以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
ここに開示される技術は、シリコンウェーハの研磨(例えばラッピング工程を経たシリコンウェーハの研磨)に好ましく適用することができる。ここに開示される研磨方法は、シリコンウェーハの一次研磨工程(以下、「A工程」ともいう。)と、仕上げ研磨工程(以下、「C工程」ともいう。)とを含む。特に限定されないが、好ましくは、上記A工程はラッピング工程の完了後に配置される。上記研磨方法は、また、上記A工程と上記C工程の間に、1または2以上の研磨工程からなる中間研磨工程(以下、「B工程」ともいう。)を含む。上記中間研磨工程が2以上の研磨工程を含む場合、すなわち上記B工程がb1工程、b2工程、b3工程…により構成されている場合は、上記B工程に含まれる全ての工程が終了した後の後工程として上記C工程が配置される。ここに開示される技術において、上記B工程は、作業性およびコスト面の観点から1または2工程で構成されることが好ましい。より好ましくは、上記B工程は1工程である。
ここに開示される研磨方法においてシリコンウェーハは、上記A工程においては水溶性ポリマーAと砥粒とを含む研磨スラリーAで研磨され、上記B工程においては水溶性ポリマーBと砥粒とを含む研磨スラリーBで研磨され、上記C工程においては水溶性ポリマーCと砥粒とを含む研磨スラリーCで研磨される。ここで「シリコンウェーハを研磨スラリーで研磨する」とは、該研磨スラリーがワーキングスラリーとして研磨対象物であるシリコンウェーハの研磨対象面に供給され、その状況下において、研磨パッドなどを用いて該シリコンウェーハの研磨対象面を研磨することをいう。
なお、ここに開示する研磨方法において、上記ポリシング工程における最初の研磨工程に続いて連続で行われる研磨工程であって、最初の研磨工程で使用される研磨スラリーと同一の研磨スラリーを使用してなされる研磨工程は、一次研磨工程(A工程)であるとする。すなわち上記A工程は、最初の研磨工程と同一の研磨スラリーが使用され、かつ、最初の研磨工程から後に連続して配置される限りにおいて、2以上の工程を含み得る。
また、ここに開示する研磨方法において、上記ポリシング工程における最後の研磨工程の前に連続して行われる研磨工程であって、最後の研磨工程で使用される研磨スラリーと同一の研磨スラリーを使用してなされる研磨工程は、仕上げ研磨工程(C工程)であるとする。すなわちC工程は、最後の研磨工程と同一の研磨スラリーが使用され、かつ、最後の研磨工程から前に連続して配置される限りにおいて、2以上の工程を含み得る。
以下、各ポリシング工程において好適に使用され得る研磨スラリーについて説明するが、特に断りがない限りにおいて、好適な例示は上記各ポリシング工程(すなわちA工程、B工程、C工程)の全てについて適用され得る。
<水溶性ポリマー>
ここに開示される研磨方法において用いられる研磨スラリーは、水溶性ポリマーを含む。研磨スラリーに含まれる水溶性ポリマーは、シリコンウェーハを該研磨スラリーで研磨する際に、その研磨メカニズムに影響を及ぼし、該研磨スラリーの加工力(研磨力)を調整するために有用である。
水溶性ポリマーの種類は特に制限されず、研磨スラリーの使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。上記水溶性ポリマーは、分子中に、カチオン基、アニオン基およびノニオン基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものであり得る。上記水溶性ポリマーは、例えば、分子中に水酸基、カルボキシ基、アシルオキシ基、スルホ基、第四級窒素構造、複素環構造、ビニル構造、ポリオキシアルキレン構造等を有するものであり得る。
ここに開示される研磨スラリーに好ましく使用し得る水溶性ポリマーの例として、セルロース誘導体、オキシアルキレン単位を含むポリマー、N−ビニルラクタムやN−ビニル鎖状アミド等のようなN−ビニル型のモノマー単位を含むポリマー、イミン誘導体、N−(メタ)アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、プルラン等が挙げられる。
セルロース誘導体(以下「水溶性ポリマーPA」ともいう。)の具体例としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。なかでもヒドロキシエチルセルロースが好ましい。
オキシアルキレン単位を含むポリマー(以下「水溶性ポリマーPB」ともいう。)は、炭素原子数2〜6のオキシアルキレン単位(典型的には−CnH2nO−で表される構造単位。ここでnは2〜6の整数である。)の1種または2種以上を含むポリマーであり得る。上記オキシアルキレン単位の炭素原子数が2〜3であるポリマーが好ましい。そのようなポリマーの例として、ポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)とのブロック共重合体、EOとPOとのランダム共重合体等が挙げられる。
EOとPOとのブロック共重合体は、ポリエチレンオキサイドブロック(PEO)とポリプロピレンオキサイドブロック(PPO)とを含むジブロック体、トリブロック体等であり得る。上記トリブロック体の例には、PEO−PPO−PEO型トリブロック体およびPPO−PEO−PPO型トリブロック体が含まれる。
PEO−PPO−PEO型トリブロック体としては、下記一般式(1)で表されるポリマーを好ましく使用し得る。
HO−(EO)a−(PO)b−(EO)c−H ・・・(1)
一般式(1)中のEOはオキシエチレン単位(−CH2CH2O−)を示し、POはオキシプロピレン単位(−CH2CH(CH3)O−)基を示し、a、bおよびcはそれぞれ1以上(典型的には2以上)の整数を示す。
一般式(1)において、aとcとの合計は、2〜1000の範囲であることが好ましく、より好ましくは5〜500の範囲であり、さらに好ましくは10〜200の範囲である。一般式(1)中のbは、2〜200の範囲であることが好ましく、より好ましくは5〜100の範囲であり、さらに好ましくは10〜50の範囲である。
EOとPOとのブロック共重合体またはランダム共重合体において、該共重合体を構成
するEOとPOとのモル比(EO/PO)は、水への溶解性や洗浄性等の観点から、1よ
り大きいことが好ましく、2以上であることがより好ましく、3以上(例えば5以上)で
あることがさらに好ましい。
N−ビニル型のモノマー単位を含むポリマー(以下「水溶性ポリマーPC」ともいう。)の例には、N−ビニルラクタム型モノマーの単独重合体および共重合体(例えば、N−ビニルラクタム型モノマーの共重合割合が50重量%を超える共重合体)、N−ビニル鎖状アミドの単独重合体および共重合体(例えば、N−ビニル鎖状アミドの共重合割合が50重量%を超える共重合体)等が含まれる。
なお、本明細書中において共重合体とは、特記しない場合、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等の各種の共重合体を包括的に指す意味である。
N−ビニルラクタム型モノマーの具体例としては、N−ビニルピロリドン(VP)、N−ビニルピペリドン、N−ビニルモルホリノン、N−ビニルカプロラクタム(VC)、N−ビニル−1,3−オキサジン−2−オン、N−ビニル−3,5−モルホリンジオン等が挙げられる。N−ビニルラクタム型のモノマー単位を含むポリマーの具体例としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルカプロラクタム、VPとVCとのランダム共重合体、VPおよびVCの一方または両方と他のビニルモノマー(例えば、アクリル系モノマー、ビニルエステル系モノマー等)とのランダム共重合体、VPおよびVCの一方または両方を含むポリマーセグメントを含むブロック共重合体やグラフト共重合体(例えば、ポリビニルアルコールにポリビニルピロリドンがグラフトしたグラフト共重合体)等が挙げられる。なかでも好ましいものとして、ビニルピロリドン系ポリマー(PVP)が挙げられる。ここでビニルピロリドン系ポリマーとは、VPの単独重合体およびVPの共重合体(例えば、VPの共重合割合が50重量%を超える共重合体)をいう。ビニルピロリドン系ポリマーにおいて、全繰返し単位のモル数に占めるVP単位のモル数の割合は、通常は50%以上であり、80%以上(例えば90%以上、典型的には95%以上)であることが適当である。水溶性ポリマーの全繰返し単位が実質的にVP単位から構成されていてもよい。
N−ビニル鎖状アミドの具体例としては、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルプロピオン酸アミド、N−ビニル酪酸アミド等が挙げられる。
イミン誘導体(以下「水溶性ポリマーPD」ともいう。)としては、N−アシルアルキレンイミン型モノマーの単独重合体および共重合体が挙げられる。N−アシルアルキレンイミン型モノマーの具体例としては、N−アセチルエチレンイミン、N−プロピオニルエチレンイミン、N−カプロイルエチレンイミン、N−ベンゾイルエチレンイミン、N−アセチルプロピレンイミン、N−ブチリルエチレンイミン等が挙げられる。N−アシルアルキレンイミン型モノマーの単独重合体としては、ポリ(N−アシルアルキレンイミン)等を用いることができる。具体例としては、ポリ(N−アセチルエチレンイミン)、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)、ポリ(N−カプロイルエチレンイミン)、ポリ(N−ベンゾイルエチレンイミン)、ポリ(N−アセチルプロピレンイミン)、ポリ(N−ブチリルエチレンイミン)等が挙げられる。N−アシルアルキレンイミン型モノマーの共重合体の例には、2種以上のN−アシルアルキレンイミン型モノマーの共重合体や、1種または2種以上のN−アシルアルキレンイミン型モノマーと他のモノマーとの共重合体が含まれる。
