KR20220015318A

KR20220015318A - 연마액

Info

Publication number: KR20220015318A
Application number: KR1020210082195A
Authority: KR
Inventors: 아유무 사카이; 노리히사 아리후쿠; 다케시 사토
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-02-08
Also published as: JP2022025972A; TW202205420A; US20220033684A1; CN114058329A

Abstract

[과제] 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염만이 용해된 수용액을 연마액으로서 사용한 경우에 비해, 연마 레이트를 향상시킬 수 있고, 또한, 금속을 함유하지 않는 연마액을 제공한다.
[해결 수단] 패드 중에 지립이 고정된 고정 지립 연마 패드를 사용하여, 웨이퍼의 일방의 면을 연마할 때에 사용되는 연마액으로서, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염과, 금속을 함유하고 있지 않은 유기 알칼리가 용해되어 있고, 지립이 함유되어 있지 않은 연마액을 제공한다. 바람직하게는, 유기염은, 강알칼리의 양이온과 약산의 음이온으로 이루어지고, 유기 알칼리는, 암모니아, 아민, 및, 염기성의 아미노산 중 1 종류 이상을 포함한다.

Description

연마액{POLISHING LIQUID}

본 발명은, 웨이퍼를 연마할 때에 사용되는 연마액에 관한 것이다.

휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기에는, 디바이스 칩이 탑재되어 있다. 디바이스 칩은, 예를 들어, 표면 측에 IC (Integrated Circuit), LSI (Large Scale Integration) 등의 디바이스가 형성되어 있는 실리콘제의 웨이퍼를 가공함으로써 제조된다.

구체적으로는, 먼저, 연삭 장치를 사용하여, 웨이퍼의 이면 측을 조연삭하고, 이어서, 동이면측을 마무리 연삭함으로써, 웨이퍼를 소정의 두께까지 박화한다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 통상, 연삭 공정에서는, 피연삭면에는 연삭흔 (소 마크) 이 남으므로, 연삭 공정 후, CMP (Chemical Mechanical Polishing : 화학 기계 연마) 장치를 사용하여, 웨이퍼의 이면 측을 연마하여 소 마크를 제거한다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 연마 공정 후, 절삭 장치를 사용하여, 웨이퍼를 복수의 디바이스 칩으로 분할한다.

연마 장치의 일례 (웨이퍼의 하면 측을 연마하는 페이스 다운 방식) 에 대해 설명하면, 연마 장치는, 연직 방향에 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전 가능한 원형의 정반을 갖는다. 정반의 상면에는, 원반상의 연마 패드가 고정되어 있다. 연마 패드로서는, 예를 들어, 지립을 함유하고 있는 고정 지립 연마 패드가 사용된다. 또, 고정 지립 연마 패드의 상방에는, 연마액을 공급하기 위한 노즐이 배치되어 있다.

고정 지립 연마 패드의 상방 중 노즐과는 상이한 영역에는, 연직 방향에 대략 평행한 회전축의 둘레로 회전 가능하고, 웨이퍼를 흡인 유지 가능한 원반상의 캐리어가 배치되어 있다. 웨이퍼를 연마할 때에는, 먼저, 캐리어의 유지면으로 웨이퍼의 상면 측을 유지한다.

그리고, 회전하고 있는 고정 지립 연마 패드의 상면에 연마액을 공급함과 함께, 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼의 하면 측을 고정 지립 연마 패드의 상면에 압박한다. 웨이퍼의 하면 측과, 연마액을 포함한 고정 지립 연마 패드의 상면 측의 화학적 작용 및 기계적 작용에 의해, 웨이퍼의 하면 측은 연마된다.

일본 공개특허공보 2000-288881호 일본 공개특허공보 평8-99265호

연마액으로서는, 예를 들어, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 무기염이 용해된 수용액이 사용된다. 그러나, 당해 무기염은, 통상, 일반식 : M(OH)_n (단, M 은 양이온 M^n＋ 가 되고, n 은 1 이상의 정수이다) 으로 나타내는 강알칼리의 양이온과, 약산의 음이온으로 이루어진다.

