JP2018101698A - シリコンウェーハの研磨方法およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】段差状微小欠陥の発生を抑制することができるシリコンウェーハの研磨方法およびシリコンウェーハの製造方法を提供する。【解決手段】研磨方法は、シリコンウェーハＷのおもて面および裏面に対して研磨処理を施す両面研磨工程と、両面研磨工程後、シリコンウェーハのノッチ部Ｎの面取り部に対して研磨処理を施すノッチ部研磨工程と、ノッチ部研磨工程後、ノッチ部の面取り部以外のシリコンウェーハの外周面取り部に対して研磨処理を施す外周面取り部研磨工程と、外周面取り部研磨工程後、シリコンウェーハのおもて面に対して仕上げ研磨処理を施す仕上げ研磨工程とを備える。ノッチ部研磨工程は、おもて面が水濡れ状態の下で行う。【選択図】図３

Description

本発明は、シリコンウェーハの研磨方法およびシリコンウェーハの製造方法に関する。
従来、半導体デバイスの基板として、シリコンウェーハが広く使用されている。シリコンウェーハは、以下のように製造される。まず、チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ、ＣＺ）法等により単結晶シリコンインゴットを育成する。次いで、育成した単結晶シリコンインゴットの外周部に対して研削処理を施してインゴットの直径を規定値に調整する。
次に、外周研削された単結晶シリコンインゴットの外周面に特定の結晶方位を示すノッチ部が形成される。例えば、結晶面が（１００）面のシリコンウェーハには、＜１１０＞方位等を示すノッチ部が形成される。このノッチ部は、例えば適切な砥石をインゴットの外周部に接触させた状態で軸方向に移動させることによって円弧状あるいは略Ｖ字状などの溝部を形成する。
続いて、ノッチ部が形成された単結晶シリコンインゴットをブロック状に切断した加工した後、単結晶シリコンブロックをワイヤーソー装置など用いてスライスし、得られたシリコンウェーハに対して、面取り処理、１次平坦化処理（ラッピング処理）、研磨処理等を施す。
面取り処理は、面取り装置により、シリコンウェーハの外周端面部を所定の形状に調整する。この面取り処理は、ノッチ部に対しても同様に施す。
１次平坦化処理は、ラッピング装置あるいは両頭研削装置などを用いて、シリコンウェーハのおもて面（デバイスが作製される面）および裏面を粗研削し、ウェーハ表裏面の平行度を高める。
研磨処理は、研磨装置を用いて、シリコンウェーハのおもて面および裏面を研磨して平坦度を高める。この研磨処理は、シリコンウェーハのおもて面および裏面を同時に研磨する両面研磨処理と、おもて面のみを研磨する片面研磨処理とに大別される。
両面研磨処理は、ポリウレタン等の比較的硬質の研磨布を用いて、比較的速い研磨速度で所望とする厚みまでキャリアプレートの保持穴に装填されたシリコンウェーハのおもて面および裏面を同時に研磨する。これに対して、片面研磨処理は、スウェードのような比較的軟質の研磨布および微小サイズの砥粒を用いて、シリコンウェーハのおもて面を研磨して、ナノトポグラフィーやヘイズといったシリコンウェーハ表面上の微小な面粗さを低減する。最後に行われる片面研磨処理は、仕上げ研磨処理と呼ばれる。
上記研磨処理においては、シリカ等の砥粒をアルカリ性水溶液中に含有させたスラリーを研磨液として供給しながら、シリコンウェーハと、研磨布とを相対的に回転させて行う化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）法が一般的に使用されている。ＣＭＰ法は、砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ性水溶液による化学的研磨作用とを組み合わせた方法であり、これらの複合作用によって、シリコンウェーハ表面は鏡面化され、高い平坦性を実現することができる。
また、上記研磨処理は、シリコンウェーハのおもて面および裏面のみならず、面取り部からのパーティクルの発塵等を防止する観点から、ウェーハ外周部の面取り部に対しても研磨処理を施して面取り部を鏡面化するとともに、ノッチ部の面取り部に対しても同様に研磨処理を施す必要がある。
ところで、両面研磨処理を行う前にウェーハ外周部の面取り部の研磨処理を行うと、両面研磨処理時に、キャリアプレートのウェーハ保持穴の内周面と鏡面化された面取り面が接触するため、擦れを起こして面取り面を傷つけるおそれがある。このため、両面研磨処理後に面取り面の研磨処理を行うことが報告されている（例えば、特許文献１参照）。
