JP2003510828A - 二酸化珪素ｃｍｐ工程で傷および欠陥を減少するかまたは取り除くための組成物および方法 - Google Patents
二酸化珪素ｃｍｐ工程で傷および欠陥を減少するかまたは取り除くための組成物および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
カチオン性界面活性剤を有する、二酸化珪素加工品の化学的機械的研磨のためのスラリーのない水性組成物であり、カチオン性界面活性剤が可溶性であり、かつ中性からアルカリ性のｐＨ条件下でイオン化され、カチオン性界面活性剤がスラリーのない水性組成物中に臨界ミセル濃度より少ない量で存在する、二酸化珪素加工品の化学的機械的研磨のためのスラリーのない水性組成物。
Description
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐ
ｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）工程中に生じる傷および欠陥を大部分除去するかま
たは減少するための、二酸化珪素ウェハー表面の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）中
のスラリーのない環境でのカチオン性界面活性剤の使用に関する。
ｏｌｉｓｈｉｎｇ、ＣＭＰ）工程中に生じる傷および欠陥を大部分除去するかま
たは減少するための、二酸化珪素ウェハー表面の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）中
のスラリーのない環境でのカチオン性界面活性剤の使用に関する。
【０００２】
ある種のカチオン性界面活性剤は、すべてのｐＨ条件下、すなわち酸性、中性
および塩基性のｐＨ値でＶＬＳＩ処理中にウェハーの二酸化珪素部分に化学吸着
する。
および塩基性のｐＨ値でＶＬＳＩ処理中にウェハーの二酸化珪素部分に化学吸着
する。
【０００３】
技術水準の説明
近年、新しい化学的機械的研磨（ＣＭＰ）技術は、研磨パッドがこれに埋め込
まれた研磨粒子を有するシリコンウェハー表面用のスラリーのない研磨工程に使
用される。特に研磨パッドは二酸化珪素ＣＭＰ適用のための研磨剤としてＣｅＯ ２ を含有する。
まれた研磨粒子を有するシリコンウェハー表面用のスラリーのない研磨工程に使
用される。特に研磨パッドは二酸化珪素ＣＭＰ適用のための研磨剤としてＣｅＯ ２ を含有する。
【０００４】
ＣＭＰ工程中に研磨すべきウェハーが水性環境中でパッド表面に対向する面で
削磨する。しかしながら中性またはアルカリ性条件でＣＭＰ工程中にこれらの研
磨パッドは欠陥および傷を生じ、これにより収率の損失を生じる。
削磨する。しかしながら中性またはアルカリ性条件でＣＭＰ工程中にこれらの研
磨パッドは欠陥および傷を生じ、これにより収率の損失を生じる。
【０００５】
従ってスラリーのないＣＭＰ工程中に研磨により生じる傷および欠陥から二酸
化珪素ウェハーの表面を保護する組成物および方法を開発することが所望される
。
化珪素ウェハーの表面を保護する組成物および方法を開発することが所望される
。
【０００６】
ソマスンダラン（Ｓｏｍａｓｕｎｄａｒａｎ）等、“固体−液体界面での界面
活性剤吸着、鎖長のメカニズムの依存性（Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｄｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｈａｉｎ ｌｅｎｇ
ｔｈ）”Ｊ.Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ.６８巻、３５６２−３５６６（１９６４）には
以下のことが記載される。
活性剤吸着、鎖長のメカニズムの依存性（Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ａｄｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｌｉｑｕｉｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｄ
ｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｈａｉｎ ｌｅｎｇ
