JP3650750B2 - シリコンウェハの表面ポリッシング法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏面と鏡面研磨された表面とを有し、半導体工業における使用のため、特にエピタキシャル被覆の施与に引き続き電子部品を二次加工するために適切なシリコンウェハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体工業において使用するためのシリコンウェハは、従来技術によれば、シリコン結晶の切断、次いで面取り、ラッピング、湿式化学的エッチング、ポリッシングおよび洗浄により製造する。研磨剤には２つの本質的な課題が付随する：一方は、部材を製造する際に、ステッパの焦点問題を回避するために必要とされる最終的な平坦度を得ることであり、かつ他方は、場合によりエピタキシャル被覆を施与した後で、短絡による半導体部材のロスが最小化される、欠陥の少ない表面を得ることである。この課題を満足するために、シリコンウェハのポリッシングは通常、連続する２つの異なった方法工程で実施される：一つは、いわゆる一次研磨(stock-removal polishing)であり、これは、ポリッシングした面から約１０〜２０μｍのシリコンを除去し平坦度を調整するものであり、かつもう一つは、いわゆる表面ポリッシング（仕上研磨；haze-free polishing)）であり、これは、最大１．５μｍのシリコンを除去して、先に調整した平坦度をできる限り維持しながら欠陥の少ない表面を得るためのものである。
【０００３】
一次研磨のためには片面研磨法および両面研磨法を使用する。片面研磨の場合、たとえば湿式化学的なエッチングの方法工程の後に、支持装置に固定されたシリコンウェハの１つの面（通例は後に部材にぶつかる表面）のみを、研磨布の存在下に研磨材を含有するアルカリ性研磨剤の供給下で一次研磨する。順次２つの異なった研磨剤を供給するこのような方法は、ＥＰ６８４６３４Ａ２に記載されている；ＵＳ５，８８５，３３４で請求されている２段階の方法では、研磨材を含有する研磨剤の供給、次いで水ガラスを含有するアルカリ性研磨剤の供給により作業する。両面研磨の場合、研磨剤の供給下に、回転ディスクによりその走行路上に保持されたシリコンウェハを、研磨布を貼った２枚の研磨プレート間を自由に移動させ、かつこうして表面および裏面を同時に研磨する。このような方法はたとえばＤＥ１９９０５７３７Ａ１から公知である。
【０００４】
シリコンウェハの１つの面（通常は、部材を製造する際に使用される表面）の低い欠陥率は、従来技術によれば、表側の片面研磨により達成され、その際、通常、研磨剤と研磨布とを適切に組合せることによって、材料除去率は一次研磨法よりも明らかに低くなる。シリコンウェハの表面ポリッシングの工程は、半導体部材の前駆物質により被覆された半導体ウェハのＣＭＰ研磨（chemo-mechanical planarizarion＝化学的機械的平坦化）であり、その際、表面の膜を除去するか、または平坦化しており、似ていないことはない。たとえばタングステン膜をポリッシングするためのＣＭＰ法の場合、順次２種の異なったアルカリ性研磨剤を供給し、この方法は、ＵＳ６，０４０，２４５に記載されている。
【０００５】
シリコンウェハを表面ポリッシングするために、変更されたＣＭＰ法が公知である。ＤＥ２２４７０６７Ｂ２には、一次研磨の後、研磨材としてＳｉＯ２を、および表面活性物質としてポリビニルアルコールを含有している研磨剤により表面ポリッシングを実施することが提案されている。ＥＰ３１１９９４Ｂ１は、同様に、１枚のみの研磨プレート上で実施可能な方法を記載しており、該方法は、まずアルカリ性研磨剤、引き続き酸性研磨剤を供給することに基づき、その際、第二の溶液は極性および／または表面活性成分を含有していてもよい。
【０００６】
今日市場で入手可能な、半導体ウェハの表面ポリッシングのための装置（その一例はＤＥ１９７１９５０３Ａ１に開示されている）では、従来技術によれば、表面ポリッシング法を２つの異なった研磨剤の供給下に２枚もしくは３枚以上の異なった研磨プレート上で実施することが可能である。従って運転上の実地では、一次研磨の後、表面ポリッシングの範囲でまず研磨布を貼ったプレート１上で研磨剤Ａを用いてシリコンウェハをポリッシングし、純水で洗浄し、直接引き続き研磨布を貼ったプレート２上で研磨剤Ｂを用いて研磨し、あらためて純水で洗浄し、かつ該ウェハを洗浄および特性付けに供給する。その際、通常は、プレート１上では主として表面近傍のシリコン層を除去し、その一方、プレート２上では表面の平滑性が得られ、その際、全除去が１．５μｍを越えないように方法の実施を選択する。
【０００７】
従来技術によれば、このように表面ポリッシングしたシリコンウェハを洗浄および乾燥した後に、たとえば同様にシリコンからなり、結晶配向が同一である単結晶成長層、いわゆるエピタキシーもしくはエピタキシャル成長層によって被覆することが可能であり、後に半導体部材をその上に施与する。この場合、エピタキシャル被覆は、当業者に公知の特定の利点、たとえば前記のバイポーラＣＭＯＳ回路におけるラッチ・アップの問題の排除ならびに著しい酸素含有率の不在につながり、これによって、潜在的に回路を破壊する、部材関連領域における酸素析出の危険が排除される。しかし、従来技術による表面ポリッシング法によれば、エピタキシャル被覆に引き続き、除去することのできない表面欠陥、たとえば積層欠陥および、レーザー測定によりたとえば最大領域０．１２μｍから認識され、かつ短絡によって部材製造プロセス中での損失につながりうるその他の散乱光欠陥を一定の数で有するシリコンウェハが生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、前記シリコンウェハ上にエピタキシャル被覆を施与した後に、表面欠陥の数が低減し、ひいては部材製造プロセスにおけるコストが節約される、シリコンウェハの表面ポリッシングのための方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、研磨布で被覆された少なくとも２つの異なる研磨プレート上で、ＳｉＯ２割合を有するアルカリ性研磨剤の連続的な供給下におけるシリコンウェハの連続的なポリッシングを含むシリコンウェハの表面ポリッシング法であって、その際、第一の研磨プレート上でのポリッシングの際に達成されるシリコンの除去が、第二の研磨プレート上でよりも著しく高く、かつ１．５μｍの全除去を越えることのない方法において、第一の研磨プレート上に、研磨剤（１ａ）、次いで研磨剤（１ｂ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および最終的に純水（１ｃ）を供給し、かつ第二の研磨プレート上に、研磨剤（２ａ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物および引き続き純水（２ｂ）を添加することを特徴とする、シリコンウェハの表面ポリッシング法により解決される。
