CN109844908A - 硅晶片用冲洗剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的硅晶片用冲洗剂组合物包含水溶性高分子及水,且上述水溶性高分子为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位Z与二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位Z0之差(Z-Z0)成为25mV以下的水溶性高分子;该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)包含上述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述水溶性高分子的浓度为0.1质量%,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0,该二氧化硅水分散液(水分散液S0)包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅晶片用冲洗剂组合物及使用其的硅晶片的冲洗方法、硅晶片的制造方法以及半导体基板的制造方法。
背景技术
近年来,因对半导体内存的高记录容量化的要求提高,半导体装置的设计规则正推进微细化。因此,于半导体装置的制造过程中所进行的光刻法中,焦点深度变浅,对硅晶片(裸晶片)的表面缺陷(LPD:Light point defects,亮点缺陷)或表面粗糙度(雾度(Haze))的降低的要求变得越来越严格。
基于提升硅晶片的品质的目的,研磨硅晶片的研磨工序有:磨削(粗研磨)工序,其将通过将硅单晶锭切割为薄圆板状所获得的硅晶片平面化;及精研磨工序,其于对经磨削的硅晶片进行蚀刻后,将硅晶片表面镜面化。尤其是于研磨的最终阶段所进行的精研磨以抑制雾度,且抑制经研磨的硅晶片表面的因润湿性提升(亲水化)所引起的微粒或刮痕、凹坑等LPD为目的而进行。
作为硅晶片的研磨中使用的研磨液组合物,揭示有一种研磨用组合物,其以雾度等级的改善为目的,包含二氧化硅粒子、羟乙基纤维素(HEC)、聚环氧乙烷及碱性化合物(专利文献1)。揭示有一种硅晶片用研磨液组合物,其以同时实现表面粗糙度(雾度)的降低及表面缺陷(LPD)的降低为目的,包含源自羟基的氧原子数与源自聚氧亚烷基的氧原子数之比(源自羟基的氧原子数/源自聚氧亚烷基的氧原子数)为特定的范围内的值的水溶性高分子(专利文献2)。揭示有一种硅晶片用研磨组合物,其以抑制研磨粒的凝聚,并且降低经研磨的被研磨物表面的污染为目的,包含侧链具有1,2-二醇结构的聚乙烯醇系树脂、及以于pH值2.0以上的溶液中表面的Zeta电位为负且不具有等电点的方式对表面进行化学修饰而成的研磨粒(专利文献3)。揭示有一种硅晶片用研磨组合物,其以平滑性的降低的抑制及缺陷数的降低为目的,包含羟丙甲纤维素,且研磨粒于研磨液组合物中具有负Zeta电位(专利文献4)。揭示有一种半导体装置用基板洗涤液,其并非为研磨液组合物,亦并非针对硅晶片表面而使用,但以可去除CMP(chemical mechanical polishing,化学机械研磨)工序后的半导体装置用基板表面的污染物,而且于短时间内净化该基板表面为目的,包含聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷嵌段共聚物作为高分子凝聚剂,通过凝聚使微粒的粒径较大,并且使微粒的Zeta电位为负而抑制微粒对半导体装置用基板表面的附着(专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2004-128089号公报
专利文献2:WO2015/060293号公报
专利文献3:WO2014/084091号公报
专利文献4:日本专利特开2014-154707号公报
专利文献5:日本专利特开2012-94852号公报
发明内容
发明所解决的问题
于碱性条件下,二氧化硅粒子及硅晶片的表面电荷均带负电,因其电荷排斥而使二氧化硅粒子无法靠近硅晶片,无法充分地表现出研磨速度,但研磨液组合物中包含的聚合物吸附于硅晶片及二氧化硅粒子两者的表面,故而抑制硅晶片与二氧化硅粒子的电荷排斥,表现出粘结剂效果,有助于硅晶片的研磨速度的提升。
但是,于经研磨工序研磨的硅晶片(以下,亦称为“研磨后硅晶片”)的表面附着有聚合物,故而例如,即便进行于研磨后硅晶片与研磨垫之间供给水,于研磨后硅晶片与研磨垫接触的状态下,使研磨垫相对于研磨后硅晶片相对运动的所谓水冲洗,二氧化硅粒子亦再附着于硅晶片表面,因此研磨后硅晶片的洗涤相当需要时间,该情况成为生产率提升及成本降低的阻碍。
因此,于本发明中,提供一种可实现研磨后硅晶片的洗涤时间的缩短化及LPD的降低的硅晶片用冲洗剂组合物;及使用其的硅晶片的冲洗方法;硅晶片的制造方法以及半导体基板的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明的硅晶片用冲洗剂组合物包含水溶性高分子及水系介质,且
上述水溶性高分子为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位Z与二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位Z0之差(Z-Z0)成为25mV以下水溶性高分子;
该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)包含上述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述水溶性高分子的浓度为0.1质量%,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0,该二氧化硅水分散液(水分散液S0)包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0。
本发明的硅晶片用冲洗剂组合物包含水溶性高分子及水系介质,且
上述水溶性高分子包含选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种。
本发明的硅晶片的冲洗方法包括使用本发明的硅晶片用冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
关于本发明的硅晶片的制造方法,若将本发明的硅晶片用冲洗剂组合物中包含的上述水溶性高分子称为水溶性高分子A,则包括:
研磨工序,其使用包含二氧化硅粒子、水溶性高分子B、含氮碱性化合物及水系介质的研磨液组合物研磨被研磨硅晶片;
冲洗工序,其使用本发明的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片;及
洗涤工序,其将经冲洗的硅晶片洗涤。
需要说明的是,上述水溶性高分子A与上述水溶性高分子B可相同,亦可不同。
本发明的半导体基板的制造方法包括使用本发明的硅晶片用冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
本发明的半导体基板的制造方法包括通过本发明的硅晶片的制造方法制造硅晶片的工序。
发明效果
根据本发明,涉及可实现研磨后硅晶片的洗涤时间的缩短化及LPD的降低的硅晶片用冲洗剂组合物;及使用该硅晶片用冲洗剂组合物的硅晶片的冲洗方法;硅晶片的制造方法以及半导体基板的制造方法。
具体实施方式
本发明基于如下见解:通过硅晶片用冲洗剂组合物(以下,亦有时简称为“冲洗剂组合物”)包含具有含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位Z与二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位Z0之差(Z-Z0)成为25mV以下的性质的水溶性高分子(以下,有时称为“水溶性高分子A”)作为特定的水溶性高分子,可实现研磨后硅晶片的洗涤时间的缩短化及LPD的降低,该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)包含上述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述水溶性高分子的浓度为0.1质量%,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0,该二氧化硅水分散液(水分散液S0)包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0。
于使用本发明的冲洗剂组合物对研磨后硅晶片进行冲洗处理的情形时,可进行研磨后硅晶片的LPD的降低及洗涤时间的缩短化的本发明效果的表现原理推定如下。
若供给本发明的冲洗剂组合物,开始进行使用冲洗剂组合物的冲洗处理,则因使研磨垫相对于研磨后硅晶片相对运动时的物理力,作为分别吸附于研磨后硅晶片及二氧化硅粒子的表面的研磨液组合物的构成成分的水溶性高分子B与上述水溶性高分子A发生置换。如此,抑制二氧化硅粒子对研磨后硅晶片表面的再附着,故而可明显降低供于洗涤工序的研磨后硅晶片上的二氧化硅粒子的残留量,除此以外,即便水溶性高分子A吸附于二氧化硅粒子,亦不会使二氧化硅粒子的Zeta电位大幅变动,可将二氧化硅粒子的Zeta电位保持为负且较大的值,故而亦抑制二氧化硅粒子的凝聚。因此,推定本发明的冲洗剂组合物通过包含上述水溶性高分子A,实现研磨后硅晶片的LPD的降低及洗涤时间的缩短化。
[冲洗剂组合物]
本发明的冲洗剂组合物包含水溶性高分子A及水系介质,且于不会妨碍本发明的效果的范围内包含任选成分。关于任选成分的详细内容,于下文叙述。
[水溶性高分子A]
水溶性高分子A为具有水分散液S的Zeta电位Z与水分散液S0的Zeta电位Z0之差(Z-Z0)成为25mV以下的性质的水溶性高分子。此处,水分散液S为包含水溶性高分子A、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,水溶性高分子A的浓度为0.1质量%,二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0的含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液。水分散液S0为包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0的二氧化硅水分散液。Zeta电位可通过实施例中记载的方法进行测定。于水溶性高分子A包含2种以上的水溶性高分子的情形时,2种以上的水溶性高分子的混合物具有差(Z-Z0)成为25mV以下的性质。于水溶性高分子A为2种以上的水溶性高分子的混合物的情形时,“水溶性高分子A的浓度为0.1质量%”意指水分散液S中的该混合物的浓度为0.1质量%,换言之,意指各水溶性高分子于水分散液S中的浓度的合计为0.1质量%。
