JPH09296161A

JPH09296161A - 研磨用砥粒及び研磨用組成物

Info

Publication number: JPH09296161A
Application number: JP13052396A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Kodama; 一志児玉; Takayoshi Yamaguchi; 隆義山口
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: JP3841873B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体基板、メモリーハードディスク用基
板、ガラス、半導体デバイス等の研磨において、高い研
磨速度と高い平坦性、無傷性とを同時達成可能で、高純
度、かつ低価格な研磨剤を提供する。【解決手段】水の存在下で熱処理したフュームドシリ
カ、これと水とを主成分とする研磨用組成物、または同
組成物に更に研磨促進剤を添加した研磨用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、メモ
リーハードディスク用基板、ガラス、電気光学材料、磁
気材料、フォトマスク、合成樹脂等各種工業材料の研
磨、及びＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing 、半
導体デバイスの表面平坦化のための研磨）に好適な研磨
用砥粒及び研磨用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のコンピュータをはじめとするハイ
テク製品の進歩は目覚ましく、これに使用される半導体
や各種装置・部品は年々高集積化、高速化、高容量化、
小型化など高機能化の一途をたどっている。

【０００３】半導体においては高集積化のためデザイン
ルールは年々微細化している。微細化を達成するために
は、基板であるウェーハの表面に極めて高い平坦性、無
傷性が求められる。また、メモリーハードディスクにお
いても小型化、大容量化のために表面の高い平坦性が求
められ、また、他の電気・光学・磁気材料についても同
様である。そしてこのような表面を持つ材料は、鏡面研
磨と呼ばれる微細な研磨によって得られるのが一般的で
ある。

【０００４】従来より前記用途の研磨に用いられる研磨
剤には、高い研磨速度と高い平滑性、無傷性とを同時達
成可能で、高純度、かつ低価格のものが求められてい
る。平滑性、無傷性の尺度としては、表面粗さ（凹凸）
のほか、表面の各種欠陥、すなわち、スクラッチ、Ｈａ
ｚｅ、ＳＳＳ（Sub-Surface Scratch 、潜傷とも呼ぶ）
などが挙げられる。

【０００５】ここで表面粗さとは定量的に測定出来る凹
凸をいい、Ｒａなどの数値で表わされる。また、スクラ
ッチとはスポットライト下で目視で観察される傷をい
う。Ｈａｚｅとは、暗室内で鏡面に強い光束を当てた時
の光の乱反射により乳白色に見える曇りをいい、鏡面の
微細な表面粗さの代用特性とされている。

【０００６】ＳＳＳは、砥粒が表面を引っ掻くことによ
り形成される、目視では観察できないほど微細なスクラ
ッチの一種である。このＳＳＳは、エッチング後暗視野
にて強い光を当てると目視での観察が可能となるもので
ある。

【０００７】また、研磨後の洗浄で除去し切れず残留す
る不純物は、半導体などの特性を低下させる要因となる
ため、研磨剤に使用される砥粒については、近年特に高
純度なものが要求されている。さらに、製造コスト低減
及び生産性向上の目的により、低価格で、かつ高い研磨
速度を有する研磨剤が求められている。

【０００８】代表的な半導体基板であるシリコンウェー
ハは、単結晶インゴットを切断（スライス）してウェー
ハとしたものをラッピングと呼ばれる粗研磨やエッチン
グあるいはおおよその精度に仕上げる一次ポリシング、
さらに二次ポリシングを経て、最終的な鏡面仕上げ、い
わゆるファイナルポリシングを行なって製造される。プ
ロセスによっては二次ポリシングを省略することもあ
る。

【０００９】シリコンウェーハの二次ポリシング及びフ
ァイナルポリシングにおいて使用される研磨剤には、一
般的に主成分としてシリカを水に分散させたスラリーが
使用されている。二次ポリシングに用いられる研磨剤に
は、高研磨速度、優れた表面粗さ、スクラッチ発生のな
いことが、また、ファイナルポリシングに用いられる研
磨剤には、高研磨速度、スクラッチおよびＳＳＳ発生の
ないこと、優れたＨａｚｅが、それぞれ要求課題とされ
る。

