JP2009099874A - Polishing composition - Google Patents
Polishing composition Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009099874A JP2009099874A JP2007271842A JP2007271842A JP2009099874A JP 2009099874 A JP2009099874 A JP 2009099874A JP 2007271842 A JP2007271842 A JP 2007271842A JP 2007271842 A JP2007271842 A JP 2007271842A JP 2009099874 A JP2009099874 A JP 2009099874A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surfactant
- alkyl
- polishing
- polishing composition
- fumed silica
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ＣＭＰ研磨処理に用いる研磨用組成物に関する。 The present invention relates to a polishing composition used for CMP polishing treatment.
半導体製造の分野では、半導体素子の微細化および多層化による高集積化に伴い、半導体層、金属層の平坦化技術が重要な要素技術となっている。ウエハに集積回路を形成する際、電極配線などによる凹凸を平坦化せずに層を重ねると、段差が大きくなり、平坦性が極端に悪くなる。また段差が大きくなった場合、フォトリソグラフィにおいて凹部と凸部の両方に焦点を合わせることが困難になり微細化を実現することができなくなる。したがって、積層中の然るべき段階でウエハ表面の凹凸を除去するための平坦化処理を行う必要がある。平坦化処理には、エッチングにより凹凸部を除去するエッチバック法、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などにより平坦な膜を形成する成膜法、熱処理によって平坦化する流動化法、選択ＣＶＤなどにより凹部の埋め込みを行う選択成長法などがある。 In the field of semiconductor manufacturing, with the high integration by miniaturization and multilayering of semiconductor elements, a planarization technique for semiconductor layers and metal layers has become an important elemental technique. When forming an integrated circuit on a wafer, if the layers are stacked without flattening the unevenness due to electrode wiring or the like, the step becomes large and the flatness becomes extremely poor. Further, when the step becomes large, it becomes difficult to focus on both the concave portion and the convex portion in photolithography, and miniaturization cannot be realized. Therefore, it is necessary to perform a flattening process for removing irregularities on the wafer surface at an appropriate stage during lamination. For the flattening treatment, an etching back method for removing uneven portions by etching, a film forming method for forming a flat film by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), a fluidizing method for flattening by heat treatment, a concave portion by selective CVD, etc. There is a selective growth method for embedding.
以上の方法は、絶縁膜、金属膜など膜の種類によって適否があること、また平坦化できる領域がきわめて狭いという問題がある。このような問題を克服することができる平坦化処理技術としてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）による平坦化がある。 The above method has problems that it is appropriate depending on the type of film such as an insulating film and a metal film, and that the region that can be flattened is extremely narrow. As a planarization technique that can overcome such problems, there is planarization by CMP (Chemical Mechanical Polishing).
ＣＭＰによる平坦化処理では、微細なシリカ粒子（砥粒）を懸濁した研磨用組成物を研磨パッド表面に供給しながら、圧接した研磨パッドと、被研磨物であるシリコンウエハとを相対移動させて表面を研磨することにより、広範囲にわたるウエハ表面を高精度に平坦化することができる。 In the flattening process by CMP, while the polishing composition in which fine silica particles (abrasive grains) are suspended is supplied to the surface of the polishing pad, the pressed polishing pad and the silicon wafer as the object to be polished are relatively moved. By polishing the surface, the wafer surface over a wide range can be flattened with high accuracy.
ＣＭＰに用いられる研磨用組成物にはたとえば以下のようなものがある。
特許文献１には、アルミナ、コロイダルシリカまたはヒュームドシリカ、潤滑剤、分散助剤を含み、分散助剤の１つとしてノニオン性界面活性剤を含む研磨用組成物が開示されている。
Examples of the polishing composition used for CMP include the following.
特許文献２には、研磨剤、両親媒性非イオン性界面活性剤、酸化剤、有機酸、腐食抑制剤、液体キャリアーを含む研磨用組成物が開示されている。 Patent Document 2 discloses a polishing composition containing an abrasive, an amphiphilic nonionic surfactant, an oxidizing agent, an organic acid, a corrosion inhibitor, and a liquid carrier.
砥粒として、ヒュームドシリカを用いた場合、アルカリ性領域では研磨速度が早いために好適であるが、ヒュームドシリカは、凝集性が高いために、取扱いが難しいという問題がある。 When fumed silica is used as the abrasive grains, it is preferable because the polishing rate is high in the alkaline region, but fumed silica has a problem that it is difficult to handle because of its high cohesiveness.
