TWI546352B - 研磨用組成物及清洗用組成物 - Google Patents
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Description
本發明係關於使用於矽晶圓之研磨的研磨用組成物及使用於矽晶圓之清洗的清洗用組成物。又,本發明係關於使用研磨用組成物的矽晶圓之研磨方法及使用清洗用組成物的矽晶圓之清洗方法。
為了實現使用於電腦的ULSI等積體電路之高度積體化及高速化,半導體裝置設計規則之微細化年年有進展。伴隨於此,更微小的表面缺陷對半導體裝置之性能產生不良影響之事例日增,管理先前不被視為問題的奈米等級缺陷的重要性日益高漲。
在矽晶圓表面缺陷之管理,係使用表面缺陷檢査裝置。在以表面缺陷檢査裝置所檢出之缺陷中,包含有不能完全以研磨步驟、清洗步驟及洗淨步驟除去的矽晶圓上之異物及殘渣。一般表面缺陷檢査裝置係藉由在矽晶圓表面照射雷射光等之光,將此反射光以信號方式接收並予以解析,來檢測有無缺陷及尺寸。
一旦在已經於研磨後或研磨及清洗後之鏡面上完成加工的矽晶圓表面上,照射強光時,會因起因於矽晶圓表面之非常微細的皸裂之漫射,而有模糊不清之現象。該模糊不清稱為霧度,霧度可使用作為矽晶圓表面粗糙之尺度。在矽晶圓表面有霧度時,會因霧度產生之漫射光成為干擾(noise),而妨礙了藉由表面缺陷檢査裝置來將缺陷檢測出。因此,隨著欲檢出缺陷之尺寸,亦即隨著欲管理之缺陷尺寸減小,使得改善霧度等級之必要性增高。
在專利文獻1中,揭示了一種為了減低研磨後矽晶圓表面之霧度而調配有非離子性界面活性劑之研磨用組成物,而該非離子性界面活性劑係由聚氧乙烯與聚氧丙烯之共聚物所構成。在專利文獻2中,揭示了一種為了減低最終加工研磨後之矽晶圓表面之霧度而調配有聚氧乙烯山梨聚糖單脂肪酸酯之研磨用組成物。但是,專利文獻1及專利文獻2記載之研磨用組成物所致之霧度減低效果,在管理奈米等級之缺陷上,並不能謂之十分充分。
【先行技術文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-85858號公報
【專利文獻2】日本特開2007-214205號公報
因此本發明之課題在於提供一種研磨用組成物及清洗用組成物,其可更加減低矽晶圓表面之霧度。
為了解決上述課題,在本發明之第一態樣中,係提供一種研磨用組成物,其係包含水、鹼性化合物、及由聚氧乙烯加成物所構成之非離子性界面活性劑的矽晶圓用研磨用組成物,而該聚氧乙烯加成物之HLB值為8至15、該聚氧乙烯加成物之重量平均分子量為1400以下、該聚氧乙烯加成物之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下、研磨用組成物中該聚氧乙烯加成物之含量為0.00001至0.1質量%。
又,在本發明之第二態樣中,係提供一種清洗用組成物,其係包含水、及由聚氧乙烯加成物所構成之非離子性界面活性劑的矽晶圓用清洗用組成物,而該聚氧乙烯加成物之HLB值為8至15、該聚氧乙烯加成物之重量平均分子量為1400以下、該聚氧乙烯加成物之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下、研磨用組成物中該聚氧乙烯加成物之含量為0.00001至0.1質量%以下。
又,在本發明之第三態樣中,係提供一種矽晶圓之研磨方法,其係使用該第一態樣之研磨用組成物,來研磨矽晶圓。
又,在本發明之第四態樣中,係提供一種矽晶圓之清洗方法,其係使用該第二態樣之清洗用組成物清洗研磨後之矽晶圓。
根據本發明,可抑制矽晶圓之研磨或清洗所產生的矽晶圓表面之皸裂,並減低霧度,進而使微細的缺陷之檢視與根據該檢視的製品管理較為容易。
以下茲說明本發明之實施態樣。
研磨用組成物及清洗用組成物
〈由聚氧乙烯加成物所構成之非離子性界面活性劑〉
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物,其特徵之一在於包含由聚氧乙烯加成物所構成之非離子性界面活性劑,亦即包含聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之HLB值為8至15。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之重量平均分子量為1400以下。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下。研磨用組成物中及清洗用組成物中之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之含量為0.00001至0.1質量%。
