TW201916975A - 矽晶圓的研磨方法 - Google Patents

Abstract

本發明之矽晶圓的研磨方法，在由前段研磨步驟與其後的精研磨步驟所構成之最終研磨步驟中，在上述前段研磨步驟，作為研磨液，首先供給包含密度為1×10¹⁴個/cm³以上的研磨粒之第一鹼水溶液，其後，轉換成供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³個/轉cm³以下的研磨粒之第二鹼水溶液，在上述精研磨步驟，作為研磨液，供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³個/cm³以下的研磨粒之第三鹼水溶液。藉此，不僅PID，亦可抑制發生段差低的刮痕。

Description

矽晶圓的研磨方法

本發明係關於一種矽晶圓的研磨方法，其特徵在於最終研磨步驟，此最終研磨步驟係將經兩面研磨之矽晶圓的單面進行鏡面研磨。

用於製造矽晶圓的製程，主要係由用於製作單晶晶柱(single crystal ingot)的拉單晶步驟與所製作之單晶晶柱的加工步驟所構成。此加工步驟，一般包含切片步驟、研光(lapping)步驟、倒角步驟、蝕刻步驟、鏡面研磨步驟、清洗步驟等，藉由經由此等步驟，製造表面經鏡面加工的矽晶圓。

在鏡面研磨步驟，進行同時研磨矽晶圓的兩面之兩面研磨步驟(粗研磨步驟)、其後將矽晶圓的單面進行鏡面化之最終研磨步驟等的多階段研磨。一般而言，最終研磨步驟係使用研磨單元而進行，此研磨單元包含在表面設置有研磨墊的定盤、及保持矽晶圓的夾頭。將以夾頭保持之矽晶圓的單面按壓至研磨墊，對研磨墊供給為包含研磨粒的鹼水溶液之研磨液(研磨漿料)，同時使夾頭與定盤一起旋轉。藉此，矽晶圓的單面藉由複合有由研磨粒所致之機械性研磨作用、及由鹼水溶液所致之化學性研磨作用的機械化學研磨(CMP)而被研磨，成為具有優良平滑性的鏡面。

於此，在最終研磨步驟進行二階段以上的研磨，此二階段以上的研磨係由在一個以上的前段研磨單元進行之一個以上的前段研磨步驟、及其後在精研磨單元進行之精研磨步驟所構成。在專利文獻1中記載，在最終研磨步驟的精研磨步驟中，藉由使用包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之鹼水溶液作為研磨液，可獲得降低PID(Process Induced Defect：製程導致的缺陷)的矽晶圓。

並且，在專利文獻2中記載一種矽晶圓的研磨方法，其特徵在於具備：第一研磨步驟，其一邊對研磨布供給將不包含水溶性高分子且包含研磨粒的鹼水溶液作為主劑之研磨液，一邊研磨矽晶圓的單側表面；保護膜形成步驟，其接著上述第一研磨步驟，對結束上述第一研磨步驟後的上述研磨布供給含有水溶性高分子的保護膜形成溶液，使上述矽晶圓之經以上述第一研磨步驟研磨的被研磨面接觸上述保護膜形成溶液，而在上述被研磨面形成保護膜；以及，第二研磨步驟，其一邊對與上述第一研磨步驟所使用之研磨布不同的研磨布供給將包含水溶性高分子且包含研磨粒的鹼水溶液作為主劑之研磨液，一邊研磨上述矽晶圓之以上述保護膜形成步驟所形成之保護膜的形成面。此研磨方法係藉由形成上述保護膜而減低水漬發生的技術，此水漬發生係在將矽晶圓進行空中搬運而從第一研磨步驟轉移往第二研磨步驟之情形中成為問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]國際公開第2010/140671號公報 [專利文獻2]日本特開2016-51763號公報

[發明所欲解決的課題]

