DE102007039911A1

DE102007039911A1 - Polierzusammensetzung und Polierverfahren

Info

Publication number: DE102007039911A1
Application number: DE102007039911A
Authority: DE
Inventors: Naoto Kiyosu Noguchi; Kazutoshi Kiyosu Kotama; Yutaka Kiyosu Niwano
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US20080053001A1; GB0716357D0; JP2008053414A; TWI414589B; CN101130667A; TW200813206A; KR101374039B1; JP5335183B2; GB2441222A; US20100242374A1; KR20080018822A; GB2441222B; CN101130667B

Abstract

Die Konzentration von entweder Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen beträgt in einer Polierzusammensetzung 10 ppb oder weniger, oder die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen betragen 10 ppb oder weniger. Die Polierzusammensetzung enthält vorzugsweise ein wasserlösliches Polymer wie beispielsweise Hydroxyethylcellulose, ein Alkali wie beispielsweise Ammoniak, und Schleifkörner wie beispielsweise Kolloid-Siliziumdioxid. Die Polierzusammensetzung wird insbesondere zum Polieren der Oberflächen von Halbleiter-Wafern wie beispielsweise Siliziumdioxid-Wafer eingesetzt, insbesondere zum Endpolieren der Oberflächen solcher Wafer.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polierzusammensetzung, die insbesondere zum Polieren eines Halbleiter-Wafers eingesetzt wird und betrifft außerdem ein Polierverfahren unter Verwendung der Polierzusammensetzung.
Das Polieren eines Halbleiter-Wafers wie beispielsweise eines Siliziumdioxid-Wafers wird im Allgemeinen in einem Zweischrittverfahren durchgeführt, wobei die beiden Schritte ein Vorpolieren und Endpolieren umfassen. Als für das Endpolieren verwendbare Polierzusammensetzungen sind beispielsweise Polierzusammensetzungen bekannt, die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 02-158684 und der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 03-202269 beschrieben sind. Die Polierzusammensetzung der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 02-158684 enthält Wasser, Kolloid-Siliziumdioxid, ein wasserlösliches Polymer wie beispielsweise Polyacrylamid und Sizofiran, und ein wasserlösliches Salz wie beispielsweise Kaliumchlorid. Die Polierzusammensetzung der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 03-202269 enthält Kolloid-Siliziumdioxid, wobei der Gesamtgehalt an Natrium und anderen Metallen im Bereich von 0-200 ppm (parts per million = Teile je Million) liegt, ein Bakterizid und ein Biozid.
In Bezug auf LPDs („light point defects", sog. Licht-Punktdefekte), die eine Art Defekt darstellen, die auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet werden, nachdem der Wafer mit einer Polierzusammensetzung poliert wurde, ist es derzeit erforderlich solche LPDs mit einer Größe von 65 nm oder mehr zu reduzieren, da sie auf die Leistung eines Halbleiterbauelements Einfluss haben. In dieser Hinsicht ist es schwierig die Anzahl der LPDs zu verringern, selbst bei Verwendung der Polierzusammensetzungen der vorstehenden JP-Veröffentlichungen, im Vergleich zu herkömmlichen Polierzusammensetzungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Erfindungsgegenstand ist daher die Bereitstellung einer Polierzusammensetzung, unter Verwendung dessen die Anzahl an LPDs mit einer Größe von 65 nm oder mehr auf der Oberfläche eines physikalischen Gegenstandes, nachdem er poliert wurde, reduziert werden kann, und die Bereitstellung eines Polierverfahrens unter Verwendung der Polierzusammensetzung.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Polierzusammensetzung bereitgestellt. Die Konzentration von entweder Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung beträgt 10 ppb (parts per billion = Teile je Milliarde) oder weniger.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine weitere Polierzusammensetzung bereitgestellt. Die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung betragen 10 ppb oder weniger.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Polierverfahren bereitgestellt. Das Verfahren schließt das Polieren einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers bzw. -Mikroplättchens unter Verwendung von einer der oben erwähnten Polierzusammensetzungen ein.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellt, ersichtlich.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Eine Polierzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Mischen festgelegter Mengen an wasserlöslichem Polymer, an einem Alkali bzw. einer alkalischen Verbindung und Schleifkörnern mit Wasser hergestellt. Die Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform besteht deshalb im Wesentlichen aus einem wasserlöslichen Polymer, einem Alkali, Schleifkörnern und Wasser. Diese Polierzusammensetzung wird zum Polieren von Halbleiter-Wafern wie beispielsweise Siliziumdioxid-Wafern eingesetzt, insbesondere zum Feinpolieren bzw. Endpolieren solcher Wafer eingesetzt.
