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TW201710462A - 研磨用組成物 - Google Patents

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TW201710462A
TW201710462A TW105114267A TW105114267A TW201710462A TW 201710462 A TW201710462 A TW 201710462A TW 105114267 A TW105114267 A TW 105114267A TW 105114267 A TW105114267 A TW 105114267A TW 201710462 A TW201710462 A TW 201710462A
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polished
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composition
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髙橋修平
森嘉男
高見信一郎
田畑誠
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福吉米股份有限公司
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Abstract

本發明主要是有關適用於矽晶圓等之半導體基板、其他之研磨對象物之研磨的研磨用組成物，提供得到良好之全體形狀的研磨用組成物。研磨用組成物之對研磨墊的適應性為Wp、對研磨對象物之適應性為Ww、對研磨對象物保持具之適應性為Wc時，滿足Wp≧Wc、或Ww≧Wc≧Wp。

Description

研磨用組成物
本發明係有關研磨用組成物。詳細而言，主要是有關適用於矽晶圓等之半導體基板、其他之研磨對象物之研磨的研磨用組成物。
對於金屬或半金屬、非金屬、其氧化物等之材料表面，使用研磨液進行精密研磨。例如作為半導體製品之構成要素等使用的矽晶圓表面，一般經過研磨步驟(粗研磨步驟)與拋光步驟(精密研磨步驟)，加工成高品質的鏡面。上述拋光步驟，典型上包含預備拋光步驟(預備研磨步驟)及最後拋光步驟(最終研磨步驟)。關於在研磨矽晶圓等之半導體基板的用途，主要使用之研磨用組成物的技術文獻，可列舉專利文獻1~3。專利文獻4係有關CMP製程用的研磨液。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2005-268667號公報
[專利文獻2]國際公開第2012/63757號
[專利文獻3]日本特開2014-041978號公報
[專利文獻4]國際公開第2004/100242號
近年，針對矽晶圓等之半導體基板或其他之基板，因大口徑化使面積變廣，因此期望提高基板之全體形狀。這種狀況下，使用以往的研磨用組成物進行研磨時，有無法得到所期望之全體形狀的問題。
本發明有鑑於上述情況而完成者，本發明之目的係提供得到良好的全體形狀的研磨用組成物。
依據本發明時，可提供一種研磨用組成物，其係研磨用組成物之對研磨墊的適應性為Wp、對研磨對象物之適應性為Ww、對研磨對象物保持具之適應性為Wc時，滿足以下式(I)或式(II)之任一。
Wp≧Wc (I)
Ww≧Wc≧Wp (II)
依據這種研磨用組成物時，可提高基板之全體形狀。
一態樣係提供一種研磨用組成物，其係研磨用組成物之對研磨墊的後退接觸角為Cp、對研磨對象物之後退接觸角為Cw、對研磨對象物保持具之後退接觸角 為Cc時，滿足下式(III)或式(IV)之任一。
Cc≧Cp (III)
Cp≧Cc≧Cw (IV)
依據這種研磨用組成物時，可提高基板之全體形狀。
一態樣係提供一種研磨用組成物，其係研磨用組成物之對研磨墊的動態表面張力為Tp、對研磨對象物之動態表面張力為Tw、對研磨對象物保持具之動態表面張力為Tc時，滿足下式(V)或式(VI)之任一。
Tp≧Tc (V)
Tw≧Tc≧Tp (VI)
依據這種研磨用組成物時，可提高基板之全體形狀。
一態樣之研磨用組成物係含有水溶性高分子及鹽。藉此，可更能發揮提高基板之全體形狀的效果。
在此揭示之技術之一態樣中，上述研磨用組成物係用於研磨矽晶圓(典型上為矽單結晶晶圓)。在此所揭示之研磨用組成物，可適用於例如經過研磨後之矽晶圓之拋光。其中，特別適用於矽晶圓之兩面研磨。
11‧‧‧單面研磨裝置
14‧‧‧研磨墊
12‧‧‧旋轉平板
13a‧‧‧箭頭
13‧‧‧第1軸
15‧‧‧研磨對象物固定托架
16a‧‧‧箭頭
16‧‧‧第2軸
17‧‧‧陶瓷板
18‧‧‧研磨對象物保持孔
19‧‧‧研磨對象物保持板
21‧‧‧研磨用組成物供給機
21a‧‧‧噴嘴
22‧‧‧兩面研磨裝置
23‧‧‧下平板
24‧‧‧上平板
25‧‧‧加工載具
26‧‧‧研磨用組成物供給槽(supply gutter)
[圖1]表示依據本發明之一實施形態之單面研磨裝置的斜視圖。
[圖2]表示依據本發明之一實施形態之兩面研磨裝置的斜視圖。
以下說明本發明之較佳的實施形態。又，本說明書中，特別是提及之事項以外的事項，且為本發明之實施所必要的事項可作為該領域中依據以往技術之熟悉該項技藝者之設計事項來掌握。本發明可依據本說明書所揭示之內容與該領域中之技術常識來實施。
<研磨用組成物之適應性>
研磨用組成物對構件之適應性係顯示研磨用組成物對於構件，不會排斥而停留之特性的大小。適應性之評價方法只要是可定量評價研磨用組成物對於構件，不會排斥而停留之特性的方法時，無特別限定，例如可藉由接觸角、動態表面張力、真圓度、潤濕面積等來評價。接觸角之測量方法無特別限定，例如將液滴滴下於與地面水平設置之構件表面時所觀察的靜態接觸角、使載持液滴之構件傾斜，使液滴滑動時之液滴之行進方向之接觸角的前進接觸角、及與液滴之行進方向相反方向之接觸角的後退接觸角等。可充分表現實際動態研磨中之構件之適應的觀點，較佳為後退接觸角。動態表面張力之測量方法，無特別限定，可列舉Wilhelmy法、圓環法、懸滴法(pendant drop method)、最大泡壓法等。可充分表現實際動態研磨中之構件之適應的觀點，較佳為Wilhelmy法。
藉由滿足上述式(I)或式(II)之任一的研 磨用組成物，可提高基板表面全體之平坦性等之全體形狀的機構，可考慮為如以下所示。亦即，為了提高研磨對象物之全體形狀時，研磨用組成物必須完全擴展由研磨對象物之外周部至中心部。式(I)表示研磨用組成物之對研磨墊之適應性為對研磨對象物保持具之適應性以上。亦即，表示研磨用組成物對研磨墊之適應為更大。研磨墊因相較於研磨對象物、研磨對象物保持具，具有較大之線速度及運動能量，故研磨用組成物擴散至研磨對象物全體。因此提高研磨對象物之全體形狀。
又，式(II)表示研磨用組成物之對研磨對象物的適應性為最大，且依對研磨對象物保持具之適應性、對研磨墊之適應性之順序變小。此時，研磨用組成物對研磨墊之適應小，故藉由研磨墊之運動，研磨用組成物無法擴展至研磨對象物全體，但是對研磨對象物之適應大，其次對研磨對象物保持具之適應大，故藉由研磨之旋轉運動，研磨用組成物可完全擴展由研磨對象物之外周部至中心部。故提高研磨對象物之全體形狀。
