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WO2012005289A1 - シリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液 - Google Patents

シリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液 Download PDF

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WO2012005289A1
WO2012005289A1 PCT/JP2011/065476 JP2011065476W WO2012005289A1 WO 2012005289 A1 WO2012005289 A1 WO 2012005289A1 JP 2011065476 W JP2011065476 W JP 2011065476W WO 2012005289 A1 WO2012005289 A1 WO 2012005289A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
silicon wafer
aqueous solution
alkaline aqueous
wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/065476
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竜一 谷本
晋一 緒方
勇 後藤
山下　健児
昌弘 浅利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2012523899A priority Critical patent/JP5585652B2/ja
Priority to DE112011102297.2T priority patent/DE112011102297B4/de
Priority to KR1020127030321A priority patent/KR101417833B1/ko
Priority to US13/805,463 priority patent/US20130109180A1/en
Publication of WO2012005289A1 publication Critical patent/WO2012005289A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H10P52/402—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • H10P52/00—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/08—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for double side lapping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H10P90/129—

Definitions

  • the present invention relates to a method for polishing a silicon wafer and its polishing liquid, more specifically, while supplying a polishing liquid containing free abrasive grains to an alkaline aqueous solution, while rotating the silicon wafer and the polishing cloth relatively, the front and back surfaces of the silicon wafer
  • the present invention relates to a method for polishing a silicon wafer for polishing at least a surface to be polished and a polishing liquid thereof.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • a silicon wafer and a polishing cloth are relatively rotated while supplying a polishing liquid containing free abrasive grains such as silica particles in an alkaline aqueous solution.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the CMP treatment of the silicon wafer is usually performed through a plurality of stages from rough polishing to final polishing.
  • Rough polishing at the initial stage is performed for the purpose of polishing a silicon wafer to a desired thickness, and polishing is performed under a relatively high polishing rate using a hard material polishing cloth hardened with urethane resin, Polishing is performed so that the variation in thickness of the polished silicon wafer is small and flattened.
  • the polishing process may be performed while changing the type of polishing cloth and the size of the free abrasive grains and dividing the polishing amount (removal allowance) of the silicon wafer into a plurality of steps (for example, 1 to 3 steps). is there.
  • the final finish polishing is aimed at improving the surface roughness of the silicon wafer, using a soft abrasive cloth such as suede and fine sized loose abrasive grains, and silicon such as microroughness and haze. Polishing is performed so as to reduce the variation in minute surface roughness on the surface of the wafer. As in the rough polishing process, the final polishing process may be performed in multiple stages while changing the type of abrasive cloth and the size of the free abrasive grains.
  • ROA Roll Off Amount
  • a virtual reference plane is obtained from a wafer shape at a position 124 mm to 135 mm (Reference area) from the center of a wafer where a silicon wafer having a diameter of 300 mm is considered to be flat.
  • ROA 1 mm it is 1 mm inside from the wafer outer edge. Is defined as the distance to the position of.
  • the height of the reference plane is 0, and the shape extends from the wafer edge to the outer edge, the amount of displacement is-(roll-off), and if the shape is flipped up, the value is + (Roll up).
  • the flatness is higher near the outermost periphery as the absolute value of roll-off and roll-up is smaller.
  • the amount of polishing of the silicon wafer is larger than that in the final polishing process, so it is greatly affected by the viscoelasticity of the polishing cloth, and the outer peripheral portion of the wafer is excessively polished, resulting in a rough polished silicon wafer.
  • a carrier plate having a thickness larger than that of the silicon wafer before polishing is used, the silicon wafer is accommodated in the carrier plate, and a polishing cloth is pasted.
  • a double-side polishing method has been proposed in which the front and back surfaces of a silicon wafer are simultaneously polished with a carrier plate sandwiched between an upper surface plate and a lower surface plate.
  • the carrier plate suppresses the polishing of the outer peripheral portion of the wafer itself with the polishing cloth.
  • the amount of off generation can be reduced.
  • the polishing cloth of the portion located in the wafer holding hole (that is, the wafer held in the wafer holding hole) of the carrier plate rises.
  • the outer peripheral portion of the wafer is polished, and the roll-off reduction effect is not sufficient.
  • the inventors have intensively researched, and as a result of rough polishing of the surface of the silicon wafer, a hard polishing cloth such as polyurethane is used, and free abrasive grains are removed. If the wafer surface is polished while supplying a polishing liquid in which a water-soluble polymer is added to the alkaline aqueous solution, the high polishing rate can be maintained and the concentration of the water-soluble polymer to be added can be adjusted.
  • the present invention was completed by finding out that the outer peripheral portion can be formed into a shape that does not roll off.
  • An object of the present invention is to provide a silicon wafer polishing method and a polishing liquid capable of polishing a surface to be polished of a silicon wafer at a high polishing rate and preventing roll-off of the outer peripheral portion of the wafer.
  • the silicon wafer and the polishing cloth are relatively rotated while supplying a polishing liquid obtained by adding a water-soluble polymer to an alkaline aqueous solution containing free abrasive grains to a hard polishing cloth. Then, the silicon wafer polishing method of performing rough polishing on at least the surface to be polished among the front and back surfaces of the silicon wafer.
  • the water-soluble polymer is one or more of nonionic polymers and monomers, or one or more of anionic polymers and monomers.
  • Item 2 A method for polishing a silicon wafer according to Item 1.
  • the invention according to claim 3 is the method for polishing a silicon wafer according to claim 2, wherein the water-soluble polymer is hydroxyethyl cellulose.
  • the invention described in claim 4 is the method for polishing a silicon wafer according to claim 3, wherein the concentration of hydroxyethyl cellulose in the polishing liquid is 1 ppm to 200 ppm.
  • the content of the alkaline agent in the alkaline aqueous solution is 100 to 1000 ppm, and the alkaline aqueous solution is a basic ammonium salt, basic potassium salt, or basic sodium salt as an alkaline agent.
  • the invention according to claim 6 is the silicon wafer polishing method according to claim 1, wherein the polishing cloth is made of a non-woven fabric made of polyester or made of polyurethane.
  • a carrier plate that stores a silicon wafer before the rough polishing, an upper surface in which the carrier plate is sandwiched from above and below, and the polishing cloth is bonded to the lower surface.
  • the invention according to claim 8 is the silicon wafer polishing method according to claim 7, wherein the polishing is performed such that the thickness of the silicon wafer after the rough polishing is larger than the thickness of the carrier plate.
  • the invention according to claim 9 is a polishing liquid used for rough polishing at least the surface to be polished among the front and back surfaces of a silicon wafer.
  • the basic liquid is an alkaline aqueous solution containing free abrasive grains.
  • the content of the alkaline agent in the alkaline aqueous solution is 100 to 1000 ppm, and the alkaline aqueous solution is a basic ammonium salt, basic potassium salt, or basic sodium salt as an alkaline agent.
  • the invention according to claim 11 is the polishing liquid according to claim 10, wherein the water-soluble polymer is hydroxyethyl cellulose.
  • the invention according to claim 12 is the polishing liquid according to claim 11, wherein the concentration of the hydroxyethyl cellulose in the alkaline aqueous solution is adjusted to a concentration range of 1 ppm to 200 ppm.
  • the wafer outer peripheral portion roll-off is reduced, and the wafer outer peripheral flatness including roll-off and roll-up (ROA) ) Can be controlled.
  • ROA roll-off and roll-up
  • FIG. 1 is a perspective view of a sun gearless double-side polishing apparatus used in a silicon wafer polishing method according to a first embodiment of the present invention.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the non-sun gear type double-side polish apparatus used for the silicon wafer grinding
  • the silicon wafer polishing method according to the present invention rotates a silicon wafer and the polishing cloth relatively while supplying a polishing liquid obtained by adding a water-soluble polymer to an alkaline aqueous solution containing free abrasive grains to a hard polishing cloth. Then, rough polishing is performed on the surface to be polished of the silicon wafer.
  • the method for polishing a silicon wafer of the present invention while maintaining a high polishing rate by an etching action by an alkaline aqueous solution, a grinding action by free abrasive grains, and an etching suppressing action of the outer peripheral portion of the silicon wafer by a water-soluble polymer. Further, roll-off of the outer peripheral portion of the wafer can be prevented. Further, in the conventional polishing method using a polishing liquid containing free abrasive grains but having no water-soluble polymer, the roll-off of the wafer outer peripheral portion is promoted as the polishing progresses.
  • the outer peripheral portion of the silicon wafer can be formed into a roll-up shape. Therefore, for example, an ideal flat shape can be realized on the outer periphery of the wafer assuming roll-off of the outer periphery of the wafer during finish polishing.
  • the reason why roll-off is prevented (reduced) is presumed that the following phenomenon occurs.
