Bildung eines Schutzfilms führt die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms den Erfordernissen entsprechend auf die Polieroberfläche des Grobpoliertuchs 223 zu
Erste Fertigpoliereinheit 23
Die erste Fertigpoliereinheit 23 umfasst: eine Drehantriebseinheit 231 für die Oberflächenplatte; eine erste Fertigpolieroberflächenplatte 232; eine Einheit zur Zufuhr einer ersten Fertigpolierflüssigkeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine erste Fertigpolierflüssigkeit auf eine Polieroberfläche eines ersten Fertigpoliertuchs 233 zuführt, und eine Einheit zur Zufuhr einer Spülflüssigkeit.
Zweite Fertigpoliereinheit 24
Die zweite Fertigpoliereinheit 24 umfasst: eine Drehantriebseinheit 241 für die Oberflächenplatte, eine zweite Fertigpolieroberflächenplatte 242c, eine Einheit zur Zufuhr einer zweiten Fertigpolierflüssigkeit, die so konfiguriert ist, dass sie eine zweite Fertigpolierflüssigkeit auf eine Polieroberfläche eines zweiten Fertigpoliertuchs 243 zuführt, und eine Einheit zur Zufuhr einer Spülflüssigkeit.
Die drehbare Waferhalteeinheit 3 ist so konfiguriert, dass sie den Wafer W hält und dreht, um den Wafer W in der genannten Reihenfolge in Luft zur Reinigungseinheit 21, zur Grobpoliereinheit 22, zur ersten Fertigpoliereinheit 23 und zur zweiten Fertigpoliereinheit 24 zu befördern. Die drehbare Waferhalteeinheit 3 umfasst: eine im Gehäuse 20 angeordnete Haltespindel 31 und eine Halterung 32 mit der Form eines in einer Draufsicht im Wesentlichen kreuzförmigen Kastens, die an einer Drehwelle der Haltespindel 31 vorgesehen ist. An jedem der Enden der kreuzförmigen Halterung 32 sind zwei Polierköpfe 4 vorgesehen. Eine Kopfdrehantriebseinheit 33 ist so konfiguriert, dass sie jeden der in der Halterung 32 vorgesehenen Polierköpfe 4 dreht.
In der Grobpoliereinheit 22 definieren die Drehantriebseinheit 221 für die Oberflächenplatte und die Kopfdrehantriebseinheit 33 eine Drehantriebseinheit. In der ersten Fertigpoliereinheit 23 definieren die Drehantriebseinheit 231 für die Oberflächenplatte und die Kopfdrehantriebseinheit 33 in Kombination eine Drehantriebseinheit. In der zweiten Fertigpoliereinheit 24 definieren die Drehantriebseinheit 241 für die Oberflächenplatte und die Kopfdrehantriebseinheit 33 in Kombination eine Drehantriebseinheit.
Funktion der Poliervorrichtung für Wafer
Als nächstes wird in Verbindung mit einer Funktion der vorstehend beschriebenen Poliervorrichtung ein Verfahren zum Polieren des Wafers W beschrieben.
Als erstes wird die Halterung 32 abgesenkt, wodurch der auf der Reinigungseinheit 21 angeordnete Wafer W durch eine (nicht dargestellte) Waferansaugvorrichtung des Polierkopfs 4 angesaugt und gehalten wird. Als nächstes wird die Halterung 32 nach oben bewegt und anschließend um 90° gedreht, um den Wafer W haltenden Polierkopf 4 in eine Position über der Grobpoliereinheit 22 zu bewegen.
Erster Polierschritt
Die Halterung 32 wird abgesenkt, während die Kopfdrehantriebseinheit 33 den Polierkopf 4 dreht. Während die Grobpolierflüssigkeit 224 auf das Grobpoliertuch 223 zugeführt wird, wird der durch den Polierkopf 4 gehaltene Wafer W mit der Polieroberfläche des rotierenden Grobpoliertuchs 223 in Kontakt gebracht. Bei diesem Vorgang wird das Grobpolieren, wie in 10(A) gezeigt, an dem Wafer W ausgeführt, während der Wafer W bei Vorhandensein der Grobpolierflüssigkeit 224 auf das Grobpoliertuch 223 gedrückt wird.
Das Grobpoliertuch 223 kann ein Velourstuch oder ein Wildledertuch sein. Es ist wünschenswert, ein relativ hartes Tuch auszuwählen, um die Polierrate zu erhöhen.
