JP2001026771A - 研磨用組成物の製造方法 - Google Patents
研磨用組成物の製造方法Info
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- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長期間に亘って砥粒であるフュームドシリカ
の分散性が良好で、かつ優れた研磨性能を有する研磨用
組成物の製造方法を提供する。 【解決手段】 予めｐＨを２〜４に調整した水中に、高
剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４０〜６
０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加えて粘
度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように調整
し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、フュ
ームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を
加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで塩基
性物質を加える製造方法である。
の分散性が良好で、かつ優れた研磨性能を有する研磨用
組成物の製造方法を提供する。 【解決手段】 予めｐＨを２〜４に調整した水中に、高
剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４０〜６
０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加えて粘
度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように調整
し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、フュ
ームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を
加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで塩基
性物質を加える製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨用組成物の製
造方法に係り、さらに詳しくは、半導体デバイスの製造
における平坦化工程、特に層間絶縁膜の平坦化に好適な
研磨用組成物の製造方法に関するものである。
造方法に係り、さらに詳しくは、半導体デバイスの製造
における平坦化工程、特に層間絶縁膜の平坦化に好適な
研磨用組成物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のコンピューターを始めとする所謂
ハイテク製品の進歩は目覚ましく、これに使用される部
品、例えばＵＬＳＩなどのデバイスは、年々高集積化・
高速化の一途を辿っている。これに伴い、半導体デバイ
スのデザインルールは年々微細化が進み、デバイス製造
プロセスでの焦点深度は浅くなり、パターン形成面に要
求される平坦性は厳しくなってきている。また、配線の
微細化による配線抵抗の増大に対処するため、デバイス
の多層化による配線長の短縮が行われてきているが、形
成されたパターン表面の段差が多層化の障害として問題
化してきている。
ハイテク製品の進歩は目覚ましく、これに使用される部
品、例えばＵＬＳＩなどのデバイスは、年々高集積化・
高速化の一途を辿っている。これに伴い、半導体デバイ
スのデザインルールは年々微細化が進み、デバイス製造
プロセスでの焦点深度は浅くなり、パターン形成面に要
求される平坦性は厳しくなってきている。また、配線の
微細化による配線抵抗の増大に対処するため、デバイス
の多層化による配線長の短縮が行われてきているが、形
成されたパターン表面の段差が多層化の障害として問題
化してきている。
【０００３】このようなデバイスの微細化および多層化
を行うに当たっては、そのプロセス中で段差を取り除く
ための表面の平坦化を行うことが必要であり、この手法
として、これまではスピンオングラス、レジストエッチ
バッチおよびその他の平坦化法が用いられていた。
を行うに当たっては、そのプロセス中で段差を取り除く
ための表面の平坦化を行うことが必要であり、この手法
として、これまではスピンオングラス、レジストエッチ
バッチおよびその他の平坦化法が用いられていた。
【０００４】しかしながら、これらの手法では、部分的
な平坦化は可能であるが、次世代のデバイスに要求され
るグローバルプレナリゼーション（完全平坦化）を達成
するには困難な状況であるため、機械的研磨と化学的研
磨とを組み合わせたメカノケミカル研磨加工による平坦
化（Ｃｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ、以下ＣＭＰという）が主流となってきてい
る。
な平坦化は可能であるが、次世代のデバイスに要求され
るグローバルプレナリゼーション（完全平坦化）を達成
するには困難な状況であるため、機械的研磨と化学的研
磨とを組み合わせたメカノケミカル研磨加工による平坦
化（Ｃｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉ
ｓｈｉｎｇ、以下ＣＭＰという）が主流となってきてい
る。
【０００５】このＣＭＰは、一般的には水中に砥粒およ
びある種のケミカル成分を含んだ懸濁物（研磨用組成
物、一般にはスラリーという）を用いて実施され、砥粒
としては、アルミナ、セリア、シリカ、などが一般的に
用いられている。その中で、アルミナおよびセリアは、
その比重が大きいので、研磨用組成物中で沈澱しやすく
分散性に問題があった。また、研磨用組成物中に凝集物
が発生しやすいため、被研磨物表面に多数の研磨傷（以
下スクラッチという）を発生させやすいという欠点があ
る。
びある種のケミカル成分を含んだ懸濁物（研磨用組成
物、一般にはスラリーという）を用いて実施され、砥粒
としては、アルミナ、セリア、シリカ、などが一般的に
用いられている。その中で、アルミナおよびセリアは、
その比重が大きいので、研磨用組成物中で沈澱しやすく
分散性に問題があった。また、研磨用組成物中に凝集物
が発生しやすいため、被研磨物表面に多数の研磨傷（以
下スクラッチという）を発生させやすいという欠点があ
る。
【０００６】シリカは、その製造方法により、コロイダ
ルシリカ、フュームドシリカ（発煙シリカともいう）お
よびその他のものがある。コロイダルシリカは、ケイ酸
ナトリウムをイオン交換して得られた超微粒子コロイダ
ルシリカを粒子成長させるか、アルコキシシランを酸ま
たはアルカリで加水分解することにより製造されるのが
一般的である。このような湿式法により製造されるコロ
イダルシリカは、通常、一次粒子または二次粒子の状態
で水中に分散したスラリーとして得られる。このためコ
ロイダルシリカは、研磨用組成物中における砥粒の分散
性は優れているが、得られる機械的研磨速度には限界が
ある。一方、フュームドシリカは、四塩化ケイ素、水素
および酸素を燃焼させることにより製造されるものであ
る。気相法により製造されるこのフュームドシリカは、
一次粒子が三次元的に数個〜数十個集まった鎖構造の二
次粒子を形成しており、金属不純物の含有量が比較的少
ないという特徴を有する。そして、研磨用組成物の製造
工程において、このフュームドシリカを水中に分散させ
たとしても、一次粒子が完全に単分散した状態にはなら
ず、その結果、優れた機械的研磨速度を得ることができ
る。
ルシリカ、フュームドシリカ（発煙シリカともいう）お
よびその他のものがある。コロイダルシリカは、ケイ酸
ナトリウムをイオン交換して得られた超微粒子コロイダ
ルシリカを粒子成長させるか、アルコキシシランを酸ま
たはアルカリで加水分解することにより製造されるのが
一般的である。このような湿式法により製造されるコロ
イダルシリカは、通常、一次粒子または二次粒子の状態
で水中に分散したスラリーとして得られる。このためコ
ロイダルシリカは、研磨用組成物中における砥粒の分散
性は優れているが、得られる機械的研磨速度には限界が
ある。一方、フュームドシリカは、四塩化ケイ素、水素
および酸素を燃焼させることにより製造されるものであ
る。気相法により製造されるこのフュームドシリカは、
一次粒子が三次元的に数個〜数十個集まった鎖構造の二
次粒子を形成しており、金属不純物の含有量が比較的少
ないという特徴を有する。そして、研磨用組成物の製造
工程において、このフュームドシリカを水中に分散させ
たとしても、一次粒子が完全に単分散した状態にはなら
ず、その結果、優れた機械的研磨速度を得ることができ
る。
【０００７】このようなフュームドシリカを用いた研磨
用組成物はいくつか提案されており、その一例として例
えば特開平３−６０４２０号公報および特開平３−５０
１１２号公報に開示された発明が挙げられる。特開平３
−６０４２０号公報に開示されたフュームドシリカの水
性コロイド分散液（以下従来例１という）は、フューム
ドシリカ、酸および安定剤の水性コロイド分散液であっ
て、水中に分散された、少なくとも約４０ｗｔ％のフュ
ームドシリカ、フュームドシリカの重量基準で約０．０
０２５〜０．０５ｗｔ％の量の酸、および分散液のｐＨ
を約７．０〜１２．０に上げるのに十分な安定剤を含ん
でなるものである。また、特開平３−５０１１２号公報
に開示された発煙シリカの水性コロイド分散液（以下従
来例２という）は、少なくとも約３５ｗｔ％の発煙シリ
カを水中に分散してなる非−安定化剤含有水性コロイド
分散液において、その分散液が安定かつ非−ダイラタン
シー性であるものである。
用組成物はいくつか提案されており、その一例として例
えば特開平３−６０４２０号公報および特開平３−５０
１１２号公報に開示された発明が挙げられる。特開平３
−６０４２０号公報に開示されたフュームドシリカの水
性コロイド分散液（以下従来例１という）は、フューム
ドシリカ、酸および安定剤の水性コロイド分散液であっ
て、水中に分散された、少なくとも約４０ｗｔ％のフュ
ームドシリカ、フュームドシリカの重量基準で約０．０
０２５〜０．０５ｗｔ％の量の酸、および分散液のｐＨ
を約７．０〜１２．０に上げるのに十分な安定剤を含ん
でなるものである。また、特開平３−５０１１２号公報
に開示された発煙シリカの水性コロイド分散液（以下従
来例２という）は、少なくとも約３５ｗｔ％の発煙シリ
