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JPH1133896A - Abrasive grains, abrasive and polishing method - Google Patents

Abrasive grains, abrasive and polishing method

Info

Publication number
JPH1133896A
JPH1133896A JP14106498A JP14106498A JPH1133896A JP H1133896 A JPH1133896 A JP H1133896A JP 14106498 A JP14106498 A JP 14106498A JP 14106498 A JP14106498 A JP 14106498A JP H1133896 A JPH1133896 A JP H1133896A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
abrasive
group
polished
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP14106498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohiko Izumi
宏比古 泉
Masatoshi Sakai
正年 酒井
Michihiro Yoshinaga
道宏 吉永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUSO SHIRUTETSUKU KK
ITOCHU TECHNO CHEM KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
FUSO SHIRUTETSUKU KK
ITOCHU TECHNO CHEM KK
Nippon Steel Corp
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 FUSO SHIRUTETSUKU KK, ITOCHU TECHNO CHEM KK, Nippon Steel Corp filed Critical FUSO SHIRUTETSUKU KK
Priority to JP14106498A priority Critical patent/JPH1133896A/en
Publication of JPH1133896A publication Critical patent/JPH1133896A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被研磨基板の表面を良好に研磨した後に、主
に純水等を含む水性の洗浄液を用いた簡易な洗浄によ
り、被研磨基板の表面に残存した研磨砥粒を十分に除去
することを可能とする。 【解決手段】 親水性表面を有し、その表面電位(ゼー
タ電位)の絶対値がpH7において50mV以下である
研磨砥粒、好ましくは末端が親水性基、さらに好ましく
は水酸基で終端されており、従って親水性の表面を有す
る金属酸化物の研磨砥粒を含む研磨剤を用いてシリコン
半導体基板の表面を研磨し、その後、水性の洗浄液を用
いて洗浄する。研磨砥粒の金属酸化物としては、酸化セ
リウム、酸化ジリコニウム、酸化マンガン等が好適であ
る。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide polishing abrasive particles remaining on a surface of a substrate to be polished by satisfactorily polishing the surface of the substrate to be polished, and then by simple cleaning using an aqueous cleaning liquid mainly containing pure water or the like. Can be sufficiently removed. SOLUTION: Abrasive grains having a hydrophilic surface and having an absolute value of surface potential (zeta potential) of 50 mV or less at pH 7, preferably terminated with a hydrophilic group, more preferably a hydroxyl group, Therefore, the surface of the silicon semiconductor substrate is polished with an abrasive containing abrasive grains of a metal oxide having a hydrophilic surface, and then washed with an aqueous cleaning solution. As the metal oxide of the abrasive grains, cerium oxide, zirconium oxide, manganese oxide and the like are preferable.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被研磨基板の表面
を研磨する際に用いる研磨砥粒、研磨剤及び研磨方法に
関し、特に被研磨基板としてベアウェハーと呼ばれる半
導体基板、さらに特に酸化膜や金属膜などの薄膜や配線
が施された半導体基板に好適に適用される研磨砥粒、研
磨剤及び研磨方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing abrasive, an abrasive and a polishing method used for polishing the surface of a substrate to be polished, and more particularly to a semiconductor substrate called a bare wafer as a substrate to be polished, and more particularly to an oxide film or a metal. The present invention relates to a polishing abrasive, a polishing agent, and a polishing method suitably applied to a semiconductor substrate provided with a thin film such as a film or a wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体基板の研磨に代表される精
密研磨を行うに際しては、先ず、研磨布を張り付けた定
盤上に研磨剤を分散し、回転もしくは振動する定盤上に
支持基体によって保持された被研磨基板を適当な圧力で
押し付け、被研磨基板の表面を研磨して平坦化する。し
かる後、被研磨基板の表面を洗浄して、この表面に付着
する粒子、特に研磨剤の研磨砥粒を除去する。
2. Description of the Related Art Conventionally, when performing precision polishing typified by polishing of a semiconductor substrate, first, an abrasive is dispersed on a surface plate on which a polishing cloth is stuck, and a supporting substrate is placed on a rotating or vibrating surface plate. The held substrate to be polished is pressed with an appropriate pressure, and the surface of the substrate to be polished is polished and flattened. Thereafter, the surface of the substrate to be polished is washed to remove particles adhering to the surface, particularly abrasive grains of the abrasive.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】被研磨基板を洗浄する
際には、研磨終了時における研磨装置や研磨布、或いは
研磨剤等からの金属不純物による表面の金属汚染を除去
するため、例えば以下に示すような少なくとも4つの工
程が必要になる。 1)研磨で付着した微粒子のブラシによる除去を行う機
械的洗浄、 2)更に完全に微粒子を取り除くためのアルカリ性薬液
による洗浄、 3)金属汚染を除去するための酸性薬液による洗浄、或
いはキレート剤による洗浄、及び 4)引き続き製造工程を行うための前洗浄。
When a substrate to be polished is washed, metal contamination on the surface due to metal impurities from a polishing apparatus, a polishing cloth, a polishing agent, or the like at the end of polishing is performed. At least four steps are required as shown. 1) mechanical cleaning for removing fine particles adhering by polishing with a brush; 2) cleaning with an alkaline chemical solution for further removing fine particles; 3) cleaning with an acidic chemical solution for removing metal contamination, or using a chelating agent. Cleaning, and 4) pre-cleaning for subsequent manufacturing processes.

【0004】上述した従来の研磨方法においては、金属
汚染の除去を行うために1)〜4)の少なくとも4つの
工程を経なければならない。更に条件によっては各洗浄
工程を複数回に渡って行うことが必要な場合もあり、極
めて多数の工程を経る必要がある。また、場合によって
は極希薄な酸性薬液による洗浄を行うことがあるが、例
えば被研磨基板が半導体基板であり、表面にアルミニウ
ム(合金)を材料とする配線が既に形成されているよう
な場合、一定の割合で前記配線が腐食するという欠陥が
発生するために、歩留りの低下が避けられない。
In the above-mentioned conventional polishing method, at least four steps 1) to 4) must be performed in order to remove metal contamination. Further, depending on conditions, it may be necessary to perform each washing step a plurality of times, and it is necessary to go through an extremely large number of steps. Further, in some cases, cleaning with an extremely dilute acidic chemical solution may be performed. For example, when the substrate to be polished is a semiconductor substrate and wirings made of aluminum (alloy) are already formed on the surface, Since a defect occurs in which the wiring is corroded at a certain rate, a reduction in yield is inevitable.

【0005】一方、前記配線の腐食を回避するために、
アルミニウムに対して腐食作用を持った洗浄液を使用す
る洗浄工程を経ないようにすると、主に研磨砥粒の表面
残存を原因とする金属汚染を十分に取り切れないという
問題が生じる。
On the other hand, in order to avoid corrosion of the wiring,
If the cleaning step using a cleaning solution having a corrosive action on aluminum is not performed, there is a problem that metal contamination mainly due to the remaining surface of the abrasive grains cannot be sufficiently removed.

【0006】なお、USP4,968,381には、研
磨工程の最終段階でアルコール、ケトン、エーテル、エ
ステル及びアミドからなる群から選択された1種類以上
の親水性基/疎水性基含有極性化合物、例えばジエチレ
ングリコールジエチルエーテルまたはジエチレングリコ
ールジメチルエーテルのようなエーテルまたはポリエー
テルを添加剤として加えた研磨剤を用いる研磨方法が開
示されている。
US Pat. No. 4,968,381 discloses that at the final stage of the polishing step, at least one type of polar compound containing a hydrophilic group / hydrophobic group selected from the group consisting of alcohol, ketone, ether, ester and amide, For example, a polishing method using an abrasive to which ether or polyether such as diethylene glycol diethyl ether or diethylene glycol dimethyl ether is added as an additive is disclosed.

