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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Polierzusammensetzung für
Siliciumwafer, ein Polierzusammensetzungskit für Siliciumwafer
und ein Verfahren zum Polieren eines Siliciumwafers.
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Bei
einem Polierverfahren eines Halbleiters, insbesondere eines Siliciumwafers,
wurde vielfach eine kolloidales Siliciumdioxid als Schleifkörner
beinhaltende Polierzusammensetzung verwendet (zum Beispiel
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 61-38954 (Patentdokument 1)). Mit der modernen hohen
Integration von Siliciumgeräten wurden die Einschränkungen
bezüglich Kontamination oder Defekten des polierten Siliciumwafers
zunehmend schärfer. Zum Beispiel wurde die Kontamination
durch an dem polierten Siliciumwafer verbleibende, winzige Mengen
von Metallen oder das Auftreten von Defekten durch die Agglomeration
von in dem Schleifmittel beinhalteten Siliciumdioxid ein signifikantes
Problem und daher ist eine Verschlechterung des Ausbeuteverhältnisses
in einem Geräteherstellungsverfahren unvermeidbar solch
einer Kontamination oder solch einem Defekten zuzuschreiben.
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Es
wurde herausgefunden, dass die winzigen Mengen der in dem polierten
Siliciumwafer verbleibenden Metalle Metallen zuzuschreiben sind,
die in der Polierzusammensetzung beinhaltet sind, und das meiste der
Metallverunreinigungen von kolloidalem Siliciumdioxid stammt. Daher
ist es erforderlich, den Gehalt der Metallverunreinigungen der Polierzusammensetzung
zu verringern, insbesondere einen Gehalt von Verunreinigungen von
kolloidalem Siliciudioxid. Um auf solche eine Anforderung einzugehen,
wurde ein Verfahren der Verwendung einer das kolloidale Siliciumdioxid
in hoher Reinheit beinhalten Polierzusammensetzung vorgeschlagen
(siehe zum Beispiel veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. 11-214338 (Patentdokument
2)). Allerdings ist solch eine Polierzusammensetzung mit hoher Reinheit
im Allgemeinen teuer und daher tritt ein Problem mit den Kosten
auf.
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Daher
wurde ein Verfahren zum Polieren der Siliciumwafer mit einer Polierzusammensetzung
vorgeschlagen, welche im Wesentlichen kein kolloidales Siliciumdioxid
beinhaltet, das in den gewöhnlichen Polierzusammensetzung
beinhaltet ist (Siehe zum Beispiel veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. 62-259769 (Patentdokument
3)). Allerdings, da die Polierzusammensetzung, welche das kolloidale
Siliciumdioxid im Wesentlichen nicht beinhaltet, keinen Beitrag
zum Entfernen einer oxidierten Schicht (hiernach auch natürlich
oxidierte Schicht genannt), die auf einer Siliciumwaferoberfläche
als ein polierter Siliciumgegenstand erzeugt wurde, leistet, kann
die Polierung im Wesentlichen nicht durchgeführt werden.
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Um
die natürlich oxidierte Schicht zu Entfernen, obwohl es
ein in einem Polierverfahren verwendetes Beispiel darstellt, gibt
es das Beispiel, bei dem die natürlich oxidierte Schicht
vor dem Polierverfahren mit einer HF-Lösung entfernt wurde
und danach wurde die Polierung mit einer Polierzusammensetzung durchgeführt, welche
im Wesentlichen kein kolloidales Siliciumdioxid beinhaltet (Siehe
zum Beispiel veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. 2002-16025 (Patentdokument
4)). Allerdings ist das Verfahren zum Entfernen der natürlich oxidierten
Schicht mit der HF-Lösung kompliziert und der Siliciumwafer,
auf welchem die natürlich oxidierte Schicht in dem Verfahren
des Entfernens der natürlich oxidierten Schicht mit der
HF-Lösung entfernt wird, weist eine Oberfläche
auf, welche für die Dauer ungeschützt ist, bis
der Siliciumwafer zu dem nächsten Polierverfahren überführt
wird. Daher ist der Siliciumwafer verschiedenen Kontaminationen
ausgesetzt. Die komplizierte Situation der Verwendung von HF oder
die gefährliche Situation gegenüber verschiedenen
Kontaminationen gilt für Präzisionspolieren, aber
auch Grobpolieren.
Patentdokument 1:
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 61-38954 Patentdokument 2: veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. 11-214338 Patentdokument
3: veröffentlichtes
japanisches
Patent Nr. 62-259769 Patentdokument 4: veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. 2002-16025
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Polierzusammensetzung
bereitzustellen, welche eine natürlich oxidierte Schicht
eines Halbleiterwafers Entfernen kann, insbesondere eines Siliciumwafers,
und anschließend effizientes Polieren des Siliciums durchführt,
oder effizient das Entfernen einer natürlich oxidierten Schicht
und das Polieren eines Halbleiterwafers gleichzeitig durchführt.
Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zum
Polieren eines Siliciumwafers unter Verwendung dieser Polierzusammensetzung
bereitzustellen und ein Kit zur Bereitstellung dieser Polierzusammensetzung
bereitzustellen. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Polierzusammensetzung mit winzigen Mengen an Metallverunreinigungen
bereitzustellen. Ferner besteht noch darüber hinaus die
Aufgabe der Erfindung darin, eine Polierzusammensetzung bereitzustellen,
welche die Metallverunreinigungen in einem Siliciumwafer nach dem Polieren
und Defekte auf einer Siliciumwaferoberfläche nach dem
Polieren verringern kann.
