JP2013110322A - シリコン酸化膜の形成方法及び形成装置、並びにシリコンウェーハの研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より短時間で簡単にシリコンウェーハの外周部分のみ選択的にシリコン酸化膜を形成できるシリコン酸化膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。また、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できるシリコンウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【解決手段】円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜をシリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともにシリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、シリコンウェーハを回転テーブルで保持し、該回転テーブルで保持したシリコンウェーハを回転させながらシリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しつつシリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによってシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高い平坦度が要求される円形状のシリコンウェーハの研磨技術に関し、シリコンウェーハの外周部分にシリコン酸化膜を形成することでシリコンウェーハの外周端部近くの領域まで高平坦に研磨する研磨方法に関する。

近年の半導体デバイスの高集積化に伴い、それに用いられている半導体シリコンウェーハの平坦度の要求は益々厳しいものとなっている。
一般にシリコンウェーハの製造方法は、シリコンインゴットをスライスして薄円板状のウェーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウェーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、面取りされたウェーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウェーハに残留する加工歪を除去するエッチング工程と、エッチングされたウェーハの表面を鏡面化する研磨工程と、研磨されたウェーハを洗浄してこれに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程などを有している。

上記工程の中でもウェーハ表面を鏡面化する研磨工程は、ウェーハの最終形状、言わば品質を決定する工程であるため非常に重要であり、通常、１次研磨と仕上げ研磨、さらに必要に応じて仕上げ研磨前に２次研磨を行うなど、複数の段階に分けて研磨を行っている。
シリコンウェーハを研磨する際に用いる研磨装置は、シリコンウェーハの中心と周辺の運動量を同等にするように一般的に自転公転を組み合わせるように設計されている。

例えば図２に示すように、研磨ヘッド１１によりシリコンウェーハＷを保持し、研磨ヘッド１１と研磨布１３を貼り付けた定盤１２とを回転させ、研磨剤供給機構１４から研磨布１３上に研磨剤１５を供給するとともに、シリコンウェーハＷの表面を回転する研磨布１３に対して荷重を掛けながら摺接させることにより表面が研磨される。この際、研磨ヘッド又は定盤をさらに揺動させながら研磨する場合もある。
シリコンウェーハを研磨ヘッドに保持する方法としては、平坦な保持板にワックス等の接着剤を介してシリコンウェーハを貼り付ける方法や、バッキングフィルムと呼ばれる弾性膜を保持板に貼ってシリコンウェーハを保持するワックスレス方式の研磨ヘッド等がある。

シリコンウェーハはこのように研磨することで鏡面ウェーハとされるが、鏡面ウェーハの表面に回路を形成させて半導体デバイスを作製する場合、１枚のウェーハから極力多くのデバイスを得ることが望ましく、そのためにはウェーハ全面、特に外周端部近くまで極力平坦な形状とすることが要求される。
ここで、ウェーハの平坦度を表す代表的な指標として、ＧＢＳＲ、ＳＦＱＲ、ＥＳＦＱＲ、ＲＯＡなどがある。ＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ Ｆｒｏｎｔ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ Ｒａｎｇｅ）とは、設定されたサイト内でデータを最小二乗法にて算出したサイト内平面を基準平面とし、この平面からの＋側、−側各々最大変位量の絶対値の和で表した平坦度のことである。評価した全サイトのＳＦＱＲの最大値をＳＦＱＲｍａｘという。ＳＦＱＲでは外周部除外領域（Ｅｄｇｅ Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ）を２ｍｍとしている。

また、ＥＳＦＱＲ（Ｅｄｇｅ ＳＦＱＲ）は外周部除外領域を１ｍｍとしたサイトのＳＦＱＲである。ＲＯＡはウェーハ外周端から３〜６ｍｍの平坦な領域を基準とし、外周端部から０．５〜１ｍｍの箇所のその基準からの変位差である。
上記したウェーハの研磨では全面を均一に研磨するようにするが、ウェーハ外周部が過剰に研磨されていわゆる外周ダレが生じるなどして、ＳＦＱＲやＥＳＦＱＲの値が悪化してしまう。
このＳＦＱＲとＥＳＦＱＲの悪化量は相反した関係にある。ＳＦＱＲの悪化量を小さくするとＥＳＦＱＲの悪化量が大きくなり、反対にＥＳＦＱＲの悪化量を小さくするとＳＦＱＲの悪化量が大きくなり、両者の悪化量の同時改善は非常に難しい。