강알칼리의 양이온으로서는, 칼륨 이온, 나트륨 이온 등의 알칼리 금속의 양이온이나, 칼슘 이온, 바륨 이온 등의 알칼리 토금속의 양이온이, 통상 사용된다.

연마액이, 소정 농도 이상의 금속 이온을 함유하고 있는 경우, 사용 후의 폐기 처리가 복잡하게 되고, 또, 금속 이온을 함유하고 있으므로 연마액이 극물 지정이 되는 경우, 취급이 용이하지 않게 된다. 그러므로, 금속 이온을 함유하고 있지 않은 연마액을 사용하고 싶다고 하는 사용자의 요망이 있다.

그래서, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 금속 함유의 무기염 대신에, 금속을 함유하고 있지 않고, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염을 사용하는 것이 생각된다. 그러나, 당해 유기염만이 용해된 수용액은 연마 레이트가 비교적 낮아, 원하는 연마 레이트를 실현할 수 없는 것이 염려된다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염만이 용해된 수용액을 연마액으로서 사용한 경우에 비해 연마 레이트를 향상시킬 수 있고, 또한, 금속을 함유하지 않는 연마액을 제공한다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 패드 중에 지립이 고정된 고정 지립 연마 패드를 사용하여, 웨이퍼의 일방의 면을 연마할 때에 사용되는 연마액으로서, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염과, 금속을 함유하고 있지 않는 유기 알칼리가 용해되어 있고, 지립이 함유되어 있지 않은 연마액이 제공된다.

바람직하게는, 상기 유기염은, 강알칼리의 양이온과 약산의 음이온으로 이루어지고, 상기 유기 알칼리는, 암모니아, 아민, 염기성의 아미노산 중 1 종류 이상을 포함한다.

또, 바람직하게는, 상기 유기염은, 0.50 wt% 이상이며, 상기 유기 알칼리는, 0.025 wt% 이상이다.

본 발명의 일 양태에 관련된 연마액에는, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염과, 금속을 함유하고 있지 않은 유기 알칼리가 용해되어 있다. 유기염 및 유기 알칼리의 작용에 의해, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염만이 용해된 수용액을 연마액으로서 사용한 경우에 비해, 연마 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 당해 연마액에는 지립이 함유되어 있지 않기 때문에, 유리 (遊離) 지립을 사용하는 경우와 같이, 장치 내부나 피가공물이 지립으로 오염되지 않는다는 이점이 있다.

도 1 은 연마 장치의 개요를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 탄산구아니딘의 농도를 여러 가지 값으로 한 경우에 있어서의 연마 레이트를 나타내는 그래프이다.
도 3 은 유기염에 대해 유기 알칼리의 중량비를 변경한 경우의 연마 레이트를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 5 분간 연마를 10 회 반복했을 때의 연마 레이트의 추이를 나타내는 그래프이다.

첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 양태에 관련된 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 본 실시형태에서 사용하는 연마액에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 연마 패드 중에 지립이 고정된 고정 지립 연마 패드를 사용하는 것을 전제로 한다. 그러므로, 고정 지립 연마 패드용 연마액으로서는, 지립이 함유되어 있지 않은 것을 사용한다.

그런데, 금속을 함유하고 있지 않은 연마액을 사용하기 위해서는, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염만이 용해된 연마액을 사용하는 것이 생각되지만, 당해 연마액에는, 연마 레이트가 비교적 낮다는 단점이 있다.

그러나, 당해 연마액을 사용한 경우, 연마 레이트는 비교적 낮지만, 연마 부스러기에 의한 고정 지립 연마 패드의 눈막힘이 일어나기 어렵기 때문에, 연마 레이트 (단위시간당에 제거되는 웨이퍼의 두께) 의 시간 경과적인 저하가 발생하기 어렵다는 이점이 있다.