Der erste Polierschritt entspricht dem Grobpolierschritt im einseitigen Polierschritt und wird ausgeführt, um einen auf einer Oberfläche des Wafers W ausgebildeten ursprünglichen Oxidfilm zu entfernen, was zu einer Entfernung von Verarbeitungsschäden auf der Oberfläche des Wafers W führt. Die im ersten Polierschritt zu verwendende Grobpolierflüssigkeit 224 enthält zur Erhöhung der Polierrate Schleifkörner. Beispiele der schleifenden Körner umfassen kolloidales Siliciumdioxid, Ceroxid, Diamant und Aluminiumoxid.
Die Grobpolierflüssigkeit 224 enthält kein wasserlösliches Polymer. Da das wasserlösliche Polymer die Polierrate erheblich verringert, ist es nicht zweckmäßig, dass die Grobpolierflüssigkeit 224, die eine hohe Polierrate erfordert, das wasserlösliche Polymer enthält. Solange das wasserlösliche Polymer jedoch in einen Konzentrationsbereich fällt, in dem kein Schutzfilm W1 auf einer polierten Oberfläche des Wafers W gebildet wird, nachdem sie dem Grobpolieren unterzogen wurde, und die Polierrate nicht beeinträchtigt wird, kann eine geringfügige Menge des wasserlöslichen Polymers enthalten sein, um eine Ansammlung der schleifenden Körner zu verhindern.
Es ist wünschenswert, als Grobpolierflüssigkeit 224 eine wässrige Lauge zu verwenden, die eine alkalische Hauptsubstanz enthält und einen regulierten pH-Wert aufweist, der in einem Bereich von 8 bis 13 liegt. Repräsentative Beispiele des alkalischen Mittels umfassen Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid und Piperazin. Zudem sind eine wässrige Ammoniumcarbonatlösung und eine wässrige Lauge, der ein spezifisches Amin beigefügt wurde, exemplarische Beispiele für die wässrige Lauge.
Die weiteren Polierbedingungen im ersten Polierschritt umfassen eine Polierzeit, eine Drehgeschwindigkeit des Polierkopfs 4, einen Kontaktdruck des Wafers W und dergleichen und können abhängig von einem gewünschten Polieranteil geeignet eingestellt werden.
Nach Abschluss des ersten Polierschritts wird die Zufuhr der Grobpolierflüssigkeit 224 beendet.
Schritt der Bildung des Schutzfilms
Als nächstes wird im Anschluss an den ersten Polierschritt ein Schritt zur Bildung eines Schutzfilms ausgeführt. Der Schritt der Bildung des Schutzfilms wird ausgeführt, um die Entstehung von Wasserfleckendefekten auf der polierten Oberfläche des Wafers W, typischerweise beim Übergang vom Grobpolieren zum Fertigpolieren, zu verhindern.
Erneut gemäß 8 wird im Schritt der Bildung des Schutzfilms nach dem ersten Polierschritt die ein wasserlösliches Polymer enthaltende Lösung zur Bildung eines Schutzfilms auf die Polieroberfläche des Grobpoliertuchs 223 zugeführt, während die Polieroberfläche des Grobpoliertuchs 223 mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt steht. Bei diesem Vorgang wird die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225, wie in 10(B) gezeigt, mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht. Durch diesen Kontakt wird der Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildet.
Zur Durchführung des Schritts der Bildung des Schutzfilms wird die polierte Oberfläche des Wafers W der Luft ausgesetzt, wenn die Halterung 32 nach oben bewegt wird, um die polierte Oberfläche des Wafers W von dem Grobpoliertuch 223 zu trennen. Da der Defekt nicht abgesättigter Bindungsstellen auf der polierten Oberfläche vorliegt, wenn der Wafer W in Luft von der Grobpoliereinheit 22 zu einer Polierstufe an einer anderen Einheit (z. B. der ersten Fertigpoliereinheit 23) befördert wird, wird aufgrund einer Verunreinigung durch in der Luft schwebende Partikel und/oder einer Reaktion mit Sauerstoff ein Wasserfleckendefekt auf der Oberfläche des Wafers W gebildet. Der in dieser Stufe gebildete Wasserfleckendefekt erweist sich als konkaver Mikrodefekt, nachdem der Wafer W dem Epitaxialwachstum unterzogen wurde, und wird schließlich als Mikro-LPD erfasst.
Dementsprechend wird zur Minimierung der Freilegung der polierten Oberfläche des Wafers W in Luft der Schritt der Bildung des Schutzfilms, der der Stufe als Polierstufe entspricht, in der der erste Polierschritt ausgeführt wird, vorzugsweise auf dem Grobpoliertuch 223 ausgeführt.
