JP3937143B2 - シリコンウェーハ研磨用研磨剤及び研磨方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ、特に半導体シリコンウェーハ（以下、単にウェーハということがある）研磨用研磨剤及びウェーハの研磨方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
絶え間ない高度情報化社会の発展に伴い、シリコンを基板とした半導体の用途が一層広まっている。半導体の主要な基板材料であるシリコンは、資源が豊富で、高純度な単結晶化が容易であり、また、不純物添加量を調整して抵抗率制御が可能であることや、安定した酸化膜が得られるため集積化などの加工がしやすいといった特性を備えており、半導体のベースとしては必要不可欠である。こうしたシリコンウェーハを基板として高機能化、高集積化された半導体をより安価に大量生産する必要が望まれている。
【０００３】
そのような中、ウェーハ加工においても、より効率的な研磨方法の開発が強く求められている。一般的に、シリコンウェーハ研磨工程には、微細なＳｉＯ2砥粒をｐＨ＝９〜１２程度のアルカリ水溶液中にコロイド状に分散させたシリカ含有研磨剤が用いられ、ＳｉＯ2による機械的作用と、アルカリ溶液によりシリコンをエッチングする化学的作用の複合作用により研磨される。
【０００４】
この場合、このシリコンウェーハ研磨用研磨剤に対する添加物として、アミノアルコール（エタノールアミン）類を添加すると研磨能率が向上することが知られている。しかしながら、アミノアルコールを添加した場合、研磨速度は上昇するものの、なお十分でなく、更に研磨速度を高める方策が必要とされていた。
【０００５】
本発明は、上記要望に応えるためになされたもので、研磨能率の向上を可能としたシリコンウェーハ研磨用研磨剤及びこれを用いたシリコンウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、シリカを研磨砥粒とするシリコンウェーハ研磨用研磨剤に対し、アミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を添加することにより、アミノアルコールを添加した場合に比べて格段に研磨速度が上昇し、研磨効率が改善されることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【０００７】
従って、本発明は、シリカを研磨砥粒とし、下記一般式（１）
【化３】
（上記式中、Ｒ 1 及びＲ 2 は、それぞれ独立して炭素数１〜８の２価炭化水素基、Ｒ 3 は炭素数１〜６の１価炭化水素基、Ｒ 4 は炭素数１〜１０の１価炭化水素基、Ｒ 5 は水素原子又は炭素数１〜１０の１価炭化水素基を示し、ｍは１又は２、ｎは１，２又は３を示す。）で示されるアミノ基を有するオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を含有することを特徴とするシリコンウェーハ研磨用研磨剤、及び、シリコンウェーハを研磨するに際し、上記シリコンウェーハ研磨用研磨剤を用いて研磨することを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法を提供する。
【０００８】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るシリコンウェーハ研磨用研磨剤は、研磨砥粒としてシリカを使用し、これにアミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を添加したものである。
【０００９】
ここで、研磨砥粒としてのシリカとしては、微細シリカ、特に平均粒径が５〜１００，０００ｎｍ、特に１０〜１，０００ｎｍのシリカを使用することが好ましく、これにはコロイダルシリカやヒュームドシリカ、沈降シリカ等として市販されているものを用いることができる。
【００１０】
また、アミノ基含有オルガノシランとしては、下記一般式（１）で示されるオルガノシランが用いられる。
【００１１】
【化１】
【００１２】
上記式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して炭素数１〜８、特に２〜６のアルキレン基等の２価炭化水素基、Ｒ3は炭素数１〜６、特に１〜４のアルキル基、アルケニル基、アリール基等の１価炭化水素基、Ｒ4は炭素数１〜１０、特に１〜８のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の１価炭化水素基、Ｒ5は水素原子又は炭素数１〜１０、特に１〜８のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の１価炭化水素基を示し、ｍは１又は２、特に１の整数、ｎは１，２又は３、好ましくは２又は３を示す。
【００１３】
上記アミノ基含有オルガノシランとして具体的には、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等を例示することができ、これらの１種を単独で又は２種以上を併用して使用することができる。
【００１４】
また、上記アミノ基含有オルガノシランの部分加水分解縮合物（即ち、ＯＲ3で示される加水分解性基を少なくとも１個、好ましくは２個以上残存するオルガノシロキサンオリゴマー）であってもよい。
【００１５】
上記アミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物の使用量は、シリカ１００重量部に対し１〜１５重量部、特に２〜１０重量部とすることが好ましい。使用量が少なすぎると、研磨速度の向上効果が十分でなく、多すぎても、研磨速度の向上にはかえって逆効果になり、研磨速度が低下する場合がある。