後退接觸角係值越大，與構件之適應越小，而值越小，與構件之適應越大。亦即，式(III)表示研磨用組成物之對研磨墊之適應性為對研磨對象物保持具之適應性以上，藉由與式(I)相同機構提高研磨對象物之全體形狀。又，式(IV)表示研磨用組成物之對研磨對象物的適應性為最大，依對研磨對象物保持具之適應性、對研磨墊之適應性之順序變小，藉由與式(II)相同機構提高 研磨對象物之全體形狀。
動態表面張力係值越大，與構件之適應越大，值越小，與構件之適應越小。亦即，式(V)表示研磨用組成物之對研磨墊之適應性為對研磨對象物保持具之適應性以上，藉由與式(I)相同機構提高研磨對象物之全體形狀。又，式(VI)表示研磨用組成物之對研磨對象物的適應性為最大，依對研磨對象物保持具之適應性、對研磨墊之適應性之順序變小，藉由與式(II)相同機構提高研磨對象物之全體形狀。
表示研磨用組成物之適應性之指標的上述Wp、Wc、Ww、Cc、Cp，Cw、Tp，Tc，Tw之值為了滿足上述式(I)~(VI)時，可藉由選擇將各自研磨用組成物之成分、研磨墊之材質或粗糙度、研磨對象物之組成、研磨對象物之保持具之材質或粗糙度予以適當的組合來進行。研磨用組成物中之成分，特別是水溶性高分子等之含量影響較多。
針對後退接觸角，以對研磨墊的後退接觸角Cp為90°以下為佳，80°以下更佳。又，無特別限定，但是Cp為1°以上為佳，5°以上更佳，10°以上為又更佳。藉由Cp為上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨墊的後退接觸角Cp可藉由適宜選擇研磨用組成物之成分與研磨墊之材質的組合來控制。
對研磨對象物之後退接觸角Cw為70°以下為佳，60°以下更佳，50°以下又更佳。又，無特別限定，但 是Cw為1°以上為佳，5°以上為更佳，10°以上為又更佳。藉由Cw為上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨對象物之後退接觸角Cw可藉由適宜選擇研磨對象物之成分與研磨墊之材質的組合來控制。
對研磨對象物保持具之後退接觸角Cc為70°以下為佳，60°以下更佳，50°以下又更佳。又，無特別限定，但是Cc為1°以上為佳，5°以上為更佳，10°以上為又更佳。藉由Cw為上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨對象保持具之後退接觸角Cc可藉由適宜選擇研磨用組成物之成分與研磨對象保持具之材質的組合來控制。
研磨用組成物之對研磨墊的後退接觸角Cp，例如可依據以下步驟測量。
(1P)將新品的研磨墊設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2P)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨墊上。
(3P)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨墊傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
研磨用組成物之對研磨對象物之後退接觸角Cw，例如可依據以下步驟測量。
(1W)將預先鏡面化及除去了自然氧化膜的研磨對象物設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2W)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨對象物上。
(3W)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨對象物傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
研磨用組成物之對研磨對象物保持具之後退接觸角Cc，例如可依據以下步驟測量。
(1C)將新品的研磨對象物保持具設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2C)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨對象物保持具上。
(3C)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨對象物保持具傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
針對研磨用組成物之動態表面張力係對研磨墊之動態表面張力Tp為0.1mN以上為佳，1.0mN以上為更佳，3.0mN以上為又更佳。又，無特別限定，但是Tp為10.0mN以下為佳，6.0mN以下為更佳，5.0mN以下為又更佳。藉由Tp在上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨墊之動態表面張力Tp，可藉由適宜選擇研磨用組成物之組成與研磨墊之材質之組合來控制。
對研磨對象物之動態表面張力Tw為0.5mN以上為佳，1.0mN以上為更佳，2.0mN以上為又更佳。又，無特別限定，但是Tw係10.0mN以下為佳，6.0mN以下為更佳，4.0mN以下為又更佳。藉由Tw在上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨對象物之動態表面張力Tw，可藉由適宜選擇研磨用組成物之組成與研磨對象物之材質之組合來控制。
對研磨對象保持具之動態表面張力Tc為0.1mN以上為佳，0.5mN以上為更佳，1.0mN以上為又更佳。又，無特別限定，但是Tc係10.0mN以下為佳，5.0mN以下為更佳，3.0mN以下為又更佳。藉由Tw在上述範圍內，更提高基板之全體形狀。對研磨對象保持具之動態表面張力Tc，可藉由適宜選擇研磨用組成物之組成與研磨對象保持具之材質之組合來控制。
對研磨對象物之動態表面張力Tw與對研磨對象保持具之動態表面張力Tc之比Tw/Tc為1.0以上為佳，1.2以上為更佳，1.5以上為又更佳。又，無特別限定，但是Tw/Tc為3.0以下為佳，2.8以下為更佳，2.6以下為更佳。藉由Tw/Tc在上述範圍內，更提高基板之全體形狀。
上述研磨用組成物之對研磨墊之動態表面張力Tp，例如可依據以下步驟測量。
(1p)將新品的研磨墊切成25mm×40mm之大小。
(2p)取出上述研磨墊，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(3p)取出上述研磨墊，於置入有離子交換水的容器中浸漬1秒鐘。
(4p)取出上述研磨墊，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(5p)將上述研磨墊設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(6p)將上述研磨墊於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(7p)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨墊。
(8p)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
上述研磨用組成物之對研磨對象物之動態表面張力Tw，例如可依據以下步驟測量。
(1w)將新品的研磨對象物切成25mm×40mm之大小。
