TW201343884A - 研磨用組成物、及半導體基板之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之研磨用組成物包含由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上之二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物。將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，鹼性化合物之分子數設為C時，B/A之值為1以上且未達7000，C/A之值為5000以上且未達1500000。或者，B/A之值為1以上且未達7000，C/A之值為5000以上且未達100000。研磨用組成物係用於例如半導體基板之研磨。

Description

研磨用組成物、及半導體基板之製造方法
本發明係關於研磨用組成物、及使用其研磨半導體基板之半導體基板之製造方法。
例如，於矽晶圓等半導體基板之表面施以包含一次研磨之複數次研磨。且，亦對半導體基板之端部(邊緣)施以研磨。該研磨係使用含有具有例如40nm以上之平均一次粒徑之二氧化矽與水溶性高分子之研磨用組成物(參照專利文獻1)。
近年來，隨著半導體裝置之高性能化及高積體密度化，對半導體基板要求表面品質之提高。尤其維持研磨對象物之端部形狀及減低表面粗糙度或階差就研磨製品品質提高之觀點而言至為重要。在該情況下，例如基於減低硬碟基板之輥降性(roll off)(端面塌邊)目的而含有粒徑較小之二氧化矽粒子之研磨用組成物為已知(參照專利文獻2)。基於降低基板表面凹凸之目的下，含有膠體二氧化矽及水溶性高分子化合物等之研磨用組成物亦為已知 (參照專利文獻3)。以減低表面缺陷為目的而含有聚乙烯基吡咯烷酮之研磨用組成物亦為已知(參照專利文獻4)。以不為矽晶圓上之加工對象之部位之蝕刻減低為目的而含有界面活性劑之研磨用組成物亦為已知(參照專利文獻5)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2004-128069號公報
[專利文獻2]特開2009-160676號公報
[專利文獻3]特開平2-158684號公報
[專利文獻4]特開2008-53415號公報
[專利文獻5]國際公開第2005/029563號說明書
如前述，維持研磨對象物之端部形狀同時減低表面粗糙度或階差就研磨製品品質提升之觀點係重要。另一方面，提供可獲得高研磨速度之研磨用組成物就依據研磨製品之需求增加之觀點而言為重要。
因此本發明之目的係提供一種藉由維持研磨對象物之端部形狀與減低表面粗糙度或階差而容易地實現研磨製品之品質提升，且容易獲得高研磨速度之研磨用組成物，以及使用該研磨用組成物之半導體基板之製造方法。
為達成上述目的，本發明之第1樣態係提供一種研磨用組成物，其為研磨半導體基板之兩面之用途中所用之研磨用組成物，其含有二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，前述二氧化矽由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上，將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，鹼性化合物之分子數設為C時，B/A之值為1以上且未達7000，且C/A之值為5000以上且未達1500000。
本發明之第2樣態係提供一種研磨用組成物，其含有二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，前述二氧化矽由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上，將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，鹼性化合物之分子數設為C時，B/A之值為1以上且未達7000，且C/A之值為5000以上且未達100000。
