JP2004342848A - ウエーハの研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加工起因、特に研磨起因で欠陥（パーティクル）が生じないようにしたウエーハの研磨方法を提供する。
【解決手段】回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量を管理し研磨する、又は前記スラリーの電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理し研磨する、又は前記スラリー中に存在するゲル状物質をスラリー総量に対して２．０重量％以下に管理し研磨するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量を管理し研磨する、又は前記スラリーの電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理し研磨する、又は前記スラリー中に存在するゲル状物質をスラリー総量に対して２．０重量％以下に管理し研磨するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨起因のパーティクル（欠陥）が生じないようにしたシリコン等のウエーハを研磨するための研磨方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、メモリーデバイスなどに用いられる半導体基板材料として用いられるシリコンウエーハの製造方法は、一般にチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する単結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ製造（加工）工程と、鏡面研磨ウエーハ上にデバイスを形成するデバイス製造工程からなる。
【０００３】
更に詳しくウエーハ製造（加工）工程について示すと、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウエーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同じ工程を多段で行ったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００４】
特に研磨工程では、粗研磨と称される１次研磨工程と精密研磨と称される仕上げ研磨工程に区分けされ、場合により１次研磨工程を更に２工程以上に分け、１次、２次研磨工程等と称されている。
【０００５】
研磨工程では、定盤上で回転する研磨布と、研磨ヘッドのウエーハ支持盤に支持されたエッチング済みのシリコンウエーハ等を、適切なる圧力で接触させて研磨する。この際にコロイダルシリカを含有したアルカリ溶液（スラリー、研磨剤などと呼ばれる）が用いられている。このようなスラリーを研磨布とシリコンウエーハの接触面に添加することにより、スラリーとシリコンウエーハがメカノケミカル作用を起こし研磨が進行する。
【０００６】
研磨装置には様々な形態のものが用いられており、例えば、図３に示すように１つの研磨ヘッドに複数枚のウエーハを保持した状態で研磨するバッチ式のものがある。図３において、研磨装置Ａは回転軸３７により所定の回転速度で回転せしめられる研磨定盤３０を有している。該研磨定盤３０の上面には研磨布Ｐが貼設されている。
【０００７】
３３はワーク保持盤で上部荷重３５を介して回転シャフト３８によって回転せしめられるとともに揺動手段によって揺動せしめられる。複数枚のウエーハＷは接着の手段によってワーク保持盤３３の下面に保持された状態で上記研磨布Ｐの表面に押し付けられ、同時にスラリー供給装置（図示せず）よりスラリー供給管３４を通して所定の流量でスラリー３９を研磨布Ｐ上に供給し、このスラリー３９を介してウエーハＷの被研磨面が研磨布Ｐ表面と摺擦されてウエーハＷの研磨が行われる。
【０００８】
その他に、１つの研磨ヘッドに１枚のウエーハを保持し研磨する枚様式の研磨装置などもある。またウエーハの保持方法も真空吸着により保持するものや、ワーク保持盤にワックスにより貼り付けるもの、水の表面張力等を利用して貼り付けるものなど種々の形態がある。これらは片面を研磨するタイプの研磨装置であるが、この他にも両面を同時に研磨する研磨装置もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような研磨工程を行いウエーハを平坦かつ鏡面状に研磨したウエーハ表面において、パーティクルと呼ばれる異物が観察されることがある。ウエーハ上のパーティクルは主に、結晶起因のパーティクルと加工起因のパーティクルに大別される。加工起因のパーティクルは、洗浄で除去可能な微小異物と、除去不可能なキズや欠陥に分類される。加工起因のパーティクルは主に研磨工程（研磨起因）で発生していると考えられる。
【００１０】
従って、本発明はこのような加工起因、特に研磨起因で欠陥（パーティクル）が生じないようにしたウエーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意調査したところ、この研磨起因のパーティクルの発生要因の一つとしてスラリー（研磨剤）が原因であることが明らかになった。特に従来用いていたｐＨ調整用のＮａ２ＣＯ３が過剰に添加された場合などに、このようなパーティクルの発生につながることがある。これは研磨剤の主成分として用いられているシリカがＮａ２ＣＯ３の過剰添加によってミクロ凝集してしまい、ゲル状の塊になりウエーハ表面に悪影響を与えるものと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明のウエーハの研磨方法の第１の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量を管理し研磨することを特徴とする。特にスラリー中に存在するゲル状物質の量を管理し、スラリー総量の２．０重量％以下にした状態で研磨すると好ましい。
【００１３】
従来は、スラリーのｐＨの値のみが重要視されており、スラリーのｐＨが任意の値に調整されるように適宜ｐＨ調整剤がスラリーに添加されており、実際にスラリーに添加されたｐＨ調整剤の量は特に注意して管理されていなかった。ましてスラリー中のゲル状物質などは管理されていなかった。本発明では、このスラリー中のｐＨ調整剤の添加量を管理することで、間接的にスラリー中のゲル状物質の量を管理し、研磨起因のパーティクル、例えば次世代のデザインルールで問題となると考えられる０．０６５μｍ以上のパーティクルを低減することが可能である。
【００１４】
また、本発明のウエーハの研磨方法の第２の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、スラリーの電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理し研磨することを特徴とする。このような構成にしてもスラリー中のゲル状物質の量を間接的に管理することができ研磨起因のパーティクルを低減した状態で研磨することが可能である。
【００１５】
