DE102005012607A1

DE102005012607A1 - Polierzusammensetzung und Polierverfahren

Info

Publication number: DE102005012607A1
Application number: DE102005012607A
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Ishihara
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US20050204639A1; CN1670116B; KR20060044390A; GB0505456D0; KR20120025576A; GB2412919B; GB2412919A; TW200538536A; KR101141178B1; TWI390024B; JP2005268667A; CN1670116A

Abstract

Eine Polierzusammensetzung enthält Kolloidsilica. Das Kolloidsilica hat einen solchen Teilchendurchmesser, dass das Verhältnis der Ungleichung: D¶SA¶ D¶N4¶ zwischen einem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D¶SA¶ des Kolloidsilica, berechnet basierend auf einer BET-Methode, und einem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D¶N4¶ des Kolloidsilica, gemessen anhand einer Laserbeugungsmethode, erfüllt wird. Das Kolloidsilica hat den durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D¶N4¶ von 30 nm oder kleiner. Die Polierzusammensetzung kann die erhebliche Abnahme einer Polierrate aufgrund des Verstopfens in einem Polierkissen verhindern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die zum Beispiel zum Polieren eines Substrats unter Verwendung eines Polierkissens verwendet wird, und ein Polierverfahren unter Verwendung einer solchen Polierzusammensetzung.

In einem Verfahren zum Polieren eines Substrats wie einem Siliziumwafer wird im Allgemeinen die Verbesserung der Oberflächenqualität als ein hauptsächliches Problem angesehen, einhergehend mit einem Bedarf an einer höheren Leistung und einer höheren Packungsdichte von Halbleiterbauelementen, was ebenfalls auf die Verbesserung der Produktionsleistung zutrifft, um der wachsenden Nachfrage in den vergangenen Jahren gerecht zu werden. Zum Zweck der Lösung der Probleme offenbart die japanische offengelegte Patentschrift Nr. 5-154760 eine Polierzusammensetzung mit einer verbesserten Polierrate (Abschliffleistung). Die Polierzusammensetzung enthält Kolloidsilicasol oder Silicagel und Piperazin, und das Gewicht von Piperazin in der Polierzusammensetzung beträgt 10 bis 80% des Gewichts von SiO₂ in dem Kolloidsilicasol oder dem Silicagel in der Polierzusammensetzung. Die Oberfläche eines Siliziumwafers wird durch wechselseitige Rotation zwischen dem Siliziumwafer und einem Polierkissen chemisch und mechanisch hochglanzpoliert, wobei das Polierkissen in der Lage ist, an den auf einem Keramikblock fixierten Siliziumwafer gedrückt zu werden, während die Polierzusammensetzung auf das Polierkissen gegeben wird.

Während das Polierkissen zum Polieren eines Substrats wiederholt verwendet wird, kommt es darin zum Verstopfen, und eine polierte Menge pro Zeiteinheit, oder äquivalent eine Polierrate, nimmt ab. Um zur Verbesserung der Produktionsleistung eine ausreichend geeignete Polierrate beizubehalten, ist es dementsprechend wichtig, das Verstopfen in einem Polierkissen zu reduzieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Polierzusammensetzung bereitzustellen, welche eine erhebliche Abnahme einer Polierrate, verursacht durch das Verstopfen eines Polierkissens, unterbinden kann, und ein Polierverfahren unter Verwendung einer solchen Polierzusammensetzung bereitzustellen.

Zum Erreichen der vorangehenden und weiterer Ziele und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung wird eine Polierzusammensetzung bereitgestellt. Die Polierzusammensetzung, die zum Polieren eines Gegenstands unter Verwendung eines Polierkissens verwendet wird, enthält Kolloidsilica. Das Kolloidsilica hat einen solchen Teilchendurchmesser, dass es in der folgenden Ungleichung: D_SA ≤ D_N4 zur Erfüllung der Relation zwischen einem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA des Kolloidsilica, berechnet auf der Basis einer BET-Methode, und einem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 des Kolloidsilica, gemessen mittels einer Laserbeugungsmethode, kommt, und das Kolloidsilica hat den durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von 30 nm oder kleiner.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Polierverfahren bereit. Das Verfahren beinhaltet die Herstellung der obigen Polierzusammensetzung und das Polieren eines Gegenstands unter Verwendung eines Polierkissens und unter Verwendung der hergestellten Polierzusammensetzung.

Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Abbildungen verdeutlicht, wobei beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

Die Erfindung zusammen mit ihren Zielen und Vorteilen kann am besten unter Bezug auf die folgende Beschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den begleitenden Abbildungen verstanden werden, wobei:

1 ein Diagramm darstellt, welches eine Relation zwischen der Anzahl der Polituren und der Polierrate darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.

Ein als Substrat eines Halbleiterbauelements verwendeter Siliziumwafer wird aus einem Einkristallsilizium hergestellt und durch die folgenden Schritte gefertigt: Ausschneiden des Siliziumwafers aus einem Barren des Einkristallsiliziums; Läppen und Ätzen der Oberfläche des geschnittenen Siliziumwafers; und Hochglanzpolieren der Oberfläche des Siliziumwafers. Während des Schritts des Hochglanzpolierens der Oberfläche des Siliziumwafers werden ein Polierkissen und eine Polierzusammensetzung verwendet. Das Polierkissen besteht aus einem porösen Material wie z. B. einem Vliesstoff, einem Schaumstoff und einem Velourstoff. Der Siliziumwafer wird durch ein In-Kontakt-Bringen des Polierkissens mit der Waferoberfläche und ein relatives Gleiten des Wafers und des Polierkissens poliert, während die Polierzusammensetzung auf eine Kontaktstelle gegeben wird.

Wenn in einem Polierkissen aufgrund von Teilchen in einer Polierzusammensetzung, den Flocken des Polierkissens und dem Verschnitt eines Wafers ein Verstopfen eintritt, ist eine Polierrate erheblich vermindert. Um die verminderte Polierrate wieder herzustellen, werden komplizierte Vorgänge wie z. B. das Aufbereiten oder der Austausch des Polierkissens nötig, was die Produktionsleistung reduziert. Somit stellt das vorliegende Ausführungsbeispiel die folgende Polierzusammensetzung bereit, die in der Lage ist, das Verstopfen in einem Polierkissen mit dem Ziel zu verhindern, die durch das Verstopfen des Polierkissens verursachte Abnahme der Polierrate zu hemmen.

Eine Polierzusammensetzung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält als eine essentielle Komponente Kolloidsilica. Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung spielt beim mechanischen Polieren eines Siliziumwafers eine Rolle, der ein mit der Polierzusammensetzung zu polierender Gegenstand ist. Kolloidsilica ist ein Material mit einer schlammigen Form von Dispergiersilicateilchen in einem Dispersionsmedium. Das Dispersionsmedium ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann jede Flüssigkeit wie z. B. ein organisches Lösungsmittel wie Alkohol, Wasser und die Lösung eines oberflächenaktiven Mittels sein. Ausgehend von dem Gesichtspunkt, in den Kolloidsilica enthaltene Verunreinigung zu minimieren, ist jedoch Wasser wie ionenausgetauschtes Wasser und destilliertes Wasser, aus dem Verunreinigungen mit einem Filter ausgefiltert werden, bevorzugt.

Ein durchschnittlicher primärer Teilchendurchmesser D_SA von Kolloidsilica ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser der primären Teilchen (einzelne Teilchen) von Silicateilchen in Kolloidsilica und wird aus einer spezifischen, mit einer BET-Methode gemessenen Oberfläche der Silicateilchen und einer Teilchendichte der Silicateilchen berechnet. Ein durchschnittlicher sekundärer Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser der sekundären Teilchen (agglomerierte Teilchen) der Silicateilchen in Kolloidsilica und wird mittels einer Laserbeugungsmethode gemessen.