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Die
Erfindung wurde angesichts der vorhergehenden Probleme gemacht und
bezieht sich auf eine Polierzusammensetzung für Siliciumwafer,
welche Ceroxid und Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine
eine alkalische Substanz und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung
umfasst. Die Polierzusammensetzung der Erfindung kann ein chelatbildendes
Mittel enthalten. Bei der Erfindung ist die alkalische Substanz
bevorzugt ausgewählt aus N-(2-Aminoethyl)Ethanolamin, Piperazin,
2-Aminoethanol, Ethylendiamin, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat,
und das chelatbildende Mittel ist bevorzugt ausgewählt
aus Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriamin-pentaessigsäure,
Nitrilotriessigsäure, N-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure
oder Hydroxyethyliminodiessigsäure. Die Polierzusammensetzung
weist bevorzugt einen pH-Wert von 10.5 bis 12.5 auf. Die Polierzusammensetzung
der Erfindung weist eine Konzentration des Ceroxids von 0.0025 bis
1 Gewichtsteilen zu 1000 Gewichtsteilen der Verbindung zum Verwendungszeitpunkt
der Polierzusammensetzung auf.
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Die
Erfindung stellt ein Polierverfahren eines Siliciumwafers bereit.
Das Polierverfahren der Erfindung beinhaltet ein Polierverfahren
des Entfernens einer oxidierten Schicht auf einer Siliciumwaferoberfläche
(erste Ausführungsform), und ein Polierverfahren zur Durchführung
einer Politur eines Siliciumwafers, das die Entfernung einer oxidierten
Schicht (zweite und dritte Ausführungsform) beinhaltet.
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Das
Polierverfahren gemäß der ersten Ausführungsform
umfasst einen Schritt des Polierens einer Siliciumwaferoberfläche
mit Ceroxid und Wasser beinhaltendem, kolloidalem Ceroxid. Das Polierverfahren
gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst
Schritte des Entfernens einer oxidierten Schicht auf der Siliciumwaferoberfläche
durch Polieren der Siliciumwaferoberfläche mit Ceroxid
und Wasser beinhaltendem, kolloidalem Ceroxid, und des anschließenden
Polierens des Siliciumwafers mit einer eine alkalische Substanz
und Wasser beinhaltenden, alkalischen Polierzusammensetzung. Das
Polierverfahren gemäß der dritten Ausführungsform
umfasst einen Schritt des Polierens eines Siliciumwafers mit einer
Polierzusammensetzung für die Siliciumwafer, welche Ceroxid
und Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine eine alkalische
Substanz und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung
umfasst.
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Die
Erfindung stellt ferner ein Polierzusammensetzungskit zum Polieren
eines Halbleiterwafers bereit. Dieses Kit kann Ceroxid und Wasser
beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine eine alkalische Substanz
und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung umfassen.
Ferner kann ein chelatbildendes Mittel in wenigstens einem aus dem
kolloidalem Ceroxid und der alkalischen Polierzusammensetzung in
diesem Kit beinhaltet sein. In dem Kit der Erfindung ist die alkalische
Substanz bevorzugt ausgewählt aus N-(2-Aminoethyl)Ethanolamin,
Piperazin, 2-Aminoethanol, Ethylendiamin, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat,
und das chelatbildende Mittel ist bevorzugt ausgewählt
aus Ethylendiamintetraessigsäure, Diethylentriamin-pentaessigsäure,
Nitrilotriessigsäure, N-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure
oder Hydroxyethyliminodiessigsäure.
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Bei
der Verwendung der Polierzusammensetzung der Erfindung können
die Entfernung der natürlich oxidierten Schicht an dem
Siliciumwafer und das Polieren des Siliciumwafers extrem effizient
durchgeführt werden. Bei der Durchführung der
Politur mit dem kolloidalen Ceroxid und der die alkalische Substanz
beinhaltenden, alkalischen Polierzusammensetzung, kann die natürlich
oxidierte Schicht an dem Siliciumwafer entfernt werden und auch
die Politur des Siliciumwafers durchgeführt werden, ohne
Metallverunreinigungen und Oberflächendefekt zu verursachen.
Ferner ist es gemäß dem Polierverfahren der Erfindung
möglich, die natürlich oxidierte Schicht auf dem
Siliciumwafer effizient zu entfernen. Zusätzlich kann gemäß dem
Polierverfahren der Erfindung die natürlich oxidierte Schicht
auf dem Siliciumwafer entfernt werden und auch die Politur des Siliciumwafers
kann durchgeführt werden, ohne die Metallverunreinigungen
und die Oberflächendefekte zu verursachen.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Polierzusammensetzung für
einen Halbleiterwafer, und insbesondere auf eine Polierzusammensetzung
für Siliciumwafer. Die Erfindung bezieht sich auf eine
Polierzusammensetzung, die im Allgemeinen für ein Primärpolieren
eines Halbleiterwafers verwendet wird.
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Eine
Polierzusammensetzung für einen Siliciumwafer in einer
ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst Ceroxid und
Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine eine alkalische
Substanz und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung.
Bei der vorliegenden Spezifikation bedeutet kolloidales Ceroxid
ein durch Dispergieren von Ceroxidpulver in Wasser gebildetes Dispergens.
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung umfasst Ceroxid. Da üblicherweise
angenommen wird, dass das Polieren eines Siliciumwafers mit Ceroxid
Defekte darauf verursacht, wird das Ceroxid als ungeeignet zum Polieren
des Siliciumwafers betrachtet. Daher wurde das Ceroxid bisher nicht
in der Polierzusammensetzung für die Siliciumwafer verwendet.
Die Erfindung ist auf der Grundlage der Erkenntnis gemacht, dass
das Ceroxid eine auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers
erzeugte oxidierte Schicht (natürlich oxidierte Schicht) effektiv
entfernen kann. Die Polierzusammensetzung der Erfindung kann effektiv
die natürlich oxidierte Schicht entfernen, durch Verwendung
der Polierzusammensetzung in einem Zustand des Beinhaltens winziger
Mengen des Ceroxids beim Polieren.
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Das
heißt, bei der Erfindung dient das Ceroxid zum damit Entfernen
der natürlich oxidierten Schicht, und Wasser hat die Funktion,
das Ceroxid und die alkalische Substanz an einer Kontaktfläche
zwischen einem Belag und einem Halbleiterwafer bei einem Poliervorgang
bereitzustellen.