N−(メタ)アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマー(以下「水溶性ポリマーPE」ともいう。)の例には、N−(メタ)アクリロイル型モノマーの単独重合体および共重合体(典型的には、N−(メタ)アクリロイル型モノマーの共重合割合が50重量%を超える共重合体)が含まれる。N−(メタ)アクリロイル型モノマーの例には、N−(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミドおよびN−(メタ)アクリロイル基を有する環状アミドが含まれる。
N−(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミドの例としては、アクリルアミド;N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−イソブチルアクリルアミド、N−tert−ブチルアクリルアミド、N−ヘプチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−tert−オクチルアクリルアミド、N−ドデシルアクリルアミド、N−オクタデシルアクリルアミド等のN−モノアルキルアクリルアミド;N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(1−エチル−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−クロロエチル)アクリルアミド、N−(2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド、N−[3−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノプロピル]アクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミド、N−(2−メチル−2−フェニル−3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド、N−(2,2−ジメチル−3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド、N−(2−モルホリノエチル)アクリルアミド、N−(2−アミノ−1,2−ジシアノエチル)アクリルアミド等の置換N−モノアルキルアクリルアミド;N−アリルアクリルアミド等のN−モノアルケニルアクリルアミド;N−(1,1−ジメチルプロピニル)アクリルアミド等のN−モノアルキニルアクリルアミド;N−フェニルアクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−[4−(フェニルアミノ)フェニル]アクリルアミド等の芳香族基含有アクリルアミド;N−メチロールアクリルアミド、N−エチロールアクリルアミド、N−プロピロールアクリルアミド等のN−モノアルキロールアクリルアミド;N−メトキシメチルアクリルアミド、N−エトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−イソブトキシメチルアクリルアミド等のN−アルコキシアルキルアクリルアミド;N−メトキシアクリルアミド、N−エトキシアクリルアミド、N−プロポキシアクリルアミド、N−ブトキシアクリルアミド等のN−アルコキシアクリルアミド;N−アセチルアクリルアミド;N−ジアセトンアクリルアミド;メタクリルアミド;N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−イソブチルメタクリルアミド、N−tert−ブチルメタクリルアミド、N−ヘプチルメタクリルアミド、N−オクチルメタクリルアミド、N−tert−オクチルメタクリルアミド、N−ドデシルメタクリルアミド、N−オクタデシルメタクリルアミド等のN−モノアルキルメタクリルアミド;N−(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N−(1−エチル−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N−(2−クロロエチル)メタクリルアミド、N−(2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、N−[3−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノプロピル]メタクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド、N−(2−メチル−2−フェニル−3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、N−(2,2−ジメチル−3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、N−(2−モルホリノエチル)メタクリルアミド、N−(2−アミノ−1,2−ジシアノエチル)メタクリルアミド等の置換N−モノアルキルメタクリルアミド;N−アリルメタクリルアミド等のN−モノアルケニルメタクリルアミド;N−(1,1−ジメチルプロピニル)メタクリルアミド等のN−モノアルキニルメタクリルアミド;N−フェニルメタクリルアミド、N−ベンジルメタクリルアミド、N−[4−(フェニルアミノ)フェニル]メタクリルアミド等の芳香族基含有メタクリルアミド;N−メチロールメタクリルアミド、N−エチロールメタクリルアミド、N−プロピロールメタクリルアミド等のN−モノアルキロールメタクリルアミド;N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−エトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミド、N−イソブトキシメチルメタクリルアミド等のN−アルコキシアルキルメタクリルアミド;N−メトキシメタクリルアミド、N−エトキシメタクリルアミド、N−プロポキシメタクリルアミド、N−ブトキシメタクリルアミド等のN−アルコキシメタクリルアミド;N−アセチルメタクリルアミド;N−ジアセトンメタクリルアミド;N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N,N−ジイソプロピルアクリルアミド、N,N−ジブチルアクリルアミド、N,N−ジイソブチルアクリルアミド、N,N−ジ−tert−ブチルアクリルアミド、N,N−ジヘプチルアクリルアミド、N,N−ジオクチルアクリルアミド、N,N−ジ−tert−オクチルアクリルアミド、N,N−ジドデシルアクリルアミド、N,N−ジオクタデシルアクリルアミド等のN,N−ジアルキルアクリルアミド;N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリルアミド等のN,N−ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド;N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N,N−ビス(2−シアノエチル)アクリルアミド等の置換N,N−ジアルキルアクリルアミド;N,N−ジアリルアクリルアミド等のN,N−ジアルケニルアクリルアミド;N,N−ジフェニルアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド等の芳香族基含有アクリルアミド;N,N−ジメチロールアクリルアミド、N,N−ジエチロールアクリルアミド、N,N−ジプロピロールアクリルアミド等のN,N−ジアルキロールアクリルアミド;N−メチル−N−メトキシアクリルアミド、N−メチル−N−エトキシアクリルアミド、N−メチル−N−プロポキシアクリルアミド、N−メチル−N−ブトキシアクリルアミド、N−エチル−N−メトキシアクリルアミド、N−エチル−N−エトキシアクリルアミド、N−エチル−N−ブトキシアクリルアミド、N−プロピル−N−メトキシアクリルアミド、N−プロピル−N−エトキシアクリルアミド、N−ブチル−N−メトキシアクリルアミド、N−ブチル−N−エトキシアクリルアミド等のN−アルコキシ−N−アルキルアクリルアミド;N,N−ジアセチルアクリルアミド;N,N−ジアセトンアクリルアミド;N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N,N−ジプロピルメタクリルアミド、N,N−ジイソプロピルメタクリルアミド、N,N−ジブチルメタクリルアミド、N,N−ジイソブチルメタクリルアミド、N,N−ジ−tert−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジヘプチルメタクリルアミド、N,N−ジオクチルメタクリルアミド、N,N−ジ−tert−オクチルメタクリルアミド、N,N−ジドデシルメタクリルアミド、N,N−ジオクタデシルメタクリルアミド等のN,N−ジアルキルメタクリルアミド;N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド等のN,N−ジアルキルアミノアルキルメタクリルアミド;N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、N,N−ビス(2−シアノエチル)メタクリルアミド等の置換N,N−ジアルキルメタクリルアミド;N,N−ジアリルメタクリルアミド等のN−ジアルケニルメタクリルアミド;N,N−ジフェニルメタクリルアミド、N,N−ジベンジルメタクリルアミド等の芳香族基含有メタクリルアミド;N,N−ジメチロールメタクリルアミド、N,N−ジエチロールメタクリルアミド、N,N−ジプロピロールメタクリルアミド等のN,N−ジアルキロールメタクリルアミド;N−メチル−N−メトキシメタクリルアミド、N−メチル−N−エトキシメタクリルアミド、N−メチル−N−プロポキシメタクリルアミド、N−メチル−N−ブトキシメタクリルアミド、N−エチル−N−メトキシメタクリルアミド、N−エチル−N−エトキシメタクリルアミド、N−エチル−N−ブトキシメタクリルアミド、N−プロピル−N−メトキシメタクリルアミド、N−プロピル−N−エトキシメタクリルアミド、N−ブチル−N−メトキシメタクリルアミド、N−ブチル−N−エトキシメタクリルアミド等のN−アルコキシ−N−アルキルメタクリルアミド;N,N−ジアセチルメタクリルアミド;N,N−ジアセトンメタクリルアミド;等が挙げられる。
