JP2008235491A - Abrasive composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abrasive composition for final polishing which ensures the dispersion stability of abrasive grains even after dilution, and does not cause clogging at filtration via a filter. <P>SOLUTION: The abrasive composition contains abrasive grains, a water-soluble polymer compound, one or two or more types of positive ion surfactants, and a basic monomer composition. Particularly, the abrasive composition contains a water-soluble polysaccharide, such as hydroxyethyl cellulose, as the water-soluble polymer compound, a fourth-class ammonium compound as the positive ion surfactant, and a nitride-element-containing basic compound as the basic monomer composition. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、CMP研磨処理に用いる研磨用組成物に関する。   The present invention relates to a polishing composition used for CMP polishing treatment.

CMPによるシリコンウェーハ研磨は、3段階または4段階の多段階の研磨を行うことで高精度の平坦化を実現している。第1段階および第2段階に行う1次研磨および2次研磨は、表面平滑化を主な目的とし、高い研磨レートが求められる。   Polishing of a silicon wafer by CMP realizes high-precision flattening by performing multi-stage polishing of three stages or four stages. The primary polishing and secondary polishing performed in the first stage and the second stage mainly aim at surface smoothing and require a high polishing rate.

第3段階または第4段階の最終段階に行う仕上げ研磨は、ヘイズ(表面曇り)の抑制を主な目的としている。具体的には、加工圧力を低くしてヘイズを抑制するとともに、スラリー組成を1次研磨および2次研磨に使用する組成から変更して研磨と同時に表面の親水化も行う。   The final polishing performed in the third stage or the final stage of the fourth stage is mainly intended to suppress haze (surface haze). Specifically, the processing pressure is lowered to suppress haze, and the slurry composition is changed from the composition used for the primary polishing and the secondary polishing to make the surface hydrophilic simultaneously with the polishing.

特許文献1には、最終研磨において、ウェーハ表面のヘイズを抑制する従来のスラリーが記載されている。特許文献1記載の研磨用組成物は、水溶性高分子化合物であるセルロース誘導体またはポリビニルアルコールを含み、研磨時に水溶性高分子化合物でコーティングしてウェーハ表面を親水化している。セルロース誘導体としては、特にヒドロキシエチルセルロースが好ましく、その分子量および濃度などの最適化が行われている。   Patent Document 1 describes a conventional slurry that suppresses haze on a wafer surface in final polishing. The polishing composition described in Patent Document 1 contains a cellulose derivative or polyvinyl alcohol, which is a water-soluble polymer compound, and is coated with a water-soluble polymer compound during polishing to make the wafer surface hydrophilic. As the cellulose derivative, hydroxyethyl cellulose is particularly preferable, and its molecular weight and concentration are optimized.

多段研磨のうち1次研磨、2次研磨においては、研磨用組成物の供給装置もしくは研磨装置にフィルタ(ろ過精度5μm〜30μm)が設置されており、スクラッチの原因となる粗大粒子および凝集粒子を除去するのが一般的である。ただし、最終段階に用いる研磨用組成物の場合、供給装置および研磨装置にフィルタは設置しない。   In the primary polishing and the secondary polishing in the multi-stage polishing, a filter (filtration accuracy: 5 μm to 30 μm) is installed in the polishing composition supply device or the polishing device to remove coarse particles and aggregated particles that cause scratches. It is common to remove. However, in the case of the polishing composition used in the final stage, no filter is installed in the supply device and the polishing device.

最終段階に用いる研磨用組成物には上述の目的で水溶性高分子が添加されており、研磨に使用する際には、20〜50倍に希釈して用いることが多い。最終段階にてフィルタを設置しないのは、フィルタを設置することでそのフィルタが短時間のうちに目詰まりを起こしてしまうという問題が生じるためである。この目詰まりは、研磨用組成物に含まれる粗大粒子が目詰まりを起こすという通常のメカニズムとは異なり、水溶性高分子、特にセルロース系高分子の場合、希釈後の砥粒の分散安定性が低下していることに起因している。   A water-soluble polymer is added to the polishing composition used in the final stage for the above-mentioned purpose, and when used for polishing, it is often diluted 20 to 50 times. The reason why the filter is not installed in the final stage is that the filter is clogged in a short time by installing the filter. This clogging is different from the normal mechanism in which coarse particles contained in the polishing composition cause clogging. In the case of water-soluble polymers, particularly cellulose polymers, the dispersion stability of the abrasive grains after dilution is reduced. This is due to the decline.