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Die
Polierzusammensetzung für den Siliciumwafer der Erfindung
kann ferner ein chelatbildendes Mittel in der zuvorgenannten Polierzusammensetzung
für den Siliciumwafer umfassen. Das chelatbildende Mittel richtet
sich auf die Vermeidung der Kontamination eines Halbleiterwafers
durch das Metall.
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung umfasst nicht das kolloidale
Siliciumdioxid und daher sind die Kontaminationen der Metallverunreinigungen
extrem gering. Folglich ist es nicht im Besonderen erforderlich,
ein chelatbildendes Mittel zum Abfangen der Metallverunreinigungen
hinzuzugeben. Allerdings besteht die Möglichkeit, dass
Metallverunreinigungen bei der Herstellung oder der Verwendung der
Polierzusammensetzung eingemischt werden. Daher ist es bevorzugt,
das chelatbildende Mittel zum Abfangen der Metallverunreinigungen
zu verwenden. Die Verwendung des chelatbildenden Mittels verursacht,
dass die in der Polierzusammensetzung vorliegenden Metallionen mit
dem chelatbildenden Mittel reagieren, wobei Komplex-Ionen gebildet
werden, und dadurch werden Metallverunreinigungen auf einer Siliciumwaferoberfläche
effektiv verhindert.
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Nachstehend
wird jede der Verbindungen der Polierzusammensetzung und ein Herstellungsverfahren einer
Polierzusammensetzung erklärt.
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(Verbindungen in einer Polierzusammensetzung)
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(1) Kolloidales Ceroxid
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung verwendet Ceroxidpulver und
Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid. Das kolloidale Ceroxid
kann durch Dispergieren des Ceroxids in dem Wasser hergestellt werden
oder das kolloidale Ceroxid, das im Voraus durch Mischen des Ceroxids
mit dem Wasser hergestellt wird, wird kommerziell erworben. Das
kolloidale Ceroxid kann zum Beispiel von Nayacol Company erhalten
werden.
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(1-1) Ceroxid
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Das
in dem kolloidalen Ceroxid beinhaltete Ceroxid weist einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 50–500 nm auf, bevorzugt 80–250
nm. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Ceroxids weniger
als 50 nm beträgt, verschlechtert sich eine Entfernungseffizienz
der natürlich oxidierten Schicht. Wenn der durchschnittliche
Teilchendurchmesser des Ceroxids mehr als 500 nm beträgt,
neigen Defekte dazu, nach dem Polieren auf dem Siliciumwafer zu
verbleiben. Daher ist das Ceroxid mit einer durchschnittlichen Teilchengröße
außerhalb des Bereichs von 50–500 nm nicht effektiv.
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Eine
Menge des Ceroxids liegt, zum Beispiel beim Polieren eines Siliciumwafers,
in einem Bereich von 2.5 ppm bis 1000 ppm (0.0025 bis 1 Gewichtsteile
zu 1000 Gewichtsteilen einer Polierzusammensetzung), bei einem Zustand,
bei welchem die Polierzusammensetzung zur Verwendung in einem eigentlichen
Poliervorgang verdünnt ist (hiernach auch als Verwendungszeitpunkt
des Polierens bezeichnet), bevorzugt 2.5 ppm bis 250 ppm (0.0025
bis 0.25 Gewichtsteile zu 1000 Gewichtsteilen einer Polierzusammensetzung).
Wenn eine Menge des Ceroxids weniger als 2.5 ppm beträgt,
verschlechtert sich die Entfernungseffizienz der natürlich oxidierten
Schicht. Wenn eine Menge des Ceroxids mehr als 1000 ppm beträgt,
verbessert sich die Entfernungseffizienz der natürlich
oxidierten Schicht, aber die wirtschaftliche Effizienz verschlechtert
sich.
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Auf
diese Art und Weise ist es bevorzugt, dass bei der Erfindung das
kolloidale Ceroxid winzige Mengen des Ceroxids in einem Zustand
beinhaltet, bei welchem die Polierzusammensetzung zur Verwendung
in dem eigentlichen Poliervorgang verdünnt ist.
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(2) Wasser
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Die
Erfindung verwendet Wasser als ein Medium. Es ist bevorzugt, dass
Verunreinigungen in dem Wasser so weit wie möglich verringert
sind. Zum Beispiel kann die Erfindung entionisiertes Wasser verwenden, bei
welchem Ionenverunreinigungen mit einem Ionentauscherharz entfernt
sind. Ferner kann die Erfindung Wasser verwenden, welches entionisierte
Wasser ferner zum Entfernen suspendierter Feststoffe einen Filter durchströmt,
oder destilliertes Wasser. Es sollte beachtet werden, dass es bei
der vorliegenden Spezifikation einen Fall gibt, bei dem das Wasser,
in welchem diese Verunreinigungen so weit wie möglich verringert
sind, einfach „Wasser" oder „reines Wasser" genannt
wird. Soweit nicht explizit beschrieben, bezeichnet „Wasser" oder „reines
Wasser" das Wasser, in welchem diese Verunreinigungen so weit wie
möglich verringert sind.
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(3) Alkalische Polierzusammensetzung
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Die
Verbindung der Erfindung umfasst eine eine alkalische Substanz und
Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung. Es sollte
beachtet werden, dass das als Medium verwendete Wasser wie vorher
beschrieben ist.
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(3-1) Alkalische Substanz
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Die
alkalische Substanz ist bevorzugt ausgewählt aus N-(2-Aminoethyl)Ethanolamin,
Piperazin, 2-Aminoethanol, Ethylendiamin, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Tetramethylammoniumhydroxid, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat.
