JP2016096230A - Semiconductor element manufacturing method - Google Patents

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Maruo Harada
円央 原田
洋一 藤枝
Yoichi Fujieda
洋一 藤枝
幸宏 尾関
Yukihiro Ozeki
幸宏 尾関
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor element manufacturing method having a polishing process excellent in polishing speed and washability.SOLUTION: A semiconductor element manufacturing method of the present embodiment is a semiconductor element manufacturing method of performing polishing by using a polishing agent slurry containing polishing agent particles which includes mixed crystal of two and more kinds of metal oxides. One kind of the metal oxide is cerium oxide within a range of 50-90 mol% with respect to the polishing agent particles; and the other kind of the metal oxide is at least one selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide and manganese oxide within a range of 5-50 mol%; and a total sum of the metal oxides is 90 mol% and over. The semiconductor element manufacturing method further comprises: a polishing process of performing polishing by using the polishing agent slurry adjusted to be alkaline; and a washing process of performing washing by using a wash solution adjusted to be acid.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は半導体素子の製造方法に関する。より詳しくは、研磨速度と洗浄性に優れた研磨の工程を有する半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element having a polishing step with excellent polishing rate and cleanability.

シリコン半導体に代表される半導体素子は、高性能化、小型化等の市場ニーズに伴い微細化、高集積化の進展が著しい。このため、微細な配線パターンを作製するための高度な平坦化技術が必須となり、半導体素子の製造工程において、ウェハ表面を研磨材含む研磨材スラリーを用いて研磨する化学機械研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishing)工程が導入されている。   Semiconductor devices represented by silicon semiconductors have made remarkable progress in miniaturization and high integration in accordance with market needs such as high performance and miniaturization. For this reason, an advanced planarization technique for producing a fine wiring pattern is indispensable, and a chemical mechanical polishing (CMP) for polishing a wafer surface with an abrasive slurry containing an abrasive in a manufacturing process of a semiconductor element. Polishing) process has been introduced.

しかしながら、この化学機械研磨工程(以下CMP工程ともいう。)では、研磨材スラリー中の研磨微粒子等が、研磨後のウェハ上に残留し半導体素子の不良につながるため、CPM研磨時において、これら残留物を除去する必要があった。特に、スループット向上を図るために酸化膜の研磨速度の向上を図る場合、CMP工程においては、研磨対象膜に対して研磨粒子の吸着力を上げる必要があるが、このため洗浄の際に酸化膜表面に研磨材粒子が残りやすい問題がある。   However, in this chemical mechanical polishing process (hereinafter also referred to as CMP process), polishing fine particles and the like in the abrasive slurry remain on the polished wafer and lead to defective semiconductor elements. There was a need to remove things. In particular, when improving the polishing rate of the oxide film in order to improve the throughput, it is necessary to increase the adsorbing power of the abrasive particles to the polishing target film in the CMP process. There is a problem that abrasive particles tend to remain on the surface.

被研磨物の酸化膜表面上に残留する研磨材粒子を除去する洗浄方法には、ゼータ電位をコントロールして研磨材粒子を凝集させブラシスクラブ洗浄により除去しやすくする方法(特許文献1参照)が提案されているが、洗浄性が十分ではなかった。また、粒子そのものを溶かす方法(特許文献2参照)も提案されているが、酸に容易に溶けるように粒子径を小さくコントロールした場合、研磨速度に影響を及ぼし、研磨速度と洗浄性の両立という点で十分ではなかった。   As a cleaning method for removing the abrasive particles remaining on the surface of the oxide film of the object to be polished, there is a method of controlling the zeta potential so that the abrasive particles are aggregated and easily removed by brush scrub cleaning (see Patent Document 1). Although proposed, the cleanability was not sufficient. In addition, a method of dissolving the particles themselves (see Patent Document 2) has also been proposed. However, when the particle diameter is controlled to be small so as to be easily dissolved in an acid, the polishing rate is affected, and both the polishing rate and the cleaning property are compatible. The point was not enough.

特開平9−22885号公報JP-A-9-22885 特開2001−206737号公報JP 2001-206737 A

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、研磨速度と洗浄性に優れた研磨の工程を有する半導体素子の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems and circumstances, and a problem to be solved is to provide a method for manufacturing a semiconductor element having a polishing step excellent in polishing rate and cleanability.

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、酸化セリウムと酸に溶解する特定の金属酸化物との混晶を含有する研磨材粒子を用い、アルカリ性に調整された研磨材スラリーで研磨し酸性で洗浄することにより、被研磨物の洗浄性が大幅に向上することを見いだし本発明に至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor uses abrasive particles containing a mixed crystal of cerium oxide and a specific metal oxide dissolved in an acid in the process of studying the cause of the above-mentioned problem, and makes it alkaline. It has been found that the polishing performance of the object to be polished is greatly improved by polishing with the adjusted abrasive slurry and washing with an acid, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.

1.2種以上の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子を含有する研磨材スラリーを用いて研磨する半導体素子の製造方法であって、前記金属酸化物の1種が、研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムであり、他の前記金属酸化物が5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物であり、かつ、これらの金属酸化物の合計が90モル%以上であり、さらに、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程と、酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法。   1.2 A method for producing a semiconductor device for polishing using an abrasive slurry containing abrasive particles containing a mixed crystal of metal oxides of at least one kind, wherein one of the metal oxides is converted into abrasive particles On the other hand, it is cerium oxide in the range of 50 to 90 mol%, and the other metal oxide is selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide in the range of 5 to 50 mol%. A polishing step of at least one kind of metal oxide and the total of these metal oxides being 90 mol% or more, and polishing using an abrasive slurry adjusted to be alkaline, and adjusted to be acidic And a cleaning step of cleaning using the cleaning liquid.

2.前記研磨材スラリーの25℃換算のpH値が、8.0〜14.0の範囲内であり、かつ洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜5.0の範囲内であることを特徴とする第1項に記載の半導体素子の製造方法。   2. The abrasive slurry has a pH value in terms of 25 ° C. of 8.0 to 14.0, and the cleaning solution has a pH value in terms of 25 ° C. of 0.0 to 5.0. 2. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1, wherein:

3.前記研磨材粒子の平均粒子径が、50〜300nmの範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の半導体素子の製造方法。   3. 3. The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1 or 2, wherein an average particle diameter of the abrasive particles is in a range of 50 to 300 nm.

4.前記研磨材粒子が球形単分散状であることを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。   4). The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the abrasive particles are in a spherical monodisperse form.

5.前記酸性に調整された洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜4.0の範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。   5. The semiconductor according to any one of Items 1 to 4, wherein a pH value in terms of 25 ° C. of the acidic cleaning solution is in a range of 0.0 to 4.0. Device manufacturing method.

本発明の上記手段により、研磨速度と洗浄性に優れた研磨の工程を有する半導体素子の製造方法を提供することができる。   By the above means of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor element having a polishing step excellent in polishing rate and cleanability.

本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。   The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.

前述したように、研磨速度の向上を図る場合、CMP工程においては、研磨対象膜に対して研磨粒子の吸着力を上げる必要があり、このため洗浄の際に研磨対象膜の表面に研磨材粒子等が残りやすい問題がある。   As described above, in order to improve the polishing rate, in the CMP process, it is necessary to increase the adsorptive power of the abrasive particles with respect to the film to be polished. For this reason, the abrasive particles on the surface of the film to be polished are washed. Etc. are likely to remain.

この対策として洗浄液のpHを弱酸側に調整し、粒子の一部を溶解させ吸着力を下げることで研磨対象膜表面から粒子を除去する場合、一度除去された粒子は粒子径が小さくなることで再付着しやすくなり、洗浄性の効果は高くならない。   As a countermeasure, when removing particles from the surface of the film to be polished by adjusting the pH of the cleaning solution to the weak acid side and dissolving part of the particles to lower the adsorption power, the particles once removed have a smaller particle size. It becomes easy to re-adhere, and the cleaning effect does not increase.

図1は、研磨材粒子が再付着しやすい場合の機構の概念図を示している。研磨対象膜2に付着した研磨材粒子1(図1(a))は、酸性条件で研磨材粒子の一部が溶解し(図1(b))、酸溶解部分3が除去されて、より小さな研磨材粒子4になる。しかし、ファンデルワールス力の影響により再度研磨対象膜2の表面に付着しやすい(図1(c))と考えられる。   FIG. 1 shows a conceptual diagram of the mechanism when the abrasive particles easily reattach. The abrasive particles 1 (FIG. 1 (a)) attached to the polishing target film 2 are partially dissolved under acidic conditions (FIG. 1 (b)), and the acid-dissolved portion 3 is removed. Small abrasive particles 4 are obtained. However, it is considered that it easily adheres to the surface of the film 2 to be polished again due to the influence of van der Waals force (FIG. 1C).