近年、シリコンウェーハの微細化および集積化が益々進行し、シリコンウェーハ表面には極めて高い平坦性が要求され、シリコンウェーハ表面の平坦性の評価として、微分干渉コントラスト（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒａｓｔ、ＤＩＣ）法が用いられつつある。このＤＩＣ法は、ウェーハ表面の高さ（または深さ）が所定の閾値（例えば、２ｎｍ）を超えた凹凸形状の段差状微小欠陥の個数を検出することができる方法である。なお、この段差状微小欠陥は、幅３０〜２００μｍ、高さ２〜９０ｎｍ程度の欠陥であり、他の検出モードでは検出されにくい欠陥である。
図１は、ＤＩＣ法により段差状微小欠陥を検出する原理を説明する図である。この図に示すように、レーザＬ（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ）をビームスプリッタＢで分割して、シリコンウェーハＷの表面に照射する。フォトダイオードＰは、シリコンウェーハＷの表面から反射した反射光を、ミラーＭを介して受光する。シリコンウェーハＷの表面に凹凸形状の段差状微小欠陥Ｄが存在する場合には、段差状微小欠陥特有の位相差が検出され、反射光の光路差からその欠陥の高さ情報を求めることができる。以下、本明細書において、ＤＩＣ法により検出される高さ２ｎｍ以上、凹凸形状の段差状微小欠陥を、単に「段差状微小欠陥」と称する。
上記段差状微小欠陥の個数が所望の基準内であれば、シリコンウェーハ表面の品質は良好であると判定することができる。一方、上記所望の基準を満足していないシリコンウェーハは不良品として判定し、そのようなシリコンウェーハを製品として出荷することはできない。
特開２００２−２９９２９０号公報
しかしながら、両面研磨処理を施した後に面取り部の研磨処理を施し、続いてシリコンウェーハ表面への仕上げ研磨処理を行った場合、仕上げ研磨処理後のシリコンウェーハ表面において、段差状微小欠陥の発生が増加することを知見した。
そこで本発明の目的は、シリコンウェーハにおける段差状微小欠陥の発生を抑制することができるシリコンウェーハの研磨方法およびシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべくウェーハ製造工程全体を詳細に調査し、段差状微小欠陥が発生する原因について検討した。その結果、ウェーハ外周部に形成されたノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施す際に、シリコンウェーハのおもて面にスラリーが飛散し、スラリーの飛沫が乾燥して、飛沫に含まれる砥粒（例えば、シリカ）が固着してしまい、この固着物が存在する状態で仕上げ研磨が行われることにより、段差状微小欠陥が発生することを突き止めた。
そこで本発明者は、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理の際に、シリコンウェーハのおもて面上でスラリー飛沫に含まれる砥粒が固着するのを抑制する方途について鋭意検討した。その結果、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うことが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）シリコンウェーハのおもて面および裏面を研磨する両面研磨工程と、
前記両面研磨工程後、前記シリコンウェーハのノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施すノッチ部研磨工程と、
前記ノッチ部研磨工程後、前記ノッチ部の面取り部以外の前記シリコンウェーハの外周面取り部に対して研磨処理を施す外周面取り部研磨工程と、
前記外周面取り部研磨工程後、前記シリコンウェーハのおもて面に対して仕上げ研磨処理を施す仕上げ研磨工程と、
を備えるシリコンウェーハの研磨方法であって、
前記ノッチ部研磨工程は、前記おもて面が水濡れ状態の下で行うことを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。
（２）前記水濡れ状態は、前記両面研磨処理の後に、前記おもて面に対して親水化処理を施して親水面とした後、前記親水面に水を供給することにより形成する、前記（１）に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