Die sekundären Teilchen werden durch die Agglomeration der primären Teilchen gebildet, so dass notwendigerweise die Relation der Ungleichung: D_SA ≤ D_N4 zwischen dem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA von Kolloidsilica und dem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica besteht. Ausgehend von dem Gesichtspunkt, die übermäßige Agglomeration der primären Teilchen zu verhindern, besteht vorzugsweise die Relation der Ungleichung: D_N4 ≤ 3 × D_SA zwischen dem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA und dem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung.

Ein durchschnittlicher sekundärer Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung beträgt im Wesentlichen 30 nm oder kleiner, vorzugsweise 25 nm oder kleiner und noch mehr bevorzugt 20 nm oder kleiner, ausgehend von dem Gesichtspunkt, das Verstopfen in einem Polierkissen zu reduzieren. Auf der anderen Seite, ausgehend von dem Gesichtspunkt, eine geeignete Polierrate sicherzustellen, beträgt der durchschnittliche sekundäre Teilchendurchmesser D_N4 vorzugsweise 5 nm oder größer. Die geeignete Polierrate bedeutet eine Polierrate, die in der Lage ist, das Polieren eines Siliziumwafers in einem Zeitraum zu beenden, welcher der Produktionsleistung keinen Schaden zufügt.

Ein durchschnittlicher primärer Teilchendurchmesser D_SA von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung beträgt, ausgehend von dem Gesichtspunkt, das Verstopfen in einem Polierkissen zu reduzieren, vorzugsweise 20 nm oder kleiner, noch mehr bevorzugt 15 nm oder kleiner und am meisten bevorzugt 10 nm oder kleiner. Auf der anderen Seite, ausgehend von dem Gesichtspunkt, eine geeignete Polierrate sicherzustellen, beträgt der durchschnittliche primäre Teilchendurchmesser D_SA vorzugsweise 3 nm oder größer.

Ausgehend von dem Gesichtspunkt, das Verstopfen in einem Polierkissen zu reduzieren, beträgt der Gehalt an Silicateilchen in der Polierzusammensetzung vorzugsweise 50 Massenprozent oder weniger, noch mehr bevorzugt 30 Massenprozent oder weniger und am meisten bevorzugt 20 Massenprozent oder weniger. Auf der anderen Seite, ausgehend von dem Gesichtspunkt, eine geeignete Polierrate sicherzustellen, beträgt der Gehalt an Siliziumteilchen in der Polierzusammensetzung vorzugsweise 0,1 Massenprozent oder mehr, noch mehr bevorzugt 1 Massenprozent oder mehr und am meisten bevorzugt 10 Massenprozent oder mehr.

Gelegentlich enthält Kolloidsilica metallische Verunreinigungen wie z. B. Eisen, Nickel, Kupfer, Kalzium, Chrom, Zink sowie Hydroxide und Oxide hiervon; und diese metallischen Verunreinigungen lagern sich gelegentlich auf einer Waferoberfläche ab und diffundieren in einem anschließenden Hitzebehandlungsschritt in den Wafer, um die elektrischen Eigenschaften des Wafers nachteilig zu beeinflussen. Bei der Herstellung einer wässrigen Dispersion von Kolloidsilica unter Verwendung von in der Polierzusammensetzung verwendeten Kolloidsilica, so dass der Gehalt an Kolloidsilica in der wässrigen Dispersion 20 Massenprozent beträgt, beträgt der Gehalt an den metallischen Verunreinigungen in der wässrigen Dispersion, ausgehend von dem Gesichtspunkt, eine nachteilige Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften des Siliziumwafers zu verhindern, vorzugsweise 300 ppm oder weniger, noch mehr bevorzugt 100 ppm oder weniger und am meisten bevorzugt 0,3 ppm oder weniger.