于水溶性高分子A仅包含下述水溶性高分子a1的情形时,就二氧化硅粒子的凝聚的抑制的观点而言,上述差(Z-Z0)为25mV以下,优选为15mV以下,更优选为9mV以下,进一步优选为7mV以下。
于水溶性高分子A为下述水溶性高分子a1与水溶性高分子a2的混合物的情形时,就二氧化硅粒子的凝聚的抑制的观点而言,上述差(Z-Z0)为25mV以下,优选为15mV以下,更优选为12mV以下,进一步优选为9mV以下。
水分散液S0的Zeta电位Z0例如为-40mV~-50mV的范围内的特定值,其一例为使用二氧化硅原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)进行调整而得到的水分散液S0的Zeta电位(例如-46mV)。
于水溶性高分子A仅包含下述水溶性高分子a1的情形时,就二氧化硅粒子的凝聚的抑制的观点而言,水溶性高分子A为上述水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径d与上述水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0之比(d/d0)成为优选1.35以下、更优选为1.17以下、进一步优选为1.10以下、进一步更优选为1.08以下的水溶性高分子,而且,就LPD降低的观点而言,为成为优选1.00以上、更优选为1.02以上、进一步优选为1.04以上、进一步更优选为1.05以上的水溶性高分子。
于水溶性高分子A为下述水溶性高分子a1与下述水溶性高分子a2的混合物的情形时,就二氧化硅粒子的凝聚的抑制的观点而言,水溶性高分子A为上述水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径d与上述水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0之比(d/d0)成为优选1.35以下、更优选为1.34以下、进一步优选为1.33以下、进一步更优选为1.32以下的水溶性高分子,而且,就LPD降低的观点而言,为成为优选1.00以上、更优选为1.25以上、进一步优选为1.30以上、进一步更优选为1.31以上的水溶性高分子。
水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0例如为64~73nm的范围内的特定值,优选为66~69nm的范围内的特定值,其一例为包含二氧化硅原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)作为二氧化硅粒子的供给源的水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径(例如68.4nm)。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,冲洗剂组合物中的水溶性高分子A的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.015质量%以上,进一步优选为0.020质量%以上,进一步更优选为0.025质量%以上,进一步更优选为0.03质量%以上,而且,就相同的观点而言,优选为1.0质量%以下,更优选为0.7质量%以下,进一步优选为0.4质量%以下,进一步更优选为0.1质量%以下,进一步更优选为0.08质量%以下。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,水溶性高分子A优选为选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种水溶性高分子a1。
作为聚甘油衍生物,优选为通过醚键或酯键对聚甘油加成官能团而成的聚甘油衍生物,更优选为通过醚键进行加成而成的聚甘油衍生物。
作为聚甘油衍生物,就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,优选为聚甘油烷基醚、聚甘油二烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、聚环氧乙烷加成聚甘油、聚环氧丙烷加成聚甘油、氨基化聚甘油等,更优选为聚甘油烷基醚。它们可使用一种或者并用2种以上。
作为聚缩水甘油衍生物,就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,优选为聚缩水甘油烷基醚、聚缩水甘油二烷基醚、聚缩水甘油脂肪酸酯、聚环氧乙烷加成聚缩水甘油、聚环氧丙烷加成聚缩水甘油、氨基化聚缩水甘油等。它们可使用一种或者并用2种以上。
作为聚乙烯醇衍生物,就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,优选有聚环氧乙烷改性聚乙烯醇、磺酸改性聚乙烯醇等。它们可使用一种或者并用2种以上。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,于上述中,水溶性高分子a1更优选为选自由聚甘油、聚甘油烷基醚、聚甘油二烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、聚环氧乙烷改性聚乙烯醇、磺酸改性聚乙烯醇及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种,进一步优选为选自由聚甘油及聚甘油烷基醚所组成的组中的至少1种,进一步更优选为聚甘油烷基醚。水溶性高分子a1可自上述中选择2种以上而使用,就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,冲洗剂组合物优选包含聚甘油及聚甘油烷基醚这两者。聚甘油衍生物的疏水基的碳数优选为6以上,更优选为8以上,而且,优选为22以下,更优选为18以下。
于水溶性高分子a1包含聚甘油及聚甘油烷基醚的情形时,就LPD的降低的观点而言,它们的质量比(聚甘油/聚甘油烷基醚)优选为0.5以上,更优选为1.0以上,进一步优选为2.0以上,而且,就相同的观点而言,优选为10以下,更优选为6.0以下,进一步优选为5.0以下。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,水溶性高分子a1的重均分子量优选为500以上,更优选为700以上,进一步优选为900以上,而且,就相同的观点而言,优选为1,500,000以下,更优选为500,000以下,进一步优选为100,000以下,进一步更优选为25,000以下,进一步更优选为10,000以下。需要说明的是,水溶性高分子A的重均分子量可通过实施例中记载的方法进行测定。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低的观点而言,水溶性高分子a1优选为5聚物以上,更优选为10聚物以上,进一步优选为15聚物以上,而且,就相同的观点而言,优选为5,000聚物以下,更优选为500聚物以下,进一步优选为200聚物以下,进一步更优选为150聚物以下,进一步更优选为100聚物以下。
就LPD的降低的观点而言,水溶性高分子A优选为上述水溶性高分子a1与包含甜菜碱结构的水溶性高分子(以下,亦有时将“包含甜菜碱结构的水溶性高分子”简称为“水溶性高分子a2”)的混合物。
[包含甜菜碱结构的水溶性高分子]
于本案中,甜菜碱结构表示于同一分子内具有正电荷及负电荷,且电荷被中和的结构。上述甜菜碱结构优选于不相邻的位置具有上述正电荷及负电荷,而且,优选于介隔1个以上的原子的位置具有上述正电荷及负电荷。
作为水溶性高分子a2,就LPD的降低的观点而言,优选为选自包含甜菜碱结构的单体的聚合物、包含甜菜碱结构的单体与包含疏水基的单体的共聚物、包含甜菜碱结构的单体与包含羟基的单体的共聚物、包含甜菜碱结构的单体与包含氧亚烷基的单体的共聚物、包含甜菜碱结构的单体与包含氨基的单体的共聚物、及包含甜菜碱结构的单体与包含季铵基的单体的共聚物中的至少1种水溶性高分子,更优选包含甜菜碱结构的单体与包含疏水基的单体的共聚物。
作为甜菜碱结构,可列举:磺基甜菜碱、羰基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱(ホスホベタイン)等,就LPD降低的观点而言,更优选为羰基甜菜碱、磷酸酯甜菜碱,进一步优选为磷酸酯甜菜碱。
作为源自包含甜菜碱结构的单体的结构单元A,就LPD的降低的观点而言,优选为下述式(1)所表示的结构单元。
[化1]
上述式(1)中,
R1~R3相同或不同,表示氢原子、甲基或乙基,
R4表示碳数1以上且4以下的亚烷基或-Y1-OPO3 --Y2-,
Y1、Y2相同或不同,表示碳数1以上且4以下的亚烷基,
R5、R6相同或不同,表示碳数1以上且4以下的烃基,
X1表示O或NR7,
R7表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基,
X2表示碳数1以上且4以下的烃基、-R17SO3 -或-R18COO-,
R17、R18相同或不同,表示碳数1以上且4以下的亚烷基。
其中,关于X2,于R4为碳数1以上且4以下的亚烷基时为-R17SO3 -或-R18COO-,于R4为-Y1-OPO3 --Y2-时为碳数1以上且4以下的烃基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R1及R2分别优选为氢原子。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R3优选为氢原子或甲基,更优选为甲基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,X1优选为O(氧原子)。
