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JP6418174B2 - シリコンウェーハの片面研磨方法 - Google Patents

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Description

本発明は、シリコンウェーハの片面研磨方法に関する。
シリコンウェーハなどの、高平坦度が要求される半導体ウェーハの表面研磨法は、半導体ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨法と、片面のみを研磨する片面研磨法とに大別される。片面研磨法は、比較的硬質な研磨布を用いる粗研磨から、比較的軟質な研磨布を用いる仕上げ研磨まで、広く用いられている。
ここで、図１を用いて、従来用いられている片面研磨装置１００による一般的な片面研磨方法を説明する。片面研磨装置１００は、半導体ウェーハＷを把持する研磨ヘッド１２０と、研磨布１３０が貼付された回転定盤１４０とを有する。なお、片面研磨装置１００は、研磨ヘッド１２０を回転させる回転機構と、研磨ヘッド１２０を回転定盤１４０の内外に移動させる移動機構を備える。片面研磨装置１００においては、研磨ヘッド１２０は半導体ウェーハＷを把持しつつ回転定盤１４０の上面に貼付された研磨布１３０に対して半導体ウェーハＷの被研磨面（すなわち、定盤１４０側の面）を押圧し、研磨ヘッド１２０と回転定盤１４０を共に回転させることにより研磨ヘッド１２０と回転定盤１４０とを相対運動させ、研磨液供給手段１５０から研磨液１６０を供給しながら半導体ウェーハＷの被研磨面を化学機械研磨する。このような片面研磨を行うための枚葉式の片面研磨装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００８−９１５９４号公報
ところで、片面研磨によりある程度の高平坦度な平坦面を形成し、かつ、表面粗さを低減することはできるが、半導体ウェーハ面内での研磨ムラの発生は避けがたく、ｎｍオーダーでの完全な平坦面を形成することは難しい。このことは、シリコンウェーハを片面研磨に供する場合でも同様である。そのため、仕上げ研磨後のシリコンウェーハ表面の品質を種々の指標によって評価し、所定の条件を満足するものを良品として取り扱う。
近年、微分干渉コントラスト（ＤＩＣ：Differential Interference Contrast）法を用いた、仕上げ研磨後のシリコンウェーハ表面の品質評価が行われつつある。すなわち、高さ（または深さ）が所定の閾値を超えた凹凸形状の段差状微小欠陥の個数をＤＩＣ法により検出し、シリコンウェーハ表面の品質を評価する。なお、この段差状微小欠陥の幅は一般的に３０〜１００μｍ程度であり、非常に緩やかな段差である。
ＤＩＣ法では、図２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Ｓで分割して、半導体ウェーハＷの表面を照射する。フォトダイオードＰは、半導体ウェーハ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。凹凸形状の段差状微小欠陥Ｄがある場合には、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、現状特に問題となる高さの閾値３．４ｎｍ超の、ＤＩＣ法により検出される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。
段差状微小欠陥の個数が所望の基準内であれば、仕上げ研磨後の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されるため、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。
現状の片面研磨方法において、仕上げ研磨後のシリコンウェーハ表面における段差状微小欠陥の発生率は必ずしも満足できる水準ではなく、製品歩留まりを向上させるため、片面研磨方法の更なる改善が求められる。
そこで本発明は、段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することのできるシリコンウェーハの片面研磨方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討したところ、以下の着想を得た。まず、シリコンウェーハの仕上げ研磨を行う際、シリコンウェーハは自然酸化された状態にある。すなわち、シリコンウェーハはベアなシリコン（自然酸化膜のない部分：Bare Silicon）と、その表面を被覆する酸化シリコン膜（自然酸化膜であることが一般的である。）とから構成されており、この状態からシリコンウェーハの片面研磨が開始される。片面研磨法において、シリコンウェーハ面内での研磨ムラの発生を完全に防ぐことは難しく、酸化シリコン膜が研磨除去された部分と酸化シリコン膜が残存する部分とが混在する瞬間が発生してしまう（後述の図４（Ｂ）参照）。
