JP2014216464A - スラリー組成物および基板研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、研磨材および水溶性高分子を含有するスラリー組成物であって、スラリー組成物は、溶解度パラメータが9.0〜14.0であって、ヘテロ原子を含有する水溶性高分子を、研磨基板を平均した研磨レートよりも、研磨基板の最外縁から1mm以内の領域として定義される研磨基板の縁部近傍における研磨レートを低下させる添加量で含有している。水溶性高分子は、平均分子量が、200〜概ね300万の範囲とすることができ、またSP値が9.5以下であって主鎖構造中にヘテロ原子を含有する場合、平均分子量で200〜110000とすることができる。
【選択図】図2
Description
研磨基板を、前記スラリー組成物により研磨パッドで研磨する工程と、
を含む基板研磨方法が提供される。
図1は、本実施形態で使用するCMP装置の概略図である。図1に示すCMP装置100は、説明の目的で両面研磨を行うものとしているが、本発明は、片面研磨についても適用することができる。CMP装置100は、通常、生産性などの点から1度に複数のシリコンウェーハを研磨しており、シリコンウェーハ104は、上下に配置された定盤106、107に貼付した研磨パッド105に挟持されている。
以上の作用を考えると、縁部圧力が高まる状況下にあってロールオフが発生する領域は、シリコンウェーハ104の中央部における研磨機能とは異なる研磨機構を導入できる可能性がある。シリコンウェーハ104の表面は、研磨処理が適用される環境では、疎水性を維持している。このため、疎水性表面を保護し、耐摩耗性を提供する水溶性材料をスラリー組成物に添加することにより縁部近傍の表面を保護することができれば、ロールオフ特性を改善できる可能性がある。一方、スラリー組成物はその材料的な要請から水性組成物とされ、疎水性表面に対する親和性とともに充分な水溶性を有し、耐摩耗性を付与するためには、高分子化合物とすることが好ましい。以下、シリコンウェーハ104の縁部近傍における研磨レートを定式化する。
1.2質量%のコロイダルシリカと、pH10.5の水と、を含むスラリー組成物に、それぞれ50ppm〜600ppmのポリ−N−ビニルピロリドン(K15、K30、K60、K120、株式会社日本触媒社製)、ポリN−ビニルアセトアミド(昭和電工株式会社製、GE191−053,−103,−104,−107)、PEG200(日油株式会社製、PEG200P)、PEG1000(日油株式会社製、PEG1000P)、PEG4000(日油株式会社製、PEG4000P)、PEG6000(日油株式会社製、PEG6000P)、PEG8000(シグマアルドリッチ、平均分子量8000)、PEO60000(ALKOX L−6、明成化学社製)、PEO110000(ALKOX L−11、明成化学社製)PEG−PPGブロック共重合体(Pluronic F−108、平均分子量14500、アデカ社製)、ポリ−2−エチルオキサゾリン(Alfa Aesar社製、Poly(2−ethyl−2−oxazoline、分子量20万)、ポリビニルアルコール(日本合成化学工業株式会社製、G−ポリマー OKS8049、および、日本合成化学工業株式会社製、ゴーセノール NL−05)を添加してスラリー組成物を作成した。なお、表1に、使用した各水溶性高分子と、本明細書中における略号とを併せて記載する。
1で作成したスラリー組成物を使用して、以下の条件でシリコンウェーハに対して研磨処理を適用した。
(1)研磨装置:英国ロジテック社製6インチ用枚葉式片面研磨機 1CM52
(2)研磨圧:2psi=140g/cm2=13.8kPa
(3)テーブルスピード:30rpm
(4)キャリアースピード:11rpm
(5)スラリー供給量:150mL/min
(6)研磨時間:15min
(7)シリコンウェーハ(直径6インチ、p型、抵抗率0.1−100Ω・cm)
102 太陽ギヤ
103 キャリアー
104 シリコンウェーハ
105 研磨パッド
106、107 定盤
108 インターナルギヤ
109、301 スラリー組成物
201 基線
301 スラリー組成物
302 ウェハ縁部
Claims (15)
- 研磨材および水溶性高分子を含有するスラリー組成物であって、前記スラリー組成物は、溶解度パラメータが9.0〜14.0であって、ヘテロ原子を含有する水溶性高分子を、研磨基板を平均した研磨レートよりも、研磨基板の縁部近傍における研磨レートを低下させる添加量で含有する、スラリー組成物。
- 前記水溶性高分子は、平均分子量が、200〜概ね300万の範囲である、請求項1に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子の平均分子量は、SP値が9.5以下であって主鎖構造中にヘテロ原子を含有する場合、平均分子量で200〜110000以下である、請求項1または2に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子は、側鎖または主鎖、またはその両方にヘテロ原子を有する、請求項1または2に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子を、1ppm〜1000ppmで含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子を、1ppm〜600ppmで含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子を、1ppm〜400ppmで含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子を1ppm〜200ppmで含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子の添加量は、前記溶解度パラメータが12〜13.9の水溶性高分子の場合、200ppm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記水溶性高分子は、ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリ−N−ビニルアセトアミド、ポリ−N−メチルビニルアセトアミド、平均分子量が200〜1100000以下のPEGまたはPEO、PEO−PPO共重合体、ポリ−2−エチルオキサゾリンからなる群から選択される水溶性高分子またはこれらの混合物から選択される、請求項1〜9のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 前記スラリー組成物は、研磨基材が、シリコンウェーハであり、pHが、7〜12である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のスラリー組成物。
- 溶解度パラメータが9.0〜14.0であって、ヘテロ原子を含有する水溶性高分子を、研磨基板を平均した研磨レートよりも、研磨基板の最外縁から1mm以内の領域として定義される研磨基板の縁部近傍における研磨レートを低下させる添加量で含有するスラリー組成物を、研磨基板に付着させる工程と、
研磨基板を、前記スラリー組成物により研磨パッドで研磨する工程と
を含む基板研磨方法。 - 前記水溶性高分子は、平均分子量が、200〜概ね300万の範囲であり、前記水溶性高分子を、1ppm〜1000ppm含有する、請求項12に記載の基板研磨方法。
- 前記水溶性高分子の平均分子量は、SP値が9.5以下であって主鎖構造中にヘテロ原子を含有する場合、平均分子量で200〜110000以下である、請求項12または13に記載の基板研磨方法。
- 前記水溶性高分子は、側鎖にヘテロ原子を有する、請求項13または14に記載のスラリー組成物。
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