【0007】特開平2−275629号公報には、研磨
終了直前に、過酸化ナトリウム、塩素酸ナトリウム、過
酸化水素、オゾンなどの酸化剤を希釈した溶液を用いて
半導体基板をリンス研磨することによって、半導体基板
表面を親水性とする研磨方法が開示されている。
[0007] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-275629 discloses that a semiconductor substrate is rinsed and polished with a solution obtained by diluting an oxidizing agent such as sodium peroxide, sodium chlorate, hydrogen peroxide and ozone immediately before polishing is completed. A polishing method for making a semiconductor substrate surface hydrophilic is disclosed.

【0008】特開平7−235519号公報には、研磨
剤として臭化水素酸、グリセリン及び水の混合液を用い
ることによって、最終研磨後の半導体基板表面を親水性
とする研磨方法が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-235519 discloses a polishing method for making a semiconductor substrate surface after final polishing hydrophilic by using a mixed solution of hydrobromic acid, glycerin and water as an abrasive. I have.

【0009】特開平8−22970号公報には、カルボ
キシル基、スルホ基などの親水性基を少なくとも1つ有
する分子量100以上の有機化合物、例えば高分子ポリ
カルボン酸アンモニウム塩や高分子ポリスルホン酸アン
モニウム塩を含む研磨剤を用いて、ディッシングを防止
する研磨方法が開示されている。
JP-A-8-22970 discloses an organic compound having a molecular weight of 100 or more and having at least one hydrophilic group such as a carboxyl group or a sulfo group, for example, a high molecular weight ammonium polycarboxylate or a high molecular weight ammonium salt of polysulfonic acid. There has been disclosed a polishing method for preventing dishing by using an abrasive containing.

【0010】また、扶桑シルテック(社)からは、アル
コキシシランを原料としてゾル−ゲル法で製造された高
純度のアモルファス−シリカ微粉(クォートロン・コロ
イド(PLシリーズ)、商品名)やアルキル変性し強い
親油性を示す合成シリカ微粉(クォートロン・撥水性微
粉(WRシリーズ)、商品名)が販売されている。PL
シリーズについては、半導体基板の研磨剤としての用途
の他、各種コーティング用の充填剤や合成ガラスの材料
としての用途が挙げられている。
Also, Fuso Siltec (Corporation) has a high-purity amorphous-silica fine powder (Quartron colloid (PL series), trade name) manufactured by a sol-gel method using alkoxysilane as a raw material, and has a strong alkyl-modified property. Synthetic silica fine powder exhibiting lipophilicity (Quartron / water-repellent fine powder (WR series), trade name) is on sale. PL
The series includes uses as a polishing agent for semiconductor substrates, fillers for various coatings, and materials for synthetic glass.

【0011】そこで、本発明の目的は、被研磨基板の表
面を良好に研磨した後に、主に純水を含む水性の洗浄液
を用いた簡易な洗浄により、被研磨基板の表面に残存し
た研磨砥粒を十分に除去することが可能である研磨砥
粒、研磨剤及び研磨方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing apparatus which is capable of polishing a surface of a substrate to be polished after the surface of the substrate to be polished is satisfactorily polished and then easily cleaned mainly with an aqueous cleaning solution containing pure water. An object of the present invention is to provide a polishing abrasive, a polishing agent, and a polishing method capable of sufficiently removing particles.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(研磨砥粒)本発明の研磨砥粒は、その表面が親水性で
あることを特徴とする。親水性の尺度となる表面電位
(ゼータ電位)の絶対値は、pH7において0〜50m
Vである。
(Polishing Abrasive) The polishing abrasive of the present invention is characterized in that its surface is hydrophilic. The absolute value of the surface potential (zeta potential) as a measure of hydrophilicity is 0 to 50 m at pH7.
V.

【0013】研磨砥粒の表面に親水性を付与する方法は
特に限定されないが、好ましくは研磨砥粒の末端の少な
くとも一部、好ましくは80%以上、さらに好ましくは
末端を完全に親水性の官能基で終端する方法が挙げられ
る。
The method for imparting hydrophilicity to the surface of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably at least a part, preferably 80% or more, and more preferably a completely hydrophilic functional end of the abrasive grains. Terminating with a group.

【0014】研磨砥粒は、好ましくは、軽金属、遷移金
属及び希土類金属からなる金属群の内から選ばれた少な
くとも1種の金属酸化物であり、末端の少なくとも一
部、好ましくは末端の80%以上、さらに好ましくは末
端が完全に親水性の官能基で置換されたものである。な
お、本明細書において、軽金属とは、アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属、アルミニウム、ベリリウム、マグネシ
ウムなどの比重の軽い金属を指す。金属酸化物は、好ま
しくはアルミニウム、ジルコニウム、マンガン、チタ
ン、セリウム、カルシウム、バリウムまたは銅の酸化物
である。
The abrasive grains are preferably at least one metal oxide selected from the group consisting of light metals, transition metals and rare earth metals, and have at least a part of the terminal, preferably 80% of the terminal. As described above, more preferably, the terminal is completely substituted with a hydrophilic functional group. In this specification, the light metal refers to a metal having a low specific gravity, such as an alkali metal, an alkaline earth metal, aluminum, beryllium, and magnesium. The metal oxide is preferably an oxide of aluminum, zirconium, manganese, titanium, cerium, calcium, barium or copper.

【0015】親水性の官能基とは、酸素、窒素、硫黄な
どの原子を含む基をいい、例えば、水酸基、カルボキシ
ル基、アミノ基、カルボニル基、スルホ基などの基が挙
げられ、好ましくは水酸基である。
The hydrophilic functional group means a group containing atoms such as oxygen, nitrogen, sulfur and the like, and includes, for example, groups such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a carbonyl group and a sulfo group, preferably a hydroxyl group. It is.

【0016】末端が親水性の官能基、例えば、水酸基で
終端されている研磨砥粒は、プラズマ照射による方法
や、その金属を含む金属アルコキシドを出発原料とし
て、当業者に公知のゾルーゲル法(金属アルコキシドを
加水分解して、含水酸化物ゾルを調製する方法)を用い
て調製することができる。これらの中でもゾル−ゲル法
が好ましい。
Abrasive grains whose ends are terminated with a hydrophilic functional group, for example, a hydroxyl group, can be prepared by a plasma irradiation method or a sol-gel method (metal) known to those skilled in the art using a metal alkoxide containing the metal as a starting material. A method of preparing a hydrous sol by hydrolyzing an alkoxide). Among these, the sol-gel method is preferred.

【0017】ゾル−ゲル法に用いる金属アルコキシド
は、上記の金属群から選ばれる金属のアルコールエステ
ルであれば特に制限されないが、アルコキシ基の炭素数
は、加水分解の容易さなどの観点から1〜4が好適であ
る。金属アルコキシドの製法も特に制限されず、たとえ
ば、金属単体、酸化物、水酸化物またはハロゲン化物と
アルコールとの反応など当業者に公知の方法が挙げられ
る。カルボキシル基、アミノ基、カルボニル基、スルホ
基などの官能基で末端を終端する方法も特に限定され
ず、当業者に公知の方法を使用できる。
The metal alkoxide used in the sol-gel method is not particularly limited as long as it is an alcohol ester of a metal selected from the above-mentioned metal group, but the number of carbon atoms of the alkoxy group is 1 to 3 from the viewpoint of easy hydrolysis. 4 is preferred. The method for producing the metal alkoxide is also not particularly limited, and examples thereof include methods known to those skilled in the art, such as a reaction between a simple metal, an oxide, a hydroxide, or a halide and an alcohol. The method for terminating the terminal with a functional group such as a carboxyl group, an amino group, a carbonyl group, and a sulfo group is not particularly limited, and a method known to those skilled in the art can be used.