前述含氮水溶性高分子之重量平均分子量較好未達1500000。
前述二氧化矽之真比重(true specific gravity)較好為1.7以上。
前述鹼性化合物較好為鉀化合物及四級銨化合物。
本發明之第3樣態係提供一種半導體基板之製造方 法，其包含使用前述第1或第2樣態之研磨用組成物研磨半導體基板之研磨步驟。
依據本發明之研磨用組成物及半導體基板之製造方法，藉由維持研磨對象物之端部之形狀及減低表面粗糙度或階差而容易地實現研磨製品品質之提升，且容易獲得高研磨速度。
以下，說明將本發明具體化之第1實施形態。
(第1實施形態)
本實施形態之研磨用組成物係將二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物混合於水中而調製。據此，研磨用組成物含有二氧化矽、含氮水溶性高分子、鹼性化合物及水。研磨用組成物係用於例如研磨矽基板等半導體基板之兩面之用途中。
〈二氧化矽〉
研磨用組成物中之二氧化矽係發揮物理性研磨成為研磨對象之面之作用。
使用之二氧化矽之例列舉為膠體二氧化矽、發煙二氧化矽、溶凝膠法二氧化矽等。使用膠體二氧化矽或發煙二 氧化矽，尤其是膠體二氧化矽時，由於減少因研磨而發生在半導體基板表面上之刮痕故較佳。二氧化矽可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
研磨用組成物中之二氧化矽之由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上，較好為45nm以上，更好為70nm以上。藉由使二氧化矽之平均一次粒徑為40nm以上，使減低表面粗糙度或階差變得容易。
另外，研磨用組成物中之二氧化矽之平均一次粒徑較好未達100nm。二氧化矽之平均一次粒徑未達100nm時，更提高研磨用組成物之保存安定性。保存安定性係指將研磨用組成物在容器內保存一定期間時之保存前後之組成物本身之物性安定性、及將該組成物使用於研磨時與研磨特性有關之安定性。
研磨用組成物中之二氧化矽之長徑/短徑比較好為1.10以上，更好為1.15以上。二氧化矽之長徑/短徑比為1.10以上時，容易獲得高研磨速度，同時減低表面粗糙度或階差之效果變高。
又，二氧化矽之長徑/短徑比係指在掃描型電子顯微鏡之視野範圍內之複數個二氧化矽粒子之各外接之最小長方形之長邊長度除以相同長方形之短邊長度獲得之值之平均。此一般可使用圖像解析軟體獲得。
且，研磨用組成物中之二氧化矽之長徑/短徑比較好未達3.00，更好未達2.00。二氧化矽之長徑/短徑比未達3.00時，更提高了研磨用組成物之保存安定性。
研磨用組成物中之二氧化矽之真比重較好為1.7以上，更好為2.0以上，又更好為2.1以上。二氧化矽之真比重愈大，則愈容易獲得高研磨速度，同時提高使表面粗糙度或階差減低之效果變得更容易。
又，二氧化矽之真比重係由二氧化矽粒子之乾燥重量，與將該二氧化矽粒子浸漬於體積已知之乙醇後之總重量算出。
研磨用組成物中之二氧化矽含量較好為0.6質量%以上，更好為0.8質量%以上，又更好為1.0質量%以上。二氧化矽之含量愈多，則愈容易獲得高研磨速度，同時減低表面粗糙度或階差之效果變高。
又，研磨用組成物中之二氧化矽含量較好未達10質量%。二氧化矽含量未達10質量%時，就更提高研磨用組成物之保存安定性方面為經濟的。
〈含氮水溶性高分子〉
研磨用組成物中之含氮水溶性高分子係發揮維持半導體之自中央至端部之平坦性之作用。
使用之含氮水溶性高分子只要單體單位中具有一個以上氮原子者，或側鏈之一部分具有一個以上之氮原子者即無特別限制。可使用例如胺、亞胺、醯胺、醯亞胺、碳二醯亞胺、醯肼(hydrazide)、胺基甲酸酯化合物等。含氮水溶性高分子可為鏈狀、環狀、一級、二級、三級之任一種類型者。且，亦可為具有以氮原子作為陽離子形成之鹽 之構造之含氮水溶性高分子。具有鹽之構造之含氮水溶性高分子之例列舉為例如四級銨鹽。其他含氮水溶性高分子之例列舉為例如水溶性尼龍等聚縮合系聚醯胺、水溶性聚酯等聚縮合系聚酯、聚加成系聚胺、聚加成系聚亞胺、聚加成系(甲基)丙烯醯胺、烷基主鏈之至少一部分具有氮原子之水溶性高分子、側鏈之至少一部分具有氮原子之水溶性高分子等。又，側鏈上具有氮原子之水溶性高分子亦包含側鏈上具有四級氮之水溶性高分子。
