本發明涉及在硅晶圓的研磨中使用的研磨用組合物。
背景技術:
被用作半導體制品的構成要素等的硅晶圓的表面通常經過打磨(lapping)工序(粗研磨工序)和拋光(polishing)工序(精密研磨工序)而被精加工成高品質的鏡面。上述拋光工序典型而言包括預拋光工序(預研磨工序)和最終拋光工序(最終研磨工序)。作為上述拋光工序中的研磨方法,已知有使研磨液中包含水溶性聚合物的化學機械拋光法。該方法中,通過上述水溶性聚合物在磨粒、硅晶圓上吸附、脫離而有助于減少研磨表面的缺陷、降低霧度。作為硅晶圓的研磨用組合物相關的技術文獻,例如可以舉出專利文獻1。需要說明的是,專利文獻2為在研磨氧化硅的用途中使用的研磨劑相關的技術文獻。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利第4772156號公報
專利文獻2:國際公開第2007/055278號
技術實現要素:
發明要解決的問題
近年來,對硅晶圓等半導體基板以及其它基板,要求更高品質的表面。因此,要求能實現霧度更低的基板表面的研磨用組合物。另外,從處理性等觀點出發,要求研磨用組合物的過濾性的提高。因此,如果能夠提供進一步抑制聚集物產生的研磨用組合物則是有意義的。
因此,本發明的目的在于,提供降低研磨對象物表面的霧度的性能優異、并且聚集性(研磨用組合物中所含有的顆粒在該研磨用組合物中聚集的性質)降低的硅晶圓研磨用組合物。
用于解決問題的方案
根據該說明書,提供在磨粒的存在下使用的硅晶圓研磨用組合物。該硅晶圓研磨用組合物含有硅晶圓研磨促進劑、含酰胺基聚合物A、不含酰胺基的有機化合物B及水。另外,前述含酰胺基聚合物A在主鏈中具有源自下述通式(1)所示的單體的結構單元S,
(式中,R1為氫原子、碳原子數1~6的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷醇基、乙酰基、苯基、芐基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基。X為(CH2)n(其中,n為4~6的整數。)、(CH2)2O(CH2)2或(CH2)2S(CH2)2。)。而且前述含酰胺基聚合物A的分子量MA與前述有機化合物B的分子量MB的關系滿足下式:200≤MB<MA。通過所述研磨用組合物,能以更高水平兼顧降低霧度的性能和聚集性的降低。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述含酰胺基聚合物A的分子量MA相對于前述有機化合物B的分子量MB的比(MA/MB)大于5。根據所述實施方式,能以更高水平兼顧降低霧度的性能和聚集性的降低。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述有機化合物B的分子量MB小于1×104。在組合含有具有所述分子量MB的有機化合物B和前述含酰胺基聚合物A的研磨用組合物中,會更適當地發揮霧度的降低效果。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述含酰胺基聚合物A的分子量MA小于50×104。根據組合含有具有所述分子量MA的含酰胺基聚合物A和前述有機化合物B的研磨用組合物,能以更高水平兼顧降低霧度的性能和聚集性的降低。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述通式(1)中的R1為氫原子或甲基。在含有具有所述構成的含酰胺基聚合物A的研磨用組合物中,能兼顧優異的降低霧度的性能和聚集性的降低。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述通式(1)中的X為(CH2)2O(CH2)2。在含有具有所述構成的含酰胺基聚合物A的研磨用組合物中,能兼顧優異的降低霧度的性能和聚集性的降低。
在此處公開的研磨用組合物的優選的一個實施方式中,前述磨粒為二氧化硅顆粒。在使用二氧化硅顆粒作為磨粒的研磨中,能適當地發揮因組合含有含酰胺基聚合物A和有機化合物B而帶來的降低霧度的效果。另外,根據所述實施方式,能降低前述研磨用組合物的聚集性。
具體實施方式
以下,對本發明的適宜的實施方式進行說明。需要說明的是,對于本說明書中特別提到的事項以外、且對本發明的實施為必需的事項,可以作為基于本領域的現有技術的本領域技術人員的慣用手段來把握。本發明可以基于本說明書公開的內容和本領域的技術常識而實施。
<含酰胺基聚合物A>
此處公開的研磨用組合物含有主鏈中具有結構單元S的含酰胺基聚合物A,所述結構單元S源自下述通式(1)所示的單體s。
通式(1):
此處,上述通式(1)中、R1為氫原子、碳原子數1~6的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、烷醇基、乙酰基、苯基、芐基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基。其中,優選氫原子、碳原子數1~6的烷基、苯基,進一步優選氫原子、碳原子數1或2的烷基,特別優選氫原子。X可以為(CH2)n。其中,n為4~6的整數。另外,X可以為(CH2)2O(CH2)2或(CH2)2S(CH2)2。其中,X優選為(CH2)2O(CH2)2。
作為此處公開的單體s,例如,可以舉出:丙烯酰基哌啶;丙烯酰基嗎啉;丙烯酰基硫代嗎啉;丙烯酰基吡咯烷;等。上述單體s可以單獨使用1種或組合使用2種以上。
上述含酰胺基聚合物A優選為非離子性。換言之,優選實質上不含陰離子性、陽離子性的結構單元的聚合物。此處,實質上不含陰離子性、陽離子性的結構單元是指這些結構單元的摩爾比小于3%(例如小于1%、優選小于0.5%)。通過使用包含非離子性的含酰胺基聚合物的研磨用組合物,會適當地發揮減少缺陷、降低霧度的效果。雖然不必明確其理由,但可以認為非離子性的含酰胺基聚合物A通過在研磨時適度地吸附在磨粒、硅晶圓上而有助于霧度的降低。另外,可以認為上述適度的吸附適當地抑制清洗工序中的磨粒、研磨屑的殘留而有助于缺陷的減少。