在本說明書中,親水親脂平衡HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)值係以格里芬(griffin)法定義。格里芬法係以20×(親水部分分子量之總和)/(親水部分與疏水部分之分子量總和)計算HLB值。親水部分之例,有氧乙烯基、羥基、羧基、酯等,疏水部分之例,有氧丙烯基、氧丁烯基、烷基等。
根據本發明人等之研討可知,在使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑的研磨用組成物,研磨矽晶圓表面之情形,研磨後矽晶圓表面之霧度等級係取決於其界面活性劑之HLB值。又,吾人可知,在使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之清洗用組成物,清洗矽晶圓表面之情形,清洗後矽晶圓表面之霧度等級係取決其界面活性劑之HLB值。由矽晶圓表面之霧度減低之觀點,使用之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之HLB值需在15以下,較佳為13以下。界面活性劑之HLB值在15以下時,對矽晶圓表面之皸裂有抑制之效果,可減低矽晶圓表面之霧度。
又,聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之HLB值需為8以上,較佳為10以上,更佳為12以上。HLB值為8以上之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑,可容易地溶解或分散在研磨用組成物及清洗用組成物中。
再者,根據本發明人等之研討可知,在使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之研磨用組成物,研磨矽晶圓表面之情形,研磨後矽晶圓表面之霧度等級亦取決於其界面活性劑之分子量。
又,吾人可知,使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之清洗用組成物,清洗矽晶圓表面之情形,清洗後矽晶圓表面之霧度等級亦取決於其界面活性劑之分子量。由矽晶圓表面之霧度減低之觀點,使用之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之重量平均分子量需為1400以下,較佳為1000以下,更佳為700以下,特佳為400以下。只要該重量平均分子量為1400以下,則可獲得抑制矽晶圓表面之皸裂的充分效果,可充分減低矽晶圓表面之霧度。
就矽晶圓表面之皸裂抑制而言,欲進一步獲得良好的效果,聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之重量平均分子量較佳為較200更大,更佳為300以上。該重量平均分子量較200大之情形,更具體言之,在300以上之情形,可獲得抑制矽晶圓表面之皸裂的充分效果。
聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數係指,原則上為1莫耳之聚氧乙烯加成物中氧乙烯單元之莫耳數之平均值。但是,如單油酸聚氧乙烯山梨聚糖酯般,在一分子中具有複數個聚氧乙烯鏈之聚氧乙烯加成物之情形,係將聚氧乙烯加成物之一分子中所含之氧乙烯之單元之總莫耳數除以相同一分子中所含之聚氧乙烯鏈個數之值的平均值,來作為氧乙烯平均加成莫耳數。亦即,聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數,係指表示界面活性劑所含聚氧乙烯鏈長度者之意。
根據本發明人等之研討可知,在使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之研磨用組成物,研磨矽晶圓表面之情形,研磨後矽晶圓表面之霧度等級亦取決於其界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數。又,在使用含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之清洗用組成物,清洗矽晶圓表面之情形,清洗後矽晶圓表面之霧度等級亦取決於其界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數。由矽晶圓表面之霧度減低之觀點,使用之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數需為13以下,較佳為10以下,更佳為6以下。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下之情形,抑制矽晶圓表面之皸裂有充分的效果,可減低矽晶圓表面之霧度。