ここで、片面研磨法において、酸化シリコン膜の研磨除去は化学機械研磨により行われるものの、研磨の大半は機械的研磨の寄与による。一方、ベアなシリコンの研磨は化学的研磨および機械的研磨の双方が寄与する。そのため、シリコンウェーハの片面研磨において、酸化シリコンの研磨レートはシリコンの研磨レートよりも一般に小さい。前述の混在状態が発生した後は、残存した酸化シリコン膜の研磨除去が行われつつ、すでに酸化シリコン膜が研磨除去された部分ではベアなシリコンの研磨が急速に進むため、当該部分が段差状微小欠陥となってしまうと本発明者らは考えた。
そこで、酸化シリコンの研磨レートを上げた条件で片面研磨を行うことを本発明者らは検討した。しかしながらこの場合、機械的研磨の寄与が中心となるため、ベアなシリコンの研磨レートが下がるばかりでなく、シリコンウェーハ周縁部における研磨ダレが大きくなってしまうことが考えられる。これは、酸化シリコンの研磨レートを上げた条件では、機械的な研磨作用の寄与が中心となる研磨条件となる分、化学的な研磨作用の寄与が小さくなるためである。そこで本発明者らは、酸化シリコン膜の研磨除去を目的とする研磨をまず行い、次いでシリコンの仕上げ研磨を目的とする研磨を行うことで、段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善できることを知見し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
本発明による、酸化シリコン膜がベアなシリコン表面に形成されたシリコンウェーハを研磨ヘッドにより把持し、研磨布が貼付された回転定盤に前記シリコンウェーハを回転させながら押圧して、前記シリコンウェーハの前記回転定盤側の片面を研磨するシリコンウェーハの片面研磨方法は、前記シリコンウェーハを押圧する加圧力ならびに前記シリコンウェーハおよび前記回転定盤の相対速度に関する第１研磨条件により、前記シリコンウェーハの前記片面の研磨を行う第１研磨工程と、該第１研磨工程の後、前記第１研磨条件における前記加圧力および前記相対速度の少なくともいずれかを変化させた第２研磨条件により、前記シリコンウェーハの前記片面の研磨を行う第２研磨工程と、を含み、 前記第１研磨条件によるシリコン研磨レートに対する酸化シリコン研磨レートの研磨レート比が、前記第２研磨条件によるシリコン研磨レートに対する酸化シリコン研磨レートの研磨レート比よりも大きいことを特徴とする。
ここで、少なくとも前記酸化シリコン膜を除去するまで前記第１研磨工程を行うことが好ましい。
また、前記第１研磨条件による前記研磨レート比が０．５以上であることが好ましい。一方、前記第２研磨条件による前記研磨レート比が０．５未満であることが好ましい。
本発明によれば、シリコン研磨レートに対する酸化シリコン研磨レートの研磨レート比を変えた研磨条件によって第１研磨工程および第２研磨工程を行うので、段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することのできるシリコンウェーハの片面研磨方法を提供することができる。
従来技術における半導体ウェーハの片面研磨方法を説明する模式図である。 従来技術におけ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模式図である。 本発明の一実施形態における片面研磨方法による研磨過程を説明するための模式断面図である。 従来技術における片面研磨方法による研磨過程を説明するための模式断面図である。 本発明の一実施形態を説明するための、シリコンおよび酸化シリコンのそれぞれの研磨レートの一例を示すグラフであり、（Ａ）は加圧力に対する研磨レートを示すグラフであり、（Ｂ）は相対速度に対する研磨レートを示すグラフである。 本発明の一実施形態を説明するための、シリコン研磨レートおよび酸化シリコン研磨レートに伴う段差状微小欠陥の発生個数を説明するためのグラフである。 予備実験例において測定した研磨レート比を示すグラフである。
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。なお、図３，４では、説明の便宜上、シリコンウェーハおよび酸化シリコン膜の縦横の比率を実際の比率から誇張して示している。
（片面研磨方法）
図１および図３を用いて、本発明の一実施形態に従うシリコンウェーハの片面研磨方法を説明する。本発明の一実施形態では、酸化シリコン膜２０がベアなシリコン１０の表面に形成されたシリコンウェーハＷを研磨ヘッドにより把持し、研磨布が貼付された回転定盤にシリコンウェーハＷを回転させながら押圧して、シリコンウェーハＷの前記回転定盤側の片面を研磨する。
この片面研磨は、一般的な片面研磨装置を用いて常法に従い行うことができる。既述の図１を用いて説明すると、研磨ヘッド１２０がシリコンウェーハＷを把持しつつ回転定盤１４０の上面に貼付された研磨布１３０に対してシリコンウェーハＷの被研磨面（すなわち、回転定盤１４０側の面）を押圧し、研磨ヘッド１２０および回転定盤１４０を共に回転させることにより研磨ヘッド１２０と回転定盤１４０とを相対運動させ、研磨液供給手段１５０から研磨液１６０を供給しながらシリコンウェーハＷの被研磨面のみを化学機械研磨することで片面研磨を行うことができる。なお、片面研磨にあたっては、研磨ヘッド１２０のみを回転させてもよいし、回転定盤１４０のみを回転させてもよい。研磨ヘッド１２０および回転定盤１４０を同じ方向に回転させてもよいし、互いに反対方向に回転させてもよい。図１では１枚の半導体ウェーハＷのみを研磨する枚葉式の片面研磨を図示しているが、複数枚を同時に片面研磨するバッチ式の片面研磨であってもよい。
