硅晶圆的研磨方法与流程

日期:2019-05-16 05:00:28


本发明涉及一种使用研磨浆对硅晶圆加工的研磨方法。



背景技术:

一般而言,直径在300mm以上的硅晶圆(以下有时也单以晶圆来称呼),经过如下的制造步骤而制造。首先进行截割步骤,将硅铸碇截割而得到薄圆板状的硅晶圆,并进行倒角步骤,将透过该截割步骤所得的硅晶圆的外周部倒角以防止硅晶圆的断裂、破损。接着进行研磨步骤,将经倒角的晶圆平坦化,并进行蚀刻步骤,将经倒角及抛光的晶圆表面所残留的加工扭曲去除。接着实施研磨步骤,将经蚀刻的晶圆的表面镜面化、平坦化,及实施洗净步骤,将经研磨的晶圆洗净而去除附着于晶圆的研磨浆或异物。

前述的步骤仅显示主要的步骤,其他也有加入热处理步骤或平面打磨步骤,或是变换步骤的顺序。又也有将同一步骤实施多次。之后进行检查等,输送至装置制造步骤,于硅晶圆表面上形成绝缘膜或金属配线,制造内存等装置。

但是,上述研磨步骤,一般而言通过一边供给研磨浆一边使硅晶圆滑接于研磨布而使表面镜面化,平坦化的步骤。硅晶圆的研磨步骤中,通常经过自粗研磨至精研磨的多阶段而进行研磨。一般而言,通过双面研磨进行一次研磨,接着为了去除一次研磨所产生的伤痕,及改变表面的粗糙,通过单面研磨进行二次研磨,进一步进行精研磨。

双面研磨中,硅晶圆支承于载体的支承孔,将载体夹于贴有研磨布的上下定盘之间而配置。接着,透过一边供给研磨浆至研磨布,一边使上下定盘以互为相反的方向旋转,以使晶圆的双面滑接于研磨布而同时研磨(例如参照专利文献1)。又于双面研磨中,常见有采用一次同时研磨多个硅晶圆,并将其以批次式重复进行的方式。

单面研磨还以研磨头支承硅晶圆,在供给研磨浆至贴附于定盘的研磨布上的同时,通过使定盘及研磨头分别旋转且使硅晶圆的单面滑接于研磨布以进行研磨(例如,参照专利文献2)。单面研磨还常被采用于用以改善硅晶圆表面粗糙的精研磨步骤。由此精研磨步骤所去除的硅晶圆的厚度(研磨量)为0.1μm以下的微量。又于精研磨中,为了防止伤痕等的产生,用于研磨的研磨浆常以抛弃式使用。

于如同前述的硅晶圆的研磨中所使用的研磨浆中,使用有使细小的SiO2(二氧化硅)磨粒或CeO2(二氧化铈)磨粒于pH=9至12的碱性水溶液中分散为胶体状的研磨剂。如此的研磨浆,透过SiO2或CeO2所致的机械作用与碱性溶液蚀刻硅的化学作用的复合作用,而研磨硅晶圆。但是,二氧化硅磨粒或二氧化铈磨粒中,虽然微量但含有金属杂质。以包含于二氧化硅磨粒或二氧化铈磨粒的金属杂质而言,可列举镍、铬、铁及铜等。

特别是,比存在于二氧化硅磨粒中的氢更为离子化倾向的微小的铜、镍等金属杂质会在碱性研磨浆中作为金属离子而熔化,于硅晶圆研磨加工中析出于晶圆表面,深入扩散至硅内部,使晶圆质量劣化,并使该晶圆所形成的半导体装置的特性显著低落。

作为用以防止如同前述的包含有研磨磨粒的研磨浆所导致的晶圆质量的劣化的对策,有例如使用含有高纯度化的二氧化硅磨粒的研磨浆。但是二氧化硅磨粒中的金属杂质难以完全去除,揭示有将水溶性螯合剂添加至研磨浆,透过螯合剂补捉金属离子的方法(例如,参照专利文献3)。