【００１０】メモリーハードディスクの基板には、アル
ミニウムの表面に下地処理したものが使われ、Ｎｉ−Ｐ
を化学メッキで付着したものなどが一般的である。アル
ミニウム基板用の研磨剤には、主成分としてアルミナを
水に分散させたスラリーが広く使用されている。また、
最近では、小型化、大容量化に対応するためにガラス基
板も普及しつつあり、ガラス基板用の研磨剤には酸化セ
リウム、酸化ジルコニウム、シリカなどを水に分散させ
たスラリーが使用される。メモリーハードディスク基板
に要求される性能も半導体基板と同様、高研磨速度、優
れた表面粗さ、スクラッチの発生のないことである。

【００１１】一方、最近注目されている半導体集積回路
の多層化においては、基板上における各種金属配線パタ
ーンの形成や層間絶縁膜の平坦化を行う技術が重要にな
ってきている。これまで、平坦化技術としてレジストエ
ッチバック、選択ＣＶＤ、熱処理等いくつかの技術が提
案されている。しかし、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
ことは困難な状況にある。

【００１２】そこで、この集積回路のパターンの平坦化
を研磨によって行うケミカルメカニカル研磨加工（ＣＭ
Ｐ）が注目され、その開発が進められている。ＣＭＰに
おいて研磨剤に要求される性能も、高い研磨速度とスク
ラッチの発生のないことが要求され、使用される研磨剤
には、一般的に主成分としてシリカを水に分散させたス
ラリーに種々のケミカル作用を持つ薬品を添加したもの
が使用されている。

【００１３】前記の種々の研磨剤の性能を改良するため
に下記の様な数多くの提案がなされている。まず、半導
体基板について、米国特許第 3,170,273号明細書には、
コロイダルシリカ及びシリカゲルの研磨への適用が開示
されており、その他米国特許第 3,328,141号、第 4,16
9,337号明細書には、研磨速度を改善するために、それ
ぞれ、アルカリ類、有機アミンを添加する方法が記載さ
れている。

【００１４】また、特開昭58-225,177号公報には、第４
級アンモニウム塩添加による改良、特開昭62- 30,333号
公報にはピペラジン添加による改良が提案されている。
さらに、特開昭63-272,458号、特開昭63-272,459号公報
には紐状高分子の添加、特開昭63-272,460号公報にはキ
レート剤の添加、特開平 1-297,487号及び特開平 4-63,
428号公報にはアクリルアミド及び／またはアクリル酸
の重合物の添加、特開平 4-291,722号、特開平 4-291,7
23号及び特開平 4-291,724号公報には各種界面活性剤の
添加が、それぞれ、提案されている。

【００１５】上述した改良発明の目的は、研磨速度の向
上、研磨用スラリーの貯蔵安定性の改善、使用時の経時
変化防止、加工面品質の向上にあった。前述の各種改良
の提案は、そのほとんどが添加物による研磨速度の向
上、あるいはＨａｚｅ、ＳＳＳ、スクラッチ等の表面欠
陥の発生防止を図るものであって、言い換えれば、主と
してケミカル効果を高めるものであって、これまでの砥
粒そのものの改良によるメカニカルな性能の向上に関し
ては、ほとんど検討されていなかった。

【００１６】シリカ微粒子そのものを改良する提案とし
ては、特開昭61-209,909号及び特開昭61-209,910号公報
に高純度なコロイダルシリカの製造方法が開示されてい
るが、砥粒としてのメカニカルな性能を向上させるもの
ではない。

【００１７】さらに、特開平 7-221,059号公報に研磨速
度の向上を図るために、短径／長径比を有するコロイダ
ルシリカの製造方法が開示されているが、砥粒が有する
不純物を低減させるものではない。

【００１８】メモリーハードディスクに関しては、特開
昭61-291,674号及び特開昭62-235,386号公報に、それぞ
れ、シリカ、アルミナの水スラリーに酸性の添加剤を加
える方法が記載されているのをはじめとし、アルミナ砥
粒を基本として酸、各種金属塩、酸化剤、界面活性剤な
どを添加した組成物、アルミナ砥粒の改良など数多くの
提案がなされている。

【００１９】また、ＣＭＰに関しても、本発明者らは、
特願平 5-103,059号及び特願平 6-21,197号によって、
高純度シリカ、コロイダルシリカ、又はその他の砥粒と
各種研磨促進剤を含む集積回路の平坦化用研磨組成物を
提案している。

