JP2018037671A - Method for polishing silicon wafer - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェーハ表面の高平坦化を得るとともに、ウェーハ裏面に所定厚みのシリコン酸化膜が確保されたシリコンウェーハの研磨方法を提供する。【解決手段】表面に自然酸化膜が形成され、裏面にシリコン酸化膜が形成されたシリコンウェーハの研磨方法である。シリコンウェーハの研磨が、アルカリ性水溶液に水溶性高分子添加剤を含む研磨液を用いた両面研磨処理であり、シリコンウェーハの表面の自然酸化膜が除去されて鏡面研磨され、かつシリコンウェーハの裏面に形成されたシリコン酸化膜が残存するように行われる。研磨液は砥粒を含まず、両面研磨処理時に用いるシリコンウェーハの表面を研磨する第1研磨布が砥粒の固定された研磨布であり、シリコンウェーハの裏面を研磨する第2研磨布が砥粒の固定されていない研磨布であり、水溶性高分子添加剤を、シリコンウェーハの表裏面における摩擦抵抗の差が緩和されるようにアルカリ性水溶液に含ませる。【選択図】図1Provided is a method for polishing a silicon wafer in which the wafer surface is highly planarized and a silicon oxide film having a predetermined thickness is secured on the back surface of the wafer. A silicon wafer polishing method in which a natural oxide film is formed on the front surface and a silicon oxide film is formed on the back surface. Polishing of a silicon wafer is a double-sided polishing process using a polishing solution containing a water-soluble polymer additive in an alkaline aqueous solution, the natural oxide film on the surface of the silicon wafer is removed and mirror-polished, and on the back surface of the silicon wafer This is performed so that the formed silicon oxide film remains. The polishing liquid does not contain abrasive grains, the first polishing cloth that polishes the surface of the silicon wafer used in the double-side polishing process is a polishing cloth on which the abrasive grains are fixed, and the second polishing cloth that polishes the back surface of the silicon wafer is abrasive. A polishing cloth with no grains fixed, and a water-soluble polymer additive is included in an alkaline aqueous solution so that the difference in frictional resistance between the front and back surfaces of the silicon wafer is alleviated. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、貼合せSOIウェーハの製造方法における、シリコンウェーハの研磨方法の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement of a method for polishing a silicon wafer in a method for manufacturing a bonded SOI wafer.
SOI(Silicon on Insulator)ウェーハとして、支持用ウェーハに電気絶縁性の高いシリコン酸化膜であるBOX(Buried Oxide)層を介して活性層用ウェーハを貼合せた貼合せSOIウェーハが知られている。この貼合せSOIウェーハは、活性層用ウェーハと活性層用ウェーハを支持する支持用ウェーハに酸化膜を形成し貼合せた後に貼合せ強度を確保するために熱処理し、活性層用ウェーハの外縁をBOX層まで研削し、活性層用ウェーハの表面を所望の厚みにまで減じるように片面研削し、その後、活性層用ウェーハの研削された表面を片面研磨することにより製造されていた。 As an SOI (Silicon on Insulator) wafer, a bonded SOI wafer is known in which an active layer wafer is bonded to a supporting wafer via a BOX (Buried Oxide) layer which is a silicon oxide film having high electrical insulation. This bonded SOI wafer is heat-treated to form an oxide film on the active layer wafer and the supporting wafer that supports the active layer wafer, and then bonded to ensure the bonding strength. It has been manufactured by grinding to the BOX layer , single-side grinding so that the surface of the active layer wafer is reduced to a desired thickness, and then polishing the ground surface of the active layer wafer.
従来、片面研削された貼合せSOIウェーハの活性層用ウェーハの表面の研磨は、貼合せSOIウェーハの裏面の支持用ウェーハをワックス保持、真空保持、ワックスレスのテンプレート保持などで固定し、活性層用ウェーハの表面のみを研磨布で鏡面研磨するいわゆる片面研磨装置により片面研磨が行われていた(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, polishing of the surface of the active layer wafer of the bonded SOI wafer that has been ground on one side is performed by fixing the supporting wafer on the back surface of the bonded SOI wafer by wax holding, vacuum holding, waxless template holding, etc. One-side polishing was performed by a so-called single-side polishing apparatus that mirror-polished only the surface of the wafer for polishing with a polishing cloth (for example, see Patent Document 1).
一方、半導体ウェーハとして使用されるポリシュドウェーハの製造にあっては、ラッピング処理や研削処理によってウェーハ表面に導入された加工歪(加工ダメージ層)を除去するように、ウェーハ表裏面を同時に両面研磨処理することが行われている。両面研磨処理は基準面を持たない研磨処理であるため平坦度に優れる特性があるものの、ウェーハの両面が同時に鏡面研磨加工されるために、表裏面を区別しがたいという問題があった。このため、両面研磨装置を用いてウェーハの片側のみを鏡面研磨する技術が提案されている。たとえば、研磨液に砥粒を含ませた両面研磨装置でウェーハを片面研磨するために研磨前にウェーハの裏面のみに酸化保護膜を形成したり、ウェーハの表面に空気との接触により自然に発生する自然酸化膜のうち研磨面側の自然酸化膜をあらかじめフッ酸で除去したり、研磨液に砥粒を含ませずに固定砥粒研磨布を使用して両面研磨装置にて片面研磨する場合は、固定砥粒研磨布を研磨する片側のみに設置し研磨するなどの処理が行われていた(例えば、特許文献2参照。)。 On the other hand, in the manufacture of polished wafers used as semiconductor wafers, both front and back surfaces of the wafer are simultaneously polished so as to remove processing strain (processing damage layer) introduced on the wafer surface by lapping or grinding. Processing has been done. Although the double-sided polishing process is a polishing process that does not have a reference surface, it has excellent flatness. However, since both sides of the wafer are mirror-polished simultaneously, there is a problem that it is difficult to distinguish the front and back surfaces. For this reason, a technique has been proposed in which only one side of a wafer is mirror-polished using a double-side polishing apparatus. For example, in order to polish one side of a wafer with a double-side polishing machine that contains abrasive grains in the polishing liquid, an oxidation protective film is formed only on the back side of the wafer before polishing, or it naturally occurs due to contact with air on the surface of the wafer When the natural oxide film on the polishing surface side is removed in advance with hydrofluoric acid or the single-side polishing is performed with a double-side polishing machine using a fixed abrasive polishing cloth without containing abrasive grains in the polishing liquid In other words, the fixed abrasive polishing cloth is disposed only on one side for polishing, and polishing is performed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、上記従来の特許文献1に示された片面研磨では研磨時にウェーハの研磨面の裏側を基準面として保持するためにウェーハをワックス保持、真空保持、ワックスレスのテンプレート保持するので、ワックスの斑、真空保持される場所とされない場所、テンプレート形状がウェーハに転写されたり、保持によりウェーハにストレスがかかった状態で研磨するため保持を解放するとウェーハにうねりが顕れるなど、高平坦化が難しかった。 However, in the conventional single-side polishing disclosed in Patent Document 1 above, the wafer is held in wax, vacuum, and waxless template to hold the back side of the polished surface of the wafer as a reference surface during polishing. It is difficult to achieve high flatness because the template shape is transferred to the wafer, the place where the vacuum is not held, and the wafer is polished while the wafer is stressed so that the wafer is wavy when the holding is released.
