JP6305674B2 - Polishing composition and method for producing semiconductor substrate - Google Patents
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Description
本発明は、研磨用組成物及び半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing composition and a method for producing a semiconductor substrate.
シリコン基板の表面を研磨する用途で使用される研磨用組成物として、二酸化ケイ素の粒子を砥粒として含有する研磨用組成物が知られている。例えば、特許文献1には、平均一次粒子径等の異なる2種類のシリカ粒子と、水溶性高分子と、塩基性化合物とを含有する研磨用組成物が開示されている。特許文献1の研磨用組成物では、平均一次粒子径等の異なる2種類のシリカ粒子を砥粒として含有させることによって、研磨速度の向上や研磨後のシリコン基板の表面粗さの低減を図っている。 As a polishing composition used for the purpose of polishing the surface of a silicon substrate, a polishing composition containing silicon dioxide particles as abrasive grains is known. For example, Patent Document 1 discloses a polishing composition containing two types of silica particles having different average primary particle diameters, a water-soluble polymer, and a basic compound. In the polishing composition of Patent Document 1, by incorporating two types of silica particles having different average primary particle diameters as abrasive grains, the polishing rate is improved and the surface roughness of the silicon substrate after polishing is reduced. Yes.
しかしながら、特許文献1の研磨用組成物を用いた場合には、シリコン基板の研磨面にスクラッチが発生し易いという問題があった。また、特許文献1の研磨用組成物は、シリコン基板の研磨面のヘイズレベルを低減するという観点においても不十分なものであった。 However, when the polishing composition of Patent Document 1 is used, there is a problem that scratches are easily generated on the polished surface of the silicon substrate. Further, the polishing composition of Patent Document 1 is insufficient from the viewpoint of reducing the haze level of the polished surface of the silicon substrate.
本発明の目的は、研磨対象物の研磨面に生じるスクラッチを低減することができるとともに、同研磨面のヘイズレベルを低減することができる研磨用組成物及び半導体基板の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polishing composition and a method for manufacturing a semiconductor substrate that can reduce scratches generated on the polishing surface of an object to be polished and can reduce the haze level of the polishing surface. is there.
上記の目的を達成するために、本発明の研磨用組成物は、電子顕微鏡を用いて求められる長径/短径比の平均値が1.5以上2.0以下である砥粒Aと、電子顕微鏡を用いて求められる長径/短径比の平均値が1.0以上1.2以下である砥粒Bとを含有し、前記砥粒Aの長径の平均値は5nm以上100nm以下であり、前記砥粒Bの長径の平均値は5nm以上40nm以下であり、シリコン基板を研磨する用途に用いられることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the polishing composition of the present invention comprises an abrasive A having an average value of the major axis / minor axis ratio determined by using an electron microscope of 1.5 to 2.0 , and an electron The average value of the major axis / minor axis ratio determined using a microscope is 1.0 to 1.2, and the average value of the major axis of the abrasive grain A is 5 nm to 100 nm, The average value of the major axis of the abrasive grains B is 5 nm or more and 40 nm or less, and is used for polishing a silicon substrate.
研磨用組成物は、シリコン基板を最終研磨する用途に用いられることが好ましい。
また、本発明の半導体基板の製造方法は、上記研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする。
Polishing composition Ken is preferably used in applications for final polishing of silicon substrate.
Moreover, the manufacturing method of the semiconductor substrate of this invention is characterized by including the grinding | polishing process of grind | polishing a silicon substrate using the said polishing composition.
本発明の研磨用組成物及び半導体基板の製造方法によれば、研磨対象物の研磨面に生じるスクラッチを低減することができるとともに、同研磨面のヘイズレベルを低減することができる。 According to the polishing composition and the method for producing a semiconductor substrate of the present invention, it is possible to reduce scratches generated on the polishing surface of the object to be polished and to reduce the haze level of the polishing surface.
以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、砥粒を含有するものであり、好ましくは水溶性高分子、塩基性化合物、キレート剤、及び界面活性剤を更に含有する。そして、研磨用組成物は砥粒等の各成分を水に混合して調製される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
The polishing composition of the present embodiment contains abrasive grains, and preferably further contains a water-soluble polymer, a basic compound, a chelating agent, and a surfactant. The polishing composition is prepared by mixing each component such as abrasive grains with water.
研磨用組成物は、研磨対象物としてのシリコン基板の表面を研磨する用途に使用される。シリコン基板の研磨工程には、例えば、シリコン単結晶インゴットから円盤状にスライスされたシリコン基板に対して、その表面を平面化する粗研磨工程(一次研磨・二次研磨)と、粗研磨工程後のシリコン基板の表面に存在する微細な凹凸を更に除去して鏡面化する最終研磨工程とが含まれるが、研磨用組成物は最終研磨する用途に使用されることが特に好ましい。そして、研磨用組成物を用いて表面を研磨されたシリコン基板は半導体基板の製造に好適に用いることができる。 Polishing composition is used for the use which grind | polishes the surface of the silicon substrate as a grinding | polishing target object. The silicon substrate polishing step includes, for example, a rough polishing step (primary polishing / secondary polishing) for planarizing the surface of a silicon substrate sliced in a disk shape from a silicon single crystal ingot, and a rough polishing step A final polishing step of further removing the fine irregularities present on the surface of the silicon substrate to make a mirror surface, and the polishing composition is particularly preferably used for final polishing. The silicon substrate whose surface is polished with the polishing composition can be suitably used for manufacturing a semiconductor substrate.
(砥粒)
砥粒は、シリコン基板の表面に対して、物理的な作用を与えて物理的に研磨する。
砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、及び有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア等の金属酸化物からなる粒子、並びに窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子及び窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子が挙げられる。
(Abrasive grains)
The abrasive grains physically polish the surface of the silicon substrate by applying a physical action.
Examples of abrasive grains include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles. Specific examples of the inorganic particles include particles made of a metal oxide such as silica, alumina, ceria, titania, and silicon nitride particles, silicon carbide particles, and boron nitride particles. Specific examples of the organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles.