上述含酰胺基聚合物A的分子量(MA)比后述的有機化合物B的分子量(MB)大即可。例如從聚集性的降低或者過濾性的提高等觀點出發,含酰胺基聚合物A的分子量典型的為小于100×104、優選小于80×104、更優選小于50×104、進一步優選小于45×104。在優選的一個實施方式中,含酰胺基聚合物A的分子量可以小于40×104、例如可以為35×104以下。另外,含酰胺基聚合物A的分子量典型的為5×103以上,從降低霧度等觀點出發,優選為1×104以上、更優選為5×104以上。從提高研磨速率的觀點出發,在優選的一個實施方式中,含酰胺基聚合物A的分子量可以為10×104以上、例如可以為15×104以上。需要說明的是,作為含酰胺基聚合物A的分子量,可以采用通過凝膠滲透色譜法(GPC)求出的重均分子量(Mw)(水系、聚乙二醇換算)。
對上述含酰胺基聚合物A的重均分子量Mw與數均分子量Mn的關系沒有特別限制。從聚集性的降低等觀點出發,例如可以優選使用分子量分布(Mw/Mn)為5.0以下的聚合物。從研磨用組合物的性能穩定性等觀點出發,含酰胺基聚合物A的Mw/Mn優選為4.0以下、更優選為3.5以下、進一步優選為3.0以下(例如2.5以下)。需要說明的是,原理上Mw/Mn為1.0以上。從原料的獲得容易性、合成容易性的觀點出發,通常可以優選使用Mw/Mn為1.05以上的含酰胺基聚合物A。
此處公開的含酰胺基聚合物A優選實質上僅由結構單元S組成。換言之,含酰胺基聚合物A優選結構單元S在該聚合物的分子結構中所含有的全部結構單元的摩爾數中所占的摩爾數的比率(摩爾比)為97摩爾%以上(例如99摩爾%以上、典型的為99.5~100摩爾%)。作為那樣的聚合物的適宜的例子,可以舉出僅由1種此處公開的單體s形成的均聚物、由2種以上單體s形成的共聚物。
另外,此處公開的含酰胺基聚合物A可以是在不大幅損害發明的效果的范圍內包含源自1種或2種以上能與單體s共聚的單體t的結構單元(以下也稱為“結構單元T”)的共聚物。上述結構單元T被定義為與結構單元S不同的結構單元。含酰胺基聚合物A中的上述結構單元T的比率(摩爾比)可以設為小于50摩爾%(例如小于30摩爾%、典型的為小于10摩爾%)。
需要說明的是,上述“摩爾%”為將源自一個單體(包含單體s及單體t)的一個結構單元視為1分子而算出的摩爾比。因此,上述的結構單元S、T的比率可以分別對應于單體s、單體t在聚合中使用的全部單體成分中所占的摩爾比。
<有機化合物B>
此處公開的研磨用組合物除了上述的含酰胺基聚合物A以外,還含有不含酰胺基的有機化合物B。所述有機化合物B典型的是優選分子量(MB)為200以上。另外,優選使用碳原子數為5以上(優選為6以上、更優選為10以上)的有機化合物。可以沒有特別限定地使用滿足這樣的條件的有機化合物B。作為所述有機化合物B的一例,可以舉出不含酰胺基的表面活性劑或者水溶性聚合物。
作為不含酰胺基的表面活性劑,可以優選采用陰離子性或非離子性的表面活性劑。從低起泡性、pH調節的容易性的觀點出發,更優選非離子性的表面活性劑。例如,可以舉出:聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基二醇等氧化烯聚合物;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、聚氧乙烯甘油醚脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯等聚氧化烯加成物;多種氧化烯的共聚物(二嵌段型、三嵌段型、無規型、交替型);等非離子性表面活性劑。
作為非離子性表面活性劑的具體例,可以舉出:氧化乙烯(EO)和氧化丙烯(PO)的嵌段共聚物(二嵌段物、PEO(聚氧化乙烯)-PPO(聚氧化丙烯)-PEO型三嵌段物、PPO-PEO-PPO型三嵌段物等)、EO和PO的無規共聚物、聚乙二醇、聚氧乙烯丙基醚、聚氧乙烯丁基醚、聚氧乙烯戊基醚、聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯-2-乙基己基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯異癸基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯異硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚、聚氧乙烯月桂基胺、聚氧乙烯硬脂基胺、聚氧乙烯油基胺、聚氧乙烯單月桂酸酯、聚氧乙烯單硬脂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯、聚氧乙烯單油酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇四油酸酯、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯氫化蓖麻油等。其中,作為優選的表面活性劑,可以舉出:EO和PO的嵌段共聚物(特別是PEO-PPO-PEO型的三嵌段物)、EO和PO的無規共聚物及聚氧乙烯烷基醚(例如聚氧乙烯癸基醚)。
不含酰胺基的水溶性聚合物(以下也稱為“任選聚合物”)可以是在分子中具有選自陽離子性基團、陰離子性基團及非離子性基團中的至少1種官能團的聚合物。上述任選聚合物例如可以是在分子中具有羥基、羧基、酰氧基、磺基、季銨結構、雜環結構、乙烯基結構、聚氧化烯結構等的聚合物。從聚集性的降低、清洗性的提高等觀點出發,作為上述任選聚合物,可以優選采用非離子性的聚合物。
作為此處公開的研磨用組合物中的任選聚合物的適宜的例子,可以例示出包含氧化烯單元的聚合物、含有氮原子的聚合物、乙烯醇系聚合物等。
作為包含氧化烯單元的聚合物的例子,可以舉出PEO、EO和PO的嵌段共聚物、EO和PO的無規共聚物等。EO和PO的嵌段共聚物可以為包含PEO嵌段和PPO嵌段的二嵌段物、三嵌段物等。上述三嵌段物的例子中包括PEO-PPO-PEO型三嵌段物及PPO-PEO-PPO型三嵌段物。通常更優選PEO-PPO-PEO型三嵌段物。
從在水中的溶解性、清洗性等觀點出發,在EO和PO的嵌段共聚物或無規共聚物中,構成該共聚物的EO與PO的摩爾比(EO/PO)優選大于1、更優選為2以上、進一步優選為3以上(例如5以上)。
