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Die
Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung für einen
Siliciumwafer und ein Polierverfahren für den Siliciumwafer.
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Ein
Polierverfahren für einen Siliciumwafer umfasst im Allgemeinen
ein primäres Polierverfahren, ein sekundäres Polierverfahren
und ein abschließendes Polierverfahren. In einem Polierverfahren
eines Halbleiterwafers, insbesondere eines Siliciumwafers, werden
verschiedene Arten von alkalischen Substanzen zur Verbesserung der
Poliergeschwindigkeit verwendet (Bezugnahme zum Beispiel auf die
japanische Patentveröffentlichung
Nr. 61-38954 (Patentdokument 1), das
japanische Patent Nr. 3440419 (Patentdokument
2)). Als alkalische Substanzen werden zum Beispiel eine anorganische
alkalische Substanz wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid,
Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat; Amine wie beispielsweise Piperazin, 2-Aminoethanol
und Ethylendiamin, oder Tetrametylammoniumhydroxid verwendet. Diese alkalischen
Substanzen sind herkömmlicherweise in Polierzusammensetzungen
hauptsächlich für das primäre Polierverfahren
und/oder für das sekundäre Polierverfahren in
dem Polierverfahren von Siliciumwafer enthalten.
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Es
wird angenommen, dass unter den obigen alkalischen Substanzen die
Amine während des Polierens Metallverunreinigungen mit
sich bringen. Einige Amine sind verboten gemäß den
gesetzlichen Bestimmungen über die Freigabe von speziellen
chemischen Substanzen in die Umwelt und Förderung von Verbesserungen
der Handhabung davon (englisch: Act an Confirmation, etc. of Release
Amounts of Specific Chemical Substances in the Environment and Promotion
of Improvements to the Management Thereof (Pollutant Release and
Transfer Register (PRTR)). Das Natriumhydroxid oder das Kaliumhydroxid
haben eine geringe Polierförderungfähigkeit, und
das Natriumcarbonat oder das Kaliumcarbonat können eine
Aggregierung des in einer herkömmlichen Polierzusammensetzung
formulierten Siliciumdioxids hervorrufen.
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Zusätzlich
zu den zuvor erwähnten Problemen bezüglich der
alkalischen Substanzen gibt es viele Arten von Fähigkeiten,
die eine Polierzusammensetzung für Siliciumwafer erfüllen
muss. Unter anderem gibt es wegen einer hohen Integration eines
Siliciumbauteils momentan einen wachsenden Bedarf nach einer hohen Glattheit
eines polierten Siliciumwafers. Da eine große Anzahl von
Polierzusammensetzungen verwendet wird, ist im Falle des Entsorgens
der verwendeten Polierzusammensetzungen auch mehr Rücksicht
auf die Umwelt zu nehmen. Dementsprechend sollte im Falle der Verwendung
von alkalischen Substanzen der Gebrauch von Chemikalien, die unter
das PRTR-Gesetz fallen, so gut als möglich vermieden werden.
Patentdokument
1:
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 61-38954 Patentdokument 2:
Japanisches Patent Nr. 3440419 -
Die
vorliegende Erfindung hat die Bereitstellung einer Polierzusammensetzung
zum Gegenstand, die in einem Polierverfahren eines Halbleiterwafers,
insbesondere eines Siliciumwafers, verwendet wird, die eine verbesserte
Glattheit liefert und umweltfreundlich ist. Die vorliegende Erfindung
hat die Bereitstellung eines Polierverfahrens eines Siliciumwafers
unter Verwendung dieser Polierzusammensetzung zum Gegenstand.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf die oben erwähnten
Probleme gemacht und betrifft eine Polierzusammensetzung, die die
Glattheit verbessert und umweltfreundlich ist, ohne herkömmliche
Amine als alkalische Substanz zu verwenden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung für
einen Siliciumwafer, die ein Metalloxid, eine alkalische Substanz
und Wasser umfasst, wobei die alkalische Substanz Guanidin darstellt.
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Die
Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann ein chelatbildendes
Mittel umfassen. Es ist bevorzugt, dass die Guanidine ausgewählt
sind aus Guanidin, Guanidincarbonat, Guanidinhydrochloride, Aminoguanidin,
Aminoguanidincarbonat, Aminoguanidinhydrochlorid, Biguanid, Biguanidcarbonat,
Biguanidhydrochlorid oder dem Sulfaminsäuresalz von Guanidin.
Im Falle des Guanidinhydrochlorids kann eine andere alkalische Substanz
zusätzlich verwendet werden, um den pH-Wert anzuheben.
Das chelatbildende Mittel ist bevorzugt ausgewählt aus Ethylendiamintetraethansäure,
Diethylentriaminpentaethansäure, Nitrilotriethansäure,
N-Hydroxyethylethylendiamintriethansäure oder Hydroxyethyliminodiethansäure.
Das Metalloxid ist vorzugsweise ausgewählt aus Ceroxid
oder Siliciumoxid. Es ist bevorzugt, dass die Polierzusammensetzung einen
pH-Wert von 10,2 bis 12,0 aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Polierverfahren eines Siliciumwafers.
Ein erstes Polierverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das
Polieren eines Siliciumwafers mit kolloidalem Cerdioxid umfassend
ein Ceroxid und Wasser, oder mit kolloidalem Siliciumdioxid umfassend
Siliciumdioxid und Wasser, und mit einer Polierzusammensetzung für
einen Siliciumwafer umfassend eine alkalische Substanz und Wasser, wobei
die alkalische Substanz Guanidin darstellt.