Die Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform sollte im Wesentlichen Natrium-Ionen bzw. Acetat-Ionen in einer Konzentration von 10 ppb oder weniger enthalten. In der Polierzusammensetzung enthaltene Natrium-Ionen und Acetat-Ionen stammen von Verunreinigungen, die in dem wasserlöslichen Polymer, dem Alkali, den Schleifkörnern und dem Wasser enthalten sind. Dies schließt Natrium-Ionen und Acetat-Ionen aus einer Natrium-Verbindung und einer Acetat-Verbindung, die bei der Synthese des wasserlöslichen Polymers eingesetzt werden, sowie die Natrium-Ionen ein, die bei der Synthese von Siliziumdioxid erzeugt werden, vorausgesetzt die Schleifkörner enthalten Siliziumdioxid.
Beträgt die Konzentration an Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung mehr als 10 ppb, ist es schwierig die Anzahl an LPDs mit einer Größe von 65 nm oder mehr auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde, zu reduzieren. Es wird angenommen, dass die Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung auf der Oberfläche eines Wafers, der den Poliergegenstand darstellt, oder auf der Oberfläche der Schleifkörner in der Polierzusammensetzung elektrisch adsorbiert werden, und dadurch die elektrische Doppelschicht auf der Oberfläche des Wafers oder der Schleifkörner instabil wird. Man geht noch stärker davon aus, dass Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung die elektrische Abstoßung zwischen der Oberfläche eines Wafers und der Oberfläche der Schleifkörner, die beide negativ geladen sind, abschwächen. Wenn daher die Konzentration an Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung höher ist, sind die Schleifkörner einer noch stärkeren Adhäsion an die Oberfläche eines Wafers ausgesetzt, so dass das Auftreten von Defekten auf der Oberfläche des Wafers erleichtert wird. In diesem Zusammenhang wird das Auftreten von solchen Defekten auf der Oberfläche eines Wafers aufgrund von Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung stark unterdrückt, vorausgesetzt die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung betragen 10 ppb oder weniger. Dies führt zu einer Reduzierung der LPD-Anzahl mit einer Größe von 65 nm oder mehr auf der Wafer-oberfläche.
Zur Einstellung der Konzentrationen von Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung auf 10 ppb oder weniger ist es bevorzugt, hochreine Materialien zu verwenden, die bei der Herstellung der Polierzusammensetzung Verunreinigungen in so geringen Mengen wie nur möglich enthalten. Wenn ein hochreines Material kommerziell verfügbar ist wie beispielsweise im Falle eines Alkalis, so kann es verwendet werden oder alternativ, wenn die Synthese eines hochreinen Materials möglich ist, so kann das synthetisierte Material eingesetzt werden. Wenn viele Verunreinigungen in einem Rohmaterial enthalten sind, ist es bevorzugt, dass das Rohmaterial erst zur Herstellung einer Polierzusammensetzung eingesetzt wird, wenn vorher die Verunreinigungen entfernt wurden. Das Entfernen von in einem wasserlöslichen Polymer enthaltenen Verunreinigungen kann beispielsweise durch Waschen oder Ionen-Austausch erfolgen. Das Entfernen von in einem Alkali enthaltenen Verunreinigungen ist beispielsweise durch Ionenaustausch oder durch die Adsorption mit einem Chelat-Harz möglich. Das Entfernen von in Schleifkörnern enthaltene Verunreinigungen ist beispielsweise durch Waschen oder durch Ionenaustausch möglich.
Ein in der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthaltenes wasserlösliches Polymer ist vorzugsweise eine wasserlösliche Cellulose oder Vinylpolymer, um damit eine Trübung zu verringern, die eine Art Defekt darstellt, der auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde, beobachtet wird. Spezifische Beispiele für wasserlösliche Cellulosen schließen Hydroxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose und dergleichen ein. Spezifische Beispiele für Vinyl-Polymere schließen Polyvinyl-Alkohol, Polyvinylpyrrolidon und dergleichen ein. Es wird angenommen, dass diese wasserlöslichen Polymere eine hydrophile Membran auf der Oberfläche eines Wafers ausbilden. Durch die Ausbildung der Membran wird die Trübung verringert.
