JP2001200243A - 研摩材及びその製造方法、ならびにそれを使用した研摩方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な表面粗さと、高い研摩加工速度と、
中性域でのｐＨにおいても再現性の良い研摩加工速度が
達成され、媒体中への分散性が良好、かつ安定である微
粒子状研摩材、該微粒子状研摩材を含む安定なスラリー
研摩材、該スラリー研摩材の製造方法、及び該スラリー
研摩材を用いた研摩方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 酸化珪素微粒子の表面に酸化セリウム
微粒子が凝着した複合微粒子よりなり、前記酸化セリウ
ムの前記酸化珪素に対する割合は、前記酸化珪素 100重
量部に対して 5〜 40 重量部となるように微粒子状研摩
材を構成し、この微粒子状研摩材を用いたスラリー研摩
材およびその製造方法並びに前記スラリー研摩材を用い
た一段階の研摩方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研摩加工速度と研
摩加工精度に優れた研摩材及びその製造方法、ならびに
それを用いた研摩方法に関し、特に、Ｓｉ−Ｏ結合を含
む基板、またはＳｉ−Ｏ結合を含む層を有する基板の該
層を研摩するのに好適な研摩材、及びその製造方法、な
らびに前記研摩材を使用した研摩方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ技術の急速な進展により、集積回
路は益々微細化や多層配線化傾向にある。集積回路に於
ける多層配線化は半導体表面の凹凸を極めて大きくし、
かかる凹凸による段差の存在が、配線の段切れや局所的
な抵抗値の増大等を招き、集積回路の微細化とも相まっ
て断線や電流容量の低下、エレクトロマイグレーション
の発生などをもたらし、歩留まりの低下や信頼性上の問
題をきたす原因となっている。このため、多層配線基板
における下層の素子や、配線と上層の配線とを絶縁する
ＳｉＯ₂ 等の層間絶縁膜を精密研摩して平坦化し各層間
の凹凸をなくす技術が必要となってきており、その１つ
としてＣＭＰ（化学機械的研摩）法が注目されている。
また、ＣＭＰ法は、上記の多層配線に付随する課題の解
決に加え、浅溝絶縁膜とシリコン表面の平坦化という別
のニーズも有している。

【０００３】このＣＭＰ法では、従来、研摩材として次
のような方法が知られている。 コロイダルシリカやフュームドシリカをＫＯＨやＮ
ａＯＨ等のアルカリ性溶液（アルカリ性エッチング材溶
液）中に分散させたスラリー。 酸化セリウム粒子を非アルカリ性溶液中に分散させ
たスラリー（特開平 5−326469 等）。 酸化珪素微粒子と酸化セリウム微粒子との混合物か
らなる研摩材（特開平 8− 148455 等）。 酸化セリウムと酸化珪素との固溶体を含み、該固溶体
中の酸化セリウム：酸化珪素の重量比が 100：0.1 〜 1
0 である研摩材（特開平 9− 132770 ）。 酸化アルミニウムまたは酸化珪素の表面を酸化セリ
ウムで被覆した微粒子研摩材、或いは前記酸化物の粒子
内に酸化セリウムを内包した微粒子研摩材であって、該
微粒子研摩材中の酸化セリウムの含有量は、前記酸化物
100重量部に対して、Ｃｅ換算で 5〜 25 重量部である
研摩材（特開平 9− 321003 ）。 また、前加工として研摩加工速度の高い（速い）酸
化セリウムを主体とする研摩材で研摩加工を行い、その
後、コロイダルシリカに切り替えて研摩する二段階研摩
方法も知られている。

【０００４】〔問題点〕しかしながら、前記の研摩材
を用いる方法では、アルカリ性エッチング剤による絶縁
膜のエッチング作用とシリカ砥粒による機械的研摩の作
用が同時に起こることで研摩が進行するため、研摩速度
を大きくするためにアルカリ性エッチング剤の温度を高
める等の条件を変えると、研摩加工速度は向上するもの
の、研摩後の被研摩材の表面荒れが著しく劣悪となり、
そのために実用的な品質を確保するために研摩加工速度
を大きくすることができなかった。また、アルカリ度の
増大は研摩工程終了後の洗浄に多大な労力と費用の増大
をきたす。