因此,若是不同时以一定的浓度比例供给研磨磨粒及水溶系螯合剂,便有金属杂质增加的危险。又含有研磨磨粒的研磨浆常有以研磨速率的上升为目的,添加碱性的胺类作为研磨速率促进剂以使用。

但是,为碱性的胺类的硅蚀刻速率较快,会有研磨完成的硅晶圆的表面,由于残留的胺类局部蚀刻而使局部的凹凸产生,而使不良品产生。因此,以含有研磨磨粒,进一步含有碱性的胺类的研磨浆研磨加工后,接着使用纯水进行后加工,使硅晶圆的表面不残留有碱性的胺类。

此外,前述的精研磨步骤虽然为了防止伤痕等的产生,将研磨浆以抛弃式使用,但于此精研磨步骤之前的研磨步骤中,为了减低成本,将使用过的研磨浆循环使用。具体而言,将使用过的研磨浆循环供给于硅晶圆而进行研磨。

以将使用过的研磨浆循环使用的技术而言,例如于专利文献4中揭示有研磨浆的再生装置。此研磨浆的再生装置包含:将于研磨中所使用过的研磨浆回收的研磨浆回收机构、将经回收的回收研磨浆引导至回收槽的回收研磨浆引导机构、将新品研磨浆供给至回收研磨浆中的新品研磨浆供给机构、将新品研磨浆及回收研磨浆搅拌而生成浓度均匀的再生研磨浆的再生研磨浆生成机构、对以再生研磨浆生成机构所生成的再生研磨浆的浓度予以测定的测定机构。

新品研磨浆供给机构系在供给浓度比回收研磨浆更高的新品研磨浆的同时,在通过测定机构所测定的再生研磨浆的浓度高过所供给的研磨浆浓度的规定值时停止新品研磨浆的供给。将使用过的研磨浆循环供给至硅晶圆而进行研磨。

〔现有技术文献〕

专利文献1:日本特开2010-34462号公报

专利文献2:日本特开2008-93811号公报

专利文献3:日本特公平4-20742号公报

专利文献1:日本特开2000-71172号公报



技术实现要素:

但是,循环使用含有研磨磨粒的研磨浆,会使被研磨的硅的颗粒及为反应生成物的硅酸盐等流入至研磨浆的流入量增加,让使用过的研磨浆中的二氧化硅磨粒等研磨磨粒的浓度的测定精度以及pH值的测定精度显著降低。因此,当进行对经回收的使用过的研磨浆的成分予以在线测定,而根据测定结果控制新品研磨液及化学成分的供给量的反馈时,难以将使用过的研磨浆的组成高精度地保持固定。特别是研磨对象为直径300mm以上的硅晶圆,且研磨量超过0.1μm的研磨步骤,如同上述,硅的颗粒以及系为反应生成物的硅酸盐等流入至研磨浆的流入量更是增加,使用过的研磨浆的组成的不安定化变得显著。

此外,虽然常有以提升研磨效率为目的而加入作为研磨效率促进剂的为碱性的胺类而使用,但难以在在线测定胺类的浓度。

此外,二氧化硅磨粒或二氧化铈磨粒等研磨磨粒中的金属杂质,只要尚未使用于研磨的未使用的新品研磨浆仍是供给至回收研磨浆中,便会有混入的风险,即使将研磨磨粒与水溶性螯合剂同时以一定浓度比供给至回收研磨浆,也有水溶性而会与金属杂质有效反应的螯合剂在使用碱性研磨浆使用之后的纯水的后加工中熔化的风险。

有鉴于前述问题,本发明提供一种硅晶圆的研磨方法,在将使用过的研磨浆循环供给至硅晶圆而进行研磨时,能够抑制金属杂质污染的产生,并进一步使使用过的研磨浆的组成(螯合剂的浓度)安定。

