本發明涉及一種硅晶圓的研磨方法。

背景技術：

近年來，作為研磨硅晶圓的表面的方法，通常為一邊供給在堿性水溶液中含有二氧化硅粒子等磨粒的研磨液，一邊使硅晶圓與研磨布相對的旋轉而進行的cmp(化學機械研磨)。cmp是結合基于磨粒的機械性研磨作用與基于堿性水溶液的化學性研磨作用的技術。已知通過使上述2個研磨作用結合，能夠對硅晶圓的表面獲得較高的平坦度。該硅晶圓的cmp處理，通常從雙面研磨工序至單面研磨工序，經多個階段進行研磨。

雙面研磨工序以將硅晶圓研磨至所期望的厚度為目的而進行。具體而言，使用聚氨酯等硬質的研磨用研磨布并以研磨速度較快的條件，同時研磨硅晶圓的表面和背面。通過該雙面研磨，將其平坦化以使研磨后的硅晶圓厚度的偏差變小，并去除納米形貌(nanotopography)等波紋成分。

單面研磨工序以改善經雙面研磨的硅晶圓的單側表面的粗糙度為目的而進行。具體而言，使用仿麂皮等軟質的研磨布以及微小尺寸的磨粒，進行單面研磨以降低納米形貌或霧度等硅晶圓表面上的微小的面粗糙度(微粗糙度)。該單面研磨工序中，一邊改變研磨布的種類、研磨液中的磨粒尺寸或堿濃度，一邊分多個階段來進行研磨處理。

作為關于該單面研磨工序的技術，以改善硅晶圓表面的霧度為目的，公開有一種包含堿性二氧化硅、水溶性高分子及環狀有機化合物且使用于硅晶圓的鏡面研磨的研磨劑，以及使用其的硅晶圓的研磨方法(參照專利文獻1)。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5321430號公報

技術實現要素：

發明要解決的技術課題

如上述專利文獻1中也有記載，在單面研磨工序中，以降低硅晶圓表面的霧度等級為目的，通常在研磨液中添加水溶性高分子。

然而，在經雙面研磨工序的硅晶圓的表層部，殘存有因雙面研磨加工時的機械作用導入的加工損傷(變形)。因此，在下一個單面研磨工序中，有必要進行研磨以去除該加工損傷。但是，若在研磨液中添加有水溶性高分子，則研磨速度(研磨速率)大幅降低，因此存在為了去除加工損傷而耗費大量的時間與工作量的問題。

關于上述問題，對經雙面研磨工序的硅晶圓進行第1次的單面研磨處理(以下也稱為粗研磨)中，通過在研磨液中不添加水溶性高分子進行研磨，能夠不使研磨速度降低而去除加工損傷。并且，在接下來的第2次以后的單面研磨處理(以下也稱為精研磨)中，通過在研磨液中添加水溶性高分子進行研磨，而能夠研磨至所期望的表面粗糙度。

然而，根據本發明人的實驗，通過上述的粗研磨以及精研磨制作的硅晶圓，在對該晶圓表面施以外延生長處理的情況下，確認到存在在所制作的外延硅晶圓的表面頻繁產生45nm尺寸以下的微小lpd(lightpointdefect)的問題。并且，本發明人發現如后述，粗研磨之后在硅晶圓表面產生水印缺陷，而該水印缺陷為外延硅晶圓的微小lpd的產生原因。

本發明的目的在于提供一種硅晶圓的研磨方法，其在單面研磨工序中，可降低硅晶圓表面的水印缺陷的產生。

用于解決技術課題的手段

本發明人對于外延硅晶圓的表面的微小lpd的產生原因進行了深入檢討。

作為該原因調查，對于表面具有微小lpd的外延硅晶圓，進行了lpd的分布圖觀察，并以原子力顯微鏡(atomicforcemicroscope；afm)實施了lpd的實體觀察。并且，使用晶圓缺陷檢查裝置(lasertec制；magics)以及afm進行了實體觀察，而進行了lpd的缺陷分類。

圖1為在外延硅晶圓表面所觀察到的lpd分布圖，可知在外延硅晶圓的表面存在有多個點的微小lpd。

圖2為表示在外延硅晶圓表面所觀察到的lpd的缺陷分類結果的圖表，可知與sf(層疊缺陷)缺陷或凸起等通常的外延缺陷相比，微小的凹缺陷的數量較多。

圖3為表示在外延硅晶圓表面所觀察到的微小凹缺陷的afm圖像的圖，圖4為表示圖3的a-b之間的最表面的高低差的圖。如由圖3以及圖4可知，在外延硅晶圓表面所觀察到的微小凹缺陷的實體為，外緣部呈環狀而凸起且直徑約26μm、高度約15nm左右的火山口狀的微小凹陷。