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Ein
zweites Polierverfahren ist ein Polierverfahren eines Siliciumwafers
umfassend das Entfernen einer Oxidschicht auf einer Siliciumwaferoberfläche
durch Polieren der Siliciumwaferoberfläche mit kolloidalem Ceroxid
umfassend ein Ceroxid und Wasser, und das anschließende
Polieren eines Siliciumwafers mit einer alkalischen Polierzusammensetzung
umfassend eine alkalische Substanz und Wasser, wobei die alkalische Substanz
Guanidin darstellt.
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Gemäß dem
Polierverfahren der vorliegenden Erfindung kann die Polierzusammensetzung
ein chelatbildendes Mittel umfassen, und das chelatbildende Mittel
ist bevorzugt ein Material wie oben beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ein Polierzusammensetzungskit für
Halbleiterwafer. Ein erstes Kit der vorliegenden Erfindung kann
kolloidales Cerdioxid umfassend ein Ceroxid und Wasser oder kolloidales
Siliciumdioxid umfassend ein Siliciumoxid und Wasser, und eine alkalische
Polierzusammensetzung umfassen, die eine alkalische Substanz und
Wasser (hier auch als Dispersionsflüssigkeit bezeichnet)
umfasst. Ein zweites Kit der vorliegenden Erfindung kann eine alkalische
Polierzusammensetzung umfassend eine alkalische Substanz und Wasser
umfassen.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann wenigstens eines aus kolloidalem Cerdioxid
oder kolloidalem Siliciumdioxid und die alkalische Polierzusammensetzung
des ersten Kits ein chelatbildendes Mittel umfassen. Die alkalische
Polierzusammensetzung des zweiten Kits kann ein chelatbildendes
Mittel umfassen. In dem Kit der vorliegenden Erfindung ist die alkalische
Substanz ein Guanidin. Das chelatbildende Mittel und die Guanidine
der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise die Materialien wie
oben beschrieben.
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Die
Polierzusammensetzung und das Polierzusammensetzungskit der vorliegenden
Erfindung kann vor dem Polieren verdünnt werden. Gemäß der
Polierzusammensetzung in der vorliegenden Erfindung kann eine hochgradige
Glattheit mit einer hohen Effektivität realisiert werden.
Eine Anwendung des PRTR-Gesetzes ist für die obigen Guanidine
nicht gegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung für
einen Halbleiterwafer und insbesondere eine Polierzusammensetzung
für einen Siliciumwafer. Eine erste Polierzusammensetzung
für einen Siliciumwafer der vorliegenden Erfindung umfasst
eine Dispersionsflüssigkeit umfassend ein Metalloxid und Wasser
und eine alkalische Polierzusammensetzung umfassend eine alkalische
Substanz und Wasser. Eine zweite Polierzusammensetzung für
einen Siliciumwafer der vorliegenden Erfindung umfasst eine alkalische Polierzusammensetzung
umfassend eine alkalische Substanz und Wasser.
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In
der Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst die
alkalische Substanz Guanidin. Die Verwendung von Guanidinen kann
eine Polierzusammensetzung liefern, die eine verbesserte Glattheit
auf dem Siliciumwafer bewirkt und umweltfreundlicher ist.
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Es
ist bevorzugt, dass das Metalloxid ausgewählt ist aus Ceroxid
und Siliciumoxid. In der vorliegenden Erfindung wird das Ceroxid
als kolloidales Cerdioxid verwendet, in dem das Pulver von Ceroxid
in Wasser dispergiert ist. Das Siliciumoxid kann in einer solchen
Weise verwendet werden, sodass das Pulver davon in Wasser dispergiert
ist, oder man kann ein Siliciumdioxidsol verwenden, das aus Natriumsilikat
hergestellt wird. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Dispersion,
in der Ceroxidpulver in Wasser dispergiert ist, kolloidales Cerdioxid
genannt, und eine Dispersion, in der Siliciumoxidpuler in Wasser
dispergiert ist oder das Siliciumdioxidsol aus dem Natriumsilikat
hergestellt ist, wird kolloidales Siliciumdioxid genannt. Eine Dispersion,
in der das Pulver aus einem Metalloxid in Wasser dispergiert ist,
wird eine dispergierte Flüssigkeit genannt (in der vorliegenden
Erfindung insbesondere ein generischer Name für kolloidales
Cerdioxid oder kolloidales Siliciumdioxid). Ferner wird in der vorliegenden
Beschreibung eine Lösung oder eine Dispersion, in der die
alkalische Substanz in Wasser gelöst oder dispergiert ist,
eine alkalische Polierzusammensetzung genannt.
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In
der vorliegenden Erfindung können die erste und die zweite
Polierzusammensetzungen für den Siliciumwafer ferner ein
chelatbildendes Mittel umfassen. Das chelatbildene Mittel ist ein
Material zum Verhindern einer Verunreinigung eines Siliciumwafers
wegen eines Metalls. Durch Verwendung eines chelatbildenden Mittels
reagieren in der Polierzusammensetzung vorhandene metallische Ionen
mit dem chelatbildenen Mittel, sodass komplexierte Ionen gebildet
werden, wodurch die Metallverunreinigung auf einer Siliciumwaferoberfläche
wirksam verhindert wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die im
Allgemeinen in einem primären Polierverfahren und/oder
einem sekundären Polierverfahren für einen Halbleiterwafer
verwendet wird.
