JPWO2005029563A1

JPWO2005029563A1 - シリコンウエハ研磨用組成物および研磨方法

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Publication number: JPWO2005029563A1
Application number: JP2005514017A
Authority: JP
Inventors: 前島邦明; 宮部慎介; 泉昌宏
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2007-11-15
Also published as: WO2005029563A1

Abstract

本発明は、シリコンウエハの表面または外周部、または表面を酸化膜や窒化膜等で被覆した表面または外周部の研磨加工を行なう研磨用組成物に関し、高速研磨ができ且つ非加工部位のエッチングによるシミの発生を防止できる研磨用組成物の提供および該研磨用組成物を用いた研磨方法に関する。本発明の研磨用組成物は、水、酸化珪素粒子および界面活性剤を含有し、かつアルカリ性化合物によってｐＨ８．７〜１２．０の間に調整されてなることを特徴とするシリコンウエハ用研磨用組成物であり、この研磨用組成物は加工速度が速いだけではなく非加工部位に対してエッチングを起こさず、特にウエハを保持するための吸引治具周辺部で研磨剤が接触している局所で発生するシミを防止する。

Description

本発明は、シリコンウエハの表面または外周部、または表面を酸化膜や窒化膜等で被覆したシリコンウエハの表面または外周部の研磨加工を行なう研磨用組成物および該研磨用組成物を用いて被研磨物であるシリコンウエハの表面または外周部を研磨する研磨方法に関するものである。

シリコンウエハの鏡面研磨加工においては、研磨砥粒と、化学的なエッチングをするための薬剤を含有する研磨用組成物が用いられている。近年、電子回路の高集積化およびウエハ自体の大型化に伴いシリコンウエハ、半導体デバイス基板表面の高度な平坦化が必須となっている。さらに、生産効率を向上させるため、加工速度が速いだけではなく研磨加工が行われていない部位（非加工部位）に対してエッチングを起こさないという研磨用組成物が望まれている。非加工部位におけるエッチングが激しいときにはシリコンウエハでは目視で確認でき「シミ（染み）」と呼称される。特にウエハを保持するための吸引治具周辺部で研磨剤が接触している局所で発生する。シミは鏡面ウエハの外観を著しく阻害するばかりでなく、製品歩留まりの低下原因の一つと指摘されている。

従来より、シリコンウエハの研磨加工を行なう研磨用組成物として、酸化珪素またはその水和物をコロイド状に分散した懸濁液、所謂コロイダルシリカを含有する組成物が多数提案されている。たとえば、特許文献１では、シリカゾル及びシリカゲルが研磨剤として提案されている。
一方、液組成においても非常に多くの提案がなされている。特許文献２では、該懸濁液のｐＨを１０．５〜１２．５の範囲内にすることにより、研磨速度が増大する事が開示されている。特許文献３では、アミン類を研磨用組成物に添加することが開示されている。特許文献４には、水、コロイダルシリカ、キレート剤または分子量５０００以上の水溶性高分子およびアルカリ性化合物からなる研磨用組成物が開示されている。特許文献５には、水、コロイダルシリカ、分子量１０万以上の水溶性高分子、水溶性塩類からなる研磨用組成物が開示されている。

これら開示されている方法は、アルカリ性の母液にシリカの微細粒子を分散させたスラリーやコロイダルシリカに、様々な添加剤を加えることにより研磨剤の分散性を上げたり、加工力の安定性を図ったり、加工速度を増加するものであるが、現在要求される研磨性能すなわち、高速でかつ安定した研磨速度を有し、加工後の洗浄性が良く、平坦な研磨面を得られ、かつ非加工部位に対してエッチングを起こさないという条件をすべて満たすものではない。
また、界面活性剤の使用についてもいくつかの提案がある。特許文献６にはＨＬＢ値１３以上２０未満のノニオン系界面活性剤、特許文献７にはエステル基含有ＨＬＢ値１２以下のノニオン系界面活性剤、特許文献８にはアニオン系界面活性剤の使用が記載されているが、いずれもコロイダルシリカにもともと存在するアルカリ安定剤以外のアルカリ性化合物の添加は行われていないため、エッチングによるシミの発生はないものの、研磨速度は極めて低くなる。