もちろん、直接的にスラリー中に存在するゲル状物質を管理しても良い。即ち、本発明のウエーハの研磨方法の第３の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、スラリー中に存在するゲル状物質を、スラリー総量に対し２．０重量％以下に管理して研磨することを特徴とする。
【００１６】
本発明の研磨方法で用いられるスラリーは、例えば、シリコンウエーハのような半導体基板を研磨する場合、シリカを主成分とするアルカリ溶液であり、Ｎａ２ＣＯ３及び／又はＮａＯＨからなるｐＨ調整剤を含有しているものであることが好ましい。特に、分散状態でのスラリー中のシリカの平均１次粒子径（スラリー原液中のシリカの平均粒子径）が５ｎｍ〜３０ｎｍ、スラリー中のシリカ濃度が２重量％〜２０重量％で研磨すると良い。このような研磨剤を用いれば良好な鏡面状態のウエーハが得られる。この時、スラリー（アルカリ水溶液）のｐＨが１０〜１３の状態で研磨するのが好適である。このような条件であれば、研磨速度も向上しかつ安定した研磨速度を得ることができ、また研磨布への研磨剤の目詰まりが防止でき研磨布ライフなども向上できる。
【００１７】
使用する研磨布は、特に限定するものではないが、不織布タイプの研磨布が好ましく、研磨代が０．５μｍ以上２μｍ以下である研磨で実施すると効果が大きい。これは複数段で行う研磨（例えば、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨の３段研磨）で、その中間的な研磨工程（２次研磨）で実施される研磨条件である。
【００１８】
１次研磨は、もっと研磨代を多くし平坦度の改善を行っており、仕上げ研磨は、ほとんど研磨代はなく（１μｍ以下）ヘイズの改善が主な目的である。１次研磨でも加工起因のパーティクルは生じると考えられるが、上記のような２次研磨と同等の研磨条件であれば１次研磨で発生しているパーティクルは２次研磨で除去可能である。しかし、仕上げ研磨でヘイズを改善するような研磨条件では、加工起因のパーティクルの除去は難しい。仕上げ研磨前にパーティクルが発生するのを防止、又は仕上げ研磨前にパーティクルを除去することが必要である。２次研磨工程では研磨代が１μｍ以上と比較的多く、また研磨圧力等の研磨条件もやや厳しく機械的作用も大きく、研磨剤とウエーハが接触することによって欠陥も発生しやすい。従って、このような工程で本発明のウエーハの研磨方法を実施することで効果的にパーティクルの発生が防止できる。
【００１９】
また、本発明の研磨方法においては、スラリーは循環し使用されると良い。循環し使用することでコストの低減に繋がる。なお、循環するスラリーについては、ｐＨの管理が行われ、Ｎａ２ＣＯ３及び／又はＮａＯＨからなるｐＨ調整剤を添加して、ｐＨが一定に維持されるように管理されている。特にＮａ２ＣＯ３はシリカの凝集の原因のひとつではあるが、ｐＨの調整が行いやすく操業上取り扱いやすい。このようにスラリーを循環式で使用する場合、研磨する毎にスラリー中のｐＨ調整剤の添加量が増えていくので、スラリー中のｐＨ調整剤の総量を管理しつつウエーハを研磨するという構成である本発明方法を実施する効果が大きい。
【００２０】
なお、スラリーは、シリカを主成分とし、ｐＨ調整剤が添加されたアルカリ溶液であるが、その他にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）やキレート剤、有機塩基及びその塩など各種添加剤が添加された構成とすることもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００２２】
図１は本発明の研磨方法に用いられる研磨装置及びスラリー供給循環システムの１例を示す側面的概略説明図である。
【００２３】
図１において、研磨装置Ａは、前述した図３に示した研磨装置の構成と同様の構成を有しているが、この研磨装置Ａにスラリー供給循環システムが付設されている点において図３とは相違する。即ち、該研磨装置Ａは回転軸３７により回転せしめられる研磨定盤３０を有している。該研磨定盤３０の上面には研磨布Ｐが貼設されている。
【００２４】
３３はワーク保持盤で上部荷重３５を介して回転シャフト３８によって回転せしめられるとともに揺動手段によって揺動せしめられる。複数枚のウエーハＷはワーク保持盤３３の下面に保持された状態で上記研磨布Ｐの表面に押し付けられ、同時にスラリー供給循環システムＢのスラリー供給タンク５０よりスラリー供給管３４を通してスラリー３９を研磨布Ｐ上に供給し、このスラリー３９を介してウエーハＷの被研磨面が研磨布Ｐ表面と摺接されてウエーハＷの研磨が行われる。
【００２５】
上記スラリー供給タンク５０の上方にはスラリー調合タンク５２が設置されている。該スラリー調合タンク５２にはスラリー原液を投入するスラリー原液投入管５４、純水を投入する純水投入管５６及びｐＨ調整剤を投入するｐＨ調整剤投入管５８がそれぞれ設けられ、所望の組成割合のスラリー新液３９ａを調合することができるようになっている。６０は該スラリー調合タンク５２内で調合されたスラリー新液３９ａのｐＨを測定するｐＨメータであり、該スラリー新液３９ａのｐＨ管理が行われる。
【００２６】
該スラリー調合タンク５２内で調合されたスラリー新液３９ａはスラリー新液供給管６２を通してスラリー供給タンク５０に供給される。一方、スラリー供給管３４を通して研磨布Ｐに供給されたスラリー３９は研磨作用を行いつつ流下し定盤３０の下方に設けられたスラリー回収槽６４に回収される。この回収された使用済みスラリー３９ｂは該スラリー回収槽６４の底部に開口された排水口６６に接続するスラリー回収管６８を通してスラリー供給タンク５０にポンプ７０によって圧送され回収される。７２はスラリー供給タンク５０にｐＨ調整剤を供給するためのｐＨ調整剤供給管である。
【００２７】
したがって、該スラリー供給タンク５０には使用済スラリー３９ｂ、スラリー新液３９ａ及びｐＨ調整剤が供給され、所望の組成割合の研磨用スラリー３９を作成することができる。７４は該スラリー供給タンク５０内に作成されたスラリー３９のｐＨを測定するｐＨメータであり、該スラリー３９のｐＨ管理が行われる。なお、ｐＨ調整剤投入管５８及びｐＨ調整剤供給管７２から添加されるｐＨ調整剤の量は、（不図示の）流量計等によりその添加量が記録されており、スラリー原液中にはじめから添加されているｐＨ調整剤の量を含め、スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量が管理できるようになっている。また、電気伝導度による管理を行う場合、スラリー供給タンク５０に（不図示の）電気伝導度計を設置する。
【００２８】
このような構成のスラリー供給循環システムＢを研磨装置Ａに接続することによって、使用済スラリー３９ｂを回収して循環使用することができ、スラリーの有効利用を図ることができる。なお、このようにスラリーを循環して使用する場合、研磨屑（例えば、研磨布屑）の量によっては、研磨屑を除去するようなフィルター等をスラリー回収管６８またはスラリー供給管３４等に適宜設置する。
【００２９】
本発明の研磨方法に用いられるスラリー（研磨剤）は、固形成分、各種添加剤、純水からなるアルカリ溶液である。