所謂專利文獻1所評估的PID，係指專利文獻1的圖1(a)所示之線狀突起缺陷，其發生機制一般認為如下所示。即，在精研磨的過程中，研磨液中的研磨粒或其他的異物以一定的機率在矽晶圓表面造成線狀刮傷。此線狀刮傷的部位，由於會成為加工變質層，故在所謂緊接在精研磨後的清洗步驟、或檢查後的最終清洗步驟等的後續蝕刻步驟，蝕刻速率變得較晶片表面的其他部位低的結果，成為線狀突起。然後，在專利文獻1，以雷射粒子計數器(laser particle counter，KLA Tencor公司製，SP2)測定晶圓表面，將尺寸為35nm以上且被分類為LPD-N的缺陷認定為PID，並評估其數目。

根據專利文獻1之晶圓的研磨方法，在精研磨步驟中，藉由將研磨粒的數量設定為5×10¹³ 個/cm³ 以下，而確實可抑制PID的發生。但是，本發明人等經研究的結果，查明在專利文獻1之晶圓的研磨方法中，並無法充分抑制段差較低的刮痕發生。此段差低的刮痕會藉由以雷射粒子計數器(KLA Tencor公司製，SP3)的Norma1(一般)模式進行測定而明顯化，係與專利文獻1所評估的PID不同的缺陷。

並且，在專利文獻2之晶圓的研磨方法中，亦並未考慮減低如上所述之段差低的刮痕，且根據本發明人等的研究，查明無法充分抑制段差較低的刮痕發生。

因此，本發明鑑於上述課題，目的在於提供不僅PID，亦能抑制段差低的刮痕發生之矽晶圓的研磨方法。 [用於解決課題的手段]

為了解決上述課題，本發明人等專心研究的結果，發現以下見解。在先前的最終研磨步驟中，於前段研磨步驟，使用由鹼所致之蝕刻速率較高且研磨粒的數量亦多的研磨液，進行研磨作用強的研磨，於精研磨步驟，使用由鹼所致之蝕刻速率低且研磨粒的數量亦少的研磨液，進行實現更高平坦度的研磨。剛結束前段研磨步驟的晶圓，係一邊澆水一邊被搬運到精研磨單元。此時，起因於在前段研磨步驟使用之研磨液的上述特性，而剛結束前段研磨步驟的晶圓表面成為潑水面。本發明人等認為，若保持著晶圓表面為潑水面的狀態進行晶圓的搬運並進行精研磨，則是否在精研磨階段會在晶圓表面產生研磨粒的凝聚。於是，想到在前段研磨步驟的途中，將供給晶圓表面的研磨液，從前段研磨用的研磨液轉換成精研磨用的研磨液，將剛結束前段研磨步驟的晶圓表面進行親水化，藉此防止在精研磨的階段之晶圓表面上的研磨粒凝聚。然後，如此進行前段研磨步驟及精研磨步驟的結果，確認減低在晶圓表面之段差低的刮痕。

本發明係基於上述見解所完成者，其要點構成如下所示。 (1)一種矽晶圓的研磨方法，其係進行以下步驟作為最終研磨步驟之矽晶圓的研磨方法： 前段研磨步驟，其使用包含在表面設置有第一研磨墊的第一定盤、及第一研磨夾頭之前段研磨單元，一邊對上述第一研磨墊供給第一研磨液，一邊以使藉由上述第一研磨夾頭所保持之矽晶圓與上述第一研磨墊接觸的狀態，使上述第一定盤及上述矽晶圓旋轉，藉此研磨上述矽晶圓的表面；以及 精研磨步驟，其係在之後，使用包含在表面設置有第二研磨墊的第二定盤、及第二研磨夾頭之精研磨單元，一邊對上述第二研磨墊供給第二研磨液，一邊以使藉由上述第二研磨夾頭所保持之上述矽晶圓與上述第二研磨墊接觸的狀態，使上述第二定盤及上述矽晶圓旋轉，藉此進一步研磨上述矽晶圓的表面， 此晶圓的研磨方法的特徵在於： 在上述前段研磨步驟，作為上述第一研磨液，首先，供給包含密度為1×10¹⁴ 個/cm³ 以上的研磨粒之第一鹼水溶液，其後，轉換成供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之第二鹼水溶液， 在上述前段研磨步驟之後，將上述矽晶圓從上述第一研磨夾頭取下，一邊對上述矽晶圓的表面供給水一邊搬運往上述精研磨單元，安裝到上述第二研磨夾頭， 在上述精研磨步驟，作為上述第二研磨液，供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之第三鹼水溶液。