【0018】金属アルコキシドは、金属による汚染を防
止するためにその金属以外の金属元素の含有量が10p
pm以下、好ましくは1ppm以下、さらに好ましくは
0.1ppm以下の高純度金属アルコキシドであること
が好ましい。
The metal alkoxide has a content of a metal element other than the metal of 10 p in order to prevent contamination by the metal.
It is preferably a high-purity metal alkoxide of pm or less, preferably 1 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or less.

【0019】研磨砥粒の大きさは、大きければ大きいほ
ど研磨率は増大するが、必要以上に大きくなると被研磨
基板に傷をつけるおそれがあるので、通常1〜1000
0nm、好ましくは10〜100nm、さらに好ましく
は20〜50nmである。
As the size of the abrasive grains increases, the polishing rate increases. However, if the abrasive grains are larger than necessary, the substrate to be polished may be damaged.
0 nm, preferably 10 to 100 nm, more preferably 20 to 50 nm.

【0020】(研磨剤)本発明の研磨剤は上記の研磨砥
粒と溶媒とを含む。溶媒は、脱イオン水の他、必要に応
じて公知の界面活性剤などの分散助剤や電解イオン水な
どを含んでもよい。界面活性剤などの分散助剤の含量は
全溶媒の10重量%以下、好ましくは3重量%以下、さ
らに好ましくは1〜3重量%である。研磨剤のpHは特
に限定されず、目的とする研磨用途に応じて適宜設定す
ればよい。たとえば、シリコン半導体基板の酸化膜を研
磨する場合は、pH8〜13、好ましくは8〜12、さ
らに好ましくは10〜12である。pHは、モノエチル
アミンやイソプロピルアミンなどのアミン類、KOH、
アンモニアなどを加えて調整すればよい。また、金属膜
を研磨する場合は、pH2〜6、好ましくは2〜5、さ
らに好ましくは3〜4である。pHは、硝酸鉄や硫酸銅
などを加えて調整すればよい。
(Abrasive) The abrasive of the present invention contains the above-mentioned abrasive grains and a solvent. The solvent may contain, in addition to deionized water, if necessary, a dispersing aid such as a known surfactant, electrolytic ionized water, and the like. The content of a dispersing aid such as a surfactant is 10% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably 1 to 3% by weight of the total solvent. The pH of the abrasive is not particularly limited, and may be appropriately set according to the intended polishing application. For example, when polishing an oxide film of a silicon semiconductor substrate, the pH is 8 to 13, preferably 8 to 12, and more preferably 10 to 12. pH is determined by amines such as monoethylamine and isopropylamine, KOH,
It may be adjusted by adding ammonia or the like. When the metal film is polished, the pH is 2 to 6, preferably 2 to 5, and more preferably 3 to 4. The pH may be adjusted by adding iron nitrate, copper sulfate, or the like.

【0021】研磨剤中に研磨砥粒は均一に分散されてい
ることが好ましく、たとえばコロイド状態にしたり、上
記した界面活性剤などの分散助剤を加えて均一に分散さ
せることができる。
The abrasive grains are preferably uniformly dispersed in the abrasive. For example, the abrasive grains can be uniformly dispersed in a colloidal state or by adding a dispersing aid such as the above-mentioned surfactant.

【0022】研磨剤の粘度は、粘度が低いと研磨砥粒を
均一に分散させることが難しく、また高いと酸化膜や金
属膜の膜厚の均一性を保ってシリコン半導体基板を研磨
することが困難になるので、研磨砥粒を溶媒中に1重量
%分散させ、25℃においてJIS Z 8803に規
定された方法で回転粘度計を用いて測定した場合におい
て、通常1〜10mPa・s、好ましくは1〜5mPa
・s、さらに好ましくは1〜2mPa・sである。
If the viscosity of the abrasive is low, it is difficult to uniformly disperse the abrasive grains. If the viscosity is high, it is difficult to polish the silicon semiconductor substrate while maintaining the uniformity of the thickness of the oxide film and the metal film. Since it becomes difficult, when the abrasive grains are dispersed in a solvent at 1% by weight and measured at 25 ° C. using a rotational viscometer according to the method specified in JIS Z 8803, usually 1 to 10 mPa · s, preferably 1-5mPa
S, more preferably 1-2 mPa · s.

【0023】(研磨方法)本発明の研磨方法は、被研磨
基板を上記の研磨剤を用いて研磨する第1の工程と、前
記第1の工程後、研磨された前記被研磨基板の表面を水
性の洗浄液を用いて洗浄し、前記表面に残留する前記研
磨砥粒を除去する第2の工程とを含む。
(Polishing Method) In the polishing method of the present invention, a first step of polishing a substrate to be polished by using the above-mentioned polishing agent, and after the first step, polishing the surface of the polished substrate to be polished is performed. Cleaning using an aqueous cleaning liquid to remove the abrasive grains remaining on the surface.

【0024】研磨温度は、通常10〜70℃、好ましく
は20〜50℃、さらに好ましくは20〜40℃であ
る。回転する定盤上の研磨布に被研磨基板を押し付けて
研磨を行う研磨装置を使用する場合、定盤の回転数は1
0〜200r/分、好ましくは20〜80r/分、さら
に好ましくは20〜50r/分であり、押付圧力は1〜
15psi(6895〜103421Pa)、好ましく
は3〜10psi(20684〜68948Pa)、さ
らに好ましくは3〜7psi(20684〜48263
Pa)である。また、供給する研磨剤量は0.1〜1.
01/分、好ましくは0.1〜0.5(1/分)、さら
に好ましくは0.2〜0.3(1/分)である。
The polishing temperature is usually 10 to 70 ° C., preferably 20 to 50 ° C., and more preferably 20 to 40 ° C. In the case of using a polishing apparatus that performs polishing by pressing a substrate to be polished against a polishing cloth on a rotating platen, the number of rotations of the platen is 1
0 to 200 r / min, preferably 20 to 80 r / min, more preferably 20 to 50 r / min.
15 psi (6895 to 103421 Pa), preferably 3 to 10 psi (20684 to 68948 Pa), and more preferably 3 to 7 psi (20684 to 48263).
Pa). Further, the amount of the supplied abrasive is 0.1-1.
01 / min, preferably 0.1 to 0.5 (1 / min), more preferably 0.2 to 0.3 (1 / min).

【0025】酸化膜の場合、研磨速度は、研磨温度25
℃、定盤の回転数30r/分、押付圧力7psi(48
263Pa)を研磨の標準条件として、100〜300
nm/分、好ましくは150−250nm/分である。
In the case of an oxide film, the polishing rate is set at a polishing temperature of 25.
° C, the rotation speed of the platen 30 r / min, the pressing pressure 7 psi (48
263 Pa) as standard polishing conditions, 100 to 300.
nm / min, preferably 150-250 nm / min.

【0026】金属膜の場合、研磨速度は、研磨温度25
℃、定盤の回転数50r/分、押付圧力4psi(27
579Pa)を研磨条件として、150〜400nm/
分、好ましくは250〜400nm/分である。
In the case of a metal film, the polishing rate is set at a polishing temperature of 25.
° C, the number of rotations of the platen 50 r / min, the pressing pressure 4 psi (27
579 Pa) under the polishing conditions of 150 to 400 nm /
Min, preferably 250-400 nm / min.