【００１６】
上記研磨剤を使用して、シリコンウェーハを研磨する方法としては常法が採用し得る。この場合、研磨剤は、上記シリカ研磨砥粒を水、メタノール等のアルコールなどやこれらの混合溶媒中に０．１〜２０重量％、特に０．５〜５重量％濃度に分散、希釈し、かつｐＨ８〜１２．５、特にｐＨ１０〜１２に調整した状態で使用することが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００１８】
なお、下記の例において部は重量部を示す。ｒｐｍは１分間当たりの回転数を示す。また、研磨装置としては図１に示す装置を用いた。ここで、図１の研磨装置１は、回転定盤２と、ウェーハホルダー３と、研磨剤供給装置４とを具備する。回転定盤２は、回転定盤本体５を有し、その上面には研磨パッド６が貼付されており、上記本体５及びこれと一体に研磨パッド６が回転軸７により所定の回転速度で回転されるものである。ウェーハホルダー３は、真空吸着等によりその下面にウェーハＷを保持し、回転シャフト８により回転されると同時に、所定の荷重で研磨パッド６にウェーハＷを押しつける。また、研磨剤供給装置４は、所定の流量で研磨剤９を研磨パッド６上に供給し、この研磨剤９がウェーハＷと研磨パッド６との間に供給され、ウェーハＷが研磨されるものである。
【００１９】
［実施例１］
試料ウェーハ：チョクラルスキー（ＣＺ）法により作製、ｐ型、結晶方位＜１００＞、１５０ｍｍφ、シリコンウェーハ
研磨パッド：不織布（ベアロタイプ）、硬度７０（アスカーＣ硬度）
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］９５部及びＫＢＭ−６０３［Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ基含有オルガノシランの商品名、信越化学工業（株）製］５部
研磨荷重：４００ｇ／ｃｍ2
研磨時間：１０分
回転定盤（研磨パッド）回転数：１６０ｒｐｍ
ウェーハホルダー回転数：１６０ｒｐｍ
【００２０】
上記条件にて、前記のコロイダルシリカ原液をアルカリ水溶液中に分散させ（研磨剤の総量に対して上記コロイダルシリカ原液が１２．５重量％（ＳｉＯ2が２．５重量％）になるように調整）、これに前記のアミノ基含有オルガノシランを該コロイダルシリカ原液９５部に対して５部添加して調製した希釈研磨剤を使用して、試料ウェーハ１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定して表１に示した。
【００２１】
［比較例１］
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］１００部（添加剤なし）
研磨剤として、上記コロイダルシリカ原液のみを用いて同様に調製したアルカリ性希釈研磨剤を使用し、実施例１と同様に試料ウェーハを１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２２】
［比較例２］
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］９５部及びアミノアルコール（エタノールアミン）５部
研磨剤として、上記コロイダルシリカ原液を実施例と同様にしてアルカリ水溶液中に分散させ、これにエタノールアミンを該コロイダルシリカ原液９５部に対して５部添加して調製した希釈研磨剤を使用して、試料ウェーハ１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
＊研磨速度比は、比較例２（従来技術であるアミノアルコール添加系）を基準とした比率を示す。
【００２４】
上記した実施例及び比較例に示した結果から、本発明の研磨剤を用いてウェーハを研磨する場合、その研磨速度は、格段に良好であることがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェーハの研磨を行うにあたり、アミノ基を構造に持つオルガノシランを添加した研磨剤を用いることで、研磨速度が格段に高まり研磨能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた研磨装置の概略側面図である。
【符号の説明】
１ 研磨装置
２ 回転定盤
３ ウェーハホルダー
４ 研磨剤供給装置
５ 回転定盤本体
６ 研磨パッド
７ 回転軸
８ 回転シャフト
９ 研磨剤
Ｗ ウェーハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ、特に半導体シリコンウェーハ（以下、単にウェーハということがある）研磨用研磨剤及びウェーハの研磨方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
絶え間ない高度情報化社会の発展に伴い、シリコンを基板とした半導体の用途が一層広まっている。半導体の主要な基板材料であるシリコンは、資源が豊富で、高純度な単結晶化が容易であり、また、不純物添加量を調整して抵抗率制御が可能であることや、安定した酸化膜が得られるため集積化などの加工がしやすいといった特性を備えており、半導体のベースとしては必要不可欠である。こうしたシリコンウェーハを基板として高機能化、高集積化された半導体をより安価に大量生産する必要が望まれている。
【０００３】
そのような中、ウェーハ加工においても、より効率的な研磨方法の開発が強く求められている。一般的に、シリコンウェーハ研磨工程には、微細なＳｉＯ2砥粒をｐＨ＝９〜１２程度のアルカリ水溶液中にコロイド状に分散させたシリカ含有研磨剤が用いられ、ＳｉＯ2による機械的作用と、アルカリ溶液によりシリコンをエッチングする化学的作用の複合作用により研磨される。
【０００４】