なお、研磨組成物の成分をそれぞれ個別にフィルタを通過させたとしてもフィルタの目詰まりは生じず、各成分が単独でフィルタメディア(ポリプロピレン製)に吸着して目詰まりが生じている訳ではないことがわかっている。   It should be noted that even if the components of the polishing composition are individually passed through the filter, the filter is not clogged, and each component is not adsorbed on the filter media (made of polypropylene) and clogged. I know that.

原液としての研磨用組成物中の砥粒は、安定して単分散状態を保っているのに対し、希釈後では、砥粒の表面状態(電気二重層)が変わり、砥粒表面をセルロース系高分子が覆いやすく、砥粒が凝集しやすい状態になることが原因であると考えられる。すなわち、希釈によって不安定な状態となった砥粒がフィルタを通過する際に、水溶性高分子と砥粒との凝集がさらに進行し、フィルタを短時間で目詰まりさせているものと考えられる。このような目詰まりは、ろ過精度が1μmなどの精密フィルタおよび90μmなどの半導体用としては比較的粗いフィルタにおいても同様の目詰まりが発生している。   While the abrasive grains in the polishing composition as a stock solution are stably in a monodispersed state, after dilution, the surface state (electric double layer) of the abrasive grains changes, and the abrasive grain surface becomes cellulose-based. It is thought that this is because the polymer is easy to cover and the abrasive grains tend to aggregate. That is, it is considered that when the abrasive grains that have become unstable due to dilution pass through the filter, the aggregation of the water-soluble polymer and the abrasive grains further proceeds, and the filter is clogged in a short time. . Such clogging also occurs in a precision filter having a filtration accuracy of 1 μm and a filter having a relatively coarse filter for semiconductors such as 90 μm.

特開2001−3036号公報JP 2001-3036 A

本発明の目的は、希釈後でも砥粒の分散安定性が確保され、フィルタを通過させても目詰まりの生じない最終研磨用の研磨組成物を提供することである。   An object of the present invention is to provide a polishing composition for final polishing which ensures the dispersion stability of abrasive grains even after dilution and does not clog even when passed through a filter.

本発明は、砥粒、水溶性高分子化合物、1種または2種以上の陽イオン界面活性剤および塩基性モノマー化合物を含むことを特徴とする研磨剤組成物である。   The present invention is an abrasive composition comprising abrasive grains, a water-soluble polymer compound, one or more cationic surfactants, and a basic monomer compound.

また本発明は、前記水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類またはポリビニルアルコール類であることを特徴とする。   In the present invention, the water-soluble polymer compound is a water-soluble polysaccharide or polyvinyl alcohol.

また本発明は、前記水溶性多糖類は、ヒドロキシメチルセルロースまたはヒドロキシエチルセルロースであり、平均重量分子量が1,500,000未満であることを特徴とする。   In the present invention, the water-soluble polysaccharide is hydroxymethyl cellulose or hydroxyethyl cellulose, and has an average weight molecular weight of less than 1,500,000.

また本発明は、前記陽イオン界面活性剤は、少なくとも第4級アンモニウム化合物を含むことを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the cationic surfactant contains at least a quaternary ammonium compound.

また本発明は、前記砥粒と、前記第4級アンモニウム化合物と砥粒との重量比は、1〜1500であることを特徴とする。   Moreover, this invention is characterized by the weight ratio of the said abrasive grain, the said quaternary ammonium compound, and an abrasive grain being 1-1500.

また本発明は、前記塩基性モノマー化合物は、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩化合物または窒素元素を有する塩基性化合物であることを特徴とする。   In the invention, it is preferable that the basic monomer compound is an alkali metal hydroxide, an alkali metal or alkaline earth metal carbonate compound, or a basic compound having a nitrogen element.

また本発明は、前記窒素元素を有する塩基性化合物は、アンモニアおよび第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする。   In the present invention, the basic compound having a nitrogen element is one or more selected from ammonia, a primary amine compound, a secondary amine compound, and a tertiary amine compound. .

本発明によれば、砥粒、水溶性高分子化合物、1種または2種以上の陽イオン界面活性剤および塩基性モノマー化合物を含むことを特徴とする。   According to this invention, it is characterized by including an abrasive grain, a water-soluble polymer compound, 1 type, or 2 or more types of cationic surfactant, and a basic monomer compound.

これにより、希釈後でも砥粒の分散安定性が確保され、フィルタを通過させても目詰まりの生じない最終研磨用の研磨組成物を実現することができる。   Thereby, the dispersion stability of the abrasive grains is ensured even after dilution, and a polishing composition for final polishing that does not clog even when passed through a filter can be realized.