Bei der Erfindung können diese alkalischen Substanzen als
Einzelbestanteile oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet
werden. Um eine schnelle Poliergeschwindigkeit zu verwirklichen,
ist es bevorzugt, eine oder mehrere Substanzen ausgewählt
aus Aminen wie N-(2-Aminoethyl)Ethanolamin, Piperazin, 2-Aminoethanol
und Ethylendiamin zu verwenden. Eine Menge der in der Polierzusammensetzung
beinhalteten alkalischen Substanz liegt, zum Beispiel für
den Fall des Polierens eines Siliciumwafers, bevorzugt in einem
Bereich 100 ppm bis 10000 ppm zum Verwendungszeitpunkt eines Polierens. Wenn
eine Menge der alkalischen Substanz weniger als 100 ppm beträgt,
ist eine Poliergeschwindigkeit des Siliciums gering und die Polierzusammensetzung
ist nicht brauchbar zur Verwendung. Wenn eine Menge der alkalischen
Substanz mehr als 10000 ppm beträgt, neigt eine raue Struktur
gebildet zu werden, als ob die polierte Oberfläche erodiert
ist.
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(4) Chelatbildendes Mittel
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Die
Zusammensetzung der Erfindung umfasst ein chelatbildendes Mittel
als optionalen Bestandteil.
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Das
chelatbildende Mittel kann ausgewählt sein aus Ethylendiamintetraessigsäure,
Diethylentriaminpentaessigsäure, Nitrilotriessigsäure,
N-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure oder Hydroxyethyliminodiessigsäure.
In der Erfindung können diese chelatbildenden Mittel als
Einzelbestandteil oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet
werden. Eine Menge der in der Polierzusammensetzung beinhalteten,
chelatbildenden Mittel liegt, zum Beispiel für den Fall
des Polierens eines Siliciumwafers, bevorzugt in einem Bereich von
10 ppm bis 1000 ppm zum Verwendungszeitpunkt eines Polierens.
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(Herstellung von Polierzusammensetzung)
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung kann hergestellt werden, durch
generelles Mischen der jeweiligen Bestandteile mit Wasser zu einem
gewünschten Gehaltanteil und Dispergieren dieser Bestandteile
in Wasser. Zum Beispiel können für den Fall der
Verwendung von Ceroxidpulver das Ceroxidpulver und die alkalische
Substanz so mit dem Wasser gemischt werden, um einen gewünschten
Gehaltsanteil zu erreichen. In einem Fall des Verwendens kolloidalen
Ceroxids kann das kolloidale Ceroxid mit einer gewünschten
Konzentration ausgehend von Ceroxidpulver und Wasser hergestellt
werden und dann kann die alkalische Substanz mit dem kolloidalen
Ceroxid vermischt werden. Alternativ, in einem Fall des kommerziellen
Erwerbens des kolloidalen Ceroxids, kann, nach dem Verdünnen
des kommerziell erworbenen, kolloidalen Ceroxids mit Wasser, um
die gewünschte Konzentration zu erhalten, eine alkalische
Substanz mit dem verdünnten kolloidalen Ceroxid gemischt
werden. Das vorherige Beispiel ist nur ein Beispiel und die Mischreihenfolge
des kolloidalen Ceroxids, der alkalischen Substanz und des chelatbildenden
Mittels können willkürlich gewählt werden.
Zum Beispiel kann in der Polierzusammensetzung die Reihenfolge der
Dispergierung der jeweiligen Bestandteile mit Ausnahme der alkalischen
Substanz und des chelatbildenden Mittels und das Lösen
der alkalischen Substanz und des chelatbildenden Mittels willkürlich
gewählt werden, oder die Dispergierung und das Lösen
können gleichzeitig ausgeführt werden. Alternativ
werden das kolloidale Ceroxid eines gewünschten Gehaltanteils
und die alkalische Polierzusammensetzung eines gewünschten
Gehaltsanteils entsprechend hergestellt und dann werden sie miteinander
gemischt.
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In
dem Fall, bei welchem die Zusammensetzung der Erfindung ein chelatbildendes
Mittel umfasst, kann das chelatbildende Mittel (welches nicht gelöst
oder in Wasser gelöst sein kann) mit einer gewünschten Konzentration
bei jedem Vorgang der entsprechenden vorherigen Vorgehensweisen
gelöst werden.
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Jedes
Verfahren des Dispergierens oder Lösens des vorherigen
Bestandteils in dem Wasser kann angewendet werden. Zum Beispiel
kann der Bestandteil durch Rühren mit einem Rührer
wie einem Propeller-artigen Rührer oder dergleichen dispergiert
werden.
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung kann in einem verdünnten
Zustand bereitgestellt werden beim Verwenden bei einem eigentlichen
Poliervorgang, aber kann auch in einer konzentrierten Lösung
einer relativ hohen Konzentration (hiernach auch einfach als konzentrierte
Lösung bezeichnet) hergestellt werden, um bereitgestellt
zu werden. Solch eine konzentrierte Lösung ist beim Lagern
oder Transportieren in einem konzentrierten Zustand und kann bei
einem eigentlichen Poliervorgang verdünnt werden. Es ist
bevorzugt, dass bei der Polierzusammensetzung der Erfindung im Hinblick
auf die Handhabung der Polierzusammensetzung, die Polierzusammensetzung
in Form einer konzentrierten Lösung einer hohen Konzentration
hergestellt wird, transportiert wird und bei einem eigentlichen
Poliervorgang verdünnt wird.
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Ein
bevorzugter Konzentrationsbereich jedes zuvor genannten Bestandteils
ist beschrieben als einer bei einem eigentlichen Poliervorgang (Verwendungszeitpunkt
der Politur). In dem Fall einer konzentrierten Lösung weist
die Polierzusammensetzung notwendigerweise für jeden Bestandteil
eine hohe Konzentration auf. Eine bevorzugte Konzentration jeden
Bestandteils in Form der konzentrierten Lösung wist, dass
das Ceroxid in einem Bereich von 0.01 bis 10 Gew.-% liegt, eine
alkalische Substanz in einem Bereich von 5 bis 25 Gew.-% liegt und
das chelatbildende Mittel in einem Bereich von 0.04 bis 4 Gew.-%
auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Polierzusammensetzung liegt.
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung weist bevorzugt einen pH-Wert
von 10.5 bis 12.5 auf, in einem Fall des Einschließens
einer alkalischen Substanz. Das Polieren des Siliciumwafers kann
effektiv innerhalb dieses Bereichs durchgeführt werden.
