專利名稱：晶片的研磨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于硅片等的晶片研磨的研磨方法的改良。
背景技術(shù)：
以前，作為用于內(nèi)存設(shè)備等的半導(dǎo)體基板材料所用的硅片的制造方法，由以下工序組成通常使用切克勞斯基法(Czochralski；CZ)法和懸浮區(qū)域熔煉(Floating Zone；FZ)法等制造單晶錠的單晶生長(zhǎng)工序；切割此單晶錠，至少將一個(gè)主面加工成鏡面狀的晶片制造(加工)工序。在由此制造的鏡面拋光晶片上形成部件。
此外，若詳盡地表示關(guān)晶片制造(加工)工序，則具有切割單晶錠得到薄圓板狀的晶片的切割工序；為了防止由于該切割工序而得到的晶片的裂紋、碎片而滾磨其外周部分的倒角工序；使此晶片平坦化的拋光工序；去除殘留于被倒角及拋光的晶片的加工應(yīng)變的腐蝕工序；鏡面化此晶片表面的研磨(磨光)工序；清洗被研磨的晶片，除去附著其上的研磨劑和異物的清洗工序。上述晶片加工工序，表示的是主要的工序，也可以加入其他平面研磨工序和熱處理工序等的工序，以多級(jí)交替相同的工序，顛倒工序順序。
特別在研磨工序中，區(qū)分為被稱為粗研磨的1次研磨工序和被稱為精密研磨的精加工研磨，根據(jù)情況還可將1次研磨工序分成2道工序以上，稱為1次、2次研磨工序等。
在研磨工序中，以適當(dāng)壓力使由研磨頭的晶片支撐盤(pán)所支撐的腐蝕過(guò)的硅片等，與在定盤(pán)上旋轉(zhuǎn)的砂紙接觸而進(jìn)行研磨。此時(shí)使用含有膠體氧化硅的堿溶液(稱為黏漿、研磨劑等)。通過(guò)將上述研磨劑添加于砂紙和硅片的接觸面，研磨劑與硅片發(fā)生機(jī)械化學(xué)作用而進(jìn)行研磨。
在研磨裝置中采用有各種方式，例如，如圖3所示的是以在1個(gè)研磨頭保持多枚的晶片的狀態(tài)而進(jìn)行研磨的批量式。在圖3中，研磨裝置A具有通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸37以規(guī)定的轉(zhuǎn)速而使之旋轉(zhuǎn)的研磨定盤(pán)30。砂紙P粘貼于該研磨裝置30的上面。
33是操作保持盤(pán)，通過(guò)上部負(fù)載35，由旋轉(zhuǎn)軸38使之旋轉(zhuǎn)，并且由擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使之?dāng)[動(dòng)。多枚的晶片W通過(guò)接連的機(jī)構(gòu)以保持在操作保持盤(pán)33的下面的狀態(tài)壓于上述砂紙P的表面，同時(shí)，由黏漿供給裝置(未圖示)通過(guò)黏漿供給管34以規(guī)定的流量，向砂紙P上供給黏漿(研磨劑)39，通過(guò)此黏漿39，晶片W的被研磨面與砂紙P表面滑動(dòng)磨擦而進(jìn)行晶片W的研磨。
另外，也有1個(gè)研磨頭保持1枚的晶片研磨的單枚樣式的研磨裝置等。同時(shí)晶片的保持方法也有以下不同的形態(tài)通過(guò)真空吸附的保持；通過(guò)蠟粘貼安裝于晶片保持盤(pán)；利用水的表面張力粘貼安裝等。這些是單面研磨類(lèi)型的研磨裝置，但其他也有同時(shí)雙面研磨的研磨裝置。
進(jìn)行上述研磨工序，在將晶片研磨為平坦且鏡面狀的晶片表面上，若還進(jìn)行外延生長(zhǎng)則會(huì)觀察到缺陷。若進(jìn)行銳意調(diào)查則在成為外延(epi)基板的研磨后的鏡面晶片的狀態(tài)，觀察到線狀的缺陷(以下將此缺陷稱為線狀缺陷)。并且可知，此缺陷明確發(fā)生在研磨工序。
線狀缺陷是用現(xiàn)有的檢查裝置幾乎檢測(cè)不出的微小缺陷，但是，例如使用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡觀察硅片的表面則能容易地觀察到。其特征為，如圖2所示為高度數(shù)nm、長(zhǎng)度大致0.5μm以上的呈線狀且突起狀的缺陷。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種晶片的研磨方法，不產(chǎn)生如此的線狀缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者經(jīng)銳意調(diào)查，明確了作為此線狀缺陷的發(fā)生要因之一的研磨劑是原因。