  • the water-soluble polymer in the polishing liquid is adsorbed on the surface of the silicon wafer, and the wafer surface is covered with the water-soluble polymer.
  • the loose abrasive grains in the polishing liquid are subjected to pressure from the polishing cloth (rotation of the polishing surface plate) and pressure from the silicon wafer (rotation of the silicon wafer).
  • the loose abrasive particles actively flow and come into contact with the wafer, and flow out of the surface to be polished while adsorbing the polymer film formed on the surface to be polished (surface to be polished) of the silicon wafer.
  • the polished surface from which the polymer film has been removed is chemically etched with an alkaline aqueous solution because the reaction is active. It is considered that polishing proceeds by repeating the adsorption of the water-soluble polymer, the removal of the polymer film, alkali etching, and grinding with free abrasive grains. On the other hand, the water-soluble polymer also adheres to the end portion (chamfered portion) of the unpolished silicon wafer. However, the probability that the polymer film adsorbed on this portion is removed by the free abrasive grains is extremely small. It is estimated that the water-soluble polymer film adsorbed on the edge of the silicon wafer suppresses the etching reaction at the outer periphery of the wafer and reduces the roll-off amount.
  • an alkaline aqueous solution containing free abrasive grains is used as the polishing liquid.
  • the “alkaline aqueous solution containing free abrasive grains” means that free abrasive grains such as colloidal silica (abrasive grains), diamond abrasive grains, and alumina abrasive grains are mixed in the alkaline aqueous solution that is the main component of the polishing liquid.
  • free abrasive grains such as colloidal silica (abrasive grains), diamond abrasive grains, and alumina abrasive grains are mixed in the alkaline aqueous solution that is the main component of the polishing liquid.
  • a natural oxide film of about 5 to 20 mm is usually present on the surface of the silicon wafer before the rough polishing step by being exposed to a previous cleaning process or a high purity air atmosphere.
  • the average grain size of the free abrasive grains used is preferably 30 to 200 nm, and in particular, it is desirable to use those having an average grain diameter of 50 to 150 nm. If the average particle size is less than 30 nm, the abrasive grains are likely to aggregate and induce processing-induced defects such as micro scratches, and if it exceeds 200 nm, colloidal dispersion is difficult and concentration variation tends to occur.
  • the content of the alkaline agent in the alkaline aqueous solution is 100 to 1000 ppm. If it is less than 100 ppm, the etching power of the surface of the silicon wafer by the alkali agent is not sufficient, and it takes a long time to polish the silicon wafer to a predetermined thickness. If it exceeds 1000 ppm, handling of the polishing liquid itself becomes difficult, and surface roughness is likely to occur on the wafer surface due to an excessive etching reaction.
  • alkaline agent (pH adjuster) of the alkaline aqueous solution examples include an alkaline aqueous solution or an alkaline carbonate aqueous solution to which any of a basic ammonium salt, a basic potassium salt, and a basic sodium salt is added, or an alkaline to which an amine is added. It is an aqueous solution.
  • aqueous solutions of hydrazine and amines can be employed. From the viewpoint of increasing the polishing rate, it is desirable to use an alkali excluding ammonia, particularly an amine.
  • water-soluble polymer anionic and amphoteric and nonionic polymers and monomers can be used. Specifically, it is desirable to use hydroxyethyl cellulose or polyethylene glycol as the water-soluble polymer. In particular, since hydroxyethyl cellulose can be obtained with high purity relatively easily and it is easy to form a polymer film on the wafer surface, it has a characteristic that the effect of suppressing an etching reaction due to alkali is high. However, among various water-soluble polymers, those that promote the etching of a silicon wafer with an alkaline aqueous solution are inappropriate. Only one type of water-soluble polymer may be used, or a plurality of types may be used.
  • a surfactant or an aliphatic alcohol may be used instead of the water-soluble polymer.
  • the surfactant for example, polyoxyethylene alkyl ether can be employed.
  • aliphatic alcohol polyvinyl alcohol etc. are employable, for example.
  • the concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid may be set within a concentration range of 1 ppm to 200 ppm, and particularly preferably 100 ppm or less. Even when hydroxyethyl cellulose is employed as the water-soluble polymer, the amount added is preferably 100 ppm or less. If the water-soluble polymer is added excessively, the polishing rate of the silicon wafer is greatly reduced, and the productivity is lowered.
  • the silicon wafer for example, a single crystal silicon wafer or a polycrystalline silicon wafer can be employed.
  • a diameter of a silicon wafer 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 450 mm etc. are mentioned, for example.
  • ⁇ ⁇ Use a hard polishing cloth for rough polishing. Thereby, reduction of the roll-off amount in the outer peripheral part of a silicon wafer can be aimed at.
  • the polishing process is performed with the silicon wafer pressed against the polishing cloth, if a soft polishing cloth is used, the silicon wafer sinks into the polishing cloth, and the polishing cloth is based on the outer periphery of the wafer.
  • the action of the reaction force to return is large, and the water-soluble polymer film adsorbed on the outer peripheral portion of the silicon wafer is positively peeled off, and roll-off is likely to occur.
  • the polishing cloth is hard, since the sinking of the polishing cloth is small, the water-soluble polymer adsorbed on the polished surface of the silicon wafer while maintaining the water-soluble polymer adsorbed on the edge of the unpolished silicon wafer.
  • the polymer can be efficiently removed, and a high polishing rate and a high roll-off suppressing effect can be obtained at the same time.
  • the hard polishing cloth use a polishing cloth having a Shore A hardness of 70 ° to 90 ° specified by JIS K 6253-1997 / ISO 7619 and a compression rate of 0.5 to 5%, especially 2 to 4%. It is desirable.
  • the Shore A hardness is less than 70 °, the polishing rate from the outer peripheral edge of the silicon wafer to 3 mm increases, and roll-off tends to occur at the outer peripheral portion of the wafer. Further, if the Shore A hardness exceeds 90 °, there is a possibility that polishing scratches are likely to occur on the wafer surface.
  • the hard polishing cloth examples include a polishing cloth made of a non-woven fabric made of polyester, a polishing cloth made of polyurethane, and the like.
  • an abrasive cloth made of foamable polyurethane having excellent mirror surface polishing accuracy of a silicon wafer is desirable.
  • etching at the outer peripheral portion of the wafer is promoted and roll-off occurs.
  • Rough polishing is performed by relatively rotating the silicon wafer and the polishing cloth. “Relatively rotate” refers to rotating the silicon wafer, rotating the polishing cloth, or rotating both the silicon wafer and the polishing cloth.
  • the rotation direction of the silicon wafer and the polishing cloth is arbitrary. For example, the rotation directions of the silicon wafer and the polishing cloth when both are rotated may be the same or different. However, when the rotation direction is the same, it is necessary to vary the rotation speed.
  • the polishing rate of the silicon wafer during rough polishing is desirably 0.05 to 1 ⁇ m / min. If it is less than 0.05 ⁇ m / min, the polishing rate is low and it takes a long time for polishing. On the other hand, if it exceeds 1 ⁇ m / min, surface roughness of the silicon wafer surface is likely to occur due to the increase in alkali concentration and increase in the amount of free abrasive grains added.
  • the rotation speed of the silicon wafer, the rotation speed of the polishing cloth, the polishing pressure, etc. may be set so as to be within the range of the polishing rate described above. For example, the rotation speed of each of the silicon wafer and the polishing cloth is in the range of 5 to 100 rpm.
  • the polishing pressure may be set within a range of 30 to 500 g / cm 2 .
  • the polishing amount by rough polishing may be set in consideration of the desired thickness of the silicon wafer, and is generally set within a range of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m. What is necessary is just to set the grinding
  • a single wafer polishing apparatus or a batch polishing apparatus that simultaneously polishes a plurality of silicon wafers may be used.
  • Double-side polishing in which the wafer back surface is simultaneously polished may be used.
  • polishing is performed using a double-side polishing apparatus equipped with a carrier plate for storing a silicon wafer, and an upper surface plate and a lower surface plate with a polishing cloth sandwiching the carrier plate. It is desirable to do. Thereby, not only the wafer surface but also the wafer back surface can be highly flattened by a single polishing process, which is effective in providing a low-cost and highly flat mirror silicon wafer.
  • both surfaces of the front and back surfaces of the silicon wafer are polished using a polishing liquid containing loose abrasive grains, it is desirable to polish the silicon wafer after rough polishing so that the thickness of the silicon wafer is larger than the thickness of the carrier plate.
  • polishing of the carrier plate by an abrasive cloth is suppressed, and deterioration of a carrier plate can be prevented.
  • the vibration of the silicon wafer and the carrier plate is suppressed, and the silicon wafer can be prevented from jumping out of the carrier plate.
