JP2003268353A - シリカ混合研磨分散液 - Google Patents

シリカ混合研磨分散液

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JP2003268353A
JP2003268353A JP2002070038A JP2002070038A JP2003268353A JP 2003268353 A JP2003268353 A JP 2003268353A JP 2002070038 A JP2002070038 A JP 2002070038A JP 2002070038 A JP2002070038 A JP 2002070038A JP 2003268353 A JP2003268353 A JP 2003268353A
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silica
dispersion
polishing
particles
colloidal silica
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JP2002070038A
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English (en)
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Keiji Ota
慶治 太田
Shinichi Haba
真一 羽場
Keiji Fukuda
啓司 福田
Kazunori Ito
一則 伊藤
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Nitta DuPont Inc
Original Assignee
Rodel Nitta Inc
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨レートとシリカの分散安定性とを両立さ
せることができるシリカ系研磨分散液を提供しようとす
るもの。 【解決手段】 ヒュームドシリカを約0.01〜30wt%とコ
ロイダルシリカを約0.01〜30wt%とを共に含有する。ヒ
ュームドシリカ粒子はゼータ電位が低く粒子相互間の反
発力が弱い性質がある。一方、コロイダルシリカ粒子は
ゼータ電位が高く粒子相互間の反発力が強い性質があ
る。ここでヒュームドシリカ粒子相互間にコロイダルシ
リカ粒子が混在すると、ヒュームドシリカ粒子はゼータ
電位が高いコロイダルシリカ粒子との反発力によって凝
集し難くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体や電子部
品の製造工程で使用される研磨スラリーなどとして利用
することができるシリカ混合分散液に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体ウエハーの研磨スラリ
ーなどとして利用することができるシリカ系研磨分散液
が知られている。
【0003】前記シリカ系研磨分散液のうちコロイダル
シリカスラリーは分散安定性に優れているが、シリカ濃
度を高くしなければ研磨レートが低いという問題があ
る。すなわち、コロイダルシリカスラリーは、十分な研
磨レートを得るためには高いシリカ濃度が必要となって
しまう。
【0004】一方、シリカ系研磨分散液のうちヒューム
ドシリカスラリーは高い研磨レートを有する反面、凝集
しやすく、効率的な分散方法を用いて分散を行ってもコ
ロイダルシリカと比べると分散安定性に欠けるという問
題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、研
磨レートとシリカの分散安定性とを両立させることがで
きるシリカ系研磨分散液を提供しようとするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明では次のような技術的手段を講じている。 この発明のシリカ混合研磨分散液は、ヒュームドシ
リカを約0.01〜30wt%とコロイダルシリカを約0.01〜30w
t%とを共に含有することを特徴とする。
【0007】ヒュームドシリカ粒子はゼータ電位が低く
粒子相互間の反発力が弱い性質がある。一方、コロイダ
ルシリカ粒子はゼータ電位が高く粒子相互間の反発力が
強い性質がある。ここでヒュームドシリカ粒子相互間に
コロイダルシリカ粒子が混在すると、ヒュームドシリカ
粒子はゼータ電位が高いコロイダルシリカ粒子との反発
力によって凝集し難くなる。
【0008】すなわち、ヒュームドシリカを約0.01〜30