【0027】洗浄液は水性の洗浄液であれば特に限定さ
れず、たとえば、アンモニア、過酸化水素、純水などを
含む水性の洗浄液が使用される。その使用割合は通常、
重量比で1〜2:1〜5:4〜40である。洗浄液に
は、クエン酸をはじめとするキレート剤などを含む薬液
を加えてもよく、その使用割合は、洗浄液に対して、2
〜30重量%、好ましくは2〜10重量%、さらに好ま
しくは5〜10重量%である。洗浄温度も特に限定され
ず、例えば70〜90℃である。
The cleaning liquid is not particularly limited as long as it is an aqueous cleaning liquid. For example, an aqueous cleaning liquid containing ammonia, hydrogen peroxide, pure water or the like is used. The percentage of use is usually
The weight ratio is 1-2: 1-5: 4-40. A chemical solution containing a chelating agent such as citric acid may be added to the cleaning solution.
-30% by weight, preferably 2-10% by weight, more preferably 5-10% by weight. The washing temperature is not particularly limited, and is, for example, 70 to 90 ° C.

【0028】本発明の研磨砥粒、研磨剤及び研磨方法
は、半導体基板、特にシリコン半導体基板の研磨に好適
に使用される。
The abrasive grains, abrasives and polishing method of the present invention are suitably used for polishing a semiconductor substrate, especially a silicon semiconductor substrate.

【0029】[0029]

【作用】本発明の研磨剤においては、含有されている研
磨砥粒は親水性の表面を有しており、好ましくはその末
端が親水性の官能基で終端されている。従って、この研
磨剤は、研磨後の洗浄工程に用いられる薬液や純水等の
水性の洗浄液とのなじみが極めて良好であり、かかる研
磨剤を用いることにより、洗浄時には研磨剤が被研磨基
板の表面から効果的に洗浄液中に分散され、研磨後に残
留する研磨剤が容易且つ確実に除去される。
In the abrasive of the present invention, the contained abrasive grains have a hydrophilic surface, and preferably have their terminals terminated with hydrophilic functional groups. Therefore, the polishing agent is very well compatible with an aqueous cleaning solution such as a chemical solution or pure water used in a cleaning process after polishing, and by using such a polishing agent, the polishing agent can be used to clean the substrate to be polished during cleaning. The abrasive which is effectively dispersed in the cleaning liquid from the surface and remains after polishing is easily and reliably removed.

【0030】例えば、被研磨基板が最も多用されるシリ
コン半導体基板であり、研磨砥粒が従来の末端が親水化
処理されていない酸化セリウムであるときには、両者が
異なる材質であることから、洗浄液中で電気化学的な反
発力が生じることがなく、研磨基板は十分に洗浄できな
かった。ところが、本発明の末端が親水化処理された酸
化セリウムを使用すると、この研磨砥粒は上述のように
親水性に優れているため、水性の洗浄液となじみがよく
容易に除去される。これは酸化セリウムだけではなく、
親水性の表面を有する限り軽金属、遷移金属、希土類金
属などの金属群の酸化物にも十分に適用可能である。従
って、本発明の好ましい態様によれば、前記金属群のう
ちから所望の金属酸化物粒子を含み研磨性及び洗浄性に
極めて優れた研磨剤が実現される。
For example, when the substrate to be polished is the most frequently used silicon semiconductor substrate, and the conventional polishing abrasive grains are cerium oxide whose end is not subjected to a hydrophilization treatment, both are made of different materials. Thus, no electrochemical repulsion occurred, and the polished substrate could not be sufficiently cleaned. However, when the cerium oxide of which the terminal is hydrophilized according to the present invention is used, since the abrasive grains have excellent hydrophilicity as described above, the abrasive grains are well adapted to an aqueous cleaning solution and easily removed. This is not only cerium oxide,
As long as it has a hydrophilic surface, it can be sufficiently applied to oxides of metals such as light metals, transition metals, and rare earth metals. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, an abrasive which contains desired metal oxide particles from the above-mentioned metal group and is extremely excellent in abrasiveness and detergency is realized.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
研磨砥粒、研磨剤及び研磨方法の好適な実施形態を説明
する。本発明はこれらの実施形態により限定されるもの
ではない。 (第1の実施形態)
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by these embodiments. (First embodiment)

【0032】先ず、本発明の第1の実施形態について説
明する。ここでは、被研磨基板をシリコン半導体基板と
し、研磨砥粒の金属酸化物粒子を酸化セリウムとした場
合について例示する。図1は、第1の実施形態による研
磨剤の研磨砥粒が形成される過程を示す構造式である。
First, a first embodiment of the present invention will be described. Here, an example is described in which the substrate to be polished is a silicon semiconductor substrate and the metal oxide particles of the polishing grains are cerium oxide. FIG. 1 is a structural formula showing a process of forming abrasive grains of an abrasive according to the first embodiment.

【0033】この研磨砥粒を形成するには、先ず、出発
原料としてテトラエトキシセリウムを用い、所定の触媒
の存在下で加水縮重合反応を起こさせることにより、酸
素を介したセリウム(Ce)のネットワークを形成し、
酸化セリウムの正常結晶構造と同等の構造をとりながら
造粒させていき、酸化セリウムからなる砥粒を形成す
る。この状態では砥粒が大量のエトキシ基を含んでお
り、未反応で残留している原料と反応してゲル化するた
めに粒径制御ができない。そこで、この砥粒に水を加え
ながら温度100℃程度で蒸留することにより、末端を
水酸基で終端させる処理を施す。これにより、最終的な
研磨砥粒を得る。通常、この処理により、末端は必ず代
表的な親水性基である水酸基で終端されており、従って
親水性の表面を有している。隣接する2個の水酸基から
の脱水により−O−結合が形成される場合もあるが、表
面の親水性に影響を与えない程度の量である場合には、
本願発明の範囲に含まれる。これは第2の実施形態及び
第3の実施形態において同様である。この研磨砥粒を含
有する研磨剤が、シリコン半導体基板を代表とする被研
磨基板の研磨剤となる。
In order to form the abrasive grains, first, tetraethoxycerium is used as a starting material, and a hydrocondensation polymerization reaction is caused in the presence of a predetermined catalyst to convert cerium (Ce) via oxygen. Form a network,
Granulation is performed while taking a structure equivalent to the normal crystal structure of cerium oxide to form abrasive grains of cerium oxide. In this state, since the abrasive grains contain a large amount of ethoxy groups and react with unreacted and remaining raw materials to form a gel, the particle size cannot be controlled. Therefore, a process of terminating the ends with hydroxyl groups is performed by distilling the abrasive grains at a temperature of about 100 ° C. while adding water. Thereby, final polishing abrasive grains are obtained. Usually, by this treatment, the terminal is always terminated with a hydroxyl group, which is a typical hydrophilic group, and thus has a hydrophilic surface. Dehydration from two adjacent hydroxyl groups may form an -O- bond, but when the amount is such that the hydrophilicity of the surface is not affected,
It is included in the scope of the present invention. This is the same in the second embodiment and the third embodiment. The abrasive containing the abrasive grains serves as an abrasive for a substrate to be polished such as a silicon semiconductor substrate.

【0034】なお、この研磨砥粒の形成方法によれば、
加水縮重合反応時間を制御することにより、重合度(研
磨砥粒の大きさ)を変えることが可能であり、具体的に
は研磨砥粒の粒径を10〜10000nm程度まで制御
することができる。
According to this method for forming abrasive grains,
By controlling the hydrolysis polymerization reaction time, it is possible to change the degree of polymerization (the size of the abrasive grains), and specifically, it is possible to control the particle diameter of the abrasive grains to about 10 to 10000 nm. .

【0035】続いて、上述のように形成した研磨剤を用
いて、シリコン半導体基板の表面を化学機械研磨(CM
P)して平坦化する方法について図2を用いて説明す
る。
Subsequently, the surface of the silicon semiconductor substrate is subjected to chemical mechanical polishing (CM) using the polishing agent formed as described above.
The method of flattening by P) will be described with reference to FIG.