從這些結果，可推測該微小凹缺陷決定了微小lpd的數量等級。

其次，調查了在外延硅晶圓表面所觀察到的微小凹缺陷的產生原因。具體而言，將對進行外延生長處理之前的硅晶圓表面，使用表面缺陷檢查裝置(kla-tencor公司制：surfscansp-2)，以dic模式觀察到的階梯差3nm以上的缺陷的座標位置，與在外延硅晶圓表面所觀察到的微小凹缺陷的座標位置進行比較，確認到兩者的缺陷產生位置近乎一致。

因此，對硅晶圓表面所觀察到的缺陷部位使用afm進行了實體觀察。將其結果示于圖5。圖6為表示圖5的c-d之間的最表面的高低差的圖。如由圖5以及圖6可知，與外延硅晶圓表面所觀察到的微小凹缺陷同樣地，在硅晶圓的表面所觀察到的微小凹缺陷的實體被確認為，在外緣部呈環狀而凸起且直徑約20μm、高度約22nm左右的火山口狀的缺陷(以下稱為水印缺陷)。

在該硅晶圓表面所觀察到的水印缺陷，其環形狀的中心部比外周部薄，由此可推測形成水印缺陷時的反應伴隨著蝕刻。即，可推測在硅晶圓表面產生的水印缺陷通過下述現象而產生：在硅晶圓的表面上存在水滴形式的堿等水溶液，一邊通過該堿成分蝕刻晶圓的表面，一邊使空氣中的氧氣進入水滴，通過與該氧氣的反應生成反應鹽。

作為可產生該現象的工序，在單面研磨工序中，確認到在將硅晶圓從粗研磨移送至精研磨的空氣中輸送時，產生了水印缺陷。

認為可能是在單面研磨的粗研磨工序結束后的硅晶圓的表面殘存有包含研磨漿料成分的水滴，由此形成了水印缺陷。

在圖7示出水印缺陷的推測產生機理。另外，圖7的下部與上部對應，為硅晶圓的表層部分的部分放大圖。

單面研磨工序的粗研磨結束后，在硅晶圓的被研磨面作為殘渣存在有粗研磨中所使用的研磨漿料。并且，該被研磨面為疏水性。因此，如圖7(a)的上部所示，在被研磨面形成有包含研磨漿料的水滴。如圖7(a)的下部所示，該水滴中存在有源于研磨漿料的堿成分(圖中標記為k⁺、oh^-)。并且，在硅晶圓的表層中，在與水滴接觸的部分，表層部分的硅(圖中標記為si)溶出并被吸入至水滴中。而且，在粗研磨結束并移至下一個工序的精研磨的期間，在研磨頭處于被提升的狀態下，空氣中存在的氧氣(圖中標記為o2)被吸入至水滴中。

其次，粗研磨結束后的硅晶圓，在貼附于研磨頭的狀態下以干燥狀態在空氣中輸送，而移送至下一個工序的精研磨(圖7(b)的上部)。

在該空氣中輸送中，通過水滴中的koh，附著有水滴的部分的被研磨面的si被蝕刻，通過該蝕刻反應生成k2sio3或h2sio3。并且，水滴在空氣中輸送中蒸發。因此，生成的k2sio3或h2sio3以在水滴存在過的外周部堆積的方式而殘留(圖7(b)的下部)。

而且，在精研磨中，對硅晶圓的被研磨面進行精研磨(圖7(c)的上部)。在該精研磨中，由于為較少的研磨量的研磨，無法去除空氣中輸送中所形成的水印，而在精研磨結束后的硅晶圓表面，殘存火山口狀的水印缺陷(圖7(c)的下部)。

另外，在本發明中，水印缺陷的定義為：在使用表面缺陷檢查裝置(kla-tencor公司制：surfscansp-2)，對于以dic模式在硅晶圓的表面所觀察到的階梯差3nm以上的缺陷通過afm進行實體觀察的情況下，至少具有高度約10nm、直徑約10μm的大小的環狀的缺陷。

如上所述，發現了外延硅晶圓的表面產生微小lpd的原因，源于在單面研磨工序的粗研磨至精研磨的硅晶圓的空氣中輸送中所形成的水印缺陷。

本發明基于上述見解而完成。

即，本發明的硅晶圓的研磨方法，其特征在于，具備：第一研磨工序，一邊對研磨布供給不含水溶性高分子且含有磨粒的堿性水溶液作為主劑的研磨液，一邊對硅晶圓的單側表面進行研磨；保護膜形成工序，緊接著所述第一研磨工序，對所述第一研磨工序結束后的研磨布供給含有水溶性高分子的保護膜形成溶液，使所述硅晶圓的經所述第一研磨工序研磨的被研磨面接觸所述保護膜形成溶液，而在所述被研磨面形成保護膜；以及第二研磨工序，一邊將含有水溶性高分子且含有磨粒的堿性水溶液作為主劑的研磨液供給至不同于所述第一研磨工序中所使用的研磨布的研磨布，一邊對所述硅晶圓的在所述保護膜形成工序中形成的保護膜的形成面進行研磨。

