JPH11140427A

JPH11140427A - 研磨液および研磨方法

Info

Publication number: JPH11140427A
Application number: JP31226797A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲雄鈴木; Nobuhiro Hara; 宣宏原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】うねり及び／又はヘイズ改善作用に優れた研
磨液を提供する。【解決手段】アルカリ成分およびコロイダルシリカを
含む研磨液中に、炭素長鎖構造を有し、側鎖としてヒド
ロキシ低級アルコキシ基を有する鎖状炭化水素系高分子
を、好ましくは０．００３〜０．１重量％含有する研磨
液である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研磨液に関し、特
に、半導体用シリコンウェハーの表面、或は該シリコン
ウェハー上に形成されるシリコン（以下、「シリコンウ
ェハー」で代表することがある）からなる膜の表面を研
磨するのに有用な研磨液、および該研磨液を用いた研磨
方法に関するものである。以下の記載では、本発明研磨
液の代表的な適用例であるシリコン用研磨液を中心に説
明する。

【０００２】

【従来の技術】半導体用シリコンウェハーは、一般にダ
イヤモンドソーやワイヤーソー等を用いてインゴットか
ら切出された後、ラッピング、エッチング、研磨、洗
浄、検査の各工程を経て、製品として出荷される。この
うち研磨工程は、通常二段階若しくは三段階からなる。
具体的には、ラッピング面の除去を目的とした粗研磨
（１次研磨）と、ヘイズ（曇り）と呼ばれる表面からの
光の散乱防止を目的とした仕上げ研磨の二段階；若しく
は上記粗研磨と仕上げ研磨の間に中間研磨（２次研磨）
が導入された三段階からなる。各研磨段階によって役割
も異なり、それに応じて適切な研磨液やパッド等が選択
されている。

【０００３】例えば粗研磨は、前述した様にラッピング
面の効率的な除去を目的とするものであるから、研磨速
度を重視した研磨処理がなされている。具体的には、粗
研磨では、アルカリ性コロイダルシリカを主成分とする
研磨液、及びパッドとして比較的硬度の高い人工皮革が
用いられている。いずれも除去速度を大きくして生産性
の向上を図るという観点から適切に調整されており、そ
れにより、ＴＴＶ（total thickness variation ）の高
水準化を目指している。更に、研磨圧力も３００ｇｆ／
ｃｍ² 以上と高く設定する等して一層の生産性向上を図
っている。

【０００４】一方、仕上げ研磨では、前述のヘイズと密
接な関係にある微少粗さ（micro-roughness ）の改善を
目的としている。この微少粗さは、凹凸の周期が数十ｎ
ｍ程度と非常に短く、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）によっ
て測定することができる。上記微少粗さは、表面に形成
される酸化膜とシリコン層の境界面の粗さを支配する
が、なかでも境界面の粗さは、酸化膜耐圧などの電気的
特性に大きな影響を及ぼすことから、均質な境界面を得
るためには、微少粗さの改善が要求されている。

【０００５】従って、仕上げ研磨では、ヘイズフリーの
達成に有効なパッドや研磨液が選択されている。具体的
には、パッドとしては柔らかい人工皮革を用い、研磨液
にしても、研磨速度より仕上げ面平滑度の改善を重視し
た組成のものが用いられている。

【０００６】このうち研磨液に関しては、古くより種々
の研磨液が提案されている。例えば特公昭５３−９９１
０には、アルカリ性コロイダルシリカからなる研磨液
に、Ｃ原子を３〜５個有する１価アルコールおよびポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ）を両方添加した仕上げ用研
磨液が開示されている。最近でも、アルカリ性コロイダ
ルシリカにＨＬＢが１３以上２０未満の非イオン系界面
活性剤を添加した仕上げ用研磨剤（特開平４−２９１７
２２）、アルカリ性コロイダルシリカにスルホン酸塩
型、硫酸エステル塩型、カルボン酸塩型またはリン酸エ
ステル塩型の陰イオン界面活性剤を添加した仕上げ用研
磨剤（特開平４−２９１７２３）などが開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の様にシリコンウ
ェハーの研磨工程は、主として、ラップ面の効率的除去
を目的とした粗研磨（１次研磨）と、微少粗さ（ヘイ
ズ）の改善を目的とした仕上げ研磨の工程からなる。と
ころが、粗研磨した後の研磨面には、数十ｎｍの微少粗
さだけでなく、数十〜数百μｍの空間スケールの凹凸
（うねりと呼ばれる）も存在しており、従来の仕上げ研
磨では、この様な長周期の凹凸を十分に除去することが
できない。従って、１０μｍ程度の領域をＡＦＭで測定
した場合の粗度はＲａ＝０．５ｎｍ以下の高水準を実現
できたとしても、１ｍｍ程度の領域を非接触光学式粗さ
計（例えば「ＷＹＫＯＴＯＰＯ３Ｄ」）等で測定す
ると、Ｒａが１ｎｍを大きく超える場合があり、これで
は、回路パターンを精密且つ精緻に線描することが困難
になる。高度に集積させた半導体素子を製造する際に
は、より精密で精緻な回路パターンの線描が求められる
為、できる限り凹凸の小さいウェハー研磨面を実現する
必要があるからである。更に長周期の凹凸は、微視的に
はシリコン結晶の段差（ステップ）が多数存在すること
を意味するが、この様な結晶段差の存在も、半導体素子
の電気的特性を悪化させる原因の一つとなっている。