【０００５】また、前記の研摩材を用いる方法では、
良好な研摩加工速度を有するものの、酸化セリウム粒子
の大きさは 0.1〜2.0 μｍ程度と大きくする必要がある
ため、研摩後の被研摩材の表面租さがシリカスラリーよ
りも劣悪であり、また、酸化セリウム粒子の分散安定性
に乏しく砥粒の凝集が生じやすいので被研摩材の研摩面
にスクラッチ傷が入りやすく、更に、研摩終了時には被
研摩材表面に酸化セリウム粒子が残存する場合がある。

【０００６】更に、前記の混合微粒子を研摩材とする
方法では、酸化セリウム粒子の比重が大きく、加えて、
その粒子の比重は酸化ケイ素の約 3倍と大きく異なり、
研摩材の保存中に２種類の微粒子の良好な分散性が保た
れないため、再現性の良い研摩加工速度は期待できず、
また、被研摩材の研摩面にスクラッチ傷が入りやすい。

【０００７】更に、前記の研摩材を用いる方法では、
再現性の良い研摩加工速度が達成できるものの、研摩終
了時には被研摩材表面に研摩材粒子が残存し、しかも、
この研摩材は高価な酸化セリウムの含有量が多く、経済
性に劣り、また、湿式法で形成された酸化セリウムと酸
化珪素との混合物を乾燥し、再度湿式粉砕機により解凝
集するという方法で製造されるため製造が煩雑なため、
研摩コストが嵩む。

【０００８】更に、前記の研摩材を用いる方法では、
酸化セリウム粒子を単独で研摩材として用いる場合と比
較して、研摩加工速度や研摩終了後の被研摩面の表面状
態を著しく改良するものではなかった。またこの方法
は、高価な酸化セリウムの使用量も少なくて済むもの
の、前記微粒子研摩材は、焼成法により製造されるもの
であるため製造が煩雑であり、しかも得られる研摩材が
高価なものとなり、依然として研摩コストが嵩む。

【０００９】また、前記の二段階研摩方法では、研摩
加工設備が余分に必要となり、切り替え時の段取りに要
する時間が無駄になるため、能率が著しく低下する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、そ
のために具体的に設定された課題は、研摩で達成される
表面粗さがコロイダルシリカ研摩材で達成される微細な
表面粗さと同等以上であり、また残存粒子数が極めて少
なく、研摩加工速度が酸化セリウムで達成される研摩加
工速度並みであり、中性域でのｐＨにおいても再現性の
良い研摩加工速度が達成され、媒体中への分散性が良
好、かつ安定である微粒子状研摩材、該微粒子状研摩材
を含む安定なスラリー研摩材、該スラリー研摩材の廉価
で簡便な製造方法、及び該スラリー研摩材を用いたスル
ープットが向上した、例えば、多層配線基板における下
層の素子や、配線と上層の配線とを絶縁するＳｉＯ₂ 等
の層間絶縁膜を平坦化するための研摩に好適な一段階の
研摩方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
した結果、酸化セリウムと酸化珪素からなる特殊構造の
複合微粒子を砥粒として用いると効率的に上記課題を解
決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。即
ち、本発明における請求項１に係る微粒子研摩材は、酸
化珪素微粒子の表面に酸化セリウム微粒子が凝着した複
合微粒子よりなり、前記酸化セリウムの前記酸化珪素に
対する割合は、前記酸化珪素 100重量部に対して 5〜 4
0 重量部であることを特徴とするものである。ここに、
請求項２に係る微粒子研摩材は前記酸化珪素粒子の粒径
は0.05〜0.2μｍであることを特徴とする。また、請求
項３に係る微粒子研摩材は前記酸化セリウム微粒子の粒
径が0.01〜0.04 μｍであることを特徴とする。また、
請求項４に係るスラリー研摩材は、前記の微粒子研摩材
を含有することを特徴とするものである。更に、請求項
５に係るスラリー研摩材の製造方法は、酸化珪素のコロ
イド状分散液のｐＨを、ｐＨ調整剤を添加して酸化セリ
ウムの等電点より低いｐＨに維持しながら、酸化珪素の
コロイド状分散液に酸化セリウムのコロイド状分散液を
添加し、ｐＨ調整剤等の不純物を取り除いた後、酸化セ
リウムの等電点を越えるｐＨに調整することを特徴とす
るものである。更に、請求項６に係る一段階研摩方法
は、Ｓｉ−Ｏ結合を含む基板、またはＳｉ−Ｏ結合を含
む層を有する基板の外層を、請求項４記載のスラリー研
摩材によって研摩することを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を掲げ、
本発明を詳細に説明する。なお、この実施の形態は、発
明の主旨をより良く理解させるため具体的に説明するも
のであり、特に指定のない限り、発明内容を限定するも
のではない。