根據本發明，在緊接著第一研磨工序實施的保護膜形成工序中，使硅晶圓的被研磨面與含有水溶性高分子的保護膜形成溶液接觸。由此，在第一研磨工序后的硅晶圓的被研磨面形成保護膜。

在從作為粗研磨的第一研磨工序至作為精研磨的第二研磨工序的硅晶圓的空氣中輸送中，該保護膜從空氣中的氧氣中保護被研磨面。并且，粗研磨后，所使用的研磨液殘留于被研磨面，但保護膜作為抑制基于該研磨液所含的堿成分的蝕刻的蝕刻阻擋膜而發揮功能。

如此，防止被研磨面暴露于空氣中，由此抑制被研磨面與空氣中的氧氣的反應。并且，不會因殘留于研磨液中的堿成分使被研磨面蝕刻。因此，在單面研磨工序中，能夠降低將硅晶圓從粗研磨移送至精研磨的空氣中輸送時的水印缺陷的產生。作為其結果，能夠降低在外延硅晶圓制造后的水印缺陷所引起的微小凹缺陷。

通常，在單面研磨工序使用比雙面研磨工序中所使用的研磨布更軟質的研磨布。因此，由于硅晶圓是在沉入研磨布內的狀態進行研磨，在晶圓外周部使研磨布復原的反作用力的作用變大，存在產生被稱為邊緣塌邊(edgerolloff)的晶圓的外周塌邊的問題。

在粗研磨的初期，由于研磨導致的發熱在晶圓中心部較高且在外周部較低，進行粗研磨之前存在于晶圓表面的自然氧化膜，有先從存在于發熱性較高的晶圓的中心部的自然氧化膜開始去除，晶圓的外周部的自然氧化膜較晚去除的傾向。

由于在保護膜形成工序中對粗研磨用研磨布的研磨面供給含有水溶性高分子的保護膜形成溶液以在被研磨面形成保護膜，而在粗研磨用研磨布殘留有水溶性高分子。因此，在下一次循環的第一研磨工序中，以在粗研磨用研磨布中殘留有水性高分子的狀態進行研磨。這種情況下，因水溶性高分子而使硅晶圓表面的自然氧化膜的去除能力降低。

因此，殘留水溶性高分子的粗研磨用研磨布所進行的粗研磨，會降低自然氧化膜的去除能力，因此晶圓表面的自然氧化膜的去除越晚，晶圓的外周部的研磨量越被抑制。即，通過應用本發明的研磨方法，在下一次循環之后的粗研磨中，能夠降低硅晶圓的邊緣塌邊量。

在本發明，所述保護膜形成溶液的水溶性高分子濃度優選為10ppm以上且30ppm以下。

根據本發明，若使保護膜形成工序中的保護膜形成溶液的水溶性高分子濃度為上述范圍內，則能夠在硅晶圓的被研磨面以可以抑制水印缺陷的產生的程度的膜厚形成保護膜。并且，若為上述濃度范圍，則在粗研磨用研磨布的水溶性高分子的殘留也較少，且為不會對粗研磨賦予影響的程度，因此在下一次循環的粗研磨中也不會極端降低研磨速率。而且，若為上述濃度范圍，則在保護膜形成工序中在硅晶圓的被研磨面所形成的保護膜的厚度為數百(數十nm)左右，因此能夠在接下來的精研磨中以短時間去除晶圓表面的保護膜。

并且，在本發明中，所述保護膜形成溶液所使用的水溶性高分子，優選為具有纖維素結構的高分子化合物或非離子性高分子化合物。具體而言，作為具有纖維素結構的高分子化合物，例如可舉出羥基乙基纖維素。并且，作為非離子性高分子化合物，例如可舉出聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化乙烯等，也可以含有這些高分子化合物中的1種或多種。通過使用這種水溶性高分子，能夠在硅晶圓的被研磨面簡單地形成保護膜。

附圖說明

圖1為表示外延硅晶圓的表面的lpd分布圖的圖。

圖2為表示存在于外延硅晶圓的表面的微小lpd的缺陷分類結果的圖。

圖3為表示存在于外延硅晶圓的表面的，直徑26μm、高度15nm的微小凹缺陷的afm圖像的圖。

圖4為表示圖3的a-b之間的最表面的高低差的圖。

圖5為表示存在于硅晶圓的表面的，直徑20μm、高度22nm的水印缺陷的afm圖像的圖。

圖6為表示圖5的c-d之間的最表面的高低差的圖。

圖7為表示水印缺陷的推測產生機理的圖。

圖8為表示本發明的一實施方式所涉及的研磨裝置的整體的俯視圖。

圖9為將所述一實施方式的研磨裝置的一部分切除的側視圖。

圖10為表示本實施方式的保護膜形成工藝的圖。

圖11為表示實施例1、2以及比較例1的外延硅晶圓的表面的微小lpd數的圖。

圖12為表示實施例1、2以及比較例1的硅晶圓的表面粗糙度ra的圖。

圖13為表示實施例1的外延硅晶圓的表面的lpd分布圖的圖。

圖14為表示實施例2的外延硅晶圓的表面的lpd分布圖的圖。

圖15為表示比較例1的外延硅晶圓的表面的lpd分布圖的圖。

圖16為表示實施例3的水溶性高分子濃度與水印缺陷的數量的關系的圖。

具體實施方式

以下，基于附圖說明本發明的一實施方式。

[晶圓研磨裝置的結構]

