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JP2002329688A - 保湿剤を含有する研磨用懸濁液 - Google Patents

保湿剤を含有する研磨用懸濁液

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JP2002329688A
JP2002329688A JP2001378040A JP2001378040A JP2002329688A JP 2002329688 A JP2002329688 A JP 2002329688A JP 2001378040 A JP2001378040 A JP 2001378040A JP 2001378040 A JP2001378040 A JP 2001378040A JP 2002329688 A JP2002329688 A JP 2002329688A
Authority
JP
Japan
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polishing
polishing suspension
ethylene
suspension
abrasive
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001378040A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Fukui
紀夫 福井
Tomoko Tsujikawa
智子 辻川
Shigenori Fukuoka
重範 福岡
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.)
Kyoeisha Chemical Co Ltd
Original Assignee
Kyoeisha Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kyoeisha Chemical Co Ltd filed Critical Kyoeisha Chemical Co Ltd
Priority to JP2001378040A priority Critical patent/JP2002329688A/ja
Publication of JP2002329688A publication Critical patent/JP2002329688A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコンウエハー等を精密に研磨する際に用い
られ、研磨後の水での洗浄の際に残留物を残すことなく
確実に洗い流すことのできる研磨用懸濁液を提供する。 【解決手段】研磨用懸濁液は、ヒュームドシリカ、ヒュ
ームドアルミナ、高純度酸化セリウムから選ばれる少な
くとも一種類の研磨材がアルカリ水溶液に分散し、エチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリ
ン、プロピレングリコール、ポリグリセリン、グリセリ
ンのエチレンオキサイド付加物、エチレン−プロピレン
ブロック共重合物から選ばれる少なくとも一種類の保湿
剤を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハー
等の精密電子部品や光学部品の表面を仕上げ研磨するた
めに使用される研磨用懸濁液に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路用のシリコンウエハーの
表面は、精巧なパターンが形成されるため、精密な研磨
仕上げを施してある。
【0003】ウエハー表面の研磨仕上げは、従来汎用さ
れていたコロイダルシリカよりもさらに微細な研磨材で
あるヒュームドシリカが分散している研磨用懸濁液を用
いた化学的機械的研磨(chemical mechanical polishin
g:CMP)により行われる。
【0004】研磨機のターンテーブルに載せたシリコン
ウエハーへこの懸濁液をかけながらウレタンパッドで研
磨する。このとき懸濁液の一部は滴となって飛び散り、
ターンテーブルを取り巻く外壁に付着する。この付着し
た滴が外壁上で乾燥すると、滴中のヒュームドシリカが
不可逆的に凝集して大きな凝集塊を形成する。研磨の途
中にこの凝集塊が剥離してウエハー表面に付着すると傷
をつけてしまう。また研磨後にウエハーや外壁を水で洗
浄してもその表面に凝集塊が懸濁液の跡となって残る。
これが剥離すると、研磨の途中のウエハー表面に傷をつ
けてしまう。研磨用懸濁液の跡や傷の付いたウエハー
は、不良品である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためになされたもので、シリコンウエハー等を
精密に研磨する際に用いられ、研磨後の水での洗浄の際
に残留物を残すことなく確実に洗い流すことのできる研
磨用懸濁液を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の研磨用懸濁液は、ヒュームドシリ
カ、ヒュームドアルミナ、高純度酸化セリウムから選ば
れる少なくとも一種類の研磨材がアルカリ水溶液に分散
し、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グ
リセリン、プロピレングリコール、ポリグリセリン、グ
リセリンのエチレンオキサイド付加物、エチレン−プロ
ピレンブロック共重合物から選ばれる少なくとも一種類
の保湿剤を含有している。
【0007】ポリエチレングリコール、グリセリンのエ
チレンオキサイド付加物、エチレン−プロピレンブロッ
ク共重合物は平均分子量200〜10000のものが好
適に用いられる。ポリグリセリンは、ジグリセリンまた
はトリグリセリンであってもよい。保湿剤は、親水性で
あって水への溶解性が高く、常温における蒸気圧が低く
て揮発し難いものである。
【0008】保湿剤が、該研磨材1重量部に対し、0.