Wird z.B. Hydroxyethylcellulose oder Polyvinylalkohol, insbesondere Hydroxyethylcellulose, als in der Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer verwendet, so wird die auf der Oberfläche eines Wafers (nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde) beobachtete Trübung noch deutlicher verringert als bei Verwendung eines anderen wasserlöslichen Polymers. Ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer ist daher vorzugsweise Hydroxyethylcellulose oder Polyvinylalkohol und bevorzugter Hydroxyethylcellulose.
Der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,01 g/l oder mehr, bevorzugter 0,03 g/l oder mehr, und noch bevorzugter 0,05 g/l oder mehr. Erleichtert der höhere Gehalt an wasserlöslichem Polymer die Ausbildung einer hydrophilen Membran, die einen Rückgang der Trübung auf der Oberfläche eines Wafers bewirkt, so wird die auf der Oberfläche des Wafers beobachtete Trübung verringert, nachdem der Wafer mit einer Polierzusammensetzung poliert wurde. In diesem Zusammenhang wird die auf der Oberfläche eines Wafers beobachtete Trübung, nachdem der Wafer mit der Polierzusammensetzung poliert wurde, auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung 0,01 g/l oder mehr, bevorzugter 0,03 g/l oder mehr, und noch bevorzugter 0,05 g/l oder mehr beträgt.
Der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 2 g/l oder weniger, bevorzugter 0,5 g/l oder weniger und noch bevorzugter 0,2 g/l oder weniger. Eine hydrophile Membran eines wasserlöslichen Polymers erniedrigt die Polierrate (Rate des Entfernens) an einem Wafer durch eine Polierzusammensetzung. Die Herabsetzung der Polierrate wird daher aufgrund einer hydrophilen Membran unterdrückt, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung verringert wird. Die Abnahme der Polierrate aufgrund einer hydrophilen Membran wird in diesem Zusammenhang auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch gedrückt, wenn der Gehalt an wasserlöslichem Polymer in einer Polierzusammensetzung 2 g/l oder weniger, spezifischer 0,5 g/l oder weniger, und noch spezifischer 0,2 g/l oder weniger beträgt.
Gesetzt den Fall, dass das in einer Polierzusammensetzung enthaltene wasserlösliche Polymer wasserlösliche Cellulose ist, so beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht der verwendeten wasserlöslichen Cellulose vorzugsweise 300.000 oder mehr, bevorzugter 600.000 oder mehr und noch bevorzugter 900.000 oder mehr. Umfasst andererseits ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer ein Vinylpolymer, so beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht des verwendeten Vinylpolymers vorzugsweise 1.000 oder mehr, bevorzugter 5.000 oder mehr und noch bevorzugter 10.000 oder mehr. Wird das durchschnittliche Molekulargewicht eines wasserlöslichen Polymers erhöht, so wird die Ausbildung einer hydrophilen Membran, die eine Verringerung der Trübung auf der Oberfläche eines Wafers bewirkt, noch mehr erleichtert, und somit wird die Trübung reduziert, die nach dem Polieren auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet wird. In diesem Zusammenhang wird die Trübung, die nach dem Polieren des Wafers mit der Polierzusammensetzung auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet wird, auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn das durchschnittliche Molekulargewicht einer in einer Polierzusammensetzung enthaltenen wasserlöslichen Cellulose 300.000 oder mehr, spezifischer 600.000 oder mehr und noch spezifischer 900.000 oder mehr beträgt. Die Trübung, die nach dem Polieren des Wafers mit der Polierzusammensetzung auf der Oberfläche eines Wafers beobachtet wird, wird ebenfalls auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn das durchschnittliche Molekulargewicht eines in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Vinylpolymers 1.000 oder mehr, spezifischer 5.000 oder mehr, und noch spezifischer 10.000 oder mehr beträgt.
Ist ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer eine wasserlösliche Cellulose, so beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht der verwendeten wasserlöslichen Cellulose vorzugsweise 3.000.000 oder weniger, bevorzugter 2.000.000 oder weniger und noch bevorzugter 1.500.000 oder weniger. Ist dagegen ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer ein Vinylpolymer, so beträgt das durchschnittliche Molekulargewicht des verwendeten Vinylpolymers vorzugsweise 1.000.000 oder weniger, bevorzugter 500.000 oder weniger und noch bevorzugter 300.000 oder weniger. Wird das durchschnittliche Molekulargewicht eines wasserlöslichen Polymers verringert, wird die Herabsetzung der Polierrate eines Wafers aufgrund einer hydrophilen Membran stärker