また本発明によれば、前記水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類またはポリビニルアルコール類を用いることができる。   According to the invention, the water-soluble polymer compound may be a water-soluble polysaccharide or polyvinyl alcohol.

また本発明によれば、前記水溶性多糖類としては、ヒドロキシメチルセルロースまたはヒドロキシエチルセルロースを用いることが好ましく、平均重量分子量が1,500,000未満であることが好ましい。   According to the invention, it is preferable to use hydroxymethyl cellulose or hydroxyethyl cellulose as the water-soluble polysaccharide, and it is preferable that the average weight molecular weight is less than 1,500,000.

また本発明によれば、前記陽イオン界面活性剤は、少なくとも第4級アンモニウム化合物を含むことが好ましく、さらには、前記砥粒と、前記第4級アンモニウム化合物砥粒との重量比が、1〜1500であることが好ましい。   According to the invention, the cationic surfactant preferably contains at least a quaternary ammonium compound, and the weight ratio of the abrasive grains to the quaternary ammonium compound abrasive grains is 1 ˜1500 is preferred.

また本発明によれば、前記塩基性モノマー化合物は、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩化合物または窒素元素を有する塩基性化合物を用いることができる。   According to the invention, the basic monomer compound may be an alkali metal hydroxide, an alkali metal or alkaline earth metal carbonate compound, or a basic compound having a nitrogen element.

また本発明によれば、前記窒素元素を有する塩基性化合物としては、アンモニアおよび第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物から選ばれる1種または2種以上を用いることが好ましい。   According to the present invention, the basic compound having nitrogen element may be one or more selected from ammonia and primary amine compounds, secondary amine compounds, and tertiary amine compounds. preferable.

本発明の半導体研磨用組成物は、砥粒、水溶性高分子化合物、1種または2種以上の陽イオン界面活性剤および塩基性モノマー化合物を含むことを特徴とする研磨剤組成物である。   The composition for semiconductor polishing of this invention is an abrasive | polishing agent composition characterized by including an abrasive grain, a water-soluble polymer compound, 1 type, or 2 or more types of cationic surfactant, and a basic monomer compound.

水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類またはポリビニルアルコール類であり、水溶性多糖類が好ましい。   The water-soluble polymer compound is a water-soluble polysaccharide or polyvinyl alcohol, and a water-soluble polysaccharide is preferable.

水溶性多糖類としては、非イオン性のヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)が好ましい。水溶性多糖類の平均重量分子量は1,500,000未満が好ましく、より好ましくは500,000〜800,000である。   As the water-soluble polysaccharide, nonionic hydroxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose (HEC) are preferable. The average weight molecular weight of the water-soluble polysaccharide is preferably less than 1,500,000, more preferably 500,000 to 800,000.

水溶性多糖類の分子量が小さすぎると十分な親水化が発揮できず、分子量が大きすぎると砥粒が凝集してしまう。   When the molecular weight of the water-soluble polysaccharide is too small, sufficient hydrophilicity cannot be exhibited, and when the molecular weight is too large, the abrasive grains are aggregated.

本発明の研磨組成物における水溶性高分子化合物の含有量は、研磨組成物全量の0.005〜0.02重量%である。   The content of the water-soluble polymer compound in the polishing composition of the present invention is 0.005 to 0.02% by weight of the total amount of the polishing composition.

陽イオン界面活性剤は、少なくとも第4級アンモニウム化合物を含むことが好ましい。第4級アンモニウム化合物としては、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩が好ましく、さらに好ましくはこれらの水酸化物、特にTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)である。   The cationic surfactant preferably contains at least a quaternary ammonium compound. The quaternary ammonium compound is preferably a tetramethylammonium salt, a tetraethylammonium salt or a tetrabutylammonium salt, more preferably a hydroxide thereof, particularly TMAH (tetramethylammonium hydroxide).

本発明の研磨組成物における陽イオン界面活性剤の含有量は、研磨組成物全量の0.001〜0.01重量%である。   The content of the cationic surfactant in the polishing composition of the present invention is 0.001 to 0.01% by weight of the total amount of the polishing composition.

また、砥粒と第4級アンモニウム化合物との重量比率(砥粒重量/第4級アンモニウム化合物重量)が1〜1500であり、好ましくは50〜200である。   The weight ratio of the abrasive grains to the quaternary ammonium compound (abrasive grain weight / quaternary ammonium compound weight) is 1-1500, preferably 50-200.