特許文献９には、酸解離定数の逆数の対数値が８．０〜１２．０の弱酸及び／または弱塩基を使用して、弱酸と強塩基、強酸と弱塩基あるいは弱酸と弱塩基の何れかの組み合わせのものを添加することによりｐＨの緩衝作用を有する緩衝溶液としたコロイダルシリカ組成物が開示されている。緩衝液の使用は、外的条件の変化によるｐＨの変化が少なく、繰り返し使用においても変化の少ない安定した研磨用組成物を提供しているが、非加工部位に対してエッチングを起こさないという条件を満たすものではなく、さらなる改良が望まれていた。

特許文献１０には緩衝液組成であり且つアルコール類を添加してシミの発生がない組成物が記載されている。しかしながら、我々の知見ではこれもまだ満足のいく研磨組成物ではない。

米国特許第３１７０２７３号公報米国特許第３３２８１４１号公報米国特許第４１６９３３７号公報特開昭６３−２７２４６０号公報特開平２−１５８６８４号公報特開平４−２９１７２２号公報特開２０００−１１４２１２号公報特開平４−２９１７２３号公報特開平１１−３０２６３４号公報特開２０００−８０３５０号公報

従って、本発明の目的は、従来の研磨用組成物が持つ問題点に鑑み、高速でかつ安定した研磨速度を有し、加工後の洗浄性が良く、平坦な研磨面を得られ、かつ非加工部位に対してエッチングを起こさない研磨用組成物を提供することにある。

かかる実情において、本発明者等は鋭意検討を行った結果、ある特定の組成を有する研磨用組成物が上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第１の発明は、水、酸化珪素粒子および界面活性剤を含有し、アルカリ性化合物によってｐＨ８．７〜１２．０の間に調整されてなることを特徴とするシリコンウエハ用研磨用組成物である。
本発明の第２の発明は、上記第１の発明にさらにシリコーン消泡剤を含んでなる、シリコンウエハ用研磨用組成物である。

酸化珪素粒子は、その平均一次粒子径が１０〜２００ｎｍであり、濃度が１〜２５重量％のコロイド溶液であることが好ましい。また、酸化珪素粒子の平均一次粒子径が（ａ）４０〜６０ｎｍの粒子と、（ｂ）６０〜１００ｎｍの粒子の２種類であり、その重量比（ａ：ｂ）が１：０．０５〜１：０．３であることがさらに好ましい。
界面活性剤はアニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤であり、該界面活性剤の濃度が０．００１〜１０ミリｍｏｌ／Ｋｇであることが好ましい。また、アニオン系界面活性剤はスルホン酸塩または脂肪酸塩が、ノニオン系界面活性剤はポリエチレングリコールであることが好ましい。
アルカリ性化合物は、アルカリ金属、アンモニア、４級アンモニウムおよびアミン類の水酸化物またはアルカリ性塩から選ばれた１種以上であることが好ましく、アルカリ性化合物がｐＨ９．５〜１０．７の間で緩衝溶液を形成するイオン種で構成され、緩衝溶液を形成する陽イオンが、カリウムイオン、ナトリウムイオン、およびテトラメチルアンモニウムイオンから選ばれた１種以上であり、陰イオンが、炭酸イオンおよび炭酸水素イオンのいずれか１種以上であることがさらに好ましい。

本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明にさらに水溶性高分子を含んでなる、シリコンエウハ用研磨用組成物である。
水溶性高分子の濃度は０．００１〜１ミリｍｏｌ／Ｋｇであることが好ましく、分子量は５０００以下であることが好ましい。また、水溶性高分子はセルロース誘導体、ポリビニルアルコールおよびポリエチレングリコールから選ばれた１種以上であることが好ましい。

