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JP2001303027A - Composition for grinding and method for grinding - Google Patents

Composition for grinding and method for grinding

Info

Publication number
JP2001303027A
JP2001303027A JP2000125161A JP2000125161A JP2001303027A JP 2001303027 A JP2001303027 A JP 2001303027A JP 2000125161 A JP2000125161 A JP 2000125161A JP 2000125161 A JP2000125161 A JP 2000125161A JP 2001303027 A JP2001303027 A JP 2001303027A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
silica
fluorine
polishing composition
containing compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000125161A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kazuhara
学 数原
Yoshiaki Fujie
良紀 藤江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seimi Chemical Co Ltd
Original Assignee
Seimi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seimi Chemical Co Ltd filed Critical Seimi Chemical Co Ltd
Priority to JP2000125161A priority Critical patent/JP2001303027A/en
Publication of JP2001303027A publication Critical patent/JP2001303027A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grinding composition which can strongly grind, gives ground surfaces having excellent smoothness and uniformity, and is especially useful for grinding semiconductor substrate materials and glass materials, and to provide a method for grinding. SOLUTION: This composition for grinding, characterized by comprising silica-containing abrasive grains, a fluorine-containing compound having a hydroxyl group and a fluorinated hydrocarbon group, and water, wherein the content of the silica-containing abrasive grains is 1 to 40 wt.% and the fluorine- containing compound is 0. 005 to 2.0 wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高度に精密に研磨
された表面が得られる研磨用組成物及び研磨方法、更に
詳しくは、研磨速度が大きく、かつ研磨面の平滑性、均
一性に優れた、特に半導体基板材料の研磨に有用な研磨
用組成物及び研磨方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing composition and a polishing method capable of obtaining a highly polished surface, and more particularly to a polishing composition having a high polishing rate and excellent smoothness and uniformity of a polished surface. In addition, the present invention relates to a polishing composition and a polishing method particularly useful for polishing a semiconductor substrate material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、表示素子用やメモリーディスク用
のガラス基板、或いはシリコンウエハーやシリコンウエ
ハー上に形成されたシリカ(SiO)などの絶縁膜
膜、銅膜、タンタル膜などの金属膜の研磨においては、
ヒュームドシリカやコロイダルシリカなどのシリカ系砥
粒を懸濁させた水性スラリー研磨剤や、コロイダルアル
ミナ、α−アルミナなどのアルミナ系砥粒を懸濁させた
水性スラリー研磨剤などが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a glass substrate for a display element or a memory disk, or an insulating film such as silica (SiO 2 ) formed on a silicon wafer or a silicon wafer, and a metal film such as a copper film or a tantalum film have been developed. In polishing,
Aqueous slurry abrasives in which silica-based abrasive grains such as fumed silica and colloidal silica are suspended, and aqueous slurry abrasives in which alumina-based abrasive grains such as colloidal alumina and α-alumina are suspended are known. .

【0003】これらの水性スラリー研磨剤として、例え
ば、アルミナ系研磨剤については、特開平5−3295
9号公報や特開平5−59351号公報に開示されるよ
うに、ニッケル合金をメッキしたアルミニウム磁気デイ
スク基板などの金属材料の研磨に使用され、平滑性の良
い研磨ができることが開示されている。しかしながら、
これらアルミナ系研磨剤を、硬度が上記金属材料に比べ
て大きい、シリカなどの絶縁膜を研磨する半導体基板材
料や、ガラス基板の研磨に使用した場合には、研磨速度
が著しく小さく実用には適さない。
[0003] As these aqueous slurry abrasives, for example, alumina-based abrasives are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-3295.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-59351 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-59351, it is disclosed that a metal material such as an aluminum magnetic disk substrate plated with a nickel alloy can be polished to achieve polishing with good smoothness. However,
When these alumina-based abrasives are used for polishing a semiconductor substrate material for polishing an insulating film such as silica or a glass substrate having a hardness higher than that of the above-mentioned metal materials, the polishing rate is extremely low and is suitable for practical use. Absent.

【0004】一方、シリカ系研磨剤は、例えば特許第2
625002号公報、特許第2894208号公報など
に見られるように、特にシリコンウエハーの研磨では最
も広く用いられている。これは、シリカ系研磨剤は、研
磨速度が大きく、かつシリコンウエハー表面に形成され
る酸化物と同一成分であり、他の異元素からなる研磨剤
と較べ、表面汚染の懸念が少ないことや、シリカ微粒は
入手並びに量産が容易なためである。
On the other hand, silica-based abrasives are disclosed in, for example,
As can be seen in, for example, Japanese Patent No. 625002 and Japanese Patent No. 2894208, it is most widely used particularly for polishing a silicon wafer. This is because the silica-based abrasive has a high polishing rate and is the same component as the oxide formed on the surface of the silicon wafer, and is less likely to cause surface contamination than an abrasive made of other foreign elements, This is because silica fine particles are easily available and mass-produced.