カを水中に分散してなる非−安定化剤含有水性コロイド
分散液において、その分散液が安定かつ非−ダイラタン
シー性であるものである。
【０００８】そして、従来例１および従来例２は、いず
れも分散性に優れ少なくとも１日間はゲル化しない安定
なものであって、低粘度で非−ダイラタンシー性を有す
る研磨用組成物を得ようとするものである。
れも分散性に優れ少なくとも１日間はゲル化しない安定
なものであって、低粘度で非−ダイラタンシー性を有す
る研磨用組成物を得ようとするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、本発明者ら
は、前記従来例１および従来例２に基づき、それらの推
奨条件を採用してフュームドシリカを用いた研磨用組成
物の調製を試みた。しかしながら、いずれの場合もその
調製過程において、フュームドシリカの凝集が生じ、極
端な場合には研磨用組成物がゲル化してしまい、得られ
た組成物も半導体デバイスの製造には適したものではな
かった。さらに、凝集またはゲル化が生じにくい条件、
すなわち、前記従来例１および２における最低シリカ濃
度で調製を試みたが、調製直後よりフュームドシリカの
凝集または研磨用組成物のゲル化が発生してしまい、得
られた組成物を用い研磨した結果、スクラッチが多発
し、研磨速度も不安定であるという欠点を有し、研磨に
は適したものとは言えなかった。
は、前記従来例１および従来例２に基づき、それらの推
奨条件を採用してフュームドシリカを用いた研磨用組成
物の調製を試みた。しかしながら、いずれの場合もその
調製過程において、フュームドシリカの凝集が生じ、極
端な場合には研磨用組成物がゲル化してしまい、得られ
た組成物も半導体デバイスの製造には適したものではな
かった。さらに、凝集またはゲル化が生じにくい条件、
すなわち、前記従来例１および２における最低シリカ濃
度で調製を試みたが、調製直後よりフュームドシリカの
凝集または研磨用組成物のゲル化が発生してしまい、得
られた組成物を用い研磨した結果、スクラッチが多発
し、研磨速度も不安定であるという欠点を有し、研磨に
は適したものとは言えなかった。
【００１０】この不安定さをもたらす原因について、本
発明者らは以下のように考える。一般にフュームドシリ
カは鎖構造の二次粒子を形成し、その表面は概して疎水
性であるため、直ぐには水に馴染み難い。しかし、水に
接していれば次第にその表面に水酸基が形成され親水性
の表面に変化するが、単に水に馴染んだとしても、形成
された水酸基はお互いが結合（水素結合または脱水縮合
と推定される）し、最終的にはゲル化してしまう。よっ
て、上記従来例１および２に基づいて調製された研磨用
組成物は、確かに短時間であれば安定な分散状態が得ら
れるが、長期間その分散性を維持することは困難であ
る。すなわち、上記従来例１および従来例２の発明は、
砥粒であるフュームドシリカの表面を酸性領域において
安定化させる過程を省いているために、その不安定な表
面状態が研磨用組成物のゲル化を促進していると思われ
る。
発明者らは以下のように考える。一般にフュームドシリ
カは鎖構造の二次粒子を形成し、その表面は概して疎水
性であるため、直ぐには水に馴染み難い。しかし、水に
接していれば次第にその表面に水酸基が形成され親水性
の表面に変化するが、単に水に馴染んだとしても、形成
された水酸基はお互いが結合（水素結合または脱水縮合
と推定される）し、最終的にはゲル化してしまう。よっ
て、上記従来例１および２に基づいて調製された研磨用
組成物は、確かに短時間であれば安定な分散状態が得ら
れるが、長期間その分散性を維持することは困難であ
る。すなわち、上記従来例１および従来例２の発明は、
砥粒であるフュームドシリカの表面を酸性領域において
安定化させる過程を省いているために、その不安定な表
面状態が研磨用組成物のゲル化を促進していると思われ
る。
【００１１】本発明は、前記のような課題を解決するた
めになされたもので、長期間に亘って砥粒であるフュー
ムドシリカの分散性が良好で、かつ優れた研磨性能を有
する研磨用組成物の製造方法を提供することを目的とし
たものである。
めになされたもので、長期間に亘って砥粒であるフュー
ムドシリカの分散性が良好で、かつ優れた研磨性能を有
する研磨用組成物の製造方法を提供することを目的とし
たものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】発明者らは、前記のよう
な状況を鑑み、鋭意研究を行った結果、フュームドシリ
カを水中で長期間安定に分散させるために、フュームド
シリカの凝集または研磨用組成物のゲル化を抑制するよ
うな表面状態形成技術が必要となることを知得し、その
製造方法を確立した。すなわち、本発明に係る研磨用組
成物の製造方法は、予めｐＨを２〜４に調整した水中
に、高剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４
０〜６０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加
えて粘度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように
調整し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、
フュームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで
水を加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで
塩基性物質を加えることを特徴とするものである。
な状況を鑑み、鋭意研究を行った結果、フュームドシリ
カを水中で長期間安定に分散させるために、フュームド
シリカの凝集または研磨用組成物のゲル化を抑制するよ
うな表面状態形成技術が必要となることを知得し、その
製造方法を確立した。すなわち、本発明に係る研磨用組
成物の製造方法は、予めｐＨを２〜４に調整した水中
に、高剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４
０〜６０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加
えて粘度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように
調整し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、
フュームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで
水を加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで
塩基性物質を加えることを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、半導体デバイスの平坦化工程に用いられる研磨用
組成物の製造に関するものである。
法は、半導体デバイスの平坦化工程に用いられる研磨用
組成物の製造に関するものである。
【００１４】さらに、本発明に係る研磨用組成物の製造
方法は、ｐＨを２〜４に調整する酸性物質として、塩酸
を用いることを特徴とするものである。
方法は、ｐＨを２〜４に調整する酸性物質として、塩酸
を用いることを特徴とするものである。
【００１５】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
比表面積が７０〜１１０ｍ2 ／ｇ、かつ、嵩密度が７０
ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを水中に分散させること
を特徴とするものである。
比表面積が７０〜１１０ｍ2 ／ｇ、かつ、嵩密度が７０
ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを水中に分散させること
を特徴とするものである。
【００１６】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、塩基性物質として、水酸化カリウムまたは水酸化
アンモニウムのいずれかを用いることを特徴とするもの
である。
法は、塩基性物質として、水酸化カリウムまたは水酸化
アンモニウムのいずれかを用いることを特徴とするもの
である。
【００１７】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
強撹拌下で塩基性物質を加えた後、目開き１０μｍ以下
のフィルターで濾過することを特徴とするものである。
強撹拌下で塩基性物質を加えた後、目開き１０μｍ以下
のフィルターで濾過することを特徴とするものである。
【００１８】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
研磨用組成物中のフュームドシリカの平均凝集粒子径が
１００〜１８０ｎｍとすることを特徴とするものであ
る。
研磨用組成物中のフュームドシリカの平均凝集粒子径が
１００〜１８０ｎｍとすることを特徴とするものであ
る。
【００１９】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、製造直後における０．５μｍ以上のフュームドシ
リカの凝集粒子数が５０００００個／０．１ｍＬ以下と
することを特徴とするものである。
法は、製造直後における０．５μｍ以上のフュームドシ
リカの凝集粒子数が５０００００個／０．１ｍＬ以下と
することを特徴とするものである。
【００２０】さらに、本発明に係る研磨用組成物の製造
方法は、製造後、室温にて３０日間放置した時に、０．
５μｍ以上のフュームドシリカの凝集粒子数が、製造直
後におけるそれの２倍以内とすることを特徴とするもの
である。
方法は、製造後、室温にて３０日間放置した時に、０．
５μｍ以上のフュームドシリカの凝集粒子数が、製造直
後におけるそれの２倍以内とすることを特徴とするもの
である。
【００２１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。な
お、以下の説明は本発明の理解を容易にするためのもの
であり、本発明を限定するものではない。
お、以下の説明は本発明の理解を容易にするためのもの
であり、本発明を限定するものではない。
【００２２】本発明に係る研磨用組成物の砥粒として
は、比表面積は７０〜１１０ｍ2 ／ｇで、かつ、嵩密度