Wenn die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht wird, können der Wafer W und die Polierstufe gedreht oder angehalten werden. Um den Schutzfilm W1 durch zuverlässiges Aufbringen der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms auf eine der Mitte des Wafers W entsprechende Position zu bilden, ist es wünschenswert, dass die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht wird, während der Wafer W und die Polierstufe (d. h. das Grobpoliertuch 223) in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. Wenn sowohl der Wafer W als auch die Polierstufe gedreht werden, während der Wafer W auf das Grobpoliertuch 223 gedrückt wird, wird die polierte Oberfläche des Wafers W durch einen Ätzvorgang durch eine alkalisches Komponente in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms und durch einen Vorgang zur Entfernung eines Ätzrückstands durch das Grobpoliertuch 223 poliert, nachdem sie dem Grobpolieren unterzogen wurde. Anders ausgedrückt, können im ersten Polierschritt (d. h. beim Grobpolieren) durch Schleifkörner verursachte Verarbeitungsschäden auf der polierten Oberfläche des Wafers W entfernt und ein vorgegebener Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildet werden, da das Polieren der polierten Oberfläche des Wafers W im Schritt der Bildung des Schutzfilms in Abwesenheit schleifender Körner erfolgt.
Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225
Das in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 enthaltene wasserlösliche Polymer ist vorzugsweise eine Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur oder eine nicht ionische Polymerverbindung. Ein exemplarisches Beispiel für die Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur ist Hydroxyethylcellulose. Beispiele der nicht ionischen Polymerverbindung umfassen Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol, Polypropylenglycol und Polyethylenoxid. Das wasserlösliche Polymer hat vorzugsweise die Form einer linearen Micelle mit einer hydrophoben Gruppe an einem Ende und einer hydrophilen Gruppe am anderen Ende.
Das wasserlösliche Polymer hat vorzugsweise eine Konzentration, die in einem Bereich von 10 ppm bis 30 ppm liegt. Bei weniger als 10 ppm wird möglicherweise kein Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildet, der zur Bereitstellung der gewünschten Wirkungen ausreicht, selbst wenn die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht wird. In diesem Fall kann der Wasserfleckendefekt auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildet werden.
Andererseits wird bei mehr als 30 ppm eine Stärke des auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildeten Schutzfilms W1 zu groß, so dass die Polierzeit zur Entfernung des Schutzfilms W1 im nachfolgenden zweiten Polierschritt erhöht werden kann.
Die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 enthält vorzugsweise die alkalische Flüssigkeit als Hauptsubstanz.
Unmittelbar nach dem Grobpolieren ist die Grobpolierflüssigkeit 224 in einem Raum zwischen dem Grobpoliertuch 223 und der polierten Oberfläche des Wafers W vorhanden. Dementsprechend wird die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 in den Raum zugeführt, in dem die Grobpolierflüssigkeit 224 verbleibt. Wenn die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 keine alkalische Komponente enthält, entsteht eine große Differenz zwischen den pH-Werten der Grobpolierflüssigkeit 224 und der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225. Aufgrund einer derart großen Differenz können sich die in dem Raum zwischen dem Grobpoliertuch 223 und der polierten Oberfläche des Wafers W vorhandenen Komponenten zusammen anhäufen. Die angehäuften Komponenten können Schäden auf der polierten Oberfläche des Wafers W verursachen. Dementsprechend wird der pH-Wert der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 vorzugsweise durch Hinzufügen einer geringen Menge einer alkalischen Komponente (z. B. eines Amins) eingestellt. Bei dieser Konfiguration ist die Art der alkalischen Komponente nicht speziell beschränkt, solange der pH-Wert der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 in einem Bereich von 10 bis 11 liegt.
Wie vorstehend beschrieben, enthält die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 im Schritt der Bildung des Schutzfilms vorzugsweise keinen schleifenden Körner, da die im ersten Polierschritt durch Schleifkörner verursachten Verarbeitungsschäden durch Fortsetzen des Polierens der polierten Oberfläche des Wafers W ohne Schleifkörner entfernt werden können.
Schutzfilm W1
Der Schutzfilm W1 ist ein durch Anlagern der hydrophoben Gruppe des wasserlöslichen Polymers auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildeter organischer Film.
