[发明专利]研磨方法

说明书

本发明提供一种研磨方法，其为供给研磨剂，并同时使以研磨头保持的半导体硅晶圆在贴附于平板的研磨布上滑动，从而进行研磨的研磨方法，其中，对半导体硅晶圆依次实施一次研磨、二次研磨、精研磨时，二次研磨由使用含有游离磨粒且不含水溶性高分子剂的碱基的研磨剂的研磨、以及后续的使用含有水溶性高分子剂的研磨剂的冲洗研磨构成，冲洗研磨由两个阶段的研磨构成，供给含有水溶性高分子剂的研磨剂并同时实施第一阶段的冲洗研磨，然后切换为水溶性高分子剂的平均分子量比第一阶段的研磨剂大的研磨剂而进行供给，并同时实施第二阶段的冲洗研磨。由此，可提供一种晶圆表面的微小缺陷少，DIC缺陷也少，且表面粗糙度良好的半导体硅晶圆的研磨方法。

技术领域

本发明涉及一种半导体硅晶圆的研磨方法。

背景技术

半导体硅晶圆(以下，仅称为硅晶圆或晶圆)的研磨，通常会改变研磨布或研磨剂的种类而分多个阶段进行。此时，如图4所示，有时将最初进行的研磨称为一次研磨，将在一次研磨之后进行的研磨称为二次研磨，将在二次研磨之后进行的最终研磨称为精研磨。以下，使用一次研磨、二次研磨及精研磨的称呼进行说明。

通常使用在上下平板上贴附有无纺布或发泡氨基甲酸乙酯制的硬质研磨布的双面研磨机来实施一次研磨工序。在晶圆被保持于载体的孔内、且载体被夹持在上下平板间的状态下，一边将研磨剂滴加于上下平板间一边使上下平板彼此朝反方向旋转，并同时让载体自转，由此同时研磨晶圆的正反面。载体通过位于上下平板的内周部与外周部的太阳轮与内齿轮而获得旋转驱动力。作为研磨剂，可使用含有胶态二氧化硅等游离磨粒的碱基(alkali base)的研磨剂。

二次研磨工序通过以下方式而进行研磨：使用单面研磨装置，将保持有晶圆的研磨头按压在贴附有研磨布的平板上，滴加含有胶态二氧化硅等游离磨粒的碱基的研磨剂，相互旋转并使其滑动。二次研磨的研磨布通常也使用硬质的无纺布或发泡氨基甲酸乙酯制的研磨布。

在马上要完成一次研磨或二次研磨的研磨前，为了抑制由一次研磨剂或二次研磨剂造成的晶圆表面的蚀刻或异物的附着，出于使晶圆表面亲水化的目的，使用含有羟乙基纤维素(HEC)这种水溶性高分子纤维素的研磨剂而实施研磨。该研磨被称为冲洗研磨等。此外，此时所使用的研磨剂被称为冲洗研磨剂。

与二次研磨相同，精研磨工序也使用单面研磨装置而实施。此处的精研磨的目的之一为减少表面缺陷，并同时改善晶圆的表面粗糙度、尤其是被称为雾度的空间波长为数微米以下的细微的粗糙度。

已知含有羟乙基纤维素这种水溶性高分子的研磨剂具有改善如雾度这样的空间波长较短的晶圆表面粗糙度的效果(专利文献1)。由于研磨剂的水溶性高分子吸附于晶圆表面，因此具有抑制该部分的晶圆研磨的功能，附着于作为晶圆粗糙成分的凹凸部的凸部的高分子，通过与研磨布的接触而被容易地剥离，该部分被研磨，另一方面，水溶性高分子滞留于凹部而不被研磨。其结果，推测通过选择性地研磨凸部，晶圆表面粗糙度得到改善

因此，在精研磨中，使用含有羟乙基纤维素这种水溶性高分子的研磨剂、以及如绒面型(suede type)这样的软质的研磨布而进行研磨。

此处，平均分子量大的羟乙基纤维素(例如100万以上)具有其自身在溶液中成为介质而凝聚研磨剂中的游离磨粒的倾向，若使用这种研磨剂而进行研磨，则存在容易在晶圆表面产生微小的表面缺陷(微小的刮痕)的问题。

因此，作为解决该问题的方法，有采用含有平均分子量小的羟乙基纤维素的研磨剂的方法，或进一步实施过滤从而减少凝聚的方法(专利文献2)。

另一方面，平均分子量小(例如40万以下)的羟乙基纤维素对晶圆表面的吸附力弱，即，晶圆表面的保护性能低，尤其是在研磨的机械作用强的情况下，例如在使用硬质研磨布且晶圆负荷高的情况下、或使用硬质研磨布且研磨时的平板或研磨头的旋转速度高的情况下，附着于晶圆表面的水溶性高分子发生剥离，无法充分地保护晶圆表面，会导致由晶圆表面的蚀刻造成的雾度不均或浆料烧痕(slurry burn)、或者被称为微分干涉相衬(DIC)缺陷的平缓的凸或凹状的缺陷等质量不良的增加。