ｔｈ）”Ｊ.Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ.６８巻、３５６２−３５６６（１９６４）には
以下のことが記載される。
【０００７】
ａ）鎖長が増加するとともにシリカの表面電荷を中和するために必要な界面活性
剤の濃度が低下し、かつ ｂ）（水性溶液中のシリカ粒子に関するゼロゼータ電位測定から間接的に認めら
れるような）表面電荷を中和する臨界濃度から、ファン・デル・ワールスエネル
ギーの規模はＣＨ２基１個当たり０.９７ｋＴまたは５８０ｃａｌ／モルである
。
剤の濃度が低下し、かつ ｂ）（水性溶液中のシリカ粒子に関するゼロゼータ電位測定から間接的に認めら
れるような）表面電荷を中和する臨界濃度から、ファン・デル・ワールスエネル
ギーの規模はＣＨ２基１個当たり０.９７ｋＴまたは５８０ｃａｌ／モルである
。
【０００８】
ソマスンダラン等の文献にもとづき、シリカ表面に吸着しているアルキル鎖の
間に横の疎水性結合が存在することが明らかである。
間に横の疎水性結合が存在することが明らかである。
【０００９】
米国特許第５７６９６８９号明細書には、二酸化珪素からなる加工品を研磨す
る方法のための組成物が記載され、ここで加工品の表面が、水、サブミクロンＳ
ｉＯ２粒子、組成物の臨界凝集濃度より低い濃度の可溶性無機塩を含有する研磨
組成物にさらされ、可溶性アミンの添加により約９〜１０の範囲内に組成物のｐ
Ｈ値が調節される。
る方法のための組成物が記載され、ここで加工品の表面が、水、サブミクロンＳ
ｉＯ２粒子、組成物の臨界凝集濃度より低い濃度の可溶性無機塩を含有する研磨
組成物にさらされ、可溶性アミンの添加により約９〜１０の範囲内に組成物のｐ
Ｈ値が調節される。
【００１０】
クマール（Ｋｕｍａｒ）等、“グリセリンベーススラリーでの銅の化学的機械
的研磨（ＣＨＥＭＩＣＡＬ−ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＯＦ
ＣＯＰＰＥＲ ＩＮ ＧＬＹＣＥＲＯＬ ＢＡＳＥＤ ＳＬＵＲＲＩＥＳ）”
、Ｍａｔ.Ｒｅｓ.Ｓｏｃ.Ｓｙｍｐ.Ｐｒｏｃ.Ｖｏｌ.４２７、２３７−２４２（
１９９６）には連結部品製造に適した銅を付与する、銅金属表面のＣＭＰ処理の
ためのグリセリンおよびＡｌ２Ｏ３研磨剤を含有するスラリーの使用が記載され
る。この処理は銅の反応性イオンエッチングの１つの選択案である。
的研磨（ＣＨＥＭＩＣＡＬ−ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＯＦ
ＣＯＰＰＥＲ ＩＮ ＧＬＹＣＥＲＯＬ ＢＡＳＥＤ ＳＬＵＲＲＩＥＳ）”
、Ｍａｔ.Ｒｅｓ.Ｓｏｃ.Ｓｙｍｐ.Ｐｒｏｃ.Ｖｏｌ.４２７、２３７−２４２（
１９９６）には連結部品製造に適した銅を付与する、銅金属表面のＣＭＰ処理の
ためのグリセリンおよびＡｌ２Ｏ３研磨剤を含有するスラリーの使用が記載され
る。この処理は銅の反応性イオンエッチングの１つの選択案である。
【００１１】
へこみの問題を処理するためのＬＳＩ用化学的機械的研磨技術は米国特許第５
６０７７１８号明細書に記載され、ここで溶解速度および押し込みのへこみを減
少するために多くの化合物が添加される。これらの化合物は珪酸塩、グルコース
、トラガカントゴムおよび寒天のような多くの増粘剤を含む。
６０７７１８号明細書に記載され、ここで溶解速度および押し込みのへこみを減
少するために多くの化合物が添加される。これらの化合物は珪酸塩、グルコース
、トラガカントゴムおよび寒天のような多くの増粘剤を含む。
【００１２】
Ｎｏｊｏ等、“自己停止性のへこみのないＳｉＯ２−ＣＭＰ用のスラリー工学
（ＳＬＵＲＲＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＦＯＲ ＳＥＬＦ−ＳＴＯＰＰＩＮ
Ｇ、ＤＩＳＨＩＮＧ ＦＲＥＥ ＳｉＯ２−ＣＭＰ）”、ＩＥＤＭ、３４９−３
５２頁、Ｃ １９９６、ＩＥＥＥには停止層を有しないかまたは構成を限定せず
にチップ内で全体的な平坦化を達成するために、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）に
おいてＳｉＯ２用の従来のＣｅＯ２スラリーに界面活性剤が添加されたスラリー
が記載されている。
（ＳＬＵＲＲＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＦＯＲ ＳＥＬＦ−ＳＴＯＰＰＩＮ
Ｇ、ＤＩＳＨＩＮＧ ＦＲＥＥ ＳｉＯ２−ＣＭＰ）”、ＩＥＤＭ、３４９−３
５２頁、Ｃ １９９６、ＩＥＥＥには停止層を有しないかまたは構成を限定せず
にチップ内で全体的な平坦化を達成するために、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）に
おいてＳｉＯ２用の従来のＣｅＯ２スラリーに界面活性剤が添加されたスラリー
が記載されている。
【００１３】
米国特許第４５８８４７４号明細書には、より滑らかでより均一な表面を得る
ために、他の添加剤と一緒に溶液にグリセリンが添加される、金属表面の清浄化
処理が記載される。これらの溶液は苛性溶液、硝酸塩または亜硝酸塩および場合
によりエチレングリコールまたはグリセリンのようなジオールまたはポリオール
を含有し、加工品はアルミニウム合金である。
ために、他の添加剤と一緒に溶液にグリセリンが添加される、金属表面の清浄化
処理が記載される。これらの溶液は苛性溶液、硝酸塩または亜硝酸塩および場合
によりエチレングリコールまたはグリセリンのようなジオールまたはポリオール
を含有し、加工品はアルミニウム合金である。
【００１４】
マイクロエレクトロニクス製造の種々の段階での金属の除去および種々の成分
の平坦化のための電気化学的研磨技術は米国特許第５５６７３００号明細書に記
載されている。この明細書は輪郭の除去を目的とし、除去を促進するために非粘
性ポリオールを使用する。室温で水の１５００倍の粘度を有するグリセリンは電
気エッチングに、電解液の粘度を増加し、研磨を促進するために使用される。
の平坦化のための電気化学的研磨技術は米国特許第５５６７３００号明細書に記
載されている。この明細書は輪郭の除去を目的とし、除去を促進するために非粘
性ポリオールを使用する。室温で水の１５００倍の粘度を有するグリセリンは電
気エッチングに、電解液の粘度を増加し、研磨を促進するために使用される。
【００１５】
前記の特許明細書および参考文献の方法の重大な欠点は、水性媒体の化学的変
性によりスラリーのない系での二酸化珪素化学的機械的研磨（ＣＭＰ）の欠陥制
御を改良する必要を認識していないことである。
性によりスラリーのない系での二酸化珪素化学的機械的研磨（ＣＭＰ）の欠陥制
御を改良する必要を認識していないことである。
【００１６】
発明の要約
本発明の１つの課題は、研磨に関係する傷および欠陥を減少または除去するた
めにスラリーのない系での化学的機械的研磨中の二酸化珪素の改良された欠陥制
御を提供することである。
めにスラリーのない系での化学的機械的研磨中の二酸化珪素の改良された欠陥制
御を提供することである。
【００１７】
本発明のもう１つの課題は、中性およびアルカリ性のｐＨ条件下でシリカ表面
に化学吸着する特別な種類のカチオン性界面活性剤の添加によりスラリーのない
系での化学的機械的研磨中の二酸化珪素の改良された欠陥制御を提供することで
ある。
に化学吸着する特別な種類のカチオン性界面活性剤の添加によりスラリーのない
系での化学的機械的研磨中の二酸化珪素の改良された欠陥制御を提供することで
ある。
【００１８】
本発明のもう１つの課題は、アルキル−トリメチル−アンモニウムハリド、ア
ルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハリド、ピリジニウム−アルキルハ
リド、アルキル−アンモニウムエステルおよびこれらの混合物からなる、カチオ
ン性イオンを生じる群から選択されるカチオン性界面活性剤を、スラリーのない
系に添加することにより、スラリーのない系での化学的機械的研磨中の二酸化珪
素の改良された欠陥制御を提供することである。それぞれのカチオン性界面活性
剤イオンを得るために、アニオン基を変動することができる。
ルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハリド、ピリジニウム−アルキルハ
リド、アルキル−アンモニウムエステルおよびこれらの混合物からなる、カチオ
ン性イオンを生じる群から選択されるカチオン性界面活性剤を、スラリーのない
系に添加することにより、スラリーのない系での化学的機械的研磨中の二酸化珪