これらの具体例の中でもシリカが好ましい。シリカの具体例としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、及びゾルゲル法シリカから選ばれるシリカ粒子が挙げられる。これらシリカ粒子の中でも、シリコン基板の研磨面に生じるスクラッチを減少させるという観点において、コロイダルシリカ及びフュームドシリカから選ばれるシリカ粒子、特にコロイダルシリカを用いることが好ましい。これらのうち一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Of these specific examples, silica is preferred. Specific examples of the silica include silica particles selected from colloidal silica, fumed silica, and sol-gel silica. Among these silica particles, it is preferable to use silica particles selected from colloidal silica and fumed silica, particularly colloidal silica, from the viewpoint of reducing scratches generated on the polished surface of the silicon substrate. Of these, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
シリカの真比重は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.6以上であり、更に好ましくは1.7以上である。シリカの真比重の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。シリカの真比重は、好ましくは2.2以下であり、より好ましくは1.9以下である。シリカの真比重は、シリカの粒子を乾燥させた際の重量とこのシリカの粒子に容量既知のエタノールを満たした際の重量とから算出される。 The true specific gravity of silica is preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, and still more preferably 1.7 or more. Due to the increase in the true specific gravity of silica, a high polishing rate can be obtained when polishing a silicon substrate. The true specific gravity of silica is preferably 2.2 or less, more preferably 1.9 or less. The true specific gravity of the silica is calculated from the weight when the silica particles are dried and the weight when the silica particles are filled with ethanol having a known capacity.
研磨用組成物における砥粒の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.2質量%以上であり、更に好ましくは0.3質量%以上である。砥粒の含有量の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。研磨用組成物中における砥粒の含有量は、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは3質量%以下であり、最も好ましくは1質量%以下である。砥粒の含有量の減少によって、研磨用組成物の安定性が向上する。 The content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and still more preferably 0.3% by mass or more. By increasing the content of abrasive grains, a high polishing rate can be obtained when polishing a silicon substrate. The content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, still more preferably 3% by mass or less, and most preferably 1% by mass or less. It is. By reducing the content of the abrasive grains, the stability of the polishing composition is improved.
また、砥粒は主に、長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下である砥粒Aと、長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満である砥粒Bとから構成されている。換言すれば、砥粒は、長径/短径比の平均値の異なる砥粒Aと砥粒Bとが混在した状態で研磨用組成物中に含有されている。 The abrasive grains are mainly abrasive grains A having an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.5 or more and 3.0 or less, and an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5. It is composed of a certain abrasive grain B. In other words, the abrasive grains are contained in the polishing composition in a state where abrasive grains A and abrasive grains B having different average values of the major axis / minor axis ratio are mixed.
研磨用組成物中において、長径/短径比の平均値の異なる砥粒Aと砥粒Bとを混在させることにより、一方の粒子間に他方の粒子が入り込むようになって砥粒密度が高められる。研磨用組成物における砥粒密度が高められることによって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。 In the polishing composition, by mixing the abrasive grains A and the abrasive grains B having different average values of the major axis / minor axis ratio, the other grains enter one of the grains to increase the abrasive density. It is done. By increasing the abrasive density in the polishing composition, a high polishing rate can be obtained when the silicon substrate is polished.
上記長径/短径比の平均値は、砥粒の粒子の形状を示す値であり、例えば、電子顕微鏡を用いた写真観察により求めることができる。具体的には、走査型電子顕微鏡を用いて砥粒を観察し、粒子画像に外接する最小の長方形を描く。そして、粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さ(長径の値)を短辺の長さ(短径の値)で除した値を長径/短径比の平均値として算出する。こうした画像解析処理に基づく上記長径/短径比の平均値の算出は、一般的な画像解析ソフトウェアを用いて行うことができる。 The average value of the major axis / minor axis ratio is a value indicating the shape of the abrasive grains, and can be determined, for example, by photographic observation using an electron microscope. Specifically, the abrasive grains are observed using a scanning electron microscope, and a minimum rectangle circumscribing the particle image is drawn. For the rectangle drawn on the particle image, the value obtained by dividing the length of the long side (the value of the major axis) by the length of the short side (the value of the minor axis) is taken as the average value of the ratio of the major axis / minor axis calculate. Calculation of the average value of the major axis / minor axis ratio based on such image analysis processing can be performed using general image analysis software.
以下、砥粒A及び砥粒Bについて具体的に記載する。
砥粒Aは、長径/短径比の平均値が1.5以上であり、好ましくは1.7以上である。砥粒Aの長径/短径比の平均値の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。砥粒Aは、長径/短径比の平均値が3.0以下であり、好ましくは2.2以下であり、より好ましくは2.0以下である。砥粒Aの長径/短径比の平均値の減少によって、シリコン基板の研磨面に生じるスクラッチが減少する。
Hereinafter, the abrasive grains A and the abrasive grains B will be specifically described.
The abrasive grain A has an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.5 or more, and preferably 1.7 or more. By increasing the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains A, a high polishing rate can be obtained when the silicon substrate is polished. The average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grain A is 3.0 or less, preferably 2.2 or less, more preferably 2.0 or less. By reducing the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains A, scratches generated on the polished surface of the silicon substrate are reduced.
砥粒Bは、長径/短径比の平均値が1.0以上であり、好ましくは1.05以上である。砥粒Bは、長径/短径比の平均値が1.5未満であり、好ましくは1.2以下である。砥粒Bの長径/短径比の平均値を上記の範囲に設定することにより、研磨用組成物中における砥粒密度を好適に高めることができる。砥粒Bの長径/短径比の平均値の減少によって、シリコン基板の研磨面のヘイズレベルが低減される。 The abrasive grain B has an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.0 or more, preferably 1.05 or more. The abrasive grain B has an average value of the major axis / minor axis ratio of less than 1.5, preferably 1.2 or less. By setting the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains B in the above range, the abrasive grain density in the polishing composition can be suitably increased. By reducing the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains B, the haze level of the polished surface of the silicon substrate is reduced.
砥粒Aの長径の平均値は、5nm以上であり、好ましくは30nm以上であり、より好ましくは45nm以上である。砥粒Aの長径の平均値の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。砥粒Aの長径の平均値は、100nm以下であり、好ましくは80nm以下であり、より好ましくは75nm以下である。砥粒Aの長径の平均値の減少によって、シリコン基板の研磨面のヘイズレベルが低減される。 The average value of the major axis of the abrasive grains A is 5 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 45 nm or more. By increasing the average value of the major axis of the abrasive grains A, a high polishing rate can be obtained when the silicon substrate is polished. The average value of the major axis of the abrasive grains A is 100 nm or less, preferably 80 nm or less, and more preferably 75 nm or less. By reducing the average value of the major axis of the abrasive grains A, the haze level of the polished surface of the silicon substrate is reduced.