【００３０】
この固形成分は略球形の形状をしたシリカで、特に分散状態でのシリカの平均１次粒子径が５〜３０ｎｍ程度である。平均粒子径が上記未満であると、球形の状態のシリカを製造するのが難しくなり形状の安定性が悪化し、上記を超えると、欠陥の発生が増えてしまうために好ましくない。
【００３１】
このシリカは、シリカ微粉末であってもよいが、水ガラスから製造される水性コロイダルシリカ（シリカゾル）液を使用するのが分散安定性の点から好ましい。又、水性コロイダルシリカ液がアルカリ性のものであるとシリコンウエーハの研磨剤としてのｐＨ条件に調整し易いので好ましい。このようなアルカリ性コロイダルシルカは、一般に市販されている製品を使用することができる。
【００３２】
また、本発明のシリコンウエーハ研磨剤は、ｐＨが１０〜１３に調整されたものが好ましく、特に研磨剤の使用時（研磨時）にはｐＨ１０〜１１の範囲で使用することがより好ましい。ｐＨが上記未満であると研磨布の目詰まりを起こしやすく研磨効率が悪いため実用性に乏しく、ｐＨが上記を超えると一般的に初めからｐＨ調整剤の添加量が増える為、直ぐに研磨剤（シリカ）の凝集が起こる可能性があるために好ましくない。なお、ｐＨの調整は使用前に任意の公知アルカリ剤（例えば、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＯＨ、アンモニア、有機アミン等）を添加剤として使用して調整することができる。また研磨に使用された研磨剤は繰り返し再利用されており（循環して使われており）、このような場合、ｐＨコントロールしやすいＮａ２ＣＯ３などを添加することによりｐＨが微調整される。
【００３３】
シリコンウエーハを研磨するための研磨剤（特に原液）の固形成分（シリカ）濃度は、特に限定するものではなく固形成分（シリカ）濃度が５〜８０重量％、好ましくは１０〜７０重量％で製造すればよいが、これを研磨に使用する際には純水で希釈し、組成物全体の固形成分濃度（シリカ濃度）を２〜２０重量％のスラリーにして使用する。研磨時の濃度等は研磨装置の形態や研磨条件等により適宜設定すればよい。
【００３４】
更に本発明の研磨方法で用いる研磨剤は、シリカ粒子同士が凝集しないような処理または添加剤を添加すると好ましい。従って、各種添加剤として、例えば有機塩基及びその塩を添加することができ、この他にもテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等を添加しても良い。更に研磨剤としては研磨速度の向上や、金属汚染等に対する問題も解決しなくてはいけない。このような問題点については、金属汚染を防止するためキレート効果のある物質、例えばトリポリリン酸ソーダやその他のキレート剤が上記研磨剤に更に添加されていても良い。更に研磨速度を向上させるため、有機アミンやピペラジン等を添加するのも任意である。またシリカ粒子の製造段階でイオン交換樹脂等を用い重金属等が十分に除去されていることが好ましく、研磨剤中のＣｕやＮｉの濃度が１ｐｐｂ以下に管理されていることが好ましい。
【００３５】
また、この研磨で使用する研磨布は、特に限定するものではないが、不織布タイプの研磨布であると良い。不織布を用いた研磨は研磨速度も良好である。また、特に硬度（アスカーＣ硬度）が５０以上の研磨布を使用して研磨する工程で本発明を実施すると効果が大きい。研磨起因の欠陥の発生原因は主に研磨剤の影響と考えられるが、このタイプの研磨布を用いた１次、２次研磨においても研磨起因の欠陥の発生が多いことから、このような研磨布との相性も欠陥の発生要因のひとつとして考えられる。本発明の研磨方法であれば、例えこのような研磨布を用いても研磨起因の欠陥の発生を防止することが出来る。
【００３６】
【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。
【００３７】
（実験例１〜６）
研磨起因の欠陥に対するスラリー（特にｐＨ調整剤）の影響について確認した結果を示す。まず初めに、ｐＨ調整剤の添加とスラリーの状態変化を確認した。
【００３８】
研磨剤中に含まれる固形成分として、水ガラスをイオン交換し活性ケイ酸を得、これを加熱することによって縮重合させた平均１次粒径が２０ｎｍであるシリカゾルを使用した。このような固形成分を含むスラリー原液に純水やｐＨ調整の為にＮａ２ＣＯ３を添加しｐＨ１０．５で固形成分（シリカ）濃度が約３重量％の実験用スラリーＳを用意した。なお、本実験例で用いたスラリー原液にはｐＨ調整剤としてはじめにＮａＯＨが添加されている。更にこの実験用スラリーＳには各種添加物も含まれている。
【００３９】
上記のような実験用スラリーＳを使用し、Ｎａ２ＣＯ３のｐＨ調整剤を添加し、実験用スラリーＳの状態変化を確認した。図２は、その時の状態を観察した結果を示す模式図である。実際にはメスシリンダＭに７０ｍｌの上記実験用スラリーＳを入れ、そこにＮａ２ＣＯ３を添加した。添加量は０ｍｌ（実験例１）、１ｍｌ（実験例２）、３ｍｌ（実験例３）、５ｍｌ（実験例４）、７ｍｌ（実験例５）、９ｍｌ（実験例６）で行った。
【００４０】
図２に示されるように、Ｎａ２ＣＯ３の添加が増えるに従って、ゲル状の白色物質Ｄが沈殿してくることが分かる（以下これをゲル状物質Ｄということがある）。Ｎａ２ＣＯ３の添加が増えるにつれこのゲル状沈殿物Ｄも増えていることから、Ｎａを主成分とするゲル状物質であることがわかる。この時、スラリーに占めるｐＨ調整剤の量は、初めから入っているＮａＯＨと添加したＮａ２ＣＯ３の和で、実験例１では約０．２８重量％、実験例２では０．８１重量％、実験例３では１．３１重量％、実験例４では１．７８重量％、実験例５では２．２２重量％、実験例６では２．６９重量％に相当する。また、沈殿したゲル状物質Ｄの量も確認した。実験例１では研磨剤の総重量に対し、約０．０８重量％、実験例２では０．３４重量％、実験例３では０．７６重量％、実験例４では１．３６重量％、実験例５では２．１２重量％、実験例６では３．０５重量％と沈殿していた。
【００４１】
（研磨実験例１）
このような沈殿が生じることが明らかになったので、このゲル状の沈殿物が研磨に与える影響について確認した。上記実験例１で用いたスラリーを基準にして研磨し、複数バッチのｐＨが一定（ｐＨ１０．５）になるようにＮａ２ＣＯ３のｐＨ調整剤を添加し繰返し研磨を行った。この時、ｐＨ調整剤の添加量を管理していた。
【００４２】
研磨装置としては図３に示したような従来から用いられている一般的な片面研磨装置を用いた。この装置を用い、ウエーハを複数バッチ研磨していったところ、１０バッチ目で研磨起因のパーティクルが急激に増え始めた。この時までのＮａ２ＣＯ３の添加量を確認すると、スラリーの総量に対し、２．３重量％であった。
【００４３】
これは先の実験例１〜６から見ると、この研磨条件ではおよそ実験例５の条件になったところで、研磨起因のパーティクルが発生しやすいことが明らかになった。従って、スラリー中のゲル状の物質（沈殿物）は、タンク内で攪拌されているものの、およそ２．１重量％程度含まれているものと推測される。なお、この結果から、ゲル状の物質（沈殿物）はある程度あっても直ぐには研磨起因のパーティクルにはつながらないことも分かった。