特別是過(guò)量添加現(xiàn)有的pH調(diào)整用的Na2CO3時(shí)等，即會(huì)發(fā)生如此的線缺陷。這被認(rèn)為作為研磨劑的主要成分所用的硅石，由于Na2CO3的過(guò)量添加而凝聚，從而對(duì)晶片表面造成惡劣影響。
總之，可知包含于研磨劑中的硅石的形狀、硅石的粒徑及其分散程度有很大影響。因此，本發(fā)明的晶片的研磨方法的第1的方式，保持晶片于旋轉(zhuǎn)可能的晶片保持板，向粘貼于旋轉(zhuǎn)可能的定盤(pán)的砂紙供給研磨劑，并且使砂紙與所述的晶片滑動(dòng)接觸而研磨晶片表面，其中，作為研磨劑以近似球形的硅石為主成分，此外，使用含有有機(jī)減或其鹽的堿溶液進(jìn)行研磨。
本發(fā)明的晶片的研磨方法的第2的方式，保持晶片于旋轉(zhuǎn)可能的晶片保持板，向粘貼于旋轉(zhuǎn)可能的定盤(pán)的砂紙供給研磨劑，并且使砂紙與所述的晶片滑動(dòng)接觸而研磨晶片表面，其中，作為研磨劑具有大致均一分散的硅石，該硅石的形狀為近似球形，并且使用硅石的平均粒徑在12nm以下的堿溶液進(jìn)行研磨。
特別是分散狀態(tài)的硅石的平均粒徑為5nm～10nm，可以特別優(yōu)選為硅石的最大粒徑在12nm以下。如果以此條件，能夠顯著降低線狀缺陷。
優(yōu)選以上述堿性水溶液的pH為10～13的狀態(tài)進(jìn)行研磨。并且，優(yōu)選使用Na2CO3對(duì)研磨中的pH進(jìn)行調(diào)整。如果以此條件，能夠提高研磨速度且能夠得到穩(wěn)定的研磨速度。Na2CO3是硅石的凝聚的原因之一，但容易進(jìn)行pH的調(diào)整，操作上易于處理。
在本發(fā)明的晶片的研磨方法的第2的方式中所用的研磨劑，與本發(fā)明的晶片的研磨方法的第1的形態(tài)的情況相同，以上述硅石為主要成分，同時(shí)可含有有機(jī)堿或其鹽的堿溶液。
有機(jī)堿或其鹽，可以代替碳酸鈉(Na2CO3)進(jìn)行添加，且可以與碳酸鈉并用進(jìn)行添加。作為有機(jī)堿或其鹽，特別可以采用第4級(jí)氫氧化銨等，例如以下的化學(xué)物質(zhì)。
作為第4級(jí)氫氧化銨可以列舉出四甲基氫氧化銨(TMAH)、四乙基氫氧化銨(TEAH)、甲基乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、甲基丁基氫氧化銨、十六烷基三甲基氫氧化銨、膽堿、三甲基苯偶酰氫氧化銨。
通過(guò)添加如此有機(jī)堿或其鹽可以提高分散性，能防止硅石的凝聚，抑制線狀缺陷的發(fā)生。但是，因?yàn)檫@些有機(jī)堿及其鹽有未必使分散性改善的情況，所以優(yōu)選以多個(gè)的胺和第4級(jí)氫氧化銨組合使用。
由此為了使硅石均衡分散，可以采用添加了有機(jī)堿或者其鹽，例如第4級(jí)氫氧化銨，特別是TMAH的研磨劑。作為此有機(jī)堿或者其鹽的添加量，優(yōu)選添加至所使用的研磨劑的溶解極限。如此能提高研磨速度，并且在研磨后的清洗容易除去。而且，甚至在Na2CO3添加過(guò)量時(shí)，凝聚也不會(huì)發(fā)生。還有，上述的第4級(jí)氫氧化銨，例如TMAH其不是分散劑，因?yàn)槠浞肿泳哂辛Ⅲw結(jié)構(gòu)，所以認(rèn)為其具有妨礙硅石凝聚的作用。
作為上述晶片能改進(jìn)硅片。特別優(yōu)選在鏡面拋光工序的粗研磨工序(1次研磨及2次研磨)實(shí)施。在如此工序中以硅石濃度為2～20重量％而使用最佳。
上述工序中晶片的研磨損耗較多為1μm以上，且研磨壓力等的研磨條件也嚴(yán)格設(shè)定，研磨速度也比較快地進(jìn)行處理。因此，是相應(yīng)的機(jī)械的作用大，由于研磨劑與晶片接觸而線狀缺陷也易于發(fā)生的工序。因此，在此工序中通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的晶片的研磨方法能防止線狀缺陷的發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明的晶片的研磨方法，能防止在晶片的研磨后而出現(xiàn)的線狀缺陷的發(fā)生，制造表面狀態(tài)優(yōu)異的鏡面晶片。