为了达成上述目的,本发明提供一种硅晶圆的研磨方法,将供给至该硅晶圆而使用于研磨的含有研磨磨粒的使用过的研磨浆回收,并将该经回收的使用过的研磨浆循环供给至该硅晶圆而进行研磨,其中,于该经回收的使用过的研磨浆不加入未经使用的研磨磨粒,以及注入一混合碱性溶液,而将该经回收的使用过的研磨浆循环供给至该硅晶圆而进行研磨,其中该混合碱性溶液包含一螯合剂以及包含一pH调整剂及一研磨速率促进剂的其中一个或是两个。

本发明中,由于于经回收的使用过的研磨浆中不加入未经使用的研磨磨粒,因此没有由研磨磨粒所致的金属杂质的增加。因此,与现有技术相比,能够降低研磨步骤中杂质污染的产生。此外,于经回收的使用过的研磨浆加入含有螯合剂的混合碱性溶液,能够将使用过的研磨浆中的螯合剂的量维持在适当的值,而能够维持较高的由于螯合剂的金属杂质的捕捉效果。进一步地,由于在混合碱性溶液中含有pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个,而成为透过将混合碱性溶液加入至使用过的研磨浆,能够调整研磨速率而得到所求的研磨速率的研磨方法。并且,由于不进行研磨磨粒的追加,以及金属杂质的污染较少,而能够降低研磨磨粒及螯合剂的使用量之故,而能够以低成本研磨硅晶圆。

此时,作为该pH调整剂,能够使用KOH、NaOH、四甲基氢氧化铵(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)、K2CO3、Na2CO3、KHCO3、NaHCO3中的一种以上;作为该研磨效率促进剂,能够使用胺类;作为该螯合剂,能够使用分子内含有羧酸或磷酸的含氮化合物。

作为pH调整剂、研磨速率促进剂、螯合剂,具体而言能够使用上述化合物。

又于此时,以包含以下步骤为佳:循环供给该使用过的研磨浆时,以吸亮度测定法对该经回收的使用过的研磨浆中的该螯合剂浓度予以测定;自该测定结果,对该使用过的研磨浆中的该螯合剂予以定量;及自该定量的结果,将该螯合剂混合入该混合碱性溶液中的混合条件,设定为使该使用过的研磨浆中的该螯合剂浓度为定值。

如此,透过吸亮度测定法(以吸光亮度测定的测定法)测定螯合剂的浓度,而能够以高精密度测定螯合剂的浓度。又基于如此高精密度的测定结果,设定将螯合剂混合入混合碱性溶液中的混合条件,而能够将使用过的研磨浆中的螯合剂的浓度,在研磨步骤中更确实地维持在定值。

此时,以定期监视该硅晶圆研磨加工中的研磨速率,设定该pH调整剂及该研磨速率促进剂的其中一个或两个混合至该混合碱性溶液的混合条件,而使该研磨速率为固定为佳。

如此,自研磨速率的监视结果,设定pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个混合于混合碱性溶液中的混合条件,能够将使用过的研磨浆中的研磨速率,在研磨步骤中更确实地维持在定值。

又于此时,本发明能够对以该硅晶圆而言直径在300mm以上者予以研磨。

本发明即使于难以控制使用过的研磨浆的组成的大直径硅晶圆的研磨中,也能够更加确实地抑制杂质污染以及安定化使用过的研磨浆的组成。

此时,本发明于该硅晶圆的研磨中,研磨量能够为0.1μm以上。

本发明即使在难以控制使用过的研磨浆的组成的研磨量为0.1μm以上的研磨中,也能够更加确实地抑制杂质污染以及安定化使用过的研磨浆的组成。

又于此时,本发明中该研磨磨粒能够为二氧化硅磨料。

本发明适用于使用二化硅磨粒作为研磨磨粒的状况的研磨方法。

依照本发明的硅晶圆的研磨方法,由于不进行于使用过的研磨浆中的未使用的研磨磨粒的追加,因此能够减少由研磨磨粒所致的金属杂质的污染的产生。此外,透过于经回收的使用过的研磨浆中加入含有螯合剂的混合碱性溶液,能够将使用过的研磨浆中的螯合剂的量维持在适当的量,而能够维持较高的由于螯合剂的金属杂质的捕捉效果。进一步,由于在混合碱性溶液中含有pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个,故透过将混合碱性溶液加入至使用过的研磨浆,可调整研磨速率而能够得到所求的研磨速率。并且,由于不进行研磨磨粒的追加,以及金属杂质的污染较少,而能够降低研磨磨粒及螯合剂的使用量,故能够以低成本研磨硅晶圆。