砥粒Bの長径の平均値は、5nm以上であり、好ましくは20nm以上である。砥粒Bの長径の平均値の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる。砥粒Bの長径の平均値は、45nm以下であり、好ましくは40nm以下である。砥粒Bの長径の平均値の減少によって、シリコン基板の研磨面のヘイズレベルが低減される。 The average value of the major axis of the abrasive grain B is 5 nm or more, preferably 20 nm or more. By increasing the average value of the major axis of the abrasive grains B, a high polishing rate can be obtained when the silicon substrate is polished. The average value of the major axis of the abrasive grain B is 45 nm or less, preferably 40 nm or less. By reducing the average value of the major axis of the abrasive grains B, the haze level of the polished surface of the silicon substrate is reduced.
砥粒の長径の平均値は、電子顕微鏡を用いた写真観察により求めることができる。具体的には、走査型電子顕微鏡を用いて所定個数(例えば200個)の砥粒A(又は砥粒B)を観察し、各々の粒子画像に外接する最小の長方形をそれぞれ描く。そして、粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さ(長径の値)を求め、その平均値を算出する。 The average value of the major axis of the abrasive grains can be determined by photographic observation using an electron microscope. Specifically, a predetermined number (for example, 200) of abrasive grains A (or abrasive grains B) are observed using a scanning electron microscope, and a minimum rectangle circumscribing each particle image is drawn. And about the rectangle drawn with respect to the particle | grain image, the length (value of a major axis) of the long side is calculated | required, and the average value is calculated.
砥粒A及び砥粒Bの質量に基づく含有比率は、90:10乃至10:90の範囲であることが好ましく、より好ましくは80:20乃至20:80の範囲である。砥粒A及び砥粒Bの含有比率を上記範囲とすることにより、研磨用組成物中における砥粒密度を好適に高めることができる。 The content ratio based on the mass of the abrasive grains A and the abrasive grains B is preferably in the range of 90:10 to 10:90, more preferably in the range of 80:20 to 20:80. By setting the content ratio of the abrasive grains A and the abrasive grains B in the above range, the abrasive density in the polishing composition can be suitably increased.
上記砥粒Aと上記砥粒Bとが混在する砥粒は、例えば、長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下であり、長径の平均値が5nm以上100nm以下である砥粒と、長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満であり、長径の平均値が5nm以上45nm以下である砥粒とを配合することによって得ることができる。 The abrasive grains in which the abrasive grains A and the abrasive grains B are mixed have, for example, an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.5 to 3.0 and an average value of the major axis of 5 nm to 100 nm. It can be obtained by blending abrasive grains and abrasive grains having an average value of major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5 and an average value of major axis of 5 nm or more and 45 nm or less.
(水)
水は他の成分の分散媒又は溶媒となる。水は研磨用組成物に含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下とされることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルターによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。具体的には、例えば、イオン交換水、純水、超純水、蒸留水等を用いることが好ましい。
(water)
Water becomes a dispersion medium or solvent for other components. In order to avoid that the function of other components contained in the polishing composition is inhibited as much as possible, for example, the total content of transition metal ions is preferably 100 ppb or less. For example, the purity of water can be increased by operations such as removal of impurity ions using an ion exchange resin, removal of foreign matters by a filter, and distillation. Specifically, for example, ion exchange water, pure water, ultrapure water, distilled water or the like is preferably used.
(水溶性高分子)
研磨用組成物中には水溶性高分子を含有させることができる。水溶性高分子は、研磨時やリンス処理時等のシリコン基板の表面処理時において、シリコン基板の研磨面の濡れ性を高める。水溶性高分子としては、分子中に、カチオン基、アニオン基及びノニオン基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものを使用することができる。具体的な水溶性高分子としては、分子中に水酸基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ基、第四級窒素構造、複素環構造、ビニル構造、ポリオキシアルキレン構造等を含むものが挙げられる。
(Water-soluble polymer)
A water-soluble polymer can be contained in the polishing composition. The water-soluble polymer improves the wettability of the polished surface of the silicon substrate during the surface treatment of the silicon substrate such as during polishing or rinsing. As the water-soluble polymer, those having at least one functional group selected from a cationic group, an anionic group and a nonionic group in the molecule can be used. Specific examples of the water-soluble polymer include those containing a hydroxyl group, carboxyl group, acyloxy group, sulfo group, quaternary nitrogen structure, heterocyclic structure, vinyl structure, polyoxyalkylene structure and the like in the molecule.
水溶性高分子の具体例としては、セルロース誘導体、ポリ(N−アシルアルキレンイミン)等のイミン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンを構造の一部に含む共重合体、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルカプロラクタムを構造の一部に含む共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体、これらのジブロック型やトリブロック型、ランダム型、交互型といった複数種の構造を有する重合体、ポリエーテル変性シリコーン等が挙げられる。 Specific examples of the water-soluble polymer include cellulose derivatives, imine derivatives such as poly (N-acylalkyleneimine), polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, copolymers containing polyvinyl pyrrolidone as part of the structure, polyvinyl caprolactam, polyvinyl caprolactam. A polyoxyethylene, a polymer having a polyoxyalkylene structure, a polymer having a plurality of types such as diblock type, triblock type, random type, and alternating type, poly Examples include ether-modified silicone.
水溶性高分子は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
水溶性高分子の中でも、研磨面における濡れ性の向上、パーティクルの低減、及び表面粗さの低減等の観点から、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、又はポリオキシアルキレン構造を有する重合体が好適である。セルロース誘導体の具体例としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。セルロース誘導体の中でも、シリコン基板の研磨面に濡れ性を与える能力が高く、良好な洗浄性を有する点から、ヒドロキシエチルセルロースが特に好ましい。
A water-soluble polymer may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Among water-soluble polymers, a cellulose derivative, a polyvinyl pyrrolidone, or a polymer having a polyoxyalkylene structure is preferable from the viewpoints of improving wettability on a polished surface, reducing particles, and reducing surface roughness. Specific examples of the cellulose derivative include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like. Among cellulose derivatives, hydroxyethyl cellulose is particularly preferable because it has a high ability to give wettability to the polished surface of a silicon substrate and has good detergency.
