JP2001003036A

JP2001003036A - 研磨用組成物および表面処理用組成物

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Publication number: JP2001003036A
Application number: JP11169428A
Authority: JP
Inventors: Minoru Inoue; 上穣井; Sanetoki Itou; 東真時伊
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: EP0967260A1; DE69925199D1; US20010003672A1; CN1240223A; JP3810588B2; CN1129657C; CN1265440C; CN1516246A; MY124691A; DE69925199T2; CN1515641A; EP0967260B1; CN1285687C

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下である、特にＣ
Ｚ法で製造された、低抵抗シリコンウェーファーの研磨
加工において、凹凸のない極めて平滑な研磨表面を形成
することができ、研磨速度が大きく、循環使用した場合
でも研磨速度の低下が小さい研磨用組成物、ならびに表
面処理用組成物の提供。【解決手段】水、研磨材、ならびに添加剤としてアル
カリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ
金属の炭酸水素塩、第四級アンモニウム塩、過酸化物、
およびペルオキソ酸化合物からなる群から選ばれる少な
くとも１種類の化合物を含んでなる研磨用組成物、なら
びに水、ならびに添加剤としてアルカリ金属の水酸化
物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素
塩、第四級アンモニウム塩、過酸化物、およびペルオキ
ソ酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の
化合物を含んでなる表面処理用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーファ
ーの表面加工に好適な表面処理用組成物または研磨用組
成物に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、本発明は、ウェーファー
中にドーパントを多く含み、特に抵抗率が０．１Ω・ｃ
ｍ以下である低抵抗シリコンウェーファーの鏡面加工に
おいて、研磨速度が大きく、凹凸の発生を低減させて極
めて平滑な表面を形成させることができる表面処理用組
成物または研磨用組成物に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、コンピューターをはじめとするハ
イテク製品に使用される高性能半導体デバイスチップ
は、ますます高集積度化および高容量化が進み、高容量
化によるチップサイズの大型化が進行しつつある。個別
半導体、バイポーラＩＣ、ＭＯＳＩＣ、およびその他の
高性能半導体デバイスに使用されるエピタキシャルウェ
ーファーは、年々需要が増大しつつある。そして、半導
体装置のデザインルールは年々微細化が進み、デバイス
製造プロセスでの焦点深度は浅くなり、デバイス形成前
のウェーファーに要求される加工面精度は厳しくなって
きている。

【０００４】加工面精度のパラメータとしては、各種表
面欠陥、すなわちＬＰＤ、比較的大きな異物の付着、ス
クラッチ、表面粗さ、Ｈａｚｅレベル、ＳＳＳ（Sub-Su
rface Scratch、潜傷とも呼ばれる微細なスクラッチの
一種）などが挙げられる。

【０００５】ＬＰＤとは、ウェーファー表面に付着した
微細な異物（以下、「パーティクル」という）に起因す
るものと、ＣＯＰ(Crystal Originated Particle)に起
因するものとがある。また、ウェーファーに付着する比
較的大きな異物としては、研磨用組成物が乾燥した乾燥
ゲルおよびその他に起因するものがある。

【０００６】これらＬＰＤや比較的大きな異物が存在す
ると、後のデバイス形成工程においてパターン欠陥、絶
縁物耐圧不良、イオン打ち込み不良、およびその他のデ
バイス特性の劣化を招来し、歩留まり低下の要因となり
得るため、これら表面欠陥の少ないウェーファーまたは
ウェーファーの製造法が検討されている。

【０００７】代表的な半導体基板であるシリコンウェー
ファーは、シリコン単結晶インゴットを切断（スライ
ス）してウェーファーとしたものを、ラッピングと呼ば
れる粗研磨を行い外形成形する。そして、スライスやラ
ッピング工程においてウェーファー表面に生じたダメー
ジ層をエッチングにより除去した後、ウェーファー表面
を鏡面に研磨することによりシリコンウェーファーが製
造される。この研磨は、複数の研磨工程、具体的には一
次研磨、二次研磨および仕上げ研磨（ファイナルポリッ
シング）、からなることが一般的である。プロセスによ
っては、二次研磨が省略されることや、二次研磨と仕上
げ研磨の間にさらに研磨工程が追加されることもある。