図2は、本発明に係る、研磨材粒子が再付着し難い場合の機構の概念図を示している。研磨材粒子として2種類以上の金属酸化物が結晶子としてランダムに一様に混ざって構成される研磨材粒子を使用することで、片方の金属酸化物を酸性条件下で容易に溶解しやすくすることができる。研磨対象膜2に付着した研磨材粒子1(図1(a))は、研磨時はアルカリ性に調整された研磨材スラリーを用い、洗浄時は酸性に調整された洗浄液を用いることで、洗浄時に片側の金属酸化物を溶かし、酸溶解部分3が除去された研磨材粒子5になる(図2(b))。このため研磨材粒子5の研磨対象膜2に対する吸着力を弱め、研磨材粒子5は研磨対象膜2から離れやすくすることができ、洗浄性が向上する。また、粒子径も小さくならないため、再付着しにくくなる(図2(c))と考えられる。   FIG. 2 shows a conceptual diagram of the mechanism according to the present invention when the abrasive particles are difficult to reattach. By using abrasive particles composed of two or more kinds of metal oxides randomly and uniformly mixed as crystallites as abrasive particles, one metal oxide is easily dissolved under acidic conditions. be able to. The abrasive particles 1 attached to the polishing target film 2 (FIG. 1 (a)) use an abrasive slurry adjusted to be alkaline at the time of polishing, and use a cleaning liquid adjusted to be acidic at the time of cleaning. The metal oxide on one side is melted to form abrasive particles 5 from which the acid-soluble portion 3 has been removed (FIG. 2B). For this reason, the adsorptive power of the abrasive particles 5 to the polishing target film 2 is weakened, and the abrasive particles 5 can be easily separated from the polishing target film 2, thereby improving the cleaning performance. Further, since the particle diameter does not become small, it is considered that it is difficult to reattach (FIG. 2C).

研磨材粒子が再付着しやすい場合の機構の概念図Conceptual diagram of the mechanism when abrasive particles tend to reattach 研磨材粒子が再付着し難い場合の機構の概念図Conceptual diagram of the mechanism when abrasive particles are difficult to reattach 平坦化処理の例を示す概念図Conceptual diagram showing an example of flattening processing

本発明の半導体素子の製造方法は、2種以上の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子を含有する研磨材スラリーを用いて研磨する半導体素子の製造方法であって、前記金属酸化物の1種が、研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムであり、他の前記金属酸化物が5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物であり、かつ、これらの金属酸化物の合計が90モル%以上であり、さらに、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程と、酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項5までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。   A method for manufacturing a semiconductor element of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor element, wherein polishing is performed using an abrasive slurry containing abrasive particles containing a mixed crystal of two or more kinds of metal oxides. One type is cerium oxide in the range of 50 to 90 mol% with respect to the abrasive particles, and the other metal oxide is in the range of 5 to 50 mol%, yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, Polishing is performed using an abrasive slurry that is at least one metal oxide selected from iron oxide or manganese oxide, the total of these metal oxides is 90 mol% or more, and is adjusted to be alkaline. It has a grinding | polishing process and the washing | cleaning process wash | cleaned using the washing | cleaning liquid adjusted to acidity. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 5.

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、研磨材スラリーの25℃換算のpH値が、8.0〜14.0の範囲内であり、かつ洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜5.0の範囲内であることが好ましい。また、研磨材粒子の平均粒子径が、50〜300nmの範囲内であることが、十分な研磨性を確保しつつ、半導体素子に傷がつきにくいことから好ましい。さらに、研磨材粒子は球形単分散状であることが、傷がつきにくく、かつ高速な研磨をする上で、及び洗浄工程Bにおける溶解速度を研磨材粒子間で均一にする上で好ましい。   As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of manifesting the effects of the present invention, the pH value of the abrasive slurry in terms of 25 ° C. is in the range of 8.0 to 14.0, and the pH of the cleaning liquid in terms of 25 ° C. The value is preferably in the range of 0.0 to 5.0. In addition, it is preferable that the average particle diameter of the abrasive particles is in the range of 50 to 300 nm because the semiconductor element is hardly damaged while ensuring sufficient polishing properties. Furthermore, it is preferable that the abrasive particles are in a spherical monodisperse form in order to prevent scratches and to perform high-speed polishing and to make the dissolution rate in the cleaning step B uniform among the abrasive particles.

さらに、本発明においては、酸性に調整された洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜4.0の範囲内であることが好ましい。これにより、高い洗浄効果が得られる。   Furthermore, in this invention, it is preferable that the pH value of 25 degreeC conversion of the washing | cleaning liquid adjusted to acidity exists in the range of 0.0-4.0. Thereby, a high cleaning effect is obtained.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.

《半導体素子の製造方法》
本発明の半導体素子の製造方法は、2種以上の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子を含有する研磨材スラリーを用いて研磨する半導体素子の製造方法であって、前記金属酸化物の1種が、研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムであり、他の前記金属酸化物が5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物であり、かつ、これらの金属酸化物の合計が90モル%以上であり、さらに、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程と、酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする。
<< Semiconductor Device Manufacturing Method >>
A method for manufacturing a semiconductor element of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor element, wherein polishing is performed using an abrasive slurry containing abrasive particles containing a mixed crystal of two or more kinds of metal oxides. One type is cerium oxide in the range of 50 to 90 mol% with respect to the abrasive particles, and the other metal oxide is in the range of 5 to 50 mol%, yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, Polishing is performed using an abrasive slurry that is at least one metal oxide selected from iron oxide or manganese oxide, the total of these metal oxides is 90 mol% or more, and is adjusted to be alkaline. It has a grinding | polishing process and the washing | cleaning process wash | cleaned using the washing | cleaning liquid adjusted to acidity.

半導体素子は一般に、酸化膜、窒化膜が形成されたシリコンウェハを用いて、(1)パターン形成工程、(2)素子分離形成工程、(3)ゲート形成工程、(4)配線形成工程、(5)ウェハ検査工程及び(6)組立工程を経て製造される。   In general, a semiconductor element uses a silicon wafer on which an oxide film and a nitride film are formed, and (1) a pattern formation process, (2) an element isolation formation process, (3) a gate formation process, (4) a wiring formation process, ( 5) Manufactured through a wafer inspection process and (6) an assembly process.

本発明は、半導体素子の製造工程における研磨の工程に適用されるものである。具体的には、(2)素子分離形成工程における、絶縁膜埋め込み後の研磨の工程、(3)ゲート形成工程における、層間絶縁膜形成後の研磨の工程、(4)配線形成工程における埋め込み絶縁膜の研磨の工程に適用することができる。   The present invention is applied to a polishing step in a semiconductor element manufacturing process. Specifically, (2) a polishing step after embedding an insulating film in the element isolation forming step, (3) a polishing step after forming the interlayer insulating film in the gate forming step, and (4) a buried insulating in the wiring forming step. The present invention can be applied to a film polishing process.

本発明では、研磨の工程として、少なくともアルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程と、酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程とを有する。   In the present invention, the polishing step includes at least a polishing step for polishing using an abrasive slurry adjusted to be alkaline, and a cleaning step for cleaning using an acidic cleaning solution.

図3は、研磨の工程における平坦化処理の例を示す概念図である。図3(a)及び(b)は層間絶縁膜の平坦化処理の一例である。シリコン基板6を被覆している層間絶縁膜7の上面部分(図3(a))を研磨して研磨面8を平坦化する(図3(b))。図3(c)及び(b)では、シリコン基板9に埋め込まれた絶縁膜10(図3(c))を研磨して研磨面8を平坦化する(図3(d))。   FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a planarization process in the polishing process. 3A and 3B show an example of the planarization process of the interlayer insulating film. The upper surface portion (FIG. 3A) of the interlayer insulating film 7 covering the silicon substrate 6 is polished to flatten the polished surface 8 (FIG. 3B). 3C and 3B, the insulating film 10 (FIG. 3C) embedded in the silicon substrate 9 is polished to flatten the polished surface 8 (FIG. 3D).

本発明においては、研磨の工程に特徴があり、他の半導体素子の製造工程は公知の方法を適用することができる。   The present invention is characterized by a polishing process, and a known method can be applied to the manufacturing process of other semiconductor elements.

《研磨の工程》
本発明の半導体素子の製造方法に適用される研磨の工程は、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムと、5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を含む研磨材粒子を含有する研磨材スラリーを用いて研磨を行い、少なくとも、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程(以下研磨工程Aともいう。)と酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程(以下、洗浄工程Bともいう。)とを有する。
《Polishing process》
The polishing step applied to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes cerium oxide in the range of 50 to 90 mol%, yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, and iron oxide in the range of 5 to 50 mol%. Or polishing using an abrasive slurry containing abrasive particles containing at least one metal oxide selected from manganese oxide, and polishing using at least an abrasive slurry adjusted to be alkaline (hereinafter referred to as a polishing step) And a cleaning step (hereinafter also referred to as a cleaning step B) for cleaning using a cleaning liquid adjusted to be acidic.

研磨の工程は〔1〕装填、〔2〕研磨工程A、〔3〕洗浄工程B、〔4〕水洗浄、〔5〕乾燥及び〔6〕取り外しの6工程を持つことが好ましい。   The polishing step preferably has six steps: [1] loading, [2] polishing step A, [3] cleaning step B, [4] water cleaning, [5] drying and [6] removal.

〔1〕装填
研磨機に装填する工程であり、研磨ヘッドに被研磨物を貼り付け、研磨パット(研磨布)が貼られた研磨機の下定盤に被研磨物を装填する。CMP研磨機は特に制限はないが、洗浄工程Bが付随してあり研磨工程Aのあとすぐに洗浄することが洗浄性の観点から好ましい。
[1] Loading In this process, the object to be polished is attached to the polishing head, and the object to be polished is loaded on the lower surface plate of the polishing machine to which the polishing pad (polishing cloth) is attached. The CMP polishing machine is not particularly limited, but the cleaning step B is attached, and it is preferable to clean immediately after the polishing step A from the viewpoint of cleaning properties.

