[go: up one dir, main page]

TWI724117B - 研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法 - Google Patents

研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI724117B
TWI724117B TW106107058A TW106107058A TWI724117B TW I724117 B TWI724117 B TW I724117B TW 106107058 A TW106107058 A TW 106107058A TW 106107058 A TW106107058 A TW 106107058A TW I724117 B TWI724117 B TW I724117B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing
silicon wafer
finishing
composition
polishing composition
Prior art date
Application number
TW106107058A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201742138A (zh
Inventor
土屋公亮
浅田真希
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 TW201742138A publication Critical patent/TW201742138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI724117B publication Critical patent/TWI724117B/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
    • 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)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本發明係提供可降低濁度而實現高品質之被研磨面之研磨用組成物套組。研磨用組成物套組為備有，使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟的精加工研磨用組成物，與使用於精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之前研磨用組成物。標準試驗1所求取之前研磨用組成物之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之前研磨用組成物之精加工精準度參數P2為1000以下，標準試驗3所求取之精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1為80以下。

Description

研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法
本發明係有關研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法。
為了降低矽晶圓之表面之濁度，曾出現各種有關研磨用組成物及研磨方法之提案(例如參考專利文獻1、2)。但近年來逐步提升有關矽晶圓之表面品質之要求水準，因此要求進一步改良該等技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本國專利公報第5204960號
專利文獻2：日本國專利公開公報2015年第185672號
為了解決上述般先前技術所具有之問題點，本發明之課題為，提供可降低濁度而實現高品質之被研磨面之研磨用組成物套組，及前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法。
為了解決前述課題，本發明一態樣之研磨用組成物套組之要旨為，備有使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟之精加工研磨用組成物，與使用於精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之前研磨用組成物的研磨用組成物套組中，標準試驗1所求取之前研磨用組成物之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之前研磨用組成物之精加工精準度參數P2為1000以下，標準試驗3所求取之精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1為80以下。
又，本發明其他態樣之前研磨用組成物之要旨為，使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之前研磨用組成物中，標準試驗1所求取之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之精加工精準度參數P2為1000以下。
另外本發明其他態樣之矽晶圓之研磨方法的要旨為，備有使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟，與精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之矽晶圓之研磨方法中，使用上述一態樣之研磨用組成 物套組進行精加工研磨步驟及前研磨步驟，又使用有關上述其他態樣之前研磨用組成物進行前研磨步驟。
藉由本發明可降低濁度而實現高品質之被研磨面。
實施發明之形態
下面將詳細說明本發明一實施形態。本實施形態之研磨用組成物套組為備有，使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟之精加工研磨用組成物，與使用於精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之前研磨用組成物。其次標準試驗1所求取之前述研磨用組成物之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之前研磨用組成物之精加工精準度參數P2為1000以下，標準試驗3所求取之精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1為80以下。
又，本實施形態之前研磨用組成物為，使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟之前一階段的研磨步驟之前研磨步驟的研磨用組成物。又，標準試驗1所求取之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之精加工精準度參數P2為1000以下。
該類本實施形態之研磨用組成物套組及前研磨用組成物適用於研磨單體矽、矽化合物、金屬、陶瓷等 各種之研磨對象物，可實現濁度較低之高品質被研磨面，又，亦可能實現微小缺陷較少之被研磨面，特別是使用本實施形態之研磨用組成物套組或前研磨用組成物研磨矽晶圓時，可製造具有濁度較低之高品質表面之矽單結晶晶圓等之矽晶圓。
詳細而言為了實現濁度較低之高品質被研磨面，使用加工性較低可製作高精準度之被研磨面的精加工研磨用組成物進行矽晶圓之精加工研磨係重點。因此需使前研磨步驟結束後之被研磨面為具有適度表面保護性及良好品質(濁度較低)之表面。即，為了進行使前研磨步驟結束後之被研磨面為具有適度表面保護性及良好品質之表面般之前研磨，以形成表面保護性不會過高且具有某程度良好品質之表面，因此可使用減輕研磨加工步驟之負荷，加工性較低可製作高精準度之被研磨面之精加工研磨用組成物進行精加工研磨。藉此可實現濁度較低之高品質被研磨面。前研磨步驟結束後之被研磨面又以具有更高品質為佳。
為了上述理由因此要求前研磨用組成物具有可進行使前研磨步驟結束後之被研磨面為具有適度親水性及良好品質之表面般之研磨性能。前研磨步驟結束後之被研磨面之親水性係以親水性參數P1表示，該親水性參數P1可由標準試驗1求取。又，前研磨用組成物之研磨性能係以精加工精準度參數P2表示，該精加工精準度參數P2可由標準試驗2求取。
又因要求加工研磨用組成物可高精準度加工被研磨面，故需將加工性抑制於較低。精加工研磨用組成物之研磨加工性係以研磨加工性參數F1表示，該研磨加工性參數F1可由標準試驗3求取。