聚加成系之含氮水溶性高分子之具體例列舉為聚乙烯基咪唑、聚乙烯基咔唑、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基己內醯胺、聚乙烯基哌啶等。且，含氮水溶性高分子亦可為部分具有乙烯基醇構造、甲基丙烯酸構造、乙烯基磺酸構造、乙烯基醇羧酸酯構造、氧基伸烷基構造等之具有親水性之構造。另外，亦可為該等之二嵌段型或三嵌段型、無規型、交互型之具有複數種構造之聚合物。含氮水溶性高分子亦可為分子中之一部分或全部帶陽離子者、帶陰離子者、帶陰離子與陽離子二者者、帶非離子者之任一種。含氮水溶性高分子可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
含氮水溶性高分子中，就良好發揮控制半導體基板端部研磨之作用而言，較好為聚乙烯基吡咯烷酮、構造之一部分包含聚乙烯基吡咯烷酮之共聚物、聚乙烯基己內醯胺、構造之一部分包含聚乙烯基己內醯胺之共聚物。其中最好為聚乙烯基吡咯烷酮。
研磨用組成物中之含氮水溶性高分子之重量平均分子量以聚環氧乙烷換算較好未達1500000，更好未達500000，又更好未達100000，又再更好未達80000，最好未達50000。含氮水溶性高分子之重量平均分子量未達1500000時，容易提高研磨用組成物之保存安定性。
另外，研磨用組成物中之含氮水溶性高分子之重量平均分子量較好為1000以上，更好為20000以上。含氮水溶性高分子之重量平均分子量為1000以上時，更容易維持半導體基板之端部形狀。
研磨用組成物中之含氮水溶性高分子化合物含量較好為0.0001質量%以上。含氮水溶性高分子化合物含量為0.0001質量%以上時，更容易維持半導體基板之端部形狀。
另外，研磨用組成物中之含氮水溶性高分子含量較好未達0.002質量%，更好未達0.001質量%，又更好未達0.0005質量%。含氮水溶性高分子之含量未達0.002質量%時，更容易獲得高的研磨速度。
〈鹼性化合物〉
鹼性化合物係發揮化學性研磨成為研磨對象之面之作用，及具有提高研磨用組成物之保存安定性之作用。
鹼性化合物之具體例列舉為鹼金屬之氫氧化物或鹽、氫氧化四級銨或其鹽、氨、胺等。鹼金屬之例列舉為鉀、鈉等。鹽之例列舉為碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、乙酸鹽 等。四級銨之例列舉為四甲基銨、四乙基銨、四丁基銨等。
所謂氫氧化四級銨化合物係指氫氧化四級銨或其鹽，具體例列舉為氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等。
胺之具體例列舉為甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亞甲基二胺、二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、無水哌啶、哌啶六水合物、1-(2-胺基乙基)哌啶、N-甲基哌啶、胍等。鹼性化合物可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
鹼性化合物中，較好使用由氨、銨鹽、鹼金屬氫氧化物、鹼金屬鹽及氫氧化四級銨化合物選出之至少一種，更好使用由氨、鉀化合物、氫氧化鈉、氫氧化四級銨化合物、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鈉及碳酸鈉選出之至少一種。
研磨用組成物較好包含鉀化合物及氫氧化四級銨化合物作為鹼性化合物。鉀化合物之例列舉為鉀之氫氧化物或鹽，具體列舉為氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硫酸鉀、乙酸鉀、氯化鉀等。研磨用組成物最好包含氫氧化鉀、碳酸鉀及氫氧化四甲基銨作為鹼性化合物。