就LPD的降低的观点而言,R4优选为碳数2或3的亚烷基或-Y1-OPO3 --Y2-,更优选为碳数2的亚烷基或-Y1-OPO3 --Y2-,进一步优选为-Y1-OPO3 --Y2-。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,Y1、Y2分别优选为碳数2或3的亚烷基,更优选为碳数2的亚烷基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R5、R6分别优选为甲基或乙基,更优选为甲基。
于R4为碳数1以上且4以下的亚烷基时,X2为-R17SO3 -或-R18COO-,就LPD的降低的观点而言,优选为-R18COO-。于R4为-Y1-OPO3 --Y2-时,X2为碳数1以上且4以下的烃基,就LPD的降低的观点而言,更优选为甲基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R17的碳数优选为1以上且3以下,更优选为2以上且3以下。就不饱和单体的获取性的观点、单体的聚合性的观点及LPD的降低的观点而言,R18的碳数优选为1以上且3以下,更优选为1以上且2以下。
作为结构单元A,就LPD的降低的观点而言,优选为源自选自磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱及羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯中的至少1种单体的结构单元,更优选为源自选自甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱及羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯中的至少1种单体的结构单元,进一步优选为源自甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱的结构单元。
于水溶性高分子a2为选自包含疏水基的单体、包含羟基的单体、包含氧亚烷基的单体、包含氨基的单体、及包含季铵基的单体中的至少1种单体(以下,有时简称为“单体B”)与包含甜菜碱结构的单体的共聚物的情形时,作为源自单体B的结构单元B,就LPD的降低的观点而言,例如优选为下述式(2)所表示的结构单元B。
[化2]
其中,式(2)中,
R8~R10相同或不同,表示氢原子、甲基或乙基,
X3表示O或NR19,
R19表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基,
R11表示碳数1以上且22以下的亚烷基(其中,上述亚烷基的氢原子可经羟基取代)或-(AO)m-(其中,AO为碳数2以上且4以下的亚烷氧基,m为平均加成摩尔数,为1以上且150以下),
X4表示氢原子、碳数1以上且4以下的烃基(其中,上述烃基的氢原子可经羟基取代)、羟基、N+R12R13R14或NR15R16,
R12~R16相同或不同,表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R8及R9分别优选为氢原子。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R10优选为氢原子或甲基,更优选为甲基。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,X3优选为O。
于X4为氢原子时,就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R11的亚烷基的碳数优选为3以上,更优选为4以上,进一步优选为6以上,而且,优选为18以下,更优选为12以下,就相同的观点而言,m优选为2以上且30以下。
于X4为碳数1以上且4以下的烃基时,就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R11优选为-(AO)m-,上述m优选为4以上且90以下。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,AO优选包含选自作为碳数2的亚烷氧基的亚乙氧基(EO)、及作为碳数3的亚烷氧基的亚丙氧基(PO)中的1种以上的亚烷氧基,更优选包含EO。于-(AO)m-包含碳数不同的2种以上的亚烷氧基的情形时,各种亚烷氧基的排列可为嵌段,亦可为无规,优选为嵌段。
于X4为羟基、N+R12R13R14或NR15R16时,就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,R11优选为碳数1以上且22以下的亚烷基(其中,上述烃基的氢原子可经羟基取代),就相同的观点而言,上述亚烷基的碳数优选为2以上,且优选为3以下,而且,更优选为2。
就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,X4优选为氢原子、甲基、羟基或N+R12R13R14,就相同的观点而言,R12~R14分别优选为甲基或乙基,更优选为甲基。
作为结构单元B,就单体的获取性、单体的聚合性及LPD的降低的观点而言,优选为源自选自甲基丙烯酸烷基酯等具有疏水基(疏水基的氢原子可经羟基取代)的不饱和单体、具有季铵阳离子的甲基丙烯酸酯等具有阳离子基的不饱和单体、及具有亚乙氧基的甲基丙烯酸酯等具有非离子基的不饱和单体中的至少1种单体的结构单元,更优选为源自甲基丙烯酸烷基酯等具有疏水基(疏水基的氢原子可经羟基取代)的不饱和单体的结构单元。
作为结构单元B,更优选为源自选自如下单体中的至少1种单体的结构单元:甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸2-乙基己酯(EHMA)、甲基丙烯酸月桂酯(LMA)、甲基丙烯酸硬脂酯(SMA)、甲基丙烯酰氧基乙基二甲基乙基铵(MOEDES)、甲基丙烯酸2-羟基-3-(三甲基铵基)丙酯(THMPA)、甲基丙烯酰基乙基三甲基铵(MOETMA)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)、聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)、甲氧基聚丙二醇甲基丙烯酸酯(MPPGMA)、聚丙二醇甲基丙烯酸酯(PPGMA)及甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA),更优选为源自选自BMA及LMA中的至少1种单体的结构单元。
(结构单元A与结构单元B的摩尔比)
就LPD的降低的观点而言,水溶性高分子a2中的结构单元A与结构单元B的摩尔比(结构单元A/结构单元B)优选为10/90以上,更优选为20/80以上,进一步优选为30/70以上,就相同的观点而言,优选为98/2以下,更优选为95/5以下。
(结构单元A及结构单元B以外的结构单元)
水溶性高分子a2可于无损本发明的效果的范围内,含有结构单元A及结构单元B以外的结构单元。作为结构单元A及结构单元B以外的结构单元,优选为源自苯乙烯等疏水性不饱和单体的结构单元。
水溶性高分子a2中的结构单元A及结构单元B以外的结构单元的含量优选为1质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下,更进一步优选为0.05质量%以下。水溶性高分子a2中的结构单元A及结构单元B以外的结构单元的含量可为0质量%。
水溶性高分子a2中的结构单元A与结构单元B的合计的含量优选为99质量%以上,更优选为99.5质量%以上,进一步优选为99.9质量%以上,更进一步优选为99.95质量%以上,可为100质量%。
就LPD降低的观点而言,水溶性高分子a2的重均分子量优选为0.1万以上,更优选为0.3万以上,进一步优选为0.5万以上,而且,就水溶性高分子a2的溶解性提升及LPD降低的观点而言,优选为150万以下,更优选为120万以下,进一步优选为100万以下。
就LPD的降低的观点而言,本发明的冲洗剂组合物中的水溶性高分子a2的含量优选为0.00001质量%以上,更优选为0.00005质量%以上,进一步优选为0.0001质量%以上,而且,就LPD降低的观点而言,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
就LPD的降低的观点而言,本发明的冲洗剂组合物中的水溶性高分子a1与水溶性高分子a2的质量比(水溶性高分子a1/水溶性高分子a2)优选为0.5以上,更优选为1以上,进一步优选为2以上,而且,就LPD降低的观点而言,优选为500以下,更优选为200以下,进一步优选为100以下。
[水系介质]
作为本发明的冲洗剂组合物中包含的水系介质,可列举离子交换水或超纯水等水、或水与溶剂的混溶介质等。作为上述溶剂,例如可列举碳数2以上且4以下的多元醇,优选为甘油或丙二醇。作为水系介质中的水,优选为离子交换水或超纯水,更优选为超纯水。于水系介质为水与溶剂的混溶介质的情形时,就经济性的观点而言,水相对于混溶介质整体的比率优选为90质量%以上,更优选为92质量%以上,进一步优选为95质量%以上。
本发明的冲洗剂组合物中的水系介质的含量优选为水溶性高分子A、视需要添加的下述碱性化合物、及下述其他任选成分的余量。
[任选成分(助剂)]
于本发明的冲洗剂组合物中,可于不会妨碍本发明的效果的范围内,还包含选自pH值调整剂、防腐剂、醇类、螯合剂、阴离子性表面活性剂及非离子性表面活性剂中的至少1种任选成分。
[pH值调整剂]
作为pH值调整剂,可列举:碱性化合物、酸性化合物、及它们的盐等。作为上述酸性化合物的盐,优选为选自碱金属盐、铵盐及胺盐中的至少1种,更优选为铵盐。作为碱性化合物采用盐的形态的情形时的抗衡离子,优选为选自氢氧化物离子、氯化物离子及碘化物离子中的至少1种,更优选为选自氢氧化物离子及氯化物离子中的至少1种。
(碱性化合物)
作为碱性化合物,例如可列举:氢氧化钠、氢氧化钾、氨、氢氧化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基-N,N-二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、六亚甲基二胺、哌嗪-六水合物、无水哌嗪、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、二亚乙基三胺、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵。这些碱性化合物可使用2种以上。作为碱性化合物,就同时实现硅晶片的雾度的降低及LPD的降低的观点、冲洗剂组合物的保存稳定性提升的观点而言,更优选为氨。