【０００８】前記のシリコン単結晶インゴットは、ＣＺ
法またはＦＺ法によりシリコンの単結晶を成長させたも
のである。ＦＺ法は不純物による汚染が少ないこと、高
抵抗率の単結晶を成長させることができるといった長所
を有するが、単結晶製造法としての特殊性、大口径化お
よび抵抗率制御の難しさなどの理由により、今日ではＣ
Ｚ法が主流を占めている。ＣＺ法による単結晶成長は、
減圧されたアルゴンガス雰囲気の気密容器内で、石英ル
ツボ中で加熱溶融されたシリコン融液から、その表面中
央部で、所定の結晶方位の種子により単結晶の成長を開
始し、所望の形状のインゴットとして引き上げられる。

【０００９】一般に、前記シリコン融液中にアンチモ
ン、ヒ素、ボロン、およびその他のドーパントを通常よ
りも多く含有させることにより、ウェーファーの抵抗率
を低くすることが可能である。一般に、抵抗率が０．１
Ω・ｃｍ以下のものは、低抵抗ウェーファーと呼ばれて
いる。前記のエピタキシャルウェーファーは、低抵抗ウ
ェーファーの表面に、化学的または物理的手段により結
晶欠陥がないシリコン単結晶の薄膜（以下、「エピタキ
シャル層」という）を成長させたものである。

【００１０】ＣＺ法によりシリコン単結晶が引き上げら
れる際、シリコン融液中のドーパント物質は単結晶中に
比較的取り込まれやすく、引き上げが進行するに伴いシ
リコン融液中のドーパント濃度は低下する。このため、
インゴット中のドーパント濃度を一定にする目的で、引
き上げ中に適切な量のシリコン融液またはドーパントが
石英ルツボへ補充されるが、引き上げられたインゴット
内のドーパント濃度を均一にするのは困難である。この
ような方法によって、ドーパントを含む融液から得たイ
ンゴットをスライスすると、ドーパント濃度のムラが同
心円状にできやすいという傾向がある。

【００１１】従来、通常の抵抗率のウェーファーの研磨
には、水、二酸化ケイ素、および研磨促進剤、例えばア
ミンまたはアンモニア、を含有する研磨用組成物が用い
られてきた。この研磨用組成物を用いて、ドーパント濃
度の高い低抵抗ウェーファーを研磨加工すると、ウェー
ファー表面にドーパント濃度のムラに対応した同心円状
の凹凸（以下、「抵抗縞」という）が発生することがあ
る。この抵抗縞の発生は、研磨速度の大きい一次研磨で
顕著に現れる。一次研磨のあとに行われる二次研磨また
は仕上げ研磨は、一般に一次研磨に比べて研磨速度が小
さいため、一次研磨で発生した凹凸を二次以降の研磨加
工で修正することは困難である。このような抵抗縞の発
生を低減させる目的で、一次研磨に用いる研磨促進剤の
添加量を減らしても、抵抗縞低減の効果は小さく、さら
に研磨速度が著しく低下するという問題も生じる。ま
た、実際の研磨工程においては、研磨用組成物を循環使
用する場合があるが、組成物中の添加剤を減らして循環
使用を重ねると研磨速度が著しく低下するという問題も
あった。

【００１２】一方、二次以降の研磨加工、特に仕上げ研
磨、ではそれ以前の段階で研磨されたウェーファーの表
面をより平滑にすることを目的とする。すなわち、二次
以降の研磨加工においては、一次研磨で要求されるよう
なうねりや比較的大きな表面欠陥に対する加工修正能力
が大きいことよりも、表面粗さを小さくすることが可能
であり、微小突起、微細なピット、およびその他の小さ
な表面欠陥の発生を防止できることが重要である。さら
には、生産性の観点から研磨速度が大きいことも重要で
ある。本発明者らの知る限り、従来の２段階研磨におい
ては、二次研磨において、表面粗さの小さいウェーファ
ー表面を得ることが可能であったが、研磨速度が著しく
小さく、実際の生産には不十分なものであったり、微小
突起、微細なピット、およびその他の表面欠陥の発生を
防止することは困難であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、抵抗率が
０．１Ω・ｃｍ以下である低抵抗ウェーファーの研磨加
工において、研磨速度が大きく、抵抗縞の発生が少な
く、極めて平滑な研磨表面を形成させることができる研
磨用組成物または表面処理用組成物が求められていた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】［発明の概要］本発明
は、前記の課題を解決するためになされたものであり、
特にＣＺ法で製造された、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下
である低抵抗ウェーファーの研磨加工において、研磨速
度が大きく、抵抗縞が発生しない極めて平滑な研磨表面
を形成させることができる研磨用組成物を提供すること
を目的とする。さらに、本発明は、研磨前の被研磨物の
表面に作用して、研磨における抵抗縞の発生を低減し、
かつ研磨後の被研磨面の表面浄化に効果のある表面処理
用組成物を提供することを目的とする。

