JPH11207603A - 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法 - Google Patents
気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法Info
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- JPH11207603A JPH11207603A JP920198A JP920198A JPH11207603A JP H11207603 A JPH11207603 A JP H11207603A JP 920198 A JP920198 A JP 920198A JP 920198 A JP920198 A JP 920198A JP H11207603 A JPH11207603 A JP H11207603A
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
すぐれた研磨面を形成する。 【解決手段】 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面を、軟
質の人工または天然有機材料で構成された定盤平面に加
圧当接し、研磨液として、水溶液中に10〜1000n
mの平均粒径を有する酸化チタン粉末が2〜40重量%
の割合で分散分布し、かつ1〜100cPの粘度および
8〜12.5のpHを有する研磨液を用い、前記定盤お
よび/または前記薄膜を相互平面移動させて研磨する。
Description
モンド薄膜(以下、ダイヤ薄膜と云う)の表面に平滑性
のすぐれた研磨面を形成する方法に関するものである。
による半導体集積回路の形成に用いられるX線マスク
が、 (a)厚さ:380μm程度のSiウエハー(基板)の
上面に、周知の気相合成法によりX線透過率の非常によ
いダイヤ薄膜を1〜3μmの厚さに形成し、 (b)上記ダイヤ薄膜の表面を所定の表面粗さに研磨
し、 (c)ついで、上記Siウエハーの中央部を弗硝酸など
のエッチング溶液を用いて下方から溶解除去してSi枠
体とすることによりダイヤ薄膜で構成されたメンブレン
膜を形成し、 (d)上記メンブレン膜の上に、可視光の透過率がよ
く、かつ荷電粒子による帯電を防止できる、例えば酸化
インジウムスズなどからなる下地膜、W−Ti合金(T
i:1〜2%含有)のX線吸収体、エッチングマスクと
なる金属Cr膜、およびレジスト膜をスパッタリング法
やスピンコート法を用いて順次形成し、 (e)引き続いて、上記レジスト膜に電子ビームを走査
させて半導体集積回路のパターンを形成し、 (f)塩素と酸素の混合ガスを用い、上記パターンをエ
ッチングマスクとして上記金属Cr膜をエッチングし、 (g)つぎに、上記Si枠体を約−50℃の氷点下に冷
却した状態で、これの底部より上記X線吸収体に低温エ
ッチングを施して、これに半導体集積回路のパターンを
形成し、 (h)最終的に上記金属Cr膜を除去する、 以上(a)〜(h)の主要工程により製造されることは
良く知られるところである。また、上記X線マスクの
(b)工程におけるダイヤ薄膜表面の研磨方法として
は、一般に例えば軽油や白灯油などの鉱油からなる溶媒
中に3μm程度の平均粒径を有するダイヤモンド粉末を
0.1〜3重量%の割合で分散含有させてなる研磨液を
用い、前記ダイヤ薄膜の表面を銅製や錫製の軟質の定盤
表面に加圧当接し、前記軟質定盤の露出表面部に前記研
磨液を散布して、前記定盤のダイヤ薄膜との当接面にダ
イヤモンド粉末がつき刺さった状態を確保しながら、前
記定盤および/または前記ダイヤ薄膜を、例えば相互水
平回転などの相互平面移動させることにより研磨する方
法が知られている。
置は益々高集積化の傾向にあり、これに伴い、上記X線
マスクのメンブレン膜を構成するダイヤ薄膜を透過する
X線には、これに偏位があると、この偏位が照射される
集積回路の位置ずれとなって現れることから、偏位のな
いことが要求されるが、このX線偏位は前記ダイヤ薄膜
の表面研磨面における平滑性に著しく影響され、平滑性
の低いものはX線偏位が大きく、このため前記ダイヤ薄
膜にはより一段の平滑性が要求されることになるが、上
記の従来研磨方法では、ダイヤ薄膜の研磨面をRms
(自乗平均面粗さ)で高々30nm程度の面粗さにしか
平滑化することができず、この程度の面粗さの研磨面で
は半導体集積回路の更なる高集積化には十分満足に対応
することができないのが現状である。
上述のような観点から、ダイヤ薄膜の表面研磨面の平滑
性のより一層の向上を図るべく研究を行った結果、研磨
液として、10〜1000nmの平均粒径を有する酸化
チタン(以下、TiO2 で示す)粉末が2〜40重量%
の割合で分散分布し、かつ1〜100cPの粘度および
8〜12.5のpHを有する水溶液を用い、ダイヤ薄膜