は７０ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを使用する。
は、比表面積は７０〜１１０ｍ2 ／ｇで、かつ、嵩密度
は７０ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを使用する。
【００２３】本発明における比表面積は、いわゆる窒素
吸着法（ＢＥＴ法）によって測定される値を意味し、こ
の比表面積はそのまま一次粒子径を意味する。すなわ
ち、本発明に係るフュームドシリカの一次粒子径は、一
次粒子径＝２７２７／（比表面積）の式により求められ
るもので、比表面積７０〜１１０ｍ2 ／ｇのフュームド
シリカの一次粒子径は２４〜３９ｎｍとなる。この比表
面積または一次粒子径は、研磨性能に大きな影響を与え
るものである。よって、比表面積７０〜１１０ｍ 2 ／ｇ
のフュームドシリカを用いて本発明の製造方法により調
製した研磨用組成物を使用することにより、良好な研磨
速度を得ることができ、またスクラッチを抑制すること
もできる。
吸着法（ＢＥＴ法）によって測定される値を意味し、こ
の比表面積はそのまま一次粒子径を意味する。すなわ
ち、本発明に係るフュームドシリカの一次粒子径は、一
次粒子径＝２７２７／（比表面積）の式により求められ
るもので、比表面積７０〜１１０ｍ2 ／ｇのフュームド
シリカの一次粒子径は２４〜３９ｎｍとなる。この比表
面積または一次粒子径は、研磨性能に大きな影響を与え
るものである。よって、比表面積７０〜１１０ｍ 2 ／ｇ
のフュームドシリカを用いて本発明の製造方法により調
製した研磨用組成物を使用することにより、良好な研磨
速度を得ることができ、またスクラッチを抑制すること
もできる。
【００２４】なお、比表面積が７０ｍ2 ／ｇに満たない
場合、換言すれば、一次粒子径が３９ｎｍを越えた場合
は、研磨速度は充分であるが、スクラッチが発生し易く
なり好ましくない。また、比表面積が１１０ｍ2 ／ｇを
越える場合、換言すれば、一次粒子径が２４ｎｍに満た
ない場合は、スクラッチはほとんど発生しないが、研磨
速度が低下してしまい実用的でない。
場合、換言すれば、一次粒子径が３９ｎｍを越えた場合
は、研磨速度は充分であるが、スクラッチが発生し易く
なり好ましくない。また、比表面積が１１０ｍ2 ／ｇを
越える場合、換言すれば、一次粒子径が２４ｎｍに満た
ない場合は、スクラッチはほとんど発生しないが、研磨
速度が低下してしまい実用的でない。
【００２５】また、本発明における嵩密度は、一定容器
内に単に注いだ場合のフュームドシリカの重量を表す。
現象的に説明すれば、嵩密度はフュームドシリカの一次
粒子の絡み度合いを表し、嵩密度が小さい場合は絡み度
合いが疎であり、嵩密度が大きい場合は絡み度合いは密
である。本発明に係る製造方法を用いて研磨用組成物を
製造する場合、フュームドシリカの嵩密度、つまり一次
粒子の絡み度合いは、フュームドシリカの分散工程およ
び最終的に製造される研磨用組成物の品質に影響を与え
る。つまり、７０ｇ／Ｌ以上の嵩密度のフュームドシリ
カを用いることにより、水に馴染みやすく水中への分散
が効率的に進むため、フュームドシリカの解し（ほぐ
し）および解砕が容易となる。
内に単に注いだ場合のフュームドシリカの重量を表す。
現象的に説明すれば、嵩密度はフュームドシリカの一次
粒子の絡み度合いを表し、嵩密度が小さい場合は絡み度
合いが疎であり、嵩密度が大きい場合は絡み度合いは密
である。本発明に係る製造方法を用いて研磨用組成物を
製造する場合、フュームドシリカの嵩密度、つまり一次
粒子の絡み度合いは、フュームドシリカの分散工程およ
び最終的に製造される研磨用組成物の品質に影響を与え
る。つまり、７０ｇ／Ｌ以上の嵩密度のフュームドシリ
カを用いることにより、水に馴染みやすく水中への分散
が効率的に進むため、フュームドシリカの解し（ほぐ
し）および解砕が容易となる。
【００２６】なお、嵩密度が１２０ｇ／Ｌより大きなフ
ュームドシリカは一般に市販されていないが、７０〜１
２０ｇ／Ｌの嵩密度のフュームドシリカと同様、容易に
解しおよび解砕ができ良好な研磨用組成物を調製できる
ものと推察される。また、嵩密度が７０ｇ／Ｌより小さ
い場合は、水に馴染みにくく水中への分散が効率的に進
まないため、フュームドシリカの解しおよび解砕が難し
くなり、その結果、研磨用組成物の分散性を阻害した
り、スクラッチを発生させることがあり好ましくない。
ュームドシリカは一般に市販されていないが、７０〜１
２０ｇ／Ｌの嵩密度のフュームドシリカと同様、容易に
解しおよび解砕ができ良好な研磨用組成物を調製できる
ものと推察される。また、嵩密度が７０ｇ／Ｌより小さ
い場合は、水に馴染みにくく水中への分散が効率的に進
まないため、フュームドシリカの解しおよび解砕が難し
くなり、その結果、研磨用組成物の分散性を阻害した
り、スクラッチを発生させることがあり好ましくない。
【００２７】本発明に係る研磨用組成物の製造方法にお
いては、まず、予めｐＨを２〜４に調整した水を用意す
る。一般的にフュームドシリカは、塩素を含む化合物を
原料としているため、粒子表面および内部に塩素が残留
している場合が多い。したがって、水との接触が進むに
従い、残留塩素が水中に溶出し、最終的に混合物全体の
ｐＨは低くなる。しかしながら、予めｐＨを低く調整し
ない場合、つまりｐＨが４を越える水を用いた場合は、
フュームドシリカを水に添加した直後の混合物のｐＨは
ほぼ中性であるため、フュームドシリカの表面は非常に
不安定な状態となる。このため、フュームドシリカが凝
集したり、極端な場合には研磨用組成物はゲル化するこ
とがあり、製品寿命が短くなったり、スクラッチが発生
し易くなる。逆に、予めｐＨを２〜４に調整した水を用
いた場合は、最終的に形成されるフュームドシリカの表
面は非常に安定な状態となり、保存中においてフューム
ドシリカの凝集または研磨用組成物のゲル化を抑制する
ことができる。但し、ｐＨを極端に低く調整する、つま
りｐＨが２に満たないように調整する場合は製造装置が
腐食しやすいという問題が生じるとともに、後に塩基性
物質を加えｐＨを９〜１２に調整する際に多量の塩基性
物質を要し、研磨性能、廃棄および取扱者の安全性にお
いて問題が生じるので好ましくない。
いては、まず、予めｐＨを２〜４に調整した水を用意す
る。一般的にフュームドシリカは、塩素を含む化合物を
原料としているため、粒子表面および内部に塩素が残留
している場合が多い。したがって、水との接触が進むに
従い、残留塩素が水中に溶出し、最終的に混合物全体の
ｐＨは低くなる。しかしながら、予めｐＨを低く調整し
ない場合、つまりｐＨが４を越える水を用いた場合は、
フュームドシリカを水に添加した直後の混合物のｐＨは
ほぼ中性であるため、フュームドシリカの表面は非常に
不安定な状態となる。このため、フュームドシリカが凝
集したり、極端な場合には研磨用組成物はゲル化するこ
とがあり、製品寿命が短くなったり、スクラッチが発生
し易くなる。逆に、予めｐＨを２〜４に調整した水を用
いた場合は、最終的に形成されるフュームドシリカの表
面は非常に安定な状態となり、保存中においてフューム
ドシリカの凝集または研磨用組成物のゲル化を抑制する
ことができる。但し、ｐＨを極端に低く調整する、つま
りｐＨが２に満たないように調整する場合は製造装置が
腐食しやすいという問題が生じるとともに、後に塩基性
物質を加えｐＨを９〜１２に調整する際に多量の塩基性
物質を要し、研磨性能、廃棄および取扱者の安全性にお
いて問題が生じるので好ましくない。
【００２８】ｐＨ２〜４の調整においては、硝酸、酢
酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸またはその他の酸性物
質から選ばれる少なくとも１種類を用いることにより容
易に行うことができ、また研磨用組成物中におけるフュ
ームドシリカの表面状態の安定化にその効果を発揮す
る。しかし、原料であるフュームドシリカには、前記の
ように微量ではあるが塩素が残留していることが多く、
塩酸以外の酸性物質を混合させると複数の酸性物質が混
在することになる。その結果、ｐＨの調整が困難となっ
たり、複数の電解質が混在することによりフュームドシ
リカの表面状態を不安定にするおそれがある。よって、
ｐＨを調整する酸性物質としては塩酸を用いることが好
ましい。
酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸またはその他の酸性物
質から選ばれる少なくとも１種類を用いることにより容
易に行うことができ、また研磨用組成物中におけるフュ
ームドシリカの表面状態の安定化にその効果を発揮す
る。しかし、原料であるフュームドシリカには、前記の
ように微量ではあるが塩素が残留していることが多く、
塩酸以外の酸性物質を混合させると複数の酸性物質が混
在することになる。その結果、ｐＨの調整が困難となっ
たり、複数の電解質が混在することによりフュームドシ
リカの表面状態を不安定にするおそれがある。よって、
ｐＨを調整する酸性物質としては塩酸を用いることが好
ましい。
【００２９】本発明に用いる水としては、工業用水、市
水、脱イオン水、イオン交換水、蒸留水、純水および超
純水のいすれをも使用することは可能であるが、研磨用
組成物の安定性、および半導体デバイスの製造プロセス
において金属不純物が敬遠されることを考慮すると、不
純物を極力排除した脱イオン水、イオン交換水、蒸留
水、純水および超純水などを使用するが好ましい。
水、脱イオン水、イオン交換水、蒸留水、純水および超
純水のいすれをも使用することは可能であるが、研磨用
組成物の安定性、および半導体デバイスの製造プロセス
において金属不純物が敬遠されることを考慮すると、不
純物を極力排除した脱イオン水、イオン交換水、蒸留
水、純水および超純水などを使用するが好ましい。
【００３０】次に、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法においては、予めｐＨを２〜４に調整した水中に、濃
度が４０〜６０ｗｔ％、好ましくは４５〜５２ｗｔ％に
なるまでフュームドシリカを添加し、第１の混合物を調
製する。フュームドシリカを前記濃度とすることによ
り、調製された第１の混合物は流動性が極めて少ない高
粘度の状態となる。この状態で外部からの力により強制
的に混合することによって、フュームドシリカには高剪
断力が常に加えられることとなり、フュームドシリカの
粒子が形成する三次元的な鎖構造が部分的に切断される
ことによりフュームドシリカが解れ、解砕され、その平
均凝集粒子径は小さくなる。
法においては、予めｐＨを２〜４に調整した水中に、濃
