TW201816061A - 研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法 - Google Patents

研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201816061A
TW201816061A TW106130279A TW106130279A TW201816061A TW 201816061 A TW201816061 A TW 201816061A TW 106130279 A TW106130279 A TW 106130279A TW 106130279 A TW106130279 A TW 106130279A TW 201816061 A TW201816061 A TW 201816061A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
composition
polishing composition
parameter
acid
Prior art date
Application number
TW106130279A
Other languages
English (en)
Inventor
鈴木章太
Original Assignee
日商福吉米股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商福吉米股份有限公司 filed Critical 日商福吉米股份有限公司
Publication of TW201816061A publication Critical patent/TW201816061A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本發明提供一種可更有效地提升研磨對象物的研磨速度的研磨用組合物。
本發明的研磨用組合物，包含：研磨粒、下述式(1)所示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑、以及水。
N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)
N：親核性參數
s：親核性斜率參數
k：二次速度常數[M-1s-1]
E：親電子參數

Description

研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法
本發明關於一種研磨用組合物，以及使用該組合物的研磨方法及半導體基板之製造方法。詳言之，關於一種主要是適用在矽晶圓等半導體基板的研磨的研磨用組合物，以及使用該組合物的研磨方法以及半導體基板之製造方法。
近年來，由於LSI製造流程的微小化所帶來的高積體化，可使以電腦為首的電子設備達成小型化、多功能化、高速化等高性能化。在伴隨著此類LSI的高積體化的新式微小加工技術中，可使用化學機械研磨(CMP)法。CMP法係頻繁地用於LSI製造程序，特別是多層配線形成程序中，層間絕緣膜的平坦化、金屬栓形成、嵌入配線(鑲嵌配線)形成中的技術。
對於金屬或類金屬、非金屬、其氧化物等材料表面使用研磨液進行精密研磨。例如，作為半導體製品的構成元素等可使用的矽晶圓的表面，通常經過研磨程序(粗研磨程序)與拋光程序(精密研磨程序)完成高品質的鏡面。上述拋光程序一般包含預備拋光程序(預備研磨程序)與最終拋光程序(最終研磨程序)。
關於矽晶圓等半導體基板外的基板，從如上述的 高積體化的技術趨勢，變成要求更高品質的表面。特別是從生產性或成本等考量來看，期望在獲得高品質的表面的同時減少拋光程序需要的總研磨時間(合計研磨時間)。作為達到此目的的手段之一，關於包含於拋光程序中的研磨程序，若針對該研磨程序能提升研磨速率則有效益。
以往，矽晶圓的研磨中所使用的研磨用組合物通常包含研磨粒、鹼性化合物等研磨促進劑。例如，作為矽晶圓的研磨中可使用的研磨用組合物，專利文獻1中揭示一種矽晶圓用研磨液組合物，其包含：水、二氧化矽粒子、鹼性化合物、水溶性高分子化合物、以及聚乙二醇。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：國際公開第2013/073025號
然而，使用專利文獻1的研磨液組合物時，研磨速度的促進效果仍然不足，有無法實現確保良好生產性的研磨速度之類的問題。