圖8為表示本發明的一實施方式所涉及的研磨裝置的整體的俯視圖。圖9為將該一實施方式的研磨裝置的一部分切除的側視圖。

如圖8所示，研磨裝置1為使用研磨漿料對晶圓w的表面進行多個階段研磨的裝置。具體而言，研磨裝置1為實施晶圓w的粗研磨處理、以比該粗研磨處理更細的粗糙度研磨的第1精研磨處理、以比該第1精研磨處理更細的粗糙度研磨的第2精研磨處理的裝置。并且，在本實施方式中，將精研磨處理設為第1精研磨處理以及第2精研磨處理的2個階段，但是精研磨處理也可以構成為以1個階段來進行。

如圖8所示，該研磨裝置1具備：設置于箱狀框體20中的研磨處理部2，設置于該研磨處理部2上方的晶圓保持旋轉部3，以及設置于該晶圓保持旋轉部3的研磨頭4。

研磨處理部2適當地進行研磨頭4的清洗或晶圓w的研磨或沖洗等。該研磨處理部2具備沿著框體20的上表面的外緣方向配置的清洗部21、粗研磨部22、第一精研磨部23以及第二精研磨部24。另外，粗研磨部22、第一精研磨部23以及第二精研磨部24具有相同的結構，因此關于粗研磨部22進行詳細的說明，關于第一精研磨部23以及第二精研磨部24的說明則進行簡化。

<清洗部21>

在清洗部21適當地載置晶圓w。該晶圓w保持于研磨頭4而通過粗研磨部22等進行研磨。并且，在清洗部21，通過研磨頭4載置經研磨的晶圓w。該晶圓w適當地輸送至外部。而且，清洗部21適當地進行位于該清洗部21的上方的研磨頭4的清洗。

<粗研磨部22>

如圖8以及圖9所示，粗研磨部22具備設置于框體20內的平臺旋轉驅動機構221、設置于該平臺旋轉驅動機構221的旋轉軸的圓板狀的粗研磨用平臺222、未圖示的粗研磨用研磨液供給部以及保護膜形成溶液供給部。

在粗研磨用平臺222的上表面，設置有粗研磨用研磨布223。粗研磨用研磨液供給部將粗研磨用研磨液適當供給至粗研磨用研磨布223的研磨面。保護膜形成溶液供給部將保護膜形成溶液適當供給至粗研磨用研磨布223的研磨面。

<第一精研磨部23>

第一精研磨部23具備平臺旋轉驅動機構231、第一精研磨平臺232、將第一精研磨用研磨液供給至第一精研磨用研磨布233的研磨面的第一精研磨用研磨液供給部、以及沖洗液供給部。

<第二精研磨部24>

第二精研磨部24具備平臺旋轉驅動機構241、第二精研磨平臺242、將第二精研磨用研磨液供給至第二精研磨用研磨布243的研磨面的第二精研磨用研磨液供給部、以及沖洗液供給部。

晶圓保持旋轉部3構成為可保持晶圓w旋轉，并將晶圓w依次空氣中輸送至清洗部21、粗研磨部22、第一精研磨部23、第二精研磨部24。而且，晶圓保持旋轉部3具備配置在框體20內的支承體轉軸31、設置于該支承體轉軸31的旋轉軸且在俯視觀察下大致十字型的箱狀的支承體32。支承體32的十字狀的各前端，各自設置有2個研磨頭4。并且，在支承體32的內部，設置有使研磨頭4各自旋轉的頭旋轉驅動機構33。

另外，粗研磨部22中，通過平臺旋轉驅動機構221與頭旋轉驅動機構33構成有旋轉驅動機構。并且，第一精研磨部23中通過平臺旋轉驅動機構231與頭旋轉驅動機構33的組合構成有旋轉驅動機構，且第二精研磨部24中通過平臺旋轉驅動機構241與頭旋轉驅動機構33的組合構成有旋轉驅動機構。

[晶圓的研磨裝置的作用]

其次，作為上述的研磨裝置1的作用，對晶圓w的研磨方法進行說明。

首先，使支承體32降低，以研磨頭4的晶圓卡盤(省略圖示)吸引保持清洗部21上的晶圓w。其次，使支承體32上升后，將支承體32旋轉90°，以使保持有晶圓w的研磨頭4位于粗研磨部22的上方。