  • a sun gear (planetary gear) system or a non-sun gear system that causes the carrier plate to perform a circular motion without rotation can be employed.
  • the polished surface of the silicon wafer after the rough polishing is preferably subjected to finish polishing. Thereby, microroughness and haze can be reduced.
  • Final polishing refers to a process in which the wafer surface is mirror-finished at the final stage of the silicon wafer polishing process.
  • the finish polishing cloth a suede type pad in which urethane resin is foamed on a non-woven fabric base cloth can be used.
  • the final polishing agent one obtained by adding free abrasive grains having an average particle size of about 20 to 100 nm to an alkaline solution can be used.
  • the final polishing amount of the rough polished surface of the silicon wafer is 0.1 ⁇ m or more and less than 1 ⁇ m.
  • the polishing liquid of the present invention is a polishing liquid used for rough polishing at least the surface to be polished of the front and back surfaces of a silicon wafer.
  • the basic liquid is an alkaline aqueous solution containing free abrasive grains.
  • a water-soluble polymer is added. According to this polishing liquid, while maintaining a high polishing rate by the etching action by the alkaline aqueous solution, the grinding action by the free abrasive grains, and the etching suppressing action of the outer peripheral part of the silicon wafer by the water-soluble polymer, It becomes possible to prevent roll-off.
  • the wafer outer peripheral part is rolled up by increasing the polishing amount by increasing the polishing time, for example, by the etching suppressing action of the outer peripheral part of the silicon wafer by the water-soluble polymer described above. It can also be shaped. Therefore, for example, an ideal flat shape can be realized on the outer periphery of the wafer assuming roll-off of the outer periphery of the wafer during finish polishing.
  • the content of the alkali component in the alkaline aqueous solution is desirably set to 100 to 1000 ppm. If it is less than 100 ppm, the etching power of the surface of the silicon wafer by alkali is not sufficient, and it takes a long time to polish the silicon wafer to a predetermined thickness. If it exceeds 1000 ppm, it is difficult to handle the polishing liquid itself, and surface roughness is likely to occur on the wafer surface due to an excessive etching reaction.
  • the alkaline aqueous solution is an alkaline aqueous solution to which any of a basic ammonium salt, a basic potassium salt, or a basic sodium salt is added as an alkaline agent, or an alkaline carbonate aqueous solution, or an alkaline aqueous solution to which an amine is added
  • the water-soluble polymer is preferably composed of one or more of nonionic polymers and monomers, or one or more of anionic polymers and monomers.
  • the concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid is preferably set in the concentration range of 1 to 200 ppm. It is extremely difficult to routinely manage the concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid within a concentration range of less than 1 ppm. If it exceeds 200 ppm, the polishing rate of the silicon wafer is greatly reduced, and the outer periphery of the silicon wafer is rolled. Therefore, the amount of polishing by finish polishing performed after rough polishing must be significantly increased.
  • hydroxyethyl cellulose As the water-soluble polymer, it is particularly desirable to contain hydroxyethyl cellulose. Since hydroxyethyl cellulose can be obtained with high purity relatively easily and it is easy to form a polymer film on the wafer surface, it has a characteristic that the effect of suppressing the etching reaction due to alkali is high.
  • a chelate agent to the polishing liquid.
  • metal ions are captured and complexed, and then discarded, whereby the degree of metal contamination of the polished silicon wafer can be reduced.
  • Any chelating agent can be used as long as it has a chelating ability for metal ions.
  • a chelate refers to a bond (coordination) to a metal ion by a ligand having a plurality of coordination sites.
  • chelating agents examples include phosphonic acid chelating agents and aminocarboxylic acid chelating agents. However, in view of solubility in an alkaline aqueous solution, an aminocarboxylic acid chelating agent is preferred. Furthermore, in view of the chelating ability of heavy metal ions, aminocarboxylates such as ethylenediaminetetraacetic acid EDTA (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid) or diethylenetriaminepentaacetic acid DTPA (Diethylene Triamine Pentaacetic Acid) are more preferable. In addition, nitrilotriacetic acid (NTA) may be used. The chelating agent is preferably added in a concentration range of 0.1 ppm to 1000 ppm. Thereby, metal ions, such as Cu, Zn, Fe, Cr, Ni, and Al, can be captured.
  • metal ions such as Cu, Zn, Fe, Cr, Ni, and Al
  • Example 1 A method for polishing a silicon wafer and a polishing liquid thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
  • Example 1 a configuration is employed in which final polishing is performed after primary polishing, which is a rough polishing step, and in the primary polishing step, a primary polishing cloth and a polishing liquid containing free abrasive grains and a water-soluble polymer are used.
  • final polishing was performed using a final polishing cloth and a polishing liquid containing free abrasive grains for final polishing in the final polishing step.
  • a double-side polished silicon wafer whose front and back surfaces are mirror-polished is manufactured through the following steps.
  • the diameter is 306 mm
  • the length of the straight body is 2500 mm
  • the specific resistance is 0.01 ⁇ ⁇ cm
  • the initial oxygen concentration is 1.0 by the Czochralski method.
  • a single crystal silicon ingot of ⁇ 10 18 atoms / cm 3 is pulled up.
  • the front and back surfaces of the silicon wafer are simultaneously primary-polished simultaneously using a primary polishing liquid using a sun gear-free double-side polishing apparatus.
  • Piperidine aqueous solution in which 5% by weight of silica particles (free abrasive grains) having an average particle diameter of 70 nm in colloidal silica and 10 ppm of hydroxyethyl cellulose (HEC; water-soluble polymer) are added to the primary polishing liquid. 0.08% by weight) was used.
  • the sun-gearless double-side polishing apparatus 10 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the upper surface plate 120 of the double-side polishing apparatus 10 is rotationally driven in a horizontal plane by the upper rotary motor 16 via a rotary shaft 12 a extending upward. Further, the upper surface plate 120 is moved up and down in the vertical direction by the lifting and lowering device 18 that moves forward and backward in the axial direction.
  • the elevating device 18 is used when the silicon wafer 11 is supplied to and discharged from the carrier plate 110.
  • the polishing pressure of the upper surface plate 120 and the lower surface plate 130 on the front and back surfaces of the silicon wafer 11 is 300 g / cm 2 , and is applied by a pressurizing means such as an air bag system (not shown) incorporated in the upper surface plate 120 and the lower surface plate 130. Added.
  • the lower surface plate 130 is rotated in the horizontal plane by the lower rotation motor 17 through the output shaft 17a.
  • the carrier plate 110 has a thickness of 725 ⁇ m, and moves circularly in a plane (horizontal plane) parallel to the surface of the plate 110 by the carrier circular motion mechanism 19 so that the plate 110 itself does not rotate.
  • the carrier circular motion mechanism 19 has an annular carrier holder 20 that holds the carrier plate 110 from the outside.
  • the carrier circular motion mechanism 19 and the carrier holder 20 are connected via a connection structure.
  • Four bearing portions 20b protruding outward every 90 ° are disposed on the outer peripheral portion of the carrier holder 20.
  • a tip portion of an eccentric shaft 24a protruding at an eccentric position on the upper surface of the small-diameter disc-shaped eccentric arm 24 is rotatably inserted.
  • a rotating shaft 24b is suspended from the center of each of the lower surfaces of the four eccentric arms 24.
  • Each rotary shaft 24b is rotatably inserted into a bearing portion 25a arranged in a total of four on the annular device base 25 every 90 ° with the tip portion protruding downward.
  • Sprockets 26 are fixed to the tip portions protruding downward from the respective rotary shafts 24b.
  • a timing chain 27 is stretched across each sprocket 26 in a horizontal state. The four sprockets 26 and the timing chain 27 rotate the four rotating shafts 24b at the same time so that the four eccentric arms 24 perform a circular motion in synchronization.
  • one rotating shaft 24 b is formed to be longer, and its tip protrudes downward from the sprocket 26.
  • a power transmission gear 28 is fixed to this portion.
  • the gear 28 is meshed with a large-diameter driving gear 30 fixed to an output shaft extending upward of the circular motion motor 29. Therefore, when the circular motion motor 29 is activated, the rotational force is transmitted to the timing chain 27 via the sprockets 26 fixed to the gears 30 and 28 and the long rotating shaft 24b.
  • the four eccentric arms 24 rotate in a horizontal plane around the rotation shaft 24b in synchronization with the other three sprockets 26.
  • the carrier holder 20 collectively connected to each eccentric shaft 24a, and thus the carrier plate 110 held by the holder 20, performs a circular motion without rotation in a horizontal plane parallel to the plate 110.
  • the carrier plate 110 turns while maintaining a state that is eccentric from the axis e of the upper surface plate 120 and the lower surface plate 130 by a distance L.
