JPS62136030A - シリコンウエ−ハ−の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はシリコンウェーハーの研磨方法に関するうシ
リコンウェーハーの研磨方法としては一連の方法が知ら
れているが、その−例として西Ｐイツ特許公開第２３１
５０８８号又は同第２５３１４３１号が挙げられろう 公知の方法に共通しているのは、研磨されたウェーハー
は、本来の研磨工程の終りと最終的な乾燥及び包装の間
において、多数の影響、たとえば依然としてウェーハー
に付着している通常はアルカリ性研磨剤の残漬や、洗浄
液又は水によって引き起こされる制御マきない化学反応
にさらされている。これらの影響は表面品質の悪化とし
て現われ、これは強く集束した光ビームの下での検査の
際、いわゆるヘイズ（ｈａｚｅ）として、すなわち入射
点における孔入色域として認められるものであり、また
孔入色域はわずかに粗い表面域に光が散乱することによ
って引き起こされるものである。

しかし、エレクトロニクス部品の製造者により、とりわ
け更に一層進展する小型化のために増大する表面品質へ
の要求という観点から、ヘイズのないシリコンウェーハ
ー、いいかえればそのようなヘイズによって示されるよ
うな表面品質への影響をもたないようなシリコンウェー
ハーに大きな価値が置かれている。

この発明の課題は研磨工程に続く作業工程の間研磨され
たウェーハーの表面品質がもはや悪化しうろことがない
ことを保証するシリコンウェーハーの研磨方法を提供す
ることである。

この課題は、研磨工程がシリコンウェーハーの表面に二
酸化珪素フィルムが生成されるような処理によって終る
ことを特徴とする方法によって解決される。

これは研磨工程の終りにおいて、作業表面を流れる通常
はアルカリ性研磨剤にそのアルカリ溶液の電位が標準水
素電極に対し少くとも０．５２　ｖｏｌｔを示す酸化剤
又は酸化剤混合物を添加するという、極めて簡単な方法
によって達成される。そのような酸化剤はたとえば過マ
ンガン酸塩、ベルオキシ二硫酸塩、次亜臭素酸塩、次亜
塩素酸塩、過酸化水素である。好ましくは酸化剤は追加
的に異種カチオンを研磨システムに持ちこまな（・化合
物の形で、即ち主にナトリウム塩、カリウム塩又はもし
安定〒あるならばアンモニウム塩として添加される、こ
れらのカチオンは通常無害である、何故ならば一般的に
、研磨剤もカリウム−、ナトリウム−１又はアンモニウ
ム化合物を含んでいるから〒ある。

しかし、特に有利には、その性質からいって追加的な兵
科イオンを引きつれていないｊμ酸化水崇が添加される
。

多くの場合において、研磨剤に基づいておよそ０．１〜
２容ｉ％の比率の世の酸化剤成分を研磨剤に加えること
↑足りる。高い比率はもちろん基本的には排除されるも
のではないが、しかし、大抵の場合よりよい結果とはな
らない。酸化剤は水性溶液の形態で添付されるのが実際
的である。

研磨剤に酸化剤成分を添加した後は、他を変えないとい
う条件のもとでは通常研磨工程を短時間、たとえば０．
５〜５分、好ましくは１〜２分間続けることで光分〒あ
る。この時間は、酸化剤の作用によって研磨表面が均一
な二酸化珪素層によって被覆されるというこの発明の目
的に適うには充分である。上に皐げられた酸化成分によ
って一般には１０〜５０Ａの範囲の層の厚みが得られる
。この最も薄い酸化物フィルム〒さえも大抵の場合にお
いて研磨工程の後、そのフィルムの下にある完全に研磨
されたウェーハーの表面に不利に影響を与えるかもしれ
ない制限！きない反応を阻止する。