まず、研磨用組成物の製造工程で十分に分散させる必要があり、製造工程で分散させたとしても、運搬時、研磨処理時などその後の状態によっては凝集が発生してしまう。 First, it is necessary to sufficiently disperse in the manufacturing process of the polishing composition, and even if it is dispersed in the manufacturing process, agglomeration may occur depending on the subsequent state such as during transportation and polishing.
ＣＭＰによる研磨においては、ポンプによって研磨組成物を循環経路中に循環させ、循環経路から複数の研磨機へと研磨組成物を供給する場合があるが、このような循環使用の場合はポンプの脈動などにより凝集が加速されることになる。 In polishing by CMP, a polishing composition is circulated in a circulation path by a pump and the polishing composition may be supplied from the circulation path to a plurality of polishing machines. Aggregation is accelerated by such factors.
砥粒であるヒュームドシリカの凝集が発生すると、凝集物によって被研磨物表面のスクラッチ（傷跡）が生じてしまうという問題があるために、コロイダルシリカなどヒュームドシリカ以外の砥粒を用いる方法も考えられるが、その場合研磨速度を犠牲にすることになる。 When agglomeration of fumed silica, which is an abrasive grain, occurs, there is a problem that the agglomerated material causes scratches on the surface of the object to be polished. In this case, the polishing rate is sacrificed.
従来技術では、砥粒の分散性を向上させるためにノニオン性界面活性剤を添加しているが、ノニオン性界面活性剤による凝集抑制機能については十分に評価されていない。 In the prior art, a nonionic surfactant is added to improve the dispersibility of the abrasive grains, but the aggregation suppressing function by the nonionic surfactant has not been sufficiently evaluated.
一般に、研磨用組成物の凝集抑制機能の評価には、静的凝集性評価と動的凝集性評価がある。静的凝集性については、たとえば静置実験によって評価され、動的凝集性については、振盪実験などより過酷な条件での評価がなされるが、動的凝集性評価のほうが、より研磨処理の実使用でのポンプ圧送などに即した評価方法である。従来技術においては、静的凝集性評価のみで動的凝集性評価がなされていない。 In general, evaluation of the aggregation suppressing function of a polishing composition includes static aggregation evaluation and dynamic aggregation evaluation. Static agglomeration is evaluated by, for example, a static experiment, and dynamic agglomeration is evaluated under harsher conditions such as a shaking experiment. However, dynamic agglomeration evaluation is more effective for polishing treatment. This is an evaluation method suitable for pumping in use. In the prior art, dynamic cohesiveness evaluation is not performed only by static cohesiveness evaluation.
またさらには、研磨用組成物を含む工業廃液を考えると、有機化合物である界面活性剤は、可能なかぎり低濃度の添加が好ましいが、濃度を下げると凝集抑制機能が低下するため、低濃度化が困難である。 Furthermore, considering an industrial waste liquid containing a polishing composition, it is preferable to add a surfactant that is an organic compound as low a concentration as possible. Is difficult.
本発明の目的は、ヒュームドシリカを用いても研磨速度を確保しながら、低濃度添加量であっても凝集の発生を抑制することができる研磨用組成物を提供することである。 An object of the present invention is to provide a polishing composition capable of suppressing the occurrence of agglomeration even at a low concentration addition amount while ensuring a polishing rate even when fumed silica is used.
本発明は、砥粒であるヒュームドシリカとアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤とを含むことを特徴とする研磨用組成物である。 The present invention is a polishing composition comprising fumed silica as an abrasive and an alkyl polyetheramine type surfactant.
また本発明は、前記アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルアミンであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the alkyl polyether amine surfactant is a polyoxyethylene alkyl amine.
また本発明は、前記アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤が、下記一般式（１）で示される化合物であることを特徴とする。
本発明によれば、砥粒であるヒュームドシリカとアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤とを含む。 According to this invention, the fumed silica which is an abrasive grain and the alkyl polyetheramine type surfactant are included.
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を含むことで、ヒュームドシリカの凝集を抑制することができる。 By including the alkyl polyether amine type surfactant, it is possible to suppress fumed silica aggregation.
また本発明によれば、前記アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤がポリオキシエチレンアルキルアミンである。 According to the invention, the alkyl polyetheramine surfactant is a polyoxyethylene alkylamine.
ポリオキシエチレンアルキルアミンを用いることで、ヒュームドシリカの凝集をさらに抑制することができる。 By using polyoxyethylene alkylamine, aggregation of fumed silica can be further suppressed.
また本発明によれば、前記アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤として、前記一般式（１）で示される化合物を用いることが好ましく、特に好ましくはＲがアルキル基である。
これにより、ヒュームドシリカの凝集をさらに抑制することができる。
According to the invention, it is preferable to use the compound represented by the general formula (1) as the alkyl polyether amine type surfactant, and it is particularly preferable that R is an alkyl group.
