JPH04291723A - シリコンウェハー用研摩剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造工程での
シリコンウェハーの鏡面研摩に使用される研摩剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
用シリコンウェハーの鏡面化研摩工程には、シリコンイ
ンゴットから切断によってウェハー状に切り出した際に
生じる切断歪層及び表面うねりを除去するラッピング工
程（粗研摩）と、ラッピング工程を経たラップドシリコ
ンウェハーを目的とする表面精度に仕上げるポリッシン
グ工程（精密研摩工程）がある。又ポリッシング工程に
は、大体の精度に仕上げる１次ポリッシング工程（１次
研摩工程）と、目的とする表面精度に仕上げるファイナ
ルポリッシング工程（最終研摩工程）に分別され、場合
によっては、１次ポリッシング工程を２つに分け、１次
、２次ポリッシング工程と称する場合もある。本発明は
、前述のファイナルポリッシング工程用の研摩剤に関す
る。

【０００３】ファイナルポリッシング工程は、１次、又
は１次、２次ポリッシング工程によって一般的に表面粗
さで４〜２０ｎｍ程度まで仕上げられたシリコンウェハ
ーを目的とする表面粗さまで仕上げる工程を指し、ファ
イナルポリッシング工程をもって半導体の基板としての
シリコンウェハーが仕上がる。実際のファイナルポリッ
シング工程としては、研摩ブロックに複数枚の１次ポリ
ッシング工程を経たシリコンウェハーを貼り付け、この
研摩ブロックを回転テーブル上に接着した軟質人造皮革
（軟質ポリッシャー）に適切なる圧力を加えて密着させ
、ｐＨ８〜１２程度のアルカリ性コロイダルシリカ又は
水に分散させたシリカパウダー研摩液を流し、研摩液と
シリコンウェハーがメカノケミカル作用を起こすことに
よって研摩される。

【０００４】しかし、従来のアルカリ性コロイダルシリ
カ研摩液をファイナルポリッシング工程に用いると、研
摩工程終了時にシリコンウェハー表面にヘイズ（曇り）
を生じ、そのままでは使用できない状態であった。

【０００５】又、パウダーシリカを任意の水溶液で分散
した研摩液を研摩に使用すると、ヘイズは生じないが、
シリコンウェハー表面に細かい傷（スクラッチ）を生じ
させ易く、かつ、静置しておくと沈澱するため常に攪拌
しておく必要があり、更に、分散作業自体も大変である
と言う欠点を有していた。

【０００６】特開平２−１２５４１３号公報には、半導
体ウェハーの曇り防止装置の記載があるが、特殊な装置
を必要とするものであり、新たな設備導入はメーカー側
の負担増となり、非実用的である。特開昭６１−２０９
９０９号、同６１−２０９９１０号各公報にはシリコン
ウェハー研摩用コロイダルシリカの合成法が開示されて
いるが、コストが高く、更に本発明の要旨であるヘイズ
の防止は何ら改善されているものではない。又、特開昭
６２−２８５９７６号、特開平１−２９７４８７号、特
開昭６３−２７２４５８号、同６３−２７２４５９号、
特開平１−１７７９６９号各公報等も同様な理由で本目
的のヘイズ防止能はない。又、ＵＳＰ４１６９３３７号
、ＵＳＰ３１７０２７３号明細書にもシリコンウェハー
用研摩剤の組成が開示されているが、ヘイズの発生を抑
制する機能は何らない状態であり、本目的には不適であ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討の結果、平均粒子径７〜１００ｍμ
のアルカリ性コロイダルシリカにスルホン酸塩型、硫酸
エステル塩型、カルボン酸塩型又は燐酸エステル塩型ア
ニオン界面活性剤を、コロイダルシリカ中に含まれるシ
リカ固形分に対して１ｐｐｍ　〜１．０　重量％添加す
ることによって、何ら特別な処理を施すことなくヘイズ
の発生を抑制することができる研摩剤を開発することに
成功し、本発明を完成した。

【０００８】即ち本発明は、平均粒子径７〜１００ｍμ
のアルカリ性コロイダルシリカにスルホン酸塩型、硫酸
エステル塩型、カルボン酸塩型又は燐酸エステル塩型ア
ニオン界面活性剤を、コロイダルシリカ中に含まれるシ
リカ固形分に対して１ｐｐｍ　〜１．０重量％添加して
なる、ヘイズの発生しないシリコンウェハー用研摩剤を
提供するものである。