【0005】しかしながら、これら従来のシリカ系研磨
剤では、半導体材料を研磨する場合、研磨スラリーにポ
リアルキルシロキサン、ポリアリールシロキサン、ポリ
オキシアルキレンエーテルなどの水溶性界面活性剤(特
開平8−197414号公報)やデオキシリボ核酸、ポ
リアクリロアマイド、ポリビニルピロリドンなどの水溶
性有機高分子化合物(特公平6−23393号公報)な
どを添加した場合も、研磨された材料の表面の平滑性や
均一性には問題が見られる。この問題は、近年の配線の
微細化の要求に対応して、基板となるシリコンウエハー
などの平滑研磨性がますます求められていることから更
なる改善が望まれている。
However, with these conventional silica-based abrasives, when polishing a semiconductor material, a water-soluble surfactant such as a polyalkylsiloxane, a polyarylsiloxane, or a polyoxyalkylene ether is added to the polishing slurry (JP-A-8-197414). Publication) and water-soluble organic polymer compounds such as deoxyribonucleic acid, polyacryloamide, and polyvinylpyrrolidone (Japanese Patent Publication No. 6-23393). There is a problem. In order to cope with the recent demand for miniaturization of wiring, this problem has been demanded to be further improved since smooth polishing properties of a silicon wafer or the like serving as a substrate are increasingly required.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】かくして、本発明は、
研磨の平滑性、均一性に優れ、スクラッチ傷の発生や、
被研磨物の表面に研磨剤砥粒が残留するなどの問題を有
しない、特にシリコンウエハーなどの半導体基板材料の
研磨に有用な研磨用組成物及び研磨方法を提供すること
を目的とするものである。
Thus, the present invention provides:
Excellent in smoothness and uniformity of polishing, generation of scratches,
An object of the present invention is to provide a polishing composition and a polishing method that are useful for polishing a semiconductor substrate material such as a silicon wafer, which does not have a problem such as abrasive grains remaining on the surface of the object to be polished. is there.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の課題
を解決するために、シリカ系研磨剤について、更に検討
を重ねた結果、本発明に到達したものである。即ち、本
発明は、シリカ含有砥粒、親水基とフッ素化炭化水素基
とを有する含フッ素化合物、及び水を含有し、かつ上記
シリカ含有砥粒の含有量が0.1〜40質量%及び前記
含フッ素化合物の含有量が0.005〜2.0質量%で
あることを特徴とする研磨用組成物にある。
Means for Solving the Problems The present inventor has further studied silica-based abrasives in order to solve the above-mentioned problems, and has reached the present invention. That is, the present invention contains a silica-containing abrasive, a fluorine-containing compound having a hydrophilic group and a fluorinated hydrocarbon group, and water, and the content of the silica-containing abrasive is 0.1 to 40% by mass and In the polishing composition, the content of the fluorine-containing compound is from 0.005 to 2.0% by mass.

【0008】本発明者の研究によると、シリカ系研磨剤
を使用した場合には、上記のように、種々の添加剤を添
加した場合も、研磨された材料の被研磨面の平滑性が十
分でなく、ある場合には、研磨によるスクラッチ傷の発
生や研磨面に研磨剤砥粒が残留してしまう。然るに、本
発明によりシリカ含有砥粒と、親水基とフッ素化炭化水
素基とを有する含フッ素化合物とをそれぞれ特定の量で
含有するスラリー状の研磨剤組成物を使用する場合に
は、被研磨剤料の研磨面は平滑性を有し、スクラッチ傷
の発生や研磨剤砥粒の残留も著しく減少することが見出
された。
According to the study of the present inventor, when a silica-based abrasive is used, the smoothness of the polished surface of the polished material is sufficient even when various additives are added as described above. However, in some cases, scratches occur due to polishing and abrasive grains remain on the polished surface. However, when using a slurry-type abrasive composition containing a silica-containing abrasive grain and a fluorine-containing compound having a hydrophilic group and a fluorinated hydrocarbon group in a specific amount according to the present invention, the polishing target It has been found that the polished surface of the material has smoothness, and the occurrence of scratches and the residual abrasive particles are significantly reduced.