塩基性モノマー化合物は、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩化合物、または、窒素元素を有する塩基性化合物であり、窒素元素を有する塩基性化合物が好ましい。   The basic monomer compound is an alkali metal hydroxide, an alkali metal and alkaline earth metal carbonate compound, or a basic compound having a nitrogen element, and is preferably a basic compound having a nitrogen element.

窒素元素を有する塩基性化合物としては、アンモニアおよび第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物から選ばれる1種または2種以上であり、好ましくはアンモニアである。   As a basic compound which has a nitrogen element, it is 1 type, or 2 or more types chosen from ammonia and a primary amine compound, a secondary amine compound, and a tertiary amine compound, Preferably it is ammonia.

塩基性モノマー化合物の濃度は、用いる化合物の水溶液中での解離度によって適する濃度が変わるが、研磨用組成物としての好ましいpHの範囲は、9.5〜11.0であり、より好ましくは10.0〜10.5である。塩基性モノマー化合物を1種類で、アンモニアを用いる場合、その濃度は、0.01重量%〜0.05重量%が適している。   The concentration of the basic monomer compound varies depending on the degree of dissociation of the compound used in an aqueous solution, but the preferred pH range for the polishing composition is 9.5 to 11.0, more preferably 10 0.0-10.5. When one kind of basic monomer compound is used and ammonia is used, the concentration is suitably 0.01 wt% to 0.05 wt%.

砥粒は、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、シリカ系砥粒のフュームドシリカおよびコロイダルシリカ、セリア、アルミナなどが好ましい。より好ましくは、コロイダルシリカである。砥粒は、単独で使用してもよいし、複数種類の砥粒を混合して使用してもよい。   As the abrasive grains, those commonly used in this field can be used. For example, fumed silica and colloidal silica, ceria, alumina, etc., which are silica-based abrasive grains, are preferable. More preferred is colloidal silica. An abrasive grain may be used independently and may mix and use multiple types of abrasive grains.

また、砥粒の濃度は、研磨に用いられる際の濃度として0.1〜5.0重量%であり、好ましくは0.1〜1.0重量%である。   Moreover, the density | concentration of an abrasive grain is 0.1-5.0 weight% as a density | concentration at the time of using for grinding | polishing, Preferably it is 0.1-1.0 weight%.

希釈された研磨用組成物にて、砥粒表面の電位(電気二重層)をより強固かつ安定にするためには、砥粒表面のシラノール基(マイナス電位)の外側を覆うプラス電位のイオンが必要である。   In order to make the abrasive surface potential (electric double layer) stronger and more stable with the diluted polishing composition, positive potential ions covering the outside of the silanol group (negative potential) on the abrasive surface is necessary.

従来の研磨用組成物では、アンモニウムイオンがカチオン性イオンとして砥粒の表面を覆っているので、電気二重層をより強固かつ安定にするためには、アンモニアの濃度を上昇させることが考えられる。しかし、アンモニアの濃度を上昇させすぎるとウェーハ表面に悪影響を及ぼすことがある。すなわちヘイズレベルの悪化および研磨後のウェーハ表面の親水化が不十分となることで砥粒によるLPD(light point defects)が悪化する。   In the conventional polishing composition, since ammonium ions cover the surface of the abrasive grains as cationic ions, it is conceivable to increase the concentration of ammonia in order to make the electric double layer stronger and more stable. However, if the ammonia concentration is increased too much, the wafer surface may be adversely affected. That is, LPD (light point defects) due to abrasive grains deteriorates due to deterioration of the haze level and insufficient hydrophilicization of the wafer surface after polishing.

したがって、本発明では、アンモニアと陽イオン界面活性剤とを用いることで、砥粒の分散安定性を高めるとともに、表面の親水化を達成することができる。   Therefore, in the present invention, by using ammonia and a cationic surfactant, it is possible to improve the dispersion stability of the abrasive grains and to make the surface hydrophilic.

さらに、本発明の研磨用組成物は、ポリプロピレン製のフィルタを透過させたときに目詰まりを生じさせない。
本発明の研磨用組成物は、たとえば以下のような工程で製造する。
Furthermore, the polishing composition of the present invention does not cause clogging when passing through a polypropylene filter.
The polishing composition of the present invention is produced, for example, by the following steps.

(1)アルカリ水溶液の調整
水溶性高分子化合物と、陽イオン界面活性剤および塩基性モノマー化合物とを添加してアルカリ水溶液を得る。
(1) Preparation of alkaline aqueous solution A water-soluble polymer compound, a cationic surfactant and a basic monomer compound are added to obtain an alkaline aqueous solution.