為了進一步減低矽晶圓表面之霧度,聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數較佳為2以上,更佳為4以上。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之氧乙烯平均加成莫耳數為2以上之情形,更具體而言,為4以上之情形,可良好地減低矽晶圓表面之霧度。
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物所使用之聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑,只要HLB值為8至15且重量平均分子量1400以下,氧乙烯平均加成莫耳數為13以下,則並無特別限定。此種聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之具體例方面,可例舉聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯烷苯基醚、聚氧乙烯烷胺、聚氧乙烯烷醯胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖(sorbitan)脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇(sorbitol)脂肪酸酯、聚氧乙烯蓖麻油(castor oil)、及聚氧乙烯松香酯(rosin esters)。再具體言之,可使用聚氧乙烯丙醚、聚氧乙烯丁醚、聚氧乙烯戊醚、聚氧乙烯己醚、聚氧乙烯辛醚、聚氧乙烯-2-乙基己醚、聚氧乙烯壬醚、聚氧乙烯癸醚、聚氧乙烯異癸醚、聚氧乙烯三癸醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十六(cetyl)醚、聚氧乙烯硬脂醯醚、聚氧乙烯異硬脂醯醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯苯醚、聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧乙烯十二基苯醚、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚、聚氧乙烯月桂基胺、聚氧乙烯硬脂醯基胺、聚氧乙烯油基胺、聚氧乙烯硬脂醯基醯胺、聚氧乙烯油基醯胺、聚氧乙烯單月桂酸酯、聚氧乙烯單硬脂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯、聚氧乙烯單油酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、單月桂酸聚氧乙烯山梨聚糖酯、單棕櫚酸(palmitic acid)聚氧乙烯山梨聚糖酯、單硬脂酸聚氧乙烯山梨聚糖酯、單油酸聚氧乙烯山梨聚糖酯、三油酸聚氧乙烯山梨聚糖酯、四油酸聚氧乙烯山梨醇酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯硬化蓖麻油、或聚氧乙烯聚氧丙二醇。該等界面活性劑,可單獨使用一種,亦可組合二種以上使用。
研磨用組成物中及清洗用組成物中聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之含量需為0.00001質量%以上,較佳為0.00005質量%以上。聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之含量為0.00001質量%以上之情形,因可獲得抑制矽晶圓表面皸裂之充分效果,而可良好地減低矽晶圓表面之霧度。
又,研磨用組成物中及清洗用組成物中聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之含量需為0.1質量%以下,較佳為0.05質量%以下。在聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之含量為0.1質量%以下之情形,研磨用組成物及清洗用組成物有難以起泡的優點。
〈鹼性化合物〉
本發明之研磨用組成物係含有鹼性化合物。在研磨用組成物中之鹼性化合物係具有蝕刻矽晶圓表面進行化學式研磨之功效。
可使用之鹼性化合物,若具有蝕刻矽晶圓之作用則並無特別限定,具體例方面,可例舉氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、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-胺乙基)乙醇胺、六亞甲二胺、二伸乙三胺(diethylenetriamine)、三伸乙四胺(triethylenetetramine)、四伸乙五胺(tetraethylenepentamine)、六氫吡()酐、六氫吡()六水合物、1-(2-胺基乙基)六氫吡()、及N-甲基六氫吡( )。