【0009】本発明により、何故に上記のような改善が
もたらされるかのメカニズムは必ずしも明らかではない
が、本発明の研磨用組成物における上記含フッ素化合物
の存在は、被研磨材料の研磨面に対するシリカ含有砥粒
スラリの濡れ性を大きくし、シリカ含有砥粒が均一に研
磨面を常に被覆しつつ研磨が行われ、そのために被研磨
面の平滑性や均一性が改善されるものと思われる。以下
に、本発明の研磨用組成物について更に詳しく説明す
る。
Although the mechanism why the above-mentioned improvement is brought about by the present invention is not necessarily clear, the presence of the above-mentioned fluorine-containing compound in the polishing composition of the present invention depends on the polished surface of the material to be polished. Polishing is performed while increasing the wettability of the silica-containing abrasive slurry, and the silica-containing abrasive particles constantly cover the polished surface, thereby improving the smoothness and uniformity of the polished surface. . Hereinafter, the polishing composition of the present invention will be described in more detail.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明において、シリカ含有砥粒
とは、微細粒シリカを意味する。微細粒シリカは工業的
には、気相法あるいは液相法で製造される。気相法で製
造される微細粒シリカはフュームドシリカと呼ばれてお
り、また、液相法で製造される微細粒シリカは一般的に
コロイダルシリカと呼ばれている。微細粒シリカは一般
的に非晶質であり、本発明でも非晶質ものが好ましく使
用される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, silica-containing abrasive grains mean fine-grain silica. Fine-grained silica is industrially produced by a gas phase method or a liquid phase method. Fine-grained silica produced by the gas phase method is called fumed silica, and fine-grained silica produced by the liquid phase method is generally called colloidal silica. Fine-grain silica is generally amorphous, and in the present invention, amorphous silica is also preferably used.

【0011】本発明におけるシリカの平均粒径は、粒子
が凝集せずに単離した状態で存在する場合はその状態に
ある粒子の平均粒径を意味する。また、粒子が凝集した
状態で存在する場合は凝集した粒子の平均粒径を意味す
る。多くの場合、微細粒シリカは凝集して存在している
が、本発明では、かかる凝集状態にて好ましく使用する
ことができる。シリカの平均粒径は、好ましくは、透過
電子顕微鏡検査において、画像解析法を用いた粒度分布
により求めることができる。
In the present invention, the average particle size of silica means the average particle size of the particles in the isolated state without aggregation when the particles are present. When the particles exist in an aggregated state, it means the average particle diameter of the aggregated particles. In many cases, the fine-grained silica is present in an aggregated state, but in the present invention, it can be preferably used in such an aggregated state. The average particle size of silica can be preferably determined by particle size distribution using an image analysis method in transmission electron microscopy.

【0012】本発明におけるシリカ含有砥粒の平均粒径
は、5〜300nmが好ましい。かかる平均粒径の場
合、たとえば、半導体基板材料を研磨における、研削速
度と研磨された面の平滑性である、表面粗度の見地より
良好な効果が得られる。 即ち、平均粒径がこの範囲よ
り小さいと研磨速度が低下し、一方上記範囲より大きい
と研磨面にスクラッチが発生し、平滑性が乏しくなるの
で好ましくない。なかでも、平均粒径は30〜200n
mが適切である。
The average particle size of the silica-containing abrasive particles in the present invention is preferably from 5 to 300 nm. In the case of such an average particle diameter, for example, in polishing a semiconductor substrate material, a better effect can be obtained from the viewpoint of the surface roughness, that is, the grinding speed and the smoothness of the polished surface. That is, if the average particle size is smaller than this range, the polishing rate is decreased, while if the average particle size is larger than the above range, scratches are generated on the polished surface and the smoothness is poor, which is not preferable. Above all, the average particle size is 30-200n
m is appropriate.

【0013】本発明の研磨用組成物におけるシリカ含有
砥粒の含有量は、研磨する対象により異なるが、組成物
中、0.1〜40質量%が必要である。シリカ含有砥粒
の含有量が0.1質量%より小さいと研磨速度が低く好
ましくない。シリカ含有砥粒の含有量が40質量%を越
えると研磨が不均一となったり、研磨傷が発生しやすく
なるので好ましくない。シリカ含有砥粒の含有量は2〜
25質量%が好ましい。本発明の研磨用組成物における
シリカ含有砥粒の比表面積は10〜300m/gが好
ましい。
The content of the silica-containing abrasive grains in the polishing composition of the present invention varies depending on the object to be polished, but is required to be 0.1 to 40% by mass in the composition. If the content of the silica-containing abrasive grains is less than 0.1% by mass, the polishing rate is undesirably low. If the content of the silica-containing abrasive grains exceeds 40% by mass, polishing is not uniform, and polishing flaws are liable to occur. The content of silica-containing abrasive grains is 2
25 mass% is preferred. The specific surface area of the silica-containing abrasive grains in the polishing composition of the present invention is 10 to 300 m 2 / g are preferred.

