【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエーハ、例えば半導体ウエーハ等のワークを研磨するために用いられる研磨布及び当該研磨布を用いる研磨方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
近年、半導体集積回路の高集積化により内部配線の微細化や多層化が進み、これに伴って半導体ウエーハ等のワークを平坦化する平坦化技術が重要な課題となっており、半導体ウエーハ等のワークを高精度に平坦化するための研磨装置及びそれに用いる研磨布は種々のものが開発されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１４６９６９号公報
【特許文献２】
特開平７−２５６５６０号公報
【特許文献３】
特開平７−３２１０７６号公報
【特許文献４】
特開平８−１１０５１号公報
【特許文献５】
特開平１０−２４９７１０号公報
【０００４】
従来の一般的な研磨装置は、図１０及び図１１に図示するように構成されている。図１０及び図１１において、１０は研磨装置で、被研磨体であるウエーハ等のワークＷをその被研磨面を下向きにした状態で着脱自在に保持するワーク保持盤１６を有する研磨ヘッド１８と、ワーク保持盤１６に保持されるワークＷに対向するように配置されてワークＷの直径よりもかなり大きな径を有する研磨布１２を貼り付けた回転可能な研磨定盤１４と、ウエーハＷの外周縁を保持するリテーナリング２０とを備え、研磨に際しては研磨布１２上に研磨剤供給管２２から研磨剤２４を供給するとともに、ウエーハ裏面をバッキングパッド２６等（合成樹脂やセラミックス、弾性体等で保持する場合もある）を介してウエーハ保持盤１６の保持面１６ａに保持し、この研磨ヘッド１８を加圧しウエーハ表面を研磨布１２に押圧して研磨するものである。研磨定盤１４は駆動軸２８を介して基台３６に支持されるとともに駆動機構により回転駆動される。また、上記リテーナリング２０を具備しない構成の研磨装置も従来から用いられている。
【０００５】
図１１に示されるように、研磨ヘッド１８及びワーク保持盤１６は駆動軸３０及び研磨定盤１４の外部より延びた支持アーム３２を介して支台３４に支持されるとともに駆動機構により回転駆動され、かつ揺動機構により揺動し得るように構成されている。この支持アーム３２を左右に（研磨定盤１４の回転軸２８と研磨ヘッド１８の駆動軸３０と結ぶ線に垂直な方向に）振ることにより図１１の矢印Ｆのような揺動が行われる。このような揺動機構は装置を小型化する場合に有利であり、また揺動させるための機構が単純であり実施しやすい。
【０００６】
研磨布１２の研磨表面には、例えば図１１に示すような格子状の溝３８が形成されている。この溝３８の存在により、研磨剤供給管２２から供給される研磨剤２４が研磨布１２の全面に流動し配分される。
【０００７】
このように構成された研磨装置１０において、ワーク保持盤１６に保持されたワークＷの被研磨面を研磨定盤１４上の研磨布１２に当接させるとともに、研磨布１２を駆動機構により回転させ、かつ研磨ヘッド１８を駆動機構により回転させながら揺動機構により揺動させ、そして同時に、研磨剤供給管２２から研磨剤２４を研磨布１２上に供給しつつ、ワークＷの被研磨面の研磨を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような従来の研磨装置１０においては、研磨布１２の研磨面には、研磨剤２４を研磨面全面に配分することができるように周期的な溝構造が形成されており、被研磨体としてのワークＷと研磨布１２を同期して回転させると、研磨布１２の溝３８の配置模様が、被研磨面に転写され、研磨ムラとなることが知られている。そのため、従来の研磨装置１０においては、研磨布１２と被研磨ワークＷ（研磨ヘッド１８）の回転数を少しずらしたり、被研磨ワークＷを揺動させたりすることにより、前記のような研磨ムラを軽減するようにしている。また、研磨布１２として、被研磨ワークＷよりかなり大きな径を有する研磨布１２を用いていることから、研磨布１２の溝３８の配置模様に起因する研磨ムラの発生を抑えることができていた。
【０００９】
しかし、近年更なる高平坦度化が望まれ、ナノメーター（ｎｍ）レベルの凹凸まで気にされるようになってきた。例えば、ＳＯＩ層、絶縁層及び支持基板が順次形成された構造のＳＯＩウエーハの製造では、イオン注入剥離法とよばれる方法で平坦度の優れたＳＯＩ層を有するウエーハが製造できるが、そのＳＯＩ層を薄膜化するために、研磨を行うことがあり、この研磨を行うと逆にＳＯＩ層の平坦度、特にナノメーターオーダーの品質を悪化させてしまうことがあった。この平坦度の悪化のひとつの要因が研磨布の溝形状の転写であると考えられる。このようなレベルの凹凸は単に上記のような揺動や回転数の調整では改善されなかった。特に格子状の溝入研磨布を用いた場合、研磨布の溝の配置模様に起因するナノメーター（ｎｍ）レベルの研磨ムラが周期的に発生し、これを解消することは困難であり、精度の良い研磨を行うことができなかった。
【００１０】
図１２に示すように、ＳＯＩウエーハ５０は、単結晶シリコン層のような素子を形成するためのＳＯＩ層５２（半導体層や活性層ともいう）が、シリコン酸化膜のような絶縁層５４〔埋め込み（ＢＯＸ）酸化膜層や単に酸化膜層ともいう〕の上に形成された構造をもつ。また絶縁層５４は支持基板５６（基板層ともいう）上に形成され、ＳＯＩ層５２、絶縁層５４及び支持基板５６が順次形成された構造となっている。
【００１１】
従来、ＳＯＩ層５２及び支持基板５６が、例えばシリコン、及び絶縁層５４が例えばシリコン酸化膜からなる上記ＳＯＩ構造を持つＳＯＩウエーハ５０の製造方法としては、酸素イオンをシリコン単結晶に高濃度で打ち込んだ後に、高温で熱処理を行い、酸化膜を形成するＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ｏｘｙｇｅｎ）法によるものと、２枚の鏡面研磨したウエーハを、接着剤を用いることなく結合し、片方のウエーハを薄膜化する結合法（貼り合わせ法）がある。
【００１２】
ウエーハ結合法は、単結晶のシリコン鏡面ウエーハ２枚のうち少なくとも一方に酸化膜（絶縁層）５４を形成し、接着剤を用いずに貼り合わせ、次いで熱処理（通常は１１００℃〜１２００℃）を加えることで結合を強化し、その後片方のウエーハを研削や湿式エッチングにより薄膜化した後、薄膜の表面を鏡面研磨してＳＯＩ層５２を形成するものである。
【００１３】
また最近ＳＯＩウエーハの製造方法として、イオン注入したウエーハを結合及び分離してＳＯＩウエーハを作製する方法が新たに注目され始めている。この方法は先に示したようにイオン注入剥離法などとも言われ、図１３に示すように、２枚のシリコンウエーハ５２ａ，５６ａを準備し（図１３（ａ）、ステップ１００）、そのうち、少なくとも一方のウエーハ５２ａ（ボンドウェーハといわれる）に酸化膜（絶縁層）５４ａを形成する（図１３（ｂ）、ステップ１０２）と共に、一方のシリコンウエーハ５２ａの上面から水素イオンまたは希ガスイオンを注入し（図１３（ｃ）、ステップ１０４）、該ウエーハ内部に微小気泡層（封入層）５８を形成させた後、該イオンを注入した方の面を、酸化膜５４ａを介して他方のシリコンウエーハ５６ａ（ベースウエーハといわれる）と密着させて貼り合わせ（図１３（ｄ）、ステップ１０６）、その後熱処理を加えて微小気泡層５８を劈開面として一方のウエーハ５２ａを薄膜状に剥離し（図１３（ｅ）、ステップ１０８）、さらに熱処理を加えて、強固に結合してＳＯＩウエーハ５０とする（図１３（ｆ）、ステップ１１０）技術（特許文献６参照）である。そして、該劈開面は良好な鏡面であり、ＳＯＩ層５２の膜厚の均一性も高いＳＯＩウエーハ５０が比較的容易に得られている。更にこのように得られたＳＯＩ層５２を歪み除去や薄膜化するためＣＭＰ研磨等の研磨を行うことがある（図１３（ｇ）、ステップ１１２）。