度が４０〜６０ｗｔ％、好ましくは４５〜５２ｗｔ％に
なるまでフュームドシリカを添加し、第１の混合物を調
製する。フュームドシリカを前記濃度とすることによ
り、調製された第１の混合物は流動性が極めて少ない高
粘度の状態となる。この状態で外部からの力により強制
的に混合することによって、フュームドシリカには高剪
断力が常に加えられることとなり、フュームドシリカの
粒子が形成する三次元的な鎖構造が部分的に切断される
ことによりフュームドシリカが解れ、解砕され、その平
均凝集粒子径は小さくなる。
【００３１】なお、フュームドシリカの濃度が４０ｗｔ
％未満の場合は、前記第１の混合物の粘度は低くフュー
ムドシリカの二次粒子に高剪断力が加わらないため、フ
ュームドシリカを解し、解砕することが困難となる。ま
た、フュームドシリカの濃度が６０ｗｔ％を越える場合
は、第１の混合物の流動性はなくなり、実質固体状態と
なる。その結果、フュームドシリカを解し、解砕するの
が困難となる。
％未満の場合は、前記第１の混合物の粘度は低くフュー
ムドシリカの二次粒子に高剪断力が加わらないため、フ
ュームドシリカを解し、解砕することが困難となる。ま
た、フュームドシリカの濃度が６０ｗｔ％を越える場合
は、第１の混合物の流動性はなくなり、実質固体状態と
なる。その結果、フュームドシリカを解し、解砕するの
が困難となる。
【００３２】次いで、水を加えて第１の混合物の粘度が
２〜１００００ｃｐｓとなるように第２の混合物を調製
し、その第２の混合物を低剪断状態で少なくとも５分間
撹拌する。
２〜１００００ｃｐｓとなるように第２の混合物を調製
し、その第２の混合物を低剪断状態で少なくとも５分間
撹拌する。
【００３３】第１の混合物に水を加えることにより第２
の混合物の粘度は低下し、フュームドシリカに高剪断力
が加わらない低剪断状態となる。低剪断状態とは混合物
がほぼニュートン流体物性を示す低粘度で、前記したフ
ュームドシリカ粒子の鎖構造が切断されず、平均凝集粒
子径が変化しない状態をいい、この低剪断状態で高速撹
拌することにより混合物内部におけるフュームドシリカ
が均一に分散する。なお、本発明における粘度は、２５
℃でＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ（条
件：３０ｒｐｍ、ｓｐｉｎｄｌｅ６４）を用いて測定し
た値である。
の混合物の粘度は低下し、フュームドシリカに高剪断力
が加わらない低剪断状態となる。低剪断状態とは混合物
がほぼニュートン流体物性を示す低粘度で、前記したフ
ュームドシリカ粒子の鎖構造が切断されず、平均凝集粒
子径が変化しない状態をいい、この低剪断状態で高速撹
拌することにより混合物内部におけるフュームドシリカ
が均一に分散する。なお、本発明における粘度は、２５
℃でＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ（条
件：３０ｒｐｍ、ｓｐｉｎｄｌｅ６４）を用いて測定し
た値である。
【００３４】本工程の重要な点は、前記低剪断下で高速
撹拌し、フュームドシリカを一旦酸性領域で安定化させ
ることである。少なくともこの撹拌を５分間行うことに
より、フュームドシリカの二次粒子は十分に分散し、そ
の表面は、酸性下の安定状態に変化する。したがって、
この撹拌が５分間に満たない場合は、フュームドシリカ
の表面状態が不安定なまま次工程に進むことになり、結
果として、研磨用組成物の分散性を阻害する。
撹拌し、フュームドシリカを一旦酸性領域で安定化させ
ることである。少なくともこの撹拌を５分間行うことに
より、フュームドシリカの二次粒子は十分に分散し、そ
の表面は、酸性下の安定状態に変化する。したがって、
この撹拌が５分間に満たない場合は、フュームドシリカ
の表面状態が不安定なまま次工程に進むことになり、結
果として、研磨用組成物の分散性を阻害する。
【００３５】また、第１の混合物に水を加えない場合、
あるいは、調製された第２の混合物の粘度が１００００
ｃｐｓより高い場合は、フュームドシリカの二次粒子は
十分に分散した状態には至らず、その結果、フュームド
シリカ粒子の表面は不安定な状態のまま維持されること
になる。逆に、第１の混合物に大量の水を加え、調製さ
れた第２の混合物の粘度を２ｃｐｓ未満に下げた場合
は、フュームドシリカの二次粒子は十分に分散し、フュ
ームドシリカ粒子の表面も安定化するが、研磨用組成物
中におけるフュームドシリカの濃度が約１０ｗｔ％未満
となり、十分な研磨性能が得られず好ましくない。
あるいは、調製された第２の混合物の粘度が１００００
ｃｐｓより高い場合は、フュームドシリカの二次粒子は
十分に分散した状態には至らず、その結果、フュームド
シリカ粒子の表面は不安定な状態のまま維持されること
になる。逆に、第１の混合物に大量の水を加え、調製さ
れた第２の混合物の粘度を２ｃｐｓ未満に下げた場合
は、フュームドシリカの二次粒子は十分に分散し、フュ
ームドシリカ粒子の表面も安定化するが、研磨用組成物
中におけるフュームドシリカの濃度が約１０ｗｔ％未満
となり、十分な研磨性能が得られず好ましくない。
【００３６】前記のように低剪断状態で少なくとも５分
間撹拌した第２の混合物に、水を加えてフュームドシリ
カ濃度が１０〜３８ｗｔ％、好ましくは１５〜３０ｗｔ
％となるように第３の混合物を調製し、強撹拌下でその
第３の混合物のｐＨが９〜１２になるまで塩基性物質を
加えて研磨用組成物を調製する。
間撹拌した第２の混合物に、水を加えてフュームドシリ
カ濃度が１０〜３８ｗｔ％、好ましくは１５〜３０ｗｔ
％となるように第３の混合物を調製し、強撹拌下でその
第３の混合物のｐＨが９〜１２になるまで塩基性物質を
加えて研磨用組成物を調製する。
【００３７】水中に分散しているフュームドシリカは、
一般的に低ｐＨ領域または高ｐＨ領域であればほぼ安定
した分散状態を維持することができるが、中性領域では
不安定になりフュームドシリカが凝集したり研磨用組成
物がゲル化することが知られている。本発明もこの現象
をできる限り回避するため、前記のような工程を行う。
すなわち、混合物をｐＨ２〜４の酸性領域における安定
状態からｐＨ９〜１２のアルカリ性領域における安定状
態に移行させるが、途中フュームドシリカ粒子が再凝集
しないように、強撹拌下で、できる限り素早く塩基性物
質を添加し、不安定状態（中性状態）を短時間で通過さ
せるものである。
一般的に低ｐＨ領域または高ｐＨ領域であればほぼ安定
した分散状態を維持することができるが、中性領域では
不安定になりフュームドシリカが凝集したり研磨用組成
物がゲル化することが知られている。本発明もこの現象
をできる限り回避するため、前記のような工程を行う。
すなわち、混合物をｐＨ２〜４の酸性領域における安定
状態からｐＨ９〜１２のアルカリ性領域における安定状
態に移行させるが、途中フュームドシリカ粒子が再凝集
しないように、強撹拌下で、できる限り素早く塩基性物
質を添加し、不安定状態（中性状態）を短時間で通過さ
せるものである。
【００３８】そして、第２の混合物にフュームドシリカ
の濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を加えるのは、
高濃度状態で中性領域を通過することを回避し、フュー
ムドシリカの粒子が再凝集するのを極力抑制するためで
ある。つまり、フュームドシリカの濃度が３８ｗｔ％を
越えた場合は、フュームドシリカの粒子が再凝集し易く
なり好ましくない。また、フュームドシリカの濃度が１
０ｗｔ％に満たない場合は、研磨用組成物中のフューム
ドシリカの濃度が低くなり、その結果、十分な研磨性能
を得られなくなるため好ましくない。
の濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を加えるのは、
高濃度状態で中性領域を通過することを回避し、フュー
ムドシリカの粒子が再凝集するのを極力抑制するためで
ある。つまり、フュームドシリカの濃度が３８ｗｔ％を
越えた場合は、フュームドシリカの粒子が再凝集し易く
なり好ましくない。また、フュームドシリカの濃度が１
０ｗｔ％に満たない場合は、研磨用組成物中のフューム
ドシリカの濃度が低くなり、その結果、十分な研磨性能
を得られなくなるため好ましくない。
【００３９】また、第３の混合物に添加する塩基性物質
としては、水酸化カリウムまたは水酸化アンモニウムの
いずれかを用いる。
としては、水酸化カリウムまたは水酸化アンモニウムの
いずれかを用いる。
【００４０】さらに、本発明に係る製造方法において
は、強撹拌下で塩基性物質を加えた後に、目開き１０μ
ｍ以下のフィルターで濾過する工程を加えることができ
る。これは、フィルターで濾過することによって製造工
程で進入した異物やフュームドシリカの凝集粒子を排除
するものである。なお、フィルター型式としてはアブソ
リュート型であることが好ましい。この型式のフィルタ
ーを用いることにより捕獲したい異物または粒子の径を
容易に選択することが可能となる。
は、強撹拌下で塩基性物質を加えた後に、目開き１０μ
ｍ以下のフィルターで濾過する工程を加えることができ
る。これは、フィルターで濾過することによって製造工
程で進入した異物やフュームドシリカの凝集粒子を排除
するものである。なお、フィルター型式としてはアブソ
リュート型であることが好ましい。この型式のフィルタ
ーを用いることにより捕獲したい異物または粒子の径を
容易に選択することが可能となる。
【００４１】また、フィルターの目開きは、被研磨物に
発生するスクラッチと研磨用組成物の生産性の兼ね合い
により決定される。従って、より目開きの細かなフィル
ター使用することによりスクラッチは減少するが、フィ
ルターの目詰まりが頻繁に発生し生産性が低下すること
がある。本発明者らの検討によれば、目開き１０μｍ以
下のフィルターを使用すれば、問題となるようなスクラ
ッチを除去することが可能である。逆に、目開き１０μ
ｍを越えるフィルターを用いた場合は、問題となるよう
なスクラッチが発生しやすくなり好ましくない。なお、
このフィルターによる濾過工程は、研磨用組成物製造直
後に実施してもよく、あるいはその使用直前に実施して
もよい。また、その両者で実施しても構わない。
発生するスクラッチと研磨用組成物の生産性の兼ね合い
により決定される。従って、より目開きの細かなフィル
ター使用することによりスクラッチは減少するが、フィ
ルターの目詰まりが頻繁に発生し生産性が低下すること
がある。本発明者らの検討によれば、目開き１０μｍ以
下のフィルターを使用すれば、問題となるようなスクラ
ッチを除去することが可能である。逆に、目開き１０μ