【0014】本発明における研磨用組成物に含有され
る、上記親水基とフッ素化炭化水素基とを有する含フッ
素化合物(以下、単に含フッ素化合物ともいう。)は、
好ましくは、構造式、Rf−(X)n−Yで表される。
ここで、Rfは、パーフルオロ炭化水素基であり、X
は、フッ素原子、酸素原子、窒素原子を含むこともある
2価の有機基であり、Yは、親水基である。nは、0又
は1の整数である。かかる親水基として、スルホン酸基
(−SOM)、オキシスルホン酸基(−OSO
M)、カルボン酸基(−COOM)、リン酸基(PO
M)、アミノ基(−NR Z)、オキシアルキレン基
又はオキシアルキルアミン基を有する。ここで、Mは、
水素原子、アルカリ金属原子又はアンモニウム基を意味
し、Rは低級アルキル基、また、Zは、ハロゲン原子を
示す。親水基としては、なかでも、スルホン酸基、カル
ボン酸基、オキシアルキレン基及びオキシアルキルアミ
ン基から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
The polishing composition of the present invention contains
Containing a hydrophilic group and a fluorinated hydrocarbon group.
Element compound (hereinafter, also simply referred to as fluorine-containing compound)
Preferably, it is represented by the structural formula, Rf- (X) nY.
Here, Rf is a perfluorohydrocarbon group, and X
May contain fluorine, oxygen and nitrogen atoms
It is a divalent organic group, and Y is a hydrophilic group. n is 0 or
Is an integer of 1. As such a hydrophilic group, a sulfonic acid group
(-SO3M), oxysulfonic acid group (-OSO
3M), carboxylic acid group (-COOM), phosphate group (PO
3M), an amino group (—NR 3Z), oxyalkylene group
Or it has an oxyalkylamine group. Where M is
Means hydrogen atom, alkali metal atom or ammonium group
R represents a lower alkyl group, and Z represents a halogen atom.
Show. Among the hydrophilic groups, among others, sulfonic acid groups,
Bonic acid group, oxyalkylene group and oxyalkylamine
At least one member selected from the group consisting of

【0015】また、パーフルオロ炭化水素基としては、
炭素数が、好ましくは、5〜13の鎖状又は環状のパー
フルオロ炭化水素基が好ましい。また親水基とフッ素化
炭化水素基とを有する含フッ素化合物は、好ましくは水
溶性であり、分子量が300〜2000であるものが好
ましい。
Further, as the perfluorohydrocarbon group,
A chain or cyclic perfluorohydrocarbon group having preferably 5 to 13 carbon atoms is preferable. The fluorine-containing compound having a hydrophilic group and a fluorinated hydrocarbon group is preferably water-soluble, and preferably has a molecular weight of 300 to 2,000.

【0016】上記親水基とフッ素化炭化水素基とを有す
る含フッ素化合物の好ましい例としては、パーフルオロ
アルキルアミンオキシド、パーフルオロアルキルカルボ
ン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフ
ルオロアルキルトリメチルアンモニウム、パーフルオロ
アルキルベタイン、パーフルオロアルキルスルホン酸
塩、およびパーフルオロアルキルエチレンオキシド付加
物のなどが挙げられる。
Preferred examples of the fluorine-containing compound having a hydrophilic group and a fluorinated hydrocarbon group include perfluoroalkylamine oxide, perfluoroalkylcarboxylate, perfluoroalkylphosphate, perfluoroalkyltrimethylammonium, and the like. And perfluoroalkyl betaines, perfluoroalkyl sulfonates, and perfluoroalkyl ethylene oxide adducts.

【0017】本発明では、上記含フッ素化合物として
は、なかでも、パーフルオロアルキルアミンオキシド、
パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアル
キルスルホン酸塩およびパーフルオロアルキルエチレン
オキシド付加物から選ばれる少なくとも1種が好まし
い。
In the present invention, the above-mentioned fluorine-containing compound includes, among others, perfluoroalkylamine oxide,
At least one selected from perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl sulfonate and perfluoroalkyl ethylene oxide adduct is preferred.

【0018】本発明の研磨用組成物における上記の含フ
ッ素化合物の含有量は、0.005〜2.0質量%であ
ることが好ましい。含有量が少ないと研磨性能改良効果
が少ないので好ましくない。含有量が多くても研磨性能
改良効果は向上せず、一方コストが高くなるので好まし
くない。上記含有量は、なかで0.03〜1.0質量%
が適切である。また、上記含フッ素化合物は、シリカ含
有砥粒100質量部に対しては、好ましくは、0.1〜
40質量部、特には、0.5〜10質量部含有される。
The content of the fluorine-containing compound in the polishing composition of the present invention is preferably 0.005 to 2.0% by mass. If the content is small, the effect of improving the polishing performance is small, which is not preferable. Even if the content is large, the effect of improving the polishing performance is not improved, and on the other hand, the cost is undesirably increased. The content is 0.03 to 1.0% by mass.
Is appropriate. Further, the fluorine-containing compound is preferably 0.1 to 100 parts by mass of the silica-containing abrasive grains.
40 parts by mass, particularly 0.5 to 10 parts by mass.