【００１４】
【特許文献６】
特開平５−２１１１２８号公報
【００１５】
このようなナノメーターレベルの微視的な研磨ムラをなくすには研磨布に溝を形成しなければよいと考えられるが、研磨布に溝を形成しないと研磨速度の低下やナノメーターレベル以上の比較的巨視的なレベルでの研磨面の悪化につながることがある。特に上記したＳＯＩウエーハや通常のシリコンウエーハ等のワークの大口径化が進むにつれ、研磨中にワークと研磨布との間に研磨剤が入りにくくなる問題があり、大口径になるほど研磨布に溝を形成する必要性が増してくる。また研磨能力を向上させるには研磨布上に研磨剤を滞留しやすくした方が好ましく、従来用いられていた格子状の溝や放射状の溝では研磨剤が飛散しやすく問題であった。
【００１６】
本発明は、上記のような従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、溝入研磨布を用いて研磨する際に、研磨布の研磨面に形成された溝の構造等に起因するナノメーター（ｎｍ）レベルの研磨ムラをなくしさらに研磨能力も向上させることのできる研磨布及びこれを用いる研磨方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の研磨布は、ワーク表面を研磨する際に用いられる研磨布であって、研磨布の研磨表面に複数の溝を所定間隔をおいて形成し、該溝の平面形状が長細円及び／又は長細円の円弧であるようにしたことを特徴とする。
【００１８】
一般的に研磨布の形状は円であるため、長細円形状の溝を研磨布の表面に作成すると、研磨布の周辺部においては長細円の全円によって溝を形成することはできず、図１に示したように長細円の一部、即ちその円弧によって溝が形成されることとなる。そして、長細円の形状が長細くなる程円弧状溝の割合は増え、その反対に長細円の形状が円に近づく程円弧状溝の割合は減ることとなる。以下の説明においては、説明を簡略化するため、長細円形溝という場合には支障がなき限り長細円の円弧状溝を含めて解釈されるものとする。
【００１９】
前記溝の長細円形状は楕円状であることが好ましい。長細円形状としては、必ずしも楕円の定義で一般的に表されるような２定点からの距離の和が常に一定である長円でなくても良く、多少の変形や更には円弧と直線を組み合わせたような長細円形状でも良い。このように長細円形状の溝を形成しておくと、この溝がワーク表面にランダムに作用し、均一な表面形状を有するワークが製造できる。
【００２０】
つまり、ワーク面内の溝通過密度に分布（ムラ）があると問題であり、溝ができるだけ均一でランダムに作用することが重要である。研磨布の半径方向で周期的なパターン（同心円状の溝や格子状の溝）があるとワーク面内で分布が生じやすくなる。従って、放射状パターンのように研磨布の中心から外周にかけて直線だけで構成される溝、つまり研磨布の半径方向で周期的なパターンがない溝が好ましい。しかし例えば放射状のパターンでは研磨剤の滞留等で問題が生じ易くなる。長細円形状の溝であると研磨布の半径方向に周期パターンがあるにもかかわらず、ワーク面内の溝通過密度をほぼ均一に出来、研磨ムラも生じづらく、研磨剤の滞留も良く好ましい。
【００２１】
また、長細円形溝の中心を回転中心として上記研磨布を回転させたとき、任意の長細円形溝の軌跡が少なくとも隣接する長細円形溝の軌跡と交差する程度に細長い長細円形状の溝パターンを形成することが好ましい。長細円形溝、特に楕円形溝の溝パターンの場合には、任意のｎ番目の長細円形溝、特に楕円形溝の長半径ａｎとその外側に隣接するｎ＋１番目の長細円形溝、特に楕円形溝の短半径ｂｎ＋１の関係が、
【００２２】
【数２】
ａｎ≧ｂｎ＋１
【００２３】
である溝パターンを有することが好ましい。このような溝パターンで溝を形成しておけば、ワークの研磨面に対して溝が満遍なく揺動してワーク研磨面を通過することから均一に研磨され、従来研磨面に形成された溝構造等に起因するナノメーター（ｎｍ）レベルの研磨ムラも減少することができる。
【００２４】
本発明の研磨方法は、上記した本発明の研磨布を用いワーク表面を研磨することを特徴とする。
【００２５】
このような研磨布を用い研磨すれば、研磨布の研磨面に形成された溝構造等に起因するナノメーター（ｎｍ）レベルの研磨ムラをなくすことができる。更に研磨剤の滞留もしやすく研磨能力も向上した研磨が行える。また、研磨時にワークの揺動を行うことなくワーク表面の研磨を行っても良好な研磨を行うことができる。
【００２６】
本発明方法においては、前記ワークがＳＯＩ層、絶縁層、支持基板からなるＳＯＩウエーハであり、該ＳＯＩウエーハ表面のＳＯＩ層を研磨することが好ましい。ＳＯＩウエーハのＳＯＩ層の研磨では、ＳＯＩ層を大変薄く加工する必要があり、さらに加工後の面内の厚さバラツキが小さいことが要求される。従ってナノメーターレベルの研磨ムラの影響も大きい。このようなワークの研磨に本発明の長細円形状の溝を有する研磨布を用いると均一な研磨が行える。
【００２７】
この時、前記ＳＯＩ層の研磨代が３０ｎｍ〜１５０ｎｍであると良い、研磨前のＳＯＩ層は仕様にもよるが１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ程度であり、この程度の研磨代で研磨すれば、研磨後の厚さバラツキの分布を面内で１０ｎｍ以下にでき、ＳＯＩ層の厚さが２５０ｎｍ以下でかつ、ＳＯＩ層の厚さバラツキ（最大厚さ−最小厚さ）が１０ｎｍ以下である均一な薄膜のＳＯＩウエーハを製造することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態について図示し詳細に説明するが、種々の変更及び修正が請求の範囲から逸脱することなく行われることは明らかである。本発明の範囲は、構成部品の数量、構成部品の材料、構成部品の形状、構成部品の相対的配置等にまったく限定されず、これらは実施の形態の一例として示されているにすぎない。
【００２９】
図１は本発明の研磨布の一つの実施の形態を示す平面図である。図２は本発明の研磨布を用いてワークを研磨する場合の研磨ヘッドと研磨布との関係の一例を示す平面図である。図３は本発明の研磨布を用いてワークを研磨する場合の研磨ヘッドと研磨布との関係の他の例を示す平面図である。図４は本発明の研磨布に形成される長細円形溝の一例を示す説明図である。図５は本発明の研磨布を９０°回転させた時の回転前後における本発明の研磨布に形成される楕円溝の軌跡の交差状態を示す説明図である。図６は本発明の研磨布に形成される溝構造の一例を示す説明図である。なお、図２及び図３において、図１０及び図１１と同一部材又は類似部材は同一符号で示されている。
【００３０】