한편으로, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염만이 용해된 연마액에 비해 케미컬 에칭 효과를 높게 하기 위해서, 당해 유기염만이 용해된 연마액 대신에, 유기 알칼리가 용해된 연마액을 사용하는 것이 생각된다.

그러나, 고정 지립 연마 패드용 연마액으로서, 지립을 포함하지 않고, 금속을 함유하고 있지 않은 유기 알칼리만이 용해된 것을 사용한 경우, 연마 부스러기가 고정 지립 연마 패드의 기공을 막음으로써, 연마액을 패드 중에 유지하는 고정 지립 연마 패드의 유지 성능이 저하한다. 그러므로, 연마 레이트의 시간 경과적인 저하가 발생하기 쉽다.

이상을 감안하여, 본건의 출원인은, 상기 서술한 유기염 및 유기 알칼리를 병용함으로써, 유기염의 단점을 유기 알칼리의 장점으로 보충하고, 또한, 유기 알칼리의 단점을 유기염의 장점으로 보충할 수 있지 않을까 생각했다.

요컨대, 유기염 및 유기 알칼리를 병용함으로써, 유기염만을 사용한 경우에 비해 연마 레이트가 높아지고, 또한, 유기 알칼리만을 사용한 경우에 비해 연마 레이트의 시간 경과적인 저하가 생기기 어려워진다고 생각했다.

(연마액) 본 실시형태의 연마액은, 순수 중에서 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염과, 유기 알칼리가 용해되어 있고, 지립이 함유되어 있지 않다. 또한, 당해 유기염도 당해 유기 알칼리도, 금속을 함유하고 있지 않다. 상세하게는, 후술하지만, 연마액 (24) 에 있어서, 유기염을 0.50 wt% 이상으로 하고, 또한, 유기 알칼리를 0.025 wt% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

당해 유기염은, 수용성의 염이며, 금속을 포함하지 않는 강알칼리의 양이온과, 약산의 음이온으로 이루어진다. 강알칼리의 양이온으로서는, 예를 들어, 질소 원자를 포함하는 유기 염기가 사용된다. 질소 원자를 포함하는 유기 염기로서는, 예를 들어, 구아니딘 (guanidine) 또는 그 유도체가 사용된다. 또, 약산의 음이온으로서는, 탄산, 인산, 옥살산, 아세트산, 포름산, 규산 등의 음이온이 바람직하다.

유기 알칼리는, 수용액 중에 있어서 알칼리성을 나타내는, 암모니아, 아민 (amine), 및, 염기성 아미노산 중 1 종류 이상을 포함한다. 염기성 아미노산으로서는, 예를 들어, 아르기닌 (arginine), 히스티딘 (histidine), 리신 (lysine) 을 사용할 수 있다.

아민으로서는, 예를 들어, 지방족 아민, 복소 고리 아민 등의 수용성 유기 화합물이 사용된다. 지방족 아민으로서는, 에틸렌디아민, 프로판디아민, 부탄디아민, 펜탄디아민, 헥산디아민, 디에틸렌트리아민, 및, 트리스(2-아미노에틸)아민 등을 사용할 수 있다. 또, 복소 고리 아민으로서는, 피페라진, 이미다졸 등을 사용할 수 있다.

이어서, 연마에 최적인 유기염 및 유기 알칼리의 중량비를 특정하기 위한 실험에 대해 설명한다. 당해 실험에서는, 디바이스 등이 형성되어 있지 않은 실리콘제의 웨이퍼 (베어 웨이퍼 : bare wafer) 를 연마 장치 (2) (도 1 참조) 로 연마했다. 여기서, 실험에서 사용한 연마 장치 (2) 의 개요에 대해 설명한다.

