JP2007160496A - ワーク研磨装置およびワーク研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減化が図れ、面精度よく研磨が行え、また廃液処理も容易に行える電解還元水を用いたワーク研磨方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るワーク研磨方法は、ワークを研磨部材に押圧し、研磨液を供給しつつワークと研磨部材とを相対運動させることによりワークを研磨する研磨方法において、前記研磨液に電解質塩水溶液を電気分解して得られる電解還元水を用いてワークを研磨することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワーク研磨装置およびワーク研磨方法に関し、より詳細には電解還元水を用いたワーク研磨装置およびワーク研磨方法に関する。

シリコンウェーハ等のワークの表面研磨は、特有の研磨液により、単一研磨工程または粗研磨、中研磨および仕上げ研磨等の複数の研磨工程に分けて行っている。研磨液の中には、コロイダルシリカ等の研磨粒子の他、様々な化学薬品が添加される（例えば特公平８−２２５０３号公報）。研磨工程後には、ワーク表面に付着した微粒子およびイオン残渣を除去する洗浄が行われる。
特公平８−２２５０３号公報

しかしながら、上記研磨液を用いる研磨においては、添加物の種類、特に研磨粒子の微細さ等により次のような課題がある。
すなわち、１）研磨液、特に仕上げ研磨用の研磨液のコストが高いこと、２）研磨液中の微粒子や化学薬品がワークの研磨面に付着し、洗浄工程に大きな負担が生じること、３）固形微粒子が存在しているため、仕上げ工程における表面精度に限界があること、４）使用済みの研磨液および洗浄溶液の廃液処理による負荷が大きいこと等の課題があった。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、コストの低減化が図れ、面精度よく研磨が行え、また使用済みの研磨液および洗浄溶液の廃液処理も容易に行える電解還元水を用いたワーク研磨装置およびワーク研磨方法を提供するにある。

本発明に係るワーク研磨方法は、ワークを研磨部材に押圧し、研磨液を供給しつつワークと研磨部材とを相対運動させることによりワークを研磨する研磨方法において、前記研磨液に電解質溶液を電気分解して得られる電解還元水を用いてワークを研磨することを特徴とする。
ワーク表面の酸化膜を別工程で除去して後、前記研磨液に電解還元水を用いてワークを研磨するようにすると好適である。

電解水生成部により電解質溶液を電気分解して電解還元水を継続的に生成させ、生成された電解還元水を研磨液として供給することを特徴とする。

また、ワーク研磨後、洗浄水によりワークの洗浄を行うことを特徴とする。
洗浄水に電解質溶液を電気分解して得られる電解酸化水または電解還元水を用いることを特徴とする。
また、電解水生成部により電解質溶液を電気分解して電解水を継続的に生成させ、生成された電解酸化水または電解還元水を洗浄水として供給することを特徴とする。
また、銀・塩化銀電極を比較電極とする酸化還元電位が−８００ｍＶ〜−９００ｍＶの電解還元水を用いることを特徴とする。

また、ワークの研磨を研磨開始時の粗研磨、中途時の中研磨、仕上げ時の仕上げ研磨としたとき、中研磨、または仕上げ研磨に用いることを特徴とする。
ワークの表面の片面もしくは両面の研磨、または、ワークの外周部および／または内周部の研磨を行うことができる。
また、シリコンウェーハの研磨に用いて好適である。

本発明に係るワーク研磨装置は、電解質溶液を電気分解する電解水生成部と、ワークを研磨部材に押圧し、研磨部材とワークとを相対運動させることによりワークを研磨する研磨部と、前記電解水生成部で生成される電解還元水を前記研磨部に研磨液として供給する研磨液供給部とを具備することを特徴とする。

また、前記電解水生成部で生成される電解酸化水または電解還元水を洗浄水として供給する洗浄水供給部を具備することを特徴とする。
また、前記電解水生成部が、陽極電解槽と電解質溶液槽と陰極電解槽とがこの順に隔膜を介して配置された３槽式電解水生成装置であることを特徴とする。
上記のように、電解質水溶液を電気分解して得られる電解還元水をワーク研磨用の研磨液として供給できる。該電解還元水の、銀・塩化銀電極を比較電極とする酸化還元電位が−８００ｍＶ〜−９００ｍＶであると好適である。