(酸性化合物)
作为酸性化合物,可列举:硫酸、盐酸、硝酸或磷酸等无机酸;乙酸、草酸、丁二酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸或苯甲酸等有机酸等。
[防腐剂]
作为防腐剂,可列举:苯氧基乙醇、苯扎氯铵、苄索氯铵、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、(5-氯-)2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、过氧化氢或次氯酸盐等。
[醇类]
作为醇类,可列举:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、2-甲基-2-丙醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、甘油等。本发明的冲洗剂组合物中的醇类的含量优选为0.01质量%~10质量%。
[螯合剂]
作为螯合剂,可列举:1-羟基乙烷1,1-二膦酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、次氮基三乙酸、次氮基三乙酸钠、次氮基三乙酸铵、羟基乙基乙二胺三乙酸、羟基乙基乙二胺三乙酸钠、三亚乙基四胺六乙酸、三亚乙基四胺六乙酸钠等。本发明的冲洗剂组合物中的螯合剂的含量优选为0.001~10质量%。
[阴离子性表面活性剂]
作为阴离子性表面活性剂,例如可列举:脂肪酸皂、烷基醚羧酸盐等羧酸盐;烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐等磺酸盐;高级醇硫酸酯盐、烷基醚硫酸盐等硫酸酯盐;磷酸烷基酯等磷酸酯盐等。
[非离子性表面活性剂]
作为非离子性表面活性剂,可列举:聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧亚烷基(氢化)蓖麻油等聚乙二醇型;蔗糖脂肪酸酯、烷基糖苷等多元醇型;及脂肪酸烷醇酰胺等。
就洗涤时间的缩短化及LPD的降低、冲洗剂组合物的保存稳定性提升的观点而言,本发明的冲洗剂组合物于25℃下的pH值优选为2以上,更优选为2.5以上,进一步优选为3.0以上,而且,就相同的观点而言,优选为12以下,更优选为11.5以下,进一步优选为11.0以下。pH值的调整可视需要适当添加pH值调整剂而进行。此处,25℃下的pH值可使用pH计(东亚电波工业股份有限公司,HM-30G)进行测定,为将电极浸渍于冲洗剂组合物中后1分钟后的数值。
上述所说明的各成分的含量为使用时的含量,本发明的冲洗剂组合物可于无损其保存稳定性的范围内,于浓缩的状态下进行保存及供给。于此情形时,就可进一步降低制造及输送成本的方面而言优选。浓缩液只要视需要通过上述水系介质适当进行稀释而使用即可。作为浓缩倍率,只要可确保稀释后的研磨时的浓度,则并无特别限定,就可进一步降低制造及输送成本的观点而言,优选为2倍以上,更优选为10倍以上,进一步优选为20倍以上,进一步更优选为30倍以上。
于本发明的冲洗剂组合物为上述浓缩液的情形时,就降低制造及输送成本的观点而言,浓缩液中的水溶性高分子A的含量优选为0.02质量%以上,更优选为0.1质量%以上,更优选为0.5质量%以上,进一步优选为1.0质量%以上,进一步更优选为1.5质量%以上,而且,就保存稳定性提升的观点而言,优选为20质量%以下,更优选为15质量%以下,进一步优选为10质量%以下,进一步更优选为7.0质量%以下。
于本发明的冲洗剂组合物为上述浓缩液的情形时,上述浓缩液于25℃下的pH值优选为1.5以上,更优选为1.7以上,进一步优选为2.0以上,而且,优选为12.5以下,更优选为12.0以下,进一步优选为11.5以下。
[冲洗剂组合物的制造方法]
本发明的冲洗剂组合物例如可通过包括利用公知的方法调配水溶性高分子A、水系介质及视需要包含的任选成分的工序的制造方法而制造。于本案中,“调配”包括将水溶性高分子A及视需要包含的任选成分同时或依序与水系介质进行混合的操作。各成分的混合顺序并无限制。
上述调配例如可使用均质混合机、均质机、超声波分散机及湿式球磨机等混合器进行。本实施方式的冲洗剂组合物的制造方法中的各成分的调配量可与上述冲洗剂组合物的各成分的含量相同。
[半导体基板的制造方法]
本发明的冲洗剂组合物用于去除使用包含研磨粒及水溶性高分子B的研磨液组合物进行研磨后的硅晶片的表面所残留的残渣。本发明的半导体基板的制造方法的一例包括:研磨工序,其使用包含研磨粒的研磨液组合物,研磨被研磨硅晶片(亦称为“被研磨基板”);冲洗工序,其使用本发明的冲洗剂组合物对研磨后硅晶片进行冲洗处理;及洗涤工序,其将经上述冲洗工序冲洗的硅晶片(亦称为“冲洗后硅晶片”)洗涤。半导体基板的一例例如为硅晶片,本发明的半导体基板的制造方法的一例为硅晶片的制造方法。本发明的半导体基板的制造方法的另一例为包括通过本发明的硅晶片的制造方法制造硅晶片的工序的半导体基板的制造方法,该工序包括:研磨工序,其使用研磨液组合物研磨被研磨硅晶片;冲洗工序,其使用本发明的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片;及洗涤工序,其将经冲洗的硅晶片洗涤。
上述研磨工序具有:磨削(粗研磨)工序,其将通过将硅单晶锭切割为薄圆板状所获得的硅晶片平面化;及精研磨工序,其于对经磨削的硅晶片进行蚀刻后,将硅晶片表面镜面化。
于上述研磨工序中,例如于被研磨硅晶片与研磨垫之间供给研磨液组合物,于被研磨硅晶片与研磨垫接触的状态下,使研磨垫相对于被研磨硅晶片相对运动。研磨垫的转速、被研磨基板的转速、设定于具备研磨垫的研磨装置的研磨负载、研磨液组合物的供给速度、研磨时间等研磨条件可与现有公知的研磨条件相同。
作为研磨工序中使用的研磨剂组合物,例如,就提升研磨速度,降低硅晶片的雾度的观点而言,优选包含二氧化硅粒子作为研磨粒,且包含水溶性高分子B。
于上述冲洗工序中,例如,于研磨后硅晶片与研磨垫之间供给冲洗剂组合物,于研磨后硅晶片与研磨垫接触的状态下,使研磨垫相对于研磨后硅晶片相对运动。冲洗工序中的冲洗处理可使用研磨工序中使用的研磨装置进行。研磨垫的转速、研磨后硅晶片的转速、设定于具备研磨垫的研磨装置的负载、冲洗剂组合物的供给速度等可与研磨工序中的对应的条件相同,亦可不同。就抑制研磨粒的附着的观点而言,冲洗时间优选为1秒以上,更优选为3秒以上,就生产率提升的观点而言,优选为60秒以下,更优选为30秒以下。此处,冲洗时间意指供给冲洗剂组合物的时间。
上述冲洗工序可于使用本发明的冲洗剂组合物进行的冲洗处理之前,包含使用水作为冲洗液的水冲洗处理。水冲洗处理时间优选为2秒以上且30秒以下。
上述冲洗工序中使用的研磨垫可与研磨工序中使用的研磨垫相同,亦可为无纺布类型、麂皮类型等任一种类。另外,研磨工序中使用的研磨垫可不更换,直接用于冲洗工序,于此情形时,可于研磨垫中包含若干研磨液组合物的研磨粒。上述冲洗工序亦可于上述研磨工序后,立即对安装于研磨装置的状态的硅晶片进行。
上述冲洗工序中使用的冲洗剂组合物的温度优选为5~60℃。
冲洗工序适合至少于精研磨工序后进行,但亦可于粗研磨工序及精研磨工序的各工序后分别进行。
于上述洗涤工序中,例如将冲洗后硅晶片浸渍于洗涤剂中,或者将洗涤剂射出至冲洗后硅晶片的应洗涤的面。作为洗涤剂,只要使用现有公知的洗涤剂即可,例如可列举:包含臭氧的水溶液、包含氟化氢铵的水溶液等。洗涤时间只要根据洗涤方法进行设定即可。
上述研磨工序中使用的研磨液组合物例如包含二氧化硅粒子、水溶性高分子B、含氮碱性化合物及水系介质。就同时实现研磨速度提升及LPD的降低的观点而言,上述研磨剂组合物优选包含水溶性高分子B。
[水溶性高分子B]
(1)水溶性高分子B
水溶性高分子B为水分散液s的Zeta电位z与水分散液s0的Zeta电位z0之差(z-z0)成为15mV以上的水溶性高分子。此处,水分散液s为包含水溶性高分子B、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,水溶性高分子B的浓度为0.01质量%,二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0的含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液。水分散液s0为包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0的二氧化硅水分散液。Zeta电位z、z0可通过实施例中记载的方法进行测定。于水溶性高分子B包含2种以上的水溶性高分子的情形时,2种以上的水溶性高分子B的混合物具有Zeta电位差(z-z0)成为15mV以上的性质。
就研磨速度提升的观点而言,上述Zeta电位差(z-z0)为15mV以上,优选为25mV以上,更优选为30mV以上,就LPD降低的观点而言,优选为50mV以下,更优选为46mV以下。
水分散液s0的Zeta电位z0例如为-50mV~-70mV的范围内的特定值,作为其一例,为使用二氧化硅原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)进行调整而得的水分散液z0的Zeta电位(例如-61mV)。
就研磨速度提升的观点而言,上述水分散液s中的二氧化硅粒子的二次粒径D与上述水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径D0之比(D/D0)优选为1.10以上,更优选为1.15以上,进一步优选为1.30以上,而且,就LPD降低的观点而言,优选为1.60以下。
水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径D0例如为64~73nm的范围内的特定值,优选为66~69nm的范围内的特定值,作为其一例,为包含二氧化硅原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)作为二氧化硅粒子的供给源的水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径(例如67.7nm)。