該等鹼性化合物可單獨使用一種,亦可組合二種以上使用。
基於抑制研磨後矽晶圓之金屬污染之目的,鹼性化合物較佳為氨、銨鹽、鹼金屬氫氧化物、鹼金屬鹽或四級銨氫氧化物。再具體言之,較佳為選自氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸鈉所組成群之物,更佳為氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲銨或氫氧化四乙銨,最佳為氨。
研磨用組成物中鹼性化合物之含量,較佳為0.0001質量%以上,更佳為0.001質量%以上。鹼性化合物之含量為0.0001質量%以上,更具體而言,在0.001質量%以上之情形,係提高矽晶圓之研磨速度。
又,研磨用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.5質量%以下,更佳為0.25質量%以下。鹼性化合物之含量為0.5質量%以下,更具體而言,在0.25質量%以下之情形,可容易獲得表面粗度小的矽晶圓。
本發明之清洗用組成物亦可含有鹼性化合物。在清洗用組成物中所含有的鹼性化合物之具體例,係與先前記載之作為研磨用組成物中所含有的鹼性化合物之具體例相同。清洗用組成物中鹼性化合物,對殘留於研磨後矽晶圓表面殘渣之除去具有效果。但是,為了抑制清洗後矽晶圓表面之皸裂,清洗用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.00001質量%至0.5質量%,更佳為0.0001質量%至0.1質量%。
〈水〉
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物係含有水。水具有溶解或分散在研磨用組成物中或清洗用組成物中其他成分之功效。水較佳是盡量不含有會阻礙其他成分之作用的雜質。具體言之,較佳為在使用離子交換樹脂,除去雜質離子後,通過過濾器除去異物之離子交換水、或者純水、超純水或蒸餾水。
〈研磨粒〉
本發明之研磨用組成物亦可含有研磨粒。研磨粒具有以物理方式研磨矽晶圓之表面的功效。
在可使用之研磨粒之具體例方面,可例舉碳化矽、二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈰、氧化鋯及金剛石,但非限定於該等。其中,在使用膠態二氧化矽、煙燻二氧化矽(fumed silica)、溶膠凝膠法二氧化矽等二氧化矽的情形,相較於使用其他種類之研磨粒的情形,由於矽晶圓之表面粗度傾向於更為減低,故適當。又,在使用膠態二氧化矽或煙燻二氧化矽、尤其是使用膠態二氧化矽之情形,由於可減少矽晶圓之表面因研磨所發生的擦傷,故適當。該等研磨粒,可單獨使用一種,亦可組合二種以上使用。
所使用之研磨粒,較佳是由以氣體吸附所致粉體之比表面積測定法(BET法)所測定之比表面積而求得平均初級粒徑為5至100nm,更佳為10至40nm。
研磨用組成物中研磨粒之含量較佳為0.001質量%以上,更佳為0.005質量%以上。研磨粒之含量為0.001質量%以上,更具體而言為0.005質量%以上之情形,則提高矽晶圓之研磨速度。
又,研磨用組成物中研磨粒之含量較佳為5質量%以下,更佳為1質量%以下。研磨粒之含量為5質量%以下,更具體而言在1質量%以下之情形,則提高研磨用組成物之分散穩定性。
〈濕潤劑〉
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物亦可進一步含有濕潤劑。濕潤劑係具有保持矽晶圓表面成為親水性之效果。若矽晶圓表面之親水性降低時,則附著在矽晶圓上的異物不因洗淨而被除去,而易於殘留。若在矽晶圓上殘留異物時,則有矽晶圓表面精度降低之情形。
可使用之濕潤劑之例方面,可例舉羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素等之纖維素衍生物;聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚-N-乙烯甲醯胺等之乙烯聚合物;澱粉、環糊精、海藻糖(trehalose)、支鏈澱粉(pullulan)等之多糖類;聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯酸甲酯等其他水溶性高分子。由於賦予矽晶圓表面濕潤性之能力高,又可容易地洗去,而不殘留於矽晶圓上,故較佳為纖維素衍生物,其中特佳為羥乙基纖維素。
