CN115023408A - 二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法 - Google Patents

二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115023408A
CN115023408A CN202180011041.9A CN202180011041A CN115023408A CN 115023408 A CN115023408 A CN 115023408A CN 202180011041 A CN202180011041 A CN 202180011041A CN 115023408 A CN115023408 A CN 115023408A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silica particles
polishing
silica
mass
present
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
Application number
CN202180011041.9A
Other languages
English (en)
Inventor
住谷直子
米盛勉
出岛荣治
河濑康弘
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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 Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Publication of CN115023408A publication Critical patent/CN115023408A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02024—Mirror polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/145—Preparation of hydroorganosols, organosols or dispersions in an organic medium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454—Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463—Aqueous liquid suspensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明的课题在于提供一种抑制二次凝聚、分散稳定性优异、且适于研磨的二氧化硅粒子、含有该二氧化硅粒子的硅溶胶以及含有该硅溶胶的研磨组合物。本发明涉及一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且上述圆形度系数的标准偏差为0.05以下。

Description

二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的 制造方法和半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法。
背景技术
作为对金属、无机化合物等材料的表面进行研磨的方法，已知有使用研磨液的研磨方法。其中，在半导体用原始硅晶片、它们的再生硅晶片的最终精研磨、及半导体装置制造时的层间绝缘膜的平坦化、金属插塞的形成、嵌埋配线形成等的化学机械研磨(CMP)中，金属、无机化合物等材料的表面状态对半导体特性有较大影响。因此，这些部件的表面、端面需要以极高精度进行研磨。
在这样的精密研磨中，采用的是含有二氧化硅粒子的研磨组合物，作为其主成分的研磨粒，广泛使用胶体二氧化硅。关于胶体二氧化硅，根据其制造方法的不同，已知有通过四氯化硅的热分解而得的胶体二氧化硅(气相二氧化硅等)、通过水玻璃等硅酸碱盐的去离子而得的胶体二氧化硅、通过烷氧基硅烷的水解反应及缩合反应(一般被称为“溶胶凝胶法”)而得的胶体二氧化硅等。
关于二氧化硅粒子的制造方法，迄今为止进行了很多研究。例如，在专利文献1～4及非专利文献1～2中，公开了通过烷氧基硅烷的水解反应及缩合反应而制造二氧化硅粒子的方法。
另外，一般而言，如非专利文献1所公开，通过烷氧基硅烷的水解反应及缩合反应所获得的硅溶胶中的二氧化硅粒子在刚合成后呈现出球状、茧状、异形状等各种形状。
专利文献1中，公开了茧状的二氧化硅粒子。专利文献2中，公开了异形状(细长形状)的二氧化硅粒子。
然而，在使用专利文献1、专利文献2所公开的二氧化硅粒子那样的茧状、异形状的二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，该研磨组合物虽然研磨力优异，但另一方面存在如下问题：由于会成为对被研磨体造成损伤的因素，因此无法获得表面平滑的被研磨体。另外，在使用茧状、异形状的二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，存在如下问题：在二氧化硅粒子的保存中、使用中，物性容易变化，例如二氧化硅粒子发生二次凝聚等，且研磨性能的稳定性较差。
为了解决这些问题，需要更接近真球状的二氧化硅粒子。
在使用粒径较大的二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，也是虽然研磨力优异，但另一方面存在如下问题：由于会成为对被研磨体造成损伤的因素，因此无法获得表面平滑的被研磨体。另外，存在如下问题：在二氧化硅粒子的保存中、使用中，物性容易变化，例如二氧化硅粒子发生二次凝聚、二氧化硅粒子产生沉淀等，且研磨性能的稳定性较差。
为了解决这些问题，需要粒径更小的二氧化硅粒子。
在专利文献3～4、非专利文献2中虽然公开了接近真球的粒子、粒径较小的二氧化硅粒子，但是并未公开接近真球且粒径较小的二氧化硅粒子，并不能说会充分解决无法获得上述表面平滑的被研磨体的问题、研磨性能的稳定性较差的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-60232号公报
专利文献2：日本特开平4-187512号公报
专利文献3：国际公开第2013/073025号
专利文献4：日本特开昭61-209910号公报
非专利文献
非专利文献1：“高纯度胶体二氧化硅的技术及特性”杉田真一，JETI,Vol.61,No.3,pp58-61,(2013).
非专利文献2：“Controlled growth of monodisperse silica spheres in themicron size range”Stober,Journal of Colloid and Interface Science第26卷,第62～69,(1968).
发明内容
发明所要解决的课题
本发明鉴于这样的实际情况而完成，其课题在于提供一种抑制二次凝聚、分散稳定性优异、且适于研磨的二氧化硅粒子、含有该二氧化硅粒子的硅溶胶以及含有该硅溶胶的研磨组合物。另外，本发明的另一个课题在于提供一种适于研磨的研磨方法、包含该研磨方法的半导体晶片的制造方法、及包含该研磨方法的半导体装置的制造方法。
用于解决课题的方法
本发明人等反复进行了深入研究，结果发现，通过增大二氧化硅粒子的圆形度系数能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨如下所述。
[1]一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且上述圆形度系数的标准偏差为0.05以下。