【０００９】本発明で用いるアルカリ性コロイダルシリ
カはｐＨ　８．５〜１１．０のものが好ましく、例えば
窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定した平均粒子径が７〜１
００ｍμのもので、一般に市販されている製品を使用す
ることができる。例えば、アデライトＡＴ−３０Ｓ（旭
電化工業（株）、平均粒子径７〜１０　ｍμ、シリカ固
形分３０重量％）、アデライトＡＴ−３０（旭電化工業
（株）、平均粒子径１０〜１５　ｍμ、シリカ固形分３
０重量％）、アデライトＡＴ−４０（旭電化工業（株）
、平均粒子径１５〜２０　ｍμ、シリカ固形分４０重量
％）、アデライトＡＴ−５０（旭電化工業（株）、平均
粒子径２０〜３０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）、
アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒子径
３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）、アデラ
イトＢＴ−５７（旭電化工業（株）、平均粒子径５０〜
７０　ｍμ、シリカ固形分５０重量％）、アデライトＢ
Ｔ−５９（旭電化工業（株）、平均粒子径７０〜１００
ｍμ、シリカ固形分５０重量％）等が最適である。

【００１０】本発明で使用できるアニオン界面活性剤と
しては、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、カルボン
酸塩型、燐酸エステル塩型があり、スルホン酸塩型とし
ては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホ
ン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホコハ
ク酸塩、Ｎ−アシルスルホン酸塩等がある。硫酸エステ
ル塩型としては、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫
酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアミ
ド硫酸塩等がある。カルボン酸塩型としては、Ｎ−アシ
ルアミノ酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アシル
化ペプタイド塩等がある。又燐酸エステル塩型としては
、アルキル燐酸塩、アルキルエーテル燐酸塩、アルキル
アリールエーテル燐酸塩等がある。なお対イオンとなる
ものは何でも構わないが、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、アミン、ア
ンモニウム等が良い。添加量は、アルカリ性コロイダル
シリカのシリカ固形分に対して１種又は複数種のアニオ
ン界面活性剤の有効成分総量で１ｐｐｍ　〜１．０　重
量％である。添加量が１ｐｐｍ　未満であると目的とす
る性能が出ず、１．０　重量％を越えて添加しても性能
の向上は期待できず、滑り現象が現れ、シリコンウェハ
ーを研摩・加工すること自体が困難になる。

【００１１】本発明のシリコンウェハー用研摩剤は、ア
ルカリ性コロイダルシリカとアニオン界面活性剤を組み
合わせたもので、シリカ濃度０．５　〜２０重量％に、
更に望ましくは１〜１０重量％の濃度に水で希釈して使
用するのが経済的な理由で良いが、限定されるものでは
ない。

【００１２】

【実施例】以下に各種の実施例を記載するが、本発明は
以下の実施例に限定されるものではない。

【００１３】実施例１ アデライトＡＴ−３０Ｓ（旭電化工業（株）、平均粒子
径７〜１０　ｍμ、シリカ固形分３０％）をシリカ固形
分　５．０重量％に希釈した。この希釈したアデライト
ＡＴ−３０Ｓにラウリルスルホン酸ナトリウム（スルホ
ン酸塩型）をシリカ固形分に対して２ｐｐｍ　添加し、
良く攪拌して均一化し、希釈研摩液とした。この希釈研
摩液を以下に記載の条件で流し、１次ポリッシング工程
を経た１次ポリッシングウェハーを研摩した。

【００１４】ポリッシングマシーン：ＬＰＨ−１５改良
機　　ラップマスター（株）製 ポリッシング盤直径：１５ｉｎｃｈ 加工圧力：１００ｇ／ｃｍ２ 　　　　加工温度：３０℃ 加工液供給量：１０リットル／ｈｒ 加工時間：１時間 加工枚数：１枚 ポリッシャー：ＳＵＰＲＥＭＥ　　ＲＮ−Ｈ　　ロデー
ル・ニッタ（株）製 上記条件下でファイナルポリッシングを行い、終了後、
ウェハー表面を乾燥させないように注意して、過酸化水
素−アンモニア溶液８０℃でＲＣＡ洗浄した。洗浄後、
ＱＤＲ（クイックダンプ洗浄）を行い、スピンドライヤ
ーで乾燥させた。乾燥終了後、クリーンベンチ内でハロ
ゲン平行光（超高輝度検査用照明装置Ｕ１Ｈ−１Ｈ、イ
ンテック（株））の反射を目視で測定し、ヘイズの発生
を観察した。測定の結果、得られたシリコンウェハーは
、ヘイズの発生がなく（ヘイズフリー）、良好なもので
あった。

【００１５】実施例２ ラウリルスルホン酸ナトリウムの添加量をシリカ固形分
に対して０．６　重量％に変更した他は、実施例１に従
った。得られたシリコンウェハーはヘイズフリーで良好
なものであった。