従来述べられている純粋に化学的な酸化方法は、基本的
にたとえばアルミニウム表面について知られている不動
態化工程と対比することができる。

従ってこのような方法によっては酸化物フィルムを好ま
しい大きさの厚みに被覆させることはでさず、経験によ
ると酸化剤を長い間作用させた場合でさえも或一定の限
界値、大抵は５０Ａより小さい範囲の値のものしか得ら
れない。

しかしながら、こＦＬ、に対して、酸化物フィルムのよ
り大きな層厚みが研磨シリコン表面の陽極酸化によって
得られる。必要な電位変化はその際、たとえば、研磨ウ
ェーハーを陽極とし、研磨ディスクを陰極とする回路の
中で調整されるが、この回路はイオン梼電性研磨剤を含
浸した研磨布によって閉じられている。研磨材としては
、この目的のためには、たとえば通常シリコンウェーハ
ーの研磨の際アルカリ性媒体の中に添加される薬剤が挙
げられる。

基本的には、陽極酸化工程の間でも、研磨工程は他と同
じ条件のもとで続行させられうる。しがし更に有利なの
は、たとえば圧力及び／又は温度の減少などの適当な処
ｆｔ１７ｃより物質除去の率を小さくすることである。

何故ならば、そうすることにより必要な電圧と電流密度
が減少゛させられるからである。目的を達するためには
適当な）ξラメ−ターが予備テストによって得られる。

一般には陽極酸化には一１〜＋２ｖｏｌｔの電圧（カロ
メル電極で測定）と０．１〜５ｍＡ／ｉの％流密度が実
際的であるが、たとえは特に速い酸化な目脂ず場合には
より高い電圧と電流の適用が排除されるものではない。

基本的には陽極酸化は化学的な酸化剤の添加を行う場合
に対し研磨の際より大きな厚みの二酸化珪素層を可能に
するが、一方、同時に比較的高い設備投資を必要とする
。したがってこの方法が適用されるのは主としてシリコ
ンウェーハーの研磨表面上に化学的な酸化方法では達成
することがフきないか又は大きな費用をかけることによ
ってのみ得られる厚みの二酸化珪素フィルムが所望され
るときである。そうでない場合には、もつと簡単で設備
投資のより少ない酸化剤添加の方法にもどることが１き
る。この方法の特に有利な点は、酸化成分の添加が大抵
の場合研磨工程における物質除去を明白に減少させるこ
とであり、したがって望まれる酸化物被膜形成が過度に
大きな物質除去によって阻害されないことである。

この発明の方法により、−面研磨でもまた二面研磨の場
合でも、研磨工程の完結時の被覆によって、研磨工程を
通じ達せられた研磨表面の高い品質をその状態に保った
シリコンウェーハーを得ろことが〒きる。すなわち、洗
浄、すすぎ、乾燥などのこの後に続く処理工程は直接に
はこの表面に作用せず、ただ施こされた二酸化珪素の保
護フィルムに作用しうるだけである。

したがって、エレクトロニクス部品の大造において、そ
れ以降続く工程段階に対し、シリコン表面はそのまま非
難の余地なく研磨され、支障のない状態〒使用に供され
る。酸化工程、たとえば熱方式のものはこの非常に薄い
シリコン表面上に存在する二酸化珪素フィルムによって
は何の害も受けず、これは洗浄段階、たとえば除塵につ
いても同様である。他方、酸化物フィルムは必要なとき
には短時間のエツチング、たとえば弗化水素酸によって
簡単に取り除くことができ、シリコン表面が開放される
。。

この発明の方法を以下に記す実施例によって更に詳しく
説明する。

例１ １２枚のシリコンウェーハー（９６１２５ｉｎ）を接着
剤を用いずに導電性の接着フィルムによって通常のキャ
リアープレート上に固定し、次にこれを通常の研磨機に
取り付けるっ摺動接点を経て、キャリアープレートはそ
の上に載せたシリコンウェーハーと共に陽極となる。反
対極としては研磨皿が回路内に組み込まれ、研磨皿の上
に張られた研磨剤含浸布によって電気回路が閉じられる
。