ここで、本実施形態に係る片面研磨方法は、シリコンウェーハＷを押圧する加圧力ならびにシリコンウェーハＷおよび前記回転定盤の相対速度に関する第１研磨条件により、シリコンウェーハＷの前記片面の研磨を行う第１研磨工程（図３（Ａ），（Ｂ））と、該第１研磨工程の後、前記第１研磨条件における前記加圧力および前記相対速度の少なくともいずれかを変化させた第２研磨条件により、シリコンウェーハＷの前記片面の研磨を行う第２研磨工程（図３（Ｃ），（Ｄ））と、を含む。第１および第２の研磨条件が加圧力および相対速度に関する理由は、加圧力および相対速度がシリコン研磨レート（以下、「Ｓｉ研磨レート」と表記する。）および酸化シリコン研磨レート（以下、「ＳｉＯ２研磨レート」と表記する。）のそれぞれに特に影響するためである。なお、「ＳｉＯ２」の記載は化学量論的組成の組成比の特定を意図するものではなく、一般的な自然酸化によりシリコン表面に形成される酸化シリコンを便宜的に表記するものであり、以下も同様である。
そして、第１研磨条件によるＳｉ研磨レートに対するＳｉＯ２研磨レートの研磨レート比（以下、「ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比」と表記する）が、後続の第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも大きいことが本実施形態において肝要である。かかる工程を経ることで、研磨後のシリコンウェーハ表面における段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することができる。以下、各工程について説明する。
第１研磨工程（図３（Ａ），（Ｂ））では、シリコンウェーハＷの片面の研磨を行う。第１研磨工程において、シリコンウェーハＷを研磨する際の、シリコンウェーハＷを押圧する加圧力ならびにシリコンウェーハＷおよび回転定盤の相対速度に関する研磨条件を第１研磨条件とする。この第１研磨工程は、酸化シリコン膜２０の研磨除去を目的とする研磨である。第２研磨条件と併せて、上記第１研磨条件の詳細を後述する。なお、相対速度は、図１の片面研磨装置１００の例では、回転定盤１４０の回転速度および研磨ヘッド１２０によるシリコンウェーハＷの回転速度により定まり、少なくともいずれか一方の回転数を変化させれば相対速度も変化する。同様に、バッチ式の片面研磨装置においても、研磨ヘッドおよび回転定盤の回転速度により相対速度は定まる。
また、第１研磨条件には、上述の加圧力および相対速度に加えて、スラリーの種類（粒径、濃度、ｐＨ等）およびその供給温度、ならびに研磨布の材質、開孔径および開口率なども含まれていてもよい。第２研磨条件も、第１研磨条件と同様に、研磨条件として加圧力および相対速度に加えてスラリーの種類およびその供給温度、ならびに研磨布の材質、開孔径および開口率などを含むことができる。
第２研磨工程（図３（Ｃ），（Ｄ））では、第１研磨工程に引き続き、シリコンウェーハＷの片面の研磨を行う。この第２研磨工程は、酸化シリコン膜２０が既に除去された後の、ベアなシリコン１０の研磨を目的とする研磨である。ここで、既述のとおり、第１研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも大きくする。換言すれば、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を第１研磨条件のＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも小さくする。
ここで、図３〜図６を用いて、本実施形態において、上述のように第１研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも大きくすることの技術的意義を説明する。図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、本実施形態では、第１研磨工程により酸化シリコン膜２０を研磨した後、第２研磨工程によりベアなシリコン１０の研磨を進めるため、段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することができる。この作用効果は、以下に説明するように、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す従来技術における片面研磨方法と対比することで、より明確に理解される。