作为上述水溶性高分子B,可优选地列举选自由多糖类、烷基丙烯酰胺系聚合物、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇衍生物(其中,不包括阴离子改性聚乙烯醇)所组成的组中的至少1种。作为上述多糖类,优选为羟乙基纤维素(HEC)。作为上述烷基丙烯酰胺系聚合物,优选为聚(羟基)烷基丙烯酰胺、聚烷基丙烯酰胺,更优选为聚羟基乙基丙烯酰胺(pHEAA)。作为聚乙烯醇衍生物,优选为聚乙烯醇-聚乙二醇-接枝共聚物(PEG-g-PVA)、聚环氧乙烷改性聚乙烯醇。于它们中,就同时实现研磨速度提升及LPD降低的观点而言,上述水溶性高分子B优选为选自由HEC、聚(羟基)烷基丙烯酰胺、PVA、PEG-g-PVA及聚环氧乙烷改性聚乙烯醇所组成的组中的至少1种,更优选为选自由HEC、pHEAA及PVA所组成的组中的至少1种,进一步优选为选自HEC及pHEAA中的至少1种,进一步更优选为HEC。
就同时实现研磨速度提升及LPD降低的观点而言,上述水溶性高分子B的重均分子量优选为1万以上,更优选为5万以上,进一步优选为10万以上,而且,就相同的观点而言,优选为500万以下,更优选为300万以下,进一步优选为100万以下。需要说明的是,上述水溶性高分子B的重均分子量可通过实施例中记载的方法进行测定。
就研磨速度提升的观点而言,研磨液组合物中的上述水溶性高分子B的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.003质量%以上,进一步优选为0.005质量%以上,而且,就相同的观点而言,优选为1.0质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下。
于冲洗工序中使用的冲洗剂组合物中包含的水溶性高分子A为选自聚甘油及聚甘油衍生物中的至少1种的情形时,就同时实现研磨速度提升及LPD降低的观点而言,上述研磨工序中使用的研磨液组合物中包含的水溶性高分子B优选为HEC及聚(羟基)烷基丙烯酰胺。于上述冲洗工序中使用的冲洗剂组合物中包含的水溶性高分子A为聚甘油衍生物的情形时,研磨工序中使用的研磨液组合物中包含的上述水溶性高分子B优选为HEC。于此情形时,聚甘油衍生物优选包含聚甘油烷基醚,更优选为聚甘油烷基醚。
[二氧化硅粒子]
就提升硅晶片的表面平滑性的观点而言,研磨液组合物中包含的二氧化硅粒子更优选为胶体二氧化硅,就防止因碱金属或碱土金属等所引起的硅晶片的污染的观点而言,优选为自烷氧基硅烷的水解物所获得的二氧化硅粒子。就确保高研磨速度的观点而言,研磨液组合物中包含的二氧化硅粒子的平均一次粒径优选为5nm以上,更优选为10nm以上,而且,就LPD降低的观点而言,优选为50nm以下,更优选为45nm以下。二氧化硅粒子的平均一次粒径可使用通过BET(氮吸附)法算出的比表面积S(m2/g)算出。
就高研磨速度的确保及LPD的降低的观点而言,二氧化硅粒子的缔合度优选为1.1以上且3.0以下,更优选为1.8以上且2.5以下。二氧化硅粒子的缔合度为表示二氧化硅粒子的形状的系数,通过下述式算出。平均二次粒径为通过动态光散射法而测得的值,例如,可使用实施例中记载的装置进行测定。
缔合度=平均二次粒径/平均一次粒径
就确保高研磨速度的观点而言,研磨液组合物中包含的二氧化硅粒子的含量优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,而且,就经济性、及研磨液组合物中的二氧化硅粒子的凝聚抑制以及分散稳定性提升的观点而言,优选为10质量%以下,更优选为7.5质量%以下。
[含氮碱性化合物]
就确保高研磨速度,且降低表面粗糙度(雾度)及表面缺陷(LPD)的观点而言,研磨液组合物中包含的含氮碱性化合物为选自胺化合物及铵化合物中的至少1种以上的含氮碱性化合物,例如可列举:氨、氢氧化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N-甲基-N,N-二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N,N-二丁基乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、六亚甲基二胺、哌嗪-六水合物、无水哌嗪、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、二亚乙基三胺、四甲基氢氧化铵及羟基胺等。其中,优选为氨、氨与羟基胺的混合物,更优选为氨。
就降低硅晶片的表面粗糙度(雾度)及表面缺陷(LPD),且确保高研磨速度的观点而言,研磨液组合物中包含的含氮碱性化合物的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.005质量%以上,而且,就硅晶片的表面粗糙度(雾度)及表面缺陷(LPD)的降低的观点而言,优选为1质量%以下,更优选为0.5质量%以下。
[水系介质]
研磨液组合物中包含的水系介质可与本发明的冲洗剂组合物中包含的水系介质相同。研磨液组合物中的水系介质的含量例如可为除二氧化硅粒子、水溶性高分子B、含氮碱性化合物及下述任选成分以外的余量。
就确保高研磨速度的观点而言,上述研磨液组合物于25℃下的pH值优选为8以上,更优选为9以上,进一步优选为10以上,就安全性的观点而言,优选为12以下,更优选为11以下。pH值的调整可适当添加含氮碱性化合物和/或pH值调整剂而进行。此处,25℃下的pH值可使用pH计(东亚电波工业股份有限公司,HM-30G)进行测定,为将电极浸渍于研磨液组合物中后1分钟后的数值。
上述研磨液组合物例如可通过包括利用公知的方法调配二氧化硅粒子、水溶性高分子B、水系介质、含氮碱性化合物及视需要包含的任选成分的工序的制造方法而制造。作为任选成分,可列举选自水溶性高分子B以外的水溶性高分子、pH值调整剂、防腐剂、醇类、螯合剂及非离子性表面活性剂中的至少1种任选成分。
本发明的半导体基板的制造方法除制造硅晶片的工序以外,亦可还包括元件分离膜的形成工序、层间绝缘膜的平坦化工序、金属布线的形成工序等。
[冲洗方法]
本发明的硅晶片的冲洗方法(以下,亦称为“本发明的冲洗方法”)包括使用本发明的冲洗剂组合物,对研磨后硅晶片进行冲洗处理的冲洗工序。本发明的冲洗方法中的冲洗工序可以与上述本发明的硅晶片的制造方法、及本发明的半导体基板的制造方法中的冲洗工序相同的方式进行。于本发明的冲洗方法中,于冲洗工序中使用本发明的冲洗剂组合物,故而可明显降低研磨粒于研磨后硅晶片上的残留量,除此以外,亦可抑制研磨粒的凝聚,因此可实现冲洗后进行的硅晶片的洗涤时间的缩短化及LPD的降低。
本发明进一步地涉及以下的组合物、制造方法等。
[1]一种硅晶片用冲洗剂组合物,其包含水溶性高分子及水系介质,其中,
上述水溶性高分子为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位Z与二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位Z0之差(Z-Z0)成为25mV以下的水溶性高分子;
该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)包含上述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述水溶性高分子的浓度为0.1质量%,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0,该二氧化硅水分散液(水分散液S0)包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0。
[2]一种硅晶片用冲洗剂组合物,其包含水溶性高分子及水系介质,其中,
上述水溶性高分子包含选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种。
[3]如上述[1]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述差(Z-Z0)优选为15mV以下,更优选为9mV以下,进一步优选为7mV以下。
[4]如上述[1]或[3]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子为
上述水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径d与上述水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0之比(d/d0)成为优选1.35以下、更优选1.17以下、进一步优选1.10以下、进一步更优选1.08以下,而且,优选1.00以上、更优选1.02以上、进一步优选1.04以上、进一步更优选1.05以上的水溶性高分子。
[5]如上述[1]、[3]及[4]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子优选为选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种。
[6]如上述[2]或[5]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述聚甘油衍生物优选为通过醚键或酯键对聚甘油加成官能团而成的衍生物,更优选为通过醚键对聚甘油加成官能团而成的衍生物。
[7]如上述[5]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中聚甘油衍生物优选为聚甘油的烷基醚。
[8]如上述[1]至[4]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子优选为选自由聚甘油、聚甘油烷基醚、聚甘油二烷基醚、聚甘油脂肪酸酯、聚环氧乙烷改性聚乙烯醇、磺酸改性聚乙烯醇及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种,更优选为聚甘油烷基醚。
[9]如上述[1]至[4]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,水溶性高分子优选包含聚甘油及聚甘油烷基醚这两者。
[10]如上述[2]、[5]至[7]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中聚甘油衍生物的疏水基的碳数优选为6以上,更优选为8以上,而且,优选为22以下,更优选为18以下。