【０００８】この様な長周期の凹凸（うねり）を改善す
る為、粗研磨後に中間研磨（２次研磨）を導入する試み
がなされている。即ち、中間研磨によってうねりを改善
しようとするものであるが、中間研磨では多くの場合、
パッドの硬度や研磨圧力を適正化する点に精力が注がれ
ており、該中間研磨に使用する研磨液は、粗研磨用研磨
液や仕上げ用研磨液を流用しているに過ぎない。しか
し、本発明者らの検討結果によれば、この様な方法で
は、たとえ中間研磨を導入したとしてもうねりを効果的
に低減することができず、スクラッチが発生したり研磨
速度が著しく低下する等し、実用的でないことが分かっ
た。例えば粗研磨用研磨液を中間研磨に使用した場合
は、パッドの硬度や種類、研磨圧力等を適正化しても、
長周期の凹凸を十分除去することが困難である。一方、
仕上げ研磨用研磨液を中間研磨に使用した場合は研磨速
度が遅くなり、研磨に長時間要する。また、仕上げ用研
磨液の場合は、前述した様に柔らかいパッドとの組合わ
せ使用において最良の効果を奏する様組成が調整されて
いる為、硬いパッドを使用したときにはスクラッチが発
生し易いという問題もある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ヘイズ及び／又はうねり（長周期の
凹凸）を改善するのに有効な研磨液、および該研磨液を
用いた研磨方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明の研磨液は、アルカリ成分およびコロイダルシリカ
を含む研磨液中に、炭素長鎖構造を有し、側鎖としてヒ
ドロキシ低級アルコキシ基を有する鎖状炭化水素系高分
子を含有するものであるところに要旨を有するものであ
る。

【００１１】上記研磨液は、特にシリコン用研磨液とし
て有用であり、研磨液中に上記鎖状炭化水素系高分子を
０．００３〜０．１重量％含有することにより、ヘイズ
改善作用及び／又はうねり改善作用を一層高めることが
できる。

【００１２】本発明に用いられる上記前記鎖状炭化水素
系高分子としては、ビニルアルコール系重合体または
（メタ）アクリル酸系重合体が好ましく、なかでもエチ
レンオキサイド付加ポリビニルアルコールまたは（メ
タ）アクリル酸ナトリウムと（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシエチルエステルの共重合体の使用が推奨される。

【００１３】また、上記アルカリ成分としては、水溶性
ケイ酸成分（例えばケイ酸カリウムやケイ酸ナトリウム
など）の使用が好ましい。

【００１４】上述した本発明の研磨液を用い、半導体用
シリコンウェハーの表面、或はシリコンウェハー上に形
成されるシリコンからなる膜の表面を研磨用パッドを用
いて研磨する方法としては、以下の三態様が挙げられ
る。

【００１５】まず第一に、２次研磨するに当たり、ＪＩ
ＳＫ−６３０１準拠試験による硬度が５０〜１００の
研磨用パッド、および本発明の研磨液を組合わせて用い
る方法である。この様な方法を採用することにより、う
ねりの改善された研磨面を得ることができる。

【００１６】第二に、２次研磨および仕上げ研磨するに
当たり、本発明の研磨液を用いる方法であり、同じ研磨
液を使用して、うねり改善作用のみならずヘイズ改善作
用も得ようというものである。その際には、２次研磨，
仕上げ研磨に適した研磨用パッドを選択して使用するこ
とが必要である。