図１において、１１は本発明の研磨布で、その研磨表面には複数の溝４０が所定間隔（長径方向間隔ｔ１、短径方向間隔ｔ２）をおいて形成されている。該溝４０の平面形状は長細円（図示例では「楕円」）４０ａ及び／又は（図示例では「及び」）長細円の円弧４０ｂとされている。この溝４０の長細円形状としては楕円状をあげることができる。
【００３１】
ここで溝４０の長細円形状が楕円形状とは、図４に示すように、２定点（Ｆ，Ｆ’）からの距離の和が一定である点の軌道を有する形状を意味する。図４において、楕円Ｅは二定点Ｆ（ｃ，０）Ｆ’（−ｃ，０）からの距離の和が一定な点の軌跡と定義される。この二定点は焦点といわれる。焦点Ｆ，Ｆ’を結ぶ直線をｘ軸、ＦＦ’の垂直２等分線をｙ軸、ｘ軸とｙ軸の交点を楕円の中心０とする。楕円Ｅとｘ軸、ｙ軸との交点をそれぞれ、Ａ（ａ，０），Ａ’（−ａ，０），Ｂ（０，ｂ），Ｂ’（０，−ｂ）とするとき、線分ＡＡ’及びＢＢ’の長い方（図４の例では線分ＡＡ’）を長軸（本明細書では長径ともいう）といい、短い方（図４の例では線分ＢＢ’）を短軸（本明細書では短径ともいう）という。また、本明細書では距離ａを長半径、距離ｂを短半径という。
【００３２】
なお、長細円形状としては、必ずしも楕円の定義で一般的に表されるような２定点からの距離の和が常に一定である長円でなくても良く、多少の変形や更には円弧と直線を組み合わせたような長細円形状でも良い。このような楕円形状以外の長細円形状でも本発明の効果を達成することができる。
【００３３】
半導体シリコン等のウエーハを研磨する場合、ウエーハを研磨布１１面内部に押圧したとき、スラリー（研磨剤）をウエーハ面の下部に確保することが重要である。研磨布１１の溝４０はスラリーが溜まるスラリー溜めとして機能する。
【００３４】
研磨布１１の材質は特に限定しないが、例えばスエード状の研磨布が用いられる。また異なる性質のシートを貼り合わせた２層以上の多層研磨布でも良い。この場合も研磨面となる層に図１に示したような長細円形状、例えば楕円形状の溝４０を形成しておく。
【００３５】
溝４０の形状について図６を用いて説明する。溝４０の大きさ（溝幅）は、長径方向溝幅ｅ１、短径方向溝幅ｅ２とも１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましく、特に３ｍｍ程度が良い。溝深さは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度でよい。溝の断面形状は特に限定するものではないが、その断面構造が、半円形、Ｖ字形、またはＵ字形にすればよい。このような大きさ、形状の溝であれば研磨に用いる研磨剤を十分に滞留させることができる。
【００３６】
溝４０のパターン幅（任意の溝から隣接する溝までの距離）も長径方向パターン幅ｆ１、短径方向パターン幅ｆ２とも同じピッチで形成しても異なるピッチで形成しても良く、例えば２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度のピッチで形成する。また、溝間隔も長径方向溝間隔ｔ１、短径方向溝間隔ｔ２とも同じピッチで形成しても異なるピッチで形成してもよい。
【００３７】
この時、任意のｎ番目の長細円形溝４０ｎと隣接するｎ＋１番目の長細円形溝４０ｎ＋１との関係において、長径方向と、短径方向の関係は、図５に示すように、長細円形溝４０ｎの中心０を軸に研磨布１１を回転させたとき、任意のｎ番目の長細円形状の溝４０ｎの軌跡が少なくとも隣接するｎ−１番目及びｎ＋１番目の長細円形状の溝４０ｎ−１及び４０ｎ＋１の軌跡と交差するような溝パターンとすることが好ましい。
【００３８】
例えば、長細円形溝４０が楕円形溝であれば、その溝４０は図４に示すように２定点Ｆ，Ｆ’からの距離の和が一定である点の軌跡Ｅである。座標平面において２点Ｆ（ｃ，０）、Ｆ’（−ｃ，０）からの距離の和が２ａ（但し０＜ｃ＜ａ）である軌跡Ｅは方程式
【００３９】
【数３】
ｘ２／ａ２＋ｙ２／ｂ２＝１ （ｂ＝）
【００４０】
で表される。従って、本発明の研磨布におけるｎ番目の溝４０ｎの楕円形状は
【００４１】
【数４】
ｘ２／ａｎ ２＋ｙ２／ｂｎ ２＝１ （ｂｎ＝）
【００４２】
で表される。同様に、ｎ＋１番目の溝４０ｎ＋１の楕円形状は
【００４３】
【数５】
ｘ２／（ａｎ＋１）２＋ｙ２／（ｂｎ＋１）２＝１ （ｂｎ＋１＝）
【００４４】
で表される。このような楕円形状の溝の軌跡が交差するには、任意のｎ番目の楕円形状の溝４０ｎの長半径ａｎと隣接する外側のｎ＋１番目の楕円形状の溝４０ｎ＋１の短半径ｂｎ＋１の関係が、
【００４５】
【数６】
ａｎ≧ｂｎ＋１
【００４６】
である溝パターンを有すると良い。最も望ましい溝パターンは隣接する長細円形溝の軌跡同士と接するだけでなく複数の長細円形溝の軌跡が互いに交差するような
【００４７】
【数７】
（ａｎ＞＞ｂｎ＋１）
【００４８】
である大変細長い長細円形状の溝パターンである。なお、溝の形成は、工具（バイト）を用い機械的に切削しても良いし、はんだごてのようなもので加熱圧縮するなどしても形成できる。特にその形成方法は限定するものではない。
【００４９】
このような研磨布を用いワークを研磨する。研磨に際しては、図２及び図３に示すように、研磨定盤１４の駆動軸２８（研磨定盤１４の中心及び研磨布１１の長細円溝ｎの中心と略一致）と研磨ヘッド１８の駆動軸３０の位置をずらして配置した本発明の研磨装置１０ａで、揺動させながら研磨する。
【００５０】
但し、本発明の研磨布１１を用いた場合、必ずしも揺動させなくても良い。揺動させなくてもウエーハ表面の特定位置だけに溝４０が当たる（または研磨布１１があたる）ようなことは少なくなり均一に研磨することができる。つまり、長細円形溝４０は研磨定盤１４が回転することにより図２から図３のようにウエーハに作用する溝４０部分の位置を変えつつ研磨される。研磨布１１を揺動させない場合には、研磨装置１０ａには揺動機構を付設する必要がなく、その分だけコストが低減するという利点がある。
【００５１】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００５２】
（実施例１）
図１に示したような長細円形状の溝を有する研磨布１１を用い研磨した。研磨布は東レコーテックス社製Ｃｉｅｇａｌ７３５５ｆｍを用いた。この研磨布表面には楕円形状の溝パターンが形成されている。溝幅は３ｍｍ、溝の深さは０．５ｍｍ、島状の領域（研磨布の領域）は２０ｍｍ幅にした。つまり図６で初めの溝４０１（ｎ＝１番目）のａ１＝４３ｍｍ（島状の領域４０ｍｍ＋溝幅３ｍｍ）、ｂ１＝１３ｍｍ（島状の領域１０ｍｍ＋溝幅３ｍｍ）とし、それ以降の溝については、パターン幅２３ｍｍ間隔（島状の領域２０ｍｍ＋溝幅３ｍｍ）で増えるようにした溝を形成した。この時、例えばｎ＝３番目の溝４０３のａ３は８９ｍｍであり、ｎ＝４番目の溝４０４のｂ４は８２ｍｍとなり、
【００５３】
【数８】
ａｎ≧ｂｎ＋１
【００５４】
の関係式を満たしている。本実施例ではａｎはｂｎ＋１より常に７ｍｍ長い径となるような楕円の溝が形成されている。
【００５５】