本発明によれば、コストの低減化が図れ、面精度よく研磨が行え、また使用済み研磨液および洗浄溶液の廃液処理も容易に行える電解還元水を用いたワークの研磨装置およびワークの研磨方法を提供できる。

以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は片面研磨装置１０の一例を示す正面説明図である。
この片面研磨装置１０の研磨部の構成そのものは公知であるので、以下簡単に説明する。
図１において、１２は、上面にポリウレタン等の研磨パッド（研磨部材）１３が接着剤等により貼られた定盤であり、スピンドル１４により、水平面内で回転するようになっている。スピンドル１４は公知の駆動機構（図示せず）により回転駆動される。
１６はウェーハ（ワーク）保持ヘッドであり、公知の機構により、軸線を中心に回転、かつ上下動自在に支持された回転シャフト１７の下端に取り付けられている。ウェーハ保持ヘッド１６を上下動させる機構は例えばシリンダ装置により構成される。

図２は、ウェーハ保持ヘッド１６の一例を示す断面図である。
１８はヘッド本体であり、天板部１８ａと側壁部１８ｂを有し、下方に開放する凹部を有している。２０はキャリアであり、ヘッド本体１８の凹部内に位置している。キャリア２０は、外周部がヘッド本体１８内部に固定され、内周部がキャリア２０の上面に固定された、弾性を有するダイヤフラム２２により吊持されている。キャリア２０は、ダイヤフラム２２の弾性力により上下方向に移動可能であるとともに、シャフト１７の回転力がヘッド本体１８、ダイヤフラム２２を介して伝達され、ヘッド本体１８と共に回転する。

ヘッド本体１８内には、ダイヤフラム２２により閉塞された加圧室２４が形成される。この加圧室２４内には、図示しない加圧源より、ロータリージョイントを介してシャフト１７に設けた流路２５から加圧流体（加圧空気）が供給される。
なお、２７は規制リングであり、ヘッド本体１８の側壁部１８ｂの内側に設けられて、キャリア２０の抜け止めをすると共に、キャリア２０の上下方向の移動をガイドする。また、２８はＯリングであり、側壁部１８ａ内壁とキャリア２０外壁との間に配設され、キャリア２０の水平方向への移動を弾性的に吸収すると共に、研磨液がヘッド本体１８内に侵入するのを防止する。

研磨開始時、シリコンウェーハ（ワーク）Ｗを定盤１２の上面側に搬入する際には、キャリア２０の下面側に、シリコンウェーハＷが研磨面側を下方に向けて保持される。この場合、キャリア２０を、加圧室２４側より吸引して下面に真空吸着力を作用させることができる構造のものにし、シリコンウェーハＷを直接あるいはバッキング材（図示せず）を介して吸着保持できるようにする。研磨時には、真空吸着を解除し、加圧室２４内を加圧し、シリコンウェーハＷをキャリア２０を介して所要の押圧力で研磨パッド１３に押圧して研磨する。

あるいは、シリコンウェーハＷをキャリア２０の下面側に真空吸着するのではなく、キャリア２０の下面側にバッキング材２０ａを介して水貼り等によって保持するようにしてもよい。
なお、２９はテンプレートであり、キャリア２０の下面側にシリコンウェーハＷが配置された際、テンプレート２９がシリコンウェーハＷの周囲を取り囲み、これによりシリコンウェーハＷが外方に飛び出さないようにしている。
定盤１２、ウェーハ保持ヘッド１６等により研磨部が構成される。

次に、図１において、３０は電解水生成部である。
電解水生成部３０は、電解質溶液（電解質塩水溶液を含む）を電気分解して電解水を生成させる。本発明では、電解水のうち電解還元水（アルカリ性液）を研磨液として、供給パイプ３２ａ、ノズル３２ｂを有する電解水供給部３２から研磨パッド１３上に供給し、シリコンウェーハの研磨を行うものである。

図３は、３槽式の電解水生成部３０の原理図を示す。
３３は陽極電解槽（アノード槽）、３４は電解質溶液槽、３５は陰極電解槽（カソード槽）であり、隔膜３６を介してこの順に配置されている。
電解質溶液槽３４内には、電解質溶液が収容され、図示しないタンクと循環パイプにより連結され、循環ポンプにより電解質溶液が循環されて使用される。以下では電解質溶液として電解質塩水溶液で説明し、溶液槽３４も電解質塩水溶液槽３４として説明する。なお、電解質溶液とはＮａＯＨ等の電解質水溶液を含む。