一方、上記従来の特許文献2に示された両面研磨装置による片面研磨では、両面研磨装置で研磨する前にウェーハの両面のうち片面を研磨させないためにウェーハの裏面のみに酸化保護膜を形成したり、ウェーハ表面が洗浄処理や空気接触により発生する研磨面側の自然酸化膜をあらかじめフッ酸で除去しなければならないなど、簡便に研磨が行えなかった。 On the other hand, in the single-side polishing by the double-side polishing apparatus shown in the above-mentioned conventional patent document 2, an oxidation protective film is formed only on the back surface of the wafer in order not to polish one side of both sides of the wafer before polishing by the double-side polishing apparatus. or, Inado Do Rana unless removing a native oxide film on the polished surface side of the wafer surface is generated by the cleaning process and the air contacted in advance hydrofluoric acid, could not be performed is conveniently polished.
また、両面研磨装置で固定砥粒研磨布を片側のみに設置し研磨する場合には、固定砥粒研磨布とウェーハの表面、他方の研磨布とウェーハの裏面による摩擦抵抗の違いによってウェーハを保持するキャリアプレートにウェーハが押しつけられ、ウェーハの外縁が変形する外縁ダレがおきたり、研磨時に異音や騒音がおこり、激しい場合にはウェーハがキャリアから外れウェーハや両面研磨装置が破損することもあった。 Also, when a fixed abrasive polishing cloth is installed on only one side and polished with a double-side polishing machine, the wafer is held by the difference in frictional resistance between the fixed abrasive polishing cloth and the wafer surface, and the other polishing cloth and the back surface of the wafer. When the wafer is pressed against the carrier plate, the outer edge of the wafer may be deformed, or abnormal noise or noise may occur during polishing.In severe cases, the wafer may come off the carrier and damage the wafer or the double-side polishing machine. It was.
本発明の目的は、ウェーハ表面の高平坦化を得るとともに、ウェーハ裏面に所定厚みのシリコン酸化膜が確保されたシリコンウェーハの研磨方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for polishing a silicon wafer in which a wafer surface is highly planarized and a silicon oxide film having a predetermined thickness is secured on the back surface of the wafer .
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、両面研磨装置を用いて貼合せSOIウェーハを研磨することを想起し、研磨液に高分子を加えることで、貼合せSOIウェーハの活性層側ウェーハ表面が鏡面研磨され、支持側ウェーハ裏面に所定厚みのシリコン酸化膜を確保できることを見出し、具体的には以下の知見を得て本発明を完成させたものである。 The present inventors have made intensive studies in order to achieve the above object, recalled that polishing the SOI wafer bonded with both sides polishing machine, by adding the polymer to the polishing liquid, bonded SOI The inventors have found that the active layer side wafer surface of the wafer is mirror-polished and a silicon oxide film having a predetermined thickness can be secured on the back surface of the support side wafer. Specifically, the present invention has been completed with the following knowledge.
一般的に、砥粒を含む研磨液を使用して両面研磨処理を行うと、研磨液中の砥粒による機械的な研磨作用によりシリコンウェーハ表面のシリコン酸化膜は除去されることが知られている。本発明者らの実験によれば、砥粒を含む研磨液に高分子を添加した場合には、自然酸化膜のような数nm程度の厚みレベルのものは除去されるものの、貼合せSOIウェーハの製造過程で行われる接合強化熱処理により貼合せSOIウェーハ露出面に形成された熱酸化膜であるシリコン酸化膜の厚みレベルは数μm〜数十μmレベルであり、研磨処理を受けても除去されるシリコン酸化膜の量は極僅かであり、十分にシリコン酸化膜の厚みを確保できることを知見した。 Generally, it is known that when a double-side polishing process is performed using a polishing liquid containing abrasive grains, the silicon oxide film on the surface of the silicon wafer is removed by a mechanical polishing action by the abrasive grains in the polishing liquid. Yes. According to the experiments by the present inventors, when a polymer is added to a polishing liquid containing abrasive grains, a layer with a thickness of about several nanometers such as a natural oxide film is removed, but a bonded SOI wafer is obtained. The thickness level of the silicon oxide film , which is a thermal oxide film formed on the exposed surface of the bonded SOI wafer by the bonding strengthening heat treatment performed in the manufacturing process, is several μm to several tens μm, and it is removed even if it undergoes a polishing process. It has been found that the amount of silicon oxide film to be obtained is very small, and the thickness of the silicon oxide film can be sufficiently secured.
また、砥粒を含まない研磨液を使用して両面研磨処理した場合、活性層側ウェーハ表面に形成された自然酸化膜は除去されない。このため、砥粒の固定された研磨布などを用いれば自然酸化膜を除去することが可能となるが、活性層側ウェーハ表面は自然酸化膜が除去されて支持側ウェーハ裏面の酸化膜は残存した状態で研磨が進行するため、ウェーハの表裏面における摩擦抵抗の差が大きくなってしまい、両面研磨処理そのものが行えないことが明らかとなった。本発明者らの実験によれば、砥粒を含まない研磨液に高分子を添加することにより、上下の摩擦抵抗による差が緩和され、固定砥粒研磨布によりウェーハ表面が鏡面研磨され、支持側ウェーハ裏面に所定厚みのシリコン酸化膜を確保できることを知見した。 Further, when double-side polishing is performed using a polishing liquid that does not contain abrasive grains, the natural oxide film formed on the surface of the active layer side wafer is not removed. For this reason, it is possible to remove the natural oxide film by using a polishing cloth to which abrasive grains are fixed. However, the natural oxide film is removed from the active layer side wafer surface, and the oxide film on the back surface of the support side wafer remains. Since polishing proceeds in this state, the difference in frictional resistance between the front and back surfaces of the wafer becomes large, and it has become clear that the double-side polishing process itself cannot be performed. According to the experiments by the present inventors, by adding a polymer to a polishing liquid that does not contain abrasive grains, the difference due to the upper and lower frictional resistance is alleviated, and the wafer surface is mirror-polished by a fixed abrasive polishing cloth and supported. It has been found that a silicon oxide film having a predetermined thickness can be secured on the rear surface of the side wafer.
本発明の第1の観点は、表面に自然酸化膜が形成され、裏面にシリコン酸化膜が形成されたシリコンウェーハの研磨方法において、その特徴ある構成は、シリコンウェーハの研磨が、アルカリ性水溶液に水溶性高分子添加剤を含む研磨液を用いた両面研磨処理であり、シリコンウェーハの表面の自然酸化膜が除去されて鏡面研磨され、かつシリコンウェーハの裏面に形成されたシリコン酸化膜が残存するように行われ、研磨液は砥粒を含まず、両面研磨処理時に用いるシリコンウェーハの表面を研磨する第1研磨布が砥粒の固定された研磨布であり、シリコンウェーハの裏面を研磨する第2研磨布が砥粒の固定されていない研磨布であり、水溶性高分子添加剤を、シリコンウェーハの表裏面における摩擦抵抗の差が緩和されるようにアルカリ性水溶液に含ませることにある。 A first aspect of the present invention is a polishing method for a silicon wafer in which a natural oxide film is formed on the front surface and a silicon oxide film is formed on the back surface. The characteristic configuration is that the polishing of the silicon wafer is water-soluble in an alkaline aqueous solution. Is a double-sided polishing process using a polishing liquid containing a conductive polymer additive so that the natural oxide film on the surface of the silicon wafer is removed and mirror-polished, and the silicon oxide film formed on the back surface of the silicon wafer remains. The first polishing cloth for polishing the surface of the silicon wafer used in the double-side polishing process is a polishing cloth to which the abrasive grains are fixed, and the second polishing for polishing the back surface of the silicon wafer. a polishing cloth polishing cloth is not fixed abrasive, alkali to the water-soluble polymer additive, the difference in frictional resistance in the front and rear surfaces of the silicon wafer is reduced It is to be included in the aqueous solution.