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Als
nächstes wird ein Polierverfahren der Erfindung erklärt.
Das Polierverfahren der Erfindung ist ein Polierverfahren unter
Verwendung der Polierzusammensetzung der Erfindung.
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Ein
Polierverfahren einer ersten Ausführungsform ist ein Polierverfahren
zum Entfernen einer oxidierten Schicht an einer Oberfläche
eines Siliciumwafers. Das Polierverfahren verwendet Ceroxid und
Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid als Poliermaterial. Spezieller
umfasst das Polierverfahren Schritte des Bereitstellens kolloidalen
Ceroxids einer gewünschten Konzentration, Polieren eines
Siliciumwafers mit diesem kolloidalen Ceroxid und Entfernen einer
auf der Oberfläche des Halbleiterwafer gebildeten, oxidierten
Schicht.
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Ein
Polierverfahren einer zweiten Ausführungsform ist ein Polierverfahren
eines Siliciumwafers unter Verwendung kolloidalen Ceroxids und einer
eine alkalische Substanz und Wasser beinhaltenden, alkalischen Polierzusammensetzung.
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Spezieller
umfasst das Polierverfahren des Silciumwafers Schritte des Entfernens
einer oxidierten Schicht auf einer Siliciumwaferoberfläche
durch Polieren der Siliciumwaferoberfläche mit Ceroxid
und Wasser aufweisendem, kolloidalem Ceroxid und Polieren des Siliciumwafers
mit einer eine alkalische Substanz und Wasser aufweisenden, alkalischen
Polierzusammensetzung.
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Ein
Polierverfahren einer dritten Ausführungsform ist ein Polierverfahren
eines Siliciumwafers unter Verwendung einer Polierzusammensetzung,
die kolloidales Ceroxid und eine alkalische Polierzusammensetzung
beinhaltet. Spezieller umfasst das Polierverfahren des Siliciumwafers
einen Schritt des Polierens des Siliciumwafers mit einer Siliciumwafer-Polierzusammensetzung,
die Ceroxid und Wasser beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine
eine alkalische Substanz und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung
beinhaltet.
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Ein
bekanntes Verfahren kann für einen Polierschritt bei dem
Polierverfahren der Erfindung angewendet werden. Zum Beispiel kann
ein von einer Haltevorrichtung gehaltener Siliciumwafer in engem
Kontakt mit einer mit einem Poliergewebe bedeckten, rotierenden
Platte sein, welche unter einem Durchfluss von Flüssigkeit
einer Polierzusammensetzung zum Polieren rotiert wird. Bedingungen
wie die Durchflussrate der Flüssigkeit der Polierzusammensetzung
und eine Rotiergeschwindigkeit einer rotierenden Platte können,
obwohl sie von den Polierbedingungen abhängig, innerhalb
konventioneller Bedingungsbereiche eingestellt werden.
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Ein
polierfähiger Wafer bei der Erfindung stellt bevorzugt
einen Siliciumwafer dar, wie einen Einkristallsiliciumwafer und
einen polykristallinen Siliciumwafer. In der folgenden Erklärung
wird ein Beispiel eines Siliciumwafers erklärt.
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In
dem Polierverfahren gemäß der ersten Ausführungsform
wird zunächst Ceroxid einer gewünschten Konzentration
beinhaltetes, kolloidales Ceroxid das auf der Grundlage der Vorgehensweise
hergestellt, die in dem Abschnitt des Herstellungsverfahrens der
zuvor genannten Polierzusammensetzung erklärt ist. Bei
einem Fall des Herstellens kolloidalen Ceroxids als eine konzentrierte
Lösung einer hohen Konzentration, wird die konzentrierte
Lösung mit Wasser verdünnt, um die gewünschte
Konzentration davon zu erhalten. Die Verdünnung kann mit
einem bekannten Mischungs- oder Verdünnungsverfahren wie
einem Rühren durchgeführt werden. Ein Gehalt an
Ceroxidpulver in dem kolloidalen Ceroxid liegt bevorzugt in einem
Bereich von 2.5 bis 1000 ppm zum Verwendungszeitpunkt des Polierens.
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Als
nächstes wird ein Siliciumwafer unter Verwendung von winzigen
Mengen des aus Ceroxid und Wasser bestehenden, kolloidalen Ceroxids
poliert. Ein Poliervorgang unter Verwendung des die winzigen Mengen
des Ceroxids beinhaltenden, kolloidalen Ceroxids ist insbesondere
geeignet zum Entfernen einer auf dem Siliciumwafer gebildeten, natürlich
oxidierten Schicht. Folglich ist das das Ceroxid und Wasser beinhaltende, kolloidale
Ceroxid in der Erfindung als eine Polierzusammensetzung zum Entfernen
der auf dem Siliciumwafer gebildeten, natürlich oxidierten
Schicht eingeschlossen.
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Bei
dem Polierverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform
wird zunächst Ceroxid der gewünschten Konzentration
beinhaltendes, kolloidales Ceroxid und eine eine alkalische Substanz
und Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung auf der
Grundlage der Vorgehensweise hergestellt, die in dem Abschnitt des
Herstellungsverfahrens der Polierzusammensetzung wie zuvor beschrieben
erklärt ist. Durch Verwenden der hergestellten Polierzusammensetzung
verrichtet das Polierverfahren die zwei Schritte der Poliervorgehensweise,
die die Schritte des Entfernens einer oxidierten Schicht (natürlich
oxidierte Schicht) auf einer Oberfläche eines Siliciumwafers
durch kolloidales Ceroxid und ferner das Polieren des Siliciumwafers
durch eine alkalische Polierzusammensetzung umfasst. Es sollte beachtet
werden, dass in einem Fall des Verwendens des kolloidalen Ceroxids
als ein Schleifmittel der Grund des Anwendens eines Zweischrittverfahrens, welches
ferner den Siliciumwafer mit der alkalischen Polierzusammensetzung
poliert, darin besteht, dass, da das kolloidale Ceroxid die natürlich
oxidierte Schicht entfernt kann, aber nicht den Siliciumwafer polieren
kann, es nötig ist, das Polieren mit einer alkalischen
Polierzusammensetzung durchzuführen. Der Entfernungsschritt der
natürlich oxidierten Schicht und der Polierschritt des
Siliciumwafers können als eine Abfolge von kontinuierlichen
Vorgängen, die getrennte Vorgänge umfassen, oder
als getrennte Vorgänge, welche nicht kontinuierlich sind,
ausgeführt werden.