因此，本發明鑑於上述課題，以提供一種可有效地提升研磨對象物的研磨速度的研磨用組合物為目的。
本發明者為了解決上述課題，進行精心研究。其結果發現藉由使用一種研磨用組合物，其包含：研磨粒、親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑、以及水，可解決 上述課題，遂完成本發明。
且，上述親核性參數如下述式(1)所示。
[數1]N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)
N：親核性參數
s：親核性斜率參數
k：二次速度常數[M-1s-1]
E：親電子參數
根據本發明，提供一種可有效地提升研磨對象物的研磨速度的研磨用組合物。
本發明之研磨用組合物，包含：研磨粒、下述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑、以及水。
[數2]N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)
N：親核性參數
s：親核性斜率參數
k：二次速度常數[M-1s-1]
E：親電子參數
若依照本發明之研磨用組合物，可有效地提升研 磨對象物的研磨速度。可獲得此類效果的機制推測如下。惟，下述機制僅為推測，並不藉以限定本發明之範圍。
舉例而言，推測研磨對象物為矽晶圓時的研磨，是由矽原子與氫氧離子(OH-)進行親核反應，然後由於質子引起的加水分解所生成的Si(OH)x藉由因研磨粒等機械性作用引起的刮除，或藉由因與OH-的反應引起的溶解而去除而進行。由此推測對於研磨對象物的研磨而言，重要的化學反應應該為親核反應。本發明者針對研磨對象物的研磨進行各種研究的結果，發現包含上述(1)表示的親核性參數為特定範圍的研磨促進劑的研磨用組合物有效地提升研磨對象物的研磨速度。推測上述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑為顯示親核性的化合物，藉由該研磨促進劑與研磨對象物表面之相互作用，拉伸研磨對象物表面的原子間的共價鍵距離，可使共價鍵變弱。因此，推測藉由因上述研磨粒的機械性作用引起的刮除或因上述溶解引起的去除，變得易於進行研磨對象物的研磨，提升研磨速度。
因此，使用親核性參數為14.5以上、30以下範圍的化合物作為研磨促進劑之本發明之研磨用組合物，可有效地提升研磨對象物的研磨速度。
以下，說明本發明之實施形態。且，本發明並不限定於以下之實施形態。
此外，本說明書中，若未特別記載，操作及物性等測定係在室溫(20~25℃)/相對濕度40~50%RH的條件進行。
[研磨用組合物]
本發明之研磨用組合物，包含：研磨粒、上述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑、以及水。以下，說明本發明之研磨用組合物之構成。
<研磨粒>
本發明之研磨用組合物必須包含研磨粒。研磨用組合物中所含的研磨粒具有機械性的研磨研磨對象物的作用。
使用的研磨粒可為無機粒子、有機粒子、及有機無機複合粒子的任一者皆可。作為無機粒子的實例，例如可列舉由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、二氧化鈦等金屬氧化物所構成的粒子、氮化矽粒子、碳化矽素粒子、氮化硼粒子。作為有機粒子的實例，例如可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子。該研磨粒可單獨或混合2種以上使用。此外，該研磨粒可使用市售品亦可使用合成品。
此等研磨粒當中，以二氧化矽為佳，特別佳為矽溶膠(colloidal silica)。
研磨粒亦可經表面修飾。由於一般的矽溶膠在酸性條件下，界面電位(zeta potential)的值接近零，在酸性條件下二氧化矽粒子等彼此不會電性排斥而是易於凝集。相對於此，即使在酸性條件具有界面電位為比較大的負值的經表面修飾的研磨粒，即使在酸性條件下，互相強勁地排斥而良好地分散。其結果可提升研磨用組合物的保存穩定性。此類表面修飾研磨粒，例如可藉由鋁、鈦或鋯等金屬或是此等的氧化物與研磨粒混合，摻雜在研磨粒的表面而獲得。此外，表面修飾研磨粒亦可為在研磨粒的表面與有機酸的官能基化學鍵結，將有機 酸固定化的矽溶膠。