Thereby, aggregation of fumed silica can be further suppressed.
本発明は、砥粒であるヒュームドシリカとアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤とを含み、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルアミンであることを特徴とする研磨用組成物である。 A polishing composition comprising fumed silica as an abrasive and an alkyl polyetheramine type surfactant, wherein the alkylpolyetheramine type surfactant is a polyoxyethylene alkylamine It is.
凝集性の高いヒュームドシリカを砥粒として用いても、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を含むことで、ヒュームドシリカの凝集を抑制することができる。 Even when fumed silica having high cohesiveness is used as the abrasive grains, aggregation of fumed silica can be suppressed by including an alkyl polyetheramine type surfactant.
研磨用組成物のｐＨ範囲は９〜１２が好ましく、より好ましくは１０〜１１.５である。ｐＨが９未満である場合は、研磨速度が低下し、ｐＨが１２を超える場合は、ヒュームドシリカが溶解してしまうおそれがある。 9-12 are preferable and, as for the pH range of polishing composition, More preferably, it is 10-11.5. When the pH is less than 9, the polishing rate decreases, and when the pH exceeds 12, the fumed silica may be dissolved.
ヒュームドシリカの含有量は、上限を３０重量％として、既存の研磨用組成物よりも多くすることができ、たとえば研磨用組成物全体に対して１０重量％以上２７重量％以下とし、研磨時に置いて１０重量％以上１５重量％以下とする。 The content of the fumed silica can be increased from the existing polishing composition by setting the upper limit to 30% by weight, for example, 10% by weight to 27% by weight with respect to the entire polishing composition. 10 wt% or more and 15 wt% or less.
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の親水基側には２個のアルコキシ基を持ち、これらがヒュームドシリカの表面に吸着し、疎水基であるアルキル基がヒュームドシリカ同士の接触に対して立体障害となることで凝集が抑制される。 Alkyl polyetheramine surfactants have two alkoxy groups on the hydrophilic group side, these adsorb on the surface of fumed silica, and the hydrophobic alkyl group is steric against contact between the fumed silicas. Aggregation is suppressed by becoming an obstacle.
アルコキシ基としては、エトキシ基が好ましい。エトキシ基の総数としては５〜３０が好ましく、１０〜２０がさらに好ましく、１５が特に好ましい。 As the alkoxy group, an ethoxy group is preferable. The total number of ethoxy groups is preferably 5 to 30, more preferably 10 to 20, and particularly preferably 15.
アルキル基としては、たとえば、炭素数が１０〜２０のアルキル基が好ましく、これらの中でも炭素数が１８のステアリル基が特に好ましい。なお、アルキル基は、一部に不飽和結合を有するものであってもよい。 As the alkyl group, for example, an alkyl group having 10 to 20 carbon atoms is preferable, and among these, a stearyl group having 18 carbon atoms is particularly preferable. The alkyl group may partially have an unsaturated bond.
以上のことより、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤としては、アルキル基がステアリル基であり、アルコキシ基として総数が５〜３０のエトキシ基を有するポリオキシエチレンステアリルアミンが好ましく、これらの中でもアルキル基がステアリル基であり、アルコキシ基として総数が１０〜２０のエトキシ基が好ましく、１５のエトキシ基を有するものが特に好ましい。 From the above, as the alkyl polyetheramine type surfactant, an alkyl group is a stearyl group, and a polyoxyethylene stearylamine having an ethoxy group having a total number of 5 to 30 as an alkoxy group is preferable. Among these, an alkyl group is preferred. Is a stearyl group, and an alkoxy group having a total number of 10 to 20 is preferable, and an alkoxy group having 15 ethoxy groups is particularly preferable.
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の含有量は、研磨用組成物全体に対して０．００１重量％〜５重量％であり、さらに好ましくは０．０１重量％〜１重量％である。 The content of the alkyl polyether amine surfactant is 0.001% to 5% by weight, more preferably 0.01% to 1% by weight, based on the entire polishing composition.
含有量が０．００１重量％よりも少ないと、十分な凝集抑制効果が得られず、５重量％よりも多いと、研磨速度が低下してしまう。 When the content is less than 0.001% by weight, a sufficient aggregation suppressing effect cannot be obtained, and when it is more than 5% by weight, the polishing rate decreases.