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Bei
einem Polierverfahren eines dritten Ausführungsbeispiels,
da eine Polierzusammensetzung der Erfindung verwendet wird, die
kolloidales Ceroxid und eine alkalische Polierzusammensetzung umfasst,
ist eine alkalische Polierzusammensetzung im Voraus in der Polierzusammensetzung
beinhaltet. Daher kann das vorliegende Polierverfahren eine natürlich
oxidierte Schicht entfernen und gleichzeitig einen Siliciumwafer
polieren.
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung wird bevorzugt hergestellt durch
im Voraus Mischen der jeweiligen Bestandteile zu einer gewünschten
Konzentration als eine Polierflüssigkeit und wird dann
zu einem Poliermaterial wie einem Siliciumwafer gegossen.
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Als
nächstes wird ein Polierzusammensetzungskit der Erfindung
beschrieben.
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Ein
Polierzusammensetzungskit einer ersten Ausführungsform
umfasst kolloidales Ceroxid und eine eine alkalische Substanz und
Wasser beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung.
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Ein
Polierzusammensetzungskit einer zweiten Ausführungsform
umfasst kolloidales Ceroxid, eine eine alkalische Substanz und Wasser
beinhaltende, alkalische Polierzusammensetzung und ein chelatbildendes
Mittel.
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Es
ist bevorzugt, dass in dem Polierzusammensetzungskit der Erfindung
das kolloidale Ceroxid und die alkalische Polierzusammensetzung
in unterschiedlichen Behältern enthalten sind. Zusätzlich
kann das chelatbildende Mittel zu einem von beiden oder beiden aus
dem kolloidalen Ceroxid und der alkalischen Polierzusammensetzung
zugegeben werden.
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Es
ist für einen Fachmann verständlich, dass die
Form des Polierzusammensetzungskits der Erfindung ein Beispiel darstellt
und verschiedenartig modifiziert werden kann. Zum Beispiel kann
das kolloidale Ceroxid in einem Gefäß in einem
Zustand enthalten sein, bei welchem es im Voraus mit Wasser gemischt
ist, oder das Ceroxidpulver und das Wasser können in einem
Gefäß als getrennte Einheiten enthalten sein.
Ferner kann die alkalische Substanz der alkalischen Polierzusammensetzung
in einem Gefäß in einem Zustand enthalten sein,
bei welchem es im Voraus mit Wasser gemischt ist, oder die alkalische
Substanz und das Wasser können in einem Gefäß als
getrennte Einheiten enthalten sein. Zusätzlich können
die jeweiligen Bestandteile des Polierzusammensetzungskits der Erfindung
(jeweils Material und Medium) entsprechend in getrennten Gefäßen enthalten
sein, oder sie können in einem einzigen Gefäß in
einem Zustand enthalten sein, bei welchem ein Teil der jeweiligen
Bestandteile im Voraus gemischt ist.
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Bei
der Erfindung, in einem Fall, bei welchem mehrere alkalische Substanzen
oder chelatbildende Mittel in der Polierzusammensetzung beinhaltet
sind, können diese in einem einzelnen Gefäß oder
in getrennten Gefäßen enthalten sein.
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Das
Kit der Erfindung kann, wenn notwendig, zusätzliche Elemente
wie ein Mischgefäß, eine Rührvorrichtung
zum Mischen und Rühren jeweiliger Bestandteile und eine
Anleitung zur Verwendung (nicht darauf beschränkt) aufweisen,
zusätzlich zu den jeweiligen Bestandteilen der Polierzusammensetzung
wie vorher beschrieben.
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Das
Polierzusammensetzungskit der Erfindung kann in einem bei einem
eigentlichen Poliervorgang verwendeten Verdünnungszustand
verpackt, gelagert und transportiert werden, aber es können
auch getrennt Bestandteile für eine konzentrierte Lösung
der Polierzusammensetzung verpackt, gelagert und transportiert werden.
Bei einem Fall einer konzentrierten Lösung kann zum Beispiel
eine hohe Konzentration von jedem des kolloidalen Ceroxids, der
alkalischen Substanz und des chelatbildenden Mittels in einer gewünschten
Form als ein Kit verpackt, gelagert und transportiert werden. Die
konzentrierten Bestandteile können gemischt und verdünnt
werden, um eine vorherbestimmte Konzentration unverzüglich
vor dem Polieren zu erhalten. Es ist bevorzugt, dass in dem Kit
der Erfindung eine Konzentration des in dem kolloidalen Ceroxid
in hoher Konzentration beinhalteten Ceroxids in einem Bereich von
0.01 bis 20 Gew.-% liegt.
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Wie
vorher beschrieben, da die Polierzusammensetzung, das Polierverfahren
und das Polierzusammensetzungskit keine Schleifkörner enthalten,
die Metallkontaminationen oder Oberflächendefekte von Silicium
oder dergleichen verursachen, werden keine Metallverunreinigungen
und keine Oberflächendefekte erzeugt. Zusätzlich
kann durch winzige Mengen des Ceroxids die Entfernung der natürlich
oxidierten Schicht an dem Siliciumwafer durchgeführt werden
und die Politur des Siliciumwafers kann durchgeführt werden.
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Beispiele
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Hiernach
werden Beispiele der Erfindung beschrieben. Bei den folgenden Beispielen,
wenn nicht anders angegeben, bedeutet ein Zahlenwert einen Gewichtsteil.
Ferner sind die folgenden Beispiele lediglich veranschaulichend
für die Erfindung und daher ist die Erfindung nicht darauf
beschränkt.