【００１０】
本発明の実質的な特徴は、両方の研磨プレート上で特に研磨剤とアルコールとからなる混合物を添加する、改善された表面ポリッシング法によって、従来技術による方法と比較して、該表面上に施与されたエピタキシャル被覆上での散乱光欠陥、特に積層欠陥が明らかな低減することであり、これは半導体部材を製造する際に、より高い収率ひいてはより低いコストにつながる。このことは意外であり、かつ想到できるものではなかった。
【００１１】
本方法の出発製品は、少なくとも表側の面で一次研磨されたシリコンウェハである。本方法の最終製品は、表側の面上で表面ポリッシングされたシリコンウェハであり、これはエピタキシャル被覆後に、半導体部材のプロセスのための出発材料として、著しく少ない散乱光欠陥の数に基づいて、従来技術により製造されるシリコンウェハよりもすぐれている。
【００１２】
本発明による方法は、原則として半導体分野で通例の種々の直径のシリコンウェハの製造に使用することができる。本方法は特に、直径１５０ｍｍ〜４５０ｍｍおよび厚さ４００μｍ〜１０００μｍを有する単結晶シリコンウェハを製造するために適切である。本発明により製造されるシリコンウェハは、直接半導体部材を製造するための出発材料として使用することもできるし、あるいはまた、たとえばバックサイドポリシリコンコートまたはウェハ表面のエピタキシャル被覆のような層を施与した後に、および／またはたとえば水素雰囲気またはアルゴン雰囲気下で熱処理することによってコンディショニングした後に、その特定の目的に供給することができる。本発明は、均質な材料からなるウェハを製造する以外に、多層構造を有する製品、たとえばＳＯＩウェハを製造するためにも使用できることは自明である。
【００１３】
原則として、たとえば内周歯もしくはワイヤーソーにより切断したシリコンウェハの多数は、その表面近傍領域で直径および切断法に応じて１０〜４０μｍの範囲における深さに破壊された結晶構造（加工変質層）を有しており、一次研磨を実施した後に直接、本発明による表面ポリッシング法を行うことが可能である。しかし、明確に境界づけられ、ひいては機械的に極めて敏感なウェハ外周を、適切な研削用の形板を用いて面取りすることは有意義であり、ひいては有利である。適切な研削板は、金属もしくはプラスチックに結合したダイヤモンドからなる。
【００１４】
形状の改善および損傷の部分的な除去を目的として、シリコンウェハに機械的除去工程、たとえばラッピングを行い、一次研磨工程における材料の除去を低減することが可能である。両方法は、同様に有利である。研磨法を実施する際に特に有利であるのは、両面を連続的に、または両面を同時に研磨することである。ウェハ表面およびウェハ外周の損傷の除去および特に金属不純物の除去を目的として、この箇所でのエッチング工程は有利であり、該工程は特に、アルカリ性もしくは酸性エッチング混合物中でシリコン１〜５０μｍを除去するシリコンウェハの湿式化学的な処理として有利に実施することができる。
【００１５】
その後、シリコンウェハの表面の片面一次研磨として実施することもできるし、または両面研磨法としてシリコンウェハの表面と裏面とを同時にポリッシングして実施することもできる一次研磨工程を実施する。一次研磨法の選択は、完成シリコンウェハの直径とその要求に応じて、たとえばエッチングされた裏面が所望されるか、もしくはポリッシングされた裏面が所望されるか、またはどのような幾何学的およびナノトポグラフィの要求を満足すべきかに適合させる。通常、２００ｍｍを下回る直径を有するシリコンウェハは片面を一次研磨し、その一方で直径が２００ｍｍを越える場合、両面を一次研磨することが有利である。２００ｍｍシリコンウェハの場合、両方法を適用する。市販の、場合により強化ポリエステル繊維を含有している、硬度６０〜９０（ショアーＡ）のポリウレタン研磨布を張り付けて使用する実施法は有利であり、その際、アルカリ、たとえばＮａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの添加により９〜１２の範囲のｐＨ値に調整される純水中、ＳｉＯ２ １〜１０質量％からなる研磨剤を連続的に供給する。
【００１６】
本発明による方法にとって有利な出発材料は、シリコン単結晶の内周歯式切断、次いで外周の面取り、合計でシリコン２０μｍ〜１５０μｍを除去するラッピング、ウェハ面あたり１０μｍ〜５０μのシリコンを除去するアルカリ性エッチング混合物中での湿式化学的エッチングおよび５〜２５μｍのシリコンを除去する片面一次研磨により製造される、直径１５０ｍｍまたは２００ｍｍを有するシリコンウェハである。本発明による方法のために有利なもう１つの出発材料は、直径２００ｍｍ以上を有するシリコンウェハであり、これは、シリコン単結晶のワイヤ切断、次いで外周の面取り、面あたりシリコン１０μｍ〜１００μｍを除去する、ウェハ両面の連続的な表面ラッピング、ウェハ面あたりシリコン１〜４０μｍを除去する酸性エッチング混合物中での湿式化学的エッチングおよび合計でシリコン５μｍ〜５０μｍを除去する両面研磨により製造される。
【００１７】
鏡面研磨された表面を得るために本発明による表面ポリッシング工程を実施するために、市販の、少なくとも２つの研磨プレートを有する表面ポリッシング装置を使用することができ、その際、１つの研磨工程で１枚のシリコンウェハを研磨するか、または複数のシリコンウェハを同時に研磨する。両方法は同様に有利である。表面ポリッシング中にシリコンウェハを保持するために、本発明の範囲では洗浄を行わない方法が有利であり、その際、真空の適用により、および／または水により支持された、弾性の多孔質フィルムで被覆された固定支持プレートの付着により、１枚もしくは複数のシリコンウェハを保持する。このような支持装置は、たとえばＵＳ５，６０５，４８８またはＵＳ５，８９３，７５５に記載されている。この場合、ウェハ裏面との接触のために使用される弾性フィルムは、有利にはポリマーフォーム、特に有利にはポリウレタンからなる。ポリッシングすべきウェハの付着を改善するために、たとえばＵＳ５，７８８，５６０によれば溝を用いた構造化が可能である。同様に本発明の範囲で、固定された支持プレートの代わりに弾性膜を備えた支持装置の使用は特に有利であり、その適用はたとえばＵＳ５，４４９，３１６およびＵＳ５，８５１，１４０で請求されており、かつ場合により保護層、たとえばポリウレタンフォームからなる弾性フィルムに衝突する。
【００１８】