また本発明で用いるアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、下記一般式（１）で示される化合物である。
ここで、ｊ，ｋはそれぞれ１〜５であり、ｘ＋ｙ（エトキシ基の総数）は５〜３０であることが好ましく、Ｒはアルキル基であることが好ましい。Ｒがアルキル基の場合、その炭素数は１０〜２０がより好ましい。 Here, j and k are each 1 to 5, x + y (total number of ethoxy groups) is preferably 5 to 30, and R is preferably an alkyl group. When R is an alkyl group, the carbon number thereof is more preferably 10-20.
このようにして、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤に表面が覆われたヒュームドシリカは、研磨用組成物中で、安定して分散し凝集が抑制される。 In this way, the fumed silica whose surface is covered with the alkyl polyetheramine type surfactant is stably dispersed in the polishing composition and aggregation is suppressed.
本発明の研磨用組成物には、ｐＨ調整剤を添加してもよい。
ｐＨ調整剤としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウムからなる群より選ばれる１種または２種以上であり、水酸化アンモニウム、水酸化カリウムが特に好ましい。
A pH adjusting agent may be added to the polishing composition of the present invention.
The pH adjuster is one or more selected from the group consisting of ammonium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydrogen carbonate and potassium carbonate, and includes ammonium hydroxide and potassium hydroxide. Is particularly preferred.
本発明の研磨用組成物は、その好ましい特性を損なわない範囲で、従来からこの分野の研磨用組成物に常用される各種の添加剤の１種または２種以上を含むことができる。 The polishing composition of the present invention can contain one or more of various additives conventionally used in polishing compositions in this field as long as the preferred properties are not impaired.
本発明の研磨用組成物で用いられる水としては特に制限はないが、半導体デバイスなどの製造工程での使用を考慮すると、たとえば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水などが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular as water used by the polishing composition of this invention, For example, when considering use in the manufacturing process of a semiconductor device etc., pure water, ultrapure water, ion-exchange water, distilled water etc. are preferable. .
本発明の研磨組成物の製造方法について説明する。
純水中にヒュームドシリカパウダーを撹拌、分散しながら投入する。このヒュームドシリカ分散液を、予め所定のｐＨに調整したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤水溶液に投入することで本発明の研磨組成物を得る。
The manufacturing method of the polishing composition of this invention is demonstrated.
Add fumed silica powder into pure water while stirring and dispersing. By introducing this fumed silica dispersion into an aqueous alkyl polyetheramine surfactant solution that has been adjusted to a predetermined pH in advance, the polishing composition of the present invention is obtained.
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を含むノニオン系界面活性剤を用いて動的凝集性評価について検討した。 The dynamic cohesiveness evaluation was examined using nonionic surfactants containing alkyl polyetheramine type surfactants.
（検討例１）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン S-210）
０．５重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 1)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen S-210, manufactured by NOF Corporation)
0.5% by weight
pH: 10.7
（検討例２）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
ポリオキシエチレン−モノオレート（日本油脂社製 ノニオン O-2） ０．５重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 2)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Polyoxyethylene monooleate (Nonion O-2, manufactured by NOF Corporation) 0.5% by weight
pH: 10.7
（検討例３）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
エステル型ノニオン系界面活性剤（日本純薬社製 SDK-1） ０．５重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 3)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Ester-type nonionic surfactant (Nippon Pure Chemicals SDK-1) 0.5% by weight
pH: 10.7
（検討例４）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 4)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
pH: 10.7
検討例１で添加したノニオン系界面活性剤は、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤であり、検討例２で添加したノニオン系界面活性剤は、ポリオキシエチレン−モノオレートであり、検討例３で添加したノニオン系界面活性剤は、エステル型ノニオン系界面活性剤である。検討例４は、界面活性剤を添加していない。 The nonionic surfactant added in Study Example 1 is an alkyl polyetheramine type surfactant, and the nonionic surfactant added in Study Example 2 is polyoxyethylene monooleate, which is added in Study Example 3. The nonionic surfactant is an ester-type nonionic surfactant. In Study Example 4, no surfactant is added.
［動的凝集性評価］
検討例１〜検討例４について振盪試験を行い、所定の時間間隔で砥粒の粒子径を測定した。
[Dynamic cohesiveness evaluation]
A shaking test was conducted on Examination Examples 1 to 4, and the particle size of the abrasive grains was measured at predetermined time intervals.
振盪試験は、５０ｍｌの試験容器に各研磨用組成物２０ｍｌを入れ、この試験容器を縦型振盪機（イワキ産業株式会社製、ＫＭ．Ｓｈａｋｅｒ Ｖ−ＳＸ）にセットし、振盪速度３１０ｓｐｍ、振盪ストローク４０ｍｍで１２０時間振盪を行った。 In the shaking test, 20 ml of each polishing composition was placed in a 50 ml test container, and this test container was set on a vertical shaker (KM. Shaker V-SX, manufactured by Iwaki Sangyo Co., Ltd.), with a shaking speed of 310 spm and a shaking stroke. Shaking was performed at 40 mm for 120 hours.