[11]如上述[9]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,质量比(聚甘油/聚甘油烷基醚)优选为0.5以上,更优选为1.0以上,进一步优选为2.0以上,而且,优选为10以下,更优选为6.0以下,进一步优选为5.0以下。
[12]如上述[2]、[5]至[11]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子的重均分子量优选为500以上,更优选为700以上,进一步优选为900以上,而且,优选为1,500,000以下,更优选为500,000以下,进一步优选为100,000以下,进一步更优选为25,000以下,进一步更优选为10,000以下。
[13]如上述[2]、[5]至[12]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子优选为5聚物以上,更优选为10聚物以上,进一步优选为15聚物以上,而且,优选为5,000聚物以下,更优选为500聚物以下,进一步优选为200聚物以下,进一步更优选为150聚物以下,进一步更优选为100聚物以下。
[14]如上述[1]至[13]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,冲洗剂组合物中的上述水溶性高分子的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.015质量%以上,进一步优选为0.020质量%以上,进一步更优选为0.025质量%以上,进一步更优选为0.03质量%以上,而且,优选为1.0质量%以下,更优选为0.7质量%以下,进一步优选为0.4质量%以下,进一步更优选为0.1质量%以下,进一步更优选为0.08质量%以下。
[15]如上述[1]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子为选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种水溶性高分子a1与包含甜菜碱结构的水溶性高分子a2的混合物。
[16]如上述[15]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子为聚甘油烷基醚与包含甜菜碱结构的水溶性高分子a2的混合物。
[17]如上述[15]或[16]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述差(Z-Z0)优选为15mV以下,更优选为12mV以下,进一步优选为9mV以下。
[18]如上述[15]至[17]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子为
上述水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径d与上述水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0之比(d/d0)成为优选1.35以下、更优选1.34以下、进一步优选1.33以下、进一步更优选1.32以下,而且,优选1.00以上、更优选1.25以上、进一步优选1.30以上、进一步更优选1.31以上的水溶性高分子。
[19]如上述[15]至[18]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述冲洗剂组合物中的上述水溶性高分子a2的含量优选为0.00001质量%以上,更优选为0.00005质量%以上,进一步优选为0.0001质量%以上,而且,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下。
[20]如上述[15]至[19]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子a1与上述水溶性高分子a2的质量比(水溶性高分子a1/水溶性高分子a2)优选为0.5以上,更优选为1以上,进一步优选为2以上,而且,优选为500以下,更优选为200以下,进一步优选为100以下。
[21]如上述[15]至[20]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子a2包含下述式(1)所表示的结构单元A:
[化3]
其中,上述式(1)中,
R1~R3相同或不同,表示氢原子、甲基或乙基,
R4表示碳数1以上且4以下的亚烷基或-Y1-OPO3 --Y2-,
Y1、Y2相同或不同,表示碳数1以上且4以下的亚烷基,
R5、R6相同或不同,表示碳数1以上且4以下的烃基,
X1表示O或NR7,
R7表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基,
X2表示碳数1以上且4以下的烃基、-R17SO3 -或-R18COO-,
R17、R18相同或不同,表示碳数1以上且4以下的亚烷基。
其中,关于X2,于R4为碳数1以上且4以下的亚烷基时,为-R17SO3 -或-R18COO-,于R4为-Y1-OPO3 --Y2-时,为碳数1以上且4以下的烃基。
[22]如上述[21]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子a2包含下述式(2)所表示的结构单元B:
[化4]
其中,式(2)中,
R8~R10相同或不同,表示氢原子、甲基或乙基,
X3表示O或NR19,
R19表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基,
R11表示碳数1以上且22以下的亚烷基(其中,上述亚烷基的氢原子可经羟基取代)或-(AO)m-(其中,AO为碳数2以上且4以下的亚烷氧基,m为平均加成摩尔数,为1以上且150以下),
X4表示氢原子、碳数1以上且4以下的烃基(其中,上述烃基的氢原子可经羟基取代)、羟基、N+R12R13R14或NR15R16,
R12~R16相同或不同,表示氢原子或碳数1以上且4以下的烃基。
[23]如上述[22]记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述水溶性高分子a2中的上述结构单元A与上述结构单元B的摩尔比(结构单元A/结构单元B)优选为10/90以上,更优选为20/80以上,进一步优选为30/70以上,而且,优选为98/2以下,更优选为95/5以下。
[24]如上述[1]至[23]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其还包含碱性化合物。
[25]如上述[1]至[24]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述冲洗剂组合物于25℃下的pH值优选为2以上,更优选为2.5以上,更优选为3.0以上,而且,优选为12以下,更优选为11.5以下,进一步优选为11.0以下。
[26]如上述[1]、[3]至[25]中任一项记载的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,上述硅晶片用冲洗剂组合物为对使用包含二氧化硅粒子及水溶性高分子的研磨液组合物进行研磨后的硅晶片使用的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,
上述水分散液S及上述水分散液S0的制备中使用的二氧化硅粒子与上述研磨液组合物中包含的上述二氧化硅粒子相同。
[27]一种硅晶片的冲洗方法,其包括使用上述[1]至[26]中任一项记载的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
[28]一种半导体基板的制造方法,其包括使用上述[1]至[26]中任一项记载的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
[29]一种半导体基板的制造方法,其包括:研磨工序,其使用包含二氧化硅粒子及水溶性高分子的研磨液组合物研磨被研磨硅晶片;
冲洗工序,其使用上述[1]至[26]中任一项记载的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片;及
洗涤工序,其将经冲洗的硅晶片洗涤,
上述水分散液S及上述水分散液S0的制备中使用的二氧化硅粒子与上述研磨液组合物中包含的上述二氧化硅粒子相同。
[30]如上述[29]记载的半导体基板的制造方法,其中,上述研磨工序优选为将通过将硅单晶锭切割为薄圆板状所获得的硅晶片平面化的粗研磨工序、或于对经磨削的硅晶片进行蚀刻后,将硅晶片表面镜面化的精研磨工序,更优选为上述精研磨工序。
[31]一种硅晶片的制造方法,若将上述[1]至[26]中任一项记载的冲洗剂组合物中包含的上述水溶性高分子称为水溶性高分子A,则包括:
研磨工序,其使用包含二氧化硅粒子、水溶性高分子B、含氮碱性化合物及水系介质的研磨液组合物研磨被研磨硅晶片;
冲洗工序,其使用上述[1]至[26]中任一项记载的冲洗剂组合物对经研磨的硅晶片进行冲洗处理;及
洗涤工序,其将经冲洗的硅晶片洗涤。
[32]如上述[31]记载的硅晶片的制造方法,其中,上述水溶性高分子B为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液s)的Zeta电位z与二氧化硅水分散液(水分散液s0)的Zeta电位z0之差(z-z0)成为15mV以上的水溶性高分子B;
该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液s)包含上述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述水溶性高分子的浓度为0.01质量%,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0,该二氧化硅水分散液(水分散液s0)包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,上述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0。
