JP6013828B2 - 研磨用組成物、当該研磨用組成物の製造方法、及び当該研磨用組成物を用いた半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Description
水溶性高分子の重量平均分子量が1000000以下であることが好ましい。
研磨用組成物は、シリコン基板を研磨する用途に用いられることが好ましい。
また、本発明の研磨用組成物の製造方法は、固体原料の水溶性高分子としてセルロース誘導体の表面に溶解抑制剤としてアルデヒド類を付加した表面処理水溶性高分子を水に混合して、前記表面処理水溶性高分子を溶解させる溶解工程を有することを特徴とする。
また、本発明の半導体基板の製造方法は、前記研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする。
本実施形態の研磨用組成物は、固体原料の水溶性高分子と、水溶性高分子に対する溶解抑制剤と、水とを含有する。また、研磨用組成物は、好ましくは砥粒、塩基性化合物、キレート剤、及び界面活性剤を更に含有する。そして、研磨用組成物は水溶性高分子等の各成分を水に混合して調製される。
水は他の成分の分散媒又は溶媒となる。水は研磨用組成物に含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下とされることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルターによる粒子の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。具体的にはイオン交換水、純水、超純水、蒸留水等を用いることが好ましい。
水溶性高分子は、研磨時やリンス処理時等のシリコン基板の表面処理時において、シリコン基板の研磨面の濡れ性を高める。研磨用組成物は、水溶性高分子として、研磨用組成物の調製時に固体又は固形の状態で水に投入される固体原料の水溶性高分子を含有する。固体原料とは、水に溶解する前の原料の状態において、温度23℃、相対湿度50%、及び1気圧の環境下にて目視で固体又は固形の状態のものを意味する。なお、以下では「固体原料の水溶性高分子」を単純に「水溶性高分子」と記載する。
溶解抑制剤は、水溶性高分子の表面に付加されること、具体的には水溶性高分子の官能基、例えば水酸基等の水溶化部位(親水性部位)に結合されることにより、水溶性高分子の親水性を一時的に低下させて、水溶性高分子の水に対する溶解速度を低減させるものである。溶解抑制剤は、研磨用組成物の調製時において、水溶性高分子の表面に付加された状態(表面処理水溶性高分子)として水溶性高分子と共に水に混合される。そして、表面処理水溶性高分子は水に溶解する過程で水溶性高分子と溶解抑制剤とに分離される。その結果、研磨用組成物中に水溶性高分子と溶解抑制剤とが含有される。
重量平均分子量Aが大きい場合は、1つの分子中に水酸基等の水和点の点数が多くなる。そのため、重量平均分子量Aが大きい水溶性高分子ほど、溶解のために必要な水の量が多くなり、水溶性高分子を均一に溶解させることが困難になる傾向がある。したがって、水溶性高分子の重量平均分子量Aは、水溶性高分子1分子についての均一に溶解させることの困難性を表すパラメータといえる。
研磨用組成物中には砥粒を含有させることができる。砥粒はシリコン基板の表面に対して、物理的な作用を与えて物理的に研磨する。
研磨用組成物中には塩基性化合物を含有させることができる。塩基性化合物は、シリコン基板の研磨面に対して、化学的な作用を与えて化学的に研磨する(ケミカルエッチング)。これにより、シリコン基板を研磨する際の研磨速度を向上させることが容易となる。
研磨用組成物中にはキレート剤を含有させることができる。キレート剤は、研磨系中の金属不純物成分を捕捉して錯体を形成することによってシリコン基板の金属汚染を抑制する。
研磨用組成物中には界面活性剤を含有させることができる。界面活性剤は、シリコン基板の研磨面の荒れを抑制する。これにより、シリコン基板の研磨面のヘイズレベルを低減することが容易となる。特に、研磨用組成物に塩基性化合物を含有させた場合には、塩基性化合物による化学的研磨(ケミカルエッチング)によってシリコン基板の研磨面に荒れが生じ易くなる傾向となる。このため、塩基性化合物と界面活性剤との併用は特に有効である。
研磨用組成物中における界面活性剤の含有量は、0.0001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.001質量%以上である。界面活性剤の含有量の増大によって、研磨後の半導体基板表面のヘイズがより減少される傾向がある。研磨用組成物中の界面活性剤の含有量は0.05質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.02質量%以下である。界面活性剤の含有量の減少によって、研磨後のシリコン基板の研磨面に対するパーティクルの付着が抑制される傾向がある。