研磨粒的平均一次粒徑的下限，以10nm以上為佳，較佳為15nm以上，更佳為20nm以上。此外，研磨粒的平均一次粒徑的上限，以200nm以下為佳，較佳為150nm以下，更佳為100nm以下。若在此等範圍，更提升藉由研磨用組合物的研磨對象物的研磨速度，此外，更可抑制使用研磨用組合物研磨後在研磨對象物的表面所產生的缺陷。且，研磨粒的平均一次粒徑，例如以BET法所測定的研磨粒的比表面積為基礎而計算出。
研磨粒的平均二次粒徑的下限，以15nm以上為佳，較佳為20nm以上，更佳為30nm以上。此外，研磨粒的平均二次粒徑的上限，以300nm以下為佳，較佳為260nm以下，更佳為220nm以下。若在此等範圍，更提升藉由研磨用組合物的研磨對象物的研磨速度，此外，可更抑制使用研磨用組合物研磨後在研磨對象物的表面所產生的缺陷。且，此處所謂二次粒子係研磨粒在研磨用組合物中凝集而形成的粒子，此二次粒子的平均二次粒徑，例如可藉由動態光散射法測定。
研磨用組合物中研磨粒的含量的下限，以0.1質量%以上為佳，較佳為0.3質量%以上，更佳為0.5質量%以上。此外，研磨用組合物中研磨粒的含量的上限，以50質量%以下為佳，較佳為20質量%以下，更佳為5質量%以下。若在此等範圍的話，更提升研磨對象物的研磨速度，此外，可抑制研磨用組合物的成本，更抑制使用研磨用組合物研磨後在研磨對象物的表面所產生的缺陷。
<水>
本發明之一實施形態相關的研磨用組合物，必須包含作為用以分散或溶解各成份的分散媒(溶媒)的水。
分散媒係用於各成份的分散或溶解，亦可為水與有機溶媒之混合溶媒。此時，作為可使用的有機溶媒，可列舉與水混和的有機溶媒之丙酮、乙腈、乙醇、甲醇、異丙醇、甘油、乙二醇、丙二醇等。此外，此等有機溶媒亦可不與水混合而使用，將各成份分散或溶解後，與水混合。此等有機溶媒可單獨或組合2種以上使用。
從清洗對象物的汚染或阻礙其他成份的作用的觀點來看，水以儘可能不含有雜質為佳。作為此類水，例如以過渡金屬離子的合計含量為100ppb以下的水為佳。此處，水的純度例如可藉由使用離子交換樹脂去除雜質離子以過濾去除異物、蒸餾等操作而提高。具體而言，作為水，例如可使用去離子水(離子交換水)、純水、超純水、蒸餾水等。
<研磨促進劑>
本發明之研磨用組合物包含下述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑(以下，亦簡稱為研磨促進劑)。
[數3]N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)
N：親核性參數
s：親核性斜率參數
k：二次速度常數[M-1s-1]
E：親電子參數
親核性參數，係作為表示化合物的親核性的強度的指標可使用的參數，從數種已知親電子性程度的二苯甲基(benzhydrylium)衍生物與胺的反應性的實驗，藉由上述式(1)計算出。此外，由於本發明之研磨用組合物必須包含水，本發明中親核性參數為在水中的值。本說明書中，此親核性參數的值，具體而言，採用Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen之Herbert Mayr博士等之反應性參數資料庫(Mayr’s Database of Reactivity Parameters)中所記載的值(URL：http：//www.cup.lmu.de/oc/mayr/reaktionsdatenbank2/)。此外，關於親核性斜率參數的值亦記載於上述資料庫。
本發明之研磨用組合物中可使用的研磨促進劑為親核性參數為14.5以上、30以下。可用的研磨促進劑，推測藉由與研磨對象物表面之相互作用，拉伸研磨對象物表面之原子間的共價鍵距離，可使共價鍵變弱。因此，藉由以研磨粒之機械性作用的刮除或以上述溶解的去除，使研磨對象物之研磨變得易於進行，而提升研磨速度。
使用該親核性參數為14.5以上之化合物時，親核的相互作用變得充足，可使共價鍵充分變弱，可提升研磨速度。從提升研磨速度的觀點來看，上述親核性參數以16.5以上為佳，較佳為17.0以上，更佳為17.5以上，又更佳為18.2以上。
另一方面，親核性參數超過30的化合物，取得或操作有困難。從易於取得或操作的觀點來看，以上述親核性參 數為24.0以下為佳，較佳為23.0以下。
亦即，本發明之一實施形態中，該親核性參數以14.5以上、24.0以下為佳，較佳為14.5以上、23.0以下，更佳為18.2以上、23.0以下。