【００１５】＜要旨＞本発明の、０．１Ω・ｃｍ以下で
あるシリコンウェーファー用の研磨用組成物は、水、研
磨材、ならびに添加剤としてアルカリ金属の水酸化物、
アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、第
四級アンモニウム塩、過酸化物、およびペルオキソ酸化
合物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の化合物
を含んでなること、を特徴とするものである。

【００１６】また、本発明の、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ
以下であるシリコンウェーファー用の表面処理用組成物
は、水、ならびに添加剤としてアルカリ金属の水酸化
物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素
塩、第四級アンモニウム塩、過酸化物、およびペルオキ
ソ酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の
化合物を含んでなること、を特徴とするものである。

【００１７】＜効果＞本発明の研磨用組成物は、抵抗率
が０．１Ω・ｃｍ以下である、特にＣＺ法で製造され
た、低抵抗シリコンウェーファーの研磨加工において、
凹凸のない極めて平滑な研磨表面を形成することがで
き、研磨速度が大きく、循環使用した場合でも研磨速度
の低下が小さいものである。

【００１８】本発明の表面処理用組成物は、抵抗率が
０．１Ω・ｃｍ以下である低抵抗シリコンウェーファー
の研磨加工の前後に用いることで、研磨処理における凹
凸の発生を低減し、また研磨後の表面浄化に効果の高い
ものである。

【００１９】［発明の具体的説明］＜添加剤＞本発明の表面処理用組成物または研磨用組成
物は、水と、添加剤を含んでなる。この添加剤は、研磨
用組成物においては研磨促進剤としてケミカルな作用に
より研磨作用を促進し、研磨材を含まない表面処理用組
成物としては、研磨に先立っての表面処理、または研磨
後の表面リンス作用を有するものである。

【００２０】このような添加剤として用いることのでき
るものは、下記のものである。（ａ）アルカリ金属の水酸化物、例えば水酸化カリウ
ム、および水酸化ナトリウム、（ｂ）アルカリ金属の炭
酸塩、例えば炭酸カリウム、および炭酸ナトリウム、
（ｃ）アルカリ金属の炭酸水素塩、例えば炭酸水素カリ
ウム、および炭酸水素ナトリウム、（ｄ）第四級アンモ
ニウム塩、例えば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、および水酸化テトラブ
チルアンモニウム、（ｅ）過酸化物、例えば過酸化水
素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化リチウ
ム、過酸化カルシウム、および過酸化ジルコニウム、な
らびに（ｆ）ペルオキソ酸塩、例えばペルオキソ二硫
酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸
カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二
リン酸、ペルオキソ二リン酸カリウム、ペルオキソ炭酸
カリウム、ペルオキソ炭酸ナトリウム、ペルオキソホウ
酸ナトリウム、ペルオキソホウ酸マグネシウム、および
ペルオキソホウ酸カリウム。

【００２１】これらの添加剤は組成物中に溶解している
ことが必要である。また、これらの添加剤は、本発明の
効果を損なわない範囲で、任意の割合で併用することも
できる。

【００２２】本発明の組成物におけるこれらの添加剤の
含有量は、用いる化合物の種類、または組成物の使用目
的などにより異なるが、組成物の全重量を基準にして一
般には０．００１〜５０重量％である。

【００２３】本発明の組成物を、一次研磨に用いる場
合、添加剤濃度は比較的高濃度にすることが好ましい。
特に、添加剤がアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、また
は炭酸水素塩である場合は、好ましくは０．００１〜３
０重量％、より好ましくは０．０１〜５重量％、最も好
ましくは０．０５〜３重量％、である。また、添加剤が
第四級アンモニウム塩である場合は、好ましくは０．０
５〜１５重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％、
最も好ましくは０．５〜５重量％、である。添加剤が過
酸化物である場合は、好ましくは０．０１〜５０重量
％、より好ましくは０．１〜３０重量％、最も好ましく
は０．５〜２５重量％、である。添加剤がペルオキソ酸
塩である場合は、好ましくは０．０１〜５０重量％、よ
り好ましくは０．１〜３０重量％、最も好ましくは０．
５〜２５重量％、である。