N−(メタ)アクリロイル基を有する鎖状アミドをモノマー単位として含むポリマーの例として、N−イソプロピルアクリルアミドの単独重合体およびN−イソプロピルアクリルアミドの共重合体(例えば、N−イソプロピルアクリルアミドの共重合割合が50重量%を超える共重合体)が挙げられる。
N−(メタ)アクリロイル基を有する環状アミドの例としては、N−アクリロイルモルホリン、N−アクリロイルチオモルホリン、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリジン、N−メタクリロイルモルホリン、N−メタクリロイルピペリジン、N−メタクリロイルピロリジン等が挙げられる。N−(メタ)アクリロイル基を有する環状アミドをモノマー単位として含むポリマーの例として、アクリロイルモルホリン系ポリマー(PACMO)が挙げられる。アクリロイルモルホリン系ポリマーの典型例として、N−アクリロイルモルホリン(ACMO)の単独重合体およびACMOの共重合体(例えば、ACMOの共重合割合が50重量%を超える共重合体)が挙げられる。アクリロイルモルホリン系ポリマーにおいて、全繰返し単位のモル数に占めるACMO単位のモル数の割合は、通常は50%以上であり、80%以上(例えば90%以上、典型的には95%以上)であることが適当である。水溶性ポリマーの全繰返し単位が実質的にACMO単位から構成されていてもよい。
ビニルアルコール系ポリマー(以下「水溶性ポリマーPF」ともいう。)は、典型的には、主たる繰返し単位としてビニルアルコール単位(VA単位)を含むポリマー(ポリビニルアルコール(PVA))である。当該ポリマーにおいて、全繰返し単位のモル数に占めるVA単位のモル数の割合は、通常は50%以上であり、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、例えば75%以上である。全繰返し単位が実質的にVA単位から構成されていてもよい。水溶性ポリマーPFにおいて、VA単位以外の繰返し単位の種類は特に限定されず、例えば酢酸ビニル単位、プロピオン酸ビニル単位、ヘキサン酸ビニル単位等が挙げられる。
PVAのけん化度は、通常は50モル%以上であり、好ましくは65モル%以上、より好ましくは70モル%以上、例えば75モル%以上である。なお、PVAのけん化度は、原理上、100モル%以下である。
ここに開示される研磨スラリーAは、水溶性ポリマーAとして、1種の水溶性ポリマーを単独で含んでもよく、2種以上の水溶性ポリマーを組み合わせて含んでもよい。研磨スラリーAが水溶性ポリマーAとして2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、上記水溶性ポリマーAは、それら2種以上の水溶性ポリマーの混合物である。水溶性ポリマーB、Cについても同様である。
特に限定されないが、水溶性ポリマーAに含まれる水溶性ポリマーの一好適例として、水溶性ポリマーPC(例えば、ポリビニルピロリドン)が挙げられる。水溶性ポリマーAとして、水溶性ポリマーPCと他の水溶性ポリマーとを併用してもよい。
特に限定されないが、水溶性ポリマーBに含まれる水溶性ポリマーの一好適例として、水溶性ポリマーPA(例えば、ヒドロキシエチルセルロース)が挙げられる。水溶性ポリマーBとして、水溶性ポリマーPAと他の水溶性ポリマーとを併用してもよい。
特に限定されないが、水溶性ポリマーCに含まれる水溶性ポリマーの一好適例として、水溶性ポリマーPA(例えば、ヒドロキシエチルセルロース)が挙げられる。水溶性ポリマーCとして、水溶性ポリマーPAと他の水溶性ポリマーとを併用してもよい。
ここに開示される研磨スラリーにおいて、水溶性ポリマーの分子量は特に限定されない。例えば重量平均分子量(Mw)が200×104以下(典型的には1×104〜200×104、例えば1×104〜150×104)の水溶性ポリマーを用いることができる。研磨力の向上の観点から、通常は、Mwが100×104未満(より好ましくは80×104以下、さらに好ましくは50×104以下、典型的には40×104以下)の水溶性ポリマーの使用が好ましい。また、研磨スラリーの濾過性や洗浄性等の観点から、Mwが30×104以下(典型的には30×104未満)の水溶性ポリマーを好ましく使用し得る。一方、一般に水溶性ポリマーのMwが大きくなるとヘイズ低減効果は高くなる傾向にある。かかる観点から、通常は、Mwが1×104以上の水溶性ポリマーを用いることが適当である。
より好ましいMwの範囲は、水溶性ポリマーの種類によっても異なり得る。例えば、水溶性ポリマーPAのMwは、典型的には100×104未満、好ましくは80×104以下、より好ましくは50×104以下、さらに好ましくは30×104以下(典型的には30×104未満)である。水溶性ポリマーPAのMwは、典型的には1×104以上、好ましくは2×104以上であり、より好ましくは3×104以上、さらに好ましくは5×104以上(例えば7×104以上)である。また、例えば水溶性ポリマーPBのMwは、好ましくは50×104以下、より好ましくは30×104以下、さらに好ましくは20×104以下である。水溶性ポリマーPBのMwは、典型的には1×104以上である。また、例えば水溶性ポリマーPCのMwは、典型的には15×104以下、好ましくは10×104以下、より好ましくは8×104以下である。Mwが5×104以下(例えば3×104以下)の水溶性ポリマーPCを用いてもよい。水溶性ポリマーPCのMwは、典型的には1×104以上である。また、例えば水溶性ポリマーPDのMwは、好ましくは30×104以下、より好ましくは20×104以下、さらに好ましくは10×104以下(例えば5×104以下)である。水溶性ポリマーPDのMwは、典型的には1×104以上である。また、例えば水溶性ポリマーPEのMwは、典型的には40×104以下、好ましくは20×104以下、より好ましくは10×104以下である。水溶性ポリマーPEのMwは、典型的には1×104以上である。また、例えば水溶性ポリマーPF(PVA)のMwは、典型的には6×104以下、好ましくは5.5×104以下、より好ましくは3×104以下(例えば2×104以下)である。水溶性ポリマーPFのMwは、典型的には1×104以上である。
ここに開示される技術において、水溶性ポリマーの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との関係は特に制限されない。例えば、MwとMnとの関係が次式:Mw/Mn≦5.0;を満たすものを好ましく用いることができる。研磨スラリーの性能安定性等の観点から、水溶性ポリマーのMw/Mnは、好ましくは4.8以下、より好ましくは4.6以下である。なお、原理上、Mw/Mnは1.0以上である。水溶性ポリマーのMwおよびMnとしては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)(水系:ポリエチレンオキサイド換算)に基づく値を採用することができる。
より好ましいMw/Mnの範囲は、水溶性ポリマーの種類によっても異なり得る。例えば、水溶性ポリマーPAのMw/Mnは、好ましくは4.8以下、より好ましくは4.6以下である。また、例えば水溶性ポリマーPBのMw/Mnは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下である。また、例えば水溶性ポリマーPCのMw/Mnは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下である。また、例えば水溶性ポリマーPDのMw/Mnは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下である。また、例えば水溶性ポリマーPEのMw/Mnは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下である。また、例えば水溶性ポリマーPFのMw/Mnは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.5以下、さらに好ましくは3.0以下である。
一方、例えば、水溶性ポリマーPAのMw/Mnは、好ましくは2.0以上、より好ましくは3.0以上である。また、例えば、水溶性ポリマーPB、水溶性ポリマーPC、水溶性ポリマーPD、水溶性ポリマーPEおよび水溶性ポリマーPFのMw/Mnは、それぞれ、好ましくは1.05以上である。
本明細書において、研磨スラリーAに含まれる水溶性ポリマーAの重量平均分子量をMwA、研磨スラリーBに含まれる水溶性ポリマーBの重量平均分子量をMwB、研磨スラリーCに含まれる水溶性ポリマーCの重量平均分子量をMwCと表記する。
水溶性ポリマーAの重量平均分子量MwAは特に限定されない。上記MwAは、欠陥低減の観点から、通常は1×104以上であることが適切であり、好ましくは2×104以上、より好ましくは2.5×104以上、さらに好ましくは3×104以上である。上記MwAは、研磨力の向上の観点から、50×104以下であることが好ましく、より好ましくは25×104以下、さらに好ましくは10×104以下(例えば5×104以下)である。ここで、水溶性ポリマーAが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、水溶性ポリマーAに含まれる水溶性ポリマーの重量平均分子量は、それぞれ、上述する水溶性ポリマーAの重量平均分子量MwAの好適な範囲に含まれることが好ましい。