In eine Polierzusammensetzung gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in den Anwendungen zum Polieren eines Siliziumwafers verwendet wird, sollte zusätzlich zum Kolloidsilica mindestens entweder eine alkalische Verbindung oder ein Chelatbildner zugefügt werden. Wenn mindestens entweder die alkalische Verbindung oder der Chelatbildner zur Polierzusammensetzung zugegeben werden, wirkt das Dispersionsmedium in Kolloidsilica als ein Lösungsmittel für die alkalische Verbindung oder den Chelatbildner.

Eine alkalische Verbindung wirkt als Polierbeschleuniger zum Fördern und Beschleunigen des mechanischen Polierens aufgrund von Kolloidsilica durch eine chemische Einwirkung wie z. B. Korrosion und Ätzung. Die der Polierzusammensetzung zugefügte alkalische Verbindung kann eine anorganische alkalische Verbindung wie Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat und Natriumcarbonat; Ammoniak; ein Ammoniumsalz wie z. B. Tetramethylammoniumhydroxid, Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbonat; oder ein Amin wie z. B. wasserfreies Piperazin, Piperazinhexahydrat, 1-(2-Aminoethyl)piperazin, N-Methylpiperazin, Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Ethylendiamin, Monoethanolamin, N-(β-Aminoethyl)ethanolamin, Hexamethylendiamin, Diethylentriamin und Triethylentetramin sein. Hiervon werden Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Ammoniak, Tetramethylammoniumhydroxid, Ammoniumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat, wasserfreies Piperazin, Piperazinhexahydrat, 1-(2-Aminoethyl)piperazin und N-Methylpiperazin bevorzugt, da sie aufgrund des Kolloidsilica eine starke Wirkung auf die Beschleunigung des mechanischen Polierens haben. Die Anzahl der zur Polierzusammensetzung zugefügten Arten der alkalischen Verbindungen kann eine oder mehr betragen.

Einige alkalische Verbindungen können mit einer metallischen Verunreinigung Chelatverbunden sein. Die Bindungsstärke zwischen der alkalischen Verbindung und der metallischen Verunreinigung ist jedoch nicht so stark, dass die metallische Verunreinigung von der alkalischen Verbindung während des Polierens eines Siliziumwafers unter Verwendung der Polierzusammensetzung freigesetzt wird und im Gegensatz dazu den Siliziumwafer verunreinigen kann. Aus diesem Grund ist die zur Polierzusammensetzung zugefügte alkalische Verbindung vorzugsweise die Verbindung, welche mit der metallischen Verunreinigung kein komplexes Ion bildet, wie z. B. Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Ammoniak und Tetramethylammoniumhydroxid.

Ausgehend von dem Gesichtspunkt, zu verhindern, dass aufgrund der übermäßigen Zugabe der alkalischen Verbindung die Oberfläche eines Siliziumwafers aufgeraut wird und die Polierzusammensetzung geliert, beträgt der Gehalt der alkalischen Verbindung in einer Polierzusammensetzung vorzugsweise 10 Massenprozent oder weniger, noch mehr bevorzugt 8 Massenprozent oder weniger und am meisten bevorzugt 5 Massenprozent oder weniger. Ausgehend von dem Gesichtspunkt, das mechanische Polieren aufgrund von Kolloidsilica stark zu beschleunigen, beträgt auf der anderen Seite der Gehalt der alkalischen Verbindung vorzugsweise 0,05 Massenprozent oder mehr, noch mehr bevorzugt 0,1 Massenprozent oder mehr und am meisten bevorzugt 0,5 Massenprozent oder mehr.