【００１６】実施例３ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＡＴ−
５０（旭電化工業（株）、平均粒子径２０〜３０　ｍμ
、シリカ固形分５０％）に変更し、添加するアニオン界
面活性剤をドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ス
ルホン酸塩型）に、添加量をシリカ固形分に対して３ｐ
ｐｍ　に変更した他は、実施例１に従った。得られたシ
リコンウェハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００１７】実施例４ ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの添加量をシリ
カ固形分に対して０．８重量％に変更した他は、実施例
３に従った。得られたシリコンウェハーはヘイズフリー
で良好なものであった。

【００１８】実施例５ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＢＴ−
５９（旭電化工業（株）、平均粒子径７０〜１００ｍμ
、シリカ固形分５０％）に変更し、シリカ濃度２．０　
重量％に希釈した。添加するアニオン界面活性剤をドデ
シルナフタレンスルホン酸ナトリウム（スルホン酸塩型
）に、添加量をシリカ固形分に対して１０ｐｐｍ　に変
更した他は、実施例１に従った。得られたシリコンウェ
ハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００１９】実施例６ ドデシルナフタレンスルホン酸ナトリウムの添加量をシ
リカ固形分に対して０．９　重量％に変更した他は、実
施例５に従った。得られたシリコンウェハーはヘイズフ
リーで良好なものであった。

【００２０】実施例７ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＡＴ−
４０（旭電化工業（株）、平均粒子径１５〜２０　ｍμ
、シリカ固形分４０％）に変更し、シリカ濃度８．０　
重量％に希釈した。添加するアニオン界面活性剤をラウ
リル硫酸ナトリウム（硫酸エステル塩型）に、添加量を
シリカ固形分に対して５ｐｐｍ　に変更した他は、実施
例１に従った。得られたシリコンウェハーはヘイズフリ
ーで良好なものであった。

【００２１】実施例８ ラウリル硫酸ナトリウムの添加量をシリカ固形分に対し
て１．０　重量％に変更した他は、実施例７に従った。 得られたシリコンウェハーはヘイズフリーで良好なもの
であった。

【００２２】実施例９ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＡＴ−
５０（旭電化工業（株）、平均粒子径２０〜３０　ｍμ
、シリカ固形分５０％）に変更し、シリカ濃度３．０　
重量％に希釈した。添加するアニオン界面活性剤をドバ
ノールのエチレンオキサイド３ｍｏｌ　付加物の硫酸ナ
トリウム（硫酸エステル塩型）に、添加量をシリカ固形
分に対して１０ｐｐｍ　に変更した他は、実施例１に従
った。得られたシリコンウェハーはヘイズフリーで良好
なものであった。

【００２３】実施例１０ ドバノールのエチレンオキサイド３ｍｏｌ　付加物の硫
酸ナトリウムの添加量をシリカ固形分に対して０．８　
重量％に変更した他は、実施例９に従った。得られたシ
リコンウェハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２４】実施例１１ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＢＴ−
５５（旭電化工業（株）、平均粒子径３０〜５０　ｍμ
、シリカ固形分５０％）に変更し、シリカ濃度４．０　
重量％に希釈した。添加するアニオン界面活性剤をラウ
リルエーテルカルボン酸カリウム（カルボン酸塩型）に
、添加量をシリカ固形分に対して４ｐｐｍ　に変更した
他は、実施例１に従った。得られたシリコンウェハーは
ヘイズフリーで良好なものであった。

【００２５】実施例１２ ラウリルエーテルカルボン酸カリウムの添加量をシリカ
固形分に対して０．７重量％に変更した他は、実施例１
１に従った。得られたファイナルポリッシングシリコン
ウェハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２６】実施例１３ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＡＴ−
３０（旭電化工業（株）、平均粒子径１０〜１５　ｍμ
、シリカ固形分３０％）に変更し、シリカ濃度７．０　
重量％に希釈した。添加するアニオン界面活性剤を２−
エチルヘキシルエチレンオキサイド付加物の燐酸ナトリ
ウム（燐酸エステル塩型）に、添加量をシリカ固形分に
対して１０ｐｐｍ　に変更した他は、実施例１に従った
。得られたシリコンウェハーはヘイズフリーで良好なも
のであった。

【００２７】実施例１４ ２−エチルヘキシルエチレンオキサイド付加物の燐酸ナ
トリウムの添加量をシリカ固形分に対して０．８　重量
％に変更した他は、実施例１３に従った。得られたシリ
コンウェハーはヘイズフリーで良好なものであった。

【００２８】比較例１ アデライトＡＴ−５０（旭電化工業（株）、平均粒子径
２０〜３０　ｍμ、シリカ固形分５０％）をシリカ固形
分５．０　重量％に希釈した。この希釈加工液を直接研
摩に用いた他は、実施例１の条件に従った。得られたシ
リコンウェハーはヘイズが発生して不良なものであった
。