研磨用組成物中之鹼性化合物含量較好為0.01質量%以上，更好為0.03質量%以上。隨著增加鹼性化合物之含量，容易獲得高的研磨速度。
且，研磨用組成物中之鹼性化合物含量較好未達0.2質量%，更好未達0.1質量%。隨著減少鹼性化合物之含量，容易維持半導體基板端部之形狀。
於將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，及鹼性化合物之分子數設為C時，研磨用組成物滿足以下之條件X1及條件X2。
條件X1：B/A之值為1以上且未達7000
條件X2：C/A之值為5000以上且未達1500000。
以條件X1所規定之B/A之值表示研磨用組成物之保護作用相對於物理作用之大小。藉由將保護作用之大小設定在相對於研磨用組成物之物理作用之適當範圍，而容易提高研磨製品之品質及研磨速度兩者。
研磨用組成物中，藉由使B/A之值為1以上，而提高表面粗糙度或階差之減低效果與半導體基板之端部形狀維持效果。就該等效果之觀點而言，B/A之值較好為10以上，更好為30以上，最好為100以上。
研磨用組成物中，藉由使B/A之值未達7000，而提高表面粗糙度或階差之降低效果與研磨速度提升效果。就該等效果之觀點而言，B/A之值較好未達4000，更好未達1000，又更好未達500，最好未達200。
1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數A、含氮水溶性高分子之單體單位數B係藉以下式(1)及式(2)表示
式(1)中，1.91×1022係由算出二氧化矽之體積之式與單位之換算決定之常數。研磨用組成物中含兩種以上之二氧化矽時，算出每種類之二氧化矽之個數A，以其總和作為A。
式(2)中，6.02×1024為由亞弗加厥(Avogadro)常數與單位之換算決定之常數。研磨用組成物中含兩種以上之含氮水溶性高分子時，算出每種類之含氮水溶性高分子之單體單位數，以其總和作為B。
以條件X2規定之C/A之值表示研磨用組成物之化學作用相對於物理作用之大小。藉由將化學作用之大小設定在相對於研磨用組成物之物理作用之適當範圍，而容易提高研磨製品之品質及研磨速度二者。
研磨用組成物中，藉由使C/A之值為5000以上，而提高表面粗糙度或階差減低效果與研磨速度提升效果。就該等效果之觀點而言，C/A之值較好為10000以上，更好為20000以上，最好為40000以上。
研磨用組成物中，藉由使C/A之值未達1500000，而提高表面粗糙度或階差減低效果與半導體基板之端部形狀維持效果。就該等效果之觀點而言，C/A之值較好未達600000，更好未達300000，又更好未達100000，最好未 達60000。
鹼性化合物之分子數C係藉以下式(3)表示。
式(3)中，6.02×1024為由亞弗加厥常數與單位之換算決定之常數。研磨用組成物中含兩種以上之鹼性化合物時，算出每種類之鹼性化合物之分子數，以其總和作為C。
〈螯合劑〉
研磨用組成物亦可含有螯合劑。研磨用組成物中之螯合劑係發揮捕捉研磨系中之金屬雜質成為錯合物，而抑制金屬雜質對半導體基板之殘留之作用。
螯合劑之例列舉為例如胺基羧酸系螯合劑及有機膦酸系螯合劑。胺基羧酸系螯合劑之具體例舉例有乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、氮川(nitrilo)三乙酸、氮川三乙酸鈉、氮川三乙酸銨、羥基乙基乙二胺三乙酸、羥基乙基乙二胺三乙酸鈉、二伸乙基三胺五乙酸、二伸乙基三胺五乙酸鈉、三伸乙基四胺六乙酸、三伸乙基四胺六乙酸鈉等。
有機膦酸系螯合劑之具體例列舉為2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(伸乙基膦酸)、乙二胺肆(亞甲基膦酸)、二伸乙基三胺五(亞甲基膦酸)、三伸乙基四胺六(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙 烷-1,1,2-三膦酸、乙烷-1-羥基-1,1-二膦酸、乙烷-1-羥基-1,1,2-三膦酸、乙烷-1,2-二羧基-1,2-二膦酸、甲烷羥基膦酸、2-膦醯基丁烷-1,2-二羧酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸、α-甲基膦醯基琥珀酸等。螯合劑可單獨使用一種，亦可組合兩種以上使用。