〔2〕アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程
アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程(研磨工程A)は、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて被研磨物を研磨する工程である。
[2] Polishing step for polishing using an alkaline slurry adjusted to be alkaline In a polishing step (polishing step A) for polishing using an alkaline slurry adjusted to be alkaline, an abrasive slurry adjusted to be alkaline is used. This is a step of polishing the object to be polished.

研磨する装置としては、半導体基板を保持するホルダーと研磨布(パッド)を貼り付けた(回転数が変更可能なモーター等を取り付けてある)定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。また、研磨布には研磨材スラリーがたまるような溝加工を施すことが好ましい。研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は半導体基板が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好ましく、半導体基板にかける圧力は研磨後に傷が発生しないように1kg/cm以下が好ましい。研磨している間、研磨布にはスラリーをポンプ等で連続的に供給する。この供給量には制限はないが、研磨布の表面が常にスラリーで覆われていることが好ましい。 As a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a holder for holding a semiconductor substrate and a surface plate to which a polishing cloth (pad) is attached (a motor or the like whose rotation speed can be changed) is attached. As an abrasive cloth, a general nonwoven fabric, a polyurethane foam, a porous fluororesin, etc. can be used, and there is no restriction | limiting in particular. Further, it is preferable that the polishing cloth is subjected to groove processing so that the abrasive slurry is accumulated. The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably low rotation of 200 rpm or less so that the semiconductor substrate does not jump out, and the pressure applied to the semiconductor substrate is 1 kg / cm 2 or less so that no scratches are generated after polishing. Is preferred. During polishing, slurry is continuously supplied to the polishing cloth with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of polishing cloth is always covered with the slurry.

(アルカリ性に調整された研磨材スラリー)
本発明では、研磨材スラリーがアルカリ性に調整されている。後述する研磨材粒子を含有する研磨材の粉体を含有する水にアルカリ剤を加えることで、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを調製することができる。研磨材スラリーには、分散剤等を添加することで、凝集を防止するとともに、撹拌機等を用いて常時撹拌し、分散状態を維持する。研磨材スラリーは供給用ポンプを利用して、研磨機に供給される。
(Abrasive slurry adjusted to alkalinity)
In the present invention, the abrasive slurry is adjusted to be alkaline. By adding an alkali agent to water containing abrasive powder containing abrasive particles described later, an abrasive slurry adjusted to be alkaline can be prepared. By adding a dispersant or the like to the abrasive slurry, aggregation is prevented, and the slurry is constantly stirred using a stirrer or the like to maintain a dispersed state. The abrasive slurry is supplied to the polishing machine using a supply pump.

本発明に用いられる研磨材スラリーのpH値は、アルカリ性に調整できれば、特に制限はない。研磨材スラリーのpH値は、25℃換算のpH値で測定される。好ましくは、研磨材スラリーは、25℃換算のpH値が、8.0〜14.0の範囲内である。研磨材スラリーをアルカリ性とすることで、酸化セリウムを含有した研磨速度の速い研磨材スラリーとすることができる。添加量を調整することで、所望のpH値の研磨材スラリーとすることができる。   The pH value of the abrasive slurry used in the present invention is not particularly limited as long as it can be adjusted to be alkaline. The pH value of the abrasive slurry is measured as a pH value in terms of 25 ° C. Preferably, the abrasive slurry has a pH value in terms of 25 ° C. in the range of 8.0 to 14.0. By making the abrasive slurry alkaline, it is possible to obtain an abrasive slurry containing cerium oxide and having a high polishing rate. By adjusting the addition amount, it is possible to obtain an abrasive slurry having a desired pH value.

研磨材の濃度は、水に対し0.5〜3.0質量%とすることができる。   The density | concentration of an abrasive can be 0.5-3.0 mass% with respect to water.

研磨材スラリーをアルカリ性に調整する方法としては、研磨材スラリーにアルカリ剤を溶解させたものを加える方法が挙げられる。アルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物のような無機アルカリ剤;モノメチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン)、DBN(1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネン)、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルブチルアンモニウムヒドロキシド等の有機アルカリ剤が好適に挙げられる。中でも、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。これらのアルカリ剤は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the method for adjusting the abrasive slurry to be alkaline include a method of adding an alkaline agent dissolved in the abrasive slurry. Examples of the alkaline agent include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, ammonium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, and alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide. Inorganic alkali agents; monomethylamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, DBU (1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene), DBN (1,5-diazabicyclo [ 4,3,0] -5-nonene), tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, triethylbutylammonium hydroxide, etc. And the like to apply. Of these, sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable. These alkali agents can be used alone or in combination of two or more.

また、溶媒は水が好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲で水以外の他の溶媒を添加することもできる。   The solvent is preferably water, but other solvents other than water can be added as long as the effects of the present invention are not impaired.

研磨材スラリーには、分散剤として、界面活性剤を添加することができる。例えば、界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等や両性イオン界面活性剤が挙げられ、これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。中でも、本発明においては、アニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤等が好ましい。   A surfactant can be added as a dispersant to the abrasive slurry. For example, examples of the surfactant include an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and a zwitterionic surfactant. These may be used alone or in combination of two or more. It may be used. Of these, anionic surfactants and nonionic surfactants are preferred in the present invention.

また、必要に応じて増粘剤等の添加剤を添加することもできる。   Moreover, additives, such as a thickener, can also be added as needed.

〔3〕酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程
酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程(洗浄工程B)では、被研磨物に付着した研磨材粒子等を除去する工程である。この工程では、研磨材粒子に含まれる、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を、酸性に調整された洗浄液を使うことでこれらの金属酸化物等を溶解除去することにより、研磨材粒子を被研磨物から除去する。
[3] Cleaning step for cleaning with an acid-adjusted cleaning solution In the cleaning step (cleaning step B) for cleaning with an acid-adjusted cleaning solution, a step of removing abrasive particles and the like adhering to the object to be polished It is. In this step, at least one metal oxide selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide contained in the abrasive particles is used by using an acid-adjusted cleaning solution. Abrasive particles are removed from the object to be polished by dissolving and removing oxides and the like.

洗浄液のpH値は25℃換算のpHで測定する。好ましくは、25℃換算のpH値が、0.0〜5.0の範囲内である。   The pH value of the cleaning solution is measured at a pH converted to 25 ° C. Preferably, the pH value in terms of 25 ° C. is in the range of 0.0 to 5.0.

酸性に調整された洗浄液としては、酸化合物の水溶液を用いることができる。例えば、酸化合物としては、硫酸、塩酸、炭酸、過塩素酸、リン酸、硝酸、フッ化水素等が挙げられる。有機酸としては、酢酸、シュウ酸、クエン酸、p−トルエンスルホン酸等が挙げられる。簡便さ等から無機酸を用いることが好ましい。無機酸の中では洗浄性の理由でフッ化水素が好ましい。   As the cleaning liquid adjusted to be acidic, an aqueous solution of an acid compound can be used. For example, examples of the acid compound include sulfuric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, perchloric acid, phosphoric acid, nitric acid, and hydrogen fluoride. Examples of the organic acid include acetic acid, oxalic acid, citric acid, p-toluenesulfonic acid and the like. It is preferable to use an inorganic acid for convenience and the like. Of the inorganic acids, hydrogen fluoride is preferred for reasons of cleanability.

〔4〕水洗浄
洗浄工程Bで酸性に調整された洗浄液を除去するため、水を用いて酸成分が表面に残らないように洗浄することが好ましい。酸成分を除去することで被研磨物の表面が酸により粗くなることがなく、半導体の集積密度に影響を及ぼすことがない。
[4] Washing with water In order to remove the cleaning solution adjusted to be acidic in the cleaning step B, it is preferable to wash with water so that no acid component remains on the surface. By removing the acid component, the surface of the object to be polished is not roughened by the acid, and the integrated density of the semiconductor is not affected.

〔5〕乾燥
水洗浄後乾燥する。温風を吹き付ける等の常法に従って乾燥することができる。
[5] Drying After washing with water, dry. It can be dried according to a conventional method such as blowing warm air.

〔6〕取り外し
その後研磨機からとりはずし、研磨する工程を終了する。
[6] Removal After that, it is removed from the polishing machine, and the polishing process is completed.

〔研磨材粒子〕
本発明に係る研磨材粒子は、2種以上の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子であって前記金属酸化物の1種が、研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムであり、他の前記金属酸化物が5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物であり、かつ、これらの金属酸化物の合計が90モル%以上である。
[Abrasive particles]
The abrasive particles according to the present invention are abrasive particles containing a mixed crystal of two or more kinds of metal oxides, and one kind of the metal oxide is in the range of 50 to 90 mol% with respect to the abrasive particles. Cerium oxide, and the other metal oxide is at least one metal oxide selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide in the range of 5 to 50 mol%, And the sum total of these metal oxides is 90 mol% or more.