【0036】先ず、図2(a)に示すように、半導体装
置の作製途上において、シリコン半導体基板1をウェハ
キャリア2から移動させて支持基体3で保持する。そし
て、図2(b)に示すように、研磨剤供給機構4から上
述の研磨剤を研磨布5に供給する。このように研磨剤を
供給しながら、回転する定盤6上で研磨布5にシリコン
半導体基板1を押し付けて、圧力をかけつつシリコン半
導体基板1の表面を2分間〜5分間程度研磨して平坦化
する。
First, as shown in FIG. 2A, a silicon semiconductor substrate 1 is moved from a wafer carrier 2 and is held by a support base 3 during the fabrication of a semiconductor device. Then, as shown in FIG. 2B, the above-mentioned abrasive is supplied to the polishing pad 5 from the abrasive supply mechanism 4. While supplying the abrasive in this manner, the silicon semiconductor substrate 1 is pressed against the polishing pad 5 on the rotating platen 6, and the surface of the silicon semiconductor substrate 1 is polished for about 2 to 5 minutes while applying pressure, and flattened. Become

【0037】しかる後、図2(c)に示すように、研磨
を終えたシリコン半導体基板1が収められたウェハキャ
リア2を、洗浄液が満たされた洗浄槽7内に浸漬(ディ
ップ)させてシリコン半導体基板1の表面を洗浄する。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), the wafer carrier 2 containing the polished silicon semiconductor substrate 1 is immersed (dipped) in a cleaning tank 7 filled with a cleaning liquid. The surface of the semiconductor substrate 1 is cleaned.

【0038】ここで、上述の研磨工程において用いた研
磨剤は、既述したように含有されている酸化セリウム研
磨砥粒の末端が親水性の官能基で終端されている。従っ
て、この研磨剤は、研磨後の洗浄工程にて用いられる薬
液や純水等の水性の洗浄液とのなじみが極めて良好であ
り、かかる洗浄液により被研磨基板の表面に研磨後に残
留する研磨剤が容易且つ確実に除去される。従来の金属
酸化物として末端が親水化処理されていない酸化セリウ
ムを研磨砥粒とする研磨剤は、金属酸化物がシリコン半
導体基板と異なる材質であるため、洗浄工程で十分除去
できなかった。それに対して、この研磨剤は優れた親水
性を有するため、金属酸化物として酸化セリウムを用い
ても十分に良好な洗浄性を得ることが可能である。
Here, in the polishing agent used in the above-mentioned polishing step, the ends of the cerium oxide polishing abrasive grains contained therein are terminated with hydrophilic functional groups as described above. Therefore, this polishing agent is extremely well compatible with an aqueous cleaning solution such as a chemical solution or pure water used in a cleaning process after polishing, and the polishing solution causes the polishing agent remaining on the surface of the substrate to be polished after polishing. It is easily and reliably removed. A conventional polishing agent using cerium oxide whose terminal is not subjected to a hydrophilic treatment as a polishing abrasive as a metal oxide cannot be sufficiently removed in the cleaning step because the metal oxide is a material different from that of the silicon semiconductor substrate. On the other hand, since this abrasive has excellent hydrophilicity, it is possible to obtain sufficiently good detergency even when cerium oxide is used as the metal oxide.

【0039】従って、第1の実施形態の研磨剤を用いて
シリコン半導体基板1の表面研磨を行えば、シリコン半
導体基板1の表面を良好に研磨した後に、従来のような
煩雑な洗浄工程を行うことなく、主に純水等を含む水性
の洗浄液を用いた簡易な洗浄により、シリコン半導体基
板1の表面に残存した研磨砥粒を十分に除去して、シリ
コン半導体基板1の表面の金属汚染を簡易且つ十分に除
去することが可能となる。
Therefore, if the surface of the silicon semiconductor substrate 1 is polished by using the polishing agent of the first embodiment, after the surface of the silicon semiconductor substrate 1 is satisfactorily polished, a conventional complicated cleaning step is performed. Without removing the polishing abrasive grains remaining on the surface of the silicon semiconductor substrate 1 by a simple cleaning mainly using an aqueous cleaning liquid mainly containing pure water or the like, metal contamination on the surface of the silicon semiconductor substrate 1 is reduced. It can be easily and sufficiently removed.

【0040】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態
と同様に、末端が親水性の官能基で終端された研磨砥粒
を含む研磨剤について例示するが、その金属酸化物が異
なる点で相違する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described. Here, similarly to the first embodiment, a polishing agent including polishing abrasive grains whose ends are terminated with a hydrophilic functional group will be described as an example, but they differ in that the metal oxide is different.

【0041】図3は、第2の実施形態による研磨剤の研
磨砥粒が形成される過程を示す構造式である。ここで
は、第1の実施形態の場合と同様に、所定の触媒の存在
下で加水縮重合反応を起させることによりジルコニウム
(Zr)のネットワークを形成する。そして、酸化ジル
コニウムの正常の結晶構造と同様の構造をとりながら造
粒させてゆき、第1の実施形態と同様の処理を施すこと
によって、最終的に酸化ジルコニウムからなる研磨砥粒
を得る。この研磨砥粒は、末端が必ず代表的な親水性基
である水酸基で終端されており、従って親水性の表面を
有している。この研磨砥粒を含有する研磨剤が、シリコ
ン半導体基板を代表とする被研磨基板の研磨剤となる。
FIG. 3 is a structural formula showing a process of forming abrasive grains of an abrasive according to the second embodiment. Here, as in the case of the first embodiment, a zirconium (Zr) network is formed by causing a hydrocondensation polymerization reaction in the presence of a predetermined catalyst. Then, granulation is performed while taking a structure similar to the normal crystal structure of zirconium oxide, and the same processing as in the first embodiment is performed, thereby finally obtaining abrasive grains made of zirconium oxide. The ends of the abrasive grains are always terminated with a hydroxyl group, which is a typical hydrophilic group, and thus have a hydrophilic surface. The abrasive containing the abrasive grains serves as an abrasive for a substrate to be polished such as a silicon semiconductor substrate.

【0042】第2の実施形態の研磨剤は、既述したよう
に含有されている研磨砥粒の末端が親水性の官能基で終
端されている。従って、この研磨剤は、研磨後の洗浄工
程にて用いられる薬液や純水等の水性の洗浄液とのなじ
みが極めて良好であり、かかる洗浄液により被研磨基板
の表面に研磨後に残留する研磨剤が容易且つ確実に除去
される。従来の金属酸化物として酸化ジルコニウムを研
磨砥粒とする研磨剤は、金属酸化物がシリコン半導体基
板と異なる材質であるため、洗浄工程で十分除去できな
かった。それに対して、この研磨剤は優れた親水性を有
するため、金属酸化物として酸化ジルコニウムを用いて
も十分に良好な洗浄性を得ることが可能である。
In the abrasive of the second embodiment, the ends of the abrasive grains contained therein are terminated with hydrophilic functional groups as described above. Therefore, this polishing agent is extremely well compatible with an aqueous cleaning solution such as a chemical solution or pure water used in a cleaning process after polishing, and the polishing solution causes the polishing agent remaining on the surface of the substrate to be polished after polishing. It is easily and reliably removed. Conventional abrasives using zirconium oxide as abrasive grains as metal oxides could not be sufficiently removed in the cleaning step because the metal oxides are of a different material from the silicon semiconductor substrate. On the other hand, since this abrasive has excellent hydrophilicity, it is possible to obtain sufficiently good detergency even when zirconium oxide is used as the metal oxide.