Ein Chelatbildner bildet in der Polierzusammensetzung ein komplexes Ion mit der metallischen Verunreinigung, um diese abzufangen, und verhindert die Verschmutzung eines Siliziumwafers. Der zur Polierzusammensetzung zuzugebende Chelatbildner kann eine Säure wie z. B. Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Hydroxyethylendiamintetraessigsäure, Propandiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Triethylentetraaminhexaessigsäure, Ethylendiamintetraethylenphosphonsäure, Ethylendiamintetramethylenphosphonsäure, Ethylendiamintetrakismethylenphosphonsäure, Dieethylentriaminpentaethylenphosphonsäure, Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure, Triethylentetraminhexaethylenphosphonsäure, Triethylentetraminhexamethylenphosphonsäure, Propandiamintetraethylenphosphonsäure und Propandiamintetramethylenphosphonsäure sein; und kann eines der Salze einer Säure gewählt aus den oben genannten Säuren sein, wie z. B. ein Ammoniumsalz, ein Kaliumsalz, ein Natriumsalz und ein Lithiumsalz. Die Anzahl der zur Polierzusammensetzung zugegebenen Arten von Chelatbildnern kann eine oder mehr betragen.

Ausgehend von dem Gesichtspunkt, das Gelatinieren der Polierzusammensetzung zu verhindern, beträgt der Gehalt des Chelatbildners in einer Polierzusammensetzung vorzugsweise 6 Massenprozent oder weniger, noch mehr bevorzugt 3 Massenprozent oder weniger und am meisten bevorzugt 1 Massenprozent oder weniger. Ausgehend von dem Gesichtspunkt, mehr metallische Verunreinigungen in der Polierzusammensetzung abzufangen, beträgt auf der anderen Seite der Gehalt des Chelatbildners vorzugsweise 0,001 Massenprozent oder mehr, noch mehr bevorzugt 0,005 Massenprozent oder mehr und am meisten bevorzugt 0,01 Massenprozent oder mehr.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel bietet die folgenden Vorteile.

Ein durchschnittlicher sekundärer Teilchenmesser D_N4 von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung wird auf einen Wert einer durchschnittlichen primären Teilchengröße D_SA von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung oder größer und 30 nm oder kleiner gebracht. Insbesondere werden sowohl der primäre Teilchendurchmesser als auch der sekundäre Teilchendurchmesser von Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung derart kontrolliert, dass sie 30 nm oder weniger groß sind. Demzufolge kann die Polierzusammensetzung das Verstopfen in einem Polierkissen reduzieren und eine erhebliche Abnahme der Polierrate aufgrund des Verstopfens im Polierkissen verhindern.

Der Fachmann ist sich darüber im Klaren, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist oder vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte es deutlich sein, dass die Erfindung auf die folgenden Arten ausgeführt werden kann.

Einer Polierzusammensetzung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann ein anderer Zusatz als eine alkalische Verbindung und ein Chelatbildner zugegeben werden, wie z. B. ein antiseptisches Mittel und ein oberflächenaktives Mittel. Wenn der Polierzusammensetzung ein anionisches oberflächenaktives Mittel zugegeben wird, kann das Verstopfen in einem Polierkissen stark reduziert werden, da das anionische oberflächenaktive Mittel eine inhärente Eigenschaft hat, die Dispergierbarkeit negativ geladener Kolloidsilica zu verbessern.

Eine Polierzusammensetzung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels kann nach ihrer Verdünnung zur Verwendung bereitgestellt werden. Ausgehend von dem Gesichtspunkt, eine geeignete Polierrate sicherzustellen, beträgt ein Verdünnungsverhältnis vorzugsweise 50fach oder weniger, noch mehr bevorzugt 40fach oder weniger und am meisten bevorzugt 25fach oder weniger, wenn der Gehalt an Silicateilchen in der Polierzusammensetzung 0,1 bis 50 Massenprozent beträgt.

Anstelle der Anwendung beim Polieren eines Siliziumwafers kann eine Polierzusammensetzung gemäß des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels zur Anwendung beim Polieren eines Halbleiterbauelements verwendet werden, welches eine aus Kupfer, Aluminium oder einer Legierung hieraus gebildete Verdrahtungsstruktur aufweist; zur Anwendung beim Polieren eines Substrats für einen Halbleiter wie z. B. Silizium-Germanium, eines Substrats für einen Verbundhalbleiter wie z. B. Gallium-Arsen und Indium-Phosphor und eines Substrats für ein Oxid wie z. B. Lithiumtantalat, Lithiumniobat und Saphir; zur Anwendung beim Polieren eines Aluminiumsubstrats und eines Glassubstrats, die in einem magnetischen Aufnahmedatenträger für ein Festplattenlaufwerk oder ähnliches verwendet werden; und zur Anwendung beim Polieren eines Glassubstrats und eines Harzsubstrats, die in einer Flüssigkristallanzeige und einer organischen Elektrolumineszenzanzeige verwendet werden.