【００２０】しかしながら、これらの発明においては、
研磨促進剤によるメカノケミカル効果により研磨速度、
及び加工面品質の向上を図っているが、依然として高純
度なシリカ砥粒のメカニカルな性能を向上させるものは
少ないのが現状である。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、半導体
基板、メモリーハードディスク基板及びＣＭＰに用いら
れる研磨剤については、数多くの提案がなされている。
しかし、従来のシリカまたはアルミナ砥粒は、需要家よ
り要求のある高研磨速度、表面の各種欠陥（スクラッ
チ、Ｈａｚｅ、ＳＳＳなど）の発生防止、高純度、及び
低価格の全てについて、同時に満足できるものとは言え
なかった。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな目的を満足するのに好適な優れた研磨剤を得るべく
研究を重ねた結果、水の存在下にて熱処理したフューム
ドシリカの水スラリー、またはこの水スラリーに研磨促
進剤等を添加した研磨剤は、高純度、かつ低価格であり
ながら、高研磨速度と平滑性、無傷性とを高いレベルで
同時達成できることを知得するに至った。さらに鋭意研
究を重ねて、本発明を完成するに至ったのである。

【００２３】すなわち、本発明は以下に示すとおりであ
る。（１）フュームドシリカを、水の存在下、３０〜２０
０℃の温度で熱処理してなることを特徴とする研磨用砥
粒。

【００２４】（２）フュームドシリカを、水の存在
下、３０〜２００℃の温度で熱処理してなることを特徴
とする研磨用砥粒、及び水を主成分とすることを特徴と
する研磨用組成物。

【００２５】（３）フュームドシリカを、水の存在
下、３０〜２００℃の温度で熱処理してなることを特徴
とする研磨用砥粒及び水を主成分とする組成物に、金属
水酸化物、金属炭酸塩、アミン類、第４級アンモニウム
水酸化物、及び酸化剤から選ばれた少なくとも１種の研
磨促進剤が、前記組成物１００重量部に対し０．０００
０５〜２０重量部の比率割合で添加されていることを特
徴とする研磨用組成物。

【００２６】（４）水１００重量部に対し研磨用砥粒
が０．１〜１００重量部の比率割合であることを特徴と
する前記第（２）項または第（３）項記載の研磨用組成
物。

【００２７】（５）半導体基板、メモリーハードディ
スク用基板、ガラスまたは半導体デバイスの表面研磨に
用いられることを特徴とする前記第（２）項、第（３）
項または第（４）項記載の研磨用組成物。

【００２８】以下、本発明を更に詳細に説明する。フュ
ームドシリカは、発煙シリカとも呼ばれ、四塩化ケイ素
と水素を空気中で燃焼することにより製造される。その
反応式を示すと、次のとおりである。２Ｈ₂＋Ｏ₂＋ＳｉＣｌ₄→ＳｉＯ₂＋４ＨＣｌ

【００２９】フュームドシリカは、ほぼ球形の微細な一
次粒子が数個〜数十個集まった鎖構造の二次粒子を形成
している。このフュームドシリカは、高温で熱処理され
るため比較的硬質であり、これを用いて半導体ウェーハ
を研磨する時に、そのウェーハ表層部にスクラッチ、Ｓ
ＳＳなどの傷が発生するという欠点がある。しかし、金
属不純物は少なく高純度で、粒子の会合度は他のシリカ
に比べて大きく、高い研磨速度を示す。さらに、水中に
おける分散性がよいという特徴を有している。

【００３０】一方、湿式法で製造される最も代表的な微
粒子シリカは、コロイダルシリカ（Colloidal Silica）
であり、その中でも高純度で異なる特徴を有するシリカ
（高純度シリカ）がある。

【００３１】コロイダルシリカは、ケイ酸ナトリウム溶
液をイオン交換することで得られ、通常は球状の一次粒
子の単位で溶媒中に分散している。コロイダルシリカ
は、粒子径の調節も比較的容易であり、半導体基板、各
種メモリーハードディスク用素材、フォトマスク、サフ
ァイアの研磨、ＣＭＰ等に広く使用されている。