本発明の第2の観点は、第1の観点において、その特徴ある構成は、シリコンウェーハの表面を下向きにして第1研磨布によりシリコンウェーハの表面を研磨することにある。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the characteristic configuration is to polish the surface of the silicon wafer with the first polishing cloth with the surface of the silicon wafer facing downward.
本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点において、その特徴ある構成は、両面研磨処理後のシリコンウェーハの表面を片面研磨処理により鏡面研磨することにある。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the characteristic configuration is that the surface of the silicon wafer after double-side polishing is mirror-polished by single-side polishing.
本発明の第1の観点では、両面研磨装置に砥粒が固定されたパッドを使用することで、活性層用ウェーハ側のウェーハ表面の自然酸化膜が除去されて鏡面研磨され、かつ研磨液に水溶性高分子添加剤を含ませることで貼合せウェーハの支持用ウェーハ側のウェーハ裏面に形成されたシリコン酸化膜は残存するので、自然酸化膜が除去された活性層用ウェーハ側のウェーハ表面は研磨液によって化学的研磨されるが、シリコン酸化膜のある支持用ウェーハ側のウェーハ裏面はシリコン酸化膜が保護膜となって化学的研磨されないので、両面研磨装置にて貼合せSOIウェーハの活性層用ウェーハ側のウェーハ表面が高平坦化した片面研磨ができるようになる。特に、砥粒を含まない研磨液に水溶性高分子添加剤を含ませることにより、上下の摩擦抵抗による差が緩和され、固定砥粒研磨布によりウェーハ表面が鏡面研磨され、支持側ウェーハ裏面に所定厚みのシリコン酸化膜を確保できる。 In a first aspect of the present invention, in a Turkey to use pads abrasive grains are fixed to the double-side polishing apparatus, a natural oxide film of the active layer wafer side of the wafer surface is removed is mirror polished, and polishing since the silicon oxide film formed on the wafer back surface of the supporting wafer side of the bonded wafer by containing a water-soluble polymeric additive to the liquid is left, the natural oxide film is removed active layer wafer side wafer the surface is chemically polished by the polishing liquid, the wafer back surface of the supporting wafer side with the silicon oxide film is the silicon oxide film is not chemically polishing becomes a protective film, the SOI wafer bonded at side polishing apparatus It becomes possible to perform single-side polishing in which the wafer surface on the active layer wafer side is highly planarized. In particular, by adding a water-soluble polymer additive to the polishing liquid that does not contain abrasive grains, the difference due to the upper and lower frictional resistance is mitigated, and the wafer surface is mirror-polished with a fixed abrasive polishing cloth, and the support side wafer back surface is polished. A silicon oxide film having a predetermined thickness can be secured.
また本発明の第1の観点では、両面研磨装置のウェーハ表面側と裏面側の研磨布の材質が異なることによるシリコンウェーハにかかる応力の差を研磨液に水溶性高分子添加剤を含ませることで軽減し研磨されるシリコンウェーハにも研磨する両面研磨装置にも負担をかけずに研磨することができるようになる。 In the first aspect of the present invention, a water-soluble polymer additive is added to the polishing liquid to account for the difference in stress applied to the silicon wafer due to the difference in the material of the polishing cloth on the wafer front and back sides of the double-side polishing apparatus. Thus, it becomes possible to perform polishing without imposing a burden on a double-side polishing apparatus that polishes even a silicon wafer that is reduced and polished.
本発明の第2の観点では、第1の観点で形成された製品領域として使用される活性層側のウェーハ表面に触れることなく、支持側ウェーハ裏面のシリコン酸化膜面を静電チャックや真空チャックすることで貼合せSOIウェーハを両面研磨装置から取り出すことができるようになる。すなわち、両面研磨処理後、第1研磨布上の貼合せSOIウェーハは、支持側のウェーハ裏面はシリコン酸化膜が残存した親水面であり、鏡面研磨された活性層表面側のウェーハ表面は撥水面の状態にある。このため、第1研磨布上から貼合せSOIウェーハを取り出す際、鏡面研磨された活性層面のウェーハ表面と第1研磨布とは引き剥がれ易く、支持側のウェーハ裏面(シリコン酸化膜面)を吸着して上方に引き上げることにより、貼合せSOIウェーハを両面研磨装置から容易に取り出すことができる。 In the second aspect of the present invention, the silicon oxide film surface on the back surface of the supporting side wafer is touched with an electrostatic chuck or a vacuum chuck without touching the surface of the active layer side wafer used as the product region formed in the first aspect. By doing so, the bonded SOI wafer can be taken out from the double-side polishing apparatus. That is, after the double-side polishing process, the bonded SOI wafer of the first on the polishing cloth, the wafer back surface of the supporting side is hydrophilic surface silicon oxide film remained, the wafer surface of the mirror-polished surface of the active layer side is water-repellent surface It is in the state of. Therefore, when the bonded SOI wafer is taken out from the first polishing cloth, the mirror-polished active wafer surface is easily peeled off from the first polishing cloth, and the supporting wafer back surface ( silicon oxide film surface) is adsorbed. By pulling upward, the bonded SOI wafer can be easily taken out from the double-side polishing apparatus.
また本発明の第2の観点では、第1の観点で形成されたウェーハの高平坦化された表面に触れることなく静電チャックや真空チャックで貼合せSOIウェーハを両面研磨装置から取り出すことができるようになる。 In the second aspect of the present invention, the bonded SOI wafer can be taken out from the double-side polishing apparatus with an electrostatic chuck or a vacuum chuck without touching the highly planarized surface of the wafer formed in the first aspect. It becomes like this.
本発明の第3の観点では、第1又は第2の観点において両面研磨処理後の活性層用ウェーハ側のウェーハ表面を片面研磨処理により鏡面研磨することで更に高平坦な表面を得ることができるようになる。 In the third aspect of the present invention, a higher flat surface can be obtained by mirror-polishing the wafer surface on the active layer wafer side after the double-side polishing treatment in the first or second aspect by single-side polishing treatment. It becomes like this.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明は、図1(a)〜(f)に示すように、シリコン酸化膜を形成したシリコンウェーハを貼合せて作製する貼合せSOIウェーハ100において、工程の最後に活性層側のウェーハ表面を研磨し高平坦化する方法の改良である。 The present invention, as shown in FIG. 1 (a) ~ (f) , the SOI wafer 100 bonded to prepared laminating a silicon wafer to form a silicon oxide film, at the end of the active layer side wafer surface steps It is an improvement of the method of polishing and flattening.