螯合劑中以有機膦酸系螯合劑較佳，更好為乙二胺肆(亞甲基膦酸)。
研磨用組成物中之螯合劑含量較好為0.0001質量%以上，更好為0.0005質量%以上。隨著增加螯合劑之含量，而提高抑制金屬雜質對半導體基板之殘留之效果。
另外，研磨用組成物中之螯合劑含量較好未達0.01質量%，更好未達0.005質量%。隨著減少螯合劑之含量，可更確保研磨用組成物之保存安定性。
〈水〉
研磨用組成物中之水具有溶解或分散其他成分之作用。在不妨礙其他成分之作用下，較好使用使過渡金屬離子之合計含量為100ppb以下之水。可使用離子交換樹脂去除雜質離子、以過濾器去除異物、以蒸餾等操作而提高水之純度。具體而言較好使用例如離子交換水、純水、超純水、蒸餾水等。
研磨用組成物之pH較好為8~12之範圍，更好為9~11之範圍。
研磨用組成物之調製可使用例如翼式攪拌機、超音波 分散機、均質機等習知之混合裝置。研磨用組成物之各原料可全部同時混合，亦可以任意順序依序混合。
接著，針對使用研磨用組成物之半導體基板之研磨方法，與研磨用組成物之作用一起說明。
使用研磨用組成物研磨半導體基板表面時，係邊將研磨用組成物供給於半導體基板表面，邊將研磨墊壓抵於半導體基板之表面，使半導體基板及研磨墊旋轉。研磨裝置係使用同時研磨半導體基板之兩面的兩面研磨裝置。
本實施形態之研磨用組成物含有由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上之二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，且滿足上述條件X1及條件X2。據此，可對半導體基板之表面發揮適當之物理作用與化學作用，同時亦賦予半導體基板表面之對物理作用之適當保護作用。因此，容易減低半導體基板之表面粗糙度或階差。例如，供於研磨之半導體基板有時具有以雷射標記獲得之刻印部分。本實施形態之研磨用組成物適用於減低半導體基板具有之刻印部分之表面粗糙度或階差之用途。而且，研磨用組成物可控制半導體基板之端部之研磨。亦即，由於抑制了過度研磨半導體基板端部，故容易維持半導體基板之端部形狀。因此，例如容易減低供於研磨之半導體基板之邊緣滾降性。此外，容易獲得高的研磨速度。
依據以上詳述之本實施形態，可發揮如下效果。
(1)半導體基板之兩面研磨及單面研磨中，兩面研 磨大多係以研磨效率為優先而進行。於要求高的研磨速度之兩面研磨時，難以維持半導體基板之端部形狀(或端部形狀之控制)。本實施形態之研磨用組成物為用於半導體基板之兩面研磨者，含有由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上之二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，且滿足上述之條件X1及條件X2。藉由該構成，維持了半導體基板之端部形狀，同時容易減低表面粗糙度或階差，且容易獲得高的研磨速度。亦即，本實施形態之研磨用組成物即使是以研磨速度為優先之兩面研磨，亦可發揮容易維持半導體基板之端部形狀，且進而容易減低半導體基板之表面粗糙度或階差之優異效果。
(2)含氮水溶性高分子化合物之重量平均分子量未達1500000時，容易維持研磨用組成物之保存安定性。
(3)二氧化矽之真比重為1.7以上時，更易獲得高的研磨速度，且進而容易提高使表面粗糙度或階差減低之效果。
(4)依據使用本實施形態之研磨用組成物之半導體基板之製造方法，可容易維持半導體基板之端部形狀，同時減低表面粗糙度或階差，且容易獲得高的研磨速度。
(第2實施形態)
接著，針對使本發明具體化之第2實施形態，以與第1實施形態不同處為中心加以說明。該實施形態之研磨用組成物在C/A值之範圍與第1實施形態之研磨用組成物不 同。且，本實施形態之研磨用組成物不僅可使用於研磨半導體基板之兩面之用途，亦可使用於半導體基板之單面研磨及邊緣研磨。