水溶性高分子の重量平均分子量は、ポリエチレンオキサイド換算で、1000以上であることが好ましく、より好ましくは10000以上であり、更に好ましくは100000以上であり、最も好ましくは200000以上である。水溶性高分子の重量平均分子量の増大によって、シリコン基板の研磨面の濡れ性が高まる傾向となる。水溶性高分子の重量平均分子量は、2000000以下であることが好ましく、より好ましくは1500000以下であり、更に好ましくは1000000以下であり、最も好ましくは500000以下である。水溶性高分子の重量平均分子量の減少によって、研磨用組成物の安定性がより保たれる傾向となる。 The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 1000 or more in terms of polyethylene oxide, more preferably 10,000 or more, still more preferably 100,000 or more, and most preferably 200,000 or more. As the weight average molecular weight of the water-soluble polymer increases, the wettability of the polished surface of the silicon substrate tends to increase. The water-soluble polymer preferably has a weight average molecular weight of 2000000 or less, more preferably 1500,000 or less, still more preferably 1000000 or less, and most preferably 500000 or less. A decrease in the weight average molecular weight of the water-soluble polymer tends to maintain the stability of the polishing composition.
研磨組成物中における水溶性高分子の含有量は、0.002質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.004質量%以上であり、更に好ましくは0.006質量%以上である。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量の増大によって、研磨面の濡れ性がより向上する傾向となる。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量は、0.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.2質量%以下であり、更に好ましくは0.1質量%以下である。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量の減少によって、研磨用組成物の安定性がより保たれる傾向となる。 The content of the water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.002% by mass or more, more preferably 0.004% by mass or more, and further preferably 0.006% by mass or more. By increasing the content of the water-soluble polymer in the polishing composition, the wettability of the polished surface tends to be further improved. The content of the water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and still more preferably 0.1% by mass or less. . By reducing the content of the water-soluble polymer in the polishing composition, the stability of the polishing composition tends to be more maintained.
(塩基性化合物)
研磨用組成物中には塩基性化合物を含有させることができる。塩基性化合物は、シリコン基板の研磨面に対して、化学的な作用を与えて化学的に研磨する(ケミカルエッチング)。これにより、シリコン基板を研磨する際の研磨速度を向上させることが容易となる。
(Basic compound)
A basic compound can be contained in the polishing composition. The basic compound chemically polishes the polishing surface of the silicon substrate by applying a chemical action (chemical etching). Thereby, it becomes easy to improve the polishing rate at the time of polishing the silicon substrate.
塩基性化合物の具体例としては、アルカリ金属の水酸化物又は塩、水酸化第四級アンモニウム又はその塩、アンモニア、アミン等が挙げられる。アルカリ金属としては、カリウム、ナトリウム等が挙げられる。塩としては、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、酢酸塩等が挙げられる。第四級アンモニウムとしては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物又は塩の具体例としては、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム等が挙げられる。水酸化第四級アンモニウム又はその塩の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。アミンの具体例としては、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、1−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチルピペラジン、グアニジン等が挙げられる。これらの塩基性化合物は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of the basic compound include alkali metal hydroxides or salts, quaternary ammonium hydroxide or salts thereof, ammonia, amines, and the like. Examples of the alkali metal include potassium and sodium. Examples of the salt include carbonate, hydrogen carbonate, sulfate, acetate and the like. Examples of quaternary ammonium include tetramethylammonium, tetraethylammonium, and tetrabutylammonium. Specific examples of the alkali metal hydroxide or salt include potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium sulfate, potassium acetate, potassium chloride and the like. Specific examples of the quaternary ammonium hydroxide or a salt thereof include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide. Specific examples of amines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, monoethanolamine, N- (β-aminoethyl) ethanolamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, anhydrous piperazine , Piperazine hexahydrate, 1- (2-aminoethyl) piperazine, N-methylpiperazine, guanidine and the like. These basic compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
塩基性化合物の中でも、アンモニア、アンモニウム塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属塩、及び第四級アンモニウム水酸化物から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。塩基性化合物の中でも、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、及び炭酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種がより好ましい。塩基性化合物の中でも、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、及び水酸化テトラエチルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種がさらに好ましく、一層好ましくはアンモニア及び水酸化テトラメチルアンモニウムの少なくとも一方であり、最も好ましくはアンモニアである。 Among the basic compounds, at least one selected from ammonia, ammonium salts, alkali metal hydroxides, alkali metal salts, and quaternary ammonium hydroxides is preferable. Among basic compounds, selected from ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, and sodium carbonate More preferred is at least one kind. Among the basic compounds, at least one selected from ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide is more preferable, and more preferably at least one of ammonia and tetramethylammonium hydroxide. Yes, most preferably ammonia.
研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量は、0.001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.002質量%以上であり、更に好ましくは0.003質量%以上である。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量の増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる傾向となる。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量は、1.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以下であり、更に好ましくは0.2質量%以下である。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量の減少によって、シリコン基板の形状が維持され易くなる傾向となる。 It is preferable that content of the basic compound in polishing composition is 0.001 mass% or more, More preferably, it is 0.002 mass% or more, More preferably, it is 0.003 mass% or more. When the content of the basic compound in the polishing composition is increased, a high polishing rate tends to be obtained when the silicon substrate is polished. The content of the basic compound in the polishing composition is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and still more preferably 0.2% by mass or less. Due to the decrease in the content of the basic compound in the polishing composition, the shape of the silicon substrate tends to be easily maintained.
研磨用組成物のpHは8.0以上であることが好ましく、より好ましくは8.5以上であり、更に好ましくは9.0以上である。研磨用組成物のpHの増大によって、シリコン基板を研磨する際に高い研磨速度が得られる傾向となる。研磨用組成物のpHは12.5以下であることが好ましく、より好ましくは12.0以下であり、更に好ましくは11.5以下である。研磨用組成物のpHの減少によって、シリコン基板の形状が維持され易くなる傾向となる。 The pH of the polishing composition is preferably 8.0 or more, more preferably 8.5 or more, and still more preferably 9.0 or more. By increasing the pH of the polishing composition, a high polishing rate tends to be obtained when the silicon substrate is polished. It is preferable that pH of polishing composition is 12.5 or less, More preferably, it is 12.0 or less, More preferably, it is 11.5 or less. By reducing the pH of the polishing composition, the shape of the silicon substrate tends to be easily maintained.