作為含有氮原子的聚合物,主鏈中含有氮原子的聚合物及側鏈官能團(側基)中具有氮原子的聚合物均可以使用。作為主鏈中含有氮原子的聚合物的例子,可以舉出:N-酰基亞烷基亞胺型單體的均聚物及共聚物。作為N-酰基亞烷基亞胺型單體的具體例,可以舉出:N-乙酰基亞乙基亞胺、N-丙酰基亞乙基亞胺等。作為側基中具有氮原子的聚合物,例如可以舉出包含N-乙烯基型的單體單元的聚合物等。例如,可以采用N-乙烯基吡咯烷酮的均聚物及共聚物等。
乙烯醇系聚合物典型的為包含乙烯醇單元作為主要重復單元的聚合物(PVA)。在該聚合物中,乙烯醇單元的摩爾數在全部重復單元的摩爾數中所占的比率通常為50%以上、優選為65%以上、更優選為70%以上、例如為75%以上。全部重復單元可以實質上由乙烯醇單元構成。此處“實質上”典型的是指重復單元的95%以上為乙烯醇單元。對PVA中的除乙烯醇單元以外的重復單元的種類沒有特別限定,例如可以為選自乙酸乙烯酯單元、丙酸乙烯酯單元、己酸乙烯酯單元等中的1種或2種以上。
作為此處公開的研磨用組合物中可含有的任選聚合物的其它例子,可以舉出:羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、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及支鏈淀粉。
此處公開的研磨用組合物的含酰胺基聚合物A的分子量MA與有機化合物B的分子量MB的關系滿足下式:200≤MB<MA。通過使有機化合物B的分子量MB小于含酰胺基聚合物A的分子量MA,能以更高水平兼顧降低霧度的性能和聚集性的降低。若上述研磨用組合物的聚集性降低,則能提高該研磨用組合物的過濾性,因此優選。雖然不需要明確可獲得上述降低霧度性能的理由,但可以認為,低分子量的有機化合物B在研磨時以填埋高分子量的含酰胺基聚合物A的間隙的方式致密地吸附在硅晶圓上,從而有助于降低霧度。
從降低霧度及降低聚集性等觀點出發,含酰胺基聚合物A的分子量MA相對于有機化合物B的分子量MB的比(MA/MB)大致為(MA/MB)≥1.5是適當的,優選為(MA/MB)≥2、更優選為(MA/MB)>5。在優選的一個實施方式中,可以為(MA/MB)≥7、例如可以為(MA/MB)≥10。在有機化合物B為表面活性劑的情況下,上述(MA/MB)可以為(MA/MB)≥30、可以為(MA/MB)≥300、可以為(MA/MB)≥500。對(MA/MB)的上限值沒有特別限定,從降低霧度性能等觀點出發,優選為(MA/MB)≤5000、更優選為(MA/MB)≤1000。
從降低霧度性能及聚集性的降低等觀點出發,例如有機化合物B的分子量MB典型的為2×104以下,優選為1.8×104以下、更優選為1.5×104以下、進一步優選為1.2×104以下。在優選的一個實施方式中,有機化合物B的分子量MB可以為小于1×104、例如可以為9.5×103以下(典型的為9×103以下)。例如在使用PEO-PPO-PEO型的三嵌段物作為有機化合物B的情況下,分子量MB優選為2×104以下、更優選為小于1×104。例如在使用聚氧乙烯烷基醚作為有機化合物B的情況下,分子量MB優選為1×103以下、更優選為500以下。例如在使用聚乙烯醇(PVA)作為有機化合物B的情況下,分子量MB優選為2×104以下、更優選為1.25×104以下。另外,有機化合物B的分子量MB典型的為2×102以上、從降低霧度等觀點出發,優選為2.5×102以上。需要說明的是,作為有機化合物B的分子量MB,可以采用通過GPC求出的重均分子量(水系、聚乙二醇換算)或由化學式算出的分子量。
作為此處公開的研磨用組合物的適宜的例子,可以例示出:含酰胺基聚合物A的分子量MA為10×104≤MA≤50×104并且有機化合物B的分子量MB為0.3×104≤MB≤2×104;含酰胺基聚合物A的分子量MA為10×104≤MA≤50×104并且有機化合物B的分子量MB為300≤MB≤0.3×104;含酰胺基聚合物A的分子量MA為5×104≤MA≤40×104并且有機化合物B的分子量MB為0.8×104≤MB≤3×104;等。為這樣的含酰胺基聚合物A及有機化合物B的分子量的范圍內時,能以更高水平兼顧降低霧度的性能和聚集性的降低。
<水>
此處公開的研磨用組合物典型地除了上述含酰胺基聚合物A以外還含有水。作為水,可以優選使用離子交換水(去離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。對于使用的水,為了盡量避免阻礙研磨用組合物中所含有的其它成分的作用,例如優選過渡金屬離子的總含量為100ppb以下。例如,可以通過利用離子交換樹脂去除雜質離子、利用過濾器去除異物、蒸餾等操作來提高水的純度。
此處公開的研磨用組合物根據需要還可以含有可與水均勻混合的有機溶劑(低級醇、低級酮等)。通常優選研磨用組合物中所含有的溶劑的90體積%以上為水、更優選95體積%以上(典型的為99~100體積%)為水。
此處公開的研磨用組合物(典型的為漿料狀的組合物)例如可以優選以如下形態實施:其固體成分含量(non-volatile content;NV)為0.01質量%~50質量%、剩余部分為水系溶劑(水或水與上述有機溶劑的混合溶劑)的形態;或者剩余部分為水系溶劑及揮發性化合物(例如氨)的形態。更優選上述NV為0.05質量%~40質量%的形態。需要說明的是,上述固體成分含量(NV)是指使研磨用組合物在105℃下干燥24小時后的殘留物在上述研磨用組合物中所占的質量的比率。
<磨粒>
此處公開的研磨用組合物在磨粒的存在下使用。磨粒具有對硅晶圓的表面進行機械研磨的功能。另外,磨粒在這里公開的研磨用組合物中具有使吸附在該磨粒表面上的上述含酰胺基聚合物A與硅晶圓摩擦的功能、或者將吸附在硅晶圓上的上述含酰胺基聚合物A剝離的功能。由此來調整利用硅晶圓研磨促進劑進行的化學研磨。需要說明的是,在本說明書中,“研磨用組合物在磨粒的存在下使用”可以包含在研磨用組合物中含有磨粒的方式。所述方式可作為此處公開的研磨用組合物的適宜的一個實施方式來把握。因此,“研磨用組合物在磨粒的存在下使用”可以換言之為“研磨用組合物含有磨粒”。或者,磨粒例如也可以以包含于研磨墊中的固定磨粒的形態使用。