(2)如上述(1)所記載之矽晶圓的研磨方法，其中在上述前段研磨步驟，經過達成在該步驟之目標研磨量的研磨時間後，從上述第一鹼水溶液轉換成供給上述第二鹼水溶液。

(3)如上述(1)或(2)所記載之矽晶圓的研磨方法，其中在上述前段研磨步驟中，將供給上述第二鹼水溶液的期間設定為10秒鐘以上。

(4)如上述(1)～(3)之任一項所記載之矽晶圓的研磨方法，其中在上述精研磨步驟，在稀釋桶中將包含上述水溶性高分子與上述研磨粒的鹼原液與純水混合，調製上述第三鹼水溶液， 將經調製的上述第三鹼水溶液，以與上述稀釋桶連通的管道設備，供給至上述精研磨單元， 再者，在上述稀釋桶內的上述第三鹼水溶液耗盡前，重新將上述鹼原液與上述純水投入上述稀釋桶，重新調製上述第三鹼水溶液。

(5)如上述(4)所記載之矽晶圓的研磨方法，其中在上述第三鹼水溶液尚殘留上述稀釋桶的容量的10%以上時，重新將上述鹼原液與上述純水投入上述稀釋桶。

(6)如上述(1)～(5)之任一項所記載之矽晶圓的研磨方法，其中上述第一至第三鹼水溶液中，上述研磨粒的平均一次粒徑為10~70nm的範圍。

(7)如上述(1)～(6)之任一項所記載之矽晶圓的研磨方法，其中上述第一至第三鹼水溶液中，上述研磨粒包含SiO₂ 粒子。

(8)如上述(1)~(7)之任一項所記載之矽晶圓的研磨方法，其中上述第一鹼水溶液含有選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲銨、及四乙銨之一種以上的鹼， 上述第二及第三鹼水溶液含有氨。

(9)如上述(1)~(8)之任一項所記載之矽晶圓的研磨方法，其中在上述第二及第三鹼水溶液中，上述水溶性高分子係選自羥乙基纖維素、聚乙二醇、及聚丙二醇之一種以上。 [發明效果]

根據本發明之矽晶圓的研磨方法，不僅PID，亦可抑制段差低的刮痕發生。

[用於實施發明的形態]

一邊參照圖1一邊說明本發明的一實施形態之矽晶圓的研磨方法。矽晶圓係以圖1所示之流程製造。在步驟S1的前步驟，進行切片步驟、研光步驟、倒角步驟、蝕刻步驟等，藉由步驟S2的兩面研磨(DSP步驟)，而作出晶圓形狀。經兩面研磨的矽晶圓，經過步驟S3的清洗，供至由步驟S4的前段研磨步驟與步驟S5的精研磨步驟所構成之最終研磨步驟。經過最終研磨步驟的矽晶圓，在步驟S6的清洗後，在步驟S7供至晶圓的平坦度、可目視的傷痕、污垢的有無之檢查，其後，在步驟S8的最終清洗步驟後，在步驟S9供至面檢查，出貨。

本實施形態之矽晶圓的研磨方法係關於上述步驟中的最終研磨步驟者。最終研磨步驟係由在前段研磨單元進行的前段研磨步驟S4、及其後在精研磨單元進行的精研磨步驟S5之二階段研磨所構成。

在前段研磨步驟S4，使用包含在表面設置有第一研磨墊的第一定盤與第一研磨夾頭之前段研磨單元，一邊對上述第一研磨墊供給第一研磨液，一邊以使藉由上述第一研磨夾頭所保持之矽晶圓與上述第一研磨墊接觸的狀態，使上述第一定盤及上述矽晶圓旋轉，藉此研磨上述矽晶圓的表面。