求取親水性參數P1、精加工精準度參數P2、研磨加工性參數F1之標準試驗1、2、3如後詳細。
又，本發明之前研磨步驟係指，矽晶圓之研磨方法所備有之複數研磨步驟中精加工研磨加工步驟之前一階段之研磨步驟。因此矽晶圓之研磨方法為，例如備有預備研磨步驟之第一次研磨步驟、第二次研磨步驟與精加工研磨步驟之三種研磨步驟時，前研磨步驟相當於第二次研磨步驟。又，矽晶圓之研磨方法為，例如備有預備研磨步驟之第一次研磨步驟與精加工研磨步驟之二種研磨步驟時，前研磨步驟相當於第一次研磨步驟。
下面將詳細說明本實施形態之前研磨用組成物、精加工研磨用組成物及研磨用組成物套組。又，以下所說明之各種操作及物性測定法無特別註明下，係指室溫(20℃以上25℃以下)，相對濕度40%以上50%以下之條件下進行之物。
1.有關前研磨用組成物
矽晶圓之前研磨步驟所使用之前研磨用組成物為，標準試驗1所求取之親水性參數P1為未達100，標準試驗2所求取之精加工精準度參數P2為1000以下。下面將說明 標準試驗1及2。
1-1 有關標準試驗1
親水性參數P1係由依序進行下述a1步驟、a2步驟、a3步驟及a4步驟之標準試驗1求取。
[標準試驗1]
(a1)使用前研磨用組成物研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽試驗片。矽試驗片可使用圓形晶圓，或切成四角形之薄片。研磨該矽試驗片時例如可使用日本恩吉斯股份公司製之桌上研磨機EJ-380IN、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨矽試驗片之研磨條件例如可為，研磨荷重16kPa、底盤回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、前研磨用組成物之供給速度30mL/min、前研磨用組成物之溫度20℃。
(a2)以純水洗淨矽試驗片被研磨後之表面，以清洗前研磨用組成物。
(a3)該矽試驗片為圓形時使直徑沿著垂直方向般之姿勢，又該矽試驗片為四角形時以使一方對角線沿著垂直方向般之姿勢，靜置純水洗淨後之矽試驗片30秒後，測定直徑或一方對角線中矽試驗片之表面未被純水潤濕之領域的長度，再以該長度作為排水距離。
(a4)由所測得之排水距離，基於下述式算出前研磨用組成物之親水性參數P1。
親水性參數P1={(矽試驗片之直徑或對角線之長度[mm])-(排水距離[mm])}/(矽試驗片之直徑或對角線之長度[mm])×100
1-2 有關標準試驗2
精加工精準度參數P2係由依序進行下述b1步驟，b2步驟及b3步驟之標準試驗2求取。
[標準試驗2]
(b1)使用前研磨用組成物研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片(即測定參數用矽晶圓)。研磨該矽晶圓試驗片時例如可使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨矽晶圓試驗片之研磨條件例如可為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、前研磨用組成物之供給速度2L/min、前研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(b2)使用標準研磨用組成物研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時例如可使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨矽晶圓試驗片之研磨條件例如可為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉 速度30rpm、研磨時間2min、標準研磨用組成物之供給速度2L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
標準研磨用組成物為，含有平均一次粒徑35nm之膠質二氧化矽0.46質量%、氨0.009質量%、重量平均分子量25萬之羥基乙基纖維素0.017質量%，及由聚環氧乙烷與聚環氧丙烷所形成之共聚物0.002質量%，且殘部為水。
(b3)測定b1步驟研磨後之矽晶圓試驗片之濁度h2，與b2步驟研磨後之矽晶圓試驗片之濁度α，基於下述式算出前研磨用組成物之精加工精準度參數P2。
精加工精準度參數P2=h2/α×100
2.有關精加工研磨用組成物
矽晶圓之精加工研磨步驟所使用之精加工研磨用組成物為，標準試驗3所求取之研磨加工性參數F1為80以下、研磨加工性參數F1係由依序進行下述c1步驟、c2步驟及c3步驟之標準試驗3求取。
[標準試驗3]
(c1)用精加工研磨用組成物研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，研磨該矽晶圓試驗片時例如可使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又， 研磨矽晶圓試驗片之研磨條件例如可為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間15min、精加工研磨用組成物之供給速度0.4L/min、精加工研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(c2)使用標準試驗2之標準研磨用組成物研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時例如可使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨矽晶圓試驗片之研磨條件例如可為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間15min、標準研磨用組成物之供給速度0.4L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(c3)由c1步驟之研磨前後之矽晶圓試驗片的質量差算出c1步驟研磨時之研磨速度R，同時由c2步驟之研磨前後之矽晶圓試驗片的質量差算出c2步驟研磨時之研磨速度β。其次基於下述式算出精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1。
研磨加工性參數F1=R/β×100
3.有關研磨用組成物套組
本實施形態之研磨用組成物套組因具有前研磨用組成物與精加工研磨用組成物，故可使用備有二種以上研磨步 驟之矽晶圓之研磨方法，例如可使用備有預備研磨步驟的第一次研磨步驟與精加工研磨步驟之二種研磨步驟的矽晶圓之研磨方法，又可使用備有預備研磨步驟的第一次研磨步驟、第二次研磨步驟與精加工研磨步驟之三種研磨步驟的矽晶圓之研磨方法。
備有三種以上之研磨步驟的矽晶圓之研磨方法係使用本實施形態之研磨用組成物套組時，精加工研磨步驟可使用本實施形態之精加工研磨用組成物，精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟可使用本實施形態之前研磨用組成物，除此之外之各研磨步驟可各自適當選擇適用於該研磨步驟之研磨用組成物。
其次將說明構成本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之成分。本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物均為，含有磨粒、鹼性化合物、水溶性高分子及水之組成物。又可依所希望含有各種添加劑。
4.有關磨粒
磨粒為，具有物理性研磨矽晶圓表面之作用。磨粒之種類無特別限定，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、氧化鐵紅粒子等之氧化物粒子，或氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子、或碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子、或碳酸 鈣、碳酸鉭等之碳酸鹽，或金剛石粒子等。
該等具體例中較佳為二氧化矽。二氧化矽之具體例如，由膠質二氧化矽、煙化二氧化矽及溶膠凝膠法二氧化矽中所選出之二氧化矽粒子。該等二氧化矽粒子中就減少矽晶圓之被研磨面發生刮傷之觀點，較佳由膠質二氧化矽及煙化二氧化矽中所選出之二氧化矽粒子，特佳為使用膠質二氧化矽。磨粒可單獨使用其中一種，或二種以上組合使用。
前研磨用組成物所使用之磨粒之平均一次粒徑較佳為5nm以上，又以10nm以上為佳，更佳為15nm以上，特佳為20nm以上。藉由增加磨粒之平均一次粒徑，可提升矽晶圓之研磨速度。又，前研磨用組成物所使用之磨粒之平均一次粒徑較佳為100nm以下，又以60nm以下為佳，更佳為50nm以下。藉由減低磨粒之平均一次粒徑，可提升被研磨面之平滑性。