(研磨材粒子の組成)
酸化セリウムの含有率は研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内である。研磨速度の確保から、好ましくは、酸化セリウムの研磨速度は70〜90モル%の範囲内である。この含有率が50%を下回ると研磨速度が低下して好ましくない。また、含有率が90%を超えると、酸性洗浄工程で溶解する他の金属酸化物の含有率が低下して、洗浄性が劣るため好ましくない。
(Abrasive particle composition)
The content of cerium oxide is in the range of 50 to 90 mol% with respect to the abrasive particles. From the viewpoint of ensuring the polishing rate, the polishing rate of cerium oxide is preferably in the range of 70 to 90 mol%. If this content is less than 50%, the polishing rate is lowered, which is not preferable. Moreover, when content rate exceeds 90%, since the content rate of the other metal oxide melt | dissolved in an acidic washing | cleaning process falls and cleaning property is inferior, it is unpreferable.

酸化セリウム以外の前記金属酸化物は、5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物である。これらの金属酸化物は酸性溶液中で比較的容易に溶解する性質を有し、後述する酸性洗浄工程において、研磨材粒子の一部が溶解することにより、洗浄性が格段に向上する。この金属酸化物の研磨材粒子中の含有率が5モル%を下回ると研磨材粒子の溶解性が十分でなくなるため洗浄性が劣化する。また、研磨材粒子中の含有率が50モル%を超える場合は、酸化セリウム含有量が少なくなり研磨速度が劣化するため好ましくない。また、酸化セリウムが50〜90モル%であり、それ以外の金属酸化物である酸化イットリウム、酸化ガドニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンが5〜50%で、かつ、それらの合計が90モル%以上であれば、その他の物質が0〜10%の割合で含有しても良い。   The metal oxide other than cerium oxide is at least one metal oxide selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide in the range of 5 to 50 mol%. These metal oxides have a property of being dissolved relatively easily in an acidic solution, and in the acidic cleaning step described later, a part of the abrasive particles is dissolved, so that the cleaning property is remarkably improved. When the content of the metal oxide in the abrasive particles is less than 5 mol%, the solubility of the abrasive particles becomes insufficient and the cleaning properties deteriorate. In addition, when the content in the abrasive particles exceeds 50 mol%, the cerium oxide content decreases and the polishing rate deteriorates, which is not preferable. Further, cerium oxide is 50 to 90 mol%, and other metal oxides such as yttrium oxide, gadonium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide are 5 to 50%, and their total is 90 mol. If it is% or more, other substances may be contained in a proportion of 0 to 10%.

また、研磨材粒子が球形単分散状であることが、傷がつきにくくかつ、高速な研磨をする上で、及び洗浄工程Bにおける溶解速度を研磨材粒子間で均一にする上で好ましい。   In addition, it is preferable that the abrasive particles are in a spherical monodisperse form in order to prevent scratches and to perform high-speed polishing, and to make the dissolution rate in the cleaning step B uniform among the abrasive particles.

なお、本発明に係る金属酸化物は酸化セリウム(IV)、酸化イットリウム(III)、酸化ガドリニウム(III)、酸化ランタン(III)、酸化鉄(III)又は酸化マンガン(III)であることが研磨速度の観点から好ましい。   The metal oxide according to the present invention is polished to be cerium (IV) oxide, yttrium oxide (III), gadolinium (III) oxide, lanthanum oxide (III), iron (III) oxide or manganese (III) oxide. It is preferable from the viewpoint of speed.

(研磨材粒子の製造方法)
本発明に係る研磨材粒子は、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムと、5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンとから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子である。研磨材粒子は球形単分散状であることが好ましい。
(Method for producing abrasive particles)
The abrasive particles according to the present invention are at least selected from cerium oxide in the range of 50 to 90 mol% and yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide in the range of 5 to 50 mol%. This is an abrasive particle containing a mixed crystal of one kind of metal oxide. The abrasive particles are preferably spherical monodisperse.

研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムを含む球形単分散状の研磨材粒子とすることで、被研磨面に傷を発生させにくく、かつ高い研磨速度で研磨することができる。   By using spherical monodispersed abrasive particles containing cerium oxide in the range of 50 to 90 mol% with respect to the abrasive particles, the surface to be polished is hardly scratched and polished at a high polishing rate. be able to.

このような球形単分散状の研磨材粒子を製造するには、酸化セリウムが50〜90モル%の範囲になるようなセリウム含有化合物と、その他の金属酸化物が5〜50モル%の範囲になるようにイットリウム、ガドリニウム、ランタン、鉄又はマンガンとから選ばれる少なくとも1種の金属を含有する化合物でかつそれらの合計が90%以上になる水溶液(以下金属塩水溶液ともいう。)中に尿素類水溶液又は加熱分解した尿素類水溶液を添加して研磨材粒子を作製することが好ましい。このような製造方法により、酸化セリウムと他の金属の金属酸化物との混晶を容易に作製することができる。上記の金属塩水溶液に0〜10%のその他の物質が加わっても良い。   In order to produce such spherical monodispersed abrasive particles, a cerium-containing compound such that cerium oxide is in the range of 50 to 90 mol% and other metal oxides in the range of 5 to 50 mol%. As described above, ureas are contained in an aqueous solution (hereinafter also referred to as a metal salt aqueous solution) containing at least one metal selected from yttrium, gadolinium, lanthanum, iron, or manganese, and the total of them is 90% or more. It is preferable to prepare abrasive particles by adding an aqueous solution or a thermally decomposed urea aqueous solution. By such a manufacturing method, a mixed crystal of cerium oxide and a metal oxide of another metal can be easily produced. Other substances of 0 to 10% may be added to the aqueous metal salt solution.

特に、セリウム含有化合物と、イットリウム、ガドリニウム、ランタン、鉄又はマンガンとから選ばれる少なくとも1種の金属を含有する化合物の水溶液(金属塩水溶液)で0〜10%のその他の物質が加わっている金属塩水溶液に尿素類水溶液を添加して研磨材前駆体粒子を形成する工程と、当該研磨材前駆体粒子を焼成する工程とを少なくとも有し、かつ前記研磨材前駆体粒子を形成する工程における反応初期の粒子の核形成過程において加熱分解した尿素類水溶液を添加し、前記核形成過程の後の粒子の成長過程において尿素類水溶液又は加熱分解した尿素類水溶液を添加して研磨材粒子を製造することが好ましい。   In particular, a metal in which 0 to 10% of other substances are added in an aqueous solution (metal salt aqueous solution) of a compound containing at least one metal selected from cerium-containing compounds and yttrium, gadolinium, lanthanum, iron or manganese Reaction in a step of forming an abrasive precursor particle by adding an aqueous urea solution to a salt aqueous solution and a step of firing the abrasive precursor particle and forming the abrasive precursor particle In the initial particle nucleation process, the thermally decomposed urea aqueous solution is added, and in the particle growth process after the nucleation process, the urea aqueous solution or the thermally decomposed urea aqueous solution is added to produce abrasive particles. It is preferable.

球形単分散状の研磨材粒子は、金属水溶液と尿素類水溶液を混合・加熱することにより反応液中に生成する研磨材前駆体粒子を焼成して得られる。なお反応液とは、金属塩水溶液と尿素類水溶液を混合した液をいう。   Spherical monodispersed abrasive particles are obtained by firing abrasive precursor particles generated in a reaction solution by mixing and heating a metal aqueous solution and a urea aqueous solution. The reaction liquid refers to a liquid obtained by mixing a metal salt aqueous solution and a urea aqueous solution.

球形状の研磨材粒子の製造方法は少なくとも金属塩水溶液中に尿素類水溶液を添加して研磨材前駆体粒子を形成する工程と当該研磨材前駆体粒子を焼成する工程とを少なくとも有するが、以下の五つの工程からなることが好ましい。1.尿素類水溶液調製工程A、2.金属塩水溶液調製工程B、3.研磨材前駆体粒子を形成する工程C、4.固液分離工程D、5.焼成する工程E
1.尿素類水溶液調製工程A
尿素類水溶液調製工程Aは、所定の濃度の尿素類水溶液を調製する、又は、密閉容器内で加熱することにより、添加する加熱分解した尿素類水溶液を調製する工程である。
The method for producing spherical abrasive particles has at least a step of adding an aqueous urea solution in an aqueous metal salt solution to form abrasive precursor particles and a step of firing the abrasive precursor particles, It is preferable to consist of these five steps. 1. 1. Aqueous urea preparation step A. 2. Metal salt aqueous solution preparation step B Step C for forming abrasive precursor particles, 4. Solid-liquid separation step D, 5. Firing step E
1. Aqueous urea preparation step A
The urea aqueous solution preparation step A is a step of preparing a urea aqueous solution having a predetermined concentration, or preparing an aqueous urea solution decomposed to be added by heating in an airtight container.

例えば、尿素水溶液を密閉容器内で加熱することにより、溶媒を保持したまま加水分解を進めることができる。これにより、当該尿素水溶液中には、尿素の加水分解により生じた二酸化炭素及びアンモニアに加え、尿素の3成分が溶存している。   For example, by heating an aqueous urea solution in a hermetically sealed container, hydrolysis can proceed while retaining the solvent. Thereby, in addition to the carbon dioxide and ammonia produced by the hydrolysis of urea, the three components of urea are dissolved in the urea aqueous solution.

二酸化炭素は、溶液中炭酸イオンとして存在し、後述する塩基性炭酸塩である研磨材前駆体粒子の原料となる。   Carbon dioxide exists as carbonate ions in the solution and becomes a raw material for abrasive precursor particles, which are basic carbonates described later.