素の改良された欠陥制御を提供することである。それぞれのカチオン性界面活性
剤イオンを得るために、アニオン基を変動することができる。
【００１９】
一般的に、本発明は、二酸化珪素ウェハーの化学的機械的研磨の前に、中性ま
たはアルカリ性のｐＨ条件下で、臨界ミセル濃度（界面活性剤が自己凝集する傾
向を有する濃度を超える濃度）より少ないかまたは０.１モル／リットル未満の
量の、アルキル−トリメチルアンモニウムハリド、アルキル−ベンジル−ジメチ
ル−アンモニウムハリド、ピリジニウム−アルキルハリド、アルキル−アンモニ
ウムエステルおよびこれらの混合物の群から選択される、カチオン性界面活性剤
の添加により達成される。
たはアルカリ性のｐＨ条件下で、臨界ミセル濃度（界面活性剤が自己凝集する傾
向を有する濃度を超える濃度）より少ないかまたは０.１モル／リットル未満の
量の、アルキル−トリメチルアンモニウムハリド、アルキル−ベンジル−ジメチ
ル−アンモニウムハリド、ピリジニウム−アルキルハリド、アルキル−アンモニ
ウムエステルおよびこれらの混合物の群から選択される、カチオン性界面活性剤
の添加により達成される。
【００２０】
図１はアルキルアンモニウムアセテ−トの溶液およびアンモニウムアセテート
の溶液中の石英のゼータ電位に関する炭化水素鎖長の効果を示すグラフである。
の溶液中の石英のゼータ電位に関する炭化水素鎖長の効果を示すグラフである。
【００２１】
発明の詳細な説明
前記のおよびほかの対象および本発明の利点は以下の本発明の有利な実施態様
の詳細な説明により理解される。
の詳細な説明により理解される。
【００２２】
スラリーのない系で化学的機械的研磨（ＣＭＰ）中に二酸化珪素ウェハーの改
良された欠陥制御を保護または提供するために、特定の種類のカチオン性界面活
性剤の添加物を添加し、研磨の傷および欠陥を減少した。これらの界面活性剤は
中性およびアルカリ性ｐＨ条件でシリカ表面に化学吸着し、これによりウェハー
表面を研磨の傷および欠陥から保護する。研磨すべきウェハーがパッド表面に対
向する面で削磨し、典型的にパッドはこれに埋め込まれた研磨材料としてＣｅＯ ２ を含有する。
良された欠陥制御を保護または提供するために、特定の種類のカチオン性界面活
性剤の添加物を添加し、研磨の傷および欠陥を減少した。これらの界面活性剤は
中性およびアルカリ性ｐＨ条件でシリカ表面に化学吸着し、これによりウェハー
表面を研磨の傷および欠陥から保護する。研磨すべきウェハーがパッド表面に対
向する面で削磨し、典型的にパッドはこれに埋め込まれた研磨材料としてＣｅＯ ２ を含有する。
【００２３】
化学的機械的研磨に使用される装置において、中性またはアルカリ性である水
性溶液が研磨に使用され、本発明が機能するいかなる理論にも結びつくことを希
望しないけれども、カチオン性界面活性剤の添加物がシリカ表面に化学吸着し、
シリカ表面と正の電荷のヘッドグループとの相互結合に影響を及ぼすことは確実
である。
性溶液が研磨に使用され、本発明が機能するいかなる理論にも結びつくことを希
望しないけれども、カチオン性界面活性剤の添加物がシリカ表面に化学吸着し、
シリカ表面と正の電荷のヘッドグループとの相互結合に影響を及ぼすことは確実
である。
【００２４】
本発明の範囲で有効なカチオン性界面活性剤の４つの種類は以下の群から選択
される。１）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル長さを有するアルキル−トリメチル−アン
モニウムハリド、このうちヘキサデシル−トリメチル−アンモニウムブロミドが
有利である、２）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル長さを有するアルキル−ベンジル−ジ
メチル−アンモニウムハリド、このうちヘキサデシル−ベンジル−ジメチル−ア
ンモニウムブロミドおよびドデシル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムブロミ
ドが有利である、３）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル基を有するピリジニウム−アルキ
ルハリド、このうちセチル−ピリジニウムクロリドが有利である、および４）Ｃ ６ 〜Ｃ１８のアルキル基を有するアルキル−アンモニウムエステル、このうちド
