DE69108546T2

DE69108546T2 - Polierbreie aus Silika mit geringem Gehalt an Natrium und an Metallen.

Info

Publication number: DE69108546T2
Application number: DE69108546T
Authority: DE
Inventors: Charles C Payne; John A Romberger
Original assignee: Rodel Inc
Current assignee: Rodel Inc
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: KR0184010B1; FI914594A; EP0520109A1; MY108609A; EP0520109B1; KR920021685A; FI914594A0; ATE120433T1; DE69108546D1

Description

Die vorliegende Erfindung stellt eine neue kolloidale Silika-Aufschlämmung, die einen niedrigen Natrium- und Metallgehalt hat, die besonders geeignet ist für das Polieren von Silizium-Wafern oder Substraten. Silizium- Wafer sind Grundkomponenten von integrierten Kreisen, Halbleitervorrichtungen und Transistoren.
Die elektrische Funktion eines fertigen Halbleiterchips kann leicht durch Verunreinigungen beeinflußt werden, die von den Wafern während des Herstellungsprozesses aufgenommen wurden. Solche Verunreinigungen können in der Form von diskreten Teilchen und wasserlöslichen oder dispergierten organischen und anorganischen Unreinheiten bestehen. Das heißt, der Gebrauch von kolloidalen Silika-Lösungen, die mit Spuren von Übergangsmetallen, Alkali- und Erdalkalimetallen, Aluminium und ähnlichem verunreinigt sind, haben Schwierigkeiten verursacht, insbesondere bei Benutzung für das Waferpolieren
Diese verunreinigenden Metalle sind insbesondere ein Ärgernis, wenn sie Na, K, Alkali- und Erdalkalimetalle wie Ca, Mg und Übergangsmetalle wie Fe, Cu, Mn, Ni, Zn und ähnliches enthalten. Generell kann jedes Übergangsmetall aus den Gruppen IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB und der Gruppe VIII der Periodentafel der Elemente, falls es in hochgenügender Konzentration vorliegt, Schwierigkeiten bei den Endprodukten bewirken, die mit kolloidalen Silika-Lösungen hergestellt wurden, die diese Verunreinigungen enthalten
Ein anderes Metall, das Schwierigkeiten verursachen kann, insbesondere bei der Herstellung von gewissen Katalysatoren, ist Aluminium. Falls Aluminium vorhanden ist und insbesondere falls Fe, Ni, Cu, Mn oder Cr ebenfalls vorhanden sind, kann die kolloidale Silika-Lösung oft nicht die Anforderungen für das Endprodukt erfüllen, ob diese Erfordernisse Katalysatoren einschließen, bei Investmentguß oder bei elektronischen Poliermitteln, die für elektronische Wafer benutzt werden.
Alkalimetalle wie Lithium, Natrium und Kalium bewirken Verschiebungen bei elektrischen Eigenschaften (Schwellen- und Flachbandspannungen), wenn sie in Halbleitervorrichtungen aufgenommen werden. Schwere Metalle, wie Kupfer, Gold und Eisen neigen dazu, die Minoritäts-Ladungsträger-Stauzeit zu erniedrigen, während sie Dunkel- und Leckströme erhöhen. Zinn, Nickel und Chrom verhalten sich gleich, abgesehen davon, daß sie eine niedrigere oxidische Durchschlagsspannung entwickeln.
Sogar Anionen wie Chloride haben einen nachteiligen Effekt auf die elektrischen Eigenschaften durch den Prozeß des Getterns (Konzentration) der schweren Metalle und der Komplexbildung der Alkalimetalle.
Ein zusätzliches Problem von metallischen Verunreinigungen ist, daß viele dieser Substanzen ein viel höheres Ausbreitungsvermögen sowohl in Silizium als auch in siliziumdioxid haben als die meisten der üblichen Dotierstoffe wie Phosphor und Bor. Als Ergebnis können unvorhersehbare elektrische Eigenschaften vorliegen.
Die Effekte von metallischen Verunreinigungen bei Silizium-Wafern wurden ausführlich erörtert in den folgenden Aufsatzen: Hiramoto et al., "Degradation of Gate Oxide Integrity by Metal Impurities", Japanese Journal of Applied Physics Teil 2 (Briefen. Band 28, Nr. 12, Seiten 2109 - 11 (Dezember 1989); Seibt et al., "TEM Study of Metal Impurity Precipitates in the Surface Regions of Silicon Wafers", Defects in Electronic Materials Symposium, Mater. Res. Soc. Pittsburgh, Pennsylvania, Seiten 215 - 18 (30. November - 3. Dezember 1987); Hourai, et al., "A Method of Quantitative Contamination with Metallic Impurities of the Surface of a Silicon Wafer", Japanese Journal of Applied Physics. Teil 2 (Briefe). Band 27, Nr. 12, Seiten 2361 - 3 (Dezember 1988); Corradi et al., "Surface Contamination Detection Below the ppb Range on Silicon Wafers", Journal of Crystal Growth. Band 89, Nr. 1, Seiten 39 - 42 (Juni 1988); Takizawa et al., "Degradation of Metal-Oxide-Semiconductor Devices Caused by Iron Impurities on the Silicon Wafer Surface", Journal of Applied Physics. Band 62, Nr. 12, Seiten 4933 - 5 (15. Dezember 1987); Honda et al., "Catastrophic Breakdown in Silicon Oxides: the Effect of Fe Impurities a the SiO&sub2;-Si interface", Jounal of Applied Physics. Band 62, Nr. 5, Seiten 1960 - 3 (1. September 1987); K. Graff, "Transition Metal Impurities in Silicon and Their Impact on Device Performance", SEMICON/EUROPA 1983, Semiconductor Equipment & Material Institute, Mountain View, California, Seiten 9 - 19, (8. - 10. März 1983); P.J. Ward, "A Survey of Iron Contamination in Silicon Substrates and its Impact on Circuit Yield", Journal of the Electrochemical Society. Band 129, Nr. 11, Seiten 2573 - 6 (November 1982); und Pearce et al., "Role of Metallic Contamination in the Formation of "Saucer" Pit Defects in Epitaxial Silicon", Journal of Vacuum Science and Technology Band 14, Nr. 1, Seiten 40 - 3 (Januar - Februar 1977).
Es ist daher wichtig, die Möglichkeit von Metallverunreinigungen in oder auf den Silizium-Wafern vor der Herstellung des entsprechenden Gerätes zu minimieren. Eine Befürchtung von Halbleiterherstellern ist, daß kolloidale Silika, die Metalle enthalten, die Wafer- Oberfläche verunreinigen werden. Deswegen wird es sehr angestrebt, daß kolloidale Silika-Produkte mit niedrigem Natrium- und Metall-Gehalt hergestellt werden.
Die Bereitung von Silika mit niedrigem Natrium und niedrigem Metallgehalt ist wohlbekannt. Verschiedene Versuche sind unternommen worden, um Natrium und/oder Metalle in der Silika-Quelle zu verringern oder zu eliminieren. Ein paar Beispiele werden gegeben in US-A- 4 624 800 (Sasaki et al.), veröffentlicht am 25. November 1986; 3 024 089 (Spencer et al.), veröffentlicht am 6. März 1962; JP-A-88/285112 (Watanabe et al.), angemeldet am 22. November 1988; Stober and Fink, "Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range", Journal of Colloid and Interface Science. Band 26, 1968, Seiten 62 - 69; Wagner und Brunner, "Aerosil, Herstellung, Eigenschaften und Verhalten in organischen Flüssigkeiten", Angew. Chern. Band 72, Nr. 19/20, 1960, Seiten 744 - 750; und Iler, "Chemistry of Silica", Wiley Interscience. 1979, Seite 159.