於將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，及鹼性化合物之分子數設為C時，本實施形態之研磨用組成物滿足以下之條件Y1及條件Y2。
條件Y1：B/A之值為1以上且未達7000
條件Y2：C/A之值為5000以上且未達100000。
本實施形態之研磨用組成物含有由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上之二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，且滿足上述條件Y1及條件Y2。由該構成，可維持研磨對象物之端部形狀，同時容易減低表面粗糙度或階差，且容易獲得高的研磨速度。尤其，本實施形態藉由使C/A之值未達100000，可容易地更提高表面粗糙度或階差之減低效果與半導體基板之端部形狀維持效果。另外，本實施形態之研磨用組成物，亦可獲得與第1實施形態之效果(2)~(4)中所記載相同之效果。
此處，半導體基板之兩面或單面研磨分成包含最初步驟的第一研磨步驟、第一研磨步驟後續進行之第二研磨步驟、及以最終修飾進行之最終研磨步驟之複數階段而進行。該等步驟中，第二研磨步驟以後之研磨步驟大多對半導體基板之每面進行。此種單面研磨由於有進一步要求維 持半導體基板之端部形狀、減低表面粗糙度或階差之情況，故難以獲得高的研磨速度。就此而言，本實施形態之研磨用組成物，就研磨後之半導體基板之品質提升及研磨效率提升之觀點而言，適於用於單面研磨例如適用於第二研磨步驟以後之研磨步驟。
前述實施形態亦可變更如下。
．前述研磨用組成物亦可視需要進而含有防腐劑、防黴劑等習知之添加劑。防腐劑及防黴劑之具體例列舉為異噻唑啉系化合物、對羥基苯甲酸酯類、苯氧基乙醇等。
．前述研磨用組成物亦可視需要進而含有鈉之氫氧化物、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、乙酸鹽等。
．前述研磨用組成物可為單劑型，亦可為由二劑以上構成之多劑型。
．前述研磨用組成物亦可藉由以水稀釋研磨用組成物之原液而調製。例如，研磨用組成物可在使用時稀釋保管或輸送後之研磨用組成物之原液予以調製。
．前述研磨用組成物亦可使用於一次研磨後使用於再次研磨中。再研磨中使用已使用過之研磨用組成物時，亦可對該研磨用組成物中補充不足之成分。
．使用前述研磨用組成物之研磨所使用之研磨墊並無特別限制，可使用聚胺基甲酸酯類、不織布類、鞣皮類、含研磨顆粒者、不含研磨顆粒者之任一種。
．前述第2實施形態之研磨用組成物並不限用於矽基板、氧化系基板等半導體基板，亦可使用於例如塑膠基 板、玻璃基板、石英基板等之用以獲得研磨製品之研磨中。
[實施例]
接著，列舉實施例及比較例更具體說明前述實施形態。
(A.半導體基板之兩面研磨)
將二氧化矽、含氮水溶性高分子化合物及鹼性化合物混合於離子交換水中，調製實施例A1~A13及比較例A1~A9之研磨用組成物。各研磨用組成物之細節示於表1。
表1中之“BET粒徑”欄中表示由使用MICROMERITICS公司製造之“Flow SorbII 2300”測定之比表面積(BET法)算出之平均一次粒徑，“A”欄中表示1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數。表1中之“水溶性高分子”欄內之“PVP”表示聚乙烯基吡咯烷酮，且“PVCL”表示聚乙烯基己內醯胺，“PAA”表示聚丙烯酸、“PVA”表示聚乙烯醇，“PEG”表示聚乙二醇。表1中之“B”欄中顯示1升研磨用組成物中之含氮水溶性高分子化合物之單體單位數，或1升研磨用組成物中之水溶性高分子化合物之單體單位數。表1中之“鹼性化合物”欄內之“KOH”表示氫氧化鉀，“K2CO3”表示碳酸鉀，“TMAH”表示氫氧化四甲基銨。表1中之“鹼性化合物”欄內之“C”欄表示1升研磨 用組成物中之鹼性化合物之分子數。
使用實施例A1~A13及比較例A1~A9之各研磨用組成物，以表2所記載之研磨條件1研磨矽基板。使用之矽基板之直徑為300mm，傳導型為P型，結晶方位為<100>，電阻率為0.1Ω．cm以上未達100Ω．m。