【００２４】一方、本発明の組成物を二次以降の研磨加
工、特に仕上げ研磨に用いる場合は、低濃度であること
が好ましい。特に、添加剤がアルカリ金属の水酸化物、
炭酸塩、または炭酸水素塩である場合は、好ましくは
０．００１〜３０重量％、より好ましくは０．０１〜５
重量％、最も好ましくは０．０５〜３重量％、である。
また、添加剤が第四級アンモニウム塩である場合は、好
ましくは０．００５〜１５重量％、より好ましくは０．
０１〜１０重量％、最も好ましくは０．０５〜５重量
％、である。添加剤が過酸化物である場合は、好ましく
は０．００１〜５０重量％、より好ましくは０．０１〜
３０重量％、最も好ましくは０．０５〜２５重量％、で
ある。添加剤がペルオキソ酸塩である場合は、好ましく
は０．００１〜５０重量％、より好ましくは０．０１〜
３０重量％、最も好ましくは０．０５〜２５重量％、で
ある。

【００２５】これらの添加剤を研磨用組成物に用いた場
合、添加量を増やすと研磨速度が大きくなり、循環使用
した場合においても研磨速度の低下は小さくなる傾向が
あるが、過度に多いと研磨用組成物としてのケミカルな
作用が強くなりすぎて、強いエッチング作用によるウェ
ーファー表面の面荒れなどの表面欠陥が生じたり、研磨
材である砥粒の分散安定性が失われて沈殿物が生じるこ
とがある、逆に余りに少ないと、研磨速度が小さく、研
磨加工に長時間を要するため生産性が低下し、実用的で
はない。特に、研磨材としてフュームドシリカを用いる
場合には、研磨用組成物にゲル化が生じたり、分散安定
性が悪くなり、かつ組成物の粘度が過大となって取り扱
いが困難となることがある。

【００２６】また、これらの添加剤を含む表面処理用組
成物を研磨処理後のリンス処理に用いる場合には、表面
残留物や乾燥した研磨組成物の除去が容易となる。

【００２７】＜水溶性高分子化合物＞本発明の組成物
は、水溶性高分子化合物を含んでなることができる。特
に、本発明の組成物を二次以降の研磨工程、特に仕上げ
研磨、に用いる場合には、その組成物は水溶性高分子化
合物を含むことが好ましい。研磨直後のウェーファー表
面は撥水性を有しており、この状態のウェーファー表面
に研磨用組成物、空気中の塵およびその他の異物が付着
した場合、組成物中の研磨材や異物が乾燥固化してウェ
ーファー表面に固着し、ウェーファー表面にパーティク
ルを付着させる原因となることがある。これに対して、
本発明の組成物において、水溶性高分子化合物は研磨終
了から次工程である洗浄までのわずかな時間にウェーフ
ァー表面が乾燥しないようにウェ−ファー表面に親水性
を持たせる作用を有する。使用する水溶性高分子化合物
は、組成物中に溶存していることが必要である。

【００２８】用いる水溶性高分子化合物は、本発明の効
果を損なわないものであれば特に限定されないが、一般
に、分子量が１００，０００以上、好ましくは１，００
０，０００以上、の水溶性基を有する高分子化合物であ
る。ここでいう水溶性基としては、例えば水酸基、カル
ボキシル基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、お
よびその他が挙げられる。このような水溶性高分子化合
物は、具体的には、セルロース誘導体およびポリビニル
アルコールの少なくとも１種類であることが好ましい。
また、セルロース誘導体は、カルボキシメチルセルロ−
ス、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、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、およびカルボキシメ
チルエチルセルロースからなる群より選ばれる化合物の
少なくとも１種類であることが好ましく、ヒドロキシエ
チルセルロースが特に好ましい。これらの水溶性高分子
化合物は任意の割合で併用することもできる。

【００２９】本発明の研磨用組成物の水溶性高分子化合
物の含有量は、用いる水溶性高分子化合物の種類、ある
いは組成物中のその他の成分の種類や含有量により異な
るが、一般的には研磨用組成物の全量に対して、好まし
くは０．００１〜１０重量％、さらに好ましくは０．０
０３〜３重量％、より好ましくは０．００５〜０．３重
量％、である。水溶性高分子化合物の添加量が前記範囲
を超えて過度に多いと、組成物の粘度が過大となり、研
磨パッドから組成物の廃液の排出性が悪化することがあ
る。逆に余りに少ないと、研磨後のウェーファーの親水
性が悪くなり、パ一ティクルが付着しやすくなる傾向に
ある。また、水溶性高分子化合物の組成物に対する溶解
度は、その他の成分の含有量により異なるため、水溶性
高分子化合物の添加量が上記の範囲内であっても、完全
に溶解しなかったり、一度溶解した水溶性成分が析出す
ることがある。このような析出物は、例えば研磨材粒子
と凝集したりすることもあり、取り扱い性を損なうこと
があるので、注意が必要である。