圖1是表示用于本發(fā)明方法的研磨裝置及黏漿供給循環(huán)系統(tǒng)的側(cè)面的概略說(shuō)明圖。
圖2是表示通過(guò)共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡，觀察到的晶片表面的線狀缺陷的1例的照片。
圖3是表示研磨裝置的1例的側(cè)面的概略說(shuō)明圖。
圖中30—研磨定盤(pán)；33—操作保持盤(pán)；34—黏漿供給管；35—上部負(fù)載；37—旋轉(zhuǎn)軸；38—旋轉(zhuǎn)軸；39—黏漿；39a—黏漿新液；39b—使用過(guò)的黏漿；50—黏漿供給箱；52—黏漿調(diào)配箱；54—黏漿原液注入管；56—純水注入管；58—添加劑注入管；60、74—pH計(jì)；62—黏漿新液供給管；64—黏漿回收槽；66—排水口；68—黏漿回收管；70—泵；72—pH調(diào)整劑供給管；A—研磨裝置；B—黏漿供給循環(huán)系統(tǒng)；P—砂紙；W—晶片具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)附圖，說(shuō)明用于本發(fā)明的晶片的研磨方法的研磨裝置及黏漿供給循環(huán)系統(tǒng)的1例。
圖1是表示用于本發(fā)明方法的研磨裝置及黏漿供給循環(huán)系統(tǒng)的1例的側(cè)面的概略說(shuō)明圖在圖1中，研磨裝置A，具有與上述圖3所示的研磨裝置的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)。以在此研磨裝置A中設(shè)有黏漿的循環(huán)系統(tǒng)B為例進(jìn)行說(shuō)明。即，該研磨裝置A，具有通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸37而使之旋轉(zhuǎn)的研磨定盤(pán)30。砂紙P粘貼于該研磨裝置30的上面。
33是操作保持盤(pán)，通過(guò)上部負(fù)載35，由旋轉(zhuǎn)軸38使之旋轉(zhuǎn)，并且由擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使之?dāng)[動(dòng)。多枚的晶片W通過(guò)接連的機(jī)構(gòu)以保持在操作保持盤(pán)33的下面的狀態(tài)壓于上述砂紙P的表面，同時(shí)，從黏漿循環(huán)系統(tǒng)B的黏漿供給箱50通過(guò)黏漿供給管34，向砂紙P上供給黏漿(研磨劑)39，通過(guò)此黏漿39，晶片W的被研磨面滑動(dòng)接觸于砂紙P表面而進(jìn)行晶片W的研磨。
在上述黏漿供給箱50的上方設(shè)有黏漿調(diào)配箱52。在該黏漿調(diào)配箱52中，形成為分別設(shè)有注入黏漿原液的黏漿原液注入管54、注入純水的純水注入管56、及注入pH調(diào)整劑和有機(jī)堿等的添加劑的添加劑注入管58，據(jù)此調(diào)配希望的組成比例的黏漿新液。60是測(cè)定在該黏漿調(diào)配箱52內(nèi)調(diào)配的黏漿新液39a的pH的pH計(jì)，進(jìn)行該黏漿新液39a的pH管理。
在該黏漿調(diào)配箱52內(nèi)調(diào)合的黏漿新液39a，通過(guò)黏漿新液供給管62供給于黏漿供給箱50。另一方面，通過(guò)黏漿供給管34供給于砂紙P的黏漿39，隨研磨作用的進(jìn)行而流到設(shè)置于定盤(pán)30的下方的黏漿回收槽64中被回收。此回收的使用過(guò)的黏漿39b，通過(guò)連接于開(kāi)口于該黏漿回收槽64的底部的排水口66的黏漿回收管68，由泵70壓送回收至黏漿供給箱50。72是用于向黏漿供給箱50供給pH調(diào)整劑的pH調(diào)整劑供給管。
因此，使用過(guò)的黏漿39b、黏漿新液39a及pH調(diào)整劑被供給到該黏漿供給箱50，能夠制作希望的組成比例的研磨用黏漿39。74是測(cè)定在該黏漿供給箱52內(nèi)制作的黏漿39的pH的pH計(jì)，進(jìn)行該黏漿39的pH管理。