1〜1.0重量部であることが好ましい。この範囲より
も少ないと水で洗浄したときに研磨材が残存してしま
い、一方この範囲より多いとスラリーが増粘し作業性が
悪くなってしまう。
【0009】研磨用懸濁液がアルカリ性であるので、研
磨材の分散が安定化している。研磨用懸濁液は、アルカ
リ水溶液が水酸化カリウム水溶液、アンモニア水、トリ
エチルアミン水溶液であることにより好適に実施され
る。特に水酸化カリウム水溶液であると、アミン臭がな
く作業し易いので一層好ましい。
【0010】ヒュームドシリカは、例えば酸水素火炎中
でテトラクロロシランを気相加水分解させると得られる
ものである。その粒径が16〜20nm、比表面積が9
0〜130m/gであることが好ましい。具体的には
AEROSIL 90Gまたは同130(いずれも日本
アエロジル(株)社製の商品名)が挙げられる。
【0011】ヒュームドアルミナは、例えば、酸水素火
炎中で塩化アルミニウムを気相加水分解することにより
得られるものである。その粒径が約13nm、比表面積
が85〜115m/gであることが好ましい。具体的
には酸化アルミニウムC(日本アエロジル社製の商品
名)が挙げられる。
【0012】高純度酸化セリウムは、溶媒抽出精製の
後、炭酸セリウム、シュウ酸セリウムとして焼成するこ
とにより得られるものである。その粒径が200〜30
0nm、比表面積が20〜30m/gであることが好
ましい。具体的にはCeOKK(阿南化成社製の商品
名)が挙げられる。
【0013】高圧ホモジナイザーにより、研磨材は分散
されている。高圧ホモジナイザーは、例えば攪拌してい
るアルカリ水溶液にヒュームドシリカ等の研磨材が加え
られて得られたスラリーを、高圧に加圧しつつ硬い面に
あけられた微細な孔へ強制的に通過させて、乱流による
衝撃や超音波の発生を利用して、研磨材の粉砕および分
散を行うものである。
【0014】この研磨用懸濁液は、そのまま研磨に用い
てもよいが、水で希釈して用いてもよい。
【0015】この研磨用懸濁液を用いて、シリコンウエ
ハーを研磨すると、アルカリがウエハーを化学的に研磨
し、一方、分散している非常に細かなヒュームドシリカ
等の研磨材を介してウレタンパッドがウエハーと擦れ合
って機械的に研磨する。その結果、ウエハー表面は短時
間で精密に研磨される。
【0016】研磨の際に、飛散して外壁に付着した研磨
用懸濁液の滴からは、水分が多少蒸発する。しかし、揮
発し難い保湿剤はこの滴中の水分子と水素結合するの
で、滴中の水が完全に蒸発してしまうことはない。その
ため、滴中の研磨材は、凝集することがなく、さらに外
壁の表面との間に保湿剤や水が保持されているので、こ
れらの表面にこびりつくことはない。
【0017】研磨終了後直ちに、ウエハーに付いた研磨
用懸濁液とともに、外壁に付いた研磨用懸濁液の滴を水
で洗浄する。すると研磨用懸濁液中の研磨材は、水へ迅
速に溶解する保湿剤とともに、研磨材の液跡を残すこと
なく確実に洗い流される。そのため研磨後のシリコンウ
エハーは、凝集塊による傷や研磨用懸濁液の跡がついて
いない。
【0018】この研磨用懸濁液を用いて研磨すると、半
導体集積回路用のシリコンウエハー、コンピュータのハ
ードディスク用の基板をはじめ種々の精密電子部品の表
面や、光学部品の表面を精密に仕上げ研磨することがで
きる。
【0019】この研磨用懸濁液は、ゲル化や沈降を誘発
することなく、長期間安定して保存することが可能であ
る。
【0020】
【実施例】以下、本発明の研磨用懸濁液の実施例を詳細
に説明する。実施例は本発明を適用する研磨用懸濁液を
試作した例であり、比較例は本発明を適用外の研磨用懸
濁液を試作した例である。
【0021】(実施例)先ず、イオン交換水65重量部
に48%水酸化カリウム水溶液を加え、pH9.5〜1
0.0に調整する。この液をホモミキサーで攪拌しなが
ら、ヒュームドシリカAEROSIL90G(日本アエ
ロジル(株)社製の商品名)の12.5重量部を加える。
このとき液のpHが低下し粘度が上昇するので、48%
水酸化カリウム水溶液でpHを9.5近傍に調整する
と、粘度は再び低下する。
【0022】この液を高圧ホモジナイザーにより98M
Paに加圧して微細な孔へ強制的に通過させると、ヒュ
ームドシリカの分散された粘度の一層低いスラリーが得
られる。さらに、AEROSIL90Gの12.5重量
部を加え、48%水酸化カリウム水溶液で、pHを1
0.5に調整する。このとき水酸化カリウム水溶液は合