の表面を、例えば軟質発砲ポリウレタンの人工皮革やフ
ェルト製不織布などの繊維、さらにゴム、合成樹脂、お
よび木材などの軟質の人工または天然有機材料、望まし
くは軟質発砲ポリウレタンやフェルト製不織布で構成さ
れた定盤平面に加圧当接し、前記定盤および/または前
記薄膜を相互平面移動させることにより前記ダイヤ薄膜
の表面を研磨すると、前記ダイヤ薄膜の研磨面は、一段
と平滑化し、上記の従来研磨方法ではRmsで高々30
nmの面粗さしか得られなかったものが、同じくRms
で0.5〜10nmの面粗さをもつようになるという研
究結果を得たのである。
なされたものであって、ダイヤ薄膜の表面を、軟質の人
工または天然有機材料で構成された定盤平面に加圧当接
し、研磨液として、水溶液中に10〜1000nmの平
均粒径を有するTiO2 粉末が2〜40重量%の割合で
分散分布し、かつ1〜200cPの粘度および8〜1
2.5のpHを有する研磨液を用い、前記定盤および/
または前記薄膜を相互平面移動させることにより前記ダ
イヤ薄膜の表面に平滑性のすぐれた研磨面を形成する方
法に特徴を有するものである。
のTiO2 粉末の平均粒径および分散割合、並びに研磨
液の粘度およびpHを上記の通りに限定した理由を説明
する。 (a)TiO2 粉末の平均粒径 TiO2 粉末の粒径が微細なほど平滑性の高い研磨面が
得られるが、その平均粒径が10nm未満になると研磨
効率が急激に低下し、所定の研磨面を得るのに長時間を
要し、実用的でなく、一方、その平均粒径が1000n
mを越えると、Rms:10nmより平滑な面粗さの研
磨面を得ることは困難になることから、その平均粒径を
10〜1000nm、望ましくは15〜100nmと定
めた。
の分散濃度が低くなりすぎて、所定の研磨面を得るのに
長持間を必要とし、実用的でなく、一方、その割合が4
0重量%を越えると、粉末相互に凝集が起こり、凝集し
たTiO2 粉末の存在によって平滑性が損なわれるよう
になることから、その割合を2〜40重量%、望ましく
は5〜15重量%と定めた。
に示す気相合成法や液相合成法で製造されたものを用い
るのが望ましい。 (a)気相合成法によるTiO2 粉末の製造 気相合成法としては「塩素法」と呼ばれる方法で製造す
るのがよく、この方法は、具体的には高純度の四塩化チ
タンを炉内で1000℃に余熱してガス化させ、ついで
これを酸素と水素の燃焼炎中に流し、反応式:TiCl
4 +2H2 →TiO2 +4HClによってTiO2 粉末
を製造する方法であり、この場合TiO2 粉末の粒径
は、燃焼炎中の酸素と水素の割合や燃焼炎の温度を制御
することにより調整することができる。 (b)液相合成法によるTiO2 粉末の製造 液相合成法としては「アルコキシド法」と呼ばれる方法
で製造するのがよく、この方法は、具体的にはプロパノ
ールとベンゼンを混合し、これに塩化チタンを加えなが
ら撹拌し、さらに撹拌を続けながら乾燥させたアンモニ
アガスを徐々に導入し、これを塩化アンモニウムの新た
な生成反応が見られなくなるまで続けた後、この反応に
よって生成した塩化アンモニウムを濾過してTi(OC
3 H7 ) 4 のベンゼン溶液とし、この溶液を10tor
rの雰囲気中、温度:70℃で蒸留してベンゼンを除去
し、この結果得られたTi(OC3 H7 )4 を90℃に
保持した蒸留水中で、 反応式:Ti(OC3 H7 )4 +4H2 O→Ti(O
H)4 +4C3 H7 OH、 にしたがって加水分解し、この反応液を1日放置した
後、濾過してTi(OH) 4 粉末を取りだし、この粉末
を蒸留水で十分洗浄し、遠心分離器にかけた後、10t
orrの雰囲気中、温度:75℃に75時間保持の条件
で乾燥して、 反応式:Ti(OH)4 →(乾燥)→TiO2 +2H2
O、 にしたがってTiO2 を製造する方法である。
つその粘度は、これが低い場合は、例えばエチレングリ
コールで、また高い場合は、例えばエチレングリコール
とグリセリンなどで調整されるが、その粘度が1cP未
満になると、研磨効率が急激に低下し、一方、その粘度
が100cPを越えると、TiO2 粉末が研磨面に滞留
する時間が長くなって平滑化を抑制するように作用する
ことから、その粘度を1〜100cP、望ましくは10
〜30cPと定めた。
するが、pH値が8未満でも、また同12.5を越えて
も前記TiO2 粉末の分散性が低下し、このように分散
性の低下した研磨液では平滑性のすぐれた研磨面を形成
することができず、したがってTiO2 粉末を研磨液中
に均一に分散させるためには、研磨液のpH値を、通常
KOHや、さらにNH4 OHおよびNaOHなどで調整
して8〜12.5、望ましくは9.5〜11とする必要
がある。
により具体的に説明する。まず、半径:100mm×厚
さ:1mmの寸法をもったSiウエハー(基板):16