wt%とコロイダルシリカを約0.01〜30wt%とを共に含有せ
しめることにより、図1の「ヒュームドシリカ粒子とコ
ロイダルシリカ粒子のシリカ混合研磨分散液の混合比率
とゼータ電位との関係」のグラフに示すように、分散液
の系全体としてのゼータ電位がヒュームドシリカ単独の
場合(グラフの左端の Colloidal Silica Concentratio
n(%)が「0%」の点)よりも絶対値として上昇し、シリ
カ粒子間の反発力が増大する。またヒュームドシリカ粒
子は研磨レートを向上させることができるので、コロイ
ダルシリカ粒子が単独の場合よりも研磨レートを向上さ
せることができる。 ヒュームドシリカ濃度を約5〜13wt%とし、コロイダ
ルシリカ濃度を約0.01〜10wt%としてもよい。
【0009】このように構成すると、分散液が240時間
の振盪試験でメジアン粒子径の成長率が5%以下という優
れた分散安定性を有することとなる。
【0010】ここで、前記振盪試験とは次の内容であ
る。すなわち50mlの遠沈管にスラリーを20ml入れ、
縦型振盪機にセットし、振盪速度が310spm、振盪ス
トロークが40mmで試験を開始する。そして、240時間経
過後に遠沈管を取り外し、分散液のメジアン粒子径を測
定して振盪前と比較するものである。 前記分散液を塩基性物質を含有する水中に添加し、
約30μm以下の孔径のフィルターを通過させるようにし
てもよい。
【0011】このように構成すると、分散液中の粗大粒
子が除去できるという利点がある。ここで、約20μm以
下の孔径のフィルターを通過させるようにすると更に分
散液中の粗大粒子が除去できるという利点があり、約10
μm以下の孔径のフィルターを通過させるようにすると
より粗大粒子が除去できるという利点がある。 ヒュームドシリカ粒子は約40〜300平方m/gの比表面
積を有し、コロイダルシリカ粒子は約10-500nmの粒子径
を有することとしてもよい。
【0012】このような範囲において特に好適に実施す
ることができる。 この分散液のpHは約8〜12の範囲に調整することが
分散安定性の点から好ましく、pHをアルカリ性に調整す
る物質として、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウ
ム、水酸化マグネシウムなどを例示することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。
【0014】ヒュームドシリカ粒子(比表面積82平方m/
g)を用い、このヒュームドシリカパウダーを水に分散
させDIwaterとアンモニアとで調整し、そのスラリー
(13wt%, pH10.5)を製作した。
【0015】またコロイダルシリカ粒子(粒子径70nm)
を用い、このコロイダルシリカパウダーを水に分散させ
DIwaterとアンモニアとで調整し、そのスラリー(13w
t%,pH10.5)を作製した。
【0016】前記のようにして作製したヒュームドシリ
カスラリーとコロイダルシリカスラリーとを混合撹拌
し、次のような3種類のシリカ混合研磨分散液を得た。
【0017】第1のシリカ混合研磨分散液の混合比率
は、ヒュームドシリカスラリーが96wt%に対しコロイダ
ルシリカスラリーが4wt%とした。出来たシリカ混合研磨
分散液全体に対し、混合後のヒュームドシリカ濃度は1
2.48wt%、混合後のコロイダルシリカ濃度は0.52wt%であ
った。
【0018】第2のシリカ混合研磨分散液の混合比率
は、ヒュームドシリカスラリーが70wt%に対しコロイダ
ルシリカスラリーが30wt%とした。出来たシリカ混合研
磨分散液全体に対し、混合後のヒュームドシリカ濃度は
9.1wt%、混合後のコロイダルシリカ濃度は3.9wt%であっ
た。
【0019】第3のシリカ混合研磨分散液の混合比率
は、ヒュームドシリカスラリーが50wt%に対しコロイダ
ルシリカスラリーが50wt%とした。出来たシリカ混合研
磨分散液全体に対し、混合後のヒュームドシリカ濃度は
6.5wt%、混合後のコロイダルシリカ濃度は6.5wt%であっ
た。
【0020】なお比較用として、ヒュームドシリカ粒子
(比表面積82平方m/g)のみを用いたシリカ研磨分散液
(13wt%, pH10.5)を調整した。
【0021】
【実施例】次に、この発明の構成をより具体的に説明す
る。
【0022】前記第1〜3のシリカ混合研磨分散液(実
施例)と、ヒュームドシリカのみのシリカ研磨分散液
(比較例)の各スラリー試料につき、以下に示す振盪試
験にて凝集に対する安定性を評価した。
【0023】すなわち、50mlの遠沈管に各スラリー試料
20mlを入れ、縦型振盪機(イワキ産業社製、型式名KM
Shaker V−DX)にセットし、振盪速度が310spm、