【0019】本発明の研磨用組成物において、増粘剤あ
るいは分散助剤として、水溶性の有機高分子化合物を含
有することができ、これにより、スラリーの保存安定性
あるいは研磨特性を向上させることができる。かかる有
機高分子化合物としては、コストの見地より炭化水素系
が好ましい。かかる有機高分子化合物の好ましい例とし
ては、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル
酸アンモニウム塩、ポリビニルアルコール、ポリオキシ
エチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム塩、ポリエ
チレングリコールモノステアレート、アルキルセルロー
ス、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。これらの有
機高分子化合物は水溶性である限りにおいて、部分エス
テル、部分加水分解物であっても良い。なかでも、ポリ
アクリル酸アンモニウム塩が添加効果とコストの点で、
特に好ましい。これらの有機高分子化合物の分子量は、
1000〜20000が好ましい。また、これらの有機
高分子化合物の研磨用組成物における含有量は、好まし
くは、0.1〜5質量%、特には、0.5〜3質量%が
適切である。
In the polishing composition of the present invention, a water-soluble organic polymer compound can be contained as a thickener or a dispersing agent, thereby improving the storage stability or polishing characteristics of the slurry. Can be. As such an organic polymer compound, a hydrocarbon compound is preferred from the viewpoint of cost. Preferred examples of such organic polymer compounds include ammonium polyacrylate, ammonium polymethacrylate, polyvinyl alcohol, ammonium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, polyethylene glycol monostearate, alkyl cellulose, and polyacrylamide. These organic polymer compounds may be partial esters or partial hydrolysates as long as they are water-soluble. Above all, ammonium polyacrylate is effective in terms of effect and cost,
Particularly preferred. The molecular weight of these organic polymer compounds is
1000 to 20000 is preferred. The content of these organic polymer compounds in the polishing composition is preferably 0.1 to 5% by mass, and particularly preferably 0.5 to 3% by mass.

【0020】また、本発明の研磨用組成物には、必要に
応じて、さらにシリカ以外の他の研磨砥粒を加えて研磨
特性を改良することができる。この場合の他の研磨砥粒
としては、アルミナ砥粒、セリア砥粒、ジルコニア砥粒
などが好ましい。これらの砥粒の例としては、平均粒径
が、0.1〜2μmのα−アルミナ、γ−アルミナ、或
いはセリアが挙げられ、これらの砥粒をシリカ含有砥粒
100質量部に対して、1〜200質量部、好ましく
は、3〜50質量部混合することができる。
Further, the polishing composition of the present invention may further contain polishing abrasives other than silica, if necessary, to improve the polishing characteristics. In this case, the other abrasive grains are preferably alumina abrasive grains, ceria abrasive grains, zirconia abrasive grains, and the like. Examples of these abrasive grains include α-alumina having an average particle diameter of 0.1 to 2 μm, γ-alumina, or ceria.These abrasive grains are based on 100 parts by mass of silica-containing abrasive grains. 1 to 200 parts by mass, preferably 3 to 50 parts by mass can be mixed.

【0021】本発明の研磨用組成物は、含有されるシリ
カ含有砥粒、含フッ素化合物及び必要に応じて添加され
る増粘剤、分散剤、他の研磨砥粒などが水中に分散され
たスラリー状態にある。かかる研磨用組成物は、上記含
有成分を水中に分散して形成されるが、分散にあたって
は、必要に応じて、好ましくは、ホモジナイザー、超音
波分散機、ボールミルなどの撹拌又は分散機を使用する
ことができる。かくして形成される本発明の研磨用組成
物は、分散性に優れるため沈降速度が小さく、長時間に
わたって濃度の変化率を小さく保持することができる。
In the polishing composition of the present invention, silica-containing abrasive grains, a fluorine-containing compound, and a thickener, a dispersant, and other abrasive grains, which are added as needed, are dispersed in water. It is in a slurry state. Such a polishing composition is formed by dispersing the above-mentioned components in water. In the dispersion, if necessary, preferably, a homogenizer, an ultrasonic dispersing machine, or a stirring or dispersing machine such as a ball mill is used. be able to. The polishing composition of the present invention thus formed is excellent in dispersibility, has a low sedimentation speed, and can maintain a small rate of change in concentration over a long period of time.

【0022】かかる本発明の研磨用組成物は、必要に応
じて、好ましくは、そのpHが調整される。即ち、半導
体基板材料を研磨する組成物は、そのpHが8〜13で
あるのが好ましい。pHが8より小さい場合、あるいは
pHが13を超える場合には、研磨速度が低下するので
好ましくない。特に好ましいpHは、9〜12.3であ
る。pHを調整するためには、必要に応じて水酸化テト
ラアルキルアンモニウム、水酸化カリウム、アンモニア
水又はアンモニアガスなどを添加して行うことができ
る。
The pH of the polishing composition of the present invention is preferably adjusted, if necessary. That is, the composition for polishing a semiconductor substrate material preferably has a pH of 8 to 13. When the pH is lower than 8, or when the pH is higher than 13, the polishing rate is undesirably reduced. A particularly preferred pH is 9-12.3. To adjust the pH, tetraalkylammonium hydroxide, potassium hydroxide, aqueous ammonia, ammonia gas or the like can be added as necessary.