  • a polishing cloth 15 made of polyurethane foam resin having a hardness A of 80 ° and a compression rate of 2.5% is pasted on the opposing surfaces of both surface plates 120 and 130.
  • the distance L is the same as the distance between the eccentric shaft 24a and the rotating shaft 24b.
  • the silicon wafer 11 accommodated in the wafer accommodating portion 11a formed on the carrier plate 110 reverses the rotational directions of both polishing surface plates 120 and 130, and the rotational speed and polishing pressure of the polishing surface plates 120 and 130 ( 300 g / cm 2 ), the polishing time and the like are adjusted, and the double-sided simultaneous primary polishing is performed so that the polishing amount is 5 ⁇ m on one side (10 ⁇ m on both sides).
  • both polishing cloths 15 contain 10 wt% hydroxyethyl cellulose, with 5 wt% silica particles in colloidal silica having an average particle size of 70 nm added to a 0.08 wt% piperidine aqueous solution. While supplying the primary polishing liquid at a rate of 5 liters / minute, the primary polishing treatment was performed by adjusting the polishing time so that the polishing amount was 4.5 to 5.5 ⁇ m on one side (front and back surfaces 9 to 11 ⁇ m). .
  • the primary polishing if a polishing liquid is used and a wafer holding method using the carrier plate 110 is adopted, the carrier plate 110 vibrates due to the movement of the silicon wafer 11 in the wafer storage portion 11a during polishing, There is a possibility that the silicon wafer 11 jumps out of the wafer storage portion 11a during polishing. Therefore, in the primary polishing, the primary polishing is finished in a state where the thickness of the silicon wafer 11 is larger than the thickness of the carrier plate 110.
  • the hydroxyethyl cellulose film in the polishing liquid adhering to the surface of the silicon wafer 11 is taken away from the surface to be polished of the silicon wafer 11 by the polishing cloth 15.
  • polishing proceeds with hydroxyethyl cellulose adhering to the outer peripheral portion of the silicon wafer 11. Therefore, the front and back surfaces of the silicon wafer 11 are as high as 0.5 ⁇ m / min while maintaining high flatness by the grinding action by the free abrasive grains, the etching action of the alkaline aqueous solution, and the action of removing the hydroxyethyl cellulose by the polishing cloth 15. Polished at the polishing rate.
  • the use of the hard polishing cloth 15 made of polyurethane foam always suppresses the adhesion of the polishing cloth 15 to the outer peripheral surface (chamfered surface) of the silicon wafer 11 during polishing.
  • the outer peripheral surface of the wafer is covered with hydroxyethyl cellulose in the polishing liquid, and this becomes a protective film on the outer peripheral surface of the wafer against etching.
  • the polishing rate from the outer peripheral edge of the silicon wafer 11 to 3 mm is lowered, the roll-off of the wafer outer peripheral part is reduced, and the flatness of the wafer outer peripheral part including the roll-off and roll-up is controlled. be able to.
  • the reason why a certain amount of roll-up of the outer peripheral portion of the wafer may occur is that offset between the roll-off of the outer peripheral portion of the silicon wafer 11 can be assumed in advance during the subsequent finish polishing.
  • the upper and lower polishing cloths come into contact with the outer peripheral surface of the silicon wafer 11, so The roll-off of the outer peripheral portion is promoted.
  • hydroxyethyl cellulose is adopted as the water-soluble polymer, an effect is obtained that a polymer film is formed on the outer peripheral portion of the silicon wafer 11 and the etching action by the piperidine aqueous solution can be suppressed. Further, the piperidine aqueous solution has very high purity and can reduce impurity contamination.
  • the concentration of hydroxyethyl cellulose in the final polishing liquid is set to 10 ppm, the silicon wafer 11 in which there are no defects caused by processing on the front and back surfaces of the silicon wafer 11 and roll-off of the outer peripheral portion of the wafer is reduced for a short time. Can be polished.
  • a piperidine concentration adjusted to 800 ppm is adopted, so that defects due to processing such as scratches and scratches do not occur on the surface of the silicon wafer 11, the handling of the polishing liquid is easy, and the silicon wafer 11 A high polishing rate can be obtained.
  • the foamed polyurethane resin is employed as the material for both polishing cloths 15, it is possible to reduce the roll-off amount at the outer peripheral portion of the silicon wafer 11.
  • the shape change was investigated. The result is shown in the graph of FIG.
  • WaferSight manufactured by KLA-Tencor was used.
  • ROA Roll Off Amount
  • the present invention is useful as a method for manufacturing a silicon wafer with reduced roll-off at the outer peripheral portion of the wafer with high productivity.