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(Polierverfahren)
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Zwei
Köpfe, die einen P-artigen (100) Siliciumwafer mit vier
Zoll halten, werden gegen eine rotierende Auflagefläche,
die mit einer Urethan-basierten Scheibe („Pad", SUBA600
hergestellt bei Nitta Haas Co.) bedeckt ist, zum Druckausüben
gedrückt, und die Köpfe werden ebenfalls gedreht,
um jede in der folgenden Tabelle 1 angegebene Polierflüssigkeit
zuzuführen, dabei das Polieren durchzuführend.
Der Fortgang des Polierens wurde betrachtet durch beobachten einer
Temperatur der Scheibe. Vor und nach dem Polieren wurde ein Gewicht
des Wafers gemessen, um eine Poliergeschwindigkeit durch die Gewichtsreduzierung
zu berechnen. (Polierbedingungen)
Druck: | 300
gr/cm2 |
Auflageflächen-Drehzahl: | 120
rpm |
Polierflüssigkeits-Zuführungsgeschwindigkeit: | 200
ml/min |
Polierflüssigkeitstemperatur: | ungefähr
25°C |
Scheiben-(„Pad")-temperatur
zu Beginn des Polierens: | Ungefähr
35°C |
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(Beispiele 1 bis 4)
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Es
werden Beispiele einer Zweischritt-Polierung eines Siliciumwafers
unter Verwendung kolloidalen Ceroxids und einer alkalischen Polierzusammensetzung
gezeigt und ein Polieren eines Siliciumwafers unter alleiniger Verwendung
kolloidalen Ceroxids.
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(Herstellung der Polierflüssigkeit)
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Polierflüssigkeit A
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Jeweilige
in der folgenden Tabelle 1 gezeigte Verbindungen werden gemischt,
um Polierflüssigkeit A herzustellen. Tabelle 1
DIW | Kolloidales
Ceroxid |
1000 | 0.025 |
- DIW: entionisiertes Wasser
- Kolloidales Ceroxid: Lösung beinhaltend 5 Gew.-% an
Ceroxid
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Polierlösung B
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Jeweilige
in der folgenden Tabelle 2 gezeigte Verbindungen werden gemischt,
um Polierflüssigkeit B herzustellen (alkalische Polierzusammensetzung). Tabelle 2
- DIW: entionisiertes Wasser
- EA: N-(2-Aminoethyl)Ethanol
- PD: Piperazin
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Die
zuvor genannten Polierbedingungen werden verwendet, um das Polieren
jeder der in Tabelle 3 gezeigten Beispiele 1 bis 4 durchzuführen
und die Poliergeschwindigkeiten wurden gemessen. Tabelle 3
Beispiel
1 | Polieren
wurde für 20 Sekunden unter Verwendung von Polierflüssigkeit
A durchgeführt und unverzüglich danach wurde die
Polierflüssigkeit A durch Polierflüssigkeit B
ersetzt und Polieren wurde für insgesamt 20 Minuten durchgeführt. |
Beispiel
2 | Polieren
wurde für 3 Minuten unter Verwendung von Polierflüssigkeit
A durchgeführt und unverzüglich danach wurde die
Polierflüssigkeit A durch Polierflüssigkeit B
ersetzt und Polieren wurde für insgesamt 20 Minuten durchgeführt. |
Beispiel
3 | Polieren
wurde für 10 Minuten unter Verwendung von Polierflüssigkeit
A durchgeführt und unverzüglich danach wurde die
Polierflüssigkeit A durch Polierflüssigkeit B
ersetzt und Polieren wurde für insgesamt 20 Minuten durchgeführt. |
Beispiel
4 | Polieren
wurde für 20 Minuten unter Verwendung von Polierflüssigkeit
A durchgeführt (das Polieren unter Verwendung der Polierflüssigkeit
B wurde nicht durchgeführt). |
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Ergebnisse
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Die
Poliergeschwindigkeit (micron/min) der Beispiele 1 bis 4 waren wie
folgt. Tabelle 4
Beispiel
1 | 0.72 |
Beispiel
2 | 0.65 |
Beispiel
3 | 0.38 |
Beispiel
4 | 0.066 |
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Das
Ergebnis zeigen, dass die Polierflüssigkeit A nur auf eine
oxidierte Schicht wirkt und keinen Effekt auf das Siliciumpolieren
hat.
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Das
vorherige Ergebnis zeigen, dass das kolloidale Ceroxid nur die oxidierte
Schicht auf dem Siliciumwafer entfernte.
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(Beispiele 5 bis 10 und vergleichende
Beispiele 1 bis 5)
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Dies
sind Beispiele des Polierens eines Siliciumwafers unter Verwendung
einer Flüssigkeit zum Polieren, die kolloidales Ceroxid
und eine alkalische Polierzusammensetzung umfasst. In jedem der
Beispiele 5 bis 10 und den vergleichenden Beispielen 1 bis 5 wurde
ein Kopf, der einen Siliciumwafer mit 6 Zoll hält, zum
Polieren gedrückt. Es sollte beachtet werden, dass die
vergleichenden Beispiele Beispiele der Durchführung des Polierens
unter Verwendung kolloidalen Siliciumdioxids anstatt von kolloidalem
Ceroxid und Beispiele der Durchführung des Polierens nur
unter Verwendung einer alkalischen Polierzusammensetzung beinhaltet.
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Die
jeweiligen in der folgenden Tabelle 5 gezeigten Bestandteile wurden
gemischt, um eine Polierflüssigkeit herzustellen. Diese
Flüssigkeiten wurden zum Polieren eines Siliciumwafers
unter den vorherigen Polierbedingungen verwendet.