シリコンウェハの表面を表面ポリッシングする際に、有利には貼り付けられた柔らかい研磨布を用いて、ＳｉＯ２ベースの水性のアルカリ性研磨剤を連続的に供給しながら研磨する。その際、第一のプレート上に、研磨剤（１ａ）、次いで研磨剤（１ｂ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および最後に純水（１ｃ）を添加し、かつ第二のプレート上に、研磨剤（２ａ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および引き続き純水（２ｂ）を添加する。たとえば３枚のプレートを備えた研磨装置を利用する場合、余分の研磨プレートを使用しないか、または第三の研磨プレートの処方を、たとえば本発明による第二のプレートの順序を利用可能な第二および第三のプレート上で走行させることにより本発明による２枚のプレートを用いた方法に適合させる。
【００１９】
研磨剤（１ａ）は、有利には水中ＳｉＯ２ １〜１０質量％の実質的にコロイド状混合物からなる。ＳｉＯ２成分として沈降珪酸をベースとする生成物を使用することは特に有利である。シリコンの除去率を高めるために、アルカリ、特に有利には化合物Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの群からアルカリを０．０１〜１０質量％の割合で添加することによりｐＨ値を１０．５〜１２．０に調整することは有利である。
【００２０】
研磨剤（１ｂ）および（２ａ）は有利には実質的に少なくとも１種のアルコールを添加した、水中ＳｉＯ２ ０．１〜５質量％のコロイド状混合物からなり、かつ有利には９．０〜０１．５のｐＨ値を有する。（１ａ）および（２ｂ）は共に、同一の研磨剤／アルコール混合物を使用することも可能であるが、これは本発明の範囲では必ずしも必要ではない。
【００２１】
研磨剤（１ｂ）および（２ａ）として、特に粒径５〜５０ｎｍのＳｉＯ２粒子を含有している水性懸濁液が適切であり、その際、Ｓｉ（ＯＨ）４の熱分解により製造されたＳｉＯ２粒子（熱分解法珪酸）の使用は特に有利である。しかし、特定の場合にはこの工程でも沈降珪酸を使用することは有意義であることが判明した。本発明の範囲ではアルコール添加剤として、純粋な形での、または混合物としての一価の、つまりＯＨ基を１つ有する有機アルコール、または多価の、つまり、ＯＨ基を２つ以上有する有機アルコールが適切である。この場合、アルコールは、ＳｉＨ末端基を有する疎水性のシリコン表面との縮合反応により、除去率の低下、ひいては表面の平滑性につながり、かつこれはアルコールが有するＯＨ基の数が多いほど効果的である。従って１種もしくは異なった多価アルコールを０．０１〜１０体積％の割合で添加することが特に有利である。
【００２２】
本発明による方法では、一方では場合によりウェハの平坦度の要求の満足を危うくすることがないように、また他方では、製造コストをできる限り低く抑えるために、シリコンの除去が、有利には１．５μｍおよび特に有利には１μｍを越えるべきではない。この場合、本発明による方法実施、特に研磨剤（１ａ）による研磨工程の実施によって、第一の研磨プレート上で明らかに、第二の研磨プレート２上におけるよりも多量のシリコンが、有利には少なくとも２倍が除去される。その効果は有利な方法では、さらに、第一の研磨プレート上で第二の研磨プレート上におけるよりも若干硬い研磨布を使用することにより支援することができる。これにより、第一の研磨プレート上でのポリッシングは、有利に欠陥の除去およびその平滑化に役立ち、かつ第二の研磨プレート上でのポリッシングは、有利に曇りの除去ひいては表面粗さをその後のプロセスの要求に適合させることに役立つ。
【００２３】
アルコール添加剤として、所望の濃度で研磨剤と混合することができ、かつ化学的に安定している、ほとんど全てのアルコールが考慮される。その１例はｎ−ブタノールである。有利に使用される多価アルコールは、有利に化合物および化合物クラスのリスト グリセリン（１，２，３−プロパントリオール）、モノマーのグリコール、オリゴマーのグリコール、ポリグリコールおよびポリアルコール中に含有されている。適切なモノマーグリコールの例は、エチレングリコール（１，２−エタンジオール）、プロピレングリコール（１，２−プロパンジオールおよび１，３−プロパンジオール）およびブチレングリコール（１，３−ブタンジオールおよび１，４−ブタンジオール）である。適切なオリゴマーグリコールのための例は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールおよびジプロピレングリコールである。ポリグリコールのための例は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリエーテル混合物である。ポリアルコールのための例は、ポリビニルアルコールおよびポリエーテルポリオールである。上記の化合物は、市販されており、ポリマーの場合にはしばしば鎖長が異なっている。
【００２４】
アルコール添加剤は、研磨剤（１ｂ）および（２ａ）によるポリッシング工程の後にシリコンウェハの表面を保護し、かつ純水による処理に続く斑点の形成を防止する。アルコールはさらに、純水（１ｃ）および（２ｂ）を添加する際に、研磨プレートの回転比の維持を促進する。バッチ式または枚葉式の形で実施することができる従来技術によるその後のシリコンウェハの洗浄および乾燥によって、場合により存在する残りのアルコールは完全に除去される。
【００２５】
必要であれば、一連のプロセスの任意の箇所に、たとえばサーマルドナーを消去するために、表面近傍の結晶相の欠陥を修復するために、または最後に記載した層中で適切なドーパント低減をもたらすために、熱処理を挿入することができる。さらに、ウェハの同定のためのレーザーマーキングおよび／または外周ポリッシング工程を、適切な箇所で挿入することができる。その他の一連の、特定の製品のために必要とされる方法工程、たとえばバックサイドポリシリコンコートの施与は、同様に当業者に公知の方法により、適切な箇所で一連の方法に組み込むことができる。
【００２６】
引き続き、たとえばシリコンからなるエピタキシャル被覆の施与によるその後の加工に、または直接、部材の製造にシリコンウェハを供給することができる。特にエピタキシャルウェハの場合、レーザー支援された測定装置による検査により、極めて少ない欠陥数が確認され、これにより本発明による方法は、従来技術による方法に勝っている。
【００２７】
図面は以下に記載する比較例および本発明による例のものであり、これらは本発明を明らかにするが、しかし、本発明を限定するものではない。
【００２８】
【実施例】