unterdrückt. In diesem Zusammenhang wird die Herabsetzung der Polierrate aufgrund einer hydrophilen Membran auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn das durchschnittliche Molekulargewicht einer in einer Polierzusammensetzung enthaltenen wasserlöslichen Cellulose 3.000.000 oder weniger, spezifischer 2.000.000 oder weniger und noch spezifischer 1.500.000 oder weniger beträgt. Ähnlich hierzu wird die Verringerung der Polierrate aufgrund einer hydrophilen Membran auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, wenn das durchschnittliche Molekulargewicht eines in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Vinylpolymers 1.000.000 oder weniger, spezifischer 500.000 oder weniger und noch spezifischer 300.000 oder weniger beträgt.
Gesetzt den Fall, dass ein in einer Polierzusammensetzung enthaltenes wasserlösliches Polymer Polyvinylalkohol ist, beträgt der Verseifungsgrad des verwendeten Polyvinylalkohols vorzugsweise 75% oder mehr und bevorzugter 95% oder mehr. Sobald die Verseifungszahl erhöht wird, wird die Verringerung in der Polierrate eines Wafers aufgrund einer hydrophilen Membran stärker unterdrückt. In diesem Zusammenhang wird die Verringerung der Polierrate aufgrund einer hydrophilen Membran auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch unterdrückt, wenn der Verseifungsgrad des in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Polyvinylalkohols 75% oder mehr, und spezieller 95% oder mehr beträgt.
Eine in der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthaltene alkalische Verbindung kann beispielsweise entweder Ammoniak oder ein Amin sein. Diese Alkalis polieren einen Wafer chemisch und dienen zur Erhöhung der Rate beim Polieren eines Wafers durch die Polierzusammensetzung.
Ammoniak und Tetramethylammonium, von denen Metallverunreinigungen leichter entfernt werden können im Vergleich zu anderen alkalischen Verbindungen, werden auf einfache Weise hoch aufgereinigt. Eine in einer Polierzusammensetzung enthaltene alkalische Verbindung ist daher vorzugsweise Ammoniak oder Tetramethylammonium.
Der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,01 g/l oder mehr, bevorzugter 0,02 g/l oder mehr, und noch bevorzugter 0,05 g/l oder mehr. Wird der Gehalt an Alkali erhöht, so steigt die Polierrate eines Wafers durch eine Polierzusammensetzung mehr an. In diesem Zusammenhang wird die Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch erhöht, wenn der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung 0,01 g/l oder mehr, spezifischer 0,02 g/l oder mehr und noch spezifischer 0,05 g/l oder mehr beträgt.
Der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung beträgt auch vorzugsweise 1 g/l oder weniger, bevorzugter 0,5 g/l oder weniger, und noch bevorzugter 0,3 g/l oder weniger. Ein Alkali kann eine Erhöhung der Oberflächenrauheit eines Wafers, nachdem er mit einer Polierzusammensetzung poliert wurde, verursachen. Aus diesem Grund wird ein Anstieg in der Oberflächenrauheit eines Wafers, nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde, unterdrückt, wenn der Gehalt an Alkali in einer Polierzusammensetzung verringert wird. In diesem Zusammenhang wird ein Anstieg in der Oberflächenrauheit eines Wafers, nachdem er poliert wurde, auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch unterdrückt, wenn der Gehalt an alkalischer Verbindung in einer Polierzusammensetzung 1 g/l oder weniger, spezifischer 0,5 g/l oder weniger und noch spezifischer 0,3 g/l oder weniger beträgt.
In der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform enthaltene Schleifkörner können beispielsweise aus Siliziumdioxid sein wie beispielsweise pulverisiertes kalziniertes Siliziumdioxid, pyrogenes Siliziumdioxid und Kolloid-Siliziumdioxid. Diese Schleifkörner können einen Wafer mechanisch polieren und dienen zur Erhöhung der Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung.
Gesetzt den Fall, dass die in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner aus Kolloid-Siliziumdioxid bestehen, ist die Stabilität einer Polierzusammensetzung größer als im Falle des Gebrauchs von anderen Schleifkörnern. Dies führt zu einer Verringerung der Anzahl an LPDs auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde. Das hier verwendete Kolloid-Siliziumdioxid ist bevorzugt ein durch die Sol-Gel-Methode synthetisiertes Siliziumdioxid, um die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in einer Polierzusammensetzung niedrig zu halten. Bei der Sol-Gel-Methode wird das geringe Mengen Verunreinigungen enthaltende Kolloid-Siliziumdioxid durch Lösen und Hydrolysieren von Methylsilikat in einem aus Methanol, Ammoniak und Wasser zusammengesetzten Lösungsmittel erhalten.