【００３０】＜研磨材＞本発明の研磨用組成物は、前記
した添加剤の他に研磨材を含むことができる。研磨材と
しては、本発明の効果を損なわない範囲で任意のものを
用いることができるが、二酸化ケイ素を用いることが好
ましい。

【００３１】本発明の研磨用組成物は、研磨材によりメ
カニカルな作用による研磨と、添加剤によりケミカルな
作用による研磨または研磨補助作用を有するものである
と考えられる。

【００３２】二酸化ケイ素には、製造法や性状の異なる
ものが多種存在する。これらのうち、本発明の研磨用組
成物に用いるのが好ましい二酸化ケイ素は、無定形二酸
化ケイ素、例えばコロイダルシリカ、フュームドシリ
カ、または沈澱法シリカである。

【００３３】これらのうち、コロイダルシリカは、ケイ
酸ナトリウムをイオン交換して得られた超微粒子コロイ
ダルシリカを粒子成長させるか、アルコキシシランを酸
またはアルカリで加水分解することにより製造されるの
が一般的である。このような湿式法により製造されるコ
ロイダルシリカは、通常、一次粒子または二次粒子の状
態で水中に分散したスラリーとして得られる。このよう
なコロイダルシリカは、例えば触媒化成工業株式会社よ
りスフェリカスラリーの商品名で市販されている。

【００３４】本発明において、コロイダルシリカを用い
る場合、一般的には前記の方法で製造されたものを用い
ることができるが、半導体基板の研磨加工においては金
属不純物が敬遠されることが多いので、高純度コロイダ
ルシリカを用いることが好ましい。この高純度コロイダ
ルシリカは、有機ケイ素化合物を湿式で加熱分解するこ
とにより製造され、金属不純物は極めて少なく、中性領
域でも比較的安定であるという特徴を有する。

【００３５】また、フュームドシリカは、四塩化ケイ素
と水素を燃焼させることにより製造されるものである。
気相法により製造されるこのフュームドシリカは、一次
粒子が数個〜数十個集まった鎖構造の二次粒子を形成し
ており、金属不純物の含有量が比較的少ないという特徴
を有する。このようなフュームドシリカは、例えば日本
アエロジル社よりＡｅｒｏｓｉｌの商品名で市販されて
いる。

【００３６】また、沈澱法シリカは、ケイ酸ナトリウム
と酸とを反応させることにより製造される含水非晶質二
酸化ケイ素である。湿式法により製造されるこの沈澱法
シリカは、球状一次粒子がブドウ状に凝集して一つの塊
状粒子を形成しており、比表面積および細孔面積が比較
的大きいという特徴を有する。このような沈澱法シリカ
は、例えば、シオノギ製薬社よりカープレックスの商品
名で市販されている。

【００３７】なお、これらの二酸化ケイ素は、必要に応
じて任意の割合で組み合わせて使用することもできる。

【００３８】二酸化ケイ素は、砥粒としてメカニカルな
作用により被研磨面を研磨するものである。本発明の研
磨用組成物に用いられる二酸化ケイ素の平均粒子径は光
散乱法により測定された値から求められる平均的な二次
粒子径で、一般的に１０〜３，０００ｎｍである。特
に、コロイダルシリカの場合は、好ましくは１０〜１，
０００ｎｍ、より好ましくは１５〜５００ｎｍ、最も好
ましくは２０〜３００ｎｍ、である。フュームドシリカ
の場合は、好ましくは５０〜３００ｎｍ、より好ましく
は１００〜３００ｎｍ、最も好ましくは１５０〜３００
ｎｍ、である。沈澱法シリカの場合は、好ましくは１０
０〜３，０００ｎｍ、より好ましくは２００〜２，５０
０ｎｍ、最も好ましくは３００〜２，０００ｎｍ、であ
る。

【００３９】本発明の研磨用組成物において、二酸化ケ
イ素の平均粒子径がここに示した範囲を超えて大きい
と、砥粒の分散が保てなくなり組成物の安定性が劣化し
たり、砥粒が著しく沈澱しやすくなったり、研磨された
ウェーファー表面にスクラッチが発生する、などの問題
が起こることがある。逆に、ここに示した範囲よりも小
さいと、研磨速度が極端に小さく加工に長時間を要する
ために生産性が低下して実用的でない、などの問題が起
こることがある。

