JP2018174321A - 研磨用組成物および研磨方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る研磨用組成物は、シリコンウェーハを粗研磨する用途に用いられる。研磨用組成物に含まれるシリカに対する吸着性が異なる2種以上の水溶性高分子がシリカおよびシリコン表面に作用することにより、端部および全体の形状に優れたシリコンウェーハを得ることができる。
本発明に係る研磨用組成物は、シリカに対する吸着性が異なる2種以上の水溶性高分子を含む。ここで水溶性高分子は2種が好ましい。上述したように、シリカに対する吸着性が高い水溶性高分子(第1の水溶性高分子)は、シリカのメカニカル作用を緩衝することで、外周部の過剰研磨を抑制し、端部のダレを低減すると考えられる。一方、第1の水溶性高分子に比べてシリカに対する吸着性が低い水溶性高分子(第2の水溶性高分子)は、ウェーハ全面に拡散してエッチング作用を制御し、ウェーハ全体の平坦性を向上させると考えられる。
1.測定対象の水溶性高分子0.004重量%、シリカ(BET法による一次粒子径24nm)0.08重量%、アンモニア0.005重量%を含み、残部が水からなるスラリーを調製し、25℃で24時間静置する;
2.上記1.後のスラリー中の全有機炭素量(TOC)C0を測定する;
3.上記1.後の24時間静置後のスラリーを遠心分離(23000rpm)して上澄み液を回収し、上澄み液中の全有機炭素量(TOC)C1を測定する;
4.上記C0およびC1から、下記式(1)に基づき、シリカに対する吸着性を測定する。
第1の水溶性高分子のシリカに対する吸着性は、70%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらにより好ましく、85%以上であることが特に好ましい。かような範囲であれば、ウェーハ外周部の過剰研磨が抑制され、端部のダレが低減し、端部形状が良好となる。また、第1の水溶性高分子のシリカに対する吸着性は、95%以下であることが好ましく、90%以下であることがより好ましい。かような範囲であれば、ウェーハ外周部が適度に研磨され、端部の反りが抑制される。
第2の水溶性高分子のシリカに対する吸着性は、70%未満であることが好ましく、60%未満であることがより好ましく、50%以下であることがさらにより好ましい。中でも、ウェーハ全体の平坦性をさらに高める観点から、30%未満であることが好ましく、20%未満であることがより好ましく、10%未満であることがさらにより好ましい(下限値:0%)。
本発明の研磨用組成物は、シリカを含む。研磨用組成物中に含まれるシリカは、シリコンウェーハを機械的に研磨する作用を有する。シリカとしては、コロイダルシリカが好ましい。なお、本明細書において特にことわりの無い限り、シリカは表面修飾されていないものを指す。
本発明に係る研磨用組成物は、塩基性化合物を含む。ここで塩基性化合物とは、研磨用組成物に添加されることによって該組成物のpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物は、研磨対象となる面を化学的に研磨する働きをし、研磨速度の向上に寄与し得る。また、塩基性化合物は、研磨用組成物の分散安定性の向上に役立ち得る。
本発明に係る研磨用組成物は、各成分を分散または溶解するために分散媒として水を含む。水は、シリコンウェーハの汚染や他の成分の作用を阻害するのを防ぐ観点から、不純物をできる限り含有しないことが好ましい。このような水としては、例えば、遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下である水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることが好ましい。
本発明に係る研磨用組成物は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、界面活性剤、キレート剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。ここでの研磨用組成物とは、典型的には、シリコンウェーハのポリシング工程に用いられる研磨用組成物を意味する。
本発明の研磨用組成物は、必要に応じてノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤等の界面活性剤をさらに含んでもよい。上記の水溶性高分子の析出を抑制して研磨用組成物の性能を維持する観点から、本発明の研磨用組成物は、ノニオン性界面活性剤をさらに含むことが好ましい。
研磨用組成物に含まれうるキレート剤としては、アミノカルボン酸系キレート剤および有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。アミノカルボン酸系キレート剤の例には、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸およびトリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムが含まれる。有機ホスホン酸系キレート剤の例には、2−アミノエチルホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン−1,1−ジホスホン酸、エタン−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1,2−ジカルボキシ−1,2−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2−ジカルボン酸、1−ホスホノブタン−2,3,4−トリカルボン酸およびα−メチルホスホノコハク酸が含まれる。