專利名稱：研磨用組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要用于研磨由半導(dǎo)體器件材料形成的研磨對象物、例如以硅晶圓為代表的半導(dǎo)體晶圓的用途中的研磨用組合物。
背景技術(shù)：
以往，以獲得更高的研磨速度為主要目的，已知有將非球形的膠體二氧化硅、具有雙峰值(bimodal)的粒徑分布的膠體二氧化硅作為研磨用組合物的磨粒而使用(參照例如專利文獻I和2)。然而，關(guān)于也包括沉降穩(wěn)定性在內(nèi)的綜合特性，尋求更好的膠體二氧化硅的要求依然很高?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平07-221059號公報專利文獻2:日本特開2007-137972號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明的目的在于，提供含有兼具優(yōu)異的研磨速度和沉降穩(wěn)定性的膠體二氧化硅的研磨用組合物。用于解決問題的方案為了達成上述目的，本發(fā)明的一個方案是提供一種研磨用組合物，其特征在于，其為含有膠體二氧化硅的研磨用組合物，設(shè)膠體二氧化硅的平均長徑比為A(無量綱)、膠體二氧化硅的平均粒徑為D (單位nm)、膠體二氧化硅的粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為E (單位nm)、膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為F(單位％)時，由式:AXDXEXF求出的值為350，000以上，并且，膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為90%以上。上述方案中優(yōu)選的是，設(shè)膠體二氧化硅的長徑比的標(biāo)準(zhǔn)偏差為B(無量綱)時，由式:AXBXDXEXF求出的值為30, 000以上。上述方案中優(yōu)選的是，膠體二氧化硅中粒徑為50nm以上并且長徑比為1.2以上的顆粒所占的體積比例為50%以上。上述方案中優(yōu)選的是，膠體二氧化硅中粒徑超過300nm的顆粒所占的體積比例小
于2% ο發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供含有兼具優(yōu)異的研磨速度和沉降穩(wěn)定性的膠體二氧化硅的研磨用組合物。
具體實施例方式以下，說明本發(fā)明的一個實施方式。本實施方式的研磨用組合物中至少含有膠體二氧化硅，主要用于研磨由半導(dǎo)體器件材料形成的研磨對象物、例如硅晶圓、化合物半導(dǎo)體晶圓等的半導(dǎo)體晶圓、或者在晶圓上形成的絕緣材料或?qū)w材料的膜的用途中。設(shè)研磨用組合物中的膠體二氧化硅的平均長徑比為A (無量綱)、膠體二氧化硅的平均粒徑為D (單位nm)、膠體二氧化硅的粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為E (單位nm)、膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為F(單位％)時，它們的積S卩AXDXEXF的值為350, 000以上是必須的，優(yōu)選為370,000以上。并且，設(shè)膠體二氧化硅的長徑比的標(biāo)準(zhǔn)偏差為B(無量綱)時，AXBXDXEXF的值優(yōu)選為30,000以上，更優(yōu)選為60，000以上。膠體二氧化硅中的各顆粒的長徑比可通過如下求出:與掃描電子顯微鏡的該顆粒的圖像外切的最小長方形的長邊的長度除以相同長方形的短邊的長度而求得。膠體二氧化硅的平均長徑比以及長徑比的標(biāo)準(zhǔn)偏差為位于掃描電子顯微鏡的視野范圍內(nèi)的多個顆粒的長徑比的平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，它們可以使用一般的圖像解析軟件而求出。膠體二氧化硅中的各顆粒的粒徑可通過如下求出:測量掃描電子顯微鏡的該顆粒的圖像的面積，求出與其面積相同的圓的直徑作為粒徑。膠體二氧化硅的平均粒徑以及粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為位于掃描電子顯微鏡的視野范圍內(nèi)的多個顆粒的粒徑的平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，它們也可以使用一般的圖像解析軟件而求出。在AXDXEXF的值為350,000以上時，進一步而言為370,000以上時，膠體二氧
化硅的平均長徑比較高，而且膠體二氧化硅中較多地含有對研磨有效的尺寸的顆粒，而且膠體二氧化硅的粒徑分布較寬，因該理由，能夠得到高的研磨速度。在AXBXDXEXF的值為30，000以上時，進一步而言為60，000以上時，膠體二氧
化硅的長徑比的分布進一步較寬，因該理由，能夠進一步提高研磨用組合物的研磨速度。膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例(F)為90%以上是必須的，優(yōu)選為95%以上。該值為90%以上時，進一步而言為95%以上時，容易在膠體二氧化硅中沉降的粗顆粒少，因該理由，能夠得到高的沉降穩(wěn)定性。研磨用組合物的沉降穩(wěn)定性變差時，使用研磨用組合物研磨后研磨對象物的表面上產(chǎn)生多處劃痕、或者該表面的平滑性不好，不能得到在研磨中研磨用組合物的供給穩(wěn)定性而成為研磨速度不穩(wěn)定等不良情況的原因。需要說明的是，膠體二氧化硅中的各顆粒的體積可作為以按照前面說明的方法求出的該顆粒的粒徑為直徑的球的體積來求出。膠體二氧化硅中粒徑為50nm以上并且長徑比為1.2以上的顆粒所占的體積比例優(yōu)選為50%以上，更優(yōu)選為60%以上。該值為50%以上時，進一步而言為60%以上時，膠體二氧化硅中較多地含有對研磨特別有效的尺寸以及長徑比的顆粒，因該理由，能夠進一步提高研磨用組合物的研磨速度。膠體二氧化硅中粒徑超過300nm的顆粒所占的體積比例優(yōu)選小于2%，更優(yōu)選小于