（３）前記親水化処理は化学洗浄処理である、前記（２）に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
（４）前記水の供給は、１Ｌ／分以上１０Ｌ／分以下の流量で行う、前記（２）または（３）に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
（５）前記水濡れ状態は、前記両面研磨処理の後に、前記おもて面に水を供給し続けることにより形成する、前記（１）に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
（６）前記外周面取り部研磨工程と前記仕上げ研磨工程との間に化学洗浄処理を行わない、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
（７）チョクラルスキー法で育成した単結晶シリコンインゴットの外周部にノッチ部を形成し、次いでスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、前記（１）〜（６）のいずれかに記載のシリコンウェーハの研磨方法により研磨処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
本発明によれば、シリコンウェーハのノッチ部の面取り部に対する研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うため、スラリーの飛沫に含まれる砥粒が固着するのを抑制して、段差状微小欠陥が発生するのを抑制することができる。
微分干渉コントラスト法による段差状微小欠陥の測定原理を説明する図である。 シリコンウェーハの外周部の面取り部に施す一般的な研磨処理を説明する図である。 本発明によりシリコンウェーハのおもて面に飛散したスラリーの固着を防止できる原理を説明する図である。 従来例および発明例に対する段差状微小欠陥の個数を示す図である。
（シリコンウェーハの研磨方法）
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、シリコンウェーハのおもて面および裏面に対して研磨処理を施す両面研磨工程と、両面研磨工程後、シリコンウェーハのノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施すノッチ部研磨工程と、ノッチ部研磨工程後、ノッチ部の面取り部以外のシリコンウェーハの外周面取り部（外周部の面取り部）に対して研磨処理を施す外周面取り部研磨工程と、外周面取り部研磨工程後、シリコンウェーハのおもて面に対して仕上げ研磨処理を施す仕上げ研磨工程とを備えるシリコンウェーハの研磨方法である。ここで、ノッチ部研磨工程は、おもて面が水濡れ状態の下で行うことを特徴とする。
上述のように、面取り部が形成されたシリコンウェーハに対して、両面研磨処理、面取り部の研磨処理および仕上げ研磨処理をこの順に施す。図２は、シリコンウェーハの外周部の面取り部に対して施す研磨処理を説明する図である。この図に示すように、面取り部の研磨処理は、以下の４つの工程を含む。
まず、ノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施すノッチ部研磨工程を行う。具体的には、図２（ａ）に示すように、小径の研磨パッド１１を回転させる。そして、シリコンウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り部に向けてスラリー供給部１２からスラリーＳを供給し、シリコンウェーハＷの角度を変えながらノッチ部Ｎを研磨パッド１１に押し当てる。これにより、ノッチ部Ｎの面取り部を鏡面仕上げすることができる。
次に、ノッチ部Ｎの面取り部以外のウェーハ外周面取り部に対して研磨処理を施す外周面取り部研磨工程を行う。具体的には、図２（ｂ）に示すように、シリコンウェーハＷを載置した台２１を回転させる。そして、シリコンウェーハＷの外周面取り部を、スラリー供給部２２からスラリーＳをシリコンウェーハＷの中心部に供給しながら研磨パッド２３を押し当てる。これにより、ノッチ部Ｎの面取り部以外のウェーハ外周面取り部を鏡面仕上げすることができる。
