JP2000114212A - シリコンウェハー用研磨助剤 - Google Patents

シリコンウェハー用研磨助剤

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JP2000114212A
JP2000114212A JP10282801A JP28280198A JP2000114212A JP 2000114212 A JP2000114212 A JP 2000114212A JP 10282801 A JP10282801 A JP 10282801A JP 28280198 A JP28280198 A JP 28280198A JP 2000114212 A JP2000114212 A JP 2000114212A
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JP
Japan
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polishing
silicon wafer
hlb
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nonionic surface
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JP10282801A
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English (en)
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Takeaki Mizutari
岳明 水足
Kaoru Komiya
薫 小宮
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Adeka Corp
Original Assignee
Asahi Denka Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨品質のより優れたシリコンウエハーが得
られる研磨助剤を提供すること。 【解決手段】 エステル基を含有し、且つ、HLBが1
2以下である非イオン界面活性剤からなり、好ましくは
ポリオール又はポリオールアルキレンオキサイド付加物
と脂肪酸のエステル、若しくは該エステルのアルキレン
オキサイド付加物から選ばれる非イオン界面活性剤から
なるシリコンウェハー用研磨助剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造工程で
のシリコンウェハーの鏡面研磨に好適に使用されるシリ
コンウェハー研磨助剤に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体用シリコンウェハーの鏡面研磨工
程には、シリコンインゴットから切断によってウェハー
状に切り出した際に生じる切断歪層及び表面うねりを除
去するラッピング工程(粗研磨)と、ラッピング工程を
経たラップドシリコンウェハーを、目的とする表面精度
に仕上げるポリッシング工程(精密研磨工程)がある。
又、後者のポリッシング工程には、大体の精度に仕上げ
る1次ポリッシング工程(1次研磨工程)と、目的とす
る表面精度に仕上げるファイナルポリッシング工程(最
終研磨工程)に分別され、場合によっては1次ポリッシ
ング工程を2つに分け、1次、2次ポリッシング工程と
称する場合もある。
【0003】従来シリコンウェハーの研磨剤としてはコ
ロイダルシリカが一般的に使用されてきた。しかし、コ
ロイダルシリカ研磨液のみを用いると研磨工程終了時に
シリコンウェハーの表面にヘイズ(曇り)が生じるとい
う問題がある。又、パウダー状シリカを研磨剤として用
いるとヘイズは発生しにくいが、水溶液に均一に分散さ
せる工程が新たに必要となり、更に静置しておくと沈殿
するために常に研磨液を攪拌している必要があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
べく、従来からシリコン研磨液に添加する助剤が検討さ
れてきた。例えば、特開平4―291722号公報に
は、コロイダルシリカ及び特定のHLB値を示す非イオ
ン界面活性剤を含むシリコンウェハー用研磨剤が開示さ
れている。特開平4―291723号公報には、コロイ
ダルシリカ及び特定のアニオン界面活性剤を含むシリコ
ンウェハー用研磨剤が開示されている。これらの界面活
性剤は、研磨液の表面張力を調整して、研磨時に研磨さ
れるシリコンウェハーの研磨表面に研磨液を十分保持さ
せるために使用されていた。しかし、半導体産業の発展
の結果、より高精度、高品質のシリコンウェハーが求め
られるにつれ上述のような界面活性剤では研磨助剤とし
ての性能が不十分であることが指摘されはじめた。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは鋭意
検討し、特定の非イオン界面活性剤が従来の研磨助剤よ
り優れた性能を示すことを発見し本発明を完成させた。
即ち本発明は、エステル基を含有し、且つ、HLBが1
2以下である非イオン界面活性剤からなるシリコンウェ