對此處公開的磨粒的材質沒有特別限制,可以根據研磨用組合物的使用目的、使用方式等適宜選擇。作為磨粒的例子,可以舉出:無機顆粒、有機顆粒、及有機無機復合顆粒。作為無機顆粒的具體例,可以舉出:二氧化硅顆粒、氧化鋁顆粒、氧化鈰顆粒、氧化鉻顆粒、二氧化鈦顆粒、氧化鋯顆粒、氧化鎂顆粒、二氧化錳顆粒、氧化鋅顆粒、氧化鐵紅顆粒等氧化物顆粒;氮化硅顆粒、氮化硼顆粒等氮化物顆粒;碳化硅顆粒、碳化硼顆粒等碳化物顆粒;金剛石顆粒;碳酸鈣、碳酸鋇等碳酸鹽等。作為有機顆粒的具體例,可以舉出:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)顆粒、聚(甲基)丙烯酸顆粒(此處,(甲基)丙烯酸是指包括丙烯酸及甲基丙烯酸的意思。)、聚丙烯腈顆粒等。這樣的磨粒可以單獨使用1種,也可以組合使用2種以上。
作為上述磨粒,優選無機顆粒,其中,優選由金屬或半金屬的氧化物形成的顆粒。作為此處公開的技術中可使用的磨粒的適宜的例子,可以舉出二氧化硅顆粒。其理由是,如果使用包含與研磨對象物(硅晶圓)相同的元素和氧原子的二氧化硅顆粒作為磨粒,則研磨后不會產生與硅不同的金屬或半金屬的殘留物,不存在因硅晶圓表面的污染、與硅不同的金屬或半金屬向研磨對象物內部擴散而導致的作為硅晶圓的電特性變差等擔心。作為從所述觀點出發而優選的研磨用組合物的一個形態,可以例示出僅含有二氧化硅顆粒作為磨粒的研磨用組合物。另外,二氧化硅具有容易獲得高純度這樣的性質。這也可以作為優選二氧化硅顆粒作為磨粒的理由而舉出。作為二氧化硅顆粒的具體例,可以舉出:膠體二氧化硅、氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅等。從不易在研磨對象物表面產生劃痕、能實現霧度更低的表面這樣的觀點出發,作為優選的二氧化硅顆粒,可以舉出膠體二氧化硅及氣相二氧化硅。其中,優選膠體二氧化硅。其中,作為硅晶圓的拋光(特別是最終拋光)中使用的研磨用組合物的磨粒,可優選采用膠體二氧化硅。
構成二氧化硅顆粒的二氧化硅的真比重優選為1.5以上、更優選為1.6以上、進一步優選為1.7以上。通過增大二氧化硅的真比重,在對硅晶圓進行研磨時,研磨速度(每單位時間去除研磨對象物的表面的量)能夠提高。從減少研磨對象物的表面(研磨面)產生的劃痕的觀點出發,優選真比重為2.2以下的二氧化硅顆粒。作為二氧化硅的真比重,可以采用通過使用乙醇作為置換液的液體置換法得到的測定值。
此處公開的技術中,研磨用組合物中所含的磨粒可以為一次顆粒的形態,也可以為多個一次顆粒締合而成的二次顆粒的形態。另外,還可以為一次顆粒形態的磨粒和二次顆粒形態的磨粒混合存在。在優選的一個實施方式中,至少一部分磨粒以二次顆粒的形態包含在研磨用組合物中。
對磨粒的平均一次粒徑DP1沒有特別限制,從研磨效率等觀點出發,優選為5nm以上、更優選為10nm以上。從得到更高的研磨效果的觀點出發,平均一次粒徑DP1優選為15nm以上、更優選為20nm以上(例如超過20nm)。另外,從容易得到平滑性更高的表面的觀點出發,平均一次粒徑DP1通常為100nm以下是適當的,更優選為50nm以下,進一步優選為40nm以下。從得到更高品質的表面等觀點出發,可以使用平均一次粒徑DP1為35nm以下(典型的為小于30nm)的磨粒。
需要說明的是,此處公開的技術中,磨粒的平均一次粒徑DP1例如可以由利用BET法測定的比表面積S(m2/g),通過平均一次粒徑DP1(nm)=2727/S的式子算出。磨粒的比表面積的測定例如可以使用Micromeritics InstrumentCorporation制的表面積測定裝置、商品名“Flow Sorb II 2300”來進行。
從研磨速度等觀點出發,磨粒的平均二次粒徑DP2優選為10nm以上、更優選為20nm以上。從得到更高的研磨效果的觀點出發,平均二次粒徑DP2優選為30nm以上、更優選為35nm以上、進一步優選為40nm以上(例如超過40nm)。另外,從得到平滑性更高的表面的觀點出發,磨粒的平均二次粒徑DP2為200nm以下是適當的,優選為150nm以下、更優選為100nm以下。對于此處公開的技術,從容易得到更高品質的表面等觀點出發,也可以優選以使用平均二次粒徑DP2小于70nm(更優選60nm以下,例如小于50nm)的磨粒的方式實施。
磨粒的平均二次粒徑DP2可如下測定:將作為對象的磨粒的水分散液作為測定樣品,例如通過使用日機裝株式會社制的型號“UPA-UT151”的動態光散射法進行測定。對測定樣品的水分散液中的磨粒濃度沒有特別限定,從測定精度的觀點出發,磨粒的濃度優選設為0.5質量%以下,更優選設為0.2質量%以下。
磨粒的平均二次粒徑DP2通常為磨粒的平均一次粒徑DP1的同等程度以上(DP2/DP1≥1),典型的為大于DP1(DP2/DP1>1)。雖然沒有特別限定,但從研磨效果及研磨后的表面平滑性的觀點出發,磨粒的DP2/DP1通常處于1.2~3的范圍是適當的,優選為1.5~2.5的范圍、更優選為1.7~2.3(例如超過1.8且為2.2以下)的范圍。
磨粒的形狀(外形)可以為球形,也可以為非球形。作為呈非球形的磨粒的具體例,可以舉出花生形狀(即落花生的殼的形狀)、繭型形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。例如,可以優選采用大多數磨粒呈花生形狀的磨粒。
雖然沒有特別限定,但磨粒的一次顆粒的長徑/短徑比的平均值(平均長徑比)優選為1.05以上、進一步優選為1.1以上。通過增大磨粒的平均長徑比,能實現更高的研磨速度。另外,從減少劃痕等觀點出發,磨粒的平均長徑比優選為3.0以下,更優選為2.0以下,進一步優選為1.5以下。
上述磨粒的形狀(外形)、平均長徑比例如可以通過電子顯微鏡觀察來把握。作為把握平均長徑比的具體步驟,例如,使用掃描型電子顯微鏡(SEM),對于能夠識別獨立的顆粒形狀的規定個數(例如200個)的磨粒顆粒,描繪與各個顆粒圖像外接的最小的長方形。然后,對于對各顆粒圖像描繪出的長方形,將用其長邊的長度(長徑的值)除以短邊的長度(短徑的值)所得到的值作為長徑/短徑比(長徑比)而算出。通過對上述規定個數的顆粒的長徑比進行算術平均,能夠求出平均長徑比。