Das Patent von Sasaki et al. offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen, kolloidalen Silika- Lösung mit niedrigem Alkali-Metall- und niedrigem Aluminium-Gehalt, durch Behandlung einer Pulversilika mit Saure, um die Metalle zu entfernen, während Ultraschallschwingungen angewandt werden. Spencer offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines fein verteilten metallischen Oxides durch Hydrolisierung einer Komponente, die das korrespondierende Metall enthält, während es in Kontakt mit einem fein verteilten kohlenstoffhaltigen Träger ist, auf dem das Oxid abgelagert ist, um dann das Oxid von der Kohle zu trennen.
Der Aufsatz von Stober offenbart ein System von chemischen Reaktionen, die das kontrollierte Wachstum von sphärischen Silika-Teilchen von gleicher Größe mittels der Hydrolyse von Alkylsilikaten und anschließender Kondensation von Kieselsäure in alkoholischen Lösungen ermöglichen. Ammoniak wird als ein morphologischer Katalysator benutzt.
Kolloidale Silika-Lösungen mit niedrigem Natriumgehalt, mit oder ohne niedrigem Metallgehalt können auch hergestellt werden durch Entfernen der Gegenionen unter Benutzung eines Tonenaustauschers und dann einem Wiederzusetzen von Salmiakgeist und Ammoniumcarbonat, um gemäß dem Aufsatz von Iler stabile Produkte herzustellen.
Obwohl kolloidales Silika normalerweise in einem Einmaldurchlauf-Polier-System verwendet wird, haben die Kosten des Silikas und der diesem zugemischten Chemikalien ein verstärktes Interesse an der Entwicklung von kommerziell akzeptierbaren Umlaufsystemen geweckt. Umlaufsysteme ermöglichen hohe Polierraten ohne hohe Temperaturen, vermeiden Wafer-Verzug und verringern die chemischen Kosten des Polierschrittes wesentlich. Wenn kolloidale Silikas, mit oder ohne organische Beschleuniger, für längere Zeiträume benutzt werden, entwickeln sie unglücklicherweise ein verstärktes Wachstum von Mikroorganismen und Pilzen. Eine bakterielle Verunreinigung bewirkt eine Verfärbung, Gerüche und macht das kolloidale Silika unannehmbar als eine Polierhilfe bei der Wafer-Produktion.
Mikroorganismus- und Pilz-Wachstum in kolloidalen Silika sind wohlbekannt. Verschiedene Versuche sind unternommen worden, um bakterielles Wachstum in kolloidalen Silika zu reduzieren oder auszuschalten. Ein paar Beispiele werden gezeigt in: US-A-3 336 236 (Michalski), veröffentlicht am 15. August 1967; 3 816 330 (Havens), veröffentlicht am 11. Juni 1974; 3 860 431 (Payne), veröffentlicht am 14. Januar 1975; 2 823 186 (Nickerson), veröffentlicht am 11. Februar 1958; 2 801 216 (Yoder et al.), veröffentlicht am 30. Juli 1957; 3 046 234 (Roman et al.), veröffentlicht am 24. Juli 1962; 3 377 275 (Michalski et al.), veröffentlicht am 9. APril 1968; 3 148 110 (McGahen), veröffentlicht am 8. September 1964; 4 169 337 (Payne), veröffentlicht am 2. Oktober 1979; 4 462 188 (Payne), veröffentlicht am 31. Juli 1984; 4 588 421 (Payne), veröffentlicht am 13. Mai 1986; 4 892 612 (Huff), veröffentlicht am 9. Januar 1990; und 4 664 679 (Kohyama et al.), veröffentlicht am 12. Mai 1987.
Das Michalski-236-Patent offenbart ein Verfahren zum Schutz wässriger kolloidaler Silika-Lösungen vor bakterieller Verschmutzung. Dieses Patent schlägt vor, daß kolloidale wässrige Silika-Lösungen vor einer bakteriellen Verunreinigung geschützt werden kann, einfach durch Zusatz von Natriumchlorit in einer Menge, die ausreicht, um das Wachsen und die Reproduktion der Bakterien zu verhindern. Generell erreicht man die gewünschte Situation der Freiheit von bakterieller Kontamination von etwa 10 Teilen Natriumchlorit je Million Teile von Aufschlämmung bis hinauf zu etwa 1000 ppm (parts per million).
Das Havens-Patent schlägt vor, daß kollodiale Silika- Aquasole, die etwa 10 bis 1000 ppm von Hexachlorophen enthalten, vor der Kontaminierung durch Mikroorganismen geschützt werden können. Der Zusatz des Hexachlorophens ist darauf angelegt, Verfärbung, schlechten Geruch und Schleimbildung zu verhindern und die Lagerfähigkeit von kolloidalen Silika-Solen auf mehr als ein Jahr zu erhöhen.
Das Payne-431 und das Nickerson-Patent befassen sich mit der Kontrolle des bakteriellen Wachstums in Silika-Aquasolen, die mehrwertige Alkohole enthalten. Payne-431 versucht das Wachstum von Organismen wie Aerobakter- und Pseudomonus-Bakterien, Aspergillusniger-Schimmeln und lästigen Desulfovibio- und Clostridia-Anaeroben-Bakterien durch den Zusatz eines Biozides zu kontrollieren und zu unterbinden. Typische Biozide sind Glutaraldehyd, Ethylendiamin, Wasserstoffperoxid und Methyl-p-Hydroxybenzoat. Nickerson schlägt vor, daß der Zusatz von Natrium-Pentachlorophenat das Dunkeln von Silika-Aquasolen vorbeugen oder verhindern kann, die mehrwertige Alkohole enthalten, sogar in den Fällen, in denen das Silika-Aquasol Natriumsulfat enthält.
Die Patente von Yoder und Roman et al. offenbaren den Gebrauch von Dialdehyden, wie Glutaraldehyd, um Bakterien zu kontrollieren. Stattdessen offenbart Michalski et al. '275 und McGahen den Gebrauch von Formaldehyden, um kolloidale Silika-Sole vor bakteriellem Wachstum zu schützen. McGahen offenbart auch den Gebrauch von 3,5- Dimethyl-Tetrahydro 1,3,5,2-H-Thiadiazine-2-Thion als ein Mikrobiozid.
Obwohl jedes der vorgenannten Patente verschiedene Biozide zur Verhinderung des bakteriellen Wachstums bei kolloidalen Silikas offenbart, sind keine der vorgenannten Aquasole zufriedenstellend für den Gebrauch beim Polieren von Silizium-Wafern. Das heißt, die vorgenannten Aquasole haben nicht akzeptierbare Polierraten für den Gebrauch in umwälzenden Poliersystemen.
Die Patente Payne-337, Payne-188, Payne-421 und Huff-612 offenbaren den Gebrauch von verschiedenen Polierraten beschleunigenden Aminen, die herkömmlichen kolloidalen Silika zugesetz werden, um akzeptable Poliermittel zu bilden, und insbesondere Payne-188 offenbart eine auf Wasser basierende Zusammensetzung, die Silika-Sol enthält, ein Amin Wie Triethylentetramin und ein quaternäres Ammoniumsalz wie Tetramethylammoniumhydroxid, um als ein Poliermittel für das Polieren von Silizium-Wafern benutzt zu werden, während Payne-421 eine ähnliche Zusammensetzung offenbart, die Piperazin als Amid enthält. Dieses Mittel wirkt außerdem als mikrobiozides Mittel. Aber diese Patente betreffen weder ein kolloidales Silika mit niedrigem Metall- und niedrigem Natrium-Gehalt noch ein Poliermittel, das ohne ein verstärktes Mikroorganismus- oder Pilz-Wachstum umgewälzt werden kann.
Kohyama et al. offenbart eine wässrige Lösung eines siliziumhaltigen Anhydrids, das eine Silizium-Teilgröße im Bereich zwischen etwa 100 nm bis 10.000 nm hat, die durch ein Trockenverfahren hergestellt werden. ph-kontrollierende Mittel, wie Amine, können dem siliziumnaltigen Anhydrid von Kohyama et al. zugesetzt werden. Die Silika, die gemäß Kohyama et al. zubereitet werden, weisen die folgenden Merkmale auf: (1) Die Teilchen werden durch ein Trockenverfahren hergestellt, die dann in eine Flüssigkeit dispergiert werden können, (2) die Partikel sind nicht diskret sondern existieren als eine kondensierte Masse oder Aggregate und (3) die Aggregate setzen sich mit der Zeit ab und erfüllen somit nicht die historische Definition eines Silika-Kolloids. Außerdem beschäf tigt sich Kohyama et al. nicht mit einem kolloidalen Silika mit niedrigem Metall- oder niedrigem Natrium-Gehalt oder mit der Kontrolle des Wachstums von Mikroorganismen oder Pilzen in Umwälzsystemen.