  • Double-side polishing equipment 11 Silicon wafer, 15 Abrasive cloth, 110 carrier plate, 120 Upper surface plate, 130 Lower surface plate.

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Abstract

　有砥粒のアルカリ性水溶液に水溶性高分子を添加した研磨液を、硬質の研磨布に供給しながらシリコンウェーハの被研磨面を粗研磨するので、高い研磨レートでの研磨とウェーハ外周部のロールオフとを同時に満足できる。

Description

シリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液
　この発明は、シリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液、詳しくはアルカリ性水溶液に遊離砥粒を含む研磨液を供給しながら、シリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転させて、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を研磨するシリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液に関する。
　近年、シリコンウェーハの表面を研磨する方法としては、シリカ粒子などの遊離砥粒をアルカリ性水溶液中に含有させた研磨液を供給しながら、シリコンウェーハと、研磨布とを相対的に回転させて行うＣＭＰ（化学的機械的研磨）が一般的である。ＣＭＰは、遊離砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ性水溶液による化学的研磨作用とを複合させることで、シリコンウェーハの表面に対して高い平坦度が得られることが知られている。このシリコンウェーハのＣＭＰ処理は、通常、粗研磨から仕上げ研磨へと複数の段階を経て研磨が行われる。
　初期段階の粗研磨は、所望とする厚みまでシリコンウェーハを研磨することを目的に行われ、ウレタン樹脂などを固めた硬質素材の研磨布を用いて研磨速度が比較的速い条件で研磨を行い、研磨後のシリコンウェーハの厚さのバラツキを小さく、平坦化するように研磨が行われる。この粗研磨工程では、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更して、シリコンウェーハの研磨量（取り代量）を複数段階（例えば１～３段階）に分けながら研磨処理が行われることもある。
　最終段階の仕上げ研磨は、シリコンウェーハの表面の粗さを改善することを目的に行われ、スエードのような軟質の研磨布および微小サイズの遊離砥粒を使用して、マイクロラフネスやヘイズといったシリコンウェーハの表面上の微小な面粗さのバラツキを低減するように研磨が行われる。この仕上げ研磨工程も粗研磨工程と同様に、研磨布の種類や遊離砥粒サイズを変更しながら、複数段階に分けて研磨処理が行われることもある。
　ところで、近年のデバイスの微細化およびシリコンウェーハのデバイス形成領域の拡大の観点から、シリコンウェーハの最外周付近でも高い平坦度が要求され、ウェーハの最外周付近の平坦度および表面変位量に対しての関心が高まっている。これに伴い、シリコンウェーハの最外周の形状を評価するため、ウェーハ外周部のダレ量と跳ね上げ量を定量的に表したＲＯＡ（Ｒｏｌｌ　Ｏｆｆ　Ａｍｏｕｎｔ）という指標が知られている。
　これは、例えば直径３００ｍｍのシリコンウェーハが平坦と考えられるウェーハの中心から１２４ｍｍ～１３５ｍｍ位置（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｒｅａ）のウェーハ形状から仮想の基準平面を求め、例えば、ＲＯＡ１ｍｍにあっては、ウェーハ外縁より１ｍｍ内側の位置までの距離として定義される。このとき、基準平面の高さを０とし、これよりウェーハ外縁までがダレた形状であれば、その変位量は－の値（ロールオフ）となり、逆に跳ね上げた形状であれば＋の値（ロールアップ）となる。また、ロールオフおよびロールアップの絶対値が小さいほど、最外周付近でも平坦度が高いと評価される。
　通常、粗研磨工程では、仕上げ研磨工程よりもシリコンウェーハの研磨量が多いため、研磨布の粘弾性の影響を大きく受け、ウェーハ外周部分が過剰に研磨されてしまい、粗研磨後のシリコンウェーハには、ロールオフが発生する不具合がある。
　このため、例えば、特許文献１に記載される発明では、研磨前のシリコンウェーハの厚みよりも厚みが大きいキャリアプレートを使用し、このキャリアプレート内にシリコンウェーハを収容し、研磨布を貼張した上定盤および下定盤によりキャリアプレートを挟み込んだ状態で、シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する両面研磨方法が提案されている。
　確かに、シリコンウェーハの厚みをキャリアプレートの厚みと同等またはそれ以下の厚みとなるまでウェーハ表裏面を研磨すれば、キャリアプレートによって、研磨布によるウェーハ外周部分の研磨そのものが抑制されるため、ロールオフの発生量を低減することはできる。しかしながら、特許文献１に記載された発明では、キャリアプレートによって研磨布が押し込まれると、キャリアプレートのウェーハ保持穴（つまり、ウェーハ保持穴に保持されたウェーハ）に位置する部分の研磨布が盛り上がる。盛り上がった研磨布がウェーハ外周部分に強く接触する結果、ウェーハ外周部分が研磨されるため、そのロールオフの低減効果は十分なものではなかった。
　また、キャリアプレートそのものを研磨してしまうため、キャリアプレートの交換頻度が増加し、生産コストの上昇を招いたり、キャリアプレートが研磨されることによりキャリアプレートが振動し、研磨処理中にキャリアプレートからシリコンウェーハが飛び出してしまう問題などもあった。
特開２００５－１５８７９８号公報
　上述した粗研磨工程におけるシリコンウェーハのロールオフ発生の問題に鑑み、発明者らは鋭意研究の結果、シリコンウェーハの表面の粗研磨において、ポリウレタンなどの硬質の研磨布を使用し、遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を供給しながらウェーハ表面を研磨すれば、高い研磨レートを維持できるとともに、添加する水溶性高分子の濃度を調整することで、シリコンウェーハの外周部をロールオフしない形状にできることを知見し、この発明を完成させた。
　この発明は、シリコンウェーハの被研磨面を高い研磨レートで研磨できるとともに、ウェーハ外周部のロールオフを防止することができるシリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液を提供することを目的としている。
　請求項１に記載の発明は、遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に粗研磨を行うシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項２に記載の発明は、前記水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項３に記載の発明は、前記水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロースである請求項２に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項４に記載の発明は、前記研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度は、１ｐｐｍ～２００ｐｐｍである請求項３に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項５に記載の発明は、前記アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は１００～１０００ｐｐｍで、該アルカリ性水溶液は、アルカリ剤として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うち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項６に記載の発明は、前記研磨布はポリエステル製の不織布からなるものもしくはポリウレタン製のものである請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項７に記載の発明は、前記粗研磨は、該粗研磨前のシリコンウェーハを収納するキャリアプレートと、このキャリアプレートを上下方向から挟持し、下面に前記研磨布が貼張された上定盤および上面に別の前記研磨布が貼張された下定盤とを備えた両面研磨装置により、前記シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項８に記載の発明は、前記粗研磨後の前記シリコンウェーハの厚みが、前記キャリアプレートの厚みより大きくなるように研磨する請求項７に記載のシリコンウェーハの研磨方法である。
　請求項９に記載の発明は、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を粗研磨する際に使用される研磨液において、遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液を主剤とし、該アルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液である。
　請求項１０に記載の発明は、前記アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は１００～１０００ｐｐｍで、該アルカリ性水溶液は、アルカリ剤として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うち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液で、前記水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種である請求項９に記載の研磨液である。
　請求項１１に記載の発明は、前記水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロースである請求項１０に記載の研磨液である。
　請求項１２に記載の発明は、前記アルカリ性水溶液中の前記ヒドロキシエチルセルロースの濃度が、１ｐｐｍ～２００ｐｐｍの濃度範囲に調整された請求項１１に記載の研磨液である。
　本発明のシリコンウェーハの研磨方法および研磨液によれば、高い研磨レートを維持しながら、ウェーハ外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度（ＲＯＡ）の制御を図ることができる。また、加工ダメージの発生や砥粒凝集に起因したマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥発生も低減することができる。