デシルアンモニウムアセテートが有利である、およびこれらの混合物。
される。１）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル長さを有するアルキル−トリメチル−アン
モニウムハリド、このうちヘキサデシル−トリメチル−アンモニウムブロミドが
有利である、２）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル長さを有するアルキル−ベンジル−ジ
メチル−アンモニウムハリド、このうちヘキサデシル−ベンジル−ジメチル−ア
ンモニウムブロミドおよびドデシル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムブロミ
ドが有利である、３）Ｃ６〜Ｃ１８のアルキル基を有するピリジニウム−アルキ
ルハリド、このうちセチル−ピリジニウムクロリドが有利である、および４）Ｃ ６ 〜Ｃ１８のアルキル基を有するアルキル−アンモニウムエステル、このうちド
デシルアンモニウムアセテートが有利である、およびこれらの混合物。
【００２５】
本発明の範囲でカチオン性界面活性剤の混合物を使用して複合溶液を形成する
ことができる。選択的に４つの種類のカチオン性界面活性剤の１種以上が圧倒的
な量で存在する界面活性剤の混合物を、少量のアニオン性界面活性剤および／ま
たは非イオン性界面活性剤と混合することができる。
ことができる。選択的に４つの種類のカチオン性界面活性剤の１種以上が圧倒的
な量で存在する界面活性剤の混合物を、少量のアニオン性界面活性剤および／ま
たは非イオン性界面活性剤と混合することができる。
【００２６】
シリカ表面に強く化学吸着するカチオン性界面活性剤の現象は文献に確認され
ており、カチオン性界面活性剤吸着の例はＳｉＯ２とのアルキルアミンの相互作
用により説明される。吸着自由エネルギーは２つの主な用語を有する。シリコン
表面と正の電荷のヘッドグループとの相互結合を含む、電気的相互作用の用語と
、すでに言及されたソマスンダラン等の文献に記載された、水性溶液から疎水性
基を除去するために必要なエネルギーを含むファン・デル・ワールスの用語であ
る。ソマスンダラン等の文献で以下のことが判明した。
ており、カチオン性界面活性剤吸着の例はＳｉＯ２とのアルキルアミンの相互作
用により説明される。吸着自由エネルギーは２つの主な用語を有する。シリコン
表面と正の電荷のヘッドグループとの相互結合を含む、電気的相互作用の用語と
、すでに言及されたソマスンダラン等の文献に記載された、水性溶液から疎水性
基を除去するために必要なエネルギーを含むファン・デル・ワールスの用語であ
る。ソマスンダラン等の文献で以下のことが判明した。
【００２７】
Ａ）表面電荷を中和するために必要な界面活性剤の濃度（アルキルアンモニウム
アセテートおよびアンモニウムアセテートの溶液中の石英のゼータ電位に関する
炭化水素鎖長の効果を示す、図１のグラフに示されるように）および Ｂ）ファン・デル・ワールスエネルギー規模により評価される、表面電荷を中和
する臨界濃度（水性溶液中のシリカ粒子に関するゼロゼータ電位測定から間接的
に認められるように）がＣＨ２基１個当たり０.９７ｋＴまたは５８０ｃａｌ／
モルである。
アセテートおよびアンモニウムアセテートの溶液中の石英のゼータ電位に関する
炭化水素鎖長の効果を示す、図１のグラフに示されるように）および Ｂ）ファン・デル・ワールスエネルギー規模により評価される、表面電荷を中和
する臨界濃度（水性溶液中のシリカ粒子に関するゼロゼータ電位測定から間接的
に認められるように）がＣＨ２基１個当たり０.９７ｋＴまたは５８０ｃａｌ／
モルである。
【００２８】
これはシリカ表面に吸着されるアルキル鎖の間に横の疎水性結合が存在するこ
とを示唆する。鎖長が増加するとともにゼータ電位に必要な臨界濃度は逆に減少
する。
とを示唆する。鎖長が増加するとともにゼータ電位に必要な臨界濃度は逆に減少
する。
【００２９】
前記の４つの種類の界面活性剤の場合に、ＣＭＣ、臨界ミセル濃度（界面活性
剤が自己凝集する傾向を有する濃度を超える濃度）が０.１モル／リットル未満
の濃度範囲である。
剤が自己凝集する傾向を有する濃度を超える濃度）が０.１モル／リットル未満
の濃度範囲である。
【００３０】
表１は一部のアルキル−トリメチルアンモニウムハリドおよびアルキル−ピリ