(キレート剤)
研磨用組成物中にはキレート剤を含有させることができる。キレート剤は、研磨系中の金属不純物成分を捕捉して錯体を形成することによってシリコン基板の金属汚染を抑制する。
(Chelating agent)
A chelating agent can be contained in the polishing composition. The chelating agent suppresses metal contamination of the silicon substrate by capturing metal impurity components in the polishing system to form a complex.
キレート剤の具体例としては、例えば、アミノカルボン酸系キレート剤、及び有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。アミノカルボン酸系キレート剤の具体例としては、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムが挙げられる。有機ホスホン酸系キレート剤の具体例としては、2−アミノエチルホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン−1,1,−ジホスホン酸、エタン−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1,2−トリホスホン酸、エタン−1,2−ジカルボキシ−1,2−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2−ジカルボン酸、1−ホスホノブタン−2,3,4−トリカルボン酸、α−メチルホスホノコハク酸等が挙げられる。 Specific examples of chelating agents include aminocarboxylic acid chelating agents and organic phosphonic acid chelating agents. Specific examples of the aminocarboxylic acid chelating agent include ethylenediaminetetraacetic acid, sodium ethylenediaminetetraacetate, nitrilotriacetic acid, sodium nitrilotriacetate, ammonium nitrilotriacetate, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, sodium hydroxyethylethylenediaminetriacetate, diethylenetriamine Examples include acetic acid, sodium diethylenetriaminepentaacetate, triethylenetetraminehexaacetic acid, and sodium triethylenetetraminehexaacetate. Specific examples of the organic phosphonic acid chelating agent include 2-aminoethylphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, aminotri (methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylene Phosphonic acid), ethane-1,1, -diphosphonic acid, ethane-1,1,2-triphosphonic acid, ethane-1-hydroxy-1,1-diphosphonic acid, ethane-1-hydroxy-1,1,2- Triphosphonic acid, ethane-1,2-dicarboxy-1,2-diphosphonic acid, methanehydroxyphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2-dicarboxylic acid, 1-phosphonobutane-2,3,4-tricarboxylic acid, α- And methylphosphonosuccinic acid.
(界面活性剤)
研磨用組成物中には界面活性剤を含有させることができる。界面活性剤は、シリコン基板の研磨面の荒れを抑制する。これにより、研磨面のヘイズレベルを低減することが容易となる。特に、研磨用組成物に塩基性化合物を含有させた場合には、塩基性化合物による化学的研磨(ケミカルエッチング)によってシリコン基板の研磨面に荒れが生じ易くなる傾向となる。このため、塩基性化合物と界面活性剤との併用は特に有効である。
(Surfactant)
A surfactant can be contained in the polishing composition. The surfactant suppresses roughening of the polished surface of the silicon substrate. Thereby, it becomes easy to reduce the haze level of the polished surface. In particular, when a basic compound is included in the polishing composition, the polishing surface of the silicon substrate tends to be roughened by chemical polishing (chemical etching) with the basic compound. For this reason, the combined use of the basic compound and the surfactant is particularly effective.
界面活性剤としては、重量平均分子量が1000未満のものが好ましく、アニオン性又はノニオン性の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の中でも、ノニオン性界面活性剤が好適に用いられる。ノニオン性界面活性剤は、起泡性が低いため、研磨用組成物の調製時や使用時の取り扱いが容易となる。また、例えばイオン性の界面活性剤を用いた場合よりも、pH調整が容易となる。ノニオン性界面活性剤の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシアルキレン重合体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセルエーテル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン付加物等が挙げられる。 As the surfactant, those having a weight average molecular weight of less than 1000 are preferable, and examples thereof include anionic or nonionic surfactants. Among the surfactants, nonionic surfactants are preferably used. Since the nonionic surfactant has low foaming property, it is easy to handle at the time of preparation and use of the polishing composition. In addition, for example, pH adjustment is easier than when an ionic surfactant is used. Specific examples of the nonionic surfactant include oxyalkylene polymers such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene Examples include polyoxyalkylene adducts such as ethylene glyceryl ether fatty acid esters and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters.
具体的には、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンプロピルエーテル、ポリオキシエチレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンペンチルエーテル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレン−2−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミド、ポリオキシエチレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイン酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルチミン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等が挙げられる。 Specifically, polyoxyethylene polyoxypropylene copolymer, polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene propyl ether, polyoxyethylene butyl ether, polyoxyethylene pentyl ether, polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene Oxyethylene-2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene nonyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene isodecyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl Ether, polyoxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene Nyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene laurylamine, polyoxyethylene stearylamine, polyoxyethylene oleylamine, polyoxy Ethylene stearylamide, polyoxyethylene oleylamide, polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene distearate, polyoxyethylene monooleate, polyoxyethylene dioleate, monolaurate Polyoxyethylene sorbitan, polyoxyethylene sorbitan monopaltimate, Nosutearin Polyoxyethylene sorbitan monooleate polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan, polyoxyethylene sorbit tetraoleate, polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hardened castor oil, and the like.
界面活性剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(その他成分)
研磨用組成物は、必要に応じて研磨用組成物に一般に含有されている公知の添加剤、例えば有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防腐剤、防カビ剤等を更に含有してもよい。
As the surfactant, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
(Other ingredients)
The polishing composition further contains known additives generally contained in the polishing composition as necessary, for example, organic acids, organic acid salts, inorganic acids, inorganic acid salts, preservatives, antifungal agents and the like. May be.
有機酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の脂肪酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸等が挙げられる。有機酸塩の具体例としては、有機酸の具体例で記載した有機酸のナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、又はアンモニウム塩が挙げられる。 Specific examples of organic acids include fatty acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid, citric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, Organic sulfonic acid, organic phosphonic acid, etc. are mentioned. Specific examples of the organic acid salt include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts of organic acids described in the specific examples of organic acids, or ammonium salts.