本発明の第４の発明は、上記第１から第３の発明であるシリコンウエハ用研磨用組成物を用いて被研磨物であるシリコンウエハの表面または外周部を研磨する方法である。
本発明の第５の発明は、研磨布を展張した定盤上に被研磨物を載置し、押圧回転しつつ上記第１の発明から第３の発明であるシリコンウエハ用研磨用組成物を供給しながら被研磨物の平面を研磨する方法である。
本発明の第６の発明は、表面に研磨布を貼付した研磨部材を有する研磨装置を使用して、該研磨部材に被研磨物の外周部を接触させ、研磨部材および被研磨物のいずれかまたは両方を回転させつつ、上記第１から第３の発明であるシリコンウエハ用研磨用組成物を外周部部分に供給しながら、被研磨物の外周部を研磨する方法である。

＜研磨用組成物＞
本発明は、水、酸化珪素粒子および界面活性剤を含有し、アルカリ性化合物によってｐＨ８．７〜１２．０の間に調整されてなることを特徴とするシリコンウエハ用研磨用組成物に関するものである。ここで言うシリコンウエハとはベアウエハ、エピタキシャルウエハ、酸化膜付きウエハ、窒化膜付きウエハ、ＳＯＩウエハ、およびＣＭＰ加工用半導体加工用ウエハを指す。

＜酸化珪素粒子＞
酸化珪素粒子はその製法から気相法酸化珪素と液相法酸化珪素に二分される。気相法酸化珪素としてはフュームドシリカを水性媒体に分散させたスラリーが半導体研磨に多用されてきたが、この粒子は粒度分布が広く、更に凝集して二次粒子を構成し、典型的な多分散系である。液相法酸化珪素は水ガラスを原料とした一般のコロイダルシリカと、有機珪素化合物の加水分解法によって得られる高純度コロイダルシリカがある。本発明に用いる酸化珪素粒子のコロイド溶液は、この一般のコロイダルシリカと高純度コロイダルシリカである。特に水ガラスを原料とした一般のコロイダルシリカは安価であり、研磨速度も速く、好適に用いられる。

本発明に用いるコロイド溶液に含まれる酸化珪素粒子は平均一次粒子径が１０〜２００ｎｍの実質的に単分散である酸化珪素の微粒子であり、好ましくは４０〜１００ｎｍのものが用いられる。ここで言う平均一次粒子径とは、窒素吸着ＢＥＴ法により測定される比表面積を、球状粒子の直径に換算したものである。コロイダルシリカのＢＥＴ法粒径（比表面積）については、ＴＨＥＣＨＥＭＩＳＴＲＹＯＦＳＩＬＩＣＡＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙ，Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｏｉｎ，ＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（Ｐ３４４−３５４，ＲＡＬＰＨＫ．ＩＬＥＲ著，ＡＷｉｌｅｙ−ＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＪＯＨＮＷＩＬＥＹ＆ＳＯＮＳＰ）に詳細に記載されている。計算式は粒子径（ｎｍ）＝２７２０／比表面積（ｍ^２／ｇ）である。

酸化珪素粒子の平均一次粒子径が、１０ｎｍより小さい粒子の使用は緩衝液成分の電解質濃度を高くしたときにコロイド溶液が凝集し易く、研磨用組成物としての安定性が低下し、さらに研磨後のシリコンウエハ表面に付着した粒子の洗浄性が低下する。また、平均一次粒子径が、２００ｎｍ以上の粒子の使用は、デバイス研磨では配線幅に近く好ましくない。特に、複数枚の研磨に循環使用する際には、研磨屑やパッド屑の濾過除去が必要となるが、２００ｎｍ以上の粒子では、屑との分離ができなくなる。また、他の用途でも、粗大粒子が沈降し製品の経時安定性確保が難しくまた、価格的にも不利である。