EP-A-0146313 offenbart eine hochreine wässrige kolloidale Silika-Lösung, die im sauren pH-Bereich stabilisiert ist.
Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß trotzdem kein mikrobiologisches Wachstum bei herkömmlichen kolloidalen Silika am Anfang vorhanden ist, ein verstärktes mikrobiologisches Wachstum während des Umwälzens und der Verdünnung der Aufschlämmung beobachtet wird. Dieses mikrobiologische Wachsen wird unterstützt, wenn organische Ratenbeschleuniger benutzt werden.
Die Erfinder unterzogen sich der Mühe, das Umwälzpoliersystem zu untersuchen und eine neue Gruppe von kolloidalen Silika-Aufschlämmungen zu entwickeln, die bakterielles und Pilz-Wachstum eliminieren und die Polierrate des Systems beibehalten bzw. in einigen Fällen verbessern, und ein Poliermittel vorzusehen mit extrem niedrigen Werten insbesondere von Al, Fe, K, Na und den anderen Übergangsmetallen wie oben beschrieben.
Durch langes Experimentieren haben die Erfinder eine neue Gruppe von kolloidalen Silika-Aufschlämmungen mit niedrigem Natrium- und niedrigem Metall-Gehalt entwickelt, die in der Lage sind, bakterielles Wachstum zu verhindern und die Polierrate von Silizium-Wafern zu verbessern. Diese kolloidalen Silika-Aufschlämmungen werden aus einem ammonium-stabilisierten Silika-Sol mit einem niedrigen Metallgehalt hergestellt, das eine Teilchengröße im Bereich von etwa 4 bis etwa 130 Nanometer hat. Diese kolloidale Lösung hat diskrete sphärische Teilchen und findet insbesondere Anwendung bei hochqualitativem Investment-Guß, hochtechnologischen feuerfesten Stoffen, Katalysatoranwendungen, elektronischen Poliermitteln und hochtechnologischen Beschichtungsanwendungen.
Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich wie unten beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue kolloidale Aufschlämmung anzugeben, die in der Lage ist, bakterielles Wachstum zu verhindern und die Polierrate von Silizium-Wafern zu verbessern, wobei auch eine Polieraufschlämmung vorzusehen ist, die einen niedrigen Natrium- und Metall-Gehalt hat. Es mag auch erstrebenswert sein, eine Polieraufschlämmung vorzusehen, die einen niedrigen Anionengehalt hat.
Die neuartige kolloidale Silika-Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung umfaßt: ein ammonium-stabilisiertes Silika-Sol mit niedrigem Metallgehalt, das die folgenden Merkmale hat: SiO&sub2;, enthalten im Bereich zwischen 15 bis 50 Gew.%; einem pH im Bereich von 8,5 bis 11,3; einen Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 3,0 bis 130 nm; Aluminium, als Al, enthalten in einer Menge von weniger als etwa 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Eisen, als Fe, enthalten in einer Menge von weniger als 50 ppm bezogen auf SiO&sub2;; Kalium, als K, enthalten in einer Menge von weniger als 25 ppm bezogen auf SiO&sub2;; und Natrium als Na, enthalten in einer Menge von weniger als etwa 500 ppm bezogen auf SiO&sub2;; 0,08 bis 5 % eines ammoniumenthaltenden Bakterizides; alternativ einen Polierratenbeschleuniger in einer Menge von 0,5 bis 5 % und in jedem Fall optional bis zu 1000 ppm eines Natriumchlorit- oder Natriumhypochlorit-Biozides. Optional kann ein Fungizid der Aufschlämmung zugesetzt werden, um Pilzwachstum zu verhindern. Außerdem kann der Polierratenbeschleuniger zusätzlich zu dem Bakterizid enthalten sein, in welchem Fall er eine andere Komponente als das Bakterizid ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Polieren von Silizium-Wafern, das den Schritt beinhaltet, die neuartige kolloidale Silika- Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung zwischen einer Polierplatte, die ein Polierkissen enthält und dem Silizium-Wafer umzuwälzen, wobei die Verbesserung durch den Gebrauch einer kolloidalen Silika-Aufschlämmung wie oben festgelegt gekennzeichnet ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch noch viele zusätzliche Merkmale aufweisen, die weiter unten beschrieben werden sollen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Beim Polieren von Silizium-Wafern oder Substraten zum Gebrauch in elektronischen Vorrichtungen wird es bevorzugt, eine kolloidale Silika-Aufschlämmung umzuwälzen, die einen niedrigen Natrium- und Metallgehalt hat, was das Wachstum von Bakterien und Pilzen behindert während es die Polierrate des Systems verstärkt. Silizium-Wafer oder Substrate sind Basiskomponenten von integrierten Schaltkreisen, Halbleiterbauteilen und Transistoren.
Silika-Produkte mit niedrigen Natrium- und niedrigen Metall-Unreinheiten für umwälzende Wafer-Poliersysteme können aus Silika-Quellen mit niedrigem Metallgehalt hergestellt werden, wie Tetramethyl- oder Tetraethyl- Orthosilikaten oder Silizium-Tetrachloriden. Die kolloidalen Silikas können aus diesen Materialien durch eine gesteuerte Hydrolysereaktion hergestellt werden, obwohl jedes Verfahren, das einen niedrigen Metallgehalt ergibt, benutzt werden kann. Nach der Dialyse zur Entfernung des unerwünschten Natriums und der unerwünschten Metalle kann das Produkt stabilisiert werden durch den Zusatz von Gegenionen. Die Gegenionen können ausgewählt werden aus Ammoniumnydroxid, Aminen, quaternären Ammoniumhydroxiden (Tetramethyl- oder Tetraethyl- Ammoniumhydroxid) oder Mischungen davon. Aber es wurde als höchst wünschenswert festgestellt, die sich ergebende kolloidale Lösung mit Ammoniumhydroxid zu stabilisieren.
Besonders bevorzugt wird aber die Zubereitung eines Silika-Sols mit einem niedrigem Natrium- und niedrigem Metallgehalt wie es in der parallelen Anmeldung EP-A- 0464289 offenbart ist, die am 31. Dezember 1990 angemeldet wurde.
Gemäß der EP-A-0464289 kann ein ammonium-stabilisiertes Silika-Sol mit einem niedrigen Metallgehalt hergestellt werden unter Verwendung der folgenden Schritte:
(a) Verdünnung einer Natriumsilikat-Lösung kommerzieller Beschaffenheit mit Wasser, um eine verdünnte Natriumsilikat-Lösung zu erhalten, die 5,0 bis 8,0 Gew.% Natriumsilikat bezogen auf SiO&sub2; enthält; und dann
(b) die verdünnte Natriumsilikat-Lösung einem starken Kation-Austauschharz auszusetzen, das in der Säureform und in ausreichender Menge und mit ausreichender Kapazität vorliegt, um im wesentlichen alle Natriumwerte und andere Kation-Werte, die in der verdünnten Natriumsilikat-Lösung enthalten sind, zu entfernen, wodurch eine verdünnte Kieselsäure-Lösung gebildet wird, die nun 5,0 bis 8,0 Gew.% Kieselsäure enthält bezogen auf SiO&sub2;; und dann