【0043】従って、第2の実施形態の研磨剤を用いて
シリコン半導体基板に代表される被研磨基板の表面研磨
を行えば、この被研磨基板の表面を良好に研磨した後
に、従来のような煩雑な洗浄工程を行うことなく、主に
純水等を含む水性の洗浄液を用いた簡易な洗浄により、
被研磨基板の表面に残存した研磨砥粒を十分に除去し
て、被研磨基板の表面の金属汚染を簡易且つ十分に除去
することが可能となる。
Therefore, if the surface of the substrate to be polished typified by the silicon semiconductor substrate is polished by using the polishing agent of the second embodiment, the surface of the substrate to be polished is polished satisfactorily. Without performing a complicated washing process, by simple washing using an aqueous washing solution mainly containing pure water, etc.,
The polishing abrasive grains remaining on the surface of the substrate to be polished are sufficiently removed, so that metal contamination on the surface of the substrate to be polished can be easily and sufficiently removed.

【0044】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態
と同様に、表面が親水性の官能基で終端された研磨砥粒
を含む研磨剤について例示するが、その金属酸化物が異
なる点で相違する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described. Here, as in the first embodiment, an example of a polishing agent containing abrasive grains whose surface is terminated with a hydrophilic functional group will be described, but the difference is that the metal oxide is different.

【0045】図4は、第3の実施形態による研磨剤の研
磨砥粒が形成される過程を示す構造式である。ここで
は、第1の実施形態の場合と同様に、所定の触媒の存在
下で加水縮重合反応を起させることによりマンガン(M
n)のネットワークを形成する。そして、酸化マンガン
の正常の結晶構造と同等の構造をとりながら造粒させて
ゆき、第1の実施形態と同様の処理を施すことによっ
て、最終的に酸化マンガンからなる研磨砥粒を得る。こ
の研磨砥粒は、末端が必ず代表的な親水性基である水酸
基で終端されており、従って親水性の表面を有してい
る。この研磨砥粒を含有する研磨剤が、シリコン半導体
基板を代表とする被研磨基板の研磨剤となる。
FIG. 4 is a structural formula showing a process of forming abrasive grains of an abrasive according to the third embodiment. Here, as in the case of the first embodiment, manganese (M) is produced by inducing a hydrocondensation polymerization reaction in the presence of a predetermined catalyst.
The network of n) is formed. Then, granulation is performed while taking a structure equivalent to the normal crystal structure of manganese oxide, and the same processing as in the first embodiment is performed, thereby finally obtaining abrasive grains made of manganese oxide. The ends of the abrasive grains are always terminated with a hydroxyl group, which is a typical hydrophilic group, and thus have a hydrophilic surface. The abrasive containing the abrasive grains serves as an abrasive for a substrate to be polished such as a silicon semiconductor substrate.

【0046】第3の実施形態の研磨剤は、既述したよう
に含有されている研磨砥粒の末端が親水性の官能基で終
端されている。従って、この研磨剤は、研磨後の洗浄工
程にて用いられる薬液や純水等の水性の洗浄液とのなじ
みが極めて良好であり、かかる洗浄液により被研磨基板
の表面に研磨後に残留する研磨剤が容易且つ確実に除去
される。従来の金属酸化物として酸化マンガンを研磨砥
粒とする研磨剤は、金属酸化物がシリコン半導体基板と
異なる材質であるため、洗浄工程で十分除去できなかっ
た。それに対して、この研磨剤は優れた親水性を有する
ため、金属酸化物として酸化マンガンを用いても十分に
良好な洗浄性を得ることが可能である。
In the abrasive of the third embodiment, the ends of the abrasive grains contained therein are terminated with hydrophilic functional groups as described above. Therefore, this polishing agent is extremely well compatible with an aqueous cleaning solution such as a chemical solution or pure water used in a cleaning process after polishing, and the polishing solution causes the polishing agent remaining on the surface of the substrate to be polished after polishing. It is easily and reliably removed. Conventional polishing agents using manganese oxide as abrasive grains as metal oxides could not be sufficiently removed in the cleaning step because the metal oxide is a material different from that of the silicon semiconductor substrate. On the other hand, since this abrasive has excellent hydrophilicity, it is possible to obtain sufficiently good detergency even when manganese oxide is used as the metal oxide.

【0047】従って、第3の実施形態の研磨剤を用いて
シリコン半導体基板に代表される被研磨基板の表面研磨
を行えば、この被研磨基板の表面を良好に研磨した後
に、従来のような煩雑な洗浄工程を行うことなく、主に
純水等を含む水性の洗浄液を用いた簡易な洗浄により、
被研磨基板の表面に残存した研磨砥粒を十分に除去し
て、被研磨基板の表面の金属汚染を簡易且つ十分に除去
することが可能となる。
Therefore, if the surface of the substrate to be polished typified by the silicon semiconductor substrate is polished using the polishing agent of the third embodiment, the surface of the substrate to be polished is polished well, Without performing a complicated washing process, by simple washing using an aqueous washing solution mainly containing pure water, etc.,
The polishing abrasive grains remaining on the surface of the substrate to be polished are sufficiently removed, so that metal contamination on the surface of the substrate to be polished can be easily and sufficiently removed.

【0048】なお、第1〜第3の実施形態では、表面が
親水性の官能基で終端された金属酸化物として、酸化セ
リウム、酸化ジルコニウム及び酸化マンガンを例示した
が、本発明はこれらに限定されることはない。上述の金
属酸化物としては、例えば、他の遷移金属や希土類金属
の酸化物や、酸化アルミニウム等の軽金属の酸化物を用
いても好適である。
In the first to third embodiments, cerium oxide, zirconium oxide and manganese oxide are exemplified as metal oxides whose surfaces are terminated with hydrophilic functional groups, but the present invention is not limited to these. It will not be done. As the above-described metal oxide, for example, an oxide of another transition metal or a rare earth metal, or an oxide of a light metal such as aluminum oxide is also suitable.

【0049】[0049]

【実施例】ここで、本発明の親水性表面を有する研磨砥
粒を含む研磨剤を用いて、シリコン半導体基板の表面研
磨を行った後、第1の実施形態で示したディップ型の洗
浄装置を用いて洗浄した場合の洗浄の度合いを、従来の
研磨剤を用いた場合との比較に基づいて調べた実験結果
について説明する。本実施例で用いた本願発明の研磨砥
粒の表面電位(ゼータ電位)を以下にあわせて示すが、
表面電位(ゼータ電位)を測定することによって、溶液
中に存在する研磨砥粒が基板に付着しやすいか否かを知
ることができる。
Here, the surface of a silicon semiconductor substrate is polished using an abrasive containing abrasive grains having a hydrophilic surface according to the present invention, and then the dip type cleaning apparatus shown in the first embodiment is used. A description will be given of an experimental result obtained by examining the degree of cleaning when cleaning is performed by using a polishing agent based on comparison with a case using a conventional abrasive. The surface potential (zeta potential) of the abrasive grains of the present invention used in this example is also shown below,
By measuring the surface potential (zeta potential), it is possible to know whether or not the abrasive grains present in the solution easily adhere to the substrate.