このような意味から、微細粒子や粗大粒子を含まない実質的に単一の粒度である単分散の粒子を使用することは好ましい。本発明で言う、実質的な単分散とは、電子顕微鏡法、遠心沈降法、レーザー光散乱法等の一般のコロイド粒子径測定法で測定された、個数平均径（Ｄｎ）と体積平均径（Ｄｖ）または重量平均径（Ｄｗ）の比（Ｄｖ／Ｄｎ）または（Ｄｗ／Ｄｎ）が１．００〜１．５０の範囲にあることと定義する。単分散のコロイダルシリカとしては日本化学工業株式会社製「シリカドール」、多摩化学工業株式会社製「ＴＣＳＯＬ７０３」、扶桑化学工業株式会社製「超高純度コロイダルシリカＰＬ−７」等がある。実質的な単分散でない分散系を多分散と記載する。多分散のコロイダルシリカは、研磨速度を高くできるので更に好ましい。多分散のコロイダルシリカとしては、ＤｕＰｏｎｔＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓＮａｎｏＭａｔｅｒｉａｌｓＬ．Ｌ．Ｃ．社の「Ｓｙｔｏｎ」、「Ｍａｚｉｎ」、「Ａｓｃｅｎｄ」等がある。

酸化珪素粒子は、大小２種類の粒子径の粒子からなるコロイダルシリカが特に好ましい。これは、平均一次粒子径の小さい酸化珪素粒子と、平均一次粒子径の大きい酸化珪素粒子を混合することにより得られる。なかでも、本出願人が先に出願した（特願２００３−１２７６２６号）、酸化珪素粒子が平均一次粒子径が（ａ）４０〜６０ｎｍの粒子と、（ｂ）６０〜１００ｎｍの粒子の明確に区別できる２種類の粒子であって、その重量比が１：０．０５〜１：０．３であるコロイダルシリカは経済性まで配慮して最も好ましい。

酸化珪素の濃度は、実際の研磨加工時において１〜２５重量％であることが肝要であり、より好ましい範囲は、シリコンウエハの表面研磨では３〜１５重量％であり、外周部研磨では１〜１５重量％である。研磨時の酸化珪素の濃度が、１重量％未満であると研磨加工速度は低くなり実用的ではない。研磨時の酸化珪素濃度が高くなれば研磨加工速度自体は増大するが約２５重量％を越えるとウエハへの汚染が増大し、洗浄性が悪化する。

また、一般的には酸化珪素濃度２５〜６５％の高濃度の組成物を調製しておき、水あるいは、水と有機溶媒の混合物で希釈して使用することが便利である。高濃度の組成物には酸化珪素以外の必須成分のうちいずれかを欠いておき、希釈時に添加することもできる。

＜界面活性剤＞
本発明においては、成分の一つに界面活性剤を含有することが必要である。界面活性剤はカチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤さらには両性界面活性剤のいずれも使用することができる。高分子界面活性剤やグリコール類が使用できるが、アニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤であることが好ましい。アニオン系界面活性剤はスルホン酸塩または脂肪酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩等いずれも使用できるが、スルホン酸塩または脂肪酸塩であることが好ましい。スルホン酸塩としては、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩、アルファオレフィンスルホン酸及びその塩が好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸塩は最も好ましい。脂肪酸塩としてはラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸から選ばれた１種以上であることが好ましい。例えばステアリン酸ナトリウムのような水溶性塩を使用するのが便利である。ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキレングリコール類、脂肪酸エステル類、アルキルアミンエチレンオキサイド付加体類、グリコール類または高分子界面活性剤類が使用できる。なかでもポリオキシエチレンアルキルエーテルやポリエチレングリコールが好ましいが、ポリエチレングリコールが最も好ましい。