作為前段研磨步驟所使用的第一研磨液，以使用由鹼所致之蝕刻速率較高且研磨粒的數量亦多的研磨液為佳。作為此種研磨液，在本實施形態使用包含密度為1×10¹⁴ 個/cm³ 以上的研磨粒之第一鹼水溶液。第一鹼水溶液對矽的研磨速率以100~300nm/分鐘為佳。其原因在於，若為100nm/分鐘以上，則不會使生產性惡化，若為300nm/分鐘以下，則不會使晶圓表面的粗糙度變粗，可將晶圓面內均勻地研磨。由獲得此種研磨速率的觀點而言，第一鹼水溶液，以含有選自氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、四甲銨(TMAH)、及四乙銨(TEAH)之一種以上的鹼為佳，且不含水溶性高分子。研磨粒的密度，只要為1×10¹⁴ 個/cm³ 以上則未特別限定，但由抑制研磨粒的凝聚之觀點而言，以1×10¹⁵ 個/cm³ 以下為佳。於此，在本實施形態，在供給上述第一鹼水溶液並進行研磨後，如後所述，轉換成供給與第三鹼水溶液同等規格的第二鹼水溶液。

剛結束前段研磨步驟的晶圓，從第一研磨夾頭取下，以表面不會乾燥之方式，一邊對晶圓表面供給水一邊搬運至精研磨單元。以下亦將此搬運簡稱為「水中搬運」。具體而言，將晶圓收納於搬運用容器，一邊往晶圓表面澆水一邊搬運至精研磨單元。並且，亦可將水充滿晶圓搬運用的通道，在其中進行搬運。並且，亦可將晶圓收納於搬運用容器，在該容器內充滿水，搬運整個容器。

在精研磨步驟S5，使用包含在表面設置有第二研磨墊的第二定盤與第二研磨夾頭之精研磨單元，一邊對上述第二研磨墊供給第二研磨液，一邊以使藉由上述第二研磨夾頭所保持之上述矽晶圓與上述第二研磨墊接觸的狀態，使上述第二定盤及上述矽晶圓旋轉，藉此進一步研磨上述矽晶圓的表面。

作為精研磨步驟所使用的第二研磨液，以使用由鹼所致之蝕刻速率低且研磨粒的數量亦少的研磨液為佳。作為此種研磨液，在本實施形態使用包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之第三鹼水溶液。第三鹼水溶液對矽的研磨速率以5~20nm/分鐘為佳。若為5nm/分鐘以上，則由於用於得到所期望之研磨量的研磨時間不會變長，故不會使生產性惡化，並且，可充分獲得去除在前段研磨步驟於晶圓表面所形成之缺陷的效果。若為20nm/分鐘以下，則不會使鹼的蝕刻效果變得過度，不會使晶圓表面的粗糙度變粗。從獲得此種研磨速率的觀點而言，第三鹼水溶液以含有氨為佳，且包含水溶性高分子。作為水溶性高分子，以使用選自羥乙基纖維素(HEC)、聚乙二醇(PEG)、及聚丙二醇(PPG)之一種以上為佳。研磨粒的密度，只要為5×10¹³ 個/cm³ 以下則未被特別限定，但從確保最低限度的研磨能力且使晶圓表面的面粗度確實提升的觀點而言，以2×10¹³ 個/cm³ 以上為佳。此外，第三鹼水溶液因包含水溶性高分子，故黏度會變得較第一鹼水溶液高，但在使用溫度(18~25°C)的黏度以1.5~5.0mPa‧s為佳。其原因在於，黏度小於1.5mPa‧s之情形中，研磨液變得容易流動，而有無法得到所期望的蝕刻速率的可能性，黏度在5.0mPa‧s以上之情形中，即使在精研磨後進行清洗，亦有研磨液殘留、固著在晶圓表面的可能性。