続いて、上述のように面取り部に研磨処理が施されたシリコンウェーハＷを洗浄する洗浄工程を行う。具体的には、図２（ｃ）に示すように、シリコンウェーハＷを載置した台（図示せず）を回転させる。そして、ウェーハ面方向外側に配置された二流体ノズル３１から、空気および純水をシリコンウェーハＷの外周部に吹き付けるとともに、水供給手段３３からシリコンウェーハＷのおもて面に純水を供給した状態で、ブラシ３２を回転させつつ、シリコンウェーハＷの外周部に押し当てる。こうして、シリコンウェーハＷのおもて面および外周部全体を洗浄する。
最後に、洗浄後のシリコンウェーハＷを乾燥させる乾燥工程を行う。これは、図２（ｄ）に示すように、例えばスピン乾燥により行うことができ、シリコンウェーハＷを載置した台（図示せず）を高速に回転させて、シリコンウェーハＷの表面に付着した水分を吹き飛ばして乾燥させるとともに、吹き飛ばした水分を吸引手段４１により回収する。
本発明者は、段差状微小欠陥の発生原因を調査する過程で、図３（ａ）に示したノッチ部Ｎの面取り部に対する研磨処理の際に、シリコンウェーハＷの表面に飛沫Ｈに含まれる砥粒が固着していることを知見した。上記ノッチ部Ｎの面取り部に対する研磨処理の際、シリコンウェーハＷは回転させない。また、スラリーＳの供給は、ノッチ部Ｎに対する局所的な供給のみである。そのため、上記ノッチ部の面取り部の研磨処理の間、ノッチ部Ｎ以外のおもて面の領域は乾燥している。この乾燥したシリコンウェーハＷのおもて面にスラリーＳが飛散して付着すると、付着したスラリーＳの飛沫Ｈが乾燥して、飛沫Ｈに含まれる砥粒が固着したものと考えられる。
なお、図２（ｂ）に示したノッチ部Ｎ以外の外周面取り部に対して研磨処理を施す際には、回転するシリコンウェーハＷの中心部にスラリーＳが供給されるため、おもて面全体にスラリーＳが供給され、シリコンウェーハＷのおもて面は濡れた状態にある。その結果、面取り部の研磨中にスラリーＳに含まれる砥粒の局所的な固着は発生しないものと考えられる。
本発明者は、上述のような砥粒がおもて面に固着したシリコンウェーハＷを次工程の仕上げ研磨処理に供すると、砥粒が固着している部分の研磨レートが他の部分よりも低くなり、その結果、段差状微小欠陥が形成されたことを見出した。
このように、本発明者は、ノッチ部Ｎの面取り部に対する研磨処理の際に、シリコンウェーハＷのおもて面に飛散したスラリーＳの飛沫Ｈが乾燥し、飛沫Ｈに含まれる砥粒が局所的に固着したことが、段差状微小欠陥の発生の一因であることを判明したのである。
そこで本発明者らは、ノッチ部Ｎの面取り部に対する研磨処理の際に、スラリーＳの飛沫Ｈに含まれる砥粒がおもて面上で固着するのを抑制する方途について鋭意検討した。その結果、上記研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うことに想到したのである。
ここで、「シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態」とは、図３（ｂ）に示すように、シリコンウェーハＷのおもて面に水の膜Ｆが形成されている状態を意味している。この水の膜Ｆにより、シリコンウェーハＷのおもて面にスラリーＳが飛散した場合にも、飛沫Ｈがウェーハのおもて面上で乾燥して、飛沫Ｈに含まれる砥粒が固着するのを抑制することができる。
上記水の膜Ｆは、具体的には、シリコンウェーハＷのおもて面に対して親水化処理を施して親水面とした後、この親水面に水を供給することにより形成することができる。すなわち、研磨処理の前工程である両面研磨処理が施された後では、シリコンウェーハＷのおもて面は疎水性を有している。こうした疎水性を有するおもて面に水を供給しても水をはじいてしまい、おもて面上に水の膜Ｆを形成することは困難である。そこでまず、両面研磨処理後に疎水性であるおもて面に対して、親水化処理を施して親水面とする。
上記親水化処理は、例えば化学洗浄処理により行うことができる。具体的には、シリコンウェーハＷのおもて面に対して、オゾン水を用いた洗浄や、ＳＣ−１洗浄等を施して、シリコンウェーハＷのおもて面を酸化してシリコン酸化膜を形成させる。シリコン酸化膜は親水性を有するため、両面研磨処理直後には疎水性であったおもて面を親水面とすることができる。
こうして得られた親水面に対して水を供給することにより、シリコンウェーハＷのおもて面上に水の膜Ｆを形成することができる。上記水の供給は、シャワー等の水供給手段により行うことができる。また供給する水は、純水または純水よりも純度の高い超純水とする。