通過(guò)在研磨裝置A連接上述結(jié)構(gòu)的黏漿供給循環(huán)系統(tǒng)B，能夠回收使用過(guò)的黏漿39b而循環(huán)使用，從而實(shí)現(xiàn)黏漿的有效利用。再者，在如此循環(huán)并使用黏漿時(shí)，根據(jù)研磨渣滓(例如砂紙?jiān)?的量，可以在黏漿回收管68或者黏漿供給管34等中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置去除研磨渣滓的過(guò)濾器等。
接下來(lái)，進(jìn)一步詳述本發(fā)明的晶片的研磨方法。用于本發(fā)明的晶片的研磨方法的研磨劑，是由固體成分、各種添加劑、純水組成的堿溶液。
上述研磨劑的固體成分使用的是形成近似球形的形狀的硅石，且通過(guò)含有有機(jī)堿及其鹽，使其分散性良好。并且，作為上述研磨劑具有大致平均分散的硅石，特別是處于分散狀態(tài)的硅石的平均粒徑在12nm以下，優(yōu)選使用在5～10nm的范圍之內(nèi)的。若平均粒徑低于5nm，則制造球形的狀態(tài)的硅石變得困難，從而形狀的穩(wěn)定性惡化，若超過(guò)12nm，則現(xiàn)狀缺陷的發(fā)生增加，不為優(yōu)選。
還有，在本發(fā)明的晶片的研磨方法中，處于所用的研磨劑中的分散狀態(tài)的硅石，其平均粒徑如果在上述范圍內(nèi)即可，但優(yōu)選為各個(gè)硅石的粒徑不超過(guò)上述范圍。總之最大粒徑優(yōu)選在12nm以下。還有，平均粒徑和最大粒徑是通過(guò)BET法確認(rèn)的值。
此外，用于本發(fā)明方法的硅石，在本發(fā)明方法中所用的晶片研磨劑中的分散狀態(tài)的硅石，其平均粒徑及形狀如果符合上述的條件，任何一種都可以使用，例如，可以是硅石細(xì)粉末，但從分散穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用由水玻璃制造的水性膠態(tài)氧化硅(硅膠)液。另外，優(yōu)選水性膠態(tài)氧化硅液為堿性，使作為晶片的研磨劑的pH條件易于調(diào)整。但是，此時(shí)的硅石的形狀有必要近似球狀。若形狀變形則線狀缺陷的發(fā)生增加。上述堿性膠態(tài)氧化硅，可以使用一般市面上出售的制品。
而且，在本發(fā)明的晶片的研磨方法中所用的研磨劑，優(yōu)選pH調(diào)整到10～13。特別是在研磨劑的使用時(shí)(研磨時(shí))，優(yōu)選在pH10.5～11.5的范圍使用。pH若低于上述范圍則研磨效率差缺乏實(shí)用性，pH若超過(guò)上述范圍，則因?yàn)橛锌赡馨l(fā)生研磨劑(硅石)的凝聚而不為優(yōu)選。還有，pH的調(diào)整，在使用前，可以將任意的公知的堿性劑(例如NaOH、KOH、氨、有機(jī)胺等)作為添加劑使用而進(jìn)行調(diào)整。并且，使用于研磨的研磨劑在反復(fù)再利用時(shí)(循環(huán)使用)，通過(guò)pH易于控制的Na2CO3等進(jìn)行微調(diào)。
此外，在本發(fā)明的研磨方法中所用的研磨劑，硅石有必要充分地分散。優(yōu)選進(jìn)行硅石粒子之間不凝聚的處理或者添加添加劑。使分散進(jìn)行的方法沒(méi)有特別地限定，例如，添加有機(jī)堿或其鹽。
作為有機(jī)堿以其鹽，特別是可以用第4級(jí)的氫氧化銨等。特別是優(yōu)選其分子具有立體結(jié)構(gòu)，對(duì)硅石的凝聚具有防止作用的有機(jī)堿及其鹽。
特別是，可以添加使硅石充分地分散的四甲基氫氧化銨(TMAH)。據(jù)此若在研磨劑中添加TMAH，則TMAH覆蓋硅石表面而起作用(吸附)，從而降低硅石之間的凝聚，能夠維持均衡的分散狀態(tài)。同樣，也可以在表面為活性狀態(tài)的硅石粒子的表面包裹鋁，或使用硅石粒子之間不凝聚的分散性的良好狀態(tài)的研磨劑。
因?yàn)槿舴稚⒐枋Ｗ觿t越分散越為優(yōu)選，所以優(yōu)選為盡可能多地添加有機(jī)堿等。但是，在有機(jī)堿中還含有重金屬，所以按不使晶片污染的標(biāo)準(zhǔn)添加。
特別是TMAH也沒(méi)有重金屬的影響，優(yōu)選盡可能多地添加，可以添加直到溶解于研磨劑中的定界，但至少添加相對(duì)于研磨劑總量的5重量％以上。另外，TMAH的溶解的上限根據(jù)使用的溶劑(通常是在純水中添加堿成分)和使用溫度而變化。
