DE102007039910A1 - Polierzusammensetzung und Polierverfahren - Google Patents

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Abstract

Eine Polierzusammensetzung enthält mindestens ein wasserlösliches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon und Poly(N-vinylformamid), und ein Alkali, und enthält vorzugsweise weiter mindestens einen Chelatbildner und ein Schleifkorn. Das wasserlösliche Polymer verfügt vorzugsweise über ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 6.000 bis 4.000.000. Die Polierzusammensetzung wird hauptsächlich zum Polieren der Oberflächen von Halbleiter-Wafern wie beispielsweise Siliziumdioxidwafern eingesetzt, insbesondere wird sie zum Vorpolieren der Oberflächen dieser Wafer verwendet.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die hauptsächlich zum Polieren eines Halbleiterwafers eingesetzt wird und betrifft außerdem ein Polierverfahren unter Verwendung der Polierzusammensetzung.
  • Das Polieren eines Hableiterwafers wie beispielsweise eines Siliziumdioxid-Wafers läuft gewöhnlich in mindestens zwei Arbeitsgängen ab, dem Vorpolieren bzw. Grobpolieren und dem Endpolieren bzw. Feinstpolieren. Dabei wird das Vorpolieren weiter in zwei oder mehrere Schritte unterteilt, um eine hohe Qualität und Arbeitsleistung zu erreichen. Als eine für das Endpolieren einsetzbare Polierzusammensetzung wäre beispielsweise die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 02-158684 beschriebene Polierzusammensetzung zu nennen. Die Polierzusammensetzung aus dieser Veröffentlichung umfasst Wasser, Kolloid-Siliziumdioxid, ein wasserlösliches Polymer wie beispielsweise Polyacrylamid und Sizofiran, und ein wasserlösliches Salz wie beispielsweise Kaliumchlorid.
  • Da die Normen für die Bauweise betreffend Halbleiter-Bauelemente dünnere Geräte notwendig machten, besteht derzeit ein Bedarf an einer Verringerung von LPDs (Lichtpunktdefekte) mit geringer Größe, die bisher jedoch als nicht problematisch betrachtet wurden, jetzt jedoch den Anschein haben, dass sie die Arbeitsleistung eines Halbleiter-Bauelements beeinflussen. Ein LPD ist eine Art Defekt, der auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet wird, der unter Verwendung einer Polierzusammensetzung poliert wurde. Insbesondere LPDs mit einer Größe von 0,12 μm oder größer wurden überwiegend als problematisch angesehen. Diese LPDs wurden durch auf den Waferoberflächen haftende Partikel verursacht. Eine Verbesserung der Waschtechnik führte daher zu einer wesentlichen Verringerung solcher LPDs. LPDs mit einer Größe kleiner als die vorstehend genannten (> 0,065 μm) werden jedoch hauptsächlich durch Kratzer verursacht, die während des Vorpolierens auf den Waferoberflächen auftreten, mit anderen Worten auf das Polierverfahren zurückzuführen sind. In vielen Fällen können diese durch das Endpolieren oder Waschen nicht entfernt werden. In diesem Zusammenhang, selbst wenn die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 02-158684 beschriebene Polierzusammensetzung zum Endpolieren eingesetzt wird, kann die Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind, nicht mehr reduziert werden als vorher.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Polierzusammensetzung, durch deren Verwendung die Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind, auf der Oberfläche eines physikalischen Gegenstands, nachdem er poliert wurde, verringert werden kann, und die Bereitstellung eines Polierverfahrens unter Einsatz der Polierzusammensetzung.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Polierzusammensetzung bereitgestellt. Die Polierzusammensetzung enthält mindestens ein wasserlösliches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon und Poly(N-vinylformamid) und ein Alkali.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Polierverfahren bereitgestellt. Das Verfahren schließt das Polieren einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung der oben erwähnten Polierzusammensetzung ein.
  • Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellt, ersichtlich.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • Eine Polierzusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform wird durch Mischen einer festgelegten Menge an einem wasserlöslichen Polymer, einem Alkali und Schleifkörnern zusammen mit Wasser hergestellt. Die Polierzusammensetzung dieser Ausführungsform besteht daher aus einem wasserlöslichen Polymer, einem Alkali, Schleifkörnern und Wasser. Diese Polierzusammensetzung wird zum Polieren von Halbleiter-Wafern wie beispielsweise Siliziumdioxid-Wafern eingesetzt, insbesondere zum Vorpolieren solcher Wafer. Wenn das Vorpolieren in zwei oder mehr Schritte gegliedert wird, wird diese Polierzusammensetzung für einen letzten Arbeitsgang des Vorpolierens verwendet.
  • Ein in der Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer dieser Ausführungsform ist mindestens eine Verbindung, die aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon und Poly(N-vinylformamid) ausgewählt ist. Diese wasserlöslichen Polymere können einen hydrophilen Film auf einer Waferoberfläche ausbilden. Dieser hydrophile Film verteilt eine vertikale Kraft relativ zu einer Waferoberfläche, die einem Wafer durch grobkörnige Partikel einschließlich den Schleifkörnern gegeben ist, in horizontale Richtung. Daher wird erwartet, dass das Auftreten von Defekten auf der Waferoberfläche während des Polierens verhindert wird, und die Anzahl an LPDs, die dem Poliervorgang zugeordnet werden können, reduziert wird.
  • Wenn ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer Polyvinylpyrrolidon ist, wird die Anzahl an LPDs, die dem Polierverfahren zugeordnet werden können, im Vergleich zur Verwendung von Poly(N-vinylformamid) verringert. Ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer ist daher vorzugsweise Polyvinylpyrrolidon.
  • Der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,0003 g/l oder mehr, bevorzugter 0,001 g/l oder mehr, noch bevorzugter 0,003 g/l oder mehr, und am meisten bevorzugt 0,005 g/l oder mehr. Erhöht sich der Gehalt an wasserlöslichem Polymer, wird sich ein hydrophiler Film, der zur Verhinderung des Auftretens von Defekten ausreicht, auf der Waferoberfläche leicht ausbilden. Dies verringert die Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind. In diesem Zusammenhang wird die Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind, auf einen besonders geeigneten Schwellwert für den praktischen Gebrauch verringert, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung 0,0003 g/l oder mehr, insbesondere 0,001 g/l oder mehr, weiter insbesondere 0,003 g/l oder mehr, und noch weiter insbesondere 0,005 g/l oder mehr beträgt.
  • Der Gehalt an einem wasserlöslichen Polymer in einer Polierzusammensetzung beträgt weiter vorzugsweise 0,1 g/l oder weniger, bevorzugter 0,02 g/l oder weniger, noch bevorzugter 0,015 g/l oder weniger, und am meisten bevorzugt 0,01 g/l oder weniger. Ein durch ein wasserlösliches Polymer erzeugter hydrophiler Film bewirkt an einer Polierzusammensetzung eine Erniedrigung der Poliergeschwindigkeit bzw. -rate (Entfernungsrate) eines Wafers. Ein verringerter Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung unterbindet daher die Verringerung der Poliergeschwindigkeit durch einen hydrophilen Film. In diesem Zusammenhang wird die Verringerung der Poliergeschwindigkeit durch einen hydrophilen Film auf einen besonders geeigneten Schwellwert für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung 0,1 g/l oder weniger, insbesondere 0,02 g/l oder weniger, bevorzugt 0,015 g/l oder weniger, und noch mehr bevorzugt 0,01 g/l oder weniger beträgt.
  • Ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer verfügt über ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von vorzugsweise 6.000 oder mehr. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht eines wasserlöslichen Polymers größer wird, wird ein hydrophiler Film, der zur Verhinderung des Auftretens von Defekten ausreicht, auf einer Waferoberfläche leicht ausgebildet, wodurch die Anzahl an LPDs, die dem Polierverfahren zugeordnet werden können, verringert. In diesem Zusammenhang wird die Anzahl an LPDs, die dem Polierverfahren zugeordnet werden können, auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn ein wasserlösliches Polymer in einer Polierzusammensetzung über ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 6.000 oder mehr verfügt.
  • Ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer verfügt außerdem über ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von vorzugsweise 4.000.000 oder weniger, und bevorzugter 3.000.000 oder weniger. Ein kleineres gewichtsgemitteltes Molekulargewicht eines wasserlöslichen Polymers verhindert einen hydrophilen Film vor der Verringerung der Polierrate eines Wafers. In diesem Zusammenhang wird die Polierfrequenz verringerung durch einen hydrophilen Film auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch verringert, wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht eines wasserlöslichen Polymers in einer Polierzusammensetzung 4.000.000 oder weniger und insbesondere 3.000.000 oder weniger beträgt.
  • Ein in der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthaltenes Alkali kann beispielsweise eines der Alkalimetallhydroxide, Ammoniak, Amine und quaternäre Ammoniumsalze sein. Diese alkalischen Verbindungen können einen Wafer chemisch polieren und die Polierfrequenz eines Wafers durch eine Polierzusammensetzung erhöhen.
  • Ist ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes Alkali ein Alkalimetallhydroxid oder ein quaternäres Ammoniumsalz, so erhöht sich die Waferpolierfrequenz durch die Polierzusammensetzung stark und außerdem wird ein Anstieg in der Oberflächenrauheit eines polierten Wafers stärker verhindert als bei Verwendung anderer Alkali. Ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes Alkali ist daher vorzugsweise ein Alkalimetallhydroxid oder ein quaternäres Ammoniumsalz.
  • Der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 g/l oder mehr, bevorzugter 0,25 g/l oder mehr, und noch bevorzugter 0,5 g/l oder mehr. Erhöht sich der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung, so erhöht sich die Waferpolierrate durch die Polierzusammensetzung. In diesem Zusammenhang wird die Waferpolierrate durch die Polierzusammensetzung auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch erhöht, wenn der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung 0,1 g/l oder mehr, insbesondere 0,25 g/l oder mehr, und weiter insbesondere 0,5 g/l oder mehr beträgt.
  • Der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung beträgt weiter vorzugsweise 5 g/l oder weniger, bevorzugter 4 g/l oder weniger und noch bevorzugter 3 g/l oder weniger. Ein Alkali kann einen Anstieg in der Oberflächenrauheit eines polierten Wafers verursachen. Daher wird ein Anstieg in der Oberflächenrauheit eines polierten Wafers mehr verhindert, wenn der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung abnimmt. In diesem Zusammenhang wird ein Anstieg in der Oberflächenrauheit eines polierten Wafers auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch verhindert, wenn der Gehalt an Alkali in einer Polier zusammensetzung 5 g/l oder weniger, insbesondere 4 g/l oder weniger und weiter insbesondere 3 g/l oder weniger beträgt.
  • Die in der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthaltenen Schleifkörner können beispielsweise irgendein Kolloid-Siliziumdioxid und pyrogenes Siliziumdioxid sein. Diese Schleifkörner können einen Wafer mechanisch polieren und erhöhen die Polierrate bzw. -frequenz eines Wafers durch eine Polierzusammensetzung.
  • Wenn die in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner Kolloid-Siliziumdioxid sind, wird die Stabilität einer Polierzusammensetzung erhöht als beim Gebrauch anderer Schleifkörner. In diesem Fall werden die Kratzer auf der Oberfläche eines polierten Wafers verringert. In einer Polierzusammensetzung enthaltene Schleifkörner sind daher vorzugsweise Kolloid-Siliziumdioxid.
  • Der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 1 g/l oder mehr, bevorzugter 3 g/l oder mehr, und noch bevorzugter 5 g/l oder mehr. Steigt der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung, so wird die Waferpolierrate durch die Polierzusammensetzung erhöht. In diesem Zusammenhang wird die Polierrate auf einen besonders geeigneten Wert für den praktischen Gebrauch erhöht, wenn der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung 1 g/l oder mehr, besonders 3 g/l oder mehr, und insbesondere 5 g/l oder mehr beträgt.
  • Der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung beträgt weiter vorzugsweise 45 g/l oder weniger, bevorzugter 35 g/l oder weniger, und noch bevorzugter 25 g/l oder weniger. Ein sinkender Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung erhöht die Kolloidstabilität der Polierzusammensetzung. In diesem Zusammenhang wird die Kolloidstabilität der Polierzusammensetzung auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch verbessert, vorausgesetzt der Gehalt an Schleifkörnern beträgt in einer Polierzusammensetzung 45 g/l oder weniger, insbesondere 35 g/l oder weniger, und weiter insbesondere 25 g/l oder weniger.