また、上記水の供給は、１Ｌ／分以上１０Ｌ／分以下の流量で行うことが好ましい。流量を１Ｌ／分以上とすることにより、シリコンウェーハＷのおもて面全体に水の膜Ｆを良好に形成することができる。また、水の供給流量を高めるほど水の膜Ｆの形成には有効なるも、過度に高める必要はなく、製造コスト低減の観点からは、流量を１０Ｌ／分以下とすることが望ましい。
上記水の膜Ｆの形成は、親水化処理後のシリコンウェーハＷを水に浸漬することにより形成することもできる。
本発明により、ノッチ部Ｎの面取り部に対する研磨処理の際に、シリコンウェーハのおもて面に付着物が付着するのを防止することができる。これにより、従来行われていた、外周面取り部研磨工程の終了後かつ仕上げ研磨工程の開始前に、化学洗浄処理を行ってシリコンウェーハのおもて面に付着した付着物を除去する必要がなくなり、化学洗浄処理に用いる薬剤等を節約することができる。
なお、上記水の膜Ｆの形成に代えて、上記ノッチ部の面取り部に対する研磨処理の間に、シリコンウェーハＷのおもて面に対して水を供給し続けることによっても、おもて面上に飛散したスラリーＳの飛沫Ｈが乾燥して固着することを抑制することができる。そこで、この構成も本発明における「シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態」に含めるものとする。この場合、シリコンウェーハＳのおもて面は、疎水性のままでもよいし、親水化処理を施して親水面としてもよい。
上記水の供給は、シリコンウェーハＷのおもて面に飛散して付着したスラリーＳの飛沫Ｈが乾燥しなければ、必ずしも連続的に行う必要はなく、断続的に行ってもよい。
こうして、シリコンウェーハのおもて面において段差状微小欠陥が発生するのを抑制することができる。
（シリコンウェーハの製造方法）
次に、本発明によるシリコンウェーハの製造方法について説明する。本発明によるシリコンウェーハの製造方法は、チョクラルスキー法によりシリコンインゴットを育成し、育成したシリコンインゴットをスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、上記した本発明によるシリコンウェーハの研磨方法により、ノッチ部の面取り部に対して特定の条件下で研磨処理を施すことを特徴としている。従って、両面研磨工程、ノッチ部研磨工程、外周面取り部研磨工程、および仕上げ研磨工程をこの順に行い、ノッチ部研磨工程をシリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行う以外、一切限定されない。以下、本発明のシリコンウェーハの製造方法の一例を示す。
まず、ＣＺ法により、石英るつぼに投入された多結晶シリコンを１４００℃程度に溶融し、次いで種結晶を液面に漬けて回転させながら引き上げることにより、例えば、結晶面が（１００）面である単結晶シリコンインゴットを製造する。ここで、所望の抵抗率を得るために、例えばホウ素やリン等をドープする。また、インゴットの製造の際に磁場を印加する磁場印加チョクラルスキー（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ＣＺｏｃｈｒａｌｓｋｉ，ＭＣＺ）法を用いることにより、シリコンインゴット中の酸素濃度を制御することができる。
次いで、得られた単結晶シリコンインゴットの外周部に研削処理を施して直径を均一にした後、インゴットの外周面に適切な形状を有する砥石を押し当て、インゴットの軸方向の移動を繰り返すことにより、例えば＜１１０＞方向を示すノッチ部を形成する。その後、ノッチ部が形成されたインゴットをブロック状に切り出す加工を行う。
続いて、ワイヤーソーや内周刃切断機を用いて、ノッチ部が形成された単結晶シリコンブロックをスライスしてシリコンウェーハを得る。
次に、シリコンウェーハの外周端面部に対して１次面取り処理（粗面取り）を施す。これは、ツルーイングにより面取り形状に対応する形状の溝が予め外周部に形成された精研砥石を用いた研削加工や、コンタリング加工等により行うことができる。例えば、粒径が粗いダイヤモンドホイール等の円柱砥石を回転させながらシリコンウェーハの外周部に押し当て、１次面取り処理を施す。こうして、シリコンウェーハの外周部は、所定の丸みを帯びた形状に加工される。
その後、シリコンウェーハの主面に対して１次平坦化処理を施す。この１次平坦化処理は、シリコンウェーハを互いに平行な一対のラップ定盤間に配置し、ラップ定盤間に、例えばアルミナ等の砥粒と分散剤と水の混合物からなるラップ液を供給しつつ、所定の加圧下で回転および摺動させることにより、シリコンウェーハの表裏面を機械的にラッピングして、ウェーハの平行度を高める。なお、１次平坦化処理として両頭研削装置を用いてウェーハ表裏面を研削するようにしてもよく、ラッピング処理および両頭研削処理の両方を実施してもよい。