〈研磨速度〉
使用黑田精工股份有限公司製造之Nanometro 300TT測定研磨前之矽基板厚度與以研磨條件1研磨後之矽基板之厚度，將研磨前後之厚度差除以研磨時間算出研磨速度。表1之“研磨速度”欄中表示之“○○”表示研磨速度為0.40μm/分鐘以上，“○”表示0.35μm/分鐘以上未達0.40μm/分鐘，“△”表示0.30μm/分鐘以上未達0.35μm/分鐘，“×”表示未達0.30μm/分鐘。
〈表面粗糙度或階差〉
使用ZYGO公司製造之“ZYGO New View 5010”測定以研磨條件1研磨後之矽基板表面粗糙度Ra。又，表面粗糙度Ra係顯示粗糙曲線之高度方向之振幅平均之參數，係顯示一定視野內之矽基板表面之高度算術平均。表1之“表面粗糙度Ra”欄中所示之“○○”表示表面粗糙度Ra未達7.0埃，“○”表示7.0埃以上未達8.0埃，“△”表示8.0埃以上未達10.0埃，“×”表示10.0埃以上。
使用KLA-TENCOR公司製造之HRP340測定以研磨 條件1研磨後之矽基板表面粗糙度Rt。且表面粗糙度Rt為顯示粗糙曲線之最大剖面高度之參數，表示在一定視野內之矽基板表面之高度最高部分與最低部分之高度差。表1之“表面粗糙度Rt”欄所示之“○○”表示表面粗糙度未達300埃，“○”表示300埃以上未達700埃，“△”表示700埃以上未達1500埃，“×”表示1500埃以上。
〈端部形狀A1〉
針對研磨前之矽基板與以研磨條件1研磨後之矽基板之各基板，測定表示基板平坦性之SFQR值，且基於研磨前後之SFQR值之差評價研磨後之矽基板之端部形狀。更具體而言，以在基板之外周不含缺口之方式，於各基板上設置30個25mm見方之區域，使用黑田精工股份有限公司製造之Nanometro 300TT求得在各區域測定之SFQR值之研磨前後之差的平均。表1之“端部形狀A1”欄中所示之“○○”表示該平均值未達1.0μm，“○”表示1.0μm以上未達1.5μm，“△”表示1.5μm以上未達2.0μm，“×”表示2.0μm以上。
〈端部形狀A2〉
使用實施例A1、A2、A12及比較例A8之各研磨用組成物，以表3所記載之研磨條件2研磨矽基板。使用之矽基板為直徑300mm，傳導型為P型，結晶方位為<100>，電阻率為0.1Ω．cm以上未達100Ω．cm。使用黑田精工 股份有限公司製造之Nanometro 300TT，分別針對研磨前之矽基板與研磨後之矽基板，測定距基板外周1mm內側之位置之基板厚度，基於研磨前後之厚度差評價研磨後之矽基板之端部形狀。表1之“端部形狀A2”欄中顯示之“○○”表示該差之值未達0.02μm，“○”表示0.02μm以上未達0.04μm，“△”表示0.04μm以上未達0.06μm，“×”表示0.06μm以上。
如表1所示，實施例A1~A13中，研磨速度、表面粗糙度Ra、表面粗糙度Rt及端部形狀A1之評價結果均為良好的“○○”、“○”或“△”。相對於此，比較例A1~A9中研磨速度、表面粗糙度Ra、表面粗糙度Rt或端部形狀A1之任一評價結果為不良的“×”。由該結果可知，藉由將含有二氧化矽、含氮水溶性高分子化合物及鹼性化合物之 研磨用組成物之B/A值及C/A值設定在特定之範圍內，可維持研磨對象物之端部形狀且容易減低表面粗糙度或階差，且容易獲得高的研磨速度。
又，端部形狀A2之評價係以與端部形狀A1不同之方法評價矽基板之端部形狀者，但其評價結果可知獲得與端部形狀A1之評價結果相同之傾向。
(B.半導體基板之單面研磨)
將二氧化矽、含氮水溶性高分子化合物及鹼性化合物混合於離子交換水中，調製實施例B1~B10及比較例B1~B12之研磨用組成物。各研磨用組成物之細節示於表4。又，表4中之簡稱與表1相同。
使用各研磨用組成物，以表5所記載之研磨條件3研磨矽基板。使用之矽基板直徑為300mm、傳導型為P型、結晶方位為<100>，電阻率為0.1Ω．cm以上未達100Ω．cm。
〈研磨速度〉