(c) der Kieselsäure-Lösung wenigstens 0,10 Gew.%, bezogen auf SiO&sub2; von Oxalsäure-Kristallen zuzusetzen und wenigstens 0,25 Gew.% bezogen auf die Gesamt-Kieselsäure-Lösung einer starken anorganischen Säure, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus H&sub2;SO&sub4;, HCl, HNO&sub3; und Königswasser, wodurch oxalat-enthaltende Kieselsäure-Lösung mit niedrigem pH-Wert erhalten wird, wobei diese Lösung einen pH-Wert zwischen 0,5 und 2,5 hat; und dann
(d) die oxalat-enthaltende Kieselsäure-Lösung mit niedrigem ph-Wert für 0,5 bis 24 Stunden mit oder ohne Kühlung zu mischen unter Wiedergewinnung der vorerwähnten Kieselsäure-Lösung, die zwischen 5,0 und 8,0 Gew.% Kieselsäure enthält bezogen auf SiO&sub2;; und dann
(e) die vorerwähnte Kieselsäure-Lösung einem starken Anion-Austauschharz auszusetzen, das in der Hydroxid- Form und in ausreichender Menge und mit ausreichender Kapazität vorliegt, um im wesentlichen alle negativ geladenen Spezies, die darin enthalten sind, mit Hydroxidionen zu ersetzen, wodurch eine hydroxid-neutralisierte Kieselsäure-Lösung gebildet wird, die einen PH- Wert zwischen 2,5 und 4,0 hat; und dann
(f) diese hydroxid-neutralisierte Kieselsäure-Lösung einem starken Kation-Austauschharz auszusetzen, das in der Säure-Form und in ausreichender Menge und mit ausreichender Kapazität vorliegt, um alle positiv geladenen Spezies, die darin enthalten sind, durch hydrierte Protonen zu ersetzen, wodurch eine Kieselsäure-Lösung gebildet wird mit einem niedrigen Metallgehalt; und dann
(g) die Kieselsäure-Lösung mit niedrigem Metallgehalt auf eine Temperatur zwischen 4,5 bis 10ºC (40 ºF bis 50ºF) abzukühlen, und mit oder ohne Rühren zwischen einer Minute und fünfzig (50) Stunden zu lagern, wodurch eine gekühlte Kieselsäure-Lösung mit niedrigem Metallgehalt gebildet wird; und dann
(h) zwischen 0 bis 50 Volumen-% der Kieselsäure-Lösung mit niedrigem Metallgehalt zu einer vorgebildeten Ammoniumhydroxid-Lösung zuzusetzen, die gemacht wurde durch Zusatz von konzentriertem Ammoniumhydroxid zu entionisiertem oder enthärtetem Wasser in ausreichender Menge, um die vorbereitete Ammoniumhydroxid-Lösung zu bilden, die einen ph-Wert zwischen 8,0 bis 11,2 hat, wodurch eine ammonium-neutralisierte Kieselsäure-Restlösung erreicht wird, die einen pH-Wert zwischen 8,0 und 11,2 hat; und dann
(i) die Restlösung auf eine Temperatur zwischen 75ºC bis 150ºC zu erhitzen unter ausreichendem Druck, um Sieden zu verhindern, und dann diese Temperatur zwischen 0,5 bis etwa vierundzwanzig (24) Stunden beizubehalten, während entweder kontinuierlich oder inkremental mit Rühren das übrige der Kieselsäure-Lösung mit niedrigem Metallgehalt langsam zugesetzt wird, wodurch jene mit gebildeten Silika-Sol-Teilchen reagiert wird oder diese bildet, während gleichzeitig, entweder kontinuierlich oder inkremental ausreichend Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt wird, um einen pH-Wert zwischen 8,0 bis 11,2 beizubehalten, und letztendlich eine verdünnte ammonium-stabilisierte Silika-Sol-Beimengung zu bilden; und dann
(j) diese letztendliche Beimengung bei einer Temperatur von 75ºC bis 150ºC zu reagieren, bei Druck der ausreichend ist, um ein Sieden zu verhindern, für zusätzliche 0,5 bis 8,0 Stunden, wodurch eine verdünnte Silika-Sol-Lösung mit niedrigem Metallgehalt gebildet wird, die zwischen 2,0 bis 6,0 Gew.% Silika bezogen auf SiO&sub2; enthält; und dann
(k) die Silika-Sol-Lösung mit einem niedrigen Metallgehalt zu einem konzentrierten ammonium-stabilisierten Silika-Sol mit einem niedrigem Metallgehalt zu konzentrieren, das die folgenden Charakteristika hat:
SiO&sub2; zwischen 15 und 50 Gew.%, ph 8,5 bis 11,3,
Teilchendurchmesser von 4.0 bis 130 nm,
Aluminium, als Al < 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;,
Eisen, als Fe, < 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;,
Kalium, als K, < 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;, und
Natrium, als Na, < 500 ppm, bezogen auf SiO&sub2;.
Die kolloidale Silika-Aufschlämmung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein ammonium-stabilisiertes Silika-Sol mit einem niedrigen Metallgehalt, das die folgenden Merkmale hat: SiO&sub2; liegt vor im Bereich zwischen 15 bis 50 Gew.%; ein pH im Bereich zwischen 8,5 bis 11,3; ein Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 3,0 bis 130 nm; Aluminium, als Al, liegt vor in einer Menge geringer als 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Eisen, als Fe, liegt vor in einer Menge kleiner als 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Kalium, als K, liegt vor in einer Menge geringer als etwa 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2; und Natrium, als Na, liegt vor in einer Menge geringer als 500 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; ein Bakterizid liegt vor in einer Menge zwischen 0,08 bis 5 %, wobei das Bakterizid wenigstens eine Verbindung ist ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Tetramethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetrapropylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid und Alkylbenzyldimethylammoniumhydroxid, wobei die Alkylkette zwischen 1 und 20 Kohlenstoffatome hat und optional Natriumchlorid oder Natriumhypochlorid aufweist in einer Menge bis zu 1000 ppm. Optional kann ein Polierratenbeschleuniger, der von den vorerwähnten Bakteriziden abweicht, und ein Fungizid zu der Aufschlämmung zugesetzt werden, um die Polierrate zu erhöhen bzw. Pilzwachstum zu unterbinden.
Der Polierratenbeschleuniger, falls er vorhanden ist, ist üblicherweise von einer Menge bis zu 5 %. Das Bakterizid liegt in einer Menge zwischen 0,08 bis 5 %, vorzugsweise 0,5 bis 0,75 % vor. Das Biozid liegt in einer Menge bis zu 1000 ppm vor, vorzugsweise 500 ppm und am bevorzugtesten 65 bis 100 ppm. Das Fungizid wird der kolloidalen Silika-Aufschlämmung in einer Menge bis zu 2,0 %, 0,8 % und am bevorzugtesten im Bereich 0,1 bis 0,5 % zugesetzt.
Alternativ kann die kolloidale Silika-Aufschlämmung enthalten: Ein ammonium-stabilisiertes Silika-Sol, das einen niedrigen Metallgehalt aufweist, mit den folgenden Charakteristika: SiO&sub2; liegt vor in einem Bereich zwischen 15 bis 50 Gew.%; ein pH-Wert in dem Bereich zwischen 8,5 bis 11,3; ein Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 3,0 bis 130 nm; Aluminium, als Al, liegt vor in einer Menge geringer als 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Eisen, als Fe, liegt vor in einer Menge geringer als 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Kalium, als K, liegt vor in einer Menge geringer als 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; und Natrium, als Na, liegt vor in einer Menge geringer als etwa 500 ppm, bezogen auf SiO&sub2;, und ein Polierratenbeschleuniger liegt vor in einer Menge zwischen 0,5 und 5 %. Gemäß dieser Ausführunsform kann auch ein Natriumchlorit oder Sodiumhypochlorit-Biozid und/oder ein Fungizid wie benötigt zugesetzt wird.