水溶性ポリマーBの重量平均分子量MwBは特に限定されない。上記MwBは、欠陥低減の観点から、通常は1×104以上であることが適切であり、好ましくは5×104以上、より好ましくは10×104以上、さらに好ましくは15×104以上(例えば20×104以上)である。上記MwBは、研磨力の向上の観点から、通常は300×104以下であることが適切であり、好ましくは200×104以下、より好ましくは150×104以下、さらに好ましくは100×104以下(典型的には50×104以下、例えば30×104以下)である。ここで、水溶性ポリマーBが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、水溶性ポリマーBに含まれる水溶性ポリマーの重量平均分子量は、それぞれ、上述する水溶性ポリマーBの重量平均分子量MwBの好適な範囲に含まれることが好ましい。
水溶性ポリマーCの重量平均分子量MwCは特に限定されない。上記MwCは、欠陥低減の観点から、通常は1×104以上であることが適切であり、好ましくは10×104以上、より好ましくは15×104以上、さらに好ましくは20×104以上である。上記MwCは、研磨力向上の観点から、通常は300×104以下であることが適切であり、好ましくは200×104以下、より好ましくは150×104以下、さらに好ましくは100×104以下(典型的には50×104以下、例えば30×104以下)である。ここで、水溶性ポリマーCが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、水溶性ポリマーCに含まれる水溶性ポリマーの重量平均分子量は、上述する水溶性ポリマーCの重量平均分子量MwCの好適な範囲に含まれることが好ましい。
本明細書において、研磨スラリーA、BおよびCにおける水溶性ポリマーA、BおよびCの濃度をそれぞれCA(重量%)、CB(重量%)およびCC(重量%)とする。なお、本明細書において上記CA、CBおよびCCは、単位を重量%としたときの濃度の数値部分を指しており、それ自体は無単位量であるものとする。
ここに開示される技術において、上記研磨スラリーAにおける上記水溶性ポリマーAの濃度CA(重量%)は、通常は1×10−6重量%以上であることが適当であり、好ましくは1×10−5重量%以上、より好ましくは5×10−5重量%以上、さらに好ましくは1×10−4重量%以上、例えば2×10−4重量%以上である。上記水溶性ポリマーAの濃度CAを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥が低減し得る。また、適切な研磨力を得やすいという観点から、上記研磨スラリーAにおける上記水溶性ポリマーAの濃度CA(重量%)は、5×10−2重量%以下であることが適当であり、好ましくは1×10−2重量%以下、さらに好ましくは1×10−3重量%以下(例えば5×10−4重量%以下)である。ここで、水溶性ポリマーAが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、研磨スラリーAにおける水溶性ポリマーの合計含有量が上記の範囲内であることが好ましい。
ここに開示される技術において、上記研磨スラリーBにおける上記水溶性ポリマーBの濃度CB(重量%)は、通常は1×10−5重量%以上であることが適当であり、好ましくは1×10−4重量%以上、より好ましくは5×10−4重量%以上、さらに好ましくは1×10−3重量%以上、例えば5×10−3重量%以上、典型的には8×10−3重量%以上である。上記水溶性ポリマーBの濃度CBを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥が低減し、該シリコンウェーハの表面平滑性が向上し得る。また、適切な研磨力を得やすいという観点から、上記研磨スラリーBにおける上記水溶性ポリマーBの濃度CB(重量%)は、0.2重量%以下であることが適当であり、好ましくは0.1重量%以下、さらに好ましくは0.05重量%以下(典型的には0.03重量%以下、例えば0.02重量%以下)である。ここで、水溶性ポリマーBが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、研磨スラリーBにおける水溶性ポリマーの合計含有量が上記の範囲内であることが好ましい。
ここに開示される技術において、上記研磨スラリーCにおける上記水溶性ポリマーCの濃度CC(重量%)は、通常は1×10−5重量%以上であることが適当であり、好ましくは1×10−4重量%以上、より好ましくは5×10−4重量%以上、さらに好ましくは1×10−3重量%以上、例えば5×10−3重量%以上である。上記水溶性ポリマーCの濃度CCを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥が低減し、該シリコンウェーハの表面平滑性が向上し得る。また、適切な研磨力を得やすいという観点から、上記研磨スラリーCにおける上記水溶性ポリマーCの濃度CC(重量%)は、通常は1重量%以下であることが適当であり、好ましくは0.5重量%以下、さらに好ましくは0.2重量%以下(典型的には0.1重量%以下、例えば0.05重量%以下)である。ここで、水溶性ポリマーCが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、研磨スラリーCにおける水溶性ポリマーの合計含有量が上記の範囲内であることが好ましい。
ここに開示される技術において、上記研磨スラリーX(X=A、BおよびC。以下同じ。)における水溶性ポリマーXの濃度CX(重量%)と、該水溶性ポリマーXの重量平均分子量MwXとから、次式:Sx=CX×MwX;によりSxが得られる。本発明者は、ここに開示されるシリコンウェーハの研磨方法において、多段研磨プロセスで使用される研磨スラリーXの加工力の指標として、上記SXが適切であることを見出した。ここで、水溶性ポリマーXが2種以上の水溶性ポリマーを含む場合、Sxは水溶性ポリマーXに含まれるそれぞれの水溶性ポリマーの濃度と重量平均分子量とを乗じたものの合計である。すなわち、例えば、水溶性ポリマーXが水溶性ポリマーX1、水溶性ポリマーX2および水溶性ポリマーX3を含む場合、SXは以下の式(2)から求めることができる。
SX=CX1×MwX1+CX2×MwX2+CX3×MwX3 ・・・(2)
ここで、CX1(重量%)、CX2(重量%)およびCX3(重量%)は、研磨スラリーXにおける水溶性ポリマーX1、X2およびX3の濃度であり、MwX1、MwX2およびMwX3は、水溶性ポリマーX1、X2およびX3の重量平均分子量である。
上記A工程において使用される研磨スラリーAについて、SAは次式:SA=CA×MwA;により算出される。上記SAは、特に限定されないが、通常は0.01以上であることが適切であり、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、さらに好ましくは1以上(例えば10以上)である。上記SAを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥の発生が抑制されやすい。一方、上記SAは、通常は1500以下であることが適切であり、好ましくは500以下、より好ましくは300以下、さらに好ましくは100以下(典型的には50以下、例えば30以下)である。上記SAを上述する上限値以下とすると、適切な研磨力が得られやすい。
上記B工程において使用される研磨スラリーBについて、SBは次式:SB=CB×MwB;により算出される。上記SBは、特に限定されないが、通常は、5以上であることが適切であり、好ましくは50以上、より好ましくは100以上、さらに好ましくは500以上、例えば1000以上である。上記SBを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥が低減する傾向がある。また、上記SBは、通常は、1×105以下であることが適切であり、好ましくは5×104以下、より好ましくは1×104以下、さらに好ましくは8000以下(典型的には6000以下、例えば5000以下)である。上記SBを上述する上限値以下とすると、適切な研磨力が得られやすい。
上記C工程において使用される研磨スラリーCについて、SCは次式:SC=CC×MwC;により算出される。上記SCは、特に限定されないが、通常は10以上であることが適切であり、好ましくは50以上、より好ましくは100以上、さらに好ましくは500以上(典型的には1000以上、例えば2000以上)である。上記SCを上述する下限値以上とすると、シリコンウェーハの欠陥が低減する傾向がある。また、上記SCは、通常は1×105以下であることが適切であり、好ましくは5×104以下、より好ましくは3×104以下、さらに好ましくは1×104以下である。上記SCを上述する上限値以下とすると、適切な研磨力が得られやすい。
ここに開示される技術において、上記SXは次式(3)を満たすことが好ましい。
SA<SB<SC ・・・(3)
上記SXが上記式(3)を満たすものにすると、研磨後のシリコンウェーハの表面平滑性が向上し、欠陥(微小欠陥)が減少し得る。また効率的に研磨することが可能となるため研磨時間の短縮に寄与し、作業性の向上が図られ得る。
SBをSAで除した値であるSB/SA(すなわち(CB×MwB)/(CA×MwA))は1より大きいことが好ましく、より好ましくは10以上、さらに好ましくは50以上(典型的には100以上、例えば200以上)である。上記SB/SAの上限値は、特に限定されない。上記SB/SAは、通常は1×105以下であることが適切であり、好ましくは5×104以下、より好ましくは1×104以下である。上記SB/SAを1より大きくすると、研磨スラリーAと比較して、研磨スラリーBの研磨力がより小さくなる傾向がある。このため、中間研磨工程までの工程において、シリコンウェーハの表面品質が適切に向上し得る。上記SB/SAを上述する上限値以下とすると、一次研磨工程後のシリコンウェーハの表面状態と、中間研磨工程で使用される研磨スラリーBが有する研磨力とのミスマッチが生じにくく、結果として、平滑性が高く、欠陥発生が抑制されたシリコンウェーハが実現されやすい。