「加熱分解した尿素類水溶液」とは、尿素類が加熱により加水分解し炭酸イオンを含む尿素類水溶液をいう。加水分解の程度は、密閉容器内で加熱する温度と時間等で制御することができる。このような尿素類が加水分解し炭酸イオンを含む水溶液を「分解尿素類液」ともいう。   The “thermally decomposed urea aqueous solution” refers to an aqueous urea solution containing carbonate ions as a result of hydrolysis of urea by heating. The degree of hydrolysis can be controlled by the temperature and time of heating in the sealed container. Such an aqueous solution in which ureas are hydrolyzed and contains carbonate ions is also referred to as “decomposed urea liquid”.

尿素類としては、尿素の他に、尿素の塩(例えば、硝酸塩、塩酸塩等)、N,N′−ジメチルアセチル尿素、N,N′−ジベンゾイル尿素、ベンゼンスルホニル尿素、p−トルエンスルホニル尿素、トリメチル尿素、テトラエチル尿素、テトラメチル尿素、トリフェニル尿素、テトラフェニル尿素、N−ベンゾイル尿素、メチルイソ尿素、エチルイソ尿素、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム等を挙げることができる。この中では尿素が好ましい。なお、以下の実施例において、尿素水溶液を用いて塩基性炭酸塩を形成させる場合について示すが、一例であって、これに限定されるものではない。   As ureas, in addition to urea, urea salts (for example, nitrates, hydrochlorides, etc.), N, N′-dimethylacetylurea, N, N′-dibenzoylurea, benzenesulfonylurea, p-toluenesulfonylurea, Examples thereof include trimethylurea, tetraethylurea, tetramethylurea, triphenylurea, tetraphenylurea, N-benzoylurea, methylisourea, ethylisourea, ammonium carbonate, and ammonium bicarbonate. Of these, urea is preferred. In addition, in the following Examples, although it shows about the case where basic carbonate is formed using urea aqueous solution, it is an example and it is not limited to this.

なお、分解尿素類液中の炭酸イオン濃度は、室温(25℃)で測定した値である。炭酸イオン濃度はイオンクロマトグラフィー法で測定することができる。例えば、DIONEX社製イオンクロマトグラフ、DX500等を用いて測定することができる。   The carbonate ion concentration in the decomposed urea solution is a value measured at room temperature (25 ° C.). The carbonate ion concentration can be measured by an ion chromatography method. For example, it can be measured using an ion chromatograph manufactured by DIONEX, DX500 or the like.

2.金属塩水溶液調製工程B
金属塩水溶液調製工程Bは、セリウム含有化合物と、イットリウム、ガドリニウム、ランタン、鉄又はマンガンとから選ばれる少なくとも1種の金属とその他の物質を含有する化合物の水溶液(金属塩水溶液)を調製する工程である。
2. Metal salt aqueous solution preparation process B
The metal salt aqueous solution preparation step B is a step of preparing an aqueous solution (metal salt aqueous solution) of a compound containing a cerium-containing compound and at least one metal selected from yttrium, gadolinium, lanthanum, iron or manganese and other substances. It is.

具体的には、金属類塩水溶液は、セリウムを50〜90モル%含み、イットリウム、ガドリニウム、ランタン、鉄又はマンガンとから選ばれる少なくとも1種の金属含有量の合計が、5〜50モル%の範囲内となり、かつ、その他の物質が0〜10%含有するような組成の水溶液を調製することが好ましい。   Specifically, the aqueous metal salt solution contains 50 to 90 mol% of cerium, and the total content of at least one metal selected from yttrium, gadolinium, lanthanum, iron or manganese is 5 to 50 mol%. It is preferable to prepare an aqueous solution having a composition that falls within the range and contains 0 to 10% of other substances.

これらの液の水溶液中でのイオン濃度は、0.001〜50mol/Lであり、尿素類は前記イオン濃度の5〜50倍の濃度が好ましい。   The ion concentration of these liquids in the aqueous solution is 0.001 to 50 mol / L, and ureas are preferably 5 to 50 times the ion concentration.

当該水溶液を調製するために用いることができるこれらの元素の塩として、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等を用いることができるが、硝酸塩を使用することが好ましい。これにより、不純物の少ない研磨材を製造することができる。   As salts of these elements that can be used for preparing the aqueous solution, nitrates, hydrochlorides, sulfates and the like can be used, but it is preferable to use nitrates. Thereby, an abrasive with few impurities can be manufactured.

3.研磨材前駆体粒子を形成する工程C
研磨材前駆体粒子を形成する工程Cは金属塩水溶液中に尿素類水溶液を添加して研磨材前駆体粒子を形成する工程である。
3. Process C for forming abrasive precursor particles
Step C of forming the abrasive precursor particles is a step of forming the abrasive precursor particles by adding an aqueous urea solution to the aqueous metal salt solution.

研磨材前駆体粒子を形成する工程Cでは、反応初期の粒子の核形成過程において加熱分解した尿素類水溶液を金属塩水溶液の添加し、核形成過程の後の粒子の成長過程において尿素類水溶液又は加熱分解した尿素類水溶液を添加する。   In step C of forming abrasive precursor particles, an aqueous solution of urea that is thermally decomposed in the nucleation process of particles at the initial stage of the reaction is added to an aqueous solution of metal salt, and an aqueous solution of ureas or Add thermally decomposed urea aqueous solution.

(i)核形成過程
核形成過程では、尿素類が加水分解できる加熱した金属塩水溶液に分解尿素類液を添加する。研磨材前駆体粒子形成の反応初期の粒子の核形成過程において、原料となる炭酸イオンを多く含有する分解尿素類液を添加して核形成することにより、短時間で核形成を行うことができる。このため従来の金属塩水溶液と分解尿素類液を混合して、その後加熱することにより研磨材前駆体粒子を形成する場合に比べて、生成した核の粒子径分布を以前より狭くできると考えられる。
(I) Nucleation process In the nucleation process, a decomposed urea solution is added to a heated metal salt aqueous solution capable of hydrolyzing ureas. Nucleation can be carried out in a short time by adding a decomposed urea solution containing a large amount of carbonate ions as a raw material in the nucleation process of particles at the initial stage of the reaction for forming the abrasive precursor particles. . For this reason, it is considered that the particle size distribution of the produced nuclei can be made narrower than before, compared with the case where the abrasive precursor particles are formed by mixing the conventional aqueous metal salt solution and the decomposed urea solution and then heating. .

核の大きさは10〜300nm程度が好ましい。金属塩水溶液と分解尿素類液の濃度、反応温度、分解尿素類液の分解の程度、分解尿素類液の添加速度及び添加量等を適宜制御することで行うことができる。核が形成したことは反応液が青色〜白色に着色ないし濁ってくることから確認できる。粒子径が小さいときは青色に、大きくなるにつれ白色に観察される。   The size of the nucleus is preferably about 10 to 300 nm. It can be carried out by appropriately controlling the concentration of the aqueous metal salt solution and the decomposed urea solution, the reaction temperature, the degree of decomposition of the decomposed urea solution, the addition rate and the added amount of the decomposed urea solution. The formation of nuclei can be confirmed from the fact that the reaction solution is colored or cloudy from blue to white. When the particle size is small, it is observed in blue, and as it increases, it is observed in white.

核形成過程において添加する加熱分解した尿素類水溶液の添加速度は、加熱分解前の尿素類濃度に換算して反応液1Lに対して1分当たり0.01〜50molの範囲内であることが好ましい。より好ましくは添加速度は0.10〜30molの範囲内である。   The addition rate of the thermally decomposed aqueous urea solution added in the nucleation process is preferably within a range of 0.01 to 50 mol per minute with respect to 1 L of the reaction solution in terms of the urea concentration before the thermal decomposition. . More preferably, the addition rate is in the range of 0.10 to 30 mol.

添加速度は短いほうが生成した核の粒子径分布が狭くなるが、早すぎると生成した核が凝集したり、また局所的な濃度分布が大きくなるため核が異方成長し、核の粒子径分布が大きくなる場合があるためである。   When the addition rate is shorter, the particle size distribution of the produced nuclei becomes narrower, but when it is too early, the produced nuclei aggregate or the local concentration distribution becomes larger, so the nuclei grow anisotropically, and the particle size distribution of the nuclei. This is because may increase.

添加時間としては10分以内が好ましい。より好ましくは5分以内である。さらに好ましくは1分以内である。   The addition time is preferably within 10 minutes. More preferably, it is within 5 minutes. More preferably, it is within 1 minute.

金属塩水溶液と分解尿素類液が混合した反応液の温度は、尿素類が加水分解できる温度であることが好ましい。具体的には反応液の温度は75〜100℃、好ましくは80〜100℃、より好ましくは90〜100℃の範囲内である。   The temperature of the reaction solution in which the aqueous metal salt solution and the decomposed urea solution are mixed is preferably a temperature at which ureas can be hydrolyzed. Specifically, the temperature of the reaction solution is 75 to 100 ° C, preferably 80 to 100 ° C, more preferably 90 to 100 ° C.