振盪ストロークが40mmで振盪試験を開始した。一定時間
経過後に遠沈管を取り外し、スラリー試料のメジアン粒
子径を測定して振盪前と比較した。
【0024】結果を、図2の「シリカ系研磨分散液の振
盪時間(日)とメジアン粒子径の成長率との関係」のグ
ラフに示す。なおグラフ中、第1のシリカ混合研磨分散
液は「四角」で、第2のシリカ混合研磨分散液は「三角」
で、第3のシリカ混合研磨分散液は「×印」で、比較例
のシリカ研磨分散液は「菱形」で記載する。
【0025】図2のグラフに示すように、振盪試験結果
においてコロイダルシリカ粒子の混合比率が高い方が粒
子径の変化率が小さく安定であった。特にコロイダルシ
リカ粒子の混合比率が30wt%以上のスラリー試料(第
2,3のシリカ系研磨分散液)は240時間の振盪試験に
おいてもメジアン粒子径の成長率が5%未満であった。
【0026】このように、ヒュームドシリカスラリーと
コロイダルシリカスラリーを混合することにより分散安
定性(動的安定性、研磨時・スラリー循環中の外的力に
よる凝集性など)を向上させることができる。
【0027】また、コロイダルシリカの問題点でもある
研磨レートが低い点についても、ヒュームドシリカスラ
リーと混合することにより研磨レートを向上させる事が
出来る。さらに、高速研磨が可能であるが研磨時に凝集
してスクラッチの原因となり易いというヒュームドシリ
カスラリーの欠点をも改善することができる。
【0028】
【発明の効果】この発明は上述のような構成であり、次
の効果を有する。
【0029】分散液の系全体としてのゼータ電位がヒュ
ームドシリカ単独の場合よりも上昇しシリカ粒子間の反
発力が増大するのでシリカの分散安定性を向上させるこ
とができると共に研磨レートを向上させることができる
シリカ系研磨分散液を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒュームドシリカ粒子とコロイダルシリカ粒子
のシリカ混合研磨分散液の混合比率とゼータ電位との関
係を示すグラフ。
【図2】シリカ系研磨分散液の振盪時間(日)とメジア
ン粒子径の成長率との関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 啓司 三重県員弁郡藤原町藤ヶ丘8−3 ロデー ル・ニッタ株式会社三重工場内 (72)発明者 伊藤 一則 奈良県大和郡山市池沢町172 ロデール・ ニッタ株式会社奈良工場内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AC04 DA17

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒュームドシリカを約0.01〜30wt%とコ
    ロイダルシリカを約0.01〜30wt%とを共に含有すること
    を特徴とするシリカ混合研磨分散液。
  2. 【請求項2】 ヒュームドシリカ濃度を約5〜13wt%と
    し、コロイダルシリカ濃度を約0.01〜10wt%とした請求
    項1記載のシリカ混合研磨分散液。
  3. 【請求項3】 前記分散液を塩基性物質を含有する水中
    に添加し、約30μm以下の孔径のフィルターを通過させ
    るようにした請求項1又は2記載のシリカ混合研磨分散
    液。
  4. 【請求項4】 ヒュームドシリカ粒子は約40〜300平方m
    /gの比表面積を有し、コロイダルシリカ粒子は約10-500
    nmの粒子径を有する請求項1乃至3のいずれかに記載の
    シリカ混合研磨分散液。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093802A1 (ja) * 2004-03-29 2005-10-06 Nitta Haas Incorporated 半導体研磨用組成物
WO2008008282A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Cabot Microelectronics Corporation Cmp method for metal-containing substrates
US7512216B2 (en) 2004-03-30 2009-03-31 British Telecommunications Plc Joint fault detection
JP2011502824A (ja) * 2007-11-08 2011-01-27 イーストマン コダック カンパニー インクジェット記録要素

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