도 1 은, 웨이퍼 (11) 의 상면 측을 연마하는 페이스 업 방식의 연마 장치 (2) 의 개요를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 1 에 나타내는 Z 축 방향은, 연직 방향과 대략 평행이다. 연마 장치 (2) 는, 원반상의 척 테이블 (4) 을 갖는다.

척 테이블 (4) 의 하부에는, Z 축 방향에 대략 평행하게 배치된 원기둥상의 회전축 (도시 생략) 의 상단부가 연결되어 있다. 회전축의 하단부에는, 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 의 출력축이 연결되어 있다. 회전 구동원을 동작시키면, 척 테이블 (4) 은, Z 축 방향에 평행한 회전축의 둘레로, 소정 방향으로 회전한다.

척 테이블 (4) 은, 스테인리스강 등의 금속으로 형성된 원반상의 프레임체 (6) 를 갖는다. 프레임체 (6) 의 상부에는, 원반상의 오목부가 형성되어 있고, 이 오목부에는 다공질 세라믹스 등으로 형성된 원반상의 포러스판 (8) 이 고정되어 있다.

포러스판 (8) 의 상면과, 프레임체 (6) 의 상면은, 면일 (面一) 로 되어 있고, 대략 평탄한 유지면 (4a) 을 형성하고 있다. 포러스판 (8) 의 하방에는, 프레임체 (6) 의 직경 방향을 따르는 양태로 복수의 제 1 유로 (6a) 가 형성되어 있다. 또한, 도 1 에서는, 1 개의 제 1 유로 (6a) 를 나타낸다.

또한, 프레임체 (6) 의 직경 방향의 중심부에는, Z 축 방향을 따르는 양태로 제 2 유로 (6b) 가 형성되어 있다. 제 2 유로 (6b) 의 상단부는, 제 1 유로 (6a) 에 접속되어 있고, 제 2 유로 (6b) 의 하단부는, 이젝터 등의 흡인원 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 흡인원을 동작시키면, 포러스판 (8) 의 상면에는 부압이 전달된다.

유지면 (4a) 상에 배치된 웨이퍼 (11) 는, 유지면 (4a) 에서 발생하는 부압에 의해, 흡인 유지된다. 유지면 (4a) 의 상방에는, 연마 유닛 (10) 이 배치되어 있다. 연마 유닛 (10) 은, 원통상의 스핀들 하우징 (도시 생략) 을 갖는다.

스핀들 하우징 내에는, 원기둥상의 스핀들 (12) 이 회전 가능한 양태로 수용되어 있다. 스핀들 (12) 의 길이 방향은, Z 축 방향과 대략 평행하게 배치되어 있다. 스핀들 (12) 의 상단부에는, 스핀들 (12) 을 회전시키는 모터 (도시 생략) 가 형성되어 있다.

스핀들 (12) 의 하단부에는, 원반상의 마운트 (14) 의 상면의 중심부가 연결되어 있다. 마운트 (14) 는, 웨이퍼 (11) 의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 마운트 (14) 의 하면에는, 마운트 (14) 와 대략 동일 직경의 원반상의 연마휠 (16) 이 장착되어 있다.

연마휠 (16) 은, 마운트 (14) 의 하면에 연결된 원반상의 휠기대 (18) 를 갖는다. 휠기대 (18) 는, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속으로 형성되어 있다. 휠기대 (18) 의 하면에는, 휠기대 (18) 와 대략 동일 직경의 연마 패드 (20) 가 고정되어 있다.

연마 패드 (20) 는, 패드 중에 지립이 고정된 고정 지립 연마 패드이다. 연마 패드 (20) 는, 예를 들어, ㎛ 오더의 사이즈의 지립이 분산된 우레탄 용액을, 폴리에스테르제의 부직포에 함침시킨 후, 건조시킴으로써 제조할 수 있다.

지립은, 실리카 (산화실리콘), 탄화규소, cBN (cubic boron nitride), 다이아몬드, 금속 산화물 미립자 등의 재료로 형성되어 있다. 지립에 사용되는 금속 산화물 미립자로서는, 세리아 (산화세륨), 지르코니아 (산화지르코늄), 알루미나 (산화알루미늄) 등을 들 수 있다.