本発明の特徴ある構成は、図1(f)の研磨工程にある。図1(f)の研磨工程に両面研磨装置を採用するにあたって、砥粒が固定されたパッドを使用する、もしくは研磨液に砥粒を含ませることで、活性層用ウェーハ101に発生した自然酸化膜が除去されて鏡面研磨され、支持用ウェーハ102に形成したシリコン酸化膜は研磨液に水溶性高分子添加剤を含ませることで残存させることができる。また、研磨液に水溶性高分子添加剤を含ませることで両面研磨装置のウェーハの表面側と裏面側に接する研磨布の材質が異なることによる応力の差を軽減し研磨されるウェーハにも研磨する両面研磨装置にも負担をかけずに研磨することができるようになる。このことで、簡便に両面研磨装置で貼合せSOIウェーハ100の表面だけを高平坦化することができ、両面研磨装置やウェーハの破損、故障を軽減し安定して貼合せSOIウェーハ100を作製することができる。 A characteristic configuration of the present invention is in the polishing step of FIG. When adopting a double-side polishing apparatus in the polishing step of FIG. 1 (f), a natural oxidation generated in the active layer wafer 101 by using a pad on which abrasive grains are fixed or by including abrasive grains in the polishing liquid. The silicon oxide film formed on the supporting wafer 102 after the film is removed and mirror-polished can be left by adding a water-soluble polymer additive to the polishing liquid. In addition, by adding a water-soluble polymer additive to the polishing liquid, the difference in stress due to the difference in the material of the polishing cloth in contact with the front and back sides of the wafer of the double-side polishing apparatus is reduced, and polishing is also performed on the wafer to be polished. It is possible to perform polishing without imposing a burden on the double-side polishing apparatus. Thus, only the surface of the bonded SOI wafer 100 can be easily flattened with a double-side polishing apparatus, and the bonded SOI wafer 100 can be stably manufactured with reduced damage and failure of the double-side polishing apparatus and wafer. be able to.
本発明の実施の工程を図1を参照して詳しく説明する。 The steps of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図1(a)はシリコンウェーハにシリコン酸化膜を形成する工程の一例を示す図である。活性層用ウェーハ101と支持用ウェーハ102は、インゴットから一般的な製造工程を経て鏡面加工されたものである。活性層用ウェーハ101は後のSOI層103となる。シリコン酸化膜104は、水素及び酸素混合ガスの雰囲気下で熱処理を行い形成する。このシリコン酸化膜104が後の埋め込み酸化膜層105(BOX層)となる。埋め込み酸化膜層105の膜厚は数μm〜数十μmに設定可能である。図1(a)には支持用ウェーハ102のみにシリコン酸化膜を形成した場合を示しているが、貼合せ熱処理の工程で高温高酸素濃度で熱処理を行うことで発生するシリコンの結晶面に添った欠陥であるスリップの発生を防ぐため、両基板をシリコン酸化膜で保護するようにしてもよい。この工程で設定した活性層用ウェーハ101のシリコン酸化膜厚と支持用ウェーハ102のシリコン酸化膜厚が埋め込み酸化膜層105の膜厚になる。 FIG. 1A shows an example of a process for forming a silicon oxide film on a silicon wafer. The active layer wafer 101 and the supporting wafer 102 are mirror-finished from an ingot through a general manufacturing process. The active layer wafer 101 becomes a later SOI layer 103. The silicon oxide film 104 is formed by heat treatment in an atmosphere of hydrogen and oxygen mixed gas. This silicon oxide film 104 becomes a later buried oxide film layer 105 (BOX layer ). The film thickness of the buried oxide film layer 105 can be set to several μm to several tens of μm. FIG. 1 (a) shows a case where a silicon oxide film is formed only on the supporting wafer 102, but it follows the silicon crystal plane generated by heat treatment at high temperature and high oxygen concentration in the bonding heat treatment step. In order to prevent the occurrence of slip, which is a defective, both substrates may be protected by silicon oxide films. Silicon oxide film thickness of the silicon oxide film thickness and the supporting wafer 102 of the active layer wafer 101 set in this step is the film thickness of the buried oxide film layer 105.
図1(b)は活性層用ウェーハ101と支持用ウェーハ102を重ね合わせて接着する工程の一例を示す図である。シリコン酸化膜104が形成された両シリコンウェーハを洗浄液にて洗浄し純水でリンスした後フッ酸有機酸洗浄を行い、シリコンウェーハの表面を水素終端させる。その後、両シリコンウェーハを重ね合わせ加圧し接着する。 FIG. 1B is a diagram showing an example of a process of superposing and bonding the active layer wafer 101 and the supporting wafer 102 together. Both silicon wafers on which the silicon oxide film 104 is formed are cleaned with a cleaning liquid, rinsed with pure water, and then cleaned with a hydrofluoric acid organic acid to terminate the surface of the silicon wafer with hydrogen. Thereafter, both silicon wafers are superposed and pressed to adhere.
図1(c)は貼合せ熱処理の工程の一例を示す図である。貼合せ熱処理することで、水素結合していた活性層用ウェーハ101と支持用ウェーハ102の接着強度を高める。貼合せ熱処理は、重ね合わせ工程で接着したシリコンウェーハを水素及び酸素混合ガス雰囲気中1200℃で60〜180分間保持することで行う。 FIG.1 (c) is a figure which shows an example of the process of bonding heat processing. The bonding heat treatment increases the bonding strength between the active layer wafer 101 and the supporting wafer 102 that have been hydrogen bonded. The bonding heat treatment is performed by holding the silicon wafer bonded in the overlapping process at 1200 ° C. for 60 to 180 minutes in a hydrogen and oxygen mixed gas atmosphere.
図1(d)はSOI層103の外縁にテラス106を作成する外縁研削工程の一例を示す図である。活性層用ウェーハ101と支持用ウェーハ102を貼合せた外縁部分にはシリコンウェーハの面取りなどで貼合せが十分でない領域ができる。その領域である外縁を貼合せ面に達する前まで研削する。その後、KOH(水酸化カリウム)などで外縁部分の残渣シリコンをエッチング処理することによりテラス106が作成される。なお、このテラス106の形成は省略してもよく、後述する図1(e)で示す片面研削処理後にテラス106の形成処理を行ってもよい。 FIG. 1D is a diagram illustrating an example of an outer edge grinding process for creating the terrace 106 on the outer edge of the SOI layer 103. In the outer edge portion where the active layer wafer 101 and the supporting wafer 102 are bonded together, an area where bonding is not sufficient due to chamfering of the silicon wafer or the like is formed. The outer edge that is the region is ground before reaching the bonding surface. Thereafter, the terrace 106 is formed by etching the residual silicon at the outer edge with KOH (potassium hydroxide) or the like. Incidentally, the formation of the terrace 106 may be omitted or may be performed to form the processing of terrace 106 after one-side grinding process illustrated in Figure 1 (e) to be described later.
図1(e)はSOI層103を形成するために活性層用ウェーハ101の厚みを減じる研削処理をする平面研削工程の一例を示す図である。片面研削装置により、使用されるデバイスによってSOI層103が0.02〜300μmになるように後の研磨工程での取り代を加えて厚みを減じる処理をする。 FIG. 1E is a diagram showing an example of a surface grinding process in which a grinding process is performed to reduce the thickness of the active layer wafer 101 in order to form the SOI layer 103. With a single-side grinding apparatus, a process for reducing the thickness is performed by adding a margin in a subsequent polishing step so that the SOI layer 103 becomes 0.02 to 300 μm depending on a device to be used.
図1(f)はSOI層103の表面を高平坦化するための研磨工程の一例を示す図である。両面研磨装置200によって基準面を持たずに活性層用ウェーハ101の表面のみ研磨する。研磨には有砥粒の研磨液201に添加剤として水溶性高分子添加剤を含ませ研磨布には固定砥粒を含ませないで研磨する場合と、無砥粒の研磨液に添加剤として水溶性高分子添加剤を含ませ研磨布には固定砥粒を含ませて研磨する場合がある。 FIG. 1F is a diagram illustrating an example of a polishing process for highly planarizing the surface of the SOI layer 103. The double-side polishing apparatus 200 polishes only the surface of the active layer wafer 101 without having a reference surface. For polishing, the abrasive solution 201 with abrasive grains contains a water-soluble polymer additive as an additive and the polishing cloth does not contain fixed abrasive grains. A polishing cloth containing a water-soluble polymer additive may contain a fixed abrasive and be polished.