<硅晶圓研磨促進劑>
此處公開的研磨用組合物典型地除了含有含酰胺基聚合物A、有機化合物B及水以外,還含有硅晶圓研磨促進劑。硅晶圓研磨促進劑為通過添加到研磨用組合物中而發揮對作為研磨對象的面進行化學研磨的作用并有助于提高研磨速度的成分。硅晶圓研磨促進劑具有對硅進行化學蝕刻的作用,典型的為堿性化合物。由于研磨用組合物中所含的堿性化合物使研磨用組合物的pH增大,使磨粒、含酰胺基聚合物A的分散狀態提高,因此能夠有助于研磨用組合物的分散穩定性的提高、磨粒帶來的機械研磨作用的提高。
作為堿性化合物,可以使用含有氮的有機或無機的堿性化合物、堿金屬或堿土金屬的氫氧化物、各種碳酸鹽、碳酸氫鹽等。例如,可以舉出:堿金屬的氫氧化物、氫氧化季銨或其鹽、氨、胺等。作為堿金屬的氫氧化物的具體例,可以舉出:氫氧化鉀、氫氧化鈉等。作為碳酸鹽或碳酸氫鹽的具體例,可以舉出:碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等。作為氫氧化季銨或其鹽的具體例,可以舉出:四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨等。作為胺的具體例,可以舉出:甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、六亞甲基二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、無水哌嗪、哌嗪六水合物、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、胍、咪唑、三唑等唑類等。這樣的堿性化合物可以單獨使用1種或組合使用2種以上。
作為從提高研磨速度等觀點出發而優選的堿性化合物,可以舉出:氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸鈉。其中,作為優選的堿性化合物,可以例示出:氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、四甲基氫氧化銨及四乙基氫氧化銨。作為更優選的堿性化合物,可以舉出氨及四甲基氫氧化銨。作為特別優選的堿性化合物,可以舉出氨。
<其它成分>
此處公開的研磨用組合物在不會顯著妨礙本發明的效果的范圍內,根據需要還可以含有螯合劑、有機酸、有機酸鹽、無機酸、無機酸鹽、防腐劑、防霉劑等可以在研磨用組合物(典型的為硅晶圓的最終拋光中使用的研磨用組合物)中使用的公知的添加劑。
作為螯合劑的例子,可以舉出:氨基羧酸系螯合劑及有機膦酸系螯合劑。氨基羧酸系螯合劑的例子中包括:乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、次氮基三乙酸、次氮基三乙酸鈉、次氮基三乙酸銨、羥基乙基乙二胺三乙酸、羥基乙基乙二胺三乙酸鈉、二亞乙基三胺五乙酸、二亞乙基三胺五乙酸鈉、三亞乙基四胺六乙酸及三亞乙基四胺六乙酸鈉。有機膦酸系螯合劑的例子中包括:2-氨基乙基膦酸、1-羥基乙叉基-1,1-二膦酸、氨基三(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、二亞乙基三胺五(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-膦酰基丁烷-1,2-二羧酸、1-膦酰基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦酰基琥珀酸。這些之中,更優選有機膦酸系螯合劑,其中,作為優選的有機膦酸系螯合劑,可以舉出乙二胺四(亞甲基膦酸)及二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)。作為特別優選的螯合劑,可以舉出乙二胺四(亞甲基膦酸)。
作為有機酸的例子,可以舉出:甲酸、乙酸、丙酸等脂肪酸;苯甲酸、鄰苯二甲酸等芳香族羧酸、檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸、有機磺酸、有機膦酸等。作為有機酸鹽的例子,可以舉出有機酸的堿金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)、銨鹽等。作為無機酸的例子,可以舉出:硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸等。作為無機酸鹽的例子,可以舉出無機酸的堿金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)、銨鹽。有機酸及其鹽、以及無機酸及其鹽可以單獨使用1種或組合使用2種以上。
作為防腐劑及防霉劑的例子,可以舉出異噻唑啉系化合物、對羥基苯甲酸酯類、苯氧基乙醇等。
<用途>
此處公開的研磨用組合物可以用于由單晶硅形成的研磨對象物(硅晶圓)的研磨。對研磨對象物的形狀沒有特別限制。此處公開的研磨用組合物可以優選應用于例如板狀、多面體狀等具有平面的研磨對象物的研磨、或者研磨對象物的端部的研磨(例如晶圓邊緣的研磨)。
此處公開的研磨用組合物可優選用于研磨對象物的最終拋光。因此,根據本說明書,提供一種包含使用了上述研磨用組合物的最終拋光工序的研磨物的制造方法(例如硅晶圓的制造方法)。需要說明的是,最終拋光是指目標物的制造工藝中的最后的拋光工序(即,在該工序之后不再進行進一步拋光的工序)。另外,此處公開的研磨用組合物還可以用于比最終拋光靠上游的拋光工序(是指粗研磨工序和最終研磨工序之間的預研磨工序。典型的為包括至少1次拋光工序,進而可以包括2次、3次……等拋光工序。),例如在即將進行最終拋光之前進行的拋光工序。
此處公開的研磨用組合物可以特別優選用于硅晶圓的研磨。例如,作為用于硅晶圓的最終拋光或比其靠上游的拋光工序的研磨用組合物是適當的。例如,用于通過上游的工序調節為表面粗糙度為0.01nm~100nm的表面狀態的硅晶圓的拋光(典型的為最終拋光或即將進行最終拋光之前的拋光)是有效的。特別優選用于最終拋光。
<研磨液>