ジニウムハリドに関する臨界ミセル濃度、ＣＭＣである。
ジニウムハリドに関する臨界ミセル濃度、ＣＭＣである。
【００３１】
【表１】
【００３２】
表１から、鎖長が増加するとともに臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）がより低い濃度
に移動することが理解できる。
に移動することが理解できる。
【００３３】
従って、本発明の範囲で、スラリーのない研磨工程での化学的機械的研磨装置
での４つの種類のカチオン性化合物の使用は、０.１モル／リットル未満である
有効な濃度を必要とする。
での４つの種類のカチオン性化合物の使用は、０.１モル／リットル未満である
有効な濃度を必要とする。
【００３４】
詳しくは有効な濃度は鎖長の変動のために異なり、従ってゼロゼータ電位値ま
たはこれより高い値を得るために必要な濃度に近い濃度が最も有効であり、これ
は典型的には０.０１〜１ミリモル／リットルである。有利にはカチオン性界面
活性剤の濃度は選択される個々の界面活性剤の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）より低
い。
たはこれより高い値を得るために必要な濃度に近い濃度が最も有効であり、これ
は典型的には０.０１〜１ミリモル／リットルである。有利にはカチオン性界面
活性剤の濃度は選択される個々の界面活性剤の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）より低
い。
【００３５】
本発明の選択的構成において、低い濃度の一般的なアニオン性ポリマーを、ス
ラリーのない系中で、圧倒的な量のカチオン性界面活性剤と組み合わせて使用す
ることができる。アニオン性ポリマーの使用が有利であり、それというのも化学
的機械的研磨装置中の研磨パッドがこれに埋め込まれたＣｅＯ２粒子を有し、こ
れらの粒子がＣＭＰ作業中にパッドから取り出されるので、これらの粒子を被覆
することが必要であるためである。これらの状況のために、ポリアクリル酸また
はアンモニウムアクリレートのような一般的なアニオン性ポリマー２質量％未満
、有利には約０.０１〜約１質量％を、水性系中でカチオン性界面活性剤と組み
合わせて使用することができる。
ラリーのない系中で、圧倒的な量のカチオン性界面活性剤と組み合わせて使用す
ることができる。アニオン性ポリマーの使用が有利であり、それというのも化学
的機械的研磨装置中の研磨パッドがこれに埋め込まれたＣｅＯ２粒子を有し、こ
れらの粒子がＣＭＰ作業中にパッドから取り出されるので、これらの粒子を被覆
することが必要であるためである。これらの状況のために、ポリアクリル酸また
はアンモニウムアクリレートのような一般的なアニオン性ポリマー２質量％未満
、有利には約０.０１〜約１質量％を、水性系中でカチオン性界面活性剤と組み
合わせて使用することができる。
【００３６】
スラリーのない系中でＣＭＰの間にＳｉＯ２ウェハー中の欠陥／傷を更に減少
するために、分子量１００００未満のポリアクリルアミドまたはポリビニルアル
コールのような非イオン性ポリマーを界面活性剤の複合溶液混合物に１質量％よ
り少ない濃度水準で、有利には約０.０１質量％の量で添加することができる。
するために、分子量１００００未満のポリアクリルアミドまたはポリビニルアル
コールのような非イオン性ポリマーを界面活性剤の複合溶液混合物に１質量％よ
り少ない濃度水準で、有利には約０.０１質量％の量で添加することができる。
【００３７】
ラットで測定した４つの種類のカチオン性界面活性剤の一部に関する毒性デー
タおよびＬＤ−５０値を表ＩＩに記載する。
タおよびＬＤ−５０値を表ＩＩに記載する。
【００３８】
【表２】
【００３９】
１％未満の濃度では、ヒトの使用に関連する健康に関する問題は生じない。
【００４０】
前記のことから、アミンベースカチオン性界面活性剤が吸着自由エネルギーへ
の１ｋＴ寄与率に接近してシリカ表面に化学吸着し、界面活性剤の添加の増加と
ともに正の値へゼータ電位が変化することが明らかである。
の１ｋＴ寄与率に接近してシリカ表面に化学吸着し、界面活性剤の添加の増加と
ともに正の値へゼータ電位が変化することが明らかである。
【００４１】
従って、界面活性剤、主にカチオン性界面活性剤および少ない程度でアニオン