この研磨布の効果を調べるために、株式会社荏原製作所製Ｆ−ＲＥＸ３００の研磨装置を用い、本発明の研磨布を貼付し、イオン注入剥離法により製造されたＳＯＩウエーハのＳＯＩ層表面を研磨した。このＳＯＩウエーハの直径は３００ｍｍ、支持基板は約７７５μｍ、酸化膜層の厚さは１４５ｎｍ、ＳＯＩ層の厚さは約３４０ｎｍである。研磨条件は、研磨剤がコロイダルシリカ含有のアルカリ溶液、株式会社フジミインコーポレーテッドＧＬＡＮＺＯＸ３９００ＲＳ、研磨圧力が２４０ｇ／ｃｍ２である。
【００５６】
研磨したＳＯＩウエーハの形状について図９に示すような直径方向及び外周方向に対しウエーハ表面の凹凸（ＳＯＩ層の厚さ分布）をＡＤＥ社製ＡＣＵＭＡＰＩＩを用い評価した。図９において、ＮはウエーハＷのノッチ部、Ａは外周うねり評価の為の走査方向（本実施例では外周５ｍｍの位置を測定）及びＢは径方向評価の為の走査方向をそれぞれ示す。
【００５７】
結果を図７に示す。図７（ａ）は外周方向、（ｂ）は直径方向の結果である。研磨代は約９４．２４ｎｍであった。また厚さバラツキは約５．４６ｎｍ（σ＝１．３１ｎｍ）であった。この図７（ｂ）からわかるように若干の凹凸は見られるものの周期的な凸凹が著しく減少できた。
【００５８】
このようにしてＳＯＩ層の厚さが２５０ｎｍ以下でかつ、ＳＯＩ層の厚さバラツキ（最大厚さ−最小厚さ）が１０ｎｍ以下である均一な薄膜のＳＯＩウエーハを製造することができる。なお、ＳＯＩウエーハの製造では、更にこの他に熱処理工程や、ＳＯＩ層を酸化した後フッ酸処理して薄膜化する犠牲酸化と呼ばれる工程を実施することがある。本発明の研磨布を用い研磨したことによりＳＯＩ層の面内が均一加工されているため、このような工程を加えても面内が均一でかつＳＯＩ層が更に５０ｎｍ程度に薄膜化された薄膜ＳＯＩウエーハが製造できる。
【００５９】
（比較例１）
図１１に示したような格子形状の溝１２を有する研磨布を用い研磨した。比較例１で用いた研磨布の材質は、実施例１と同じものを用いた。この研磨布表面には格子状の溝パターンが形成されている。この島状の領域の面積を２０ｍｍ×２０ｍｍ、溝幅を３ｍｍ、溝の深さを０．５ｍｍにした。即ち、溝パターン２３ｍｍの格子溝の研磨布を用いた。
【００６０】
実施例１と同じ条件で同様のＳＯＩウエーハを研磨し、同様にウエーハ表面の微小な凹凸（ＳＯＩ層の厚さ分布）を確認した。
【００６１】
結果を図８に示す。図８（ａ）は外周方向、（ｂ）は直径方向の結果である。研磨代は約９４．１６ｎｍであった。また厚さバラツキは約１１．１８ｎｍ（σ＝２．５０ｎｍ）であった。この図８（ｂ）の直径方向の評価結果からわかるように研磨布の溝パターン幅と略一致した周期でナノメートルレベルの凹凸が周期的に観察される。
【００６２】
以上のように本発明の長細円形状をした溝パターンが形成されている研磨布を用い、研磨することでナノメーターレベルの凹凸も改善でき高平坦度なウエーハが研磨できることがわかった。
【００６３】
なお、上記実施例１及び比較例１は研磨代が略同じになるように研磨時間を調整して研磨した例である。この時、実施例１のほうが短い研磨時間で目標とする研磨代に達しており、研磨剤が滞留しやすくなったために研磨能力が向上していると考えられる。
【００６４】
本発明は、上記実施例に限定されるものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６５】
例えば、上記実施例１で用いた研磨装置では研磨ヘッドを揺動させて研磨しているが、この揺動幅を少なくして（最終的には揺動しなくても）格子状の溝を用いた時に現れたような周期的なパターンは見られることがなかった。
【００６６】
また楕円形状が多少歪んでいても、上記と同様に格子状の溝を用いた時に現れたような周期的なパターンは見られることがなかった。同様に溝のパターン幅などは研磨条件等により適宜設定すればよい。また、本発明の研磨布はどのような形態の研磨装置にも応用できる。
【００６７】
更にワークもイオン注入剥離法によるＳＯＩウエーハに限らず、ＳＩＭＯＸ法によるもの、さらには一般的な貼り合わせ法によるものでも良い。またＳＯＩウエーハに限らず、鏡面研磨ウエーハ更にはエピタキシャル層を形成したウエーハなどの表面を研磨加工する時などにも用いることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の研磨布を用い半導体ウエーハ等のワークを研磨すれば、次のような効果が得られる。（１）研磨速度の面内均一性が向上する。（２）研磨剤の節減によるコストダウンができる。（３）研磨後のワークの品質のバラツキが減少する。（４）研磨後のワークのナノメーターレベルの凹凸の改善ができる。（５）通常の研磨装置に応用できる。（６）研磨後のワークのワークの揺動を行うことなく研磨する構成を採用すれば、揺動機構が不要になり装置コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研磨布の一つの実施の形態を示す平面図である。
【図２】本発明の研磨布を用いてワークを研磨する場合の研磨ヘッドと研磨布との関係の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の研磨布を用いてワークを研磨する場合の研磨ヘッドと研磨布との関係の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明の研磨布に形成される長細円形溝の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の研磨布を９０°回転させた時の回転前後における本発明の研磨布に形成された楕円溝の軌跡の交差状態を示す説明図である。
【図６】本発明の研磨布に形成される溝構造の説明図である。
【図７】実施例１における研磨時のウエーハ表面の凹凸の評価結果を示すグラフで、（ａ）は外周方向、（ｂ）は直径方向の結果を示す。
【図８】比較例１における研磨時のウエーハ表面の凹凸の評価結果を示すグラフで、（ａ）は外周方向、（ｂ）は直径方向の結果を示す。
【図９】ウエーハの形状評価の手法の一例を示す上面説明図である。
【図１０】従来の研磨装置の一例を示す側面的概略説明図である。
【図１１】図１０の上面的概略説明図である。
【図１２】ＳＯＩウエーハの構造の一例を示す説明図であって、（ａ）は上面説明図及び（ｂ）は断面説明図である。
【図１３】従来のＳＯＩウエーハの製造方法の工程順の一例を模式図とともに示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：研磨装置、１１：本発明の研磨布、１２：従来の研磨布、１４：研磨定盤、１６：ワーク保持盤、１６ａ：保持面、１８：研磨ヘッド、２０：リテーナリング、２２：研磨剤供給管、２４：研磨剤、２６：バッキングパッド、２８，３０：駆動軸、３２：支持アーム、３４：支台、３６：基台、３８，４０：溝、５０：ＳＯＩウエーハ、５２：ＳＯＩ層、５２ａ：ボンドウエーハ、５４：絶縁層、５４ａ：酸化膜、５６：支持基板、５６ａ：ベースウエーハ、Ｗ：ワーク。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing cloth used for polishing a work such as a wafer, for example, a semiconductor wafer, and a polishing method using the polishing cloth.