【００１３】〔微粒子研摩材〕この実施の形態に係る研
摩材は、図１に模式的に示されるように、酸化珪素微粒
子１の表面に、粒径が酸化珪素微粒子１のそれよりも小
さく、かつ、より軟質な酸化セリウム微粒子２が複数個
凝着した構造を有している。

【００１４】そして、酸化セリウムの酸化珪素に対する
割合は、酸化珪素 100重量部に対して 5〜 40 重量部で
あることが重要である。前記酸化セリウムの前記酸化珪
素に対する割合が 5重量％未満であるとメカノケミカル
作用が充分発揮されず、一方、前記酸化セリウムの前記
酸化珪素に対する割合が 40 重量を越えると高価な酸化
セリウム量が増加して不経済となるばかりでなく、研摩
終了時の研摩面に酸化セリウム粒子が残存しやすくなる
ので不適である。

【００１５】酸化珪素微粒子１の粒径は 0.05 〜0.2 μ
ｍが好ましい。この酸化珪素微粒子１の粒径が 0.05 μ
ｍ未満であると、酸化セリウム微粒子２が研摩時に破砕
されないため（「作用欄」参照）メカノケミカル作用が
充分発揮されず、一方、 0.2μｍを越えると被研摩体に
スクラッチ傷が発生しやすくなるので好ましくない。ま
た、酸化セリウム微粒子２の粒径は、可能な限り小さい
方が好ましく、通常0.01 〜 0.04 μｍ、特に 0.01 〜
0.02 μｍが好ましい。この酸化セリウム微粒子２の粒
径が 0.01 μｍ未満であると、研摩時に酸化セリウム粒
子が十分に粉砕されず、研摩加工速度が小さく、一方、
0.04 μｍを越えると研摩終了時に研摩面に酸化セリウ
ム微粒子２が残存しやすくなるので好ましくない。

【００１６】〔スラリー研摩材〕この実施の形態に係る
スラリー研摩材は、前記の微粒子研摩材が水等の媒体中
に分散したものである。スラリー中における前記微粒子
研摩材の含有量は、特に制限はなく、研摩時の研摩材供
給スピードにより適時決定され、例えば、チューブポン
プでスラリー研摩材を研摩パッド等に供給する場合には
2〜 20 重量％程度がハンドリング性の良い範囲であ
る。また、スラリー研摩材のｐＨ範囲には特に制限はな
いが、酸化セリウム粒子の凝着安定性の観点から、酸化
セリウムの等電点（ｐＨおよそ７）を越えるｐＨ域、具
体的にはｐＨ＞7 が好ましい範囲である。

【００１７】このスラリー研摩材は、酸化セリウム微粒
子２の粒径が、従来から酸化セリウムスラリーに用いら
れていた酸化セリウム粒子の粒径よりも小さいために、
砥粒１ケ当たりの表面電荷量が大きくなり、同時に、母
核である酸化珪素微粒子１は酸化セリウム微粒子２より
も比重が約半分程度と小さく、かつ、複合微粒子の比重
のバラツキは比較的小さいと考えられるので、酸化セリ
ウム砥粒を含有する従来の研摩スラリーよりも分散安定
性に優れたものとなっており、中性域でのｐＨにおいて
も、再現性の良い研摩加工速度が達成される。