精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均一次粒徑較佳為5nm以上，更佳為10nm以上。藉由增加磨粒之平均一次粒徑，可提升矽晶圓之研磨速度。又，精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均一次粒徑較佳為100nm以下，又以60nm以下為佳，更佳為50nm以下，特佳為40nm以下。藉由減低磨粒之平均一次粒徑，可提升被研磨面之平滑性。
又，前研磨用組成物及精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均一次粒徑值可基於BET法測得之磨 粒之比表面積算出。磨粒之比表面積例如可使用麥固洛公司製之型式「Flow Sorbll 2300」測定。
前研磨用組成物所使用之磨粒之平均二次粒徑較佳為10nm以上，又以20nm以上為佳，更佳為30nm以上，特佳為40nm以上。藉由增加磨粒之平均二次粒徑，可提升矽晶圓之研磨速度。又，前研磨用組成物所使用之磨粒之平均二次粒徑較佳為150nm以下，又以100nm以下為佳，更佳為80nm以下，特佳為70nm以下。藉由減低磨粒之平均二次粒徑，可提升被研磨面之平滑性。
精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均二次粒徑較佳為10nm以上，更佳為20nm以上。藉由增加磨粒之平均二次粒徑，可提升矽晶圓之研磨速度。又，精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均二次粒徑較佳為100nm以下，又以80nm以下為佳，更佳為70nm以下，特佳為60nm以下。藉由減低磨粒之平均二次粒徑，可提升被研磨面之平滑性。
又，前研磨用組成物及精加工研磨用組成物所使用之磨粒之平均二次粒徑值，例如可藉由使用日機裝股份公司製之UPA-UT151之動態光散射法測定。
前研磨用組成物中磨粒之含量較佳為0.01質量%以上，又以0.05質量%以上為佳，更佳為0.10質量%以上。磨粒之含量為上述範圍內時，可使矽晶圓具有優良研磨速度。
前研磨用組成物中磨粒之含量較佳為3質量%以下， 又以1質量%以下為佳，更佳為0.5質量%以下。磨粒之含量為上述範圍內時，可提升前研磨用組成物之分散安定性。
精加工研磨用組成物中磨粒之含量較佳為0.01質量%以上，又以0.05質量%以上為佳，更佳為0.10質量%以上。磨粒之含量為上述範圍內時，可使矽晶圓具有優良研磨速度。
精加工研磨用組成物中磨粒之含量較佳為3質量%以下，又以1質量%以下為佳，更佳為0.5質量%以下，特佳為0.3質量%以下。磨粒之含量為上述範圍內時，可提升精加工研磨用組成物之分散安定性。
5.有關鹼性化合物
精加工研磨用組成物及前研磨用組成物為，含有鹼性化合物。鹼性化合物相對於矽晶圓之被研磨面可賦予化學性作用而進行化學性研磨(化學蝕刻)。藉此易提升研磨矽晶圓時之研磨速度。
鹼性化合物之具體例如，無機之鹼性化合物、鹼金屬或鹼土類金屬之氫氧化物或鹽、氫氧化四級銨或其鹽、氨、胺等。鹼金屬之具體例如，鉀、鈉等。鹽之具體例如，碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、乙酸鹽等。四級銨之具體例如，四甲基銨、四乙基銨、四丁基胺等。鹼金屬之氫氧化物或鹽之具體例如，氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硫酸鉀、乙酸鉀、氯化鉀等。
氫氧化四級銨或其鹽之具體例如，氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等。胺之具體例如，甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、伸乙基二胺、單乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六伸甲基二胺、二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、哌嗪酐、哌嗪六水合物、1-(2-胺基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、脈、咪唑或三唑等之唑類等。該等鹼性化合物可單獨使用一種，或二種以上組合使用。
鹼性化合物中較佳為，由氨、銨鹽、鹼金屬氫氧化物、鹼金屬鹽及四級銨氫氧化物中所選出之至少一種。鹼性化合物中又以由氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸鈉中所選出之至少一種為佳。鹼性化合物中更佳為氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨及氫氧化四乙基銨中所選出之至少一種，特佳為氨及氫氧化四甲基銨中至少一方，最佳為氨。
前研磨用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.0001質量%以上，又以0.001質量%以上為佳，更佳為0.005質量%以上，特佳為0.01質量%以上。藉由增加前研磨用組成物中鹼性化合物之含量，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
前研磨用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.5質量%以下，又以0.1質量%以下為佳，更佳為0.05質量%以下。藉由減少前研磨用組成物中鹼性化合物之含 量，傾向提升研磨後矽晶圓表面之平滑性。
精加工研磨用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.0001質量%以上，又以0.0005質量%以上為佳，更佳為0.001質量%以上。藉由增加精加工研磨用組成物中鹼性化合物之含量，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
精加工研磨用組成物中鹼性化合物之含量較佳為0.5質量%以下，又以0.1質量%以下為佳，更佳為0.05質量%以下，特佳為0.02質量%以下。藉由減少精加工研磨用組成物中鹼性化合物之含量，傾向提升研磨後矽晶圓表面之平滑性。
6.有關水溶性高分子
水溶性高分子於研磨時或清洗處理時等矽晶圓實施表面處理時，可提高矽晶圓之被研磨面之潤濕性。精加工研磨用組成物及前研磨用組成物為，含有作為水溶性高分子用之調製精加工研磨用組成物及前矽磨用組成物時以固體或固體形態投入水中之固體原料的水溶性高分子。
固體原料係指溶解於水之前，原料之狀態為溫度23℃、相對濕度50%及1氣壓之環境下以目視係固體或固體形態之物。又，水溶性高分子可為，於水或水與醇、酮等之水系有機溶劑之混合溶劑中由單體合成之物，又包含直接為該溶液形態的水系液形態之物，或餾去揮發性溶劑後之水溶液形態之物。又，以下將「固體原料之水溶性高分子」、「水系形態之水溶性高分子」、「水溶液 形態之水溶性高分子」單稱為「水溶性高分子」。
水溶性高分子為，分子中具有由陽離子基、陰離子基及非離子基中所選出之至少一種官能基之物，具體上也可使用分子中含有羥基、羧基、醯氧基、磺基、醯胺基、脒基、亞胺基、醯亞胺基、四級氮結構、含有前述官能基單位之雜環結構、乙烯基結構、聚環氧烷結構等之物中任何一種。
具體例如，纖維系衍生物、聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯醯胺烷基磺酸、聚異戊二烯磺酸、聚乙烯基磺酸、聚烯丙基磺酸、聚異戊烯磺酸、聚苯乙烯磺酸鹽、聚(甲基)丙烯醯胺、聚烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺、聚乙烯吡喀烷酮、部分結構含有聚乙烯基吡咯烷酮之共聚物、聚乙烯基己內醯胺、部分結構含有聚乙烯基己內醯胺之共聚物、聚烷氧基烷基(甲基)丙烯醯胺、聚羥基烷基(甲基)丙烯醯胺、聚(甲基)丙烯醯基嗎啉、聚脒、聚伸乙基亞胺、親水性聚醯亞胺、各種聚胺基酸、聚(N-醯基伸烷基亞胺)等之亞胺衍生物、聚乙烯醇之羥基部的一部份被四級氮結構取代之聚乙烯醇衍生物、聚環氧乙烷、具有聚氧基烯烴結構之聚合物、具有該等之二嵌段型、三嵌段型、無規型或交互型之複數種結構之聚合物等。又，聚(甲基)丙烯酸係指丙烯酸及/或甲基丙烯酸，其他化合物也相同。