<第一研磨工序>

以頭旋轉驅動機構33旋轉研磨頭4并使支承體32降低。而且，將粗研磨用研磨液224供給至粗研磨用研磨布223，并且，使研磨頭4所保持的晶圓w接觸于旋轉中的粗研磨用研磨布223的研磨面。由此，如圖10(a)所示，在粗研磨用研磨液224的存在下，以粗研磨用研磨布223按壓晶圓w的狀態進行粗研磨。

粗研磨用研磨布223能夠采用絲絨型或仿麂皮型，由提高研磨速率的觀點，優選硬度相對較高的研磨布。

第一研磨工序相當于單面研磨工序的粗研磨工序，以去除形成于晶圓w表面的自然氧化膜，且去除晶圓w的表面部的加工損傷為目的而實施。為了提高研磨速率，第一研磨工序中所使用的粗研磨用研磨液224中含有磨粒。作為磨粒，可舉出膠態二氧化硅、二氧化鈰、鉆石、氧化鋁等。

并且，粗研磨用研磨液224不含水溶性高分子。水溶性高分子具有大幅降低研磨速率的作用，因此在要求高研磨速率的粗研磨用研磨液224中不適合含有水溶性高分子。但是，只要不在粗研磨后的晶圓w的被研磨面形成保護膜w1，且為不妨礙研磨速率的濃度范圍內，則為了抑制磨粒的凝集，也可以含有若干的水溶性高分子。

粗研磨用研磨液224優選使用以堿液作為主劑、且調整至ph8～ph13的堿性水溶液。作為堿劑，典型的為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化四甲基銨、哌嗪，但是也能夠例示其他的碳酸銨水溶液、添加有其他特定胺的堿性水溶液等。

作為第一研磨工序中的其他的研磨條件，可舉出研磨時間、研磨頭4的轉速、晶圓w的接觸壓等，但是可按照所期望的研磨量適當設定。

第一研磨工序結束后，停止粗研磨用研磨液224的供給。

<保護膜形成工序>

其次，緊接著上述第一研磨工序，實施保護膜形成工序。該保護膜形成工序，為了抑制以往從粗研磨至精研磨時，產生在晶圓w的被研磨面的水印缺陷而實施。

返回圖8，保護膜形成工序在第一研磨工序結束后，在使粗研磨用研磨布223的研磨面與晶圓w的被研磨面接觸的狀態下，對粗研磨用研磨布223的研磨面供給含有水溶性高分子的保護膜形成溶液。由此，如圖10(b)所示，使晶圓w的被研磨面與保護膜形成溶液225接觸。通過該接觸，在晶圓w的被研磨面形成保護膜w1。

在實施保護膜形成工序的期間，在第一研磨工序結束后，使支承體32上升，而將晶圓w的被研磨面從粗研磨用研磨布223拉開的情況下，晶圓w的被研磨面會暴露于空氣中。在該被研磨面存在不飽和鍵，因此在空氣中輸送至與粗研磨部22不同的第一精研磨部23等研磨臺時，通過來自空氣中的浮游粒子的污染或與氧氣的反應，在晶圓w的表面形成水印缺陷。在此形成的水印缺陷存在下述問題，即，若使其外延生長則成為微小凹缺陷，最終作為微小lpd而被檢測出。

因此，為了極力避免晶圓w的被研磨面暴露于空氣中，保護膜形成工序優選在成為與實施了第一研磨工序的研磨臺為相同研磨臺的粗研磨用研磨布223上進行。

并且，使保護膜形成溶液與晶圓w的被研磨面接觸時，可以使晶圓w與研磨臺旋轉并接觸，也可以在已停止的狀態下接觸。由使保護膜形成溶液可靠地到達晶圓w的中心部所對應的位置以形成保護膜w1的觀點，優選使晶圓w與研磨臺(粗研磨用研磨布223)彼此逆方向旋轉，并使保護膜形成溶液與晶圓w的被研磨面接觸。并且，在一邊將晶圓w按壓于粗研磨用研磨布223的方式加壓，一邊使晶圓w與研磨臺的兩者旋轉的情況下，通過基于保護膜形成溶液中的堿成分的蝕刻作用與基于粗研磨用研磨布223的蝕刻殘渣物的去除作用，而對粗研磨后的晶圓w的被研磨面進行研磨。即，在保護膜形成工序中，在未含磨粒的狀態下進行晶圓w的被研磨面的研磨，因此能夠去除第一研磨工序(粗研磨)中因磨粒產生的晶圓w的被研磨面的加工損傷，并且在研磨后的晶圓w的被研磨面形成特定的保護膜w1。

