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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die hauptsächlich zum
Polieren eines Halbleiterwafers eingesetzt wird und betrifft außerdem ein
Polierverfahren unter Verwendung der Polierzusammensetzung.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung,
die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellt, ersichtlich.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Ausführungsform
liefert die folgenden Vorteile.
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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.
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Die
oben erwähnte
Ausführungsform
kann folgendermaßen
modifiziert werden.
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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.
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Bekannte
Additive wie beispielsweise ein Konservierungsmittel oder ein Antischaummittel
können, falls
notwendig, der Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform
zugegeben werden.
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Die
Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform kann vor Gebrauch
durch Verdünnen
eines flüssigen
Konzentrats hergestellt werden.
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Die
Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform kann für das Polieren
von anderen physikalischen Gegenständen als Halbleiterwafer verwendet
werden.
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Im
Anschluss werden Beispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele
beschrieben werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
der Spalte mit dem Titel „Chelatbildner" der Tabellen 1 und
2:
TTHA bedeutet Triethylentetraminhexaessigsäure;
DTPA
bedeutet Diethylentriaminpentaessigsäure; und
EDTPO bedeutet
Ethylendiamintetramethylphosphonsäure.
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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.
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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.
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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.
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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.