この場合、このシリコンウェーハ研磨用研磨剤に対する添加物として、アミノアルコール（エタノールアミン）類を添加すると研磨能率が向上することが知られている。しかしながら、アミノアルコールを添加した場合、研磨速度は上昇するものの、なお十分でなく、更に研磨速度を高める方策が必要とされていた。
【０００５】
本発明は、上記要望に応えるためになされたもので、研磨能率の向上を可能としたシリコンウェーハ研磨用研磨剤及びこれを用いたシリコンウェーハの研磨方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、シリカを研磨砥粒とするシリコンウェーハ研磨用研磨剤に対し、アミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を添加することにより、アミノアルコールを添加した場合に比べて格段に研磨速度が上昇し、研磨効率が改善されることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【０００７】
従って、本発明は、シリカを研磨砥粒とし、下記一般式（１）
【化３】
【０００８】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るシリコンウェーハ研磨用研磨剤は、研磨砥粒としてシリカを使用し、これにアミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を添加したものである。
【０００９】
ここで、研磨砥粒としてのシリカとしては、微細シリカ、特に平均粒径が５〜１００，０００ｎｍ、特に１０〜１，０００ｎｍのシリカを使用することが好ましく、これにはコロイダルシリカやヒュームドシリカ、沈降シリカ等として市販されているものを用いることができる。
【００１０】
また、アミノ基含有オルガノシランとしては、下記一般式（１）で示されるオルガノシランが用いられる。
【００１１】
【化１】
上記式中、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ独立して炭素数１〜８、特に２〜６のアルキレン基等の２価炭化水素基、Ｒ3は炭素数１〜６、特に１〜４のアルキル基、アルケニル基、アリール基等の１価炭化水素基、Ｒ4は炭素数１〜１０、特に１〜８のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の１価炭化水素基、Ｒ5は水素原子又は炭素数１〜１０、特に１〜８のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の１価炭化水素基を示し、ｍは１又は２、特に１の整数、ｎは１，２又は３、好ましくは２又は３を示す。
【００１３】
上記アミノ基含有オルガノシランとして具体的には、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等を例示することができ、これらの１種を単独で又は２種以上を併用して使用することができる。
【００１４】
また、上記アミノ基含有オルガノシランの部分加水分解縮合物（即ち、ＯＲ3で示される加水分解性基を少なくとも１個、好ましくは２個以上残存するオルガノシロキサンオリゴマー）であってもよい。
【００１５】
上記アミノ基含有オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物の使用量は、シリカ１００重量部に対し１〜１５重量部、特に２〜１０重量部とすることが好ましい。使用量が少なすぎると、研磨速度の向上効果が十分でなく、多すぎても、研磨速度の向上にはかえって逆効果になり、研磨速度が低下する場合がある。
【００１６】
上記研磨剤を使用して、シリコンウェーハを研磨する方法としては常法が採用し得る。この場合、研磨剤は、上記シリカ研磨砥粒を水、メタノール等のアルコールなどやこれらの混合溶媒中に０．１〜２０重量％、特に０．５〜５重量％濃度に分散、希釈し、かつｐＨ８〜１２．５、特にｐＨ１０〜１２に調整した状態で使用することが好ましい。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００１８】
なお、下記の例において部は重量部を示す。ｒｐｍは１分間当たりの回転数を示す。また、研磨装置としては図１に示す装置を用いた。ここで、図１の研磨装置１は、回転定盤２と、ウェーハホルダー３と、研磨剤供給装置４とを具備する。回転定盤２は、回転定盤本体５を有し、その上面には研磨パッド６が貼付されており、上記本体５及びこれと一体に研磨パッド６が回転軸７により所定の回転速度で回転されるものである。ウェーハホルダー３は、真空吸着等によりその下面にウェーハＷを保持し、回転シャフト８により回転されると同時に、所定の荷重で研磨パッド６にウェーハＷを押しつける。また、研磨剤供給装置４は、所定の流量で研磨剤９を研磨パッド６上に供給し、この研磨剤９がウェーハＷと研磨パッド６との間に供給され、ウェーハＷが研磨されるものである。
【００１９】
［実施例１］
試料ウェーハ：チョクラルスキー（ＣＺ）法により作製、ｐ型、結晶方位＜１００＞、１５０ｍｍφ、シリコンウェーハ
研磨パッド：不織布（ベアロタイプ）、硬度７０（アスカーＣ硬度）
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］９５部及びＫＢＭ−６０３［Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノ基含有オルガノシランの商品名、信越化学工業（株）製］５部
研磨荷重：４００ｇ／ｃｍ2
研磨時間：１０分
回転定盤（研磨パッド）回転数：１６０ｒｐｍ
ウェーハホルダー回転数：１６０ｒｐｍ
【００２０】