<保護膜形成溶液225>

保護膜形成溶液225所含的水溶性高分子，優選使用具有纖維素結構的高分子化合物或非離子性高分子化合物。作為具有纖維素結構的高分子化合物，可舉出羥基乙基纖維素。作為非離子性高分子化合物，可舉出聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化乙烯等。并且，水溶性高分子優選形成為直鏈狀，且一端為疏水基、另一端為親水基的膠束狀。

水溶性高分子的濃度優選為10ppm以上、30ppm以下的范圍內。低于10ppm時，即使晶圓w的被研磨面與保護膜形成溶液225接觸，也有在晶圓w的被研磨面無法形成可得到所期望效果的保護膜w1的可能性。這種情況下，有在晶圓w的被研磨面形成水印缺陷的可能性。

另一方面，若超過30ppm，則形成于晶圓w的被研磨面的保護膜w1的厚度變得過厚，在其后進行的第二研磨工序中，有為了去除保護膜w1而增加研磨時間的可能性。

保護膜形成溶液225優選以堿液作為主劑。

在剛進行粗研磨之后，在粗研磨用研磨布223與晶圓w的被研磨面之間存在有粗研磨用研磨液224。因此，在殘存有粗研磨用研磨液224的狀態下供給保護膜形成溶液225，但是保護膜形成溶液225中未使用堿成分的情況下，粗研磨用研磨液224與保護膜形成溶液225會產生較大的ph差值。若有這種較大的ph差值，則粗研磨用研磨布223與晶圓w的被研磨面之間存在的成分凝集，且有因該凝集成分導致晶圓w的被研磨面產生損傷的可能性。因此，保護膜形成溶液225優選微量添加例如胺等堿成分來調整ph值。這種情況下，若保護膜形成溶液225的ph能調整至10～11的范圍內，則堿成分的種類并無特別的限制。

另外，如上所述，在保護膜形成工序中，通過以不含磨粒的狀態進行晶圓w被研磨面的研磨，能夠去除第一研磨工序中的磨粒引起的加工損傷，因此保護膜形成溶液225優選不含磨粒。

<保護膜w1>

保護膜w1為通過將水溶性高分子以疏水基的部分附著于晶圓w的被研磨面而形成的有機膜。

保護膜w1的膜厚優選為10nm以上且100nm以下的范圍內。膜厚若在上述范圍內，則即使將晶圓w從粗研磨部22空氣中輸送至第一精研磨部23，也能夠防止源于粗研磨用研磨液224的堿成分或空氣中的氧氣與被研磨面接觸，因此不會使晶圓w的被研磨面因這些成分而被蝕刻。

如上所述，通過實施保護膜形成工序，晶圓w的被研磨面形成保護膜w1。如圖10(c)所示，通過在晶圓w的被研磨面存在有保護膜w1，能夠降低以往粗研磨至精研磨的空氣中輸送中的水印缺陷的產生。

保護膜形成工序結束后，停止保護膜形成溶液225的供給，并且停止研磨頭4的旋轉，并在保持晶圓w的情況下使研磨頭4上升。而且，使支承體32上升后，將支承體32旋轉90°，以使保持有晶圓w的研磨頭4位于第一精研磨部23的上方。

<第二研磨工序>

第二研磨工序相當于單面研磨工序的精研磨工序，為了抑制表面粗糙度而實施。

本實施方式中的第二研磨工序，以基于第一精研磨部23的第1精研磨以及基于第二精研磨部24的第2精研磨的2個階段而實施。

返回圖8，以頭旋轉驅動機構33旋轉研磨頭4并使支承體32降低。而且，在第一精研磨用研磨布233供給精研磨用的精研磨用研磨液，并且使旋轉的第一精研磨用研磨布233的研磨面與研磨頭4所保持的晶圓w接觸。由此，以第一精研磨用研磨布233按壓晶圓w的狀態進行精研磨。第一精研磨用研磨布233能夠采用絲絨型或仿麂皮型研磨布。

在精研磨用研磨液中含有磨粒。具體而言，可采用混入有膠態二氧化硅、鉆石、氧化鋁等磨粒的研磨液。磨粒的平均粒徑只要以不產生微刮傷等加工引起的缺陷的方式，在不使磨粒凝集的粒徑范圍選定即可，優選使用平均粒徑為10～50nm的磨粒。

并且，精研磨用研磨液優選使用以堿為主劑且調整為ph8～ph13的堿性水溶液。作為堿劑，可例示添加有堿性銨鹽、堿性鉀鹽、堿性鈉鹽中的任一種等堿性水溶液，或碳酸堿水溶液，或者添加有胺的堿性水溶液等。而且，精研磨用研磨液添加有水溶性高分子。作為精研磨用研磨液所使用的水溶性高分子，優選具有纖維素結構的高分子化合物或非離子性高分子化合物。具體而言，作為具有纖維素結構的高分子化合物，例如可舉出羥基乙基纖維素。并且，作為非離子性高分子化合物，例如可舉出聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧化乙烯等。