従来技術における片面研磨方法では、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を変えずにシリコンウェーハＷの片面研磨が行われる。図４（Ａ）〜（Ｃ）にその研磨過程を模式的に示す。従来技術においては、段差状微小欠陥の発生には着目しておらず、ベアなシリコン１０の研磨のみに主眼を置いていたため、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比は一定のまま片面研磨を行っていた。ここで、従来技術の研磨条件ではＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を比較的小さくすることが一般的であった。従来技術において、図４（Ｂ）に示すように、酸化シリコン膜２０Ｂおよびベアなシリコン１０が研磨側の面内に混在する状態が発生してしまう（図４（Ｂ））と、以後の研磨では、残存した酸化シリコン膜２０Ｂの研磨除去が行われつつも、すでに酸化シリコン膜２０Ｂが研磨除去された部分Ｄ１ではベアなシリコン１０の研磨が急速に進む。その結果、当該部分が段差状微小欠陥Ｄ２となってしまう。なお、このような段差状微小欠陥Ｄ２は、市販のウェーハ表面検査装置を用いて、ＤＩＣ法により検出することができる。
ここで、図５（Ａ）は、所定の片面研磨装置において、加圧力のみを変えた場合の加圧力に対する研磨レートを示すグラフの一例であり、シリコンウェーハと回転定盤の相対速度等の加圧力以外の研磨条件は同一としたものである。なお、横軸は任意単位（Ａ．Ｕ．）としている。加圧力が小さいほど、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートは共に小さくなり、加圧力が大きいほど、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートは共に大きくなる傾向にある。そして、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートの変化率は両者で異なり、加圧力が低いほど両者の研磨レートは近づくため、加圧力が低いほどＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比は大きくなる傾向にあることが図５（Ａ）から分かる。これは、加圧力が小さいほど化学的研磨作用の寄与が小さくなるためだと考えられる。
また、図５（Ｂ）は、上記片面研磨装置において、相対速度のみを変えた場合の、シリコンウェーハと回転定盤の相対速度に対する研磨レートを示すグラフの一例であり、加圧力等の相対速度以外の研磨条件は同一としたものである。なお、図５（Ａ）と同様に、横軸は任意単位（Ａ．Ｕ．）としている。相対速度が遅いほど、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートは共に小さくなり、相対速度が速いほど、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートは共に大きくなる。そして、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートの変化率は両者で異なる。この点は図５（Ａ）と同様であるが、相対速度が速いほど両者の研磨レートは近づくため、相対速度が速いほどＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比が大きくなる。これは、相対速度が遅いほど機械的研磨作用の寄与が小さくなるためだと考えられる。
このように、所定の研磨条件の下では、ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートのそれぞれが一意に定まり、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比も一意に定まる。そこで、図６に示すグラフを用いて、段差状微小欠陥の発生率（発生個数率）と、第１研磨条件との関係を説明する。図６中の各領域に示す数値は、所定の閾値（例えば９０％）の確率で段差状微小欠陥が発生する欠陥の個数を示す。「０個」は、上記所定の閾値の確率で段差状微小欠陥が発生しないことを意味する。図６に示すように、Ｓｉ研磨レートが大きいほど、そして、ＳｉＯ２研磨レートが小さいほど、段差状微小欠陥の発生率は高まる。ＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートのそれぞれは、加圧力および相対速度以外にも、片面研磨装置の仕様、研磨パッドの材料、および、シリコンウェーハの種類等によっても大きく変わり得るが、段差状微小欠陥の発生率はＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比に大きく依存するものと考えられる。そこで、本発明者らはＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比に着目し、第１研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも大きくすることを本発明者らは着想し、その効果を実験的に明らかにした。
以上、本実施形態では、第１研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりも大きくし、この条件の下、第１研磨工程（図３（Ａ），（Ｂ））により、酸化シリコン膜２０の研磨除去を目的とする研磨を行い、次いで第２研磨工程（図３（Ｃ），（Ｄ））により、酸化シリコン膜２０が既に除去された後の、ベアなシリコン１０の研磨を行う。そのため、従来技術に比べて段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することができる。