用于研磨晶片的研磨劑(特定原液)的固體成分(硅石)濃度，沒(méi)有特別限定，可以按固體成分(硅石)濃度為5～80重量％，優(yōu)選為10～70重量％進(jìn)行制造，但其用于研磨之際，以水將組成物全部的固體成分濃度(硅石濃度)稀釋為2～20重量％而使用。研磨時(shí)的濃度等可以根據(jù)研磨裝置的形態(tài)和研磨條件等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
使用具有上述構(gòu)成的研磨劑研磨晶片。還有，為了去除線狀缺陷，上述的硅石的形狀及粒徑，此外其分散狀態(tài)特別的重要，但對(duì)于其他研磨劑研磨速度提高和金屬污染等問(wèn)題也必須解決。雖然如TMAH的添加劑有一定程度的改善，但是在上述問(wèn)題點(diǎn)中，還可以在上述研磨劑中添加用于進(jìn)一步對(duì)的金屬污染防止有螯合(chelate)效果的物質(zhì)，例如三聚磷酸鹽蘇打和其他螯合劑。為了進(jìn)一步提高研磨速度，還可以添加有機(jī)胺和哌嗪等。并且，優(yōu)選在硅石粒子的制造階段，用離子交換樹(shù)脂等充分地去除重金屬等。研磨劑中的Cu和Ni的濃度優(yōu)選控制在1ppb以下。
并且，此研磨使用的砂紙，若是無(wú)紡布類(lèi)型則效果顯著，特別是若在研磨工序使用硬度(阿斯卡(ASKER)C硬度)為50以上的砂紙，則實(shí)施效果顯著。線狀缺陷的發(fā)生原因考慮為主要是研磨劑的影響，但因?yàn)槭褂么祟?lèi)型的砂紙進(jìn)行1次、2次研磨中大量發(fā)生，所以認(rèn)為與上述砂紙的相性也是線狀缺陷的發(fā)生要因之一。如果用本發(fā)明的研磨方法，例如即使使用上述砂紙也能防止線狀缺陷的發(fā)生。此外，所謂阿斯卡(ASKER)C硬度，是通過(guò)彈簧硬度試驗(yàn)機(jī)的一種，即阿斯卡(ASKER)橡膠硬度計(jì)C型所測(cè)定的值，是基于SRIS(日本橡膠協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn))0101的值。
實(shí)施例結(jié)合以下實(shí)施例進(jìn)一步具體地說(shuō)明本發(fā)明，但這些實(shí)施例是示例性地表示，并不解釋為限定于示例所示。
(實(shí)施例1～3以及比較例1～3)在相對(duì)于線狀缺陷的研磨劑(特別是粒徑、形狀、分散性)的影響中，顯示出確認(rèn)的結(jié)果。作為包含于研磨劑中的固體成分，Na水玻璃進(jìn)行離子交換而得到活性硅酸，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行加熱而使用了縮聚的硅膠。在其中添加純水和用于pH調(diào)整的NaOH，而準(zhǔn)備固體成分(硅石)濃度為50％的研磨劑。此外在此研磨劑中添加三聚磷酸。
以上述的研磨劑為主要成分，如下述的(1)～(6)所示，準(zhǔn)備顯示硅石的平均粒徑和形狀的6種類(lèi)的研磨劑。通過(guò)變更形成硅膠的縮聚工序等而能夠控制硅石的平均粒徑和形狀。因此準(zhǔn)備數(shù)個(gè)水準(zhǔn)的含有不同粒徑和形狀的硅石的研磨劑，在研磨后確認(rèn)與出現(xiàn)線狀缺陷的關(guān)系。
(1)作為研磨劑(在研磨中的硅石之間易于凝聚分散不均衡的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加Na2CO3而調(diào)整pH的硅石的平均粒徑大約為13nm，硅石形狀為球形的研磨劑(比較例1)。
(2)作為研磨劑(形狀不為球狀的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加Na2CO3進(jìn)行pH調(diào)整的硅石的平均粒徑大約為13nm，硅石形狀呈變形的形狀的研磨劑(比較例2)。
(3)作為研磨劑(平均粒徑大的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加Na2CO3進(jìn)行pH調(diào)整的硅石的平均粒徑大約為20nm(最大粒徑級(jí)別60nm左右)，硅石形狀為球形的研磨劑(比較例3)。