另外，所述保護膜形成工序中所使用的保護膜形成溶液的水溶性高分子濃度，優選比第二研磨工序中所使用的精研磨用研磨液的水溶性高分子濃度低。若保護膜形成溶液的水溶性高分子濃度比精研磨用研磨液的水溶性高分子濃度高，則由保護膜形成溶液帶入至第二研磨工序的水溶性高分子量變大，第二研磨工序的研磨速率會比規定值低，因此有在霧面的制作上產生障礙的可能性。

基于第一精研磨部23的第1精研磨結束后，使研磨頭4的旋轉停止，并在保持晶圓w的情況下使研磨頭4上升。而且，支承體32上升后，將支承體32旋轉90°，以使保持有晶圓w的研磨頭4位于第二精研磨部24的上方。

基于第二精研磨部24的第2精研磨，以比上述第1精研磨細的粗糙度進行研磨。除此之外與上述第1精研磨相同，因此省略其說明。

如上所述，通過實施第二研磨工序，形成霧度等級的微粗糙度(microroughness)。

最后，在基于第二精研磨部24的第2精研磨結束后，使支承體32上升后，將支承體32旋轉90°，以使保持有晶圓w的研磨頭4位于清洗部21的上方。而且，使支承體32降低，解除由研磨頭4的晶圓卡盤的吸引保持，使晶圓w返回至清洗部21上。

[實施方式的作用效果]

如上所述，上述實施方式中能夠發揮以下的作用效果。

(1)在緊接著第一研磨工序實施的保護膜形成工序中，使含有水溶性高分子的保護膜形成溶液225接觸晶圓w的被研磨面，以在被研磨面形成保護膜w1。

因此，保護膜w1防止了被研磨面暴露于空氣中，因此抑制了被研磨面與空氣中的氧氣的反應。并且，殘留在研磨液中的堿成分不會引起被研磨面的蝕刻。因此，在單面研磨工序中，降低了將晶圓w從粗研磨移送至精研磨的空氣中輸送時的水印缺陷的產生。作為結果，降低制造外延硅晶圓后水印缺陷所引起的微小凹缺陷。

(2)上一個循環所使用的粗研磨用研磨布223中殘留有保護膜形成工序中所供給的保護膜形成溶液225的水溶性高分子。因此，下一次循環的第一研磨工序中，以在粗研磨用研磨布223中殘留有水溶性高分子的狀態進行粗研磨。該情況下，因水溶性高分子，自然氧化膜的去除能力降低，且與晶圓中心部相比外周部的自然氧化膜的去除較晚，因此作為其結果，能夠降低下一次循環之后的晶圓w的邊緣塌邊量。

(3)保護膜形成溶液225的水溶性高分子濃度為10ppm以上且30ppm以下。因此，在晶圓w的被研磨面，以可抑制水印缺陷產生的程度的膜厚形成保護膜w1。并且，若在上述濃度范圍，則在粗研磨用研磨布223的水溶性高分子的殘留也較少，且為不會對粗研磨造成影響的程度，因此，在下一次循環的粗研磨中也不會極端降低研磨速率。

[其他的實施方式]

另外，本發明并不限定于上述實施方式，在不脫離本發明的宗旨的范圍內，可以進行各種改良以及設計的變更。

即，在本實施方式中，在保護膜形成工序中，通過使保護膜形成溶液225與晶圓w的被研磨面接觸，形成保護膜w1，但是也可以一邊從保護膜形成溶液供給部供給保護膜形成溶液225，一邊進行晶圓w的研磨。

并且，在第一研磨工序與保護膜形成工序之間，或者在保護膜形成工序與第二研磨工序之間，也可以施以純水沖洗。該純水沖洗，在研磨裝置1的粗研磨部22設置純水沖洗液供給部，由純水沖洗液供給部對粗研磨用研磨布223的研磨面適當供給用于沖洗晶圓w的被研磨面的沖洗液而實施。

而且，對于第二研磨工序，以基于第一精研磨部23的第1精研磨以及基于第二精研磨部24的第2精研磨的2個階段的實施來進行了說明，但是第二研磨工序也能夠以1個階段來實施。

實施例

其次，通過實施例更詳細地說明本發明，但本發明并不因這些例子而受到任何的限制。

<實施例1>

首先，準備了依次進行切片、倒角、拋光、蝕刻、雙面研磨以及清洗的各處理而得的直徑300mm的硅晶圓。其次，使用圖8所示的研磨裝置1，對清洗后的硅晶圓，進行了以下的單面研磨工序。

實施例1的單面研磨工序中，依次進行了作為粗研磨的第一研磨工序、保護膜形成工序、作為精研磨的第二研磨工序。所使用的粗研磨用研磨液以及保護膜形成溶液示于下述表1。

<實施例2>

如下述表1所示，除了將實施例1的保護膜形成工序中所使用的保護膜形成溶液的堿種類改為胺，添加的水溶性高分子聚合物在hec(羥基乙基纖維素)中添加了peg(聚乙烯醇)以外，以與實施例1相同的條件進行了各工序的處理。