水溶性高分子中就提升矽晶圓之被研磨面之潤濕性、抑制附著微片，及降低表面粗糙度等之觀點，較 佳為纖維素衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚羥基烷基(甲基)丙烯醯胺、聚(甲基)丙烯醯基嗎啉，或具有聚氧基烯烴結構之聚合物。纖維素衍生物之具體例如，羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥基乙基纖維素、羧基甲基纖維素等。
纖維素衍生物中就提高賦予矽晶圓之被研磨面之潤濕性能力，具有良好洗淨性之觀點，特佳為羥基乙基纖維素。又，水溶性高分子可單獨使用一種，或二種以上組合使用。
前研磨用組成物所使用之水溶性高分子之重量平均分子量較佳為10000以上，又以20000以上為佳，更佳為30000以上。藉由水溶性高分子之重量平均分子量，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
前研磨用組成物所使用之水溶性高分子之重量平均分子量較佳為200萬以下，又以150萬以下為佳，更佳為120萬以下，又以100萬以下更佳，特佳為70萬以下。藉由減少水溶性高分子之重量平均分子量，傾向進一步保有前研磨用組成物之安定性。又，傾向降低矽晶圓之被研磨面之濁度。
精加工研磨用組成物所使用之水溶性高分子之重量平均分子量較佳為10000以上，又以20000以上為佳，更佳為30000以上。藉由增加水溶性高分子之重量平均分子量，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
精加工研磨用組成物所使用之水溶性高分子之重量平均分子量較佳為200萬以下，又以150萬以下為佳，更佳為120萬以下為佳，又以100萬以下更佳，特佳為80萬以下，又以60萬以下特佳，最佳為30萬以下。藉由減少水溶性高分子之重量平均分子量，傾向進一步保有精加工研磨用組成物之安定性。又，傾向降低矽晶圓之被研磨面之濁度。
前研磨用組成物中水溶性高分子之含量較佳為0.0001質量%以上，又以0.0005質量%以上為佳，更佳為0.001質量%以上。藉由增加前研磨用組成物中水溶性高分子之含量，傾向進一步提升矽晶圓之被研磨面之潤濕性。
前研磨用組成物中水溶性高分子之含量較佳為0.5質量%以下，又以0.1質量%以下為佳，更佳為0.05質量%以下，又以0.01質量%以下更佳，特佳為0.005質量%以下。藉由減少前研磨用組成物中水溶性高分子之含量，傾向進一步保有前研磨用組成物之安定性。
精加工研磨用組成物中水溶性高分子之含量較佳為0.0001質量%以上，又以0.0005質量%以上為佳，更佳為0.001質量%以上，特佳為0.005質量%以上。藉由增加精加工研磨用組成物中水溶性高分子之含量，傾向進一步提升矽晶圓之被研磨面之潤濕性。
精加工研磨用組成物中水溶性高分子之含量較佳為0.5質量%以下，又以0.1質量%以下為佳，更佳為 0.05質量%以下，又以0.01質量%以下更佳。藉由減少精加工研磨用組成物中水溶性高分子之含量，傾向進一步保有精加工研磨用組成物之安定性。
精加工研磨用組成物及前研磨用組成物中磨粒、水溶性高分子及鹼性化合物之含量之質量比可為50~99：0.5~20：0.5~30。藉由使含量之質量比為該範圍內，可提升精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之分散安定性，且提升洗淨後矽晶圓之乾淨性。
7.有關精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之pH
前研磨用組成物之pH無特別限定，較佳為9.0以上，又以9.5以上為佳，更佳為10.0以上。藉由提高pH，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
前研磨用組成物之pH較佳為11.5以下，又以11.0以下為佳，更佳為10.8以下，藉由降低pH，傾向提升矽晶圓之面精準度。
精加工研磨用組成物之pH無特別限定，較佳為9.0以上，又以9.5以上為佳，更佳為9.8以上。藉由提高pH，傾向提升矽晶圓之研磨速度。
精加工研磨用組成物之pH較佳為11.5以下，又以11.0以下為佳，更佳為10.5以下。藉由降低pH，傾向提升矽晶圓之面精準度。精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之pH可藉由，例如添加後述之pH調整劑而調整。
8.有關水
水係作為磨粒、鹼性化合物、水溶性高分子等之其他成分之分散劑或溶劑。為了極力回避阻礙精加工研磨用組成物及前研磨用組成物所含有之其他成分之作用，水較佳為例如使過渡金屬離子之合計含量為100ppb以下。例如可使用離子交換樹脂去除不純物離子、藉由濾器去除粒子、藉由蒸餾等操作以提高水之純度。具體上又以使用離子交換水、純水、超純水、蒸餾水等為佳。
9.有關添加劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物為了提升其性能，必要時可添加pH調整劑、表面活性劑、螯合劑、防黴劑等各種添加劑。但以實質不含氧化劑為佳。
9-1 有關pH調整劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之pH值可藉由添加pH調整劑而調整。藉由調整精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之pH，可控制研磨對象物之研磨速度及磨粒之分散性等。pH調整劑之添加量無特別限定，可依精加工研磨用組成物及前研磨用組成物所希望之pH適當調整。
pH調整劑之具體例如無機酸或羧酸、有機硫酸等之有機酸。無機酸之具體例如，鹽酸、硫酸、硝酸、 氟酸、硼酸、碳酸、次亞磷酸、亞磷酸、磷酸等。又，羧酸之具體例如，甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、n-己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、n-庚酸、2-甲基己酸、n-辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水楊酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、馬來酸、酞酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、二甘醇酸、2-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、3-呋喃羧酸、2-四氫呋喃羧酸、甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸、苯氧基乙酸等。另外有機硫酸之具體例如，甲烷磺酸、乙烷磺酸、羥乙磺酸等。該等之酸可單獨使用一種，或二種以上組合使用。
9-2 有關表面活性劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物可添加表面活性劑。表面活性劑如陰離子性或非離子性表面活性劑，其中較佳為非離子性表面活性劑。
例如，聚乙二醇、聚丙二醇、聚四甲二醇等之氧基烯烴聚合物，或聚環氧乙烷烷基醚、聚環氧乙烷烷基苯基醚、聚環氧乙烷烷基胺、聚環氧乙烷脂肪酸酯、聚環氧乙烷甘油基醚脂肪酸酯、聚環氧乙烷山梨糖醇脂肪酸酯等之聚環氧烷加成物、或複數種烷二醇共聚物(二嵌段型、三嵌段型、無規型、交互型)等之非離子性表面活性劑。
非離子性表面活性劑之具體例如，氧基乙烯 (EO)與氧基丙烯(PO)之嵌段共聚物(二嵌段物、PEO-PPO-PEO型三嵌段物、PPO-PEO-PPO型三嵌段物等)、EO與PO之無規共聚物、聚氧基乙二醇、聚環氧乙烷丙基醚、聚環氧乙烷丁基醚、聚環氧乙烷戊基醚、聚環氧乙烷己基醚、聚環氧乙烷辛基醚、聚環氧乙烷-2-乙基己基醚、聚環氧乙烷壬基醚、聚環氧乙烷癸基醚、聚環氧乙烷異癸基醚、聚環氧乙烷十三烷基醚、聚環氧乙烷月桂基醚、聚環氧乙烷十六烷基醚、聚環氧乙烷硬脂醯醚、聚環氧乙烷異硬脂醯醚、聚環氧乙烷油烯基醚、聚環氧乙烷苯基醚、聚環氧乙烷辛基苯基醚、聚環氧乙烷壬基苯基醚、聚環氧乙烷十二烷基苯基醚、聚環氧乙烷苯乙烯化苯基醚、聚環氧乙烷月桂基胺、聚環氧乙烷硬脂醯胺、聚環氧乙烷油基胺、聚環氧乙烷硬脂醯胺、聚環氧乙烷油基醯胺、聚環氧乙烷單月桂酸酯、聚環氧乙烷單硬脂酸酯、聚環氧乙烷二硬脂酸酯、聚環氧乙烷單油酸酯、聚環氧乙烷二油酸酯、單月桂酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、單棕櫚酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、單硬脂酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、單油酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、三油酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、四油酸聚環氧乙烷雙脫水山梨糖醇、聚環氧乙烷篦麻油、聚環氧乙烷硬化蓖麻油等。其中較佳之表面活性劑如，EO與PO之嵌段共聚物(特別是PEO-PPO-PEO型三嵌段物)、EO與PO之無規共聚物，及聚環氧乙烷烷基醚(例如聚環氧乙烷癸基醚)。