  • Der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner beträgt vorzugsweise 5 nm oder mehr, bevorzugter 10 nm oder mehr, und noch bevorzugter 15 nm oder mehr. Ein größerer durchschnittlicher Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner verstärkt die Funktion der Schleifkörner für das mechanische Polieren eines Wafers, so dass dadurch die Waferpolierrate durch eine Polierzusammensetzung erhöht wird. In diesem Zusammenhang wird die Waferpolierrate durch eine Polierzusammensetzung auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch erhöht, vorausgesetzt der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner beträgt 5 nm oder mehr, insbesondere 10 nm oder mehr und weiter insbesondere 15 nm oder mehr.
  • Der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner beträgt außerdem vorzugsweise 200 nm oder weniger, bevorzugter 150 nm oder weniger und noch bevorzugter 100 nm oder weniger. Ein größerer durchschnittlicher Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner kann ein verstärktes Auftreten von Kratzern auf der Oberfläche eines polierten Wafers verursachen. Ein kleinerer durchschnittlicher Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner verhindert daher einen Anstieg der Kratzer auf der Oberfläche eines polierten Wafers. In diesem Zusammenhang wird ein Anstieg der Kratzer auf der Oberfläche eines polierten Wafers auf einen besonders geeigneten Level für den praktischen Gebrauch unterbunden, vorausgesetzt der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner beträgt 200 nm oder weniger, insbesondere 150 nm oder weniger und weiter insbesondere 100 nm oder weniger.
  • Die vorliegende Ausführungsform liefert die folgenden Vorteile.
  • Die Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform enthält mindestens ein wasserlösliches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon und Poly(N-vinylformamid). Dieses wasserlösliche Polymer bildet einen hydrophilen Film auf einer Waferoberfläche aus und der Film bewirkt eine Verringerung der Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind. Die Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform reduziert daher die Anzahl an LPDs, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind, auf der Oberfläche eines unter Verwendung der Polierzusammensetzung polierten Wafers.
  • Die oben erwähnte Ausführungsform kann folgendermaßen modifiziert werden.
  • Die Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform kann außerdem einen Chelatbildner enthalten. Der Chelatbildner erzeugt ein Komplex-Ion mit Metallverunreinigungen in einer Polierzusammensetzung, so dass dadurch die Metallverunreinigungen eingefangen werden. Dies schützt einen zu polierenden Gegenstand vor der Kontamination mit Metallverunreinigungen. Der Chelatbildner kann Chelatbildner auf Basis von Aminocarbonsäure sein oder Chelatbildner auf Basis der Phosphonsäure sein. Unter diesen sind vorzugsweise Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Triethylentetraaminhexaessigsäure, Ethylendiamintetramethylphosphonsäure oder Diethylentriaminpentamethylphosphonsäure enthalten. Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Triethylentetraminhexaessigsäure, Ethylendiamintetramethylphosphonsäure und Diethylentriaminpentamethylphosphonsäure haben ein besonders hohes Vermögen zum Einfangen von Metallverunreinigungen.
  • Bekannte Additive wie beispielsweise ein Konservierungsmittel oder ein Antischaummittel können, falls notwendig, der Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform zugegeben werden.
  • Die Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform kann vor Gebrauch durch Verdünnen eines flüssigen Konzentrats hergestellt werden.
  • Die Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform kann für das Polieren von anderen physikalischen Gegenständen als Halbleiterwafer verwendet werden.
  • Im Anschluss werden Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele beschrieben werden.
  • Die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 26 wurden durch richtiges Mischen eines wasserlöslichen Polymers, eines Alkalis, von Schleifkörnern und eines Chelatbildners zusammen mit Wasser zubereitet. Die genauen Angaben zu dem wasserlöslichen Polymer, dem Alkali, den Schleifkörnern und dem Chelatbildner in jeder Polierzusammensetzung sind in den Tabellen 1 und 2 zu finden.