ハー用研磨助剤である。又本発明は上記のシリコンウェ
ハー用研磨助剤を含む研磨剤組成物を用いるシリコンウ
ェハーの研磨方法である。又本発明は該シリコンウェハ
ーの研磨方法により研磨されたシリコンウェハーであ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のエステル基を含有する非
イオン界面活性剤としては、ポリオール又はポリオール
アルキレンオキサイド付加物の脂肪酸エステルが最も好
ましい。脂肪酸としては例えば、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ゾーマリ
ン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ガドレン
酸、エルカ酸、セラコレイン酸、リシノレイン酸、ヒド
ロキシステアリン酸等が挙げられる。又、天然油脂から
得られる混合脂肪酸であってもよい。天然油脂としては
例えば、アマニ油、オリーブ油、カカオ脂、ゴマ油、コ
メヌカ油、サフラワー油、大豆油、ツバキ油、コーン
油、ナタネ油、パーム油、パーム核油、ひまし油、ひま
わり油、綿実油、ヤシ油等の植物性油脂、牛脂、豚脂、
乳脂、魚油、鯨油等の動物性油脂が挙げられる。
【0007】ポリオールとしては例えば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、1,2−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、1,6−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオ
ール、1,8−オクタンジオール、イソプレングリコー
ル、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ソルバイ
ト、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ビスフェ
ノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、
水添ビスフェノールF、ダイマージオール等のジオー
ル;グリセリン、トリオキシイソブタン、1,2,3−
ブタントリオール、1,2,3−ペンタントリオール、
2−メチル−1,2,3−プロパントリオール、2−メ
チル−2,3,4−ブタントリオール、2−エチル−
1,2,3−ブタントリオール、2,3,4−ペンタン
トリオール、2,3,4−ヘキサントリオール、4−プ
ロピル−3,4,5−ヘプタントリオール、2,4−ジ
メチル−2,3,4−ペンタントリオール、ペンタメチ
ルグリセリン、ペンタグリセリン、1,2,4−ブタン
トリオール、1,2,4−ペンタントリオール、トリメ
チロールエタン、トリメチロールプロパン等の3価アル
コール;ペンタエリスリトール、エリスリトール、1,
2,3,4−ペンタンテトロール、2,3,4,5−ヘ
キサンテトロール、1,2,4,5−ペンタンテトロー
ル、1,3,4,5−ヘキサンテトロール、ジグリセリ
ン、ソルビタン等の4価アルコール;アドニトール、ア
ラビトール、キシリトール、トリグリセリン等の5価ア
ルコール;ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マ
ンニトール、イジトール、イノシトール、ダルシトー
ル、タロース、アロース等の6価アルコール;又はこれ
らの脱水縮合物;又はこれらのアルキレンオキサイド付
加物等が挙げられる。
【0008】好ましく使用することができるポリオール
としては、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、ソ
ルビトール;又はこれらの脱水縮合物;又はこれらのア
ルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
【0009】アルキレンオキサイドとしては例えば、エ
チレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオ
キサイド、α−オレフィンオキサイド等が挙げられる。
付加の形態としては例えば、1種類のアルキレンオキサ
イドの単独重合、2種以上のアルキレンオキサイドのブ
ロック共重合、ランダム共重合、ブロック/ランダム共
重合等の形態が挙げられる。付加のモル数としては特に
限定は無いが、通常はポリオールの水酸基1モル当たり
1〜30モル程度である。又、上記のようなエステルに
更にアルキレンオキサイドを付加したものでもよい。
【0010】上記のエステル基を含有する非イオン界面
活性剤のうち、HLBが12以下であるものは、シリコ
ンウェハーを研磨する場合に特に適した表面張力を研磨
液に与えるので、ヘイズが無く、表面が平滑・平坦なシ
リコンウェハーを得ることができ、その結果高性能の半
導体素子が得られる。又、上記非イオン界面活性剤はエ
ステル基を有するため生分解性に優れるので、使用後の
研磨液を廃液処理する際に処理の負担が軽くなる。尚、
HLBの算出式は以下のとおりである。
【0011】
【数1】
【0012】 S:非イオン界面活性剤のケン化価 A:非イオン界面活性剤の原料脂肪酸の酸価 上記の本発明のシリコンウェハー用研磨助剤は通常、研