(4)作為研磨劑(在研磨中分散性好、粒徑也小的球狀的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加有10重量％的TMAH，上述研磨劑中的硅石的平均粒徑為12nm(最大粒徑大約15nm，最小粒徑大約8nm)，硅石形狀為球形的研磨劑(實(shí)施例1)。
(5)作為研磨劑(在研磨中分散性好、粒徑更小的球狀的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加有10重量％的TMAH，上述研磨劑中的硅石的平均粒徑為8nm(最大粒徑大約12nm，最小粒徑大約5nm)，硅石形狀為球形的研磨劑(實(shí)施例2)。
(6)作為研磨劑(在研磨中分散性極好、粒徑小的球狀的研磨劑)，準(zhǔn)備了添加TMAH達(dá)到溶解極限，上述研磨劑中的硅石的平均粒徑為8nm(最大粒徑大約12nm，最小粒徑大約5nm)，硅石形狀為球形的研磨劑(實(shí)施例3)。
在晶片的研磨裝置及研磨條件等中未做特別限定，但在本例中采用了用研磨頭能同時(shí)支撐直徑300mm的兩枚晶片的單面研磨裝置。
作為研磨的順序，在上述研磨頭的晶片支撐盤(pán)1上一批粘貼兩枚直徑300mm的雙面研磨過(guò)的(1次研磨結(jié)束)硅片，使用由無(wú)紡布組成的砂紙研磨。在研磨之際以8升/分添加上述研磨劑。此研磨劑，硅濃度為3.0重量％，以純水稀釋而使用。并且，添加了用于pH調(diào)整的Na2CO3。初期pH調(diào)整為10.5。
作為研磨條件，采用無(wú)紡布類(lèi)型的砂紙(阿斯卡(ASKER)C硬度80)，研磨壓為20kPa，研磨硅表面約1.5μm。這些研磨條件是相當(dāng)于2次研磨條件的研磨。
由此，使用共焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡(激光技術(shù)社制MAGICS)對(duì)研磨的晶片的表面進(jìn)行缺陷的觀察。
其結(jié)果，在比較例1～比較例3的研磨劑中，可觀察到如圖2所示的線形的缺陷。
在比較例1的研磨劑中，上述缺陷的個(gè)數(shù)非常多，存在有100個(gè)(每300mm晶片)。特別是因?yàn)榉磸?fù)使用相同的研磨劑，為了調(diào)整pH，在研磨過(guò)程中添加了Na2CO3，雖然最初線狀缺陷少，但是若添加一定程度的Na2CO3，則研磨劑細(xì)微凝聚而分散性變差，隨之而來(lái)的線狀缺陷的發(fā)生也激增。據(jù)此結(jié)果可知，研磨中的硅石的分散狀態(tài)十分重要。
在比較例2的研磨劑中，對(duì)球狀的硅石進(jìn)行酸處理，使用的是形狀變形的硅石，球狀的形狀在有一些變形時(shí)，可知促進(jìn)了線狀缺陷的發(fā)生。特別在這次的研磨中，存在非常多的缺陷，有1000個(gè)(每300mm晶片)。由此可知，硅石的形狀優(yōu)選盡可能地接近球狀。
比較例3的研磨劑，硅石粒子的粒徑比較大。在此研磨中，觀察到150個(gè)(每300mm晶片)左右的線狀缺陷?？芍m然粒徑?jīng)]有很大影響，但若粒徑大則線狀缺陷有一些增多的傾向。
另一方面，在實(shí)施例1～實(shí)施例3中，線狀缺陷顯著減少。
作為實(shí)施例1的研磨劑，以10重量％左右加入作為有機(jī)堿的TMAH，硅石的分散性良好，此外使用的是粒徑盡可能小的球狀的硅石，由此線狀缺陷的發(fā)生顯著降低。特別是通過(guò)此研磨，線狀缺陷非常少為30個(gè)(每300mm晶片)。
在實(shí)施例2的研磨劑中，粒徑更小。如此使粒徑變小，即使反復(fù)使用研磨劑(也添加Na2CO3等)也能防止硅石之間凝聚而可以穩(wěn)定地進(jìn)行研磨。特別是在此研磨中，線狀缺陷非常少為20個(gè)(每300mm晶片)。
實(shí)施例3的研磨劑，添加TMAH直到其溶解極限。如此的研磨劑也可抑制線狀缺陷的發(fā)生，同樣反復(fù)使用研磨劑(也添加Na2CO3等)也能防止硅石之間凝聚，并且也提高研磨速度，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行研磨。特別是以此研磨，幾乎觀察不到缺陷。
(實(shí)施例4)以下根據(jù)本發(fā)明的晶片的研磨方法說(shuō)明研磨硅片的情況。對(duì)于蝕刻過(guò)的直徑200mm的晶片，進(jìn)行1次、2次、精加工的3段的單面研磨。此1次、2次的研磨適用于本發(fā)明的研磨方法。