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Die
zweite Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst
nur eine alkalische Polierzusammensetzung umfassend eine alkalische
Substanz und Wasser. Eine solche Polierzusammensetzung kann kein
wirksames Polieren in einem Fall hervorbringen, bei dem eine oxidierte
Schicht (natürlich oxidierte Schicht) zum Zeitpunkt des
Polierens des Siliciumwafers auf dem Siliciumwafer ist. In einem
Fall, bei dem die oxidierte Schicht auf dem Siliciumwafer gebildet
ist, nachdem diese Schicht entfernt wurde, wird das Polieren des
Siliciumwafers mit der zweiten Polierzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung durchgeführt. Die Entfernung der oxidierten Schicht
auf dem Siliciumwafer kann durch polieren des Siliciumwafers zum
Beispiel mit kolloidalem Cerdioxid oder kolloidalem Siliciumdioxid
durchgeführt werden.
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Eine
Erläuterung der betreffenden Materialien und Herstellungsverfahren
der Polierzusammensetzung wird unten gegeben.
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Jede Komponente der Polierzusammensetzung
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(1) Metalloxid
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(1-1) Kolloidales Cerdioxid
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In
der Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird kolloidales
Cerdioxid umfassend Ceroxidpulver und Wasser verwendet. Das kolloidale
Cerdioxid kann durch dispergieren des Ceroxids in Wasser hergestellt
werden, oder das kolloidale Cerdioxid, bei dem das Ceroxid zuvor
mit Wasser gemischt wurde, kann für die Verwendung gekauft
werden. Das kolloidale Cerdioxid kann von Nyacol Co erhalten werden.
Die Menge des in der Polierzusammensetzung enthaltenen Ceroxids
ist bei dem Polieren des Siliciumwafers zum Beispiel im Bereich
von 2,5 ppm bis 1000 ppm (0,0025 bis 1 Gewichtsteile relativ zu
1000 Gewichtsteile der Polierzusammensetzung) in einem gelösten
Zustand, wie während einer eigentlichen Polierarbeitszeit
verwendet (hiernach auch als Verwendungszeitpunkt des Polierens
bezeichnet), vorzugsweise 2,5 ppm bis 250 ppm (0,0025 bis 0,25 Gewichtsteile
relativ zu 1000 Gewichtsteile der Polierzusammensetzung). Falls
die Menge geringer ist als 2,5 ppm, schreitet das Polieren im Wesentlichen
nicht voran. Falls die Menge 1000 ppm überschreitet, wird
das Polieren im Wesentlichen effektiv durchgeführt, jedoch
verschlechtert sich die wirtschaftliche Effektivität.
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(1-2) Kolloidales Siliciumdioxid
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In
der Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann kolloidales
Siliciumdioxid umfassend Siliciumoxidpulver und Wasser verwendet
werden oder Silicumdioxidsol, das aus Natriumsilikat hergestellt wird,
kann verwendet werden. Das kolloidale Siliciumdioxid kann zum Beispiel
von DuPont Air Products Nano Materials Co. (DANM CO) erhalten werden.
Die Menge an dem in der Polierzusammensetzung enthaltenen Siliciumoxid
ist zum Beispiel bei dem Polieren des Siliciumwafers im Bereich
von 0,05% bis 5% zum Verwendungszeitpunkt. Falls die Menge geringer
ist als 0,05% schreitet das Polieren im Wesentlichen nicht voran. Falls
die Menge 5% überschreitet, wird das Polieren im Wesentlichen
effektiv durchgeführt, jedoch verschlechtert sich die wirtschaftliche
Effektivität.
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(2) Alkalische Substanz
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In
der Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden Guanidine
als eine alkalische Substanz verwendet. Das Guanidin ist ausgewählt
aus Guanidin, Guanidincarbonat, Guanidinhydrochloride, Aminoguanidin,
Aminoguanidincarbonat, Aminoguanidinhydrochlorid, Biguanid, Biguanidcarbonat,
Biguanidhydrochlorid, dem Sulfaminsäuresalz von Guanidin
oder dergleichen. Falls die Guanidine das Hydrochlorid darstellen,
kann der pH-Wert der Polierzusammensetzung verringert werden. In
diesem Fall ist es zum Anheben des pH-Wertes bevorzugt, eine zusätzliche
alkalische Substanz zu verwenden. Die weitere alkalische Substanz
ist nicht beschränkt, solange es die Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflusst, aber ein
Beispiel davon kann eine alkalische Substanz einschließen,
wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat
oder Kaliumcarbonat. Die alkalische Substanz zum Einstellen des pH-Wertes
wird so zugegeben, dass die Polierzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung schließlich im Bereich zwischen 10,2 und 12 liegt.
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Da
das PRTR-Gesetz für die obigen Guanidine nicht anzuwenden
ist, kann die Polierzusammensetzung unter Berücksichtigung
der Umwelt bereitgestellt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung kann eine einzelne Substanz verwendet
werden oder es kann eine Kombination von zwei oder mehr alkalischen
Substanzen verwendet werden. Die Menge der in den ersten und zweiten
Polierzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthaltenen alkalischen
Substanz liegt zum Beispiel bei dem Polieren des Siliciumwafers
vorzugsweise in einem Bereich von 0,15 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% zum
Verwendungszeitpunkt. Wenn die Menge geringer ist als 0,15 Gew.-%,
ist die Poliergeschwindigkeit eines Siliciumwafers gering und damit
ist eine solche Polierzusammensetzung unpraktikabel. Wenn die Menge
2,5 Gew.-% überschreitet, neigt ein raues Muster zu entstehen,
als ob die Polieroberfläche korrodiert ist.