【００３２】コロイダルシリカは、その表面に水酸基を
もっているため、特別に研磨促進剤を添加しなくても、
ある程度の範囲ではメカノケミカル研磨効果を示すた
め、微細研磨には好適であり、また低価格であるという
長所を有する。その反面、粒子の会合度が小さく、高純
度で会合度が大きいシリカよりも研磨速度が小さい。ま
た、金属不純物が多いという欠点を有する。

【００３３】又、有機シラン化合物を酸又はアルカリで
加水分解して製造される高純度シリカは、微細な一次粒
子が複数個凝集した二次粒子からなり、半導体ウェーハ
のファイナルポリシングに使用されている。この高純度
シリカは、一般に金属不純物が極めて少ない高純度のシ
リカであるが、フュームドシリカやコロイダルシリカに
比べかなり高価である。また、研磨速度はコロイダルシ
リカより大きくフュームドシリカより小さい。

【００３４】本発明で用いられるフュームドシリカは、
親水性フュームドシリカであれば、その一次粒子径（Ｂ
ＥＴ法で測定される）及びその結合状態については特に
限定されないが、研磨速度、表面粗さ、表面上の各種欠
陥の発生を考慮すると、一次粒子径は１〜５００ｎｍが
好ましく、１０〜１００ｎｍが最も好適である。

【００３５】本発明では、フュームドシリカは、研磨用
砥粒として、水の存在下で熱処理されることが必要であ
る。この加熱処理に際しては、低級アルコールとして、
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等
の低級アルコールを用いることができるが、安全性、経
済性、取扱の利便性を考慮すると、水を使用することが
最も好ましい。

【００３６】熱処理温度は高温であるほど処理時間の短
縮が可能であるが、その処理温度については、生産性及
び経済性を考慮すると、３０〜２００℃であり、好まし
くは、８０〜１２０℃である。

【００３７】本発明の研磨用組成物は、上記した研磨用
砥粒、すなわち、水の存在下、３０〜２００℃の温度で
加熱処理されたフュームドシリカ、及び水を主成分とす
るものである。

【００３８】熱処理されたフュームドシリカの研磨用組
成物中の含有量は、通常、水１００重量部に対して０．
１〜１００重量部、好ましくは０．３〜３５重量部であ
る。０．１重量部未満であると研磨速度は小さくなり、
かつ、比較的大きなスクラッチが発生しやすくなる。ま
た、１００重量部を超えると均一分散が保てなくなり、
かつ、スラリー粘度が過大となって取扱いが困難とな
る。

【００３９】また、本発明では、前記した熱処理された
フュームドシリカ及び水を主成分とする組成物に、さら
に、公知の研磨促進剤を添加して使用するのが好まし
い。このような公知の研磨促進剤として、アルカリ類ま
たは酸化剤を挙げることができる。使用するアルカリ類
または酸化剤の種類については必ずしも限定されるもの
ではないが、アルカリ類のうちでは、水酸化カリウム、
水酸化ナトリウムのような金属水酸化物、炭酸ナトリウ
ム、炭酸アンモニウムのような金属炭酸塩、アンモニ
ア、モノエタノールアミン、ピペラジンのようなアミン
類、テトラメチルアンモニウム水酸化物などの第４級ア
ンモニウム水酸化物類等水溶性のアルカリ性物質が特に
好ましく、また、酸化剤のうちでは、過酸化水素、塩素
化合物類のような酸化剤が特に好ましい。

【００４０】これら研磨促進剤の研磨用組成物中の含有
量は、研磨用砥粒及び水を主成分とする研磨用組成物１
００重量部に対して０．００００５〜２０重量部が有効
である。この含有量が０．００００５重量部未満である
と研磨促進剤の添加効果が期待できなくなる。また、２
０重量部を超えても、添加効果が向上することもなく経
済的でないばかりか、研磨面に欠陥が生じることがあ
る。

【００４１】また、本発明の研磨用組成物の調整に際し
て、製品の品質保持や安定性等を図る目的や、被加工物
の種類、加工条件等の研磨加工上の必要条件に応じて、
次に示すような各種の公知の副添加剤を加えてもよい。