次いで、１次平坦化処理されたシリコンウェーハのノッチ部に面取り処理を施す。具体的には、メタルボンドやレジンボンド等の砥石を回転させながらシリコンウェーハのノッチ部に押し当て、砥石をノッチ部の輪郭に沿って移動させ、シリコンウェーハのノッチ部に対して面取り処理を施す。更に、この面取り処理されたノッチ部に対して公知のテープ面取り処理を施してもよい。
その後、１次平坦化処理が施されたシリコンウェーハの外周部に対して２次面取り処理を施す。具体的には、１次面取り処理に用いた砥石よりも粒径が細かいメタルボンドやレジンボンド等の砥石を回転させながらシリコンウェーハの外周部に押し当て、シリコンウェーハに対して２次面取り処理（仕上げ面取り）を施す。更に、この面取り処理された外周部に対して公知のテープ面取り処理を施してもよい。
次に、２次面取り処理が施されたシリコンウェーハに対して、エッチング処理を施す。具体的には、フッ酸、硝酸、酢酸、燐酸のうち少なくとも１つからなる水溶液を用いた酸エッチング、あるいは水酸化カリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等を用いたアルカリエッチングあるいは上記酸エッチングとアルカリエッチングの併用により、前工程までの処理により生じたウェーハの歪みを除去する。
なお、エッチング処理が施されたシリコンウェーハに対して、平面研削処理を施し、ウェーハの平坦性をさらに高めるようにしてもよい。この平面研削処理は、片面平面研削装置を用いてもよく、両頭平面研削装置を用いてもよい。
その後、両面研磨処理装置を用いて、シリコンウェーハのおもて面および裏面に対して両面研磨処理を施す。この両面研磨処理は、キャリアプレートの孔部にシリコンウェーハを嵌め込んだ後、キャリアプレートを研磨布を貼りつけた上定盤および下定盤で挟み、上下定盤とウェーハとの間に、例えばアルカリ溶液にコロイダルシリカ等の砥粒を含むスラリーを流し込み、上下定盤およびキャリアを互いに反対方向に回転させて行う。これにより、ウェーハ表面の凹凸を低減して平坦度の高いウェーハを得ることができる。
続いて、シリコンウェーハの外周部の面取り部に対して研磨処理を施す。まず、ノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施す。この研磨処理は、先端形状が先細りのディスク状に成型されたウレタンバフを回転させながらノッチ部の面取り部に押し当てて行う。なお、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理は、回転する研磨テープをノッチ部に押し付ける研磨処理であってもよい。
本発明においては、このノッチ部の面取り部に対する研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うことが肝要である。これにより、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理の際に、シリコンウェーハのおもて面に飛散したスラリーＳの飛沫Ｈが乾燥して、飛沫Ｈに含まれる砥粒が固着するのを抑制することができ、仕上げ研磨処理の際に、シリコンウェーハにおいて段差状微小欠陥が発生するのを抑制することができる。
同様に、ノッチ部以外の外周部の面取り部に対して研磨処理を施す。例えば、シリコンウェーハの裏面を吸着ステージで保持した状態でウェーハを回転させ、回転するウェーハの外周端面部にウレタン製などの研磨バフを押し当てることにより、シリコンウェーハの外周部の面取り部が鏡面仕上げされる。
その後、片面研磨装置を用いて、面取り部に対して研磨処理が施されたシリコンウェーハのおもて面に対して仕上げ研磨処理を施す。この仕上げ研磨処理は、スウェード素材の研磨布を用い、研磨液として、例えばコロイダルシリカを含むアルカリ性の研磨液を用いて行うことができる。
次に、仕上げ研磨処理が施されたシリコンウェーハを洗浄工程に搬送し、例えば、アンモニア水、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−１洗浄液や、塩酸、過酸化水素水および水の混合物であるＳＣ−２洗浄液を用いて、ウェーハ表面のパーティクルや有機物、金属等を除去する。