図2は図1(f)の研磨工程で使用される両面研磨装置200の一例を示す図である。下定盤202の周囲にはインターナルギア203、中心にはサンギア204が設置され、第1研磨布205が敷かれた下定盤202上にインターナルギア203とサンギア204に挟まれてキャリアプレート206にセットされたウェーハは両面研磨装置200の大きさによって、4〜8組配置される。上定盤207にはウェーハに接する面に第2研磨布208が敷かれ、研磨液201を供給する供給孔209が設けられている。供給孔209の上方には供給管210が設けられ、研磨液201が供給される。サンギア204の上方にはサンギア204を回転させる図示しない動力原からの回転を伝達する軸211が設置されている。そして、上定盤207は第2研磨布208をウェーハに接するように設置され、上定盤207によって加圧しながらサンギア204は図示しない動力原によって回転する。ウェーハを設置したキャリアプレート206はサンギア204が回転すると自転しながらサンギア204を中心として公転する。 FIG. 2 is a view showing an example of a double-side polishing apparatus 200 used in the polishing step of FIG. An internal gear 203 is installed around the lower surface plate 202, and a sun gear 204 is installed in the center. The lower surface plate 202 on which the first polishing cloth 205 is laid is sandwiched between the internal gear 203 and the sun gear 204 and set on the carrier plate 206. Depending on the size of the double-side polishing apparatus 200, 4 to 8 wafers are arranged. The upper surface plate 207 is provided with a second polishing cloth 208 on the surface in contact with the wafer and a supply hole 209 for supplying the polishing liquid 201. A supply pipe 210 is provided above the supply hole 209 to supply the polishing liquid 201. Above the sun gear 204, a shaft 211 that transmits rotation from a power source (not shown) that rotates the sun gear 204 is installed. The upper surface plate 207 is installed so that the second polishing cloth 208 is in contact with the wafer, and the sun gear 204 is rotated by a power source (not shown) while being pressed by the upper surface plate 207. The carrier plate 206 on which the wafer is installed revolves around the sun gear 204 while rotating as the sun gear 204 rotates.
<参考の形態>
次に本発明の特徴ある構成の研磨工程を中心に図3を参照して、最初に参考の形態を説明する。
< Reference form>
Next , a reference embodiment will be described first with reference to FIG. 3 focusing on a polishing step having a characteristic configuration of the present invention.
図3は研磨液201に水溶性高分子添加剤及び砥粒を含んだ場合の貼合せSOIウェーハ100の研磨に使用する両面研磨装置200のウェーハを中心に拡大した部分の断面を模式的に表した図である。貼合せSOIウェーハ100は、研磨される活性層用ウェーハ101側を下向きにして下定盤202上面に展張された第1研磨布205上に載置され、上定盤207下面に展張された第2研磨布208が支持用ウェーハ102と接するように載置される。両面研磨装置200は供給管210から研磨液201を供給しつつ、サンギア204を回転させてキャリアプレート206を自転させながらサンギア204を中心に公転させる。なお、本実施の形態では、サンギア方式の両面研磨装置の使用について説明したが、これに限定されるものではなく、無サンギア方式や非公転タイプの両面研磨装置を用いてもよい。 FIG. 3 schematically shows a cross section of an enlarged portion centered on the wafer of the double-side polishing apparatus 200 used for polishing the bonded SOI wafer 100 when the polishing liquid 201 contains a water-soluble polymer additive and abrasive grains. FIG. The bonded SOI wafer 100 is placed on the first polishing cloth 205 that is spread on the upper surface of the lower surface plate 202 with the active layer wafer 101 to be polished facing down, and the second surface of the bonded SOI wafer 100 that is expanded on the lower surface of the upper surface plate 207. The polishing cloth 208 is placed in contact with the supporting wafer 102. The double-side polishing apparatus 200 revolves around the sun gear 204 while rotating the sun gear 204 and rotating the carrier plate 206 while supplying the polishing liquid 201 from the supply pipe 210. In this embodiment, the use of the sun gear type double-side polishing apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and a sun gear type or non-revolution type double-side polishing apparatus may be used.
上記研磨液201の主剤はアルカリ性水溶液である。アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は100〜1000ppmが好ましい。100ppm未満ではアルカリ剤によるシリコンウェーハの表面のエッチングが十分でなくシリコンウェーハを研磨するのに長時間を要すようになり、1000ppmを越えると研磨液201の取扱いが困難となるとともにエッチングの反応が過度になるためシリコンウェーハの表面に面荒れが生じるからである。 The main component of the polishing liquid 201 is an alkaline aqueous solution. As for content of the alkaline agent in alkaline aqueous solution, 100-1000 ppm is preferable. If it is less than 100 ppm, the etching of the surface of the silicon wafer with an alkaline agent is not sufficient, and it takes a long time to polish the silicon wafer. If it exceeds 1000 ppm, it becomes difficult to handle the polishing liquid 201 and the etching reaction is caused. This is because the surface becomes rough due to the excess.
アルカリ性水溶液のアルカリ剤(pH調整剤)としては、塩基性アンモニウム塩、塩基性カリウム塩、塩基性ナトリウム塩のいずれかが添加されたアルカリ性水溶液若しくは炭酸アルカリ水溶液、或いはアミンが添加されたアルカリ水溶液の他、ヒドラジンやアミン類の水溶液を採用することができる。研磨レートを高める観点からアンモニアを除いたアルカリ、特にアミンを用いることが好適である。 As an alkaline agent (pH adjuster) of an alkaline aqueous solution, an alkaline aqueous solution or an alkaline carbonate aqueous solution to which any of a basic ammonium salt, a basic potassium salt, or a basic sodium salt is added, or an alkaline aqueous solution to which an amine is added is used. In addition, aqueous solutions of hydrazine and amines can be employed. From the viewpoint of increasing the polishing rate, it is preferable to use an alkali excluding ammonia, particularly an amine.
このアルカリ性水溶液中に、コロイダルシリカ砥粒、ダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒などの砥粒を混入する。砥粒の平均粒径は30〜200nm、特に50〜150nmが好適である。平均粒径30nm未満では砥粒が凝集することによるマイクロスクラッチなどの欠陥を発生しやすく200nmを越えるとコロイド分散が困難となり濃度ばらつきが生じるためである。 In the alkaline aqueous solution, abrasive grains such as colloidal silica abrasive grains, diamond abrasive grains, and alumina abrasive grains are mixed. The average particle size of the abrasive grains is preferably 30 to 200 nm, particularly 50 to 150 nm. If the average particle size is less than 30 nm, defects such as micro scratches due to agglomeration of the abrasive grains tend to occur, and if it exceeds 200 nm, colloidal dispersion becomes difficult and concentration variation occurs.