計で約0.35重量部加えられている。これにプロピレ
ングリコール10重量部を加え、高圧ホモジナイザーで
同様にして再度分散を行うと、研磨用懸濁液が得られ
る。
【0023】(比較例)プロピレングリコールを用いて
いないこと以外は実施例と同様にして研磨用懸濁液を得
た。
【0024】実施例および比較例の研磨用懸濁液を用
い、平面研磨機により夫々、シリコンウエハーを研磨
し、その評価を行った。
【0025】周囲を外壁で取り囲まれたターンテーブル
に、酸化膜厚11000Åで直径6インチのシリコンウ
エハーを載せ、テーブルとヘッドとを40rpmで回転
させる。このウエハーに実施例または比較例の研磨用懸
濁液を120mL/分の流量でかけ、500g/cm
の圧力でポリウレタン製のパッドであるIC1000/
SUBA400 0.8t(ロデールニッタ社製の商品
名)によりウエハーを押し付けつつ、90秒間研磨し
た。研磨後、ウエハーとターンテーブルと外壁とを直ち
に水で洗浄した。得られたウエハーについて評価した。
【0026】実施例の研磨用懸濁液を用いて研磨したウ
エハーは、5枚の平均の研磨速度が31.9Å/秒であ
り、表面粗さ測定器(テーラーホブソン社製)で測定し
た最大高さRyが0.035μmであり、スラリー安定
性測定器 タービスキャン(英弘精機社製の商品名)で
測定した変化量が0%と安定しており、目視によるスク
ラッチ観察においてもスクラッチがゼロであった。
【0027】実施例の研磨用懸濁液の飛散した滴が、少
なくとも約2時間放置されて乾燥した場合であっても、
水で洗浄すると滴跡を残さずに確実に洗い流すことがで
きた。この時間は、1枚のシリコンウエハーを長くとも
数分間で研磨の終了する毎に直ちに水で洗浄する通常の
研磨において十分である。
【0028】実施例の研磨用懸濁液は少なくとも6箇月
間はゲル化や沈降を起こさずに長期間安定である。
【0029】一方、比較例の研磨用懸濁液を用いて研磨
したウエハーは、5枚の平均の研磨速度が30.2Å/
秒であり、表面粗さ測定器で測定したRyが0.037
μmであり、スラリー安定性測定器 タービスキャンで
の変化量が0%と安定しており、目視によるスクラッチ
観察においてもスクラッチがゼロであった。しかしこの
懸濁液の飛散した滴は、約2時間放置されて乾燥する
と、水で洗浄しても完全には洗い流すことができなかっ
た。
【0030】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
研磨用懸濁液を用いると、シリコンウエハーをはじめと
する種々の精密電子部品の表面や光学部品の表面を精密
に研磨することができる。研磨後に水で洗浄すると、残
留物が残らず、研磨用懸濁液が確実に洗い流される。そ
のため研磨されたシリコンウエハー等に、ヒュームドシ
リカ等の凝集塊が付着したり傷がついたりすることはな
い。研磨されたシリコンウエハー等は、高品質であり、
その生産性も高い。この研磨用懸濁液は、ゲル化や沈降
を起こさないので長期間保存が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 重範 東京都千代田区神田淡路町1丁目2番3号 共栄社化学株式会社内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AC04 CB01 DA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒュームドシリカ、ヒュームドアルミ
    ナ、高純度酸化セリウムから選ばれる少なくとも一種類
    の研磨材がアルカリ水溶液に分散し、エチレングリコー
    ル、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレン
    グリコール、ポリグリセリン、グリセリンのエチレンオ
    キサイド付加物、エチレン−プロピレンブロック共重合
    物から選ばれる少なくとも一種類の保湿剤を含有してい
    ることを特徴とする研磨用懸濁液。
  2. 【請求項2】 該保湿剤が、該研磨材1重量部に対し
    0.1〜1.0重量部であることを特徴とする請求項1
    に記載の研磨用懸濁液。
  3. 【請求項3】 該アルカリ水溶液が水酸化カリウム水
    溶液であることを特徴とする請求項1に記載の研磨用懸
    濁液。
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