Der Schutzfilm W1 weist vorzugsweise eine Stärke auf, die in einem Bereich von 10 nm bis 100 nm liegt. Bei einer Stärke, die innerhalb des vorstehenden Bereichs liegt, kann, selbst wenn der Wafer W in Luft von der Grobpoliereinheit 22 zur ersten Fertigpoliereinheit 23 befördert wird, verhindert werden, dass die polierte Oberfläche mit der durch die Grobpolierflüssigkeit 224 und den Sauerstoff in der Luft verursachten alkalischen Komponente in Kontakt gelangt, so dass die polierte Oberfläche des Wafers W nicht durch diese Komponenten verätzt wird.
Durch Ausführen des Schritts der Bildung des Schutzfilms wie vorstehend beschrieben wird der Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W gebildet. Wie in 10(C) gezeigt, kann eine typische Entstehung des Wasserfleckendefekts während des Transports des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang vom Grobpolieren zum Fertigpolieren reduziert werden, da der Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W vorhanden ist.
Nach dem Abschluss des Schritts der Bildung des Schutzfilms wird die Zufuhr der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 beendet, und die Drehung des Polierkopfs 4 wird beendet. Der Polierkopf 4 wird nach oben bewegt, während er den Wafer W hält. Als nächstes wird die Halterung 32 nach oben bewegt und anschließend um 90 Grad gedreht, um den Polierkopf 4, der den Wafer W hält, in eine Position über der ersten Fertigpoliereinheit 23 zu bewegen.
Zweiter Polierschritt
Der zweite Polierschritt entspricht dem Fertigpolierschritt im einseitigen Polierschritt und wird ausgeführt, um eine Oberflächenrauigkeit zu verringern.
Der zweite Polierschritt wird bei der beispielhaften Ausführungsform in zwei Stufen ausgeführt, die das erste Fertigpolieren durch die erste Fertigpoliereinheit 23 und das zweite Fertigpolieren durch die zweite Fertigpoliereinheit 24 umfassen.
Erneut gemäß 8 wird die Halterung 32 abgesenkt, während die Kopfdrehantriebseinheit 33 den Polierkopf 4 dreht. Die Fertigpolierflüssigkeit wird auf das erste Fertigpoliertuch 233 zugeführt. Der durch den Polierkopf 4 gehaltene Wafer W wird mit der Polieroberfläche des rotierenden ersten Fertigpoliertuchs 233 in Kontakt gebracht. Durch diesen Vorgang wird das Fertigpolieren auf den Wafer W angewendet, während der Wafer W auf das erste Fertigpoliertuch 233 gedrückt wird. Das erste Fertigpoliertuch 233 kann ein Velourstuch oder ein Wildledertuch sein.
Die Fertigpolierflüssigkeit enthält Schleifkörner. Insbesondere kann die Fertigpolierflüssigkeit ein Gemisch schleifender Körner wie kolloidales Siliciumdioxid, Diamant und Aluminiumoxid enthalten. Ein durchschnittlicher Durchmesser jedes der schleifenden Körner muss nur innerhalb eines Bereichs ausgewählt werden, in dem die schleifenden Körner sich nicht anhäufen, damit keine durch eine Verarbeitung verursachten Defekte wie Mikrokratzer entstehen. Der durchschnittliche Durchmesser liegt wünschenswerter Weise in einem Bereich von 10 nm bis 50 nm.
Es ist wünschenswert, eine wässrige Lauge, die eine alkalische Hauptsubstanz enthält und einen regulierten pH-Wert aufweist, der in einem Bereich von 8 bis 13 liegt, als Fertigpolierflüssigkeit zu verwenden. Beispiele der wässrigen Lauge umfassen: eine wässrige Lauge oder eine wässrige alkalische Carbonatlösung, der entweder ein basisches Ammoniumsalz, ein basisches Kaliumsalz oder ein basisches Natriumsalz als alkalisches Mittel beigemischt wurde, und eine wässrige Lauge, der ein Amin beigemischt wurde. Ferner wird der Fertigpolierflüssigkeit ein wasserlösliches Polymer beigemischt. Das in der Fertigpolierflüssigkeit verwendete wasserlösliche Polymer ist wünschenswerter Weise eine Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur oder eine nicht ionische Polymerverbindung. Insbesondere ist Hydroxyethylcellulose ein exemplarisches Beispiel für eine Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur. Beispiele der nicht ionischen Polymerverbindung umfassen Polyvinylalkohol, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol, Polypropylenglycol und Polyethylenoxid.