【００１７】第三に、１次研磨を２段階（前半および後
半）に分けて行うに当たり、本発明の研磨液を後半過程
で使用する方法である。１次研磨中は、同じ硬度のパッ
ド（ＪＩＳＫ−６３０１準拠試験による硬度が５０〜
１００のパッド）を用い、その前半過程では、１次研磨
用研磨液を用いて研磨した後、後半過程では、研磨液の
種類を本発明研磨液に切替えて使用するものであり、こ
れにより、２次研磨を省略しても、うねりの改善された
研磨面が得られる。

【００１８】尚、以下の記載では、粗研磨は１次研磨
と、中間研磨は２次研磨と表現することにする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上述した作用を有
する新規な研磨液を提供するに当たり、特にうねりと呼
ばれる長周期の凹凸を改善し得る中間研磨法につき、適
切な研磨液の組成、および該研磨液と組合わせ使用する
パッドの硬度などを中心に鋭意検討した。

【００２０】その結果、まず、中間研磨に使用するパッ
ドは、１次研磨と同程度に硬度の高いものを用いる必要
があることが分かった。仕上げ研磨で使用する様な柔ら
かいパッドは、短い周期の凹凸（上記微少粗さ）を除去
するのには効果的であるが、うねりの如く長周期の凹凸
を低減するのには適していないものと考えられる。

【００２１】一方、前述した様にシリコンウェハーを研
磨するには、アルカリ性コロイダルシリカを主成分とす
る研磨液が繁用されている。そこで本発明者らは、１次
研磨に通常用いられている硬度の高いパッド（ロデール
・ニッタ製の「SUBA400 」）を使用し、アルカリ性コロ
イダルシリカを主成分とする研磨液で研磨するに当た
り、研磨液の組成（具体的には、コロイダルシリカの粒
子径、アルカリ成分、および第三成分の添加剤）を種々
変化させた場合における、研磨速度や研磨面の形状に与
える影響について種々検討した。その結果、研磨面の長
周期の凹凸を支配する最大の要因は添加剤であることを
突き止めた。そこで、うねりを最も改善し得る添加剤に
ついて更に検討を重ねた結果、研磨液中に、特定の側鎖
を含む鎖状炭化水素系高分子からなる水溶性高分子化合
物を添加すれば、長周期の凹凸が飛躍的に改善し、更に
は優れたヘイズ改善作用も発揮し得ることを見出し、本
発明を完成したのである。

【００２２】まず、本発明を最も特徴付ける水溶性高分
子化合物について説明する。本発明では、炭素長鎖構造
を有し、側鎖としてヒドロキシ低級アルコキシ基を有す
る炭素長鎖構造を有する鎖状炭化水素系高分子を研磨液
中に添加するところに最大の特徴を有する。

【００２３】ここで、上記「ヒドロキシ低級アルコキシ
基」における「低級アルコキシ」とは、炭素数が１〜６
個の直鎖状または分岐状のアルキルオキシ基を意味す
る。具体的にはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソ
プロポキシ、ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−
ブトキシ、ペンチル、ヘキシル等が挙げられ、なかでも
炭素数が１〜４個のもの（メトキシ、エトキシ、プロポ
キシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、
ｔｅｒｔ−ブトキシ等）が好ましい。より好ましくは炭
素数が１〜２個のメトキシ、エトキシであり、更に好ま
しくはエトキシである。従って、本発明に用いられる
「ヒドロキシ低級アルコキシ基」としては、ヒドロキシ
メトキシ、ヒドロキシエトキシ、ヒドロキシプロポキ
シ、ヒドロキシイソプロポキシ、ヒドロキシブトキシ、
ヒドロキシｓｅｃ−ブトキシ、ヒドロキシｔｅｒｔ−ブ
トキシ、ヒドロキシペンチル、ヒドロキシヘキシル等が
挙げられ、なかでもヒドロキシエトキシの使用が推奨さ
れる。

【００２４】この様な基からなる側鎖を含む鎖状炭化水
素系高分子としては、ビニルアルコール系重合体［ビニ
ルアルコールの単独重合体（ポリビニルアルコール）の
他、該ビニルアルコールと他のモノマーとの共重合体、
該ビニルアルコール中のヒドロキシ基の一部が変性（ケ
ン化など）した上記単独重合体若しくは共重合体（例え
ばエチレンオキサイド付加ポリビニルアルコール等）も
包含される］；（メタ）アクリル酸系重合体｛（メタ）
アクリル酸の単独重合体［ポリ（メタ）アクリル酸］の
他、該（メタ）アクリル酸と他のモノマーとの共重合
体、該（メタ）アクリル酸中のカルボキシル基の一部が
変性した上記単独重合体若しくは共重合体［例えばポリ
（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸ナ
トリウムと（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルエステ
ルの共重合体等）も包含される｝等が挙げられる。なか
でも、エチレンオキサイド付加ポリビニルアルコール、
（メタ）アクリル酸ナトリウムと（メタ）アクリル酸ヒ
ドロキシエチルエステルの共重合体の使用が推奨され
る。