  • In der Spalte mit dem Titel „wasserlösliches Polymer" der Tabellen 1 und 2:
    PVP*1 bedeutet Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 10.000;
    PVP*2 bedeutet Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 3.500.000;
    PVP*3 bedeutet Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1.600.000;
    PVP*4 bedeutet Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 67.000;
    PNVF bedeutet Poly(N-vinylformamid) mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 100.000;
    PVA bedeutet Polyvinylalkohol (Verseifungsgrad: 95%) mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 62.000;
    PVME bedeutet Polyvinylmethylether mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 10.000;
    PEG bedeutet Polyethylenglykol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 26.000;
    PEO bedeutet Polyethylenoxid mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 200.000;
    PPP bedeutet Polyoxyethylenpolyoxypropylen-Blockcopolymer mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 9.000;
    PEI bedeutet Polyethylenimin mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 10.000;
    PAA bedeutet Polyacrylsäure mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 25.000;
    PAA-NH4 bedeutet Ammonium-Ammoniumpolyacrylat mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 20.000;
    PAA-Na bedeutet Natrium-Polyacrylat mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 20.000;
    PAAM bedeutet Polyacrylamid mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1.000.000;
    PSS-Na bedeutet Natriumpolystyrolsulfonat mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 100.000;
    HEC bedeutet Hydroxyethylcellulose mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1.000.000;
    CMC-Na*1 bedeutet Natriumcarboxymethylcellulose mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 10.000;
    CMC-Na*2 bedeutet Natriumcarboxymethylcellulose mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 330.000;
    CMC-Na*3 bedeutet Natriumcarboxymethylcellulose mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 90.000; und
    CMC-Na*4 bedeutet Natriumcarboxymethylcellulose mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 20.000.
  • In der Spalte mit dem Titel „Alkali" der Tabellen 1 und 2:
    TMAH bedeutet Tetramethylammoniumhydroxid;
    KOH bedeutet Kaliumhydroxid;
    NaOH bedeutet Natriumhydroxid;
    NH3 bedeutet Ammoniak;
    PIZ bedeutet wasserfreies Piperazin; und
    IMZ bedeutet Imidazol.
  • In der Spalte mit dem Titel „Schleifkörner" der Tabellen 1 und 2:
    CS*1 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 35 nm;
    CS*2 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 200 nm;
    CS*3 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 150 nm;
    CS*4 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 100 nm;
    CS*5 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 55 nm;
    CS*6 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 15 nm;
    CS*7 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 10 nm; und
    CS*8 bedeutet Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 5 nm.
  • In der Spalte mit dem Titel „Chelatbildner" der Tabellen 1 und 2:
    TTHA bedeutet Triethylentetraminhexaessigsäure;
    DTPA bedeutet Diethylentriaminpentaessigsäure; und
    EDTPO bedeutet Ethylendiamintetramethylphosphonsäure.
  • Die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 und Vergleichsbeispiele 1 bis 26 wurden für das Polieren von Siliziumdioxid-Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von 730 μm (p-Typ, Kristallorientierung <100> und COP („crystal originated particle")-free = frei von intrinsischen Kristalldefekten) verwendet. Die Polierraten der Polierzusammensetzungen unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen wurden bestimmt. Deren Ergebnisse werden in der Spalte mit dem Titel „Polierrate" in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Die Polierrate wurde mittels Dividieren einer Dickendifferenz (von vor und nach dem Polieren) jedes Wafers durch eine Polierzeitspanne erhalten. Zur Messung der Waferdicke wurde der NANOMETRO 300TT, ein sog. Planheit-Prüfgerät (flatness tester) (hergestellt von Kuroda Precision Industries, Ltd.) verwendet.