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(3) Wasser
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In
der vorliegenden Erfindung wird Wasser als Medium verwendet. Es
ist bevorzugt, Wasser zu verwenden, in dem Verunreinigungen soviel
als Möglich verringert vorliegen. Zum Beispiel kann deionisiertes Wasser
verwendet werden, in dem verunreinigende Ionen durch ein Ionenaustauscherharz
entfernt wurden. Ferner kann Wasser verwendet werden, aus dem suspendierte
Materialien entfernt werden, indem das deionisierte Wasser durch
einen Filter hindurchgeleitet wird, oder es kann destilliertes Wasser
verwendet werden. Es sollte angemerkt werden, dass es in der vorliegenden
Beschreibung einen Fall gibt, wo das Wasser, aus dem die Verunreinigungen
soviel wie Möglich entfernt wurden, einfach „Wasser"
oder „reines Wasser" genannt wird, und „Wasser"
oder „reines Wasser" das Wasser meint, aus dem die obigen
Verunreinigungen soviel als Möglich entfernt wurden, es
sei denn dies ist anderweitig angegeben.
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(4) Chelatbildendes Mittel
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Die
Mischung der vorliegenden Erfindung umfasst ein chelatbildendes
Mittel als eine fakultative Komponente. Das chelatbildende Mittel
kann ausgewählt sein aus Ethylendiamintetraethansäure,
Diethylentriaminpentaethansäure, Nitrilotriethansäure,
N-Hydroxyethylethylendiamintriethansäure oder Hydroxyethyliminodiethansäure.
Die vorliegende Erfindung kann nur eine der obigen Verbindungen
oder eine Kombination von zwei oder mehreren der obigen Verbindungen
verwenden. Die Menge des in der Polierzusammensetzung enthaltenen
chelatbildenden Mittels liegt zum Beispiel im Falle des Polierens
des Siliciumwafers vorzugsweise in einem Bereich von 10 ppm bis
1000 ppm zum Verwendungszeitpunkt des Polierens.
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Herstellung der Polierzusammensetzung
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Die
Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann im Allgemeinen
durch Mischen jeder der obigen Komponenten mit Wasser in einer gewünschten
Menge und durch dessen Dispergieren in Wasser hergestellt werden.
Zum Beispiel werden im Falle der Verwendung von Ceroxidpulver in
der ersten Polierzusammensetzung das Ceroxidpulver und die alkalische
Substanz mit Wasser so gemischt, dass der gewünschte Gehalt
an Ceroxidpulver und alkalischer Substanz erhalten wird. Im Falle
der Verwendung von kolloidalem Cerdioxid kann eine gewünschte
Konzentration von kolloidalem Cerdioxid aus Ceroxidpulver und Wasser
hergestellt werden, oder im Falle von gekauftem kolloidalem Cerdioxid
kann es mit Wasser verdünnt werden, um eine gewünschte
Konzentration falls nötig zu erreichen. Danach kann eine
alkalische Substanz zu dem kolloidalen Cerdioxid gegeben werden.
Im Falle der Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid in der ersten
Polierzusammensetzung kann dasselbe Verfahren verwendet werden.
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Das
obige Beispiel ist lediglich ein Beispiel und die Mischungsreihenfolge
von dem kolloidalen Cerdioxid oder dem kolloidalen Siliciumdioxid
und der alkalischen Substanz kann willkürlich gewählt
werden. Zum Beispiel kann bei der vorliegenden Polierzusammensetzung
irgendein Schritt ausgewählt aus Dispergieren jeder Komponente
außer der alkalischen Substanz und Lösen der alkalischen
Substanz vor der anderen durchgeführt werden, oder beide
können zur selben Zeit durchgeführt werden. Alternativ
können eine gewünschte Menge von kolloidalem Cerdioxid
oder kolloidalem Siliciumdioxid und eine gewünschte Menge
von der alkalischen Polierzusammensetzung getrennt hergestellt werden
und dann können sie gemischt werden.
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Im
Falle der zweiten Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
kann die obige alkalische Substanz in einer gewünschten
Menge mit Wasser gemischt und gelöst werden.
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Falls
die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein chelatbildendes
Mittel umfasst, kann das chelatbildende Mittel (das nicht gelöst
sein kann oder in Wasser gelöst sein kann) in einer gewünschten
Menge bei irgendeinem Verfahren der obigen entsprechenden Schritte
gelöst werden.
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Ein
Verfahren des Dispergierens oder Lösens der obigen Komponenten
in Wasser wird willkürlich angewendet. Zum Beispiel können
die obigen Komponenten unter Verwendung eines Rührers durch
einen Schaufelrührer dispergiert werden.
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Die
Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in einem gelösten
Zustand, wie für das eigentliche Polierverfahren verwendet,
geliefert werden, sie kann aber auch als eine konzentrierte Lösung
in einer relativ hohen Konzentration (hiernach einfach auch als
konzentrierte Lösung bezeichnet) für die Belieferung
hergestellt werden. Diese konzentrierte Lösung kann in
einem konzentrierten Lösungszustand gelagert oder transportiert
werden und für den Gebrauch das eigentliche Polierverfahren
verdünnt werden. Es ist bevorzugt, dass die Polierzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Handhabung der Polierzusammensetzung
in Form der konzentrierten Lösung hergestellt wird, für
das eigentliche Polierverfahren transportiert und verdünnt
wird.
