JP5838083B2 - 研磨用組成物並びにそれを用いた研磨方法及び基板の製造方法 - Google Patents
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Description
上記の態様において、前記砥粒はコロイダルシリカであってもよい。その場合、当該コロイダルシリカ中に含まれる金属不純物の量は1質量ppm以下であることが好ましい。
本発明の第3の態様では、上記第1の態様の研磨用組成物を用いて、40度以下の水接触角を有する研磨対象物の表面を研磨して基板を製造する基板の製造方法を提供する。
本実施形態の研磨用組成物は、親水性の研磨対象物の表面を研磨する用途で使用される。より具体的には、シリコンウェーハや化合物半導体ウェーハなどの半導体ウェーハ上に形成された金属酸化物膜を研磨する用途、特にシリコンウェーハ上に形成された酸化シリコン膜を研磨する用途で使用される。酸化シリコン膜は、ケイ素の単一酸化物又は複合酸化物からなる膜であり、その具体例としては、TEOS(tetraethyl orthosilicate)膜、BPSG(borophosphosilicate glass)膜、PSG(phosphosilicate glass)膜、SOG(spin on glass)膜、熱酸化膜が挙げられる。ただし、金属酸化物膜は酸化シリコン膜に限られるものでなく、その他の金属酸化物膜の例としては、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ、亜鉛、アンチモン、インジウム、マグネシウム、ホウ素、ニオブなどの金属の単一酸化物又は複合酸化物からなる膜が挙げられる。あるいは金属酸化物膜は、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、又はフッ素ドープ酸化インジウムのようにドーパントで修飾された金属酸化物からなるものであってもよい。研磨対象物の親水性の程度は水接触角によって表すことが可能であり、本実施形態の研磨用組成物は特に、40度以下の水接触角を有する研磨対象物の表面を研磨する用途、さらに言えばその研磨対象物を研磨して基板を製造する用途で使用される。水接触角の測定は、一般にθ/2法で行われ、例えば協和界面科学株式会社製のウェーハ洗浄処理評価装置“CA−X200”を用いて行うことができる。
ここでいう突起とは、砥粒の粒子径に比べて十分に小さい高さ及び幅を有するものである。さらに言えば、図1において点A及び点Bを通る曲線ABとして示されている部分の長さが、砥粒の最大内接円の円周長さ、より正確には、砥粒の外形を投影した輪郭に内接する最大の円の円周長さの4分の1を超えないような突起である。なお、突起の幅とは、突起の基部における幅のことをいい、図1においては点Aと点Bの間の距離として表されるものである。また、突起の高さとは、突起の基部と、その基部から最も離れた突起の部位との間の距離のことをいい、図1においては直線ABと直交する線分CDの長さとして表されるものである。
本実施形態の研磨用組成物中に含まれる砥粒のうち砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きな砥粒が表面に有する突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均は0.170以上である。また、研磨用組成物中の砥粒のうち砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きな砥粒が表面に有する突起の平均高さは3.5nm以上である。つまり、研磨用組成物中の砥粒のうち機械的な研磨作用の特に高い大粒子径の砥粒が比較的長く鋭い形状の突起を有している。このため、本実施形態の研磨用組成物は、高い研磨速度で研磨対象物を研磨することができる。
前記実施形態は次のように変更してもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、親水性の研磨対象物を研磨する以外の用途で使用されてもよい。
実施例1
コロイダルシリカ砥粒を純水と混合することにより、コロイダルシリカ砥粒の含有量が10.0質量%の研磨用組成物を調製した。使用したコロイダルシリカ砥粒は、図2(a)に示す走査型電子顕微鏡写真で明らかなように複数の突起を表面に有していた。コロイダルシリカ砥粒のうちコロイダルシリカ砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きなコロイダルシリカ砥粒が表面に有する突起の高さの平均は4.25nmであった。コロイダルシリカ砥粒のうちコロイダルシリカ砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きなコロイダルシリカ砥粒が表面に有する突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均は0.310であった。コロイダルシリカ砥粒の体積基準平均粒子径は85nmであった。コロイダルシリカ砥粒の体積基準95%粒子径は116nmであった。コロイダルシリカ砥粒中の金属不純物の含有量は1ppm未満であった。得られた研磨用組成物のpHを測定したところ、その値は7.0であった。また、研磨用組成物中には、コロイダルシリカ砥粒の製造時に触媒として使用したトリエタノールアミンが不可避的に混入しており、その含有量を測定したところ、研磨用組成物中のコロイダルシリカ砥粒1kgにつき5mmolであった。
実施例1の研磨用組成物にトリエタノールアミンを添加して、研磨用組成物中に含まれる有機アルカリの量を研磨用組成物中のコロイダルシリカ砥粒1kgにつき50mmolにまで増加させた。トリエタノールアミンの添加後に研磨用組成物のpHを測定したところ、その値は8.5であった。
コロイダルシリカ砥粒を純水と混合することにより、コロイダルシリカ砥粒の含有量が10.0質量%の研磨用組成物を調製した。使用したコロイダルシリカ砥粒は、図2(b)に示す走査型電子顕微鏡写真で明らかなように表面に突起を有していなかった。コロイダルシリカ砥粒の体積基準平均粒子径は131nmであった。コロイダルシリカ砥粒の体積基準95%粒子径は212nmであった。コロイダルシリカ砥粒中の金属不純物の含有量は1ppm未満であった。得られた研磨用組成物のpHを測定したところ、その値は7.5であった。この研磨用組成物中には検出可能なレベルの有機アルカリは含まれていなかった。
実施例1の研磨用組成物にトリエタノールアミンを添加して、研磨用組成物中に含まれる有機アルカリの量を研磨用組成物中のコロイダルシリカ砥粒1kgにつき140mmolにまで増加させた。トリエタノールアミンの添加後に研磨用組成物のpHを測定したところ、その値は8.9であった。
実施例1の研磨用組成物に水酸化テトラメチルアンモニウムを添加して、研磨用組成物中に含まれる有機アルカリの量を研磨用組成物中のコロイダルシリカ砥粒1kgにつき140mmolにまで増加させた。トリエタノールアミンの添加後に研磨用組成物のpHを測定したところ、その値は9.7であった。
Claims (6)
- 親水性の研磨対象物の表面を研磨するための研磨用組成物であって、
複数の突起を表面に有する砥粒を含有し、
前記砥粒のうち砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きな砥粒が表面に有する突起の高さをそれぞれ同じ突起の基部における幅で除することにより得られる値の平均が0.170以上であり、
前記砥粒のうち砥粒の体積基準平均粒子径よりも粒子径の大きな砥粒が表面に有する突起の平均高さが3.5nm以上であり、
研磨用組成物中に含まれる有機アルカリの量が、研磨用組成物中の前記砥粒1kgにつき100mmol以下であることを特徴とする研磨用組成物。 - 前記有機アルカリは、砥粒の製造時に触媒として使用した有機アルカリ又は意図的に研磨用組成物に添加した有機アルカリであって、研磨用組成物のpHが前記有機アルカリの酸解離定数pKaの値の±2の範囲である、請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記砥粒はコロイダルシリカであり、当該コロイダルシリカ中に含まれる金属不純物の量が1質量ppm以下である、請求項1又は2に記載の研磨用組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて、40度以下の水接触角を有する研磨対象物の表面を研磨することを特徴とする研磨方法。
- 前記研磨対象物が金属酸化物膜である、請求項4に記載の研磨方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて、40度以下の水接触角を有する研磨対象物の表面を研磨することにより、基板を製造することを特徴とする基板の製造方法。
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