JP5385619B2 - 研磨用組成物、研磨用部材、及び研磨方法 - Google Patents
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を持つオルガノシラザン化合物に接触して処理した微小粉体である疎水化砥粒を含有する研磨用砥粒を有することにある。
前記研磨用砥粒を分散する水系分散媒と、を有することにある。
不織布又は発泡ウレタンから構成される基材と、
前記基材に付着された請求項1〜5の何れか1項に記載の研磨用組成物と、を有することにある。
本実施形態の研磨用組成物は研磨用砥粒を有する。研磨用砥粒は疎水化砥粒を含有する。疎水化砥粒の含有量は限定しないが研磨用砥粒全体の質量を基準として0.01質量%以上含有することが望ましく、0.1以上含有することがより望ましい。研磨用砥粒は体積平均粒径が0.01μm以上、5μm以下であることが望ましく、0.02、0.1下であることがより望ましい。研磨後の研磨面に必要とされる平滑度が大きい場合には研磨用砥粒の平均粒径は小さくすることが望ましいが、研磨速度向上の観点からは平均粒径は大きいことが望ましい。また、必要な平滑度に応じ、一定粒径(例えば、3μm、5μm)以上の研磨用砥粒を含有しない(又は含有量が制限される)ことが望ましい。
(1):R3Si-NH-SiR3、
微小粉体としては特に限定しないが、無機物であることが望ましく、シリカ、炭化ケイ素、アルミナ、窒化ホウ素など(これらの混合物を含む)が望ましい。微小粉体にシラザン化合物を接触させることにより、微小粉体の表面を疎水化する。微小粉体としては球状物、破砕物、球状物及び破砕物の混合物などが挙げられる。
本実施形態の研磨用部材は前述の研磨用組成物と基材とを有する。研磨用組成物については先に説明したものがそのまま採用できるため、更なる説明は省略する。基材は不織布又は発泡ウレタンである。不織布又は発泡ウレタンは多孔質であるため、孔中に研磨用組成物を保持することができる。基材が有する孔の孔径は1μm〜100μm程度であることが望ましい。研磨用組成物の添加量は特に限定しないが、基材の表面積1m2あたり20g程度の研磨用砥粒を保持する程度にすることができる。本実施形態の研磨用部材は研磨を行う際に上述の研磨用組成物を更に滴下しながら使用することができる。この場合に、研磨用組成物としては水系分散媒中に研磨用砥粒が分散されている形態のものを採用することができる。更に、アルカリ性物質、酸化剤、酸化物溶解剤、砥粒分散剤、キレート剤、及び糖類から選択される1つ以上の添加剤を滴下しながら使用することができる。
本実施形態の研磨方法は、研磨用組成物を基材上に滴下しながら被加工物を研磨する方法である。研磨用組成物は水系分散媒中に研磨用砥粒を分散する形態のものであり、更にはアルカリ性物質、酸化剤、酸化物溶解剤、砥粒分散剤、キレート剤、及び糖類から選択される1つ以上の添加剤を含有するものである。この研磨用組成物を滴下しながら被加工物を研磨する。研磨用組成物としては上述した研磨用組成物であるため、更なる説明は省略する。基材については研磨用部材において説明しているので更なる説明は省略する。
本試験においては種々の研磨用組成物におけるSiウェハの研磨レートを測定した。試験に用いた研磨用組成物は、50nmのコロイダルシリカ(比較例1)と比較例1のコロイダルシリカ(微小粉体)にシラザン化合物(Rがすべてメチル基の化合物)を接触・反応させたもの(疎水化砥粒:実施例1)と実施例1のコロイダルシリカ(微小粉体)にビニルシランを接触・反応させたもの(疎水化砥粒:実施例2)とを用意し、それらの濃度を変化させて測定した。疎水化処理されたかどうかの確認はIRスペクトルにより行った。結果を図1に示す。図1より明らかなように、コロイダルシリカの表面にトリメチルキリル基の存在(導入)が確認された。
本試験においては種々の研磨用組成物におけるSiCウェハの研磨を評価した。試験に用いた研磨用組成物は、100nmのコロイダルシリカ(比較例2)と比較例2のコロイダルシリカ(微小粉体)にシラザン化合物(Rがすべてメチル基の化合物)を接触・反応させたもの(疎水化砥粒:実施例3)とを用意した。実施例3においては研磨用砥粒として疎水化砥粒のみを用い、研磨用砥粒の濃度は全体の質量を基準として0.5質量%とした。比較例2においては研磨用砥粒の濃度を全体の質量を基準として0.5質量%、20質量%の2種類を用意した。いずれの濃度においても添加剤としてのKOH及び過酸化水素水(過酸化水素30%含有)をKOHが1質量%、過酸化水素水が3.5質量%となるように添加した。研磨はMATBC15を用い、圧力約27kPa(4psi)、回転数60rpmの研磨条件にて90分間行った。その後、表面の状態をAFMにて観察し、表面に原子ステップが観察されるか否かを評価した。その結果、実施例3の研磨用組成物を用いた場合には濃度0.5質量%でも原子ステップが観察されるが、比較例2の研磨用組成物では濃度0.5質量%では原子ステップは観察できず、濃度20質量%にすることで原子ステップが観察できた。すなわち、実施例3の研磨用組成物の方が比較例2の研磨用組成物よりも低濃度で高い研磨能率を発揮できることが判った。AFM写真を図3〜5に示す。実施例3(0.5質量%:図3)と比較例2(20質量:図5)とにおいては、サブミクロンオーダーの規則的な模様が表れている。それに対して、比較例2(0.5質量%:図4)においては図3及び5のような規則正しい模様が現れていない。