(ii)粒子の成長過程
粒子の成長過程では、核形成過程で形成した核粒子をより大きな研磨材前駆体粒子に成長させる工程である。粒子成長過程は、核形成過程のあとに行われる。核形成過程で添加した分解尿素類水溶液の添加終了後、反応液が青色〜白色に着色ないし濁ったあと、尿素類水溶液又は加熱分解した尿素類水溶液を添加することで粒子の成長過程を開始する。
(Ii) Particle Growth Process The particle growth process is a process of growing the core particles formed in the nucleation process into larger abrasive precursor particles. The grain growth process takes place after the nucleation process. After the addition of the decomposed urea aqueous solution added in the nucleation process, after the reaction solution turns blue to white or becomes cloudy, the particle growth process is started by adding the urea aqueous solution or the thermally decomposed urea aqueous solution. .

具体的には、分解尿素類水溶液の添加終了後、反応液が青色〜白色に着色ないし濁ったことを確認したあと、約10分以内に、尿素類水溶液調製工程Aで調製した尿素類水溶液又は加熱分解した尿素類水溶液を、金属類塩水溶液調製工程Bで調製した金属塩水溶液に添加する。当該混合した溶液を加熱しながら撹拌する。尿素水溶液と金属塩水溶液を混合することで、当該研磨材の核が成長し、研磨材粒子の前駆体が得られる。   Specifically, after completing the addition of the decomposed urea aqueous solution, after confirming that the reaction solution is colored or turbid from blue to white, within about 10 minutes, the urea aqueous solution prepared in the urea aqueous solution preparation step A or The thermally decomposed urea aqueous solution is added to the metal salt aqueous solution prepared in the metal salt aqueous solution preparation step B. The mixed solution is stirred while heating. By mixing the urea aqueous solution and the metal salt aqueous solution, the core of the abrasive grows and a precursor of abrasive particles is obtained.

成長過程において添加する尿素類水溶液の濃度は、0.05〜10mol/Lの範囲内であることが好ましい。   The concentration of the aqueous urea solution added in the growth process is preferably in the range of 0.05 to 10 mol / L.

また粒子の成長過程においてに添加する前記加熱分解した尿素類水溶液の炭酸イオン濃度が0.01〜30mol/Lの範囲内であることが成長中の研磨材前駆体粒子の粒子径分布を大きくしない観点から好ましい。   Further, the carbonate ion concentration of the thermally decomposed aqueous urea solution added during the particle growth process is within the range of 0.01 to 30 mol / L, so that the particle size distribution of the growing abrasive precursor particles is not increased. It is preferable from the viewpoint.

金属塩水溶液と分解尿素類水溶液が混合した反応液の温度は、尿素類が加水分解できる温度であることが好ましい。具体的には反応液の温度は75〜100℃、好ましくは80〜100℃、より好ましくは90〜100℃の範囲内である。   The temperature of the reaction solution in which the metal salt aqueous solution and the decomposed urea aqueous solution are mixed is preferably a temperature at which ureas can be hydrolyzed. Specifically, the temperature of the reaction solution is 75 to 100 ° C, preferably 80 to 100 ° C, more preferably 90 to 100 ° C.

なお、研磨材前駆体粒子を形成する工程における加熱撹拌の際には、十分な撹拌効率を得られれば、特に撹拌機の形状等は指定しないが、より高い撹拌効率を得るためには、ローター・ステータータイプの撹拌機を使用することが好ましい。   In the case of heating and stirring in the step of forming abrasive precursor particles, the shape of the stirrer is not particularly specified as long as sufficient stirring efficiency is obtained, but in order to obtain higher stirring efficiency, the rotor It is preferable to use a stator type stirrer.

4.固液分離工程D
加熱撹拌した後、生成した沈殿(研磨材微粒子の前駆体)を溶液と分離する固液分離を行う。固液分離の方法は、一般的な方法でよく、例えば、フィルター等を使用して濾過により研磨材粒子の前駆体を得ることができる。
4). Solid-liquid separation process D
After heating and stirring, solid-liquid separation is performed to separate the generated precipitate (precursor of abrasive fine particles) from the solution. The solid-liquid separation method may be a general method. For example, a precursor of abrasive particles can be obtained by filtration using a filter or the like.

5.焼成する工程E
焼成する工程E(焼成工程ともいう。)は、固液分離工程Dにより得られた研磨材粒子の前駆体を空気中若しくは酸化性雰囲気中で、400℃以上で焼成する。焼成された研磨材粒子の前駆体は、酸化物となり、酸化セリウムを含有する研磨材粒子となる。
5). Firing step E
In the firing step E (also referred to as a firing step), the precursor of the abrasive particles obtained in the solid-liquid separation step D is fired at 400 ° C. or higher in air or in an oxidizing atmosphere. The precursor of the baked abrasive particle becomes an oxide and becomes an abrasive particle containing cerium oxide.

焼成を経て冷却することにより、研磨材粒子を安定させた後、当該研磨材粒子を含有する研磨材として回収することができる。   By cooling after firing, the abrasive particles can be stabilized and then recovered as an abrasive containing the abrasive particles.

当該研磨材の製造方法を使用して研磨材を製造することで、異方成長した研磨材粒子をほとんど含まない、球形状の研磨材粒子を含有する研磨材を得ることができる。   By producing an abrasive using the abrasive production method, an abrasive containing spherical abrasive particles that hardly contains anisotropically grown abrasive particles can be obtained.

研磨速度は、例えば、研磨材スラリーを研磨機に循環供給させて研磨加工を行うことにより測定することができる。研磨前後の厚さをNikon Digimicro(MF501)にて測定し、厚さ変位から1分間当たりの研磨量(μm)を算出し、研磨速度とすることができる。   The polishing rate can be measured by, for example, circulating the abrasive slurry to a polishing machine and performing polishing. The thickness before and after polishing is measured by Nikon Digimicro (MF501), and the polishing amount (μm) per minute can be calculated from the thickness displacement to obtain the polishing rate.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass part" or "mass%" is represented.

〔実施例1〕
《研磨材粒子1の製造》
以下の手順で本発明に係る研磨材粒子1を製造した。
(1)5.0mol/Lの尿素水溶液B1を0.5L用意した。
(2)1.0mol/Lの硝酸セリウム水溶液200mLに純水を加えて9.0Lとした。
(3)上記(2)で調製した硝酸セリウム水溶液を90℃まで加熱した。
(4)上記(3)で加熱した硝酸セリウム水溶液に、(1)で用意した分解尿素水溶液を添加し、10分間加熱撹拌した(核形成過程)。
(5)上記(4)の混合液中に0.05mol/Lの濃度の尿素類水溶液を0.5L添加し加熱を行い、所望の粒子径になるまで撹拌した。その際、5分おきに溶液を抜き取り、粒子径の確認を行った。粒子径の確認には、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いた。
(6)上記(5)で加熱撹拌した混合液中に析出した研磨材粒子の前駆体をメンブランフィルターで分離した。
(7)上記(6)で分離した研磨材粒子の前駆体を600℃で焼成して研磨材粒子1を得た。
[Example 1]
<< Manufacture of abrasive particles 1 >>
The abrasive particles 1 according to the present invention were produced by the following procedure.
(1) 0.5 L of 5.0 mol / L urea aqueous solution B1 was prepared.
(2) Pure water was added to 200 mL of a 1.0 mol / L cerium nitrate aqueous solution to make 9.0 L.
(3) The cerium nitrate aqueous solution prepared in (2) above was heated to 90 ° C.
(4) The decomposed urea aqueous solution prepared in (1) was added to the cerium nitrate aqueous solution heated in (3) above, and heated and stirred for 10 minutes (nucleation process).
(5) 0.5 L of an aqueous urea solution having a concentration of 0.05 mol / L was added to the mixed solution of (4) above, and the mixture was heated and stirred until a desired particle size was obtained. At that time, the solution was taken out every 5 minutes, and the particle diameter was confirmed. For confirmation of the particle diameter, a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 was used.
(6) The precursor of the abrasive particles precipitated in the mixed solution heated and stirred in the above (5) was separated by a membrane filter.
(7) The abrasive particle precursors separated in (6) above were fired at 600 ° C. to obtain abrasive particles 1.

(尿素類水溶液B1の調製)
10mol/Lの尿素水溶液を0.5L用意し、密閉容器内で、100℃で6時間加熱した。その後、当該尿素水溶液を室温(25℃)まで冷却してB1の尿素類水溶液とした。室温(25℃)で炭酸イオン濃度を測定した結果12mmol/Lであった。
(Preparation of aqueous urea solution B1)
0.5 L of 10 mol / L urea aqueous solution was prepared, and it heated at 100 degreeC for 6 hours within the airtight container. Thereafter, the urea aqueous solution was cooled to room temperature (25 ° C.) to obtain a urea aqueous solution of B1. The carbonate ion concentration measured at room temperature (25 ° C.) was 12 mmol / L.

<研磨材粒子2〜4、9〜30の製造>
研磨材粒子1の製造において、硝酸セリウム水溶液の代わりに、イットリウム、ガドリニウム、ランタン、鉄、マンガン又はカルシウムの同濃度の硝酸水溶液を各々用い、総量は変えずに表2及び表3に示したmol%の比となるように硝酸塩水溶液を用いて、研磨材粒子2〜4、9〜30を作製した。
<Production of abrasive particles 2 to 4 and 9 to 30>
In the production of the abrasive particles 1, instead of the cerium nitrate aqueous solution, the same concentration of nitric acid aqueous solution of yttrium, gadolinium, lanthanum, iron, manganese or calcium was used, respectively, and the total amount was changed as shown in Tables 2 and 3. Abrasive particles 2 to 4 and 9 to 30 were prepared using a nitrate aqueous solution so that the ratio was%.