界面活性剤の濃度は０．０１〜１０ミリｍｏｌ／Ｋｇであることが好ましい。０．０１ミリｍｏｌ／Ｋｇ以下ではエッチング防止効果がなく、１０ミリｍｏｌ／Ｋｇ以上配合しても効果に変わりはなく不要である。脂肪酸の使用方法としては脂肪酸のアルカリ金属塩、例えばステアリン酸ナトリウムのような水溶性塩を使用するのが便利である。組成物に配合した脂肪酸は全量が溶解状態となっている必要はなく、ｐｐｍオーダーで一部が溶解し、残部は会合したミセル状でよい。

＜アルカリ性化合物＞
本発明においては研磨用組成物は、アルカリ性化合物によってｐＨが８．７〜１２．０の範囲に調整されていることが肝要である。更に好ましくはｐＨは９．５〜１０．７の範囲であることが良い。ｐＨが８．７以下であると研磨速度は著しく低下し実用の範囲からは外れる。また、ｐＨが１２．０以上になると、ウエハへの汚染が増大し、洗浄性が悪化する。
アルカリ性化合物としては、アルカリ金属、アンモニア、４級アンモニウムおよびアミン類の水酸化物またはアルカリ性塩が好ましく、これらの１種または２種以上を用いることができる。

そしてまた、このｐＨは摩擦、熱、外気との接触あるいは他の成分との混合等、考えられる外的条件の変化により容易に変化するようなものであってはならないが、本発明においては研磨用組成物溶液自体を、外的条件の変化に対してｐＨの変化の幅の少ない、いわゆる緩衝作用の強い液とすることが好ましい。
本発明の緩衝溶液を形成するイオンとしては、陰イオンは一例をあげると、塩酸、硝酸、フッ酸、硫酸などの強酸やホウ酸、炭酸、燐酸及び水溶性の有機酸等の弱酸があげられ、またその混合物であってもかまわない。特に好適なのは炭酸イオンもしく炭酸水素イオンである。陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン、アンモニウム、コリン、テトラメチルアンモニウム等のアンモニウムイオン、エチレンジアミン、ピペラジン等のアミン類イオンなど水酸イオンと対をなしてアルカリ性を示すもので、それらの混合物でも良い。特にカリウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、またはこれらの混合物が好ましい。本発明で述べる緩衝溶液とは、上述のイオンの組み合わせで形成され、酸、アルカリ、塩として添加され、イオンとして解離している状態及び、未解離の状態が共存している溶液を示し、少量の酸または、塩基が混入してもｐＨの変化が少ないことが特徴である。

＜シリコン消泡剤＞
界面活性剤、特にアニオン系界面活性剤は使い方によっては泡立ちというマイナスの現象を起こしやすい。この抑制には消泡剤を併用するのが通常であるが、シリコーン消泡剤は極めて効果的である。シリコーン消泡剤としては、オイル型、変性油型、溶液型、粉末型、エマルジョン型があり、変性油型とエマルジョン型がコロイド液への分散が良く使用できるが、なかでもエマルジョン型が最も効果が高く持続性もよい。市販品としては、例えば信越化学工業株式会社製の信越シリコーンＫＭグレードがある。
消泡剤の使用量は界面活性剤の量により適宜決めなくてはならないが、消泡有効成分として研磨組成物中におおむね１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍが適切である。

＜水溶性高分子＞
また、本発明では水溶性高分子を配合することで、その効果を高めることができる。前述のように、分子量５０００以上の水溶性高分子や分子量１０万以上の水溶性高分子は、ウエハの金属汚染低減や平坦性の向上に機能するとされているが、このように大きな分子量の高分子を使用する場合には、研磨剤液の粘性を上げ過ぎないよう、小量しか配合できない欠点がある。平均分子量５０００以下、好ましくは５００以上３０００以下の水溶性高分子を０．００１〜１ミリｍｏｌ／Ｋｇの量で使用することが好ましい。上記水溶性高分子としてはポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、マレイン酸・ビニル共重合体、キサンタンガム、セルロース誘導体などいずれも使用できるが、セルロース誘導体またはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールから選ばれた１種以上であるのが好ましい。セルロース誘導体としてはヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどが使用できるが、ヒドロキシエチルセルロースが好ましい。分子量５０００以下のポリエチレングリコールは更に好ましい。