Der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,01 g/l oder mehr, bevorzugter 0,1 g/l oder mehr und noch bevorzugter 0,2 g/l oder mehr. Sobald der Gehalt an Schleifkörnern erhöht wird, wird die Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung ebenfalls erhöht. In diesem Zusammenhang wird die Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch erhöht, vorausgesetzt der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polier zusammensetzung beträgt 0,01 g/l oder mehr, spezifischer 0,1 g/l oder mehr und noch spezifischer 0,2 g/l oder mehr.
Der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung beträgt auch vorzugsweise 20 g/l oder weniger, bevorzugter 10 g/l oder weniger und noch bevorzugter 6 g/l oder weniger. Wird der Gehalt an Schleifkörnern verringert, senken sich zudem die Kosten für eine Polierzusammensetzung. In diesem Zusammenhang werden die Kosten für die Polierzusammensetzung auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch reduziert, vorausgesetzt der Gehalt an Schleifkörnern in einer Polierzusammensetzung beträgt 20 g/l oder weniger, spezifischer 10 g/l oder weniger, und noch spezifischer 6 g/l oder weniger.
Der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner beträgt vorzugsweise 10 nm oder mehr, bevorzugter 15 nm oder mehr und noch bevorzugter 20 nm oder mehr. Erhöht sich der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner in einer Polierzusammensetzung, so wird die mechanische Polierwirkung der Schleifkörner auf den Wafer verstärkt. Dies führt zu einer Erhöhung der Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung. In diesem Zusammenhang wird die Polierrate eines Wafers durch die Polierzusammensetzung auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch erhöht, wenn der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner 10 nm oder mehr, spezifischer 15 nm oder mehr und noch spezifischer 20 nm oder mehr beträgt.
Der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der in einer Polierzusammensetzung enthaltenen Schleifkörner beträgt auch vorzugsweise 100 nm oder weniger, bevorzugter 60 nm oder weniger und noch bevorzugter 40 nm oder weniger. Schleifkörner mit einem großen durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser können vermehrt Kratzer auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er mit einer Polierzusammensetzung poliert wurde, verursachen. Aus diesem Grund wird ein Anstieg an Kratzern auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er mit der Polierzusammensetzung poliert wurde, noch stärker unterdrückt, sobald der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner in einer Polierzusammensetzung erniedrigt wird. In diesem Zusammenhang wird das vermehrte Auftreten von Kratzern auf der Oberfläche eines Wafers, nachdem er poliert wurde, auf ein besonders bevorzugtes Maß für den praktischen Gebrauch unterdrückt, wenn der durchschnittliche Primärpartikeldurchmesser der Schleifkörner 100 nm oder weniger, spezifischer 60 nm oder weniger und noch spezifischer 40 nm oder weniger beträgt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die folgenden Vorteile zu verzeichnen.
In der Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen 10 ppb („parts per billion” = Teile je Milliarde) oder weniger. Aus diesem Grund wird das Auftreten der Oberflächendefekte infolge der Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung durch die Polierzusammensetzung der vorliegenden Ausführungsform stark unterdrückt, und die Anzahl an LPDs mit einer Größe von 65 nm oder mehr wird auf der Oberfläche eines Wafers reduziert.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann auf die folgende Art und Weise modifiziert werden.
Während die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung der vorstehenden Ausführungsform 10 ppb oder weniger betragen, ist es ebenfalls akzeptabel, dass die Konzentration entweder von Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen 10 ppb oder weniger beträgt. Auch in diesem Fall wird das Auftreten der Oberflächendefekte entweder wegen Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen stark unterdrückt und die Anzahl an LPDs mit einer Größe von 65 nm oder mehr auf der Oberfläche eines Wafers wird reduziert.