【００２５】この様な水溶性高分子化合物を研磨液中に
添加することにより、研磨速度および研磨面の粗度が著
しく向上する理由は以下の様に考えられる。

【００２６】一般に、シリコンウェハーのアルカリ性コ
ロイダルシリカによる研磨は「メカノケミカル研磨」と
呼ばれており、コロイダルシリカによる機械的研磨作用
とアルカリ成分による化学的研磨作用が複合されたもの
である。機械的作用が支配的である研磨の場合には、研
磨速度が遅くなる等の多少の不具合を伴うとしても、研
磨圧力を低く設定したり、砥粒の粒子径を小さくする等
して研磨面の粗度を改善することができる。これに対し
てメカノケミカル研磨の場合には、機械的研磨作用と化
学的研磨作用の複合作用により研磨が進行するため、ア
ルカリ成分による化学的作用を適切に制御することが、
除去速度および面形状を最適化するために重要である。

【００２７】アルカリ性コロイダルシリカを用いてシリ
コンウェハーを研磨した場合、研磨面が非常に疎水的に
なることは良く知られている。これは、ウェハー最表面
に存在するシリコンの末端が水素原子で終結している
（即ち、ウェハー最表面には水素原子が存在している）
ためと言われている（G. J. Pietsch ，G. S. Higash
i，and Y. J. Chabal, Appl. Phys. Lett., Vol. 64,
p.3115-3117(1994) ）。この様に疎水性の研磨面を、上
述した水溶性高分子化合物含有研磨液で研磨した場合
は、該化合物中に含まれる親水性部分（基）がシリコン
ウェハーの表面に存在する水素原子と水素結合し、研磨
面が親水性に変化する。その結果、研磨液中のアルカリ
成分による化学的作用が緩和され、面のうねりが改善さ
れるものと思料される。上述した親水性官能基のなかで
も、とりわけヒドロキシ低級アルコキシ基は、シリコン
ウェハー表面との作用が適切なものになるため、研磨面
のうねり改善効果が顕著になると考えられる。

【００２８】本発明は、水溶性高分子化合物のなかでも
特に側鎖部分に着目し、うねりやヘイズの改善を有効に
発揮し得るものにつき鋭意検討すると共に、該側鎖が結
合する主鎖との組合わせにおいて、上記改善作用を最も
発揮し得る水溶性高分子化合物を特定したところに技術
的意義を有するものである。この様に「側鎖と主鎖」を
特定した水溶性高分子化合物を用いれば、うねりの改善
のみならずヘイズも改善し得ることは本発明者らによっ
て初めて見出された知見である。後記する実施例からも
明らかな通り、ヒドロキシエチルセルロースやカルボキ
シメチルセルロース等の変性セルロース類も或る程度の
うねり改善作用を発揮する。このうちヒドロキシエチル
セルロースは、ヒドロキシエトキシ基を有している点で
本発明で規定する「側鎖部分」は満足しているものの、
「主鎖部分」については本発明の要件を満足していない
為、結果的には本発明で特定する「水溶性高分子化合
物」には包含されないものである。

【００２９】尚、上記水溶性高分子化合物による作用を
一層向上させるには、研磨液中に上記水溶性高分子を
０．００３〜０．１重量％添加することが好ましい。
０．００３重量％未満では、上述した作用をうまく発揮
させることができない。より好ましくは０．００５重量
％以上、更により好ましくは０．０１重量％以上であ
る。添加する水溶性高分子の含有量が多くなるにつれ、
面のうねり改善効果もある程度上昇するが、研磨速度も
低下する傾向がみられ、実用的でなくなる。更に、コロ
イダルシリカ同士による二次凝集が促進され、研磨中に
スクラッチが発生するなどの不具合も生じる。この様な
観点から上記水溶性高分子の上限を０．１重量％にする
ことが推奨される。

【００３０】次に、本発明の研磨液に用いられるアルカ
リ性コロイダルシリカについて説明する。

【００３１】アルカリ成分としては、シリコンウェハー
に繁用されているもの（例えば水酸化アルカリ、炭酸ア
ルカリ、アンモニア、有機アミン、ヒドラジン等）の
他、水溶性ケイ酸成分も用いられる。これらの成分は、
単独で、或いは２種類以上組合わせて使用できる。具体
的には、上記水溶性高分子化合物の種類に応じ、適切な
うねり改善作用が得られる様、アルカリ成分の種類も適
宜選択し得る。