所使用濕潤劑之重量平均分子量,較佳為30,000以上,更佳為50,000以上。濕潤劑之重量平均分子量為30,000以上,更具體而言,在50,000以上之情形,可充分發揮賦予矽晶圓表面親水性的效果。
又,濕潤劑之重量平均分子量,較佳為2,000,000以下,更佳為1,000,000以下,特佳為600,000以下。在濕潤劑之重量平均分子量為2,000,000以下,更具體而言,為1,000,000以下或600,000以下之情形,則提高研磨用組成物及清洗用組成物之分散穩定性。
研磨用組成物中濕潤劑之含量較佳為0.001質量%以上。在濕潤劑之含量為0.001質量%以上之情形,可充分發揮賦予矽晶圓表面親水性的效果。
又,研磨用組成物中濕潤劑之含量,較佳為1質量%以下,更佳為0.5質量%以下。濕潤劑之含量為1質量%以下,更具體而言,在0.5質量%以下之情形,可提高研磨用組成物之分散穩定性。
清洗用組成物中之濕潤劑之含量,較佳為0.001質量%以上。濕潤劑之含量為0.001質量%以上之情形,可充分發揮賦予矽晶圓表面親水性的效果。
又,清洗用組成物中濕潤劑之含量較佳為1質量%以下,更佳為0.5質量%以下。濕潤劑之含量為1質量%以下,更具體而言,在0.5質量%以下之情形,可提高矽晶圓表面之清淨度。
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物,進一步可含有其他成分。例如研磨用組成物及清洗用組成物亦可進一步含有螯合劑。在含有螯合劑之情形,可抑制研磨用組成物或清洗用組成物所致矽晶圓之金屬污染。可使用的螯合劑之例方面,可例舉例如胺基羧酸系螯合劑及有機膦酸系螯合劑。在胺基羧酸系螯合劑,可含有乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、氮基三乙酸(nitrilotriacetic acid)、氮基三乙酸鈉、氮基三乙酸銨、羥乙基乙二胺三乙酸、羥乙基乙二胺三乙酸鈉、二伸乙三胺五乙酸、二伸乙三胺五乙酸鈉、三伸乙四胺六乙酸及三伸乙四胺六乙酸鈉。在有機膦酸系螯合劑,可含有2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺肆(亞甲基膦酸)、氮基參(亞甲基膦酸)、二伸乙三胺五(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-膦基(phosphono)丁烷-1,2-二羧酸、1-膦基丁烷-2,3,4-三羧酸、2-膦基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦基琥珀酸。
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物,可依照需要進一步含有如防腐劑或界面活性劑般之周知添加劑。
藉由使用本發明之研磨用組成物或清洗用組成物,研磨或清洗矽晶圓之表面,可獲得奈米等級缺陷被抑制的高精度表面。因此,該研磨用組成物可適用於對謀求特高表面精度的矽晶圓進行最終研磨,清洗用組成物可適用於清洗最終研磨後之矽晶圓。
藉由使用本發明之研磨用組成物或清洗用組成物,可獲得矽晶圓之高精度表面之理由雖然無明確地釋明,不過吾人認為其有助於以下兩種作用達到適切之平衡:在研磨用組成物或清洗用組成物中特定之界面活性劑可有效率地被覆於矽晶圓表面並予以保護;以及研磨用組成物或清洗用組成物中鹼性化合物可蝕刻含有附著於矽晶圓表面的異物之矽晶圓表面缺陷。
<研磨用組成物及清洗用組成物之製造方法>
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物,係以通常方法將上述的水以外之各成分溶解或分散於水,而可製造。將各成分添加於水之順序並無特別限定。溶解或分散之方法亦無特別限定,可以例如使用翼式攪拌機的攪拌或使用均化器的分散的一般方法進行。
<用以調製研磨用組成物及清洗用組成物之濃縮液>
本發明之研磨用組成物及清洗用組成物,可如前述方式製造。但是,在剛要進行研磨或清洗之前,分別準備必要的成分,來調製該等組成物較為繁雜。一方面,須大量製造或購入研磨用組成物及清洗用組成物,並加以儲存以供後續使用,由於不僅儲存成本增大,且經長期間維持該等組成物之一定品質是有困難,有其不利之處,因此,亦可以自研磨用組成物或清洗用組成物之組成除去一部分水後的濃縮液形態儲存,在必要時亦可改為水稀釋,予以調製研磨用組成物或清洗用組成物。亦可將研磨用組成物及清洗用組成物之各濃縮液切分成組成不同之二個以上包裝(package),製成套組。該2個以上包裝在必要時予以混合,進一步以水稀釋,以調製研磨用組成物或清洗用組成物。稀釋所用之水一般可任意取得。因此,以容積小的濃縮液或套組之形態進行搬運及儲存,可減低搬運成本及儲存成本。又,只要是濃縮液或套組之形態,亦有提高保存穩定性之優點。