本発明の研磨組成物の物性を改良するため、上記以外の界面活性剤、消泡剤、殺菌剤、湿潤剤、水混和性有機溶剤、凍結防止剤、防錆剤などを併用することができる。

＜調整方法＞
本発明の研磨用組成物の調整方法を示す。水及び酸化珪素粒子よりなり、酸化珪素粒子の濃度が１５〜６５重量％のコロイド溶液に、前記のアルカリ性化合物を加える。アルカリ性化合物として緩衝溶液を用いる場合には、前述のイオン種で構成される緩衝溶液をあらかじめ作成しておき、加えることができる。
続いて、水及び塩類を含み、界面活性剤を０．０１〜１０ミリｍｏｌ／Ｋｇ含有する溶液あるいはその混合物を作成し、これを用いて前記の溶液を希釈することにより、研磨用組成物を得る。水の代わりに、水と有機溶剤の混合物を用いることもできる。

＜研磨方法＞
本発明の研磨用組成物を用いて被研磨物であるシリコンウエハの表面または外周部を研磨することができる。表面の研磨は、研磨布を上下両面あるいは片面に貼付した回転可能な定盤を有する研磨装置に、被研磨物であるシリコンウエハを載置押圧し、前記定盤及び被加工物の双方あるいは一方を回転しつつ、上述の研磨用組成物を供給しながら研磨を行なう方法が適用できる。研磨布は、合成樹脂発泡体、合成皮革あるいは不織布等、通常用いられているものを使用することができる。平面研磨においては、単一回転方式、オービタル運動方式、リニア運動方式などの様々な研磨装置が提案されており、これらのいかなる装置をも使用することができる。
外周部の研磨は、表面に研磨布を貼付したドラム形状の研磨部材または、円弧状をした作業面を持つ研磨具を有する研磨装置に、ウエハ等の被加工物の外周部分を押圧し、研磨部材及び／または前記被加工物を回転させつつ、上述の研磨用組成物を供給しながら、前記被加工物の外周部分の研磨を行なう方法が適用できる。外周部研磨においては、特開平０７−３１４３０４号公報、特開２０００−３１７７８８号公報、特開２００２−３６０７９号公報記載の研磨装置などが適宜使用できる。特に最近では外周部の垂直端面と傾斜面とを同時に研磨する方法が提案されていて好ましい。更には外周部上下平面まで研磨する方法も好ましい。これらに限定する物ではなく従来より使用されてきたいかなる装置も使用することができる。

次に実施例及び比較例をあげて本発明の研磨用組成物、およびこれを用いた研磨加工方法を具体的に説明するが、特にこれにより限定を行なうものではない。実施例で用いたコロイダルシリカは、「シリカドール３０」（平均粒子径１５ｎｍ）、「シリカドール４０」（平均粒子径２０ｎｍ）、「シリカドール３０Ｇ」（平均粒子径４０ｎｍ）及び「シリカドール４０Ｇ−８０」（平均粒子径８０ｎｍ）を使用した（いずれも日本化学工業株式会社製、商品名）。
また、水酸化テトラメチメルアンモニウム（以下ＴＭＡＨと略記）としては市販の２０％水溶液を使用した。炭酸水素カリウムおよび水酸化カリウムは特級試薬を使用した。セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムおよび分子量１０００のポリエチレングリコールは試薬を水溶液に調製して使用し、その他の界面活性剤は市販品を使用した。分子量３０００００のヒドロキシエチルセルロースは試薬を１％水溶液に調製して使用した。消泡剤には、シリコーンエマルジョンである信越化学工業株式会社製の信越シリコーンＫＭ７３Ａ（有効成分２２．５％）を使用した。