上記条件にて、前記のコロイダルシリカ原液をアルカリ水溶液中に分散させ（研磨剤の総量に対して上記コロイダルシリカ原液が１２．５重量％（ＳｉＯ2が２．５重量％）になるように調整）、これに前記のアミノ基含有オルガノシランを該コロイダルシリカ原液９５部に対して５部添加して調製した希釈研磨剤を使用して、試料ウェーハ１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定して表１に示した。
【００２１】
［比較例１］
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］１００部（添加剤なし）
研磨剤として、上記コロイダルシリカ原液のみを用いて同様に調製したアルカリ性希釈研磨剤を使用し、実施例１と同様に試料ウェーハを１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２２】
［比較例２］
研磨剤：ＡＪ−１３２５［２０重量％のＳｉＯ2を含むコロイダルシリカ研磨剤原液の商品名、日産化学工業（株）製］９５部及びアミノアルコール（エタノールアミン）５部
研磨剤として、上記コロイダルシリカ原液を実施例と同様にしてアルカリ水溶液中に分散させ、これにエタノールアミンを該コロイダルシリカ原液９５部に対して５部添加して調製した希釈研磨剤を使用して、試料ウェーハ１０枚を研磨加工した。研磨中の研磨速度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
上記した実施例及び比較例に示した結果から、本発明の研磨剤を用いてウェーハを研磨する場合、その研磨速度は、格段に良好であることがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェーハの研磨を行うにあたり、アミノ基を構造に持つオルガノシランを添加した研磨剤を用いることで、研磨速度が格段に高まり研磨能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた研磨装置の概略側面図である。
【符号の説明】
１ 研磨装置
２ 回転定盤
３ ウェーハホルダー
４ 研磨剤供給装置
５ 回転定盤本体
６ 研磨パッド
７ 回転軸
８ 回転シャフト
９ 研磨剤
Ｗ ウェーハ
Claims (4)
- シリカを研磨砥粒とし、下記一般式（１）
- アミノ基含有オルガノシランが、上記一般式において、ｍが１であり、ｎが２又は３であるアミノ基含有オルガノシランである請求項１記載のシリコンウェーハ研磨用研磨剤。
- アミノ基含有オルガノシランが、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン又はＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランである請求項１記載のシリコンウェーハ研磨用研磨剤。
- シリコンウェーハを研磨するに際し、請求項１，２又は３記載のシリコンウェーハ研磨用研磨剤を用いて研磨することを特徴とするシリコンウェーハの研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040363A JP3937143B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | シリコンウェーハ研磨用研磨剤及び研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040363A JP3937143B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | シリコンウェーハ研磨用研磨剤及び研磨方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243340A JP2003243340A (ja) | 2003-08-29 |
| JP3937143B2 true JP3937143B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=27781117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002040363A Expired - Lifetime JP3937143B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | シリコンウェーハ研磨用研磨剤及び研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008288398A (ja) | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Nippon Chem Ind Co Ltd | 半導体ウェハーの研磨用組成物、その製造方法、及び研磨加工方法 |
| DE112019003914T5 (de) * | 2018-08-03 | 2021-04-15 | Nitta Dupont Incorporated | Polierzusammensetzung |
| JP7408386B2 (ja) * | 2018-12-28 | 2024-01-05 | ニッタ・デュポン株式会社 | 研磨スラリー、及び、研磨スラリー用濃縮物 |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002040363A patent/JP3937143B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2003243340A (ja) | 2003-08-29 |
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