<研磨材粒子5〜8の製造>
(1)2.5mol/Lの尿素水溶液を1.0L用意した。
(2)1.0mol/Lの硝酸セリウム水溶液180mLと1.0mol/Lの硝酸イットリウム水溶液20mLとを混合した後、純水を加えて9.0Lとした。
(3)手順(2)で調製した硝酸セリウム水溶液に、手順(1)で用意した尿素水溶液を添加し、10分間撹拌した。
(4)手順(3)で撹拌した混合液を90℃まで加熱し、所望の粒子径になるまで撹拌した。その際、5分おきに溶液を抜き取り、粒子径の確認を行った。粒子径の確認には、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いた。
(5)手順(4)で加熱撹拌した混合液中に析出した研磨材粒子の前駆体を、メンブランフィルターで分離した。
(6)手順(5)で分離した研磨材粒子の前駆体を600℃で焼成して、研磨材粒子5〜8を作製した。
<Production of abrasive particles 5-8>
(1) 1.0 L of 2.5 mol / L urea aqueous solution was prepared.
(2) After mixing 180 mL of 1.0 mol / L cerium nitrate aqueous solution and 20 mL of 1.0 mol / L yttrium nitrate aqueous solution, pure water was added to make 9.0 L.
(3) The urea aqueous solution prepared in the procedure (1) was added to the cerium nitrate aqueous solution prepared in the procedure (2) and stirred for 10 minutes.
(4) The mixed solution stirred in the procedure (3) was heated to 90 ° C. and stirred until a desired particle size was obtained. At that time, the solution was taken out every 5 minutes, and the particle diameter was confirmed. For confirmation of the particle diameter, a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 was used.
(5) The precursor of the abrasive particles precipitated in the mixed solution heated and stirred in the procedure (4) was separated by a membrane filter.
(6) Abrasive particle precursors separated in step (5) were fired at 600 ° C. to produce abrasive particles 5 to 8.

本発明に係る金属酸化物は、それぞれ、酸化セリウム(IV)、酸化イットリウム(III)、酸化ガドリニウム(III)、酸化ランタン(III)、酸化鉄(III)、酸化マンガン(III)であった。   The metal oxides according to the present invention were cerium (IV) oxide, yttrium oxide (III), gadolinium (III) oxide, lanthanum oxide (III), iron (III) oxide, and manganese (III) oxide, respectively.

《研磨材粒子の評価》
研磨材粒子1〜30について、以下の方法に従って、その組成、形状及び研磨性能の評価を行った。
<Evaluation of abrasive particles>
About the abrasive | polishing material particles 1-30, the composition, the shape, and polishing performance were evaluated in accordance with the following method.

1.元素分析
得られた研磨材粒子1〜30の各々1gを硝酸水溶液10mlと過酸化水素水1.0mlの混合溶液に溶解させ、エスアイアイナノテクノロジー社製のICP発光分光プラズマ装置(ICP−AES)を使用して元素分析を行った。研磨材に含有される研磨材粒子の各金属元素の平均含有量を組成比(mol%)として求めた。その結果、表2及び表3に示した処方の値と一致していることが分かった。
1. Elemental Analysis 1 g of each of the obtained abrasive particles 1 to 30 is dissolved in a mixed solution of 10 ml of nitric acid aqueous solution and 1.0 ml of hydrogen peroxide solution, and ICP emission spectroscopic plasma apparatus (ICP-AES) manufactured by SII Nano Technology Co., Ltd. Was used for elemental analysis. The average content of each metal element in the abrasive particles contained in the abrasive was determined as a composition ratio (mol%). As a result, it was found that the values agreed with the prescription values shown in Tables 2 and 3.

2.粒子形状・アスペクト比
研磨材粒子について、走査型顕微鏡写真(SEM像)の撮影を行い、粒子100個を無作為に選択し、その長径をa、短径をbとしてとき、a/bの値の平均値をアスペクト比として求めた。なお、各粒子について外接する長方形(「外接長方形」という。)を描いたとき、外接長方形の短辺及び長辺うち、最短の短辺の長さを短径とし、最長の長辺の長さを長径とする。
2. Particle shape / aspect ratio For abrasive particles, a scanning micrograph (SEM image) was taken, 100 particles were randomly selected, and the major axis was a and the minor axis was b. Was determined as an aspect ratio. In addition, when drawing a circumscribing rectangle for each particle (referred to as “the circumscribing rectangle”), the shortest short side of the circumscribed rectangle is the shortest length, and the longest long side is the length. Is the major axis.

アスペクト比が、1.00〜1.15の範囲内にある場合に球形状として分類し、1.00〜1.15の範囲外である場合は不定形として分類した。   When the aspect ratio was in the range of 1.00 to 1.15, it was classified as a spherical shape, and when it was outside the range of 1.00 to 1.15, it was classified as indefinite.

アスペクト比が1に近づくほど、球形度が高いことを表している。高い球形度を有する本発明に係る研磨材粒子を含有する研磨材は、精密研磨に適しており、研磨速度も速いため、生産性も高い点で優れている。   The closer the aspect ratio is to 1, the higher the sphericity. The abrasive containing the abrasive particles according to the present invention having high sphericity is suitable for precision polishing and has a high polishing rate, and is excellent in terms of high productivity.

研磨材粒子1〜30のアスペクト比を測定した結果、全て1.10以内の数値を示し球形状であることを確認した。   As a result of measuring the aspect ratios of the abrasive particles 1 to 30, all of them showed numerical values within 1.10 and confirmed to be spherical.

3.粒子径変動係数(CV値)
研磨材粒子100個の走査型顕微鏡写真(SEM像)から粒子径分布の変動係数(「単分散度」ともいう。)を求め、単分散性を評価した。なお、粒子径は、各粒子の写真画像の面積に基づき、面積円相当粒子径を求め、これを各粒子の粒子径とする。また、各粒子の粒子径の算術平均を平均粒子径とした。
3. Particle size variation coefficient (CV value)
The coefficient of variation (also referred to as “monodispersity”) of the particle size distribution was determined from a scanning micrograph (SEM image) of 100 abrasive particles, and the monodispersity was evaluated. The particle diameter is determined based on the area of the photographic image of each particle, and the equivalent particle diameter is determined as the particle diameter of each particle. Moreover, the arithmetic average of the particle diameter of each particle was made into the average particle diameter.

粒子径分布変動係数は下記の式で求めた。   The particle size distribution variation coefficient was determined by the following formula.

変動係数(%)=(粒子径分布の標準偏差/平均粒子径)×100
なお、上記粒子径、分布等の測定は、画像処理測定装置(例えば、ルーゼックス AP;株式会社ニレコ製)を用いて行うことができる。研磨材粒子のセリウム含有量は、多くなるほど優れた研磨速度を示す。
Coefficient of variation (%) = (standard deviation of particle size distribution / average particle size) × 100
In addition, the measurement of the said particle diameter, distribution, etc. can be performed using an image processing measuring device (for example, Luzex AP; Nireco Corporation make). The higher the cerium content of the abrasive particles, the better the polishing rate.

本発明において単分散とは、この変動係数が10%以内をいう。   In the present invention, monodispersion means that the coefficient of variation is within 10%.

研磨材粒子1〜30のアスペクト比を測定した結果、変動係数は全て10%以内の数値を示すことを確認した。   As a result of measuring the aspect ratios of the abrasive particles 1 to 30, it was confirmed that all the variation coefficients showed numerical values within 10%.

また、研磨材粒子1〜30の平均粒子径は、表2及び表3に示した。   The average particle diameters of the abrasive particles 1 to 30 are shown in Table 2 and Table 3.

〔シリコンウェハ1の研磨〕
(研磨材スラリーの調製)
上記研磨材粒子1の10g及び脱イオン水980gを混合し、撹拌をしながら超音波分散を行いながら、水酸化カリウムでpHを8.0(液温25℃)に調整した。得られたスラリーを0.8ミクロンフィルターで濾過し、さらに脱イオン水を加え、再度pHを8.0(液温25℃)に調整することにより研磨材粒子0.1質量%の研磨材スラリー1を得た。
[Polishing of silicon wafer 1]
(Preparation of abrasive slurry)
10 g of the abrasive particles 1 and 980 g of deionized water were mixed, and the pH was adjusted to 8.0 (liquid temperature 25 ° C.) with potassium hydroxide while performing ultrasonic dispersion while stirring. The obtained slurry is filtered through a 0.8 micron filter, deionized water is further added, and the pH is adjusted to 8.0 (liquid temperature 25 ° C.) again, whereby an abrasive slurry containing 0.1% by mass of abrasive particles. 1 was obtained.

研磨材スラリー2〜36の調製は、研磨材スラリー1の調整と同様にして、各研磨材を用いて研磨材スラリーのpH値が表2及び表3に記載の値になるようにして行った。pH調整剤として水酸化カリウムと硝酸を用いた。   The preparation of the abrasive slurry 2 to 36 was carried out in the same manner as the preparation of the abrasive slurry 1 so that the pH value of the abrasive slurry became the values described in Table 2 and Table 3 using each abrasive. . Potassium hydroxide and nitric acid were used as pH adjusters.