上記水溶性高分子としては、アニオン系とその両性及びノニオン系の各ポリマー及び各モノマー等を使用する。具体的には、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールが好適である。ヒドロキシエチルセルロースは、シリコンウェーハの表面で高分子膜を形成しやすいので、アルカリによるエッチング反応を抑制する効果が高く、シリコンウェーハの外縁部では研磨布により研磨液の掃き出しが少ないため高分子膜が除去されにくくシリコンウェーハの外縁部がダレる現象であるロールオフの量を軽減する効果があるので好適である。よってアルカリ性水溶液によるシリコンウェーハのエッチングを促進させる効果のある水溶性高分子は不適当である。また、水溶性高分子は、1種類以上使用してもよい。研磨液中の水溶性高分子の濃度は1ppm〜200ppmの範囲で設定し、特に100ppm以下が好ましい。 As the water-soluble polymer, anionic and amphoteric and nonionic polymers and monomers are used. Specifically, hydroxyethyl cellulose and polyethylene glycol are suitable. Hydroxyethyl cellulose easily forms a polymer film on the surface of the silicon wafer, so it has a high effect of suppressing the etching reaction due to alkali, and the polymer film is removed because the polishing solution is less swept away by the polishing cloth at the outer edge of the silicon wafer. This is preferable because it has an effect of reducing the amount of roll-off, which is a phenomenon that the outer edge of the silicon wafer is sagless. Therefore, a water-soluble polymer having an effect of promoting etching of a silicon wafer with an alkaline aqueous solution is not suitable. One or more water-soluble polymers may be used. The concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid is set in the range of 1 ppm to 200 ppm, and particularly preferably 100 ppm or less.
上記砥粒の含有量と水溶性高分子の濃度は、研磨レートを極端に低下させずかつ自然酸化膜を除去し支持用ウェーハ102の酸化膜104が残存する範囲にするためである。また、上記水溶性高分子に代えて、界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテルなど)、脂肪族アルコール(ポリビニルアルコール)を採用しても良い。 This is because the content of the abrasive grains and the concentration of the water-soluble polymer are within the range in which the polishing rate is not extremely lowered and the native oxide film is removed and the oxide film 104 of the supporting wafer 102 remains. Further, instead of the water-soluble polymer, a surfactant (polyoxyethylene alkyl ether or the like) or an aliphatic alcohol (polyvinyl alcohol) may be employed.
研磨布としては、第1研磨布および第2研磨布とも、シリコンウェーハ外縁部の形状に追従しない程度で、シリコンウェーハ表面に研磨傷が発生しない程度に硬質な研磨布が上記ロールオフの軽減に好ましい。具体的にはポリエステル製、ポリウレタン製の研磨布が望ましく、JIS K 6253−1997/ISO 7619で規程されるショアA硬度で70°〜90°、圧縮率が0.5〜5%、特に2〜4%の研磨布を使用することが望ましい。 As the polishing cloth, both the first polishing cloth and the second polishing cloth do not follow the shape of the outer edge portion of the silicon wafer, and a polishing cloth that is hard enough not to cause polishing scratches on the silicon wafer surface reduces the roll-off. preferable. Specifically, a polyester or polyurethane polishing cloth is desirable, and the Shore A hardness specified by JIS K 6253-1997 / ISO 7619 is 70 ° to 90 °, the compression ratio is 0.5 to 5% , particularly 2 to 2. It is desirable to use 4% abrasive cloth.
シリコンウェーハの研磨レートは、研磨時間の短縮とシリコンウェーハの表面荒れを防ぐ観点から0.05〜1μm/分に設定する。両面研磨装置200の回転速度、キャリアプレート206の回転速度、研磨厚は上記研磨レートの範囲内即ち、両面研磨装置200の回転速度、キャリアプレート206の回転速度は5〜100rpm、研磨圧は30〜500g/cm2に設定する。両面研磨工程における研磨量は前段処理として実施する片面研削処理によって導入される加工歪深さに応じて研磨量を設定すればよく、概ね20μm以下の研磨量で十分である。 Polishing rate of the silicon wafer is set in view of preventing the surface roughness of the shortening and the silicon wafer polishing time 0.05 to 1 [mu] m / min. The rotation speed of the double-side polishing apparatus 200, the rotation speed of the carrier plate 206, and the polishing thickness are within the above polishing rate range, that is, the rotation speed of the double-side polishing apparatus 200, the rotation speed of the carrier plate 206 is 5 to 100 rpm, and the polishing pressure is 30 to 30. Set to 500 g / cm2. The polishing amount in the double-side polishing step may be set according to the processing strain depth introduced by the single-side grinding process performed as the pre-processing, and a polishing amount of approximately 20 μm or less is sufficient.
<実施の形態>
次に本発明の特徴ある構成の研磨工程を中心に図3を参照して、実施の形態を説明する。この実施の形態は、図3の両面研磨装置200を用い、砥粒を含まない研磨液201に添加剤として水溶性高分子を添加した研磨液を使用するとともに、第1研磨布205として弾性基材に粒径(平均粒径)2〜8μmの砥粒を分散固定(例えば混練して分散固化)させた固定砥粒研磨布を採用した。砥粒の素材としては、例えば、シリカ(ヒュームドシリカを含む)などを採用することができる。その他、コロイダルシリカなどでもよい。弾性基材の素材としては、例えばポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などを採用することができる。ウェーハは研磨面である活性層用ウェーハ101を第1研磨布205が敷かれた下定盤202に面して設置した。その他の条件は参考の実施の形態と同じである。
<Implementation of the form>
Next, an embodiment will be described with reference to FIG. 3 focusing on a polishing step having a characteristic configuration of the present invention. In this embodiment, the double-side polishing apparatus 200 of FIG. 3 is used, a polishing liquid in which a water-soluble polymer is added as an additive to a polishing liquid 201 that does not contain abrasive grains is used, and an elastic substrate is used as the first polishing cloth 205. A fixed abrasive polishing cloth in which abrasive particles having a particle diameter (average particle diameter) of 2 to 8 μm were dispersed and fixed (for example, kneaded and solidified) was adopted. As the material for the abrasive grains, for example, silica (including fumed silica) can be employed. In addition, colloidal silica may be used. As a material for the elastic substrate, for example, a polyether-based resin, a polyester-based resin, a polyurethane-based resin, or the like can be used. The active layer wafer 101, which is a polishing surface, was placed facing the lower surface plate 202 on which the first polishing cloth 205 was spread. Other conditions are the same as those in the reference embodiment.
ここで、実施の形態に特有の効果を図4を参照し説明する。研磨液201に水溶性高分子を含まない場合は、第1研磨布205は固定砥粒を含むために第1研磨布205の摩擦抵抗は、第2研磨布208の摩擦抵抗より少なくなる。すると、回転するときにウェーハの第2研磨布208側の摩擦が大きくなる。ウェーハはその摩擦によりキャリアプレート206に圧力を加える。ウェーハはその圧力を逃がす第1研磨布205側に曲がり、ウェーハの外縁は第1研磨布205側にダレが発生する。この圧力は、回転中に異音を発生させたり、更に圧力が大きくなれば、ウェーハを外させたり、外れたウェーハによってキャリアプレート206や両面研磨装置200のギア等を破損すると考えられる。研磨液201に水溶性高分子を添加することで上下の摩擦抵抗による差が緩和され上記現象が起こらなくなると考えられる。 Here, referring to FIG. 4 and described a unique effect on the form of implementation. When the polishing liquid 201 does not contain a water-soluble polymer, the first polishing cloth 205 contains fixed abrasive grains, so that the friction resistance of the first polishing cloth 205 is less than the friction resistance of the second polishing cloth 208. Then, the friction on the second polishing cloth 208 side of the wafer increases when rotating. The wafer applies pressure to the carrier plate 206 due to the friction. The wafer bends to the first polishing cloth 205 side that releases the pressure, and the outer edge of the wafer is sagted to the first polishing cloth 205 side. This pressure is considered to cause abnormal noise during rotation, or if the pressure is further increased, remove the wafer, or damage the carrier plate 206, the gear of the double-side polishing apparatus 200, etc. by the removed wafer. It is considered that by adding a water-soluble polymer to the polishing liquid 201, the difference due to the upper and lower frictional resistance is alleviated and the above phenomenon does not occur.