[0002]
[Related technology]
In recent years, due to the high integration of semiconductor integrated circuits, miniaturization and multi-layering of internal wiring have been advanced, and accordingly, flattening technology for flattening a work such as a semiconductor wafer has become an important issue. Various polishing apparatuses have been developed for polishing a workpiece with high precision and a polishing cloth used for the polishing apparatus (for example, see Patent Documents 1 to 5).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-146969
[Patent Document 2]
JP-A-7-256560
[Patent Document 3]
JP-A-7-321076
[Patent Document 4]
JP-A-8-11051
[Patent Document 5]
JP-A-10-249710
[0004]
A conventional general polishing apparatus is configured as shown in FIGS. 10 and 11, a polishing apparatus 10 includes a polishing head 18 having a work holding plate 16 for detachably holding a work W such as a wafer to be polished with its surface to be polished facing downward. A rotatable polishing platen 14, which is arranged to face the work W held by the work holding plate 16 and has a polishing cloth 12 having a diameter considerably larger than the diameter of the work W, and a peripheral edge of the wafer W; And a retainer ring 20 for holding the polishing agent. When polishing, an abrasive 24 is supplied from an abrasive supply pipe 22 onto the polishing cloth 12 and the back surface of the wafer is held by a backing pad 26 or the like (held by a synthetic resin, ceramics, an elastic body, or the like). The polishing head 18 is pressurized to press the wafer surface against the polishing cloth 12 for polishing. It is intended. The polishing platen 14 is supported on a base 36 via a drive shaft 28 and is rotationally driven by a drive mechanism. Further, a polishing apparatus having no retainer ring 20 has been conventionally used.
[0005]
As shown in FIG. 11, the polishing head 18 and the work holding plate 16 are supported by a support 34 via a drive shaft 30 and a support arm 32 extending from the outside of the polishing platen 14, and are rotationally driven by a driving mechanism. , And can swing by a swing mechanism. By swinging the support arm 32 left and right (in a direction perpendicular to a line connecting the rotation shaft 28 of the polishing table 14 and the drive shaft 30 of the polishing head 18), a swing as indicated by an arrow F in FIG. 11 is performed. Such a swing mechanism is advantageous in downsizing the device, and the mechanism for swinging is simple and easy to implement.
[0006]
On the polishing surface of the polishing cloth 12, for example, a lattice-shaped groove 38 as shown in FIG. 11 is formed. Due to the presence of the grooves 38, the abrasive 24 supplied from the abrasive supply pipe 22 flows and is distributed over the entire surface of the polishing pad 12.
[0007]
In the polishing apparatus 10 configured as described above, the surface to be polished of the work W held by the work holding plate 16 is brought into contact with the polishing cloth 12 on the polishing platen 14, and the polishing cloth 12 is rotated by a driving mechanism. And, while the polishing head 18 is rotated by the driving mechanism and is oscillated by the oscillating mechanism, and at the same time, the polishing agent 24 is supplied from the polishing agent supply pipe 22 onto the polishing pad 12 while polishing the surface to be polished of the work W. It is carried out.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional polishing apparatus 10 described above, a periodic groove structure is formed on the polishing surface of the polishing cloth 12 so that the abrasive 24 can be distributed over the entire polishing surface. It is known that when the work W as the polishing body and the polishing cloth 12 are rotated in synchronization, the arrangement pattern of the grooves 38 of the polishing cloth 12 is transferred to the surface to be polished, resulting in uneven polishing. Therefore, in the conventional polishing apparatus 10, the above-described polishing unevenness is obtained by slightly shifting the rotation speed of the polishing cloth 12 and the work W to be polished (the polishing head 18) or swinging the work W to be polished. I try to reduce. Further, since the polishing cloth 12 having a diameter considerably larger than the work W to be polished is used, it is possible to suppress the occurrence of polishing unevenness due to the arrangement pattern of the grooves 38 of the polishing cloth 12. .
[0009]
However, in recent years, higher flatness has been demanded, and irregularities on the order of nanometers (nm) have been considered. For example, in the manufacture of an SOI wafer having a structure in which an SOI layer, an insulating layer, and a supporting substrate are sequentially formed, a wafer having an SOI layer with excellent flatness can be manufactured by a method called an ion implantation separation method. In some cases, polishing is performed to reduce the thickness of the SOI layer, and when this polishing is performed, the flatness of the SOI layer, particularly, the quality on the order of nanometers may be deteriorated. It is considered that one factor of the deterioration of the flatness is the transfer of the groove shape of the polishing cloth. Such unevenness at such a level was not improved simply by the above-mentioned swinging or adjusting the rotation speed. In particular, when a grid-shaped grooved polishing cloth is used, polishing unevenness at the nanometer (nm) level due to the pattern of grooves arranged in the polishing cloth periodically occurs, and it is difficult to eliminate the polishing unevenness. Could not be polished.
[0010]
As shown in FIG. 12, in the SOI wafer 50, an SOI layer 52 (also referred to as a semiconductor layer or an active layer) for forming an element such as a single crystal silicon layer has an insulating layer 54 such as a silicon oxide film [buried. (BOX) also referred to as an oxide film layer or simply an oxide film layer]. The insulating layer 54 is formed over a supporting substrate 56 (also referred to as a substrate layer), and has a structure in which the SOI layer 52, the insulating layer 54, and the supporting substrate 56 are sequentially formed.
[0011]
Conventionally, as a method for manufacturing an SOI wafer 50 having the SOI structure in which the SOI layer 52 and the support substrate 56 are made of, for example, silicon and the insulating layer 54 is made of, for example, a silicon oxide film, oxygen ions are implanted into a silicon single crystal at a high concentration. After that, a heat treatment is performed at a high temperature to form an oxide film. A SIMOX (Separation by implanted oxygen) method and two mirror-polished wafers are bonded together without using an adhesive, and one of the wafers is thinned. There is a bonding method (bonding method).
[0012]
In the wafer bonding method, an oxide film (insulating layer) 54 is formed on at least one of two single-crystal silicon mirror-finished wafers, bonded together without using an adhesive, and then subjected to a heat treatment (usually 1100 ° C. to 1200 ° C.). The addition strengthens the bonding, and thereafter one of the wafers is thinned by grinding or wet etching, and then the surface of the thin film is mirror-polished to form the SOI layer 52.