本發明之研磨用組合物中可使用的研磨促進劑，若為親核性參數14.5以上、30以下者，則其種類無特別限制。例如可為無機酸、有機酸、胺、或胺基酸等化合物或此等的鹽。作為親核性參數14.5以上、30以下之無機酸或其鹽，可列舉如亞硫酸、亞硫酸鈉等。作為親核性參數14.5以上、30以下之有機酸，可列舉如巰基羧酸等，巰基羧酸當中，以巰基乙酸為佳。作為親核性參數14.5以上、30以下之胺，可列舉如二甲基胺、單甲基肼、或哌嗪、哌啶、六亞甲基亞胺等環胺，環胺當中，從在中性至鹼性環境下之穩定性或對研磨液之吸附性的觀點來看，以環員數7~10之環胺為佳，較佳為六亞甲基亞胺。作為親核性參數14.5以上、30以下之胺基酸，可列舉如半胱胺酸、脯胺酸等。研磨促進劑可單獨使用，亦可併用複數種。
亦即，本發明之一實施形態中，本發明之研磨用組合物中使用之研磨促進劑為至少1種選自由環員數7~10之環胺及巰基羧酸所構成之群組。
一實施形態中，上述環胺為六亞甲基亞胺。六亞甲基亞胺在中性至鹼性環境下顯示高穩定性，此外，由於六亞甲基亞胺不易吸附研磨粒，使包含六亞甲基亞胺之研磨用組合物中的各成份安定化，研磨速度可維持在一定的高水準。
另一實施形態中，上述巰基羧酸為巰基乙酸。與上述六亞甲基亞胺相同，巰基乙酸在中性至鹼性環境下顯示高穩定性，此外，由於巰基乙酸不易吸附研磨粒，使包含巰基乙酸之研磨用組合物中的各成份更安定化，研磨速度可維持在一定的高水準。
研磨用組合物中所含的研磨促進劑之含量，並無特別限制，然而，相對於研磨用組合物全體，以0.1質量%以上為佳。從有效提升研磨速度的觀點來看，研磨促進劑的含量以0.3質量%以上為佳，較佳為0.5質量%以上。研磨用組合物中所含的研磨促進劑的含量上限，並無特別限制，然而，從維持研磨對象物的表面品質的觀點來看，以5.0質量%以下為佳，較佳為2.0質量%以下，更佳為1.0質量%以下。
研磨促進劑的含量，當使用單獨1種研磨促進劑時，係指該一種的含量。併用2種以上的研磨促進劑時，係指2種以上的研磨促進劑的合計含量。
<其他>
本發明之研磨用組合物必須包含：研磨粒、上述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下之研磨促進劑、以及水，然而，上述成份外，亦可包含其他添加劑。在此，作為其他添加劑，並無特別限制，可使用研磨用組合物中經常添加的添加劑。具體而言，可列舉pH調整劑、錯合劑、金屬腐蝕抑制劑、防腐劑、防黴劑、還原劑、水溶性高分子、用來溶解難溶性之有機物的有機溶媒等。
以下，針對上述其他添加劑當中，pH調整劑、防 腐劑、及防黴劑加以說明。
<pH調整劑>
本發明之研磨用組合物，可更包含pH調整劑。pH可藉由適量添加pH調節劑而調整。為了將研磨用組合物之pH調整至期望值，必要時可使用的pH調整劑可為酸及鹼任一者，此外，可為無機化合物及有機化合物任一者。作為酸的實例，例如可列舉硫酸、硝酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亞磷酸及磷酸等無機酸；甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚酸、2-甲基己酸、正辛酸、2-乙基己酸、安息香酸、甘醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、順丁烯二酸、苯二甲酸(phthalic acid)、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸及乳酸等羧酸，以及甲磺酸、乙磺酸、以及羥乙磺酸等有機硫酸等的有機酸等。作為鹼的實例，例如可列舉氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀等鹼金屬之氫氧化物或其鹽、氨、胺、4級銨鹽等。此等pH調節劑可單獨或混合2種以上使用。
本發明之一實施形態相關的研磨用組合物的pH，從更提升研磨對象物的研磨速度的觀點來看，以7.0以上為佳。本發明相關的研磨用組合物的pH，以9.0以上為佳，較佳為10.0以上。此外，本發明之研磨用組合物的pH的上限值雖無特別限制，惟，從經濟性及研磨用組合物的操作安全性的觀點來看，以12.0以下為佳，較佳為11.0以下。且，研磨用組合物的pH，可使用pH計(例如，堀場製作所股份有限公司製，型號：LAQUA(註冊商標))，使用標準緩衝液(苯二甲酸鹽pH緩 衝液[pH：4.01(25℃)]、中性磷酸鹽pH緩衝液[pH：6.86(25℃)]、碳酸鹽pH緩衝液[pH：10.01(25℃)]校正3點後，將玻璃電極放入研磨用組合物中，藉由測定經過2分鐘以上的穩定後的值而獲得。