この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法に用いられる無サンギヤ方式の両面研磨装置の斜視図である。 この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法に用いられる無サンギヤ方式の両面研磨装置の要部縦断面図である。 この発明に係る実施例１のシリコンウェーハの研磨方法により研磨されたシリコンウェーハにおいて、水溶性高分子の添加量に応じたシリコンウェーハの外周部形状を示すグラフである。
　この発明のシリコンウェーハの研磨方法は、遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの被研磨面に粗研磨を行うことを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法である。
　この発明のシリコンウェーハの研磨方法によれば、アルカリ性水溶液によるエッチング作用と、遊離砥粒による研削作用と、水溶性高分子によるシリコンウェーハの外周部のエッチング抑制作用により、高い研磨レートを維持しながら、ウェーハ外周部のロールオフを防止することができる。
　また、遊離砥粒を含むものの水溶性高分子が存在しない研磨液を使用した従来の研磨方法では、研磨の進行に伴いウェーハ外周部のロールオフが促進されるのに対し、この発明の場合には、上述した水溶性高分子によるシリコンウェーハの外周部のエッチング抑制作用により、例えば研磨時間を長くして研磨量を増やすことで、ウェーハ外周部をロールアップ形状とすることも可能となる。そのため、例えば仕上げ研磨時のウェーハ外周部のロールオフを想定し、ウェーハ外周部に理想的な平坦形状を実現することもできる。
　なお、ロールオフが防止（低減）される理由としては、以下のような現象が起きているものと推測される。
　研磨処理中、研磨液の水溶性高分子はシリコンウェーハの表面に吸着され、ウェーハ表面は水溶性高分子により覆われた状態となる。研磨液中の遊離砥粒は、研磨布からの圧力（研磨定盤の回転）やシリコンウェーハからの圧力(シリコンウェーハの回転)を受ける。これにより、遊離砥粒は活性的に流動してウェーハと接触し、シリコンウェーハの被研磨面（研磨される面）に形成された高分子膜を吸着しながら、被研磨面系外に流れ出る。高分子膜が除去された被研磨面は反応が活性であるため、アルカリ性水溶液によりケミカルエッチングされる。この水溶性高分子の吸着、高分子膜の除去、アルカリエッチングおよび遊離砥粒による研削の繰り返しにより研磨が進行しているものと考えられる。
　一方、研磨されないシリコンウェーハの端部(面取り部)にも水溶性高分子が付着する。しかしながら、この部分に吸着された高分子膜が遊離砥粒によって除去される確率が極めて少ない。このシリコンウェーハの端部に吸着した水溶性高分子膜により、ウェーハ外周部でのエッチング反応が抑制され、ロールオフ量が低減されるものと推測される。
　本発明のシリコンウェーハの研磨方法では、研磨液として遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液を使用する。ここで、「遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液」とは、研磨液の主剤であるアルカリ性水溶液中に、例えば、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遊離砥粒が混入されたものをいう。遊離砥粒を含んでいることにより、被研磨面に付着した高分子膜を効果的に除去することができ、アルカリ性水溶液によるシリコンウェーハの表面のエッチング作用を高めることができる。また、粗研磨工程前のシリコンウェーハの表面には、前段の洗浄処理または高純度の大気雰囲気に曝されることで、通常、５～２０Å程度の自然酸化膜が存在する。しかしながら、遊離砥粒を含むことにより、酸化膜を除去しながら粗研磨することができる。このため、フッ酸などの薬液を用いたエッチング処理により酸化膜を除去する工程などを設ける必要がない。
　なお、使用する遊離砥粒の平均粒径は３０～２００ｎｍが望ましく、特に、平均粒径５０～１５０ｎｍのものを使用することが望ましい。平均粒径が３０ｎｍ未満では、砥粒が凝集してマイクロスクラッチなどの加工起因の欠陥を誘発し易く、２００ｎｍ超ではコロイド分散が困難となり濃度バラツキを生じやすい。
　アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は、１００～１０００ｐｐｍである。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力が十分でなく、所定の厚みまでシリコンウェーハを研磨するのに長時間を要してしまう。１０００ｐｐｍを超えれば、研磨液そのものの取り扱いが困難となり、また、過度のエッチング反応によりウェーハ表面に面荒れを生じやすくなる。
　アルカリ性水溶液のアルカリ剤（ｐＨ調整剤）としては、例えば、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何れかが添加されたアルカリ性水溶液もしくは炭酸アルカリ水溶液、あるいはアミンが添加されたアルカリ性水溶液である。その他、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望ましい。
　水溶性高分子としては、アニオン系とその両性およびノニオン系の各ポリマーおよび各モノマーなどを使用することができる。具体的には、水溶性高分子としては、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールを使用することが望ましい。特に、ヒドロキシエチルセルロースは、高純度のものを比較的容易に入手でき、ウェーハ表面で高分子膜を形成し易いため、アルカリによるエッチング反応を抑制する効果が高いという特性を有する。ただし、各種の水溶性高分子のうち、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ものは不適当である。水溶性高分子は、１種類だけを使用しても、複数種類を使用してもよい。
　また、水溶性高分子に代えて、界面活性剤または脂肪族アルコールでもよい。界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどを採用することができる。また、脂肪族アルコールとしては、例えば、ポリビニルアルコールなどを採用することができる。
　研磨液中の水溶性高分子の濃度は、１ｐｐｍ～２００ｐｐｍの濃度範囲で設定すればよく、特に１００ｐｐｍ以下が好ましい。水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを採用した場合も、添加量１００ｐｐｍ以下が好ましい。過剰に水溶性高分子を添加すれば、シリコンウェーハの研磨レートが大きく低下し、生産性が低下してしまう。
　シリコンウェーハとしては、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。また、シリコンウェーハの直径としては、例えば１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなどが挙げられる。
　粗研磨用の研磨布としては硬質のものを使用する。これにより、シリコンウェーハの外周部でのロールオフ量の低減を図ることができる。すなわち、研磨処理はシリコンウェーハを研磨布に押し付けた状態で行われるため、仮に軟質の研磨布を使用すれば、シリコンウェーハは研磨布内に沈み込んでしまい、ウェーハ外周部において研磨布が元に戻ろうとする反力の作用が大きく、シリコンウェーハの外周部に吸着された水溶性高分子膜が積極的に剥ぎ取られてしまい、ロールオフが発生し易くなる。また、硬質の研磨布であれば、研磨布の沈み込みが小さいため、研磨されないシリコンウェーハの端部に吸着された水溶性高分子を維持しつつ、シリコンウェーハの被研磨面に吸着した水溶性高分子を効率良く除去することができ、高い研磨レートと高いロールオフ抑制効果とを同時に得ることができる。
　硬質の研磨布としては、ＪＩＳ　Ｋ　６２５３－１９９７／ＩＳＯ　７６１９により規定されたショアＡ硬度で７０°～９０°、圧縮率が０．５～５％、特に２～４％の研磨布を採用することが望ましい。ショアＡ硬度で７０°未満では、シリコンウェーハの外周縁から３ｍｍまでの間の研磨レートが高まり、ウェーハ外周部にロールオフが発生し易くなる。また、ショアＡ硬度で９０°を超えれば、ウェーハ表面に研磨傷が発生し易くなるおそれがある。
　具体的な硬質の研磨布としては、ポリエステル製の不織布からなる研磨布、ポリウレタン製の研磨布などが挙げられる。特に、シリコンウェーハの研磨面の鏡面化精度に優れた発泡性ポリウレタン製の研磨布が望ましい。仕上げ研磨で使用されるような軟質でシリコンウェーハの外周形状に追従し易いスエード製の研磨布を用いた場合には、ウェーハ外周部におけるエッチングが促進され、ロールオフを生じてしまう。
　粗研磨は、シリコンウェーハと研磨布とを相対的に回転させることにより行われる。「相対的に回転させる」とは、シリコンウェーハを回転させる、研磨布を回転させる、あるいはシリコンウェーハと研磨布との両方を回転させることをいう。シリコンウェーハおよび研磨布の回転方向は任意である。例えば、両方を回転させる場合のシリコンウェーハと研磨布との回転方向は、同一でも異なってもよい。ただし、回転方向が同一の場合には、回転速度を異ならせる必要がある。
　粗研磨時のシリコンウェーハの研磨レートは、０．０５～１μｍ／分にすることが望ましい。０．０５μｍ／分未満では研磨レートが低く、研磨に長時間を要する。また、１μｍ／分を超えれば、アルカリの高濃度化および遊離砥粒の添加量の増加によりシリコンウェーハ表面の面荒れなどが生じやすくなる。
　シリコンウェーハの回転速度、研磨布の回転速度、研磨圧などは、上記した研磨レートの範囲となるように設定すればよく、例えば、シリコンウェーハおよび研磨布の各回転速度は、５～１００ｒｐｍの範囲内で選択し、研磨圧は、３０～５００ｇ／ｃｍ２の範囲内で設定すればよい。
　なお、粗研磨による研磨量は、所望とするシリコンウェーハの厚みを考慮して設定すればよく、概ね１μｍ～２０μｍの範囲内で設定される。粗研磨後に行う仕上げ研磨による研磨量は、１μｍ以下の範囲内で設定すればよい。
　シリコンウェーハの粗研磨では、枚葉式の研磨装置を使用しても、複数枚のシリコンウェーハを同時に研磨するバッチ式の研磨装置を使用してもよく、表面のみの片面研磨でも、ウェーハ表面とウェーハ裏面とを同時に研磨する両面研磨でもよい。
　特に、ウェーハ表裏面を同時に粗研磨するにあたっては、シリコンウェーハを収納するキャリアプレートと、このキャリアプレートを挟む研磨布を貼張した上定盤および下定盤とを備えた両面研磨装置を用いて研磨することが望ましい。これにより、一度の研磨処理でウェーハ表面だけでなく、ウェーハ裏面の高平坦化までを達成することができ、低コストで高平坦度な鏡面シリコンウェーハの提供に有効となる。
　遊離砥粒を含む研磨液を用いてシリコンウェーハの表裏面を両面研磨する際、粗研磨後のシリコンウェーハの厚みが、前記キャリアプレートの厚みより大きくなるように研磨することが望ましい。これにより、研磨布によるキャリアプレートの研磨が抑制され、キャリアプレートの劣化を防止することができる。しかも、研磨処理中、シリコンウェーハやキャリアプレートの振動が抑制され、キャリアプレートからのシリコンウェーハの飛び出しを防止することができる。
　この両面研磨装置としては、サンギヤ（遊星歯車）方式のもの、または、キャリアプレートに自転をともなわない円運動をさせる無サンギヤ方式のものを採用することができる。