陽極電解槽３３内、および陰極電解槽３５内には連続して純水あるいは水道水が供給され、電気分解されることにより、陽極電解槽３３からは電解酸化水（酸性液）が取り出され、一方陰極電解槽３５からは電解還元水を連続的に取り出すことができる。
３槽式の電解水生成部３０の場合、２槽式のものに比べ、電解質塩を直接電解槽に入れないため、電解還元水における電解質の陽イオン濃度が低く、また電解酸化水における電解質の陰イオン濃度が低くなる特性をもっている。

本発明では、電解還元水を研磨液に用いるのであるが、３槽式の電解水生成部３０で生成した還元電解水中の電解質塩の陽イオン（例えばナトリウムイオン）の濃度は、０．００５wt％〜０．０４wt％程度と低い。このように陽イオン濃度が低いので、陽イオンがシリコンウェーハ表面上にそれほど多くは付着せず、洗浄が容易となり、また、陽イオン濃度が低いので、シリコンウェーハの表面品質に悪影響を与えず、好適である。
ただし、本発明では、３槽式の電解水生成装置で製造した電解還元水に限定されるものではなく、２槽式、あるいは１槽式の電解水生成装置を用いて製造した電解還元水であっても、研磨液として用いることができる。

電解質塩水溶液における電解質塩には、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、Ｋ_２ＳＯ_４、または（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３等を用いることができる。
電解還元水を研磨液として供給する場合、電解水生成部３０の大きさにもよるが、１分間当り、数リットル（例えば２〜３ｌ）の電解還元水を連続的に生成させることが可能であるので、上記のように電解水生成部３０を研磨部に併設し、電解水生成部３０により連続的に電解還元水を生成させ、この電解還元水を供給しつつ同時にシリコンウェーハの研磨を行うことができる。
なお、電解還元水を別途予め調整しておき、これを研磨液として用いることができることはもちろんである。

なお、上記のようにして得られる電解還元水の場合、シリコンの酸化皮膜に対しては研磨能力が低いことが判明した。
したがって、表面に酸化皮膜が形成されている、研磨開始時の粗研磨の場合には、通常の研磨粒子入りの研磨液等を用いて別途研磨を行い、次いで、酸化皮膜の存在しない、粗研磨後の中研磨あるいは仕上げ研磨に上記電解還元水を研磨液として用いた研磨を行うようにすれば好適である。なお、研磨開始時酸化皮膜のないワークの場合は、当初より電解還元水を研磨液に用いて研磨を開始できる。

この電解還元水を研磨液に用いる場合には、後記するように、中研磨や仕上げ研磨に十分な研磨レートを有すると共に、研磨粒子を含まないので、シリコンウェーハの表面を荒らすことなく、所要の面精度を有する中研磨、仕上げ研磨を行うことができる。

電解還元水は、ｐＨが１１前後の比較的強いアルカリ性を示すが、例えば、ＮａＯＨにより、ｐＨ１１前後のアルカリ水溶液を調整して研磨液に用いても、シリコンウェーハに対して、本発明における電解還元水ほどの研磨レートが得られなかった。この原因は、酸化還元電位（ＯＲＰ）の差にあると考えられる。すなわち、上記電解還元水の場合の酸化還元電位（銀・塩化銀電極を比較電極に用いた場合）は、−８５０ｍＶ程度の、マイナス側に非常に大きな数値の酸化還元電位となり、これがシリコン表面への大きなエッチング力を有している原因と考えられる。

陰極側で得られる電解還元水の場合、陰極に水素ガスが発生することから、電解還元水に水素ガスが溶存し、これが酸化還元電位を低くすると共に、シリコンウェーハ表面の酸化を抑止し、常に脆弱でエッチングしやすい純シリコンが露出していることから高い研磨レートが得られると考えられる。この電解還元水の酸化還元電位は、−８００ｍＶ〜−９００ｍＶの範囲が好適である。酸化還元電位が−８００ｍＶよりも高いと次第に研磨レートが低くなり、また−９００ｍＶよりも低いものとするには３０Ａよりも高い電流を流す必要があり、コスト的に得策でない。
なお、ＮａＯＨ水溶液の酸化還元電位は、４ｍＶ程度のプラス側の低い酸化還元電位であり、またＨ_２Ｏの酸化還元電位も３１０程度のプラス側に大きいものとなっていて、低い研磨レートしか得られない。