Die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der im Schritt der Bildung des Schutzfilms verwendeten Lösung zur Bildung eines Schutzfilms ist vorzugsweise geringer als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der im zweiten Polierschritt verwendeten Fertigpolierflüssigkeit. Ist die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms höher als die Konzentration des wasserlöslichen Polymers in der Fertigpolierflüssigkeit, wird die Menge des der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms entstammenden und in den zweiten Polierschritt eingebrachten wasserlöslichen Polymers erhöht, wodurch die Polierrate im zweiten Polierschritt unter einen vorgegebenen Wert sinkt, wodurch die Herstellung einer Trübung der Oberfläche beeinträchtigt werden kann.
Nach dem Abschluss des ersten Fertigpolierens durch die erste Fertigpoliereinheit 23 wird die Drehung des Polierkopfs 4 beendet, und er wird aufwärts bewegt, während er den Wafer W hält. Die Halterung 32 wird nach oben bewegt und anschließend um 90 Grad gedreht, um den Polierkopf 4, der den Wafer W hält, in eine Position über der zweiten Fertigpoliereinheit 24 zu bewegen.
Das zweite Fertigpolieren durch die zweite Fertigpoliereinheit 24 wird ausgeführt, um eine feinere Oberflächenrauigkeit als die beim ersten Fertigpolieren herbeizuführen. Da das zweite Fertigpolieren mit Ausnahme der vorstehenden Behandlung auf die gleiche Weise wie das erste Fertigpolieren ausgeführt wird, wird auf die Beschreibung des zweiten Fertigpolierens verzichtet.
Durch Ausführen des zweiten Fertigpolierens wie vorstehend beschrieben wird eine Mikrorauigkeit mit einem Trübungsgrad erzeugt.
Schließlich wird nach dem Abschluss des zweiten Fertigpolierens durch die zweiten Fertigpoliereinheit 24 die Halterung 32 nach oben bewegt und anschließend um 90 Grad gedreht, um den Polierkopf 4, der den Wafer W hält, in eine Position über der Reinigungseinheit 21 zu bewegen. Die Halterung 32 wird abgesenkt, wodurch der von der Waferansaugvorrichtung des Polierkopfs 4 angesaugte und gehaltene Wafer W freigegeben wird, um auf die Reinigungseinheit 21 zurückbewegt zu werden.
Vorteil(e) der Ausführungsform(en)
Wie vorstehend beschrieben, sind durch die vorstehend beschriebene beispielhafte Ausführungsform die folgenden Vorteile erzielbar.

(1) Im Schritt der Bildung des Schutzfilms im Anschluss an den ersten Polierschritt wird die das wasserlösliche Polymer enthaltende Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht, um den Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche zu bilden.

Da der Schutzfilm W1 verhindert, dass die polierte Oberfläche der Luft ausgesetzt wird, wird dementsprechend eine Reaktion der polierten Oberfläche mit dem Sauerstoff in der Luft verhindert. Überdies ist die polierte Oberfläche frei von Verätzungen durch die in der Polierflüssigkeit verbliebene alkalische Komponente. Dementsprechend wird im einseitigen Polierschritt die Entstehung des Wasserfleckendefekts während des Transports des Silicium-Wafers in Luft beim Übergang des Wafers W vom Grobpolieren zum Fertigpolieren reduziert. Dementsprechend werden die durch den Wasserfleckendefekt verursachten konkaven Mikrodefekte auf dem hergestellten epitaxialen Silicium-Wafer reduziert.

(2) Das wasserlösliche Polymer der im Schritt der Bildung des Schutzfilms zugeführten Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 verbleibt in dem im vorhergehenden Zyklus verwendeten Grobpoliertuch 223. Dementsprechend wird im ersten Polierschritt im nächsten Zyklus das Grobpolieren mit dem Grobpoliertuch 223 ausgeführt, in dem das wasserlösliche Polymer verbleibt. In diesem Fall verschlechtert das wasserlösliche Polymer eine Entfernbarkeit des ursprünglichen Oxidfilms, so dass die Entfernung des ursprünglichen Oxidfilms am Umfang des Wafers im Vergleich zur Mitte des Wafers verzögert wird. Dementsprechend kann ein Grad des Rolloff an den Kanten des Wafers W im nächsten und nachfolgenden Zyklen verringert werden.
(3) Das wasserlösliche Polymer in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 weist eine Konzentration auf, die in einem Bereich von 10 ppm bis 30 ppm liegt. Dementsprechend wird der Schutzfilm W1 auf der polierten Oberfläche des Wafers W so gebildet, dass er eine derartige Stärke aufweist, dass die Entstehung des Wasserfleckendefekts verhindert werden kann. Solange die Konzentration des wasserlöslichen Polymers innerhalb des vorstehenden Konzentrationsbereichs liegt, ist überdies die im Grobpoliertuch 223 verbleibende Menge des wasserlöslichen Polymers gering genug, dass das Grobpolieren nicht beeinträchtigt wird. Dementsprechend wird die Polierrate auch beim Grobpolieren im nächsten Zyklus nicht drastisch verringert.

