JP2002164306A - 半導体ウェーハ用研磨液 - Google Patents
半導体ウェーハ用研磨液Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/30—Reducing waste in manufacturing processes; Calculations of released waste quantities
Abstract
進する。研磨時間が短くなり、製造能力が向上し、製造
原価が下がる。ウェーハ表面の金属元素による汚染を防
止する。廃棄物の排出量を減らす。 【解決手段】 研磨液は、純水にアミンとキレート剤と
を添加し、pH値を10.0〜11.5に調整する。ア
ミノエチルエタノールアミン、ピペラジンの各添加量は
0.05〜0.2重量%である。キレート剤は0.08
〜0.3mol/Lとする。キレート剤としてジエチレ
ントリアミン五酢酸(DTPA)を使用する。研磨作用
面に研磨砥粒を固定した研磨工具を研磨装置にセットす
る。シリコンウェーハ表面に上記研磨液を供給しなが
ら、表面に研磨工具の研磨作用面を圧接して研磨する。
金属汚染がない鏡面ウェーハを0.5〜0.7μm/分
で得る。
Description
研磨液、詳しくは砥粒を固定した研磨テープ、研磨ロー
ラなどを用いた半導体ウェーハの鏡面研磨工程または半
導体デバイスのCMP工程に用いられる半導体ウェーハ
用研磨液に関する。
ライシング、ラッピング、面取り、エッチング、ドナー
キラー熱処理、鏡面研磨、洗浄などを経てシリコンウェ
ーハが作製され、これがデバイスメーカに出荷される。
デバイスメーカではこのシリコンウェーハ表面にデバイ
スを作製する。デバイス工程ではデバイスを覆う酸化膜
表面を平坦化するCMPなどが施される。鏡面研磨工程
では、ウレタンパッドなどの研磨布に研磨剤を供給しな
がらウェーハを押し付けることによりその表面が鏡面研
磨される。すなわち、水またはアルカリ溶液中にコロイ
ダルシリカを分散させた研磨剤を供給し、回転中の研磨
布の研磨作用面に、シリコンウェーハの表面を押し当て
ることにより、微粒子である遊離砥粒の研削作用によっ
て、このウェーハ表面を研磨している。また、デバイス
工程で行われる平坦化研磨(CMP)についても、上記
と同様に研磨布、研磨剤を用いて研磨処理が行われてい
た。
のウェーハ研磨にあっては、研磨剤中の遊離砥粒によっ
てウェーハ表面を研磨している。このため、長期使用に
より上記研磨布の目詰まりが生じる。よって、一定期間
毎に、上記研磨布のドレッシングや、交換が必要であ
る。また、多量の砥粒を含んだ研磨廃液が生じるといっ
た問題点があった。この対策として、特開平11−21
6676号公報においては、シリカ、アルミナ、セリア
からなる研磨用成形体が開示されている。この研磨用成
形体を研磨定盤に用いた場合、研磨液、または、少量の
研磨砥粒を含んだ研磨液を使用してウェーハを研磨する
こととなる。
研磨定盤にあっては、研磨液としては水を使用している
ため、所定の研磨効率が得られない。そこで、発明者
は、研磨効率を向上すべく研究した結果、次に示す性状
の研磨液を完成するに至った。
は、砥粒が固定された研磨工具を用いて半導体シリコン
ウェーハを研磨する際に用いられる半導体ウェーハ用研
磨液であって、純水と、アミンと、キレート剤と、アル
カリ剤とからなる半導体ウェーハ用研磨液である。ここ
で砥粒が固定された研磨工具とは、研磨作用面に砥粒を
固定したテープ、研磨砥粒を樹脂で一体成形した研磨ロ
ーラなどを含むものとする。
アミノエチルエタノールアミンおよびピペラジンである
請求項1に記載の半導体ウェーハ用研磨液である。アミ
ンは、研磨促進剤として作用する。
ルエタノールアミンおよびピペラジンの添加量がそれぞ
れ0.05〜0.2重量%である請求項2に記載の半導
体ウェーハ用研磨液である。アミノエチルエタノールア
ミンおよびピペラジンの各添加量が0.05重量%未満
であると、研磨レートが低くなり、研磨面に傷が発生す
る。これらの各添加量が0.2重量%を越えると、研磨
でのエッチング作用が過大となり、面粗れが生じる。
が、シクロヘキサンジアミン四酢酸、ジエチレントリア
ミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸の群から選
ばれる1種類である請求項1〜請求項3のいずれか1項
に記載の半導体ウェーハ用研磨液である。上記キレート
剤は、金属元素と反応して錯体を形成し、金属元素が半
導体ウェーハに付着することを防止する。この場合、よ
り安定性の高いキレート剤を使用することが好ましい。
その添加量は各キレート剤により異なるが、概ね0.0
8〜0.3mol/Lである。0.08mol/L未満
では、キレート剤によっては効果が生じないことがあ
る。また、0.3mol/Lを越えて添加しても、効果
は変わらず、経済的でない。
ーハ用研磨液のpH値は10.0〜11.5である請求