枚の上面に、それぞれ周知の気相合成法であるマイクロ
ウェーブ法にて厚さ:3μmのダイヤ薄膜を形成した。
これらのダイヤ薄膜はいずれもRms:65〜70nm
の面粗さをもつものであった。
pHを調整し、これにそれぞれ表1に示される平均粒径
をもったTiO2 粉末を同じく表1に示される割合で分
散含有させ、粘度は、これが低い場合はエチレングリコ
ールで、また高い場合は、エチレングリコールとグリセ
リンで調整して、それぞれ表1に示される粘度およびp
Hの研磨液を調整した。
2mmの寸法を有し、表面にフェルト製不織布からなる
研磨パットを張った定盤を上記研磨液内に水平に浸漬保
持し、この定盤の研磨液中に浸漬した状態にある上面の
研磨パット面に、前記Siウエハーのダイヤ薄膜のそれ
ぞれの表面を当接させて載置し、前記Siウエハーに油
圧シリンダーにてホルダーを介して圧力を付加し、この
ような状態で表1に示される研磨条件で、前記定盤およ
び/または前記Siウエハーを相互に回転させることに
よりダイヤ薄膜表面の研磨を行なう本発明法1〜13を
実施し、研磨面の面粗さ(Rms)を測定した。この測
定結果も表1に示した。
される平均粒径をもったダイヤモンド粉末を同じく表2
に示される割合で白灯油に分散含有させて研磨液を調製
した。ついで、水平に保持した平面直径:300mm×
厚さ:10mmの寸法を有するアルミナ製定盤の上面
に、上記Siウエハーのダイヤ薄膜のそれぞれの表面を
当接させて載置し、前記Siウエハーに油圧シリンダー
にてホルダーを介して圧力を付加し、前記定盤上面に前
記研磨液を噴霧しながら、同じく表2に示される研磨条
件で、前記定盤および/または前記Siウエハーを相互
に回転させることによりダイヤ薄膜表面の研磨を行なう
従来法1〜3を行ない、同じく研磨面の面粗さ(Rm
s)を測定した。この測定結果も表2に示した。
1〜13によれば、ダイヤ薄膜の表面にRms:0.7
〜8.7nmの面粗さの研磨面を形成することができ、
この研磨面は従来法1〜3で得られるRms:39〜4
5nmの面粗さに比して著しくすぐれた平滑性をもつこ
とが明らかである。上述のように、この発明の方法によ
れば、ダイヤ薄膜の表面に平滑性のすぐれた研磨面を形
成することができ、この結果の研磨面は、例えば上記X
線マスクのメンブレン膜として用いた場合には、X線透
過に際して半導体集積回路の偏位を著しく低減すること
が可能になるので、半導体装置の高集積化に十分満足に
対応することができ、さらにダイヤ薄膜を、切削工具や
耐摩耗工具の硬質被覆層、並びに高エネルギー電磁波装
置の窓材や、弾性波素子、冷陰極、および高温半導体な
どの電子デバイス装置の構成材などとして適用した場合
にも、その研磨面を上記の通りRmsで0.7〜8.7
nmの平滑な面粗さにすることができ、この結果として
これら装置の性能が向上するようになるなど工業上有用
な効果がもたらされるのである。
上述のような観点から、ダイヤ薄膜の表面研磨面の平滑
性のより一層の向上を図るべく研究を行った結果、研磨
液として、10〜1000nmの平均粒径を有する酸化
チタン(以下、TiO2 で示す)粉末が2〜40重量%
の割合で分散分布し、かつ1〜100cPの粘度および
8〜12.5のpHを有する水溶液を用い、ダイヤ薄膜
の表面を、例えば軟質発泡ポリウレタンの人工皮革やフ
ェルト製不織布などの繊維、さらにゴム、合成樹脂、お
よび木材などの軟質の人工または天然有機材料、望まし
くは軟質発泡ポリウレタンやフェルト製不織布で構成さ
れた定盤平面に加圧当接し、前記定盤および/または前
記薄膜を相互平面移動させることにより前記ダイヤ薄膜
の表面を研磨すると、前記ダイヤ薄膜の研磨面は、一段
と平滑化し、上記の従来研磨方法ではRmsで高々30
nmの面粗さしか得られなかったものが、同じくRms
で0.5〜10nmの面粗さをもつようになるという研
究結果を得たのである。
に示す気相合成法や液相合成法で製造されたものを用い
るのが望ましい。 (a)気相合成法によるTiO2 粉末の製造 気相合成法としては「塩素法」と呼ばれる方法で製造す
るのがよく、この方法は、具体的には高純度の四塩化チ
タンを炉内で1000℃に余熱してガス化させ、ついで
これを酸素と水素の燃焼炎中に流し、 反応式:TiCl4 +2H2 +O2 →TiO2 +4HC
l によってTiO2 粉末を製造する方法であり、この場合
TiO2 粉末の粒径は、燃焼炎中の酸素と水素の割合や
燃焼炎の温度を制御することにより調整することができ
る。 (b)液相合成法によるTiO2 粉末の製造 液相合成法としては「アルコキシド法」と呼ばれる方法
で製造するのがよく、この方法は、具体的にはプロパノ
ールとベンゼンを混合し、これに塩化チタンを加えなが
ら撹拌し、さらに撹拌を続けながら乾燥させたアンモニ
アガスを徐々に導入し、これを塩化アンモニウムの新た