此處公開的研磨用組合物典型的為以包含該研磨用組合物的研磨液的形態供給到研磨對象物,用于該研磨對象物的研磨。上述研磨液例如可以為將此處公開的任意研磨用組合物稀釋(典型的為用水稀釋)而制備的研磨液。或者,也可以將該研磨用組合物直接作為研磨液使用。即,此處公開的技術中的研磨用組合物的概念包含向研磨對象物供給而用于該研磨對象物的研磨的研磨液(工作漿料)、和稀釋而作為研磨液使用的濃縮液(研磨液的原液)這兩者。作為包含此處公開的研磨用組合物的研磨液的其它例子,可以舉出對該研磨用組合物的pH進行調節而成的研磨液。
對研磨液中的含酰胺基聚合物A的含量沒有特別限制,例如可以設為1×10-4質量%以上。從降低霧度等觀點出發,優選的含量為5×10-4質量%以上、更優選為1×10-3質量%以上、例如為2×10-3質量%以上。另外,從研磨速度等觀點出發,優選將上述含量設為0.2質量%以下、更優選設為0.1質量%以下(例如0.05質量%以下)。需要說明的是,在上述研磨液含有2種以上含酰胺基聚合物A的情況下,上述含量是指該研磨液中所含有的全部的含酰胺基聚合物A的總含量。
對研磨液中的有機化合物B的含量沒有特別限制,例如可以設為1×10-5質量%以上。從降低霧度的性能及聚集性的降低的觀點出發,優選的含量為3×10-5質量%以上、更優選為5×10-5質量%以上、例如為8×10-5質量%以上。另外,優選將上述含量設為0.2質量%以下、更優選設為0.1質量%以下(例如0.05質量%以下)。需要說明的是,在上述研磨液含有2種以上有機化合物B的情況下,上述含量是指該研磨液中所含有的全部的有機化合物B的總含量。
另外,對含酰胺基聚合物A的含量w1與有機化合物B的含量w2的質量比(w1/w2)沒有特別限制,例如可以設為0.01~1000的范圍、優選0.05~500的范圍、更優選0.1~200的范圍、進一步優選0.5~150的范圍。
此處公開的研磨用組合物包含磨粒時,對研磨液中的磨粒的含量沒有特別限制,典型的為0.01質量%以上、優選為0.05質量%以上、更優選為0.1質量%以上,例如為0.15質量%以上。通過增大磨粒的含量,能實現更高的研磨速度。從實現霧度更低的表面的觀點出發,通常,上述含量為10質量%以下是適當的,優選為7質量%以下、更優選為5質量%以下、進一步優選為2質量%以下、例如為1質量%以下。
對此處公開的研磨液中的硅晶圓研磨促進劑的含量沒有特別限制。從提高研磨速度等觀點出發,通常,優選將其含量設為研磨液的0.001質量%以上、更優選設為0.003質量%以上。另外,從降低霧度等觀點出發,優選將上述含量設為小于0.4質量%、更優選設為小于0.25質量%。
對研磨液的pH的下限值沒有特別限定。例如pH優選為8.0以上、進一步優選為9.0以上、最優選為9.5以上。研磨液的pH為8.0以上(進一步優選為9.0以上、最優選為9.5以上)時,硅晶圓的研磨速度提高,能夠高效地獲得表面精度高的硅晶圓。另外,研磨液中顆粒的分散穩定性提高。對研磨液的pH的上限值沒有特別限制,優選為12.0以下、進一步優選為11.0以下。研磨液的pH為12.0以下(進一步優選為11.0以下)時,能夠防止研磨液中所含的磨粒(特別是膠體二氧化硅、氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅等二氧化硅顆粒)因堿性化合物而溶解的情況,能夠抑制由磨粒帶來的機械研磨作用的降低。上述pH可以利用例如上述堿性化合物、上述其它成分中的有機酸或無機酸來調節。上述pH可優選應用于硅晶圓的研磨中使用的研磨液(例如最終拋光用的研磨液)。研磨液的pH如下進行測定:使用pH計(例如,HORIBA,Ltd.制的玻璃電極式氫離子濃度指示計(型號F-23)),使用標準緩沖液(鄰苯二甲酸鹽pH緩沖液pH:4.01(25℃)、中性磷酸鹽pH緩沖液pH:6.86(25℃)、碳酸鹽pH緩沖液pH:10.01(25℃)),進行3點校正后,將玻璃電極放入到研磨液中,經過2分鐘以上,對穩定后的值進行測定。
<濃縮液>
此處公開的研磨用組合物在供給到研磨對象物之前可以為被濃縮的形態(即,研磨液的濃縮液的形態)。這樣被濃縮的形態的研磨用組合物從制造、流通、保存等時的便利性、成本減少等觀點出發是有利的。濃縮倍率例如以體積換算計可以設為2倍~100倍左右,通常為5倍~50倍左右是適當的。優選的一個實施方式的研磨用組合物的濃縮倍率為10倍~40倍,例如為15倍~25倍。
這樣處于濃縮液的形態的研磨用組合物可以以下述方式使用:在期望的時機進行稀釋來制備研磨液,向研磨對象物供給該研磨液。上述稀釋典型地可以通過在上述濃縮液中加入前述的水系溶劑并混合來進行。另外,在上述水系溶劑為混合溶劑的情況下,可以僅加入該水系溶劑的構成成分中的一部分成分進行稀釋,也可以加入以與上述水系溶劑不同的量比包含這些構成成分的混合溶劑進行稀釋。另外,如后所述,在多組分型的研磨用組合物中,可以在將它們中的一部分組分稀釋之后與其它組分混合而制備研磨液,也可以在將多個組分混合之后將該混合物稀釋而制備研磨液。
上述濃縮液的NV例如可以設為50質量%以下。從研磨用組合物的穩定性(例如磨粒的分散穩定性)、過濾性等觀點出發,通常,濃縮液的NV設為40質量%以下是適當的,優選為30質量%以下、更優選為20質量%以下,例如為15質量%以下。另外,從制造、流通、保存等時的便利性、成本減少等觀點出發,濃縮液的NV設為0.5質量%以上是適當的,優選為1質量%以上、更優選為3質量%以上,例如為5質量%以上。
上述濃縮液中的含酰胺基聚合物A的含量例如可以設為3質量%以下。從研磨用組合物的過濾性、清洗性等觀點出發,通常,上述含量優選為1質量%以下、更優選為0.5質量%以下。另外,從制造、流通、保存時的便利性、成本減少等觀點出發,上述含量通常為1×10-3質量%以上是適當的,優選為5×10-3質量%以上、更優選為1×10-2質量%以上。
上述濃縮液中的有機化合物B的含量例如可以設為2質量%以下。從研磨用組合物的過濾性等觀點出發,通常,上述含量優選為1質量%以下、更優選為0.5質量%以下。另外,從制造、流通、保存時的便利性、成本減少等觀點出發,上述含量通常設為1×10-5質量%以上是適當的。