1.5%。該值小于2%時，進一步而言小于1.5%時，能夠進一步提高研磨用組合物的沉降穩(wěn)定性。對研磨用組合物中的膠體二氧化硅的含量沒有特別的限制，一般優(yōu)選為0.1 20質(zhì)量％，更優(yōu)選為1.0 15質(zhì)量％,進而優(yōu)選為3.0 10質(zhì)量％。
研磨用組合物的pH可根據(jù)研磨對象物的種類適當(dāng)設(shè)定。對研磨用組合物的pH而言，例如在研磨對象物為硅晶圓時，優(yōu)選為10 12，在研磨對象物為砷化鎵等化合物半導(dǎo)體時，優(yōu)選為6 10,在研磨對象物為半導(dǎo)體器件時,優(yōu)選為2 11。在研磨對象物為玻璃時，研磨用組合物的PH優(yōu)選為2 4或9 11的范圍。pH的調(diào)整可以通過在研磨用組合物中添加堿或酸而進行。根據(jù)本實施方式能夠得到以下的優(yōu)點。.本實施方式的研磨用組合物中所含的膠體二氧化硅的平均長徑比A(無量綱)、平均粒徑D (單位nm)、粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差E (單位nm)以及粒徑為I 300nm的顆粒的體積含有率F(單位％)之積(AXDXEXF的值)為350,000以上。由此，膠體二氧化硅的平均長徑比較高，并且膠體二氧化硅中較多地含有對研磨有效的尺寸的顆粒，并且膠體二氧化硅的粒徑分布較寬，因該理由，本實施方式的研磨用組合物能夠以高的研磨速度將研磨對象物進行研磨。另外，研磨用組合物中所含的膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為90%以上，由此，容易在膠體二氧化硅中沉降的粗顆粒少，因該理由，本實施方式的研磨用組合物具有高的沉降穩(wěn)定性。因此，根據(jù)本實施方式，能夠提供含有兼具優(yōu)異的研磨速度和沉降穩(wěn)定性的膠體二氧化硅的研磨用組合物。前述實施方式也可如以下方式進行變更。.前述實施方式的研磨用組合物根據(jù)需要還可進一步含有公知的添加劑。例如，可含有以下任意添加劑:(a)堿金屬的氫氧化物、堿金屬鹽、氨、銨鹽、胺、胺化合物、季銨氫氧化物、季銨鹽等堿；(b)鹽酸、磷酸、硫酸、膦酸、硝酸、次膦酸、硼酸等無機酸；或者，乙酸、衣康酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、馬來酸、乙醇酸、丙二酸、甲磺酸、甲酸、蘋果酸、葡糖酸、丙氨酸、甘氨酸、乳酸、羥基亞乙基二膦酸(HEDP)、次氮基三[亞甲基膦酸](NTMP)、膦酸丁烷三羧酸(PBTC)等有機酸；(c)非離子性、陰離子性、陽離子性或者兩性的表面活性劑；(d)水溶性纖維素、乙烯基系聚合物、聚氧化烯等水溶性聚合物；(e)多胺、多膦酸、多氨基羧酸、多氨基膦酸等螯合劑；(f)過氧化氫、過氧化物、含氧酸、酸式金屬鹽化合物等氧化劑；(g)防霉劑、殺菌劑、抗微生物劑等其他的添加劑。.前述實施方式的研磨用組合物可通過用水稀釋研磨用組合物的原液而制備。.前述實施方式的研磨用組合物也可在除了研磨由半導(dǎo)體器件材料形成的研磨對象物以外的用途中使用。接著，說明本發(fā)明的實施例和比較例。實施例1 3和比較例I 10中，將膠體二氧化硅漿用純水稀釋之后，使用48質(zhì)量％氫化鉀水溶液調(diào)整pH為11.0,由此制備研磨用組合物。對于任意一個研磨用組合物，研磨用組合物中的膠體二氧化硅的含量為10.0質(zhì)量％。各例的研磨用組合物中所含的膠體二氧化硅的具體情況、使用各例的研磨用組合物測定的研磨速度的值、以及評價各例的研磨用組合物的沉降穩(wěn)定性的結(jié)果示于表I中。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種研磨用組合物，其特征在于，其為含有膠體二氧化硅的研磨用組合物，設(shè)膠體二氧化硅的平均長徑比為A(無量綱)、膠體二氧化硅的平均粒徑為D (單位nm)、膠體二氧化硅的粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為E (單位nm)、膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為F(單位％)時，由式:AXDXEXF求出的值為350,000以上，并且，膠體二氧化硅中粒徑為I 300nm的顆粒所占的體積比例為90%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨用組合物，其中，設(shè)膠體二氧化硅的長徑比的標(biāo)準(zhǔn)偏差為B(無量綱)時，由式:AXBXDXEXF求出的值為30,000以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的研磨用組合物，其中，膠體二氧化硅中粒徑為50nm以上并且長徑比為1.2以上的顆粒所占的體積比例為50%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的研磨用組合物，其中，膠體二氧化硅中粒徑超過300nm的顆粒所占的體積比例小于2%。
全文摘要
本發(fā)明的研磨用組合物含有膠體二氧化硅。設(shè)膠體二氧化硅的平均長徑比為A(無量綱)、膠體二氧化硅的平均粒徑為D(單位nm)、膠體二氧化硅的粒徑的標(biāo)準(zhǔn)偏差為E(單位nm)、膠體二氧化硅中粒徑為1～300nm的顆粒所占的體積比例為F(單位%)時，由式A×D×E×F求出的值為350,000以上。并且，膠體二氧化硅中粒徑為1～300nm的顆粒所占的體積比例為90%以上。
文檔編號C09K3/14GK103180931SQ201180041128
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者蘆高圭史, 森永均, 田原宗明 申請人:福吉米株式會社