(2w)將上述研磨對象物於氨：過氧化氫：離子交換水=1：1：30(體積比)的藥液中浸漬60秒鐘。
(3w)取出上述研磨對象物，將上述研磨對象物於5%氫氟酸中浸漬60秒鐘。
(4w)取出上述研磨對象物，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(5w)取出上述研磨對象物，於置入有離子交換水的容器中，浸漬1秒鐘。
(6w)取出上述研磨對象物，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(7w)將上述研磨對象物設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(8w)將上述研磨對象物於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(9w)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨對象物。
(10w)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
上述研磨用組成物之對研磨對象物保持具之動態表面張力Tc，例如可依據以下步驟測量。
(1c)將新品的研磨對象物保持具切成25mm×40mm之大小。
(2c)將上述研磨對象物保持具於氨：過氧化氫：離子交換水=1：1：30(體積比)的藥液中浸漬60秒鐘。
(3c)取出上述研磨對象物保持具，將上述研磨對象物於5%氫氟酸中浸漬60秒鐘。
(4c)取出上述研磨對象物保持具，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(5c)取出上述研磨對象物保持具，於置入有離子交換水的容器中，浸漬1秒鐘。
(6c)取出上述研磨對象物保持具物，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(7c)將上述研磨對象物保持具設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(8c)將上述研磨對象物保持具於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(9c)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨對象物保持具。
(10c)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
<研磨粒>
在此揭示之研磨用組成物中可含有研磨粒。研磨粒的材質或性狀無特別限定，可配合使用目的或使用態樣等適宜選擇。研磨粒之例，可列舉無機粒子、有機粒子、及有機無機複合粒子。無機粒子之具體例，可列舉氧化物粒子(例如二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、二氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵(Bengala)粒子)；氮化物粒子(例如氮化矽粒子、氮化硼粒子)；碳化物粒子(例如碳化矽粒子、碳化硼粒子)；金剛石粒子；碳酸鹽(例如碳酸鈣、碳酸鋇)等。有機粒子之具體例，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子或聚(甲基)丙烯酸粒子(此處，(甲基)丙烯酸意指包括丙烯酸及甲基丙烯酸)、聚丙烯腈粒子等。這種研磨粒可單獨使用1種，亦可組合2種以上使用。
上述研磨粒較佳為無機粒子，其中以由金屬或半金屬之氧化物所構成之粒子為佳。例如將此處所揭示之技術使用於可被使用於矽晶圓之研磨的研磨用組成物的情形，特佳為使用作為研磨粒之二氧化矽粒子。其理由係研磨對象物為矽晶圓的情形，將由與研磨對象物相同元素及氧原子所成之二氧化矽粒子作為研磨粒使用時，研磨後，不產生與矽相異之金屬或半金屬的殘留物，且無因矽晶圓表面之污染或與矽相異之金屬或半金屬於研磨對象物 內部擴散所致之作為矽晶圓之電特性之劣化等之疑慮的緣故。此外，由於矽與二氧化矽之硬度接近，故有可在不對矽晶圓表面造成過度損傷下進行研磨加工的優點。由於此觀點，較佳之研磨用組成物之一形態，可例示僅含二氧化矽粒子作為研磨粒的研磨用組成物。又，二氧化矽具有容易獲得高純度物的性質。此亦可列舉以二氧化矽粒子作為研磨粒為較佳的理由。二氧化矽粒子之具體例，可列舉膠體二氧化矽、煙燻(fumed)二氧化矽、沉降二氧化矽等。由於在研磨對象物表面不易產生刮痕，可實現霧度更低之表面的觀點，較佳之二氧化矽粒子可列舉膠體二氧化矽及煙燻二氧化矽。其中以膠體二氧化矽較佳。
構成二氧化矽粒子之二氧化矽的真比重，典型上為1.5以上，通常1.6以上為適當，較佳為1.7以上，更佳為1.8以上，又更佳為1.9以上，特佳為2.0以上。藉由增大二氧化矽之真比重，將研磨對象物(例如矽晶圓)進行研磨時，可提高研磨速率。就減低研磨對象物表面(研磨對象面)產生之刮痕的觀點，上述密度較佳為2.3以下，例如2.2以下的二氧化矽粒子。研磨粒(典型為二氧化矽)之密度，可採用使用乙醇作為置換液之液體置換法所得的測量值。
在此揭示之技術中，研磨用組成物中所含之研磨粒，可為一次粒子的形態，亦可為複數之一次粒子凝聚後之二次粒子的形態。又，亦可混合存在一次粒子形態之研磨粒與二次粒子形態之研磨粒。較佳之一樣態為至少 一部分的研磨粒以二次粒子之形態包含於研磨用組成物中。
研磨粒之平均一次粒徑並無特別限制，從研磨速率等之觀點，較佳為20nm以上，更佳為30nm以上，又更佳為40nm以上。又，就可容易獲得更高平滑性之表面的觀點，研磨粒之平均一次粒徑，較佳為150nm以下、更佳為100nm以下、又更佳為80nm以下。
又，在此揭示之技術中，研磨粒之平均一次粒徑可由例如以BET法測量之比表面積S(m2/g)，藉由平均一次粒徑(nm)=2727/S之式子算出。研磨粒之比表面積之測量，可使用例如Micromeritics公司製之表面積測量裝置，商品名「Flow Sorb II 2300」進行。
研磨粒之平均二次粒徑並無特別限制，但基於研磨速率等之觀點，較佳為30nm以上、更佳為40nm以上、又更佳為50nm以上。又，就可獲得更高平滑性表面的觀點，研磨粒之平均二次粒徑，較佳為300nm以下、更佳為200nm以下、又更佳為150nm以下。
又，在此揭示之技術中，研磨粒之平均二次粒徑可藉由使用例如日機裝股份公司製之型式「UPA-UT151」的動態光散射法，以體積平均粒徑(體積基準之算術平均徑；Mv)形態來測量。
研磨粒之平均二次粒徑，一般為與研磨粒之平均一次粒徑同等以上，典型為大於平均一次粒徑。無特別限定，但是從研磨效果及研磨後之表面平滑性的觀點， 研磨粒之平均二次粒徑，較佳為平均一次粒徑之1.2倍以上3.0倍以下、更佳為1.5倍以上2.5倍以下、又更佳為1.7倍以上2.3倍以下、又更佳為1.9倍以上2.2倍以下。
研磨粒之形狀(外形)可為球形，亦可為非球形。形成非球形之研磨粒之具體例，可列舉花生形狀(亦即，落花生殼之形狀)、繭型形狀、有突起的形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。研磨粒可單獨使用1種相同形狀者，也可組合使用2種以上形狀不同者。較佳可採用例如大部分為金平糖形狀的研磨粒。