此處公開的研磨用組合物包含磨粒時,上述濃縮液中的磨粒的含量例如可以設為50質量%以下。從研磨用組合物的穩定性(例如磨粒的分散穩定性)、過濾性等觀點出發,通常,上述含量優選為45質量%以下、更優選為40質量%以下。在優選的一個實施方式中,磨粒的含量可以設為30質量%以下,也可以設為20質量%以下(例如15質量%以下)。另外,從制造、流通、保存時的便利性、成本減少等觀點出發,磨粒的含量例如可以設為0.5質量%以上,優選為1質量%以上、更優選為3質量%以上(例如5質量%以上)。
此處公開的研磨用組合物可以為單組分型,也可以為以二組分型為首的多組分型。例如可以如下構成:將包含該研磨用組合物的構成成分中的一部分成分的I液(例如包含磨粒(例如二氧化硅顆粒)和硅晶圓研磨促進劑和水的分散液)和包含剩余成分的II液(例如含有含酰胺基聚合物A及有機化合物B的液體)混合而用于研磨對象物的研磨。或者還可以以如下方式使用:在規定的時機,在包含硅晶圓研磨促進劑、含酰胺基聚合物A、有機化合物B及水的研磨用組合物中混合另外準備的磨粒。
<研磨用組合物的制備>
對此處公開的研磨用組合物的制造方法沒有特別限定。例如可以使用葉片式攪拌機、超聲波分散機、均質混合器等公知的混合裝置將研磨用組合物中所含的各成分混合。對混合這些成分的方式沒有特別限定,例如可以一次性混合全部成分,也可以按照適宜設定的順序進行混合。
<研磨>
此處公開的研磨用組合物例如可以以包括以下操作的方式用于研磨對象物的研磨。以下,對使用此處公開的研磨用組合物對研磨對象物進行研磨的方法的適宜的一個實施方式進行說明。
即,準備包含此處公開的任意研磨用組合物的研磨液(典型的為漿料狀的研磨液,有時也稱為研磨漿料。)。準備上述研磨液可以包括對研磨用組合物進行濃度調節(例如稀釋)、pH調節等操作來制備研磨液。或者,也可以將上述研磨用組合物直接作為研磨液使用。另外,多組分型的研磨用組合物的情況下,準備上述研磨液可以包括:將這些組分混合,在該混合前對1個或多個組分進行稀釋,在該混合后對該混合物進行稀釋等。
接著,向研磨對象物供給該研磨液,利用常規方法進行研磨。例如,在進行硅晶圓的最終拋光的情況下,將經過了打磨工序及預拋光工序的硅晶圓安裝在一般的研磨裝置上,通過該研磨裝置的研磨墊向上述硅晶圓的表面(研磨對象面)供給研磨液。典型的為,邊連續地供給上述研磨液,邊將研磨墊按壓在硅晶圓的表面上并使兩者相對移動(例如旋轉移動)。經過所述研磨工序,完成研磨對象物的研磨。
需要說明的是,對上述研磨工序中使用的研磨墊沒有特別限定。例如可以使用無紡布型、絨面革型、包含磨粒的研磨墊、不包含磨粒的研磨墊等的任意種。
<沖洗>
對于使用此處公開的、包含磨粒的研磨用組合物進行了研磨的研磨物,可以用除了不包含磨粒以外包含與上述研磨用組合物相同成分的沖洗液來沖洗。換言之,研磨對象物的研磨可以具有下述沖洗工序:使用除了不包含磨粒以外包含與上述研磨用組合物相同成分的沖洗液對上述研磨物進行沖洗的工序。通過沖洗工序,能夠使成為研磨物的表面的缺陷、霧度的原因的磨粒等殘留物減少。沖洗工序可以在拋光工序和拋光工序之間進行,也可以在最終拋光工序之后且后述的清洗工序之前進行。通過使用除了不包含磨粒以外包含與上述研磨用組合物相同的沖洗液進行沖洗,能夠進一步減少缺陷、降低霧度而不會阻礙吸附于硅晶圓表面上的上述含酰胺基聚合物A的作用。所述沖洗液典型地可以為包含硅晶圓研磨促進劑、含酰胺基聚合物A及水的硅晶圓研磨用組合物(具體而言為硅晶圓研磨的沖洗中使用的組合物。也稱為沖洗用組合物。)。關于該硅晶圓的沖洗用組合物的組成等,由于除了不包含磨粒以外與上述的硅晶圓研磨用組合物基本相同,因此此處不再重復說明。
<清洗>
另外,使用此處公開的研磨用組合物進行了研磨的研磨物典型的為在研磨后(如果必要則在沖洗后)進行清洗。該清洗可以使用適當的清洗液進行。對使用的清洗液沒有特別限定,例如可以使用半導體等領域中通常使用的SC-1清洗液(氫氧化銨(NH4OH)和過氧化氫(H2O2)和水(H2O)的混合液。以下,將使用SC-1清洗液進行清洗稱為“SC-1清洗”。)、SC-2清洗液(HCl和H2O2和H2O的混合液。)等。清洗液的溫度例如可以設為常溫~90℃左右。從提高清洗效果的觀點出發,可優選使用50℃~85℃左右的清洗液。
以下,對本發明相關的幾個實施例進行說明,但并非意在將本發明限定于所述實施例所示的內容。需要說明的是,在以下的說明中,“份”及“%”在沒有特別說明的情況下為質量基準。
<研磨用組合物的制備>
(實施例1)
將磨粒、水溶性聚合物、有機化合物、氨水(濃度29%)及去離子水混合,得到研磨用組合物的濃縮液。用去離子水將該濃縮液稀釋20倍,制備實施例1的研磨用組合物。
作為磨粒,使用平均一次粒徑35nm的膠體二氧化硅。上述平均一次粒徑是使用Micromeritics Instrument Corporation制的表面積測定裝置、商品名“Flow Sorb II 2300”測得的。
作為水溶性聚合物,使用Mw為33×104的聚丙烯酰基嗎啉(以下記為“PACMO”)。
作為有機化合物,使用Mw為9×103的PEO-PPO-PEO型的三嵌段共聚物(中心部為PPO、兩端為PEO、以下記為“PEO-PPO-PEO”。)。上述PEO-PPO-PEO中的EO單元與PO單元的摩爾比為EO:PO=85:15。
磨粒、水溶性聚合物、有機化合物、及氨水的用量為如下的量:研磨用組合物中的磨粒的含量為0.46%、水溶性聚合物的含量為0.010%、有機化合物的含量為0.0025%、氨(NH3)的含量為0.010%。
(實施例2)
使用Mw為378的聚氧乙烯(氧化乙烯加成摩爾數5)癸基醚(以下記為“C10PEO5”)作為有機化合物,使組合物中所含有的C10PEO5的含量為0.0003%,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(實施例3)
使用Mw為17×104的PACMO作為水溶性聚合物,使用Mw為1.2×104的聚乙烯醇(皂化度為95摩爾%以上;以下記為“PVA”)作為有機化合物,使研磨用組合物中所含有的PVA的含量為0.0100%,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(實施例4)