【００１８】〔スラリー研摩材の製造方法〕このスラリ
ー研摩材は次の方法により製造することができる。ま
ず、酸化セリウムのコロイド状分散液と酸化珪素のコロ
イド状分散液とを、別々に、従来公知の方法にて作成す
る。そして、酸化珪素コロイド状分散液のｐＨを、酢酸
水溶液、クエン酸水溶液等のｐＨ調整剤を用いて酸化セ
リウムの等電点より低いｐＨに維持しながら、前記酸化
セリウムのコロイド状分散液を添加し、電気的凝着現象
を利用して、酸化珪素微粒子１の表面上に酸化セリウム
微粒子２を凝着せしめる。その後、例えば限外濾過装置
等を用いてｐＨ調整剤等の不純物を取り除いた後、アン
モニア、ＫＯＨ等の無機アルカリ成分や、有機アミン等
の有機アルカリ成分を添加して酸化セリウムの等電点を
越えるｐＨに調整し、コロイドミル、ホモジナイザー等
の機械的な分散操作を加えて研摩スラリーを作成する。
このようにして、この実施の形態に係るスラリー研摩材
が製造されるため、得られるスラリー研摩材は非常に廉
価なものとなる。

【００１９】〔一段階研摩方法〕この一段階研摩方法
は、Ｓｉ−Ｏ結合を含む基板またはＳｉ−Ｏ結合を含む
層を有する基板の該層を、前記のスラリー研摩材によっ
て一段階で研摩する一段階研摩方法である。この一段階
研摩方法で使用する研摩装置は、従来からＣＭＰプロセ
スで使用さている、例えば回転定盤と一軸荷重方式の研
摩装置を使用することができる。また、研摩条件も従来
法に準ずればよく、例えば、被研摩材を回転研摩パッド
の上に位置するウェハホルダーに装着し、前記のスラリ
ー研摩材を、例えば 10〜300 ｍｌ／分の供給速度で研
摩パッド上に供給しながら、前記被研摩材を 20〜 80
ｒｐｍの回転速度で回転させる。ポリシングパッドに対
する被研摩材の加圧力は、例えば 50 〜300 ｇ／ｃｍ²
程度とする。なお、前記の研摩材を用いて研摩する被研
摩材としては、Ｓｉ−Ｏ結合を有する材料であればどの
ような材料でもよく、他えばシリコン酸化膜、プラズマ
ＣＶＤ法シリカ膜、金属アルコキシド等の熱分解法によ
り作成されたシリカ膜、あるいは有機シリカ膜等を例示
することができる。

【００２０】「作用」この実施の形態に係る研摩材を用
いて被研摩材を研摩する際の研摩メカニズムは、必ずし
も明確でないが、次のように考えられる。通常、酸化セ
リウムによるガラスやＳｉＯ₂ 膜の研摩は、まず、酸化
セリウム砥粒が研摩時に加わる応力により破砕され、破
砕された酸化セリウム表面の活性により、被研摩材のＳ
ｉ−Ｏ−の結合が切断され、さらに、機械的な応力によ
ってその切断された断片が除去されていくという、いわ
ゆるメカノケミカル研摩と考えられている。従って、研
摩材として酸化セリウムを用いて研摩する場合には、ま
ず酸化セリウム砥粒の破砕を研摩面で効率良く生じさせ
る必要があるため、前記構造の複合微粒子を研摩材とし
ている。

【００２１】すなわち、スラリー研摩材では、母核であ
る酸化珪素微粒子１と被研摩材により、酸化セリウム微
粒子２の内部に応力を効果的に発生させ、酸化セリウム
微粒子２を破砕させることができるため、効率的な酸化
セリウムによるメカノケミカル研摩が可能となる。そし
て、研摩面に一部凝着した酸化セリウム砥粒は、酸化セ
リウム微粒子の粉砕あるいは脱離によって出現した母核
の酸化珪素微粒子１によって効果的に除去され、研摩終
了後被研摩材の表面に凝着する酸化セリウム量（即ち、
パーティクル量）を激減させることができ、また、一段
階の研摩工程でありながら、その工程の中では、酸化セ
リウム砥粒とシリカ砥粒とによるメカノケミカル研摩が
連続的に進行している。