【００４４】
なお、市販のスラリー（研磨剤）によっては上記研磨実験例１と同じような量のＮａ２ＣＯ３を添加しても、研磨起因のパーティクルは見られず、ゲル状物質の量も少ないことがある。攪拌方法の違いや、研磨剤の成分の違いによりＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３によるゲル状の物質（沈殿物）のでき方が異なると考えられる。このように研磨剤や研磨装置により、Ｎａ２ＣＯ３等によってゲル化する物質の量が異なることから、ｐＨ調整剤の管理は、研磨剤の種類や研磨装置により適宜設定する。但し、ゲル化した沈殿物の総量の影響はどのような研磨剤を用いても類似しており、沈殿物の量がスラリー総量の２重量％を越えると、どのような研磨剤を用いても研磨起因のパーティクルが発生しやすかった。従って、これ以下の沈殿物の量で管理し研磨することが好ましい。また、ｐＨ調整剤を添加しなくても初めから本発明のｐＨの範囲に調整されているスラリーを用いれば、Ｎａ２ＣＯ３等のｐＨ調整剤の添加はほとんど不要、または添加しても問題となるようなレベルまで添加しないで済みゲル状物質が生成されない状態で研磨することができる。
【００４５】
また、今回のようなゲル化に関して、スラリーの電気伝導度の影響もあることが考えられる。シリカ濃度３重量％の場合、電気伝導度が１３０００μＳ／ｃｍを超えると、全てのシリカゾルの表面にＮａ＋イオンが吸着することで、イオンの反発力で維持していた粒子径が維持できなくなり、急激なゲル化が生じる現象が観察された。この電気伝導度が１３０００μＳ／ｃｍを超える状態は実験例５の状態（Ｎａ２ＣＯ３濃度が約２重量％）であった。電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理することでも研磨起因のパーティクルにつながるようなゲルの生成が抑制され、安定した研磨を行うことができることがわかった。
【００４６】
（実施例１）
ウエーハの研磨装置及び研磨条件等については特に限定するものではないが、例えば図１に示すようなスラリー供給循環方式の片面研磨装置を用い研磨した。被研磨物は、１次研磨上がりの直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１バッチ２枚として、複数バッチ研磨した。スラリー（研磨剤）は、実験例１で用いたものと同じ少なくともシリカを主成分とするアルカリ溶液であり、更にＮａＯＨ及びＮａ２ＣＯ３からなるｐＨ調整剤により、初期ｐＨが１０．５に調整されている。不織布タイプの研磨布（アスカーＣ硬度８０）を用い、研磨圧２０ｋＰａで実施した。この時の研磨代は１．５μｍで行った。これらの研磨条件は２次研磨といわれる研磨条件に相当する研磨である。
【００４７】
今回用いた研磨装置及び研磨条件ではスラリーへのＮａ２ＣＯ３の添加量が、２．２重量％になるとゲル状物質（沈殿物）が２．１重量％程度になることがわかっているため、Ｎａ２ＣＯ３の添加量を管理し、２．２重量％添加したら、研磨剤を調整しなおして、研磨することにした。
【００４８】
実際には、多少のばらつきはあるものの、本実施例で行った研磨条件ではほぼ２７バッチ目で、この濃度の添加量を超える為、２５バッチ目の研磨が終了した時点で研磨剤を新しいものに調整しなおした。その後も２５バッチ毎に調整しなおした。
【００４９】
この結果、全てのウエーハで０．０６５μｍ以上のパーティクルは０個から３０個程度、最大値でも３００個以下であった。ウエーハ上のパーティクルはパーティクルカウンター［ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ１（ＤＣＯモード）］により測定した。
【００５０】
（比較例１）
初めの状態が同じスラリーを用い、研磨剤を再調整することなく同じスラリーを循環し使用した以外は実施例１と同様に研磨した。２５バッチ目までは実施例１と同様のレベルのパーティクルであったが、その後のバッチははじめの２５バッチの倍程度、例えば０．０６５μｍ以上のパーティクルで３個から８０個観察され、最大値では７００個以上と大変多いパーティクルが観察されることもあった。Ｎａ２ＣＯ３を添加すると研磨剤がミクロ凝集してしまい分散性が悪くなり、これに伴い加工起因の欠陥の発生も急増したことがわかる。
【００５１】
本発明のようにｐＨ調整剤の添加量を管理し研磨することで、研磨起因のパーティクル（欠陥）の発生を抑制し研磨することができることが分かる。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的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。
【００５３】
例えば、上記実施例ではスラリー中に添加したｐＨ調整剤の総量は研磨を行ったバッチ数で管理し、任意のバッチ数を研磨したら研磨剤の再調整を行うなどのフィードバックをして研磨を行う例を示したが、これに限らず、実際のｐＨ調整剤の添加量を直接流量計で記録管理しても良く、また定期的（例えばバッチ毎）にスラリーの電気伝導度を測定し、その結果により研磨剤の再調整を行うなどして研磨をしても良い。また両面研磨装置、片面研磨装置など研磨装置の形態は特に限定されない。更にウエーハは複数枚同時に研磨するバッチ式、また１枚ずつ研磨する枚葉式等の形態も問わない。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明方法によれば、ウエーハの研磨後に現れていた加工起因の欠陥（パーティクル）の発生を防止し、優れた表面状態の鏡面ウエーハを製造することができるという大きな効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いられる研磨装置及びスラリー供給循環システムを示す側面的概略説明図である。
【図２】実験例１〜６におけるＮａ２ＣＯ３の添加量とゲル状物質の沈殿量との関係を観察した結果を示す模式図である。
【図３】研磨装置の１例を示す側面的概略説明図である。
【符号の説明】
３０：研磨定盤、３３：ワーク保持盤、３４：スラリー供給管、３５：上部荷重、３７：回転軸、３８：回転シャフト、３９：スラリー、３９ａ：スラリー新液、３９ｂ：使用済スラリー、５０：スラリー供給タンク、５２：スラリー調合タンク、５４：スラリー原液投入管、５６：純水投入管、５８：ｐＨ調整剤投入管、６０，７４：ｐＨメータ、６２：スラリー新液供給管、６４：スラリー回収槽、６６：排水口、６８：スラリー回収管、７０：ポンプ、７２：ｐＨ調整剤供給管、Ａ：研磨装置、Ｂ：スラリー供給循環システム、Ｄ：沈殿物、Ｍ：メスシリンダ、Ｐ：研磨布、Ｓ：実験用スラリー、Ｗ：ウエーハ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨起因のパーティクル（欠陥）が生じないようにしたシリコン等のウエーハを研磨するための研磨方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、メモリーデバイスなどに用いられる半導体基板材料として用いられるシリコンウエーハの製造方法は、一般にチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｚｏｎｅ；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する単結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ製造（加工）工程と、鏡面研磨ウエーハ上にデバイスを形成するデバイス製造工程からなる。