使用黑田精工股份有限公司製造之Nanometro 300TT測定研磨前之矽基板厚度與以研磨條件3研磨後之矽基板之厚度，將研磨前後之厚度差除以研磨時間算出研磨速度。表4之“研磨速度”欄中顯示之“○○”表示研磨速度0.30μm/分鐘以上，“○”表示0.25μm/分鐘以上未達0.30μm/分鐘，“△”表示0.20μm/分鐘以上未達0.25μm/分 鐘，“×”表示未達0.20μm/分鐘。
〈表面粗糙度或階差〉
使用ZYGO公司製造之“ZYGO New View 5010”測定以研磨條件3研磨後之矽基板之表面粗糙度Ra。又，表面粗糙度Ra係顯示粗糙曲線之高度方向之振幅平均之參數，且顯示一定視野內之矽基板表面之高度算術平均。表4之“表面粗糙度Ra”欄中所示之“○○”係表示表面粗糙度Ra未達6.0埃，“○”係表示6.0埃以上未達7.0埃，“△”表示7.0埃以上未達8.0埃，“×”表示8.0埃以上。
使用KLA-TENCOR公司製造之HRP340測定以研磨條件3研磨後之矽基板表面粗糙度Rt。又，表面粗糙度Rt係顯示粗糙曲線之最大剖面高度之參數，且顯示一定視野內之矽基板表面之高度最高部分與最低部份之高度差。表4之“表面粗糙度Rt”欄所示之“○○”表示表面粗糙度Rt未達300埃，“○”表示300埃以上未達700埃，“△”表示700埃以上未達1500埃，“×”表示1500埃以上。
〈端部形狀B1〉
針對研磨前之矽基板與以研磨條件3研磨後之矽基板之各基板，測定表示基板平坦性之SFQR值，基於研磨前後之SFQR值之差評價研磨後之矽基板之端部形狀。更具體而言，以在基板之外周不含缺口之方式，於各基板上設置30個25mm見正之區域，使用黑田精工股份有限公司 製造之Nanometro 300TT求得於各區域測定之SFQR值之研磨前後之差之平均。表4之“端部形狀B1”欄中所示之“○○”表示該平均值未達0.2μm，“○”表示0.2μm以上未達0.3μm，“△”表示0.3μm以上未達0.4μm，“×”表示0.5μm以上。
如表4所示，實施例B1~B10中，研磨速度、表面粗糙度Ra、表面粗糙度Rt及端部形狀B1之評價結果均為良好的“○○”、“○”或“△”。相對於此，比較例B1~B12中研磨速度、表面粗糙度Ra、表面粗糙度Rt或端部形狀B1之任一評價結果為不良的“×”。由該結果可知，藉由將含有二氧化矽、含氮水溶性高分子化合物及鹼性化合物之研磨用組成物之B/A值及C/A值設定在特定之範圍內，可維持研磨對象物之端部形狀，同時容易減低表面粗糙度或階差，且容易獲得高的研磨速度。

Claims (6)

  1. 一種研磨用組成物，其為研磨半導體基板之兩面之用途中所用之研磨用組成物，其特徵為含有二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，前述二氧化矽由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上，將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，鹼性化合物之分子數設為C時，B/A之值為1以上且未達7000，且C/A之值為5000以上且未達1500000。
  2. 一種研磨用組成物，其特徵為含有二氧化矽、含氮水溶性高分子及鹼性化合物，前述二氧化矽由以BET法測定之比表面積求得之平均一次粒徑為40nm以上，將1升研磨用組成物中之二氧化矽之個數設為A，含氮水溶性高分子之單體單位數設為B，鹼性化合物之分子數設為C時，B/A之值為1以上且未達7000，且C/A之值為5000以上且未達100000。
  3. 如請求項1或2之研磨用組成物，其中前述含氮水溶性高分子之重量平均分子量未達1500000。
  4. 如請求項1或2之研磨用組成物，其中前述二氧化矽之真比重(true specific gravity)為1.7以上。
  5. 如請求項1或2之研磨用組成物，其包含鉀化合物及四級銨化合物作為前述鹼性化合物。
  6. 一種半導體基板之製造方法，其特徵為包含使用如請求項1或2之研磨用組成物研磨半導體基板之研磨步驟。
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