附图说明

图1是能够使用于本发明的研磨方法的研磨浆回收系统的一例的示意图。

图2是显示双面研磨机的一例的示意图。

图3是显示单面研磨机的一例的示意图。

图4是显示吸亮度与Cu-DTPA错合体的浓度的相关性的示意图。

图5是实施例、比较例中DTPA浓度的测定结果。

图6是显示实施例、比较例中的DTPA浓度与研磨后的硅晶圆的表面的Cu浓度的相关性的示意图。

图7是实施例、比较例中研磨速率的测定结果。

图8是显示使用于比较例的研磨浆回收系统的示意图。

具体实施方式

以下说明关于本发明的实施例,但本发明并不限定于此。

首先,参照图1,说明能够使用于本发明的研磨方法的研磨浆回收系统。

研磨浆回收系统20设置有研磨机1、研磨浆供给槽2,该研磨机1用于进行硅晶圆的研磨,该研磨浆供给槽2收容用以供给至研磨机1的研磨浆。又通过泵3,研磨浆供给槽2中的研磨浆透过研磨浆供给管线5供给至研磨机1。此时,能够将研磨浆以滤器4过滤后供给至研磨机1。

此外,为了让使用于研磨机1中的研磨加工的研磨浆的回收率达到最大,以研磨浆分离器6分离至排水管线8及研磨浆回收管线7。研磨浆回收管线7连接于研磨浆供给槽2,已于研磨中使用过的研磨浆(使用过的研磨浆)被回收至研磨浆供给槽2。

研磨浆供给槽2中,能够自供给未使用的研磨磨粒的磨粒供给槽9透过泵10供给有未使用的研磨磨粒。此时,未使用的磨粒透过磨粒供给管线11而供给。于本发明中,未使用的研磨磨粒的供给仅于制作初期研磨浆(尚未使用于研磨的研磨浆)时进行。因此,不会对供给至研磨机1后所回收的使用过的研磨浆加入未使用的研磨磨粒。

研磨浆供给槽2中透过混合碱性溶液供给管线14连接有混合碱性溶液供给槽12,该混合碱性溶液供给槽12用以收容含有螯合剂以及含有pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个的混合碱性溶液。并且,通过泵13,混合碱性溶液自混合碱性溶液供给槽12被加入至研磨浆供给槽2。

混合碱性溶液供给槽12中,自供给螯合剂的螯合剂供给槽15通过泵16供给有螯合剂。此外,混合碱性溶液供给槽12中,自供给pH调整剂的pH调整剂供给槽17通过泵18供给有pH调整剂。

另外,图1中,虽显示自pH调整剂供给槽17将pH调整剂混合至混合碱性溶液供给槽12中的混合碱性溶液的情况,但在将研磨速率促进剂混合于混合碱性溶液时,只要设置供给研磨速率促进剂的研磨速率促进剂供给槽以取代pH调整剂供给槽17即可。此外,混合pH调整剂及研磨速率促进剂两者于混合碱性溶液时,能够同时设置pH调整剂供给槽及研磨速率促进剂供给槽两者,也能够将研磨速率促进剂一并收容于pH调整剂供给槽而使用。

此外,为了将研磨浆供给槽2中的使用过的研磨剂的组成维持固定,会将比使用过的研磨浆更高浓度的螯合剂,以及比使用过的研磨浆更高浓度的pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或是两个,供给至研磨浆供给槽2。