雖無特別限制，但研磨粒之一次粒子之長徑/短徑比之平均值(平均長寬比)，較佳為1.05以上，更佳為1.1以上。藉由增大研磨粒之平均長寬比，可實現更高之研磨速率。又，研磨粒之平均長寬比，從減少刮痕等的觀點，較佳為3.0以下，更佳為2.0以下，又更佳為1.5以下。
上述研磨粒之形狀(外形)或平均長寬比，例如可藉由電子顯微鏡觀察來掌握。掌握平均長寬比之具體順序為例如使用掃描型電子顯微鏡(SEM)，針對可辨識獨立粒子形狀之特定個數(例如200個)之研磨粒子，描繪出外接於各粒子圖像之最小長方形。接著，針對對於各粒子圖像所描繪的長方形，將其長邊之長度(長徑之值)除以短邊之長度(短徑之值)的值作為長徑/短徑比(長寬比)而算出。藉由將上述特定個數之粒子的長寬比進行算術平均，可求出平均長寬比。
研磨用組成物中所含有之研磨粒的量，較佳為0.01重量%以上、更佳為0.05重量%以上、又更佳為0.1重量%以上。藉由增大研磨粒量，可實現更高的研磨速率。又，研磨用組成物中所含有之研磨粒的量，從研磨用組成物之分散安定性等的觀點，較佳為20重量%以下、更佳為10重量%以下、又更佳為5重量%以下、又更較佳為2重量%以下。
<水溶性高分子>
在此所揭示之研磨用組成物中可含有水溶性高分子。水溶性高分子係藉由吸附於各構件界面，使接觸角改變，而改善基板之平坦性的效果大。
水溶性高分子之例，可列舉纖維素衍生物、澱粉衍生物、含氧伸烷基單位的聚合物、含氮原子之聚合物、聚乙烯醇系聚合物等。
纖維素衍生物之例，可列舉羥基甲基纖維素、羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、羧基甲基纖維素等。此等之中，較佳為可採用羥基乙基纖維素。
澱粉衍生物之例，可列舉聚三葡萄糖(pullulan)、羥基丙基澱粉等。
含氧伸烷基單位之聚合物之例，可列舉聚乙二醇、聚環氧乙烷、聚環氧丙烷、環氧乙烷與環氧丙烷之無規共聚物或嵌段共聚物等。
含有氮原子之聚合物之例，可列舉聚乙烯基 吡咯烷酮等之吡咯烷酮系聚合物、聚丙烯醯基嗎啉、聚丙烯醯胺等。此等之中，較佳為可採用聚乙烯基吡咯烷酮。
乙烯基醇系聚合物之例，可列舉聚乙烯醇、陽離子改性聚乙烯醇、陰離子改性聚乙烯醇等。此等之中，較佳為可採用聚乙烯醇。
其他之水溶性高分子之例，可列舉聚異戊二烯磺酸、聚乙烯基磺酸、聚烯丙基磺酸、聚伸異戊基(Isoamylene)磺酸、聚苯乙烯磺酸鹽、聚丙烯酸鹽、聚乙酸乙烯酯等。
水溶性高分子可單獨使用1種或可組合2種以上使用。又，也可使用均聚物，也可使用共聚物。
研磨用組成物中所含有之水溶性高分子的量，較佳為0.000001重量%以上、更佳為0.00001重量%以上、又更佳為0.0001重量%以上。藉由增大水溶性高分子量，可得到更平坦的基板。又，研磨用組成物中所含有之水溶性高分子的量，從提高研磨速率等之觀點，較佳為0.01重量%以下、更佳為0.001重量%以下、又更佳為0.0005重量%以下。
<鹽>
在此所揭示之研磨用組成物鐘，可含有鹽。鹽可使用有機酸鹽、無機酸鹽之任一。鹽可使用單獨1種或組合2種以上使用。
構成鹽之陰離子成分，可列舉碳酸離子、碳 酸氫離子、硼酸離子、磷酸離子、酚離子(phenol ion)、單羧酸離子(例如甲酸離子、乙酸離子、丙酸離子、2-羥基丁酸離子、蘋果酸離子)、二羧酸離子(例如草酸離子、馬來酸離子、丙二酸離子、酒石酸離子、琥珀酸離子)及三羧酸離子(例如檸檬酸離子)、有機磺酸離子、有機膦酸離子等。又，構成鹽之陽離子成分之例，可列舉鹼金屬離子(例如鉀離子、鈉離子)、鹼土金屬離子(例如鈣離子、鎂離子)、過渡金屬離子(例如錳離子、鈷離子、鋅離子)、銨離子(例如四烷基銨離子)、鏻離子(例如四烷基鏻離子)等。鹽之具體例，可列舉碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、乙酸鈉、乙酸鉀、丙酸鈉、丙酸鉀、碳酸鈣、碳酸氫鈣、乙酸鈣、丙酸鈣、乙酸鎂、丙酸鎂、丙酸鋅、乙酸錳、乙酸鈷等。此等之中，較佳為可採用碳酸鉀。
研磨用組成物中所含之鹽的量，較佳為0.001重量%以上、更佳為0.005重量%以上、又更佳為0.01重量%以上。藉由增大鹽的量，可提高重複使用研磨用組成物時之性能維持性。又，研磨用組成物中所含之鹽的量，從提高研磨用組成物之保管安定性等的觀點，較佳為0.5重量%以下、更佳為0.1重量%以下、又更佳為0.05重量%以下。
<鹼性組成物>
在此所揭示之研磨用組成物中，可含有鹼性化合物。 鹼性組成物係產生對研磨對象物進行化學研磨的功能，且為有助於提高研磨速度的成分。又，鹼性化合物係與上述水溶性高分子同樣，也具有藉由吸附於各構件界面而改變接觸角的效果。鹼性化合物可為有機鹼性化合物，也可為無機鹼性化合物。鹼性化合物可單獨使用1種或組合2種以上使用。
有機鹼性化合物之例，可列舉四烷基銨鹽等之四級銨鹽。上述銨鹽中之陰離子，可為例如OH-、F-、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BH4 -等。較佳為可使用例如膽鹼(choline)、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧四丙基銨化、氫氧化四丁基銨等之四級銨鹽。其中，較佳為氫氧化四甲基銨。
有機鹼性化合物之其他之例，可列舉四烷基鏻鹽等之四級鏻鹽。上述鏻鹽中之陰離子，可為例如OH-、F-、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BH4 -等。較佳為可使用例如四甲基鏻、四乙基鏻、四丙基鏻、四丁基鏻等之鹵化物、氫氧化物。
有機鹼性化合物之其他之例，可列舉胺類(例如甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、己二胺(hexamethylenediamine)、二乙烯三胺(diethylenetriamine)、三乙烯四胺)、哌嗪類(例如哌嗪、1-(2-胺基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪)、唑(azole)類(例如咪唑、三唑)、二氮雜雙環烷烴(alkane)類 (例如1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳(undeca)-7-烯、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯)、其他之環狀胺類(例如哌啶、胺基吡啶)、胍(guanidine)等。
無機鹼性化合物之例，可列舉氨、鹼金屬或鹼土金屬之氫氧化物(例如氫氧化鉀、氫氧化鈉)。
研磨用組成物中所含有之鹼性化合物的量，較佳為0.005重量%以上、更佳為0.01重量%以上、又更佳為0.03重量%以上。藉由增大鹼性化合物之量，可實現更高的研磨速率。又，研磨用組成物中所含有之鹼性化合物的量，從提高基板之平坦性等之觀點，較佳為1.0重量%以下、更佳為0.5重量%以下、又更佳為0.3重量%以下、再更佳為0.15重量%以下。
<水>
在此所揭示之構成研磨用組成物的水，較佳為使用離子交換水(去離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。使用的水，為了極力避免阻礙研磨用組成物中所含有之其他成分的功能，故例如過渡金屬離子之合計含量為100ppb以下為佳。例如，可藉離子交換樹脂去除雜質離子，可藉由過濾器去除異物，可藉由蒸餾等操作提高水的純度。