연마 패드 (20), 휠기대 (18), 마운트 (14) 및 스핀들 (12) 의 직경 방향의 중심 위치는, 대략 일치하고 있고, 이들의 중심 위치를 관통하도록, 원기둥상의 관통공 (22) 이 형성되어 있다. 관통공 (22) 의 상단부에는, 연마액 공급원 (도시 생략) 의 배관 (도시 생략) 이 접속되어 있다.

연마액 공급원은, 배관, 송액 펌프, 연마액 (24) 의 저류조 등을 구비한다. 연마액 공급원은, 관통공 (22) 을 통하여 연마 패드 (20) 의 관통 개구부에, 연마액 (24) 을 공급한다. 또한, 연마액 (24) 은, 지립을 함유하지 않는다.

지립을 함유하지 않는 연마액 (24) 을 사용함으로써, 지립 (즉, 유리 지립) 을 함유하는 연마액을 사용하는 경우와 달리, 연마 장치 (2) 의 내부나, 피가공물인 웨이퍼 (11) 가 지립으로 오염되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 스핀들 하우징에는, Z 축 방향 이동 유닛 (도시 생략) 이 연결되어 있다. Z 축 방향 이동 유닛으로 연마 유닛 (10) 을 하방으로 누름으로써, 연마 패드 (20) 는, 유지면 (4a) 으로 흡인 유지된 웨이퍼 (11) 를, 소정 압력으로 하방으로 압압 (押壓) 할 수 있다.

웨이퍼 (11) 를 연마할 때에는, 먼저, 유지면 (4a) 으로 웨이퍼 (11) 를 흡인 유지한다. 그리고, 척 테이블 (4) 을 소정 방향으로 회전시킴과 함께, 스핀들 (12) 을 소정 방향으로 회전시킨다.

이때, 연마액 공급원으로부터 연마액 (24) 을 공급하면서, 연마 패드 (20) 를 소정의 압력으로 하방으로 압압하면, 웨이퍼 (11) 의 상면 (일방의 면) 측과, 연마액 (24) 을 포함하는 연마 패드 (20) 의 하면 측의 화학적 작용 및 기계적 작용에 의해, 웨이퍼 (11) 의 상면 측은 연마된다.

다음으로, 실험에 있어서의 유기염의 최적 농도에 대해 설명한다. 도 2 는, 탄산구아니딘의 농도를 여러 가지의 값 (0.10 wt%, 0.25 wt%, 0.50 wt%, 0.75 wt% 및 1.00 wt%) 으로 한 경우에 있어서의, 연마 레이트 (㎛/분) 를 나타내는 그래프이다. 막대 그래프는, 도 2 의 세로축의 좌측에 위치하는 연마 레이트 (㎛/분) 를 나타낸다.

연마 패드 (20) 의 지립에는, 실리카제의 지립을 사용했다. 실험에 있어서, 스핀들 (12) 의 회전수를 500 rpm 으로 하고, 척 테이블 (4) 의 회전수를 505 rpm 으로 했다. 또, 웨이퍼 (11) 에 대한 압압력은, 25 kPa 로 했다.

연마액으로서는, 지립이 함유되어 있지 않고, 또한, 분말상의 탄산구아니딘을 순수에 용해시킨 탄산구아니딘 수용액을, 연마액 공급원으로부터 0.15 L/분의 유량으로 공급했다. 또, 연마 시간은, 300 초 (즉, 5 분) 로 했다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 탄산구아니딘의 농도가 0.50 wt% 이상이 되면, 연마 레이트는 대략 일정해졌다. 그러므로, 탄산구아니딘의 농도는, 0.50 wt% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 0.50 wt% 이상으로 하는 경우에, 탄산구아니딘의 농도를 높게 할수록 약품 비용이 높아진다.