磨剤である水分散シリカや酸化セリウムに添加して使用
される。水分散シリカとしては例えば水分散パウダーシ
リカ、コロイダルシリカ等が挙げられるが、中でもpH
8〜12に調整されたコロイダルシリカが好ましい。ア
ルカリ性コロイダルシリカの中でも、平均粒子径は7〜
100μmが好ましく、シリカ固形分の濃度は20〜6
0重量%が好ましい。
【0013】本発明のシリコンウェハー用研磨助剤の添
加量は特に限定されないが、水分散シリカや酸化セリウ
ム等の研磨剤中の固形分に対して0.005重量%〜5
重量%添加することが好ましい。
【0014】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。尚、以下の実施例中、部及び%は特に記載が無
い限り重量基準である。試験に用いた本発明の研磨助剤
及び比較品は以下のとおりである。
【0015】
【表1】
【0016】 比較品1:アルミン酸ナトリウム 比較品2:ラウリルスルホン酸ナトリウム 比較品3:ノニルフェノールエチレンオキサイド50モ
ル付加物(HLB=18.3)
【0017】(実施例1)コロイダルシリカとしてアデ
ライトAT−30S(商品名、旭電化工業株製、平均粒
子径7〜10μm、シリカ固形分30%)、を水(水道
水)でシリカ固形分5.0%に希釈した。これに本発明
の研磨助剤又は比較品をシリカ固形分に対してそれぞれ
0.1%(比較品1は1.0%)添加し、よく攪拌して
均一化して希釈研磨液とした。この希釈研磨液を以下の
条件でポリッシングマシーンに流し込み、1次ポリッシ
ング工程を経たシリコンウェハーを研磨した。
【0018】<条件> ポリッシングマシーン:LPH−15改良機(ラップマ
スター株製) ポリッシング盤直径:15インチ 加工圧力:100g/cm 加工温度:30℃ 加工液供給量:10リットル/時間 加工時間:1時間 加工枚数:1枚 ポリッシャー:SUPREME RN−H ローデル・
ニッタ株製 上記条件下でファイナルポリッシングを行い、終了後、
ウェハー表面を乾燥させないように注意して過酸化水素
―アンモニア溶液で80℃でRCA洗浄した。洗浄後、
クイックダンプ洗浄を行い、スピンドライヤーで乾燥さ
せた。乾燥後、以下の評価を行った。
【0019】<評価1>グリーンベンチ内でハロゲン平
行光(超高輝度検査用照明装置U1H−1H、インテッ
ク株製)の反射を目視で測定し、ヘイズの発生を観察し
た。 <評価2>研磨ウェハーの表面粗さを光学干渉式粗さ計
(WYKO社WYKOTOPO−3D、250μm)で
平均2乗粗さを測定した。 <評価3>研磨ウェハーの表面平坦度(最大厚さと最小
厚さの差、TTV)をTTV測定装置(ADEマイクロ
スキャン8300、ADE社製)により測定した。 <評価4>研磨中の研磨速度を測定した。
【0020】本発明の研磨助剤、比較品を使用した場合
及び研磨助剤を使用しないブランクの場合について、以
上の4種類の評価の結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】(実施例2)コロイダルシリカとしてアデ
ライトAT−50(商品名、旭電化工業株製、平均粒子
径20〜30μm、シリカ固形分50%)を、水でシリ
カ固形分5.0%に希釈した。これに本発明の研磨助剤
又は比較品をシリカ固形分に対してそれぞれ0.01%
(比較品1は0.5%)添加し、よく攪拌して均一化し
て希釈研磨液とした。以下、この研磨希釈液を用いて、
実施例1と同様の条件及び方法で評価を行った。この結
果を表3に示す。
【0023】
【表3】
【0024】以上の実施例から、本発明の研磨助剤はア
ニオン界面活性剤(比較品2)、HLBが12を越える
非イオン界面活性剤(比較品3)に比べて、表面粗さ、
平坦度、研磨速度等のシリコンウエハーの研磨に求めら
れる特性に優れていることが分かる。
【0025】
【発明の効果】本発明の効果は新規なシリコンウェハー
研磨助剤を提供することにある。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エステル基を含有し、且つ、HLBが1
    2以下である非イオン界面活性剤からなるシリコンウェ
    ハー用研磨助剤。
  2. 【請求項2】 非イオン界面活性剤が、ポリオール又は
    ポリオールアルキレンオキサイド付加物と脂肪酸のエス
    テル、若しくは該エステルのアルキレンオキサイド付加
    物である請求項1に記載のシリコンウェハー用研磨助
    剤。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載のシリコンウェハ
    ー用研磨助剤及びコロイダルシリカを含むシリコンウェ
    ハー用研磨剤組成物。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のシリコンウェハー用研
    磨剤組成物を用いるシリコンウェハーの研磨方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載のシリコンウェハーの研
    磨方法により研磨されたシリコンウェハー。
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