これらのうち有機ホスホン酸系キレート剤がより好ましい。なかでも好ましいものとして、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)およびジエチレントリアミン五酢酸が挙げられる。特に好ましいキレート剤として、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)およびジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)が挙げられる。キレート剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に係る研磨用組成物は、典型的には該研磨用組成物を含む研磨液の形態で上記のシリコンウェーハに供給され、そのシリコンウェーハの粗研磨に用いられる。本発明に係る研磨用組成物は、例えば、希釈して研磨液として使用されるものであってもよく、そのまま研磨液として使用されるものであってもよい。ここで希釈とは、典型的には、水による希釈である。本発明に係る技術における研磨用組成物の概念には、シリコンウェーハに供給されて研磨に用いられる研磨液(ワーキングスラリー)と、希釈して研磨に用いられる濃縮液(ワーキングスラリーの原液)との双方が包含される。上記濃縮液の濃縮倍率は、例えば、体積基準で2倍〜100倍程度とすることができ、通常は5倍〜50倍程度が適当である。
本発明の研磨用組成物の製造方法は、例えば、各成分を水中で攪拌混合することにより得ることができる。ただし特にこの方法に制限されない。また、各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10℃以上40℃以下が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。
本発明に係る研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、シリコンウェーハの粗研磨工程(一次研磨工程)に使用することができる。すなわち、本発明は、上記の研磨用組成物を用いてシリコンウェーハを粗研磨する研磨方法についても提供する。
上述のように、本発明の研磨用組成物は、高い研磨速度を維持しつつ、シリコンウェーハの端部および全体の形状を整える性能に優れる。かかる特長を活かして、本発明の研磨用組成物は、シリコンウェーハの粗研磨工程、すなわちポリシング工程における最初の研磨工程(一次研磨工程)において好適に使用される。粗研磨工程は、典型的には、ウェーハの両面を同時に研磨する両面研磨工程として実施される。本発明に係る研磨用組成物は、このような両面研磨工程においても好ましく使用されうる。
測定対象の水溶性高分子0.004重量%、コロイダルシリカ(BET法による平均一次粒子径24nm)0.08重量%、アンモニア0.005重量%の最終濃度となるよう、前記成分およびイオン交換水を室温(25℃)で30分撹拌混合し、評価用スラリーを調製した。当該スラリーを25℃で24時間静置した後、全有機炭素計(島津製作所社製TOC−5000A)を用いて、スラリー中の全有機炭素量(TOC)C0を測定した。また、静置後のスラリーを遠心分離(23000rpm、30分、25℃)して上澄み液を回収し、上澄み液中の全有機炭素量(TOC)C1を測定した。C0およびC1から、下記式(1)に基づき、シリカに対する吸着性を算出した。
・ポリビニルピロリドン(重量平均分子量4.5万、表2中「PVP」と称する)
・ポリビニルピロリドン(重量平均分子量250万、表2中「PVP高分子量」と称する)
・ポリビニルイミダゾール(重量平均分子量1.7万、表2中「PVI」と称する)
・ポリビニルアルコール(重量平均分子量1万、ケン化度98%、表2中「PVA」と称する)
・ヒドロキシエチルセルロース(重量平均分子量120万、表2中「HEC」と称する)
・ポリグリセリン(重量平均分子量750)。
(実施例1)
コロイダルシリカ(BET法による平均一次粒子径55nm)1.4重量%、第1の水溶性高分子としてポリビニルピロリドン(PVP)(重量平均分子量4.5万)0.0003重量%、第2の水溶性高分子としてポリビニルアルコール(PVA)(重量平均分子量1万)0.0005重量%、塩基性化合物として水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)0.07重量%および炭酸カリウム0.04重量%の最終濃度となるよう、前記成分およびイオン交換水を室温(25℃)で30分撹拌混合した後、1日以上静置した。静置した液にKOH(pH調整剤)を加えてpH10.5に調整し、研磨用組成物を調製した。
水溶性高分子の種類および含有量を表2のように変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2〜5および比較例1〜4に係る研磨用組成物を調製した。
上記の研磨用組成物を用いて、60mm×60mmサイズのシリコンウェーハ(Bare Si P− <100>)を下記表1に示す研磨条件で研磨した。
研磨の前後のシリコンウェーハの重量を測定し、研磨前後の重量の差から下記式を用いて研磨レートを計算した。