ｍを越えるフィルターを用いた場合は、問題となるよう
なスクラッチが発生しやすくなり好ましくない。なお、
このフィルターによる濾過工程は、研磨用組成物製造直
後に実施してもよく、あるいはその使用直前に実施して
もよい。また、その両者で実施しても構わない。
【００４２】本発明に係る製造方法によって製造される
研磨用組成物においては、そのフュームドシリカの平均
凝集粒子径が１００〜１８０ｎｍである。本発明におけ
る平均凝集粒子径は、ＭＡＴＥＣ ＡＰＰＬＩＥＤ Ｓ
ＣＩＥＮＣＥＳ社製 ＣＨＤＦ−２０００によって測定
されるものである。
研磨用組成物においては、そのフュームドシリカの平均
凝集粒子径が１００〜１８０ｎｍである。本発明におけ
る平均凝集粒子径は、ＭＡＴＥＣ ＡＰＰＬＩＥＤ Ｓ
ＣＩＥＮＣＥＳ社製 ＣＨＤＦ−２０００によって測定
されるものである。
【００４３】平均凝集粒子径は、前記の高剪断下での混
合時に制御される。すなわち、高剪断力を与え混合する
ことにより、フュームドシリカ粒子の三次元的な鎖構造
が部分的に切断され、フュームドシリカの二次粒子が解
され、解砕される。この解しおよび解砕の程度により研
磨用組成物の平均凝集粒子径が決定される。平均凝集粒
子径が１００〜１８０ｎｍの範囲内とすることにより、
研磨用組成物は良好な研磨性能および分散性を発現す
る。つまり、平均凝集粒子径が１８０ｎｍより大きい場
合は、研磨速度は向上するが、研磨用組成物の分散性を
阻害するとともに問題となるようなスクラッチが発生し
易くなり好ましくない。逆に、凝集粒子径が１００ｎｍ
より小さい場合は、分散性は改善されるが、研磨速度が
低下する傾向があり好ましくない。
合時に制御される。すなわち、高剪断力を与え混合する
ことにより、フュームドシリカ粒子の三次元的な鎖構造
が部分的に切断され、フュームドシリカの二次粒子が解
され、解砕される。この解しおよび解砕の程度により研
磨用組成物の平均凝集粒子径が決定される。平均凝集粒
子径が１００〜１８０ｎｍの範囲内とすることにより、
研磨用組成物は良好な研磨性能および分散性を発現す
る。つまり、平均凝集粒子径が１８０ｎｍより大きい場
合は、研磨速度は向上するが、研磨用組成物の分散性を
阻害するとともに問題となるようなスクラッチが発生し
易くなり好ましくない。逆に、凝集粒子径が１００ｎｍ
より小さい場合は、分散性は改善されるが、研磨速度が
低下する傾向があり好ましくない。
【００４４】また、前記のように調製された研磨用組成
物においては、その砥粒であるフュームドシリカのう
ち、大きさが０．５μｍ以上の凝集粒子（以下巨大凝集
粒子という）の数が製造直後で５０００００個／０．１
ｍＬ以下であり、さらに、製造後、室温にて３０日間放
置した後の巨大凝集粒子の数が、製造直後の数の２倍以
内である。本発明における巨大凝集粒子の数は、Ｐａｒ
ｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ社製Ａｃｃｕ
Ｓｉｚｅｒ ｍｏｄｅｌ ７８０によって測定された値
である。
物においては、その砥粒であるフュームドシリカのう
ち、大きさが０．５μｍ以上の凝集粒子（以下巨大凝集
粒子という）の数が製造直後で５０００００個／０．１
ｍＬ以下であり、さらに、製造後、室温にて３０日間放
置した後の巨大凝集粒子の数が、製造直後の数の２倍以
内である。本発明における巨大凝集粒子の数は、Ｐａｒ
ｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ社製Ａｃｃｕ
Ｓｉｚｅｒ ｍｏｄｅｌ ７８０によって測定された値
である。
【００４５】前記のようにフュームドシリカが水中に分
散された混合物では、時間とともにフュームドシリカ表
面の水酸基が水素結合または脱水縮合するため、フュー
ムドシリカが凝集・沈殿または研磨用組成物がゲル化し
てしまう。この現象は、巨大凝集粒子数の増加となって
現れ、また、この巨大凝集粒子が研磨時にスクラッチの
発生原因となる。したがって、製造時はもちろん、製造
後においても巨大凝集粒子の数は極力少ないことが好ま
しい。
散された混合物では、時間とともにフュームドシリカ表
面の水酸基が水素結合または脱水縮合するため、フュー
ムドシリカが凝集・沈殿または研磨用組成物がゲル化し
てしまう。この現象は、巨大凝集粒子数の増加となって
現れ、また、この巨大凝集粒子が研磨時にスクラッチの
発生原因となる。したがって、製造時はもちろん、製造
後においても巨大凝集粒子の数は極力少ないことが好ま
しい。
【００４６】さらに、本発明に係る製造方法によって調
製される研磨用組成物は、半導体デバイスの製造工程に
おける平坦化、特に層間絶縁膜の平坦化に好適である。
なお、絶縁膜は、その成膜方法により、例えば熱酸化
膜、プラズマ酸化膜およびその他のものがあるが、本発
明の製造方法による研磨組成物の研磨対象として特に限
定されない。なお、調製された研磨用組成物を使用する
場合は、一般にフュームドシリカの濃度が１０〜１５ｗ
ｔ％になるように希釈して使用される。
製される研磨用組成物は、半導体デバイスの製造工程に
おける平坦化、特に層間絶縁膜の平坦化に好適である。
なお、絶縁膜は、その成膜方法により、例えば熱酸化
膜、プラズマ酸化膜およびその他のものがあるが、本発
明の製造方法による研磨組成物の研磨対象として特に限
定されない。なお、調製された研磨用組成物を使用する
場合は、一般にフュームドシリカの濃度が１０〜１５ｗ
ｔ％になるように希釈して使用される。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は
その要旨を越えない限り、以下に説明する実施の形態に
限定されるものではない。
て、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は
その要旨を越えない限り、以下に説明する実施の形態に
限定されるものではない。
【００４８】
【実施例】実施例１〜１０ 超純水に塩酸を添加しｐＨを３に調整した酸性水７０ｋ
ｇを混合機（シェアミキサー）の混合タンク中に入れ、
高剪断力を加えながら、表１に示す性状（比表面積、一
次粒子径、嵩密度）のフュームドシリカ７０ｋｇ（フュ
ームドシリカ濃度として５０ｗｔ％）を順次加えて混合
し混合物１を調製した。なお、シェアミキサーとして
は、特殊機化工業社製ＨＤＭ−２５０を使用した。次い
で、混合物１を０．８ｍ2 容量のタンクに移し、その粘
度が表１に示す値となる量の超純水を加え、強撹拌機
（ホモジナイザー）により、低剪断状態で１０分間高速
撹拌（強撹拌）した。その後、さらにフュームドシリカ
の濃度が２５ｗｔ％となる量の超純水を加え混合物２を
調製した。次に、混合物２を高速撹拌しながら、ｐＨが
１１になるように予め秤量しておいた量の水酸化カリウ
ムを一気に添加し、しばらく撹拌した後、フュームドシ
リカ濃度が１２ｗｔ％になるように超純水を加えて希釈
し、混合物３を調製した。さらに、日本ポール（株）社
製の目開き１０μｍのアブソリュート型フィルターを用
いて混合物３を濾過することで、実施例１〜１０の各研
磨用組成物を調製した。
ｇを混合機（シェアミキサー）の混合タンク中に入れ、
高剪断力を加えながら、表１に示す性状（比表面積、一
次粒子径、嵩密度）のフュームドシリカ７０ｋｇ（フュ
ームドシリカ濃度として５０ｗｔ％）を順次加えて混合
し混合物１を調製した。なお、シェアミキサーとして
は、特殊機化工業社製ＨＤＭ−２５０を使用した。次い
で、混合物１を０．８ｍ2 容量のタンクに移し、その粘
度が表１に示す値となる量の超純水を加え、強撹拌機
（ホモジナイザー）により、低剪断状態で１０分間高速
撹拌（強撹拌）した。その後、さらにフュームドシリカ
の濃度が２５ｗｔ％となる量の超純水を加え混合物２を
調製した。次に、混合物２を高速撹拌しながら、ｐＨが
１１になるように予め秤量しておいた量の水酸化カリウ
ムを一気に添加し、しばらく撹拌した後、フュームドシ
リカ濃度が１２ｗｔ％になるように超純水を加えて希釈
し、混合物３を調製した。さらに、日本ポール（株）社
製の目開き１０μｍのアブソリュート型フィルターを用
いて混合物３を濾過することで、実施例１〜１０の各研
磨用組成物を調製した。
【００４９】比較例１ 超純水に塩酸を添加しｐＨを３に調整した酸性水７０ｋ
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積９０ｍ2 ／ｇ、嵩密度８０ｇ／Ｌ
のフュームドシリカ７０ｋｇ（フュームドシリカ濃度と
して５０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様にして混
合した。その後しばらく混合したが、その混合物は非常
に高い粘度を有していた。次に、水酸化カリウムを添加
し混合したが、その混合物は流動性のある状態には至ら
なかったため、調整を中止した。
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積９０ｍ2 ／ｇ、嵩密度８０ｇ／Ｌ
のフュームドシリカ７０ｋｇ（フュームドシリカ濃度と
して５０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様にして混
合した。その後しばらく混合したが、その混合物は非常
に高い粘度を有していた。次に、水酸化カリウムを添加
し混合したが、その混合物は流動性のある状態には至ら
なかったため、調整を中止した。
【００５０】比較例２ 超純水に塩酸を添加しｐＨを３に調整した酸性水７０ｋ
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積７０ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／
Ｌのフュームドシリカ７０ｋｇ（フュームドシリカ濃度
として５０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様にして
混合し、混合物４を調製した。次に、混合物４を高速撹
拌（強撹拌）しながら、ｐＨが１１になるように予め秤
量しておいた量の水酸化カリウムを一気に添加し、しば
らく撹拌した後、フュームドシリカ濃度が１２ｗｔ％と
なるように超純水を加えて希釈し、混合物５を調製し
た。さらに、日本ポール（株）社製の目開き１０μｍの
アブソリュート型フィルターを用いて混合物５を濾過す
ることで、比較例２の研磨用組成物を調製した。
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積７０ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／