比較例および本発明による例は、直径３００ｍｍを有し、かつ５〜１０ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗を生じるようホウ素でドーピングされたシリコンウェハ、および１〜１０ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗を生じるようホウ素でドーピングされた表面上にエピタキシャルシリコン層を有するシリコンウェハの製造に該当する。このために単結晶を引き上げ、切断し、かつ面取りし、かつワイヤーソーにより切り離してウェハを得た。外周の面取りの後、回転研磨装置上で順次、ウェハ表面および裏面からそれぞれシリコンを４０μｍ除去した。その後、濃硝酸と濃フッ化水素酸とからなる混合物中での酸性のエッチング工程を行い、その際、ウェハ面あたり、同時にシリコンをそれぞれ１０μｍ除去した。両面一次研磨では、Ｒｏｄｅｌ社製のＳＵＢＡ５００タイプの研磨布を貼り付けた、上方および下方の研磨プレートの間で、ステンレスクロム鋼からなり、それぞれＰＶＤＦでライニングをした３つの切欠を有する５つの回転ディスクを用いて、Ｂａｙｅｒ ＡＧ社製のＬｅｖａｓｉｌ ２００タイプの、ＳｉＯ２固体含有率３質量％およびｐＨ値１１に調整した研磨剤の供給下に、３００ｍｍのシリコンウェハ１５枚を同時に市販の両面研磨装置上で、合計３０μｍのシリコンを除去して研磨した。付着している研磨剤を洗浄し、かつ乾燥した後、表側の表面ポリッシングにウェハを移した。このために、分離された、回転可能な研磨プレートを２枚および直径３００ｍｍのシリコンウェハ用の、回転する支持装置を有する市販の表面ポリッシング装置を使用し、該装置は、真空の適用もしくは過圧によりシリコンウェハを衝突させて半導体ウェハを吸着するための溝を有し、かつ実質的に弾性のポリウレタンフィルムを貼り付けた固定された支持プレートと、同様に貼り付けられた側方の境界リング(Begrenzungsring)とから構成されていた。
【００２９】
比較例
プレート１上でＲｏｄａｌ社のＰｏｌｙｔｅｘ研磨布を用いて、研磨剤Ｌｅｖａｓｉｌ ３００（純水中ＳｉＯ２ ３質量％、Ｋ２ＣＯ３の添加によりｐＨ値を１０．５に調整）の添加下に、１５０秒間ポリッシングした。引き続き研磨プレートおよびスピンドルを連続的に回転させながら純水を３０秒間添加した。プレート２には、Ｎａｇａｓｅ社のＮａｐｃｏｎ ４５００ Ｎ２タイプの研磨布が貼り付けられていた。第二の平滑化研磨工程を実施するために、研磨剤Ｇｌａｎｚｏｘ ３９００（純水中ＳｉＯ２ １質量％；ｐＨ値９．８）を１２０秒間供給し、その後、研磨プレートおよびスピンドルを連続的に回転させながら純水を３０秒間供給した。シリコンウェハ表面の全シリコン除去は、平均して０．６μｍであり、そのうち約０．５μｍは、研磨プレート１上で除去されたものであった。
【００３０】
本発明による例
比較例と同様に実施したが、その際、表面ポリッシングのためには、同じ研磨布を選択し、次の実施法を選択した：プレート１上でまず、ふたたびＬｅｖａｓｉｌ ３００（ＳｉＯ２ ３質量％、ｐＨ１０．５）でポリッシングしたが、今回は１２０秒間行った。熱分解法珪酸（ＳｉＯ２の粒径は３０〜４０ｎｍ；固体含有率１．５質量％；ＮＨ４ＯＨ−安定化）からなり、トリエチレングリコール０．２体積％が添加され、かつｐＨ値９．７を有する水性懸濁液からなる研磨剤を４０秒間にわたって添加した。引き続き純水を２０秒間添加した。プレート１上においてと同様に、熱分解法ケイ酸からなる同一の懸濁液にトリエチレングリコールを添加混合したものを、その他は比較例と同様の方法で、プレート２上で使用した。シリコンウェハ表面からの全シリコン除去は、今回は平均して０．５μｍであり、そのうち約０．４μｍがプレート１上で除去されたものであった。
【００３１】
エピタキシャル被覆および特性付け
浴装置中での洗浄および乾燥の後、比較例および本発明による例からのシリコンウェハをＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＣｅｎｔｕｒａ ＨＴ ３０８タイプのエピタキシャル反応器中、表面ポリッシングした表面上に、反応室温度１１００℃および堆積速度３μｍ／分でシリコン２．０μｍを用いてエピタキシャル被覆し、その際、シリコン成分としてＳｉＨＣｌ３を使用し、かつ抵抗をジボランＢ２Ｈ６でのドーピングにより調整した。
【００３２】
比較例および本発明による例からのエピタキシャル被覆したシリコンウェハ１５０枚のそれぞれの表面を、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のＳＰ１タイプの、レーザー原理による表面検査装置により、エピタキシャル被覆した表面上の欠陥数に関して特性付けした。０．１２μｍ以上の散乱光欠陥の総数は、ＤＣＮ−チャネル(dark field composite)中で平均１０１±１９（比較例）もしくは１２±４（本発明による例）であった。欠陥の光学顕微鏡による検査によれば、比較例の場合、主として積層欠陥が問題であり、その一方で本発明による例のウェハでは積層欠陥はほとんど観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】一次研磨した裏面および表面ポリッシングし、かつエピタキシャル被覆した表面を有するシリコンウェハを製造するための、比較例によるプロセスの順序を示す。
【図２】一次研磨した裏面および表面ポリッシングし、かつエピタキシャル被覆した表面を有するシリコンウェハを製造するための、本発明によるプロセスの順序を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏面と鏡面研磨された表面とを有し、半導体工業における使用のため、特にエピタキシャル被覆の施与に引き続き電子部品を二次加工するために適切なシリコンウェハの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体工業において使用するためのシリコンウェハは、従来技術によれば、シリコン結晶の切断、次いで面取り、ラッピング、湿式化学的エッチング、ポリッシングおよび洗浄により製造する。研磨剤には２つの本質的な課題が付随する：一方は、部材を製造する際に、ステッパの焦点問題を回避するために必要とされる最終的な平坦度を得ることであり、かつ他方は、場合によりエピタキシャル被覆を施与した後で、短絡による半導体部材のロスが最小化される、欠陥の少ない表面を得ることである。この課題を満足するために、シリコンウェハのポリッシングは通常、連続する２つの異なった方法工程で実施される：一つは、いわゆる一次研磨(stock-removal polishing)であり、これは、ポリッシングした面から約１０〜２０μｍのシリコンを除去し平坦度を調整するものであり、かつもう一つは、いわゆる表面ポリッシング（仕上研磨；haze-free polishing)）であり、これは、最大１．５μｍのシリコンを除去して、先に調整した平坦度をできる限り維持しながら欠陥の少ない表面を得るためのものである。
【０００３】