  • Die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 und 1 bis 26 wurden zum Polieren von Siliziumdioxid-Wafern eingesetzt, und die Anzahl an LPDs auf der Oberfläche jedes polierten Siliziumdioxid-Wafers, die auf das Polierverfahren zurückzuführen sind, wurden ausgewertet. Deren Ergebnisse werden in der Spalte mit dem Titel „Defekte" der Tabellen 1 und 2 dargestellt. Siliziumdioxid-Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von 730 μm (p-Typ, Kristallorientierung <100> und COP-frei) wurden insbesondere einem Vorpolieren unter Verwendung der Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 und Vergleichsbeispiele 1 bis 26 unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen unterzogen. Danach wurde GLANZOX-3900, hergestellt durch Fujimi Inc., 20-mal mit reinem Wasser verdünnt und die erhaltene Verdünnung wurde zum Endpolieren unter der in Tabelle 4 angegebenen Bedingung eingesetzt. Die nach dem Endpolieren erhaltenen Wafer wurden einer SC-1 (Standard Clean 1)-Waschung und einer IPA (Isopropylalkohol)-Dampftrocknung unterzogen. Eine erste Messung der LPDs auf jedem Wafer wurde anschließend unter Verwendung von SURFSCAN SP1-TBI, hergestellt durch KLA-Tencor Corporation, durchgeführt. Der gleiche Wafer wurde daraufhin wieder einer SC1-Waschung und einer IPA-Dampftrocknung unterworfen, und danach wurde eine zweite Messung der LPDs unter Verwendung von SURFSCAN SP1-TBI durchgeführt. Ein bei der ersten und zweiten Messung an gleicher Stelle auftretender LPD wird als LPD definiert, der auf das Polierverfahren zurückzuführen ist, und die Anzahl der auf das Polierverfahren zurückzuführenden LPDs pro Waferoberfläche wurde gemessen. In der Spalte betitelt mit „Defekte" bedeutet „E" (exzellent), dass die Anzahl an LPDs, die dem Polierverfahren zugeordnet werden können, pro Waferoberfläche weniger als 10 betrug; „G" (gut) bedeutet, dass dessen Anzahl 10 oder mehr bis weniger als 20 betrug; „F" (ausreichend) bedeutet, dass dessen Anzahl 20 oder mehr bis weniger als 30 betrug; und „P" (mangelhaft) bedeutet, dass dessen Anzahl 30 oder mehr betrug.
  • Zur Bewertung der Ausbildung von hydrophilen Filmen auf Waferoberflächen durch die Wirkung der wasserlöslichen Polymere wurden die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 und Vergleichsbeispiele 1 bis 26 zum Polieren von Siliziumdioxid-Wafern unter den Bedingungen von Tabelle 3 eingesetzt. Nach dem Polieren wurde die Benetzung der Oberfläche jedes Siliziumdioxid-Wafers berechnet. Diese Ergebnisse werden in der Spalte mit dem Titel „Benetzung" von Tabellen 1 und 2 gezeigt. Insbesondere wurde ein Wafer nach dem Polieren mit Wasser leicht gewaschen und der Benetzungszustand seiner Oberfläche wurde visuell beobachtet und ausgewertet. In der Spalte mit dem Titel „Benetzung" steht die Zahl 0 für keine Benetzung auf einer Waferoberfläche; die Zahl 3 bedeutet, dass 30% einer Waferoberfläche benetzt wurden;
    die Zahl 6 bedeutet, dass 60% einer Waferoberfläche benetzt wurden;
    die Zahl 7 bedeutet, dass 70% einer Waferoberfläche benetzt wurden;
    die Zahl 8 bedeutet, dass 80% einer Waferoberfläche benetzt wurden;
    die Zahl 9 bedeutet, dass 90% einer Waferoberfläche benetzt wurden; und
    die Zahl 10 bedeutet, dass 100% einer Waferoberfläche benetzt wurden.