　粗研磨後のシリコンウェーハの研磨面には、仕上げ研磨が施されることが望ましい。これにより、マイクロラフネスやヘイズを低減することができる。
　仕上げ研磨とは、シリコンウェーハの研磨工程の最終段階で、ウェーハ表面を鏡面化する工程をいう。
　仕上げ研磨布としては、不織布からなる基布の上にウレタン樹脂を発泡させたスエードタイプのパッドなどを採用することができる。また、仕上げ研磨剤としては、アルカリ溶液中に平均粒径２０～１００ｎｍ程度の遊離砥粒が添加されたものを採用することができる。シリコンウェーハの粗研磨面の仕上げ研磨量は、０．１μｍ以上１μｍ未満である。
　この発明の研磨液は、シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を粗研磨する際に使用される研磨液において、遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液を主剤とし、該アルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加されたものである。
　この研磨液によれば、アルカリ性水溶液によるエッチング作用と、遊離砥粒による研削作用と、水溶性高分子によるシリコンウェーハの外周部のエッチング抑制作用により、高い研磨レートを維持しながら、ウェーハ外周部のロールオフを防止することが可能となる。
　また、遊離砥粒を含むものの水溶性高分子が存在しない研磨液を使用した従来の研磨方法では、研磨の進行に伴いウェーハ外周部のロールオフが促進される。これに対して、この発明の場合には、上述した水溶性高分子によるシリコンウェーハの外周部のエッチング抑制作用により、例えば研磨時間を長くして研磨量を増やすことで、ウェーハ外周部をロールアップ形状とすることも可能になる。そのため、例えば仕上げ研磨時のウェーハ外周部のロールオフを想定し、ウェーハ外周部に理想的な平坦形状を実現することもできる。
　また、この研磨液は、アルカリ性水溶液中のアルカリ成分の含有量を、１００～１０００ｐｐｍに設定することが望ましい。１００ｐｐｍ未満ではアルカリによるシリコンウェーハの表面のエッチング力が十分でなく、所定の厚みまでシリコンウェーハを研磨するために長時間を要してしまう。１０００ｐｐｍを超えると、研磨液そのものの取り扱いが困難であり、また、過度のエッチング反応によりウェーハ表面に面荒れを生じやすくなる。
　アルカリ性水溶液は、アルカリ剤として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うち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液とするとともに、水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種で構成することが望ましい。これにより、シリコンウェーハの表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生せず、研磨液の取り扱いも容易で、シリコンウェーハの高い研磨（エッチング）レートが得られる。
　研磨液中の水溶性高分子の濃度は、１～２００ｐｐｍの濃度範囲で設定することが望ましい。研磨液中の水溶性高分子の濃度を１ｐｐｍ未満の濃度範囲に日常管理することは極めて困難で、２００ｐｐｍを超えれば、シリコンウェーハの研磨レートが大きく低下し、また、シリコンウェーハの外周部がロールアップし過ぎてしまい、粗研磨後に行う仕上げ研磨による研磨量を著しく増大させなければならない。
　水溶性高分子としては、ヒドロキシエチルセルロースを含有させることが特に望ましい。ヒドロキシエチルセルロースは、高純度のものを比較的容易に入手でき、ウェーハ表面で高分子膜を形成し易いため、アルカリによるエッチング反応を抑制する効果が高いという特性を有する。
　また、研磨液に含まれる金属イオンを除去する観点から、研磨液中にキレート（ｃｈｅｌａｔｅ）剤を添加することが望ましい。キレート剤の添加により、金属イオンが捕獲、錯体化され、その後、これを廃棄することで、研磨後のシリコンウェーハの金属汚染の度合いを低減することができる。キレート剤としては、金属イオンに対するキレート能力を有する物質であれば任意である。キレートとは、複数の配位座を有する配位子による金属イオンへの結合（配位）をいう。
　キレート剤の種類としては、例えばホスホン酸系キレート剤、アミノカルボン酸系キレート剤などを採用することができる。ただし、アルカリ性水溶液への溶解性を考慮した場合には、アミノカルボン酸系キレート剤が好ましい。さらに、重金属イオンのキレート能力を考慮した場合には、エチレンジアミン四酢酸ＥＤＴＡ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｄｉａｍｉｎｅ　Ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ　Ａｃｉｄ）またはジエチレントリアミン五酢酸ＤＴＰＡ（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｒｉａｍｉｎｅ　Ｐｅｎｔａａｃｅｔｉｃ　Ａｃｉｄ）などのアミノカルボン酸塩がより好ましい。その他、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）でもよい。キレート剤は０．１ｐｐｍ～１０００ｐｐｍの濃度範囲で添加することが好ましい。これにより、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどの金属イオンなどを捕獲することができる。
　以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、表面と裏面とが研磨された両面研磨シリコンウェーハの製造方法およびその研磨液について説明する。
　この発明の実施例１に係るシリコンウェーハの研磨方法およびその研磨液を説明する。この実施例１では、粗研磨工程である１次研磨後に仕上げ研磨を行う構成とし、１次研磨工程では、１次研磨布と、遊離砥粒および水溶性高分子を含有した研磨液とを用いて粗研磨を行い、仕上げ研磨工程では、シリコンウェーハの平坦化を達成するために、仕上げ研磨布と、仕上げ研磨用の遊離砥粒を含有した研磨液とを用いて仕上げ研磨を行った。
　表面および裏面が鏡面研磨された両面研磨シリコンウェーハは、以下の各工程を経て作製される。
　すなわち、坩堝内でボロンが所定量ドープされたシリコンの溶融液から、チョクラルスキー法により直径３０６ｍｍ、直胴部の長さが２５００ｍｍ、比抵抗が０．０１Ω・ｃｍ、初期酸素濃度１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の単結晶シリコンインゴットが引き上げられる。
　次に、１本の単結晶シリコンインゴットが、複数の結晶ブロックに切断された後、各結晶ブロックの外周研削が行われる。次いで、三角配置された３本のグルーブローラにワイヤによりシリコン単結晶から、直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍの多数枚のシリコンウェーハがスライスされる。
　その後、回転中の面取り用砥石をシリコンウェーハの外周部に押し付けて面取りし、次に両面ラッピング装置によりシリコンウェーハの両面を同時にラッピングする。次いで、エッチング槽内の酸性エッチング液に、ラッピング後のシリコンウェーハを浸漬してエッチングし、面取りおよびラッピングによるダメージを除去する。その後、シリコンウェーハの表裏面に対して、上述した１次研磨および仕上げ研磨が順次施される。
　１次研磨工程では、無サンギヤ方式の両面研磨装置を用い、１次研磨液を使用してシリコンウェーハの表裏面を同時に１次研磨する。１次研磨液には、コロイダルシリカ中の平均粒径７０ｎｍのシリカ粒子（遊離砥粒）を５重量％と、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ；水溶性高分子）を１０ｐｐｍとが添加されたピペリジン水溶液（ピペリジン；０．０８重量％）を使用した。
　以下、図１および図２を参照して、無サンギヤ方式の両面研磨装置１０を具体的に説明する。
　図１および図２に示すように、両面研磨装置１０の上定盤１２０は、上方に延びた回転軸１２ａを介して、上側回転モータ１６により水平面内で回転駆動される。また、上定盤１２０は軸線方向へ進退させる昇降装置１８により垂直方向に昇降させられる。昇降装置１８は、シリコンウェーハ１１をキャリアプレート１１０に給排する際等に使用される。なお、上定盤１２０および下定盤１３０のシリコンウェーハ１１の表裏面に対する研磨圧は３００ｇ／ｃｍ２で、上定盤１２０および下定盤１３０に組み込まれた図示しないエアバック方式等の加圧手段により加えられる。下定盤１３０は、その出力軸１７ａを介して、下側回転モータ１７により水平面内で回転する。キャリアプレート１１０は、厚さが７２５μｍで、かつそのプレート１１０自体が自転しないように、キャリア円運動機構１９によって、そのプレート１１０の表面と平行な面（水平面）内で円運動する。
　キャリア円運動機構１９は、キャリアプレート１１０を外方から保持する環状のキャリアホルダ２０を有している。キャリア円運動機構１９とキャリアホルダ２０とは、連結構造を介して連結されている。
　キャリアホルダ２０の外周部には、９０°ごとに外方へ突出した４個の軸受部２０ｂが配設されている。各軸受部２０ｂには、小径円板形状の偏心アーム２４の上面の偏心位置に突設された偏心軸２４ａの先部が回転自在に挿入されている。また、これらの４個の偏心アーム２４の各下面の中心部には、回転軸２４ｂが垂設されている。各回転軸２４ｂは、環状の装置基体２５に９０°ごとに合計４個配設された軸受部２５ａに、それぞれ先端部を下方へ突出させた状態で回転自在に挿入されている。各回転軸２４ｂの下方に突出した先端部には、それぞれスプロケット２６が固着されている。各スプロケット２６には、一連にタイミングチェーン２７が水平状態で架け渡されている。これらの４個のスプロケット２６とタイミングチェーン２７とは、４個の偏心アーム２４が同期して円運動を行うように、４本の回転軸２４ｂを同時に回転させる。
　４本の回転軸２４ｂのうち、１本の回転軸２４ｂはさらに長尺に形成されており、その先端部がスプロケット２６より下方に突出している。この部分に動力伝達用のギヤ２８が固着されている。ギヤ２８は、円運動用モータ２９の上方へ延びる出力軸に固着された大径な駆動用のギヤ３０に噛合されている。
　したがって、円運動用モータ２９を起動すれば、その回転力は、ギヤ３０，２８および長尺な回転軸２４ｂに固着されたスプロケット２６を順次経てタイミングチェーン２７に伝達される。このタイミングチェーン２７が周転することで、他の３個のスプロケット２６を介して、４個の偏心アーム２４が同期して回転軸２４ｂを中心に水平面内で回転する。これにより、各偏心軸２４ａに一括して連結されたキャリアホルダ２０、ひいてはこのホルダ２０に保持されたキャリアプレート１１０が、このプレート１１０に平行な水平面内で、自転をともなわない円運動を行う。
　すなわち、キャリアプレート１１０は上定盤１２０および下定盤１３０の軸線ｅから距離Ｌだけ偏心した状態を保って旋回する。両定盤１２０，１３０の各対向面には、硬度Ａが８０°、圧縮率が２．５％の発泡ポリウレタン樹脂製の研磨布１５が貼張されている。