【００２２】このようなメカノケミカル研摩により、通
常、 300〜500 ｎｍ／分程度の、十分に実用的な、酸化
セリウムで達成される研摩加工速度並みの研摩加工速度
が達成され、更に一段階の研摩が可能となり、スループ
ットが向上する。また、研摩後の被研摩材表面にはスタ
ラッチ傷の発生もなく、表面粗さについてもＲａで 1〜
5 ｎｍレベルの表面粗さを達成でき、従来の酸化珪素を
用いたスラリー研摩材と同等レベルの表面品質を達成す
ることができる。そのため、例えば、多層配線基板にお
ける下層の素子や、配線と上層の配線とを絶縁するＳｉ
Ｏ₂ 等の層間絶縁膜を精密研摩して平坦化し、各層間の
凹凸をなくすための研摩方法として好適なものとなる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例と比較例とを掲げ、更に詳細に
説明する。 「実施例１」 （酸化セリウムスラリーの調整）50 ｇの酸化セリウム
粉末（信越化学工業社製、２次平均粒子径 0.5μｍ）
を、 950ｇの純水に加え、更にアンモニア水でｐＨ＝９
に調整し、攪拌混合した後、直径 0.1 ｍｍの無アルカ
リビーズを媒体としたサンドミルにて 3時間解砕・分散
処理を行い、酸化セリウムスラリーを調整した。この酸
化セリウムスラリー中の酸化セリウム微粒子の粒径は
0.01 〜 0.02 μｍであった。 （酸化珪素スラリーの調整）25 ｇの酸化珪素粉末（日
本アエロジル社製）を、 950ｇの純水に加え、更にアン
モニア水でｐＨ＝９に調整し、攪拌混合した後、直径
0.1ｍｍの無アルカリビーズを媒体としたサンドミルに
て 3時間解砕・分散処理を行い、酸化珪素スラリーを調
整した。この酸化珪素スラリー中の酸化珪素微粒子の粒
径は0.05〜0.2μｍであった。

【００２４】（スラリー研摩材の調整）25 ｇの前記酸
化セリウムスラリーと、 1000 ｇの前記酸化珪素スラリ
ーとを混合した後、攪拌しながら酢酸水溶液を加えてｐ
Ｈ＝３に調整して凝集させた。次いで、限外濾過装置に
よる洗浄操作にて、アンモニアイオンや酢酸イオン等の
不純物を取り除いた後、濃縮し、固形分濃度が 2重量％
となるように純水を加え、さらにアンモニア水を添加し
てｐＨ＝９に調整後、コロイドミルにて 2時間分散処理
を施して実施例１のスラリー研摩材（ＣｅＯ₂ ／ＳｉＯ
₂ 重量比＝ 0.05）を調整した。このスラリー研摩材中
の粒子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粒径 0.0
5 〜0.2 μｍの酸化珪素微粒子表面上に、 0.01 〜 0.0
2 μｍの酸化セリウム微粒子が多数、ほぼ均一に凝着し
ていた。このことは、前記酸化セリウム微粒子と前記酸
化珪素微粒子とは、単なる混合物ではなく、また固溶化
していないことを示している。更に、このスラリー研摩
材は、２週間貯蔵後においても、砥粒の沈殿は生じなか
った。

【００２５】（研摩テストおよび評価）発泡ポリウレタ
ンパッド（ロテール・ニッタ社製、IC−1000）を装着し
た研摩装置にて、研摩荷重 150ｇ／ｃｍ² 、回転数 60
ｒｐｍ、スラリー研摩材供給量50 ｃｃ／分の研摩条件
下で、４インチシリコンウェハー上にプラズマＣＶＤに
より形成したＳｉＯ₂ 膜（厚み３μｍ）の研摩を行っ
た。研摩後、研摩速度（エリプソメータによるＳｉＯ₂
膜厚測定）、スクラッチ傷の有無（光学顕微鏡）、表面
租さ（接触指針型表面租さ計）、研摩面上の 0.2μｍ以
上のパーティクル数（パーティクルカウンター）を測定
し、その結果を表１に示した。