【００３２】より優れたうねり改善作用を得るために
は、水溶性ケイ酸成分［例えば、オルトケイ酸、メタケ
イ酸、メタ二ケイ酸、メタ三ケイ酸、メタ四ケイ酸、ケ
イ酸塩類（ケイ酸カリウムやケイ酸ナトリウム等）等］
の使用が推奨される。上記水溶性ケイ酸成分を添加すれ
ば、研磨に必要なコロイダルシリカの濃度を低減するこ
とができ、研磨時におけるウェハーへの砥粒の付着も抑
制し得る。更に、コロイダルシリカ同士の二次凝集を防
止し、スクラッチの発生も抑えることができる。上記水
溶性ケイ酸成分は、アルカリ水溶液中に添加・溶解し、
ケイ酸成分として含有させた水溶液を用いることもでき
るし、これらケイ酸塩水溶液をイオン交換してケイ酸成
分のみを含有させた水溶液も使用できる。更に、ケイ酸
水和物を熱アルカリ水溶液に溶解させた水溶液も使用で
きる。これらのケイ酸またはケイ酸塩類などは、単独で
用いても良く、或いは２種以上を併用しても良い。その
含有量ば特に限定されず、上記作用を有効に発揮し得る
濃度を適宜選択することができるが、ＳｉＯ₂ 換算で
０．０５〜５重量％程度が実用的である。

【００３３】また、本発明に用いられるコロイダルシリ
カの含有量は、ＳｉＯ₂ 換算で０．００５〜５重量％に
することが好ましい。０．００５重量％未満では、実操
業レベルに適した研磨速度を得ることができない。より
好ましくは０．０５重量％以上である。一方、５重量％
を超えると、研磨液の粘度が増加して研磨液の供給が困
難になる。より好ましくは３重量％以下である。

【００３４】本発明の研磨液は、基本的には上述した組
成からなるが、更に界面活性剤、キレート剤等を添加す
ることにより、一層の作用向上を図ったり、様々な特性
を付与することができる。例えば、本発明の研磨液はう
ねり改善作用に加え、ヘイズの発生も抑制することもで
きるが、一層の作用向上を目指して、ヘイズ改善に有用
な既知の添加剤を添加することができる。また、キレー
ト剤を添加すれば、研磨面に付着する金属成分を低減し
得るので有効である。

【００３５】次に、本発明の研磨液を用い、半導体用シ
リコンウェハーの表面、或はシリコンウェハー上に形成
されるシリコンからなる膜の表面を研磨する方法（合計
三態様）について説明する。

【００３６】まず第一の態様は、２次研磨するに当た
り、硬度が５０〜１００の研磨用パッド（ＪＩＳＫ−
６３０１準拠によるＣ型スプリング式硬さ試験で測定し
たもの）、および本発明の研磨液を組合わせて用いる方
法である。この様な方法を採用することにより、うねり
の改善された研磨面を得ることができる。

【００３７】この様に本発明の研磨液を用いて２次研磨
するためには、研磨用パッドの硬度に留意する必要があ
る。２次研磨は、使用する研磨液の組成と研磨用バッド
の硬度をうまく組合わせることによって始めて所望の効
果が得られるからである。研磨用パッドが柔らかい場合
には、たとえ本発明の研磨液を使用したとしても、うね
りの改善効果が充分得られない。好ましくは５０以上の
硬度を有するパッドの使用が推奨される。一方、研磨用
パッドの硬度が１００を超えると、硬すぎて研磨面にス
クラッチが発生し易くなる。好ましい硬度は８０以下で
ある。

【００３８】第二の態様は、２次研磨および仕上げ研磨
に本発明の研磨液を用いる方法であり、同じ研磨液を使
用して、うねり改善作用のみならずヘイズ改善作用も得
ようというものである。その際には、研磨用パッドの硬
度に留意する必要がある。即ち、２次研磨では、第一の
態様と同様、所定の硬度を有するパッドを使用する。ま
た、本発明の研磨液を仕上げ研磨に用いるに当たって
は、該研磨により所望のうねり改善効果が得られる様、
柔らかい研磨用パッドを用いる必要がある。研磨液の組
成に関しては、実質的に２次研磨で用いたものを適用で
きるが、一層のうねり改善を目指して、従来のうねり改
善用添加剤を積極的に添加する等の変更は可能である。