<防腐劑及防黴劑>
再者，作為研磨用組合物中必要時可包含的防腐劑及防黴劑，例如可列舉2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮或5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮等異噻唑啉系防腐劑、對羥苯甲酸酯類以及苯氧乙醇等。此等防腐劑及防黴劑可單獨亦可混合2種以上使用。
本發明之研磨用組合物可為單劑型，亦可為以雙劑型為首的多劑型。此外，本發明之研磨用組合物，亦可將研磨用組合物之原液使用水等稀釋液，例如藉由稀釋10倍以上而調製。
[研磨對象物]
使用本發明之一形態相關的研磨用組合物研磨之研磨對象物並無特別限制，可列舉如具有各種材質及形狀之研磨對象物。研磨對象物之材料，例如可列舉矽材料、鋁、鎳、鎢、鋼、鉭、鈦、不銹鋼等金屬或是類金屬，或是此等之合金；石英玻璃、矽酸鋁玻璃、玻璃狀碳等玻璃狀物質；氧化鋁、二氧化矽、藍寶石、氮化矽、氮化鉭、碳化鈦等陶瓷材料；碳化矽、氮化鎵、砷化鎵等化合物半導體基板材料；聚醯亞胺樹脂等樹脂材料等。此外，研磨對象物亦可為藉由上述材料當中複數種材料所構成。
此等當中，由於可更顯著獲得本發明相關的研磨 用組合物之效果，故以含矽材料之研磨對象物為佳。亦即，本發明之一形態相關的研磨用組合物以用於含矽材料之研磨對象物之研磨為佳。
此外，上述矽材料以包含至少一種材料選自由單晶矽、非晶矽及多晶矽所構成之群組為佳。作為矽材料，從更顯著獲得本發明之效果之觀點來看，以單晶矽或多晶矽為佳，較佳為單晶矽。亦即，本發明之一實施形態中，研磨對象物以包含單晶矽之研磨對象物為佳，較佳為單晶矽基板(矽晶圓)。
再者，研磨對象物之形狀並無特別限制。本發明相關的研磨用組合物，例如可適用於板狀或多面體形狀等具有平面之研磨對象物的研磨。
[研磨用組合物之製造方法]
本發明之研磨用組合物之製造方法並無特別限制，例如可藉由將研磨粒、研磨促進劑及必要時的其他添加劑，於作為分散媒之水中加以攪拌混合而獲得。此外，若添加包含分散媒(水)之pH調整劑時，亦可採用將研磨粒、研磨促進劑及必要時的其他添加劑添加在包含分散媒(水)之pH調整劑中，加以攪拌混合之方法。混合研磨粒、各成份時的溫度並無特別限制，然而，以10~40℃為佳，為了提升溶解速度亦可加熱。此外，若能均勻混合，則混合時間無特別限制。
[研磨方法及半導體基板之製造方法]
如上述，本發明之研磨用組合物適用於含單晶矽之研磨對象物，特別是適用於單晶矽基板(矽晶圓)之研磨。亦即，本發明之一實施形態係提供一種可用於含單晶矽之研磨對象物之 研磨之研磨用組合物。另一實施形態係提供一種可用於單晶矽基板(矽晶圓)之研磨之研磨用組合物。
此外，本發明亦提供一種使用本發明之研磨用組合物研磨含單晶矽之研磨對象物之研磨方法。另一實施形態亦提供一種使用本發明之研磨用組合物研磨單晶矽基板之研磨方法。
再者，本發明亦提供一種半導體基板之製造方法，其包含以上述研磨方法研磨含單晶矽之研磨對象物之程序。另一實施形態亦提供一種半導體基板之製造方法，其包含以上述研磨方法研磨單晶矽基板之程序。
本發明相關的研磨方法中的研磨程序只要是研磨單晶矽基板之程序則無特別限制，然而，以化學機械研磨(CMP)程序為佳。此外，研磨程序可為單一程序所構成之研磨程序，亦可為由複數程序所構成之研磨程序。作為複數程序所構成之研磨程序，例如可列舉預備研磨程序(粗研磨程序)後，進行精修(finishing)研磨程序之程序；或是第1次研磨程序後，進行1回或2回以上之第2次研磨程序，之後進行精修研磨程序之程序等。
作為本發明相關的研磨方法中可使用之研磨裝置，可使用配備有維持半導體基板等之支架及可變換旋轉數之馬達等，具有可貼附研磨墊(研磨布)之研磨定盤的一般研磨裝置。作為研磨裝置，亦可使用小型桌上研磨機、單面研磨裝置或雙面研磨裝置之任一者。
作為上述研磨墊，無特別限制，可使用一般的不 織布、聚氨酯、及多孔質氟樹脂等。以在研磨墊上使研磨液滯留的方式施行溝加工為佳。