Im Folgenden werden Beispiele und vergleichende Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Stammlösungen einer Polierzusammensetzung gemäß den Beispielen 1 bis 16 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 7 wurden durch Zugabe von Kolloidsilica, einer alkalischen Verbindung und nötigenfalls eines Chelatbildners in Ionen-ausgetauschtes Wasser hergestellt. Die Einzelheiten von Kolloidsilica, einer alkalischen Verbindung und einem Chelatbildner in jeder Stammlösung werden in Tabelle 1 gezeigt. Die Polierzusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 16 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 7 wurden durch 20fache Verdünnung jeder Stammlösung mit Ionen-ausgetauschtem Wasser hergestellt.
Tabelle 1
Der in Tabelle 1 in der als "D_SA" bezeichneten Spalte gezeigte durchschnittliche primäre Teilchendurchmesser von Kolloidsilica wurde basierend auf einer spezifischen, mittels des von Micromeritics hergestellten "Flow Sorb II2300" gemessenen Oberfläche berechnet. Der in der als "D_N4" bezeichneten Spalte in Tabelle 1 gezeigte durchschnittliche sekundäre Teilchendurchmesser von Kolloidsilica wurde unter Verwendung des von Beckman Coulter, Inc. hergestellten "N4 Plus Submicron Particle Sizer" gemessen. "KOH", "TMAH" und "PIZ" in der als "Alkalische Verbindung" bezeichneten Spalte von Tabelle 1 bedeutet Kaliumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid bzw. wasserfreies Piperazin. "TTHA", "EDTPO" und "DTPA" in der als "Chelatbildner" bezeichneten Spalte von Tabelle 1 bedeutet Triethylentetraaminhexaessigsäure, Ethylendiamintetrakismethylenphosphonsäure bzw. Diethylentriaminpentaessigsäure.
Nachdem ein Siliziumwafer unter Verwendung jeder Polierzusammensetzung unter den folgenden Polierbedingungen poliert wurde, wurde die Dicke des mittleren Teils des Wafers vor und nach dem Polieren gemessen. Anschließend wurde durch die Division der Differenz zwischen der Dicke vor und nach dem Polieren durch eine Polierzeit (15 Minuten) eine Polierrate bestimmt. Die Polierraten eines jeden Schritts nach dem Beenden des 5. Einsatzes, des 10. Einsatzes und des 15. Einsatzes des Polierens wurden ermittelt, und die Werte werden in der als "Polierrate" bezeichneten Spalte von Tabelle 2 gezeigt. Zusätzlich wurden die hieraus ermittelten Werte basierend auf fünf Skalen A bis E bewertet. Insbesondere wurde der Wert für eine Polierrate von 1,0 μm/Minute oder mehr als "A" beurteilt, für eine Polierrate von weniger als 1,0 μm/Minute und 0,9 μm/Minute oder mehr als "B", für die Polierrate von weniger als 0,9 μm/Minute und 0,8 μm/Minute oder mehr als "C", für eine Polierrate von 0,8 μm/Minute und 0,7 μm/Minute oder mehr als "D" und für eine Polierrate von weniger als 0,7 μm/Minute und 0,6 μm/Minute oder mehr als "E". Die Bewertungsergebnisse sind ebenfalls in der als "Polierrate" bezeichneten Spalte von Tabelle 2 gezeigt. Hier bedeutet "X" in der als "Polierrate" bezeichneten Spalte, dass vor dem Beginn des 10. Einsatzes oder des 15. Einsatzes des Polierens die Polierrate äußerst stark abgenommen hatte und der Rest des Polierens gestoppt wurde.
Das Verhältnis (Prozentanteil) einer Polierrate nach dem 10. Einsatz zu der nach dem 5. Einsatz und das Verhältnis (Prozentanteil) der Polierrate nach dem 15. Einsatz zu der nach dem 5. Einsatz wurden berechnet. Die Ergebnisse sind in der als "Erhaltungsfaktor der Polierrate" bezeichneten Spalte in Tabelle 2 gezeigt. Zusätzlich wurden die berechneten Erhaltungsfaktoren der Polierraten basierend auf den vier Skalen A bis D bewertet. Insbesondere wurde der Erhaltungsfaktor von 90% oder mehr als "A" bewertet, der Erhaltungsfaktor von weniger als 90% und 80% oder mehr wurde als "B" bewertet, der Erhaltungsfaktor von weniger als 80% und 70% oder mehr wurde als "C" bewertet, und der Erhaltungsfaktor von weniger als 70% und 60% oder mehr wurde als "D" bewertet. Die Bewertungsergebnisse sind ebenfalls in der als "Erhaltungsfaktor der Polierrate" bezeichneten Spalte in Tabelle 2 gezeigt. Hier bedeutet "X" in der als "Erhaltungsfaktor der Polierrate" bezeichneten Spalte, dass vor dem Beginn des 10. Einsatzes oder des 15. Einsatzes des Polierens die Polierrate äußerst stark abnahm und der Rest des Polierens gestoppt wurde.
<Polierbedingungen>