[33]如上述[32]记载的硅晶片的制造方法,其中,上述水溶性高分子B为
上述水分散液s中的二氧化硅粒子的二次粒径D与上述水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径D0之比(D/D0)成为1.10以上的水溶性高分子。
[34]如上述[31]至[33]中任一项记载的硅晶片的制造方法,其中,上述水溶性高分子B为选自由多糖类、烷基丙烯酰胺系聚合物、聚乙烯醇及聚乙烯醇衍生物(但是,不包括阴离子改性聚乙烯醇)所组成的组中的至少1种。
[35]如上述[31]至[34]中任一项记载的硅晶片的制造方法,其中,上述水溶性高分子B为羟乙基纤维素,
上述水溶性高分子A为聚甘油衍生物。
[36]如上述[31]至[35]中任一项记载的硅晶片的制造方法,其中于上述冲洗工序中,于上述冲洗处理之前,进行使用水作为冲洗液的水冲洗处理。
[37]如上述[31]至[36]中任一项记载的硅晶片的制造方法,其使用研磨工序中使用的研磨装置进行上述冲洗工序中的冲洗处理。
[38]一种半导体基板的制造方法,其包括通过上述[31]至[37]中任一项记载的硅晶片的制造方法制造硅晶片的工序。
实施例
1.各种参数的测定方法
(1)水分散液S0、S、s0、s的Zeta电位的测定方法
将水分散液放入至毛细管单元DTS 1070,使用Malvern公司制造的“ZetasizerNano ZS”,于以下的条件下进行Zeta电位的测定。
试样:折射率:1.450,吸收率:0.010;
分散介质:粘度:0.8872cP,折射率:1.330,介电常数:78.5;
温度:25℃。
(1-1)二氧化硅水分散液(水分散液S0)的制备
于二氧化硅粒子原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)中添加离子交换水,继而,以25℃下的pH值成为7.0的方式,于其中添加盐酸水溶液或氨水溶液,获得二氧化硅粒子浓度为0.1质量%的水分散液S0。
(1-2)含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的制备
于离子交换水中添加各水溶性高分子A,继而,添加二氧化硅粒子原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)。其后,以25℃下的pH值成为7.0的方式,于其中添加盐酸水溶液或氨水溶液,获得水溶性高分子的浓度为0.1质量%,二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%的水分散液S。
(2-1)二氧化硅水分散液(水分散液s0)的制备
于二氧化硅粒子原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)中添加离子交换水,继而,以25℃下的pH值成为10.0的方式,于其中添加盐酸水溶液或氨水溶液,获得二氧化硅粒子浓度为0.1质量%的水分散液s0。
(2-2)含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液s)的制备
于离子交换水中添加各水溶性高分子B,继而,添加二氧化硅粒子原液(扶桑化学公司制造的“PL-3”)。其后,以25℃下的pH值成为10.0的方式,于其中添加盐酸水溶液或氨水溶液,获得水溶性高分子的浓度为0.01质量%,二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%的水分散液S。
(2)二氧化硅粒子的二次粒径的测定方法
将二氧化硅水分散液S0、S、s0、s于一次性胶杯(Sizing Cuvette)(聚苯乙烯制10mm单元)中放入至距底部的高度10mm,使用Malvern公司制造的“Zetasizer Nano ZS”,通过动态光散射法进行测定,将Z平均粒径的值设为二氧化硅水分散液S0、S、s0、s的二次粒径d0、d、D0、D。测定条件记载于以下。
试样:折射率:1.450,吸收率:0.010;
分散介质:粘度:0.8872cP,折射率:1.330;
温度:25℃。
(3)水溶性高分子的重均分子量的测定
冲洗剂组合物的制备中使用的水溶性高分子A及研磨液组合物的制备中使用的水溶性高分子B的重均分子量基于在下述条件下应用凝胶渗透层析(GPC)法所获得的层析图中的峰值算出。
装置:HLC-8320GPC(东曹股份有限公司,检测器一体型);
管柱:GMPWXL+GMPWXL(阴离子);
洗脱液:0.2M磷酸缓冲液/CH3CN=9/1;
流量:0.5mL/min;
管柱温度:40℃;
检测器:RI检测器;
标准物质:重均分子量已知的单分散聚乙二醇。
2.冲洗剂组合物的制备
将表1及表2中记载的水溶性高分子A、离子交换水搅拌混合,视需要使用盐酸水溶液或28质量%氨水(岸田化学股份有限公司的特级试剂),将25℃下的pH值调整为7.0,获得实施例1~17及比较例1~5的冲洗剂组合物(均为浓缩液)。其中,实施例9以pH值成为4.0的方式进行调整,实施例10以pH值成为10.0的方式进行调整,比较例5以氨浓度成为5ppm的方式进行制备。除水溶性高分子、盐酸或氨以外的余量为离子交换水。需要说明的是,表1中的各成分的含量为将浓缩液稀释至20倍所获得的冲洗剂组合物的值。实施例18~27、比较例6的冲洗剂组合物(均为浓缩液)均25℃下的pH值为7.0,于稀释至20倍时以水溶性高分子A的含量成为0.05质量%的方式进行调整。但是,实施例25~27以成为聚甘油烷基醚0.049质量%、具有甜菜碱结构的水溶性高分子0.001质量%的方式进行制备。
实施例1~27及比较例1~6的冲洗剂组合物、以及下述实施例18~27及比较例6的研磨剂组合物的制备中使用的水溶性高分子的详细内容如下所述。
A1:PGL 20PW(聚甘油20聚物):Daicel公司制造;
A2:PGL XPW(聚甘油40聚物):Daicel公司制造;
A3:PGL 100PW(聚甘油100聚物):Daicel公司制造;
A4:Celmorris B044(聚甘油20聚物月桂醚):Daicel公司制造;
A5:聚丙烯酰胺(Mw 10,000):Polysciences公司制造;
A6:聚丙烯酰胺(Mw 600,000~1,000,000):Polysciences公司制造;
A7:Gohseran L-3266(Mw 23,000):日本合成化学工业公司制造;
A8:Kollicoat IR(Mw 26,500):BASF公司制造;
A9:Lipidure-HM(Mw 100,000):日油公司制造;
A10:Lipidure-PMB(Mw 600,000,摩尔比(MPC/BMA)=80:20):日油公司制造;
A11:MPC/LMA(Mw 100,000):花王公司制造;
A51:聚(N-异丙基丙烯酰胺)(Mn 20,000~40,000):ALDRICH公司制造;
A52:SE400(Mw 250000):Daicel公司制造;
A53:PVA-117(Mw 75000):可乐丽公司制造;
A54:聚环氧乙烷(Mw 200000):Polysciences公司制造;
A55:正癸基五聚乙二醇(n-Decylpentaoxyethylene):Bachem AG公司制造;
A56:聚羟基乙基丙烯酰胺(Mw 700000)。
上述水溶性高分子A9~A11的各结构单元的详细内容如下述表3所记载,水溶性高分子A11的合成方法如下所述。
[水溶性高分子A11]
于内体积300mL的四口烧瓶中放入乙醇10.0g,升温至70℃。于其中分别历时2小时滴加将MPC(东京化成工业股份有限公司制造)5.0g、LMA(和光纯药工业股份有限公司制造)1.1g、乙醇10.0g进行混合所获得的溶液、及将2,2′-偶氮二(异丁腈)(和光纯药工业股份有限公司制造)0.021g、乙醇4.4g进行混合所获得的溶液并进行聚合。于熟成6小时后将溶剂减压蒸馏去除并置换为水,由此获得含有水溶性高分子A11(MPC与LMA的共聚物)的聚合物水溶液。水溶性高分子A11中的结构单元的摩尔比(MPC/LMA)为80/20,水溶性高分子A11的重均分子量为100,000。3.冲洗方法
于即将开始进行冲洗处理之前,通过过滤器(Advantech股份有限公司制造的小型滤筒“MCP-LX-C10S”)对通过离子交换水将冲洗剂组合物(浓缩液)稀释至20倍所获得的冲洗剂组合物进行过滤,于下述冲洗条件下对下述硅晶片(直径200mm的硅单面镜面晶片(传导型:P,晶体取向:100,电阻率0.1Ω·cm以上且小于100Ω·cm))进行冲洗处理。于该冲洗处理之前,对硅晶片使用市售的研磨剂组合物预先实施粗研磨。结束粗研磨并供于精研磨的硅晶片的雾度为2.680(ppm)。雾度为使用KLA Tencor公司制造的“Surfscan SP1-DLS”所测得的于斜入射宽场式暗视野通道(DWO)下的值。其后,于下述条件下进行精研磨,其后,立即使用各冲洗剂组合物,于下述条件下进行冲洗处理。
[精研磨中使用的研磨剂组合物]
于使用实施例1~17及比较例1~5的冲洗剂组合物的冲洗工序之前进行的精研磨中使用的研磨剂组合物通过将SE-400(Daicel股份有限公司制造,HEC,分子量25万)、PEG6000(和光纯药工业股份有限公司,和光一级)、氨水(岸田化学股份有限公司,特级试剂)、PL-3(扶桑化学工业股份有限公司制造)、离子交换水搅拌混合而获得浓缩液,其后,于即将使用浓缩液之前,通过离子交换水稀释至40倍而获得。上述精研磨中使用的研磨剂组合物的组成如下所述。
二氧化硅粒子(PL-3,平均一次粒径35nm,平均二次粒径69nm,缔合度2.0):0.17质量%;
HEC(SE-400):0.01质量%;
氨:0.01质量%;
PEG(重均分子量6000);0.0008质量%。
表2所示的实施例18~27及比较例6的研磨液组合物的组成如下所述。
二氧化硅粒子(PL-3,平均一次粒径35nm,平均二次粒径69nm,缔合度2.0):0.17质量%;
水溶性高分子B:0.01质量%;
氨:0.01质量%;
PEG(重均分子量6000);0.0008质量%。
[精研磨条件]
研磨机:冈本工作制造的单面8英寸研磨机“GRIND-X SPP600s”;
研磨垫:Toray Coatex公司制造的麂皮研磨垫(Asker硬度:64,厚度:1.37mm,绒毛长度(ナップ長):450μm,开口直径:60μm);
硅晶片研磨压力:100g/cm2;
压盘旋转速度:60rpm;
研磨时间:5分钟;