[0013]
In addition, recently, as a method for manufacturing an SOI wafer, a method of manufacturing an SOI wafer by combining and separating ion-implanted wafers has begun to receive new attention. This method is also referred to as an ion implantation separation method as described above, and as shown in FIG. 13, two silicon wafers 52a and 56a are prepared (FIG. 13A, step 100), and at least An oxide film (insulating layer) 54a is formed on one of the wafers 52a (called a bond wafer) (FIG. 13B, step 102), and hydrogen ions or rare gas ions are implanted from the upper surface of the one silicon wafer 52a. (FIG. 13C, step 104) After forming a microbubble layer (encapsulation layer) 58 inside the wafer, the surface on which the ions are implanted is placed on the other silicon wafer 56a via an oxide film 54a. (Referred to as a base wafer) and bonded together (FIG. 13D, step 106), and then heat-treated to form the microbubble layer 58 as a cleavage plane. Then, one of the wafers 52a is peeled into a thin film (FIG. 13 (e), step 108), and further heat-treated to be firmly bonded to form an SOI wafer 50 (FIG. 13 (f), step 110). Patent Document 6). The cleavage plane is a good mirror surface, and the SOI wafer 50 having high uniformity of the thickness of the SOI layer 52 can be obtained relatively easily. Further, the SOI layer 52 thus obtained may be polished by CMP or the like in order to remove distortion or to make it thinner (FIG. 13 (g), step 112).
[0014]
[Patent Document 6]
JP-A-5-211128
[0015]
In order to eliminate such microscopic polishing unevenness at the nanometer level, it is considered that grooves should not be formed in the polishing cloth. This may lead to deterioration of the polished surface at a relatively macroscopic level. In particular, as the diameter of a workpiece such as the above-mentioned SOI wafer or ordinary silicon wafer increases, there is a problem that it becomes difficult for an abrasive to enter between the workpiece and the polishing cloth during polishing. The necessity of forming is increasing. In order to improve the polishing performance, it is preferable to make the abrasive more easily retained on the polishing cloth. In the case of the conventionally used lattice-shaped or radial grooves, the abrasive is liable to be scattered.
[0016]
The present invention has been made in view of the above-mentioned unresolved problems of the related art, and has a structure in which a groove formed on a polishing surface of a polishing cloth is polished using a grooved polishing cloth. It is an object of the present invention to provide a polishing cloth capable of eliminating polishing unevenness at the nanometer (nm) level due to the above-mentioned factors and improving the polishing ability, and a polishing method using the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a polishing cloth of the present invention is a polishing cloth used when polishing a work surface, wherein a plurality of grooves are formed at predetermined intervals on a polishing surface of the polishing cloth, Is characterized in that the planar shape is an elongated circle and / or an arc of the elongated circle.
[0018]
Generally, since the shape of the polishing cloth is a circle, if an elongated circular groove is formed on the surface of the polishing cloth, the groove cannot be formed by the entire circle of the elongated circle in the peripheral portion of the polishing cloth. As shown in FIG. 1, a groove is formed by a part of an elongated circle, that is, its arc. The proportion of the arc-shaped groove increases as the shape of the elongated circle becomes longer, and conversely, the proportion of the arc-shaped groove decreases as the shape of the elongated circle approaches the circle. In the following description, for the sake of simplicity, the term “elongated circular groove” shall be interpreted to include an elongated circular arc-shaped groove as long as there is no problem.
[0019]
The elongated circular shape of the groove is preferably elliptical. The shape of an oblong circle may not necessarily be an ellipse in which the sum of the distances from two fixed points, which is generally represented by the definition of an ellipse, is always constant. An elongated circular shape such as a combination may be used. When the elongated circular groove is formed in this way, the groove acts on the work surface at random, and a work having a uniform surface shape can be manufactured.
[0020]
That is, there is a problem if there is a distribution (unevenness) in the groove passage density in the work surface, and it is important that the grooves act as uniformly and randomly as possible. If there is a periodic pattern (concentric grooves or lattice grooves) in the radial direction of the polishing cloth, distribution tends to occur in the work surface. Therefore, a groove composed of only a straight line from the center to the outer periphery of the polishing cloth like a radial pattern, that is, a groove having no periodic pattern in the radial direction of the polishing cloth is preferable. However, for example, in the case of a radial pattern, problems tend to occur due to the retention of the abrasive. Despite having a periodic pattern in the radial direction of the polishing cloth, the grooves having a long and thin circular shape make it possible to make the groove passage density in the work surface almost uniform, hardly cause polishing unevenness, and have a good retention of the abrasive. .
[0021]
In addition, when the polishing cloth is rotated about the center of the elongated circular groove as a center of rotation, the elongated circular groove is elongated to the extent that the trajectory of any elongated circular groove intersects at least the trajectory of the adjacent elongated circular groove. Preferably, a groove pattern is formed. In the case of a groove pattern of an elongated circular groove, especially an elliptical groove, the major radius a of any nth elongated circular groove, especially an elliptical groovenAnd the short radius b of the (n + 1) th long circular groove adjacent to the outside thereof, particularly the elliptical grooven + 1The relationship is
[0022]
(Equation 2)
an≧ bn + 1
[0023]
It is preferable to have a groove pattern of If a groove is formed with such a groove pattern, the groove is uniformly polished because the groove swings uniformly over the polished surface of the work and passes through the polished surface of the work. Polishing unevenness at the nanometer (nm) level due to the above-mentioned factors can also be reduced.
[0024]
The polishing method of the present invention is characterized in that the surface of a work is polished using the above-mentioned polishing cloth of the present invention.
[0025]
By polishing using such a polishing cloth, polishing unevenness at the nanometer (nm) level caused by a groove structure or the like formed on the polishing surface of the polishing cloth can be eliminated. Further, the polishing agent can be easily retained and the polishing performance can be improved. In addition, good polishing can be performed even if the work surface is polished without swinging the work during polishing.
[0026]
In the method of the present invention, it is preferable that the work is an SOI wafer including an SOI layer, an insulating layer, and a support substrate, and the SOI layer on the surface of the SOI wafer is polished. In the polishing of the SOI layer of the SOI wafer, it is necessary to process the SOI layer very thinly, and further, it is required that the variation in the in-plane thickness after the processing is small. Therefore, the influence of polishing unevenness at the nanometer level is great. The use of the polishing cloth having an elongated circular groove according to the present invention for polishing such a work enables uniform polishing.
[0027]
At this time, the polishing allowance of the SOI layer is preferably 30 nm to 150 nm. The SOI layer before polishing is about 150 nm to 350 nm depending on the specification. A uniform thin film SOI wafer having a thickness variation of 10 nm or less in the plane, a thickness of the SOI layer of 250 nm or less, and a thickness variation (maximum thickness−minimum thickness) of the SOI layer of 10 nm or less. Can be manufactured.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
While the preferred embodiment of the invention has been illustrated and described in detail, it will be apparent that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the claims. The scope of the present invention is not at all limited to the number of constituent parts, the material of the constituent parts, the shape of the constituent parts, the relative arrangement of the constituent parts, and the like, but these are merely shown as examples of the embodiments.
[0029]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of the polishing cloth of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an example of the relationship between a polishing head and a polishing cloth when polishing a work using the polishing cloth of the present invention. FIG. 3 is a plan view showing another example of the relationship between the polishing head and the polishing cloth when polishing a work using the polishing cloth of the present invention. FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an elongated circular groove formed on the polishing cloth of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view showing the intersecting state of the trajectories of elliptical grooves formed in the polishing cloth of the present invention before and after the polishing cloth of the present invention is rotated by 90 °. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a groove structure formed on the polishing cloth of the present invention. In FIGS. 2 and 3, the same members or similar members as those in FIGS. 10 and 11 are denoted by the same reference numerals.