그러므로, 0.10 wt% 이상 1.00 wt% 이하의 범위에서는, 약품 비용을 억제하면서, 또한, 연마 레이트를 높게 하기 위해서는, 탄산구아니딘의 농도를 0.50 wt% 이상의 범위에서 0.50 wt% 에 가깝게 하는 편이 바람직하다.

이 결과에 근거하여, 다음으로, 유기염 (탄산구아니딘 0.50 wt%) 과, 여러 가지 농도의 유기 알칼리 (1,3-프로판디아민 (이하, 간단히 프로판디아민으로 기재한다)) 를 갖는 연마액 (24) 을 제조하고, 유기 알칼리의 농도에 대한 연마 레이트의 차이를 조사했다.

도 3 은, 유기염 (탄산구아니딘) 에 대해 유기 알칼리 (프로판디아민) 의 농도 (wt%) 를 변경한 경우의 연마 레이트를 나타내는 그래프이다. 가로축은, 하기의 표 1 에 나타내는 바와 같이 연마액의 종류를 나타내고, 세로축은, 5 분간 연마한 경우의 연마 레이트 (㎛/분) 를 나타낸다.

연마 패드 (20) 의 지립에는, 실리카제의 지립을 사용했다. 비교예 1 및 비교예 2, 그리고, 실험예 1 내지 실험예 6 에서는, 스핀들 (12) 의 회전수를 500 rpm 으로 하고, 척 테이블 (4) 의 회전수를 505 rpm 으로 했다. 또, 웨이퍼 (11) 에 대한 압압력은, 25 kPa 로 했다.

비교예 1 은, 지립이 함유되어 있지 않고, 또한, 0.50 wt% 의 탄산구아니딘만이 순수에 용해된 알칼리성 수용액을, 연마액 공급원으로부터 0.15 L/분의 유량으로 공급하여, 웨이퍼 (11) 를 연마한 경우의 실험 결과이다.

비교예 2 는, 지립이 함유되어 있지 않고, 또한, 0.10 wt% 의 프로판디아민만이 순수에 용해된 알칼리성 수용액을, 연마액 공급원으로부터 0.15 L/분의 유량으로 공급하여, 웨이퍼 (11) 를 연마한 경우의 실험 결과이다.

실험예 1 내지 6 은, 지립이 함유되어 있지 않고, 또한, 탄산구아니딘과, 액체의 프로판디아민이 순수에 용해된 알칼리성 수용액 (연마액 (24)) 을, 연마액 공급원으로부터 0.15 L/분의 유량으로 공급하여, 웨이퍼 (11) 를 연마한 경우의 실험 결과이다. 또한, 실험예 1 내지 6 에 있어서의 연마액 (24) 의 pH 는, 10 이상 14 이하였다.

비교예 1 및 비교예 2, 그리고, 실험예 1 내지 실험예 6 에 있어서의, 탄산구아니딘의 농도 (wt%) 와, 프로판디아민의 농도 (wt%) 와, 5 분간 연마한 경우의 연마 레이트 (㎛/분) 를 표 1 에 나타낸다.

실험예 2 내지 실험예 6 의 연마 레이트는, 비교예 1 의 연마 레이트에 비해 높다. 상기 서술한 도 2 에 나타내는 실험에서는, 탄산구아니딘의 농도를 0.50 wt% 이상으로 해도 연마 레이트가 대략 일정하게 된 것을 고려하면, 유기염과, 소정 농도 이상의 유기 알칼리의 작용에 의해, 가수분해에 의해 알칼리성을 나타내는 유기염만이 용해된 수용액을 연마액으로서 사용한 경우에 비해, 연마 레이트를 향상시킬 수 있다고 할 수 있다.