(2)混合
砥粒分散液とアルカリ水溶液とを混合し、本発明の研磨用組成物を得る。
(2) Mixing The abrasive dispersion and the alkaline aqueous solution are mixed to obtain the polishing composition of the present invention.

以下では、本発明の実施例および比較例について説明する。
本発明の実施例および比較例を、それぞれ以下のような組成で作製した。なお、以下に示す組成は、希釈済みの組成で、残部は純水である。
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described.
Examples and Comparative Examples of the present invention were prepared with the following compositions, respectively. In addition, the composition shown below is a diluted composition and the remainder is pure water.

(実施例1)
砥粒 :シリカ粒子 0.45重量%
塩基性モノマー :アンモニア 0.025重量%
水溶性多糖類 :HEC(分子量800,000) 0.012重量%
陽イオン界面活性剤:TMAH 0.003重量%
(Example 1)
Abrasive grains: 0.45% by weight of silica particles
Basic monomer: Ammonia 0.025% by weight
Water-soluble polysaccharide: HEC (molecular weight 800,000) 0.012% by weight
Cationic surfactant: TMAH 0.003% by weight

(実施例2)
砥粒 :シリカ粒子 0.45重量%
塩基性モノマー :アンモニア 0.025重量%
水溶性多糖類 :HEC(分子量800,000) 0.012重量%
陽イオン界面活性剤:TMAH 0.006重量%
(Example 2)
Abrasive grains: 0.45% by weight of silica particles
Basic monomer: Ammonia 0.025% by weight
Water-soluble polysaccharide: HEC (molecular weight 800,000) 0.012% by weight
Cationic surfactant: TMAH 0.006% by weight

(比較例1)
砥粒 :シリカ粒子 0.45重量%
塩基性モノマー :アンモニア 0.025重量%
水溶性多糖類 :HEC(分子量800,000) 0.012重量%
(Comparative Example 1)
Abrasive grains: 0.45% by weight of silica particles
Basic monomer: Ammonia 0.025% by weight
Water-soluble polysaccharide: HEC (molecular weight 800,000) 0.012% by weight

(比較例2)
砥粒 :シリカ粒子 0.45重量%
塩基性モノマー :アンモニア 0.038重量%
水溶性多糖類 :HEC(分子量800,000) 0.012重量%
(Comparative Example 2)
Abrasive grains: 0.45% by weight of silica particles
Basic monomer: Ammonia 0.038% by weight
Water-soluble polysaccharide: HEC (molecular weight 800,000) 0.012% by weight

(比較例3)
砥粒 :シリカ粒子 0.45重量%
塩基性モノマー :アンモニア 0.050重量%
水溶性多糖類 :HEC(分子量800,000) 0.012重量%
(Comparative Example 3)
Abrasive grains: 0.45% by weight of silica particles
Basic monomer: Ammonia 0.050% by weight
Water-soluble polysaccharide: HEC (molecular weight 800,000) 0.012% by weight

実施例1,2は、塩基性モノマーとしてアンモニアを用い、水溶性多糖類としてヒドロキシエチルセルロースを用い、陽イオン界面活性剤としてTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いた。TMAH濃度が、実施例1は0.003重量%であり、実施例2は0.006重量%である。   In Examples 1 and 2, ammonia was used as a basic monomer, hydroxyethyl cellulose was used as a water-soluble polysaccharide, and TMAH (tetramethylammonium hydroxide) was used as a cationic surfactant. The TMAH concentration is 0.003% by weight in Example 1 and 0.006% by weight in Example 2.

実施例1の砥粒とTMAHとの重量比率は、0.45/0.003=150であり、実施例2の砥粒とTMAHとの重量比率は、0.45/0.06=75である。   The weight ratio of the abrasive grains of Example 1 to TMAH is 0.45 / 0.003 = 150, and the weight ratio of the abrasive grains of Example 2 to TMAH is 0.45 / 0.06 = 75. is there.

比較例1〜3は、陽イオン界面活性剤であるTMAHを含んでいないことだけが実施例1,2と異なっている。また、塩基性モノマーの濃度が、比較例1は0.025重量%であり、比較例2は0.038重量%であり、比較例3は0.050重量%である。   Comparative Examples 1 to 3 differ from Examples 1 and 2 only in that they do not contain TMAH, which is a cationic surfactant. The concentration of the basic monomer is 0.025% by weight in Comparative Example 1, 0.038% by weight in Comparative Example 2, and 0.050% by weight in Comparative Example 3.