Weitere Ausführungsform(en)
Es versteht sich von selbst, dass der Rahmen der Erfindung nicht auf die vorstehende, beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Verbesserungen und Modifikationen der Ausgestaltung einschließt, solange diese Verbesserungen und Modifikationen mit einer Aufgabe der Erfindung kompatibel sind.
Insbesondere kann der Wafer W poliert werden, während die Einheit zur Zufuhr einer Lösung zur Bildung eines Schutzfilms die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 zuführt, obwohl bei der vorstehenden, beispielhaften Ausführungsform der Schutzfilm W1 gebildet wird, indem die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms 225 im Schritt der Bildung des Schutzfilms mit der polierten Oberfläche des Wafers W in Kontakt gebracht wird.
Überdies kann zwischen dem ersten Polierschritt und dem Schritt der Bildung des Schutzfilms oder zwischen dem Schritt der Bildung des Schutzfilms und dem zweiten Polierschritt eine Reinigung durch Spülung mit klarem Wasser ausgeführt werden. Die Grobpoliereinheit 22 der Poliervorrichtung 1 umfasst eine Flüssigkeitszufuhreinheit zur Spülung mit klarem Wasser. Die Reinigung durch Spülung mit klarem Wasser wird durch eine geeignete Zufuhr der Spülflüssigkeit zum Spülen der polierten Oberfläche des Wafers W auf die Polieroberfläche des Grobpoliertuchs 223 ausgeführt.
Obwohl der zweite Polierschritt in zwei Stufen ausgeführt wird, die das erste Fertigpolieren durch die erste Fertigpoliereinheit 23 und das zweite Fertigpolieren durch die zweite Fertigpoliereinheit 24 umfassen, kann der zweite Polierschritt ferner in einer einzigen Stufe ausgeführt werden.
Beispiele
Als nächstes wird nachstehend die Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele genauer beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Rahmen der Erfindung durch die Beispiele nicht eingeschränkt wird.
Beispiel 1
Zunächst wurde durch aufeinanderfolgendes Ausführen der Schritte des Schneidens, des Anfasens, des Lappens, des Ätzens, des doppelseitigen Polierens und des Waschens ein Silicium-Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm erzeugt. Als nächstes wurde der gewaschene Silicium-Wafer unter Verwendung der in 8 gezeigten Poliervorrichtung 1 dem nachstehenden, einseitigen Polierschritt unterzogen.
In dem einseitigen Polierschritt gemäß Beispiel 1 wurden nacheinander der erste Polierschritt (das Grobpolieren), der Schritt der Bildung des Schutzfilms und der zweite Polierschritt (das Fertigpolieren) ausgeführt. Die verwendete Grobpolierflüssigkeit und die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Die Behandlungen in den Schritten gemäß Beispiel 2 wurden unter den gleichen Bedingungen wie gemäß Beispiel 1 ausgeführt, außer dass das alkalische Mittel der im Schritt der Bildung des Schutzfilms verwendete Lösung zur Bildung eines Schutzfilms gegen ein Amin ausgetauscht wurde und zusätzlich zu HEC (Hydroxyethylcellulose) PEG (Polyethylenglykol) als wasserlösliches Polymer beigemischt wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1

Die Behandlungen in den Schritten gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurden unter den gleichen Bedingungen wie gemäß Beispiel 1 ausgeführt, außer dass der gemäß Beispiel 1 ausgeführte Schritt der Bildung des Schutzfilms nicht ausgeführt wurde und nach dem ersten Polierschritt die Reinigung durch Spülen ausgeführt wurde. Tabelle 1

	Grobpolierflüssigkeit	Lösung zur Bildung eines Schutzfilms
	Grobpolierflüssigkeit	Beispiel 1	Beispiel 2	Vergleichbeispiel 1
Alkalisches Mittel	KOH	Ammoniak	Amin	-
Polymer (HEC) [ppm]	0	10	10	-
Polymer (HEC) [ppm]	0	0	20	-

Durch ein CVD-Verfahren wurde auf einer Oberfläche jedes der unter den vorstehenden Bedingungen dem einseitigen Polierschritt unterzogenen Silicium-Wafer ein epitaxialer Silicium-Film mit einer Stärke von 4 μm gebildet, wodurch ein epitaxialer Silicium-Wafer hergestellt wurde.