在此所揭示之研磨用組成物，亦可視需要可進一步含有可與水均勻混合的有機溶劑(低級醇、低級酮等)。通常，研磨用組成物中所含之溶劑的90體積%以上為水較 佳，95體積%以上(典型上為99~100體積%)為水更佳。
<螯合劑>
在此所揭示之研磨用組成物中可含有作為任意成分之螯合劑。螯合劑係藉由與研磨用組成物中可含有之金屬雜質形成錯離子而捕捉此金屬雜質，發揮抑制因金屬雜質造成之研磨對象物之污染的功能。螯合劑可單獨使用1種或組合2種以上使用。
螯合劑之例可列舉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例，包含乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、氮基三乙酸、氮基三乙酸鈉、氮基三乙酸銨、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及三伸乙基四胺六乙酸鈉。有機膦酸系螯合劑之例，包含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)、二伸乙基三胺五(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-膦醯基(phosphono)丁烷-1,2-二羧酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦醯基琥珀酸。此等中，以有機膦酸系螯合劑較佳，其中較佳者可列舉胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺肆(亞甲基膦酸)及二伸乙基三 胺五(亞甲基膦酸)。
研磨用組成物中所含之螯合物的量，較佳為0.0001重量%以上、更佳為0.0005重量%以上、又更佳為0.001重量%以上。藉由增大螯合劑的量，可減低基板之金屬污染。又，研磨用組成物中所含之螯合物的量，從提高研磨用組成物之保管安定性等之觀點，較佳為0.1重量%以下、更佳為0.01重量%以下、又更佳為0.005重量%以下。
<其他之成分>
在此揭示之研磨用組成物，在不明顯妨礙本發明效果的範圍內，必要時可再含有界面活性劑、有機酸、無機酸、防腐劑、防黴劑等之可被用於研磨用組成物(典型上為用於矽晶圓之拋光步驟的研磨用組成物)之公知添加劑。
在此揭示之研磨用組成物中，可含有作為任意成分之界面活性劑(典型上為分子量未達1×104之水溶性有機化合物)。藉由使用界面活性劑，可提高研磨用組成物之分散安定性。又，界面活性劑係與上述水溶性高分子或鹼性化合物同樣，也具有藉由吸附於各構件界面，而改變接觸角的效果。界面活性劑可單獨使用1種或組合2種以上使用。
界面活性劑較佳可採用陰離子性或非離子性者。就低起泡性或pH調整之容易性的觀點而言，更佳為 非離子性之界面活性劑。非離子性界面活性劑之例，可列舉氧伸烷基聚合物(例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等)、聚氧伸烷基加成物(例如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油基醚脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯)、複數種之氧伸烷基之共聚物(二嵌段型、三嵌段型、無規型、交互型)等。
研磨用組成物中所含之界面活性劑的量，較佳為0.5重量%以下、更佳為0.2重量%以下、又更佳為0.1重量%以下。在此所揭示之研磨用組成物，即使以實質上不含界面活性劑的態樣，也可適合實施。
在此所揭示之研磨用組成物，實質上不含氧化劑為佳。研磨用組成物中含有氧化劑時，因該組成物被供給於研磨對象物(例如矽晶圓)，使該研磨對象物之表面氧化而產生氧化膜，藉此有可能降低研磨速率的緣故。此處所稱之氧化劑的具體例，可列舉過氧化氫(H2O2)、過錳酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、二氯異三聚氰酸鈉等。又，研磨用組成物實質上不含氧化劑係指至少刻意地不含氧化劑。因此，不可避免地含有源自原料或製法等微量(例如研磨用組成物中之氧化劑之莫耳濃度為0.0005莫耳/L以下，較佳為0.0001莫耳/L以下，更佳為0.00001莫耳/L以下，特佳為0.000001莫耳/L以下)之氧化劑的研磨用組成物，可包含於實質上不含在此所謂的氧化劑之研磨用組成物的概念。
<研磨液>
在此所揭示之研磨用組成物，典型上係以含有該研磨用組成物之研磨液的形態被供給於研磨對象物，使用於研磨該研磨對象物。上述研磨液可為例如將在此所揭示之任一研磨用組成物稀釋(典型上為以水稀釋)而調製者。或亦可直接將該研磨用組成物作為研磨液使用。亦即，在此所揭示之技術中之研磨用組成物的概念包含被供給於研磨對象物，用於研磨該研磨對象物的研磨液(加工漿料)與經稀釋作為研磨液使用之濃縮液(研磨液之原液)兩者。含有在此所揭示之研磨用組成物的研磨液之其他例，可列舉調整該組成物之pH而成的研磨液。
研磨液之pH較佳為8.0以上，更佳為9.0以上，又更佳為9.5以上，再更佳為10.0以上。研磨液之pH變高時，會有提高研磨速率的傾向。又，pH從研磨液中之研磨粒之安定性等的觀點，較佳為12.0以下、更佳為11.5以下、又更佳為11.0以下。上述pH可適當使用於矽晶圓之研磨用的研磨液中。研磨液之pH係藉由使用pH計(例如，堀場製作所製造之玻璃電極式氫離子濃度指示計(型號F-23))，且使用標準緩衝液(鄰苯二甲酸鹽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℃))，進行3點校正後，將玻璃電極放入研磨液中，測定經過2分鐘以上安定後的值而得。
<濃縮液>
在此所揭示之研磨用組成物在被供給於研磨對象物之前，亦可為經濃縮的形態(亦即，研磨液之濃縮液的形態)。如此經濃縮形態的研磨用組成物，從製造、流通、保存等時之方便性或降低成本等的觀點較有利。濃縮倍率可為例如以體積換算為2倍~100倍左右，通常為5倍~50倍左右較適當。較佳之一樣態之研磨用組成物的濃縮倍率為10倍~40倍。
如此，濃縮液形態的研磨用組成物，可在期望之時點進行稀釋而調製研磨液，並將該研磨液供給於研磨對象物的樣態來使用。上述稀釋典型上可藉由將前述水系溶劑添加於上述濃縮液中予以混合來進行稀釋。又，上述水系溶劑為混合溶劑的情形，亦可僅添加該水系溶劑之構成成分中之一部分成分進行稀釋，亦可添加以與上述水系溶劑不同之量比含該等構成成分之混合溶劑進行稀釋。又，如後述多劑型研磨用組成物中，亦可稀釋該等中之一部分藥劑後，與其他藥劑混合而調製研磨液，亦可混合複數種藥劑後稀釋該混合物而調製研磨液。
上述濃縮液中之研磨粒的含量，由研磨用組成物之安定性(例如，研磨粒之分散安定性)或過濾性等的觀點，較佳為50重量%以下、更佳為45重量%以下、又更佳為40重量%以下。又，由製造、流通、保存等時之方便性或降低成本等的觀點，研磨粒之含量較佳為1重 量%以上、更佳為5重量%以上、又更佳為10重量%以上、再更佳為15重量%以上。
在此所揭示之研磨用組成物可為一劑型，亦可為以二劑型為首的多劑型。例如，可將含該研磨用組成物之構成成分(典型上為水系溶劑以外之成分)中之一部分成分之A液，與含其餘成分之B液予以混合，而用於研磨對象物之研磨所構成。
<研磨用組成物之調製>