粒子径の測定は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（株式会社堀場製作所製、ＬＡ９２０）を用いて測定を行った。測定温度は、室温とした。 The particle diameter was measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (LA920, manufactured by Horiba, Ltd.). The measurement temperature was room temperature.
図１は、動的凝集性評価結果を示すグラフである。
横軸は振盪時間（ｈｒ）を示し、縦軸は平均粒子径（ｎｍ）を示す。グラフ１は、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を添加した検討例１を示し、グラフ２は、ポリオキシエチレン−モノオレートを添加した検討例２を示し、グラフ３は、エステル型ノニオン系界面活性剤を添加した検討例３を示し、グラフ４は、界面活性剤を添加していない検討例４を示す。
FIG. 1 is a graph showing the results of dynamic cohesion evaluation.
The horizontal axis represents shaking time (hr), and the vertical axis represents average particle diameter (nm).
なお、本実験条件による振盪試験は加速実験であり、振盪実験時間１２０時間を実際の研磨処理における循環使用時間に換算すると、約６ヶ月に相当するものである。 The shaking test under the present experimental conditions is an acceleration experiment, and when the shaking experiment time of 120 hours is converted into the circulation use time in the actual polishing process, it corresponds to about 6 months.
グラフからわかるように、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を添加した検討例１はその他の検討例２〜４の平均粒子径よりも小さくなった。 As can be seen from the graph, Study Example 1 in which an alkyl polyether amine type surfactant was added was smaller than the average particle size of the other Study Examples 2 to 4.
検討例１については、１２０時間という長期にわたる動的凝集性評価実験において、平均粒子径の増加が全く見られず、完全に凝集が抑制されていることがわかった。これは、連続６ヶ月間の循環使用にも耐えうる研磨用組成物であることを示している。 As for Study Example 1, in the long-term dynamic aggregation evaluation experiment of 120 hours, it was found that no increase in average particle size was observed and aggregation was completely suppressed. This indicates that the polishing composition can withstand cyclic use for 6 consecutive months.
以上の結果より、ノニオン系界面活性剤の中でもアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤を添加することでヒュームドシリカの動的凝集を長期間にわたって抑制できることがわかった。 From the above results, it was found that the dynamic aggregation of fumed silica can be suppressed over a long period of time by adding an alkyl polyetheramine type surfactant among nonionic surfactants.
次に、動的凝集抑制機能に対する、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の官能基（構造）の影響について検討した。界面活性剤の効果を明確にするために極低濃度の添加量（０．００１重量％）で評価を行った。 Next, the influence of the functional group (structure) of the alkyl polyetheramine surfactant on the dynamic aggregation suppressing function was examined. In order to clarify the effect of the surfactant, the evaluation was performed at an extremely low concentration (0.001 wt%).
（検討例５）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン S-210）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 5)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen S-210, manufactured by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
（検討例６）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン S-215）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 6)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen S-215, manufactured by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
（検討例７）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン S-220）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 7)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen S-220, manufactured by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
（検討例８）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン L-207）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 8)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen L-207, manufactured by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
（検討例９）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン T2-210）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 9)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen T2-210, manufactured by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
（検討例１０）
砥粒：ヒュームドシリカ １３重量％
アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤（日本油脂製 ナイミーン DT-208）
０．００１重量％
ｐＨ：１０．７
(Examination example 10)
Abrasive grain: Fumed silica 13% by weight
Alkyl polyetheramine type surfactant (Nymeen DT-208 made by NOF Corporation)
0.001% by weight
pH: 10.7
検討例５〜１０で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、全て前記一般式（１）で示される化合物である。 All of the alkyl polyether amine surfactants added in Examination Examples 5 to 10 are compounds represented by the general formula (1).