一次研磨のためには片面研磨法および両面研磨法を使用する。片面研磨の場合、たとえば湿式化学的なエッチングの方法工程の後に、支持装置に固定されたシリコンウェハの１つの面（通例は後に部材にぶつかる表面）のみを、研磨布の存在下に研磨材を含有するアルカリ性研磨剤の供給下で一次研磨する。順次２つの異なった研磨剤を供給するこのような方法は、ＥＰ６８４６３４Ａ２に記載されている；ＵＳ５，８８５，３３４で請求されている２段階の方法では、研磨材を含有する研磨剤の供給、次いで水ガラスを含有するアルカリ性研磨剤の供給により作業する。両面研磨の場合、研磨剤の供給下に、回転ディスクによりその走行路上に保持されたシリコンウェハを、研磨布を貼った２枚の研磨プレート間を自由に移動させ、かつこうして表面および裏面を同時に研磨する。このような方法はたとえばＤＥ１９９０５７３７Ａ１から公知である。
【０００４】
シリコンウェハの１つの面（通常は、部材を製造する際に使用される表面）の低い欠陥率は、従来技術によれば、表側の片面研磨により達成され、その際、通常、研磨剤と研磨布とを適切に組合せることによって、材料除去率は一次研磨法よりも明らかに低くなる。シリコンウェハの表面ポリッシングの工程は、半導体部材の前駆物質により被覆された半導体ウェハのＣＭＰ研磨（chemo-mechanical planarizarion＝化学的機械的平坦化）であり、その際、表面の膜を除去するか、または平坦化しており、似ていないことはない。たとえばタングステン膜をポリッシングするためのＣＭＰ法の場合、順次２種の異なったアルカリ性研磨剤を供給し、この方法は、ＵＳ６，０４０，２４５に記載されている。
【０００５】
シリコンウェハを表面ポリッシングするために、変更されたＣＭＰ法が公知である。ＤＥ２２４７０６７Ｂ２には、一次研磨の後、研磨材としてＳｉＯ２を、および表面活性物質としてポリビニルアルコールを含有している研磨剤により表面ポリッシングを実施することが提案されている。ＥＰ３１１９９４Ｂ１は、同様に、１枚のみの研磨プレート上で実施可能な方法を記載しており、該方法は、まずアルカリ性研磨剤、引き続き酸性研磨剤を供給することに基づき、その際、第二の溶液は極性および／または表面活性成分を含有していてもよい。
【０００６】
今日市場で入手可能な、半導体ウェハの表面ポリッシングのための装置（その一例はＤＥ１９７１９５０３Ａ１に開示されている）では、従来技術によれば、表面ポリッシング法を２つの異なった研磨剤の供給下に２枚もしくは３枚以上の異なった研磨プレート上で実施することが可能である。従って運転上の実地では、一次研磨の後、表面ポリッシングの範囲でまず研磨布を貼ったプレート１上で研磨剤Ａを用いてシリコンウェハをポリッシングし、純水で洗浄し、直接引き続き研磨布を貼ったプレート２上で研磨剤Ｂを用いて研磨し、あらためて純水で洗浄し、かつ該ウェハを洗浄および特性付けに供給する。その際、通常は、プレート１上では主として表面近傍のシリコン層を除去し、その一方、プレート２上では表面の平滑性が得られ、その際、全除去が１．５μｍを越えないように方法の実施を選択する。
【０００７】
従来技術によれば、このように表面ポリッシングしたシリコンウェハを洗浄および乾燥した後に、たとえば同様にシリコンからなり、結晶配向が同一である単結晶成長層、いわゆるエピタキシーもしくはエピタキシャル成長層によって被覆することが可能であり、後に半導体部材をその上に施与する。この場合、エピタキシャル被覆は、当業者に公知の特定の利点、たとえば前記のバイポーラＣＭＯＳ回路におけるラッチ・アップの問題の排除ならびに著しい酸素含有率の不在につながり、これによって、潜在的に回路を破壊する、部材関連領域における酸素析出の危険が排除される。しかし、従来技術による表面ポリッシング法によれば、エピタキシャル被覆に引き続き、除去することのできない表面欠陥、たとえば積層欠陥および、レーザー測定によりたとえば最大領域０．１２μｍから認識され、かつ短絡によって部材製造プロセス中での損失につながりうるその他の散乱光欠陥を一定の数で有するシリコンウェハが生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、前記シリコンウェハ上にエピタキシャル被覆を施与した後に、表面欠陥の数が低減し、ひいては部材製造プロセスにおけるコストが節約される、シリコンウェハの表面ポリッシングのための方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、研磨布で被覆された少なくとも２つの異なる研磨プレート上で、ＳｉＯ２割合を有するアルカリ性研磨剤の連続的な供給下におけるシリコンウェハの連続的なポリッシングを含むシリコンウェハの表面ポリッシング法であって、その際、第一の研磨プレート上でのポリッシングの際に達成されるシリコンの除去が、第二の研磨プレート上でよりも著しく高く、かつ１．５μｍの全除去を越えることのない方法において、第一の研磨プレート上に、研磨剤（１ａ）、次いで研磨剤（１ｂ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および最終的に純水（１ｃ）を供給し、かつ第二の研磨プレート上に、研磨剤（２ａ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物および引き続き純水（２ｂ）を添加することを特徴とする、シリコンウェハの表面ポリッシング法により解決される。
【００１０】
本発明の実質的な特徴は、両方の研磨プレート上で特に研磨剤とアルコールとからなる混合物を添加する、改善された表面ポリッシング法によって、従来技術による方法と比較して、該表面上に施与されたエピタキシャル被覆上での散乱光欠陥、特に積層欠陥が明らかな低減することであり、これは半導体部材を製造する際に、より高い収率ひいてはより低いコストにつながる。このことは意外であり、かつ想到できるものではなかった。
【００１１】
本方法の出発製品は、少なくとも表側の面で一次研磨されたシリコンウェハである。本方法の最終製品は、表側の面上で表面ポリッシングされたシリコンウェハであり、これはエピタキシャル被覆後に、半導体部材のプロセスのための出発材料として、著しく少ない散乱光欠陥の数に基づいて、従来技術により製造されるシリコンウェハよりもすぐれている。
【００１２】
本発明による方法は、原則として半導体分野で通例の種々の直径のシリコンウェハの製造に使用することができる。本方法は特に、直径１５０ｍｍ〜４５０ｍｍおよび厚さ４００μｍ〜１０００μｍを有する単結晶シリコンウェハを製造するために適切である。本発明により製造されるシリコンウェハは、直接半導体部材を製造するための出発材料として使用することもできるし、あるいはまた、たとえばバックサイドポリシリコンコートまたはウェハ表面のエピタキシャル被覆のような層を施与した後に、および／またはたとえば水素雰囲気またはアルゴン雰囲気下で熱処理することによってコンディショニングした後に、その特定の目的に供給することができる。本発明は、均質な材料からなるウェハを製造する以外に、多層構造を有する製品、たとえばＳＯＩウェハを製造するためにも使用できることは自明である。