性界面活性剤および／または非イオン性界面活性剤の混合物を含有する水性溶液
が、中性またはアルカリ性条件下でウェハー表面のシリカ部分に吸着し、界面活
性剤で被覆された保護層を形成し、これによりスラリーのないＣＭＰ作業中の傷
または研磨欠陥が減少する。
性界面活性剤および／または非イオン性界面活性剤の混合物を含有する水性溶液
が、中性またはアルカリ性条件下でウェハー表面のシリカ部分に吸着し、界面活
性剤で被覆された保護層を形成し、これによりスラリーのないＣＭＰ作業中の傷
または研磨欠陥が減少する。
【００４２】
前記の例は二酸化珪素ウェハーに集中しているが、本発明がホウ燐酸珪酸ガラ
スのような他のドープした二酸化珪素に利用できることは理解されるべきである
。
スのような他のドープした二酸化珪素に利用できることは理解されるべきである
。
【００４３】
付加的な利点および変形は当業者に容易に理解される。従って請求の範囲およ
びその相当部分により定義される本発明の一般的な構想の理念または範囲から逸
脱することなく種々の変形を行うことができる。
びその相当部分により定義される本発明の一般的な構想の理念または範囲から逸
脱することなく種々の変形を行うことができる。
【図１】
アルキルアンモニウムアセテートの溶液およびアンモニウムアセテートの溶液
中の石英のゼータ電位に関する炭化水素鎖長の効果を示すグラフである。
中の石英のゼータ電位に関する炭化水素鎖長の効果を示すグラフである。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月４日（２００２．７．４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１６】 前記カチオン性界面活性剤が、アルキル−トリメチル−ア
ンモニウムハロゲン化物、アルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハロゲ ン化物、ピリジニウム−アルキルハロゲン化物、アルキルアンモニウムエステル
、およびこれらの混合物からなる群から選択され、その際アルキルがＣ６〜Ｃ１ ８ である請求項２記載の組成物。
ンモニウムハロゲン化物、アルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハロゲ ン化物、ピリジニウム−アルキルハロゲン化物、アルキルアンモニウムエステル
、およびこれらの混合物からなる群から選択され、その際アルキルがＣ６〜Ｃ１ ８ である請求項２記載の組成物。
【請求項１７】 前記カチオン性界面活性剤がブロミドを含有する請求項２
記載の組成物。
記載の組成物。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(71)出願人 インターナショナル ビジネス マシーン
ズ コーポレーション
アメリカ合衆国ニューヨーク州 10504
ニューヨーク アーモンク オールド オ
ーチャード ロード （番地なし)
(72)発明者 ハルキ ノジョ
アメリカ合衆国 ニューヨーク ワッピン
ガーズ フォールズ タウンビュー ドラ
イブ 236
(72)発明者 ロナルド ジェイ シュッツ
アメリカ合衆国 ニューヨーク ミルブル
ック リザボワー ドライブ ボックス
1312
(72)発明者 ラヴィクマール ラマチャンドラン
アメリカ合衆国 ニューヨーク オッジニ
ング エルドリッジ アベニュー 12 １
／２ ファースト フロア
Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB02 DA13 DA17
Claims (16)
- 【請求項１】 カチオン性界面活性剤を有する、二酸化珪素加工品を化学的
機械的に研磨するためのスラリーのない水性組成物であり、カチオン性界面活性
剤が可溶性であり、かつ中性からアルカリ性のｐＨ条件下でイオン化され、前記
カチオン性界面活性剤がスラリーのない水性組成物中に臨界ミセル濃度より少な
い量で存在する、二酸化珪素加工品を化学的機械的に研磨するためのスラリーの
ない水性組成物。 - 【請求項２】 前記臨界ミセル濃度より少ない前記の量が０.１モル／リッ
トル未満である請求項１記載の組成物。 - 【請求項３】 前記カチオン性界面活性剤がアルキル−ベンジル−ジメチル