SCをSBで除した値であるSC/SB(すなわち(CC×MwC)/(CB×MwB))は、1より大きいことが好ましく、より好ましくは1.1以上、さらに好ましくは1.2以上(典型的には1.5以上)である。また、上記SC/SBは、通常は100以下であることが適切であり、好ましくは50以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは5以下(例えば2以下)である。上記SC/SBを1より大きくすると、研磨スラリーBと比較して、研磨スラリーCの研磨力がより小さくなる傾向がある。このため仕上げ研磨工程までの工程において、シリコンウェーハの表面品質が適切に向上し得る。上記SC/SBを上述する上限値以下とすると、中間研磨工程後のシリコンウェーハの表面状態と、仕上げ研磨工程で使用される研磨スラリーCが有する研磨力とのミスマッチが生じにくく、結果として、平滑性が高く、欠陥発生が抑制されたシリコンウェーハが実現されやすい。
SCをSAで除した値であるSC/SA(すなわち(CC×MwC)/(CA×MwA))は、1より大きいことが好ましく、より好ましくは30以上、さらに好ましくは100以上(例えば300以上)である。上記SC/SAの上限値は、特に限定されない。上記SC/SAは、通常は2×105以下であることが適切であり、好ましくは8×104以下、より好ましくは5×104以下(例えば2×104以下)である。上記SC/SAを1より大きくすると、シリコンウェーハの表面品質が多段研磨プロセスを経るごとに適切に向上する傾向がある。上記SC/SAを上述する上限値以下とすると、表面平滑性が高く、欠陥発生が抑制されたシリコンウェーハが実現されやすい。
上記B工程が、異なる研磨スラリーb1、b2…をこの順に使用する2以上の工程を含む場合は、上記SXは次式(4)を満たすことがより好ましい。
SA<Sb1<Sb2<…<Sbn<SC ・・・(4)
ここで、式(4)中におけるnはB工程に含まれる異なる研磨スラリーを用いる研磨工程の数を指す。上記SXを式(4)を満たすものとすると、研磨後のシリコンウェーハの表面平滑性の向上および欠陥発生の抑制が実現されやすい。
<砥粒>
ここに開示される研磨方法において用いられる研磨スラリーは、砥粒を含む。砥粒はシリコンウェーハの表面を機械的に研磨する機能を有する。ここに開示される砥粒の材質や性状は特に限定されず、研磨スラリーの使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子;窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子;炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子;ダイヤモンド粒子;炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子やポリ(メタ)アクリル酸粒子(ここで(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を包括的に指す意味である。)、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。有機無機複合粒子としては、無機粒子の表面が有機化合物により修飾されている粒子、有機粒子(ゴム粒子を含む)の表面に無機粒子が付着している粒子、有機無機複合材からなる粒子等が挙げられる。このような砥粒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記砥粒としては、無機粒子が好ましく、なかでも金属または半金属の酸化物からなる粒子が好ましい。ここに開示される技術において使用し得る砥粒の好適例としてシリカ粒子が挙げられる。特に好ましい砥粒としてシリカ粒子が挙げられる。シリカ粒子の具体例としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、沈降シリカ等が挙げられる。研磨対象物であるシリコンウェーハの表面にスクラッチを生じにくく、よりヘイズの低い表面を実現し得るという観点から、好ましいシリカ粒子としてコロイダルシリカおよびフュームドシリカが挙げられる。なかでもコロイダルシリカが好ましい。
シリカ粒子を構成するシリカの真比重は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.6以上、さらに好ましくは1.7以上である。シリカの真比重の増大によって、シリコンウェーハを研磨する際に、研磨速度(単位時間当たりに研磨対象物であるシリコンウェーハの表面を除去する量)が向上し得る。研磨対象物であるシリコンウェーハの表面(研磨対象面)に生じるスクラッチを低減する観点からは、真比重が2.2以下のシリカ粒子が好ましい。シリカの真比重としては、置換液としてエタノールを用いた液体置換法による測定値を採用し得る。
ここに開示される技術において、研磨スラリーに含まれる砥粒は、一次粒子の形態であってもよく、複数の一次粒子が凝集した二次粒子の形態であってもよい。また、一次粒子の形態の砥粒と二次粒子の形態の砥粒とが混在していてもよい。好ましい一態様では、少なくとも一部の砥粒が二次粒子の形態で研磨スラリー中に含まれている。
ここに開示される技術において、砥粒の平均一次粒子径DP1は特に制限されない。好ましい一態様において、砥粒の平均一次粒子径DP1は5nm以上であり、より好ましくは10nm以上である。砥粒の平均一次粒子径DP1の増大によって、研磨速度が向上し得る。より高い研磨速度を得る観点から、平均一次粒子径DP1は、15nm以上が好ましく、20nm以上(例えば30nm以上)がより好ましい。また、平滑性の高い表面が得られやすいという観点から、平均一次粒子径DP1は、100nm以下であることが好ましく、より好ましくは70nm以下、さらに好ましくは60nm以下(例えば50nm以下)である。
なお、ここに開示される技術において、砥粒の平均一次粒子径DP1は、例えば、BET法により測定される比表面積S(m2/g)から、DP1=2727/S(nm)の式により算出することができる。比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製の表面積測定装置、商品名「Flow Sorb II 2300」を用いて行うことができる。
砥粒の平均二次粒子径DP2は、特に制限されない。好ましい一態様において、平均二次粒子径DP2は10nm以上であり、より好ましくは20nm以上である。砥粒の平均二次粒子径DP2の増大によって、より高い研磨速度が実現され得る。より高い研磨効果を得る観点から、平均二次粒子径DP2は、30nm以上であることが好ましく、40nm以上であることがより好ましく、50nm以上(例えば60nm以上)であることがさらに好ましい。また、微小欠陥の低減の観点から、平均二次粒子径DP2は、200nm未満であることが適当であり、150nm以下であることが好ましく、100nm以下(例えば100nm未満)であることがより好ましい。
砥粒の平均二次粒子径DP2は、対象とする砥粒の水分散液(水溶性ポリマーを含有しない)を測定サンプルとして、例えば、日機装株式会社製の型式「UPA−UT151」を用いた動的光散乱法により測定することができる。
砥粒の平均二次粒子径DP2は、一般に砥粒の平均一次粒子径DP1と同等以上(DP2/DP1≧1)であり、典型的にはDP1よりも大きい(DP2/DP1>1)。特に限定するものではないが、研磨効果および研磨後の表面平滑性の観点から、砥粒のDP2/DP1は、通常は1.05以上3.5以下の範囲にあることが適当であり、1.1以上3以下の範囲が好ましく、1.2以上2.5以下(例えば1.3以上2.5未満)の範囲がより好ましい。
砥粒の形状(外形)は、球形であってもよく、非球形であってもよい。非球形をなす砥粒の具体例としては、ピーナッツ形状(すなわち、落花生の殻の形状)、繭型形状、金平糖形状、ラグビーボール形状等が挙げられる。例えば、砥粒の多くがピーナッツ形状をした砥粒を好ましく採用し得る。
特に限定するものではないが、砥粒の一次粒子の長径/短径比の平均値(平均アスペクト比)は、好ましくは1.0以上であり、より好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1以上である。砥粒の平均アスペクト比の増大によって、より高い研磨速度が実現され得る。また、砥粒の平均アスペクト比は、スクラッチ低減等の観点から、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下である。
上記砥粒の形状(外形)や平均アスペクト比は、例えば、電子顕微鏡観察により把握することができる。具体的な手順としては、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、独立した粒子の形状を認識できる所定個数(例えば200個)の砥粒粒子について、各々の粒子画像に外接する最小の長方形を描く。そして、各粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さ(長径の値)を短辺の長さ(短径の値)で除した値を長径/短径比(アスペクト比)として算出する。上記所定個数の粒子のアスペクト比を算術平均することにより、平均アスペクト比を求めることができる。