[2]一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且通过场发射型扫描电子显微镜测定的投影面积圆相当径(Heywooddiameter)的平均值为30nm以下。
[3]一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且通过场发射型扫描电子显微镜测定的纵横比的平均值为1.20以下。
[4]如[1]～[3]中任一项所述的二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的投影面积圆相当径的平均值为20nm以下。
[5]如[1]、[2]或[4]所述的二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的纵横比的平均值为1.20以下。
[6]如[4]所述的二氧化硅粒子，上述投影面积圆相当径的标准偏差为3.00nm以下。
[7]如[5]所述的二氧化硅粒子，上述纵横比的标准偏差为0.15以下。
[8]如[1]～[7]中任一项所述的二氧化硅粒子，金属杂质含有率为5ppm以下。
[9]如[1]～[8]中任一项所述的二氧化硅粒子，将四烷氧基硅烷缩合物作为主成分。
[10]一种硅溶胶，其含有[1]～[9]中任一项所述的二氧化硅粒子。
[11]一种研磨组合物，其含有[10]所述的硅溶胶。
[12]一种研磨方法，包括使用[11]所述的研磨组合物进行研磨的工序。
[13]一种半导体晶片的制造方法，包括使用[11]所述的研磨组合物进行研磨的工序。
[14]一种半导体装置的制造方法，包括使用[11]所述的研磨组合物进行研磨的工序。
发明效果
本发明的二氧化硅粒子抑制二次凝聚，分散稳定性优异，在用作研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且研磨性能的稳定性优异。另外，本发明的硅溶胶抑制二氧化硅粒子的二次凝聚，分散稳定性优异，在用作研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且研磨性能的稳定性优异。进一步，本发明的研磨组合物可获得表面平滑的被研磨体，且研磨性能的稳定性优异。
本发明的研磨方法适于研磨。另外，由于本发明的半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法包括本发明的研磨方法，因此被研磨体的生产稳定性优异。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明，但本发明并不限定于以下实施方式，可在其主旨范围内进行各种变更而实施。需说明的是，在本说明书中使用“～”的表述的情况下，作为包含其前后的数值或物性值的表述来使用。
(二氧化硅粒子)
本发明的二氧化硅粒子的通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上。当本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的平均值为0.90以上时，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。
本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的平均值优选为0.90～0.99，更优选为0.92～0.98。当本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的平均值为0.90以上时，如上所述，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当二氧化硅粒子的圆形度系数的平均值为0.99以下时，能够容易地制造二氧化硅粒子。
本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的标准偏差优选为0.05以下，更优选为0.01～0.05，进一步优选为0.02～0.04。当本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的标准偏差为0.05以下时，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数的标准偏差为0.01以上时，能够容易地制造二氧化硅粒子。
本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的平均值优选为30nm以下，更优选为5nm～20nm，进一步优选为6nm～19nm。当本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的平均值为30nm以下时，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的平均值为5nm以上时，硅溶胶的保存稳定性优异。
本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的标准偏差优选为3.00nm以下，更优选为0.10nm～3.00nm，进一步优选为0.50nm～2.50nm。当本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的标准偏差为3.00nm以下时，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的投影面积圆相当径的标准偏差为0.10nm以上时，能够容易地制造二氧化硅粒子。
本发明的二氧化硅粒子的长径的平均值优选为31nm以下，更优选为6nm～21nm，进一步优选为7nm～20nm。当本发明的二氧化硅粒子的长径的平均值为6nm以上时，硅溶胶的保存稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的长径的平均值为31nm以下时，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。
本发明的二氧化硅粒子的短径的平均值优选为29nm以下，更优选为4nm～19nm，进一步优选为5nm～18nm。当本发明的二氧化硅粒子的短径的平均值为4nm以上时，硅溶胶的保存稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的短径的平均值为29nm以下时，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。
本发明的二氧化硅粒子的纵横比的平均值优选为1.20以下，更优选为1.01～1.20，进一步优选为1.02～1.18。当本发明的二氧化硅粒子的纵横比的平均值为1.20以下时，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的纵横比的平均值为1.01以上时，能够容易地制造二氧化硅粒子。
本发明的二氧化硅粒子的纵横比的标准偏差优选为0.15以下，更优选为0.01～0.15，进一步优选为0.02～0.14。当本发明的二氧化硅粒子的纵横比的标准偏差为0.15以下时，二氧化硅粒子的二次凝聚得到抑制，分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异，在使用二氧化硅粒子作为研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且二氧化硅粒子的研磨性能的稳定性优异。另外，当本发明的二氧化硅粒子的纵横比的标准偏差为0.01以上时，能够容易地制造二氧化硅粒子。
本发明的二氧化硅粒子的圆形度系数、投影面积圆相当径、长径、短径及纵横比的平均值与它们的标准偏差可通过场发射型扫描电子显微镜测定。具体而言，在下述所示的条件下测定、算出。