於此，在本實施形態，如圖1所示，在前段研磨步驟中，關鍵在於從前段研磨漿料的供給(步驟S4A)轉換到精研磨漿料的供給(步驟S4B)。即，在前段研磨步驟，作為第一研磨液，首先提供上述第一鹼水溶液，其後，轉換成與上述第三鹼水溶液同等規格的第二鹼水溶液。第二鹼水溶液係與精研磨所使用之第三鹼水溶液同等的規格，必須包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒，除此以外的要件與已述的第三鹼水溶液相同。

在本實施形態，藉由此種研磨液供給的轉換，不僅PID，亦可抑制段差低的刮痕發生，但針對其作用，本發明人等認為如下。 (1)第二鹼水溶液因研磨粒較第一鹼水溶液少，故在從前段研磨單元往精研磨單元的水中搬運中，難以發生殘存在晶圓表面之研磨粒的凝聚。 (2)因第二鹼水溶液所含之水溶性高分子保護水中搬運中的晶圓表面，故在水中搬運中難以發生殘存在晶圓表面之研磨粒的凝聚。 (3)在開始精研磨時，殘存在晶圓表面的液體(第二鹼水溶液)的組成與供給之第二研磨液(第三鹼水溶液)的組成相近，故在晶圓表面，第二研磨液的pH難以變動，因此難以發生研磨粒的凝聚。 (4)雖說在第二鹼水溶液中較第一鹼水溶液中少，但關鍵在於包含研磨粒。由於前段研磨所使用之第一鹼水溶液中的研磨粒濃度高，故研磨粒容易凝聚、附著在晶圓。於此，在假設第二鹼水溶液係如專利文獻2所記載之保護膜形成用液般不包含研磨粒而僅包含水溶性高分子者之情形，雖然會在晶圓表面形成水溶性高分子的保護膜，但僅以此並無法充分去除附著在晶圓的研磨粒。在本實施形態，由於第二鹼水溶液中的研磨粒會去除在前段研磨中凝聚、附著在晶圓表面的研磨粒，故在其後的搬運、精研磨開始的階段，附著在表面的研磨粒會變少。由此觀點而言，亦如已述，第二鹼水溶液中之研磨粒的密度以2×10¹³ 個/cm³ 以上為佳。

此外，上述(1)、(2)的作用，係將藉由水中搬運進行從前段研磨單元往精研磨單元的搬運作為前提所得的作用。即，在本實施形態中，為了抑制段差低的刮痕發生，水中搬運亦為重要的步驟之一。並且，藉由水中搬運，亦不會發生起因於前段研磨所使用之的第一鹼水溶液在晶圓表面乾燥、濃縮的水漬。並且，即使前段研磨所使用之第一鹼水溶液中的研磨粒附著在晶圓側面或倒角部，亦可藉由水中搬運而去除。

關於研磨液供給的轉換時間點並未被特別限定，但在前段研磨步驟，以經過達成在該步驟之目標研磨量的研磨時間後，從第一鹼水溶液轉換供給第二鹼水溶液為佳。

並且，由充分得到由研磨液供給的轉換所致之上述作用及效果的觀點而言，在前段研磨步驟中，以將供給上述第二鹼水溶液的期間設定為10秒鐘以上為佳。此外，該期間的上限並未被特別限定，但由生產性的觀點而言，以300秒鐘以下為佳。

在第一至第三鹼水溶液中，研磨粒的平均一次粒徑以10~70nm的範圍為佳。其原因在於，上述粒徑小於10nm，則研磨粒會凝聚而成為粒徑大的粗大粒子，此粗大粒子有引起PID之虞，另一方面，若粒徑大於70nm，則因粒徑過大，故有研磨後之晶圓表面的粗糙度惡化之虞。此外，在本說明書中，「平均一次位徑」係藉由BET法(以液態氮的溫度，使粉體粒子表面吸附已知吸附佔有面積的分子，從其量求取試料的比表面積之方法)，將比表面積換算成球狀粒子的直徑之值。