[0030]
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a polishing cloth of the present invention.1, Minor axis direction interval t2). The planar shape of the groove 40 is an elongated circle (“ellipse” in the illustrated example) 40 a and / or an elongated arc (“and” in the illustrated example) of an arc 40 b. The elongated circular shape of the groove 40 may be an elliptical shape.
[0031]
Here, that the elongated circular shape of the groove 40 is an elliptical shape means a shape having a trajectory of a point where the sum of distances from the two fixed points (F, F ') is constant, as shown in FIG. In FIG. 4, the ellipse E is defined as a locus of a point where the sum of distances from the two fixed points F (c, 0) F '(-c, 0) is constant. These two fixed points are called focal points. The straight line connecting the focal points F and F 'is defined as the x-axis, the perpendicular bisector of FF' is defined as the y-axis, and the intersection of the x-axis and the y-axis is defined as the center 0 of the ellipse. When the intersections of the ellipse E and the x-axis and the y-axis are A (a, 0), A '(-a, 0), B (0, b), B' (0, -b), respectively, The longer one of the segments AA ′ and BB ′ (the line segment AA ′ in the example of FIG. 4) is called the major axis (also referred to as the major axis in the present specification), and the shorter one (the line segment BB ′ in the example of FIG. 4) is the shorter axis. It is called an axis (also referred to as a minor axis in this specification). Further, in this specification, the distance a is referred to as a long radius, and the distance b is referred to as a short radius.
[0032]
In addition, the shape of an oblong circle does not necessarily have to be an ellipse in which the sum of the distances from two fixed points, which is generally expressed by the definition of an ellipse, is always constant. An elongated circular shape obtained by combining straight lines may be used. The effects of the present invention can be achieved even with an elongated circular shape other than such an elliptical shape.
[0033]
When polishing a wafer such as semiconductor silicon or the like, it is important to secure a slurry (abrasive) below the wafer surface when the wafer is pressed inside the polishing cloth 11. The groove 40 of the polishing pad 11 functions as a slurry reservoir for storing the slurry.
[0034]
Although the material of the polishing cloth 11 is not particularly limited, for example, a suede-shaped polishing cloth is used. Further, a multi-layer polishing cloth of two or more layers obtained by bonding sheets of different properties may be used. Also in this case, an elongated circular shape, for example, an elliptical groove 40 as shown in FIG. 1 is formed in a layer to be a polishing surface.
[0035]
The shape of the groove 40 will be described with reference to FIG. The size (groove width) of the groove 40 is the groove width e in the long diameter direction.1, Minor groove width e2Both are preferably about 1 mm to 5 mm, particularly about 3 mm. The groove depth may be about 0.1 mm to 1.0 mm. The cross-sectional shape of the groove is not particularly limited, but the cross-sectional structure may be a semicircle, a V-shape, or a U-shape. If the grooves have such a size and shape, the abrasive used for polishing can be sufficiently retained.
[0036]
The pattern width of the groove 40 (the distance from an arbitrary groove to an adjacent groove) is also the pattern width f in the major diameter direction.1, Minor diameter direction pattern width f2May be formed at the same pitch or at different pitches, for example, at a pitch of about 20 mm to 50 mm. In addition, the groove interval is also the major-axis direction groove interval t.1, Minor groove interval t2May be formed at the same pitch or at different pitches.
[0037]
At this time, an arbitrary n-th elongated circular groove 40nAnd the (n + 1) th elongated circular groove 40 adjacent ton + 1The relationship between the major axis direction and the minor axis direction is, as shown in FIG.nWhen the polishing cloth 11 is rotated about the center 0 of thenN-1 and n + 1-th elongated circular grooves 40 whose tracks are at least adjacent to each othern-1And 40n + 1It is preferable to form a groove pattern that intersects the locus.
[0038]
For example, if the elongated circular groove 40 is an elliptical groove, the groove 40 is a locus E of a point where the sum of distances from the two fixed points F and F 'is constant as shown in FIG. A trajectory E whose sum of distances from two points F (c, 0) and F '(-c, 0) on the coordinate plane is 2a (where 0 <c <a) is expressed by an equation
[0039]
(Equation 3)
x2/ A2+ Y2/ B2= 1 (b =)
[0040]
Is represented by Therefore, the n-th groove 40 in the polishing cloth of the present inventionnThe elliptical shape of
[0041]
(Equation 4)
x2/ An 2+ Y2/ Bn 2= 1 (bn=)
[0042]
Is represented by Similarly, the (n + 1) th groove 40n + 1The elliptical shape of
[0043]
(Equation 5)
x2/ (An + 1)2+ Y2/ (Bn + 1)2= 1 (bn + 1=)
[0044]
Is represented by In order for the trajectories of such elliptical grooves to intersect, any n-th elliptical groove 40nLong radius anAnd the outer (n + 1) th elliptical groove 40 adjacent ton + 1Short radius b ofn + 1The relationship is
[0045]
(Equation 6)
an≧ bn + 1
[0046]
It is preferable to have a groove pattern of The most desirable groove pattern is such that the trajectories of a plurality of elongated circular grooves intersect with each other as well as the trajectories of adjacent elongated circular grooves.
[0047]
(Equation 7)
(An>> bn + 1)
[0048]
This is a very long and narrow circular groove pattern. The grooves may be formed by mechanical cutting using a tool (bite) or by heating and compressing with a soldering iron. In particular, the formation method is not limited.
[0049]
The work is polished using such a polishing cloth. At the time of polishing, as shown in FIGS. 2 and 3, the drive shaft 28 of the polishing table 14 (substantially coincides with the center of the polishing table 14 and the center of the elongated circular groove n of the polishing pad 11) and the polishing head 18 Polishing is performed while swinging with the polishing apparatus 10a of the present invention in which the position of the drive shaft 30 is shifted.
[0050]
However, when the polishing cloth 11 of the present invention is used, it is not always necessary to swing. Even if the wafer 40 is not swung, it is less likely that the groove 40 hits (or hits the polishing pad 11) only at a specific position on the wafer surface, and the wafer can be polished uniformly. In other words, the elongated circular groove 40 is polished while rotating the polishing platen 14 while changing the position of the groove 40 acting on the wafer as shown in FIGS. When the polishing cloth 11 is not swung, there is no need to attach a swing mechanism to the polishing apparatus 10a, and there is an advantage that the cost is reduced by that much.
[0051]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, it is needless to say that these Examples are illustrative and should not be construed as limiting.
[0052]
(Example 1)
Polishing was performed using a polishing cloth 11 having an elongated circular groove as shown in FIG. The polishing cloth used was Ciegal 7355fm manufactured by Toray Coatex Corporation. An elliptical groove pattern is formed on the surface of the polishing cloth. The groove width was 3 mm, the groove depth was 0.5 mm, and the island-like area (polishing cloth area) was 20 mm wide. That is, the first groove 40 in FIG.1(N = 1) a1= 43 mm (island-like area 40 mm + groove width 3 mm), b1= 13 mm (island-shaped region 10 mm + groove width 3 mm), and the grooves after that were formed so as to increase at intervals of the pattern width 23 mm (island-shaped region 20 mm + groove width 3 mm). At this time, for example, the n = third groove 403A3Is 89 mm and n = fourth groove 404B4Becomes 82 mm,
[0053]
(Equation 8)
an≧ bn + 1
[0054]
Satisfies the relation. In this embodiment, anIs bn + 1An elliptical groove is formed such that the diameter is always 7 mm longer.