本試験においては種々の研磨用組成物におけるCuウェハの研磨レートを測定した。試験に用いた研磨用組成物は、30nmのコロイダルシリカ(比較例3)と比較例3のコロイダルシリカ(微小粉体)にシラザン化合物(Rがすべてメチル基の化合物)を接触・反応させたもの(疎水化砥粒:実施例4)とを用意した。実施例4においては研磨用砥粒として疎水化砥粒のみを用い、研磨用砥粒の濃度は全体の質量を基準として0.1質量%とした。比較例3においては研磨用砥粒の濃度を全体の質量を基準として0.1質量%、5質量%の2種類を用意した。いずれの濃度においても添加剤としてのグリシン、過酸化水素水(過酸化水素30%含有)、及びベンゾトリアゾール(BTA)をグリシンが6質量%、過酸化水素水が1質量%、そしてBTAが0.04質量%となるように添加した。研磨はNanotech420j2を用い、圧力約14kPa(2psi)、回転数60rpmの研磨条件にて行った。その結果、実施例4の研磨用組成物を用いた場合には濃度0.1質量%で700nm/分であり、比較例3の研磨用組成物では濃度0.1質量%で250nm/分、濃度5質量%で400nm/分であった。すなわち、実施例4の研磨用組成物についても比較例3の研磨用組成物よりも低濃度で高い研磨能率を発揮できることが判った。
不織布(ニッタハースSUBA400)に研磨用組成物を含浸させて研磨用部材(研磨工具)を作成し、Siウェハを研磨したときの研磨レートを測定した。含浸させる研磨用組成物は、実施例1及び比較例1の研磨用砥粒を40質量%の濃度で水中に分散させたものであり、φ380の大きさの不織布に上記溶液が5gとなるように不織布中に含浸させた(実施例5の研磨用部材及び比較例4の研磨用部材)。Siウェハの研磨はMATBC15を用い、圧力約27kPa(4psi)、回転数60rpmの研磨条件で添加剤としてのピペラジンを0.6質量%になるように溶解した水溶液をそれぞれの研磨用部材上に滴下しながら行った。対照試験として、研磨用砥粒を含浸させていない不織布について同様の試験を行った。その結果、実施例5の研磨用部材では研磨レートが1.4μm/分であるのに対し、比較例4及び対照試験の研磨用部材では研磨レートが約0μm/分であった。比較例4の研磨用部材においてほぼ研磨が進行しないのは含浸させた研磨用砥粒が滴下した添加剤水溶液により流出したためと推測された。従って、実施例1の研磨用砥粒(研磨用組成物)は不織布への親和性が高いことが明らかになり、不織布中に良く保持できることが判った。
Claims (9)
- 分子中に下記式(A)で示す部分構造を持つオルガノシラザン化合物に接触して処理した微小粉体である疎水化砥粒を含有する研磨用砥粒を有することを特徴とするSiCウェハ研磨用又はCuウェハ研磨用組成物。
- 下記一般式(2)にて表されるシクロポリシラザン化合物又は下記一般式(3)にて表される環状有機ケイ素化合物に接触して処理した微小粉体である疎水化砥粒を含有する研磨用砥粒を有することを特徴とする研磨用組成物。
- 分子中に下記式(A)で示す部分構造を持つオルガノシラザン化合物及びビニルシランに接触して処理した微小粉体である疎水化砥粒を含有する研磨用砥粒を有することを特徴とする研磨用組成物。
- 前記微小粉体はシリカ、及び/又は表面シランカップリング剤処理されたシリカから形成される請求項1〜3のいずれかに記載の研磨用組成物。
- 前記研磨用砥粒は体積平均粒径が0.01μm以上、5μm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の研磨用組成物。
- 全体の質量を基準として2質量%以下の前記研磨用砥粒と、
前記研磨用砥粒を分散する水系分散媒と、を有する請求項1〜5の何れか1項に記載の研磨用組成物。 - アルカリ性物質、酸化剤、酸化物溶解剤、砥粒分散剤、キレート剤、及び糖類から選択される1つ以上の添加剤を有する請求項1〜6の何れか1項に記載の研磨用組成物。
- 不織布又は発泡ウレタンから構成される基材と、
前記基材に付着された請求項1〜7の何れか1項に記載の研磨用組成物と、を有することを特徴とする研磨用部材。 - アルカリ性物質、酸化剤、酸化物溶解剤、砥粒分散剤、キレート剤、及び糖類から選択される1つ以上の添加剤を分散乃至溶解させた請求項7に記載の研磨用組成物を不織布又は発泡ウレタンからなる基材上に滴下しながら被加工物を研磨することを特徴とする研磨方法。
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