Poliergerät: einseitige Poliermaschine "SPM-15", ausgestattet mit vier Keramikplatten, hergestellt von Fujikoshi Machinery Corp.,
zu polierender Gegenstand: vier Bleche eines 6-Inch Siliziumwafers (vom p-Typ, mit einer Kristallausrichtung von <100> und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 0,1 Ω·cm oder mehr und weniger als 100 Ω·cm), mit einem Wachs auf jeder Keramikplatte fixiert,
Polierbelastung: 31,5 kPa,
Umdrehungsfrequenz der Druckpresse: 60 min^–1 (60 rpm),
Umdrehungsfrequenz der Keramikplatte: 120 min^–1 (120 rpm),
Polierkissen: Suba800, hergestellt von Rodel Corporation, ohne vom Beginn bis zum Ende appretiert zu sein
Verwendung der Polierzusammensetzung: Umlaufverwendung bei der Fütterungsrate von 0,008 m³ (8L) pro Minute,
Polierzeiten: 15 Minuten pro Einsatz, und
Retentionstemperatur der Polierzusammensetzung: 40°C.

Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, weisen die Beispiele 1 bis 8 im Vergleich zu den vergleichenden Beispielen 1 bis 5 ausgezeichnete Bewertungsergebnisse sowohl bei der Polierrate als auch beim Erhaltungsfaktor der Polierrate auf. Anhand dieser Ergebnisse ließ sich entnehmen, dass die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 8 kaum ein Verstopfen in einem Polierkissen verursachen und die Abnahme der Polierrate aufgrund des Verstopfens in den Polierkissen verhindern können. Zusätzlich lässt sich den Ergebnissen der Erhaltungsfaktoren der Polierrate in Beispiel 8 und im vergleichenden Beispiel 2 entnehmen, dass bei einem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica, der auf 30 nm oder kleiner eingestellt ist, eine Abnahme der Polierrate aufgrund wiederholten Polierens verhindert werden kann. Ferner lässt sich den Ergebnissen des Erhaltungsfaktors der Polierrate in Beispiel 8 und im vergleichenden Beispiel 1 entnehmen, dass ein durchschnittlicher primärer Teilchendurchmesser D_SA von Kolloidsilica, der auf 20 nm oder kleiner eingestellt wird, ebenfalls weiter das Abnehmen der Polierrate verhindert. Beispiel 9 enthielt eine recht geringe Menge an Kolloidsilica in der Polierzusammensetzung, um das Ergebnis der leichten Abnahme der Polierrate beim 15. Einsatz zu demonstrieren. Die Beispiele 10 und 11 lieferten ausgezeichnete Bewertungsergebnisse sowohl bezüglich der Polierrate als auch des Erhaltungsfaktors der Polierrate im Vergleich zu dem vergleichenden Beispiel 6. Die Beispiele 12 und 13 lieferten bessere Bewertungsergebnisse sowohl bezüglich der Polierrate als auch bezüglich des Erhaltungsfaktors der Polierrate im Vergleich mit dem vergleichenden Beispiel 7. Anhand der Ergebnisse der Beispiele 3 und 10 und der Beispiele 5 und 11 ließ sich entnehmen, dass die Verwendung von Kaliumhydroxid als alkalische Verbindung den Erhaltungsfaktor der Polierrate weiter verbessert. Anhand der Ergebnisse der Beispiele 3 und 14 bis 16 ließ sich entnehmen, dass der Gehalt der alkalischen Verbindung in der Polierzusammensetzung und die Anwesenheit oder die Abwesenheit der Zugabe eines Chelatbildners die Polierrate und den Erhaltungsfaktor der Polierrate nicht signifikant beeinflussen.