検討例５で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝１０（エトキシ基の総数が１０）であり、アルキル基ＲがＣ１８Ｈ３７−のステアリル基であるポリオキシエチレンステアリルアミンである。検討例６で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝１５（エトキシ基の総数が１５）であり、アルキル基ＲがＣ１８Ｈ３７−のステアリル基であるポリオキシエチレンステアリルアミンである。検討例７で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝２０（エトキシ基の総数が２０）であり、アルキル基ＲがＣ１８Ｈ３７−のステアリル基であるポリオキシエチレンステアリルアミンである。 The alkyl polyetheramine surfactant added in Study Example 5 is j = k = 2, x + y = 10 (the total number of ethoxy groups is 10), and the alkyl group R is a stearyl group of C 18 H 37 —. Polyoxyethylene stearylamine. The alkyl polyetheramine surfactant added in Study Example 6 is j = k = 2, x + y = 15 (the total number of ethoxy groups is 15), and the alkyl group R is a stearyl group of C 18 H 37 —. Polyoxyethylene stearylamine. The alkyl polyetheramine surfactant added in Study Example 7 is j = k = 2, x + y = 20 (the total number of ethoxy groups is 20), and the alkyl group R is a stearyl group of C 18 H 37 —. Polyoxyethylene stearylamine.
また、検討例８で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝７（エトキシ基の総数が７）であり、アルキル基ＲがＣ１２Ｈ２５−のラウリル基であるポリオキシエチレンラウリルアミンである。検討例９で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝１０（エトキシ基の総数が１０）であるポリオキシエチレン牛脂アルキルアミンである。検討例１０で添加したアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤は、ｊ＝ｋ＝２、ｘ＋ｙ＝８（エトキシ基の総数が８）であるポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミンである。 The alkyl polyether amine surfactant added in Study Example 8 is j = k = 2, x + y = 7 (total number of ethoxy groups is 7), and the alkyl group R is a C 12 H 25 — lauryl group. Is polyoxyethylene laurylamine. The alkyl polyetheramine type surfactant added in Study Example 9 is polyoxyethylene tallow alkylamine in which j = k = 2 and x + y = 10 (the total number of ethoxy groups is 10). The alkyl polyether amine surfactant added in Study Example 10 is polyoxyethylene alkylpropylene diamine in which j = k = 2 and x + y = 8 (the total number of ethoxy groups is 8).
検討例５〜１０および検討例４について振盪試験を行い、所定の時間間隔で砥粒の粒子径を測定した。実験条件は上記と同じである。 Shaking tests were conducted on Examination Examples 5 to 10 and Examination Example 4, and the particle size of the abrasive grains was measured at predetermined time intervals. The experimental conditions are the same as above.
図２は、動的凝集性評価結果を示すグラフである。
横軸は振盪時間（ｈｒ）を示し、縦軸は平均粒子径（ｎｍ）を示す。グラフ５は検討例５を示し、グラフ６は検討例６を示し、グラフ７は検討例７を示し、グラフ８は検討例８を示し、グラフ９は検討例９を示し、グラフ１０は検討例１０を示し、グラフ１１は検討例４を示す。
FIG. 2 is a graph showing the results of dynamic cohesion evaluation.
The horizontal axis represents shaking time (hr), and the vertical axis represents average particle diameter (nm).
検討例５〜１０のいずれについても、振盪時間１２０時間において平均粒子径の変化はなかった。これは、連続６ヶ月間の循環使用にも耐えうる研磨用組成物であることを示している。 In any of Examination Examples 5 to 10, there was no change in average particle size at a shaking time of 120 hours. This indicates that the polishing composition can withstand cyclic use for 6 consecutive months.
検討例１１〜１６について、さらに長時間（２４０時間）での振盪試験を行った。実験条件は上記と同じである。 About the examination examples 11-16, the shaking test for a longer time (240 hours) was done. The experimental conditions are the same as above.
検討例１１〜１６は、アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の添加量を０．０１重量％にしたこと以外は、検討例５〜１０とそれぞれ同様である。 Examination Examples 11 to 16 are the same as Examination Examples 5 to 10 except that the addition amount of the alkyl polyetheramine surfactant is 0.01% by weight.
図３は、２４０時間振盪試験の結果を示すグラフである。
検討例１１〜１４については、試験開始時の平均粒子径が約１５０ｎｍであり、２４０時間後でも全く平均粒子径の変化はなかった。これは、連続１年間の循環使用にも耐えうる研磨用組成物であることを示している。検討例１５，１６については、平均粒子径の増加が見られた。
FIG. 3 is a graph showing the results of a 240 hour shaking test.
In Study Examples 11 to 14, the average particle size at the start of the test was about 150 nm, and there was no change in the average particle size even after 240 hours. This indicates that the polishing composition can withstand cyclic use for a continuous year. For Study Examples 15 and 16, an increase in the average particle size was observed.
以上の結果より、アルキル基として分岐のない直鎖のアルキル基が好ましく、特にラウリル基およびステアリル基を有するアルキルポリエーテルアミン型界面活性剤が顕著な凝集抑制効果を有することがわかった。
次に、検討例１を用いて実際に研磨を行い、研磨面のスクラッチについて評価した。
From the above results, it was found that an unbranched linear alkyl group is preferable as the alkyl group, and in particular, an alkyl polyetheramine type surfactant having a lauryl group and a stearyl group has a remarkable aggregation suppressing effect.