−アンモニウム化合物である請求項２記載の組成物。 - 【請求項４】 アルキル−トリメチル−アンモニウムハリドがヘキサデシル
−トリメチル−アンモニウムブロミドである請求項３記載の組成物。 - 【請求項５】 前記カチオン性界面活性剤がアルキル−ベンジル−ジメチル
−アンモニウムハリドである請求項２記載の組成物。 - 【請求項６】 前記アルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハリドが
ヘキサデシル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムブロミドおよびドデシル-ベ
ンジル−ジメチル−アンモニウムブロミドからなる群から選択される請求項５記
載の組成物。 - 【請求項７】 前記カチオン性界面活性剤がピリジニウム−アルキルハリド
である請求項２記載の組成物。 - 【請求項８】 前記ピリジニウム−アルキルハリドがセチル−ピリジニウム
−クロリドである請求項７記載の組成物。 - 【請求項９】 前記カチオン性界面活性剤がアルキル−アンモニウムエステ
ルである請求項２記載の組成物。 - 【請求項１０】 前記アルキル−アンモニウムエステルがドデシル−アンモ
ニウムアセテートである請求項９記載の組成物。 - 【請求項１１】 アニオン性ポリマーが前記カチオン性界面活性剤の質量に
対して約２質量％未満の量で付加的に存在する請求項２記載の組成物。 - 【請求項１２】 前記アニオン性ポリマーがポリアクリル酸およびアンモニ
ウムアクリレートからなる群から選択される請求項１１記載の組成物。 - 【請求項１３】 非イオン性ポリマーが前記カチオン性界面活性剤の質量に
対して約１質量％未満の量で付加的に存在する請求項２記載の組成物。 - 【請求項１４】 前記非イオン性ポリマーがポリアクリルアミドおよびポリ
ビニルアルコールからなる群から選択される請求項１３記載の組成物。 - 【請求項１５】 二酸化珪素加工品の化学的機械的研磨中に傷および欠陥を
減少する方法において、前記加工品の表面をスラリーのない研磨組成物にさらし
、研磨組成物はカチオン性界面活性剤を有し、カチオン性界面活性剤が可溶性で
あり、かつ中性からアルカリ性のｐＨ条件下でイオン化され、前記カチオン性界
面活性剤がスラリーのない水性組成物中に臨界ミセル濃度より少ない量で存在す
ることを特徴とする、二酸化珪素加工品の化学的機械的研磨中に傷および欠陥を
減少する方法。前記カチオン性界面活性剤が、アルキル−トリメチル−アンモニ
ウムハリド、アルキル−ベンジル−ジメチル−アンモニウムハリド、ピリジニウ
ム−アルキルハリド、アルキルアンモニウムエステル、およびこれらの混合物か
らなる群から選択され、その際アルキルがＣ６〜Ｃ１８である請求項２記載の組
成物。 - 【請求項１６】 前記カチオン性界面活性剤がブロミドを含有する請求項２
記載の組成物。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US09/409,464 US6303506B1 (en) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | Compositions for and method of reducing/eliminating scratches and defects in silicon dioxide during CMP process |
| US09/409,464 | 1999-09-30 | ||
| PCT/US2000/024342 WO2001023486A1 (en) | 1999-09-30 | 2000-09-05 | Compositions for and methods of reducing/eliminating scratches and defects in silicon dioxide cmp process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003510828A true JP2003510828A (ja) | 2003-03-18 |
| JP2003510828A5 JP2003510828A5 (ja) | 2007-10-04 |
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