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Ein
bevorzugter Konzentrationsbereich einer jeden zuvor erwähnten
Komponente wird als diejenige beschrieben, die bei dem eigentlichen
Polierverfahren verwendet wird (Verwendungszeitpunkt des Polierens). Im
Falle einer konzentrierten Lösung weist die Polierzusammensetzung
notwendigerweise jede Komponente in einer hohen Konzentration auf.
Eine bevorzugte Konzentration einer jeden Komponente in der Form
der konzentrierten Lösung ist auf der Basis des Gesamtgewichts
der Polierzusammensetzung für das Ceroxid in einem Bereich
von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-%, für das Siliciumoxid in
einem Bereich von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, für alkalische
Substanz in einem Bereich von 1 Gew.-% bis 25 Gew.-% und für
das chelatbildende Mittel in einem Bereich von 0,04 Gew.-% bis 4
Gew.-%.
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Es
ist bevorzugt, dass jede der ersten und zweiten Polierzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung ein pH-Wert von 10,2 bis 12,0 aufweist.
Das Polieren des Siliciumwafers kann innerhalb dieses Bereiches effektiv
durchgeführt werden. Es sollte angemerkt werden, dass für
den Fall, bei dem der pH-Wert der Polierzusammensetzung unmittelbar
nach der Herstellung außerhalb eines Bereichs von 10,2
bis 12,0 liegt, eine alkalische Substanz (zum Beispiel Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid, Natriumkarbonat oder Kaliumkarbonat) oder eine saure
Substanz (zum Beispiel Salzsäure, Schwefelsäure
oder Salpetersäure) zur Einstellung der pH-Wertes zugegeben
werden kann. Die Menge der zugegebenen alkalischen Substanz wird
bestimmt, sodass der pH-Wert in einem Bereich von 10,2 bis 12,0
liegt.
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Als
nächstes wird ein Polierverfahren eines Siliciumwafers
unter Verwendung der Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
erklärt.
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Ein
Wafer, der imstande ist durch die vorliegende Erfindung poliert
zu werden, ist vorzugsweise ein Siliciumwafer, wie beispielsweise
ein Einkristall-Siliciumwafer oder ein polykristalliner Siliciumwafer
und dergleichen. In der folgenden Erläuterung wird ein
Beispiel des Siliciumwafers erklärt.
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Das
erste Polierverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren
des Polierens eines Siliciumwafers durch Anwendung von kolloidalem
Cerdioxid umfassend ein Ceroxid und Wasser oder kolloidalem Siliciumdioxid
umfassend ein Siliciumoxid und Wasser, und eine Polierzusammensetzung
für einen Siliciumwafer umfassend eine alkalische Substanz
und Wasser. Insbesondere ist die alkalische Substanz Guanidin.
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In
dem Polierverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
werden zuerst das kolloidale Cerdioxid oder das kolloidale Siliciumdioxid
umfassend das Ceroxid oder das Siliciumoxid in einer gewünschten
Konzentration sowie die alkalische Polierzusammensetzung umfassend
eine alkalische Substanz und Wasser durch eine Vorgehensweise hergestellt,
die in dem Abschnitt über das Herstellungsverfahren für
die obige Polierzusammensetzung erklärt wird. Im Falle
der Herstellung eines jeden aus kolloidalem Cerdioxid oder kolloidalem Siliciumdioxid
in der konzentrierten Lösung mit einer hohen Konzentration,
wird die konzentrierte Lösung mit Wasser verdünnt,
um eine gewünschte Konzentration zu erhalten. Die Verdünnung
kann durch ein bekanntes Misch- oder Lösungsverfahren wie
beispielsweise Rühren durchgeführt werden. Ferner
kann, falls nötig, das chelatbildende Mittel zugegeben
werden. Der Gehalt von dem Ceroxid oder Siliciumoxid, der Gehalt
von der alkalischen Substanz und der Gehalt des chelatbildenden
Mittels sind zum Verwendungszeitpunkt des Polierens wie oben beschrieben.
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Als
nächstes wird die Polierzusammensetzung verwendet, um einen
Siliciumwafer zu polieren. Ein bekanntes Verfahren für
die Vorgehensweise des Polierens der vorliegenden Erfindung ist
anwendbar. Zum Beispiel kann ein durch Haltemittel gehaltener Siliciumwafer
in engem Kontakt mit einer rotierenden Platte sein, die mit einem
Poliergewebe verbunden ist, die unter einem Fluss von Flüssigkeit
einer Polierzusammensetzung zum Polieren rotiert wird, und somit
wird das Polieren durchgeführt. Hinsichtlich der Bedingungen
wie beispielsweise hinsichtlich der Flussmenge der Polierflüssigkeit
und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Platte können
herkömmliche Bereiche in Abhängigkeit der Bedingung
angewendet werden.
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Es
ist bevorzugt, dass bei der Polierzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung jede Komponente im Voraus in einer vorbestimmten Konzentration
als eine Polierflüssigkeit gemischt wird, die dann auf
ein zu polierendes Objekt wie beispielsweise einen Siliciumwafer
aufgetragen wird.
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Als
nächstes wird das zweite Polierverfahren der vorliegenden
Erfindung erklärt.
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Ein
zweites Polierverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Polieren
eines Siliciumwafers umfassend die Schritte des Entfernens einer
oxidierten Schicht auf einer Siliciumwaferoberfläche durch
Polieren der Siliciumwaferoberfläche mit kolloidalem Cerdioxid
umfassend Ceroxid und Wasser, und anschließend des Polierens
eines Siliciumwafers mit einer alkalischen Polierzusammensetzung
umfassend eine alkalische Substanz und Wasser. In diesem Verfahren
umfasst die alkalische Substanz Guanidin.