[0055]
In order to examine the effect of this polishing cloth, the polishing cloth of the present invention was attached using a polishing apparatus of F-REX300 manufactured by Ebara Corporation, and the SOI layer surface of the SOI wafer manufactured by the ion implantation separation method was polished. . The diameter of this SOI wafer is 300 mm, the support substrate is about 775 μm, the thickness of the oxide film layer is 145 nm, and the thickness of the SOI layer is about 340 nm. The polishing conditions were as follows: the polishing agent was an alkali solution containing colloidal silica, Fujimi Incorporated GLANZOX3900RS, and the polishing pressure was 240 g / cm.2It is.
[0056]
With respect to the shape of the polished SOI wafer, irregularities (thickness distribution of the SOI layer) on the wafer surface in the diameter direction and the outer peripheral direction as shown in FIG. 9 were evaluated using ACUMAPII manufactured by ADE. In FIG. 9, N indicates a notch portion of the wafer W, A indicates a scanning direction for measuring the outer circumferential waviness (measured at a position of 5 mm in the outer circumference in this embodiment), and B indicates a scanning direction for evaluating the radial direction.
[0057]
FIG. 7 shows the results. 7A shows the result in the outer circumferential direction, and FIG. 7B shows the result in the diametric direction. The polishing allowance was about 94.24 nm. The thickness variation was about 5.46 nm (σ = 1.31 nm). As can be seen from FIG. 7B, although some irregularities were observed, the periodic irregularities could be significantly reduced.
[0058]
In this manner, a uniform thin film SOI wafer having an SOI layer thickness of 250 nm or less and a thickness variation (maximum thickness-minimum thickness) of the SOI layer of 10 nm or less can be manufactured. In the manufacture of the SOI wafer, a heat treatment step or a step called sacrificial oxidation for oxidizing the SOI layer and then treating it with hydrofluoric acid to make the SOI layer thinner may be performed. Since the in-plane surface of the SOI layer is uniformly processed by polishing using the polishing cloth of the present invention, even when such a step is added, the in-plane surface is uniform and the SOI layer is further thinned to about 50 nm. SOI wafers can be manufactured.
[0059]
(Comparative Example 1)
Polishing was performed using a polishing cloth having lattice-shaped grooves 12 as shown in FIG. The material of the polishing cloth used in Comparative Example 1 was the same as that in Example 1. A lattice-like groove pattern is formed on the surface of the polishing cloth. The area of the island-shaped region was 20 mm × 20 mm, the groove width was 3 mm, and the groove depth was 0.5 mm. That is, a polishing cloth having a lattice pattern with a groove pattern of 23 mm was used.
[0060]
The same SOI wafer was polished under the same conditions as in Example 1, and minute irregularities (thickness distribution of the SOI layer) on the wafer surface were similarly confirmed.
[0061]
FIG. 8 shows the results. FIG. 8A shows the result in the outer circumferential direction, and FIG. 8B shows the result in the diametric direction. The polishing allowance was about 94.16 nm. The thickness variation was about 11.18 nm (σ = 2.50 nm). As can be seen from the evaluation results in the diameter direction in FIG. 8B, nanometer-level irregularities are periodically observed at a period substantially coincident with the groove pattern width of the polishing pad.
[0062]
As described above, it has been found that by polishing using the polishing cloth on which the elongated circular groove pattern of the present invention is formed, unevenness at the nanometer level can be improved and a wafer with high flatness can be polished.
[0063]
In addition, Example 1 and Comparative Example 1 are examples in which the polishing time was adjusted so that the polishing allowance was substantially the same. At this time, it is considered that the polishing amount of Example 1 reached the target polishing allowance in a shorter polishing time, and the polishing ability was improved because the polishing agent was easily retained.
[0064]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention. Within the technical scope of
[0065]
For example, in the polishing apparatus used in the first embodiment, the polishing is performed by oscillating the polishing head. However, the oscillating width is reduced (even if the oscillating is not ultimately performed) to form the lattice-shaped grooves. No periodic pattern as seen when used was seen.
[0066]
Further, even if the elliptical shape was slightly distorted, a periodic pattern such as appeared when the lattice-shaped grooves were used was not seen in the same manner as described above. Similarly, the groove pattern width and the like may be set as appropriate depending on polishing conditions and the like. Further, the polishing cloth of the present invention can be applied to any type of polishing apparatus.
[0067]
Further, the work is not limited to the SOI wafer by the ion implantation separation method, but may be a SIMOX method or a general bonding method. Further, the present invention can be used not only for SOI wafers but also for polishing a surface of a mirror-polished wafer or a wafer having an epitaxial layer formed thereon.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the following effects can be obtained by polishing a work such as a semiconductor wafer using the polishing cloth of the present invention. (1) The in-plane uniformity of the polishing rate is improved. (2) Cost can be reduced by saving abrasive. (3) Variation in the quality of the workpiece after polishing is reduced. (4) Nanometer-level unevenness of the polished work can be improved. (5) Applicable to ordinary polishing equipment. (6) If a configuration is employed in which polishing is performed without swinging the work after polishing, a swinging mechanism is not required, and the apparatus cost is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a polishing cloth of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an example of the relationship between a polishing head and a polishing cloth when polishing a work using the polishing cloth of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing another example of the relationship between a polishing head and a polishing cloth when polishing a work using the polishing cloth of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of an elongated circular groove formed in the polishing cloth of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing the intersection of the trajectories of elliptical grooves formed in the polishing cloth of the present invention before and after rotation of the polishing cloth of the present invention when rotated by 90 °.
FIG. 6 is an explanatory view of a groove structure formed in the polishing cloth of the present invention.
FIGS. 7A and 7B are graphs showing the results of evaluation of irregularities on the wafer surface during polishing in Example 1, wherein FIG. 7A shows the results in the outer circumferential direction and FIG.
FIGS. 8A and 8B are graphs showing the evaluation results of the unevenness of the wafer surface during polishing in Comparative Example 1, wherein FIG. 8A shows the results in the outer peripheral direction and FIG.
FIG. 9 is an explanatory top view showing an example of a method for evaluating the shape of a wafer.
FIG. 10 is a schematic side view showing an example of a conventional polishing apparatus.
FIG. 11 is a schematic explanatory top view of FIG. 10;
FIGS. 12A and 12B are explanatory diagrams illustrating an example of the structure of an SOI wafer, wherein FIG. 12A is a top explanatory diagram and FIG.
FIG. 13 is a flowchart showing, together with a schematic diagram, an example of the order of steps in a conventional method for manufacturing an SOI wafer.
[Explanation of symbols]
10: Polishing device, 11: Polishing cloth of the present invention, 12: Conventional polishing cloth, 14: Polishing surface plate, 16: Work holding plate, 16a: Holding surface, 18: Polishing head, 20: Retainer ring, 22: Polishing Agent supply pipe, 24: abrasive, 26: backing pad, 28, 30: drive shaft, 32: support arm, 34: support, 36: base, 38, 40: groove, 50: SOI wafer, 52: SOI Layer, 52a: bond wafer, 54: insulating layer, 54a: oxide film, 56: support substrate, 56a: base wafer, W: work.