磨粒供给槽9、混合碱性溶液供给槽12、螯合剂供给槽15及pH调整剂供给槽17(也可为研磨速率促进剂供给槽)还连接有图中未示的纯水供给管线,能够将市售的二氧化硅磨粒、螯合剂及pH调整剂(也可为研磨速率促进剂)的浓度稀释至最适合的浓度。

如此配设于研磨浆回收系统20的研磨机1,可为双面研磨机及单面研磨机的任一个。只要是使用研磨浆而进行研磨的研磨机即可,并没有特别限定。此处分别参照图2、3,说明双面研磨机及单面研磨机的主要构造。

首先,作为能够作为研磨机1使用的双面研磨机,说明关于如图2所示的行星运动方式的双面研磨机。双面研磨机如图2所示,具有设置为上下相面向的上定盘21及下定盘22,各定盘21、22分别贴附有研磨布23。上定盘21与下定盘22之间的中心部设置有太阳齿轮24、周缘部设置有内齿轮25。硅晶圆W被支承于载体26的支承孔,被夹在上定盘21与下定盘22之间。

此外,于太阳齿轮24及内齿轮25的各齿部啮合有载体26的外周齿,伴随着上定盘21及下定盘22透过图中未示的驱动源以旋转,载体26一边自转一边围绕太阳齿轮24公转。此时,载体26的支承孔所支承的硅晶圆W,由上下的研磨布23同时研磨双面。并且,硅晶圆W研磨时,研磨浆自图中未示的喷嘴供给至硅晶圆W。

接着,作为能够作为研磨机1使用的单面研磨机而言,说明如图3所示的单面研磨机,如图3所示,单面研磨机主要由贴附有研磨布31的定盘32、研磨浆供给构件33、研磨头34等所构成。此单面研磨机,能够透过以研磨头34支承硅晶圆W,自研磨浆供给构件33供给研磨浆至研磨布31上,将研磨浆供给至硅晶圆W的同时,使定盘32及研磨头34分别旋转且使半导体晶圆W的表面滑接于研磨布31以进行单面研磨。

接着以使用前述研磨浆再生系统20时为例说明关于本发明的硅晶圆的研磨方法。

首先将初期研磨浆收容于研磨浆供给槽2。此处能够自个别的槽导入二氧化硅磨粒或二氧化铈磨粒等的研磨磨粒、螯合剂、pH调整剂、研磨速率促进剂、纯水等而混合以制作初期研磨浆。

接着,将制作的初期研磨浆,透过研磨浆供给管线5于研磨机1中供给至硅晶圆,实施硅晶圆的研磨。在此,如同前述,可实施双面研磨步骤及单面研磨步骤的其中任一个。

接着,回收已使用于研磨的使用过的研磨浆。此时,研磨浆以前述的研磨浆分离器6分离至排水管线8及研磨浆回收管线7。并且,透过研磨浆回收管线7,使用过的研磨浆被回收至研磨浆供给槽2。如此,本发明将研磨浆于使用于硅晶圆的研磨后回收,将经回收的使用过的研磨浆循环供给至硅晶圆而进行研磨。

此处,本发明于经回收的使用过的研磨浆,不加入未使用的研磨磨粒,而加入含有螯合剂以及含有pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个的混合碱性溶液。如同前述,已知为了调整经回收的使用过的研磨浆的组成,将含有研磨磨粒的未使用的研磨浆加入至使用过的研磨浆。但是,由于未使用的研磨浆中,与使用过的研磨磨粒相比含有更多的金属杂质,因此会有使用过的研磨浆中的金属杂质增加的问题。

此处,透过不加入未使用的研磨磨粒,而仅加入含有螯合剂以及含有pH调整剂及研磨速率促进剂的其中一个或两个的混合碱性溶液,而抑制金属杂质污染,并能够调整使用过的研磨浆的组成。并且,由于不进行研磨磨粒的追加投入,以及金属杂质污染较少,能够减低研磨磨粒及螯合剂的使用量而能够以低成本研磨硅晶圆。