  • Die Polierzusammensetzung von Vergleichsbeispiel 11 ging sehr stark in den Gelzustand über und daher war es unmöglich, diese Zusammensetzung zum Polieren eines Wafers zu verwenden. Tabelle 1
    wasserlösliches Polymer Alkali Schleifkörner Chelatbildner Polierrate [μm/min] Defekte Benetzung
    Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l]
    Bsp. 1 PVP*1 0,020 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,260 F 10
    Bsp. 2 PVP*1 0,015 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,270 G 10
    Bsp. 3 PVP*1 0,013 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,268 G 10
    Bsp. 4 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,286 E 10
    Bsp. 5 PVP*1 0,007 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,300 E 10
    Bsp. 6 PVP*1 0,005 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,305 E 10
    Bsp. 7 PVP*1 0,003 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,302 G 10
    Bsp. 8 PVP*1 0,002 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,292 F 10
    Bsp. 9 PVP*1 0,001 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 F 10
    Bsp. 10 PVP*1 0,010 TMAH 5,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 11 PVP*1 0,010 TMAH 4,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,295 E 10
    Bsp. 12 PVP*1 0,010 TMAH 3,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,291 E 10
    Bsp. 13 PVP*1 0,010 TMAH 0,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,263 E 10
    Bsp. 14 PVP*1 0,010 TMAH 0,25 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,248 E 10
    Bsp. 15 PVP*1 0,010 TMAH 0,10 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,220 E 10
    Bsp. 16 PVP*1 0,010 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,240 E 10
    Bsp. 17 PVP*1 0,005 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,262 E 10
    Bsp. 18 PVP*1 0,010 NaOH 1,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,238 E 10
    Bsp. 19 PVP*1 0,010 NH3 0,87 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,222 E 10
    Bsp. 20 PVP*1 0,010 PIZ 3,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,428 E 10
    Bsp. 21 PVP*1 0,010 IMZ KOH 3,0 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,410 E 10
    Bsp. 22 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 45,0 TTHA 0,30 0,325 E 10
    Bsp. 23 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 35,0 TTHA 0,30 0,316 E 10
    Bsp. 24 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 25,0 TTHA 0,30 0,302 E 10
    Bsp. 25 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 5,0 TTHA 0,30 0,268 E 10
    Bsp. 26 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 3,0 TTHA 0,30 0,259 E 10
    Bsp. 27 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 1,0 TTHA 0,30 0,231 E 10
    Bsp. 28 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*2 18,7 TTHA 0,30 0,306 E 10
    Bsp. 29 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*3 18,7 TTHA 0,30 0,299 E 10
    Bsp. 30 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*4 18,7 TTHA 0,30 0,292 E 10
    Tabelle 1 (Fortsetzung)
    wasserlösliches Polymer Alkali Schleifkörner Chelatbildner Polierrate [μm/min] Defekte Benetzung
    Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l]
    Bsp. 31 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 32 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*6 18,7 TTHA 0,30 0,284 E 10
    Bsp. 33 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*7 18,7 TTHA 0,30 0,276 E 10
    Bsp. 34 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*8 18,7 TTHA 0,30 0,249 E 10
    Bsp. 35 PVP*1 0,010 KOH 3,0 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,258 E 10
    Bsp. 36 PVP*1 0,010 KOH 1,5 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,243 E 10
    Bsp. 37 PVP*1 0,010 KOH 0,5 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,210 E 10
    Bsp. 38 PVP*1 0,010 PIZ 3,0 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,434 E 10
    Bsp. 39 PVP*1 0,010 KOH 1,5 FS 18,7 TTHA 0,30 0,254 E 10
    Bsp. 40 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 - - 0,289 E 10
    Bsp. 41 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 DTPA 0,30 0,283 E 10
    Bsp. 42 PVP*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 EDTPO 0,30 0,285 E 10
    Bsp. 43 PVP*2 0,010 TMAH 2,0 CS 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 44 PVP*3 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 45 PVP*4 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,280 E 10
    Bsp. 46 PVP*3 0,015 KOH 1,5 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,239 G 10
    Bsp. 47 PVP*3 0,005 KOH 1,5 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,252 E 10
    Bsp. 48 PNVF 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 49 PNVF 0,010 TMAH 2,0 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,293 E 10
    Bsp. 50 PNVF 0,003 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,294 G 10
    Bsp. 51 PNVF 0,005 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 E 10
    Bsp. 52 PNVF 0,007 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,304 E 10
    Bsp. 53 PNVF 0,013 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,252 G 10