Kolloidale Silika

Die kolloidale Silika wird bevorzugterweise zubereitet gemäß dem vorgenannten Verfahren, wie es in der parallelen EP-A-0464289 offenbart ist. Die diskreten sphärischen Teilchen, die in diesem Prozeß geformt werden, sind unterschiedlich von den kettenartigen Teilchen, die in anderen Verfahren geformt werden, bei dem Versuch, Silika-Sole mit sehr niedrigem Metallgehalt zu erreichen. Durch Stabilisierung des Silika-Sols mit Ammoniumhydroxid und durch Verwendung der oxalat-bildenden Mittel wird ein Silika-Sol gebildet, das nach der Konzentration, vorzugsweise durch Ultra-Filtration die folgenden Charakteristika hat:
Silika, als SiO&sub2;, von 15 bis 50 Gew.%, pH wie mit Ammonium eingestellt, im Bereich zwischen etwa 8,5 bis 11,3, und Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 4,0 bis 130 nm.
Diese Merkmale werden weiter und im wesentlichen verstärkt durch die Tatsache, daß dieses Silika-Sol weniger als 100 ppm Al, weniger als 50 ppm Fe, weniger als 25 ppm K, weniger als 500 ppm Na hat, jeweils bezogen auf SiO&sub2;.
Dieses Verfahren kann auch optimiert werden, um Silika- Sole zu bilden, die ammonium-stabilisierte Silika-Sole mit niedrigem Metallgehalt sind, die die folgenden Charakteristika haben.
SiO&sub2; 25 bis 35 Gew.%
pH 8,5 bis 9,5
Partikeldurchmesser 3,0 bis 100 nm
Aluminium, als Al < 90 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Eisen, als Fe < 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Kalium, als K < 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Natrium, als Na < 900 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Optional hat ein anderes Silika-Sol die folgenden Merkmale:
SiO&sub2; 30 ± 2,5 Gew.%
ph 9,0 ± 0,25
Partikeldurchmesser 5 bis 30 nm
Aluminium, als Al < 30 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Eisen, als Fe < 15 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Kalium, als K < 10 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Natrium, als Na < 100 ppm, bezOgen auf SiO&sub2;
Ein weiteres Silika-Sol hat die folgenden Merkmale:
SiO&sub2; 30 ± 2,5 Gew.%
ph 9,0 ± 0,25
Partikeldurchmesser 30 bis 100 nm
Aluminium, als Al < 30 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Eisen, als Fe < 15 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Kalium, als K < 10 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Natrium, als Na < 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Sogar Silika-Sole mit großen Teilchenabmessungen können hergestellt werden, die die Merkmale haben:
SiO&sub2; 30 ± 5 Gew.%
pH 9,0 ± 0,5
Partikeldurchmesser 30 bis 130 nm
Aluminium, als Al < 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Eisen, als Fe < 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Kalium, als K < 15 ppm, bezogen auf SiO&sub2;
Natrium, als Na < 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;