【００３９】第三の態様は、１次研磨を２段階（前半お
よび後半）に分けて行うに当たり、本発明の研磨液を後
半過程で使用する方法である。詳細には、１次研磨中
は、同じ硬度のパッド（第一の態様で使用したのと同じ
硬度のパッド）を用い、その前半過程では、１次研磨用
研磨液を用いて研磨した後、後半過程では、研磨液の種
類を本発明研磨液に切替えて使用するものであり、これ
により、２次研磨が不要になる。即ち、研磨工程を少な
くしても、うねりの改善された研磨面が得られるのであ
る。尚、１次研磨の前半過程で使用する研磨液は、１次
研磨に通常使用される研磨液を用いれば良い。

【００４０】以下実施例に基づいて本発明を詳述する。
ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術範囲に包含される。

【００４１】

【実施例】

実施例１本実施例では、２次研磨に使用する研磨液の種類を種々
変更させ、うねりの改善に及ぼす研磨液の影響について
調査した。

【００４２】まず、１次研磨に当たっては、ラッピング
およびエッチングを施したウェハー（φ１５０）を、市
販の１次研磨用研磨液（ロデール・ニッタ製「Nalco235
0 」を水で２０倍に希釈したもの）を用い、下記の研磨
条件で１次研磨した。装置：枚葉式片面研磨機パッド：ロデール・ニッタ製「ＳＵＢＡ４００」
（Ｃ型スプリング式硬度６１）研磨圧力：４００ｇｆ／ｃｍ² 定盤回転数：５０ｒｐｍ Quill 回転数：４０ｒｐｍ研磨液流量：３００ｃｍ³ ／ｍｉｎ

【００４３】このときの研磨速度は０．６５μｍ／ｍｉ
ｎ、面粗度はＲａ＝２．４５ｎｍ、Ｒmax ＝２１．２ｎ
ｍであった。なお、研磨面の粗度はＴＯＰＯ３Ｄ（ワイ
コ製）を用い、１ｍｍの領域を約４μｍの空間分解能で
測定した。

【００４４】次に、上記１次研磨を施したウェハーを、
表１に示す８種類の水溶性高分子含有研磨液を用いて２
次研磨し、そのときの研磨速度および研磨面の粗度を同
様に測定した。２次研磨の条件は、研磨液の種類を変え
たこと以外は１次研磨と同じである。尚、表１中、Ｎo.
１〜８の研磨液は、平均粒子径５０ｎｍのコロイダルシ
リカをＳｉＯ₂ 換算で２重量％含有すると共に、ジエタ
ノールアミンでｐＨを１０．５に調整したアルカリ性コ
ロイダルシリカの中に、表１に示す種々の水溶性高分子
が０．００４重量％添加されたものである。また、Ｎo.
９，１０は、いずれも市販の仕上げ研磨用研磨液であ
る。尚、比較の為に２次研磨を行わない例（Ｎo.１１）
も実施した。

【００４５】２次研磨後、仕上げ研磨を行い、仕上げ研
磨後の面粗度を２次研磨のときと同様に測定した。仕上
げ研磨条件は次の通りである。装置：枚葉式片面研磨機パッド：ロデール・ニッタ製「ＵＲ１００」研磨圧力：１２０ｇｆ／ｃｍ² 定盤回転数：５０ｒｐｍ Quill 回転数：４０ｒｐｍ研磨液流量：３００ｃｍ³ ／ｍｉｎ研磨時間：１５ｍｉｎ研磨液：市販の仕上げ用研磨液（フジミ・インコ
ーポレーテッド製「Glanzox3900 」の１０倍希釈液）得られた結果を表１に併記する。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１より以下の様に考察することができ
る。まず、Ｎo.１及び２は本発明で規定する水溶性高分
子化合物含有研磨液であるが、仕上げ研磨後の面粗度に
優れ、且つ研磨速度も実用レベルを維持することができ
た。具体的には、Ｒａ：約０．５、Ｒｍａｘ：約４．５
となり、研磨面のうねりが顕著に改善されることが分か
る。更に研磨速度にしても、１次研磨のとき（０．６５
μｍ／ｍｉｎ）と概ね変わらないか、最も小さいもので
もせいぜい約１／２遅くなる程度であり、市販の仕上げ
用研磨液を使用したときと比較すれば、研磨速度の低下
を著しく抑えることができた。