Ｌのフュームドシリカ７０ｋｇ（フュームドシリカ濃度
として５０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様にして
混合し、混合物４を調製した。次に、混合物４を高速撹
拌（強撹拌）しながら、ｐＨが１１になるように予め秤
量しておいた量の水酸化カリウムを一気に添加し、しば
らく撹拌した後、フュームドシリカ濃度が１２ｗｔ％と
なるように超純水を加えて希釈し、混合物５を調製し
た。さらに、日本ポール（株）社製の目開き１０μｍの
アブソリュート型フィルターを用いて混合物５を濾過す
ることで、比較例２の研磨用組成物を調製した。
【００５１】実施例１〜１０および比較例２の各研磨用
組成物について、平均凝集粒子径、調製直後および室温
にて３０日間経過後の巨大凝集粒子数を測定するととも
に、研磨試験を実施した。なお、上記測定および研磨試
験の条件は、以下通りである。 ［平均凝集粒子径］ＭＡＴＥＣ ＡＰＰＬＩＥＤ ＳＣ
ＩＥＮＣＥＳ社製 ＣＨＤＦ−２０００により測定。 ［巨大凝集粒子数］Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ社製ＡｃｃｕＳｉｚｅｒ ｍｏｄｅｌ ７
８０により測定。 ［研磨試験］ 研磨機 ＡＶＡＮＴＩ ４７２（Ｗｅｓｔｅｃｈ社製） 研磨時間 ３分間 被研磨物 ８インチＰ−ＴＥＯＳ膜Ｗａｆｅｒ 研磨パッド ＩＣ−１０００ ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ／Ｓｕｂａ４００ （Ｒｏｄｅｌ社製） プラテン回転数 ３５ｒｐｍ キャリアー回転数 ７０ｒｐｍ 荷重 ７．０ｐｓｉ 研磨用組成物供給量 １５０ｍｌ／ｍｉｎ 研磨後、ウェーファーを順次洗浄、乾燥した後、光学式
膜厚測定器である大日本スクリーン社製Ｌａｍｄａエー
スを用い、研磨によるウェーファーの膜厚減を４９点測
定することにより、各被研磨物に対する単位時間（分）
当たりの研磨量（研磨速度）を求めた。また、研磨後の
ウェーファーにおいては、日立電子エンジニアリング社
製レーザー表面検査装置ＬＳ−６０００を使用し、スク
ラッチ数を観測した。
組成物について、平均凝集粒子径、調製直後および室温
にて３０日間経過後の巨大凝集粒子数を測定するととも
に、研磨試験を実施した。なお、上記測定および研磨試
験の条件は、以下通りである。 ［平均凝集粒子径］ＭＡＴＥＣ ＡＰＰＬＩＥＤ ＳＣ
ＩＥＮＣＥＳ社製 ＣＨＤＦ−２０００により測定。 ［巨大凝集粒子数］Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ社製ＡｃｃｕＳｉｚｅｒ ｍｏｄｅｌ ７
８０により測定。 ［研磨試験］ 研磨機 ＡＶＡＮＴＩ ４７２（Ｗｅｓｔｅｃｈ社製） 研磨時間 ３分間 被研磨物 ８インチＰ−ＴＥＯＳ膜Ｗａｆｅｒ 研磨パッド ＩＣ−１０００ ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ／Ｓｕｂａ４００ （Ｒｏｄｅｌ社製） プラテン回転数 ３５ｒｐｍ キャリアー回転数 ７０ｒｐｍ 荷重 ７．０ｐｓｉ 研磨用組成物供給量 １５０ｍｌ／ｍｉｎ 研磨後、ウェーファーを順次洗浄、乾燥した後、光学式
膜厚測定器である大日本スクリーン社製Ｌａｍｄａエー
スを用い、研磨によるウェーファーの膜厚減を４９点測
定することにより、各被研磨物に対する単位時間（分）
当たりの研磨量（研磨速度）を求めた。また、研磨後の
ウェーファーにおいては、日立電子エンジニアリング社
製レーザー表面検査装置ＬＳ−６０００を使用し、スク
ラッチ数を観測した。
【００５２】また、研磨試験の判定基準は以下の通りで
ある。 〔研磨速度〕 ◎：研磨速度が２０００Å／ｍｉｎ以上 ○：研磨速度が１５００〜２０００Å／ｍｉｎ未満 ×：研磨速度が１５００Å／ｍｉｎ未満 〔スクラッチ〕 ◎：スクラッチの数が１００本未満 ○：スクラッチの数が１００〜３００本未満 ×：スクラッチの数が３００本以上 〔総合判定〕 ◎：研磨速度およびスクラッチの判定がいずれも「◎」 ○：研磨速度またはスクラッチの判定のいずれかが但し
研磨速度またはスクラッチの判定が×でないこと ×：研磨速度またはスクラッチの判定のいずれかが×あ
るいは調製困難もしくは安全性に問題がある場合 前記測定結果、研磨試験結果および判定結果を表１に示
す。
ある。 〔研磨速度〕 ◎：研磨速度が２０００Å／ｍｉｎ以上 ○：研磨速度が１５００〜２０００Å／ｍｉｎ未満 ×：研磨速度が１５００Å／ｍｉｎ未満 〔スクラッチ〕 ◎：スクラッチの数が１００本未満 ○：スクラッチの数が１００〜３００本未満 ×：スクラッチの数が３００本以上 〔総合判定〕 ◎：研磨速度およびスクラッチの判定がいずれも「◎」 ○：研磨速度またはスクラッチの判定のいずれかが但し
研磨速度またはスクラッチの判定が×でないこと ×：研磨速度またはスクラッチの判定のいずれかが×あ
るいは調製困難もしくは安全性に問題がある場合 前記測定結果、研磨試験結果および判定結果を表１に示
す。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１から明らかなように、実施例１〜１０
はいずれも、比較例２に比べスクラッチが少なく、特に
フュームドシリカの比表面積が７０ｍ2 ／以上である実
施例２〜１０については、スクラッチ数が極めて少ない
ことがわかる。また、実施例５は、研磨速度に関し比較
例２に比べ小さい値を示した。このため、フュームドシ
リカの比表面積は１１０ｍ2 ／ｇ以下のものが好ましい
ことがわかる。但し、総合評価において実施例１〜１０
はいずれも比較例２よりも優れていることがわかる。
はいずれも、比較例２に比べスクラッチが少なく、特に
フュームドシリカの比表面積が７０ｍ2 ／以上である実
施例２〜１０については、スクラッチ数が極めて少ない
ことがわかる。また、実施例５は、研磨速度に関し比較
例２に比べ小さい値を示した。このため、フュームドシ
リカの比表面積は１１０ｍ2 ／ｇ以下のものが好ましい
ことがわかる。但し、総合評価において実施例１〜１０
はいずれも比較例２よりも優れていることがわかる。
【００５５】次に、実施例６〜９においてフュームドシ
リカの嵩密度について比較すると、７０ｇ／Ｌ未満であ
る実施例６は、製造直後および製造後３０日経過後とも
に、スクラッチおよび巨大凝集粒子数について実施例７
〜９と比べて多く、また嵩密度が大きくなるほどスクラ
ッチが減少し、研磨速度も大きくなっていることがわか
る。しかしながら、嵩密度が１２０ｇ／Ｌのフュームド
シリカは一般に市販されていないため、７０〜１２０ｇ
／Ｌのものを使用することが好ましい。
リカの嵩密度について比較すると、７０ｇ／Ｌ未満であ
る実施例６は、製造直後および製造後３０日経過後とも
に、スクラッチおよび巨大凝集粒子数について実施例７
〜９と比べて多く、また嵩密度が大きくなるほどスクラ
ッチが減少し、研磨速度も大きくなっていることがわか
る。しかしながら、嵩密度が１２０ｇ／Ｌのフュームド
シリカは一般に市販されていないため、７０〜１２０ｇ
／Ｌのものを使用することが好ましい。
【００５６】なお、比較例１は、比表面積が９０ｍ2 ／
ｇで、嵩密度が８０ｇ／Ｌのフュームドシリカを用いた
が、その調製工程においてフュームドシリカ濃度が５０
ｗｔ％のままでは流動性が得られず、研磨用組成物が得
られなかった。これは、第二の混合物形成過程を省略し
たことによりヒュームドシリカ表面の安定化が不十分で
あったことが原因と考えられる。また、比較例２は、比
較例１に比べて比表面積の低いフュームドシリカを用い
ることによって流動性は得られたが、製造後３０日経過
後の巨大凝集粒子数が製造直後の５．３倍にまで増加
し、またスクラッチ数も３００個以上発生した。よっ
て、比較例２は分散性が悪く研磨性能の低いものである
ことがわかる。
ｇで、嵩密度が８０ｇ／Ｌのフュームドシリカを用いた
が、その調製工程においてフュームドシリカ濃度が５０
ｗｔ％のままでは流動性が得られず、研磨用組成物が得
られなかった。これは、第二の混合物形成過程を省略し
たことによりヒュームドシリカ表面の安定化が不十分で
あったことが原因と考えられる。また、比較例２は、比
較例１に比べて比表面積の低いフュームドシリカを用い
ることによって流動性は得られたが、製造後３０日経過
後の巨大凝集粒子数が製造直後の５．３倍にまで増加
し、またスクラッチ数も３００個以上発生した。よっ
て、比較例２は分散性が悪く研磨性能の低いものである
ことがわかる。
【００５７】実施例１１〜２８ならびに比較例３〜５、
８、１０、１２および１３ 超純水に添加する塩酸の量を変化させ、ｐＨを表２に示
す値に調整した酸性水７０ｋｇをシェアミキサーの混合
タンク中に入れ、高剪断力を加えながら、比表面積９５
ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／Ｌのフュームドシリカを表
２に示す濃度となるよう順次加えて混合し、混合物６を
調製した。次いで、混合物６を０．８ｍ2 容量のタンク
に移し、その粘度が表２に示す値となる量の超純水を加
え、ホモジナイザーにより、低剪断状態で表２に示す時
間高速撹拌した。その後、さらに表２に示すフュームド
シリカの濃度となる量の超純水を加え混合物７を調製し
た。次に、混合物７を高速撹拌（強撹拌）しながら、ｐ
Ｈが表２に示す値となるように予め秤量しておいた量の
水酸化アンモニウムを一気に添加し、しばらく撹拌した
後、フュームドシリカ濃度が１２ｗｔ％となるように超
純水を加えて希釈し、混合物８を調製した。さらに、日
本ポール（株）社製の目開き１０μｍのアブソリュート
型フィルターを用いて混合物８を濾過することで、実施
例１１〜２８ならびに比較例３〜５、８、１０、１２お
よび１３の各研磨用組成物を調製した。
８、１０、１２および１３ 超純水に添加する塩酸の量を変化させ、ｐＨを表２に示
す値に調整した酸性水７０ｋｇをシェアミキサーの混合
タンク中に入れ、高剪断力を加えながら、比表面積９５
ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／Ｌのフュームドシリカを表
２に示す濃度となるよう順次加えて混合し、混合物６を
調製した。次いで、混合物６を０．８ｍ2 容量のタンク
に移し、その粘度が表２に示す値となる量の超純水を加
え、ホモジナイザーにより、低剪断状態で表２に示す時
間高速撹拌した。その後、さらに表２に示すフュームド
シリカの濃度となる量の超純水を加え混合物７を調製し
た。次に、混合物７を高速撹拌（強撹拌）しながら、ｐ