株式会社ニコン製のDIGIMICRO MH−15Mを用いて、研磨後のウェーハ面内の厚みを測定した。測定点はウェーハ外周から5mmの位置を基点とした領域(50mm×50mm)において縦横10mm間隔の点で設定し、合計36点である。そして、36点中の最大値と最小値の差を「ウェーハ厚み差」と定義した。比較例1のウェーハ厚み差を100としたときの相対値を表2に示す。表2において、ウェーハ厚み差の値が小さいほど、ウェーハ全体の平坦性が高く、全体形状に優れていると言える。
Zygo社製のNew View 5032を用いて、研磨後のウェーハ表面の形状変位量を測定することによって、ロールオフ量を評価した。具体的には、ウェーハの外周端から中心に向かって2.0mm〜4.0mm位置の比較的平坦な領域を基準領域とし、該領域における形状変位量に対して近似する直線(基準直線)を最小二乗法を用いて引く。次に、外周端から2.0mm位置における上記基準直線上の点を基準点とし、該2.0mm位置におけるウェーハの形状変位量と上記基準点との差を測定し、これを「ロールオフ量」と定義した。比較例1のロールオフ量を100としたときの相対値を表2に示す。表2において、ロールオフ量の値が小さいほど、ウェーハ端部のダレが小さく、端部形状に優れていると言える。
Claims (12)
- シリコンウェーハを粗研磨する用途に用いられる研磨用組成物であって、
シリカと、水溶性高分子と、塩基性化合物と、水と、を含み、
前記水溶性高分子は、前記シリカに対する吸着性が異なる2種以上を含む、研磨用組成物。 - 前記水溶性高分子は、第1の水溶性高分子および第2の水溶性高分子を含み、
前記第1の水溶性高分子は、前記シリカに対する吸着性が70%以上であり、前記第2の水溶性高分子は、前記シリカに対する吸着性が70%未満である、請求項1に記載の研磨用組成物。 - 前記第1の水溶性高分子および前記第2の水溶性高分子の重量比は、5:1〜1:5である、請求項2に記載の研磨用組成物。
- 前記第2の水溶性高分子は水酸基を含む、請求項2または3に記載の研磨用組成物。
- 前記第1の水溶性高分子は窒素原子を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記第1の水溶性高分子はポリビニルピロリドンである、請求項2〜5のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記第2の水溶性高分子はポリビニルアルコールである、請求項2〜6のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記第2の水溶性高分子はポリグリセリンである、請求項2〜6のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記水溶性高分子の含有量は、0.002重量%以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記シリカの平均一次粒子径は50nm以上である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 前記水溶性高分子の含有量は、前記シリカの含有量100重量部に対して、0.01重量部以上0.1重量部以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の研磨用組成物を用いてシリコンウェーハを粗研磨する研磨方法。
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JP2015185672A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨方法およびそれに用いられる研磨用組成物 |
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JP2016138278A (ja) * | 2013-02-13 | 2016-08-04 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨用組成物製造方法および研磨物製造方法 |
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JP2015205348A (ja) * | 2012-08-30 | 2015-11-19 | 日立化成株式会社 | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 |
JP2016138278A (ja) * | 2013-02-13 | 2016-08-04 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨用組成物製造方法および研磨物製造方法 |
JP2016135882A (ja) * | 2013-03-19 | 2016-07-28 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物、研磨用組成物製造方法および研磨用組成物調製用キット |
JP2015109423A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-06-11 | 花王株式会社 | シリコンウェーハ用研磨液組成物 |
JP2015185672A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨方法およびそれに用いられる研磨用組成物 |
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