【０００３】
更に詳しくウエーハ製造（加工）工程について示すと、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウエーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同じ工程を多段で行ったり、工程順が入れ換えられたりする。
【０００４】
特に研磨工程では、粗研磨と称される１次研磨工程と精密研磨と称される仕上げ研磨工程に区分けされ、場合により１次研磨工程を更に２工程以上に分け、１次、２次研磨工程等と称されている。
【０００５】
研磨工程では、定盤上で回転する研磨布と、研磨ヘッドのウエーハ支持盤に支持されたエッチング済みのシリコンウエーハ等を、適切なる圧力で接触させて研磨する。この際にコロイダルシリカを含有したアルカリ溶液（スラリー、研磨剤などと呼ばれる）が用いられている。このようなスラリーを研磨布とシリコンウエーハの接触面に添加することにより、スラリーとシリコンウエーハがメカノケミカル作用を起こし研磨が進行する。
【０００６】
研磨装置には様々な形態のものが用いられており、例えば、図３に示すように１つの研磨ヘッドに複数枚のウエーハを保持した状態で研磨するバッチ式のものがある。図３において、研磨装置Ａは回転軸３７により所定の回転速度で回転せしめられる研磨定盤３０を有している。該研磨定盤３０の上面には研磨布Ｐが貼設されている。
【０００７】
３３はワーク保持盤で上部荷重３５を介して回転シャフト３８によって回転せしめられるとともに揺動手段によって揺動せしめられる。複数枚のウエーハＷは接着の手段によってワーク保持盤３３の下面に保持された状態で上記研磨布Ｐの表面に押し付けられ、同時にスラリー供給装置（図示せず）よりスラリー供給管３４を通して所定の流量でスラリー３９を研磨布Ｐ上に供給し、このスラリー３９を介してウエーハＷの被研磨面が研磨布Ｐ表面と摺擦されてウエーハＷの研磨が行われる。
【０００８】
その他に、１つの研磨ヘッドに１枚のウエーハを保持し研磨する枚様式の研磨装置などもある。またウエーハの保持方法も真空吸着により保持するものや、ワーク保持盤にワックスにより貼り付けるもの、水の表面張力等を利用して貼り付けるものなど種々の形態がある。これらは片面を研磨するタイプの研磨装置であるが、この他にも両面を同時に研磨する研磨装置もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような研磨工程を行いウエーハを平坦かつ鏡面状に研磨したウエーハ表面において、パーティクルと呼ばれる異物が観察されることがある。ウエーハ上のパーティクルは主に、結晶起因のパーティクルと加工起因のパーティクルに大別される。加工起因のパーティクルは、洗浄で除去可能な微小異物と、除去不可能なキズや欠陥に分類される。加工起因のパーティクルは主に研磨工程（研磨起因）で発生していると考えられる。
【００１０】
従って、本発明はこのような加工起因、特に研磨起因で欠陥（パーティクル）が生じないようにしたウエーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが鋭意調査したところ、この研磨起因のパーティクルの発生要因の一つとしてスラリー（研磨剤）が原因であることが明らかになった。特に従来用いていたｐＨ調整用のＮａ２ＣＯ３が過剰に添加された場合などに、このようなパーティクルの発生につながることがある。これは研磨剤の主成分として用いられているシリカがＮａ２ＣＯ３の過剰添加によってミクロ凝集してしまい、ゲル状の塊になりウエーハ表面に悪影響を与えるものと考えられる。
【００１２】
そこで、本発明のウエーハの研磨方法の第１の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量を管理し研磨することを特徴とする。特にスラリー中に存在するゲル状物質の量を管理し、スラリー総量の２．０重量％以下にした状態で研磨すると好ましい。
【００１３】
従来は、スラリーのｐＨの値のみが重要視されており、スラリーのｐＨが任意の値に調整されるように適宜ｐＨ調整剤がスラリーに添加されており、実際にスラリーに添加されたｐＨ調整剤の量は特に注意して管理されていなかった。ましてスラリー中のゲル状物質などは管理されていなかった。本発明では、このスラリー中のｐＨ調整剤の添加量を管理することで、間接的にスラリー中のゲル状物質の量を管理し、研磨起因のパーティクル、例えば次世代のデザインルールで問題となると考えられる０．０６５μｍ以上のパーティクルを低減することが可能である。
【００１４】
また、本発明のウエーハの研磨方法の第２の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、スラリーの電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理し研磨することを特徴とする。このような構成にしてもスラリー中のゲル状物質の量を間接的に管理することができ研磨起因のパーティクルを低減した状態で研磨することが可能である。
【００１５】
もちろん、直接的にスラリー中に存在するゲル状物質を管理しても良い。即ち、本発明のウエーハの研磨方法の第３の態様は、回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、スラリー中に存在するゲル状物質を、スラリー総量に対し２．０重量％以下に管理して研磨することを特徴とする。
【００１６】
本発明の研磨方法で用いられるスラリーは、例えば、シリコンウエーハのような半導体基板を研磨する場合、シリカを主成分とするアルカリ溶液であり、Ｎａ２ＣＯ３及び／又はＮａＯＨからなるｐＨ調整剤を含有しているものであることが好ましい。特に、分散状態でのスラリー中のシリカの平均１次粒子径（スラリー原液中のシリカの平均粒子径）が５ｎｍ〜３０ｎｍ、スラリー中のシリカ濃度が２重量％〜２０重量％で研磨すると良い。このような研磨剤を用いれば良好な鏡面状態のウエーハが得られる。この時、スラリー（アルカリ水溶液）のｐＨが１０〜１３の状態で研磨するのが好適である。このような条件であれば、研磨速度も向上しかつ安定した研磨速度を得ることができ、また研磨布への研磨剤の目詰まりが防止でき研磨布ライフなども向上できる。
【００１７】
使用する研磨布は、特に限定するものではないが、不織布タイプの研磨布が好ましく、研磨代が０．５μｍ以上２μｍ以下である研磨で実施すると効果が大きい。これは複数段で行う研磨（例えば、１次研磨、２次研磨、仕上げ研磨の３段研磨）で、その中間的な研磨工程（２次研磨）で実施される研磨条件である。
【００１８】