又，陰離子性表面活性劑如，聚環氧乙烷烷 基醚之硫酸酯及其鹽、磺酸及其鹽、羧酸及其鹽，及磷酸酯及其鹽。
陰離子性表面活性劑之具體例如，聚環氧乙烷月桂基醚硫酸、聚環氧乙烷肉豆蔻基醚硫酸、聚環氧乙烷棕櫚基醚硫酸；聚環氧乙烷月桂基醚硫酸鈉、聚環氧乙烷月桂基醚硫酸銨、聚環氧乙烷月桂基醚硫酸三乙醇胺、聚環氧乙烷肉豆蔻基醚硫酸鈉、聚環氧乙烷肉豆蔻基醚硫酸銨、聚環氧乙烷肉豆蔻基醚硫酸三乙醇胺、聚環氧乙烷棕櫚基醚硫酸鈉、聚環氧乙烷棕櫚基醚硫酸胺、聚環氧乙烷棕櫚基醚硫酸三乙醇胺、聚環氧乙烷辛基磺酸、聚環氧乙烷十二烷基磺酸、聚環氧乙烷十六烷基磺酸、聚環氧乙烷辛基苯磺酸、聚環氧乙烷十六烷基苯磺酸；聚環氧乙烷辛基磺酸鈉、聚環氧乙烷十二烷基磺酸鈉、聚環氧乙烷十六烷基磺酸鈉、聚環氧乙烷月桂基醚乙酸、聚環氧乙烷十二烷基醚乙酸、聚環氧乙烷辛基醚乙酸；聚環氧乙烷月桂基醚乙酸鈉、聚環氧乙烷月桂基醚乙酸銨、聚環氧乙烷十三烷基醚乙酸鈉、聚環氧乙烷十三烷基醚乙酸銨、聚環氧乙烷辛基醚乙酸鈉、聚環氧乙烷辛基醚乙酸銨、聚環氧乙烷月桂基醚磷酸、聚環氧乙烷烷基(12-15)醚磷酸；聚環氧乙烷月桂基醚磷酸鈉、聚環氧乙烷油烯基醚磷酸鈉、聚環氧乙烷十六烷基醚磷酸鈉、聚環氧乙烷烷基(12-15)醚磷酸鉀、聚環氧乙烷月桂基磺基琥珀酸二鈉鹽、磺基琥珀酸聚環氧乙烷月桂醯基乙醇醯胺二鈉鹽等。
表面活性劑之重量平均分子量較佳為200以 上，又以250以上為佳，更佳為300以上。藉由增加表面活性劑之重量平均分子量，可提升矽晶圓之研磨速度。
表面活性劑之重量平均分子量較佳為未達10000，更佳為9500以下。藉由減低表面活性劑之重量平均分子量，可提升被研磨面之平滑性。
9-3 有關螯合劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物可添加螯合劑。螯合劑係藉由捕捉研磨系中之金屬不純物成份以形成錯合物，而抑制矽基板之金屬污染(特別是來自鎳、銅之污染)。
螯合劑之具體例如，戊烯二酸等之羧酸系螯合劑、伸乙基二胺、二伸乙基三胺、三甲基四胺等之胺系螯合劑、伸乙基二胺四乙酸、氰基三乙酸、羥基乙基伸乙基二胺三乙酸、三伸乙基四胺六乙酸、二伸乙基三胺五乙酸等之聚胺基聚羧酸系螯合劑、2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(伸甲基膦酸)、伸乙基二胺四(伸甲基膦酸)、二伸乙基三胺五(伸甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羥基膦酸、1-膦基丁烷-2,3,4-三羧酸等之有機膦酸系螯合劑、苯酚衍生物、1,3-二酮等。該等螯合劑中較佳為有機膦酸系螯合劑，特佳為伸乙基二胺四(伸甲基膦酸)，該等螯合劑可單獨使用一種，或二種以上組合使用。
9-4 有關防黴劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物可添加防黴劑。防黴劑之具體例如，2-噁唑烷-2,5-二酮等之噁唑啉等。
9-5 有關氧化劑
本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物又以實質不含氧化劑為佳。因精加工研磨用組成物及前研磨用組成物中含有氧化劑時，將該研磨用組成物供給研磨對象物(例如矽晶圓)會使該研磨對象物之表面被氧化而生成氧化膜，故需拉長所需研磨時間。此時所指之氧化劑之具體例如，過氧化氫(H2O2)、過硫酸鈉、過硫酸銨、過錳酸鉀、二氯三聚異氰酸鈉等。
又，精加工研磨用組成物及前研磨用組成物實質不含氧化劑係指，至少意圖上不含氧化劑。因此不可避免含有來自原料及製法等之微量(例如精加工研磨用組成物及前研磨用組成物中氧化劑之莫耳濃度為0.0005莫耳/L以下，又以0.0001莫耳以下為佳，更佳為0.00001莫耳/L以下，特佳為0.000001莫耳/L以下)氧化劑之研磨用組成物(精加工研磨用組成物、前研磨用組成物)可包含於此時所指實質不含氧化劑之研磨用組成物概念中。
10.有關矽晶圓之研磨方法
使用本實施形態之精加工研磨用組成物及前研磨用組 成物研磨矽晶圓時，可藉由一般研磨用之研磨裝置及研磨條件進行。例如可使用單面研磨裝置或雙面研磨裝置。
例如使用單面研磨裝置研磨矽晶圓時，係藉由使用稱為載體之保持器保持矽晶圓下，將單面貼有研磨布之平板壓在矽晶圓之單面後，於供給本實施形態之精加工研磨用組成物或前研磨用組成物的同時回轉底盤以研磨矽晶圓之單面。
又，使用雙面研磨裝置研磨矽晶圓時，係藉由使用稱為載體之保持器保持矽晶圓下，由矽晶圓兩側將貼有研磨布之平板各自壓在矽晶圓雙面後，於供給本實施形態之精加工研磨用組成物或前研磨用組成物的同時回轉兩側平板以研磨矽晶圓雙面。
無論使用任一種研磨裝置，均可藉由摩擦(研磨布及研磨用組成物(精加工研磨用組成物、前研磨用組成物)與矽晶圓之摩擦)之物理性作用，及精加工研磨用組成物、前研磨用組成物相對於矽晶圓之化學性作用而研磨矽晶圓。
研磨布可使用聚胺基甲酸酯、不織布、絨布等各種材質之物。又可使用不同材質之硬度及厚度等物性各自不同之物，另外可使用含有磨粒之物、不含磨粒之物，但以使用不含磨粒之物為佳。又可使用液狀之精加工研磨用組成物及前研磨用組成物般可實施積存之溝加工之物。
另外精加工研磨步驟、前研磨步驟中之任一 研磨條件中研磨荷重(矽晶圓所負荷之壓力)無特別限定，可為5kPa以上50kPa以下，較佳為8kPa以上30kPa以下，更佳為10kPa以上20kPa以下。研磨荷重為該範圍內時可發揮充分之研磨速度，而抑制因荷重而使矽晶圓破損，及使矽晶圓表面發生傷痕等缺陷。
又，研磨條件中研磨用之研磨布與矽晶圓之相對速度(線速度)無特別限定，可為10m/分以上300m/分以下，較佳為30m/分以上200m/分以下。研磨布與矽晶圓之相對速度該範圍內時可得充分之研磨速度。又，可抑制因摩擦矽晶圓而使研磨布破損，另外可充分將摩擦力傳至矽晶圓，即可抑制矽晶圓為滑動狀態而充分研磨。
又，研磨條件中精加工研磨用組成物及前研磨用組成物之供給量會因矽晶圓之種類、研磨裝置之種類、研磨條件而異，可為供給矽晶圓與研磨布之間的精加工研磨用組成物、前研磨用組成物無不均之充分量。精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之供給量較少時，將無法將精加工研磨用組成物、前研磨用組成物供給全體之矽晶圓，且精加工研磨用組成物、前研磨用組成物乾燥凝固後會使矽晶圓之表面發生缺陷。相反地精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之供給量過多時，除了經濟面，多餘之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物(特別是水)恐防害摩擦而阻礙研磨。
另外本實施形態之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物使用於研磨矽晶圓時，其係可再回收使用於 研磨矽晶圓。再使用精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之方法之一例如，以槽回收由研磨裝置排出之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物後，再度循環回研磨裝置內使用於研磨之方法。循環使用精加工研磨用組成物、前研磨用組成物時可減少以廢液狀排出之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之量，因此可減少環境負荷，又因可減少精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之量，故可抑制研磨矽晶圓所需之製造成本。
再使用本實施形態之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物時，因使用於研磨所消耗、損失之磨粒、水溶性高分子、鹼性化合物、添加劑等之一部分或全部，可藉由添加組成調整劑而再使用。組成調整劑可使用以任意混合比例混合磨粒、水溶性高分子、鹼性化合物、添加劑等所得之物。藉由追加組成調整劑，將精加工研磨用組成物、前研磨用組成物調整為適合再使用之組成後，可進行較佳之研磨。組成調整劑所含有之磨粒、水溶性分子、鹼性化合物及其他添加劑之濃度可任意，無特別限定，可因應槽大小及研磨條件適當調整。