【００４０】研磨用組成物中の研磨材の含有量は、通
常、組成物全量に対して一般に０．０１〜５０重量％、
好ましくは０．０５〜３０重量％、より好ましくは０．
１〜２０重量％、である。研磨材の含有量が余りに少な
いと、研磨速度も小さく加工に長時間を要するために生
産性が低下し実用的でない場合がある。逆に余りに多い
と均一分散が保てなくなり、かつ組成物粘度が過大とな
って取扱いが困難となることがある。

【００４１】＜表面処理用組成物および研磨用組成物＞
本発明の組成物は、一般に上記の各成分、すなわち表面
処理用組成物においては添加剤、また研磨用組成物にお
いては研磨材と添加剤、を所望の含有率で水に混合し、
分散させ、添加剤を溶解させることにより調製する。こ
れらの成分を水中に分散または溶解させる方法は任意で
あり、例えば、翼式撹拌機で撹拌したり、超音波分散に
より分散させる。また、これらの混合順序は任意であ
り、研磨用組成物において、研磨材の分散と添加剤の溶
解のいずれを先に行ってもよく、また同時に行ってもよ
い。

【００４２】また、上記の組成物の調製に際しては、製
品の品質保持や安定化を図る目的や、被加工物の種類、
加工条件およびその他の研磨加工上の必要に応じて、各
種の公知の添加剤をさらに加えてもよい。

【００４３】すなわち、さらなる添加剤の好適な例とし
ては、下記のものが挙げられる。（イ）水溶性アルコール類、例えばエタノール、プロパ
ノール、およびエチレングリコール、およびその他、
（ロ）界面活性剤、例えばアルキルベンゼンスルホン酸
ソーダおよびナフタリンスルホン酸のホルマリン縮合
物、およびその他、（ハ）有機ポリアニオン系物質、例
えばリグニンスルホン酸塩、およびポリアクリル酸塩、
およびその他、（ニ）キレート剤、例えばジメチルグリ
オキシム、ジチゾン、オキシン、アセチルアセトン、グ
リシン、ＥＤＴＡ、ＮＴＡ、およびその他、ならびに
（ホ）殺菌剤、例えばアルギン酸ナトリウム、炭酸水素
カリウム、およびその他。

【００４４】また、本発明の組成物に用いるのに適当で
ある、前記研磨材、または添加剤を、前記した用途以外
の目的で、例えば研磨材の沈降防止のために、補助添加
剤として用いることも可能である。

【００４５】また、本発明の組成物は、比較的高濃度の
原液として調製して貯蔵または輸送などをし、実際の加
工時に希釈して使用することもできる。前述の好ましい
濃度範囲は、実際の加工時のものとして記載したのであ
り、使用時に希釈する使用方法をとる場合、貯蔵または
輸送などをされる状態においてはより高濃度の溶液とな
ることは言うまでもない。さらには、取り扱い性の観点
から、そのような濃縮された形態で製造されることが好
ましい。さらに、組成物中の各成分の溶解性は、その他
の成分の種類や含有量により変化する。このため、各成
分の添加量を、前記したような好ましい範囲内に設定し
ても、すべての成分が均一に溶解または分散しなかった
り、一度溶解した成分が再度析出することもある。本発
明の組成物中のいずれかの成分が凝集した場合、あるい
は溶解しているべき成分が析出した場合、再度分散また
は溶解させれば問題は無いが、使用に当たり余分な操作
が必要となってしまう。従って、本発明の組成物は、使
用時はもちろん、前記したように濃縮されている状態で
あっても、均一な溶解または分散状態となっていること
が好ましい。具体的には、研磨材としてのコロイダルシ
リカ、添加剤としての水酸化テトラメチルアンモニウム
（ＴＭＡＨ）、水溶性高分子化合物としての分子量１．
３×１０⁶のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）を
含む研磨用組成物において、ＨＥＣの含有量が０．２５
重量％であるとき、ＴＭＡＨの濃度が０．００１〜０．
３重量％であると、組成物が安定であり、ゲル化などの
問題が起こらないので好ましい。

【００４６】本発明の研磨用組成物が、アミンまたはア
ンモニアを含む従来の研磨用組成物に比べて抵抗縞が発
生しにくい理由は明らかではないが、ウェーファーのド
ーパントの濃度に関わらず、一定のケミカルな作用をす
るためと考えられる。本発明の表面処理剤を研磨前のウ
ェーファーに適用したときにも同様の作用をするものと
考えられる。また、研磨後のウェーファーのリンスなど
に適用した場合には、ドーパントを含む切削屑に対して
ケミカルな作用を及ぼすために浄化効果が強まるものと
考えられる。