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In
diesem Verfahren werden zuerst das kolloidale Cerdioxid umfassend
das Ceroxid in einer gewünschten Konzentration und die
alkalische Polierzusammensetzung umfassend die alkalische Substanz
und Wasser hergestellt. Das kolloidale Cerdioxid kann in einer gewünschten
Konzentration aus Ceroxidpulver und Wasser hergestellt werden, oder
im Falle der Herstellung des kolloidalen Cerdioxids als konzentrierte
Lösung mit einer hohen Konzentration kann das kolloidale
Ceroxid durch Verdünnung der konzentrierten Lösung
mit Wasser so hergestellt werden, dass eine gewünschte
Konzentration des kolloidalen Cerdioxids erhalten wird. Die Verdünnung
kann durch ein bekanntes Misch- oder Verdünnungsverfahren
wie beispielsweise das Rühren durchgeführt werden.
Der Gehalt des Ceroxidpulvers in dem kolloidalen Cerdioxid liegt
vorzugsweise in einem Bereich von 2,5 ppm bis 1000 ppm zum Verwendungszeitpunkt
des Polierens. Die alkalische Polierzusammensetzung kann gemäß der
Vorgehensweise hergestellt werden, die in dem Abschnitt über
das Herstellungsverfahren der obigen Polierzusammensetzung beschrieben
wurde.
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Die
oben beschriebenen Polierzusammensetzungen werden als ein Poliermittel
verwendet, bei dem das Polieren durch eine zweistufige Vorgehensweise
durchzuführen, die die Entfernung einer oxidierten Schicht
(natürlich oxidierte Schicht) auf der Siliciumwaferoberfläche
und das Polieren eines Siliciumwafers umfasst. Im Falle der Verwendung
von kolloidalem Cerdioxid als das Poliermittel, liegt der Grund
für die Anwendung des zweistufigen Verfahrens, das den
Polierschritt des Siliciumwafers mit der alkalischen Polierzusammensetzung
umfasst, darin, dass es notwendig ist, das Polieren mit der alkalischen
Polierzusammensetzung durchzuführen. Der Schritt des Entfernens
der natürlich oxidierten Schicht und der Schritt des Polierens
des Siliciumwafers können als eine Abfolge von kontinuierlichen
Verfahren umfassend getrennte Verfahren oder als getrennte Verfahren
durchgeführt werden, die nicht kontinuierlich sind.
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Das
kolloidale Cerdioxid umfassend eine winzige Menge von dem Ceroxid
und Wasser wird verwendet, um den Siliciumwafer zu polieren. Der
Polierschritt unter Verwendung des kolloidalen Cerdioxids umfassend
eine winzige Menge des Ceroxids ist geeignet insbesondere zum Entfernen
der auf dem Siliciumwafer gebildeten natürlichen oxidierten
Schicht.
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Nach
Entfernung der oxidierten Schicht wird das Polieren des Siliciumwafers
durch eine zweite Polierzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
durchgeführt.
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Ein
bekanntes Verfahren ist für die Poliervorgehensweise sowohl
hinsichtlich des Schritts des Entfernens der oxidierten Schicht
als auch hinsichtlich des Schritts des Polierens des Siliciumwafers
mit der alkalischen Polierzusammensetzung in dem zweiten Polierverfahren
anwendbar. Zum Beispiel kann ein durch Haltemittel gehaltener Siliciumwafer
in engem Kontakt mit einer rotierenden Platte sein, die mit einem
Poliergewebe verbunden ist, die unter einem Fluss von Flüssigkeit
einer Polierzusammensetzung zum Polieren rotiert wird, und somit
wird das Polieren durchgeführt. Hinsichtlich der Bedingungen
wie beispielsweise der Flussmenge der Polierflüssigkeit
und der Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Platte können
herkömmliche Bereiche in Abhängigkeit der Bedingung
angewendet werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Entfernung der oxidierten Schicht
auf dem Siliciumwafer nicht nur durch Verwendung des kolloidalen
Cerdioxids erreicht werden kann, sondern auch durch Verwendung von kolloidalem
Siliciumdioxid umfassend eine große Anzahl von Siliciumoxiden.
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Es
ist bevorzugt, dass bei der Polierzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung jede Komponente zuvor in einer vorbestimmten Konzentration
als Polierflüssigkeit gemischt wird, die dann auf das zu
polierende Objekt wie beispielsweise einen Siliciumwafer aufgetragen
wird.
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Als
nächstes wird das Polierzusammensetzungskit erläutert.
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Das
Polierzusammensetzungskit der vorliegenden Erfindung umfasst kolloidales
Cerdioxid oder kolloidales Siliciumdioxid und eine alkalische Polierzusammensetzung
umfassend eine alkalische Substanz und Wasser.
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Das
Polierzusammensetzungskit der vorliegenden Erfindung kann ferner
ein chelatbildendes Mittel umfassen.
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Es
ist bevorzugt, dass bei dem Polierzusammensetzungskit der vorliegenden
Erfindung das kolloidale Cerdioxid oder das kolloidale Siliciumdioxid
und die alkalische Polierzusammensetzung jeweils in unterschiedlichen
Gefäßen enthalten sind. Zusätzlich kann
das chelatbildende Mittel zu einem oder sowohl zu kolloidalem Cerdioxid
oder kolloidalem Siliciumdioxid als auch zu der alkalischen Polierzusammensetzung
zugegeben werden.