研磨組成物は、上記コロイダルシリカに、ＴＭＡＨ水溶液または希釈ＴＭＡＨ水溶液に炭酸水素カリウムおよび水酸化ナトリウムを溶解した水溶液を攪拌下混合し、次いで界面活性剤水溶液および水溶性高分子水溶液を添加混合して作成した。この研磨組成物は研磨試験直前に表１に示した組成となるように希釈して使用した。

［実施例１〜３および比較例１］
シリコンウエハの表面研磨の実施例を示す。表１に示した組成となるよう調整した研磨組成物を用いて、以下の研磨条件で鏡面研磨加工を実施した。
研磨装置：スピードファム株式会社製、ＳＨ−２４型片面加工機
ウエハ保持法：減圧吸引方式
キャリアチャック真空度：５０ｍｍＨｇ
定盤回転数：７０ＲＰＭ
プレッシャープレート回転数：５０ＲＰＭ
研磨布：ＳＵＢＡ４００（ロデールニッタ社製）
面圧力：４００ｇ／ｃｍ^２研磨組成物流量：６０ｍｌ／分
研磨時間：３分
工作物：６インチ、酸化膜１２００ｎｍ付きシリコンウエハ
加工後洗浄：脱イオン水で３０秒
研磨組成物のｐＨはｐＨメーターを用いて測定した。また、研磨面の評価は、集光灯下で肉眼にてシミの状態を観察した。また、研磨速度は、研磨前後のシリコンウエハの重量差より求めμｍ／分に換算した。

結果を表１に示した。
実施例１〜３ではアニオン界面活性剤２種類とノニオン（高分子）界面活性剤の使用例を示したが、いずれもシミは観察されなかった。比較例１では裏面のウエハ吸引固定チャック部にシミがリング状の白濁部として観察された。
実施例１では研磨剤組成物の若干の泡立ちが見られたが、消泡剤の微量添加の効果で泡はすぐに消えた。

ＤＢＳ：ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
ＳＴＡ：ステアリン酸ナトリウム
ＰＥＧ：ポリエチレングリコール（分子量１０００）

［実施例４〜７および比較例２］
シリコンウエハの外周部端面研磨の実施例を示す。表２に示した組成となるよう調整した研磨組成物を用いて、以下の研磨条件で鏡面研磨加工を実施した。
研磨装置：スピードファム株式会社製、ＥＰ−ＩＶ型端面加工機
ウエハ保持法：減圧吸引方式
キャリアチャック真空度：２０ｍｍＨｇ
ウエハ傾斜角：４５度
ドラム回転速度：８００ＲＰＭ
ウエハ回転速度：７０秒／ＲＥＶ
ウエハ回転数：４回／枚
研磨布：ＤＲＰ−ＩＩ（スピードファム社製）
荷重：２．５Ｋｇ
研磨組成物流量：２５０ｍｌ／分
工作物：８インチシリコンウエハ
研磨組成物のｐＨはｐＨメーターを用いて測定した。また、研磨面の評価は、集光灯下で肉眼にてシミの状態を観察した。また、研磨速度は、研磨前後のシリコンウエハの重量差より求めｍｇ／分に換算した。

結果を表２に示した。
実施例４〜７ではアニオン界面活性剤２種類とノニオン（高分子）界面活性剤の使用例を示したが、いずれもシミは観察されなかった。比較例２では裏面のウエハ吸引固定チャック部にシミがリング状の白濁部として観察された。
実施例４、７では研磨剤組成物の若干の泡立ちが見られたが、消泡剤の微量添加の効果で泡はすぐに消えた。

ＰＯＥＡＳ：ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステルナトリウム塩
ＯＬＡ：オレイン酸アミド
ＰＥＧ：ポリエチレングリコール（分子量１０００）
ＨＥＣ：ヒドロキシエチルセルロース（分子量３０００００）

［参考例１〜２］
実施例５および実施例７の研磨組成液を循環使用したシリコンウエハの外周部端面研磨の参考例を示す。表２に示した組成となるよう調整した研磨組成物を用いて、研磨条件は実施例４〜７と同じにして、１０回循環研磨組成液を使用して、１０枚のウエハ研磨実験を行い、各回毎の研磨組成物のｐＨと研磨速度を測定した。