【００２６】「実施例２」実施例１のスラリー研摩材を
２週間貯蔵し、この貯蔵後のスラリー研摩材を用いた他
は実施例１に準じて研摩テストおよび評価を行い、その
結果を表１に示した。

【００２７】「実施例３」 （スラリー研摩材の調整）実施例１の酸化セリウムスラ
リー： 75 ｇ、実施例１の酸化珪素スラリー： 1000 ｇ
を混合した後、攪拌しながら酢酸水を加えてｐＨ＝３に
調整して凝集させた。次いで、限外濾過装置による洗浄
操作にてアンモニアイオンや酢酸イオン等の不純物を取
り除いた後、濃縮し、固形分濃度が 2重量％となるよう
に純水を加え、更にアンモニア水を添加してｐＨ＝９に
調整後、コロイドミルにて 2時間分散処理を施して実施
例３のスラリー研摩材（ＣｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂ 重量比＝
0.15 ）を調整した。

【００２８】このスラリー研摩材中の粒子を透過型電子
顕微鏡で観察したところ、粒径 0.05 〜0.2 μｍの酸化
珪素微粒子上に粒径 0.01 〜 0.02 μｍの酸化セリウム
微粒子が多数、ほぼ均一に凝着していた。このことは、
前記酸化セリウム微粒子と前記酸化珪素とは単なる混合
物ではなく、また固溶していないことを示している。更
に、このスラリー研摩材は、 2週間貯蔵後においても、
砥粒の沈殿は生じなかった。 （研摩テストおよび評価）実施例３のスラリー研摩材を
用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及びその評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００２９】「実施例４」 （スラリー研摩材の調整）実施例１の酸化セリウムスラ
リー： 125ｇ、実施例１の酸化珪素スラリー： 1000 ｇ
を混合した後、攪拌しながら酢酸水溶液を加えて、ｐＨ
＝３に調整して凝集させた。次いで、限外濾過装置によ
る洗浄操作にて、アンモニアイオンや酢酸イオン等の不
純物を取り除いた後、濃縮し、固形分濃度が 2重量％と
なるように純水を加え、さらにアンモニア水を添加して
ｐＨ＝９に調整後、コロイドミルにて 2時間分散処理を
施して実施例４のスラリー研摩材（ＣｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂
重量比＝0.25）を調整した。このスラリー研摩材中の粒
子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粒径 0.05 〜
0.2 μｍの酸化珪素微粒子表面上に、粒径約 0.01 〜
0.02 μｍの酸化セリウム微粒子が多数、ほぼ均一に凝
着していた。このことは、前記酸化セリウム微粒子と前
記酸化珪素微粒子とは単なる混合物ではなく、また固溶
していないことを示している。更に、このスラリー研摩
材は、 2週間貯蔵後においても、砥粒の沈殿は生じなか
った。 （研摩テストおよび評価）実施例４のスラリー研摩材を
用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価を行
い、その結果を表１に示した。

【００３０】「実施例５」 （スラリー研摩材の調整）実施例１の酸化セリウムスラ
リー： 200ｇ、実施例1の酸化珪素スラリー： 1000 ｇ
を混合した後、攪拌しながら酢酸水溶液を加えて、ｐＨ
＝３に調整して凝集させた。次いで、限外濾過装置によ
る洗浄操作にてアンモニアイオンや酢酸イオン等の不純
物を取り除いた後、浪縮し、固形分濃度が 2重量％とな
るように純水を加え、さらにアンモニア水を添加してｐ
Ｈ＝９に調整後、コロイドミルにて 2時間分散処理を施
して実施例５のスラリー研摩材（ＣｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂ 重
量比＝ 0.40）を調整した。このスラリー研摩材中の粒
子を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粒径 0.05 〜
0.2 μｍの酸化珪素微粒子上に粒径 0.01 〜 0.02 μｍ
の酸化セリウム微粒子が多数、ほぼ均一に凝着してい
た。このことは、前記酸化セリウム微粒子と前記酸化珪
素微粒子とは，単なる混合物ではなく、また固溶してい
ないことを示している。更に、このスラリー研摩材は、
2週間貯蔵後においても、砥粒の沈殿は生じなかった。 （研摩テストおよび評価）実施例５のスラリー研摩材を
用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価を行
い、結果を表１に示した。