最後に、洗浄されたシリコンウェーハを検査工程に搬送し、ウェーハの平坦度、ウェーハ表面のＬＰＤの数、ダメージ、ウェーハ表面の汚染等を検査する。これらの検査を通過して、所定の製品品質を満足するウェーハのみが製品として出荷される。
なお、上述のステップで得られたウェーハに対して、必要に応じてアニール処理やエピタキシャル膜成長処理を施すことにより、アニールウェーハやエピタキシャルウェーハ、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェーハ等を得ることができる。
こうして、段差状微小欠陥が低減されたシリコンウェーハを製造することができる。
（発明例）
本発明によるシリコンウェーハの製造方法により、シリコンウェーハを作成した。まず、ＣＺ法により育成した単結晶インゴットの外周部に対して研削処理を施して直径を調整した後、インゴットの外周部に＜１１０＞方位を示すノッチ部を形成した。続いて、単結晶シリコンインゴットからブロックを切り出し加工を行った後、ノッチ部が形成されたブロックをスライスして、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを得た。
次いで、面取り加工機を用いて、シリコンウェーハの外周部に対して１次面取り処理を施した。具体的には、シリコンウェーハを回転させながら、粒径が粗いメタルボンド砥石にウェーハの外周部を押し当てることにより、シリコンウェーハの外周端面部に１次面取り処理を施した。
続いて、１次面取り処理を施したシリコンウェーハをラップ装置に搬送し、シリコンウェーハのおもて面および裏面に対して１次平坦化処理を施した。
その後、面取り装置を用いて、１次平坦化処理を施したシリコンウェーハのノッチ部に対して面取り処理を施した。具体的には、メタルボンド砥石を回転させつつノッチ部に押し当て、ノッチ部の輪郭に沿って砥石を移動させることにより、ノッチ部に対して面取り処理を施して面取り部を形成した。次に、ノッチ部以外のウェーハ外周部に対しても、１次面取り処理で使用した砥石よりも粒径が細かい精研削用のレジンボンド砥石からなる研削ホイールを用いて２次面取り処理を施して面取り部を形成した。
続いて、面取り部が形成されたシリコンウェーハのおもて面および裏面に対して両面研磨処理を施した。両面研磨処理は、上定盤側から砥粒を含むアリカリ性の研磨スラリーを供給しながら、キャリアプレートのウェーハ保持穴内に装填されたシリコンウェーハをポリウレタン製の研磨布が貼付された上下定盤間で挟持し、所定の圧力を負荷させた状態で上定盤および下定盤を互いに逆方向に回転させた。キャリアプレートはギア機構により上定盤と同方向に回転させて、キャリアプレート内に装填したシリコンウェーハの表裏面を所定厚みになるまで研磨した。
その後、図２に示す面取り部研磨装置を用いて、両面研磨処理を施したシリコンウェーハの面取り部に対して研磨処理を施した。具体的には、まず、ノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施した。この研磨処理に先立ち、シリコンウェーハのおもて面に対して、過酸化水素水により親水化処理を施してシリコンウェーハ表面を親水面とした後、スプレーにより親水面に１．８Ｌ／分の流量で純水を供給して、おもて面の全体に水の膜を形成した。なお、他の親水化処理液としてはオゾン、界面活性剤などが挙げられる。
上記水の膜を形成した後、先端部が先細り状に形成されたディスク状のウレタンバフを６００ｒｐｍで回転させつつノッチ部の面取り部に押し当てるとともに、研磨液としてコロイダルシリカを含むアルカリ性のスラリーを１．５Ｌ／分の流量でノッチ部の面取り部に向けて供給し、面取り部全体が研磨されるようにウェーハを＋５５度〜−５５度の範囲で傾斜させながら研磨処理を施した。続いて、シリコンウェーハの裏面を吸着ステージで保持した状態でウェーハを回転させ、回転するウェーハの外周面取り部にウレタン製バフを押し当てることにより、ノッチ部以外のシリコンウェーハの外周部の面取り部に対して鏡面研磨処理を施した。
続いて、面取り部の研磨処理を施したシリコンウェーハを、片面研磨装置に搬送し、シリコンウェーハの主面に対して仕上げ研磨処理を施した。この片面研磨処理は、スウェード素材の研磨布を用い、研磨液としてコロイダルシリカを含むアルカリ性のスラリーを用いて行った。
その後、仕上げ研磨処理を施したシリコンウェーハをウェーハ洗浄装置で最終洗浄してシリコンウェーハを得た。