在第一至第三鹼水溶液中，研磨粒可使用由矽石或氧化鋁等陶瓷類、鑽石或碳化矽等單體或化合物類、或者聚乙烯或聚丙烯等高分子聚合物等所構成者，但從低成本、在研磨液中的分散性、研磨粒的粒徑控制之容易性等的理由而言，以包含SiO₂ 粒子為佳。另外，作為SiO₂ 粒子的種類，可使用例如以乾式法(燃燒法、電弧法)、濕式法(沈澱法、溶膠凝膠法)所製作的任一者。研磨粒的形狀，可使用球狀、繭型等。

第一或第三鹼水溶液係以不含氧化劑(過氧化氫(H₂ O₂ )、過硫酸鈉等)為佳。其原因在於，在包含氧化劑之情形，不僅晶圓表面會被氧化而降低蝕刻速率，在氧化時亦會發生研磨粒的表面附著而成為PID的原因。

作為第二研磨墊，可使用不織布、麂皮、聚胺甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體、多孔氟樹脂等素材。

接著，在本實施形態，將在精研磨步驟之第三鹼水溶液(第二研磨液)的供給方法如以下一般地下功夫，藉此可更加充分抑制段差低的刮痕發生。關於此點參照圖2進行說明。圖2係揭示在精研磨步驟所使用之研磨液的供給機構的示意圖。在精研磨步驟，在稀釋桶10中將包含水溶性高分子與研磨粒的鹼原液與純水混合，將鹼原液稀釋數十倍，藉此調製第三鹼水溶液。此時，具體而言，係以經由純水用管道16，將純水投入稀釋桶10，其後，經由原液用管道14，將所期望量的鹼原液投入稀釋桶10，其後，再次投入純水為佳。若於稀釋桶10內，在最初放入鹼原液後，從其上供給純水，則會因鹼原液中的水溶性高分子的影響而發生起泡，而變得容易發生研磨液中之研磨粒的凝聚。於是，首先供給純水，使純水液面較桶內的原液用管道14的吐出口更高後，供給鹼原液，其後再次供給純水。其後，將純水與鹼原液的混合液進行攪拌。混合液的攪拌方法並未被特別限定，例如可使用循環幫浦進行，並且，亦可在桶內配置具備任意形狀的攪拌子及其驅動手段的攪拌裝置而進行。

所調製的第三鹼水溶液，以與稀釋桶10連通的管道設備供給至研磨裝置(精研磨單元)。具體而言，係經由連接稀釋桶10下部的供給管道18，將第三鹼水溶液移送到精研磨單元。此外，在將前段研磨步驟所使用的第二鹼水溶液設定為與第三鹼水溶液相同規格之情形中，亦可經由連接稀釋桶10下部的供給管道18，將第三鹼水溶液移送到前段研磨單元，將其使用作為第二鹼水溶液。

於此，已查明在所調製的第三鹼水溶液從稀釋桶10全部移送到精研磨單元，在稀釋桶10變空後，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶內，進行混合，調製新的第三鹼水溶液之情形中，液中的pH會大幅地變動，其結果研磨粒會凝聚，成為發生段差低的刮痕的原因。於是，在本實施形態，在稀釋桶10內的第三鹼水溶液耗盡前，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶10，調製新的第三鹼水溶液。藉此，可減少液中的pH的變動，其結果研磨粒變得難以凝聚，而可充分抑制段差低的刮痕發生。

由充分得到此種作用效果的觀點而言，以在第三鹼水溶液尚殘留稀釋桶10的容量的10%以上時，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶10為佳。並且，由生產性的觀點而言，以在第三鹼水溶液尚殘留稀釋桶10的容量的50%以下時，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶10為佳。

經過以上的最終研磨步驟的矽晶圓，經過沖洗、水中保管，在最終研磨步驟結束後的24小時以內，供至步驟S6的清洗(典型而言為硫酸+臭氧清洗)。進行水中保管，在研磨液的成分或研磨粒固著在晶圓表面之前進行清洗，藉此可抑制PID。