Next, polishing was actually performed using Study Example 1, and scratches on the polished surface were evaluated.
［研磨条件］
被研磨基板：8inchウエハ（TEOS膜、厚み10000Å）
研磨装置：Speedfam社製 SH24
研磨パッド：ニッタ・ハース社製 IC1400-A2 050 K-Grv.
研磨定盤回転速度：60rpm
キャリア回転速度：41rpm
研磨荷重面圧：7psi
半導体研磨用組成物の流量：100ml/min
研磨時間：60sec
[Polishing conditions]
Polishing substrate: 8inch wafer (TEOS film, thickness 10000mm)
Polishing equipment: SH24 manufactured by Speedfam
Polishing pad: Nitta Haas IC1400-A2 050 K-Grv.
Polishing platen rotation speed: 60rpm
Carrier rotation speed: 41rpm
Polishing load surface pressure: 7psi
Flow rate of semiconductor polishing composition: 100ml / min
Polishing time: 60sec
［スクラッチ評価］
被研磨物の研磨面におけるスクラッチの測定は、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製ウエハ表面検査装置 LS6600を用いて測定した。
[Scratch evaluation]
The scratch on the polished surface of the object to be polished was measured using a wafer surface inspection device LS6600 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.
図４は、スクラッチ評価結果を示すグラフである。
横軸は界面活性剤濃度（ｐｐｍ）を示し、縦軸はスクラッチ数（カウント）を示す。アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の濃度を、０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１００ｐｐｍとで変化させると、濃度の増加に伴ってスクラッチ数が減少することがわかった。これは、砥粒の凝集が抑制されたことによる効果であると考えられる。
FIG. 4 is a graph showing a scratch evaluation result.
The horizontal axis represents the surfactant concentration (ppm), and the vertical axis represents the number of scratches (count). It was found that when the concentration of the alkyl polyether amine surfactant was changed between 0 ppm, 10 ppm, and 100 ppm, the number of scratches decreased as the concentration increased. This is considered to be an effect by suppressing the aggregation of abrasive grains.
次に、検討例１を用いて実際に研磨を行い、研磨面のパーティクル残りについて評価した。研磨条件は上記と同様である。 Next, it grind | polished actually using the examination example 1 and evaluated the particle residue of the grinding | polishing surface. The polishing conditions are the same as above.
［パーティクル残り評価］
被研磨物の研磨面におけるパーティクル残りの測定は、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製ウエハ表面検査装置 LS6600を用いて測定した。
[Particle remaining evaluation]
The measurement of the remaining particles on the polished surface of the workpiece was measured using a wafer surface inspection device LS6600 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation.
図５は、パーティクル残り評価結果を示すグラフである。
横軸は界面活性剤濃度（ｐｐｍ）を示し、縦軸は粒子径が０．２μｍを超えるパーティクル数（カウント）を示す。アルキルポリエーテルアミン型界面活性剤の濃度を、０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１００ｐｐｍとで変化させると、濃度の増加に伴ってパーティクル残りが減少することがわかった。これは、砥粒の表面が界面活性剤によって親水化されたことによる効果であると考えられる。
FIG. 5 is a graph showing a particle remaining evaluation result.
The horizontal axis indicates the surfactant concentration (ppm), and the vertical axis indicates the number of particles (count) having a particle diameter exceeding 0.2 μm. It was found that when the concentration of the alkyl polyether amine surfactant was changed between 0 ppm, 10 ppm, and 100 ppm, the particle residue decreased as the concentration increased. This is considered to be an effect due to the surface of the abrasive grains being hydrophilized by the surfactant.
さらに、検討例１の組成をもとに、界面活性剤濃度を０．００１〜１０重量％まで変化させて実際に研磨を行い、研磨速度について評価した。研磨条件は上記と同様である。 Furthermore, based on the composition of Study Example 1, the surfactant concentration was changed from 0.001 to 10% by weight, and polishing was actually performed to evaluate the polishing rate. The polishing conditions are the same as above.
［研磨速度評価］
研磨速度は、単位時間当たりの研磨によって除去されたウエハの厚み（Å／ｍｉｎ）で表される。研磨によって除去されたウエハの厚みは、光学式膜圧測定器（ナノメトリクス社製、Nanospec AFT5100）を用いて測定した。
[Polishing rate evaluation]
The polishing rate is represented by the thickness (Å / min) of the wafer removed by polishing per unit time. The thickness of the wafer removed by polishing was measured using an optical film pressure measuring device (Nanospec AFT5100, manufactured by Nanometrics).