또, 실험예 2 내지 실험예 6 의 연마 레이트는, 비교예 2 의 연마 레이트보다 높았다. 그러므로, 프로판디아민의 농도를, 0.025 wt% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

단, 프로판디아민의 농도 상승에 수반하여 연마 레이트는 상승하는 경향이 있으므로, 유기염 (탄산구아니딘) 을 0.50 wt% 이상으로 하고, 또한, 유기 알칼리 (프로판디아민) 를 0.050 wt% 이상으로 해도 된다.

또, 유기염을 0.50 wt% 이상으로 하고, 또한, 유기 알칼리를 0.10 wt% 이상으로 해도 되고, 유기염을 0.50 wt% 이상으로 하고, 또한, 유기 알칼리를 0.25 wt% 이상으로 해도 된다.

프로판디아민의 농도 상승에 수반하여 연마 레이트는 상승하는 경향이 있었지만, 실험예 4 내지 실험예 6 에서는, 연마 레이트의 명확한 상승 경향이 없어졌다.

그러므로, 유기염 (탄산구아니딘) 을 0.50 wt% 이상으로 하고, 또한, 유기 알칼리 (프로판디아민) 의 농도를 0.10 wt% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 약품 비용을 낮추거나, 연마 레이트를 높이거나 하기 위해서는, 유기 알칼리의 농도를, 0.10 wt% 이상의 범위에서 0.10 wt% 에 가깝게 하는 편이 바람직하다.

다음으로, 유기염 및 유기 알칼리를 사용함으로써, 유기 알칼리만을 사용한 경우에 비해 연마 레이트의 시간 경과적인 저하가 생기기 어려워졌는지 여부를 검토한다. 도 4 는, 5 분간 연마를 10 회 반복했을 때의 연마 레이트의 추이를 나타내는 꺾은선 그래프이다.

세로축은 연마 레이트 (㎛/분) 를 나타내고, 가로축은 횟수 (1 회 내지 10 회) 를 나타낸다. 또한, 1 회의 연마 시간은 5 분간으로 했다. 그래프 A1 (도 4 에 있어서 실선으로 나타낸다) 은, 탄산구아니딘의 농도를 0.50 wt% 로 한 경우의 10 회의 연마에 있어서의 연마 레이트의 추이를 나타낸다.

또, 그래프 A2 (도 4 에 있어서 파선으로 나타낸다) 는, 프로판디아민의 농도를 0.10 wt% 로 한 경우의 10 회의 연마에 있어서의 연마 레이트의 추이를 나타낸다.

또한, 그래프 A3 (도 4 에 있어서 일점 쇄선으로 나타낸다) 은, 탄산구아니딘의 농도를 0.50 wt% 로 하고, 또한, 프로판디아민의 농도를 0.10 wt% 로 한 경우의 10 회의 연마에 있어서의 연마 레이트의 추이를 나타낸다.

각 회에서는, 도 3 의 실험과 동일한 조건 (스핀들 (12) 의 회전수 500 rpm, 척 테이블 (4) 의 회전수 505 rpm, 웨이퍼 (11) 에 대한 압압력 25 kPa, 연마액의 공급량 0.15 L/분) 으로 웨이퍼 (11) 를 연마했다. 도 4 의 정보와 중복되지만, 그래프 A1 내지 A3 의 연마 레이트의 값을 표 2 에 나타낸다.

도 4 및 표 2 로부터 분명한 바와 같이, 그래프 A1 (탄산구아니딘 0.50 wt%) 의 경우, 연마 레이트는, 그래프 A2 및 A3 에 비해 낮지만, 10 회 (즉, 5 분간 × 10 회 = 50 분간) 의 연마로, 연마 레이트가 저하하는 경우는 없었다.

또, 출원인은, 탄산구아니딘 수용액을 연마액으로서 사용한 경우, 사용 후의 연마 패드 (20) 에 부착되어 있는 연마 부스러기가 매우 적은 것을, 사용 후의 연마 패드 (20) 를 관찰함으로써 확인하고 있다.