此外，在上述實施形態，如圖1所示，揭示由在一個前段研磨單元進行的一個前段研磨步驟S4、與其後在精研磨單元進行的精研磨步驟S5之二階段研磨所構成之例。但是，本發明並不被限定於上述實施形態，亦可藉由二個以上的前段研磨單元進行前段研磨步驟。即，藉由複數的前段研磨單元進行複數的前段研磨步驟，可將其中最後的前段研磨步驟設定為相當於圖1的S4者。 [實施例]

(比較例1) 將遵照既定方法進行至兩面研磨後的清洗之直徑300mm的矽晶圓25片，供至以下條件的最終研磨步驟。在前段研磨步驟，作為第一研磨液，供給不包含水溶性高分子且包含TMAH作為鹼並包含密度為2.5×10¹⁴ 個/cm³ 的研磨粒(平均一次粒徑為35nm的SiO₂ 粒子)之第一鹼水溶液。此第一鹼水溶液對矽的研磨速率為200nm/分鐘。研磨時間設定為300秒鐘。

在精研磨步驟，作為第二研磨液，供給包含HEC作為水溶性高分子且包含氨作為鹼並包含密度為5×10¹³ 個/cm³ 的研磨粒(平均一次粒徑35nm的SiO₂ 粒子)之第三鹼水溶液。此第三鹼水溶液對矽的研磨速率為10nm/分鐘，在25℃的黏度為3mPa‧s。研磨時間設定為300秒鐘。作為在精研磨步驟之第二研磨液的供給方法，係在稀釋桶變空後，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶內，進行混合，調製新的研磨液。

經過最終研磨步驟的矽晶圓，遵照既定方法施以清洗、檢查及最終清洗步驟，在面檢查如以下進行PID及段差低的刮痕的評估。

(發明例1) 除了以下的點，以與比較例1相同條件進行矽晶圓的研磨，進行PID及段差低的刮痕的評估。即，在本發明例1，在前段研磨步驟中，進行300秒鐘之供至上述第一鹼水溶液的研磨後，將研磨液的供給轉換成與上述第三鹼水溶液相同規格的第二鹼水溶液，進一步進行30秒鐘的研磨。

(比較例2) 除了以下的點，以與發明例1相同條件進行矽晶圓的研磨，進行PID及段差低的刮痕的評估。即，在本比較例2，作為第二鹼水溶液，使用除了不含研磨粒以外與上述第三鹼水溶液相同規格的鹼水溶液。

(發明例2) 除了以下的點，以與發明例1相同條件進行矽晶圓的研磨，進行PID及段差低的刮痕的評估。即，在本發明例2，作為在精研磨步驟之第二研磨液的供給方法，係在稀釋桶內的第三鹼水溶液耗盡之前(具體而言係第三鹼水溶液尚殘留稀釋桶的容量的20%之時間點)，重新將鹼原液與純水投入稀釋桶內，進行混合，調製新的研磨液。

＜PID的評估＞ 將各晶圓的表面，以雷射粒子計數器(KLA Tencor公司製，SP2)進行測定，將尺寸為35nm以上且被分類為LPD-N的缺陷認定為PID，計數其個數。以25片的平均，比較例1為三個，比較例2為三個，發明例1為二個，發明例2為一個。如此，在比較例1、2、發明例1、2全部，充分抑制PID的發生。

＜段差低的刮痕的評估＞ 將各晶圓的表面，以雷射粒子計數器(KLA Tencor公司製，SP3)的Norma1模式進行測定，藉由作為尺寸為36nm以上的缺陷而被檢出的LPD，製作晶圓面內的分布圖，此時，如圖3可見般，將所檢出的缺陷連接、被觀察到呈長條線狀者評估作為淺刮痕。此外，圖3(A)～(D)係將25片之晶圓的LPD分布圖重疊而成者。在比較例1，在25片中的15片發生刮痕，如由圖3(A)明顯可知般，長者有接近晶圓半徑的140mm左右的長度。在比較例2，亦在25片中的10片發生刮痕。相對於此，在發明例1，在25片中的10片發生刮痕，與比較例1、2相比之下刮痕減少很多，而且，所檢出的刮痕長度，與比較例1、2相比之下非常短。在發明例2，在25片中沒有發生刮痕者。 [產業上的可利性]