【００３１】「比較例１」 （スラリー研摩材の調整）50 ｇの酸化セリウム粉末
（信越化学工業社製、平均２次粒子径 0.5μｍ）を、 9
50ｇの純水に加え、さらにアンモニア水を加えてｐＨ＝
９に調整し、コロイドミルにて解砕・分散処理を施して
比較例１のスラリー研摩材を作成した。このスラリー中
の酸化セリウム粒子の平均粒径は 0.2μｍであった。ま
た、このスラリー研摩材は、作成後 3日で沈降を生じ始
めた。 （研摩テストおよび評価）この比較例１のスラリー研摩
材を用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００３２】「比較例２」25 ｇの酸化珪素粉末（日本
アエロジル社製）を、 950ｇの純水に加え、さらにアン
モニア水を加えてｐＨ＝９に調整し、コロイドミルにて
解砕・分散処理を施して比較例２のスラリー研摩材を作
成した。このスラリー研摩材中の酸化珪素粒子の粒径は
約 0.1μｍであった。更に、このスラリー研摩材は、 2
週間貯蔵後においても、砥粒の沈殿は生じなかった。 （研摩テストおよび評価）この比較例１のスラリー研摩
材を用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００３３】「比較例３」比較例１のスラリー研摩材：
25 ｇと、比較例２のスラリー研摩材： 1000 ｇとを攪
拌機にて混合・攪拌して、比較例３のスラリー研摩材
（ＣｅＯ₂ ／ＳｉＯ ₂ 重量比＝ 0.05 ）を作成した。ま
た、このスラリー研摩材は、作成後１週間で沈降を生じ
始めた。 （研摩テストおよび評価）この比較例３のスラリー研摩
材を用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００３４】「比較例４」比較例１のスラリー研摩材：
125ｇと、比較例２のスラリー研摩材： 1000 ｇとを攪
拌横にて混合・攪拌して比較例４のスラリー研摩材（Ｃ
ｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂重量比＝ 0.25 ）を作成した。また、
このスラリー研摩材は、作成後 3日で沈降を生じ始め
た。 （研摩テストおよび評価）この比較例４のスラリー研摩
材を用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００３５】「比較例５」比較例１のスラリー研摩材：
200ｇと、比較例２のスラリー研摩材： 1000 ｇとを攪
拌機にて混合・攪拌して比較例５のスラリー研摩材（Ｃ
ｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂重量比＝ 0.40 ）を作成した。また、
このスラリー研摩材は、作成後 3日で沈降を生じ始め
た。 （研摩テストおよび評価）この比較例５のスラリー研摩
材を用いた他は、実施例１に準じて研摩テスト及び評価
を行い、その結果を表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１の結果より、実施例１〜実施例５に係
るスラリー研摩材は、媒体中への分散性が良好、かつ安
定であり、貯蔵安定性に優れ、また、表面粗さがコロイ
ダルシリカ研摩材で達成される微細な表面粗さと同等以
上であり、研摩加工速度が酸化セリウムで達成される研
摩加工速度並みであり、更に、研摩後の被研摩材の表面
へのパーティクルの残存も少ないことが判る。