即，在1次研磨及2次研磨中作為研磨劑，添加20重量％的TMAH，硅石的平均粒徑大約8nm(最大粒徑大約12nm，最小粒徑大約5nm)，采用硅石固體成分30重量％的堿性膠體氧化硅的原液(研磨劑)，硅石固體成分的濃度為3重量％，pH＝10～11，如此以純水稀釋的研磨劑。
(1次研磨)在1次研磨中作為研磨裝置，如圖1所示采用批量式的蠟載(waxmount)方式的單面研磨裝置。作為研磨條件，使用無(wú)紡布類(lèi)型的砂紙(阿斯卡(ASKER)C硬度60)，研磨壓為30kPa，對(duì)硅片的表面進(jìn)行大約10μm的研磨。這些研磨條件是相當(dāng)于1次研磨條件的研磨。以一批5枚進(jìn)行20批直徑200mm的硅片研磨。
研磨劑循環(huán)使用，反復(fù)研磨多枚的晶片。此時(shí)pH的調(diào)整以Na2CO3進(jìn)行。初期pH調(diào)整為10.5。研磨劑的流量以10升/分進(jìn)行實(shí)施。
(2次研磨)作為2次研磨用的研磨裝置也采用如圖1所示形態(tài)的單面研磨裝置。作為研磨條件，使用無(wú)紡布類(lèi)型的砂紙(阿斯卡(ASKER)C硬度80)，研磨壓為20kPa，研磨硅表面約1.5μm，研磨1次研磨的晶片表面。此研磨條件是符合所提及的2次研磨的研磨條件的研磨。
2次研磨的研磨劑也循環(huán)使用，反復(fù)研磨多枚的晶片。此時(shí)pH的調(diào)整以Na2CO3進(jìn)行。初期pH調(diào)整為10.5。研磨劑的流量以8升/分實(shí)施。
作為精加工研磨的研磨裝置采用如圖3所示形態(tài)的單面研磨裝置。作為研磨條件，使用絨面類(lèi)型的砂紙(阿斯卡(ASKER)C硬度50)，研磨壓為15kPa，一些硅表面(約1μm以下)，研磨2次研磨的晶片表面。此研磨條件是符合所提及的精加工研磨的研磨條件的研磨。研磨劑采用pH調(diào)整為10的硅石固體成分的濃度為0.4重量％的堿溶液，一次性使用。
上述研磨也幾乎觀察不到線狀缺陷，在被觀察的晶片也是非常少量在15個(gè)以下。同時(shí)反復(fù)使用研磨劑的研磨，在研磨的晶片中也幾乎觀察不到線狀缺陷的增加，且平坦度良好。
并且，以此研磨的硅片為基板進(jìn)行外延生長(zhǎng)。其結(jié)果是在外延的晶片表面也觀察不到缺陷。
(比較例4)以與實(shí)施例4相同的條件而不在研磨劑中添加TMAH，使用硅石的形狀變形的研磨劑進(jìn)行了研磨。
其結(jié)果，從第1批觀察到線狀缺陷，每反復(fù)使用研磨劑線狀缺陷的發(fā)生隨之增加。
與實(shí)施例4同樣，在晶片上形成外延層時(shí)對(duì)缺陷進(jìn)行了觀察。觀察到此缺陷與線狀缺陷出現(xiàn)的部分大體位置相同。
如上，通過(guò)使用本發(fā)明的晶片的研磨方法的獨(dú)特的研磨劑，能防止線狀缺陷的發(fā)生。
此外，本發(fā)明方法不限定于上述實(shí)施方式。上述實(shí)施方式是例示。具有與記載于本專利發(fā)明范圍的在技術(shù)上的觀念實(shí)質(zhì)上統(tǒng)一的構(gòu)成，而發(fā)揮同樣的作用效果的，任何一切均包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，沒(méi)有限定雙面研磨裝置、單面研磨裝置等的研磨裝置的方式。或者，晶片多枚同時(shí)研磨的批量式，或1枚各自研磨的單片式等的方式均可以。
權(quán)利要求
1.一種晶片的研磨方法，將晶片保持在可以旋轉(zhuǎn)的晶片保持板上，向粘貼于可以旋轉(zhuǎn)的定盤(pán)的砂紙上供給研磨劑，并且使砂紙與所述的晶片滑動(dòng)接觸而研磨晶片表面，其特征在于，作為研磨劑以近似球狀的硅石作為主要成分，此外使用含有有機(jī)堿或其鹽的堿溶液進(jìn)行研磨。