根據本發明之矽晶圓的研磨方法，不僅PID，可抑制段差低的刮痕發生。

10‧‧‧稀釋桶

14‧‧‧原液用管道

16‧‧‧純水用管道

18‧‧‧供給管道

[圖1]係揭示包含本發明的一實施形態之矽晶圓的研磨方法之矽晶圓的製造步驟的流程圖。 [圖2]係揭示本發明的一實施形態之矽晶圓的研磨方法中的精研磨步驟所使用之研磨液的供給機構的示意圖。 [圖3](A)、(B)、(C)、(D)係分別在比較例1、比較例2、發明例1、發明例2所得的LPD分布圖。

Claims (9)

1. 一種矽晶圓的研磨方法，其係進行以下步驟作為最終研磨步驟之矽晶圓的研磨方法： 前段研磨步驟，其使用包含在表面設置有第一研磨墊的第一定盤、及第一研磨夾頭之前段研磨單元，一邊對該第一研磨墊供給第一研磨液，一邊以使藉由該第一研磨夾頭所保持之矽晶圓與該第一研磨墊接觸的狀態，使該第一定盤及該矽晶圓旋轉，藉此研磨該矽晶圓的表面；以及 精研磨步驟，其係在之後，使用包含在表面設置有第二研磨墊的第二定盤、及第二研磨夾頭之精研磨單元，一邊對該第二研磨墊供給第二研磨液，一邊以使藉由該第二研磨夾頭所保持之該矽晶圓與該第二研磨墊接觸的狀態，使該第二定盤及該矽晶圓旋轉，藉此進一步研磨該矽晶圓的表面， 該晶圓的研磨方法的特徵在於： 在該前段研磨步驟，作為該第一研磨液，首先，供給包含密度為1×10¹⁴ 個/cm³ 以上的研磨粒之第一鹼水溶液，其後，轉換成供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之第二鹼水溶液， 在該前段研磨步驟之後，將該矽晶圓從該第一研磨夾頭取下，一邊對該矽晶圓的表面供給水，一邊搬運往該精研磨單元，安裝到該第二研磨夾頭， 在該精研磨步驟，作為該第二研磨液，供給包含水溶性高分子與密度為5×10¹³ 個/cm³ 以下的研磨粒之第三鹼水溶液。
2. 如申請專利範圍第1項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該前段研磨步驟，在經過達成在該步驟之目標研磨量的研磨時間後，從該第一鹼水溶液，轉換成供給該第二鹼水溶液。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該前段研磨步驟中，將供給該第二鹼水溶液的期間設定為10秒鐘以上。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該精研磨步驟，在稀釋桶中將包含該水溶性高分子與該研磨粒的鹼原液與純水混合，調製該第三鹼水溶液， 將所調製的該第三鹼水溶液，以與該稀釋桶連通的管道設備供給至該精研磨單元， 再者，在該稀釋桶內的該第三鹼水溶液耗盡前，重新將該鹼原液與該純水投入該稀釋桶，重新調製該第三鹼水溶液。
5. 如申請專利範圍第4項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該第三鹼水溶液尚殘留該稀釋桶的容量的10%以上時，重新將該鹼原液與該純水投入該稀釋桶。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該第一至第三鹼水溶液中，該研磨粒的平均一次粒徑為10~70nm的範圍。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該第一至第三鹼水溶液中，該研磨粒包含SiO₂ 粒子。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中該第一鹼水溶液含有選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲銨、及四乙銨之一種以上的鹼， 該第二及第三鹼水溶液含有氨。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之矽晶圓的研磨方法，其中在該第二及第三鹼水溶液中，該水溶性高分子係選自羥乙基纖維素、聚乙二醇、及聚丙二醇之一種以上。