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Die
Polierzeit wurde auf 20 Minuten festgelegt. Tabelle 5
| DIW | EA | PD | Kolloidales Ceroxid | Kolloidales
Siliciumdioxid |
Beispiel
5 | 1000 | 1 | 2 | 0.0025 | 0 |
Beispiel
6 | 1000 | 1 | 2 | 0.005 | 0 |
Beispiel
7 | 1000 | 1 | 2 | 0.0125 | 0 |
Beispiel
8 | 1000 | 1 | 2 | 0.025 | 0 |
Beispiel
9 | 1000 | 1 | 2 | 0.05 | 0 |
Beispiel
10 | 1000 | 1 | 2 | 0.1 | 0 |
| | | | | |
Vergleichendes
Beispiel 1 | 1000 | 1 | 2 | 0 | 0 |
Vergleichendes
Beispiel 2 | 1000 | 1 | 2 | 0.001 | 0 |
| | | | | |
Vergleichendes
Beispiel 3 | 1000 | 1 | 2 | 0 | 0.005 |
Vergleichendes
Beispiel 4 | 1000 | 1 | 2 | 0 | 0.05 |
Vergleichendes
Beispiel 5 | 1000 | 1 | 2 | 0 | 0.02 |
- DIW: entionisiertes Wasser
- EA: N-(2-Aminoethyl)Ethanol
- PD: Piperazin (6 Hydrate)
- kolloidales Ceroxid: Lösung beinhaltend 5 Gew.-% an
Ceroxid
- kolloidales Siliciumdioxid: Losung beinhaltend 50 Gew.-% an
Siliciumdioxid
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Ergebnisse
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Die
Zeit, bis die natürlich oxidierte Schicht entfernt wurde,
wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
| Zeit,
bis natürlich oxidierte Schicht entfernt ist (sek) | Durchschnittliche
Poliergeschwindigkeit (micron/min) |
Beispiel
5 | 40 | 0.64 |
Beispiel
6 | 50 | 0.65 |
Beispiel
7 | 30 | 0.73 |
Beispiel
8 | 20 | 0.76 |
Beispiel
9 | 15 | 0.71 |
Beispiel
10 | 15 | 0.74 |
| | |
Vergleichendes
Beispiel 1 | natürlich
oxidierte Schicht kann nicht entfernt werden | 0 |
Vergleichendes
Beispiel 2 | natürlich
oxidierte Schicht kann nicht entfernt werden | 0 |
| | |
Vergleichendes
Beispiel 3 | natürlich
oxidierte Schicht kann nicht entfernt werden | 0 |
Vergleichendes
Beispiel 4 | Sehr
lange Zeit, in der keine Entfernung der natürlich oxidierte Schicht
gemessen werden kann | 0.5 |
Vergleichendes
Beispiel 5 | Sehr
lange Zeit, in der keine Entfernung der natürlich oxidierte Schicht
gemessen werden kann | 0.56 |
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Die
Polierzusammensetzung der Erfindung, die winzige Mengen Ceroxid
(kolloidales Ceroxid) und eine alkalische Polierzusammensetzung
umfasst, kann die natürlich oxidierte Schicht auf dem Siliciumwafer entfernen
und den Siliciumwafer gleichzeitig polieren.
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Es
wurde herausgefunden, dass es bei den vergleichenden Beispielen
3 bis 5 unter Verwendung kolloidalen Siliciumdioxids zum Polieren
des Siliciumwafers notwendig ist, kolloidales Siliciumdioxid mit
einer relativ hohen Konzentration verglichen mit kolloidalem Ceroxid
zu verwenden, und dass die durchschnittliche Poliergeschwindigkeit
auch langsamer ist als die der Polierzusammensetzung der Erfindung.
Es ist gezeigt, dass die winzige Mengen Ceroxid und alkalische Substanzen
beinhaltende Polierzusammensetzung der Erfindung zuerst die oxidierte
Schicht entfernt und anschließend das Silicium effizient
poliert.
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(Beispiel 11 und vergleichendes Beispiel
6)
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Eine
in der Polierzusammensetzung beinhaltete Konzentration an Metallverunreinigungen
wurde gemessen. Die gemessenen Polierzusammensetzungen sind konzentrierte
Lösungen einer Polierflüssigkeit von Beispiel
6 und einer Polierflüssigkeit vom vergleichendem Beispiel
5, welche durch Agilent 7500 ICP-MS gemessen wurden. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
Detektierte
Elemente | Konzentrierte
Lösung von Beispiel 6 (ppm) | Konzentrierte
Lösung vom vergleichenden Beispiel 5 (ppm) |
Fe | 50 | 7000 |
Al | 400 | 25000 |
Cu | 2 | 40 |
Ni | 2 | 30 |
Cr | 10 | 220 |
Zn | 30 | 30 |
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Wie
in Tabelle 7 gezeigt, konnte die Polierzusammensetzung der Erfindung
verglichen mit der konventionellen Polierzusammensetzung Metallverunreinigungen
reduzieren.
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Die
Erfindung kann auf dem Gebiet des Polierens eines Halbleiterwafers
angewendet werden.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Polierzusammensetzung bereit,
welche eine natürlich oxidierte Schicht auf einem Siliciumwafer
entfernen kann und den Siliciumwafer effizient polieren kann. Die
Polierzusammensetzung der Erfindung umfasst kolloidales Ceroxid
und eine alkalische Polierzusammensetzung. Die Polierzusammensetzung
der Erfindung kann ferner ein chelatbildendes Mittel umfassen. Die
Erfindung beinhaltet ein Polierverfahren, das das Entfernen einer
oxidierten Schicht mit kolloidalem Ceroxid umfasst; ein Polierverfahren,
das das Entfernen einer oxidierten Schicht mit kolloidalem Ceroxid
und das Polieren eines Siliciumwafers mit einer alkalischen Polierzusammensetzung
umfasst; und ein Polierverfahren, das das Polieren eines Siliciumwafers
mit einer kolloidales Ceroxid und eine alkalische Polierzusammensetzung
umfassenden Polierzusammensetzung umfasst. Ferner bezieht sich die
Erfindung auf ein Polierzusammensetzungskit, das kolloidales Ceroxid
und eine alkalische Polierzusammensetzung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 61-38954 [0002, 0005]
- - JP 11-214338 [0003, 0005]
- - JP 62-259769 [0004, 0005]
- - JP 2002-16025 [0005, 0005]