将二氧化硅粒子的分散液滴加于硅基板上并使其干燥，使用场发射型扫描电子显微镜，以5kV的加速电压对硅基板照射电子射线。然后，以二氧化硅粒子总数成为80个以上的方式以5万～20万倍的倍率拍摄二次电子图像，测定所有二氧化硅粒子的投影面积圆相当径、长径、短径、圆形度系数、纵横比，算出它们的平均值、标准偏差。此时，也可适当调整分散液中的二氧化硅粒子的浓度。
二氧化硅粒子的形状判定如后述那样进行。关于两个以上二氧化硅粒子是否接合，在二氧化硅粒子之间可看见黑线的情况下判定为未接合的各个二氧化硅粒子，在二氧化硅粒子之间无法看见黑线的情况下判定为已接合的一个二氧化硅粒子。另外，在三个以上二氧化硅粒子凝聚的情况下难以判定，因此排除于测定对象之外。
将场发射型扫描电子显微镜的倍率设为5万～20万倍的原因是为了可识别30nm以下的各个二氧化硅粒子的形状。
圆形度系数设为在将通过上述场发射型扫描电子显微镜拍摄的二氧化硅粒子的二次电子图像的面积设为S、且将该二次电子图像的周长设为L时，通过4πS/L2算出的数值。
投影面积圆相当径设为与该二次电子图像面积相同的圆的直径。
长径设为与面积最小的该二次电子图像外接的四边形的长边。
短径设为与面积最小的该二次电子图像外接的四边形的短边。
纵横比设为在将与面积最小的该二次电子图像外接的四边形的长边设为DL、且将与面积最小的该二次电子图像外接的四边形的短边设为DS时，通过DL/DS算出的数值。
本发明的二氧化硅粒子的金属杂质含有率优选为5ppm以下，更优选为2ppm以下。
在半导体装置的硅晶片研磨中，金属杂质会附着于被研磨体的表面而造成污染，因此对晶片特性产生不良影响，并且会扩散至晶片内部而导致质量劣化。因此，由这样的晶片制造的半导体装置的性能显著降低。
另外，如果在本发明的二氧化硅粒子中存在金属杂质，则在显示酸性的表面硅烷醇基与金属杂质之间产生配位的相互作用，使表面硅烷醇基的化学性质(酸度等)发生变化，或使二氧化硅粒子表面的立体环境(二氧化硅粒子凝聚的容易度等)发生变化，从而对研磨率造成影响。
本发明的二氧化硅粒子的金属杂质含有率通过高频电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定。具体而言，准确量取含有0.4g二氧化硅粒子的硅溶胶，加入硫酸与氢氟酸，进行加温、溶解，并使其蒸发。然后，向残存的硫酸滴中加入纯水以使总量准确成为10g，从而制作试验液，使用高频电感耦合等离子体质谱装置进行测定。对象金属为钠、钾、铁、铝、钙、镁、锌、钴、铬、铜、锰、铅、钛、银、镍，将这些金属的含有率的合计作为金属杂质含有率。
本发明的二氧化硅粒子的金属杂质含有率可以通过将烷氧基硅烷作为主原料进行水解反应及缩合反应而获得二氧化硅粒子，从而设为5ppm以下。
在通过水玻璃等硅酸碱盐的去离子的方法中，会残存源自原料的钠等，因此极其难以使二氧化硅粒子的金属杂质含有率为5ppm以下。
从机械强度、保存稳定性优异出发，本发明的二氧化硅粒子优选没有细孔。
本发明的二氧化硅粒子的细孔有无可通过BET多点法解析来确认，上述BET多点法使用了将氮气作为吸附气体的吸附等温线。
从机械强度、保存稳定性优异出发，本发明的二氧化硅粒子优选将烷氧基硅烷缩合物作为主成分，更优选将四烷氧基硅烷缩合物作为主成分。主成分是指在构成二氧化硅粒子的全部成分100质量％中的含量为50质量％以上的成分。
为了获得将烷氧基硅烷缩合物作为主成分的二氧化硅粒子，优选将烷氧基硅烷作为主原料。为了获得将四烷氧基硅烷缩合物作为主成分的二氧化硅粒子，优选将四烷氧基硅烷作为主原料。主原料是指在构成二氧化硅粒子的全部原料100质量％中为50质量％以上。
(二氧化硅粒子的制造方法)
本发明的二氧化硅粒子例如可如下获得：向含有水的溶液(A)中添加含有四烷氧基硅烷的溶液(B)和含有碱催化剂的溶液(C)，使四烷氧基硅烷进行水解反应及缩合反应。
溶液(A)含有水。
从四烷氧基硅烷在反应溶液中的分散性优异出发，溶液(A)优选含有除水以外的溶剂。
作为溶液(A)中的除水以外的溶剂，例如可列举甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等。这些溶剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从容易溶解四烷氧基硅烷，水解反应及缩合反应中所使用的溶剂与副产物相同，并且制造上的便利性优异出发，这些溶剂中优选一元醇，更优选甲醇、乙醇，进一步优选甲醇。
从能够提高四烷氧基硅烷的水解反应及缩合反应的反应速度出发，溶液(A)优选含有碱催化剂。
作为溶液(A)中的碱催化剂，例如可列举乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、氨、脲、乙醇胺、四甲基氢氧化铵等。这些碱催化剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从催化剂作用优异，容易控制粒子形状，能够抑制金属杂质的混入，挥发性较高，并且水解反应及缩合反应后的除去性优异出发，这些碱催化剂中优选氨。
关于溶液(A)中的水浓度，在溶液(A)100质量％中优选为3质量％～30质量％，更优选为5质量％～25质量％。当溶液(A)中的水浓度为3质量％以上时，容易控制四烷氧基硅烷的水解反应速度。另外，当溶液(A)中的水浓度为30质量％以下时，水解反应与缩合反应的反应平衡良好，容易控制粒子形状。
关于溶液(A)中的碱催化剂的浓度，在溶液(A)100质量％中优选为0.5质量％～2.0质量％，更优选为0.6质量％～1.5质量％。当溶液(A)中的碱催化剂的浓度为0.5质量％以上时，二氧化硅粒子的凝聚得到抑制，且分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异。另外，当溶液(A)中的碱催化剂的浓度为2.0质量％以下时，反应不会过快地进行，反应控制性优异。
溶液(A)中的除水以外的溶剂的浓度优选设为水与碱催化剂的剩余部分。
作为溶液(B)中的四烷氧基硅烷，例如可列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等。这些四烷氧基硅烷可单独使用一种，也可并用两种以上。从水解反应快，未反应物难以残留，生产率优异，且可容易地获得稳定的硅溶胶出发，这些四烷氧基硅烷中优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷，更优选为四甲氧基硅烷。
本发明的二氧化硅粒子的原料也可使用四烷氧基硅烷的低缩合物等除四烷氧基硅烷以外的原料，但是从反应性优异出发，在构成二氧化硅粒子的全部原料100质量％中，优选：四烷氧基硅烷为50质量％以上，除四烷氧基硅烷以外的原料为50质量％以下；更优选：四烷氧基硅烷为90质量％以上，除四烷氧基硅烷以外的原料为10质量％以下。
溶液(B)也可不含溶剂而仅为四烷氧基硅烷，但是从四烷氧基硅烷在反应液中的分散性优异出发，优选含有溶剂。
作为溶液(B)中的溶剂，例如可列举甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等。这些溶剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从在水解反应及缩合反应中所使用的溶剂与副产物相同，且制造上的便利性优异出发，这些溶剂中优选一元醇，更优选甲醇、乙醇，进一步优选甲醇。
关于溶液(B)的四烷氧基硅烷的浓度，在溶液(B)100质量％中优选为60质量％～95质量％，更优选为70质量％～90质量％。当溶液(B)的四烷氧基硅烷的浓度为60质量％以上时，反应液容易变得均匀。另外，当溶液(B)的四烷氧基硅烷的浓度为95质量％以下时，能够抑制凝胶状物的生成。