この外周ダレを抑制して平坦度を向上させる目的で、ウェーハの外側に研磨布を押圧するための手段としてのリテーナーリングを配置した研磨ヘッドが用いられることがある。
また、ウェーハの研磨におけるＳＦＱＲやＥＳＦＱＲの改善を両立させるための方法として、ウェーハの外周部分のみに酸化膜などのコート膜を形成し、ウェーハ中心部分よりも外周部分の研磨レートを遅くするようにして研磨する方法が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、このコート膜の種類として、樹脂膜やシリコン酸化（ＳｉＯ_２）膜やシリコン窒化（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜が挙げられている。

特開２００２−４３５７号公報

しかし、コート膜として樹脂膜を用いる場合は、研磨時における不純物汚染などのような樹脂膜による悪影響が懸念される。そのため、コート膜としては、不純物汚染の観点から、シリコン酸化膜を用いることが好ましいが、ここで述べられている方法でシリコン酸化膜を形成する場合、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理によりウェーハ表面にシリコン酸化膜を形成した後、中央部分のシリコン酸化膜を除去するためにマスキング処理、エッチング処理を行う必要があり、工数が増え生産性が悪化してしまう。

本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、より短時間で簡単にシリコンウェーハの外周部分のみ選択的にシリコン酸化膜を形成できるシリコン酸化膜の形成方法及び形成装置を提供することを目的とする。また、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できるシリコンウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、前記シリコンウェーハを回転テーブルで保持し、該回転テーブルで保持した前記シリコンウェーハを回転させながら前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しつつ前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによって前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法が提供される。

このようなシリコン酸化膜の形成方法であれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のための複数の処理を行う必要もなく、より短時間で簡単にシリコン酸化膜を形成でき、工程時間を低減できるとともに、酸化膜を形成するのに熱処理を行わないのでウェーハを汚染することも抑制される。

このとき、前記純水を供給する流量を前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整して前記シリコン酸化膜を形成することが好ましい。
このようにすれば、ウェーハ表面の中心部分にオゾン水が供給されるのを確実に防ぐことができ、目的のシリコン酸化膜をより確実に形成できる。

また、本発明によれば、円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成するシリコン酸化膜の形成装置であって、前記シリコンウェーハを保持するための回転軸周りに回転可能な回転テーブルと、前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給するためのオゾン水供給孔と、前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給するための純水供給孔とを具備し、前記回転テーブルで保持した前記シリコンウェーハを回転させながら前記シリコンウェーハ表面の外周部分に前記オゾン水供給孔からオゾン水を供給しつつ前記シリコンウェーハ表面の中央部分に前記純水供給孔から純水を供給することによって前記シリコン酸化膜を形成するものであることを特徴とするシリコン酸化膜の形成装置が提供される。

このようなシリコン酸化膜の形成装置であれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のための複数の処理を行う必要もなく、簡単な構成でより短時間でシリコン酸化膜を形成でき、工程時間を低減できるとともに、ウェーハの汚染も生じない装置となる。

このとき、前記純水供給孔から前記純水を供給する流量を前記オゾン水供給孔から前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整して前記シリコン酸化膜を形成するものであることが好ましい。
このようなものであれば、ウェーハ表面の中心部分にオゾン水が供給されるのを確実に防ぐことができ、目的のシリコン酸化膜をより確実に形成できるものとなる。

また、本発明によれば、円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成し、前記シリコンウェーハ表面を研磨布に摺接させて研磨するシリコンウェーハの研磨方法において、前記シリコン酸化膜の形成は、前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しながら前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによって行い、その後、前記シリコンウェーハ表面を研磨することを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法が提供される。

このようなシリコンウェーハの研磨方法であれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のための複数の処理を行う必要もなく、より短時間で簡単にシリコン酸化膜を形成でき、工程時間を低減できる。そのため生産性を向上できる。また、ウェーハの外周部の研磨レートを実質的に遅らせることができ、外周部が過剰に研磨されて外周ダレが生じるのを抑制できるとともに、外周ハネの発生も抑制でき、その結果、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できる。