【0023】本発明の研磨用組成物を使用して半導体基
板材料やガラス基板材料などを研磨する方法は、特に制
限されず、一般的の方法が採用される。なかでも、好ま
しくは、研磨される基板材料を保持するホルダーと研磨
布を備える研磨装置が使用される。研磨布としては、ポ
リウレタン、不織布、フッ素樹脂などの材料が使用で
き、研磨布には、研磨組成物のスラリーが保持されるよ
うな溝加工などを施すことができる。研磨条件として
は、特に制限はなく、研磨布に上記研磨組成物のスラリ
ーを連続的に供給しながら研磨布を回転させ、これを研
磨される材料に対して、好ましくは、10〜500g/
cmの圧力にて押し付けながら研磨する。研磨終了
後、研磨された材料は、流水により十分に洗浄し、乾燥
せしめられる。
The method for polishing a semiconductor substrate material or a glass substrate material using the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and a general method is employed. In particular, a polishing apparatus including a holder for holding a substrate material to be polished and a polishing cloth is preferably used. Materials such as polyurethane, nonwoven fabric, and fluororesin can be used as the polishing cloth, and the polishing cloth can be subjected to groove processing or the like for holding a slurry of the polishing composition. The polishing conditions are not particularly limited, and the polishing cloth is rotated while continuously supplying the slurry of the polishing composition to the polishing cloth.
Polish while pressing with a pressure of cm 2 . After the polishing is completed, the polished material is sufficiently washed with running water and dried.

【0024】本発明の研磨用組成物により研磨される材
料としては、従来、研磨速度が小さくて適切な研磨剤が
なかった、硬度の大きい材料である、半導体基板材料や
ガラス基板材料などが適している。半導体基板材料とし
ては、半導体シリコンウエハーや半導体基板上に形成さ
れたポリシリコン膜、シリカ絶縁膜などの絶縁膜または
金属膜の少なくとも一つの材料が例示される。また、ガ
ラス基板材料としては、磁気デイスク用ガラス基板、液
晶用ガラス、PDP用ガラスなどが例示される。また、
本発明の研磨用組成物は、半導体基板材料やガラス基板
材料などに限られず、シリカ絶縁膜が形成された配線
板、フォトマスク、レンズ、プリズムなどの光学ガラ
ス、ITOなどの無機絶縁膜、ガラス、窒化ケイ素など
の無機導電膜、ガラス磁気ヘッドなどの硬度の大きい材
料の研磨に有利に使用できる。
As a material to be polished by the polishing composition of the present invention, a semiconductor substrate material, a glass substrate material, or the like, which is a material having a high polishing rate and a lack of a suitable abrasive, and a material having a high hardness, is conventionally suitable. ing. Examples of the semiconductor substrate material include at least one material of a semiconductor silicon wafer, a polysilicon film formed on the semiconductor substrate, an insulating film such as a silica insulating film, or a metal film. Examples of the glass substrate material include a glass substrate for a magnetic disk, a glass for a liquid crystal, and a glass for a PDP. Also,
The polishing composition of the present invention is not limited to a semiconductor substrate material or a glass substrate material, etc., a wiring board on which a silica insulating film is formed, a photomask, a lens, an optical glass such as a prism, an inorganic insulating film such as ITO, glass It can be advantageously used for polishing materials having high hardness such as inorganic conductive films such as silicon nitride and glass magnetic heads.

【0025】[0025]

【実施例】次に、本発明の実施例についてさらに具体的
なに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されな
いことはもちろんである。
Next, examples of the present invention will be described more specifically, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0026】[実施例1]シリカ含有砥粒として、ヒュ
ームドシリカ含有スラリー(キャボット社製、純水中に
ヒュームドシリカを30質量%含有、品番SC−1)を
使用した。 一方、含フッ素化合物として、「サーフロ
ン、S−141」(パーフルオロアルキルアミンオキシ
ド、セイミケミカル社製)を使用した。上記シリカ含有
砥粒を、上記含フッ素化合物を含有するイオン交換水に
対して、研磨剤中のシリカ含有砥粒が10質量%になる
ように混合して撹拌し、次いで、pHを水酸化カリウム
で10.8に調整することにより、スラリー状の研磨用
組成物を得た。このスラリーを採取し、透過電子顕微鏡
で画像処理法を用いて検査した結果、平均粒径は190
nmであった。この研磨用組成物中の上記含フッ素化合
物の含有量は0.07質量%であった。得られた組成物
を用い、以下の方法でシリコンウエハーの研磨を実施し
た。研磨機として、スピードファム社製研磨機SPAW
36を使用し、柔らかいスエードタイプの研磨布に対し
て、得られた研磨用組成物を1分間あたり1.2リット
ルの割合で研磨布上に供給しながら、10分間シリコン
ウエハーを研磨した。研磨圧力は100g/cm、ウ
エハーと研磨布の相対速度は1.2m/秒とし、研磨中
の温度は40℃とした。かくして研磨されたウエハーの
研磨面の凹凸の有無を、微分干渉型顕微鏡で観察した結
果、研磨面には凹凸は認められなかった。
Example 1 A fumed silica-containing slurry (manufactured by Cabot Corporation, containing 30% by mass of fumed silica in pure water, product number SC-1) was used as the silica-containing abrasive. On the other hand, "Surflon, S-141" (perfluoroalkylamine oxide, manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.) was used as the fluorine-containing compound. The silica-containing abrasive grains are mixed and stirred with ion-exchanged water containing the fluorine-containing compound such that the silica-containing abrasive grains in the abrasive are 10% by mass, and then the pH is adjusted to potassium hydroxide. Was adjusted to 10.8 to obtain a slurry-like polishing composition. The slurry was sampled and examined by a transmission electron microscope using an image processing method.
nm. The content of the fluorine-containing compound in the polishing composition was 0.07% by mass. Using the obtained composition, a silicon wafer was polished by the following method. Polishing machine SPAW manufactured by Speed Fam
Using a No. 36, a silicon wafer was polished for 10 minutes while supplying the obtained polishing composition at a rate of 1.2 liters per minute to a soft suede type polishing cloth. The polishing pressure was 100 g / cm 2 , the relative speed between the wafer and the polishing cloth was 1.2 m / sec, and the temperature during polishing was 40 ° C. As a result of observing the presence or absence of irregularities on the polished surface of the wafer thus polished with a differential interference microscope, no irregularities were observed on the polished surface.