【0050】末端が水酸基で終端された、それぞれ平均
粒径約500nmの酸化シリコン(pH7において表面
電位(ゼータ電位)−23mV)、酸化セリウム(pH
7において表面電位(ゼータ電位)−35mV)、酸化
ジルコニウム(pH7において表面電位(ゼータ電位)
−42mV)、酸化マンガン(pH7において表面電位
(ゼータ電位)−28mV)、界面活性剤及び水を混合
し、KOHを加え、pHを10に調整し、研磨剤(N
o.1〜No.4)を調製した。なお、研磨砥粒の表面
電位(ゼータ電位)は、コールター(社)(アメリカ)
のコールターデルサ440電位測定装置を使用して、同
社のマニュアルに従い測定した。研磨剤の金属酸化物の
含量は1重量%であり、JIS Z 8803に規定さ
れる方法で回転粘度計を用いて25℃で測定した粘度は
約1mPa・sであった。また、比較のために末端の親
水化処理がなされていない表1の従来の研磨剤(No.
5〜No.8)を使用した。
Silicon oxide terminated at the terminal with a hydroxyl group and having an average particle size of about 500 nm (surface potential (zeta potential) at pH 7-23 mV) and cerium oxide (pH
7, surface potential (zeta potential) -35 mV), zirconium oxide (surface potential (zeta potential) at pH 7)
-42 mV), manganese oxide (surface potential (zeta potential) -28 mV at pH 7), surfactant and water were mixed, KOH was added to adjust the pH to 10, and the abrasive (N
o. 1 to No. 4) was prepared. The surface potential (zeta potential) of the abrasive grains was measured by Coulter (USA)
Was measured using a Coulter Dersa 440 potentiometer according to the manufacturer's manual. The content of the metal oxide in the abrasive was 1% by weight, and the viscosity measured at 25 ° C. using a rotational viscometer by a method specified in JIS Z 8803 was about 1 mPa · s. Also, for comparison, the conventional abrasive (No.
5-No. 8) was used.

【0051】上記した研磨剤を用いて、シリコン半導体
基板(直径8インチ;200mm)を研磨した。研磨条
件は、研磨温度25℃、定盤の回転数30r/分、押付
圧力4psi(27579Pa)であった。酸化膜の研
磨速度は、酸化シリコンを含む研磨剤1及び5において
約150nm/分、酸化セリウムを含む研磨剤2及び6
において約300nm/分、酸化ジルコニウムを含む研
磨剤3及び7において約250nm/分、酸化マンガン
を含む研磨剤4及び8において約300nm/分であ
り、表面の親水化が研磨速度に与える影響はほとんどな
かった。
A silicon semiconductor substrate (8 inches in diameter; 200 mm) was polished using the above-mentioned polishing agent. The polishing conditions were a polishing temperature of 25 ° C., a rotation speed of the platen of 30 r / min, and a pressing pressure of 4 psi (27579 Pa). The polishing rate of the oxide film was about 150 nm / min for polishing agents 1 and 5 containing silicon oxide, and polishing agents 2 and 6 containing cerium oxide.
Of about 300 nm / min, about 250 nm / min for abrasives 3 and 7 containing zirconium oxide, and about 300 nm / min for abrasives 4 and 8 containing manganese oxide. Did not.

【0052】続いて、図2(c)に示したディップ型洗
浄装置を用いて温度70℃の条件でシリコン半導体基板
を洗浄した後、その表面に残留する直径が0.2μm以
上の粒子の数を数えた。なお、洗浄液としては、アンモ
ニア、過酸化水素及び純水を重量比1:2:20で混合
した溶液を用いた。
Subsequently, after cleaning the silicon semiconductor substrate at a temperature of 70 ° C. using the dip-type cleaning apparatus shown in FIG. 2C, the number of particles having a diameter of 0.2 μm or more remaining on the surface is reduced. Was counted. Note that a solution obtained by mixing ammonia, hydrogen peroxide and pure water at a weight ratio of 1: 2: 20 was used as the cleaning liquid.

【0053】実験結果を以下の表1に示す。このよう
に、従来の研磨剤を用いた場合では、金属酸化物が酸化
シリコンのときで粒径が0.2μm以上の粒子数が10
0のオーダーであり(No.5)、酸化セリウム、酸化
ジルコニウム及び酸化マンガンに至っては1000のオ
ーダーであった(No.6、No.7、No.8)。そ
れに対して、本実施例の研磨剤を用いた場合では、酸化
セリウム、酸化ジルコニウム及び酸化マンガンを金属酸
化物としたものでも(No.2、No.3、No.4)
酸化シリコン(No.1)に匹敵する数十のオーダーま
で残留粒子数を減らすことができた。
The experimental results are shown in Table 1 below. Thus, when the conventional abrasive is used, when the metal oxide is silicon oxide, the number of particles having a particle size of 0.2 μm or more is 10 μm or more.
0 (No. 5), and the order of cerium oxide, zirconium oxide and manganese oxide was 1000 (No. 6, No. 7, No. 8). On the other hand, in the case where the abrasive of the present embodiment was used, even when cerium oxide, zirconium oxide and manganese oxide were used as metal oxides (No. 2, No. 3, and No. 4).
The number of residual particles could be reduced to several tens of orders comparable to silicon oxide (No. 1).

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】このように、本実施例の研磨剤を用いるこ
とにより、簡易な洗浄を行うだけで残留粒子数を数十個
のレベルまで大幅に減少させることが可能であることが
証明された。
As described above, it has been proved that the use of the polishing agent of this embodiment makes it possible to greatly reduce the number of residual particles to a level of several tens by simply performing simple cleaning.

【0056】従って、pH7での表面電位(ゼータ電
位)の絶対値が25mV以下の酸化シリコン、40mV
以下の酸化セリウム、45mV以下の酸化ジルコニウ
ム、30mV以下の酸化マンガンが好適に使用される。
Therefore, silicon oxide whose absolute value of the surface potential (zeta potential) at pH 7 is 25 mV or less, 40 mV
The following cerium oxide, 45 mV or less zirconium oxide, and 30 mV or less manganese oxide are preferably used.