又，本實施形態為表示本發明一例之物，本發明非限定於本實施形態。又，本實施形態可進行各種變更或改良，該類變更或改良後之形態也包括於本發明。例如本實施形態之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物可為單液型，或以任意比例混合精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之部分或全部成分之雙液型等之多液型。又， 研磨矽晶圓時可直接使用本實施形態之精加工研磨用組成物、前研磨用組成物之原液進行研磨，或使用以水等之稀釋液將原液稀釋為例如10倍以上精加工研磨用組成物、前研磨用組成物稀釋物進行研磨。
實施例
下面將舉實施例及比較例，於參考表1、表2下更具體說明本發明。
混合由平均一次粒徑12nm、25nm或35nm之膠質二氧化矽所形成之磨粒與鹼性化合物與水溶性高分子與表面活性劑與純水，調製前處理用組成物、標準研磨用組成物、前研磨用組成物a、b、c、d、h及精加工研磨用組成物e、f、g、i。各組成物中磨粒、鹼性化合物、水溶性高分子及表面活性劑之含量如表1所記載，又殘部為純水。
所使用之鹼性化合物種類為氨(NH3)或氫氧化鉀(KOH)。所使用之水溶性高分子種類與重量平均分子量如表1所示。又，表1所記載之「HEC」係指羥基乙基纖維素，「PVP」係指聚乙烯基吡喀烷酮。另外所使用之表面活性劑為，環氧乙烷(EO)與環氧丙烷(PO)所形成之嵌段共聚物(PEO-PPO)，或聚環氧乙烷癸基醚(C-PEO)。
Figure 106107058-A0202-12-0030-1
其次求取前研磨用組成物a、b、c、d、h之親水性參數P1及精加工精準度參數P2，與精加工研磨用組成物e、f、g、i之研磨加工性參數F1。結果如表2所示。
Figure 106107058-A0202-12-0031-2
下面將說明求取親水性參數P1之標準試驗1，求取精加工精準度P2之標準試驗2，及研磨加工性參數F1之標準試驗3之內容。又，標準試驗1、2、3中求取各參數用之試驗片材質為，與使用前研磨用組成物a、b、c、d、h及精加工研磨用組成物e、f、g、i實施研磨之研磨對象物之矽晶圓同材質。
又，標準試驗1、2、3中求取各參數之試驗片及其材料不為與研磨對象物之矽晶圓同一之物，而係使用與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓，但當然可使用與研磨對象物之矽晶圓同一物之試驗片。
親水性參數P1係由依序進行下述X1步驟~X6步驟之標準試驗1求取。
[標準試驗1]
(X1)相對於與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓(本實施例為，直徑300mm、傳導型p型、結晶方位<100>、無結晶缺陷之矽晶圓)實施前處理。即，相對於矽晶圓，使用前處理用組成物進行研磨後，使用標準研磨用組成物進行研磨，再進行洗淨及乾燥。
洗淨係使用以體積比1：3：30混合濃度29質量%之氨水、濃度31質量%之過氧化氫水、脫離子水(DIW)所得之洗淨液進行。更具體為，準備2個附有周波數950kHz之超音波發振器之洗淨槽，各自以該第1及第2之洗淨槽收容上述洗淨液且保持於60℃。其次將研磨後之矽晶圓浸漬於發動上述超音波發振器之狀態下之第1洗淨槽中6分鐘，再浸漬於發動超音波發振器之狀態下之收容超純水之清洗槽中進行清洗，其後浸漬於發動上述超音波發振器之狀態下之第2洗淨槽中6分鐘。以下將該類洗淨步驟記為SC-1洗淨。
使用前處理用組成物進行研磨時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份公司製之研磨台FP55、其研磨條件為，研磨荷重20kPa、平板回轉速度20rpm、載體回轉速度20rpm、研磨時間2min、前處理用組成物之供給速度1L/min、前處理用組成物之溫度20℃、底盤冷卻水之溫度為20℃
又，使用標準研磨用組成物進行研磨時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、 富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX，其研磨條件為，研磨荷重15kPa、底盤回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、標準研磨用組成物之供給速度2L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、底盤冷卻水之溫度20℃。
前處理用組成物為，含有0.95質量%之平均一次粒徑35nm之膠質二氧化矽及0.065質量%之氫氧化鉀，且殘部為純水。
標準研磨用組成物為，含有0.46質量%之平均一次粒徑35nm之膠質二氧化矽、0.009質量%之氨、0.017質量%之重量平均分子量25萬之羥基乙基纖維素，及0.002質量%之由聚環氧乙烷與聚環氧丙烷所形成之共聚物，且殘部為純水。
(X2)裁切實施前處理後之矽晶圓，製作邊長為60mm之正方形矽薄片試驗片。將該矽薄片試驗片浸漬於濃度3質量%之氟化氫水溶液後，以純水洗淨。
(X3)使用前研磨用組成物研磨經X2步驟純水洗淨後之矽薄片試驗片。該矽薄片試驗片進行研磨時係使用日本恩吉斯股份公司製之桌上研磨機EJ-380IN、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX，其研磨條件為，研磨荷重16kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、前研磨用組成物之供給速度30mL/min、前研磨用組成物之溫度20℃。
(X4)以純水洗淨經X3步驟研磨後之矽薄片 試驗片之表面，以清洗前研磨用組成物。
(X5)以該矽薄片試驗片之一方對角線沿著垂直方向般之姿勢靜置經X4步驟純水洗淨後之矽薄片試驗片30秒後，測定對角線中矽薄片試驗片之表面未被純水潤濕之領域之長度，以該長度作為排水距離。
(X6)由所測得之排水距離，其於下述式算出前研磨用組成物之親水性參數P1。
親水性參數P1={(矽薄片試驗片之對角線長度[mm])-(排水距離[mm])}/(矽薄片之對角線長度[mm])×100
精加工精準度參數P2係由依序進行下述Y1步驟~Y5步驟之標準試驗2求取。
[標準試驗2]
(Y1)相對於與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片(本實施例為，直徑300mm、傳導型P型、結晶方位<100>，無結晶缺陷之矽晶圓試驗片)實施與標準試驗1之X1步驟相同之前處理。即，相對於矽晶圓試驗片，使用前處理用組成物進行研磨後，使用標準研磨用組成物進行研磨，其後進行SC-1洗淨及乾燥以實施前處理。
(Y2)使用前處理用組成物再度研磨經Y1步驟實施前處理後之矽晶圓試驗片。該研磨係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份 公司製之研磨台FP55，其研磨條件為，研磨荷重20kPa、平板回轉速度20rpm、載體回轉速度20rpm、研磨時間2min、前處理用組成物之供給速度1L/min、前處理用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(Y3)使用前研磨用組成物研磨實施Y2步驟之研磨後之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨該矽晶圓試驗片之研磨條件為，研磨荷重15kPa、底盤回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、前研磨用組成物之供給速度2L/min、前研磨用組成物之溫度20℃、底盤冷卻水之溫度20℃。
(Y4)使用標準研磨用組成物研磨實施Y2步驟之研磨後之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-332B、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨該矽晶圓試驗片之研磨條件為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間2min、標準研磨用組成物之供給速度2L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(Y5)相對於經Y3步驟研磨後之矽晶圓試驗片與經Y4步驟研磨後之矽晶圓試驗片各自進行SC-1洗淨及乾燥後，使用KLA公司製之表面異物檢查裝置SURFSCAN SP2，以DWO方式測定各矽晶圓試驗片表面 之濁度。由經Y3步驟研磨後之矽晶圓試驗片表面之濁度h2，與經Y4步驟研磨後之矽晶圓試驗片表面之濁度α，基於下述式算出前研磨用組成物之精加工精準度參數P2。