なお、前記両面研磨処理を施した貼合せSOIウェーハ100に対して、活性層用ウェーハ101の表面粗さを改善するように、活性層用ウェーハ101の表面を片面研磨処理により再度、鏡面研磨することが望ましい。 Note that the surface of the active layer wafer 101 is mirror-polished again by the single-side polishing process so as to improve the surface roughness of the active layer wafer 101 with respect to the bonded SOI wafer 100 subjected to the double-side polishing process. It is desirable.
このようにして得られた貼合せSOIウェーハ100は、素子間が完全分離構造となるため、高速動作、低消費電力、高耐圧が期待される高速CMOS、高集積デジタルIC、アナログデジタル混在IC、自動車用のパワーICなどの基板として使用することができる。 Since the bonded SOI wafer 100 thus obtained has a completely isolated structure between elements, high-speed CMOS, high-integrated digital IC, analog-digital mixed IC, in which high-speed operation, low power consumption, and high withstand voltage are expected, It can be used as a substrate for an automotive power IC or the like.
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。なお、本明細書及び図面において、実施例1は実施例ではなく「参考例」であり、実施例2は単に「実施例」である。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples. In addition, in this specification and drawings, Example 1 is not an example but a “reference example”, and Example 2 is simply an “example”.
<実施例1>
直径200mm、厚さ725μmのシリコンウェーハ2枚を活性層用ウェーハ101と支持用ウェーハ102として埋め込み酸化膜層105の膜厚を2000nm、支持用ウェーハ101のシリコン酸化膜104を2000nm、SOI層103の膜厚は片面研削処理により活性層厚み15μmとした貼合せSOIウェーハ100を用意した。その後、貼合せSOIウェーハに洗浄処理を施した後、SOI層103の表面を観察したところ、洗浄処理後のSOI層103の表面には約10Åの自然酸化膜が形成されていることが確認された。次に洗浄後の貼合せSOIウェーハ100に対して両面同時研磨処理を施した。両面研磨で使用する研磨液201の条件は、アルカリ性水溶液中のアルカリ剤をTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)としてアルカリ剤の含有量を約500ppmとした。このアルカリ性水溶液中に、平均粒径は30〜40nmのコロイダルシリカ砥粒を約5質量%含有し、水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを濃度100ppmに設定した。また、第1研磨布205および第2研磨布208の研磨布としてポリウレタン製の研磨布を使用した。この両面研磨工程における研磨量は活性層ウェーハ101表面が10μm除去されるように研磨条件を調整した。上記条件にて両面研磨装置200で研磨したウェーハを実施例1の貼合せSOIウェーハ100とした。
<Example 1>
Two silicon wafers having a diameter of 200 mm and a thickness of 725 μm are used as the active layer wafer 101 and the supporting wafer 102, the buried oxide film layer 105 has a thickness of 2000 nm, the silicon oxide film 104 of the supporting wafer 101 has a thickness of 2000 nm, and the SOI layer 103 has a thickness of A bonded SOI wafer 100 having an active layer thickness of 15 μm by a single-side grinding process was prepared. Then, after the cleaning process was performed on the bonded SOI wafer, the surface of the SOI layer 103 was observed, and it was confirmed that a natural oxide film of about 10 mm was formed on the surface of the SOI layer 103 after the cleaning process. It was. Next, the double-sided simultaneous polishing process was performed on the bonded SOI wafer 100 after cleaning. The condition of the polishing liquid 201 used for double-side polishing was that the alkali agent in the alkaline aqueous solution was TMAH (tetramethylammonium hydroxide) and the content of the alkali agent was about 500 ppm. In this alkaline aqueous solution, about 5% by mass of colloidal silica abrasive grains having an average particle size of 30 to 40 nm was contained, and hydroxyethyl cellulose was set to a concentration of 100 ppm as a water-soluble polymer. In addition, a polishing cloth made of polyurethane was used as the polishing cloth for the first polishing cloth 205 and the second polishing cloth 208. The polishing amount in this double-side polishing step was adjusted so that the surface of the active layer wafer 101 was removed by 10 μm. The wafer polished by the double-side polishing apparatus 200 under the above conditions was used as the bonded SOI wafer 100 of Example 1.
<実施例2>
実施例1と同条件の貼合せSOIウェーハ100を用い、砥粒を含まない研磨液201を用いるとともに、第1研磨布205として砥粒を固定させた固定砥粒研磨布を用いて両面研磨処理を行い、実施例2の貼合せSOIウェーハ100とした。具体的には、砥粒を含まない以外は実施例1で使用した研磨液と同条件の研磨液を使用し、第1研磨布205としてポリウレタン系樹脂にコロイダルシリカを分散固定させた固定砥粒研磨布を用いた。その他の条件は実施例1と同条件である。
<Example 2>
Double-side polishing using a bonded SOI wafer 100 under the same conditions as in Example 1, using a polishing liquid 201 that does not contain abrasive grains, and using a fixed abrasive polishing cloth with abrasive grains fixed as the first polishing cloth 205 Thus, a bonded SOI wafer 100 of Example 2 was obtained. Specifically, fixed abrasive grains in which colloidal silica is dispersed and fixed in polyurethane-based resin as the first polishing cloth 205 using a polishing liquid under the same conditions as the polishing liquid used in Example 1 except that the abrasive grains are not included. A polishing cloth was used. Other conditions are the same as those in Example 1.
<比較例1>
実施例1と同条件の貼合せSOIウェーハ100を片面研磨装置で研磨したウェーハを実施例2の貼合せSOIウェーハ100とした。
<Comparative Example 1>
A wafer obtained by polishing a bonded SOI wafer 100 under the same conditions as in Example 1 with a single-side polishing apparatus was used as a bonded SOI wafer 100 in Example 2.
<比較例2>
研磨液201に水溶性高分子を含ませない以外は実施例1と同条件で両面研磨装置200で研磨したウェーハを比較例2の貼合せSOIウェーハ100とした。
<Comparative example 2>
A bonded SOI wafer 100 of Comparative Example 2 was defined as a wafer polished by the double-side polishing apparatus 200 under the same conditions as in Example 1 except that the polishing liquid 201 did not contain a water-soluble polymer.
<実施例と比較例の対比>
実施例1、2及び比較例2について裏面のシリコン酸化膜104の研磨量を比較した。実施例1、2及び比較例2についての裏面のシリコン酸化膜104の研磨量を図5に示す。図6は、貼合せSOIウェーハ100の測定ポイントを示す図である。同図は貼合せSOIウェーハ100の裏面を表している。基準点であるNotchを2とし、それぞれ1、2、3、4、5の測定ポイントを割り当ててある。測定ポイントは図5の測定ポイントに対応する。測定には可視光反射干渉式膜厚測定装置(ナノメトリクス・ジャパン株式会社、型式Nanospec)を使用した。なお、比較例1は片面研磨装置による研磨であるから裏面のシリコン酸化膜104は研磨されないので比較の対象外とした。
<Contrast of Examples and Comparative Examples>
The polishing amount of the backside silicon oxide film 104 was compared between Examples 1 and 2 and Comparative Example 2. The polishing amount of the silicon oxide film 104 on the back surface for Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 is shown in FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating measurement points of the bonded SOI wafer 100. The figure shows the back surface of the bonded SOI wafer 100. The reference point, Notch, is 2, and measurement points 1, 2, 3, 4, and 5 are assigned, respectively. The measurement points correspond to the measurement points in FIG. For the measurement, a visible light reflection interference type film thickness measuring device (Nanometrics Japan Co., Ltd., model Nanospec) was used. Since Comparative Example 1 is polishing by a single-side polishing apparatus, the silicon oxide film 104 on the back surface is not polished, and thus is excluded from comparison.