Polierratenbeschleuniger

Der Polierratenbeschleuniger kann jede Amin-Nitrogen- Verbindung sein. Es ist aber bevorzugt, daß der Polierratenbeschleuniger wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die besteht aus: Primäraminen, Sekundäraminen, Tertiäraminen, heterozyklischen Aminen und Mischungen davon. Quaternäre Amine können benutzt werden, aber nur in Verbindung mit einer der anderen Arten von Aminen. Es ist beabsichtigt, daß die obige Klassifizierung alle Mischungen davon einschließt, die dem Fachmann bekannt sind. Aber unter der Voraussetzung, daß der Polierratenbeschleuniger kein quaternäres Amin sein kann, wenn es in Verbindung mit einem quaternären Aminbakterizid verwandt wird.
Beispiele von primären Aminen sind Monoethanolamin, Isopropylamin, Ethylendiamin und Propandiamin. Beispiele für sekundäre Amine sind Diethanolamin, Dipropylamin und Dibutylamin. Ein Beispiel für ein tertiäres Amin ist Triethanolamin. Beispiele für quaternäre Amine sind Tetramethylammoniumchlorid oder -hydroxid, Tetraethylammoniumchlorid oder -hydroxid, Tetrapropylammoniumchlorid oder -hydroxid, Alkylbenzyldiemethylammoniumchlorid oder -hydroxid, wobei die Alkylkette zwischen 1 bis 20 Kohlenstoffe hat. Beispiele für heterozyklische Amine sind Hexamethylendiamin, Bis (aminopropyl)piperazin und Piperazin. Der Polierratenbeschleuniger kann auch eine Verbindung sein, die ausgewählt ist aus der Gruppe die besteht aus Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Aminoethylethanolamin.

Bakterizide

Das Bakterizid ist wenigstens eine Verbindung, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: Tetramethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetrapropylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Alkylbenzyldimethylammoniumhydroxid und Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, wobei die Alkylkette zwischen 1 bis 20 Kohlenstoff hat. Bevorzugte Bakterizide sind die, die in der Lage, eine zweifache Funktion zu erfüllen, d.h. sowohl ein Bakterizid und ein Polierratenbeschleuniger zu sein.
Das bevorzugte Biozid ist Natriumchlorit oder Sodiumhypochlorit.

Fungizide

Das bevorzugte Fungizid ist Natrium-OMADINE (Pyrithion).
Die neuartige kolloidale Silika-Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in einem Verfahren zum Polieren eines Silizium-Wafers benutzt. Der Silizium-Wafer-Polierprozeß umfaßt den Schritt eine der kolloidalen Silika-Aufschlämmungen wie vorher festgelegt umzuwälzen zwischen einer Polierplatte, die ein Polierkissen enthält und dem Silizium-Wafer.
Die Effektivität der neuartigen kolloidalen Silika-Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung kann am besten gezeigt werden durch die folgenden Beispiele.

Beispiel 1

Dieses Experiment zeigt die Wirkung des Bakterizides Tetramethylammoniumhydroxid (TMA-OH) bei der Eliminierung aerober Bakterien und Schimmel. Tetramethylammoniumchlorid kann mit dem gleichen Effekt benutzt werden. Probe 1 ist entionisiertes Wasser, Probe 2 ist ein herkömmliches kolloidales Silika, das bei dem Polieren von Silizium-Wafern benutzt wird, und Probe 3 ist eine kolloidale Silika-Aufschlämmung mit niedrigem Natrium- und niedrigem Metall-Gehalt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die mikrobiologischen Testverfahren, die benutzt wurden um die folgenden Ergebnisse zu erhalten, waren wie folgt: (1) Verdünnung eines Teils Produkt mit 20 Teilen Wasser (keine Einstellung des ph-Wertes); (2) Herausforderung des Produktes mit einer Bakterien/Schimmel- lmpfung bestehend aus: (a) Aspergillus niger, (b) Pseudomonus aeruginosa und (c) Aerobacter aerogenes; (3) Plazierung der geimpften Probe auf einem rotierenden Schüttler in einem auf 37ºC konditionierten Raum (kontinuierliches Drehen bei 100 upm); und (4) Probeentnahme zum Zeitpunkt 0, nach einer Woche und nach zwei Wochen. Die Organismen wurden unter den folgenden Bedingungen wachsen gelassen: (a) Gesamtzahl - bei 37 ºC für 72 Stunden laufengelassen unter Benutzung von TGE- Agar (Tryptone-Glucose-Extrakt), (b) Aspergillus - bei 30 ºC für 96 Stunden laufengelassen unter Benutzung von Kartoffeldextrose und (c) Aerobacter - bei 37 ºC für 24 Stunden laufengelassen unter Benutzung von EMB-Agar (Eosin-Methylen-Blau).
Tabelle 1 unten zeigt die Ergebnisse des mikrobiologischen Testens. Eine Tötung von 99,0 % oder größer wurde als annehmbare kolloidale Silika-Aufschlämmung angesehen. Tabelle 1 TMA-OH mikrobiologische Ergebnisse Ursprüngliche Bakterienzählung = 8,3E08; ursprüngliche Schimmelzählung = 8E04 Probe % Amin zur Verfügung stehendes Chlor (ppm) % aktives TMA-OH % aktives Na-Omadin Inkubationszeit % der getöteten Bakterien % der getöteten Schimmelpilze Null Woche Wochen AEEA bezeichnet Aminoethylethanolamin PIP bezeichnet Piperazin
Tabelle 1 stellt. die Wirkung von TMA-OH mit und ohne Natriumomadin bei Bakterien und Schimmelpilzen dar. Die Ergebnisse zeigen an, daß 0,68 % aktives TMA-OH mit Natriumchlorid und Sodiumomadin (Pyrithion) das Produkt nach ein oder zwei Wochen hemmt.