Ｈが表２に示す値となるように予め秤量しておいた量の
水酸化アンモニウムを一気に添加し、しばらく撹拌した
後、フュームドシリカ濃度が１２ｗｔ％となるように超
純水を加えて希釈し、混合物８を調製した。さらに、日
本ポール（株）社製の目開き１０μｍのアブソリュート
型フィルターを用いて混合物８を濾過することで、実施
例１１〜２８ならびに比較例３〜５、８、１０、１２お
よび１３の各研磨用組成物を調製した。
【００５８】比較例６、７、９および１１ 超純水に塩酸を添加しｐＨを３に設定した酸性水７０ｋ
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積９５ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／
Ｌのフュームドシリカ１６３．３ｋｇ（フュームドシリ
カ濃度として７０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様
にして混合した。その後しばらく混合したが、その混合
物は流動性のある状態には至らず、実質固体状態となっ
たため調製を中止した。また、比較例７，９および１１
については、実施例１１〜２８等の調製において混合物
６の粘度を変える以外は実施例１１〜２８等と同様の手
法で調製した。そして、日本ポール（株）社製の目開き
１０μｍのアブソリュート型フィルターを使用したが、
混合物８を濾過することができず、研磨用組成物が得ら
れなかった。
ｇをシェアミキサーの混合タンク中に入れ、高剪断力を
加えながら、比表面積９５ｍ2 ／ｇ、嵩密度１００ｇ／
Ｌのフュームドシリカ１６３．３ｋｇ（フュームドシリ
カ濃度として７０ｗｔ％）を順次加えて実施例１と同様
にして混合した。その後しばらく混合したが、その混合
物は流動性のある状態には至らず、実質固体状態となっ
たため調製を中止した。また、比較例７，９および１１
については、実施例１１〜２８等の調製において混合物
６の粘度を変える以外は実施例１１〜２８等と同様の手
法で調製した。そして、日本ポール（株）社製の目開き
１０μｍのアブソリュート型フィルターを使用したが、
混合物８を濾過することができず、研磨用組成物が得ら
れなかった。
【００５９】実施例１１〜２８および比較例３〜１３の
各研磨用組成物について、実施例１〜１０および比較例
２と同様、平均凝集粒子径、調製直後および室温にて３
０日間経過後の巨大凝集粒子数を測定するとともに、研
磨試験を実施した。その結果を表２に示す。
各研磨用組成物について、実施例１〜１０および比較例
２と同様、平均凝集粒子径、調製直後および室温にて３
０日間経過後の巨大凝集粒子数を測定するとともに、研
磨試験を実施した。その結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】表２から明らかなように、フュームドシリ
カを添加する前の酸性水のｐＨが２未満である比較例３
は、研磨性能は良好であったが、酸性水を調製するため
の塩酸およびアルカリ性に調整する際の水酸化アンモニ
ウムの使用量が多く、取扱者の安全性およびコスト面で
好ましくない。また酸性水のｐＨが４を越える比較例４
は、スクラッチが多数発生していることがわかる。これ
に対し、酸性水のｐＨが２〜４の実施例１１〜２８は、
製造後３０日経過した後の巨大凝集粒子の増加が少な
く、フュームドシリカの凝集および研磨用組成物のゲル
化が発生しておらず、かつ研磨性能が良好であることが
わかる。
カを添加する前の酸性水のｐＨが２未満である比較例３
は、研磨性能は良好であったが、酸性水を調製するため
の塩酸およびアルカリ性に調整する際の水酸化アンモニ
ウムの使用量が多く、取扱者の安全性およびコスト面で
好ましくない。また酸性水のｐＨが４を越える比較例４
は、スクラッチが多数発生していることがわかる。これ
に対し、酸性水のｐＨが２〜４の実施例１１〜２８は、
製造後３０日経過した後の巨大凝集粒子の増加が少な
く、フュームドシリカの凝集および研磨用組成物のゲル
化が発生しておらず、かつ研磨性能が良好であることが
わかる。
【００６２】また、フュームドシリカの濃度が４０ｗｔ
％未満の比較例５の場合は、高剪断力によるフュームド
シリカの鎖構造が十分に切断されていないため、平均凝
集粒子径が大きく、巨大凝集粒子数も多く、３００個以
上のスクラッチが発生した。さらに、フュームドシリカ
の濃度が６０ｗｔ％を越える比較例６の場合は、実質固
体状態となったため、研磨用組成物を調製することがで
きなかった。これに対し、フュームドシリカの濃度が４
０〜６０ｗｔ％の実施例１１〜２８は、組成物の調製上
問題は見られなかった。
％未満の比較例５の場合は、高剪断力によるフュームド
シリカの鎖構造が十分に切断されていないため、平均凝
集粒子径が大きく、巨大凝集粒子数も多く、３００個以
上のスクラッチが発生した。さらに、フュームドシリカ
の濃度が６０ｗｔ％を越える比較例６の場合は、実質固
体状態となったため、研磨用組成物を調製することがで
きなかった。これに対し、フュームドシリカの濃度が４
０〜６０ｗｔ％の実施例１１〜２８は、組成物の調製上
問題は見られなかった。
【００６３】高剪断力による混合後に、十分な水を加え
ない（粘度が１００００ｃｐｓを越えた）比較例７は、
低粘度状態で十分に撹拌されないのでフュームドシリカ
の粒子が十分に分散しておらず、フィルターで濾過する
ことができなかった。また、粘度が２ｃｐｓ未満の比較
例８は、水を過剰に入れるため、最終的に得られた研磨
用組成物中におけるフュームドシリカの濃度が１０ｗｔ
％未満となり、研磨速度は２０００Å／ｍｉｎ未満と小
さくなってしまった。これに対し、粘度が２〜１０００
０ｃｐｓの実施例１１〜２８は、低粘度状態でフューム
ドシリカの粒子を十分に分散させることができるととも
に、最終的に得られた研磨用組成物中におけるフューム
ドシリカ濃度も１０ｗｔ％以上となり、研磨性能も良好
であることがわかる。
ない（粘度が１００００ｃｐｓを越えた）比較例７は、
低粘度状態で十分に撹拌されないのでフュームドシリカ
の粒子が十分に分散しておらず、フィルターで濾過する
ことができなかった。また、粘度が２ｃｐｓ未満の比較
例８は、水を過剰に入れるため、最終的に得られた研磨
用組成物中におけるフュームドシリカの濃度が１０ｗｔ
％未満となり、研磨速度は２０００Å／ｍｉｎ未満と小
さくなってしまった。これに対し、粘度が２〜１０００
０ｃｐｓの実施例１１〜２８は、低粘度状態でフューム
ドシリカの粒子を十分に分散させることができるととも
に、最終的に得られた研磨用組成物中におけるフューム
ドシリカ濃度も１０ｗｔ％以上となり、研磨性能も良好
であることがわかる。
【００６４】低剪断力による撹拌時間が５分間に満たな
い比較例９は、フュームドシリカの粒子が十分に分散し
ていないため、フィルターで濾過できず研磨用組成物が
得られなかった。これに対し、低剪断力による撹拌を少
なくとも５分間行った実施例１１〜２８は、フュームド
シリカの粒子が十分に分散した研磨用組成物が得られる
ため、研磨性能も良好であった。
い比較例９は、フュームドシリカの粒子が十分に分散し
ていないため、フィルターで濾過できず研磨用組成物が
得られなかった。これに対し、低剪断力による撹拌を少
なくとも５分間行った実施例１１〜２８は、フュームド
シリカの粒子が十分に分散した研磨用組成物が得られる
ため、研磨性能も良好であった。
【００６５】水酸化アンモニウムを混合する前のフュー
ムドシリカの濃度が１０ｗｔ％未満である比較例１０
は、研磨用組成物のフュームドシリカ濃度も１０ｗｔ％
未満になってしまうため、研磨速度が小さくなってしま
った。また、水酸化アンモニウムを混合する前のフュー
ムドシリカの濃度が３８ｗｔ％を越える比較例１１は、
水酸化アンモニウムを混合する際にフュームドシリカの
再凝集が発生し、フィルター濾過ができず、研磨用組成
物が得られなかった。これに対し、水酸化アンモニウム
を混合する前のフュームドシリカの濃度が１０〜３８ｗ
ｔ％の実施例１１〜２８は、前述のフュームドシリカの
再凝集が発生することなく、フィルター濾過を容易に行
うことができ、研磨性能も良好であった。
ムドシリカの濃度が１０ｗｔ％未満である比較例１０
は、研磨用組成物のフュームドシリカ濃度も１０ｗｔ％
未満になってしまうため、研磨速度が小さくなってしま
った。また、水酸化アンモニウムを混合する前のフュー
ムドシリカの濃度が３８ｗｔ％を越える比較例１１は、
水酸化アンモニウムを混合する際にフュームドシリカの
再凝集が発生し、フィルター濾過ができず、研磨用組成
物が得られなかった。これに対し、水酸化アンモニウム
を混合する前のフュームドシリカの濃度が１０〜３８ｗ
ｔ％の実施例１１〜２８は、前述のフュームドシリカの
再凝集が発生することなく、フィルター濾過を容易に行
うことができ、研磨性能も良好であった。
【００６６】水酸化アンモニウムを混合した後のｐＨが
９未満である比較例１２は、水酸化アンモニウムを添加
する過程でゲル化が発生し、フィルターで濾過すること
ができず研磨用組成物が得られなかった。また、水酸化
アンモニウムを混合した後のｐＨが１２を越える比較例
１３は、フュームドシリカが徐々に溶解し、安定した研
磨性能が得られなかった。これに対し、水酸化アンモニ
ウムを混合した後のｐＨが９〜１２である実施例１１〜
２８は、水酸化アンモニウムを添加する過程でゲル化は
みられず分散性が優れていることがわかる。また、フュ
ームドシリカが溶解することもなく、安定した研磨性能
が得られた。
９未満である比較例１２は、水酸化アンモニウムを添加
する過程でゲル化が発生し、フィルターで濾過すること
ができず研磨用組成物が得られなかった。また、水酸化
アンモニウムを混合した後のｐＨが１２を越える比較例
１３は、フュームドシリカが徐々に溶解し、安定した研
磨性能が得られなかった。これに対し、水酸化アンモニ
ウムを混合した後のｐＨが９〜１２である実施例１１〜
２８は、水酸化アンモニウムを添加する過程でゲル化は
みられず分散性が優れていることがわかる。また、フュ
ームドシリカが溶解することもなく、安定した研磨性能
が得られた。
【００６７】
【発明の効果】以上のように本発明に係る研磨用組成物
の製造方法は、予めｐＨを２〜４に調整した水中に、高
剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４０〜６
０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加えて粘
度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように調整