為了減小濃縮液或套組之容積,較佳為儘量減少在濃縮液中或套組中所含有水量。但是,一旦在濃縮液中或套組中,析出鹼性化合物或聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑時,則稀釋操作變得繁雜,故鹼性化合物及聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑在濃縮液中或套組中,較佳為至少含有可均勻溶解程度量之水。
在本發明之研磨用組成物含有研磨粒之情形,研磨粒亦可保存於與含有鹼性化合物及聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑的包裝不同的其他包裝,以供後續使用。在此情形,含有鹼性化合物及聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之包裝,可與研磨粒混合,而使用於研磨用組成物之調製,亦可不與研磨粒混合,而使用於清洗用組成物之調製。
濃縮液之濃縮倍率並無特別限定,較佳為2倍以上,更佳為5倍以上,再佳為20倍以上。在此所謂濃縮液之濃縮倍率係指,由其濃縮液或套組所調製的研磨用組成物或清洗用組成物之總容積相對於濃縮液之總容積或套組之總容積之比率之意。
濃縮液中聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之濃度較佳為0.00002至10質量%,更佳為0.00005至1質量%,再佳為0.0001至0.2質量%。在此情形,藉由以預定稀釋率進行濃縮液之水稀釋,而可獲得含有適當濃度聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之研磨用組成物或清洗用組成物。
<研磨方法及清洗方法>
本發明之研磨用組成物,可用於與通常研磨矽晶圓所使用之相同裝置及條件。
在使用本發明之研磨用組成物,研磨矽晶圓時,亦可使用不織布形式、麂皮(suede)形式等任意種類之研磨墊。使用之研磨墊可含有研磨粒,亦可不含研磨粒。
本發明之研磨用組成物使用時之溫度並無特別限定,較佳為5至60℃。
本發明之研磨用組成物,亦可在所謂多階段研磨之任意階段使用。亦即,亦可將之用於改善矽晶圓之損傷層之研磨,或者亦可將之用於最終加工矽晶圓表層的最終研磨。用於改善矽晶圓之損傷層之研磨的研磨時間,雖依照損傷層之深度而定,不過一般為0.1至10小時。最終加工矽晶圓表層的最終研磨之研磨時間,通常為30分鐘以下。
本發明之清洗用組成物係用於除去殘留於以含有研磨粒的研磨用組成物研磨後矽晶圓之平滑表面的殘渣。本發明之清洗用組成物,可用於與通常清洗矽晶圓所使用之相同裝置及條件。例如,矽晶圓之表面與墊接觸之狀態下,一面供給清洗用組成物於其接觸面,一面旋轉墊及/或矽晶圓,則可進行矽晶圓之清洗。
使用本發明之清洗用組成物,清洗矽晶圓時所使用之墊,可為不織布形式、麂皮形式等任意種類,又,在墊中可含有研磨粒,亦可不含研磨粒。
本發明之清洗用組成物使用時之溫度並無特別限定,較佳為5至60℃。
本發明之清洗用組成物,係在使用本發明之研磨用組成物或其他研磨用組成物,進行用以改善矽晶圓之損傷層之研磨及/或最終研磨後之矽晶圓清洗時所使用。在清洗以本發明之研磨用組成物,研磨後矽晶圓之用途,使用本發明之清洗用組成物的情形,可特別大幅度減低清洗後矽晶圓之霧度。
使用本發明之清洗用組成物對矽晶圓之清洗,亦可在剛進行矽晶圓研磨之後,對安裝於用於研磨的裝置上之矽晶圓進行。在此情形,在殘留於墊上的研磨用組成物中,即使含有鹼性化合物,亦可抑制因其鹼性化合物,而在矽晶圓表面產生皸裂之情況。
接著說明本發明之實施例及比較例。
<實施例1至10及比較例1至16>
將研磨粒、鹼性化合物及濕潤劑混合於離子交換水,來調製比較例1之研磨用組成物。將聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑或替代此之化合物,與研磨粒、鹼性化合物及濕潤劑一起,混合於離子交換水,來調製實施例1至10及比較例2至16之研磨用組成物。實施例1至10及比較例2至16之各研磨用組成物中聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑或替代此之化合物之詳細說明顯示於表1。此外,在比較例2、3使用的聚乙二醇,並非對應於於聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑。雖然在表1無明示,不過在實施例1至7及比較例1至16之各研磨用組成物含有0.18質量%粒徑為25nm之膠態二氧化矽(作為研磨粒)、0.005質量%氨(作為鹼性化合物)、0.01質量%重量平均分子量250,000之羥乙基纖維素(作為濕潤劑);實施例8至10之各研磨用組成物含有0.46質量%粒徑為35nm之膠態二氧化矽(研磨粒)、0.01質量%氨(鹼性化合物)、0.018質量%重量平均分子量250,000之羥乙基纖維素(濕潤劑)。膠態二氧化矽之平均初級粒徑之值,均可使用表面積測定裝置FlowSorb II 2300(商品名,Micromeritics公司製)進行測定。