关于溶液(B)的溶剂的浓度，在溶液(B)100质量％中优选为5质量％～40质量％，更优选为10质量％～30质量％。当溶液(B)的溶剂的浓度为5质量％以上时，能够抑制凝胶状物的生成。另外，当溶液(B)的溶剂的浓度为40质量％以下时，反应液容易变得均匀。
相对于溶液(A)的体积，溶液(B)每小时的添加速度优选为0.05kg/小时/L～1.3kg/小时/L，更优选为0.1kg/小时/L～0.8kg/小时/L。当溶液(B)的添加速度为0.05kg/小时/L以上时，二氧化硅粒子的生产率优异。另外，当溶液(B)的添加速度为1.3kg/小时/L以下时，能够抑制凝胶状物的生成。
作为溶液(C)中的碱催化剂，例如可列举乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、氨、脲、乙醇胺、四甲基氢氧化铵等。这些碱催化剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从催化剂作用优异，容易控制粒子形状，能够抑制金属杂质的混入，挥发性高且水解反应及缩合反应后的除去性优异出发，这些碱催化剂中优选氨。
从能够减小反应液中的碱催化剂的浓度变动出发，溶液(C)优选含有溶剂。
作为溶液(C)中的溶剂，例如可列举水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等。这些溶剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从在水解反应及缩合反应中所使用的溶剂与副产物相同，且制造上的便利性优异出发，这些溶剂中优选水、一元醇，更优选水。
关于溶液(C)中的碱催化剂的浓度，在溶液(C)100质量％中优选为0.5质量％～10质量％，更优选为1质量％～6质量％。当溶液(C)中的碱催化剂的浓度为0.5质量％以上时，从反应开始至反应结束为止容易对反应液中的碱催化剂的浓度进行调整。另外，当溶液(C)中的碱催化剂的浓度为10质量％以下时，能够减小反应液中的碱催化剂的浓度变动。
关于溶液(C)中的溶剂的浓度，在溶液(C)100质量％中优选为90质量％～99.5质量％，更优选为94质量％～99质量％。当溶液(C)中的溶剂的浓度为90质量％以上时，能够减小反应液中的碱催化剂的浓度变动。另外，当溶液(C)中的溶剂的浓度为99.5质量％以下时，从反应开始至反应结束为止容易对反应液中的碱催化剂的浓度进行调整。
相对于溶液(A)的体积，溶液(C)每小时的添加速度优选为0.02kg/小时/L～0.5kg/小时/L，更优选为0.04kg/小时/L～0.3kg/小时/L。当溶液(C)的添加速度为0.02kg/小时/L以上时，二氧化硅粒子的生产率优异。另外，当溶液(C)的添加速度为0.5kg/小时/L以下时，能够抑制凝胶状物的生成。
溶液(B)及溶液(C)的添加优选在溶液(A)的液体中进行。通过将溶液(B)及溶液(C)添加至溶液(A)的液体中，从而在想要使用以氨为代表的挥发性较高的碱催化剂的情况，并且想要以较高的反应温度进行水解反应及缩合反应的情况下，反应液中的各成分的混合性提高，能够抑制气体中的异常反应，同时容易控制圆形度系数、粒径。所谓添加至液体中，是指添加至液面以下，通过使溶液(B)的供给出口及溶液(C)的供给出口处于溶液(A)的液面以下，能够将溶液(B)及溶液(C)添加至溶液(A)的液体中。
溶液(B)与溶液(C)的添加时机可相同，也可交替地不同，但是从反应组成的变动少且操作不会变得繁杂出发，优选为相同。
水解反应及缩合反应的反应温度优选为50℃～80℃，更优选为55℃～75℃。当反应温度为50℃以上时，投影面积圆相当径、圆形度系数等粒子形状的控制变容易。另外，当反应温度为80℃以下时，能够抑制爆沸、溶剂的挥发，且能够减少反应液组的变动。
关于水解反应及缩合反应的反应体系内的水的浓度，在反应体系内的总量100质量％中优选维持为3质量％～30质量％，更优选维持为5质量％～25质量％。当反应体系内的水的浓度为3质量％以上时，容易控制四烷氧基硅烷的水解反应速度。另外，当反应体系内的水的浓度为30质量％以下时，水解反应与缩合反应的反应平衡良好，容易控制粒子形状。
关于水解反应及缩合反应的反应体系内的碱催化剂的浓度，在反应体系内的总量100质量％中优选维持为0.5质量％～2.0质量％，更优选维持为0.6质量％～1.5质量％。当反应体系内的碱催化剂的浓度为0.5质量％以上时，二氧化硅粒子的凝聚得到抑制，且分散液中的二氧化硅粒子的分散稳定性优异。另外，当反应体系内的碱催化剂的浓度为2.0质量％以下时，反应不会过快地进行，反应控制性优异。
从可除去不必要的成分并添加必要的成分出发，本发明的二氧化硅粒子的制造方法优选进一步包括以下的工序(1)。
工序(1)：对所获得的二氧化硅粒子的分散液进行浓缩并添加分散介质的工序
分散介质例如可列举水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等。这些分散介质可单独使用一种，也可并用两种以上。从与二氧化硅粒子的亲和性优异出发，这些分散介质中优选水、一元醇，更优选水。
从能够提高二氧化硅粒子的缩合度出发，本发明的二氧化硅粒子的制造方法优选进一步包括以下的工序(2)。
工序(2)：对工序(1)中所获得的二氧化硅粒子的分散液进行加压加热处理的工序
加压加热处理的压力优选为0.10MPa～2.3MPa，更优选为0.14MPa～1.0MPa。当加压加热处理的压力为0.10MPa以上时，能够提高二氧化硅粒子的缩合度。另外，当加压加热处理的压力为2.3MPa以下时，能够在不会较大地改变平均一次粒径、平均二次粒径、cv值、缔合比的情况下制造二氧化硅粒子，且硅溶胶的分散稳定性优异。
加压只要在密闭状态下将二氧化硅粒子的分散液加热至分散介质的沸点以上即可。当在密闭状态下将二氧化硅粒子的水分散液加热至100℃以上时，压力为该温度的饱和水蒸气压。
加压加热处理的温度优选为100℃～220℃，更优选为110℃～180℃。当加压加热处理的温度为100℃以上时，能够提高二氧化硅粒子的缩合度。当加压加热处理的温度为220℃以下时，能够在不会较大地改变平均一次粒径、平均二次粒径、cv值、缔合比的情况下制造二氧化硅粒子，且硅溶胶的分散稳定性优异。
加压加热处理的时间优选为0.25小时～10小时，更优选为0.5小时～8小时。当加压加热处理的时间为0.25小时以上时，能够提高二氧化硅粒子的缩合度。当加压加热处理的时间为10小时以下时，能够在不会较大地改变平均一次粒径、平均二次粒径、cv值、缔合比的情况下制造二氧化硅粒子，且硅溶胶的分散稳定性优异。
从不使平均一次粒径、平均二次粒径、cv值、缔合比大幅变化而能够提高二氧化硅粒子的缩合度出发，加压加热处理更优选在水分散液中进行。
在水分散液中进行加压加热处理时的水分散液的pH优选为6.0～8.0，更优选为6.5～7.8。当在水分散液中进行加压加热处理时的水分散液的pH为6.0以上时，能够抑制硅溶胶的凝胶化。另外，当在水分散液中进行加压加热处理时的水分散液的pH为8.0以下时，能够在不会较大地改变平均一次粒径、平均二次粒径、cv值、缔合比的情况下提高二氧化硅粒子的缩合度。
(硅溶胶)
本发明的硅溶胶含有本发明的二氧化硅粒子。
硅溶胶可直接使用本发明的二氧化硅粒子的分散液，也可在本发明的二氧化硅粒子的分散液中的成分中除去不必要的成分、添加必要的成分而制造。
本发明的硅溶胶优选含有本发明的二氧化硅粒子及分散介质。
本发明的硅溶胶中的分散介质例如可列举水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇等。这些硅溶胶中的分散介质可单独使用一种，也可并用两种以上。从与二氧化硅粒子的亲和性优异出发，这些硅溶胶中的分散介质中优选水、一元醇，更优选水。