Bewertungskriterien des Wafers waren die Anzahl der LPD des epitaxialen Silicium-Wafers, die Betrachtung einer LPD-Abbildung des epitaxialen Silicium-Wafers und die Oberflächenrauigkeit des Silicium-Wafers, bevor er dem Epitaxialwachstum unterzogen wurde.
Die Anzahl der LPD und die Betrachtung der LPD-Abbildung des epitaxialen Silicium-Wafers wurden durch die Betrachtung der Oberfläche des Wafers im DIC-Modus unter Verwendung einer Vorrichtung zur Überprüfung auf Oberflächendefekte (Surfscan SP-2; hergestellt durch KLA-Tencor Corporation) erlangt.
Die Oberflächenrauigkeit Ra des Silicium-Wafers wurde durch eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächenrauigkeit (hergestellt durch Chapman) gemessen.
11 zeigt die Anzahl der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers entstandenen Mikro-LPD jeweils bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1. 12 zeigt die Oberflächenrauigkeit Ra des Silicium-Wafers jeweils bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1. Die 13 bis 15 zeigen Abbildungen der jeweils bei Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers entstandenen LPD.
Wie aus den 11 und 12 deutlich hervorgeht, tendieren sowohl die Anzahl der Mikro-LPD als auch die Oberflächenrauigkeit Ra bei Beispiel 1 und 2, gemäß denen der Schutzfilm gebildet wurde, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1, bei dem nach dem ersten Polierschritt kein Schutzfilm gebildet wurde, dazu, geringer zu werden.
Bei einem Vergleich zwischen Beispiel 1 und Beispiel 2 sind sowohl die Anzahl der Mikro-LPD als auch die Oberflächenrauigkeit Ra bei Beispiel 2 geringer. Dementsprechend wird gefolgert, dass die Verwendung der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit einer hohen Polymerkonzentration zur Bildung eines Schutzfilms mit einem höheren Schutzpotential führt.
Die 13 bis 15 bestätigen als Ergebnis der maßgeblichen Betrachtung der auf der Oberfläche des epitaxialen Silicium-Wafers entstandenen LPD, dass die Anzahl der Mikro-LPD bei jedem der Beispiele 1 und 2 geringer als beim Vergleichsbeispiel 1 ist. Es wird angenommen, dass dies durch eine Abnahme der von dem Wasserfleckendefekt herrührenden konkaven Mikrodefekte verursacht wird.
Überdies ist bei einem Vergleich zwischen Beispiel 1 und Beispiel 2 die Anzahl der LPD bei Beispiel 2 gering. Dementsprechend wird angenommen, dass der Wasserfleckendefekt hinreichend verhindert wurde.
Da die gemäß Beispiel 2 verwendete Lösung zur Bildung eines Schutzfilms PEG als wasserlösliches Polymer enthält, wird aus den Ergebnissen geschlossen, dass der aus PEG gebildete Schutzfilm eine hohe Passivierungswirkung und eine hohe Ätzstopperwirkung aufweist.
Beispiel 3
Silicium-Wafer wurden auf die gleiche Weise wie gemäß Beispiel 2 hergestellt, außer dass die Epitaxialwachstumsbehandlung nicht ausgeführt wurde, im Schritt der Bildung des Schutzfilms die nur PEG als wasserlösliches Polymer enthaltende Lösung zur Bildung eines Schutzfilms verwendet wurde und die PEG Konzentration in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms eingestellt wurde. Die Polymerkonzentration wurde auf 0 ppm, 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 50 ppm und 100 ppm eingestellt.
Hinsichtlich des erhaltenen Silicium-Wafers wurden die Anzahl der entstandenen Wasserflecken, die Polierrate und ein Kantenprofil und ein Oberflächenprofil des Wafers in der Nähe der Kanten (der Rolloff an den Kanten: ERO) gemessen.
Die Ergebnisse sind in 16 gezeigt. Es wird darauf hingewiesen, dass ein in 16 als Ordinate gezeigter Indexwert ein zum Ergebnis relativer Wert ist, wenn die Lösung mit einer PEG Konzentration von 0 ppm, anders ausgedrückt, die kein PEG enthaltende Lösung verwendet wurde.