１次研磨は、もっと研磨代を多くし平坦度の改善を行っており、仕上げ研磨は、ほとんど研磨代はなく（１μｍ以下）ヘイズの改善が主な目的である。１次研磨でも加工起因のパーティクルは生じると考えられるが、上記のような２次研磨と同等の研磨条件であれば１次研磨で発生しているパーティクルは２次研磨で除去可能である。しかし、仕上げ研磨でヘイズを改善するような研磨条件では、加工起因のパーティクルの除去は難しい。仕上げ研磨前にパーティクルが発生するのを防止、又は仕上げ研磨前にパーティクルを除去することが必要である。２次研磨工程では研磨代が１μｍ以上と比較的多く、また研磨圧力等の研磨条件もやや厳しく機械的作用も大きく、研磨剤とウエーハが接触することによって欠陥も発生しやすい。従って、このような工程で本発明のウエーハの研磨方法を実施することで効果的にパーティクルの発生が防止できる。
【００１９】
また、本発明の研磨方法においては、スラリーは循環し使用されると良い。循環し使用することでコストの低減に繋がる。なお、循環するスラリーについては、ｐＨの管理が行われ、Ｎａ２ＣＯ３及び／又はＮａＯＨからなるｐＨ調整剤を添加して、ｐＨが一定に維持されるように管理されている。特にＮａ２ＣＯ３はシリカの凝集の原因のひとつではあるが、ｐＨの調整が行いやすく操業上取り扱いやすい。このようにスラリーを循環式で使用する場合、研磨する毎にスラリー中のｐＨ調整剤の添加量が増えていくので、スラリー中のｐＨ調整剤の総量を管理しつつウエーハを研磨するという構成である本発明方法を実施する効果が大きい。
【００２０】
なお、スラリーは、シリカを主成分とし、ｐＨ調整剤が添加されたアルカリ溶液であるが、その他にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）やキレート剤、有機塩基及びその塩など各種添加剤が添加された構成とすることもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００２２】
図１は本発明の研磨方法に用いられる研磨装置及びスラリー供給循環システムの１例を示す側面的概略説明図である。
【００２３】
図１において、研磨装置Ａは、前述した図３に示した研磨装置の構成と同様の構成を有しているが、この研磨装置Ａにスラリー供給循環システムが付設されている点において図３とは相違する。即ち、該研磨装置Ａは回転軸３７により回転せしめられる研磨定盤３０を有している。該研磨定盤３０の上面には研磨布Ｐが貼設されている。
【００２４】
３３はワーク保持盤で上部荷重３５を介して回転シャフト３８によって回転せしめられるとともに揺動手段によって揺動せしめられる。複数枚のウエーハＷはワーク保持盤３３の下面に保持された状態で上記研磨布Ｐの表面に押し付けられ、同時にスラリー供給循環システムＢのスラリー供給タンク５０よりスラリー供給管３４を通してスラリー３９を研磨布Ｐ上に供給し、このスラリー３９を介してウエーハＷの被研磨面が研磨布Ｐ表面と摺接されてウエーハＷの研磨が行われる。
【００２５】
上記スラリー供給タンク５０の上方にはスラリー調合タンク５２が設置されている。該スラリー調合タンク５２にはスラリー原液を投入するスラリー原液投入管５４、純水を投入する純水投入管５６及びｐＨ調整剤を投入するｐＨ調整剤投入管５８がそれぞれ設けられ、所望の組成割合のスラリー新液３９ａを調合することができるようになっている。６０は該スラリー調合タンク５２内で調合されたスラリー新液３９ａのｐＨを測定するｐＨメータであり、該スラリー新液３９ａのｐＨ管理が行われる。
【００２６】
該スラリー調合タンク５２内で調合されたスラリー新液３９ａはスラリー新液供給管６２を通してスラリー供給タンク５０に供給される。一方、スラリー供給管３４を通して研磨布Ｐに供給されたスラリー３９は研磨作用を行いつつ流下し定盤３０の下方に設けられたスラリー回収槽６４に回収される。この回収された使用済みスラリー３９ｂは該スラリー回収槽６４の底部に開口された排水口６６に接続するスラリー回収管６８を通してスラリー供給タンク５０にポンプ７０によって圧送され回収される。７２はスラリー供給タンク５０にｐＨ調整剤を供給するためのｐＨ調整剤供給管である。
【００２７】
したがって、該スラリー供給タンク５０には使用済スラリー３９ｂ、スラリー新液３９ａ及びｐＨ調整剤が供給され、所望の組成割合の研磨用スラリー３９を作成することができる。７４は該スラリー供給タンク５０内に作成されたスラリー３９のｐＨを測定するｐＨメータであり、該スラリー３９のｐＨ管理が行われる。なお、ｐＨ調整剤投入管５８及びｐＨ調整剤供給管７２から添加されるｐＨ調整剤の量は、（不図示の）流量計等によりその添加量が記録されており、スラリー原液中にはじめから添加されているｐＨ調整剤の量を含め、スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量が管理できるようになっている。また、電気伝導度による管理を行う場合、スラリー供給タンク５０に（不図示の）電気伝導度計を設置する。
【００２８】
このような構成のスラリー供給循環システムＢを研磨装置Ａに接続することによって、使用済スラリー３９ｂを回収して循環使用することができ、スラリーの有効利用を図ることができる。なお、このようにスラリーを循環して使用する場合、研磨屑（例えば、研磨布屑）の量によっては、研磨屑を除去するようなフィルター等をスラリー回収管６８またはスラリー供給管３４等に適宜設置する。
【００２９】
本発明の研磨方法に用いられるスラリー（研磨剤）は、固形成分、各種添加剤、純水からなるアルカリ溶液である。
【００３０】
この固形成分は略球形の形状をしたシリカで、特に分散状態でのシリカの平均１次粒子径が５〜３０ｎｍ程度である。平均粒子径が上記未満であると、球形の状態のシリカを製造するのが難しくなり形状の安定性が悪化し、上記を超えると、欠陥の発生が増えてしまうために好ましくない。
【００３１】
このシリカは、シリカ微粉末であってもよいが、水ガラスから製造される水性コロイダルシリカ（シリカゾル）液を使用するのが分散安定性の点から好ましい。又、水性コロイダルシリカ液がアルカリ性のものであるとシリコンウエーハの研磨剤としてのｐＨ条件に調整し易いので好ましい。このようなアルカリ性コロイダルシルカは、一般に市販されている製品を使用することができる。
【００３２】
また、本発明のシリコンウエーハ研磨剤は、ｐＨが１０〜１３に調整されたものが好ましく、特に研磨剤の使用時（研磨時）にはｐＨ１０〜１１の範囲で使用することがより好ましい。ｐＨが上記未満であると研磨布の目詰まりを起こしやすく研磨効率が悪いため実用性に乏しく、ｐＨが上記を超えると一般的に初めからｐＨ調整剤の添加量が増える為、直ぐに研磨剤（シリカ）の凝集が起こる可能性があるために好ましくない。なお、ｐＨの調整は使用前に任意の公知アルカリ剤（例えば、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、ＫＯＨ、アンモニア、有機アミン等）を添加剤として使用して調整することができる。また研磨に使用された研磨剤は繰り返し再利用されており（循環して使われており）、このような場合、ｐＨコントロールしやすいＮａ２ＣＯ３などを添加することによりｐＨが微調整される。