Beispiel 2

Eine Kolloidal-Silika-Aufschlämmung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt und ausgewertet gegenüber konventionellen kolloidalen Silikas. Probe 1 ist ein konventionelles kolloidales Silika, das 2 % Aminoethylethanolamin (AEEA) enthält, Probe 2 ist ein herkömmliches kolloidales Silika, das 5 % Piperazin enthält und Probe 3 ist eine kolloidale Silika-Aufschlämmung mit niedrigem Natrium- und niedrigem Metallgehalt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Feldtests, die in der Tabelle 3 dargestellt sind, wurden unter den folgenden Betriebsparametern durchgeführt. Die Poliermaschine war eine Fujikosi-Vierkopf 68,6 cm (27")-Maschine mit einer Auflageplatte von 68,8 cm (27") Durchmesser mit vier Polierköpfen, die geeignet ist, drei 10,5 cm (4") Wafer zu halten. Die Wafer waren vom Typ P-100; bordotiert; 10,5 cm (4") Durchmesser; säuregeätzt. Der Silika-Level war 3,53 % als SiO&sub2;. Das Polierkissen war ein 68,6 cm (27") Durchmesser Suba 600.
Die Polierbedingungen für die Feldteste waren wie folgt Polierdruck von 370 g/cm², Poliergeschwindigkeit von 15 Upm (Auflageplatte), Poliertemperatur von 26º - 30º, pH-Wert von 10,7 - 9,7 (vom Beginn zum Ende), KOH kaustisch, eine Flußrate von 2.000 ml/min (umgewälzt) und eine Gesamtabtragmenge von 15 Mikrometern.
Tabelle 2 unten stellt die Zusammensetzung der Proben 1 bis 3 dar. Tabelle 2 Komponente Probe Basis Silika Gegenion Polierratenbeschleuniger Natriumchlorit Natriumomadin Quarternär Nein Silika A = 50 % SiO&sub2;, Teilchengröße von 50 - 70 nm (keine über 90 nm) Silika B = 40 % SiO&sub2;, Teilchengröße von größer 70 nm (entionisiertes Produkt)
Die Feldtestergebnisse wurden erhalten unter Benutzung der folgenden Poliertestverfahren: (1) Plazierung eines neuen Polierkissens auf der Maschine; (2) Dressieren des Kissens durch erstens Spülen mit entionisiertem Wasser und dann Aufrauhung des Kissens mit einer Rasierklinge; (3) Laden eines Satzes von Wafern auf der Maschine; (4) Starten des Aufschlämmungflusses um die Linien zu klären und das Kissen zu durchfeuchten; (5) Ausführung eines Arbeitsganges bei dem erwünschten Druck und Flußrate; (6) nachdem der Arbeitsgang vorbei ist, Spülen der Wafer, Entfernen von dem Träger und Ersetzen durch weitere Wafer; (7) Plazierung in heißem (≥ 170º F) Wasser für eine Zeit von 5 - 10 Minuten; und (8) Lufttrocknen der Wafer. Tabelle 3 (Polierergebnisse) Probe % Amin % aktives TMA-OH % aktives Na-Pyrition-Fungizid Kation durchschnittliche Polierrate zu Beginn am Ende Ra bezeichnet die Oberflächenrauheit in Mikron. AEEA bezeichnet Aminoethylethanolamin. PIP bezeichnet Piperazin.
Tabelle 3 vergleicht die Polierrate der kolloidalen Silika-Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung (Probe 3) gegenüber konventionellen kolloidalen Silika (Proben 1 und 2) unter Verwendung der gleichen Polierbedingungen. Die vorliegende Erfindung war stabilisiert mit Ammonium anstatt von Natrium wie in Probe 1 und 2 und ergab eine Polierrate, die gleich oder größer war als die der herkömmlichen kolloidalen Silika unter Beibehaltung eines reduzierten Natriumgehaltes.
in Tabelle 4 unten wird die Qualität der polierten Wafer und der Polierparameter der kolloidalen Silika- Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung (Probe 3) verglichen mit denen der konventionellen kolloidalen Silika (Proben 1 und 2). Die kolloidale Silika-Aufschlämmung der vorliegenden Erfindung produziert Wafer mit der gleichen Waferqualität wie die konventionellen Aufschlämmungen, während die gleichen Kissencharakteristika nach dem Polieren beibehalten werden. Tabelle 4 (Wafer-Polierqualität & Polierparameter) Probe Temperatur Kratzer je 3 Wafer Oberflächentextur Kissen-Reinigbarkeit Kissenglättung Akzeptabel Gut

Beispiel 3

Siliziumwafer können poliert werden unter Benutzung von hochreinen kolloidalen Silikas, die gemäß den Verfahren zubereitet wurden, die in der EP-A-0464289 ausgeführt sind. Ein 30 % ammonium-stabilisierte Silika-Sol mit einem Teilchendurchmesser von etwa 14,4 nm wurde gemäß diesen Verfahren hergestellt (Probe 1). Tabelle 5 unten listet die Metallanalyse auf wie sie durch ein Ion Coupled Argon Plasma (ICP) von Probe 1 erhalten wurde. Der Gesamtmetallgehalt basierend auf dem Durchschnitt der Analyse 1 und Analyse 2 ist 256 ppm. Tabelle 5 Metallanalysen für Probe 1 (ICP-Ergebnisse) Metalle Analyse Durchschnitt BaS bezeichnet "bezogen auf SiO&sub2;"
Probe 1 wurde auf einer Siltec 3800-Poliermaschine gegen Probe 2 getestet (das heißt ein 50 % herkömmliches kolloidales Silika-Sol mit einem Teilchendurchmesser im Bereich zwischen 50 - 70 nm) und Probe 3 (das heißt Probe 1 mit einem AEEA-Polierratenbeschleuniger). Die Betriebsbedingungen für das Silizium-Waferpolieren waren wie folgt:
Anzahl der Polierköpfe 4 x 53 cm (21") Durchmesser
Poliergeschwindigkeit 65 Upm
Polierdruck 3.900 kg/m² (5,55 lb/in²)
Polierzeit 20 Minuten
Flußrate 189 ml/Minute
Temperatur 42 bis 45 ºC
SiO&sub2;-Konzentration 2,8 %
Polier-pH 11,0
benutztes Kaustik 45 % KOH
Es ergab sich keine statistische Änderung von dem konventionellen Silika-Sol zu dem hochreinen kolloidalen Silika. Die Ergebnisse werden unten in der Tabelle 6 ausgeführt. Tabelle 6 Proben Nr. Mittlerer Teilchendurchmesser (nm) Verhältnis SiO2/AEEA Abtragrate (mils/20 min.)
Die Silika, die in den Proben 1 und 3 benutzt wurden, waren erheblich kleiner in den Abmessungen als die in der Probe 2, so daß erwartet wurde, daß während des Polierens Verkratzen der Waferoberfläche zu erwarten wäre. Aber es wurde kein Unterschied bei der Waferqualität festgestellt, was nahelegt, daß die Proben 1 und 3 akzeptierbar sind.