使用實施例1至10及比較例1至16之各研磨用組成物,以下述"研磨條件1"記載之條件研磨矽晶圓表面。所用的矽晶圓為直徑200mm圓盤狀,其傳導型為P型、結晶方位為〈100〉、電阻率為0.1Ω‧cm以上小於100Ω‧cm,其係在使用Fujimi incorporated(股)製之研磨漿液(商品名GLANZOX 1104)預備研磨之後使用。
〈研磨條件1〉
研磨機:單片研磨機(sheet polishing machine)PNX-322(岡本工作機械製作所(股)製)
研磨負荷:15kPa
平台旋轉速率:30rpm
頭旋轉速率:30rpm
研磨時間:4分鐘
研磨用組成物之溫度:20℃
研磨用組成物之供給速度:0.5升/分鐘(灌流(flow irrigation)使用)
以KLA-Tencor公司製晶圓檢査裝置"Surfscan SP2"之DWO模式計測以實施例1至10及比較例1至16之各研磨用組成物研磨後之矽晶圓表面,根據此來評價研磨後矽晶圓表面之霧度等級,結果如表1"霧度"欄所示。在同欄中,"A"表示相較於不含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑的比較例1之情形,霧度等級減低10%以上者,"B"表示其小於10%者,"C"表示相較於比較例1,無法確認霧度等級之減低者。此外,關於比較例16,因聚氧乙烯二油酸酯之溶解不良,故無法實施霧度等級之評價。
使用Fujimi incorporated(股)製之研磨漿液(商品名GLANZOX 1104),將傳導型為P型、結晶方位為<100>、電阻率0.1Ω‧cm以上小於100Ω‧cm、60mm角之矽晶圓表面,進行預備研磨之後,使用實施例1至10及比較例1至16之各研磨用組成物,以下述"研磨條件2"記載之條件進行研磨。以7升/分鐘流量之流水清洗研磨後矽晶圓表面10秒,其後,將矽晶圓垂直地立起,並予靜置。接著測定經過30秒後,自各矽晶圓之周緣至矽晶圓表面中濕潤部分為止之距離中最大者,根據此評價研磨後矽晶圓表面之濕潤性,結果如表1"濕潤性"欄所示。在同欄中,"A"表示自矽晶圓之周緣至濕潤部分為止之最大距離為5mm以下者,"B"表示其為大於5mm且40mm以下者,"C"表示大於40mm者。此外,關於比較例16,因聚氧乙烯二油酸酯之溶解不良,故無法實施濕潤性之評價。
<研磨條件2>
研磨機:桌上研磨機EJ-380IN(日本Engis(股)製)
研磨負荷:15kPa
平台旋轉速率:30rpm
頭旋轉速率:30rpm
研磨時間:1分鐘
研磨用組成物之溫度:20℃
研磨用組成物之供給速度:0.25L/分鐘(灌流使用)
如表1所示可知,實施例1至10研磨後矽晶圓表面之霧度等級較於比較例1至16低。
<實施例11及比較例17、18>
將鹼性化合物及濕潤劑混合於離子交換水,調製比較例17之清洗用組成物。將聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑,與鹼性化合物及濕潤劑一起,混合於離子交換水,調製實施例11及比較例18之清洗用組成物。在實施例11及比較例17、18之各清洗用組成物中聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑之詳細如表2所示。此外,雖在表2無明示,不過實施例11及比較例17、18之各清洗用組成物,係含有0.0005質量%氨(鹼性化合物)、0.01質量%重量平均分子量250,000之羥乙基纖維素(濕潤劑)。
使用實施例11及比較例17、18之各清洗用組成物,以下述"清洗條件"記載之條件,清洗矽晶圓表面。使用的矽晶圓為直徑200mm之圓盤狀,其傳導型為P型、結晶方位為〈100〉、電阻率為0.1Ω‧cm以上、小於100Ω‧cm。使用Fujimi incorporated(股)製之研磨漿液(商品名GLANZOX1104)對該矽晶圓進行預備研磨,接著使用實施例7之研磨用組成物,以上述"研磨條件1"記載之條件進行研磨,在此之後則使用各清洗用組成物進行清洗。
〈清洗條件>
清洗機:單片研磨機PNX-322(岡本工作機械製作所(股)製)
清洗負荷:5kPa
平台旋轉速率:30rpm
頭旋轉速率:30rpm
清洗時間:1分鐘.