精加工精準度參數P2=h2/α×100
研磨加工性參數F1係由依序進行下述Z1步驟~Z6步驟之標準試驗3求取。
[標準試驗3]
(Z1)相對於與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片(本實施例為，直徑200mm、傳導型P型、結晶方位<100>，無結晶缺陷之矽晶圓試驗片)實施前處理，即，相對於矽晶圓試驗片，使用前處理用組成物進行研磨後，使用標準研磨用組成物進行研磨，其後進行SC-1洗淨及乾燥。
使用前處理用組成物進行研磨時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉朋股份公司製之研磨台FP55，其研磨條件為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間3min、前處理用組成物之供給速度0.55L/min、前處理用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
又，使用標準研磨用組成物進行研磨時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX，其研磨條件 為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間4min、標準研磨用組成物之供給速度0.4L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(Z2)測定實施Z1步驟之前處理後之矽晶圓試驗片之質量。其次將矽晶圓試驗片浸漬於濃度3質量%之氟化氫水溶液後，以純水洗淨。
(Z3)使用精加工研磨用組成物研磨經Z2步驟之純水洗淨後之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨該矽晶圓試驗片之研磨條件為，研磨荷重15kPa、底盤回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間15min、精加工研磨用組成物之供給速度0.4L/min、精加工研磨用組成物之溫度20℃、底盤冷卻水之溫度20℃。
(Z4)使用標準研磨用組成物研磨經Z2步驟之純水洗淨後之矽晶圓試驗片。研磨該矽晶圓試驗片時係使用岡本工作機械製作所股份公司製之研磨機PNX-322、富吉朋股份公司製之研磨台POLYPAS27NX。又，研磨該矽晶圓試驗片之研磨條件為，研磨荷重15kPa、平板回轉速度30rpm、載體回轉速度30rpm、研磨時間15min、標準研磨用組成物之供給速度0.4L/min、標準研磨用組成物之溫度20℃、平板冷卻水之溫度20℃。
(Z5)相對於經Z3步驟研磨後之矽晶圓試 驗片與經Z4步驟研磨後之矽晶圓試驗片各自進行SC-1洗淨及乾燥後，測定質量。
(Z6)由Z2步驟測得之矽晶圓試驗片之質量與Z5步驟測得之矽晶圓試驗片之質量的差，各自算出Z3步驟之研磨之矽磨速度R與Z4步驟之研磨之研磨速度β。其次基於下述式算出精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1。
研磨加工性參數F1=R/β×100
適當組合該類前研磨用組成物a、b、c、d、h與精加工研磨用組成物e、f、g、i，製作實施例1~4及比較例1~4之研磨用組成物套組(參考表2)。其次使用該等研磨用組成物套組研磨研磨對象物之矽晶圓，研磨後測定矽晶圓表面之濁度。矽晶圓之研磨方法為，備有使用前處理用組成物進行研磨之第1次研磨步驟，與使用前研磨用組成物進行研磨之前研磨步驟(第二次研磨步驟)，與使用精加工研磨用組成物進行精加工研磨步驟之方法。
下面將具體說明矽晶圓之研磨方法及濁度之測定方法。
(1)首先相對於直徑300mm、傳導型P型、結晶方位<100>、無結晶缺陷之矽晶圓實施與標準試驗1之X1步驟相同之前處理。即，相對於矽晶圓，使用前處理用組成物進行研磨後，使用標準研磨用組成物進行研磨，其後進行SC-1洗淨及乾燥而實施前處理。
(2)其次使用前處理用組成物再度研磨實施 (1)之步驟之前處理後的矽晶圓。研磨該矽晶圓時所使用之研磨裝置及研磨台與標準試驗2之Y2步驟相同。又，研磨該矽晶圓之研磨條件與標準試驗2之Y2步驟相同。
(3)其次使用研磨用組成物套組之前研磨用組成物，再一次研磨(2)之步驟中使用前處理用組成物再度研磨後之矽晶圓。研磨該矽晶圓時所使用之研磨裝置及研磨台與標準試驗2之Y3步驟相同。又，研磨該矽晶圓之研磨條件與標準試驗2之Y3步驟相同。
(4)又，使用研磨用組成物套組之精加工研磨用組成物，又一次研磨(3)之步驟中使用前研磨用組成物研磨後之矽晶圓。研磨該矽晶圓時所使用之研磨裝置及研磨台與標準試驗2之Y3步驟相同。又，研磨該矽晶圓之研磨條件與標準試驗2之Y3步驟相同。
(5)接著相對於(4)之步驟中使用精加工研磨用組成物研磨後之矽晶圓進行SC-1洗淨及乾燥，其後使用KLA公司製之表面異物檢查裝置SURFSCAN SP2以DWO方式測定矽晶圓表面之濁度。
濁度之測定結果如表2所示。使用實施例1~4之研磨用組成物套組研磨後之矽晶圓中，前研磨用組成物之親水性參數P1為未達100、前研磨用組成物之精加工精準度參數P2為1000以下，精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1為80以下，因此可降低精加工研磨後之矽晶圓表面之濁度，得高品質之被研磨面。
相對地使用比較例1~4之研磨用組成物套組研磨後之矽晶圓中，前研磨用組成物之親水性參數P1、前研磨用組成物之精加工精準度參數P2、及精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1中任一項均無法符合所必需之要件，因此精加工研磨後之矽晶圓表面之濁度較高。

Claims (5)

  1. 一種研磨用組成物套組，其為備有使用於使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟之精加工研磨用組成物，與使用於前述精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之前研磨用組成物的研磨用組成物套組，依序進行下述a1步驟、a2步驟、a3步驟及a4步驟之標準試驗1所求取之前述前研磨用組成物之親水性參數P1為未達100，依序進行下述b1步驟，b2步驟及b3步驟之標準試驗2所求取之前述前研磨用組成物之精加工精準度參數P2為1000以下，依序進行下述c1步驟、c2步驟及c3步驟之標準試驗3所求取之前述精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1為45以下，[標準試驗1](a1)使用前述前研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽試驗片；前述矽試驗片為圓形晶圓或切成四角形之薄片，(a2)以純水洗淨前述矽試驗片被研磨後之表面，清洗前述前研磨用組成物，(a3)該矽試驗片為圓形時以使直徑沿著垂直方向般之姿勢，又該矽試驗片為四角形時以使一方對角線沿著垂直方向般之姿勢，靜置純水洗淨後之前述矽試驗片30秒後，測定直徑或對角線中前述矽試驗片之表面未被純水潤濕之領域的長度，再以該長度作為排水距離，(a4)由所測得之排水距離，基於下述式算出前述前研磨 用組成物之親水性參數P1，親水性參數P1={(矽試驗片之直徑或對角線之長度[mm])-(排水距離[mm])}/(矽試驗片之直徑或對角線之長度[mm])×100[標準試驗2](b1)使用前述前研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，(b2)使用標準研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，前述標準研磨用組成物係含有平均一次粒徑35nm之膠質二氧化矽0.46質量%、氨0.009質量%、重量平均分子量25萬之羥基乙基纖維素0.017質量%及由聚環氧乙烷與聚環氧丙烷所形成之共聚物0.002質量%，且殘部為水，(b3)測定b1步驟研磨後之矽晶圓試驗片之濁度h2，與b2步驟研磨後之矽晶圓試驗片之濁度α，基於下述式算出前述前研磨用組成物之精加工精準度參數P2，精加工精準度參數P2=h2/α×100[標準試驗3](c1)使用前述精加工研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，(c2)使用標準試驗2之標準研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，(c3)由c1步驟之研磨前後之前述矽晶圓試驗片的質量差算出c1步驟研磨時之研磨速度R，同時由c2步驟之研 磨前後之前述矽晶圓試驗片的質量差算出c2步驟研磨時之研磨速度β；其次，基於下述式算出精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1，研磨加工性參數F1=R/β×100。