　前記距離Ｌは、偏心軸２４ａと回転軸２４ｂとの距離と同じである。この自転を伴わない円運動により、キャリアプレート１１０上の全ての点は、同じ大きさ（半径ｒ）の小円の軌跡を描く。これにより、キャリアプレート１１０に形成されたウェーハ収納部１１ａに収納されたシリコンウェーハ１１が、両研磨定盤１２０，１３０の回転方向を反対とし、研磨定盤１２０，１３０の回転速度、研磨圧（３００ｇ／ｃｍ２）、研磨時間などを調整して、研磨量が片面５μｍ（両面１０μｍ）となるように、両面同時１次研磨を行う。
　この両面１次研磨時、両研磨布１５には、０．０８重量％のピペリジン水溶液に、平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ中のシリカ粒子が５重量％添加され、かつ１０ｐｐｍのヒドロキシエチルセルロースを含む１次研磨液を、５リットル／分で供給しながら、研磨量が片面４．５～５．５μｍ（表裏面９～１１μｍ）となるように研磨時間を調整して１次研磨処理を行った。なお、１次研磨において、研磨液を使用し、かつキャリアプレート１１０によるウェーハ保持方式を採用すれば、研磨中にウェーハ収納部１１ａ内でシリコンウェーハ１１が移動することでキャリアプレート１１０が振動し、研磨中にシリコンウェーハ１１がウェーハ収納部１１ａから飛び出すおそれがある。そこで、１次研磨ではキャリアプレート１１０の厚みよりシリコンウェーハ１１の厚みが大きい状態で１次研磨を終了させた。
　このように、１次研磨用の研磨液として、遊離砥粒を含むピペリジン水溶液が添加されたものを採用したので、シリコンウェーハ１１の表裏面に存在する各１０Å程度の自然酸化膜を、主に遊離砥粒のメカニカル作用によって短時間で除去することができる。
　しかも、表裏面の自然酸化膜の除去後、さらにシリコンウェーハ１１と研磨布１５とを相対的に回転させ、シリコンウェーハ１１の表裏面を片面約５μｍだけ研磨する。このとき、シリコンウェーハ１１の表裏面には、研磨圧の作用により研磨布１５が押し付けられる。これにより、シリコンウェーハ１１の表面に付着する研磨液中のヒドロキシエチルセルロース膜は、研磨布１５により、シリコンウェーハ１１の被研磨面から持ち去られる。その結果、シリコンウェーハ１１の外周部にはヒドロキシエチルセルロースが付着した状態で研磨が進行する。そのため、シリコンウェーハ１１の表裏面は遊離砥粒による研削作用と、アルカリ性水溶液のエッチング作用と、研磨布１５によるヒドロキシエチルセルロースの除去作用とにより、高平坦度を維持しながら０．５μｍ／分という高い研磨レートで研磨される。
　一方、シリコンウェーハ１１の外周部においては、発泡ポリウレタン製の硬質の研磨布１５の使用により、研磨中、常にシリコンウェーハ１１の外周面（面取り面）への研磨布１５の付着が抑制される。これにより、ウェーハ外周面が研磨液中のヒドロキシエチルセルロースにより被われ、これがエッチングに対するウェーハ外周面の保護膜となる。その結果、シリコンウェーハ１１の外周縁から３ｍｍまでの間の研磨レートが低下し、ウェーハ外周部のロールオフの低減、ひいてはロールオフとロールアップとを含めたウェーハ外周部の平坦度の制御を図ることができる。なお、ある程度のウェーハ外周部のロールアップが発生してもよい理由は、その後の仕上げ研磨時において、あらかじめシリコンウェーハ１１の外周部のロールオフとの相殺を想定することができるためである。
　これに対して、例えば１次研磨用の研磨布としてスェード製の軟質の研磨布を使用した場合には、上下配置された研磨布がシリコンウェーハ１１の外周面に接触するため、シリコンウェーハ１１の外周部のロールオフが助長されることになる。
　また、水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを採用したので、シリコンウェーハ１１の外周部において高分子膜を形成し、ピペリジン水溶液によるエッチング作用を抑制できるという効果が得られる。また、ピペリジン水溶液は非常に高純度であり不純物汚染の低減を図ることができる。
　さらに、仕上げ研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度を１０ｐｐｍとしたので、シリコンウェーハ１１の表裏面に加工起因の欠陥が存在せず、かつウェーハ外周部のロールオフが低減されたシリコンウェーハ１１を短時間で研磨することができる。
　アルカリ性水溶液として、ピペリジンの濃度を８００ｐｐｍに調整したものを採用したので、シリコンウェーハ１１の表面にスクラッチ、傷などの加工起因の欠陥が発生せず、研磨液の取り扱いも容易で、シリコンウェーハ１１の高い研磨レートが得られる。
　また、両研磨布１５の素材として発泡ポリウレタン樹脂を採用したので、シリコンウェーハ１１の外周部でのロールオフ量の低減を図ることができる。
　研磨液に対するヒドロキシエチルセルロースの添加量を、０ｐｐｍ，１０ｐｐｍ，２０ｐｐｍ，５０ｐｐｍ，１００ｐｐｍ，２００ｐｐｍに変更し、その他は前述した１次研磨条件によってシリコンウェーハ１１を１次研磨したときの、シリコンウェーハ１１の外周形状の変化を調査した。その結果を図３のグラフに示す。
　なお、シリコンウェーハ１１の外周部の形状測定には、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製ＷａｆｅｒＳｉｇｈｔを採用した。また、シリコンウェーハ１１の最外周の形状を評価するため、ウェーハ外周部のダレ量と跳ね上げ量を定量的に表したＲＯＡ（Ｒｏｌｌ　Ｏｆｆ　Ａｍｏｕｎｔ）を用いた。
　これは、直径３００ｍｍのシリコンウェーハ１１が平坦と考えられるウェーハの中心から１２４ｍｍ～１３５ｍｍ位置（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｒｅａ）のウェーハ形状から仮想の基準平面を求め、ウェーハ外縁より１ｍｍ内側の位置までの距離である「ＲＯＡ１ｍｍ」として定義される。このとき、基準平面の高さを０とし、これよりウェーハ外縁までがダレた形状であれば、その変位量は－の値（ロールオフ）となり、逆に跳ね上げた形状であれば＋の値（ロールアップ）となる。また、ロールオフおよびロールアップの絶対値が小さいほど、最外周付近でも平坦度が高くなる。
　図３のグラフから明らかなように、ＲＯＡ１ｍｍにおいて、研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの添加量が０ｐｐｍの場合のウェーハ外周部形状の変化量は－０．１３μｍ、１０ｐｐｍの場合は－０．０４μｍ、２０ｐｐｍの場合は約０μｍ、５０ｐｐｍの場合は＋０．０１μｍ、１００ｐｐｍの場合は＋０．０１５μｍ、２００ｐｐｍの場合は＋０．０２μｍであった。以上のことから、研磨液中にヒドロキシエチルセルロースを添加することでウェーハ外周部のロールオフが改善され、特に２０ｐｐｍの添加時には、ウェーハ表面は略全域にわたり平坦となった。また、２０ｐｐｍを超えた場合でも、若干のロールアップ現象は発生するものの、高い平坦性はウェーハ外周縁付近まで維持されることがわかった。
　さらに、表１に示すように、ヒドロキシエチルセルロースの添加量が増大するに従い、研磨時間は長くなり研磨レートは低下するものの、研磨量にはほとんど変化がないことも判明した。すなわち、シリコンウェーハ１１の外周部形状は、研磨時間が長くなっても悪化しないことがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この発明は、ウェーハ外周部のロールオフが低減したシリコンウェーハを高い生産性で製造する方法として有用である。
１０　両面研磨装置、
１１　シリコンウェーハ、
１５　研磨布、
１１０　キャリアプレート、
１２０　上定盤、
１３０　下定盤。

Claims (12)

  1. 　遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液を硬質の研磨布に供給しながら、シリコンウェーハと前記研磨布とを相対的に回転させて、前記シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面に粗研磨を行うシリコンウェーハの研磨方法。
  2. 　前記水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  3. 　前記水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロースである請求項２に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  4. 　前記研磨液中のヒドロキシエチルセルロースの濃度は、１ｐｐｍ～２００ｐｐｍである請求項３に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  5. 　前記アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は１００～１０００ｐｐｍで、
    該アルカリ性水溶液は、アルカリ剤として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うち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液である請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  6. 　前記研磨布はポリエステル製の不織布からなるものもしくはポリウレタン製のものである請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  7. 　前記粗研磨は、
    　該粗研磨前のシリコンウェーハを収納するキャリアプレートと、このキャリアプレートを上下方向から挟持し、下面に前記研磨布が貼張された上定盤および上面に別の前記研磨布が貼張された下定盤とを備えた両面研磨装置により、前記シリコンウェーハの表裏面を同時に研磨する請求項１に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  8. 　前記粗研磨後の前記シリコンウェーハの厚みが、前記キャリアプレートの厚みより大きくなるように研磨する請求項７に記載のシリコンウェーハの研磨方法。
  9. 　シリコンウェーハの表裏面のうち、被研磨面となる少なくとも表面を粗研磨する際に使用される研磨液において、
    　遊離砥粒を含むアルカリ性水溶液を主剤とし、該アルカリ性水溶液に水溶性高分子が添加された研磨液。
  10. 　前記アルカリ性水溶液中のアルカリ剤の含有量は１００～１０００ｐｐｍで、
    　該アルカリ性水溶液は、アルカリ剤として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うち、何れかが添加されたアルカリ性水溶液、または炭酸アルカリ水溶液、またはアミンが添加されたアルカリ性水溶液で、
    　前記水溶性高分子は、ノニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種、または、アニオン系のポリマーおよびモノマーのうちの１種もしくは複数種である請求項９に記載の研磨液。
  11. 　前記水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロースである請求項１０に記載の研磨液。
  12. 　前記アルカリ性水溶液中の前記ヒドロキシエチルセルロースの濃度が、１ｐｐｍ～２００ｐｐｍの濃度範囲に調整された請求項１１に記載の研磨液。
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