Obwohl die Polierzusammensetzung der vorstehenden Ausführungsform im Wesentlichen aus einem wasserlöslichen Polymer, einem Alkali, Schleifkörnern und Wasser besteht, kann die Beschaffenheit der Polierzusammensetzung optional verändert werden, mit der Maßgabe, dass die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen 10 ppb (Teile je Milliarde) oder weniger betragen oder die Konzentration entweder der Natrium-Ionen oder der Acetat-Ionen 10 ppb oder weniger beträgt. Ein Polyalkylenoxid wie beispielsweise Polyethylenoxid und Polyoxyethylenalkylether können beispielsweise der Polierzusammensetzung der oben erwähnten Ausführungsform bei entsprechender Notwendigkeit zugesetzt werden. Ein bekanntes Additiv wie beispielsweise ein Chelatbildner, ein Tensid, ein antiseptisches Mittel, ein Antipilzmittel und ein Rostinhibitor kann alternativ zugegeben werden.
Die Polierzusammensetzung der vorstehenden Ausführungsform kann vor ihrem Gebrauch durch Verdünnen einer konzentrierten Stammlösung hergestellt werden.
Die Polierzusammensetzung der vorstehenden Ausführungsform kann zum Polieren von anderen physikalischen Gegenständen als Halbleiter-Wafer eingesetzt werden.
Beispiele und Vergleichsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
Die Polierzusammensetzungen der Beispiele 1–7 und der Vergleichsbeispiele 1–7 wurden durch genaues Mischen eines wasserlöslichen Polymers, einer alkalischen Verbindung, Schleifkörnern und anderen Bestandteilen mit Wasser hergestellt. Die genauen Angaben zum verwendeten wasserlöslichen Polymer, zum Alkali, zu den Schleifkörnern und zu anderen Bestandteilen in jeder Polierzusammensetzung sowie zu den Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in den Polierzusammensetzungen sind unter Tabelle 1 zu finden.
In der Spalte betitelt mit „wasserlösliches Polymer" der Tabelle 1:
HEC*¹ steht für Hydroxyethylcellulose, die einer Kationenaustauscher-Behandlung und einer Anionenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde;
HEC*² steht für Hydroxyethylcellulose, die einer Kationenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde;
HEC*³ steht für Hydroxyethylcellulose, die einer Anionenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde;
HEC*⁴ steht für Hydroxyethylcellulose, die keiner Kationenaustauscher-Behandlung und Anionenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde;
PVA*¹ steht für Polyvinylalkohol, der einer Kationenaustauscher-Behandlung und Anionenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde; und
PVA*² steht für Polyvinylalkohol, der keiner Kationenaustauscher-Behandlung und Anionenaustauscher-Behandlung unterzogen wurde.
In der Spalte betitelt mit „Alkali" der Tabelle 1:
NH₃ steht für Ammoniak;
TMAH steht für Tetramethylammoniumhydroxid; und
PIZ steht für wasserfreies Piperazin.
In der Spalte betitelt mit „Schleifkörner" der Tabelle 1:
CS*¹ steht für Kolloid-Siliziumdioxid mit einem durchschnittlichen Primärpartikeldurchmesser von 35 nm.
In der Spalte betitelt mit „anderer Bestandteil" der Tabelle 1:
PEO steht für Poly(ethylenoxid); und
NaOH steht für Natriumhydroxid.
Die Konzentrationen an Natrium-Ionen in Polierzusammensetzungen, gezeigt in der Spalte mit dem Titel „Natriumionen-Konzentration" der Tabelle 1, wurden unter Verwendung der Atomemissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) gemessen. Die Messung der Natriumionen-Konzentration kann unter Verwendung der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) oder Atom-Adsorptions-Spektrometrie durchgeführt werden.
Die Konzentrationen an Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung, gezeigt in der Spalte mit dem Titel „Acetationen-Konzentration" der Tabelle 1, wurden mittels der Kapillarelektrophorese-Technik bestimmt.
Die Spalte betitelt mit „LPDs" der Tabelle 1 enthält die Ergebnisse zur Messung der LPD-Anzahl mit einer Größe von 65 nm oder mehr auf der Oberfläche eines Siliziumdioxid-Wafers, nachdem er mit den Polierzusammensetzungen der Beispiele 1–7 und Vergleichsbeispiele 1–7 poliert wurde. Insbesondere wurde zuerst ein Siliziumdioxid-Wafer unter Verwendung von GLANZOX-2100 (hergestellt durch Fujimi Inc.) als erste Polierzusammensetzung unter den in Tabelle 2 angegebenen Polierbedingungen vorpoliert. Nach diesem Vorpoliervorgang wurde daraufhin der Siliziumdioxid-Wafer unter Einsatz von einer der Polierzusammensetzungen der Beispiele 1–7 und Vergleichsbeispiele 1–7 als Nachpolierzusammensetzung unter den in Tabelle 3 angegebenen Polierbedingungen nachpoliert. Nach dem Endpoliervorgang wurde der Wafer einer SC-1-Waschung (Standard Clean 1) unterzogen, danach erfolgte die Bestimmung der LPD-Anzahl mit einer Größe von 65 nm oder mehr pro Oberflächenbereich des Wafers unter Verwendung von „SURFSCAN SP1-TBI" (hergestellt von KLA-Tencor Corporation).