【００４２】副添加剤の好適な例としては、セルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロースのようなセルロース類、ポリビニルアルコール
のような水溶性高分子（乳化剤）類、エタノール、プロ
パノール、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、グリセリンのような水溶性アルコール類、アルキル
ベンゼンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン酸のホ
ルマリン縮合物のような界面活性剤、リグニンスルホン
酸塩、ポリアクリル酸塩のような有機ポリアニオン系物
質、塩化マグネシウム、酢酸カリウムのような無機塩
類、等が挙げられる。

【００４３】本発明の研磨用組成物の調整は、前記の各
成分、すなわち、熱処理したフュームドシリカと水、ま
たはこれに各種添加剤を所定の割合で混合して撹拌すれ
ばよい。処理したフュームドシリカは水に分散してスラ
リーとなり、さらに添加剤はこの溶液に均一に溶解す
る。なお、混合順序等は特に制限されるものではない。

【００４４】また、本発明の研磨用組成物は、比較的高
濃度の原料として調整し、実際の研磨加工時に希釈して
使用することも可能である。前述の好ましい濃度範囲
は、実際の研磨加工時のものとして記述した。

【００４５】以下に、本発明の研磨用組成物の作用のメ
カニズムを推察する。フュームドシリカは、比較的硬質
なほぼ球形の一次粒子が数個〜数十個集まった鎖構造の
二次粒子より形成されている。

【００４６】フュームドシリカは水と混合させるだけ
で、その粒子表面に存在する水酸基の効果によって比較
的容易に水に分散するため、表面上は膨潤しているよう
に観察される。しかし、実際には一次粒子間に水が全く
浸透しておらず、膨潤していない。すなわち粒子間に水
が存在することによるサスペンション効果が生じておら
ず、二次粒子は弾力を有していない。このため、このフ
ュームドシリカを砥粒とした研磨剤で研磨を行った場
合、硬い二次粒子がウェーハ表面を転がりながら、比較
的小さい接触面積で研磨（破壊）が行われるため、表面
上に各種欠陥が大量に発生するものと考えられる。

【００４７】これに対し、前記した熱処理されたフュー
ムドシリカにおいては、一次粒子間にはサスペンション
となりうる水が浸透しているため、二次粒子として弾力
を有している。そして、この処理を施したフュームドシ
リカを砥粒として研磨を行った場合、一次粒子単位での
膨潤ではなく、弾力性がある二次粒子が研磨面の間に生
じる衝撃を和らげながら、比較的大きな面積で研磨が行
われるため、研磨速度が低下することなく表面上の各種
欠陥の発生防止が可能になるものと考えられる。

【００４８】また、本発明の熱処理されたフュームドシ
リカが、処理前のフュームドシリカと明らかに異なるこ
とは、熱処理前後のスラリーの粘度の変化によって立証
される。一例を挙げると、一次粒径３０ｎｍのフューム
ドシリカを水８５重量部に対して１５重量部混合したス
ラリーの見かけ上の粘度は約２００センチポイズである
が、これを１００℃、１５分間煮沸したものは、一次粒
径がほとんど変化しないにも関わらず粘度は１０，００
０センチポイズ以上に上昇し、熱処理によってシリカ粒
子の状態が変化していることが明確に示される。

【００４９】

【実施例】以下に、実施例によって、具体的に本発明を
説明するが、本発明は、これらの実施例の構成に何ら限
定されるものではない。

【００５０】［フュームドシリカの熱処理と水スラリー
の調整］フュームドシリカ（Ａｅｒｏｓｉｌ９０（日
本アエロジル（株）商品名）、一次粒子径３０ｎｍ）１
５重量部を、撹拌機を用いて水８５重量部に分散させ、
シリカの水スラリーを調整した。この水スラリーをオー
トクレーブに入れ、最高温度１００℃、処理時間１５分
間の条件にて熱処理を行った。熱処理後のスラリーをオ
ートクレーブより取り出し、水を添加、撹拌機を用いて
混合し、水９０重量部に対しシリカ１０重量部の濃度の
スラリーを調整した。

【００５１】［比較例に用いた各砥粒の水スラリーの調
整］砥粒として、コロイダルシリカ（一次粒子径３５ｎ
ｍ）、高純度シリカ（一次粒子径３５ｎｍ）、酸化セリ
ウム（平均粒子径２μｍ）、酸化ジルコニウム（平均粒
子径２μｍ）及びフュームドシリカ（Ａｅｒｏｓｉｌ
９０、非処理）を、それぞれ、撹拌機を用いて水に分散
させて、水９０重量部に対し砥粒１０重量部の濃度の水
スラリーを調整した。