此外,由于通过pH调整剂及研磨速率促进剂的加入,使研磨速率安定化,故能够将加工时间设定为所求的值。

此外,本发明中,作为pH调整剂,能够使用KOH、NaOH、TMAH、K2CO3、Na2CO3、KHCO3、NaHCO3中的一种以上。作为研磨速率促进剂,能够进一步使用胺类。以此胺类而言,具体而言可列举TMAH、哌嗪、N-(2-氨基乙基)乙醇等。此外,作为螯合剂,可使用分子内具有羧酸或是磷酸的含氮化合物。以分子内具有羧酸的含氮化合物而言,可使用例如二乙烯三胺五乙酸(diethylene triamine pentaacetic acid,DTPA)等。此外,以分子内具有磷酸的含氮化合物而言,可使用氮基三乙酸(Nitrilotriacetic Acid,NTA)等。

此外,本发明的研磨方法以于循环供给使用过的研磨浆时,包含以下步骤为佳:循环供给该使用过的研磨浆时,以吸亮度测定法对该经回收的使用过的研磨浆中的该螯合剂浓度予以测定(测定步骤);自该测定结果,对该使用过的研磨浆中的该螯合剂予以定量(定量步骤);自该定量的结果,将该螯合剂混合入该混合碱性溶液中的混合条件,设定为使该经使用过的研磨浆中的该螯合剂浓度为定值(设定步骤)。

前述设定步骤中,透过吸亮度测定法(以吸收光谱法测定的测定法)测定经回收的使用过的研磨浆中的螯合剂的浓度。具体而言,首先自研磨浆供给槽2中采取经回收的使用过的研磨浆的一部分。接着,于所采集的部分的使用过的研磨浆,添加浓度已知的金属溶液,使其呈色。作为此处所使用的浓度已知的金属溶液,可使用例如溶解有铜的溶液等。然后使用吸光亮度计,测定呈色后的使用过的研磨浆的吸亮度,而能够自吸亮度测定螯合剂的浓度。

接着实施定量步骤,此定量步骤是自上述测定步骤所测定的一部分的使用过的研磨浆中螯合剂的浓度,定量使用过的研磨浆全体的螯合剂。

接着实施设定步骤,设定步骤是自定量步骤所得的螯合剂的定量结果,将该螯合剂混合入该混合碱性溶液中的混合条件,设定为使该使用过的研磨浆中的该螯合剂浓度为定值。此处,以混合条件而言,例如可设定于混合碱性溶液添加螯合剂时的螯合剂的浓度、添加量等。

此外,本发明以定期监视该硅晶圆研磨加工中的研磨速率,设定该pH调整剂及该研磨速率促进剂的其中一个或两个混合至该混合碱性溶液的混合条件,而使该研磨速率为固定为佳。

此时,硅晶圆的研磨加工中的研磨速率,只要测定研磨结束后的硅晶圆的研磨量,将研磨量除以研磨时间便能够简单算出。如此,基于定期监视的研磨速率,设定该pH调整剂及该研磨速率促进剂的其中一个或两个混合至该混合碱性溶液的混合条件,而使该研磨速率为固定,便能够以所求的研磨时间实施研磨。

此外,以本发明的研磨对象而言,能够研磨直径300mm以上的硅晶圆,而于硅晶圆的研磨,研磨量也可在0.1μm以上。如此,即使由于硅晶圆为大直径、研磨量较大等因素,而使研磨所产生的硅颗粒以及系为反应生成物的硅酸盐等向研磨浆的流入量增加,依照本发明,依然能够将使用过的研磨浆的组成维持固定。

实施例

以下,虽揭示本发明的实施例及比较例而更具体说明,但本发明并不限于实施例。

〔实施例〕

依照本发明的硅晶圆的研磨方法,以如图1所示的研磨浆回收系统20,双面研磨硅晶圆。另外,此时作为研磨机1,使用不二越机械公司制的20B双面研磨装置。此外,研磨布使用胺甲酸酯发泡体式,研磨时加诸于硅晶圆的面压设定为200g/cm2。研磨量为双面20μm。以如此的研磨条件,以一个批次为五片直径300mm的硅晶圆,连续进行200批次的研磨。