Die Spalte mit dem Titel „Trübung" in Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Messung des Trübungsgrades auf der Oberfläche eines Siliziumdioxid-Wafers, nachdem er mit jeder Polierzusammensetzung der Beispiele 1–7 und Vergleichsbeispiele 1–7 poliert wurde. Besonders nachdem der Wafer mit einer der Polierzusammensetzungen der Beispiele 1–7 und Vergleichsbeispiele 1–7 nachpoliert wurde, wurde der Wafer einer SC-1-Waschung unterzogen, gefolgt von der Messung des Trübungsgrades auf der Oberfläche des Wafers unter Verwendung von „SURFSCAN SP1-TBI" (hergestellt von KLA-Tencor Corporation). Tabelle 1

	Wasserlösliches Polymer		Alkali		Schleifkörner		anderer Bestandteil		Natriumionen- Konz. (PPb)	Acetationen- Konz. (PPb)	LPDs	Trübung
	Name	Gehalt [g/l]	Name	Gehalt [g/l]	Name	Gehalt [g/l]	Name	Gehalt [g/l]	Natriumionen- Konz. (PPb)	Acetationen- Konz. (PPb)	LPDs	Trübung
Bsp. 1	HEC*¹	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	c1	≤5	20	0,06
Bsp. 2	HEC*²	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	≤1	60	45	0,06
Bsp. 3	HEC*³	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	50	≤5	48	0,06
Bsp. 4	HEC*¹	0,1	TMAH	0,1	CS*¹	5	-	-	≤1	≤5	28	0,07
Bsp. 5	HEC*¹	0,1	PIZ	0,1	CS*¹	5	-	-	≤1	≤5	25	0,07
Bsp. 6	HEC*¹	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	PEO	0,05	≤1	≤5	22	0,04
Bsp. 7	PVA*¹	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	≤1	≤5	30	0,07
Vergl. Bsp. 1	HEC*⁴	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	50	60	60	0,06
Vergl. Bsp. 2	HEC*⁴	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	NaOH	0,001	600	60	97	0,06
Vergl.-Bsp. 3	HEC*⁴	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	Essigsäure	0,001	50	750	103	0,06
Vergl.-Bsp. 4	HEC*⁴	0,1	TMAH	0,1	CS*¹	5	-	-	50	60	65	0,07
Vergl.-Bsp. 5	HEC*⁴	0,1	PIZ	0,1	CS*¹	5	-	-	50	60	63	0,07
Vergl.-Bsp. 6	HEC*⁴	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	PEO	0,05	50	60	61	0,04
Vergl.-Bsp. 7	PVA*²	0,1	NH₃	0,1	CS*¹	5	-	-	400	150	121	0,07