【００４７】以下は、本発明の研磨用組成物を例を用い
て具体的に説明するものである。なお、本発明は、その
要旨を超えない限り、以下に説明する諸例の構成に限定
されるものではない。

【００４８】

【発明の実施の形態】一次研磨試験＜研磨用組成物の調製＞まず、研磨材として、コロイダ
ルシリカ（一次粒径３５ｎｍ、二次粒径７０ｎｍ）を撹
拌機を用いて水に分散させて、研磨材濃度２重量％のス
ラリーを調製した。次いで、このスラリーを分割し、表
１に記載した添加剤を添加して、研磨用組成物として実
施例１〜１３および比較例１〜４の試料を調製した。

【００４９】＜研磨試験＞研磨試験は下記の条件に従っ
て行った。研磨条件研磨機片面研磨機（定盤径８１０ｍｍ）、４ヘッド被研磨物５インチシリコンウェーファー３枚を外形３００ｍｍのセラミックプレートにほぼ均等に貼り付けたもの（抵抗率０．０１Ω・ｃｍ、結晶方位Ｐ＜１００＞）荷重３５０ｇ／ｃｍ^２定盤回転数８７ｒｐｍ研磨パッドＢＥＬＬＡＴＲＩＸＫ００１３（鐘紡（株）製）研磨用組成物供給量６，０００ｃｃ／分（循環使用）研磨時間２０分

【００５０】研磨後、ウェーファーを順次洗浄、乾燥し
た後、全１２枚のウェーファーについてマイクロメータ
ーを使用して研磨によるウェーファーの厚み変化を求
め、その値を平均して研磨速度の代用値とした。

【００５１】次にシャドーグラフ（溝尻光学製：ＬＸ−
２３０Ｂ）を用いて、暗室内でウェーファー表面に光を
照射し、スクリーンに映し出される陰影を観察し、抵抗
縞の発生状況を判定した。判定基準は以下の通りであ
る。 ◎：抵抗縞は全く観察されなかった。 ○：抵抗縞はほとんど観察されず、問題ないレベルであ
った。 ×：抵抗縞が観察され、問題となるレベルであった。

【００５２】またＷＹＫＯＴＯＰＯ−３Ｄ（ＷＹＫＯ
社（米国）製）対物レンズ１．５倍を使用し、研磨後の
ウェーファーの表面粗さを測定した。得られた結果は、
表１に示すとおりであった。

【００５３】

【表１】 ^*ＫＯＨ水酸化カリウムＮａＯＨ水酸化ナトリウムＫＣ炭酸カリウムＴＭＡＨ水酸化テトラメチルアンモニウム３．６％
溶液Ｈ_２Ｏ_２過酸化水素水３０％ＭＥＡモノエタノールアミンＡＥＥＡＮ−（β−アミノエチル）エタノールアミンＰＩＺピペラジン６水和物

【００５４】表１に示した結果より、本発明の研磨用組
成物は低抵抗シリコンウェーファーの研磨加工におい
て、研磨速度が大きく、抵抗縞の発生の少ない極めて平
滑な研磨表面を得ることができることがわかる。

【００５５】仕上げ研磨試験＜研磨用組成物の調製＞まず、研磨材として、コロイダ
ルシリカ（一次粒径３５ｎｍ、二次粒径７０ｎｍ）を撹
拌機を用いて水に分散させて、表２に示される研磨材濃
度でスラリーを調製した。次いで、このスラリーを分割
し、表２に記載した添加剤を添加し、その後、表２に示
される水溶性高分子化合物を添加して研磨用組成物とし
て実施例１６〜３０および比較例５〜７の試料を調製し
た。

【００５６】＜研磨試験＞研磨試験は下記の条件に従っ
て行った。研磨条件研磨機片面研磨機（定盤径８１０ｍｍ）、４ヘッド被研磨物実施例１０の研磨済みウェーファー（表面粗さ０．９）荷重１００ｇ／ｃｍ^２定盤回転数６０ｒｐｍ研磨パッドＳｕｒｆｉｎ０００（（株）フジミインコーポレーテッド製）研磨用組成物供給量２００ｃｃ／分研磨時間１０分