  2. 如請求項1之研磨用組成物套組，其中前述精加工研磨用組成物及前述前研磨用組成物均為含有磨粒與鹼性化合物與水溶性高分子。
  3. 一種矽晶圓之研磨方法，其為備有使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟，與前述精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之矽晶圓之研磨方法，使用如請求項1或2之研磨用組成物套組進行前述精加工研磨步驟及前述前研磨步驟。
  4. 一種精加工研磨用組成物，其為使用於備有使矽晶圓進行精加工研磨之精加工研磨步驟，與前述精加工研磨步驟之前一階段之研磨步驟的前研磨步驟之矽晶圓之研磨方法中前述精加工研磨步驟之精加工研磨用組成物，依序進行下述c1步驟、c2步驟及c3步驟之標準試驗3所求取之研磨加工性參數F1為45以下，[標準試驗3](c1)使用前述精加工研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，(c2)使用標準試驗2之標準研磨用組成物，研磨與研磨對象物之矽晶圓同材質之矽晶圓試驗片，(c3)由c1步驟之研磨前後之前述矽晶圓試驗片的質量 差算出c1步驟研磨時之研磨速度R，同時由c2步驟之研磨前後之前述矽晶圓試驗片的質量差算出c2步驟研磨時之研磨速度β；其次，基於下述式算出精加工研磨用組成物之研磨加工性參數F1，研磨加工性參數F1=R/β×100。
  5. 如請求項4之精加工研磨用組成物，其中含有磨粒與鹼性化合物與水溶性高分子。
TW106107058A 2016-03-30 2017-03-03 研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法 TWI724117B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016067868 2016-03-30
JP2016-067868 2016-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201742138A TW201742138A (zh) 2017-12-01
TWI724117B true TWI724117B (zh) 2021-04-11

Family

ID=59963830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106107058A TWI724117B (zh) 2016-03-30 2017-03-03 研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6761025B2 (zh)
TW (1) TWI724117B (zh)
WO (1) WO2017169154A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7512035B2 (ja) * 2019-12-24 2024-07-08 ニッタ・デュポン株式会社 研磨用組成物
CN115244658A (zh) * 2020-03-13 2022-10-25 福吉米株式会社 研磨用组合物及研磨方法
US20230143074A1 (en) * 2020-03-13 2023-05-11 Fujimi Incorporated Polishing composition and polishing method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012039390A1 (ja) * 2010-09-24 2012-03-29 株式会社 フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびリンス用組成物
JP2016004953A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコンウェーハの研磨方法、研磨用組成物および研磨用組成物セット

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685757B2 (en) * 2002-02-21 2004-02-03 Rodel Holdings, Inc. Polishing composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012039390A1 (ja) * 2010-09-24 2012-03-29 株式会社 フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびリンス用組成物
JP2016004953A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社フジミインコーポレーテッド シリコンウェーハの研磨方法、研磨用組成物および研磨用組成物セット

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017169154A1 (ja) 2019-02-07
JP6761025B2 (ja) 2020-09-23
WO2017169154A1 (ja) 2017-10-05
TW201742138A (zh) 2017-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102645587B1 (ko) 연마용 조성물 및 이것을 사용한 연마 방법
CN106663619B (zh) 硅晶圆研磨用组合物
TWI718225B (zh) 研磨用組成物及矽基板之研磨方法
WO2015019706A1 (ja) 研磨済研磨対象物の製造方法および研磨用組成物キット
JP7148506B2 (ja) 研磨用組成物およびこれを用いた研磨方法
KR102520942B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 연마 방법 및 표면 처리 조성물
JP7566062B2 (ja) 基板の研磨方法および研磨用組成物セット
JPWO2016143323A1 (ja) 研磨用組成物及びシリコン基板の研磨方法
JP6087143B2 (ja) シリコンウェーハ用研磨液組成物
TWI724117B (zh) 研磨用組成物套組、前研磨用組成物及矽晶圓之研磨方法
WO2012105651A1 (ja) 研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法
JP2017183359A (ja) シリコン基板の研磨方法および研磨用組成物セット
KR102574629B1 (ko) 연마 방법 및 조성 조정제
KR102612276B1 (ko) 실리콘 기판의 연마 방법 및 연마용 조성물 세트
TW202220046A (zh) 研磨用組成物及其利用
JP2017183478A (ja) シリコンウェーハの研磨方法及び研磨用組成物セット
JP7588066B2 (ja) 研磨用組成物
KR20210144718A (ko) 규소-규소 결합을 갖는 재료를 포함하는 연마 대상물의 연마 방법
JP2016207875A (ja) 研磨方法
WO2024071086A1 (ja) 研磨用組成物の製造方法および研磨用組成物
TW202302804A (zh) 研磨方法及半導體基板之製造方法以及研磨用組成物套組
WO2023063027A1 (ja) 研磨用組成物
CN111040731A (zh) 硅晶圆研磨用组合物
TW202305084A (zh) 研磨方法、研磨用組成物套組