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Es
sollte vom Fachmann anerkannt werden, dass die obige Form des Polierzusammensetzungskits der
vorliegenden Erfindung ein Beispiel ist und das Polierzusammensetzungskit
der vorliegenden Erfindung kann verschiedentlich modifiziert werden.
Zum Beispiel kann das kolloidale Cerdioxid oder das kolloidale Siliciumdioxid
in einem Gefäß in einem Zustand enthalten sein,
bei dem es im Voraus mit Wasser gemischt vorliegt, oder das Ceroxidpulver
oder das Siliciumoxidpulver und Wasser können in einem
Gefäß als getrennte Gebinde enthalten sein. Ferner
kann die alkalische Substanz der alkalischen Polierzusammensetzung
in einem Gefäß in einem Zustand enthalten sein,
bei dem es im Voraus mit Wasser gemischt vorliegt, oder die alkalische
Substanz und Wasser können in einem Gefäß als
getrennte Gebinde enthalten sein. Das chelatbildende Mittel kann
im Voraus mit einer weiteren Komponente gemischt werden und kann
in einem anderen Gefäß als weitere Komponente
enthalten sein. Das heißt, die betreffenden Komponenten
(jedes Material und Medium) des Polierzusammensetzungskits der vorliegenden
Erfindung kann jeweils in getrennten Gefäßen enthalten
sein oder kann in einem einzigen Gefäß in einem
Zustand enthalten sein, bei dem ein Teil der jeweiligen Komponenten
im Voraus gemischt vorliegt.
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In
der vorliegenden Erfindung können in einem Fall, wo eine
Vielzahl von den alkalischen Substanzen oder den chelatbildenden
Mitteln in der Polierzusammensetzung enthalten sind, diese in einem
einzigen Gefäß oder jeweils in unterschiedlichen
Gefäßen enthalten sein.
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Das
Kit der vorliegenden Erfindung kann zusätzliche Bestandteile,
wie beispielsweise ein Mischgefäß und einem Rührer
zum Mischen und Rühren der jeweiligen Komponenten und eine
Bedienungsanleitung (nicht darauf beschränkt) enthalten,
falls nötig zusätzlich zu dem jeweiligen Komponenten
für die obige Polierzusammensetzung.
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Das
Polierzusammensetzungskit der vorliegenden Erfindung kann in einem
verdünnten Zustand für das eigentliche Polierverfahren
verpackt, gelagert und transportiert werden, kann aber auch in Form
von getrennten Komponenten für eine konzentrierte Lösung
der Polierzusammensetzung gelagert und transportiert werden. Im
Falle der konzentrierten Lösung kann zum Beispiel eine
hohe Konzentration von jeweils kolloidalem Cerdioxid oder kolloidalem
Siliciumdioxid, der alkalischen Substanz und dem chelatbildenden
Mittel in einer gewünschten Form als ein Kit verpackt,
gelagert und transportiert werden. Die konzentrierten Komponenten
können so gemischt und verdünnt sein, dass eine
vorbestimmte Konzentration unmittelbar vor dem Polieren erhalten
wird.
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Beispiele
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Hiernach
werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den
folgenden Beispielen stellen die Zahlenwerte Gewichtsteile dar,
es sei denn, dies sei anderweitig angegeben. Die folgenden Beispiele verdeutlichen
die vorliegende Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht
auf diese Beispiele beschränkt.
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Ein
Haltekopf eines P++ Siliciumwafers (100) von 6 inch wurde auf eine
rotierende Plattenpresse gepresst, auf der ein Urethankissen (SUBA600
hergestellt von Nittahass Co) installiert ist, um Druck darauf auszuüben
und der Kopf wurde ebenfalls rotiert. Ferner wurde jede in der folgenden
Tabelle 1 beschriebene Polierflüssigkeit bereitgestellt,
um das Polieren durchzuführen. Das Gewicht des Wafers wurde
vor und nach dem Polieren gemessen, um die Poliergeschwindigkeit
aus dem Gewichtsverlust zu berechnen.
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Zusätzlich
wurde die Glattheit der Polieroberfläche durch eine Vorrichtung
zum Messen der Oberflächenrauheit gemessen (Zygo New View
5022).
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Polierbedingungen
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- Druck: 300 gr/cm2
- Rotationszahl der Plattenpresse: 120 Upm
- Zufuhrgeschwindigkeit der Polierflüssigkeit: 200 ml/min
- Temperatur in der Polierflüssigkeit: etwa 30°C
- Temperatur des Kissens in einem Anfangsstadium des
- Polierens: etwa 35°C
- Polierzeit: 20 min
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Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele
1 bis 3
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Die
Polierzusammensetzung wurde durch Mischen der in Tabelle 1 unten
gezeigten Komponenten hergestellt. Die obigen Polierbedingungen
wurde verwendet, um die Beispiele 1 bis 3 und die Vergleichsbeispiele
1 bis 3 wie in Tabelle 1 gezeigt zu polieren, und die Poliergeschwindigkeit
und die Oberflächenrauheit wurden gemessen. Die Ergebnisse
sind auch in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
| | Bsp.
1 | Bsp.
2 | Bsp.