【００１３】
原則として、たとえば内周歯もしくはワイヤーソーにより切断したシリコンウェハの多数は、その表面近傍領域で直径および切断法に応じて１０〜４０μｍの範囲における深さに破壊された結晶構造（加工変質層）を有しており、一次研磨を実施した後に直接、本発明による表面ポリッシング法を行うことが可能である。しかし、明確に境界づけられ、ひいては機械的に極めて敏感なウェハ外周を、適切な研削用の形板を用いて面取りすることは有意義であり、ひいては有利である。適切な研削板は、金属もしくはプラスチックに結合したダイヤモンドからなる。
【００１４】
形状の改善および損傷の部分的な除去を目的として、シリコンウェハに機械的除去工程、たとえばラッピングを行い、一次研磨工程における材料の除去を低減することが可能である。両方法は、同様に有利である。研磨法を実施する際に特に有利であるのは、両面を連続的に、または両面を同時に研磨することである。ウェハ表面およびウェハ外周の損傷の除去および特に金属不純物の除去を目的として、この箇所でのエッチング工程は有利であり、該工程は特に、アルカリ性もしくは酸性エッチング混合物中でシリコン１〜５０μｍを除去するシリコンウェハの湿式化学的な処理として有利に実施することができる。
【００１５】
その後、シリコンウェハの表面の片面一次研磨として実施することもできるし、または両面研磨法としてシリコンウェハの表面と裏面とを同時にポリッシングして実施することもできる一次研磨工程を実施する。一次研磨法の選択は、完成シリコンウェハの直径とその要求に応じて、たとえばエッチングされた裏面が所望されるか、もしくはポリッシングされた裏面が所望されるか、またはどのような幾何学的およびナノトポグラフィの要求を満足すべきかに適合させる。通常、２００ｍｍを下回る直径を有するシリコンウェハは片面を一次研磨し、その一方で直径が２００ｍｍを越える場合、両面を一次研磨することが有利である。２００ｍｍシリコンウェハの場合、両方法を適用する。市販の、場合により強化ポリエステル繊維を含有している、硬度６０〜９０（ショアーＡ）のポリウレタン研磨布を張り付けて使用する実施法は有利であり、その際、アルカリ、たとえばＮａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの添加により９〜１２の範囲のｐＨ値に調整される純水中、ＳｉＯ２ １〜１０質量％からなる研磨剤を連続的に供給する。
【００１６】
本発明による方法にとって有利な出発材料は、シリコン単結晶の内周歯式切断、次いで外周の面取り、合計でシリコン２０μｍ〜１５０μｍを除去するラッピング、ウェハ面あたり１０μｍ〜５０μのシリコンを除去するアルカリ性エッチング混合物中での湿式化学的エッチングおよび５〜２５μｍのシリコンを除去する片面一次研磨により製造される、直径１５０ｍｍまたは２００ｍｍを有するシリコンウェハである。本発明による方法のために有利なもう１つの出発材料は、直径２００ｍｍ以上を有するシリコンウェハであり、これは、シリコン単結晶のワイヤ切断、次いで外周の面取り、面あたりシリコン１０μｍ〜１００μｍを除去する、ウェハ両面の連続的な表面ラッピング、ウェハ面あたりシリコン１〜４０μｍを除去する酸性エッチング混合物中での湿式化学的エッチングおよび合計でシリコン５μｍ〜５０μｍを除去する両面研磨により製造される。
【００１７】
鏡面研磨された表面を得るために本発明による表面ポリッシング工程を実施するために、市販の、少なくとも２つの研磨プレートを有する表面ポリッシング装置を使用することができ、その際、１つの研磨工程で１枚のシリコンウェハを研磨するか、または複数のシリコンウェハを同時に研磨する。両方法は同様に有利である。表面ポリッシング中にシリコンウェハを保持するために、本発明の範囲では洗浄を行わない方法が有利であり、その際、真空の適用により、および／または水により支持された、弾性の多孔質フィルムで被覆された固定支持プレートの付着により、１枚もしくは複数のシリコンウェハを保持する。このような支持装置は、たとえばＵＳ５，６０５，４８８またはＵＳ５，８９３，７５５に記載されている。この場合、ウェハ裏面との接触のために使用される弾性フィルムは、有利にはポリマーフォーム、特に有利にはポリウレタンからなる。ポリッシングすべきウェハの付着を改善するために、たとえばＵＳ５，７８８，５６０によれば溝を用いた構造化が可能である。同様に本発明の範囲で、固定された支持プレートの代わりに弾性膜を備えた支持装置の使用は特に有利であり、その適用はたとえばＵＳ５，４４９，３１６およびＵＳ５，８５１，１４０で請求されており、かつ場合により保護層、たとえばポリウレタンフォームからなる弾性フィルムに衝突する。
【００１８】
シリコンウェハの表面を表面ポリッシングする際に、有利には貼り付けられた柔らかい研磨布を用いて、ＳｉＯ２ベースの水性のアルカリ性研磨剤を連続的に供給しながら研磨する。その際、第一のプレート上に、研磨剤（１ａ）、次いで研磨剤（１ｂ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および最後に純水（１ｃ）を添加し、かつ第二のプレート上に、研磨剤（２ａ）と少なくとも１種のアルコールとからなる混合物、および引き続き純水（２ｂ）を添加する。たとえば３枚のプレートを備えた研磨装置を利用する場合、余分の研磨プレートを使用しないか、または第三の研磨プレートの処方を、たとえば本発明による第二のプレートの順序を利用可能な第二および第三のプレート上で走行させることにより本発明による２枚のプレートを用いた方法に適合させる。
【００１９】
研磨剤（１ａ）は、有利には水中ＳｉＯ２ １〜１０質量％の実質的にコロイド状混合物からなる。ＳｉＯ２成分として沈降珪酸をベースとする生成物を使用することは特に有利である。シリコンの除去率を高めるために、アルカリ、特に有利には化合物Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの群からアルカリを０．０１〜１０質量％の割合で添加することによりｐＨ値を１０．５〜１２．０に調整することは有利である。
【００２０】
研磨剤（１ｂ）および（２ａ）は有利には実質的に少なくとも１種のアルコールを添加した、水中ＳｉＯ２ ０．１〜５質量％のコロイド状混合物からなり、かつ有利には９．０〜０１．５のｐＨ値を有する。（１ａ）および（２ｂ）は共に、同一の研磨剤／アルコール混合物を使用することも可能であるが、これは本発明の範囲では必ずしも必要ではない。
【００２１】