このとき、前記シリコン酸化膜の形成において、前記純水を供給する流量を前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整することが好ましい。
このようにすれば、シリコン酸化膜の形成の際に、ウェーハの中心部分にオゾン水が供給されるのを確実に防ぐことができ、目的のシリコン酸化膜をより確実に形成できる。その結果、ウェーハの研磨の際により確実にＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できる。

またこのとき、前記シリコンウェーハの研磨において、前記シリコン酸化膜の形成を仕上げ研磨の直前に行うことが好ましい。
このようにすれば、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善された最終鏡面シリコンウェーハを得ることができる。

本発明では、シリコン酸化膜の形成装置において、シリコンウェーハを回転させながらシリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水供給孔からオゾン水を供給しつつシリコンウェーハ表面の中央部分に純水供給孔から純水を供給することによってシリコン酸化膜を形成するので、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のための複数の処理を行う必要もなく、より短時間で簡単にシリコン酸化膜を形成でき、生産性を向上できる上に、ウェーハの汚染も抑制できる。また、シリコンウェーハの研磨において、シリコンウェーハに上記のようにしてより短時間でシリコン酸化膜を形成して研磨するので、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できる。

本発明のシリコン酸化膜の形成装置の一例を示す概略図である。（Ａ）装置の断面図。（Ｂ）装置の上面図。 一般的な研磨装置を示す概略図である。 実施例及び比較例１におけるウェーハ表面の外周部分における研磨時間に対する研磨取代量の結果を示す図である。 実施例及び比較例１におけるＳＦＱＲとＥＳＦＱＲの研磨前後の変化量の結果を示す図である。 実施例及び比較例１におけるシリコンウェーハの半径方向の表面形状の結果を示す図である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、シリコンウェーハの研磨において、ウェーハの中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出し、ウェーハの外周部分のみにシリコン酸化膜を形成してウェーハ中心と外周部の研磨レートを変えるようにして研磨することで、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善する方法が知られている。
しかし、シリコン酸化膜を形成する際に、ＣＶＤによりウェーハ表面にシリコン酸化膜を形成した後、ウェーハ中央部分のシリコン酸化膜を除去するためにマスキング処理、エッチング処理を行う必要があり、工数が増え生産性が悪化してしまう。しかも、この方法では熱処理を伴うため、ウェーハを汚染してしまう危険もある。

そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、シリコンウェーハを回転させながらシリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水供給孔からオゾン水を供給しつつシリコンウェーハ表面の中央部分に純水供給孔から純水を供給すれば、ウェーハの外周部分のみ選択的にシリコン酸化膜を短時間で簡単に形成でき、生産性を向上できる上にウェーハを汚染することもないことに想到した。また、純水供給孔から純水を供給する流量をオゾン水供給孔からオゾン水を供給する流量より大きくなるように調整すれば、より確実に目的のシリコン酸化膜を形成できることを見出し、本発明を完成させた。

まず、本発明のシリコン酸化膜の形成装置について説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明のシリコン酸化膜の形成装置１は、回転テーブル２、オゾン水供給孔３、純水供給孔４を具備している。
この回転テーブル２は保持ピン５を有しており、保持ピン５で円形状のシリコンウェーハＷの側面を挟んでシリコンウェーハＷを保持できるようになっている。また、回転テーブル２は回転軸周りに回転可能であり、保持したシリコンウェーハＷを回転させることができる。

また、シリコン酸化膜の形成装置１はシリコンウェーハＷにオゾン水を供給するための図示しないオゾン水供給手段を有している。このオゾン水供給手段はオゾン水供給孔３からオゾン水を供給する。図１（Ｂ）に示すように、オゾン水供給孔３はオゾン水が回転テーブル２に保持されたシリコンウェーハＷの下面の外周部分に供給されるように回転テーブル２の外周部に設けられている。ここで、オゾン水供給孔３として、例えば図１（Ｂ）に示すように複数の円形の孔を設ける構成とすることができるが、特にこれに限定されない。例えば、オゾン水供給孔３の形状は楕円形、矩形などでも良く、ウェーハ外周に沿った切り欠き形状とすることもできる。オゾン水供給孔３の大きさは形成するシリコン酸化膜の幅などに応じて適宜設計できる。また、オゾン水供給手段はオゾン水供給孔３から供給するオゾン水の流量を調整することができる。