在此所揭示之研磨用組成物之製造方法並無特別限定。例如可使用翼式攪拌機、超音波分散機、均質混合機等之習知混合裝置，混合研磨用組成物中所含之各成分即可。混合此等成分之態樣並未特別限制，例如可一次混合全部成分，亦可依適當設定的順序混合。
<用途>
在此所揭示之研磨用組成物可適用於研磨具有各種材質及形狀之研磨對象物。研磨對象物之材質，例如可為金屬或半金屬、或此等之合金(例如矽、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦、不銹鋼、鍺)、玻璃狀物質(例如石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃(aluminosilicate glass)、玻璃狀碳)、陶瓷材料(例如氧化鋁、二氧化矽、藍寶石(Sapphire)、氮化矽、氮化鉭、碳化鈦)、化合物半導體基板材料(例如碳化矽、氮化鎵、砷化鎵等)、樹脂材料(例如聚醯亞胺 樹脂)等。也可為藉由此等之中複數之材質所構成的研磨對象物。其中，適合於研磨具備由矽所成之表面的研磨對象物(例如矽單結晶晶圓等之矽材料)。在此所揭示之技術，特別適用於典型上僅含有作為研磨粒之二氧化矽粒子，且研磨對象物為矽材料的研磨用組成物。
研磨對象物的形狀無特別限定。在此所揭示之研磨用組成物，較佳可適用於例如板狀或多面體狀等之具有平面的研磨對象物、或研磨對象物之端部的研磨(例如晶圓邊緣之研磨)。
<研磨裝置>
接著，進行研磨裝置之說明。圖1係本發明之一實施形態之表示單面研磨裝置的斜視圖。如圖1所示，單面研磨裝置11具備在上面黏貼有研磨墊14之圓板狀的旋轉平板(SURFACE PLATE)12。旋轉平板12係設置為對於在圖3之箭頭13a方向旋轉之第1軸13，可一體旋轉。旋轉平板12之上方設置至少1個研磨對象物固定托架15。研磨對象物固定托架15係設置為對於在圖3之箭頭16a方向旋轉之第2軸16，可一體旋轉。在研磨對象物固定托架15之底面，經由陶瓷板17及無圖示之胺基甲酸酯薄片，以可拆卸方式安裝具有研磨對象物保持孔18之研磨對象物保持板19。單面研磨裝置11可進一步具備研磨用組成物供給機21及無圖示之清洗用組成物供給機。研磨用組成物供給機21係通過噴嘴21a，吐出研磨液，又也 可由無圖示之清洗用組成物供給機，通過無圖示之噴嘴吐出清洗用組成物。此時，取代研磨用組成物供給機21，而在旋轉平板12之上方配置清洗用組成物供給機。將單面研磨裝置11之運轉(operation work)條件，由研磨用之設定切換成清洗用之設定後，由清洗用組成物供給機吐出清洗用組成物後，清洗用組成物被供給於研磨墊14上。藉此，與研磨墊14接觸之研磨對象物的面被清洗。又，清洗用組成物可通過研磨用組成物供給機21之噴嘴21a被吐出。
將研磨對象物進行研磨時，如圖1所示，研磨用組成物供給機21被設置於旋轉平板12之上方。研磨對象物被吸引至研磨對象物保持孔18內，保持於研磨對象物固定托架15上。首先，研磨對象物固定托架15及旋轉平板12之旋轉開始，由研磨用組成物供給機21吐出研磨液、或有時吐出清洗用組成物，而被供給至研磨墊14上。此外，將研磨對象物緊壓於研磨墊14，使研磨對象物固定托架15朝向旋轉平板12移動。藉此，與研磨墊14接觸之研磨對象物之單面被研磨，或被清洗。研磨墊無特別限定，可使用聚胺基甲酸酯型、不織布型、麂皮(suede type)型、含有研磨粒者、或不含研磨粒者等其中任一。
又，藉由具備再一個黏貼有研磨墊之圓板狀的旋轉平板，可將圖1所示之最終研磨裝置作為研磨研磨對象物之兩面的預備研磨裝置利用。圖2係表示本發明之 一實施形態之兩面研磨裝置的斜視圖。
如圖2所示，兩面研磨裝置之一實施形態係進一步於上部設置黏貼有研磨墊之圓板狀的旋轉平板，作為黏貼有研磨墊14之上部旋轉平板(上平板24)，以黏貼於下平板23之研磨墊14及黏貼於上平板24之研磨墊14挟持被保持於研磨對象物保持孔18的研磨對象物。上部旋轉平板具有通流孔(研磨用組成物供給槽26)，使由研磨用組成物供給機21吐出之預備研磨用組成物或最終研磨用組成物(較佳為預備研磨用組成物)(或有時為清洗用組成物)流出於下部。
上部旋轉平板(上平板24)及下部旋轉平板(下平板23)係如箭頭13a、箭頭16a所示，互為反方向旋轉，由研磨用組成物供給機21吐出預備研磨用組成物、最終研磨用組成物、或有時為清洗用組成物，而藉由兩方的研磨墊14緊壓研磨對象物之兩面同時旋轉，使研磨對象物之兩面被研磨或被清洗。
如圖2所示，兩面研磨裝置22中，不需要圖1所示之研磨對象物固定托架15，但是取而代之，需要具有一個研磨對象物保持孔18的研磨對象物保持板19，將彼等全體稱為研磨對象物固定托架或加工載具(Carrier)25。依據圖2所示的形態時，每1個保持板有1片研磨對象物，此具備有3個，但是依據別的形態時，也有具備5個含有1片研磨對象物的保持板的情形，或1個保持板中含有3片研磨對象物的情形。本發明中，不論何種裝置皆 可使用，保持板之數，或保持一個保持板的研磨對象物之數，無特別限定，以往公知裝置可直接使用或經適宜改良後使用。
本發明中，研磨對象物保持具係在單面研磨裝置中，係指研磨對象物保持板19，在兩面研磨裝置中，係指加工載具25。
<研磨>
在此所揭示之研磨用組成物可適合作為研磨矽基板等之矽材料(例如單晶或多晶之矽晶圓)用之研磨用組成物使用。以下，針對使用在此所揭示之研磨用組成物研磨研磨對象物之方法的較佳一樣態加以說明。
亦即，準備含在此所揭示之任一研磨用組成物的研磨液。準備上述研磨液時，可包含在對研磨用組成物施加濃度調整(例如稀釋)、pH調整等之操作而調製研磨液。或亦可將上述研磨用組成物直接作為研磨液使用。又，多劑型之研磨用組成物的情形，準備上述研磨液時，可包含混合該等藥劑、在該混合前稀釋1種或複數種藥劑、於該混合後稀釋該混合物等。
接著，將該研磨液供給於研磨對象物，以常用方法進行研磨。例如，進行矽基板之1次研磨步驟(典型上為兩面研磨步驟)時，將經過研磨步驟之矽基板設置於一般研磨裝置上，通過該研磨裝置之研磨墊，將研磨液供給於上述矽基板之研磨對象面。典型上，連續供給上述 研磨液，同時將研磨墊緊壓於矽基板之研磨對象面，並使兩者相對移動(例如旋轉移動)。然後，視需要經過2次研磨步驟(典型上為單面研磨步驟)，最後進行最後拋光而完成研磨對象物之研磨。
又，在此所揭示之研磨用組成物，可以一旦使用於研磨後，用完後拋棄的態樣(所謂「自由流動(free-flowing)」)來使用，也可循環重複使用。循環使用研磨用組成物之方法之一例，可列舉將由研磨裝置排出之使用完之研磨用組成物回收於槽中，回收後的研磨用組成物再度供給於研磨裝置的方法。循環使用研磨用組成物的情形，相較於以自由流動來使用的情形，因以廢液處理之使用完之研磨用組成物的量減少，可減低環境負擔。又，因研磨用組成物之使用量減少，可壓低成本。
又，循環使用在此所揭示之研磨用組成物的情形，該使用中之研磨用組成物中，在任意的時點，可添加新的成分、因使用而減少的成分或希望增加的成分。
較佳之一樣態中，使用上述研磨用組成物之基板研磨步驟係比最終拋光更上游的拋光步驟。其中，可較佳地使用於結束研磨步驟後之基板的預備拋光。例如，對於經過研磨步驟之基板而進行的兩面研磨步驟(典型上為使用兩面研磨裝置而進行的1次研磨步驟)，或對於經過該兩面研磨步驟之基板，而進行之最初單面研磨步驟(典型為最初之2次研磨步驟)中，可較佳地使用在此所揭示之研磨用組成物。此外，使用兩面研磨裝置而進行的 1次研磨步驟中，可更佳地使用在此所揭示之研磨用組成物。