清洗用組成物之溫度:20℃
清洗用組成物之供給速度:1升/分鐘(灌流使用)
使用實施例11及比較例17、18之各清洗用組成物清洗後之矽晶圓表面,以KLA-Tencor公司製的晶圓檢査裝置"Surfscan SP2"之DWO模式計測,根據此評價清洗後矽晶圓表面之霧度等級,評價結果如表2所示。在同欄中,"A"表示相較於不含有聚氧乙烯加成型非離子性界面活性劑的比較例17之情形,霧度等級減低5%以上、"B"表示其小於5%者,"C"表示相較於比較例17,無法確認霧度等級之減低。
傳導型為P型、結晶方位為〈100〉、電阻率為0.1Ω‧cm以上小於100Ω‧cm、60mm角之矽晶圓表面係使用Fujimi incorporated(股)製之研磨漿液(商品名GLANZOX 1104)予以預備研磨,之後,使用實施例7之研磨用組成物,以上述"研磨條件1"記載之條件研磨。研磨後矽晶圓之表面係使用實施例11及比較例17、18之各清洗用組成物,以上述"清洗條件"記載之條件,進行清洗,其後,垂直地立起矽晶圓,予以靜置。接著,測定在經過30秒後,自各矽晶圓之周緣至矽晶圓表面中濕潤部分為止之距離中最大者,根據此,評價研磨後矽晶圓表面之濕潤性,結果如表2"濕潤性"欄所示。同欄中,"A"表示自矽晶圓之周緣至濕潤部分為止之最大距離小於5mm者,"B"表示其為5mm以上小於40mm者,"C"表示40mm以上者。
如表2所示之結果可知,相較於比較例17及18,實施例11清洗後矽晶圓表面之霧度等級較低。
<研磨用組成物之濃縮液及清洗用組成物之濃縮液之性能評價>
先前說明的實施例1至10之研磨用組成物及實施例11之清洗用組成物,各自係藉由將在室溫保存6個月之濃縮液以離子交換水稀釋20倍來調製。相對於此,並非以水稀釋濃縮液調製,而是藉由各自準備必要的成分,使該等混合,來調製具有與實施例1至10之研磨用組成物相同組成的研磨用組成物及具有與實施例11之清洗用組成物相同組成的清洗用組成物,在調製後立刻使用該等研磨用組成物及清洗用組成物,與實施例1至11之情形一樣地進行霧度等級及濕潤性之評價,所得結果與實施例1至11之情形相同。
Claims (7)
- 一種研磨用組成物,其特徵為:該研磨用組成物係包含水、鹼性化合物、及由聚氧乙烯(polyoxyethylene)加成物所構成之非離子性界面活性劑(除了聚氧乙烯山梨聚糖單脂肪酸酯以外),且該研磨用組成物為矽晶圓用研磨用組成物,其中,該聚氧乙烯加成物之HLB值為8至15、該聚氧乙烯加成物之重量平均分子量為1400以下、該聚氧乙烯加成物之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下、研磨用組成物中該聚氧乙烯加成物之含量為0.00001至0.1質量%。
- 如申請專利範圍第1項所述之研磨用組成物,其進一步包含研磨粒。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之研磨用組成物,其進一步包含濕潤劑。
- 一種清洗用組成物,其特徵為:該清洗用組成物係包含水、由聚氧乙烯加成物所構成之非離子性界面活性劑、及鹼性化合物,且該清洗用組成物為矽晶圓用清洗用組成物,其中,該聚氧乙烯加成物之HLB值為8至15、該聚氧乙烯加成物之重量平均分子量為1400以下、該聚氧乙烯加成物之氧乙烯平均加成莫耳數為13以下、清洗用組成物中該聚氧乙烯加成物之含量為0.00001至0.1質量%。
- 如申請專利範圍第4項所述之清洗用組成物,其進一步包含濕潤劑。
- 一種矽晶圓之研磨方法,其特徵為使用如申請專利範圍第1或2項之研磨用組成物,研磨矽晶圓。
- 一種矽晶圓之清洗方法,其特徵為使用如申請專利範圍第4或5項之清洗用組成物,清洗研磨後之矽晶圓。
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