ここに開示される研磨スラリーにおける砥粒の含有量は特に制限されないが、典型的には0.01重量%以上であり、0.05重量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.1重量%以上、例えば0.15重量%以上である。砥粒の含有量の増大によって、より高い研磨速度が実現され得る。よりヘイズの低い表面を実現する観点から、通常は、上記含有量は10重量%以下が適当であり、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下、例えば1重量%以下である。
<水>
ここに開示される研磨スラリーは、典型的には、砥粒、水溶性ポリマーの他に、水を含有する。上記研磨スラリーに含まれる水としては、イオン交換水(脱イオン水)、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。使用する水は、研磨スラリーに含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下であることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂による不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。
ここに開示される研磨スラリーは、必要に応じて、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)をさらに含有してもよい。通常は、研磨スラリーに含まれる溶媒の90体積%以上が水であることが好ましく、95体積%以上(典型的には99〜100体積%)が水であることがより好ましい。
<塩基性化合物>
ここに開示される研磨スラリーは、典型的には、砥粒、水溶性ポリマーの他に、塩基性化合物を含有する。ここで塩基性化合物とは、研磨スラリーに添加されることによって該スラリーのpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物は、研磨対象となるシリコンウェーハの表面を化学的に研磨する働きをし、研磨速度の向上に寄与し得る。また、塩基性化合物は、研磨スラリーの分散安定性の向上に役立ち得る。
塩基性化合物としては、窒素を含む有機または無機の塩基性化合物、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、各種の炭酸塩や炭酸水素塩等を用いることができる。例えば、アルカリ金属の水酸化物、水酸化第四級アンモニウムまたはその塩、アンモニア、アミン等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物の具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。炭酸塩または炭酸水素塩の具体例としては、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。水酸化第四級アンモニウムまたはその塩の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。アミンの具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、1−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチルピペラジン、グアニジン、イミダゾールやトリアゾール等のアゾール類等が挙げられる。このような塩基性化合物は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
研磨速度向上等の観点から好ましい塩基性化合物として、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン、水酸化テトラエチルアンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸ナトリウムが挙げられる。なかでも好ましいものとして、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン、および水酸化テトラエチルアンモニウムが例示される。より好ましいものとしてアンモニアおよび水酸化テトラメチルアンモニウムが挙げられる。
塩基性化合物を使用する場合、研磨スラリーにおける塩基性化合物の含有量は特に制限されない。研磨速度向上等の観点から、通常は、その含有量を研磨スラリーの0.001重量%以上とすることが好ましく、0.005重量%以上とすることがより好ましい。また、ヘイズ低減等の観点から、上記含有量を0.4重量%未満とすることが好ましく、0.25重量%未満とすることがより好ましい。
研磨スラリーのpHは特に制限されない。例えば、pH8.0〜12.0が好ましく、9.0〜11.0がより好ましい。かかるpHの研磨スラリーとなるように塩基性化合物を含有させることが好ましい。
<界面活性剤>
ここに開示される研磨スラリーは、砥粒および水溶性ポリマーの他に、必要に応じて界面活性剤(典型的には、分子量1×104未満の水溶性有機化合物)を含んでもよい。界面活性剤の使用により、研磨スラリーの分散安定性が向上し得る。また、研磨面のヘイズを低減することが容易となり得る。界面活性剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
界面活性剤としては、アニオン性またはノニオン性のものを好ましく採用し得る。低起泡性やpH調整の容易性の観点から、ノニオン性の界面活性剤がより好ましい。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン重合体;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルエーテル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン付加物;複数種のオキシアルキレンの共重合体(ジブロック型、トリブロック型、ランダム型、交互型);等のノニオン系界面活性剤が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、EOとPOとのブロック共重合体(ジブロック体、PEO−PPO−PEO型トリブロック体、PPO−PEO−PPO型トリブロック体等)、EOとPOとのランダム共重合体、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンプロピルエーテル、ポリオキシエチレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンペンチルエーテル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレン−2−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミド、ポリオキシエチレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイン酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルチミン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等が挙げられる。なかでも好ましい界面活性剤として、EOとPOとのブロック共重合体(特に、PEO−PPO−PEO型のトリブロック体)、EOとPOとのランダム共重合体およびポリオキシエチレンアルキルエーテル(例えばポリオキシエチレンデシルエーテル)が挙げられる。
界面活性剤の分子量は、典型的には1×104未満であり、研磨スラリーの濾過性や研磨対象物の洗浄性等の観点から9500以下が好ましい。また、界面活性剤の分子量は、典型的には200以上であり、ヘイズ低減効果等の観点から250以上が好ましく、300以上(例えば500以上)がより好ましい。なお、界面活性剤の分子量としては、GPCにより求められる重量平均分子量(Mw)(水系、ポリエチレングリコール換算)または化学式から算出される分子量を採用することができる。
界面活性剤の分子量のより好ましい範囲は、界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、界面活性剤としてEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合には、Mwが1000以上のものが好ましく、2000以上のものがより好ましく、5000以上のものがさらに好ましい。
<その他の成分>
ここに開示される研磨スラリーは、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、キレート剤、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防腐剤、防カビ剤等の、研磨スラリー(典型的には、シリコンウェーハの研磨に用いられる研磨スラリー)に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。
キレート剤の例としては、アミノカルボン酸系キレート剤および有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。アミノカルボン酸系キレート剤の例には、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸およびトリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムが含まれる。有機ホスホン酸系キレート剤の例には、2−アミノエチルホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン−1,1−ジホスホン酸、エタン−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1,2−ジカルボキシ−1,2−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2−ジカルボン酸、1−ホスホノブタン−2,3,4−トリカルボン酸およびα−メチルホスホノコハク酸が含まれる。これらのうち有機ホスホン酸系キレート剤がより好ましく、なかでも好ましいものとしてエチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)およびジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)が挙げられる。特に好ましいキレート剤として、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)が挙げられる。