使用與實施例3相同的PVA和與實施例1相同的PEO-PPO-PEO作為有機化合物,使研磨用組合物中所含有的PVA的含量為0.005%、使PEO-PPO-PEO的含量為0.0025%,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(實施例5)
使研磨用組合物中所含有的磨粒的含量為0.35%,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(比較例1)
使用Mw為17×104的PACMO作為水溶性聚合物,不使用PEO-PPO-PEO,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(比較例2)
不使用PEO-PPO-PEO,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(比較例3)
使用Mw為25×104的羥乙基纖維素(以下記為“HEC”)代替PACMO,使研磨用組合物中所含有的HEC的含量為0.017%,除此以外,與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
(比較例4)
使用EO和PO的無規共聚物(Mw10×104;以下記為“EOPO無規共聚物”)代替PEO-PPO-PEO,使研磨用組合物中所含有的EOPO無規共聚物的含量為0.017%。需要說明的是,上述EOPO無規共聚物中的EO單元與PO單元的摩爾比為EO:PO=12:1。另外,使用Mw為7×104的PACMO作為水溶性聚合物,使研磨用組合物中所含有的PACMO的含量為0.005%。其它與實施例1同樣地操作,制備本例的研磨用組合物。
<硅晶圓的研磨>
將各例的研磨用組合物直接用作研磨液,在下述的條件下對硅晶圓的表面進行研磨。作為硅晶圓,進行粗研磨,對直徑為300mm、傳導型為P型、晶體取向為<100>、電阻率為0.1Ω·cm以上且小于100Ω·cm的硅晶圓使用研磨漿料(Fujimi Inc.制、商品名“GLANZOX 2100”)進行預研磨,由此將表面粗糙度調節為0.1nm~10nm而使用。
[研磨條件]
研磨機:株式會社岡本工作機械制作所制造的單片研磨機、型號“PNX-332B”
研磨臺:使用上述研磨機所具有的3個工作臺中處于后段的2個工作臺,實施預研磨后的最終研磨的第1段及第2段。
(以下的條件各工作臺相同。)
研磨載荷:15kPa
平板轉速:30rpm
研磨頭轉速:30rpm
研磨時間:2分鐘
研磨液的溫度:20℃
研磨液的供給速度:2.0升/分鐘(使用自然流掛(掛け流し))
<清洗>
使用組成為氨水(濃度29%):雙氧水(濃度31%):去離子水(DIW)=1:3:30(體積比)的清洗液,對研磨后的硅晶圓進行清洗(SC-1清洗)。更具體而言,準備2個安裝有頻率950kHz的超聲波振蕩器的清洗槽,在所述第1及第2清洗槽中分別容納上述清洗液,保持為60℃。然后,在使上述超聲波振蕩器工作的狀態下,將研磨后的硅晶圓在第1清洗槽中浸漬6分鐘,然后在使超聲波振蕩器工作的狀態下,在容納有超純水的沖洗槽中浸漬并沖洗,進而在使上述超聲波振蕩器工作的狀態下,在第2清洗槽中浸漬6分鐘。
<霧度測定>
使用KLA-Tencor Corporation制的晶圓檢查裝置、商品名“Surfscan SP2”,在DWO模式下測定清洗后的硅晶圓表面的霧度(ppm)。將所得結果換算為以比較例1的霧度值為100%時的相對值,并示于表1。
<聚集性評價>
為了對研磨用組合物的聚集性進行評價,測定了該研磨用組合物的聚集率。此處,本說明書中的研磨用組合物的聚集率被定義為:將研磨用組合物中的顆粒的平均粒徑設為R1、將后述的對照組合物中的磨粒的平均粒徑設為R2時的R1相對于R2的比(即R1/R2)。上述聚集率越小,表示研磨用組合物的聚集性越低。以下,對研磨用組合物的聚集率的測定方法進行具體說明。
首先,將研磨用組合物作為測定樣品,通過使用了日機裝株式會社制的型號“UPA-UT151”的動態光散射法對該研磨用組合物中的顆粒的平均粒徑(體積平均粒徑)R1進行測定(測定裝置在以下的R2的測定中是相同的)。接著,將上述研磨用組合物的制作中使用的磨粒、氨水及去離子水以與該研磨用組合物中的含量一致的方式進行稱量并混合,由此制備對照組合物。具體而言,不使用水溶性聚合物及有機化合物,除此以外,與研磨用組合物的制作方法同樣地操作,制備上述對照組合物。將得到的對照組合物作為測定樣品,通過動態光散射法對該對照組合物中的磨粒的平均粒徑(體積平均粒徑)R2進行測定。其結果,實施例1~4及比較例1~4的對照組合物中的磨粒的平均粒徑R2均為57nm、實施例5的對照組合物中的磨粒的平均粒徑R2為42nm。由得到的R1及R2算出R1/R2,由此求出研磨用組合物的聚集率。將各例的研磨用組合物的R1及聚集率的結果示于表1。
[表1]
如表1所示,組合使用了高分子量的PACMO和低分子量的有機化合物的實施例1~5的研磨用組合物顯示出以高水平兼顧了降低霧度的性能和聚集性的降低。其中,包含Mw小于1×104的有機化合物的實施例1、2、4及5顯示出更優異的降低霧度效果。另外,包含Mw為33×104的PACMO和Mw為9000的PEO-PPO-PEO的實施例1、4及5的研磨用組合物顯示出兼顧了更優異的降低霧度性能和聚集性的降低。與此相對,單獨使用了PACMO的比較例1、2的研磨用組合物均為降低霧度性能不足。另外可知,對于組合使用了高分子量的HEC和低分子量的PEO-PPO-PEO(有機化合物)的比較例3的研磨用組合物,雖然比比較例1或2減少了霧度,但聚集性高,缺乏兩性能的平衡。另外,對于組合使用了低分子量的PACMO和高分子量的EOPO無規共聚物(有機化合物)的比較例4的研磨用組合物,降低霧度的性能及聚集性的降低均差。由該結果能夠確認:通過組合使用高分子量的含氨基聚合物和低分子量的有機化合物,能平衡良好地實現降低霧度性能和聚集性的降低。
以上,對本發明的具體例進行了詳細說明,但這些例子只是例示,并非限定權利要求的范圍。權利要求的范圍中記載的技術包括對例示的具體例進行各種變形、變更。