研磨條件並無特別限制，例如研磨定盤(滾筒)之旋轉速度以10~500rpm為佳。研磨頭(載具)旋轉數以10~500rpm為佳。施加在具有研磨對象物之基板的壓力(研磨壓力)以0.5~10psi為佳。於研磨墊供給研磨用組合物之方法並無特別限制，例如採用以泵浦等連續供給的方法。此供給量並無限制，然而，以研磨墊表面總是覆蓋有研磨用組合物為佳，例如以10ml/分鐘以上、5000ml/分鐘以下為佳。研磨時間亦無特別限制，然而，對於使用研磨用組合物之程序而言，以5秒鐘以上、180秒鐘以下為佳。
研磨結束後，將基板在流動水中洗淨，藉由旋轉乾燥器等使附著在基板上的水滴灑落而使其乾燥，取得半導體基板。
(實施例)
藉由以下實施例及比較例更詳細說明本發明。惟，本發明之技術的範圍並不限定於以下實施例。且，若無特別記載，「%」及「份」分別意指「質量%」及「質量份」。此外，下述實施例中，若無特別記載，操作在室溫(25℃)/相對濕度40~50%RH的條件下進行。
且，研磨粒的平均二次粒徑使用動態光散射式粒徑-粒度分佈測定裝置(日機裝股份有限公司製，型號：UPA UT-151)測定。首先，使研磨粒分散於純水中，調製負載指標(loading index，雷射的散射強度)為0.01之分散液。接著，使 用此分散液，測定在UT模式的體積平均粒徑Mv的值(D50的值)，所得的值作為平均二次粒徑。
(1)調製研磨用組合物
[實施例1]
(調製研磨用組合物(A-1))
於水中分別添加作為研磨粒的矽溶膠(colloidal silica)(平均一次粒徑35nm，平均二次粒徑63nm)0.5質量%，作為研磨促進劑的亞硫酸鈉0.05mol/L，使pH成為10.5的量添加作為pH調整劑的氫氧化鉀並混合，調製研磨用組合物(A-1)。
[實施例2~6及比較例1~5]
(調製研磨用組合物(A-2)~(A-6)及(C-1)~(C-5))
將研磨促進劑的種類及pH調整劑的種類變更如下述表1之外，其餘與實施例1同樣地操作，調製各研磨用組合物(混合溫度：約25℃，混合時間：約10分鐘)。
(測定研磨用組合物的pH)
各研磨用組合物(液溫：25℃)之pH，藉由pH計(堀場製作所股份有限公司製，型號：LAQUA(註冊商標))確認。
(研磨促進劑的親核性參數)
各研磨促進劑的親核性參數如下述式(1)所示。
[數4]N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)
N：親核性參數
s：親核性斜率參數
k：二次速度常數[M-1s-1]
E：親電子參數
此親核性參數的值係採用Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen之Herbert Mayr博士等之反應性參數資料庫(Mayr‘s Database of Reactivity Parameters)中所記載的值(URL：http：//www.cup.lmu.de/oc/mayr/reaktionsdatenbank2/)。各研磨促進劑的親核性參數的值如下述表1所示。
(2)研磨
使用上述所得的各研磨用組合物，依照以下的研磨條件，研磨8英吋單晶矽基板。
<研磨條件>
研磨裝置：小型桌上研磨機(日本Engis股份有限公司製，EJ 380IN)
研磨墊：硬質聚氨酯製墊(nitta-haas股份有限公司製，IC1000)
滾筒(定盤)旋轉速度：60[rpm]
研磨頭(載具)旋轉速度：60[rpm]
研磨壓力：3.0[psi]
研磨用組合物(研磨液)之流量：100[ml/min]
研磨時間：1[min]
(3)測定研磨速度
研磨速度依以下順序測定。
1.使用電子天秤GH-202(A&D股份有限公司製)，測定研磨前後的研磨對象物(單晶矽基板)的質量，由此等的 差，算出研磨前後的研磨對象物的質量變化量△Msi(kg)。
2.將研磨前後的研磨對象物的質量變化量△Msi(kg)除以矽的比重2.33×103(kg/m3)，算出研磨前後的研磨對象物的體積變化量△Vsi(m3)。
3.將研磨前後的研磨對象物的體積變化量△Vsi(m3)除以研磨對象物的研磨面的面積Ssi(m2)，算出研磨前後的研磨對象物的厚度變化量△dsi(m)。
4.將研磨前後的研磨對象物的厚度變化量△dsi(m)除以研磨時間t(min)，接著將單位換算成(Å/min)。此值作為研磨速度Vsi(Å/min)。
使用各研磨用組合物之研磨的結果總結於表1。
(4)關於研磨促進劑在鹼性環境下之穩定性
表1中，關於在鹼性環境下之穩定性評估，△表示由於作為研磨促進劑之半胱胺酸恐怕與微量的重金屬與鹼因空氣氧化而變成胱胺酸，故在鹼性環境下使用時，必須留意操作。