Tabelle 2

Bedingungen für das Vorpolieren

Poliermaschine: „PNX-322" hergestellt durch OKAMOTO MACHINE TOOL WORKS, LTD. Polierkissen: „SUBA400" hergestellt durch NITTA HAAS Incorporated Polierlast: 15 kPa Drehgeschwindigkeit der Druckplatte: 30 UpM Polierdauer: 3 min Zufuhrgeschwindigkeit der Polierzusammensetzung: 550 ml/min Temperatur der Polierzusammensetzung: 20°C Temperatur des Kühlwassers für die Druckplatte: 23°C Drehgeschwindigkeit des Carriers: 30 UpM

Tabelle 3

Bedingungen für das Nachpolieren

Poliermaschine: „PNX-322" hergestellt von OKAMOTO MACHINE TOOL WORKS, LTD. Polierkissen: „Surfen 000FM" hergestellt von FUJIMI INCORPORATED Polierlast: 15 kPa Drehgeschwindigkeit der Druckplatte: 30 UpM Polierzeit: 4 min Zufuhrgeschwindigkeit der Polierzusammensetzung: 400 ml/min Temperatur der Polierzusammensetzung: 20°C Temperatur des Kühlwassers für die Druckplatte: 23°C Drehgeschwindigkeit des Carriers: 30 UpM

Wie in Tabelle 1 gezeigt, war das Ergebnis eine Verringerung der Anzahl an LPDs mittels einer Polierzusammensetzung der Beispiele 1–7 im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine Polierzusammensetzung der Vergleichsbeispiele 1–7 eingesetzt wurde.

Claims

Polierzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration entweder von Natrium-Ionen oder Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung 10 ppb oder weniger beträgt.
Polierzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentrationen an Natrium-Ionen und Acetat-Ionen in der Polierzusammensetzung 10 ppb oder weniger betragen.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polierzusammensetzung ein wasserlösliches Polymer, ein Alkali und Schleifkörner enthält.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserlösliche Polymer Hydroxyethylcellulose ist.
Polierzusammensetzung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Alkali Ammoniak ist.
Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner Kolloid-Siliziumdioxid sind.
Polierverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es das Polieren einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung der Polierzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 umfasst.