<比較例1>

除了未進行實施例1所實施的保護膜形成工序，且在第一研磨工序后實施了沖洗以外，以與實施例1相同的條件進行了各工序的處理。

[表1]

而且，對以上述條件實施了單面研磨工序的各晶圓，通過以cvd法在其表面形成厚度4μm的硅外延膜，制造了外延硅晶圓。

晶圓評價項目設為外延硅晶圓的lpd數、lpd的分布圖觀察、外延生長前的硅晶圓的表面粗糙度。

外延硅晶圓的lpd數以及lpd的分布圖觀察，通過使用表面缺陷檢查裝置(kla-tencor公司制：surfscansp-2)，以dic模式觀察晶圓的表面而求出。

并且，硅晶圓表面的粗糙度ra，通過表面粗糙度計(chapman公司制)而測定。

在圖11示出實施例1、2以及比較例1的外延硅晶圓的表面的微小lpd數。在圖12示出實施例1、2以及比較例1的硅晶圓的表面粗糙度ra。在圖13～圖15示出實施例1、2以及比較例1的外延硅晶圓的表面的lpd分布圖。

由圖11、圖12可知，相對于第一研磨工序后不形成保護膜的比較例1，形成有保護膜的實施例1、2中，微小lpd數、表面粗糙度ra均觀察到降低的傾向。

并且，若將實施例1、2進行比較，則實施例2的微小lpd數、表面粗糙度ra均降低，可推測通過使用聚合物濃度較高的保護膜形成溶液，形成了保護能力較高的保護膜。

根據圖13～圖15的外延硅晶圓表面的lpd實體觀察結果，與比較例1相比，實施例1、2中確認到微小lpd數降低。可推測這是由于源于水印缺陷的微小凹缺陷的減少。

并且，若比較實施例1、2，則實施例2的微小lpd數較少，可推測能夠充分抑制水印缺陷。

根據這些結果，實施例2中所使用的保護膜形成溶液，含有作為水溶性高分子聚合物的peg，可推測通過該聚合物所形成的保護膜的鈍化效果、蝕刻阻擋效果較高。

<實施例3>

不進行外延生長處理，在保護膜形成工序中，使用僅含有作為水溶性高分子聚合物的peg的保護膜形成溶液，除了調整了保護膜形成溶液中的peg濃度以外，與實施例2同樣地制造了硅晶圓。調整的聚合物濃度設為0ppm、5ppm、10ppm、20ppm、30ppm、50ppm以及100ppm。

對于所獲得的硅晶圓，測量了水印的產生數、研磨速率、邊緣形狀以及邊緣附近的晶圓表面形狀(邊緣塌邊；ero)。

在圖16示出其結果。另外，圖16的縱軸所示的指標值為，對于使用peg濃度為0ppm，即未含有peg的溶液時的結果的相對值。

根據圖16，保護膜形成溶液的聚合物濃度越高，水印的產生數越降低，聚合物濃度較高的一方保護膜所起的保護效果則越高，可確認能夠防止水印的產生。

另一方面，保護膜形成溶液的聚合物濃度越高其結果研磨速率越降低。可推測這是因為若聚合物濃度較高則聚合物殘留于研磨布，在下一次循環的粗研磨中的研磨速率降低。

根據這些結果，判斷保護膜形成溶液的聚合物濃度在水印的產生數較低、且研磨速率較高，10ppm以上且30ppm以下的范圍為最佳。

另外，得到保護膜形成溶液的聚合物濃度越高，邊緣塌邊越降低的結果。可推測這是因為殘留于研磨布的聚合物在下一次循環的粗研磨中作用于硅晶圓，通過延遲自然氧化膜的去除，抑制了邊緣塌邊。在作為上述最佳的聚合物濃度范圍中，也可以抑制邊緣塌邊，緊接著第一研磨工序實施保護膜形成工序，通過在被研磨面形成保護膜而抑制邊緣塌邊，確認得到更佳的效果。

符號說明

1-研磨裝置，2-研磨處理部，3-晶圓保持旋轉部，4-研磨頭，20-框體，21-清洗部，22-粗研磨部，23-第一精研磨部，24-第二精研磨部，31-支承體轉軸，32-支承體，33-頭旋轉驅動機構，221-平臺旋轉驅動機構，222-粗研磨用平臺，223-粗研磨用研磨布，224-粗研磨用研磨液，225-保護膜形成溶液，231-平臺旋轉驅動機構，232-第一精研磨平臺，233-第一精研磨用研磨布，241-平臺旋轉驅動機構，242-第二精研磨平臺，243-第二精研磨用研磨布，w-晶圓，w1-保護膜。