Eine Relation zwischen der Anzahl der Polier-Durchläufe (der Anzahl der Einsätze) und einer Polierrate wird anhand der Beispiele 3 und 8 und des vergleichenden Beispiels 3 in einem Diagramm der 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, nimmt im vergleichenden Beispiel 3, in Beispiel 8 und in Beispiel 3 die Anzahl der Polier-Durchläufe, bevor die Polierrate unter 0,60 μm/Minute fällt, von der geringsten bis zur höchsten zu. Dem Ergebnis lässt sich entnehmen, dass je kleiner ein durchschnittlicher sekundärer Teilchendurchmesser D_N4 von Kolloidsilica ist, desto seltener tritt ein Verstopfen in einem Polierkissen ein, und desto effektiver ist ein Abnehmen der Polierrate aufgrund des Verstopfens im Polierkissen unterbunden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele sollen als illustrativ und nicht als restriktiv angesehen werden, und die Erfindung soll nicht auf die hier genannten Details eingeschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens und der Gleichwertigkeit der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Polierzusammensetzung, die zum Polieren eines Gegenstands mit einem Polierkissen verwendet wird, wobei die Polierzusammensetzung durch Kolloidsilica gekennzeichnet ist, wobei das Kolloidsilica einen derartigen Teilchendurchmesser aufweist, dass das Verhältnis der Ungleichung: D_SA ≤ D_N4 zwischen einem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA des Kolloidsilica, berechnet auf der Basis einer BET-Methode, und einem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 des Kolloidsilica, gemessen anhand einer Laserbeugungsmethode, erfüllt ist, und einen durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von 30 nm oder kleiner aufweist.
Polierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica den durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von 20 nm oder kleiner aufweist.
Polierzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica den durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 von 5 nm oder größer aufweist.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica den durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA von 20 nm oder kleiner aufweist.
Polierzusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica den durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA von 10 nm oder kleiner aufweist.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica den durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA von 3 nm oder größer aufweist.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolloidsilica ein derartiges Verhältnis aufweist, dass die Ungleichung: D_N4 ≤ 3 × D_SA zwischen dem durchschnittlichen primären Teilchendurchmesser D_SA und dem durchschnittlichen sekundären Teilchendurchmesser D_N4 erfüllt ist.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet durch eine alkalische Verbindung.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner gekennzeichnet durch einen Chelatbildner.
Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner gekennzeichnet durch ein anionisches oberflächenaktives Mittel.
Polierverfahren umfassend: Herstellen der Polierzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und Polieren eines Gegenstands mit einem Polierkissen unter Verwendung der hergestellten Polierzusammensetzung.