【００３３】
シリコンウエーハを研磨するための研磨剤（特に原液）の固形成分（シリカ）濃度は、特に限定するものではなく固形成分（シリカ）濃度が５〜８０重量％、好ましくは１０〜７０重量％で製造すればよいが、これを研磨に使用する際には純水で希釈し、組成物全体の固形成分濃度（シリカ濃度）を２〜２０重量％のスラリーにして使用する。研磨時の濃度等は研磨装置の形態や研磨条件等により適宜設定すればよい。
【００３４】
更に本発明の研磨方法で用いる研磨剤は、シリカ粒子同士が凝集しないような処理または添加剤を添加すると好ましい。従って、各種添加剤として、例えば有機塩基及びその塩を添加することができ、この他にもテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等を添加しても良い。更に研磨剤としては研磨速度の向上や、金属汚染等に対する問題も解決しなくてはいけない。このような問題点については、金属汚染を防止するためキレート効果のある物質、例えばトリポリリン酸ソーダやその他のキレート剤が上記研磨剤に更に添加されていても良い。更に研磨速度を向上させるため、有機アミンやピペラジン等を添加するのも任意である。またシリカ粒子の製造段階でイオン交換樹脂等を用い重金属等が十分に除去されていることが好ましく、研磨剤中のＣｕやＮｉの濃度が１ｐｐｂ以下に管理されていることが好ましい。
【００３５】
また、この研磨で使用する研磨布は、特に限定するものではないが、不織布タイプの研磨布であると良い。不織布を用いた研磨は研磨速度も良好である。また、特に硬度（アスカーＣ硬度）が５０以上の研磨布を使用して研磨する工程で本発明を実施すると効果が大きい。研磨起因の欠陥の発生原因は主に研磨剤の影響と考えられるが、このタイプの研磨布を用いた１次、２次研磨においても研磨起因の欠陥の発生が多いことから、このような研磨布との相性も欠陥の発生要因のひとつとして考えられる。本発明の研磨方法であれば、例えこのような研磨布を用いても研磨起因の欠陥の発生を防止することが出来る。
【００３６】
【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。
【００３７】
（実験例１〜６）
研磨起因の欠陥に対するスラリー（特にｐＨ調整剤）の影響について確認した結果を示す。まず初めに、ｐＨ調整剤の添加とスラリーの状態変化を確認した。
【００３８】
研磨剤中に含まれる固形成分として、水ガラスをイオン交換し活性ケイ酸を得、これを加熱することによって縮重合させた平均１次粒径が２０ｎｍであるシリカゾルを使用した。このような固形成分を含むスラリー原液に純水やｐＨ調整の為にＮａ２ＣＯ３を添加しｐＨ１０．５で固形成分（シリカ）濃度が約３重量％の実験用スラリーＳを用意した。なお、本実験例で用いたスラリー原液にはｐＨ調整剤としてはじめにＮａＯＨが添加されている。更にこの実験用スラリーＳには各種添加物も含まれている。
【００３９】
上記のような実験用スラリーＳを使用し、Ｎａ２ＣＯ３のｐＨ調整剤を添加し、実験用スラリーＳの状態変化を確認した。図２は、その時の状態を観察した結果を示す模式図である。実際にはメスシリンダＭに７０ｍｌの上記実験用スラリーＳを入れ、そこにＮａ２ＣＯ３を添加した。添加量は０ｍｌ（実験例１）、１ｍｌ（実験例２）、３ｍｌ（実験例３）、５ｍｌ（実験例４）、７ｍｌ（実験例５）、９ｍｌ（実験例６）で行った。
【００４０】
図２に示されるように、Ｎａ２ＣＯ３の添加が増えるに従って、ゲル状の白色物質Ｄが沈殿してくることが分かる（以下これをゲル状物質Ｄということがある）。Ｎａ２ＣＯ３の添加が増えるにつれこのゲル状沈殿物Ｄも増えていることから、Ｎａを主成分とするゲル状物質であることがわかる。この時、スラリーに占めるｐＨ調整剤の量は、初めから入っているＮａＯＨと添加したＮａ２ＣＯ３の和で、実験例１では約０．２８重量％、実験例２では０．８１重量％、実験例３では１．３１重量％、実験例４では１．７８重量％、実験例５では２．２２重量％、実験例６では２．６９重量％に相当する。また、沈殿したゲル状物質Ｄの量も確認した。実験例１では研磨剤の総重量に対し、約０．０８重量％、実験例２では０．３４重量％、実験例３では０．７６重量％、実験例４では１．３６重量％、実験例５では２．１２重量％、実験例６では３．０５重量％と沈殿していた。
【００４１】
（研磨実験例１）
このような沈殿が生じることが明らかになったので、このゲル状の沈殿物が研磨に与える影響について確認した。上記実験例１で用いたスラリーを基準にして研磨し、複数バッチのｐＨが一定（ｐＨ１０．５）になるようにＮａ２ＣＯ３のｐＨ調整剤を添加し繰返し研磨を行った。この時、ｐＨ調整剤の添加量を管理していた。
【００４２】
研磨装置としては図３に示したような従来から用いられている一般的な片面研磨装置を用いた。この装置を用い、ウエーハを複数バッチ研磨していったところ、１０バッチ目で研磨起因のパーティクルが急激に増え始めた。この時までのＮａ２ＣＯ３の添加量を確認すると、スラリーの総量に対し、２．３重量％であった。
【００４３】
これは先の実験例１〜６から見ると、この研磨条件ではおよそ実験例５の条件になったところで、研磨起因のパーティクルが発生しやすいことが明らかになった。従って、スラリー中のゲル状の物質（沈殿物）は、タンク内で攪拌されているものの、およそ２．１重量％程度含まれているものと推測される。なお、この結果から、ゲル状の物質（沈殿物）はある程度あっても直ぐには研磨起因のパーティクルにはつながらないことも分かった。
【００４４】
なお、市販のスラリー（研磨剤）によっては上記研磨実験例１と同じような量のＮａ２ＣＯ３を添加しても、研磨起因のパーティクルは見られず、ゲル状物質の量も少ないことがある。攪拌方法の違いや、研磨剤の成分の違いによりＮａＯＨやＮａ２ＣＯ３によるゲル状の物質（沈殿物）のでき方が異なると考えられる。このように研磨剤や研磨装置により、Ｎａ２ＣＯ３等によってゲル化する物質の量が異なることから、ｐＨ調整剤の管理は、研磨剤の種類や研磨装置により適宜設定する。但し、ゲル化した沈殿物の総量の影響はどのような研磨剤を用いても類似しており、沈殿物の量がスラリー総量の２重量％を越えると、どのような研磨剤を用いても研磨起因のパーティクルが発生しやすかった。従って、これ以下の沈殿物の量で管理し研磨することが好ましい。また、ｐＨ調整剤を添加しなくても初めから本発明のｐＨの範囲に調整されているスラリーを用いれば、Ｎａ２ＣＯ３等のｐＨ調整剤の添加はほとんど不要、または添加しても問題となるようなレベルまで添加しないで済みゲル状物質が生成されない状態で研磨することができる。
【００４５】
また、今回のようなゲル化に関して、スラリーの電気伝導度の影響もあることが考えられる。シリカ濃度３重量％の場合、電気伝導度が１３０００μＳ／ｃｍを超えると、全てのシリカゾルの表面にＮａ＋イオンが吸着することで、イオンの反発力で維持していた粒子径が維持できなくなり、急激なゲル化が生じる現象が観察された。この電気伝導度が１３０００μＳ／ｃｍを超える状態は実験例５の状態（Ｎａ２ＣＯ３濃度が約２重量％）であった。電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理することでも研磨起因のパーティクルにつながるようなゲルの生成が抑制され、安定した研磨を行うことができることがわかった。