[ゼータ電位]
実施例1,2および比較例1〜3のゼータ電位を測定した。ゼータ電位は、ゼータ電位測定装置(DT−1200、Dispersion Technology社製)を用いて測定した。
[Zeta potential]
The zeta potentials of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were measured. The zeta potential was measured using a zeta potential measuring device (DT-1200, manufactured by Dispersion Technology).

図1は、ゼータ電位の測定結果を示すグラフである。
グラフからわかるように、比較例2,3のゼータ電位は、比較例1より絶対値として大きく、実施例1,2はさらに大きくなった。ゼータ電位の値は、希釈後の粒子に対する表面電位を表しているものであり、これらの結果から、比較例2,3は、比較例1に比べて、砥粒の分散安定性が優れており、実施例1,2は、さらに優れていることがわかった。
FIG. 1 is a graph showing the measurement results of zeta potential.
As can be seen from the graph, the zeta potentials of Comparative Examples 2 and 3 were larger in absolute value than Comparative Example 1, and Examples 1 and 2 were larger. The value of the zeta potential represents the surface potential with respect to the diluted particles. From these results, Comparative Examples 2 and 3 are superior in dispersion stability of abrasive grains compared to Comparative Example 1. Examples 1 and 2 were found to be further superior.

比較例2,3は、比較例1に比べてアンモニアの含有量が多いことから分散安定性が向上しており、実施例1,2はTMAHを含有していることから、分散安定性がさらに向上しているものと考えられる。   In Comparative Examples 2 and 3, the dispersion stability is improved because the content of ammonia is larger than that in Comparative Example 1, and since Examples 1 and 2 contain TMAH, the dispersion stability is further increased. It is thought that it is improving.

[フィルタ透過試験]
実施例1,2および比較例1〜3を用いて以下の条件でフィルタに透過させ、目詰まりの発生について確認した。
フィルタ:日本ポール製 プロファイルII(1インチ)、フィルタサイズ90μm
研磨用組成物使用量:20リットル
循環速度:毎分6キログラム(目詰まり無しの試験開始時の循環速度)
[Filter transmission test]
Using Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, the filter was permeated under the following conditions, and clogging was confirmed.
Filter: Nippon Pole Profile II (1 inch), filter size 90 μm
Polishing composition usage: 20 liters Circulation rate: 6 kilograms per minute (circulation rate at the start of the test without clogging)

フィルタに目詰まりが発生したかどうかの判断は、フィルタの差圧をモニタリングしておき、最大差圧が0.4MPaを超えた場合に、目詰まりが発生したものと判断した。結果を表1に示す。○は、目詰まりが発生せず、×は目詰まりが発生したことを示す。   Whether the filter was clogged was determined by monitoring the differential pressure of the filter and determining that clogging occurred when the maximum differential pressure exceeded 0.4 MPa. The results are shown in Table 1. ○ indicates that no clogging has occurred, and x indicates that clogging has occurred.

Figure 2008235491
Figure 2008235491

さらに、上記の試験においてフィルタ透過の前後で実施例および比較例の乾燥重量を測定し、フィルタ透過の前後での固形分含有量の変化について確認した。   Furthermore, in the above test, the dry weights of Examples and Comparative Examples were measured before and after filter permeation, and the change in the solid content before and after filter permeation was confirmed.

乾燥重量は、フィルタ透過前および透過後でそれぞれ研磨組成物を115℃で乾燥させ、残留した固形分の重量を測定した。結果を表2に示す。なお、フィルタ透過前の重量を1としてフィルタ透過後の重量を相対値で示す。   Regarding the dry weight, the polishing composition was dried at 115 ° C. before and after permeation of the filter, and the weight of the remaining solid content was measured. The results are shown in Table 2. In addition, the weight after permeation | transmission of a filter is shown by a relative value by setting the weight before permeation | transmission of a filter to 1.

Figure 2008235491
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比較例1は、フィルタ透過前に比べてフィルタ透過後の乾燥重量が減少しており、フィルタ透過試験の結果と併せると、フィルタに砥粒を含む固形分が捕集されて目詰まりが発生したことがわかる。   In Comparative Example 1, the dry weight after passing through the filter decreased compared with that before passing through the filter, and when combined with the result of the filter permeation test, solid content including abrasive grains was collected in the filter and clogging occurred. I understand that.

実施例1,2および比較例2,3は、フィルタ透過の前後で固形分含有量が変化していないことから、目詰まりが発生していないことが確認された。   In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3, since the solid content did not change before and after filter permeation, it was confirmed that no clogging occurred.