研磨剤（１ｂ）および（２ａ）として、特に粒径５〜５０ｎｍのＳｉＯ２粒子を含有している水性懸濁液が適切であり、その際、Ｓｉ（ＯＨ）４の熱分解により製造されたＳｉＯ２粒子（熱分解法珪酸）の使用は特に有利である。しかし、特定の場合にはこの工程でも沈降珪酸を使用することは有意義であることが判明した。本発明の範囲ではアルコール添加剤として、純粋な形での、または混合物としての一価の、つまりＯＨ基を１つ有する有機アルコール、または多価の、つまり、ＯＨ基を２つ以上有する有機アルコールが適切である。この場合、アルコールは、ＳｉＨ末端基を有する疎水性のシリコン表面との縮合反応により、除去率の低下、ひいては表面の平滑性につながり、かつこれはアルコールが有するＯＨ基の数が多いほど効果的である。従って１種もしくは異なった多価アルコールを０．０１〜１０体積％の割合で添加することが特に有利である。
【００２２】
本発明による方法では、一方では場合によりウェハの平坦度の要求の満足を危うくすることがないように、また他方では、製造コストをできる限り低く抑えるために、シリコンの除去が、有利には１．５μｍおよび特に有利には１μｍを越えるべきではない。この場合、本発明による方法実施、特に研磨剤（１ａ）による研磨工程の実施によって、第一の研磨プレート上で明らかに、第二の研磨プレート２上におけるよりも多量のシリコンが、有利には少なくとも２倍が除去される。その効果は有利な方法では、さらに、第一の研磨プレート上で第二の研磨プレート上におけるよりも若干硬い研磨布を使用することにより支援することができる。これにより、第一の研磨プレート上でのポリッシングは、有利に欠陥の除去およびその平滑化に役立ち、かつ第二の研磨プレート上でのポリッシングは、有利に曇りの除去ひいては表面粗さをその後のプロセスの要求に適合させることに役立つ。
【００２３】
アルコール添加剤として、所望の濃度で研磨剤と混合することができ、かつ化学的に安定している、ほとんど全てのアルコールが考慮される。その１例はｎ−ブタノールである。有利に使用される多価アルコールは、有利に化合物および化合物クラスのリスト グリセリン（１，２，３−プロパントリオール）、モノマーのグリコール、オリゴマーのグリコール、ポリグリコールおよびポリアルコール中に含有されている。適切なモノマーグリコールの例は、エチレングリコール（１，２−エタンジオール）、プロピレングリコール（１，２−プロパンジオールおよび１，３−プロパンジオール）およびブチレングリコール（１，３−ブタンジオールおよび１，４−ブタンジオール）である。適切なオリゴマーグリコールのための例は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールおよびジプロピレングリコールである。ポリグリコールのための例は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリエーテル混合物である。ポリアルコールのための例は、ポリビニルアルコールおよびポリエーテルポリオールである。上記の化合物は、市販されており、ポリマーの場合にはしばしば鎖長が異なっている。
【００２４】
アルコール添加剤は、研磨剤（１ｂ）および（２ａ）によるポリッシング工程の後にシリコンウェハの表面を保護し、かつ純水による処理に続く斑点の形成を防止する。アルコールはさらに、純水（１ｃ）および（２ｂ）を添加する際に、研磨プレートの回転比の維持を促進する。バッチ式または枚葉式の形で実施することができる従来技術によるその後のシリコンウェハの洗浄および乾燥によって、場合により存在する残りのアルコールは完全に除去される。
【００２５】
必要であれば、一連のプロセスの任意の箇所に、たとえばサーマルドナーを消去するために、表面近傍の結晶相の欠陥を修復するために、または最後に記載した層中で適切なドーパント低減をもたらすために、熱処理を挿入することができる。さらに、ウェハの同定のためのレーザーマーキングおよび／または外周ポリッシング工程を、適切な箇所で挿入することができる。その他の一連の、特定の製品のために必要とされる方法工程、たとえばバックサイドポリシリコンコートの施与は、同様に当業者に公知の方法により、適切な箇所で一連の方法に組み込むことができる。
【００２６】
引き続き、たとえばシリコンからなるエピタキシャル被覆の施与によるその後の加工に、または直接、部材の製造にシリコンウェハを供給することができる。特にエピタキシャルウェハの場合、レーザー支援された測定装置による検査により、極めて少ない欠陥数が確認され、これにより本発明による方法は、従来技術による方法に勝っている。
【００２７】
図面は以下に記載する比較例および本発明による例のものであり、これらは本発明を明らかにするが、しかし、本発明を限定するものではない。
【００２８】
【実施例】
比較例および本発明による例は、直径３００ｍｍを有し、かつ５〜１０ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗を生じるようホウ素でドーピングされたシリコンウェハ、および１〜１０ｍΩ・ｃｍの範囲の抵抗を生じるようホウ素でドーピングされた表面上にエピタキシャルシリコン層を有するシリコンウェハの製造に該当する。このために単結晶を引き上げ、切断し、かつ面取りし、かつワイヤーソーにより切り離してウェハを得た。外周の面取りの後、回転研磨装置上で順次、ウェハ表面および裏面からそれぞれシリコンを４０μｍ除去した。その後、濃硝酸と濃フッ化水素酸とからなる混合物中での酸性のエッチング工程を行い、その際、ウェハ面あたり、同時にシリコンをそれぞれ１０μｍ除去した。両面一次研磨では、Ｒｏｄｅｌ社製のＳＵＢＡ５００タイプの研磨布を貼り付けた、上方および下方の研磨プレートの間で、ステンレスクロム鋼からなり、それぞれＰＶＤＦでライニングをした３つの切欠を有する５つの回転ディスクを用いて、Ｂａｙｅｒ ＡＧ社製のＬｅｖａｓｉｌ ２００タイプの、ＳｉＯ２固体含有率３質量％およびｐＨ値１１に調整した研磨剤の供給下に、３００ｍｍのシリコンウェハ１５枚を同時に市販の両面研磨装置上で、合計３０μｍのシリコンを除去して研磨した。付着している研磨剤を洗浄し、かつ乾燥した後、表側の表面ポリッシングにウェハを移した。このために、分離された、回転可能な研磨プレートを２枚および直径３００ｍｍのシリコンウェハ用の、回転する支持装置を有する市販の表面ポリッシング装置を使用し、該装置は、真空の適用もしくは過圧によりシリコンウェハを衝突させて半導体ウェハを吸着するための溝を有し、かつ実質的に弾性のポリウレタンフィルムを貼り付けた固定された支持プレートと、同様に貼り付けられた側方の境界リング(Begrenzungsring)とから構成されていた。
【００２９】
比較例
プレート１上でＲｏｄａｌ社のＰｏｌｙｔｅｘ研磨布を用いて、研磨剤Ｌｅｖａｓｉｌ ３００（純水中ＳｉＯ２ ３質量％、Ｋ２ＣＯ３の添加によりｐＨ値を１０．５に調整）の添加下に、１５０秒間ポリッシングした。引き続き研磨プレートおよびスピンドルを連続的に回転させながら純水を３０秒間添加した。プレート２には、Ｎａｇａｓｅ社のＮａｐｃｏｎ ４５００ Ｎ２タイプの研磨布が貼り付けられていた。第二の平滑化研磨工程を実施するために、研磨剤Ｇｌａｎｚｏｘ ３９００（純水中ＳｉＯ２ １質量％；ｐＨ値９．８）を１２０秒間供給し、その後、研磨プレートおよびスピンドルを連続的に回転させながら純水を３０秒間供給した。シリコンウェハ表面の全シリコン除去は、平均して０．６μｍであり、そのうち約０．５μｍは、研磨プレート１上で除去されたものであった。