【0057】なお、この実験ではディップ方式により基
板洗浄を行った場合について例示したが、更に洗浄を確
実に行うために、研磨で付着した微粒子をブラシにより
除去する機械的洗浄を実行してもよい。具体的には、図
5(a),(b)に示すように、先ず図2の場合と同様
にシリコン半導体基板1をウェハキャリア2から移動さ
せて支持基体3で保持し、シリコン半導体基板1の表面
を研磨して平坦化する。続いて、図5(c)に示すよう
に、一対のブラシ11によりシリコン半導体基板1の表
面を狭持して洗浄する。この作業により、残留粒子数を
10個程度にまで減少させることができる。この場合、
研磨砥粒が親水性を有するため、常時リンスすることに
よってブラシから残留粒子が除去される。従って、残留
粒子による後続のシリコン半導体基板の汚染が防止され
る。
In this experiment, the case where the substrate was cleaned by the dipping method was exemplified. However, in order to further perform the cleaning, mechanical cleaning for removing fine particles adhered by polishing with a brush may be performed. . Specifically, as shown in FIGS. 5A and 5B, first, the silicon semiconductor substrate 1 is moved from the wafer carrier 2 and held by the support base 3 as in the case of FIG. Is polished and flattened. Subsequently, as shown in FIG. 5C, the surface of the silicon semiconductor substrate 1 is cleaned by nipping the pair of brushes 11. By this operation, the number of residual particles can be reduced to about ten. in this case,
Since the abrasive grains have hydrophilicity, rinsing constantly removes residual particles from the brush. Therefore, contamination of the subsequent silicon semiconductor substrate by the residual particles is prevented.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、被研磨基板の表面を良
好に研磨した後に、従来のような煩雑な洗浄工程を行う
ことなく、主に純水等を含む水性の洗浄液を用いた簡易
な洗浄により、被研磨基板の表面に残存した研磨砥粒を
十分に除去して、被研磨基板の表面の金属汚染を簡易且
つ十分に除去することが可能となる。
According to the present invention, after the surface of a substrate to be polished is polished well, a simple cleaning process using an aqueous cleaning liquid mainly containing pure water or the like can be performed without performing a complicated cleaning process as in the prior art. By such cleaning, the polishing abrasive grains remaining on the surface of the substrate to be polished can be sufficiently removed, and metal contamination on the surface of the substrate to be polished can be easily and sufficiently removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による研磨砥粒の形成
過程の構造式を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structural formula in a process of forming abrasive grains according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態において、シリコン半導体基
板の研磨工程及び洗浄工程を説明するための模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic view for explaining a polishing step and a cleaning step of a silicon semiconductor substrate in the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態による研磨砥粒の形成
過程の構造式を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a structural formula in a process of forming abrasive grains according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態による研磨砥粒の形成
過程の構造式を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a structural formula in a process of forming abrasive grains according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態において、シリコン半導体基
板の研磨工程及び他の洗浄工程を説明するための模式図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a polishing step and another cleaning step of the silicon semiconductor substrate in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン半導体基板 2 ウェハキャリア 3 支持基体 4 研磨剤供給機構 5 研磨布 6 定盤 7 洗浄槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon semiconductor substrate 2 Wafer carrier 3 Support base 4 Abrasive supply mechanism 5 Polishing cloth 6 Surface plate 7 Cleaning tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 正年 東京都中央区日本橋富沢町9番19号 株式 会社扶桑シルテック内 (72)発明者 吉永 道宏 東京都中央区日本橋堀留町1丁目10番8号 伊藤忠テクノケミカル株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masatoshi Sakai 9-19 Nihonbashi Tomizawa-cho, Chuo-ku, Tokyo Inside Fuso Siltec Co., Ltd. (72) Inventor Michihiro Yoshinaga 1-10-8 Nihonbashi-Horidomecho, Chuo-ku, Tokyo No. ITOCHU Techno-Chemical Co., Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 親水性表面を有し、その表面電位(ゼー
タ電位)の絶対値がpH7において50mV以下である
ことを特徴とする研磨砥粒。
An abrasive having a hydrophilic surface and an absolute value of a surface potential (zeta potential) of 50 mV or less at pH7.
【請求項2】 親水性表面を有し、その表面電位(ゼー
タ電位)の絶対値がpH7において50mV以下である
研磨砥粒を含むことを特徴とする研磨剤。
2. An abrasive having a hydrophilic surface and comprising abrasive grains having an absolute value of a surface potential (zeta potential) of 50 mV or less at pH7.
【請求項3】 研磨砥粒がpH7における表面電位(ゼ
ータ電位)の絶対値が25mV以下である酸化シリコ
ン、40mV以下である酸化セリウム、45mV以下で
ある酸化ジルコニウムまたは30mV以下である酸化マ
ンガンであることを特徴とする請求項2に記載の研磨
剤。
3. The abrasive grains are silicon oxide having an absolute value of surface potential (zeta potential) of 25 mV or less at pH 7, cerium oxide of 40 mV or less, zirconium oxide of 45 mV or less, or manganese oxide of 30 mV or less. 3. The abrasive according to claim 2, wherein:
【請求項4】 末端の少なくとも1部が親水性の官能基
で置換されている研磨砥粒を含むことを特徴とする研磨
剤。
4. A polishing agent characterized by containing abrasive grains in which at least a part of the terminal is substituted by a hydrophilic functional group.
【請求項5】 前記親水性の官能基が水酸基、カルボキ
シル基、アミノ基またはスルホ基であることを特徴とす
る請求項4に記載の研磨剤。
5. The polishing agent according to claim 4, wherein the hydrophilic functional group is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group or a sulfo group.
【請求項6】 前記研磨砥粒が、軽金属、遷移金属及び
希土類金属からなる金属群のうちから選ばれた少なくと
も1種の金属の酸化物であることを特徴とする請求項4
に記載の研磨剤。
6. The polishing grain according to claim 4, wherein the abrasive is an oxide of at least one metal selected from the group consisting of light metals, transition metals and rare earth metals.
The abrasive according to the above.
【請求項7】 前記金属群がアルミニウム、ジルコニウ
ム、マンガン、チタン、セリウム、バリウム及び銅から
なることを特徴とする請求項6に記載の研磨剤。
7. The polishing agent according to claim 6, wherein the metal group comprises aluminum, zirconium, manganese, titanium, cerium, barium, and copper.
【請求項8】 前記研磨砥粒が軽金属、遷移金属及び希
土類金属からなる金属群のうちから選ばれた少なくとも
1種の金属の金属アルコキシドを出発原料としてゾル−
ゲル法によって調製されたものであることを特徴とする
請求項4に記載の研磨剤。
8. The method according to claim 1, wherein the polishing abrasive is a metal alkoxide of at least one metal selected from the group consisting of light metals, transition metals and rare earth metals.
The abrasive according to claim 4, wherein the abrasive is prepared by a gel method.
【請求項9】 研磨剤を用いて被研磨基板の表面を研磨
する研磨方法であって、 前記被研磨基板の表面を、親水性表面を有し、その表面
電位(ゼータ電位)の絶対値がpH7において50mV
以下である研磨砥粒を用いて研磨する第1の工程を含む
ことを特徴とする被研磨基板の研磨方法。
9. A polishing method for polishing a surface of a substrate to be polished using an abrasive, wherein the surface of the substrate to be polished has a hydrophilic surface, and the absolute value of the surface potential (zeta potential) is 50 mV at pH 7
A method for polishing a substrate to be polished, comprising a first step of polishing using the following polishing abrasive grains.
【請求項10】 前記第1の工程後、研磨された前記被
研磨基板の表面を水性洗浄液を用いて洗浄し、前記表面
に残留する前記研磨砥粒を除去する第2の工程を含むこ
とを特徴とする請求項9に記載の研磨方法。
10. The method according to claim 1, further comprising, after the first step, a second step of cleaning the polished surface of the substrate to be polished with an aqueous cleaning liquid to remove the polishing abrasive grains remaining on the surface. The polishing method according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記研磨砥粒の末端の少なくとも1部
が親水性の官能基で置換されていることを特徴とする請
求項9に記載の研磨方法。
11. The polishing method according to claim 9, wherein at least a part of the terminal of the polishing abrasive grain is substituted with a hydrophilic functional group.
【請求項12】 前記親水性の官能基が水酸基、カルボ
キシル基、アミノ基またはスルホ基であることを特徴と
する請求項11に記載の研磨方法。
12. The polishing method according to claim 11, wherein the hydrophilic functional group is a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group or a sulfo group.
【請求項13】 前記研磨砥粒が、軽金属、遷移金属及
び希土類金属からなる金属群のうちから選ばれた少なく
とも1種の金属の酸化物であることを特徴とする請求項
9に記載の研磨方法。
13. The polishing method according to claim 9, wherein the polishing abrasive is an oxide of at least one metal selected from the group consisting of a light metal, a transition metal and a rare earth metal. Method.
【請求項14】 前記金属群がアルミニウム、ジルコニ
ウム、マンガン、チタン、セリウム、バリウム及び銅か
らなることを特徴とする請求項13に記載の研磨方法。
14. The polishing method according to claim 13, wherein the group of metals comprises aluminum, zirconium, manganese, titanium, cerium, barium, and copper.
【請求項15】 前記研磨砥粒が軽金属、遷移金属及び
希土類金属からなる金属群のうちから選ばれた少なくと
も1種の金属の金属アルコキシドを出発原料としてゾル
−ゲル法によって調製されたものであることを特徴とす
る請求項9に記載の研磨方法。
15. The abrasive grain is prepared by a sol-gel method using a metal alkoxide of at least one metal selected from a metal group consisting of light metals, transition metals and rare earth metals as a starting material. The polishing method according to claim 9, wherein:
【請求項16】 研磨砥粒がpH7における表面電位
(ゼータ電位)の絶対値が25mV以下である酸化シリ
コン、40mV以下である酸化セリウム、45mV以下
である酸化ジルコニウムまたは30mV以下である酸化
マンガンであることを特徴とする請求項9に記載の研磨
方法。
16. The abrasive grains are silicon oxide having an absolute value of surface potential (zeta potential) of 25 mV or less at pH 7, cerium oxide of 40 mV or less, zirconium oxide of 45 mV or less, or manganese oxide of 30 mV or less. The polishing method according to claim 9, wherein:
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