3 | Vgl.bsp
1 | Vgl.bsp
2 | Vgl.bsp
3 |
| Kolloidales
Cerdioxid | | | 0,005 | | 0,01 | 0,02 |
| Kolloidales
Siliciumdioxid | 2 | 1 | | 7,5 | | |
| Guandincarbonat | 2,5 | 2,5 | 2,5 | | | |
| 3,6%
Salzsäurea ) | 2 | 2 | 2 | | | |
| TMAH5) | | | | 1 | | |
| Piperazin | | | | | 20 | 20 |
| EAc) | | | | | 10 | 10 |
| Wasser | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| Poliergeschwindigkeit (um/min) | 0,58 | 0,68 | 0,64 | 0,80 | 0,68 | 0,74 |
| Oberflächenrauigkeit
Ra (nm) | 0,49 | 0,61 | 0,66 | 0,98 | 0,90 | 0,90 |
- Bsp.: Beispiel
- Vgl.-bsp.: Vergleichsbeispiel
- a): 3,6%ige Salzsäure wurde zur Einstellung des pH-Wertes
zugegeben
- b): TMAH: Tetramethylammoniumhydroxid
- c): EA: N-(2-Aminoethyl)ethanol
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt, wird die Oberflächenrauheit im Vergleich
zu den herkömmlichen alkalischen Substanzen geringer, wenn
Guanidincarbonat verwendet wird.
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Beispiele 4–7
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Beispiele
eines zweistufigen Polierens eines Siliciumwafers werden unter Verwendung
von kolloidalem Cerdioxid und einer alkalischen Polierzusammensetzung
gezeigt.
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Herstellung der Polierflüssigkeit
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Polierflüssigkeit A
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Die
in Tabelle 2 unten gezeigten Komponenten wurden gemischt, um die
Polierflüssigkeit A herzustellen (Poliermittel aus kolloidalem
Cerdioxid). Tabelle 2
| DIWa) | Kolloidales
Cerdioxidb) |
| 1000 | 0,05 |
- a): DIW: Deionisiertes Wasser
- b): Kolloidales Cerdioxid: 10%ige Lösung umfassend
Cerdioxid
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Polierflüssigkeit B
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Die
in Tabelle 3 unten gezeigten Komponenten wurden gemischt, um die
Polierflüssigkeit B (alkalische Polierzusammensetzung)
herzustellen. Tabelle 3
| DIWa) | Guanidincarbonat | 3,6%
Salzsäure |
| 1000 | 2,5 | 2 |
- a): DIW: Deionisiertes Wasser
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Die
obigen Polierbedingungen wurden verwendet, um gemäß den
Beispielen 4 bis 7, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zu polieren,
um die Poliergeschwindigkeit zu messen. Tabelle 4
| Beispiel 4 | Die
Polierflüssigkeit A wurde verwendet, um 30 sek lang zu
polieren, und unmittelbar danach wurde die Polierflüssigkeit
A durch Polierflüssigkeit B ersetzt, um insgesamt 20 min
lang zu polieren. |
| Beispiel 5 | Die
Polierflüssigkeit A wurde verwendet, um 1 min lang zu polieren,
und unmittelbar danach wurde die Polierflüssigkeit A durch
Polierflüssigkeit B ersetzt, um insgesamt 20 min lang zu
polieren. |
| Beispiel 6 | Die
Polierflüssigkeit A wurde verwendet, um 6 min lang zu polieren,
und unmittelbar danach wurde die Polierflüssigkeit A durch
Polierflüssigkeit B ersetzt, um insgesamt 20 min lang zu
polieren. |
| Beispiel 7 | Die
Polierflüssigkeit A wurde verwendet, um 20 min lang zu
polieren (das Polieren mit Polierflüssigkeit B wurde nicht
durchgeführt). |
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Ergebnisse
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Die
Poliergeschwindigkeit (μ/min) eines jeden Beispiels 4–7
wird in Tabelle 5 unten gezeigt. Tabelle 5
| Beispiel
4 | 0,64 |
| Beispiel
5 | 0,63 |
| Beispiel
6 | 0,50 |
| Beispiel
7 | 0,050 |
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Das
obige Ergebnis zeigt, dass die Polierflüssigkeit A nur
hinsichtlich der oxidierten Schicht wirkt und nicht bei dem Polieren
von Silicium wirkt. Zusätzlich zeigt das obige Ergebnis,
dass die Polierflüssigkeit B das Silicium nach Entfernung
der oxidierten Schicht poliert.
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Die
vorliegende Erfindung ist anwendbar im Bereich des Polierens von
Halbleiterwafern.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Polierzusammensetzung bereit,
die in einem Polierverfahren für eine Siliciumwafer verwendet
wird, die eine verbesserte Glattheit hervorbringt und umweltfreundlich
ist. Die Polierzusammensetzung für den Siliciumwafer der
vorliegenden Erfindung umfasst ein Metalloxid, eine alkalische Substanz
und Wasser, wobei die alkalische Substanz Guanidin und Wasser ist.
Eine weitere Polierzusammensetzung für einen Siliciumwafer
der vorliegenden Erfindung umfasst eine alkalische Substanz und Wasser,
wobei die alkalische Substanz Guanidin ist. Diese Polierzusammensetzungen
können ferner ein chelatbildendes Mittel umfassen. Das
Metalloxid ist vorzugsweise ein Ceroxid oder ein Siliciumoxid. Die
vorliegende Erfindung bezieht ein Polierverfahren unter Verwendung
der obigen Polierzusammensetzung und eines Kits für die
obige Polierzusammensetzung ein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 61-38954 [0002, 0004]
- - JP 3440419 [0002, 0004]