この技術的意義の観点から、少なくとも酸化シリコン膜２０を除去するまで第１研磨工程を行うことが好ましい。ここで言う酸化シリコン膜２０の除去とは、図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ベアなシリコン１０の主面を被覆する部分の酸化シリコン膜２０の除去を意味し、ベアなシリコン１０の側面における酸化シリコン膜２０Ａの除去までを意図しないことは当然に理解される。
酸化シリコン膜２０を除去するまで第１研磨工程を行うには、例えば、予めシリコンウェーハＷと同種のシリコンウェーハを用意して、酸化シリコン膜が完全に除去されるまでの時間を測定しておき、その時間の分だけ（あるいは、その時間に所定時間を加えて）第１研磨工程を行うことができる。また、片面研磨装置における回転定盤または研磨ヘッドを駆動するモータのトルク等を用いて酸化シリコン膜の除去を検知して、その検知の後に第２工程を行ってもよい。もちろん、本実施形態では、第１研磨工程を行う時間を所望に応じて適宜設定するだけでも、従来技術に比べて段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することができる。
また、第１研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比は、０．５以上であることが好ましく、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比をさらに大きくしてもよい。この場合、段差状微小欠陥が発生する個数率を顕著に低減することができる。ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比の上限は特に制限されない。
一方、第２研磨条件によるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比は、０．５未満であることが好ましい。シリコンウェーハの平坦性および形状を考慮して、この範囲でＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を適宜設定することができる。
なお、バルクのシリコン基板表面が自然酸化して酸化シリコン膜を形成するシリコンウェーハであれば、任意のシリコンウェーハに本発明を適用することができ、シリコンウェーハの大きさおよび厚みは何ら制限されない。
また、第１研磨工程と第２研磨工程との間に、研磨条件を変更するための片面研磨の中断工程が本実施形態に含まれてもよいし、研磨条件を漸次変更しながら片面研磨を進める研磨条件調整工程が本実施形態に含まれていてもよい。
なお、片面研磨を終えた後、純水等による洗浄工程が行われてもよい。
本実施形態に係る片面研磨方法は、スウェード素材などの、比較的軟質な研磨布を用いて片面研磨を行う仕上げ研磨に供して、特に好適である。
なお、本明細書で言う「同一」または「同種」であるとは、数学的な意味での厳密な等しさを意味するものではなく、シリコンウェーハの製造工程上生ずる不可避な誤差をはじめ、本発明の作用効果を奏する範囲で許容される誤差を含むものであることは勿論である。例えば、１％程度の誤差は本発明に含まれる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（予備実験例）
直径３００ｍｍ、総厚み７７５μｍ（内、自然酸化膜の厚み：１ｎｍ）である同種のシリコンウェーハを複数用意し、スウェード素材の研磨布を定盤の表面に設置し、アルカリ研磨液を研磨スラリーとして供給しながら、バッチ式の片面研磨装置を用いて化学機械研磨による仕上げ研磨を行った。なお、研磨ヘッドおよび回転定盤の回転数は同一とし、同方向に回転させた。そして、回転定盤にシリコンウェーハを押圧する際の加圧力（ｇ／ｃｍ２）ならびに、研磨ヘッドおよび回転定盤の回転数（ｒｐｍ）のみを以下の条件で変化させた。すなわち、片面研磨装置１００において、研磨ヘッドおよび回転定盤の回転数（ｒｐｍ）を１６，２４，４３，５５とし、それぞれの回転数の下、加圧力（ｇ／ｃｍ２）を５０，６０，１００，１５０，２００と変化させた。そして、研磨の取り代からＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レート（ｎｍ／ｓ）をそれぞれ求めた。このようにして求めたＳｉＯ２研磨レートおよびＳｉ研磨レートから、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を求めた。結果を図７に示す。
（実施例１）