[研磨試験]
実施例1,2および比較例1〜3を用いて以下の条件で研磨試験を行い、研磨レート、ヘイズ値、LPDについて評価した。
被研磨基板:8インチシリコンウェーハ
研磨装置:Strasbaugh20”枚葉式
研磨パッド:Whitex100(ニッタ・ハース株式会社製)
研磨定盤回転速度:115rpm
キャリア回転速度:100rpm
研磨荷重面圧:100hPa
半導体研磨用組成物の流量:300ml/min
研磨時間:5分間
[Polishing test]
A polishing test was conducted under the following conditions using Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, and the polishing rate, haze value, and LPD were evaluated.
Polishing substrate: 8-inch silicon wafer Polishing device: Strasbaugh 20 "single wafer type Polishing pad: Whitex100 (manufactured by Nitta Haas Co.)
Polishing surface plate rotation speed: 115 rpm
Carrier rotation speed: 100rpm
Polishing load surface pressure: 100 hPa
Flow rate of semiconductor polishing composition: 300 ml / min
Polishing time: 5 minutes

研磨レートは、単位時間当たりに研磨によって除去されたウェーハの厚み(μm/min)で表される。研磨によって除去されたウェーハの厚みは、ウェーハ重量の減少量を測定し、ウェーハの研磨面の面積で割ることで算出した。結果を図2に示す。   The polishing rate is represented by the thickness (μm / min) of the wafer removed by polishing per unit time. The thickness of the wafer removed by polishing was calculated by measuring the reduction in wafer weight and dividing by the area of the polished surface of the wafer. The results are shown in FIG.

なお、研磨レートは、比較例1の研磨レートを1.0としたときの相対的な研磨レートを示す。   The polishing rate indicates a relative polishing rate when the polishing rate of Comparative Example 1 is 1.0.

ヘイズ値およびLPDは、ウェーハ表面検査装置(LS6600、日立電子エンジニアリング株式会社製)を用いて測定した。LPDは、粒径が0.1μm以上のサイズの粒子について測定した。ヘイズ値の結果を図3に示し、LPDの結果を図4に示す。   The haze value and LPD were measured using a wafer surface inspection apparatus (LS6600, manufactured by Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd.). LPD was measured for particles having a particle size of 0.1 μm or more. The result of haze value is shown in FIG. 3, and the result of LPD is shown in FIG.

なお、ヘイズ値およびLPDも研磨レートと同様に、比較例1を1.0としたときの相対値で示す。   The haze value and LPD are also shown as relative values when the comparative example 1 is 1.0, similarly to the polishing rate.

実施例1,2においては、研磨レートの低下も生じているがLPDおよびヘイズレベルに比べると、実質的な研磨特性としては許容範囲であり、またヘイズレベルの向上も確認され、より効果的な結果であった。   In Examples 1 and 2, a decrease in the polishing rate has occurred, but compared with LPD and haze level, it is acceptable as a substantial polishing characteristic, and an improvement in haze level has been confirmed, which is more effective. It was a result.

ヘイズ値は、比較例2は比較例1と同程度、比較例3は比較例1よりも低下し、実施例1,2は大きく向上した。また、LPDについては、比較例2,3ともに比較例1よりも低下し、実施例1,2は比較例1よりも向上した。   The haze value of Comparative Example 2 was almost the same as that of Comparative Example 1, Comparative Example 3 was lower than Comparative Example 1, and Examples 1 and 2 were greatly improved. Further, regarding LPD, both Comparative Examples 2 and 3 were lower than Comparative Example 1, and Examples 1 and 2 were improved over Comparative Example 1.

比較例2,3は、アンモニア濃度が高すぎることで、ウェーハ表面を覆う水溶性高分子膜の付着力が弱く、ウェーハ表面の親水性の低下が原因として考えられる。またアンモニアによるエッチング作用がウェーハ表面への悪影響を生じさせたことが考えられる。   In Comparative Examples 2 and 3, since the ammonia concentration is too high, the adhesive force of the water-soluble polymer film covering the wafer surface is weak, and it is considered that the hydrophilicity of the wafer surface is lowered. In addition, it is considered that the etching action by ammonia caused an adverse effect on the wafer surface.

なお、実施例1,2について、フィルタ透過の前後での研磨特性を確認したが、透過の前後で変化は見られず、同様の特性であることがわかった。   In addition, about Example 1, 2, although the grinding | polishing characteristic before and behind filter permeation | transmission was confirmed, a change was not seen before and behind permeation | transmission, but it turned out that it is the same characteristic.