研磨用組成物は、必要に応じて研磨用組成物に一般に含有されている公知の添加剤、例えば有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防腐剤、防カビ剤等を更に含有してもよい。例えば、有機酸、有機酸塩、無機酸及び無機酸塩のいずれかを添加した場合には、水溶性高分子との相互作用により、研磨後のシリコン基板の研磨面の親水性を向上させることができる。
有機酸及びその塩、並びに無機酸及びその塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
次に、本実施形態の研磨用組成物の製造方法について記載する。
半導体基板の製造方法は、本実施形態の研磨用組成物を用いてシリコン基板の表面を研磨する研磨工程を有する。研磨工程においては、シリコン基板の表面に研磨用組成物を供給しながら、同表面に研磨パッドを押し付けてシリコン基板及び研磨パッドを回転させる。このとき、研磨パッドとシリコン基板表面との間の摩擦による物理的作用によってシリコン基板の表面は研磨される。研磨用組成物が砥粒を含有する場合には、砥粒とシリコン基板表面との間の摩擦による物理的作用によってもシリコン基板の表面は研磨される。研磨用組成物が塩基性化合物を含有する場合には、上記物理的作用に加えて、塩基性化合物による化学的作用によってもシリコン基板の表面は研磨される。
(1)研磨用組成物は、固体原料の水溶性高分子と、水溶性高分子に対する溶解抑制剤と、水とを含有する。水溶性高分子の重量平均分子量をA、水溶性高分子の含有量[質量%]をB、溶解抑制剤の含有量[質量ppm]をCとしたときに、C/(A×B)の値が70×10−3以下である。これにより、研磨後のシリコン基板の研磨面に対するパーティクルの付着を抑制することができる。
(4)研磨用組成物は、シリコン基板を研磨する用途、特にシリコン基板を最終研磨する用途に用いられることで、品質の安定したシリコン基板を得ることが容易となる。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。
(イ)固体原料の水溶性高分子の表面に溶解抑制剤を付加して、水に対する溶解速度を低減させた表面処理水溶性高分子と、水とを配合してなり、前記水溶性高分子と前記溶解抑制剤と含有する研磨用組成物。
ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置“Surfscan SP2”を用いて、研磨後のシリコン基板の研磨面に存在する37nm以上の大きさのパーティクルの個数を計測した。その結果を表4の“パーティクル”欄に示す。表4の“パーティクル”欄に示した“A”は、パーティクルの個数が100個未満、“B”は100個以上120個未満、“C”は120個以上140個未満、“D”は140個以上160個未満、“E”は160個以上200個未満、“F”は200個以上300個未満、“G”は300個以上であることを表す。
ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置“Surfscan SP2”を用いて、同装置のDWOモードで研磨後のシリコン基板の研磨面を計測したときに得られる測定値に基づいて同研磨面のヘイズレベルを評価した。その結果を表4の“ヘイズレベル欄”に示す。表4の“ヘイズレベル欄”に示した“A”は、測定値が0.11ppm未満、“B”は0.11ppm以上0.12ppm未満、“C”は0.12ppm以上0.13ppm未満であることを表す。
Claims (7)
- 固体原料の水溶性高分子としてセルロース誘導体と、前記水溶性高分子に対する溶解抑制剤としてアルデヒド類と、水とを含有し、
前記水溶性高分子の重量平均分子量をA、前記水溶性高分子の含有量[質量%]をB、前記溶解抑制剤の含有量[質量ppm]をCとしたときに、C/(A×B)の値が0.1×10 −3 以上且つ70×10−3以下であることを特徴とする研磨用組成物。 - 前記溶解抑制剤の含有量が80質量ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載の研磨用組成物。
- 前記水溶性高分子の重量平均分子量が1000000以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研磨用組成物。
- シリコン基板を研磨する用途に用いられる請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
- シリコン基板を最終研磨する用途に用いられる請求項4に記載の研磨用組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨用組成物の製造方法であって、
固体原料の水溶性高分子としてセルロース誘導体の表面に溶解抑制剤としてアルデヒド類を付加した表面処理水溶性高分子を水に混合して、前記表面処理水溶性高分子を溶解させる溶解工程を有することを特徴とする研磨用組成物の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
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