Durch 16 wird bestätigt, dass die Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit einer höheren Polymerkonzentration eine höhere Schutzwirkung durch den Schutzfilm aufzeigt, wodurch sie die Entstehung der Wasserflecken verhindern kann, da die Anzahl der entstandenen Wasserflecken geringer wird, wenn die Polymerkonzentration der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms erhöht wird.
Andererseits zeigen die Ergebnisse, dass die Polierrate verringert wird, wenn die Polymerkonzentration der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms erhöht wird. Es wird gefolgert, dass dies daran liegt, dass das Polymer in dem Poliertuch verbleibt, wenn die Polymerkonzentration hoch ist, was zu einer Verringerung der Polierrate beim Grobpolieren im nächsten Zyklus führt.
Die Ergebnisse zeigen, dass der geeignetste Bereich der Polymerkonzentration der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms, in dem die Anzahl der entstehenden Wasserflecken gering und die Polierrate hoch ist, 10 ppm bis 30 ppm beträgt.
Überdies zeigen die Ergebnisse, dass der Rolloff an den Kanten verringert wird, wenn die Polymerkonzentration der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms erhöht wird. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass das im Poliertuch verbleibende Polymer beim Grobpolieren im nächsten Zyklus auf den Silicium-Wafer einwirkt, wodurch die Entfernung des ursprünglichen Oxidfilms verzögert wird, wodurch der Rolloff an den Kanten verhindert wird. Es wurde bestätigt, dass der Rolloff an den Kanten auch im geeignetsten Bereich der Polymerkonzentration verhindert wurde und dass der Rolloff an den Kanten ferner durch Ausführen des Schritts der Bildung des Schutzfilms im Anschluss an den ersten Polierschritt zur Bildung des Schutzfilms auf der polierten Oberfläche verhindert wurde.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN

1...Poliervorrichtung, 2...Poliereinheit, 3...drehbare Waferhalteeinheit, 4...Polierkopf, 20...Gehäuse, 21...Reinigungseinheit, 22...Grobpoliereinheit, 23...erste Fertigpoliereinheit, 24...zweite Fertigpoliereinheit, 31...Haltespindel, 32...Halterung, 33...Kopfdrehantriebseinheit, 221...Drehantriebseinheit für die Oberflächenplatte, 222...Grobpolieroberflächenplatte, 223...Grobpoliertuch, 224...Grobpolierflüssigkeit, 225...Lösung zur Bildung eines Schutzfilms, 231...Drehantriebseinheit für die Oberflächenplatte, 232...erste Fertigpolieroberflächenplatte, 233...erstes Fertigpoliertuch, 241...Drehantriebseinheit für die Oberflächenplatte, 242...zweite Fertigpolieroberflächenplatte, 243...zweites Poliertuch, W...Wafer, W1...Schutzfilm.

Claims

Verfahren zum Polieren eines Silicium-Wafers, das umfasst: einen ersten Polierschritt zum Polieren einer Oberfläche des Silicium-Wafers bei Zufuhr einer ersten Polierflüssigkeit, die ein primäres Mittel in Form einer wässrigen Lauge und Schleifkörner umfasst, zu einem Poliertuch, wobei die erste Polierflüssigkeit kein wasserlösliches Polymer umfasst; im Anschluss an den ersten Polierschritt, einen Schritt zur Bildung eines Schutzfilms durch Zufuhr einer Lösung zur Bildung eines Schutzfilms, die ein wasserlösliches Polymer umfasst, zu dem Poliertuch nach der Verwendung im ersten Polierschritt und zum Herstellen eines Kontakts der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms mit der dem ersten Polierschritt unterzogenen, polierten Oberfläche des Silicium-Wafers zur Bildung eines Schutzfilms auf der polierten Oberfläche; und einen zweiten Polierschritt zum Polieren der Oberfläche des Silicium-Wafers, wobei der Schutzfilm durch Zufuhr einer zweiten Polierflüssigkeit, die ein primäres Mittel in Form einer wässrigen Lauge, Schleifkörner und ein wasserlösliches Polymer umfasst, zu einem Poliertuch gebildet wird, das sich von dem im ersten Polierschritt verwendeten Poliertuch unterscheidet.
Verfahren zum Polieren des Silicium-Wafers nach Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Polymer in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms eine Konzentration aufweist, die in einem Bereich von 10 ppm bis 30 ppm liegt.
Verfahren zum Polieren des Silicium-Wafers nach Anspruch 1 oder 2, wobei das in der Lösung zur Bildung eines Schutzfilms verwendete wasserlösliche Polymer eine Polymerverbindung mit einer Cellulosestruktur oder eine nicht ionische Polymerverbindung ist.