    Tabelle 2
    wasserlösliches Polymer Alkali Schleifkörner Chelatbildner Polierrate [μm/min] Defekte Benetzung
    Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l] Name Gehalt [g/l]
    Vergl. Bsp. 1 - - TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,285 P 0
    Vergl. Bsp. 2 - - KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,237 P 0
    Vergl. Bsp. 3 - - KOH 1,5 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,243 P 0
    Vergl. Bsp. 4 PVA 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,273 P 10
    Vergl. Bsp. 5 PVA 0,010 TMAH 2,0 CS*5 18,7 TTHA 0,30 0,277 P 10
    Vergl. Bsp. 6 PVME 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,000 P 0
    Vergl. Bsp. 7 PEG 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,130 P 3
    Vergl. Bsp. 8 PEG 0,10 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 P 0
    Vergl. Bsp. 9 PEQ 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,090 P 0
    Vergl. Bsp. 10 PPP 0,050 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,128 P 0
    Vergl. Bsp. 11 PEI 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 - - -
    Vergl. Bsp. 12 PAA 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,400 P 8
    Vergl. Bsp. 13 PAA-NH4 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,470 P 8
    Vergl. Bsp. 14 PAA-Na 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,530 P 6
    Vergl. Bsp. 15 PAAM 0,050 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,155 P 0
    Vergl. Bsp. 16 PSS-Na 0,50 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,490 P 8
    Vergl. Bsp. 17 PSS-Na 0,10 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,420 P 8
    Vergl. Bsp. 18 HEC 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,281 P 10
    Vergl. Bsp. 19 CMC-Na*1 0,010 TMAH 2,0 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,285 P 10
    Vergl. Bsp. 20 CMC-Na*2 0,10 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,330 P 0
    Vergl. Bsp. 21 CMC-Na*3 0,50 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,290 P 0
    Vergl. Bsp. 22 CMC-Na*3 0,10 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,420 P 0
    Vergl. Bsp.23 CMC-Na*4 0,50 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,200 P 9
    Vergl. Bsp.24 CMC-Na*4 0,10 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,420 P 7
    Vergl. Bsp.25 CMC-Na*1 0,50 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,330 P 10
    Vergl. Bsp.26 CMC-Na*1 0,10 KOH 1,5 CS*1 18,7 TTHA 0,30 0,400 P 7
    Tabelle 3
    Bedingungen für das Vorpolieren
    Poliermaschine: PNX-322 hergestellt von Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Polierkissen: SUBA 400 hergestellt von Nitta Haas Inc. Waferpolierdruck: 15 kPa Rotationsgeschwindigkeit der Oberflächenplatte: 50 UpM Polierdauer: 4 min Zufuhrgeschwindigkeit der Polierzusammensetzung: 1 l/min Temperatur der Polierzusammensetzung: 20°C Temperatur des Kühlwassers für die Oberflächenplatte: 20°C Rotationsgeschwindigkeit des Trägers: 50 UpM
    Tabelle 4
    Bedingungen für das Endpolieren
    Poliermaschine: PNX-322 hergestellt von Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Polierkissen: Surfin 000FM hergestellt von Fujimi Inc. Waferpolierdruck: 15 kPa Rotationsgeschwindigkeit der Druckplatte: 30 UpM Polierdauer: 4 min Zufuhrgeschwindigkeit der Polierzusammensetzung: 0,5 l/min Temperatur der Polierzusammensetzung: 20°C Temperatur des Kühlwassers für die Druckplatte: 20°C Rotationsgeschwindigkeit des Trägers: 30 UpM
  • Wie in den Tabellen 1 und 2 gezeigt wurden die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 53 hinsichtlich der Defekte als ausreichend oder besser bewertet, und erhielten praktisch zufriedenstellende Polierraten. Im Gegensatz dazu wurden die Polierzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 26 hinsichtlich der Defekte (mit Ausnahme von Polierzusammensetzung in Vergleichsbeispiel 11, mit der das Polieren nicht durchgeführt werden konnte) als mangelhaft eingestuft.

Claims (6)

  1. Polierzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: mindestens ein wasserlösliches Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylpyrrolidon und Poly(N-vinylformamid); und ein Alkali.
  2. Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymer ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 6.000 bis 4.000.000 aufweist.
  3. Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weiter ein Chelatbildner umfasst ist.
  4. Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass weiter mindestens ein Schleifkorn ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kolloid-Siliziumdioxid und pyrogenem Siliziumdioxid umfasst ist.
  5. Polierverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es das Polieren einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung der Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polieren ein Vorpolieren einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung der Polierzusammensetzung und ein Endpolieren einer vorpolierten Oberfläche des Halbleiters unter Verwendung einer Polierzusammensetzung, die von der Polierzusammensetzung verschieden ist, einschließt.
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