【００５２】［研磨試験用シリコンウェーハの作成］フ
ァイナルポリシングの研磨試験及び二次ポリシングの研
磨試験には、被研磨物として、一次ポリシング研磨を施
した（一次ポリシング上がり）シリコンウェーハを用い
た。一次ポリシング研磨は、片面研磨機（定盤径８１０
ｍｍ）及び研磨パッド（ＳｕｒｆｉｎIII −１、（株)
フジミインコーポレーテッド商品名）を使用し、研磨剤
としてＣｏｍｐｏｌ−５０ＡＤ（（株) フジミインコー
ポレーテッド商品名）を２０倍希釈したものを供給量６
０００ｍｌ／ｍｉｎで供給し、定盤回転数８７ｒｐｍ、
荷重３５０ｇ／ｃｍ²、研磨時間３０分の条件で、４”
φシリコンウェーハ＜Ｐ−１１１＞に実施した。

【００５３】

【実施例１〜５及び比較例１〜３】前記した一次ポリシ
ング上がりのシリコンウェーハを被研磨物として、下記
に示す研磨条件と評価条件でファイナルポリシングの試
験を行なった。表１に、使用した水スラリー中の各砥
粒、水スラリーに添加された各研磨促進剤及びその添加
量を示す。各砥粒の水スラリー（水９０重量部に対し砥
粒１０重量部の濃度のもの）１ｋｇに対し表１に示した
量の研磨促進剤を添加し、水で１０倍に希釈したものを
研磨用組成物として用いた。

【００５４】［研磨条件］片面研磨機（定盤径８１０ｍ
ｍ）及び研磨パッド（Ｓｕｒｆｉｎ−０００、（株) フ
ジミインコーポレーテッド商品名）を使用し、研磨用組
成物供給量２００ｍｌ／ｍｉｎ、定盤回転数６０ｒｐ
ｍ、荷重１００ｇ／ｃｍ²、研磨時間１０分の条件で研
磨した。

【００５５】［評価条件］研磨速度：Ｈａｚｅの改善が止まるまでの時間（Ｈ
ＦＴ、Haze Free Time）を測定する（単位；分）。な
お、Ｈａｚｅは、暗室内でウェーハ表面に強い光束を当
てた時、乳白色に見える曇りの有無を目視にて判定す
る。スクラッチ：研磨後洗浄・乾燥を行い、スポットライ
ト下目視にてスクラッチの有無を判定する。ＳＳＳ：研磨後、水、六価クロム及びフッ酸から
なるジルトル溶液に一定時間浸積することでエッチング
を行い、洗浄・乾燥後、スポットライト下目視にて潜傷
数を数える（単位；潜傷数／ウェーハ１枚）。

【００５６】試験結果を表１に示す。表１から、ファイ
ナルポリシングにおいて、本発明のフュームドシリカを
用いると、非処理のフュームドシリカに比べ、スクラッ
チ、ＳＳＳ発生が防止可能であると同時に、他のシリカ
に比較して高い研磨速度が得られていることがわかる。

【００５７】

【実施例６〜９及び比較例４〜６】前記した一次ポリシ
ング上がりのシリコンウェーハを被研磨物として、下記
に示す研磨条件と評価条件で二次ポリシングの試験を行
なった。表２に、使用した水スラリー中の各砥粒、水ス
ラリーに添加された各研磨促進剤及びその添加量を示
す。各砥粒の水スラリー（水９０重量部に対し砥粒１０
重量部の濃度のもの）１ｋｇに対し表２に示した量の研
磨促進剤を添加し水で２０倍に希釈したものを研磨用組
成物として用いた。

【００５８】［研磨条件］片面研磨機（定盤径８１０ｍ
ｍ）及び研磨パッド（Ｓｕｒｆｉｎ III−１、（株) フ
ジミインコーポレーテッド商品名）を使用し、研磨用組
成物供給量１０００ｍｌ／ｍｉｎ、定盤回転数８７ｒｐ
ｍ、荷重１５０ｇ／ｃｍ²、研磨時間１０分の条件で研
磨した。