また、シリコン酸化膜の形成装置１はシリコンウェーハＷに純水を供給するための図示しない純水供給手段を有している。この純水供給手段は純水供給孔４から純水を供給する。図１（Ｂ）に示すように、純水供給孔４は純水がシリコンウェーハＷの中央部分に供給されるように回転テーブル２の中央部に設けられている。ここで、純水供給孔４の大きさは形成するシリコン酸化膜の幅などに応じて適宜設計できる。純水供給孔４の形状は特に限定されないが、図１に示すように例えば十字形とすることができ、或いは円形、矩形としても良い。また、純水供給手段は純水供給孔４から供給する純水の流量を調整することができる。

このような本発明のシリコン酸化膜の形成装置１を用いてシリコンウェーハにシリコン酸化膜を形成する際には、まず、シリコンウェーハＷをシリコン酸化膜を形成する表面が下側になるようにして回転テーブル２の保持ピン５で側面を挟んで保持する。そして、回転テーブル２で保持したシリコンウェーハＷを回転させながらシリコンウェーハ表面（下面）の外周部分にオゾン水供給孔３からオゾン水を供給しつつシリコンウェーハ表面の中央部分に純水供給孔４から純水を供給する。

このようにすることで、シリコンウェーハ表面の外周部分はオゾン水と接触するため表面が酸化しシリコン酸化膜が形成される。一方、シリコンウェーハ表面の中央部分はオゾン水との接触は起こらずに表面が酸化されないため表面が露出したままとなる。すなわち、シリコン酸化膜をシリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともにシリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成することができる。
このような形成装置を用いれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のためのＣＶＤ、マスキング処理、エッチング処理などといった処理を行う必要もなく、簡単な構成でより短時間でシリコン酸化膜を形成でき、工程時間を低減できるものとなる。また、熱処理を行わないためウェーハを不純物汚染させる心配も少ないし、さらにこのような装置は非常に低コストである。

このとき、オゾン水供給手段及び純水供給手段によって、純水供給孔から純水を供給する流量をオゾン水供給孔からオゾン水を供給する流量より大きくなるように調整してシリコン酸化膜を形成するものであることが好ましい。
このようなものであれば、ウェーハ表面の中心部分にオゾン水が供給されて表面の中心部分が酸化してしまうのを確実に防ぎ、目的のシリコン酸化膜を外周部分のみにより確実に形成できるものとなる。

図１に示すシリコン酸化膜の形成装置１では、シリコンウェーハＷの表面を下側に向けて保持し、シリコンウェーハＷの下方に設けられたオゾン水供給孔３及び純水供給孔４からオゾン水及び純水を供給する構成としているが、これに限定されず、オゾン水供給孔３及び純水供給孔４をシリコンウェーハＷの上方に設け、シリコンウェーハＷの表面を上側に向けて保持するような構成にしても良い。

次に、本発明のシリコン酸化膜の形成方法について説明する。ここでは、図１に示すような本発明のシリコン酸化膜の形成装置を用いた場合について説明するが、これに限定されず、例えば、シリコンウェーハＷの表面を上側に向けて保持し、シリコンウェーハＷの上方からオゾン水及び純水を供給するようにしても良い。
まず、円形状のシリコンウェーハＷをシリコン酸化膜を形成する表面が下側になるようにして回転テーブル２で保持する。

次に、回転テーブル２で保持したシリコンウェーハＷを回転させながらシリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水供給孔３からオゾン水を供給しつつシリコンウェーハ表面の中央部分に純水供給孔４から純水を供給することによってシリコン酸化膜を形成する。
このような形成方法であれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のためのＣＶＤ、マスキング処理、エッチング処理などといった処理を行ったり高価な装置を用いる必要もなく、簡単により短時間でシリコン酸化膜を形成でき、工程時間及び製造コストを低減できる。

このとき、純水を供給する流量をオゾン水を供給する流量より大きくなるように調整してシリコン酸化膜を形成することが好ましい。例えば、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを用いる場合に、純水を供給する流量を５Ｌ／ｍｉｎ、オゾン水を供給する流量を０．２Ｌ／ｍｉｎとすることができる。
このようにすれば、ウェーハ表面の中心部分にオゾン水が供給されて表面の中心部分が酸化してしまうのを確実に防ぎ、目的のシリコン酸化膜を外周部分のみにより確実に形成できる。
また、回転テーブル２の回転速度や、オゾン水及び純水を供給する時間などは特に限定されず、酸化が十分に行われ、目的のシリコン酸化膜が形成できるように適宜設定できる。