初期研磨浆使用如以下所制成之物。首先于磨粒供给槽9准备市售的一次平均粒径为0.035μm的高纯度胶体二氧化硅(二氧化硅浓度为20质量百分比),在研磨浆供给槽2中以纯水稀释而使二氧化硅浓度成为2%。此外,于研磨浆供给槽2添加混合碱性溶液(DTPA、KOH及TMAH的混合溶液)以使初期研磨浆中的螯合剂(DTPA)浓度为87ppm,研磨速率促进剂(TMAH)的浓度为740ppm,初期研磨浆为pH10.85。此外,作为pH调整剂使用KOH,作为研磨速率促进剂使用TMAH,而将KOH水溶液、TMAH水溶液准备于pH调整剂(研磨速率促进剂)供给槽17。将以此些pH调整剂及研磨速率促进剂混合于混合碱性溶液的混合碱性溶液加入于研磨浆供给槽2,以调整使初期研磨浆为pH10.85。如此,关于研磨浆,作为研磨磨粒使用有二氧化硅磨粒,作为螯合剂使用有DTPA,作为pH调整剂使用有KOH,作为研磨速率促进剂使用有TMAH。

此外,采集每批次的使用过的研磨浆的一部分,Cu浓度为以已知的金属溶液呈色,使用日立制吸光亮度计U-2001,由吸亮度测定而判定DTPA的浓度。

此处,于图4显示在波长289nm的吸亮度(ABS)与Cu-DTPA错合物的浓度的关系。如图4所示,ABS及Cu-DTPA错合体的浓度得到良好的直线关系,能够由此矫正曲线正确测定DTPA的浓度。

如此,由正确测定的DTPA浓度,设定DTPA混合至混合碱性溶液中的混合条件以使研磨中的使用过的研磨浆中的DTPA浓度为固定。

一边监视研磨加工中的回收研磨浆的pH值而一边调整使pH值为10.85的同时,定期监视硅研磨速率,决定混合碱性溶液中的注加条件以使研磨速率能够尽可能快且为固定。

此外,将仅混合碱性溶液(DTPA0.27%/KOH4.7%/TMAH1.5%)于研磨中每隔60秒加入6cc于使用过的研磨浆中。

如同前述,实施硅晶圆的双面研磨。

结果,使用过的研磨浆的pH值,总是稳定于pH10.85。

将各批次的研磨浆中的DTPA浓度的测定结果,显示于图5。如图5所示,在200批次的连续研磨下,DTPA的浓度稳定为86ppm至104ppm。

此外,为了测定晶圆表面的杂质,将双面研磨结束后的硅晶圆的表面以氟硝酸扫描后,将扫描后的氟硝酸以市售的ICP-MS进行测定。结果,DTPA的浓度为95.7ppm而Cu的浓度为0.009×1010atoms/cm2。又于图6显示DTPA浓度与Cu浓度的对应关系。自图6可知,DTPA的浓度为95.7ppm而Cu的浓度为0.009×1010atoms/cm2,DTPA的浓度越高Cu的浓度越低。可知如此于实施例的DTPA的浓度范围中,能够将Cu浓度抑制在较低,而能够抑制金属杂质污染。

研磨速率的测定是将研磨前后的晶圆厚度以Nanometro300TT(黑田精工公司制)测定。结果,如图7所示,200批次的连续研磨为0.8μm/min至0.85μm/min。如此,研磨速率在全批次中皆为稳定。

〔比较例〕

比较例中,与现有技术相同,一边于使用过的研磨浆加入未使用的研磨磨粒,一边实施双面研磨。将使用于比较例的研磨浆回收系统显示于图8。如图8所示,研磨浆回收系统120设置有研磨机101、研磨浆供给槽102,透过回收研磨浆供给泵103,回收研磨浆在以滤器104过滤后被供给至研磨机101。为了让使用于研磨加工的研磨浆的回收率达到最大,以研磨浆分离器106分离为排水管线108及研磨浆回收管线107。研磨浆回收管线107连接于研磨浆供给槽102。