無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、塩酸、炭酸等が挙げられる。無機酸塩の具体例としては、無機酸の具体例で記載した無機酸のナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、又はアンモニウム塩が挙げられる。 Specific examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, carbonic acid and the like. Specific examples of the inorganic acid salt include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts of inorganic acids described in the specific examples of inorganic acids, or ammonium salts.
有機酸塩及び無機酸塩の中でも、シリコン基板の金属汚染を抑制するという点から、アンモニウム塩が好ましい。
有機酸及びその塩、並びに無機酸及びその塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among organic acid salts and inorganic acid salts, ammonium salts are preferable from the viewpoint of suppressing metal contamination of the silicon substrate.
An organic acid and its salt, and an inorganic acid and its salt may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
防腐剤及び防カビ剤の具体例としては、イソチアゾリン系化合物、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノール等が挙げられる。
上記した研磨用組成物を用いてシリコン基板の表面を研磨する研磨工程においては、シリコン基板の表面に研磨用組成物を供給しながら、同表面に研磨パッドを押し付けてシリコン基板及び研磨パッドを回転させる。このとき、研磨パッドとシリコン基板表面との間の摩擦による物理的作用、及び研磨用組成物中の砥粒とシリコン基板表面との間の摩擦による物理的作用によってシリコン基板の表面は研磨される。研磨用組成物が塩基性化合物を含有する場合には、上記物理的作用に加えて、塩基性化合物による化学的作用によってもシリコン基板の表面は研磨される。
Specific examples of the antiseptic and fungicide include isothiazoline compounds, paraoxybenzoates, phenoxyethanol and the like.
In the polishing step of polishing the surface of the silicon substrate using the polishing composition described above, while supplying the polishing composition to the surface of the silicon substrate, the polishing pad is pressed against the surface to rotate the silicon substrate and the polishing pad. Let At this time, the surface of the silicon substrate is polished by the physical action due to friction between the polishing pad and the silicon substrate surface and the physical action due to friction between the abrasive grains in the polishing composition and the silicon substrate surface. . In the case where the polishing composition contains a basic compound, the surface of the silicon substrate is polished by a chemical action by the basic compound in addition to the above physical action.
以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
(1)研磨用組成物は、長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下である砥粒Aと、長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満である砥粒Bとを含有する。砥粒Aの長径の平均値は5nm以上100nm以下であり、砥粒Bの長径の平均値は5nm以上45nm以下である。これにより、研磨用組成物を用いて研磨した後のシリコン基板の研磨面に生じるスクラッチを低減することができるとともに、同研磨面のヘイズレベルを低減することができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects are exhibited.
(1) The polishing composition has abrasive grains A having an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.5 or more and 3.0 or less, and an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5. And abrasive grains B. The average value of the major axis of the abrasive grain A is 5 nm or more and 100 nm or less, and the average value of the major axis of the abrasive grain B is 5 nm or more and 45 nm or less. Thus, scratches generated on the polished surface of the silicon substrate after polishing using the polishing composition can be reduced, and the haze level of the polished surface can be reduced.
(2)研磨用組成物は、シリコン基板を研磨する用途、特にシリコン基板を最終研磨する用途に用いられることで、研磨面のヘイズレベルが低く、且つ研磨面にスクラッチの少ない高品質なシリコン基板を得ることが容易となる。 (2) The polishing composition is used for polishing a silicon substrate, particularly for final polishing of a silicon substrate, so that the polishing surface has a low haze level and a high quality silicon substrate with little scratch on the polishing surface. Can be easily obtained.
(3)半導体基板の製造方法は、上記(1)欄で述べた研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨する研磨工程を含む。これにより、研磨面のヘイズレベルが低く、且つ研磨面にスクラッチの少ないシリコン基板が形成され、同シリコン基板から品質の高い半導体基板を製造することができる。 (3) The semiconductor substrate manufacturing method includes a polishing step of polishing the silicon substrate using the polishing composition described in the above section (1). As a result, a silicon substrate with a low haze level on the polished surface and a low scratch is formed on the polished surface, and a high-quality semiconductor substrate can be manufactured from the silicon substrate.
なお、前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。
In addition, the said embodiment may be changed as follows.
-The polishing composition of the embodiment may be a one-part type or a multi-part type including a two-part type.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、製造時及び販売時には濃縮された状態であってもよい。すなわち、前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液の形態で製造及び販売してもよい。 -The polishing composition of the said embodiment may be in the state concentrated at the time of manufacture and sale. That is, the polishing composition of the above embodiment may be produced and sold in the form of a stock solution of the polishing composition.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水で希釈することにより調製されてもよい。この場合の希釈倍率は、好ましくは2倍以上であり、より好ましくは5倍以上であり、更に好ましくは10倍以上である。上記希釈倍率が増大することによって、研磨用組成物の原液の輸送コストが安価になるとともに、保管場所を節約することができる。上記希釈倍率は、好ましくは100倍以下であり、より好ましくは50倍以下であり、更に好ましくは40倍以下である。上記希釈倍率が減少することによって、研磨用組成物の原液の安定性が保たれ易くなる。 -The polishing composition of the said embodiment may be prepared by diluting the undiluted | stock solution of polishing composition with water. In this case, the dilution rate is preferably 2 times or more, more preferably 5 times or more, and further preferably 10 times or more. By increasing the dilution ratio, the transportation cost of the stock solution of the polishing composition can be reduced, and the storage location can be saved. The dilution ratio is preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less, and further preferably 40 times or less. By reducing the dilution factor, the stability of the stock solution of the polishing composition is easily maintained.
・ 前記実施形態の研磨用組成物に含有される各成分は製造の直前にフィルターによりろ過処理されたものであってもよい。また、前記実施形態の研磨用組成物は、使用の直前にフィルターによりろ過処理して使用されるものであってもよい。ろ過処理が施されることによって、研磨用組成物中の粗大異物が取り除かれて品質が向上する。 -Each component contained in the polishing composition of the embodiment may be filtered by a filter immediately before production. Further, the polishing composition of the above embodiment may be used after being filtered by a filter immediately before use. By performing the filtration treatment, coarse foreign matters in the polishing composition are removed, and the quality is improved.