(5)研磨促進劑對研磨粒之吸附性
研磨促進劑對二氧化矽(研磨粒)之吸附性，藉由下述方法測定。詳言之，首先，於1質量%二氧化矽(研磨粒)水溶液中以成為0.05mol/L的方式加入研磨促進劑。之後，藉由空氣浴保存在80℃促進吸附反應。1週後，取出並冷卻後，以離心分離機(以26,000rpm，1小時)進行固液分離，僅採集上清液。採集的上清液以全碳測定裝置(島津製作所股份有限公司製，TOC-5000A)，測定研磨促進劑之殘留量。其結果總結於表1。殘留量為80%以上者標記為○，未達80%者標記為△。
上述表1中之「-」表示未測定。
從上述表1所示的結果，確認實施例相關的研磨用組合物，相較於比較例的研磨用組合物，可獲得較佳研磨速度的提升效果。

Claims (8)

  1. 一種研磨用組合物，係包含：研磨粒，下述式(1)表示的親核性參數為14.5以上、30以下的研磨促進劑，以及水。[數1]N={(1/s)×logk}-E．．．．式(1)N：親核性參數s：親核性斜率參數k：二次速度常數[M -1s -1]E：親電子參數
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨用組合物，其中，上述研磨促進劑係至少1種選自由環員數7以上、10以下之環胺及巰基羧酸所構成之群組。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之研磨用組合物，其中，上述環胺為六亞甲基亞胺。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述之研磨用組合物，其中，上述巰基羧酸為巰基乙酸。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之研磨用組合物，其pH為7.0以上。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之研磨用組合物，其可用於單晶矽基板的研磨。
  7. 一種研磨方法，係使用申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之研磨用組合物，研磨單晶矽基板。
  8. 一種半導體基板之製造方法，係包含藉由申請專利範圍第7項所述之研磨方法，研磨單晶矽基板之程序。
TW106130279A 2016-09-23 2017-09-05 研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法 TW201816061A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-185781 2016-09-23
JP2016185781 2016-09-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201816061A true TW201816061A (zh) 2018-05-01

Family

ID=61689913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106130279A TW201816061A (zh) 2016-09-23 2017-09-05 研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6916192B2 (zh)
TW (1) TW201816061A (zh)
WO (1) WO2018055985A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52112192A (en) * 1976-03-16 1977-09-20 Nakano Kiyoshi Grinding agent for metals
JPH09137155A (ja) * 1995-11-16 1997-05-27 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd 研磨用組成物および研磨方法
DE60034474T2 (de) * 1999-08-13 2008-01-10 Cabot Microelectronics Corp., Aurora Poliersystem und verfahren zu seiner verwendung