2.一種晶片的研磨方法，將晶片保持在可以旋轉(zhuǎn)的晶片保持板上，向粘貼于可以旋轉(zhuǎn)的定盤(pán)的砂紙上供給研磨劑，并且使砂紙與所述的晶片滑動(dòng)接觸而研磨晶片表面，其特征在于，作為研磨劑具有大致均一分散的硅石，該硅石的形狀為近似球狀，并且使用硅石的平均粒徑為12nm以下的堿溶液進(jìn)行研磨。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述研磨劑是以所述硅石為主要成分，還含有有機(jī)堿或者其鹽的堿溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者3所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述有機(jī)堿或其鹽是第4級(jí)銨氫氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～4的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述硅石的分散狀態(tài)的平均粒徑為5nm～10nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2～5的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述硅石的分散狀態(tài)的最大粒徑為12nm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述堿溶液的pH為10～13。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，Na2CO3被用于所述堿溶液的pH調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求4～8的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述第4級(jí)銨的氫氧化物為四甲基氫氧化銨。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、3～9的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，添加所述有機(jī)堿或其鹽直到所使用的研磨劑的溶解極限。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述晶片為硅片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，在鏡面研磨工序的粗研磨工序，即1次研磨及2次研磨工序中實(shí)施。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述粗研磨工序?yàn)?次研磨工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，以2～20重量％的濃度使用所述硅石。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～14的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，使用無(wú)紡布類(lèi)型的砂紙進(jìn)行研磨。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～15的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，所述砂紙的硬度為阿斯卡C硬度的50以上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1～16的任一項(xiàng)所記載的晶片的研磨方法，其特征在于，進(jìn)行研磨，使所述晶片的研磨損耗為1μm以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不產(chǎn)生線狀缺陷的晶片的研磨方法。保持晶片于旋轉(zhuǎn)可能的晶片保持板，向粘貼于旋轉(zhuǎn)可能的定盤(pán)的砂紙供給研磨劑的同時(shí)，使砂紙與所述的晶片滑動(dòng)接觸而研磨晶片表面，在此方法中，研磨劑以近似球狀的硅石作為主要成分，同時(shí)使用含有有機(jī)堿或其鹽的堿溶液研磨。上述有機(jī)堿或其鹽采用第4級(jí)氫氧化銨。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1826684SQ20048002107
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月24日
發(fā)明者高松直之 申請(qǐng)人:信越半導(dǎo)體株式會(huì)社