【００５９】［評価条件］研磨速度：研磨後、ウェーハを洗浄、乾燥し、研磨
によるウェーハの厚み減を５点測定することにより、研
磨速度を求める（単位；μｍ／分）。表面粗さ：ＷＹＫＯ社製、ＴＯＰＯ−３Ｄを用い、
ヘッド４０倍にて測定した。Ｒａで表示する（単位；ｎ
ｍ）。スクラッチ：研磨後洗浄・乾燥を行い、スポットライ
ト下目視にてウェーハ５枚を観察し、スクラッチの有無
を判定する。

【００６０】試験結果を表２に示す。表２から、二次ポ
リシングにおいて、本発明のフュームドシリカを用いる
と、非処理のフュームドシリカに比べ、スクラッチ発生
が防止可能であると同時に、他のシリカに比較して高い
研磨速度が得られていることがわかる。

【００６１】

【実施例１０及び比較例７】被研磨物としてＮｉ−Ｐの
無電解メッキを施したアルミニウム基板を用い、下記に
示す研磨条件と評価条件でメモリーハードディスクの研
磨試験を行なった。表３に使用した水スラリー中の各砥
粒、水スラリーに添加された各研磨促進剤及びその添加
量を示す。各砥粒の水スラリー（水９０重量部に対し砥
粒１０重量部の濃度のもの）１ｋｇに対し研磨促進剤と
してアンモニア水１０ｃｃをそれぞれ添加したものを無
希釈で研磨用組成物として用いた。

【００６２】［研磨条件］両面研磨機（定盤径６４０ｍ
ｍ）及び研磨パッド（Ｓｕｒｆｉｎ０１８−３スライ
ス、（株) フジミインコーポレーテッド商品名）を使用
し、研磨用組成物供給量１００ｍｌ／ｍｉｎ、定盤回転
数６０ｒｐｍ、荷重８０ｇ／ｃｍ²、研磨時間２０分の
条件で研磨した。

【００６３】［評価条件］研磨速度：研磨後、ディスクを洗浄、乾燥し、研磨
によるディスクの重量減を測定し、Ｎｉ−Ｐ比重とディ
スク面積より厚み換算することにより、研磨速度を求め
る（単位；μｍ／分）。表面粗さ：ＷＹＫＯ社製、ＴＯＰＯ−３Ｄを用い、
ヘッド４０倍にて測定した。Ｒａで表示する（単位；ｎ
ｍ）。スクラッチ：研磨後洗浄・乾燥を行い、スポットライ
ト下目視にてスクラッチの数を数える（単位；スクラッ
チ数／ディスク１枚）。

【００６４】試験結果を表３に示す。表３から、メモリ
ーハードディスクの研磨試験において、本発明のフュー
ムドシリカを用いると、非処理のフュームドシリカに比
べ、表面粗さが改善され、スクラッチ発生も減少してい
ることがわかる。

【００６５】

【実施例１１〜１５及び比較例８〜１１】被研磨物とし
て青板ガラスを用いて、下記に示す研磨条件と評価条件
でガラスの研磨試験を行なった。表４に、使用した水ス
ラリー中の各砥粒、水スラリーに添加された各研磨促進
剤及びその添加量を示す。各砥粒の水スラリー（水９０
重量部に対し砥粒１０重量部の濃度のもの）１ｋｇに対
し表４に示した量の研磨促進剤を添加したもの（一部は
研磨促進剤なし）を無希釈で研磨用組成物として用い
た。

【００６６】［研磨条件］両面研磨機（定盤径６４０ｍ
ｍ）及び研磨パッド（ＬＰ−６６、ＪＡＭＥＳＨ．ＲＨ
ＯＤＥ＆ＣＯ．商品名）を使用し、研磨用組成物供給量
１００ｍｌ／ｍｉｎ、定盤回転数６０ｒｐｍ、荷重８０
ｇ／ｃｍ²、研磨時間３０分の条件で研磨した。