研磨剂组合物的供给速度:150g/分钟;
研磨剂组合物的温度:23℃;
载体旋转速度:60rpm。
[冲洗条件]
研磨机:冈本工作制造的单面8英寸研磨机“GRIND-X SPP600s”;
研磨垫:Toray Coatex公司制造的麂皮研磨垫(Asker硬度:64,厚度:1.37mm,绒毛长度:450μm,开口直径:60μm);
硅晶片冲洗压力:60g/cm2;
压盘旋转速度:30rpm;
冲洗时间:10秒;
冲洗剂组合物的供给速度:1000mL/分钟;
冲洗剂组合物的温度:23℃;
载体旋转速度:30rpm。
4.洗涤方法
于冲洗处理后,对硅晶片如下所述般进行臭氧洗涤及稀氢氟酸洗涤。于臭氧洗涤中,将包含20ppm的臭氧的水溶液自喷嘴以流速1L/min向以600rpm旋转的硅晶片的中央喷射3分钟。此时,臭氧水的温度设为常温。其次,进行稀氢氟酸洗涤。于稀氢氟酸洗涤中,将包含0.5质量%的氟化氢铵(特级:Nacalai Tesque股份有限公司)的水溶液自喷嘴以流速1L/min向以600rpm旋转的硅晶片的中央喷射5秒。将上述臭氧洗涤与稀氢氟酸洗涤设为1组而进行共计2组,最后进行旋转干燥。于旋转干燥中,以1500rpm使硅晶片旋转。
5.硅晶片的LPD的评价
于洗涤后的硅晶片表面的LPD的评价中,使用表面粗糙度测定装置“SurfscanSP1-DLS”(KLA Tencor公司制造),测定硅晶片表面上的粒径为45nm以上的微粒数,由此进行评价。LPD的评价结果显示数值越小则表面缺陷越少。LPD的测定分别对2片硅晶片进行,并分别将平均值示于表1及表2。
6.研磨速度的评价
研磨速度通过以下的方法进行评价。使用精密天平(Sartorius公司制造的“BP-210S”)测定研磨前后的各硅晶片的重量,用所获得的重量差除以硅晶片的密度、面积及研磨时间,求出每单位时间的单面研磨速度。其结果为将比较例6的研磨速度设为1.00的相对值,示于表2。
[表1]
*1聚甘油0.04质量%+聚甘油烷基醚0.01质量%;
*2Z为包含0.1质量%的水溶性高分子、0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为7.0的含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位;
*3Z0为包含0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为7.0的二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位;
*4 d0为水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径;
*5 d为水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径;
*6 POE(5)癸基醚(5质量ppm),余量为HEC(25万);
*7聚甘油烷基醚0.049质量%+具有甜菜碱结构的水溶性高分子0.001质量%。
如表1所示,通过使用实施例1~17的冲洗剂组合物,与使用比较例1~5的冲洗剂组合物的情形相比,可良好地进行LPD的降低。因此,若使用实施例1~17的冲洗剂组合物,则与使用比较例1~5的冲洗剂组合物的情形相比,可实现洗涤时间的缩短化。
[表2]
*1 z为包含0.01质量%的水溶性高分子B、0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为10.0的含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液s)的Zeta电位;
*2 z0为包含0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为10.0的二氧化硅水分散液(水分散液s0)的Zeta电位;
*3 D0为水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径;
*4 D为水分散液s中的二氧化硅粒子的二次粒径;
*5 Z为包含0.1质量%的水溶性高分子A、0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为7.0的含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液(水分散液S)的Zeta电位;
其中,实施例25~27为聚甘油烷基醚0.098质量%+具有甜菜碱结构的水溶性高分子0.002质量%;
*6 Z0为包含0.1质量%的二氧化硅粒子,pH值为7.0的二氧化硅水分散液(水分散液S0)的Zeta电位;
*7 d0为水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径;
*8 d为水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径。
如表2所示,于电位差(Z-Z0)成为25mV以下且使用了水溶性高分子A的实施例18~27中,与比较例6相比,可同时实现研磨速度的提升及LPD的降低。
[表3]
产业上的可利用性
使用本发明的冲洗剂组合物由于可实现硅晶片的洗涤时间的缩短化,故而于半导体基板的制造中,有助于生产率的提升及成本降低,是有用的。
Claims (16)
1.一种硅晶片用冲洗剂组合物,其包含水溶性高分子及水系介质,其中,
所述水溶性高分子为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液即水分散液S的Zeta电位Z与二氧化硅水分散液即水分散液S0的Zeta电位Z0之差即Z-Z0成为25mV以下的水溶性高分子,
该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液即水分散液S包含所述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,所述水溶性高分子的浓度为0.1质量%,所述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0,
该二氧化硅水分散液即水分散液S0包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,所述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为7.0。
2.一种硅晶片用冲洗剂组合物,其包含水溶性高分子及水系介质,其中,
所述水溶性高分子包含选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种。
3.如权利要求1所述的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,所述水溶性高分子为
所述水分散液S中的二氧化硅粒子的二次粒径d与所述水分散液S0中的二氧化硅粒子的二次粒径d0之比d/d0成为1.35以下的水溶性高分子。
4.如权利要求1或3所述的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,所述水溶性高分子为选自由聚甘油、聚甘油衍生物、聚缩水甘油、聚缩水甘油衍生物、聚乙烯醇衍生物及聚丙烯酰胺所组成的组中的至少1种。
5.如权利要求4所述的硅晶片用冲洗剂组合物,其中,聚甘油衍生物为聚甘油的烷基醚。
6.如权利要求1至5中任一项所述的硅晶片用冲洗剂组合物,其还包含碱性化合物。
7.一种硅晶片的冲洗方法,其包括使用权利要求1至6中任一项所述的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
8.一种半导体基板的制造方法,其包括使用权利要求1至6中任一项所述的冲洗剂组合物冲洗经研磨的硅晶片的工序。
9.一种硅晶片的制造方法,于将权利要求1至6中任一项所述的冲洗剂组合物中包含的所述水溶性高分子称为水溶性高分子A时,所述制造方法包括:
研磨工序,使用包含二氧化硅粒子、水溶性高分子B、含氮碱性化合物及水系介质的研磨液组合物研磨被研磨硅晶片;
冲洗工序,使用权利要求1至6中任一项的冲洗剂组合物对经研磨的硅晶片进行冲洗处理;及
洗涤工序,对经冲洗的硅晶片进行洗涤。
10.如权利要求9所述的硅晶片的制造方法,其中,所述水溶性高分子B为含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液即水分散液s的Zeta电位z与二氧化硅水分散液即水分散液s0的Zeta电位z0之差即z-z0成为15mV以上的水溶性高分子,
该含有水溶性高分子的二氧化硅水分散液即水分散液s包含所述水溶性高分子、二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,所述水溶性高分子的浓度为0.01质量%,所述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0,
该二氧化硅水分散液即水分散液s0包含二氧化硅粒子、水及视需要包含的盐酸或氨,所述二氧化硅粒子的浓度为0.1质量%,且25℃下的pH值为10.0。
11.如权利要求10所述的硅晶片的制造方法,其中,所述水溶性高分子B为
所述水分散液s中的二氧化硅粒子的二次粒径D与所述水分散液s0中的二氧化硅粒子的二次粒径D0之比即D/D0成为1.10以上的水溶性高分子。
12.如权利要求9至11中任一项所述的硅晶片的制造方法,其中,所述水溶性高分子B为选自由多糖类、烷基丙烯酰胺系聚合物、聚乙烯醇及聚乙烯醇衍生物所组成的组中的至少1种,
其中,所述聚乙烯醇衍生物不包括阴离子改性聚乙烯醇。
13.如权利要求9至12中任一项所述的硅晶片的制造方法,其中,所述水溶性高分子B为羟乙基纤维素,
所述水溶性高分子A为聚甘油衍生物。
14.如权利要求9至13中任一项所述的硅晶片的制造方法,其中,于所述冲洗工序中,于所述冲洗处理之前进行使用水作为冲洗液的水冲洗处理。
15.如权利要求9至14中任一项所述的硅晶片的制造方法,其使用研磨工序中使用的研磨装置进行所述冲洗工序中的冲洗处理。
16.一种半导体基板的制造方法,其包括通过权利要求9至15中任一项所述的硅晶片的制造方法制造硅晶片的工序。
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