な生成反応が見られなくなるまで続けた後、この反応に
よって生成した塩化アンモニウムを濾過してTi(OC
3 H7 ) 4 のベンゼン溶液とし、この溶液を10tor
rの雰囲気中、温度:70℃で蒸留してベンゼンを除去
し、この結果得られたTi(OC3 H7 )4 を90℃に
保持した蒸留水中で、 反応式:Ti(OC3 H7 )4 +4H2 O→Ti(O
H)4 +4C3 H7 OH、 にしたがって加水分解し、この反応液を1日放置した
後、濾過してTi(OH) 4 粉末を取りだし、この粉末
を蒸留水で十分洗浄し、遠心分離器にかけた後、10t
orrの雰囲気中、温度:75℃に75時間保持の条件
で乾燥して、 反応式:Ti(OH)4 →(乾燥)→TiO2 +2H2
O、 にしたがってTiO2 を製造する方法である。
するが、pH値が8未満でも、また同12.5を越えて
も前記TiO2 粉末の分散性が低下し、このように分散
性の低下した研磨液では平滑性のすぐれた研磨面を形成
することができず、したがってTiO2 粉末を研磨液中
に均一に分散させるためには、研磨液のpH値を、通常
KOHや、さらにNH4 OHおよびNaOHなどで調整
して8〜12.5、望ましくは9.5〜11とする必要
がある。
Claims (1)
- 【請求項1】 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面を、軟
質の人工または天然有機材料で構成された定盤平面に加
圧当接し、研磨液として、水溶液中に10〜1000n
mの平均粒径を有する酸化チタン粉末が2〜40重量%
の割合で分散分布し、かつ1〜100cPの粘度および
8〜12.5のpHを有する研磨液を用い、前記定盤お
よび/または前記薄膜を相互平面移動させることを特徴
とする気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP920198A JP3514096B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP920198A JP3514096B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11207603A true JPH11207603A (ja) | 1999-08-03 |
JP3514096B2 JP3514096B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=11713882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP920198A Expired - Fee Related JP3514096B2 (ja) | 1998-01-21 | 1998-01-21 | 気相合成ダイヤモンド薄膜の表面研磨方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3514096B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007534167A (ja) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | トロノクス ピグメンツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 化学機械研磨(cmp)のための組成物 |
JP2016502757A (ja) * | 2012-11-06 | 2016-01-28 | シンマット, インコーポレーテッドSinmat, Inc. | 平滑なダイヤモンド表面、及びその形成のためのcmp方法 |
-
1998
- 1998-01-21 JP JP920198A patent/JP3514096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007534167A (ja) * | 2004-04-22 | 2007-11-22 | トロノクス ピグメンツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 化学機械研磨(cmp)のための組成物 |
JP2016502757A (ja) * | 2012-11-06 | 2016-01-28 | シンマット, インコーポレーテッドSinmat, Inc. | 平滑なダイヤモンド表面、及びその形成のためのcmp方法 |
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---|---|
JP3514096B2 (ja) | 2004-03-31 |
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