【００５７】研磨後のウェファー表面の状態を、前記し
たのと同じ方法により評価した。得られた結果は、表２
に示すとおりであった。

【００５８】

【表２】 ^**ＫＯＨ水酸化カリウムＴＭＡＨ水酸化テトラメチルアンモニウム３．６％
溶液ＮＨ₃ アンモニア２９％溶液ＰＩＺピペラジン６水和物ＨＥＣヒドロキシエチルセルロース（平均分子量
１．３×１０⁶）ＰＶＡポリビニルアルコール（平均分子量１．３×
１０^５）

【００５９】表２に示した結果より、本発明の研磨用組
成物は低抵抗シリコンウェーファーの研磨加工におい
て、抵抗縞の発生の少ない極めて平滑な研磨表面を得る
ことができることがわかる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の研磨用組成物は、抵抗率が０．
１Ω・ｃｍ以下である低抵抗シリコンウェーファーの研
磨加工において、凹凸のない極めて平滑な研磨表面を形
成することができ、研磨速度が大きく、循環使用した場
合でも研磨速度の低下が小さいものであること、ならび
に本発明の表面処理用組成物は、低抵抗シリコンウェー
ファーの研磨加工の前後に用いることで、研磨処理にお
ける凹凸の発生を低減し、また研磨後の表面浄化に効果
の高いものであることは、［発明の概要］の項に前記し
た通りである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水、研磨材、ならびに添加剤としてアルカ
リ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金
属の炭酸水素塩、第四級アンモニウム塩、過酸化物、お
よびペルオキソ酸化合物からなる群から選ばれる少なく
とも１種類の化合物を含んでなることを特徴とする、抵
抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であるシリコンウェーファー
用の研磨用組成物。
【請求項２】研磨材が二酸化ケイ素である、請求項１に
記載の研磨用組成物。
【請求項３】二酸化ケイ素が、コロイダルシリカ、フュ
ームドシリカ、および沈澱法シリカからなる群から選ば
れる少なくとも１種類である、請求項１または２に記載
の研磨用組成物。
【請求項４】添加剤が、水酸化カリウム、水酸化ナトリ
ウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、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、水酸化テトラ
ブチルアンモニウム、過酸化水素、過酸化ナトリウム、
過酸化カリウム、過酸化リチウム、過酸化カルシウム、
過酸化ジルコニウム、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二
硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオ
キソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二リン酸、ペルオキ
ソ二リン酸カリウム、ペルオキソ炭酸カリウム、ペルオ
キソ炭酸ナトリウム、ペルオキソホウ酸ナトリウム、ペ
ルオキソホウ酸マグネシウム、およびペルオキソホウ酸
カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種類であ
る、請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成
物。
【請求項５】添加剤の含有量が、研磨用組成物の全重量
を基準にして０．００１〜５０重量％である、請求項１
〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項６】研磨材の含有量が、研磨用組成物の全重量
を基準にして０．０１〜５０重量％である、請求項１〜
５のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項７】水溶性高分子化合物をさらに含んでなる、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項８】水溶性高分子化合物の含有量が、研磨用組
成物の全重量を基準にして０．００１〜１０重量％であ
る、請求項７に記載の研磨用組成物。
【請求項９】水、ならびに添加剤としてアルカリ金属の
水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸
水素塩、第四級アンモニウム塩、過酸化物、およびペル
オキソ酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種
類の化合物を含んでなることを特徴とする、抵抗率が
０．１Ω・ｃｍ以下であるシリコンウェーファー用の表
面処理用組成物。
【請求項１０】添加剤が、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリ
ウム、炭酸水素ナトリウム、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、水酸化テト
ラブチルアンモニウム、過酸化水素、過酸化ナトリウ
ム、過酸化カリウム、過酸化リチウム、過酸化カルシウ
ム、過酸化ジルコニウム、ペルオキソ二硫酸、ペルオキ
ソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペ
ルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二リン酸、ペル
オキソ二リン酸カリウム、ペルオキソ炭酸カリウム、ペ
ルオキソ炭酸ナトリウム、ペルオキソホウ酸ナトリウ
ム、ペルオキソホウ酸マグネシウム、およびペルオキソ
ホウ酸カリウムからなる群から選ばれる少なくとも１種
類である、請求項９に記載の表面処理用組成物。
【請求項１１】添加剤の含有量が、研磨用組成物の全重
量を基準にして０．００１〜５０重量％である、請求項
９または１０に記載の表面処理用組成物。
【請求項１２】水溶性高分子化合物をさらに含んでな
る、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の表面処理用
組成物。