上記のように、陽極電解槽３３、陰極電解槽３５に連続的に純水、あるいは水道水を供給しながら電気分解を行うと、電解質塩水溶液槽３４内の電解質塩濃度が除々にではあるが減少してくる。このように、電解質塩水溶液槽３４内の電解質塩濃度が低くなると、電解水の特性が変わってくる。例えば、電解還元水の場合、ｐＨが小さくなり、ＯＲＰの絶対値も小さくなり、イオン濃度も低くなる。これらの特性値の値が小さくなりすぎると研磨能力が落ちる。したがって、電解水の特性値を確認しながら、電解質塩水溶液槽３４に電解質塩を補充するようにするとよい。

なお、電解還元水のアルカリ性、電解酸化水の酸性は、化学薬液のアルカリ性、酸性と異なって、電気分解によりＨ^＋イオン、ＯＨ⁻イオンに偏りが生じたのみである。電解水は人体に悪影響を与えず、電解還元水と電解酸化水を混ぜれば、もとの水に戻るため、使用後の廃棄溶液の処理を必要としない。このように、電解水の大きな特徴として、安全である上、環境負荷が極めて低いことをあげることができる。

シリコンウェーハ（ワーク）研磨後には、次工程で、洗浄水によりシリコンウェーハの洗浄を行う。研磨時に、上記のように研磨粒子を含まない電解還元水を用いることから、シリコンウェーハへの付着物も少なく、シリコンウェーハの洗浄が容易となる。洗浄水には、純水のほか、上記電解水生成部３０の陽極電解槽３３内で生じた電解酸化水も有効に利用することができる。すなわち、陰極電解槽３５で生じた電解還元水を研磨液として供給し、一方陽極電解槽３３内で同時に生じる電解酸化水を、研磨部に隣接する洗浄部（図示せず）に、供給パイプ等の洗浄水供給部（図示せず）を通じて洗浄水として供給するのである。このように、両電解水を利用できるので、非常に効率的であるばかりか、両者の廃液を混合すれば、中和処理ができるので、両者の廃液処理も容易となる。
また、洗浄水には、研磨液と同じ電解還元水を用いるようにすることもできる。

なお、上記では、研磨部として、図１、図２に示すワークの片面研磨装置を例に説明したが、両面研磨装置にも適用できることはもちろんである。
両面研磨装置としては、図示しないが、研磨面に研磨パッドが貼付され、互いに反対方向に回転駆動される上下定盤、およびこの上下定盤間でワークを搬送するキャリアを備えるものが一般的である。キャリアは、ワークを保持する保持孔を有し、太陽ギヤとインターナルギヤとに噛合して、ワークを公転、かつ自転させるものが一般的である。あるいはキャリアは、クランク機構により、自転しない旋回運動をするタイプのものも知られている。
これら両面研磨装置における研磨液として、上記電解還元水を用いることができる。

あるいは研磨部としては、シリコンウェーハの表面の研磨のみならず、シリコンウェーハの外周部（周縁部、側面部、ノッチ部やオリフラ部も含む）を鏡面研磨する研磨装置にも適用できる。
これらの研磨装置は、例えば、円筒体の外周面あるいは内周面に研磨部材を貼付したものが知られ、回転する円筒体の研磨部材面にシリコンウェーハの外周部を押圧して、該外周部を鏡面研磨するのである。これら研磨部における研磨液に上記電解還元水を用いることができる。
あるいはドーナッツ状のワークの場合には、外周部のみならず、内周部をも研磨する場合もあるが、これらの研磨の場合も研磨液に電解還元水を用いることができる。

なお、上記ではワークとしてシリコンウェーハを例として説明したが、これに限られないのはもちろんであり、広く金属膜、樹脂層、化合物半導体膜、ガラス、セラミックス等の研磨にも適用できる。

図３に示す電解水生成装置を用い、電圧を１５Ｖ、電流を３０Ａとし、陽極電解槽３３および陰極電解槽３５に純水を２．５ｌ／ｍｉｎの流量で供給しつつ電気分解を行った。電解質塩水溶液槽３５には飽和電解質塩水溶液を循環させた。表１に各種電解質塩を用いた場合の電解還元水の特性値（ｐＨ、ＯＲＰ、電気伝導率）を示す。なお、ＮＡＬＣＯ２３７１は市販の研磨液である。表１から明らかなように、電解還元水のｐＨは１１前後、ＯＲＰは−８５０ｍＶ程度で、ＯＲＰにおいて市販の研磨液や苛性ソーダ水溶液とは大きく相違している。