(洗浄液の調製)
洗浄液のpH値は、25℃にて、フッ化水素液と水を用いて表2及び表3のように調整して用いた。
(Preparation of cleaning solution)
The pH value of the cleaning solution was adjusted at 25 ° C. using a hydrogen fluoride solution and water as shown in Table 2 and Table 3.

なお、本発明において、pH値は、ラコムテスター卓上型pHメーター(アズワン(株)製 pH1500)を使用して測定した。   In the present invention, the pH value was measured using a Lacom Tester desktop pH meter (pH 1500, manufactured by As One Co., Ltd.).

(研磨の工程)
以下のようにして研磨の工程を実施した。
(Polishing process)
The polishing process was performed as follows.

<シリコンウェハ1の研磨>
研磨装置(ロジテック社製;製品名「PM5」)の2層タイプの半導体装置研磨用パッド(ニッタ・ハース(株)製;製品名「IC1000/Suba400」)を貼りつけた定盤上に、基板取付け用の吸着パッドを取り付けたホルダーにTEOS(オルトケイ酸テトラエチル)−プラズマCVD法で作製した酸化ケイ素絶縁層を形成した直径125mmのシリコンウェハを絶縁層面を下にしてセットし、研磨荷重が300g/cmになるように重りをのせた。定盤上に研磨材スラリー1を50mL/minの速度で滴下しながら、定盤を40rpmで1分間回転させ、絶縁層を研磨した。
<Polishing of silicon wafer 1>
A substrate on a surface plate on which a polishing pad (manufactured by Logitech Co., Ltd .; product name “PM5”) of a two-layer type semiconductor device polishing pad (manufactured by Nitta Haas; product name “IC1000 / Suba400”) is attached. A silicon wafer with a diameter of 125 mm on which a silicon oxide insulating layer produced by TEOS (tetraethyl orthosilicate) -plasma CVD method is set on a holder to which a suction pad for mounting is attached is set with the insulating layer side down, and the polishing load is 300 g / A weight was applied so as to be cm 2 . While the abrasive slurry 1 was dripped onto the surface plate at a rate of 50 mL / min, the surface plate was rotated at 40 rpm for 1 minute to polish the insulating layer.

その後、各々のシリコンウェハに対して回転させながら、pH0.0に調整された洗浄液を用い、25℃、250mL/minの速度で供給しで1分間滴下して洗浄を行った。   Thereafter, while rotating each silicon wafer, a cleaning liquid adjusted to pH 0.0 was used, supplied at 25 ° C. and a rate of 250 mL / min, and dropped for 1 minute for cleaning.

その後、シリコンウェハを回転させながら、シリコンウェハ表面に純水を500ml/minで1分間、滴下した。   Thereafter, pure water was dropped onto the surface of the silicon wafer at 500 ml / min for 1 minute while rotating the silicon wafer.

次いで、ドライヤーで十分に乾かし、120℃の乾燥機で10分間乾燥し、研磨済みのシリコンウェハ1をとりだした。   Next, the silicon wafer 1 was sufficiently dried with a dryer and dried with a dryer at 120 ° C. for 10 minutes, and the polished silicon wafer 1 was taken out.

〔シリコンウェハ2〜36の研磨〕
シリコンウェハ1の研磨と同様にして、研磨材粒子、研磨材スラリーのpH値及び洗浄液のpH値を、それぞれ表2及び表3のように変えて、シリコンウェハ2〜36の研磨を行った。
[Polishing of silicon wafers 2 to 36]
The silicon wafers 2 to 36 were polished in the same manner as the polishing of the silicon wafer 1 by changing the pH values of the abrasive particles and the abrasive slurry and the pH value of the cleaning liquid as shown in Tables 2 and 3, respectively.

《研磨後の評価》
1.研磨速度
光干渉式膜厚測定装置((株)チノー製:製品名「IRM8599B」)を用いて、研磨前後の層厚変化を測定し、研磨速度(nm/min)を計算した。また、層厚測定の結果から、TEOS−プラズマCVD法で作製した酸化ケイ素絶縁層は、ウェハ全面にわたって均一の厚さになっていることが分かった。
<Evaluation after polishing>
1. Polishing speed Using an optical interference film thickness measuring device (manufactured by Chino Co., Ltd .: product name “IRM8599B”), the layer thickness change before and after polishing was measured, and the polishing speed (nm / min) was calculated. Further, from the results of the layer thickness measurement, it was found that the silicon oxide insulating layer produced by the TEOS-plasma CVD method had a uniform thickness over the entire wafer surface.

2.洗浄性の評価
洗浄性の評価は、研磨後のウェハ表面に研磨材の残留物として残った異物の個数を数えることで行った。異物の個数は、異物検査装置(ケーエルエー・テンコール(株)製、型式「サーフスキャンSP1」)によって、研磨前後でウェハ表面のDEFECT数の増加分を測定し、これを異物の数として数え、表2及び表3に記載した。DEFECT数は、0.1〜10μmのサイズを検出し、特に欠陥の凹凸の区別はしなかった。結果の判断は表1の総合評価により行った。
2. Evaluation of detergency The detergency was evaluated by counting the number of foreign matters remaining as abrasive residues on the polished wafer surface. The number of foreign matters is measured by measuring the increment of the number of DEFECTs on the wafer surface before and after polishing with a foreign matter inspection device (model surfscan SP1 manufactured by KLA-Tencor Co., Ltd.). 2 and Table 3. As the DEFECT number, a size of 0.1 to 10 μm was detected, and the unevenness of the defect was not particularly distinguished. Judgment of the result was performed by comprehensive evaluation of Table 1.

なお表2及び表3において、研磨材粒子の形状が球形単分散状の場合(アスペクト比が1.10以内で、変動係数が10%以内)は○、そうでない場合は×と表記した。   In Tables 2 and 3, when the shape of the abrasive particles is a spherical monodisperse (the aspect ratio is within 1.10 and the variation coefficient is within 10%), it is indicated as ◯, and otherwise it is indicated as ×.

Figure 2016096230
この総合評価も含めて評価結果を表2及び表3に示す。
Figure 2016096230
Tables 2 and 3 show the evaluation results including this comprehensive evaluation.

Figure 2016096230
Figure 2016096230

Figure 2016096230
Figure 2016096230

表2及び表3より、本発明の製造方法で製造したシリコンウェハの研磨後の異物数は少なく、かつ研磨速度も速く総合評価に優れていることが分かる。   From Table 2 and Table 3, it can be seen that the number of foreign matter after polishing of the silicon wafer manufactured by the manufacturing method of the present invention is small, the polishing rate is high, and the comprehensive evaluation is excellent.

1 研磨材粒子
2 研磨対象膜
3 酸溶解部分
4 表面が溶解して小さくなった研磨材粒子
5 大きさがあまり変わらない研磨材粒子
6、9 シリコン基板
7、10 絶縁膜
8 研磨面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Abrasive material particle | grain 2 Polishing object film | membrane 3 Acid melt | dissolution part 4 Abrasive material particle | grains which the surface melt | dissolved and became small 5 Abrasive material particle | grains 6 and 9 Silicon substrate 7, 10 Insulating film 8 Polishing surface

Claims (5)

2種以上の金属酸化物の混晶を含む研磨材粒子を含有する研磨材スラリーを用いて研磨する半導体素子の製造方法であって、前記金属酸化物の1種が、研磨材粒子に対して、50〜90モル%の範囲内の酸化セリウムであり、他の前記金属酸化物が5〜50モル%の範囲内の酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化鉄又は酸化マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属酸化物であり、かつ、これらの金属酸化物の合計が90モル%以上であり、さらに、アルカリ性に調整された研磨材スラリーを用いて研磨する研磨工程と、酸性に調整された洗浄液を用いて洗浄する洗浄工程とを有することを特徴とする半導体素子の製造方法。   A method of manufacturing a semiconductor device using an abrasive slurry containing abrasive particles containing a mixed crystal of two or more metal oxides, wherein one of the metal oxides is applied to the abrasive particles. Cerium oxide in the range of 50 to 90 mol%, and the other metal oxide is at least one selected from yttrium oxide, gadolinium oxide, lanthanum oxide, iron oxide or manganese oxide in the range of 5 to 50 mol% A polishing step in which the total of these metal oxides is 90 mol% or more, and polishing is performed using an abrasive slurry adjusted to be alkaline, and a cleaning solution adjusted to be acidic A method of manufacturing a semiconductor element, comprising: 前記研磨材スラリーの25℃換算のpH値が、8.0〜14.0の範囲内であり、かつ洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜5.0の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。   The abrasive slurry has a pH value in terms of 25 ° C. of 8.0 to 14.0, and the cleaning solution has a pH value in terms of 25 ° C. of 0.0 to 5.0. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 前記研磨材粒子の平均粒子径が、50〜300nmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein an average particle diameter of the abrasive particles is in a range of 50 to 300 nm. 前記研磨材粒子が球形単分散状であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor element according to any one of claims 1 to 3, wherein the abrasive particles are in a spherical monodisperse form. 前記酸性に調整された洗浄液の25℃換算のpH値が、0.0〜4.0の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。   5. The semiconductor according to claim 1, wherein a pH value in terms of 25 ° C. of the cleaning liquid adjusted to be acidic is within a range of 0.0 to 4.0. 6. Device manufacturing method.
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