裏面のシリコン酸化膜104の研磨量は、実施例1では360〜450Å、実施例2では0〜27Å、比較例2では1500〜2250Åであり、実施例1、2では裏面のシリコン酸化膜104は殆ど除去されずに十分な酸化膜厚みが残存していることが確認できた。 The polishing amount of the silicon oxide film 104 on the back surface is 360 to 450 mm in Example 1, 0 to 27 mm in Example 2, 1500 to 2250 mm in Comparative Example 2, and the silicon oxide film 104 on the back surface in Examples 1 and 2 is It was confirmed that a sufficient oxide film thickness remained without being removed.
次に、実施例1、2及び比較例1、2の研磨で得られた各貼合せSOIウェーハ100それぞれについて平坦度を裏面を基準としてウェーハの表面の最大、最小の幅を測定するGBIR(Global Back Ideal Range)により測定した。GBIR測定はADE社のフラットネス測定器(Ultra Gage 9500)を使用した。GBIR測定の結果を図7に示す。 Next, for each of the bonded SOI wafers 100 obtained by polishing in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the flatness is measured with respect to the back surface, and the maximum and minimum widths of the wafer surface are measured. Back Ideal Range). For the GBIR measurement, an ADE flatness measuring device (Ultra Gage 9500) was used. The result of GBIR measurement is shown in FIG.
実施例1は0.2626μm、実施例2は0.2976μm、比較例1は0.3440μm、比較例2は0.8055μmであった。実施例1に対し、実施例2は約10%、比較例1は約30%、比較例2では約3倍GBIRが劣った。 Example 1 was 0.2626 μm, Example 2 was 0.2976 μm, Comparative Example 1 was 0.3440 μm, and Comparative Example 2 was 0.8055 μm. Compared to Example 1, Example 2 was about 10%, Comparative Example 1 was about 30%, and Comparative Example 2 was about 3 times as bad as GBIR.
次に、フラットネス測定器によって測定したデータによりウェーハの表面を3次元に視覚化するとともに、ウェーハの矢印の方向の断面を視覚化した。図8〜11に実施例1、2、比較例1、2に対応した3次元及び断面図を示す。また、3次元に視覚化した図をそれぞれの(a)に、断面を視覚化した図をそれぞれの(b)に示してある。 Next, the surface of the wafer was visualized three-dimensionally based on the data measured by the flatness measuring device, and the cross section in the direction of the arrow of the wafer was visualized. 8 to 11 show three-dimensional and cross-sectional views corresponding to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. Further, a diagram visualized three-dimensionally is shown in each (a), and a diagram visualized in a cross section is shown in each (b).
実施例1は、ウェーハ全体に小さな凹凸はあるもののウェーハの外縁の落ち込みがなく結果良い平坦度となった。実施例2では、全体の凹凸は少ないもののウェーハの片側の外縁に若干の落ち込みがあるため実施例1より平坦度が劣っていたと考えられる。比較例1では、ウェーハ全体に凹凸がありウェーハの片側の外縁に落ち込みがあるため平坦度が劣っていたと考えられる。比較例2では、ウェーハ全体に凹凸がありウェーハの片側の外縁に大きな落ち込みがあるため平坦度が大きく劣化していたと考えられる。 In Example 1, although there were small irregularities on the entire wafer, the outer edge of the wafer did not drop and the resulting flatness was satisfactory. In Example 2, although the overall unevenness is small, it is considered that the flatness was inferior to that in Example 1 because there was a slight drop in the outer edge on one side of the wafer. In Comparative Example 1, it is considered that the flatness was inferior because the entire wafer was uneven and the outer edge on one side of the wafer was depressed. In Comparative Example 2, it is considered that the flatness was greatly deteriorated because the entire wafer was uneven and there was a large drop at the outer edge on one side of the wafer.
上記結果より、支持用ウェーハの裏面にシリコン酸化膜が残存し、活性層用ウェーハ表面は自然酸化膜が除去されて鏡面研磨されたGBIR特性に優れる貼合せSOIウェーハが得られることが確認された。 From the above results, it was confirmed that a silicon oxide film remained on the back surface of the support wafer, and a natural SOI film was removed from the surface of the active layer wafer to obtain a bonded SOI wafer with excellent mirror-polished GBIR characteristics. .
本発明の両面研磨処理を施した貼合せSOIウェーハは、高速動作、低消費電力、高耐圧が期待される高速CMOS、高集積デジタルIC、アナログデジタル混在IC、自動車用のパワーICなどの基板として使用することができる。 The bonded SOI wafer subjected to the double-side polishing treatment of the present invention is used as a substrate for high-speed CMOS, high-integrated digital IC, analog / digital mixed IC, automotive power IC, etc. that are expected to operate at high speed, low power consumption and high withstand voltage. Can be used.
100 貼合せSOIウェーハ
101 活性層用ウェーハ
102 支持用ウェーハ
104 シリコン酸化膜
200 両面研磨装置
201 研磨液
202 下定盤
205 第1研磨布
208 第2研磨布
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Bonded SOI wafer 101 Wafer for active layer 102 Wafer for support 104 Silicon oxide film 200 Double-side polishing apparatus 201 Polishing liquid 202 Lower surface plate 205 First polishing cloth 208 Second polishing cloth
Claims (3)
前記シリコンウェーハの研磨が、アルカリ性水溶液に水溶性高分子添加剤を含む研磨液を用いた両面研磨処理であり、前記シリコンウェーハの表面の前記自然酸化膜が除去されて鏡面研磨され、かつ前記シリコンウェーハの裏面に形成された前記シリコン酸化膜が残存するように行われ、
前記研磨液は砥粒を含まず、前記両面研磨処理時に用いる前記シリコンウェーハの表面を研磨する第1研磨布が砥粒の固定された研磨布であり、前記シリコンウェーハの裏面を研磨する第2研磨布が砥粒の固定されていない研磨布であり、
前記水溶性高分子添加剤を、前記シリコンウェーハの表裏面における摩擦抵抗の差が緩和されるように前記アルカリ性水溶液に含ませることを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。 In a method for polishing a silicon wafer in which a natural oxide film is formed on the front surface and a silicon oxide film is formed on the back surface,
Polishing of the silicon wafer, a double-side polishing treatment using a polishing solution containing a water-soluble polymeric additive in an aqueous alkaline solution, wherein said natural oxide film on the surface of the silicon wafer is removed by mirror polishing, and the silicon It is performed so that the silicon oxide film formed on the back surface of the wafer remains,
The polishing liquid does not contain abrasive grains, the first polishing cloth for polishing the surface of the silicon wafer used in the double-side polishing process is a polishing cloth to which abrasive grains are fixed, and the second polishing pad for polishing the back surface of the silicon wafer. The polishing cloth is a polishing cloth in which abrasive grains are not fixed,
Wherein the water-soluble polymer additive, a polishing method of a silicon wafer, comprising the inclusion in said alkaline aqueous solution such that the difference in frictional resistance in the front and rear surfaces of the silicon wafer is reduced.
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