연마 부스러기의 부착은, 연마 레이트와 밀접하게 관련되어 있다고 생각되어, 그래프 A1 에 있어서 연마 레이트의 시간 경과적인 저하가 발생하지 않은 것은, 연마 패드 (20) 의 눈막힘이 일어나기 어렵기 때문이라고 생각된다.

이에 대하여, 그래프 A2 (프로판디아민 0.10 wt%) 의 경우, 연마 레이트는, 그래프 A1 에 비해 대체로 높지만, 6 회째 내지 8 회째의 연마에서, 연마 레이트가 대략 일정하게 되어 있고, 9 회째 및 10 회째에서는, 6 회째 내지 8 회째에 비해, 연마 레이트가 저하했다. 즉, 횟수를 거듭하면, 연마 레이트가 저하하는 경향이 확인되었다.

그래프 A2 에 나타내는 연마 레이트의 시간 경과적인 저하는, 상기 서술한 바와 같이, 연마 부스러기가 연마 패드 (20) 의 기공을 막는 것에 의해, 연마 패드 (20) 가 연마액을 패드 중에 유지하는 유지 성능이 저하하는 것이 원인이라고 생각된다.

실제로, 출원인은, 프로판디아민 수용액을 연마액으로서 사용한 경우, 사용 후의 연마 패드 (20) 에 부착되어 있는 연마 부스러기가, 탄산구아니딘 수용액을 연마액으로서 사용한 경우에 비해, 매우 많은 것을 확인하고 있다.

그래프 A3 (탄산구아니딘 0.50 wt%, 및, 프로판디아민 0.10 wt%) 의 경우, 연마 레이트는 그래프 A2 에 비해 항상 높고, 또한, 9 회째의 연마를 제외하고는, 연마 레이트가 저하하는 경우는 없었다. 또한, 10 회째의 연마 레이트는, 9 회째보다 상승하고, 7 회째 및 8 회째의 연마 레이트와 동일한 값으로 돌아갔다.

이와 같이, 유기염 및 유기 알칼리를 사용함으로써, 유기염만을 사용한 경우에 비해 연마 레이트를 높게 하고, 또한, 유기 알칼리만을 사용한 경우에 비해 연마 레이트의 시간 경과적인 저하를 억제할 수 있었다.

또한, 도 4 및 표 2 에 나타내는 실험에서는, 유기염으로서 탄산구아니딘을 사용하고, 유기 알칼리로서 프로판디아민을 사용했지만, 연마 시에 탄산구아니딘과 동일한 작용을 갖는다고 생각되는 다른 유기염과, 연마 시에 프로판디아민과 동일한 작용을 갖는다고 생각되는 다른 유기 알칼리를 사용한 경우도, 동일한 효과가 얻어진다고 추찰된다.

그 외, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

2 : 연마 장치
4 : 척 테이블
4a : 유지면
6 : 프레임체
6a : 제 1 유로
6b : 제 2 유로
8 : 포러스판
10 : 연마 유닛
11 : 웨이퍼
12 : 스핀들
14 : 마운트
16 : 연마휠
18 : 휠기대
20 : 연마 패드
22 : 관통공
24 : 연마액

Claims

패드 중에 지립이 고정된 고정 지립 연마 패드를 사용하여, 웨이퍼의 일방의 면을 연마할 때에 사용되는 연마액으로서,
가수분해에 의해 알칼리성을 나타내고 금속을 함유하고 있지 않은 유기염과, 금속을 함유하고 있지 않은 유기 알칼리가 용해되어 있고, 지립이 함유되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 연마액.
제 1 항에 있어서,
상기 유기염은, 강알칼리의 양이온과 약산의 음이온으로 이루어지고,
상기 유기 알칼리는, 암모니아, 아민, 염기성의 아미노산 중 1 종류 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마액.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유기염은, 0.50 wt% 이상이며,
상기 유기 알칼리는, 0.025 wt% 이상인 것을 특징으로 하는 연마액.