項1〜請求項4のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ
用研磨液である。上記アルカリ剤で、上記アミンとキレ
ート剤との混合溶液のpH値を10.0〜11.5に調
整する。pH値が10.0未満では研磨速度が遅くな
る。pH値が11.5を越えるとエッチング作用の方が
大きくなり、研磨面の精度が悪くなる。
た研磨は、以下の通りとなる。まず、純水にアミンとキ
レート剤とを添加し、この溶液のpH値をアルカリ剤で
10.0〜11.5に調整して研磨液を作製する。アミ
ノエチルエタノールアミンおよびピペラジンの各添加量
は0.05〜0.2重量%である。キレート剤は0.0
8〜0.3mol/Lとする。そして、研磨作用面に研
磨砥粒を固定した研磨工具(研磨ローラ、研磨パッド、
研磨テープなど)およびシリコンウェーハを研磨装置に
セットする。ここで、このシリコンウェーハ表面に上記
研磨液を所定流量で供給しながら、このシリコンウェー
ハの表面に上記研磨工具の研磨作用面を圧接して所定条
件でこの表面を研磨する。その結果、金属汚染がない
(表面のCuが1×109atoms/cm2以下)鏡
面シリコンウェーハを所定の研磨速度(例えば0.5〜
0.7μm/分)で得ることができる。
を使用する研磨装置の一例を示す。この研磨装置は、シ
リコンウェーハの面取面の研磨(PCR)に使用される
ものである。この研磨装置は、概略、シリコンウェーハ
1を保持(吸着)する回転自在な保持板2と、その中央
部が断面凹状となるように成形された研磨砥粒を固定し
た成形体3と、この成形体3を回転させる駆動部と、成
形体3の研磨作用面に研磨液を供給するためのノズル
(図示せず)とを具備している。この成形体は、エポキ
シ樹脂からなる結合材100重量部に対して、平均粒径
3μmの球形の研磨砥粒(シリカ砥粒)15重量部を混
入し、上記鼓形状に成形した研磨ローラである。また、
保持板2は、駆動装置4によりウェーハ平面と垂直な軸
を中心に回転駆動される。したがって、シリコンウェー
ハ1の面取面の研磨は、シリコンウェーハ1を保持盤2
上に吸引装置により吸着し、駆動装置4によりシリコン
ウェーハを回転させるとともに、その研磨面(面取り
面)に研磨液を供給ノズルより例えば20ml/分で供
給しながら、成形体3を所定速度で回転させてこれをウ
ェーハの面取り面に押しつける。この結果、シリコンウ
ェーハ1の面取り面が鏡面加工されることとなる。研磨
終了後、シリコンウェーハを例えば純水で洗浄してその
シリコンウェーハ表面(面取り面を含む表面全体)の廃
砥粒などを取り除く。
研磨装置は、シリコンウェーハの表面(主面)を研磨す
るための装置である。研磨用の成形体13は、エポキシ
樹脂製の結合材100重量部に対し、粒径3μmの研磨
砥粒を15重量部だけ混入し、直径300mm、厚さ1
0mmの円盤状に作製されている。この成形体13は、
軸15を介して回転自在に駆動装置14に支持されてい
る。ウェーハ11の研磨は、まず、研磨装置の保持板1
2にウェーハ裏面を吸着する。この状態を保持して、駆
動装置16によりシリコンウェーハ11を回転しなが
ら、その表面に回転中の研磨成形体13の下面を、所定
の研磨圧力で押し当てる。これにより、ウェーハ11表
面が鏡面研磨される。この際、シリコンウェーハ11の
研磨部分(表面全体)に5ml/分の割合でこの発明に
係る研磨液が供給される。上記面取り面研磨用の成形体
3および表面研磨用の成形体13における研磨砥粒の固
定は、液状の常温硬化エポキシン樹脂に砥粒を混合し、
金型に鋳込むという方法が採用されている。この発明に
係る研磨液は、これにコロイダルシリカを添加し、さら
にpH値を調整すれば、研磨パッドなどを用いた従来の
粗研磨、仕上げ研磨での研磨剤としても使用可能であ
る。
出され、同一ロットで面取り、ラッピング、エッチング
されたシリコンウェーハを試験体として採取した。この
試験体を、上記図2に示す装置(エポキシ樹脂製の結合
材100重量部に対し、粒径3μmの研磨砥粒を15重
量部混入した直径300mm、厚さ10mmの円盤状の
成形体)を使用して、所定の条件で(研磨液の供給量:
5ml/分、加工圧力:300g/cm2、定盤回転
数:20rpm)鏡面研磨を行った。この際使用した研
磨液は以下の通りである。純水に対して、アミノエチル
エタノールアミンと、キレート剤としてジエチレントリ
アミン五酢酸(DTPA)とを混合して混合液を作製し
た。この後、この混合液について水酸化カリウム溶液で
pH値を調整することにより、研磨液を作製した。 1)キレート剤の添加量(0.08mol/L)および
pH値(11.0)を一定として、アミンの添加量を変
化させた場合の研磨速度の変化状況を定法に則り調査し
た。その結果は、図3に示すとおりである。 2)アミンの添加量(2重量%)、キレート剤の添加量
(0.08mol/L)を一定として、pH値を変化さ
せた場合の研磨速度の変化状況を定法に則り調査した。
その結果は、図4に示すとおりである。 なお、これらの場合、鏡面研磨後のシリコンウェーハ表