次に、本発明のシリコンウェーハの研磨方法について説明する。
一般的に、シリコンウェーハの研磨工程では一次研磨、二次研磨、仕上げ研磨というように複数の段階で研磨し、これら段階毎に使用する研磨布、研磨剤、研磨ヘッドや研磨条件を変更する。各段階の研磨後のシリコンウェーハの表面はベアのシリコンが現れたままとなっているので、研磨ヘッドを変更する際には、シリコンウェーハは一旦水浸けで保管される。

本発明のシリコンウェーハの研磨方法では、これら複数段階の研磨のうち全ての又は任意の研磨の開始前にシリコンウェーハ表面の外周部分のみ選択的にシリコン酸化膜を形成してから研磨を行う方法である。特に、最終鏡面シリコンウェーハを得るための仕上げ研磨（最終研磨）に好適に適用される。このとき、シリコン酸化膜の形成には本発明のシリコン酸化膜の形成装置を用い、シリコンウェーハの研磨に用いる研磨装置の本体は図２に示すような一般的な研磨装置１０を用いることができる。
まず、円形状のシリコンウェーハは研磨ヘッドの変更の際に水浸けで保管されるが、この際、シリコンウェーハを本発明のシリコン酸化膜の形成装置で保持しながら保管することができる。

次に、本発明のシリコン酸化膜の形成装置を用いて、シリコンウェーハにシリコン酸化膜をシリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともにシリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成する。このシリコン酸化膜の形成は、上記本発明のシリコン酸化膜の形成方法と同様に、シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しながらシリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによって行う。
このようにしてシリコン酸化膜を形成すれば、従来行っていたシリコン酸化膜の形成のための複数の処理を行う必要もなく、より短時間で簡単にシリコン酸化膜を形成でき、工程時間及び製造コストを低減できる上に、ウェーハの汚染も発生しにくい。

このとき、上記と同様に、シリコン酸化膜の形成において、純水を供給する流量をオゾン水を供給する流量より大きくなるように調整すれば、ウェーハ表面の中心部分にオゾン水が供給されて表面の中心部分が酸化してしまうのを確実に防ぎ、目的のシリコン酸化膜をより確実に形成できる。
次に、外周部のみ選択的にシリコン酸化膜が形成されたシリコンウェーハ表面を研磨装置を用いて研磨する。

図２に示すように、研磨装置１０はシリコンウェーハＷを保持するための研磨ヘッド１１、定盤１２上に貼り付けられた研磨布１３と、研磨布１３上に研磨剤１５を供給するための研磨剤供給機構１４とを有している。
このような研磨装置１０を用いて、研磨ヘッド１１によりシリコンウェーハＷを保持し、研磨ヘッド１１と定盤１２とを回転させ、研磨剤供給機構１４から研磨布１３上に研磨剤１５を供給するとともに、シリコンウェーハＷの表面を回転する研磨布１３に対して荷重を掛けながら摺接させることによりウェーハ表面を研磨する。このとき、研磨条件は従来と同様とすることができる。

このようにしてシリコンウェーハを研磨すれば、シリコン酸化膜をより短時間で形成できるので工程時間を低減して生産性を向上できる。また、ウェーハ外周部の研磨レートを実質的に遅らせることができ、外周部が過剰に研磨されて外周ダレが生じるのを抑制できるとともに、外周部がはね上がる外周ハネの発生も抑制できる。その結果、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できる。
また、上記したように、本発明のシリコンウェーハの研磨方法はシリコンウェーハの仕上げ研磨において好適に適用される。すなわち、シリコン酸化膜の形成を仕上げ研磨の直前に行うことが好ましい。こうすることで、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善された最終鏡面シリコンウェーハを高生産性で得ることができる。