【００６７】［評価条件］研磨速度：研磨後、青板ガラスを洗浄、乾燥し、研
磨による青板ガラスの重量減を測定し、青板ガラスの比
重と面積より厚み換算することにより、研磨速度を求め
る（単位；μｍ／分）。表面粗さ：ＷＹＫＯ社製、ＴＯＰＯ−３Ｄを用い、
ヘッド４０倍にて測定した。Ｒａで表示する（単位；ｎ
ｍ）。スクラッチ：研磨後洗浄・乾燥を行い、スポットライ
ト下目視にてスクラッチの数を数える（単位；スクラッ
チ数／青板ガラス１枚）。ＳＳＳ：研磨後、水、及びフッ酸からなる溶液に
一定時間浸積することでエッチングを行い、洗浄・乾燥
後、スポットライト下目視にて潜傷数を数える（単位；
潜傷数／青板ガラス１枚）。

【００６８】試験結果を表４に示す。表４から、青板ガ
ラスの研磨において、本発明のフュームドシリカを用い
ると、他の砥粒に比べスクラッチおよびＳＳＳの発生が
防止可能であることがわかる。

【００６９】

【実施例１６〜１７及び比較例１２〜１４】被研磨物と
して熱酸化法により二酸化ケイ素膜を成膜した６”φシ
リコンウェーハを用いて、下記に示す研磨条件と評価条
件でＣＭＰに関する研磨試験を行った。表５に、使用し
た水スラリー中の各砥粒、水スラリーに添加された各研
磨促進剤及びその添加量を示す。各砥粒の水スラリー
（水９０重量部に対し砥粒１０重量部の濃度のもの）１
ｋｇに対し表５に示した量の研磨促進剤を添加したもの
を無希釈で研磨用組成物として用いた。

【００７０】［研磨条件］片面研磨機（定盤径５７０ｍ
ｍ）及び研磨パッド（ＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４０
０、Ｒｏｄｅｌ社（米）商品名）を使用し、研磨用組成
物供給量１５０ｍｌ／ｍｉｎ、定盤回転数３０ｒｐｍ、
荷重４９０ｇ／ｃｍ²、研磨時間１分の条件で研磨し
た。

【００７１】研磨速度：研磨後、ウェーハを洗浄、
乾燥し、研磨によるウェーハの厚み減を６０点測定する
ことにより、研磨速度を求める（単位；オングストロー
ム／分）。スクラッチ：研磨後洗浄・乾燥を行い、スポットライ
ト下目視にてスクラッチの有無を判定する。

【００７２】試験結果を表５に示す。表５から、ＣＭＰ
に関する二酸化ケイ素膜の研磨において、本発明のフュ
ームドシリカを用いると、他のシリカに比較して高い研
磨速度が得られており、スクラッチの発生もないことが
わかる。

【００７３】

【発明の効果】水の存在下で熱処理したフュームドシリ
カを砥粒とする水性スラリー、またはこれに研磨促進剤
などの添加剤を添加して得られる研磨用組成物は、高純
度、かつ低価格であり、シリコンウェーハ等の半導体基
板、メモリーハードディスク基板、ガラスや半導体デバ
イスの研磨において、高い研磨速度と優れた平滑性、無
傷性を同時に達成できることが確認された。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】

【表３】

【００７７】

【表４】

【００７８】

【表５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 5/84 Ｇ１１Ｂ 5/84 ＡＨ０１Ｌ 21/304 ３２１Ｈ０１Ｌ 21/304 ３２１Ｐ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フュームドシリカを、水の存在下、３０
〜２００℃の温度で熱処理してなることを特徴とする研
磨用砥粒。
【請求項２】フュームドシリカを、水の存在下、３０
〜２００℃の温度で熱処理してなることを特徴とする研
磨用砥粒、及び水を主成分とすることを特徴とする研磨
用組成物。
【請求項３】フュームドシリカを、水の存在下、３０
〜２００℃の温度で熱処理してなることを特徴とする研
磨用砥粒及び水を主成分とする組成物に、金属水酸化
物、金属炭酸塩、アミン類、第４級アンモニウム水酸化
物、及び酸化剤から選ばれた少なくとも１種の研磨促進
剤が、前記組成物１００重量部に対し０．００００５〜
２０重量部の比率割合で添加されていることを特徴とす
る研磨用組成物。
【請求項４】水１００重量部に対し研磨用砥粒が０．
１〜１００重量部の比率割合であることを特徴とする請
求項２または３記載の研磨用組成物。
【請求項５】半導体基板、メモリーハードディスク用
基板、ガラスまたは半導体デバイスの表面研磨に用いら
れることを特徴とする請求項２、３または４記載の研磨
用組成物。