【0027】[実施例2]実施例1における含フッ素化
合物として、「サーフロン S−141」の替わりに、
「サーフロン S−113」(パーフルオロアルキルカ
ルボン酸塩、セイミケミカル社製)を使用し、かつ研磨
用組成物中の該含フッ素化合物の含有量を0.1質量%
とした他は実施例1と同様にしてシリカ含有砥粒含量8
質量%、pH10.3のスラリー状研磨用組成物を得
た。かかる組成物を使用して、実施例1と同様にして、
シリコンウエハーの研磨試験を行った。研磨により得ら
れたウエハーの研磨面の凹凸の有無を、微分干渉型顕微
鏡で観察した結果、研磨面には凹凸は認められなかっ
た。
[Example 2] Instead of "Surflon S-141" as the fluorine-containing compound in Example 1,
"Surflon S-113" (perfluoroalkyl carboxylate, manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.) was used, and the content of the fluorine-containing compound in the polishing composition was 0.1% by mass.
Other than that described above, the content of silica-containing abrasive grains was 8 in the same manner as in Example 1.
A slurry-like polishing composition having a mass% of pH 10.3 was obtained. Using such a composition, in the same manner as in Example 1,
A polishing test of a silicon wafer was performed. As a result of observing the presence or absence of unevenness on the polished surface of the wafer obtained by polishing with a differential interference microscope, no unevenness was observed on the polished surface.

【0028】[実施例3]実施例1における含フッ素化
合物として、「サーフロン S−141」の替わりに、
17SOKを使用し、研磨用組成物中の含フッ
素化合物の含有量を0.1質量%とした他は実施例1と
同様にしてシリカ含有砥粒含量8質量%、pH10.8
のスラリー状研磨用組成物を得た。かかる組成物を使用
して、実施例1と同様にして、シリコンウエハーの研磨
試験を行った。研磨により得られたウエハーの研磨面の
凹凸の有無を、微分干渉型顕微鏡で観察した結果、研磨
面には凹凸は認められなかった。
[Example 3] As the fluorine-containing compound in Example 1, instead of "Surflon S-141",
Except that C 8 F 17 SO 3 K was used and the content of the fluorine-containing compound in the polishing composition was 0.1% by mass, the content of silica-containing abrasive grains was 8% by mass and the pH was 10 as in Example 1. .8
Was obtained as a slurry-like polishing composition. Using this composition, a polishing test of a silicon wafer was performed in the same manner as in Example 1. As a result of observing the presence or absence of unevenness on the polished surface of the wafer obtained by polishing with a differential interference microscope, no unevenness was observed on the polished surface.

【0029】[実施例4]実施例1により調製した研磨
用組成物に、更にポリアクリル酸カリウム塩(平均分子
量約10,000)を研磨組成物中の含有量が1.4質
量%になるように添加した他は実施例1と同様にしてシ
リカ含有砥粒含量10質量%、pH10.5の研磨用組
成物を得た。かかる組成物を使用して、実施例1と同様
にして、シリコンウエハーの研磨試験を行った。研磨に
より得られたウエハーの研磨面の凹凸の有無を、微分干
渉型顕微鏡で観察した結果、研磨面には凹凸は認められ
なかった。
Example 4 The polishing composition prepared in Example 1 further contained potassium polyacrylate (average molecular weight of about 10,000) in a content of 1.4% by mass in the polishing composition. A polishing composition having a silica-containing abrasive content of 10% by mass and a pH of 10.5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above components were added. Using this composition, a polishing test of a silicon wafer was performed in the same manner as in Example 1. As a result of observing the presence or absence of unevenness on the polished surface of the wafer obtained by polishing with a differential interference microscope, no unevenness was observed on the polished surface.

【0030】[比較例1]実施例1における含フッ素化
合物として、「サーフロン S−141」の替わりに、
炭化水素系化合物である、ポリオキシエチレンラウリル
エーテルを研磨用組成物中に1.5質量%含有せしめる
ようにした他は実施例1と同様にしてシリカ含有砥粒含
量10質量%、pH10.8の研磨用組成物を得た。か
かる組成物を使用して、実施例1と同様な方法でシリコ
ンウエハーの研磨試験を行った。研磨により得られたウ
エハーの研磨面の凹凸の有無を、微分干渉型顕微鏡で観
察した結果、研磨面には凹凸が認められた。
Comparative Example 1 As the fluorine-containing compound in Example 1, "Surflon S-141" was used instead of
The same procedure as in Example 1 was repeated except that the polishing composition contained 1.5% by mass of a polyoxyethylene lauryl ether, which is a hydrocarbon compound, and the content of silica-containing abrasive particles was 10% by mass and the pH was 10.8. Was obtained. Using such a composition, a polishing test of a silicon wafer was performed in the same manner as in Example 1. The presence or absence of irregularities on the polished surface of the wafer obtained by polishing was observed with a differential interference microscope, and as a result, irregularities were observed on the polished surface.

【発明の効果】本発明により、研磨速度が大きく、かつ
研磨された表面の平滑性、均一性などに優れる研磨用組
成物が提供される。このことから、高度に精密に研磨さ
れた表面を必要とする、半導体シリコンウエハーや半導
体基板上に形成されたポリシリコン膜、シリカ絶縁膜な
どの絶縁膜を含む半導体基板材料や磁気デイスク用ガラ
ス基板、液晶用ガラス、PDP用ガラスガラス基板材料
などの研磨に特に有用である。
According to the present invention, there is provided a polishing composition having a high polishing rate and excellent in smoothness and uniformity of a polished surface. Therefore, semiconductor substrate materials including insulating films such as a polysilicon film and a silica insulating film formed on a semiconductor silicon wafer or a semiconductor substrate and a glass substrate for a magnetic disk that require a highly polished surface are required. It is particularly useful for polishing glass materials for liquid crystal, glass for PDP, and the like.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリカ含有砥粒、親水基とパーフルオロ炭
化水素基とを有する含フッ素化合物、及び水を含有し、
かつ前記シリカ含有砥粒の含有量が0.1〜40質量%
及び前記含フッ素化合物の含有量が0.005〜2.0
質量%であることを特徴とする研磨用組成物。
A silica-containing abrasive, a fluorine-containing compound having a hydrophilic group and a perfluorohydrocarbon group, and water.
And the content of the silica-containing abrasive is 0.1 to 40% by mass.
And the content of the fluorine-containing compound is 0.005 to 2.0.
A polishing composition characterized by mass%.
【請求項2】前記シリカ含有砥粒が、5〜300nmの
平均粒径を有する請求項1に記載の研磨用組成物。
2. The polishing composition according to claim 1, wherein the silica-containing abrasive has an average particle size of 5 to 300 nm.
【請求項3】前記含フッ素化合物が、親水基として、ス
ルホン酸基、カルボン酸基、オキシアルキレン基及びオ
キシアルキルアミン基から選ばれる少なくとも一種を有
する含フッ素化合物である請求項1または2に記載の研
磨用組成物。
3. The fluorine-containing compound according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound has at least one selected from a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, an oxyalkylene group and an oxyalkylamine group as a hydrophilic group. Polishing composition.
【請求項4】前記含フッ素化合物が、パーフルオロアル
キルアミンオキシド、パーフルオロアルキルカルボン酸
塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩及びパーフルオ
ロアルキルエチレンオキシド付加物から選ばれる少なく
とも1種である請求項1、2または3に記載の研磨用組
成物。
4. The method according to claim 1, wherein the fluorine-containing compound is at least one selected from perfluoroalkylamine oxides, perfluoroalkylcarboxylates, perfluoroalkylsulfonates and perfluoroalkylethylene oxide adducts. Or the polishing composition according to 3.
【請求項5】PHが8〜13である請求項1〜4のいず
れか一つに記載の研磨用組成物。
5. The polishing composition according to claim 1, wherein the pH is 8 to 13.
【請求項6】半導体基板材料を研磨するための請求項1
〜5のいずれか一つに記載の研磨用組成物。
6. A method for polishing a semiconductor substrate material according to claim 1.
The polishing composition according to any one of Items 1 to 5, wherein
【請求項7】請求項1〜6のいずれか一つに記載の研磨
用組成物を研磨布に担持させて、半導体基板材料を研磨
する研磨方法。
7. A polishing method for polishing a semiconductor substrate material by supporting the polishing composition according to claim 1 on a polishing cloth.
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