关于本发明的硅溶胶中的二氧化硅粒子的含有率，在硅溶胶总量100质量％中优选为3质量％～50质量％，更优选为4质量％～40质量％，进一步优选为5质量％～30质量％。当本发明的硅溶胶中的二氧化硅粒子的含有率为3质量％以上时，对以硅晶片为代表的被研磨体的研磨率优异。另外，当本发明的硅溶胶中的二氧化硅粒子的含有率为50质量％以下时，能够抑制硅溶胶、研磨组合物中的二氧化硅粒子的凝聚，且硅溶胶、研磨组合物的保存稳定性优异。
关于本发明的硅溶胶中的分散介质的含有率，在硅溶胶总量100质量％中优选为50质量％～97质量％，更优选为60质量％～96质量％，进一步优选为70质量％～95质量％。当本发明的硅溶胶中的分散介质的含有率为50质量％以上时，能够抑制硅溶胶、研磨组合物中的二氧化硅粒子的凝聚，且硅溶胶、研磨组合物的保存稳定性优异。另外，当本发明的硅溶胶中的分散介质的含有率为97质量％以下时，对以硅晶片为代表的被研磨体的研磨率优异。
本发明的硅溶胶中的二氧化硅粒子、分散介质的含有率可通过在所获得的二氧化硅粒子的分散液中的成分中除去不必要的成分并添加必要的成分而设定为所期望的范围内。
除二氧化硅粒子及分散介质以外，本发明的硅溶胶也可在不损害其性能的范围内，根据需要含有氧化剂、防腐剂、防霉剂、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂、螯合剂、抗菌杀生物剂等其他成分。
尤其是从硅溶胶的保存稳定性优异出发，优选在硅溶胶中含有抗菌杀生物剂。
作为抗菌杀生物剂，例如可列举：过氧化氢、氨、季铵氢氧化物、季铵盐、乙二胺、戊二醛、过氧化氢、对羟基苯甲酸甲酯、亚氯酸钠等。这些抗菌杀生物剂可单独使用一种，也可并用两种以上。从与硅溶胶的亲和性优异出发，这些抗菌杀生物剂中优选过氧化氢。
杀生物剂也包括通常被称为杀菌剂的物质。
关于本发明的硅溶胶中的抗菌杀生物剂的含有率，在硅溶胶总量100质量％中优选为0.0001质量％～10质量％，更优选为0.001质量％～1质量％。当本发明的硅溶胶中的抗菌杀生物剂的含有率为0.0001质量％以上时，硅溶胶的保存稳定性优异。当本发明的硅溶胶中的抗菌杀生物剂的含有率为10质量％以下时，并不损害硅溶胶原本的性能。
本发明的硅溶胶的pH优选为6.0～8.0，更优选为6.5～7.8。当本发明的硅溶胶的pH为6.0以上时，分散稳定性优异，且能够抑制二氧化硅粒子的凝聚。另外，当本发明的硅溶胶的pH为8.0以下时，会防止二氧化硅粒子的溶解，且长期的保存稳定性优异。
本发明的硅溶胶的pH可通过添加pH调节剂而设定于所期望的范围内。
(研磨组合物)
本发明的研磨组合物包含本发明的硅溶胶。
本发明的研磨组合物优选包含本发明的硅溶胶及水溶性高分子。
水溶性高分子能够提高研磨组合物对以硅晶片为代表的被研磨体的润湿性。水溶性高分子优选为具有亲水性较高的官能团的高分子，该亲水性较高的官能团与二氧化硅粒子的表面硅烷醇基的亲和性较高，在研磨组合物中，二氧化硅粒子与水溶性高分子更稳定地分散于附近。因此，对以硅晶片为代表的被研磨体进行研磨时，二氧化硅粒子与水溶性高分子的效果协同地起作用。
作为水溶性高分子，例如可列举：纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、具有聚乙烯吡咯烷酮骨架的共聚物、具有聚氧亚烷基结构的聚合物等。
作为纤维素衍生物，例如可列举：羟乙基纤维素、实施了水解处理的羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。
作为具有聚乙烯吡咯烷酮骨架的共聚物，例如可列举聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮的接枝共聚物等。
作为具有聚氧亚烷基结构的聚合物，例如可列举聚氧乙烯、聚氧丙烯、环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物等。
这些水溶性高分子可单独使用一种，也可并用两种以上。从与二氧化硅粒子的表面硅烷醇基的亲和性高，且协同地起作用而对被研磨体的表面赋予良好的亲水性出发，这些水溶性高分子中优选纤维素衍生物，更优选羟乙基纤维素。
水溶性高分子的重均分子量优选为1,000～3,000,000，更优选为5,000～2,000,000，进一步优选为10,000～1,000,000。当水溶性高分子的重均分子量为1,000以上时，研磨组合物的亲水性提高。另外，当水溶性高分子的重均分子量为3,000,000以下时，与硅溶胶的亲和性优异，对以硅晶片为代表的被研磨体的研磨率优异。
水溶性高分子的重均分子量通过聚环氧乙烷换算，在以0.1mol/L的NaCl溶液作为流动相的条件下，通过尺寸排除色谱法来测定。
关于研磨组合物中的水溶性高分子的含有率，在研磨组合物总量100质量％中优选为0.02质量％～10质量％，更优选为0.05质量％～5质量％。当研磨组合物中的水溶性高分子的含有率为0.02质量％以上时，研磨组合物的亲水性提高。另外，当研磨组合物中的水溶性高分子的含有率为10质量％以下时，能够抑制在调制研磨组合物时二氧化硅粒子的凝聚。
除硅溶胶及水溶性高分子以外，本发明的研磨组合物也可在不损害其性能的范围内根据需要含有碱性化合物、研磨促进剂、表面活性剂、亲水性化合物、防腐剂、防霉剂、pH调节剂、pH缓冲剂、表面活性剂、螯合剂、抗菌杀生物剂等其他成分。
尤其是从能够对以硅晶片为代表的被研磨体的表面施加化学作用来进行化学研磨(化学蚀刻)，且能够通过与二氧化硅粒子的表面硅烷醇基的协同效果来提高以硅晶片为代表的被研磨体的研磨速度出发，优选在研磨组合物中含有碱性化合物。
作为碱性化合物，例如可列举有机碱性化合物、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸氢盐、碱金属碳酸盐、氨等。这些碱性化合物可单独使用一种，也可并用两种以上。从水溶性高，且与二氧化硅粒子、水溶性高分子的亲和性优异出发，这些碱性化合物中优选氨、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、碳酸氢铵、碳酸铵，更优选氨、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵，进一步优选氨。
关于本发明的研磨组合物中的碱性化合物的含有率，在研磨组合物总量100质量％中优选为0.001质量％～5质量％，更优选为0.01质量％～3质量％。当研磨组合物中的碱性化合物的含有率为0.001质量％以上时，能够提高以硅晶片为代表的被研磨体的研磨速度。另外，当研磨组合物中的碱性化合物的含有率为5质量％以下时，研磨组合物的稳定性优异。
本发明的研磨组合物的pH优选为8.0～12.0，更优选为9.0～11.0。当研磨组合物的pH为8.0以上时，能够抑制研磨组合物中的二氧化硅粒子的凝聚，且研磨组合物的分散稳定性优异。另外，当本发明的研磨组合物的pH为12.0以下时，能够抑制二氧化硅粒子的溶解，且研磨组合物的稳定性优异。
本发明的研磨组合物的pH可通过添加pH调节剂而设定于所期望的范围内。
本发明的研磨组合物可通过将本发明的硅溶胶和根据需要的水溶性高分子、其他成分进行混合而获得，但是考虑到保管、搬运，也可先以高浓度调制，在即将研磨之前用水等稀释。
(研磨方法)
本发明的研磨方法是包括使用含有硅溶胶的研磨组合物进行研磨的工序的方法，上述硅溶胶是通过本发明的硅溶胶的制造方法所获得的。
研磨组合物优选使用上述本发明的研磨组合物。
作为具体的研磨方法，例如可列举如下方法：将硅晶片的表面按压于研磨垫，将本发明的研磨组合物滴加于研磨垫上，对硅晶片的表面进行研磨。
(半导体晶片的制造方法)
本发明的半导体晶片的制造方法为包括本发明的研磨方法的方法，具体的研磨方法如上所述。
作为半导体晶片，例如可列举硅晶片、化合物半导体晶片等。
(半导体装置的制造方法)
本发明的半导体装置的制造方法为包括本发明的研磨方法的方法，具体的研磨方法如上所述。