【００４８】これに対して、本発明の要件を満足しない
水溶性高分子化合物を含むＮo.３〜８では、仕上げ研磨
後の面粗度に劣り、研磨速度も実用レベルを維持するこ
とは困難であった。

【００４９】また、Ｎo.９，１０は市販の仕上げ研磨用
研磨液を使用した例であるが、このうちＮo.１０ではス
クラッチが大量に発生した為、面粗度の測定および仕上
げ研磨は実施しなかった。Ｎo.９は、仕上げ研磨後の面
粗度がＲａ：約１．４、Ｒｍａｘ：１２で、研磨面のう
ねりを改善することができなかった。また、研磨速度は
１次研磨のとき（０．６５μｍ／ｍｉｎ）に比べて１／
４〜１／５と極めて遅くなり（０．１４，０．１９μｍ
／ｍｉｎ）、実操業上、大きな支障を伴っている。更に
Ｎo.１１は２次研磨を行わなかった例であるが、仕上げ
研磨後の面粗度が大きく、うねり改善作用は全く得られ
なかった。

【００５０】実施例２本実施例では、１次研磨を２段階（前半および後半）に
分け、前半では通常の１次研磨用研磨液を使用し、後半
では本発明の研磨液を使用したときの仕上げ研磨面の粗
度について調べた。

【００５１】まず、ラッピング後、エッチングしたシリ
コンウェハーを、下記の如く１次研磨および仕上げ研磨
し、各工程における面粗度および研磨速度を実施例１と
同様にして測定した。

【００５２】［１次研磨］装置：枚葉式片面研磨機パッド：ロデール・ニッタ製「ＳＵＢＡ４００」
（Ｃ型スプリング式硬度６１）研磨圧力：４００ｇｆ／ｃｍ² 定盤回転数：５０ｒｐｍ Quill 回転数：４０ｒｐｍ研磨液流量：２５０ｃｍ³ ／ｍｉｎ研磨時間：前半２０ｍｉｎ，後半１０ｍｉｎ研磨液：（前半）平均粒子径５０ｎｍのコロイダルシリカをＳｉ
Ｏ₂ 換算で２重量％含有すると共に、ジエタノールアミ
ンでｐＨを１０．５に調整した研磨液（後半）上記研磨液中にエチレンオキサイド付加型ポリ
ビニルアルコールを０．０５重量％添加した研磨液

【００５３】［仕上げ研磨］装置：枚葉式片面研磨機パッド：ロデール・ニッタ製「ＵＲ１００」研磨圧力：１２０ｇｆ／ｃｍ² 定盤回転数：５０ｒｐｍ Quill 回転数：４０ｒｐｍ研磨液流量：８０ｃｍ³ ／ｍｉｎ研磨時間：１５ｍｉｎ研磨液：市販の仕上げ用研磨液（フジミ・インコ
ーポレーテッド製「Glanzox3900 」の１０倍希釈液）

【００５４】尚、比較の為に、１次研磨の全工程を同じ
研磨液で研磨した場合における面粗度についても同様に
調べた。得られた結果を表２に併記する。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２より、本発明の研磨液を１次研磨の後
半で使用しても、優れたうねり改善作用が得られた。こ
の方法は、２次研磨工程を省略してもうねり改善作用が
得られる点で、生産性の良い方法である。

【００５７】実施例３本実施例では、１次研磨で使用する研磨液の種類を下記
の如く変化させたこと以外は実施例２と同様にして研磨
し、仕上げ研磨後の面粗度を測定した。（前半）平均粒子径５０ｎｍのコロイダルシリカをＳｉ
Ｏ₂ 換算で０．０１重量％含有すると共に、ケイ酸カリ
ウムでｐＨを１０．７に調整した研磨液（後半）上記研磨液中にエチレンオキサイド付加型ポリ
ビニルアルコールを０．０３重量％添加した研磨液

【００５８】その結果、１次研磨後の面粗度はＲａ＝
０．６８ｎｍ，Ｒmax ＝５．６５ｎｍ、また、仕上げ研
磨後の面粗度はＲａ＝０．５２ｎｍ，Ｒmax ＝４．３４
ｎｍとなった。この様に本発明で規定する好ましい範囲
内であれば、研磨液中のアルカリ性コロイダルシリカの
種類や水溶性高分子化合物の濃度を変えたとしても、優
れたうねり改善作用が得られることが分かった。

【００５９】実施例４本実施例では、本発明研磨液によるヘイズ改善作用につ
いて調べた。まず、ラッピング後エッチング処理したシ
リコンウェハーを実施例１と同様にして１次研磨した
（研磨時間２０分）後、下記条件にて２次研磨した。