有機酸の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の脂肪酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸等が挙げられる。有機酸塩の例としては、有機酸のアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)やアンモニウム塩等が挙げられる。無機酸の例としては、硫酸、硝酸、塩酸、炭酸等が挙げられる。無機酸塩の例としては、無機酸のアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)やアンモニウム塩が挙げられる。有機酸およびその塩、ならびに無機酸およびその塩は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
防腐剤および防カビ剤の例としては、イソチアゾリン系化合物、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノール等が挙げられる。
<研磨用組成物>
ここに開示される研磨スラリーは、ワーキングスラリーとして研磨対象物であるシリコンウェーハに供給されて、その研磨に用いられる。上記研磨スラリーは、典型的には該研磨スラリーの濃縮液である研磨用組成物を希釈(典型的には、水により希釈)して調製されたものであり得る。あるいは、上記研磨用組成物をそのまま研磨スラリーとして使用してもよい。すなわち、ここに開示される技術における研磨用組成物の概念には、シリコンウェーハに供給されて該シリコンウェーハの研磨に用いられる研磨スラリー(ワーキングスラリー)と、希釈して研磨スラリーとして用いられる濃縮液(研磨スラリーの原液)との双方が包含される。ここに開示される研磨用組成物を含む研磨スラリーの他の例として、該研磨用組成物のpHを調整してなる研磨スラリーが挙げられる。
<研磨用組成物の調製>
ここに開示される研磨用組成物の製造方法は特に限定されない。例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いて、研磨用組成物に含まれる各成分を混合するとよい。これらの成分を混合する態様は特に限定されず、例えば全成分を一度に混合してもよく、適宜設定した順序で混合してもよい。
<研磨>
ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、シリコンウェーハの研磨に好適に使用することができる。以下、ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する方法の好適な一態様につき説明する。
すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨スラリーを用意する。上記研磨スラリーを用意することには、上述するように、研磨用組成物に濃度調整(例えば希釈)、pH調整等の操作を加えて研磨スラリーを調製することが含まれ得る。あるいは、研磨用組成物をそのまま研磨スラリーとして使用してもよい。
次いで、その研磨スラリーを研磨対象物であるシリコンウェーハに供給し、常法により研磨する。例えば、シリコンウェーハの一次研磨を行う場合には、ラッピング工程を経たシリコンウェーハを一般的な研磨装置にセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて上記シリコンウェーハの研磨対象面に研磨スラリーを供給する。典型的には、上記研磨スラリーを連続的に供給しつつ、シリコンウェーハの研磨対象面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動(例えば回転移動)させる。かかる研磨工程を経てシリコンウェーハの研磨が完了する。
なお、ここに開示される研磨用組成物を含む研磨スラリーを用いた研磨工程で使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、不織布タイプ、スウェードタイプ、砥粒を含むもの、砥粒を含まないもの等のいずれを用いてもよい。
<洗浄>
ここに開示される研磨スラリーを用いて研磨された研磨物は、典型的には、研磨後に洗浄される。この洗浄は、適当な洗浄液を用いて行うことができる。使用する洗浄液は特に限定されず、例えば、半導体等の分野において一般的なSC−1洗浄液(水酸化アンモニウム(NH4OH)と過酸化水素(H2O2)と水(H2O)との混合液。以下、SC−1洗浄液を用いて洗浄することを「SC−1洗浄」という。)、SC−2洗浄液(HClとH2O2とH2Oとの混合液。)等を用いることができる。洗浄液の温度は、例えば常温〜90℃程度とすることができる。洗浄効果を向上させる観点から、50℃〜85℃程度の洗浄液を好ましく使用し得る。
<研磨スラリーの濃縮液>
ここに開示される研磨スラリーは、研磨対象物であるシリコンウェーハに供給される前には濃縮された形態(すなわち、研磨スラリーの濃縮液の形態)であってもよい。このように濃縮された形態の研磨スラリーは、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。
このように濃縮液の形態にある研磨スラリーは、所望のタイミングで希釈して研磨スラリー(ワーキングスラリー)を調製し、その研磨スラリーを研磨対象物に供給する態様で使用することができる。上記希釈は、典型的には、上記濃縮液に前述の水系溶媒を加えて混合することにより行うことができる。また、上記水系溶媒が混合溶媒である場合、該水系溶媒の構成成分のうち一部の成分のみを加えて希釈してもよく、それらの構成成分を上記水系溶媒とは異なる量比で含む混合溶媒を加えて希釈してもよい。
上記濃縮液の固形分含量(non−volatile content;NV)は、例えば50重量%以下とすることができる。研磨用組成物の安定性(例えば、砥粒の分散安定性)や濾過性等の観点から、通常、濃縮液のNVは、40重量%以下とすることが好ましい。また、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から、濃縮液のNVは、0.5重量%以上とすることが適当であり、好ましくは1重量%以上、より好ましくは3重量%以上、例えば5重量%以上である。
ここに開示される研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。例えば、該研磨用組成物の構成成分(典型的には、水系溶媒以外の成分)のうち一部の成分を含むX液と、残りの成分を含むY液とが混合されてシリコンウェーハの研磨に用いられるように構成されていてもよい。ここに開示される技術は、例えば、一剤型の研磨用組成物の形態で好ましく実施され得る。
<用途>
ここに開示される技術によると、高品位な表面(例えば、LPD(Light Point Defect)やPID(Polishing Induced Defect)等の欠陥が低減された表面)を有するシリコンウェーハが提供され得る。このため、ここに開示される研磨方法は、シリコンウェーハの研磨に好適に実施され得る。
<研磨用組成物のキット>
ここに開示される技術には、例えば、以下のような研磨用組成物のキットが含まれ得る。すなわち、ここに開示される技術によると、互いに分けて保管される研磨用組成物Aと、研磨用組成物Bと、研磨用組成物Cと、を備える研磨用組成物キットが提供される。上記研磨用組成物Aは、一次研磨工程で使用される研磨スラリーAまたはその濃縮液である。また、上記研磨用組成物Bは中間研磨工程で使用される研磨スラリーBまたはその濃縮液である。さらに、上記研磨用組成物Cは仕上げ研磨工程で使用される研磨スラリーCまたはその濃縮液である。上記研磨スラリーA、BおよびCは、次式:CA×MwA<CB×MwB<CC×MwC;を満たすように選択される。特に限定されないが、上記CA×MwAは0.01以上1500以下(より好ましくは0.1以上300以下、さらに好ましくは0.3以上100以下、例えば10以上50以下)であることが好ましい。上記CB×MwBは、5以上5×104以下(より好ましくは100以上8000以下、さらに好ましくは500以上6000以下、例えば1000以上5000以下)であることが好ましい。上記CC×MwCは50以上1×105以下(より好ましくは500以上3×104以下、さらに好ましくは1000以上2×104以下、例えば2000以上1×104以下)であることが好ましい。
かかる研磨用組成物キットによると、逐次に行われる多段研磨プロセスにおいて、シリコンウェーハの表面品質(典型的には表面平滑性)と該研磨用組成物(典型的には研磨スラリー)が有する加工力(典型的には研磨力)とのミスマッチが生じにくく、効果的に表面品質が向上し得る。このため、かかる研磨用組成物キットによると、表面平滑性に優れ、かつ、欠陥数が低減した高品位なシリコンウェーハが実現され得る。また、かかる研磨用組成物キットは、研磨時間の短縮および作業効率の向上に寄与し得る。
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り重量基準である。