研磨浆供给槽102中,自供给添加有螯合剂(DTPA)及研磨速率促进剂(TMAH)的未使用的研磨磨粒的磨粒供给槽109通过未使用二氧化硅研磨浆供给泵110供给有未使用的二氧化硅研磨浆。又,研磨浆供给槽102自供给有pH调整剂(KOH)的槽113通过pH调整剂供给泵114供给有pH调整剂(KOH)。

此外,为了将研磨浆供给槽102中的研磨浆的组成维持固定,比使用过的研磨浆更高浓度的二氧化硅研磨浆(含有较使用过的研磨浆更高浓度的螯合剂及研磨速率促进剂)、以及pH调整剂被供给至研磨浆供给槽102。未使用二氧化硅研磨浆供给槽109、pH调整剂供给槽113(也可为研磨速率促进剂供给槽)连接有图中未示的纯水供给管线,能够将二氧化硅研磨浆、pH调整剂的浓度稀释至最适合的浓度而能够供给。

研磨浆供给槽102中具有研磨浆用的液位计(图中未示),由于研磨浆回收率不是100%,当回收研磨浆的量在规定以下时,与研磨浆用的液位计连动的未使用二氧化硅研磨浆供给泵110运作,而高浓度的未使用二氧化硅研磨浆被供给至研磨浆供给槽102。回收研磨浆的量在规定以上时停止未使用二氧化硅研磨浆供给泵110。

研磨浆供给槽102还作为二氧化硅浓度测定用传感器安装有比重计112。当超过规定浓度时,由于研磨浆供给槽102连接有与二氧化硅浓度测定用传感器连动的纯水供应管线(图中未示),而供给有稀释用的纯水,当低于规定浓度时,停止供给纯水。

此外,研磨浆供给槽102安装有pH传感器116。当低于规定pH值时,连动的pH调整剂供给泵114运作,pH调整剂自槽113被供给至研磨浆供给槽102。当高于规定的pH值时,停止pH调整剂供给泵114。

双面研磨使用与实施例相同的双面研磨机,使研磨条件与实施例相同。将初期研磨浆组成如以下调整。

此外,将添加有螯合剂DTPA及研磨促进剂TMAH的市售的一次平均粒径0.035μm的高纯度胶体二氧化硅20%(W/W)准备于未使用二氧化硅研磨浆供给槽109中,于研磨浆供给槽102以纯水稀释至为2%。此时的初期螯合剂DTPA浓度为87ppm而初期速率促进剂TMAH的浓度为740ppm。

将pH调整剂KOH5%准备于供给槽113中,调整为以研磨浆供给槽102的pH传感器116测定为pH10.85。如此,初期研磨浆制作时的组成为与实施例为相同。

比较例中,自未使用二氧化硅研磨浆供给槽109供给未使用二氧化硅研磨浆至研磨浆供给槽102,以使经比重剂112所测定的二氧化硅的浓度为2%。同时自供给槽113供给KOH5%至研磨浆供给槽102,以使经pH传感器116所测定而为pH10.85。

实施如以上所示的双面研磨时,如图5所示,研磨浆中的DTPA浓度于200批次的研磨成为27ppm至88ppm,随着研磨进行而DTPA的浓度降低。

此外,与实施例相同,进行晶圆表面的杂质浓度测定。结果显示于图6。于比较例中,DTPA浓度变为30ppm以下,Cu浓度为0.023×1010atoms/cm2以上,较实施例为恶化。

此外,如图7所示,研磨速率为0.76μm/min至0.83μm/min。与实施例相比参差较大,又研磨速率的值本身也较小。

另外,本发明并不为前述实施例所限制。前述实施例为例示,凡具有与本发明的申请专利范围所记载的技术思想为实质相同的构成,且达成同样作用效果者,皆包含于本发明的技术范围。



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