【００６０】装置：枚葉式片面研磨機パッド：ロデール・ニッタ製「ＳＵＢＡ４００」
（Ｃ型スプリング式硬度６１）研磨圧力：４００ｇｆ／ｃｍ² 定盤回転数：５０ｒｐｍ Quill 回転数：４０ｒｐｍ研磨液流量：３００ｃｍ³ ／ｍｉｎ研磨時間：１５ｍｉｎ研磨液：平均粒子径５０ｎｍのコロイダルシリカ
をＳｉＯ₂ 換算で２重量％含有し、ジエタノールアミン
でｐＨを１０．５に調整したものに、エチレンオキサイ
ド付加ポリビニルアルコール（前記表１のＮo.１に相
当）を０．０５重量％添加したもの

【００６１】次に、仕上げ研磨を行った。この仕上げ研
磨は、上記研磨液を用いたこと以外は実施例２で行った
のと同様の仕上げ研磨を実施した。

【００６２】仕上げ研磨後、通常のＳＣ１（Standard C
lean１）洗浄を行った後、ウェハーの面粗度をワイコ社
製「ＴＯＰＯ３Ｄ］を用い、１ｍｍの領域を約４μｍの
空間分解能で測定したところ、Ｒａ＝０．５２ｎｍ，Ｒ
ｍａｘ＝５．０８ｎｍであった。また、ウェハーの研磨
面に、暗室中で高輝度検査用照明装置（ミクロ技研製
「ＵＩＨ−２Ｂ］）を用いて高輝度光を照射し、乱反射
を目視観察したが、ヘイズの発生は認められなかった。
以上の結果より、本発明の研磨液を用いれば、優れたヘ
イズ改善作用も発揮することが分かった。

【００６３】

【発明の効果】本発明の研磨液は上記の様に構成されて
いるので、うねりやヘイズの改善作用に優れており、し
かも研磨速度も実用レベルを維持できるので、特に２次
研磨用研磨液として極めて有用である。

【００６４】また本発明の研磨法は、研磨用パッドの硬
度を適切に制御することにより、２次研磨の他、１次研
磨にも応用適用されるものであり、ヘイズやうねりの改
善されたシリコンウェハーを生産性良く得ることができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルカリ成分およびコロイダルシリカを
含む研磨液中に、炭素長鎖構造を有し、側鎖としてヒド
ロキシ低級アルコキシ基を有する鎖状炭化水素系高分子
を含有するものであることを特徴とする研磨液。
【請求項２】シリコンの研磨に用いられるものである
請求項１に記載の研磨液。
【請求項３】前記研磨液中に鎖状炭化水素系高分子を
０．００３〜０．１重量％含有する請求項１または２に
記載の研磨液。
【請求項４】前記鎖状炭化水素系高分子がビニルアル
コール系重合体または（メタ）アクリル酸系重合体であ
る請求項１〜３のいずれかに記載の研磨液。
【請求項５】前記鎖状炭化水素系高分子がエチレンオ
キサイド付加ポリビニルアルコールまたは（メタ）アク
リル酸ナトリウムと（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチ
ルエステルの共重合体である請求項４に記載の研磨液。
【請求項６】前記アルカリ成分が水溶性ケイ酸成分で
ある請求項１〜５のいずれかに記載の研磨液。
【請求項７】うねり改善作用及び／又はヘイズ改善作
用を有する請求項１〜６のいずれかに記載の研磨液。
【請求項８】半導体用シリコンウェハーの表面、或は
シリコンウェハー上に形成されるシリコンからなる膜の
表面を研磨用パッドを用いて研磨するに当たり、ＪＩＳ
Ｋ−６３０１準拠試験による硬度が５０〜１００の研
磨用パッドを用い、請求項１〜７のいずれかに記載の研
磨液を用いて２次研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項９】半導体用シリコンウェハーの表面、或は
シリコンウェハー上に形成されるシリコンからなる膜の
表面を研磨するに当たり、請求項１〜７のいずれかに記載の研磨液を用いて２次研
磨および仕上げ研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１０】半導体用シリコンウェハーの表面、或
はシリコンウェハー上に形成されるシリコンからなる膜
の表面を研磨用パッドを用いて１次研磨するに当たり、ＪＩＳＫ−６３０１準拠試験による硬度が５０〜１０
０のパッドを用いると共に、１次研磨用研磨液を用いて
研磨してから請求項１〜７のいずれかに記載の研磨液を
用いて研磨することを特徴とする研磨方法。