(用途)
本发明的二氧化硅粒子、本发明的硅溶胶可适宜地用于研磨用途。本发明的二氧化硅粒子、本发明的硅溶胶可用于例如：硅晶片等半导体材料的研磨、硬盘基板等电子材料的研磨、在制造集成电路时的平坦化工序中的研磨(化学机械研磨)、用于光掩模、液晶的合成石英玻璃基板的研磨、磁盘基板的研磨等，其中可尤其适宜地用于硅晶片的研磨、化学机械研磨。
由于本发明的二氧化硅粒子为圆形度系数较大的二氧化硅粒子，因此当将其制成与树脂类的复合材料而使用的情况下，会赋予树脂类的透明性、拒水性，且提高分散性、混合性而改善复合材料的加工性。因此，本发明的二氧化硅粒子也可适宜地用作硬涂剂、涂料、陶瓷用粘合剂。
实施例
以下，使用实施例对本发明进行更具体的说明，但只要不脱离本发明的主旨，则本发明并不限定于以下实施例的记载。
(二氧化硅粒子的形状测定)
将实施例及比较例中所获得的二氧化硅粒子的分散液用超纯水稀释至5000倍，将5μL的经稀释的二氧化硅粒子的分散液滴加于硅基板上，使其干燥。接着，使用场发射型扫描电子显微镜(机型名称“S-5200型”，日立高新技术制，FE-SEM)，以5kV的加速电压对硅基板照射电子射线，以二氧化硅粒子总数成为80个以上的方式以5万～20万倍的倍率拍摄二次电子图像，测定所有二氧化硅粒子的投影面积圆相当径、长径、短径、圆形度系数、纵横比，并测定其平均值、标准偏差。
在二氧化硅粒子的形状测定中，将所拍摄的场发射型扫描电子显微镜照片导入至图像解析式粒度分布测定软件(软件名称“Mac-View Ver.4”，Mountech制)进行。
二氧化硅粒子的形状判定如所述那样进行。关于两个以上二氧化硅粒子是否接合，在二氧化硅粒子之间可看见黑线的情况下判定为未接合的各个二氧化硅粒子，在二氧化硅粒子之间无法看见黑线的情况下判定为已接合的一个二氧化硅粒子。另外，在三个以上二氧化硅粒子凝聚的情况下难以判定，因此排除于测定对象之外。
[实施例1]
将纯水34.2质量份、甲醇188.3质量份及29质量％氨水8.8质量份进行混合而获得溶液(A1)。将由四甲氧基硅烷100质量份及甲醇33.3质量份混合而成的溶液(B1)以及由纯水25.0质量份及29质量％氨水2.2质量份混合而成的溶液(C1)以103分钟分别等速添加至溶液(A1)的液体中。在添加过程中，将反应液的温度保持为70℃，持续搅拌反应液。在添加结束后，将反应液的温度保持为70℃，进一步将反应液搅拌30分钟。
对于所获得的二氧化硅粒子的分散液，一边追加纯水以调整液量，一边升高温度以进行甲醇和氨的除去，使得二氧化硅粒子的含有率成为约20质量％，从而获得二氧化硅粒子的含有率为约20质量％的二氧化硅粒子的分散液。
将所获得的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[实施例2]
除了将反应液的温度设为60℃以外，与实施例1同样地进行操作，获得二氧化硅粒子的含有率为约20质量％的二氧化硅粒子的分散液。
将所获得的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[实施例3]
将纯水40.6质量份、甲醇207.6质量份及29质量％氨水5.2质量份进行混合而获得溶液(A3)。将由四甲氧基硅烷100质量份及甲醇17.6质量份混合而成的溶液(B3)以及由纯水21.5质量份及29质量％氨水2.1质量份混合而成的溶液(C3)以93分钟分别等速添加至溶液(A3)的液体中。在添加过程中，将反应液的温度保持为50℃，持续搅拌反应液。在添加结束后，将反应液的温度保持为50℃，进一步将反应液搅拌30分钟。
对于所获得的二氧化硅粒子的分散液，一边追加纯水以调整液量，一边升高温度以进行甲醇和氨的除去，使得二氧化硅粒子的含有率成为约20质量％，从而获得二氧化硅粒子的含有率为约20质量％的二氧化硅粒子的分散液。
将所获得的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[实施例4]
将纯水34.9质量份、甲醇204.4质量份及29质量％氨水13.1质量份进行混合而获得溶液(A4)。将由四甲氧基硅烷100质量份及甲醇17.6质量份混合而成的溶液(B4)以及由纯水19.4质量份及29质量％氨水5.3质量份混合而成的溶液(C4)以94分钟分别等速添加至溶液(A4)的液体中。在添加过程中，将反应液的温度保持为70℃，持续搅拌反应液。在添加结束后，将反应液的温度保持为70℃，进一步将反应液搅拌30分钟。
对于所获得的二氧化硅粒子的分散液，一边追加纯水以调整液量，一边升高温度以进行甲醇和氨的除去，使得二氧化硅粒子的含有率成为约20质量％，从而获得二氧化硅粒子的含有率为约20质量％的二氧化硅粒子的分散液。
将所获得的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[比较例1]
直接使用市售的二氧化硅粒子的分散液(商品名“PL-1”，扶桑化学工业公司制)。
将所使用的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[比较例2]
直接使用市售的二氧化硅粒子的分散液(商品名“PL-2”，扶桑化学工业公司制)。
将所使用的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[比较例3]
直接使用市售的二氧化硅粒子的分散液(商品名“PL-2L”，扶桑化学工业公司制)。
将所使用的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[比较例4]
将纯水21.4质量份、甲醇95.2质量份及29质量％氨水3.7质量份进行混合而获得溶液(A’4)。将由四甲氧基硅烷100质量份及甲醇17.6质量份混合而成的溶液(B’4)以及由纯水21.9质量份及29质量％氨水3.2质量份混合而成的溶液(C’4)以94分钟分别等速添加至溶液(A’4)的液体中。在添加过程中，将反应液的温度保持为42℃，持续搅拌反应液。在添加结束后，将反应液的温度保持为42℃，进一步将反应液搅拌30分钟。
对于所获得的二氧化硅粒子的分散液，一边追加纯水以调整液量，一边升高温度以进行甲醇和氨的除去，使得二氧化硅粒子的含有率成为约20质量％，从而获得二氧化硅粒子的含有率为约20质量％的二氧化硅粒子的分散液。
将所获得的二氧化硅粒子的评价结果示于表1中。
[比较例5]
对于溶液(B1)及溶液(C1)的添加，从溶液(A1)的液面上方滴加，而不是在溶液(A1)的液体中滴加，除此以外，与实施例1同样地进行操作，但发生了大量二氧化硅粒子附着于反应槽内壁、搅拌叶片等，因此难以继续进行后续操作。
[表1]
Figure BDA0003764716770000211
根据表1可知：与比较例1～3的市售的二氧化硅粒子、比较例4中所获得的二氧化硅粒子相比，实施例1～4中所获得的二氧化硅粒子的圆形度系数的平均值较大，投影面积圆相当径的平均值、长径的平均值、短径的平均值、纵横比的平均值较小，且它们的标准偏差也较小，由此可知是粒子形状的偏差和粒径较小的二氧化硅粒子。
实施例1～4中所获得的二氧化硅粒子由于粒子形状的偏差和粒径较小，因此期待其抑制二次凝聚，且分散稳定性优异。另外，实施例1～4中所获得的二氧化硅粒子由于粒子形状的偏差和粒径较小，因此期待在用作研磨组合物的情况下，可获得表面平滑的被研磨体，且研磨性能的稳定性优异。
另外，对于实施例1中所获得的二氧化硅粒子的分散液，在制造9个月后进行同样的评价，但几乎没有变化，也基本没有确认到二次凝聚，分散稳定性优异。
虽然参考特定实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，显然可在不脱离本发明的精神及范围的情况下进行各种变更、修改。本申请基于2020年1月28日提出的日本专利申请(日本特愿2020-11471)，并将其内容以参照的形式引用于此。