図４に、上記のようにして得られた電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）とＮａＯＨ水溶液（ｐＨ：１２．０５）に、表面に酸化皮膜が形成されたシリコン材を浸漬した場合のエッチング作用（浸漬時間に対するエッチング深さ）を計測した結果を示す。図４から明らかなように、ＮａＯＨ水溶液の場合、ほぼ一定のエッチング作用を示すが、電解還元水の場合、浸漬時間５時間程度までほとんどエッチング作用が見られず、５時間経過後からは、ＮａＯＨ水溶液の場合よりも大きなエッチングレートとなるエッチング作用が生じた。このことから明らかなように、電解還元水の場合、シリコンの酸化膜に対するエッチング作用は低いことがわかる。５時間経過後、酸化膜が除去された以後のエッチングレートは大きくなり、シリコンウェーハの研磨液として使用可能なことが示唆された。

図５は、上記電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）を用いて酸化皮膜の存在するシリコンウェーハを実際に研磨（粗研磨、中研磨）した場合の研磨時間に対する研磨量（ｎｍ）を調べた結果を示す。以下では中研磨として説明する。
研磨時間６０分までは研磨レートが低いが、６０分の中研磨により酸化皮膜が除去されて以後の研磨レートは飛躍的に大きくなっていることがわかる。

図６は、市販の研磨粒子入りの研磨液（スラリー）を用いて１０分間中研磨し、シリコンウェーハの酸化皮膜を除去して後、上記電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）を用いて中研磨した場合の研磨レートを示す。図６から明らかなように、酸化皮膜除去後の中研磨の研磨レートは０．２〜０．２８μｍ／ｍｉｎとほぼ一定であった。
また、表２は、市販のスラリーと、図６に示す中研磨後のシリコンウェーハの研磨時間と表面粗さとの関係を示す。表２に示すように、電解還元水を研磨液に用いて中研磨を行ったシリコンウェーハの表面粗さは、市販の研磨液を用いて中研磨したのに比して小さく、中研磨や仕上げ研磨に適していることがわかる。

図７は、研磨パッド１３へのシリコンウェーハ（酸化膜除去後）の押圧力と中研磨における研磨レートとの関係を示す。電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）の流量は１００ｍｌ／ｍｉｎとした。研磨パッドへの押圧力に比例して研磨レートが上昇する。

また、図８は、電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）の供給量１００ｍｌ／ｍｉｎ〜５００ｍｌ／ｍｉｎと中研磨における研磨レートとの関係を示す。シリコンウェーハの研磨パッドへの押圧力は２００ｇｆ／ｃｍ^２の一定に保った。研磨レートは電解還元水の供給量には関係なくほぼ一定であった。

図９は、シリコンウェーハの表面の酸化皮膜をＨＦ（フッ酸）により除去した後、研磨液に、水、上記電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）、ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ：１２．２９）を用いて中研磨した際の研磨レートを示す。図９から明らかなように、水およびＮａＯＨ水溶液の場合には研磨レートが極めて低く、実際、研磨液として使用不能である。なお、図９において、ＮａＣｌＥＲＷとは上記電解還元水のことである。

また、シリコンウェーハの表面の酸化皮膜をＨＦ（フッ酸）により除去した後、上記電解還元水（電解質塩：ＮａＣｌ）を用いて４時間中研磨した場合の、１時間ごとの研磨レートや表面粗さを計測したが、ほぼ一定であり、これにより、上記電解還元水を用いた場合の研磨パッドの目詰まりもほとんど生じていないことを確認した。

図１０は、ＮａＣｌ以外の電解質塩（ＫＣｌ、Ｎａ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＣＯ_３、ＮａＮＯ_３、Ｋ_２ＳＯ_４、（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３）を用いて生成した電解還元水を用いて酸化膜除去後のシリコンウェーハを中研磨した場合の研磨レートを示す。いずれの電解還元水の場合も中研磨、仕上げ研磨として十分に用いうる研磨レートが得られた。