し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、フュ
ームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を
加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで塩基
性物質を加える方法である。これにより、長期に亘って
ゲル化せずまた巨大凝集粒子も増加しない安定な分散性
を有し、研磨性能に優れた研磨用組成物を製造すること
ができる。
の製造方法は、予めｐＨを２〜４に調整した水中に、高
剪断力を与えつつ、フュームドシリカの濃度が４０〜６
０ｗｔ％になるまで添加・混合し、次いで水を加えて粘
度が２〜１００００ｃｐｓの範囲内になるように調整
し、これを低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、フュ
ームドシリカの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を
加え、さらに強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで塩基
性物質を加える方法である。これにより、長期に亘って
ゲル化せずまた巨大凝集粒子も増加しない安定な分散性
を有し、研磨性能に優れた研磨用組成物を製造すること
ができる。
【００６８】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、半導体デバイスの平坦化工程に用いられる研磨用
組成物の製造方法であるので、特に層間絶縁膜の平坦化
において研磨用組成物の効果が発揮できる。
法は、半導体デバイスの平坦化工程に用いられる研磨用
組成物の製造方法であるので、特に層間絶縁膜の平坦化
において研磨用組成物の効果が発揮できる。
【００６９】さらに、本発明に係る研磨用組成物の製造
方法は、ｐＨを２〜４に調整する酸性物質として、塩酸
を用いる方法であるので、フュームドシリカの残留塩素
が考慮され、ｐＨの調製が困難となったり、複数の電解
質が混在することによりフュームドシリカの表面状態を
不安定にするおそれがない。
方法は、ｐＨを２〜４に調整する酸性物質として、塩酸
を用いる方法であるので、フュームドシリカの残留塩素
が考慮され、ｐＨの調製が困難となったり、複数の電解
質が混在することによりフュームドシリカの表面状態を
不安定にするおそれがない。
【００７０】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
比表面積が７０〜１１０ｍ2 ／ｇ、かつ、嵩密度が７０
ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを水中に分散させる方法
であるので、フュームドシリカが水に馴染みやすく水中
への分散が効率的に進み、フュームドシリカの解しおよ
び解砕が容易となるとともに、良好な研磨速度が得ら
れ、またスクラッチを抑制することができる研磨用組成
物を製造することができる。
比表面積が７０〜１１０ｍ2 ／ｇ、かつ、嵩密度が７０
ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを水中に分散させる方法
であるので、フュームドシリカが水に馴染みやすく水中
への分散が効率的に進み、フュームドシリカの解しおよ
び解砕が容易となるとともに、良好な研磨速度が得ら
れ、またスクラッチを抑制することができる研磨用組成
物を製造することができる。
【００７１】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、塩基性物質として、水酸化カリウムまたは水酸化
アンモニウムのいずれかを用いる方法であるので、混合
物をｐＨ２〜４の酸性領域における安定状態からｐＨ９
〜１２のアルカリ性領域における安定状態に、途中フュ
ームドシリカ粒子を再凝集させることなく短時間に移行
させることができる。
法は、塩基性物質として、水酸化カリウムまたは水酸化
アンモニウムのいずれかを用いる方法であるので、混合
物をｐＨ２〜４の酸性領域における安定状態からｐＨ９
〜１２のアルカリ性領域における安定状態に、途中フュ
ームドシリカ粒子を再凝集させることなく短時間に移行
させることができる。
【００７２】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
強撹拌下で塩基性物質を加えた後、目開き１０μｍ以下
のフィルターで濾過する方法であるので、製造工程で進
入した異物やフュームドシリカの凝集粒子を排除するこ
とができ、被研磨物に対するスクラッチの発生を抑える
ことができる研磨用組成物を製造することができる。
強撹拌下で塩基性物質を加えた後、目開き１０μｍ以下
のフィルターで濾過する方法であるので、製造工程で進
入した異物やフュームドシリカの凝集粒子を排除するこ
とができ、被研磨物に対するスクラッチの発生を抑える
ことができる研磨用組成物を製造することができる。
【００７３】本発明に係る研磨用組成物の製造方法は、
フュームドシリカの平均凝集粒子径を１００〜１８０ｎ
ｍとする研磨用組成物を製造する方法であるので、良好
な研磨性能および分散性を実現できる研磨用組成物を製
造することができる。
フュームドシリカの平均凝集粒子径を１００〜１８０ｎ
ｍとする研磨用組成物を製造する方法であるので、良好
な研磨性能および分散性を実現できる研磨用組成物を製
造することができる。
【００７４】また、本発明に係る研磨用組成物の製造方
法は、製造直後における０．５μｍ以上のフュームドシ
リカの凝集粒子数を５０００００個／０．１ｍＬ以下と
する研磨用組成物を製造する方法であるので、スクラッ
チの発生を抑えることができる研磨用組成物を製造する
ことができる。
法は、製造直後における０．５μｍ以上のフュームドシ
リカの凝集粒子数を５０００００個／０．１ｍＬ以下と
する研磨用組成物を製造する方法であるので、スクラッ
チの発生を抑えることができる研磨用組成物を製造する
ことができる。
【００７５】さらに、本発明に係る研磨用組成物の製造
方法は、製造後、室温にて３０日間放置した時に、０．
５μｍ以上のフュームドシリカの凝集粒子数が、製造直
後におけるそれの２倍以内とする研磨用組成物を調製す
る方法であるので、長期に亘って安定な分散性を有し、
スクラッチの発生を抑えることができる研磨用組成物を
製造することができる。
方法は、製造後、室温にて３０日間放置した時に、０．
５μｍ以上のフュームドシリカの凝集粒子数が、製造直
後におけるそれの２倍以内とする研磨用組成物を調製す
る方法であるので、長期に亘って安定な分散性を有し、
スクラッチの発生を抑えることができる研磨用組成物を
製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｍ (72)発明者 伊奈 克芳 愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１ 番地の１ 株式会社フジミインコーポレー テッド内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CB02 CB03 CB10 DA02 DA17 4G072 AA28 AA38 CC18 GG02 GG03 HH17 JJ11 JJ21 LL06 MM02 MM22 PP17 TT01 TT05 UU30 5F043 AA29 DD16 DD30 FF07 GG10
Claims (9)
- 【請求項１】 予めｐＨを２〜４に調整した水中に、高
剪断力を与えつつ、濃度が４０〜６０ｗｔ％になるまで
フュームドシリカを添加・混合し、次いで水を加えて粘
度が２〜１００００ｃｐｓになるように調整し、これを
低剪断状態で少なくとも５分間撹拌し、フュームドシリ
カの濃度が１０〜３８ｗｔ％になるまで水を加え、さら
に強撹拌下でｐＨが９〜１２になるまで塩基性物質を加
えることを特徴とする研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項２】 半導体デバイスの平坦化工程に用いられ
る研磨用組成物を製造することを特徴とする請求項１記
載の研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項３】 ｐＨを２〜４に調整する酸性物質とし
て、塩酸を用いることを特徴とする請求項１または２に
記載の研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項４】 比表面積が７０〜１１０ｍ2 ／ｇで、か
つ、嵩密度が７０ｇ／Ｌ以上のフュームドシリカを水中
に分散させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か記載の研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項５】 前記塩基性物質として、水酸化カリウム
または水酸化アンモニウムのいずれかを用いることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の研磨用組成物
の製造方法。 - 【請求項６】 強撹拌下で塩基性物質を加えた後、目開
き１０μｍ以下のフィルターで濾過することを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれか記載の研磨用組成物の製造
方法。 - 【請求項７】 平均凝集粒子径を１００〜１８０ｎｍと
する研磨用組成物を製造することを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか記載の研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項８】 製造直後の０．５μｍ以上の凝集粒子数
を５０００００個／０．１ｍＬ以下とする研磨用組成物
を製造することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
記載の研磨用組成物の製造方法。 - 【請求項９】 製造後、室温にて３０日間放置した後の
０．５μｍ以上の凝集粒子数が、製造直後の数の２倍以
内とする研磨用組成物を調整することを特徴とする請求
項１乃至８のいずれか記載の研磨用組成物の製造方法。
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