図６は、研磨速度評価結果を示すグラフである。
横軸は界面活性剤濃度（重量％）を示し、縦軸は研磨速度（Å／ｍｉｎ）を示す。
界面活性剤濃度を増加させると、研磨速度は５重量％までは、ほぼ一定を保ち、さらに増加させると低下した。界面活性剤を添加していないものに対して５％までの速度の低下であれば実使用上問題はないので、研磨速度の観点から界面活性剤濃度は、５重量％までが界面活性剤濃度の好適範囲といえる。界面活性剤濃度が、５重量％を超え１０重量％では、界面活性剤を添加しない場合の研磨速度に比べて１５％程度研磨速度が低下するので十分な研磨速度が確保できない。
FIG. 6 is a graph showing the polishing rate evaluation results.
The horizontal axis represents the surfactant concentration (% by weight), and the vertical axis represents the polishing rate (Å / min).
When the surfactant concentration was increased, the polishing rate was kept almost constant up to 5% by weight, and decreased with further increase. Since there is no problem in practical use if the speed is reduced to 5% with respect to the case where no surfactant is added, the surfactant concentration is up to 5% by weight from the viewpoint of polishing rate. It can be said that this is a preferable range. When the surfactant concentration exceeds 5% by weight and 10% by weight, the polishing rate is reduced by about 15% compared to the polishing rate when no surfactant is added, so that a sufficient polishing rate cannot be secured.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007271842A JP2009099874A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Polishing composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007271842A JP2009099874A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Polishing composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009099874A true JP2009099874A (en) | 2009-05-07 |
Family
ID=40702568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007271842A Pending JP2009099874A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Polishing composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009099874A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016216703A (en) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 昭和電工株式会社 | Polishing composition and polishing method using the polishing composition |
| CN107325735A (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-07 | 台湾永光化学工业股份有限公司 | Composition for polishing sapphire substrate and method for polishing sapphire substrate |
-
2007
- 2007-10-18 JP JP2007271842A patent/JP2009099874A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016216703A (en) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 昭和電工株式会社 | Polishing composition and polishing method using the polishing composition |
| CN107325735A (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-07 | 台湾永光化学工业股份有限公司 | Composition for polishing sapphire substrate and method for polishing sapphire substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6023125B2 (en) | Chemical mechanical polishing slurry composition and method for copper using it and through silicon via application | |
| JP6096670B2 (en) | Aqueous polishing composition and method for chemically and mechanically polishing a substrate containing a silicon oxide dielectric film and a polysilicon film | |
| JP5516604B2 (en) | Polishing liquid for CMP and polishing method using the same | |
| JP4952745B2 (en) | CMP abrasive and substrate polishing method | |
| US9074118B2 (en) | CMP method for metal-containing substrates | |
| JPWO2007029465A1 (en) | Abrasive, method for polishing surface to be polished, and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device | |
| KR20090009264A (en) | Polishing composition containing polyether amine | |
| JP2009290188A (en) | Abrasive powder and polishing method | |
| WO2007088868A1 (en) | Cmp abrasive for polishing insulating film, polishing method and semiconductor electronic component polished by such polishing method | |
| US20100090159A1 (en) | Semiconductor polishing composition | |
| JP2004297035A (en) | Abrasive agent, polishing method, and manufacturing method of electronic component | |
| JP2006120728A (en) | Composition for selectively polishing silicon nitride film and polishing method using it | |
| KR20190112636A (en) | Polishing composition | |
| KR20070100122A (en) | Etchant composition for polishing semiconductor wafer, method for producing polishing composition using the same and polishing processing method | |
| JP2015063687A (en) | Low defect chemical mechanical polishing composition | |
| JP6407503B2 (en) | Polishing composition | |
| US20120214307A1 (en) | Chemical-mechanical polishing liquid, and semiconductor substrate manufacturing method and polishing method using said polishing liquid | |
| JP6350861B2 (en) | Colloidal silica and semiconductor wafer polishing composition containing the same | |
| TW201418418A (en) | Compositions and methods for selective polishing of platinum and ruthenium materials | |
| JP2003347248A (en) | Cmp polishing agent for semiconductor insulating film and method of polishing substrate | |
| JP7356932B2 (en) | Polishing composition and polishing method | |
| JP2004146780A (en) | Polishing liquid composition | |
| JP2009099874A (en) | Polishing composition | |
| JP2013021292A (en) | Polishing composition | |
| JP2015113399A (en) | Abrasive and polishing method |