上記では、中研磨の実施例を示したが、以下では仕上げ研磨に上記電解還元水を用いた実施例を示す。
図１１は、上記電解還元水と市販の研磨スラリー（ＧＬＡＮＺＯＸ3900ＲＳ）を用いてシリコンウェーハの最終仕上げ研磨を行った場合の、研磨圧力と研磨レートの関係を示すグラフである。図１１に示すように、電解還元水と研磨スラリーいずれの場合も、研磨圧力の増加に従って研磨レートが大きくなる。一般的な研磨圧力である、８０ｇｆ／ｃｍ^２〜１２０ｇｆ／ｃｍ^２においては，電解還元水による研磨レートは研磨スラリーの約２．０〜２．５倍で大きくなっている。

なお、中研磨の場合よりも仕上げ研磨の場合の方が研磨レートが低いのは、電解還元水を用いた場合に、中研磨により平坦化された後の研磨であるので、当初からの凹凸が少なく、それだけ研磨レートが低くなるからである。また市販の研磨スラリーの場合には、さらに、仕上げ研磨用の研磨スラリーの砥粒に、中研磨用の研磨スラリーの砥粒よりも小径のものが使用されているからにほかならない。
上記のように、粗研磨あるいは中研磨の場合には、研磨レートの点からみれば、市販スラリーを用いた場合の方が、電解還元水を用いた場合よりも、研磨レートが若干高い。しかし、仕上げ研磨においては、図１１に示すように、電解還元水を用いた場合の方が、市販スラリーを用いた場合よりも、研磨レートが大幅に向上している。

なお、上記市販の研磨スラリー（ＧＬＡＮＺＯＸ3900ＲＳ）は次のものを用いた。
製造メーカー名：株式会社フジミインコーポレーテッド
品名：ＧＬＡＮＺＯＸ3900ＲＳ
主成分：ＳｉＯ_２コロイダル（原液のＳｉＯ_２含有量：９．１vol％）
ｐＨ：１０．５
用途：最終仕上げ
使用時の希釈率：１０倍

図１２は、電解還元水を用いた仕上げ研磨における、電解還元水の流量と研磨レートの関係を示すグラフである。なお、研磨圧力は１００ｇｆ／ｃｍ^２、研磨時間は３０分である。図１２から明らかなように、電解還元水の流量が１００ｍｌ〜５００ｍｌ／ｍｉｎの間では、研磨レートは電解還元水の流量とは関係なく、ほぼ一定になっている。

図１３は、電解還元水と市販の研磨スラリー（ＧＬＡＮＺＯＸ3900ＲＳ）を用いて仕上げ研磨を行った場合の、研磨レートと研磨時間との関係を示すグラフである。
研磨時間を３０分、６０分、９０分および１２０分に設定して，研磨実験を行った。その結果、研磨スラリーと同様に，電解還元水を用いた場合の研磨レートは，研磨時間が長くなると小さくなる傾向である．これは，研磨パッドの目詰まりなどに起因していると考えられる。

次に、電解還元水の特性値と生成時の電流値との関係を図１４（ａ）、（ｂ）に示す。また生成した電解還元水を用いて仕上げ研磨を行ったときの研磨レートを図１５に示す。なお、研磨時の研磨圧力は１００ｇｆ／ｃｍ^２、研磨時間は３０分、電解還元水の流量は１００ｍｌ／ｍｉｎとした。
図３に示した電解装置で電解還元水を生成する際、電解装置の電流値を１０Ａ以上で行ったとき、電解還元水のｐＨが１１．２以上となり（図１４（ａ））、また酸化還元電位（比較電極：銀・塩化銀電極）が−８００ｍＶ以下となり（図１４（ｂ））、そしてこの特性値を有する電解還元水を用いて仕上げ研磨を行ったとき、６５ｎｍ／ｍｉｎ以上の良好な研磨レートが得られた（図１５）。特に、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨の場合のいずれも、酸化還元電位が−８００ｍＶ以下のときに良好な研磨得レートが得られることがわかった。
逆に、酸化還元電位が−８００ｍＶよりも大きくなると研磨レートが低下することがわかる。

次に、図１６に示すように、上記電解還元水により仕上げ研磨を行ったウエハー表面の表面あらさＲｍｓは約０．１１ｎｍ以下になり、現状のスラリーによる研磨面（約０．２０ｎｍ〜０．３ｎｍ）と比べ遜色がないことを確認できた。また、電解還元水による仕上げ面の表面あらさは研磨圧力と関係なくほぼ一定になる。

片面研磨装置の説明図である。 ウェーハ保持ヘッドの説明断面図である。 ３槽の電解水生成装置の原理図である。 電解還元水のエッチング作用を示すグラフである。 電解還元水の中研磨における研磨時間と研磨量の関係を示すグラフである。 電解還元水の中研磨における研磨時間と研磨レートの関係を示すグラフである。 中研磨における研磨パッドへの押圧力と研磨レートの関係を示すグラフである。 電解還元水の中研磨における流量と研磨レートの関係を示すグラフである。 中研磨におけるＨＦによる酸化膜除去後の研磨レートを示すグラフである。 種々の電解質塩による電解還元水を電解液に用いた場合の中研磨における研磨レートを示すグラフである。 仕上げ研磨における研磨圧力と研磨レートとの関係を示すグラフである。 仕上げ研磨における電解還元水の流量と研磨レートとの関係を示すグラフである。 仕上げ研磨における研磨時間と研磨レートとの関係を示すグラフである。 電流値と電解還元水のｐＨとの関係を示すグラフ（ａ）、電流値と電解還元水のＯＲＰとの関係を示すグラフ（ｂ）である。 電解還元水の生成時の電流値と研磨レートとの関係を示すグラフである。 仕上げ面の表面あらさと研磨圧力との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 研磨装置
１２ 定盤
１３ 研磨パッド
１６ ウェーハ保持ヘッド
１７ シャフト
１８ ヘッド本体
２０ キャリア
２２ ダイヤフラム
２４ 加圧室
３０ 電解水生成部
３２、３２ａ、３２ｂ 電解還元水供給部
３３ 陽極電解槽
３４ 電解質塩水溶液槽
３５ 陰極電解槽
３６ 隔膜

Claims (16)

1. ワークを研磨部材に押圧し、研磨液を供給しつつワークと研磨部材とを相対運動させることによりワークを研磨する研磨方法において、
   前記研磨液に電解質溶液を電気分解して得られる電解還元水を用いてワークを研磨することを特徴とするワーク研磨方法。
2. ワーク表面の酸化膜を別工程で除去して後、前記研磨液に電解還元水を用いてワークを研磨することを特徴とする請求項１記載のワーク研磨方法。
3. 電解水生成部により電解質溶液を電気分解して電解還元水を継続的に生成させ、生成された電解還元水を研磨液として供給することを特徴とする請求項１または2記載のワーク研磨方法。
4. ワーク研磨後、洗浄水によりワークの洗浄を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のワーク研磨方法。
5. 洗浄水に電解質溶液を電気分解して得られる電解酸化水または電解還元水を用いることを特徴とする請求項４記載のワーク研磨方法。
6. 電解水生成部により電解質溶液を電気分解して電解水を継続的に生成させ、生成された電解酸化水または電解還元水を洗浄水として供給することを特徴とする請求項５記載のワーク研磨方法。
7. 銀・塩化銀電極を比較電極とする酸化還元電位が−８００ｍＶ〜−９００ｍＶの電解還元水を用いることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のワーク研磨方法。
8. ワークの研磨を研磨開始時の粗研磨、中途時の中研磨、仕上げ時の仕上げ研磨としたとき、中研磨、または仕上げ研磨に用いることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のワーク研磨方法。
9. ワークの表面の研磨を行うことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載のワーク研磨方法。
10. ワークの外周部および／または内周部の研磨を行うことを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載のワーク研磨方法。
11. ワークがシリコンウェーハであることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載のワーク研磨方法。
12. 電解質溶液を電気分解する電解水生成部と、
    ワークを研磨部材に押圧し、研磨部材とワークとを相対運動させることによりワークを研磨する研磨部と、
    前記電解水生成部で生成される電解還元水を前記研磨部に研磨液として供給する研磨液供給部とを具備することを特徴とするワーク研磨装置。
13. 前記電解水生成部で生成される電解酸化水または電解還元水を洗浄水として供給する洗浄水供給部を具備することを特徴とする請求項１２記載のワーク研磨装置。
14. 前記電解水生成部が、陽極電解槽と電解質溶液槽と陰極電解槽とがこの順に隔膜を介して配置された３槽式電解水生成装置であることを特徴とする請求項１２または１３記載のワーク研磨装置。
15. 電解質水溶液を電気分解して得られる電解還元水から成るワーク研磨用の研磨液。
16. 銀・塩化銀電極を比較電極とする酸化還元電位が−８００ｍＶ〜−９００ｍＶであることを特徴とする請求項１５記載のワーク研磨用の研磨液。