<實施例>
以下，說明本發明相關之數個實施例，但本發明不限制於實施例所示者。
<研磨用組成物之調製>
調製下述研磨用組成物A~G，而實施例1、3、5及7係使用研磨用組成物A，實施例2係使用研磨用組成物B，實施例4係使用研磨用組成物C，實施例6係使用研磨用組成物D，實施例8及比較例3係使用研磨用組成物E，比較例1係使用研磨用組成物F，比較例2係使用研磨用組成物G。
(研磨用組成物A)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為51nm、平均二次粒徑為101nm)1.17重量%、作為水溶性高分子之聚乙烯基吡咯烷酮(重量平均分子量45,000)0.00024重量%、作為鹽之碳酸鉀0.037重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.057重量%及氫氧化鉀0.0043重量%及剩餘部分的純水，調製實施例1的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.5。
(研磨用組成物B)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為35nm、平均二次粒徑為68nm)0.29重量%、作為水溶性高分子之聚乙烯基吡咯烷酮(重量平均分子量45,000)0.0014重量%、作為鹽之碳酸鉀0.15重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.14重量%及剩餘部分的純水，調製實施例2的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.7。
(研磨用組成物C)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為51nm、平均二次粒徑為101nm)1.17重量%、作為水溶性高分子之聚乙烯基吡咯烷酮(重量平均分子量45,000)0.00024重量%、作為鹽之碳酸鉀0.037重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.057重量%、氫氧化鉀0.0043重量%及羥基乙基纖維素(重量平均分子量1200000)0.1重量%及剩餘部分的純水，調製實施例3的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.5。
(研磨用組成物D)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為51nm、平均二次粒徑為101nm)1.08重量%、作為水溶性高分子之聚乙烯基吡咯烷酮(重量平均分子量45,000)0.00022重量%、作為鹽之碳酸鉀0.033重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.051重量%、氫氧化鉀0.0039重量% 及羥基乙基纖維素(重量平均分子量1200000)0.01重量%及剩餘部分之純水，調製實施例5的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.5。
(研磨用組成物E)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為51nm、平均二次粒徑為72nm)1.17重量%、作為水溶性高分子之聚乙烯基吡咯烷酮(重量平均分子量45,000)0.00024重量%、作為鹽之碳酸鉀0.037重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.057重量%、氫氧化鉀0.0043重量%及聚乙二醇(重量平均分子量300)0.01重量%及剩餘部分的純水，調製實施例3的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.5。
(研磨用組成物F)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為35nm、平均二次粒徑為68nm)0.29重量%、作為鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.063重量%及剩餘部分的純水，調製實施例2的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.8。
(研磨用組成物G)
混合作為研磨粒之矽溶膠(平均一次粒徑為35nm、平均二次粒徑為68nm)0.29重量%、作為鹽之碳酸鉀0.095重量%、鹼性化合物之氫氧化四甲基銨0.14重量% 及剩餘部分的純水，調製實施例2的研磨用組成物。研磨用組成物之pH為10.7。
<研磨墊>
作為研磨墊，在實施例1、3、4、5、6、8中，使用nittahaas股份公司製SUBA800，在實施例2、7、比較例1、2、3中，使用nittahaas股份公司製MH-S15A。
<研磨對象物保持具>
作為研磨對象物保持具，在實施例1、3、4、6、7、8中，使用玻璃環氧製加工載具，在實施例2、比較例1、2、3中，使用SUS304製加工載具，在實施例5中，使用Speed Fam公司製DLC(類鑽碳：Diamond Like Carbon)塗覆載具。
<研磨用組成物之對研磨墊的後退接觸角之測量>
依據以下順序測量各例之研磨用組成物之對研磨墊的後退接觸角Cp。
(1P)將新品的研磨墊設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2P)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨墊上。
(3P)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨墊傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
所得之結果如表1所示。
<研磨用組成物之對研磨對象物之後退接觸角之測量>
依據以下順序測量各例之研磨用組成物之對研磨對象物之後退接觸角Cw。
(1W)將預先鏡面化及除去了自然氧化膜的研磨對象物(300mm矽晶圓、傳導型P型、結晶方位<100>、電阻率為0.1Ω．cm以上、未達100Ω．cm)設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2W)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨對象物上。
(3W)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨對象物傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
所得之結果如表1所示。
<研磨用組成物之對研磨對象物保持具之後退接觸角之測量>
依據以下順序測量各例之研磨用組成物之對研磨對象物保持具之後退接觸角Cc。
(1C)將新品的研磨對象物保持具設置於協和界面科學股份公司製動態接觸角測量裝置DM-501上。
(2C)將研磨用組成物30μL滴下至上述研磨對象物保持具上。
(3C)滴下研磨用組成物後，以1°/秒的速度使上述研磨對象物保持具傾斜，測量10秒後的後退接觸角。