先ず最初におよそ２５分間、電圧を加えず、通常の研磨
条件（圧力約０．５ｂａｒ、温度約５Ｏｒ）六ＰＨが約
１１．５のシリカゾルをベースとする市販のアルカリ性
研磨剤を継続的に供給しながら研磨を行い、約４０μｍ
の材料除去を行った。次に回路を閉じ（電圧約０．９ｖ
ｏｌｔ、を流密度約２．５　ｍＡ／Ｃｌ７ｔ）同時に圧
力を０．１　ｂａｒに減じた。この条件のもとで研磨工
程を２分間続行したが、除去された研磨物質はもはや、
はとんど認められなかった。

研磨が終った後も、ウエーノ・−は、研磨剤が更にウェ
ーハーに作用するようにするためにスイッチを切られた
研磨機内に更に３０分間放置された。

次にウェーハーは取り出された洗浄された。エリプソメ
ーターを用いて被覆された二酸化珪素被膜の厚みは９０
Ａと測定された。

このウェーハーのうち６個は、弗化水素酸のエツチング
によって再び酸化物層が除去された。集束光によって、
露出したシリコン表面は完全にヘイズのないことが分か
った。

同様に更に１２個のウェーハーを、陽極酸化工程なしで
研磨し、研磨工程の終了後頁に６０分間スイッチを切っ
た研磨機内に放置し、研磨剤の作用下にさらした。取り
出し及び洗浄の後、これらの研磨ウェーハー表面は明ら
かにヘイズの存在を示した。

例２ シリコンウェーハーの両面研磨機を用い８個のシリコン
ウェーハー（直径１２５正、（１００）配向）を通常の
研磨条件（研磨圧およそ０．５ｂａｒ。

温度約５００）研磨した。最初の２０分間の研磨工程フ
はシリカゾルをベースとする市販のアルカリ性研磨剤が
供給容器から研磨布上に圧送された。

その後、供給容器内の研磨剤に過酸化水素の３０％溶液
が研磨剤の１容量係の濃度が得られるように添加された
。

研磨操作を中断することな（、過酸化物を含有する研磨
剤を連続的に供給しながら、他は同じ条件のもと〒、更
に１分間研磨を続けた。その際研磨による材料の除去は
はっきりと少なくなり、ウェーハーは二酸化珪素からな
る薄いフィルムによって覆われた。

研磨の後ウェーハーを取り出し、付着している研磨剤残
漬を取り除いた。エリプソメーターを用いてウェーハー
表面に被覆された酸化物被膜の厚みを確認した。それは
１８Ａであった。集束光による検ＪＥＴ’はウェーハー
の両面は完全にヘイズがないことがわかったっ そのほかの研磨において、更に８個の同じ仕様のウェー
ハーを、研磨工程の終りで過酸化水素な添加することを
除いて他は同じ方法で処理した。

このようにして得られたウェーハーのうちの６個は集束
光によるチェックにおいて表面にいわゆるヘイズを有し
ていた。

（ほか２名）′−〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）研磨工程が研磨されたシリコン表面上に二酸化珪素
   フィルムが生成されるような処理をもつて終了すること
   を特徴とするシリコンウェーハーの研磨方法。、 ２）二酸化珪素フィルムとして少くとも１０Åの厚さの
   二酸化珪素層が生成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項のシリコンウェーハーの研磨方法。 ３）二酸化珪素フィルムが、陽極となるシリコンウェー
   ハーを有する回路中の電圧源を用いる陽極酸化によつて
   生成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載のシリコンウェーハーの研磨方法。 ４）二酸化珪素フィルムが、標準水素電極に対して測定
   された電位がアルカリ溶液中において０．５２ｖｏｌｔ
   より大きい酸化剤を用いて生成されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のシリコンウェ
   ーハーの研磨方法。 ５）酸化剤が、過マンガン酸塩、ペルオキシ二硫酸塩、
   次亜臭素酸塩、次亜塩素酸塩又は過酸化水素からなる群
   から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載のウェーハーの研磨方法。