以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例）
本発明のシリコンウェーハの研磨方法に従って、直径３００ｍｍ、抵抗率８〜１２Ω・ｃｍ、Ｐ型のシリコンウェーハの表面を研磨し、研磨後のシリコンウェーハのＳＦＱＲ及びＥＳＦＱＲを評価した。ここで、シリコンウェーハとして、両面研磨後のシリコンウェーハに２次研磨を行ったものを用いた。２次研磨の研磨条件を以下に示す。
研磨ヘッドとしてリテーナリングが設けられたものを用い、研磨布としてウレタンを含浸させた不織布の表面に溝を形成したものを用いた。シリコンウェーハとリテーナリングへの圧力をそれぞれ２０ｋＰａ、２５ｋＰａとし、研磨ヘッドの回転数を３５ｒｐｍ、定盤の回転数を３０ｒｐｍとした。また、定盤を揺動させるようにし、その揺動幅を８ｍｍ、揺動速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとした。研磨剤としてＫＯＨをベースとしたコロイダルシリカを含有したものを用い、その流量を５Ｌ／ｍｉｎ、温度を２３℃とした。

次に、図１に示すような本発明のシリコン酸化膜の形成装置を用い、本発明のシリコン酸化膜の形成方法に従って上記２次研磨後のシリコンウェーハ表面にシリコン酸化膜を形成した。この際、純水を供給する流量を５Ｌ／ｍｉｎ、オゾン水を供給する流量を０．２Ｌ／ｍｉｎとし、それぞれ供給時間を１分間、温度を２３℃とした。その結果、ウェーハ表面の外周部分のみ選択的にシリコン酸化膜を形成でき、後述する比較例２と比べ工程時間を大幅に短縮できた。
このように、本発明のシリコン酸化膜の形成方法及び形成装置は、より短時間で簡単にシリコンウェーハの外周部分のみにシリコン酸化膜を形成できることが確認できた。

次に、図２に示すような研磨装置を用い、上記のシリコン酸化膜を形成したシリコンウェーハの仕上げ研磨を行った。仕上げ研磨の研磨条件を以下に示す。
研磨ヘッドとしてセラミックプレートの表面にウレタン製のバッキングパッドを貼り付けたものを用い、研磨布としてスエードタイプで表面に溝を形成したものを用いた。シリコンウェーハへの圧力を２５ｋＰａとし、研磨ヘッドの回転数を２５ｒｐｍ、定盤の回転数を２５ｒｐｍとした。また、定盤を揺動させるようにし、その揺動幅を８ｍｍ、揺動速度を５００ｍｍ／ｍｉｎとした。研磨剤としてアンモニア水をベースとしたコロイダルシリカを含有したものを用い、その流量を２Ｌ／ｍｉｎ、温度を２５℃とした。
研磨後はＲＣＡ洗浄を行った。

この仕上げ研磨の際のウェーハ表面の外周部分における研磨時間に対する研磨取代量を測定した結果を図３に示す。ここで、取代量の算出にはＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）により測定した厚みを用いた。図３に示すように、後述する比較例１の結果と比べ、シリコン酸化膜が形成された実施例の方が取代量が抑えられており、研磨初期において研磨レートが低くなっていることが分かった。

２５枚のシリコンウェーハの研磨前後のＳＦＱＲとＥＳＦＱＲをそれぞれ測定し、変化量を評価した。ここで、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲの測定にはＷａｆｅｒ Ｓｉｇｈｔ（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いた。ＳＦＱＲは、外周部除外領域を２ｍｍとし、サイトのサイズを２６ｍｍ×８ｍｍとして測定した。ＥＳＦＱＲは、外周部除外領域を１ｍｍとし、サイトのサイズを周方向で５°半径方向に３５ｍｍとして測定した。

その結果を図４に示す。図４に示すように、ＳＦＱＲはほとんど変化しておらず、ＥＳＦＱＲの変化量は２５．３ｎｍと後述する比較例１の結果４３．２ｎｍと比べて小さくなっており、ＥＳＦＱＲの悪化が抑制されていることが分かった。
図５に半径１３０ｍｍの位置におけるウェーハ表面を基準とした、シリコンウェーハの半径方向の表面形状を示す。図５に示すように、実施例は比較例１と比べて、半径１４４ｍｍから１４８ｍｍにかけての窪み形状、及び１４８ｍｍから１４９ｍｍにかけてのはね上がり形状が小さくなっている。実施例は、特にこの外周端部近傍のはね上がりが小さくなってることから、比較例１と比べてＥＳＦＱＲの悪化が抑制されていると考えられる。
このように、本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、高生産性でＳＦＱＲとＥＳＦＱＲとを共に改善できることが確認できた。