上記ブロックをスライスした際に得られた別の１枚のシリコンウェーハに対しても上述と同じ処理を施し、もう１枚のシリコンウェーハを得た。
（従来例）
発明例と同様にシリコンウェーハを２枚作成した。ただし、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理の前に、シリコンウェーハのおもて面上に水の膜を形成しなかった。その他の条件は発明例と全て同じである。
＜ＤＩＣ欠陥の評価＞
発明例および従来例により作成されたシリコンウェーハの表面を、ウェーハ表面検査装置（Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ２；ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、ＤＩＣモード（ＤＩＣ法による測定モード）により測定した。測定にあたって、凹凸形状の段差状微小欠陥の高さの閾値を３ｎｍに設定し、この閾値を超える段差状微小欠陥の個数を求めた。得られた結果を図４に示す。
図４に示すように、従来例においては、検出された段差状微小欠陥が９個および１６個であったのに対して、発明例においては、０個および２個であった。このように、ノッチ部の面取り部に対する研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うことにより、段差状微小欠陥の発生を抑制できることが分かる。
本発明によれば、シリコンウェーハのノッチ部の面取り部に対する研磨処理を、シリコンウェーハのおもて面が水濡れ状態の下で行うため、スラリーの飛沫に含まれる砥粒が固着するのを抑制して、段差状微小欠陥が発生するのを抑制することができるため、半導体製造業において有用である。
１１，２３ 研磨パッド
１２，２２ スラリー供給手段
１３，３３ 水供給手段
２１ 台
３１ 二流体ノズル
３２ ブラシ
Ｂ ビームスプリッタ
Ｄ 段差状微小欠陥
Ｆ 水の膜
Ｈ 飛沫
Ｌ レーザ
Ｍ ミラー
Ｐ フォトダイオード
Ｓ スラリー
Ｗ シリコンウェーハ

Claims (7)

  1. シリコンウェーハのおもて面および裏面を研磨する両面研磨工程と、
    前記両面研磨工程後、前記シリコンウェーハのノッチ部の面取り部に対して研磨処理を施すノッチ部研磨工程と、
    前記ノッチ部研磨工程後、前記ノッチ部の面取り部以外の前記シリコンウェーハの外周面取り部に対して研磨処理を施す外周面取り部研磨工程と、
    前記外周面取り部研磨工程後、前記シリコンウェーハのおもて面に対して仕上げ研磨処理を施す仕上げ研磨工程と、
    を備えるシリコンウェーハの研磨方法であって、
    前記ノッチ部研磨工程は、前記おもて面が水濡れ状態の下で行うことを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。
  2. 前記水濡れ状態は、前記両面研磨工程の後に、前記おもて面に対して親水化処理を施して親水面とした後、前記親水面に水を供給することにより形成する、請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  3. 前記親水化処理は化学洗浄処理である、請求項２に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  4. 前記水の供給は、１Ｌ／分以上１０Ｌ／分以下の流量で行う、請求項２または３に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  5. 前記水濡れ状態は、前記両面研磨工程の後に、前記おもて面に水を供給し続けることにより形成する、請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  6. 前記外周面取り部研磨工程と前記仕上げ研磨工程との間に化学洗浄処理を行わない、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  7. チョクラルスキー法で育成した単結晶シリコンインゴットの外周部にノッチ部を形成し、次いでスライスしてシリコンウェーハを得た後、得られたシリコンウェーハに対して、請求項１〜６のいずれかに記載のシリコンウェーハの研磨方法により研磨処理を施すことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
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