結果を表３に示した。
参考例２のｐＨは参考例１と比べ１０枚目まで変化が少なく，研磨速度は安定して大きい。参考例１は４枚目以後、研磨不足が顕著になり循環使用に耐えなかった。

以上述べたように、本発明はシリコンウエハの表面または外周部、または表面を酸化膜や窒化膜等で被覆したシリコンウエハの表面または外周部の研磨加工を行なう研磨用組成物および該研磨用組成物を用いて被研磨物であるシリコンウエハの表面または外周部を研磨する研磨方法に関するものであり、本発明のシリコンウエハ用研磨組成物は、加工速度が速いだけではなく非加工部位に対してエッチングを起こさず、特にウエハを保持するための吸引治具周辺部で研磨剤が接触している局所で発生するシミを防止するという効果を奏する。

Claims

水、酸化珪素粒子および界面活性剤を含有し、アルカリ性化合物によってｐＨ８．７〜１２．０の間に調整されてなることを特徴とするシリコンウエハ用研磨用組成物。
シリコーン消泡剤をさらに含んでなる、請求項１記載の研磨用組成物。
酸化珪素粒子の平均一次粒子径が１０〜２００ｎｍであり、濃度が１〜２５重量％のコロイド溶液である請求項１および２に記載の研磨用組成物。
酸化珪素粒子の平均一次粒子径が（ａ）４０〜６０ｎｍの粒子と、（ｂ）６０〜１００ｎｍの粒子の２種類であり、その重量比（ａ：ｂ）が１：０．０５〜１：０．３であることを特徴とする請求項３に記載の研磨用組成物。
界面活性剤がアニオン系界面活性剤またはノニオン系界面活性剤であり、該界面活性剤の濃度が０．００１〜１０ミリｍｏｌ／Ｋｇである請求項１および２に記載の研磨用組成物。
アニオン系界面活性剤がスルホン酸塩または脂肪酸塩である請求項５に記載の研磨用組成物。
ノニオン系界面活性剤がポリエチレングリコールである請求項５に記載の研磨用組成物。
アルカリ性化合物がアルカリ金属、アンモニア、４級アンモニウムおよびアミン類の水酸化物またはアルカリ性塩から選ばれた１種以上である請求項１および２に記載の研磨用組成物。
アルカリ性化合物がｐＨ９．５〜１０．７の間で緩衝溶液を形成するイオン種で構成され、緩衝溶液を形成する陽イオンが、カリウムイオン、ナトリウムイオン、およびテトラメチルアンモニウムイオンから選ばれた１種以上であり、陰イオンが、炭酸イオンおよび炭酸水素イオンのいずれか１種以上である請求項１および２に記載の研磨用組成物。
水溶性高分子をさらに含んでなる、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
水溶性高分子の濃度が０．００１〜１ミリｍｏｌ／Ｋｇである請求項１０に記載の研磨用組成物。
水溶性高分子の分子量が５０００以下である請求項１０に記載の研磨用組成物。
水溶性高分子がセルロース誘導体、ポリビニルアルコールおよびポリエチレングリコールから選ばれた１種以上である請求項１０に記載の研磨用組成物。
請求項１ないし１３に記載の研磨用組成物を用いて被研磨物であるシリコンウエハの表面または外周部を研磨する方法。
研磨布を展張した定盤上に被研磨物を載置し、押圧回転しつつ請求項１ないし１３に記載の研磨用組成物を供給しながら被研磨物の平面を研磨する方法。
表面に研磨布を貼付した研磨部材を有する研磨装置を使用して、該研磨部材に被研磨物の外周部を接触させ、研磨部材および被研磨物のいずれかまたは両方を回転させつつ、請求項１ないし１３に記載の研磨用組成物を外周部部分に供給しながら、被研磨物の外周部を研磨する方法。