予備実験例において用いたシリコンウェーハと同種のシリコンウェーハに対して、下記表１に示す研磨条件により第１研磨工程および第２研磨工程を行った。さらに、第２研磨工程後に、純水による研磨後のシリコンウェーハの洗浄工程を行った。その他の条件は予備実験例と同様にして、１００枚のシリコンウェーハの片面研磨を行った。なお、表１中、ＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を単に「研磨レート比」と記載している。また、第１研磨工程におけるＳｉＯ２研磨レートは１ｎｍ／ｍｉｎであるため、６０秒の研磨により酸化シリコン膜の全てが除去されたと考えてよい。また、第１研磨工程と第２研磨工程とでＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比は異なるが、第１研磨工程では低加圧且つ高速回転であり、第２研磨工程では高加圧且つ低速回転であるため、両研磨工程におけるＳｉＯ２研磨レートは同程度であった。
Figure 0006418174
（従来例１）
実施例１における第１研磨工程を行わず、研磨条件を表１に記載のとおりとした以外は、実施例１と同様にして、１００枚のシリコンウェーハの片面研磨を行った。
（実施例２）
実施例１における第１研磨工程の回転速度を変更してＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を０．３とした以外は、実施例１と同様にして、１００枚のシリコンウェーハの片面研磨を行った。
（実施例３）
実施例１における第１研磨工程の回転速度を変更してＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を０．１とした以外は、実施例１と同様にして、１００枚のシリコンウェーハの片面研磨を行った。
（評価）
実施例１および従来例１によるそれぞれのシリコンウェーハの研磨後の表面を、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３．４ｎｍと設定し、この閾値を超える段差状微小欠陥の個数を求めた。こうして、ＤＩＣ法により検出される欠陥個数が０個であったシリコンウェーハの枚数を、実施例１と従来例１とで確認した。実施例１では、１００枚中９３枚で段差状微小欠陥の発生が確認されず、一方、従来例１では、１００枚中６１枚で段差状微小欠陥の発生が確認されなかった。すなわち、実施例１では段差状欠陥の発生率は７％であり、従来例１では段差状欠陥の発生率は３９％であった。実施例２，３についても、欠陥個数が０個であったシリコンウェーハの枚数を実施例１と同様に確認し、段差状欠陥の発生率を求めた。結果を下記の表２に示す。なお、従来例１では第１研磨工程と第２研磨工程の区別はなく一定のＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比で片面研磨を行ったが、表２中では第１研磨工程の研磨レートとして示す。
Figure 0006418174
以上の結果から、後続の第２研磨工程におけるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比よりもＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を大きくした第１研磨工程を行うことで、従来技術に比べて段差状欠陥の発生率を大幅に改善できたことが確認された。特に、第１研磨工程におけるＳｉＯ２／Ｓｉ研磨レート比を０．５とした実施例１では、この改善効果が顕著に確認できた。
本発明によれば、段差状微小欠陥の発生率を大幅に改善することのできるシリコンウェーハの片面研磨方法を提供することができる。
１０ ベアなシリコン
２０ 酸化シリコン膜
１００ 片面研磨装置
１２０ 研磨ヘッド
１３０ 研磨布
１４０ 回転定盤
Ｗ 半導体ウェーハ（シリコンウェーハ）

Claims (4)

  1. 酸化シリコン膜がベアなシリコン表面に形成されたシリコンウェーハを研磨ヘッドにより把持し、研磨布が貼付された回転定盤に前記シリコンウェーハを回転させながら押圧して、前記シリコンウェーハの前記回転定盤側の片面を研磨するシリコンウェーハの片面研磨方法であって、
    前記シリコンウェーハを押圧する加圧力ならびに前記シリコンウェーハおよび前記回転定盤の相対速度に関する第１研磨条件により、前記シリコンウェーハの前記片面の研磨を行う第１研磨工程と、
    該第１研磨工程の後、前記第１研磨条件における前記加圧力および前記相対速度の少なくともいずれかを変化させた第２研磨条件により、前記シリコンウェーハの前記片面の研磨を行う第２研磨工程と、を含み、
    前記第１研磨条件によるシリコン研磨レートに対する酸化シリコン研磨レートの研磨レート比が、前記第２研磨条件によるシリコン研磨レートに対する酸化シリコン研磨レートの研磨レート比よりも大きいことを特徴とするシリコンウェーハの片面研磨方法。
  2. 少なくとも前記酸化シリコン膜を除去するまで前記第１研磨工程を行う、請求項１に記載の片面研磨方法。
  3. 前記第１研磨条件による前記研磨レート比が０．５以上である、請求項１または２に記載の片面研磨方法。
  4. 前記第２研磨条件による前記研磨レート比が０．５未満である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の片面研磨方法。


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