【００４６】
（実施例１）
ウエーハの研磨装置及び研磨条件等については特に限定するものではないが、例えば図１に示すようなスラリー供給循環方式の片面研磨装置を用い研磨した。被研磨物は、１次研磨上がりの直径３００ｍｍのシリコンウエーハを１バッチ２枚として、複数バッチ研磨した。スラリー（研磨剤）は、実験例１で用いたものと同じ少なくともシリカを主成分とするアルカリ溶液であり、更にＮａＯＨ及びＮａ２ＣＯ３からなるｐＨ調整剤により、初期ｐＨが１０．５に調整されている。不織布タイプの研磨布（アスカーＣ硬度８０）を用い、研磨圧２０ｋＰａで実施した。この時の研磨代は１．５μｍで行った。これらの研磨条件は２次研磨といわれる研磨条件に相当する研磨である。
【００４７】
今回用いた研磨装置及び研磨条件ではスラリーへのＮａ２ＣＯ３の添加量が、２．２重量％になるとゲル状物質（沈殿物）が２．１重量％程度になることがわかっているため、Ｎａ２ＣＯ３の添加量を管理し、２．２重量％添加したら、研磨剤を調整しなおして、研磨することにした。
【００４８】
実際には、多少のばらつきはあるものの、本実施例で行った研磨条件ではほぼ２７バッチ目で、この濃度の添加量を超える為、２５バッチ目の研磨が終了した時点で研磨剤を新しいものに調整しなおした。その後も２５バッチ毎に調整しなおした。
【００４９】
この結果、全てのウエーハで０．０６５μｍ以上のパーティクルは０個から３０個程度、最大値でも３００個以下であった。ウエーハ上のパーティクルはパーティクルカウンター［ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製ＳＰ１（ＤＣＯモード）］により測定した。
【００５０】
（比較例１）
初めの状態が同じスラリーを用い、研磨剤を再調整することなく同じスラリーを循環し使用した以外は実施例１と同様に研磨した。２５バッチ目までは実施例１と同様のレベルのパーティクルであったが、その後のバッチははじめの２５バッチの倍程度、例えば０．０６５μｍ以上のパーティクルで３個から８０個観察され、最大値では７００個以上と大変多いパーティクルが観察されることもあった。Ｎａ２ＣＯ３を添加すると研磨剤がミクロ凝集してしまい分散性が悪くなり、これに伴い加工起因の欠陥の発生も急増したことがわかる。
【００５１】
本発明のようにｐＨ調整剤の添加量を管理し研磨することで、研磨起因のパーティクル（欠陥）の発生を抑制し研磨することができることが分かる。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的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。
【００５３】
例えば、上記実施例ではスラリー中に添加したｐＨ調整剤の総量は研磨を行ったバッチ数で管理し、任意のバッチ数を研磨したら研磨剤の再調整を行うなどのフィードバックをして研磨を行う例を示したが、これに限らず、実際のｐＨ調整剤の添加量を直接流量計で記録管理しても良く、また定期的（例えばバッチ毎）にスラリーの電気伝導度を測定し、その結果により研磨剤の再調整を行うなどして研磨をしても良い。また両面研磨装置、片面研磨装置など研磨装置の形態は特に限定されない。更にウエーハは複数枚同時に研磨するバッチ式、また１枚ずつ研磨する枚葉式等の形態も問わない。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明方法によれば、ウエーハの研磨後に現れていた加工起因の欠陥（パーティクル）の発生を防止し、優れた表面状態の鏡面ウエーハを製造することができるという大きな効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いられる研磨装置及びスラリー供給循環システムを示す側面的概略説明図である。
【図２】実験例１〜６におけるＮａ２ＣＯ３の添加量とゲル状物質の沈殿量との関係を観察した結果を示す模式図である。
【図３】研磨装置の１例を示す側面的概略説明図である。
【符号の説明】
３０：研磨定盤、３３：ワーク保持盤、３４：スラリー供給管、３５：上部荷重、３７：回転軸、３８：回転シャフト、３９：スラリー、３９ａ：スラリー新液、３９ｂ：使用済スラリー、５０：スラリー供給タンク、５２：スラリー調合タンク、５４：スラリー原液投入管、５６：純水投入管、５８：ｐＨ調整剤投入管、６０，７４：ｐＨメータ、６２：スラリー新液供給管、６４：スラリー回収槽、６６：排水口、６８：スラリー回収管、７０：ポンプ、７２：ｐＨ調整剤供給管、Ａ：研磨装置、Ｂ：スラリー供給循環システム、Ｄ：沈殿物、Ｍ：メスシリンダ、Ｐ：研磨布、Ｓ：実験用スラリー、Ｗ：ウエーハ。
Claims (10)
- 回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に添加されているｐＨ調整剤の総量を管理し研磨することを特徴とするウエーハの研磨方法。
- 回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリーの電気伝導度を１３０００μＳ／ｃｍ以下に管理し研磨することを特徴とするウエーハの研磨方法。
- 回転可能なウエーハ保持盤にウエーハを保持し、回転可能な定盤に貼付された研磨布にスラリーを供給するとともに前記ウエーハと研磨布を摺接させてウエーハ表面を研磨する方法において、前記スラリー中に存在するゲル状物質をスラリー総量に対し２．０重量％以下に管理して研磨することを特徴とするウエーハの研磨方法。
- 前記スラリーが、シリカを主成分とするアルカリ溶液であり、Ｎａ２ＣＯ３及び／又はＮａＯＨからなるｐＨ調整剤を含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
- 分散状態での前記シリカの平均１次粒子径が５ｎｍ〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項４記載のウエーハの研磨方法。
- 前記スラリーのｐＨが１０〜１３の状態で研磨することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
- 前記スラリー中のシリカ濃度が２重量％〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
- 前記研磨布として不織布タイプの研磨布を使用し研磨することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
- 研磨代を０．５μｍ以上２μｍ以下の範囲に制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
- 前記スラリーが循環し使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のウエーハの研磨方法。
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