【００３０】
本発明による例
比較例と同様に実施したが、その際、表面ポリッシングのためには、同じ研磨布を選択し、次の実施法を選択した：プレート１上でまず、ふたたびＬｅｖａｓｉｌ ３００（ＳｉＯ２ ３質量％、ｐＨ１０．５）でポリッシングしたが、今回は１２０秒間行った。熱分解法珪酸（ＳｉＯ２の粒径は３０〜４０ｎｍ；固体含有率１．５質量％；ＮＨ４ＯＨ−安定化）からなり、トリエチレングリコール０．２体積％が添加され、かつｐＨ値９．７を有する水性懸濁液からなる研磨剤を４０秒間にわたって添加した。引き続き純水を２０秒間添加した。プレート１上においてと同様に、熱分解法ケイ酸からなる同一の懸濁液にトリエチレングリコールを添加混合したものを、その他は比較例と同様の方法で、プレート２上で使用した。シリコンウェハ表面からの全シリコン除去は、今回は平均して０．５μｍであり、そのうち約０．４μｍがプレート１上で除去されたものであった。
【００３１】
エピタキシャル被覆および特性付け
浴装置中での洗浄および乾燥の後、比較例および本発明による例からのシリコンウェハをＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社のＣｅｎｔｕｒａ ＨＴ ３０８タイプのエピタキシャル反応器中、表面ポリッシングした表面上に、反応室温度１１００℃および堆積速度３μｍ／分でシリコン２．０μｍを用いてエピタキシャル被覆し、その際、シリコン成分としてＳｉＨＣｌ３を使用し、かつ抵抗をジボランＢ２Ｈ６でのドーピングにより調整した。
【００３２】
比較例および本発明による例からのエピタキシャル被覆したシリコンウェハ１５０枚のそれぞれの表面を、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のＳＰ１タイプの、レーザー原理による表面検査装置により、エピタキシャル被覆した表面上の欠陥数に関して特性付けした。０．１２μｍ以上の散乱光欠陥の総数は、ＤＣＮ−チャネル(dark field composite)中で平均１０１±１９（比較例）もしくは１２±４（本発明による例）であった。欠陥の光学顕微鏡による検査によれば、比較例の場合、主として積層欠陥が問題であり、その一方で本発明による例のウェハでは積層欠陥はほとんど観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】一次研磨した裏面および表面ポリッシングし、かつエピタキシャル被覆した表面を有するシリコンウェハを製造するための、比較例によるプロセスの順序を示す。
【図２】一次研磨した裏面および表面ポリッシングし、かつエピタキシャル被覆した表面を有するシリコンウェハを製造するための、本発明によるプロセスの順序を示す。
Claims (11)
- シリコンウェハの表面ポリッシング法を研磨剤の供給下に研磨布で被覆された少なくとも２枚の異なる研磨プレートを用いて段階的に実施し、その際、まず研磨プレート１上で研磨剤１を用いてウェハをポリッシングし、次いで純水で洗浄し、引き続き研磨プレート２上で研磨剤２を用いてウェハを研磨し、あらためて純水で洗浄し、その際、第一の研磨プレート上でのポリッシングによるシリコンの除去率が、第二の研磨プレート上におけるよりも著しく高く、かつ除去されるシリコンは合計して１．５μｍを越えることのない方法において、研磨剤１としてまずアルカリを添加したＳｉＯ ２ の水中コロイド状混合物である研磨剤１ａ、次いでグリセリン、モノマーのグリコール、オリゴマーのグリコール、ポリグリコールおよびポリアルコールの群からの少なくとも１種の多価アルコールを添加したＳｉＯ ２ の水中コロイド状混合物である研磨剤１ｂを供給し、研磨剤２として少なくとも１種の上記の多価アルコールを添加したＳｉＯ ２ の水中コロイド状混合物を供給することを特徴とする、シリコンウェハの表面ポリッシング法。
- 表面ポリッシング前のシリコンウェハが、一次研磨で５μｍ〜２５μｍのシリコンを除去したシリコンウェハである、請求項１記載の方法。
- 表面ポリッシングの際に使用する研磨剤１ａ、１ｂおよび２が、０．１〜１０質量％のＳｉＯ２含有率および９〜１２のｐＨ値を有する、請求項１または２記載の方法。
- 研磨剤１ａが、研磨剤１ｂよりも高いｐＨ値を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
- 研磨剤１ｂおよび２が同一であり、かつ研磨剤１ａとは異なっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
- 研磨剤１ａがＳｉＯ ２ を１〜１０質量％含有し、かつ１０．５〜１２．０のｐＨ値を有し、かつ研磨剤１ｂおよび２がＳｉＯ ２ を０．１〜５質量％含有し、かつ９．０〜１０．５のｐＨ値を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
- 研磨剤１ａへのアルカリ添加剤が、０．０１〜１０質量％の割合での化合物Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨおよびテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの群からの１種もしくは複数の化合物からなる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
- 研磨剤１ａが、ＳｉＯ２成分として５〜５０ｎｍの粒径を有する沈降珪酸を含有し、かつ研磨剤１ｂおよび２が、ＳｉＯ２成分として５〜５０ｎｍの粒径を有する熱分解法珪酸を含有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
- 研磨剤１ｂおよび２が、多価アルコールを０．０１〜１０体積％の割合で含有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
- 第二の研磨プレート上で使用される研磨布が、第一の研磨プレート上で使用される研磨布よりも柔らかい、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
- 請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法により得られた表面ポリッシング後のシリコンウェハを洗浄および乾燥し、引き続き該シリコンウェハ上にエピタキシャル被覆を施与する方法。
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