【００３８】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る微粒子研摩材
は、酸化珪素微粒子の表面に酸化セリウム粒子が凝着し
た複合微粒子よりなり、前記酸化セリウムの前記酸化珪
素に対する割合は、前記酸化珪素 100重量部に対して 5
〜 40 重量部であるので、媒体中への分散性が良好、か
つ安定であり、貯蔵安定性に優れ、また、表面粗さがコ
ロイダルシリカ研摩材で達成される微細な表面粗さと同
等以上であり、研摩加工速度が酸化セリウムで達成され
る研摩加工速度並みであり、更に、研摩後の被研摩材の
表面へのパーティクルの残存も極めて少なくすることが
でき、また、中性域でのｐＨであっても再現性の良い研
摩加工速度が達成できる。そして、請求項２に係る微粒
子研摩材では、前記酸化珪素微粒子の粒径は 0.05 〜
0.2μｍであるから、研摩時に酸化セリウム微粒子が適
度に破砕されて、スクラッチ傷を発生させることなく、
メカノケミカル作用を効果的に発揮することができる。
そしてまた、請求項３に係る微粒子研摩材では、前記酸
化セリウム微粒子の粒径は 0.01 〜 0.04 μｍであるか
ら、研摩時に酸化セリウム微粒子が破砕され、研摩終了
時における研摩面における酸化セリウム微粒子の残存が
少なくなり、しかも、研摩加工速度を速くすることがで
きる。また、本発明の請求項４に係るスラリー研摩材で
は、請求項１の微粒子研摩材を含有するので、加工表面
にスクラッチ傷が発生せず、達成される表面粗さがコロ
イダルシリカ研摩材で達成される微細な表面粗さと同等
以上であり、研摩加工速度が酸化セリウムで達成される
研摩加工速度並みであり、しかも中性域でのｐＨにおい
ても再現性の良い研摩加工速度が達成される。更に、本
発明の請求項５に係るスラリー研摩材の製造方法では、
酸化珪素のコロイド状分散液のｐＨを、ｐＨ調整剤を添
加して酸化セリウムの等電点より低いｐＨに維持しなが
ら、酸化珪素のコロイド状分散液に酸化セリウムのコロ
イド状分散液を添加し、ｐＨ調整剤等の不純物を取り除
いた後、酸化セリウムの等電点を越えるｐＨに調整する
ので、前記の特性を有するスラリー研摩材を廉価で簡便
に製造することができる。更に、本発明の請求項６に係
る一段階研摩方法では、Ｓｉ−Ｏ結合を含む基板、また
はＳｉ−Ｏ結合を含む層を有する基板の該層を、請求項
４記載のスラリー研摩材によって一段階研摩するので、
スループットが向上した、例えば、多層配線基板におけ
る下層の素子や、配線と上層の配線とを絶縁するＳｉＯ
₂ 等の層間絶縁膜を平坦化するための研摩に好適な一段
階の研摩方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研摩材を模式的に示す拡大外観説
明図である。

【符号の説明】

１ 酸化珪素微粒子 ２ 酸化セリウム微粒子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化珪素微粒子の表面に酸化セリウム微粒
   子が凝着した複合微粒子よりなり、前記酸化セリウムの
   前記酸化珪素に対する割合は、前記酸化珪素 100重量部
   に対して 5〜 40 重量部であることを特徴とする微粒子
   研摩材。
2. 【請求項２】前記酸化珪素微粒子の粒径は 0.05 〜 0.2
   μｍである請求項１記載の微粒子研摩材。
3. 【請求項３】前記酸化セリウム微粒子の粒径は 0.01 〜
   0.04 μｍである請求項１記載の微粒子研摩材。
4. 【請求項４】請求項１記載の微粒子研摩材を含有するこ
   とを特徴とするスラリー研摩材。
5. 【請求項５】酸化珪素のコロイド状分散液のｐＨを、ｐ
   Ｈ調整剤を添加して酸化セリウムの等電点より低いｐＨ
   に維持しながら、酸化珪素のコロイド状分散液に酸化セ
   リウムのコロイド状分散液を添加し、ｐＨ調整剤等の不
   純物を取り除いた後、酸化セリウムの等電点を越えるｐ
   Ｈに調整することを特徴とするスラリー研摩材の製造方
   法。
6. 【請求項６】Ｓｉ−Ｏ結合を含む基板、またはＳｉ−Ｏ
   結合を含む層を有する基板の該層を、請求項４記載のス
   ラリー研摩材によって研摩することを特徴とする一段階
   研摩方法。