<研磨スラリーの調製>
まず、A工程、B工程、C工程の各研磨工程において使用される研磨スラリーA、BおよびCを以下の通りに調製した。
1)研磨スラリーAの調製
砥粒、水溶性ポリマーA、塩基性化合物および脱イオン水を混合して、研磨スラリーAの濃縮液である研磨用組成物を得た。この研磨用組成物(研磨スラリーAの濃縮液)を、脱イオン水で希釈して、A工程(一次研磨工程)において使用される研磨スラリーA(例1A〜例12Aおよび例14A〜例16A)を調製した。例13Aに係る研磨スラリーAは、水溶性ポリマーAを配合しないこと以外は上述する研磨スラリーAの作製方法と同様にして作製した。
砥粒としては、平均一次粒子径44nmのコロイダルシリカを使用した。上記平均一次粒子径は、マイクロメリテックス社製の表面積測定装置、商品名「Flow Sorb II 2300」を用いて測定されたものである(以下の各例において同じ。)。上記コロイダルシリカの平均二次粒子径は78nmであった。上記平均二次粒子径は、上記研磨スラリーA(ただし水溶性ポリマーAは含まない)を測定サンプルとして、日機装株式会社製の型式「UPA−UT151」を用いて測定された体積平均二次粒子径である(以下の各例において同じ。)。砥粒の配合量は上記研磨スラリーA中における砥粒の含有量が1.0%となるように調節した。
水溶性ポリマーAとしてはポリビニルピロリドン(PVP)を使用し、その配合量は、上記研磨スラリーA中における水溶性ポリマーAの含有量が表1に示す濃度CA(重量%)となるように調節した。また、水溶性ポリマーAの重量平均分子量MwAは表1に示す通りであった。
塩基性化合物としては水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を使用し、その配合量は、上記研磨スラリーA中におけるTMAH含有量が0.1%となるように調節した。
例1A〜例16Aに係る研磨スラリーA中における水溶性ポリマーAの濃度CA(重量%)および重量平均分子量MwAから、各例に係るCA×MwA(すなわちSA)を算出した。各例に係るSAの値を表1に併せて示した。
2)研磨スラリーBの調製
砥粒、水溶性ポリマーB、塩基性化合物および脱イオン水を混合して、研磨スラリーBの濃縮液である研磨用組成物を得た。この研磨用組成物を、脱イオン水で希釈して、B工程(中間研磨工程)において使用される研磨スラリーB(例1B〜例16B)を調製した。
砥粒としては、平均一次粒子径35nm、平均二次粒子径62nmのコロイダルシリカを使用した。砥粒の配合量は上記研磨スラリーB中における砥粒の含有量が0.3%となるように調節した。
水溶性ポリマーBとしてはヒドロキシエチルセルロース(HEC)を使用し、その配合量は、上記研磨スラリーB中における水溶性ポリマーBの含有量が表2に示す濃度CB(重量%)となるように調節した。また、水溶性ポリマーBの重量平均分子量MwBは表2に示す通りであった。
塩基性化合物としてはアンモニア水(濃度29%)を使用し、その配合量は上記研磨スラリーB中におけるアンモニア(NH3)の含有量が0.02%となるように調節した。
例1B〜例16Bに係る研磨スラリーB中における水溶性ポリマーBの濃度CB(重量%)および重量平均分子量MwBから、各例に係るCB×MwB(すなわちSB)を算出した。各例に係るSBの値を表2に併せて示した。
3)研磨スラリーCの調製
砥粒、水溶性ポリマーC、塩基性化合物および脱イオン水を混合して、研磨スラリーCの濃縮液である研磨用組成物を得た。この研磨用組成物を、脱イオン水で希釈して、C工程(仕上げ研磨工程)において使用される研磨スラリーC(例1C〜例16C)を調製した。
砥粒としては、平均一次粒子径35nm、平均二次粒子径62nmのコロイダルシリカを使用した。砥粒の配合量は上記研磨スラリーC中における砥粒の含有量が0.2%となるように調節した。
水溶性ポリマーCとしてはヒドロキシエチルセルロース(HEC)を使用し、その配合量は、上記研磨スラリーC中における水溶性ポリマーCの含有量が表3に示す濃度CC(重量%)となるように調節した。また、水溶性ポリマーCの重量平均分子量MwCは表3に示す通りであった。
塩基性化合物としてはアンモニア水(濃度29%)を使用し、その配合量は上記研磨スラリーC中におけるアンモニア(NH3)の含有量が0.02%となるように調節した。
例1C〜例16Cに係る研磨スラリーC中における水溶性ポリマーCの濃度CC(重量%)および重量平均分子量MwCから、各例に係るCC×MwC(すなわちSC)を算出した。各例に係るSCの値を表3に併せて示した。
<研磨条件>
シリコンウェーハの研磨対象面を、A工程、B工程、C工程の順に、逐次的に多段研磨した。具体的には、シリコンウェーハを例1Aに係る研磨スラリーAで研磨したあと、当該研磨後のシリコンウェーハを例1Bに係る研磨スラリーBで研磨し、最後に、該研磨後シリコンウェーハを例1Cに係る研磨スラリーCで研磨した。この一連の研磨工程(A工程、B工程およびC工程)において逐次研磨されることにより得られたシリコンウェーハを例1に係るシリコンウェーハと称することとする。同様に、例2(〜例16)に係るシリコンウェーハは、上述する例1の研磨方法と同様に、例2A(〜例16A)、例2B(〜例16B)、および例2C(〜例16C)に係る研磨スラリーA、BおよびCをそれぞれ使用して多段研磨することにより得た。研磨対象物であるシリコンウェーハとしては、直径が300mm、伝導型がP型、結晶方位が<100>、抵抗率が0.1Ω・cm以上100Ω・cm未満であるものを使用した。
1)A工程の研磨条件
研磨機:スピードファム株式会社製の両面研磨機、型式「DSM20B−5P−4D」
研磨荷重:15kPa
上定盤回転数:13rpm
下定盤回転数:35rpm
インターナルギアの回転数:7rpm
サンギアの回転数:25rpm
研磨パッド:ニッタ・ハース株式会社製の硬質ポリウレタンパッド(製品名「MH−S15A」)
研磨スラリーの供給速度:4.5リットル/分(循環使用)
研磨スラリーの温度:20℃
研磨終了時のシリコンウェーハの厚みと、該シリコンウェーハを保持するキャリアの厚みとの差:1μm(シリコンウェーハの厚みがキャリアの厚みより1μm小さい。)
2)B工程の研磨条件
研磨機:株式会社岡本工作機械製作所製の枚葉研磨機、型式「PNX−332B」
研磨テーブル:上記研磨機の有する3テーブルのうち前段の1テーブルを用いて、中間研磨を実施した。
研磨荷重:20kPa
定盤回転数:20rpm
ヘッド回転数:20rpm
研磨パッド:ニッタ・ハース株式会社製の硬質ポリウレタンパッド(製品名「MH−S15A」)
研磨スラリーの供給速度:2.0リットル/分(掛け流し使用)
研磨スラリーの温度:20℃
研磨時間:2分
3)C工程の研磨条件
研磨機:株式会社岡本工作機械製作所製の枚葉研磨機、型式「PNX−332B」
研磨テーブル:上記研磨機の有する3テーブルのうち後段の2テーブルを用いて、最終研磨を実施した。
(以下の条件は各テーブル同一である。)
研磨荷重:15kPa
定盤回転数:30rpm
ヘッド回転数:30rpm
研磨パッド:フジボウ愛媛株式会社製のスエードパッド(製品名「ポリパス#27」)
研磨スラリーの供給速度:2.0リットル/分(掛け流し使用)
研磨スラリーの温度:20℃
研磨時間:2分
<洗浄>
A〜C工程の一連の研磨工程が完了した後の各例に係るシリコンウェーハを、NH4OH(29%):H2O2(31%):脱イオン水(DIW)=1:3:30(体積比)の洗浄液を用いて洗浄した(SC−1洗浄)。より具体的には、周波数950kHzの超音波発振器を取り付けた洗浄槽を2つ用意し、それら第1および第2の洗浄槽の各々に上記洗浄液を収容して60℃に保持し、研磨後のシリコンウェーハを第1の洗浄槽に6分、その後超純水と超音波によるリンス槽を経て、第2の洗浄槽に6分、それぞれ上記超音波発振器を作動させた状態で浸漬した。
<表面粗さ評価>
洗浄後の例1〜例16に係るシリコンウェーハの表面粗さ(Ra)を、非接触表面形状測定機(ザイゴ社製、装置名「New View 5010」)を使用して測定した。例1〜例16に係るシリコンウェーハの表面粗さの測定結果を表4に示す。
<微小パーティクル数評価>
ウエハ検査装置(ケーエルエー・テンコール社製、商品名「Surfscan SP2」)を用いて、洗浄後の例1〜例16に係るシリコンウェーハ表面に存在する37nm以上の大きさの欠陥(パーティクル)の個数(LPD数)をカウントした。各例に係るシリコンウェーハについて、検出された欠陥の数を表4に示す。
また、表4には、例1〜例16に係る上記CB×MwBを各例に係る上記CA×MwAで除した値(すなわちSB/SA)と、各例に係るCC×MwCを各例に係るCB×MwBで除した値(すなわちSC/SB)と、各例に係るCC×MwCを各例に係るCA×MwAで除した値(すなわちSC/SA)とを併せて示した。
表4に示すように、例1〜例12に係るシリコンウェーハは、SB/SAが1より大きく、SC/SBが1より大きく、かつ、SC/SAが1より大きかった。一方、例13に係るシリコンウェーハは、A工程において、水溶性ポリマーAを含まない研磨スラリーAで研磨された。また、例14および例15に係るシリコンウェーハはSC/SBが1以下であり、例16に係るシリコンウェーハはSB/SAが1以下であった。
表4に示す結果から明らかなように、例1〜例12に係るシリコンウェーハは、その表面粗さが1.5nm未満であり、優れた表面平滑性を示すことがわかった。また、例1〜例9に係るシリコンウェーハは、より良好な表面平滑性を有することが明らかとなった。
また、例1〜例12に係るシリコンウェーハは、欠陥数が250個未満であり、欠陥の少ない高品位な表面を有することがわかった。以上より、例1〜例12に係るシリコンウェーハは、表面平滑性に優れ、かつ、欠陥の発生が抑制されたものであることが確認された。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。