【００２９】比較例２ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＡＴ−
３０Ｓ（旭電化工業（株）、平均粒子径７〜１０　ｍμ
、シリカ固形分３０％）に変更し、シリカ固形分５．０
重量％に希釈した。この希釈加工液を直接研摩に用いた
他は、実施例１の条件に従った。得られたシリコンウェ
ハーはヘイズが発生して不良なものであった。

【００３０】比較例３ 用いるアルカリ性コロイダルシリカをアデライトＢＴ−
５９（旭電化工業（株）、平均粒子径７０〜１００ｍμ
、シリカ固形分５０％）に変更し、シリカ濃度２．０　
重量％に希釈した。この希釈加工液を直接研摩に用いた
他は、実施例１の条件に従った。得られたシリコンウェ
ハーはヘイズが発生して不良なものであった。

【００３１】比較例４ アデライトＡＴ−３０Ｓ（旭電化工業（株）、平均粒子
径７〜１０　ｍμ、シリカ固形分３０％）をシリカ固形
分１０重量％に希釈した。この希釈したアデライトＡＴ
−３０Ｓにラウリルスルホン酸ナトリウム（スルホン酸
塩型）を有効成分換算でシリカ固形分に対して１．１　
重量％添加し、良く攪拌して均一化した他は、実施例１
に従った。 研摩終了したシリコンウェハーにはヘイズは発生してい
なかったが、１次研摩した時と同様の研摩弧が残留して
おり、滑り現象が現れて加工が進行していないことが判
った。得られたシリコンウェハーは、上記の理由で不良
であった。

【００３２】比較例５ ラウリルスルホン酸ナトリウム（スルホン酸塩型）を有
効成分換算でシリカ固形分に対して０．５ｐｐｍに変更
した他は、実施例１に従った。得られたシリコンウェハ
ーはヘイズが僅かに発生した不良なものであった。

【００３３】比較例６ アデライトＡＴ−４０（旭電化工業（株）、平均粒子径
１５〜２０　ｍμ、シリカ固形分４０％）をシリカ固形
分６．０　重量％に希釈した。この希釈したアデライト
ＡＴ−４０にラウリル硫酸ナトリウム（硫酸エステル塩
型）を有効成分換算でシリカ固形分に対して１．２　重
量％添加し、良く攪拌して均一化した他は、実施例７に
従った。研摩終了したシリコンウェハーにはヘイズは発
生していなかったが、１次研摩した時と同様の研摩弧が
残留しており、滑り現象が現れて加工が進行していない
ことが判った。得られたシリコンウェハーは、上記の理
由で不良であった。

【００３４】比較例７ ラウリル硫酸ナトリウム（スルホン酸塩型）を有効成分
換算でシリカ固形分に対して０．８ｐｐｍに変更した他
は、実施例７に従った。得られたシリコンウェハーはヘ
イズが僅かに発生した不良なものであった。

【００３５】比較例８ アデライトＢＴ−５５（旭電化工業（株）、平均粒子径
３０〜５０　ｍμ、シリカ固形分５０％）をシリカ固形
分　４．０重量％に希釈した。この希釈したアデライト
ＢＴ−５５にラウリルエーテルカルボン酸カリウム（カ
ルボン酸塩型）を有効成分換算でシリカ固形分に対して
１．１　重量％添加し、良く攪拌して均一化した他は、
実施例１１に従った。研摩終了したシリコンウェハーに
はヘイズは発生していなかったが、１次研摩した時と同
様の研摩弧が残留しており、滑り現象が現れて加工が進
行していないことが判った。得られたシリコンウェハー
は、上記の理由で不良であった。

【００３６】比較例９ ラウリルエーテルカルボン酸カリウム（カルボン酸塩型
）を有効成分換算でシリカ固形分に対して０．９ｐｐｍ
に変更した他は、実施例１１に従った。得られたシリコ
ンウェハーはヘイズが僅かに発生した不良なものであっ
た。

【００３７】

【発明の効果】平均粒子径７〜１００ｍμのアルカリ性
コロイダルシリカにスルホン酸塩型、硫酸エステル塩型
、カルボン酸塩型又は燐酸エステル塩型アニオン界面活
性剤を、コロイダルシリカ中に含まれるシリカ固形分に
対して１ｐｐｍ　〜１．０　重量％添加してなる研摩剤
をシリコンウェハーのファイナル研摩に用いると、何ら
特別の操作も装置の改造もいらず、従来の研摩工程と同
様な方法で容易にヘイズフリーのシリコンウェハーを得
ることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　平均粒子径７〜１００ｍμのアルカリ
   性コロイダルシリカにスルホン酸塩型、硫酸エステル塩
   型、カルボン酸塩型又は燐酸エステル塩型アニオン界面
   活性剤を、コロイダルシリカ中に含まれるシリカ固形分
   に対して１ｐｐｍ〜１．０重量％添加してなるシリコン
   ウェハー用研摩剤。