面についてICP−MSを用いて金属汚染を測定した
が、いずれも良好であった(Cuで1×109atom
s/cm2以下)。
し、その研磨液をアミノエチルエタノールアミンに代え
ピペラジンを使用し、実施例1と同一配合の研磨液を作
成し(pH=11)、研磨液の安定性と研磨量とを計測
した。その結果は、安定性については良好であり、研磨
速度は0.6μm/分と実施例1とほぼ同一であった。
いずれも公知の方法で測定した。
し、その研磨液を実施例1のキレート剤をジエチレンジ
トリアミン五酢酸(DTPA)とし、その添加量を0.
01、0.08、および0.1mol/Lとした以外
は、同一配合とした研磨液(pH=11)を用いて研磨
したウェーハについて、実施例1と同一方法でパーティ
クル(Cu汚染)を測定した。その結果は、いずれも実
施例1と同程度であった。
液として純水を使用し、そのpH値を水酸化カリウムで
11.0±0.5に調整した。この研磨液を使用し、同
一研磨条件で研磨したところ、研磨速度は0.4μm/
分であり、研磨後の表面の汚染状況(Cu汚染)は1×
1011atoms/cm2程度であった。
みからなる研磨液に比べ、固定砥粒の成形体によるウェ
ーハの研磨を促進することが確認された。したがって、
研磨工程の処理時間が短くなり、製造能力の向上および
製造原価を引き下げることが可能である。この発明に係
る研磨液は、安定性に優れているばかりか、金属元素と
錯体を形成する。このため、ウェーハ表面の金属元素に
よる汚染を防止することができる。さらに、廃砥粒をウ
ェーハ表面から除去して、再利用することができる。こ
のため、廃棄物の排出量を減らすことができる。
を行う研磨装置の概略を示す縦断面図である。
研磨を行う装置の概略を示す縦断面図である。
ン添加量と研磨速度との関係を示すグラフである。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 砥粒が固定された研磨工具を用いて半導
体シリコンウェーハを研磨する際に用いられる半導体ウ
ェーハ用研磨液であって、 純水と、アミンと、キレート剤と、アルカリ剤とからな
る半導体ウェーハ用研磨液。 - 【請求項2】 上記アミンが、アミノエチルエタノール
アミンおよびピペラジンである請求項1に記載の半導体
ウェーハ用研磨液。 - 【請求項3】 上記アミノエチルエタノールアミンおよ
びピペラジンの添加量がそれぞれ0.05〜0.2重量
%である請求項2に記載の半導体ウェーハ用研磨液。 - 【請求項4】 上記キレート剤が、シクロヘキサンジア
ミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレ
ンテトラミン六酢酸の群から選ばれる1種類である請求
項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ
用研磨液。 - 【請求項5】 上記半導体ウェーハ用研磨液のpH値は
10.0〜11.5である請求項1〜請求項4のいずれ
か1項に記載の半導体ウェーハ用研磨液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000359903A JP2002164306A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 半導体ウェーハ用研磨液 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013502733A (ja) * | 2009-08-26 | 2013-01-24 | ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト | 半導体ウェハを製造するための方法 |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000359903A patent/JP2002164306A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013502733A (ja) * | 2009-08-26 | 2013-01-24 | ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト | 半導体ウェハを製造するための方法 |
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A977 | Report on retrieval |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050531 |
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A521 | Written amendment |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060414 |