[総合評価]
研磨レート、ヘイズ値およびLPDについて、以下のような基準で評価を行い、前述のフィルタ透過試験の結果を含めて総合評価を行った。結果を表3に示す。
[Comprehensive evaluation]
The polishing rate, haze value, and LPD were evaluated according to the following criteria, and comprehensive evaluation was performed including the results of the filter transmission test described above. The results are shown in Table 3.

(研磨レート)
○ 相対値が0.9を越える
× 相対値が0.9以下
(ヘイズ値)
○ 相対値が1.0以下
× 相対値が1.0を越える
(LPD)
○ 相対値が1.0以下
× 相対値が1.0を越える
(総合評価)
○ 全ての評価が○
× 1つ以上×の評価がある
(Polishing rate)
○ Relative value exceeds 0.9 × Relative value is 0.9 or less (Haze value)
○ Relative value is 1.0 or less × Relative value exceeds 1.0 (LPD)
○ Relative value is 1.0 or less × Relative value exceeds 1.0 (overall evaluation)
○ All evaluations are ○
× 1 or more evaluations

Figure 2008235491
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比較例1は、研磨レート、ヘイズ値およびLPDについて問題はないが、フィルタの目詰まりが発生することから、総合評価としては問題がある。また、比較例2,3は、フィルタの目詰まりは発生しないが、研磨レート、ヘイズ値およびLPDが劣っているため、総合評価としては問題がある。   In Comparative Example 1, there is no problem with the polishing rate, haze value, and LPD, but there is a problem as a comprehensive evaluation because clogging of the filter occurs. Moreover, although the filter clogging does not generate | occur | produce in Comparative Examples 2 and 3, since polishing rate, a haze value, and LPD are inferior, there exists a problem as comprehensive evaluation.

実施例1,2は、フィルタの目詰まりも発生せず、研磨レート、ヘイズ値およびLPDについて全ての研磨特性評価で優れていることがわかった。   In Examples 1 and 2, the filter was not clogged, and it was found that the polishing rate, haze value, and LPD were excellent in all polishing property evaluations.

ゼータ電位の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of zeta potential. 実施例および比較例を用いたときの研磨レートを示すグラフである。It is a graph which shows the polishing rate when an Example and a comparative example are used. 実施例および比較例を用いたときのヘイズ値を示すグラフである。It is a graph which shows a haze value when an Example and a comparative example are used. 実施例および比較例を用いたときのLPDを示すグラフである。It is a graph which shows LPD when an Example and a comparative example are used.

Claims (7)

砥粒、水溶性高分子化合物、1種または2種以上の陽イオン界面活性剤および塩基性モノマー化合物を含むことを特徴とする研磨剤組成物。   An abrasive composition comprising abrasive grains, a water-soluble polymer compound, one or more cationic surfactants, and a basic monomer compound. 前記水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類またはポリビニルアルコール類であることを特徴とする請求項1記載の研磨組成物。   The polishing composition according to claim 1, wherein the water-soluble polymer compound is a water-soluble polysaccharide or polyvinyl alcohol. 前記水溶性多糖類は、ヒドロキシメチルセルロースまたはヒドロキシエチルセルロースであり、平均重量分子量が1,500,000未満であることを特徴とする請求項2記載の研磨組成物。   The polishing composition according to claim 2, wherein the water-soluble polysaccharide is hydroxymethyl cellulose or hydroxyethyl cellulose, and has an average weight molecular weight of less than 1,500,000. 前記陽イオン界面活性剤は、少なくとも第4級アンモニウム化合物を含むことを特徴とする請求項1記載の研磨組成物。   The polishing composition according to claim 1, wherein the cationic surfactant contains at least a quaternary ammonium compound. 前記砥粒と、前記第4級アンモニウム化合物と砥粒との重量比は、1〜1500であることを特徴とする請求項4記載の研磨組成物。   The polishing composition according to claim 4, wherein a weight ratio of the abrasive grains, the quaternary ammonium compound, and the abrasive grains is 1-1500. 前記塩基性モノマー化合物は、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属およびアルカリ土類金属の炭酸塩化合物または窒素元素を有する塩基性化合物であることを特徴とする請求項1記載の研磨組成物。   2. The polishing composition according to claim 1, wherein the basic monomer compound is an alkali metal hydroxide, an alkali metal and alkaline earth metal carbonate compound, or a basic compound having a nitrogen element. 前記窒素元素を有する塩基性化合物は、アンモニアおよび第1級アミン化合物、第2級アミン化合物、第3級アミン化合物から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項6記載の研磨組成物。   7. The basic compound having a nitrogen element is one or more selected from ammonia, a primary amine compound, a secondary amine compound, and a tertiary amine compound. Polishing composition.
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