产业上的可利用性
本发明的二氧化硅粒子、本发明的硅溶胶可适宜地用于研磨用途。本发明的二氧化硅粒子、本发明的硅溶胶例如可用于硅晶片等半导体材料的研磨、硬盘基板等电子材料的研磨、在制造集成电路时的平坦化工序中的研磨(化学机械研磨)、用于光掩模、液晶的合成石英玻璃基板的研磨、磁盘基板的研磨等，其中可尤其适宜地用于硅晶片的研磨、化学机械研磨。

Claims (14)

1.一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且所述圆形度系数的标准偏差为0.05以下。
2.一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且通过场发射型扫描电子显微镜测定的投影面积圆相当径的平均值为30nm以下。
3.一种二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的圆形度系数的平均值为0.90以上，且通过场发射型扫描电子显微镜测定的纵横比的平均值为1.20以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的投影面积圆相当径的平均值为20nm以下。
5.根据权利要求1、2或4所述的二氧化硅粒子，通过场发射型扫描电子显微镜测定的纵横比的平均值为1.20以下。
6.根据权利要求4所述的二氧化硅粒子，所述投影面积圆相当径的标准偏差为3.00nm以下。
7.根据权利要求5所述的二氧化硅粒子，所述纵横比的标准偏差为0.15以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的二氧化硅粒子，金属杂质含有率为5ppm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的二氧化硅粒子，将四烷氧基硅烷缩合物作为主成分。
10.一种硅溶胶，其含有权利要求1～9中任一项所述的二氧化硅粒子。
11.一种研磨组合物，其含有权利要求10所述的硅溶胶。
12.一种研磨方法，其包括使用权利要求11所述的研磨组合物进行研磨的工序。
13.一种半导体晶片的制造方法，其包括使用权利要求11所述的研磨组合物进行研磨的工序。
14.一种半导体装置的制造方法，其包括使用权利要求11所述的研磨组合物进行研磨的工序。
CN202180011041.9A 2020-01-28 2021-01-25 二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法 Pending CN115023408A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-011471 2020-01-28
JP2020011471 2020-01-28
PCT/JP2021/002435 WO2021153502A1 (ja) 2020-01-28 2021-01-25 シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115023408A true CN115023408A (zh) 2022-09-06

Family

ID=77079007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180011041.9A Pending CN115023408A (zh) 2020-01-28 2021-01-25 二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220363554A1 (zh)
EP (1) EP4098615A4 (zh)
JP (1) JPWO2021153502A1 (zh)
KR (1) KR20220131926A (zh)
CN (1) CN115023408A (zh)
TW (1) TW202134179A (zh)
WO (1) WO2021153502A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023181810A1 (ja) * 2022-03-23 2023-09-28 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物およびこれを用いた研磨方法
WO2023248951A1 (ja) * 2022-06-20 2023-12-28 三菱ケミカル株式会社 シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
WO2023248949A1 (ja) * 2022-06-20 2023-12-28 三菱ケミカル株式会社 シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008037700A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Tokuyama Corp シリカ系複合酸化物粒子集合体およびその製造方法
JP2008273780A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd 改質シリカ系ゾルおよびその製造方法
US20110318581A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica particles and method of producing the same
JP2013040081A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Fuji Xerox Co Ltd シリカ粒子及びその製造方法
CN105731468A (zh) * 2016-03-17 2016-07-06 江苏天恒纳米科技股份有限公司 一种粒径可控硅溶胶的制备方法
JP2019019222A (ja) * 2017-07-18 2019-02-07 デンカ株式会社 球状シリカフィラー用粉末及びその製造方法
JP2019077669A (ja) * 2017-10-23 2019-05-23 株式会社トクヤマ 複合粉体
JP2019089692A (ja) * 2017-11-10 2019-06-13 三菱ケミカル株式会社 コロイダルシリカ、シリカゾル、研磨組成物、シリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法、化学的機械的研磨組成物及び半導体デバイスの製造方法
JP2019172558A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 三菱ケミカル株式会社 シリカゾルの製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61209910A (ja) 1985-03-15 1986-09-18 Tama Kagaku Kogyo Kk ポリツシング用コロイダルシリカの製造方法
JPS6374911A (ja) * 1986-09-19 1988-04-05 Shin Etsu Chem Co Ltd 微細球状シリカの製造法
JPH085657B2 (ja) 1990-11-21 1996-01-24 触媒化成工業株式会社 シリカゾルとその製法
JP3584485B2 (ja) * 1993-03-03 2004-11-04 日産化学工業株式会社 シリカゾルの製造方法
JP3195569B2 (ja) 1997-08-11 2001-08-06 守 磯 繭型コロイダルシリカの製造方法