上記ろ過処理に用いるフィルターの材質及び構造は特に限定されるものではない。フィルターの材質としては、例えば、セルロース、ナイロン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリカーボネート、ガラス等が挙げられる。フィルターの構造としては、例えばデプス、プリーツ、メンブレン等が挙げられる。 The material and structure of the filter used for the filtration process are not particularly limited. Examples of the filter material include cellulose, nylon, polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polycarbonate, and glass. Examples of the filter structure include depth, pleats, membranes, and the like.
・ 前記実施形態の研磨用組成物を用いた研磨工程で使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、不織布タイプ、スウェードタイプ、砥粒を含むもの、砥粒を含まないもののいずれを用いてもよい。 -The polishing pad used in the polishing process using the polishing composition of the embodiment is not particularly limited. For example, any of non-woven fabric type, suede type, those containing abrasive grains, and those not containing abrasive grains may be used.
・ 前記実施形態の研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨するに際して、一度研磨に使用された研磨用組成物を回収して、シリコン基板の研磨に再び使用してもよい。研磨用組成物を再使用する方法としては、例えば、研磨装置から排出された研磨用組成物をタンク内に回収し、再度研磨装置内へ循環させて使用する方法が挙げられる。研磨用組成物を再使用することは、廃液として排出される研磨用組成物の量が減ることにより環境負荷が低減できる点、及び使用する研磨用組成物の量が減ることによりシリコン基板の研磨にかかる製造コストを抑制できる点において有用である。 In polishing the silicon substrate using the polishing composition of the above embodiment, the polishing composition once used for polishing may be collected and used again for polishing the silicon substrate. As a method of reusing the polishing composition, for example, a method of collecting the polishing composition discharged from the polishing apparatus in a tank and circulating it again into the polishing apparatus can be used. Reusing the polishing composition means that the environmental load can be reduced by reducing the amount of the polishing composition discharged as a waste liquid, and polishing the silicon substrate by reducing the amount of the polishing composition to be used. This is useful in that the manufacturing cost can be suppressed.
研磨用組成物を再使用する場合には、研磨により消費・損失された砥粒等の各成分の一部又は全部を、組成物調整剤として添加することが好ましい。組成物調整剤は、各成分を個々に添加してもよいし、各成分を循環タンクの大きさや研磨条件等に応じた任意の比率にて混合した状態で添加してもよい。再使用される研磨用組成物に対して組成物調整剤を添加することにより、研磨用組成物の組成が維持されて、研磨用組成物の機能を持続的に発揮させることができる。 When reusing a polishing composition, it is preferable to add a part or all of each component such as abrasive grains consumed or lost by polishing as a composition modifier. The composition adjusting agent may be added to each component individually, or may be added in a state where each component is mixed at an arbitrary ratio according to the size of the circulation tank, polishing conditions, and the like. By adding a composition adjusting agent to the polishing composition to be reused, the composition of the polishing composition is maintained, and the function of the polishing composition can be exhibited continuously.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、長径/短径比が1.5以上3.0以下である砥粒Aと、長径/短径比が1.0以上1.5未満である砥粒Bとを含有するものであり、砥粒Aの長径の平均値が5nm以上100nm以下であり、砥粒Bの長径の平均値が5nm以上45nm以下であるものであってもよい。 The polishing composition according to the embodiment includes abrasive grains A having a major axis / minor axis ratio of 1.5 or more and 3.0 or less, and abrasive grains having a major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5. B may be included, the average value of the major axis of the abrasive grain A may be 5 nm or more and 100 nm or less, and the average value of the major axis of the abrasive grain B may be 5 nm or more and 45 nm or less.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、シリコン基板を研磨する以外の用途で使用されてもよい。例えば、ステンレスなどの金属、プラスチック、ガラス、及びサファイア等の研磨製品を得るために用いてもよい。 -The polishing composition of the said embodiment may be used for uses other than grind | polishing a silicon substrate. For example, it may be used to obtain a polished product such as a metal such as stainless steel, plastic, glass, and sapphire.
実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
砥粒A及び砥粒Bとしてのシリカ粒子A及びシリカ粒子B、塩基性化合物としてのアンモニア、水溶性高分子としての重量平均分子量が250,000のヒドロキシエチルセルロース、並びにイオン交換水を配合して、実施例1,2及び比較例1〜4の研磨用組成物を調製した。シリカ粒子A及びシリカ粒子Bとしては、長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下であるコロイダルシリカ、及び長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満であるコロイダルシリカをそれぞれ配合した。
The embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
Compounding silica particles A and silica particles B as abrasive grains A and abrasive grains B, ammonia as a basic compound, hydroxyethyl cellulose having a weight average molecular weight of 250,000 as a water-soluble polymer, and ion-exchanged water, Polishing compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared. As silica particle A and silica particle B, colloidal silica having an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.5 or more and 3.0 or less, and an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5 Each of the colloidal silicas was blended.
各例の研磨用組成物の共通組成、並びにシリカ粒子A及びシリカ粒子Bの詳細な構成を表1及び3に示す。表3に示すシリカ粒子A及びシリカ粒子Bの長径の平均値は、日立製作所製の走査型電子顕微鏡“S−4700”を用いた写真観察に基づいて算出した長径/短径比の平均値である。 Tables 1 and 3 show the common composition of the polishing composition of each example, and the detailed configuration of silica particles A and B. The average value of the major axis of silica particle A and silica particle B shown in Table 3 is the average value of the major axis / minor axis ratio calculated based on photo observation using a scanning electron microscope “S-4700” manufactured by Hitachi, Ltd. is there.
次に、各例の研磨用組成物を用いて、予備研磨後のシリコン基板の表面を表2に記載の条件で研磨した(最終研磨に相当)。シリコン基板は、直径が300mm、伝導型がP型、結晶方位が<100>、抵抗率が0.1Ω・cm以上100Ω・cm以下であるシリコン基板を株式会社フジミインコーポレーテッド製の研磨スラリー(商品名GLANZOX 1103)を用いて予備研磨したものを用いた。各例の研磨用組成物について研磨速度を評価するとともに、研磨後のシリコン基板について研磨面のヘイズレベル及びスクラッチを評価した。 Next, the surface of the silicon substrate after preliminary polishing was polished under the conditions shown in Table 2 using the polishing composition of each example (corresponding to final polishing). A silicon substrate having a diameter of 300 mm, a conductivity type of P type, a crystal orientation of <100>, and a resistivity of 0.1 Ω · cm to 100 Ω · cm is a polishing slurry manufactured by Fujimi Incorporated (product) What was pre-polished using the name GLANZOX 1103) was used. While polishing rate was evaluated about the polishing composition of each example, the haze level and scratch of the grinding | polishing surface were evaluated about the silicon substrate after grinding | polishing.
(研磨速度)
研磨前後におけるシリコン基板の質量差を測定し、得られた質量差をシリコン基板の密度、面積、及び研磨時間で除することにより研磨速度を算出するとともに、その算出値に基づいて研磨速度を評価した。その結果を表3の研磨速度欄に示す。研磨速度の評価基準は以下のとおりである。
(Polishing speed)
Calculate the polishing rate by measuring the difference in mass of the silicon substrate before and after polishing and dividing the obtained mass difference by the density, area and polishing time of the silicon substrate, and evaluate the polishing rate based on the calculated value did. The results are shown in the polishing rate column of Table 3. The evaluation criteria for the polishing rate are as follows.
評価A:研磨速度が0.04μm/分以上である場合。
評価B:研磨速度が0.03μm/分以上0.04μm/分未満である場合。
評価C:研磨速度が0.02μm/分以上0.03μm/分未満である場合。
Evaluation A: When the polishing rate is 0.04 μm / min or more.
Evaluation B: The polishing rate is 0.03 μm / min or more and less than 0.04 μm / min.
Evaluation C: When the polishing rate is 0.02 μm / min or more and less than 0.03 μm / min.
評価D:研磨速度が0.02μm/分未満である場合。
(ヘイズレベル)
ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置“Surfscan SP2”を用いて、同装置のDWOモードで研磨後のシリコン基板の研磨面を計測したときに得られる測定値に基づいて同研磨面のヘイズレベルを評価した。その結果を表3のヘイズレベル欄に示す。ヘイズレベルの評価基準は以下のとおりである。
Evaluation D: When the polishing rate is less than 0.02 μm / min.
(Haze level)
The haze level of the polished surface is measured based on the measured value obtained by measuring the polished surface of the polished silicon substrate in the DWO mode of the wafer inspection device “Surfscan SP2” manufactured by KLA-Tencor. evaluated. The results are shown in the haze level column of Table 3. The evaluation criteria for the haze level are as follows.
評価A:上記測定値が0.090ppm未満である場合。
評価B:上記測定値が0.090ppm以上0.095ppm未満である場合。
評価C:上記測定値が0.095ppm以上0.100ppm未満である場合。
Evaluation A: When the measured value is less than 0.090 ppm.
Evaluation B: When the measured value is 0.090 ppm or more and less than 0.095 ppm.
Evaluation C: When the measured value is 0.095 ppm or more and less than 0.100 ppm.
評価D:上記測定値が0.100ppm以上である場合。
(スクラッチ)
ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置“Surfscan SP2”を用いて、研磨後のシリコン基板の研磨面に存在するスクラッチを評価した。その結果を表3のスクラッチ欄に示す。スクラッチの評価基準は以下のとおりである。
Evaluation D: When the measured value is 0.100 ppm or more.
(scratch)
Using a wafer inspection apparatus “Surfscan SP2” manufactured by KLA-Tencor Corporation, scratches present on the polished surface of the polished silicon substrate were evaluated. The results are shown in the scratch column of Table 3. The evaluation criteria for scratches are as follows.
評価A:シリコン基板の研磨面にスクラッチが確認されない場合。
評価C:シリコン基板の研磨面にスクラッチが確認された場合。
Evaluation A: When no scratch is confirmed on the polished surface of the silicon substrate.
Evaluation C: When scratches are confirmed on the polished surface of the silicon substrate.
これらの結果から、好適な研磨速度を維持しつつ、研磨面のヘイズレベル及びスクラッチを低減させるという観点において、研磨用組成物中に、長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下であるシリカ粒子A及び長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満であるシリカ粒子Bを含有させること、並びにシリカ粒子Aの長径の平均値を5nm以上100nm以下とするとともに、シリカ粒子Bの長径の平均値を5nm以上45nm以下とすることが有効であると示唆される。 From these results, the average value of the major axis / minor axis ratio is 1.5 or more in the polishing composition from the viewpoint of reducing the haze level and scratch of the polishing surface while maintaining a suitable polishing rate. Silica particles A that are 0 or less and silica particles B that have an average value of the major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5 are included, and the average value of the major axis of the silica particles A is 5 nm or more and 100 nm or less. In addition, it is suggested that the average value of the major axis of the silica particles B is 5 nm or more and 45 nm or less.
次に、前記実施形態及び実施例等から把握できる技術的思想について記載する。
(イ) 長径/短径比の平均値が1.5以上3.0以下である砥粒Aと、長径/短径比の平均値が1.0以上1.5未満である砥粒Bとを配合してなり、前記砥粒Aの長径の平均値は5nm以上100nm以下であり、前記砥粒Bの長径の平均値は5nm以上45nm以下であることを特徴とする研磨用組成物。
Next, a technical idea that can be grasped from the embodiment and examples will be described.
(A) Abrasive grain A having an average value of major axis / minor axis ratio of 1.5 or more and 3.0 or less, and abrasive grain B having an average value of major axis / minor axis ratio of 1.0 or more and less than 1.5 The polishing composition is characterized in that the average value of the major axis of the abrasive grain A is 5 nm or more and 100 nm or less, and the average value of the major axis of the abrasive grain B is 5 nm or more and 45 nm or less.
Claims (3)
前記砥粒Aの長径の平均値は5nm以上100nm以下であり、
前記砥粒Bの長径の平均値は5nm以上40nm以下であり、
シリコン基板を研磨する用途に用いられることを特徴とする研磨用組成物。 The average value of the major axis / minor axis ratio obtained using an electron microscope is 1.5 to 2.0 and the average value of the major axis / minor axis ratio obtained using an electron microscope is 1.0. Containing abrasive grains B which is 1.2 or less,
The average value of the major axis of the abrasive grains A is 5 nm or more and 100 nm or less,
The average value of the major axis of the abrasive grains B is 5 nm or more and 40 nm or less,
A polishing composition, which is used for polishing a silicon substrate.
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