Beispiel 4

Die verschiedenen hochreinen kolloidalen Silikas, die in der Tabelle 7 unten beschrieben sind, ergeben jeweils akzeptierbare Polierraten. Tabelle 7 (Serienprodukte unter Benutzung von hochreinem Silika- Sol) Eigenschaft Produkt SiO&sub2; -Konzentration Teilchendurchmesser (nm) Art und Menge des Amins Gewichtsverhältnis SiO&sub2;/Amin TMA-OH Bakterizid NaClO&sub2;-Biozid Na Omadinfungizid keins
Obwohl wir verschiedene Ausführungsformen gemäß unserer Erfindung gezeigt und beschrieben haben, soll klar zu verstehen sein, daß diese zahlreichen Änderungen und Modifikationen unterzogen werden können, die einem Fachmann naheliegen.

Claims

1. Kolloidale Silika-Aufschlämmung, umfassend:

ein ammonium-stabilisiertes Silikasol mit niedrigem Metallgehalt mit den folgenden Merkmalen: SiO&sub2;, enthalten im Bereich von 15 - 50 Gew.-%; einen pH im Bereich von 8,5 - 11,3; einen Teilchendurchmesser im Bereich von 3,0 - 130 nm; Aluminium, als Al, enthalten in einer Menge von weniger als 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Eisen, als Fe, enthalten in einer Menge von Weniger als 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Kalium, als K, enthalten in einer Menge von weniger als 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; und Natrium, als Na, enthalten in einer Menge von weniger als 500 ppm, bezogen auf SiO&sub2;;

ein in einer Menge von 0,08 - 5% enthaltenes Bakterizid, das zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus der aus Tetramethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetrapropylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethyiammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid und Alkylbenzyldimethylammoniumhydroxid bestehenden Gruppe, ist, worin die Alkylkette im Bereich von 1 - 20 Kohlenstoffatomen liegt; und Natriumchlorit oder Natriumhypochlorit in einer Menge von 0 - 1000 ppm.

2. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 1, worin das Bakterizid in einer Menge von 0,1 - 1,25% enthalten ist.

3. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 2, worin das Bakterizid in einer Menge von 0,5 - 0,75% enthalten ist.

4. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, worin das Natriumchlorit oder Natriumhypochlorit in einer Menge von 65 - 100 ppm enthalten ist.

5. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters ein Fungizid in einer Menge von bis zu etwa 2,0% umfaßt.

6. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 5, worin das Fungizid in einer Menge von 0,1 - 0,5% enthalten ist.

7. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 5 oder 6, worin das Fungizid Natriumpyrithion ist.

8. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters einen Polierraten-Beschleuniger umfaßt, der in einer Menge von 0,5 - 5% enthalten ist, wobei der Polierraten-Beschleuniger zumindest einer aus: primären Aminen, sekundären Aminen, heterozyklischen Aminen, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Aminoethylethanolamin und Gemischen davon ist.

9. Kolloidale Silika-Aufschlämmung, umfassend:

ein ammonium-stabilisiertes Silikasol mit niedrigem Metallgehalt mit den folgenden Merkmalen: SiO&sub2;, enthalten im Bereich von 15 - 50 Gew.-%; einen pH im Bereich von 8,5 - 11,3; einen Teilchendurchmesser im Bereich von 3,0 - 130 nm; Aluminium, als Al, enthalten in einer Menge von weniger als 100 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Eisen, als Fe, enthalten in einer Menge von weniger als etwa 50 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; Kalium, als K, enthalten in einer Menge von weniger als 25 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; und Natrium, als Na, enthalten in einer Menge von weniger als 500 ppm, bezogen auf SiO&sub2;; und

einen Polierraten-Beschleuniger, enthalten in einer Menge von 0,5 - 5%.

10. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 9, worin der Polierraten- Beschleuniger zumindest eine Verbindung aus: primären Aminen, sekundären Aminen, tertiären Aminen, heterozyklischen Aminen und Gemischen davon ist.

11. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 8 oder 10, worin das primäre Amin Monoethanolamin, Isopropylamin, Ethylendiamin oder Propandiamin ist.

12. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 8 oder 10, worin das sekundäre Amin Diethanolamin, Dipropylamin oder Dibutylamin ist.

13. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 8 oder 10, worin das heterozyklische Amin Hexamethylendiamin, Bis-(Aminopropyl)piperazin oder Piperazin ist.

14. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 10, worin der Polierraten- Beschleuniger zumindest ein quaternäres Amin umfaßt.

15. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 10, worin das tertiäre Amin Triethanolamin ist.

16. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 14, worin das quaternäre Amin aus der aus Tetramethylammoniumchlorid, Tetraethylammoniumchlorid, Tetrapropylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Tetrapropylammoniumhydroxid, Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid und Alkylbenzyldimethylammoniumhydroxid bestehenden Gruppe ausgewählt wird, worin die Alkylkette im Bereich von 1 - 20 Kohlenstoffatomen liegt.

17. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 9 oder 10, worin der Polierraten-Beschleuniger aus der aus Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin und Aminoethylethanolamin bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

18. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 9, 10 oder 17, die weiters Natriumchlorit oder Natnumhypochlorit in einer Menge von 1 - 1000 ppm umfaßt.

19. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 9, 10, 17 oder 18, worin entweder das Natriumchlorit oder das Natriumhypochiorit in einer Menge von 65 - 100 ppm enthalten ist.

20. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 9, 10, 17, 18 oder 19, die weiters ein Fungizid in einer Menge von bis zu etwa 2,0% umfaßt.

21. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 20, worin das Fungizid in einer Menge von 0,1 - 0,5% enthalten ist.

22. Kolloidale Silika-Aufschlämmung nach Anspruch 20 oder 21, worin das Fungizid Natriumpyrithion ist.

23. Verfahren zum Polieren eines Silizium-Wafers, das den Schritt des Rezirkulierens einer kolloidalen Silika-Aufschlämmung nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche zwischen einer Polierplatte umfaßt, die ein Polierkissen und den Silizium- Wafer enthält.