（比較例１）
シリコンウェーハの仕上げ研磨前にシリコン酸化膜を形成しなかった以外、実施例と同様な条件でシリコンウェーハを研磨し、実施例と同様に評価した。
その結果を図４、図５に示す。図４に示すように、ＳＦＱＲの変化量はそれほど大きくなかったものの、ＥＳＦＱＲの変化量が実施例と比べ悪化してしまった。また、図５に示すように、実施例と比べて、半径１４４ｍｍから１４８ｍｍにかけての窪み形状、及び１４８ｍｍから１４９ｍｍにかけてのはね上がり形状が大きくなっていた。比較例は、特にこの外周端部近傍のはね上がりが大きくなってることから、実施例と比べてＥＳＦＱＲが悪化していると考えられる。

（比較例２）
シリコンウェーハの仕上げ研磨前にシリコン酸化膜を形成する工程において、ＣＶＤ、マスキング処理、エッチング処理を行う従来の方法を用いた以外、実施例と同様な条件でシリコンウェーハを研磨し、実施例と同様に評価した。
まず、実施例と同様に２次研磨まで行い、２次研磨後のシリコンウェーハにＣＶＤにより成膜処理してウェーハ表面にシリコン酸化膜を形成した。
次に、ウェーハ表面の外周部分をマスキングしてエッチング処理し、中央部分のシリコン酸化膜を除去することにより外周部分のみシリコン酸化膜を残存させた。

その結果、実施例に比べて外周部分のみのシリコン酸化膜の形成時間が約２０倍と大幅に増加してしまった。
その後、実施例と同様にシリコンウェーハを研磨し、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲを評価したところ、ＳＦＱＲとＥＳＦＱＲ共に実施例と同程度になったものの、上記のようにシリコン酸化膜の形成時間が大幅に増加したことによって生産性が大幅に低下してしまった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…シリコン酸化膜の形成装置、 ２…回転テーブル、 ３…オゾン水供給孔、
４…純水供給孔、 ５…保持ピン、 Ｗ…シリコンウェーハ、
１０…研磨装置、 １１…研磨ヘッド、 １２…定盤、 １３…研磨布、
１４…研磨剤供給機構、 １５…研磨剤。

Claims (7)

1. 円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成するシリコン酸化膜の形成方法であって、
   前記シリコンウェーハを回転テーブルで保持し、該回転テーブルで保持した前記シリコンウェーハを回転させながら前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しつつ前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによって前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸化膜の形成方法。
2. 前記純水を供給する流量を前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整して前記シリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
3. 円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成するシリコン酸化膜の形成装置であって、
   前記シリコンウェーハを保持するための回転軸周りに回転可能な回転テーブルと、前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給するためのオゾン水供給孔と、前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給するための純水供給孔とを具備し、
   前記回転テーブルで保持した前記シリコンウェーハを回転させながら前記シリコンウェーハ表面の外周部分に前記オゾン水供給孔からオゾン水を供給しつつ前記シリコンウェーハ表面の中央部分に前記純水供給孔から純水を供給することによって前記シリコン酸化膜を形成するものであることを特徴とするシリコン酸化膜の形成装置。
4. 前記純水供給孔から前記純水を供給する流量を前記オゾン水供給孔から前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整して前記シリコン酸化膜を形成するものであることを特徴とする請求項３に記載のシリコン酸化膜の形成装置。
5. 円形状のシリコンウェーハにシリコン酸化膜を前記シリコンウェーハ表面の外周部分に形成するとともに前記シリコンウェーハ表面の中央部分ではシリコンウェーハ表面が露出するように形成し、前記シリコンウェーハ表面を研磨布に摺接させて研磨するシリコンウェーハの研磨方法において、
   前記シリコン酸化膜の形成は、前記シリコンウェーハ表面の外周部分にオゾン水を供給しながら前記シリコンウェーハ表面の中央部分に純水を供給することによって行い、その後、前記シリコンウェーハ表面を研磨することを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。
6. 前記シリコン酸化膜の形成において、前記純水を供給する流量を前記オゾン水を供給する流量より大きくなるように調整することを特徴とする請求項５に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
7. 前記シリコンウェーハの研磨において、前記シリコン酸化膜の形成を仕上げ研磨の直前に行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のシリコンウェーハの研磨方法。

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