JP3606806B2 (ja) * 2000-05-12 2005-01-05 花王株式会社 研磨液組成物
JP4027929B2 (ja) * 2004-11-30 2007-12-26 花王株式会社 半導体基板用研磨液組成物
KR100725803B1 (ko) * 2006-12-05 2007-06-08 제일모직주식회사 실리콘 웨이퍼 최종 연마용 슬러리 조성물　및 이를 이용한실리콘 웨이퍼 최종 연마 방법
JPWO2009025383A1 (ja) * 2007-08-23 2010-11-25 ニッタ・ハース株式会社 研磨組成物
KR101564676B1 (ko) * 2008-02-01 2015-11-02 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마용 조성물 및 이를 이용한 연마 방법
DE112011102297B4 (de) * 2010-07-08 2020-10-08 Sumco Corporation Verfahren zum Polieren von Siliziumwafern
JP6134644B2 (ja) * 2011-04-13 2017-05-24 株式会社フジミインコーポレーテッド 基板のエッジ研磨用組成物及びそれを用いた基板のエッジ研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018055985A1 (ja) 2019-07-11
JP6916192B2 (ja) 2021-08-11
WO2018055985A1 (ja) 2018-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6762390B2 (ja) 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法
CN107075347B (zh) 研磨用组合物
TWI577633B (zh) 氧化矽系複合微粒子分散液、其製造方法及含有氧化矽系複合微粒子分散液的研磨用漿液
JP3457144B2 (ja) 研磨用組成物
TWI656096B (zh) 氧化矽系複合微粒子分散液、其製造方法及含有氧化矽系複合微粒子的研磨用研磨粒分散液
CN108076668B (zh) 研磨用组合物
KR20120134105A (ko) 화학 기계 연마용 수계 분산체 및 이를 이용한 화학 기계 연마 방법
CN101126012A (zh) 半导体晶片研磨用组合物、其制造方法和研磨加工方法
TW201811944A (zh) 化學機械研磨用漿料組合物
TWI828727B (zh) 研磨用組合物及研磨系統
TW201546253A (zh) 矽材料研磨用組成物
JP6482200B2 (ja) 研磨用組成物
JP7319190B2 (ja) 研磨用組成物
TW201816061A (zh) 研磨用組合物與使用該組合物之研磨方法以及半導體基板之製造方法
JP2019057635A (ja) 研磨用組成物の製造方法
TWI627244B (zh) 安定可濃縮之矽晶圓硏磨組成物及相關方法
JP4955253B2 (ja) デバイスウエハエッジ研磨用研磨組成物、その製造方法、及び研磨加工方法
JP7038031B2 (ja) セリア系複合微粒子分散液、その製造方法及びセリア系複合微粒子分散液を含む研磨用砥粒分散液
JP7133414B2 (ja) 研磨用組成物
JPH10172934A (ja) 研磨用組成物
JP5373250B2 (ja) 半導体ウエハ研磨用組成物の製造方法
TWI819067B (zh) 研磨用組成物及研磨系統
JP7490628B2 (ja) 粒子連結型セリア系複合微粒子分散液、その製造方法および粒子連結型セリア系複合微粒子分散液を含む研磨用砥粒分散液
JP2015074737A (ja) 化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法
KR101613359B1 (ko) 화학적 기계적 연마용 나노 세리아 슬러리 조성물 및 이의 제조방법