所得之結果如表1所示。
<研磨用組成物之對研磨墊之動態表面張力之測量>
依據以下順序測量各例之研磨用組成物之對研磨墊之動態表面張力Tp。
(1p)將新品的研磨墊切成25mm×40mm之大小。
(2p)取出上述研磨墊，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(3p)取出上述研磨墊，於置入有離子交換水的容器中浸漬1秒鐘。
(4p)取出上述研磨墊，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(5p)將上述研磨墊設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(6p)將上述研磨墊於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(7p)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨墊。
(8p)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
所得的結果如表2所示。
<研磨用組成物之對研磨對象物之動態表面張力之測量>
依據以下順序測量各例之研磨用組成物之對研磨對象物之動態表面張力Tw。
(1w)將新品的研磨對象物切成25mm×40mm之大小。
(2w)將上述研磨對象物於氨：過氧化氫：離子交換水=1：1：30(體積比)的藥液中浸漬60秒鐘。
(3w)取出上述研磨對象物，將上述研磨對象物於5%氫氟酸中浸漬60秒鐘。
(4w)取出上述研磨對象物，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(5w)取出上述研磨對象物，於置入有離子交換水的容器中，浸漬1秒鐘。
(6w)取出上述研磨對象物，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(7w)將上述研磨對象物設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(8w)將上述研磨對象物於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(9w)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨對象物。
(10w)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
所得的結果如表2所示。
<研磨用組成物之對研磨對象物保持具之動態表面張力之測量>
依據以下順序測量各例之上述研磨用組成物之對研磨 對象物保持具之動態表面張力Tc，例如可依據以下步驟測量。
(1c)將新品的研磨對象物保持具切成25mm×40mm之大小。
(2c)將上述研磨對象物保持具於氨：過氧化氫：離子交換水=1：1：30(體積比)的藥液中浸漬60秒鐘。
(3c)取出上述研磨對象物保持具，將上述研磨對象物於5%氫氟酸中浸漬60秒鐘。
(4c)取出上述研磨對象物保持具，於研磨用組成物中浸漬1分鐘。
(5c)取出上述研磨對象物保持具，於置入有離子交換水的容器中，浸漬1秒鐘。
(6c)取出上述研磨對象物保持具物，以空氣噴槍等吹送空氣以吹除過多的水。
(7c)將上述研磨對象物保持具設置於(股)rhesca製動態潤濕性試驗機6200TN。
(8c)將上述研磨對象物保持具於預先設置於動態潤濕性試驗機之研磨用組成物中，以0.2mm/秒的速度浸漬10mm，保持2秒鐘。
(9c)以0.2mm/秒的速度拉起上述研磨對象物保持具。
(10c)藉由上述試驗測量前進潤濕應力。
所得之結果如表2所示。
<全體形狀之評價>
將各例之研磨用組成物直接作為研磨液使用，對矽晶圓進行研磨試驗，並用以下條件進行研磨，將全體形狀以GBIR之值評價。GBIR係表示矽晶圓之面內之厚度的最大值與最小值之差，表示當數值越小時，基板之全體形狀為越良好的指標。研磨對象物係使用與上述相同者(厚度為785μm)。結果如表1、表2所示。
〔研磨條件〕
研磨裝置：Speed Fam股份公司製兩面研磨機、型式「DSM20B-5P-4D」
研磨壓力：17.5kPa
上平板相對旋轉數：20旋轉/分鐘(逆時鐘)
下平板相對旋轉數：20旋轉/分鐘(順時鐘)
研磨液之供給速率：4.5L/分鐘(循環使用100L之研磨液)
研磨液之溫度：25℃
研磨去除量：10μm
〔評價條件〕
評價裝置：黑田精工股份公司製基板平坦度測量裝置、型式「nanometro300TT」
評價項目：GBIR
如表1所示，使用Cp≧Cc≧Cw之研磨液的實施例1、及使用Cc≧Cp之研磨液的實施例2，相較於Cp≧Cc≧Cw、Cc≧Cp之任一均未滿足之比較例1及2時，表示基板之全體形狀(基板內之最大厚度與最少厚度之差分)之GBIR之值明顯更良好。
又，如表2所示，使用Tw≧Tc≧Tp之研磨液的實施例7、及使用Tp≧Tc之研磨液的實施例3~6、8，相較於Tw≧Tc≧Tp、Tp≧Tc之任一均未滿足之比較例3時，表示基板之全體形狀之GBIR之值明顯更良好。
以上，詳細說明本發明之具體例，但是此等僅例示，而非限定專利申請範圍者。專利申請範圍所記載 的技術，包含將以上例示之具體例進行各樣變形、變更者。
14‧‧‧研磨墊
13a‧‧‧箭頭
13‧‧‧第1軸
16a‧‧‧箭頭
16‧‧‧第2軸
18‧‧‧研磨對象物保持孔
21‧‧‧研磨用組成物供給機
21a‧‧‧噴嘴
22‧‧‧兩面研磨裝置
23‧‧‧下平板
24‧‧‧上平板
25‧‧‧加工載具
26‧‧‧研磨用組成物供給槽(supply gutter)

Claims (6)

  1. 一種研磨用組成物，其特徵為研磨用組成物之對研磨墊的適應性為Wp、對研磨對象物之適應性為Ww、對研磨對象物保持具之適應性為Wc時，滿足下式(I)或式(II)之任一，Wp≧Wc (I) Ww≧Wc≧Wp (II)。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨用組成物，其中前述研磨用組成物之對研磨墊的後退接觸角為Cp、對研磨對象物之後退接觸角為Cw、對研磨對象物保持具之後退接觸角為Cc時，滿足下式(III)或式(IV)之任一，Cc≧Cp (III) Cp≧Cc≧Cw (IV)。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨用組成物，其中前述研磨用組成物之對研磨墊的動態表面張力為Tp、對研磨對象物之動態表面張力為Tw、對研磨對象物保持具之動態表面張力為Tc時，滿足下式(V)或式(VI)之任一，Tp≧Tc (V) Tw≧Tc≧Tp (VI)。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之研磨用組成物，其係含有水溶性高分子及鹽。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項之研磨用組成 物，其係被用於研磨矽晶圓。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項之研磨用組成物，其係被用於研磨矽晶圓之兩面研磨。
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