JP5080061B2 (ja) * 2005-11-10 2012-11-21 多摩化学工業株式会社 中性コロイダルシリカの製造方法
JP5084670B2 (ja) * 2008-09-01 2012-11-28 日揮触媒化成株式会社 シリカゾルおよびその製造方法
WO2013073025A1 (ja) 2011-11-16 2013-05-23 日産化学工業株式会社 半導体ウェーハ用研磨液組成物
JP6011804B2 (ja) * 2013-03-29 2016-10-19 日産化学工業株式会社 シリカゾルの製造方法
TWI762528B (zh) * 2016-12-02 2022-05-01 日商日揮觸媒化成股份有限公司 研磨用氧化矽系粒子及研磨材
JP2020011471A (ja) 2018-07-19 2020-01-23 株式会社Ｍｓソリューションズ ガラスフィルム

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008037700A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Tokuyama Corp シリカ系複合酸化物粒子集合体およびその製造方法
JP2008273780A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Jgc Catalysts & Chemicals Ltd 改質シリカ系ゾルおよびその製造方法
US20110318581A1 (en) * 2010-06-25 2011-12-29 Fuji Xerox Co., Ltd. Silica particles and method of producing the same
JP2013040081A (ja) * 2011-08-18 2013-02-28 Fuji Xerox Co Ltd シリカ粒子及びその製造方法
CN105731468A (zh) * 2016-03-17 2016-07-06 江苏天恒纳米科技股份有限公司 一种粒径可控硅溶胶的制备方法
JP2019019222A (ja) * 2017-07-18 2019-02-07 デンカ株式会社 球状シリカフィラー用粉末及びその製造方法
JP2019077669A (ja) * 2017-10-23 2019-05-23 株式会社トクヤマ 複合粉体
JP2019089692A (ja) * 2017-11-10 2019-06-13 三菱ケミカル株式会社 コロイダルシリカ、シリカゾル、研磨組成物、シリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法、化学的機械的研磨組成物及び半導体デバイスの製造方法
JP2019172558A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 三菱ケミカル株式会社 シリカゾルの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220131926A (ko) 2022-09-29
WO2021153502A1 (ja) 2021-08-05
US20220363554A1 (en) 2022-11-17
EP4098615A4 (en) 2023-08-02
TW202134179A (zh) 2021-09-16
JPWO2021153502A1 (zh) 2021-08-05
EP4098615A1 (en) 2022-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7206695B2 (ja) シリカゾル、研磨組成物、シリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法、化学的機械的研磨組成物及び半導体デバイスの製造方法
CN115023408A (zh) 二氧化硅粒子、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体装置的制造方法
JP7213234B2 (ja) シリカ粒子分散液、研磨組成物及びシリカ粒子分散液の製造方法
JP2021147267A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2021116225A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7443857B2 (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP6756423B1 (ja) シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7400209B2 (ja) シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7331437B2 (ja) シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP6756422B1 (ja) シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2023014749A (ja) シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2021116209A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7491081B2 (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7331436B2 (ja) シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP7464201B2 (ja) シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2024059837A (ja) シリカゾルの製造方法、中間生成物の除去方法及び研磨方法
TWI836014B (zh) 二氧化矽粒子及其製造方法、二氧化矽溶膠、研磨組合物、研磨方法、半導體晶圓之製造方法以及半導體裝置之製造方法
JP2022109711A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2022109710A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2021123527A (ja) シリカ粒子の製造方法、シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2020180010A (ja) シリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2022036696A (ja) シリカゾル、シリカゾルの製造方法、研磨組成物、研磨方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2023043023A (ja) シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
JP2020075830A (ja) シリカゾルの製造方法及びシリカゾル中の中間生成物の抑制方法
JP2023043024A (ja) シリカゾルの製造方法、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination