JPWO2008102672A1 - 研磨スラリーおよびその製造方法、ならびに窒化物結晶体およびその表面研磨方法 - Google Patents
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Abstract
窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さい研磨スラリーを用いることで、窒化物結晶体の表面を効率的に研磨するスラリーを提供する。
Description
本発明は、窒化物結晶体の表面の研磨に好適に用いられる研磨スラリーおよびその製造方法に関する。
モータなどの摺動部品などに用いられる窒化物セラミックス部品としては、Si3N4結晶体(本願にいう結晶体には、単結晶体および多結晶体が含まれる。以下同じ。)、AlN結晶体、TiN結晶体、GaN結晶体などの焼結体などが挙げられる。これらの結晶体は、所定の形状に成型された後、その表面が研磨により平坦かつ平滑にされることにより、摺動部品となる。
また、半導体デバイスの基板として用いられるウエハを形成する結晶体としては、SiO2結晶体などの絶縁性結晶体、シリコン結晶体、窒化物結晶体などの半導性結晶体などが挙げられる。これらの結晶体は、いずれも所定の形状に切り出された後、その表面が研磨により平坦かつ平滑にされることにより、基板となる。
たとえば、特開2003−306669号公報(特許文献1)には、SiO2結晶などの酸化物結晶の表面を研磨するためのスラリーとして、水、研磨粒子、および研磨促進剤からなり、研磨促進剤として有機酸または有機酸塩が使用され、酸性を示す研磨スラリーが提案されている。また、特開2001−035819号公報(特許文献2)には、シリコン結晶の表面を研磨するためのスラリーとして、砥粒および結合剤を有する結合体粒子が液体中に分散してなる研磨スラリーが提案されている。
しかし、上記窒化物結晶体については、その結晶が化学的にきわめて安定であるため、その表面を効率的に研磨するための研磨スラリーは、未だに得えられていない。
特開2003−306669号公報
特開2001−035819号公報
本発明は、上記現状に鑑み、窒化物結晶体の表面を効率的に研磨するスラリーおよびその製造方法ならびにその研磨スラリーを用いた窒化物結晶体の表面研磨方法を提供することを目的とする。
本発明は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする研磨スラリーである。
本発明にかかる研磨スラリーにおいて、分散剤としてアニオン性有機分散剤および無機分散剤を含むことができる。また、酸化物砥粒の等電点は、研磨スラリーのpHより大きくすることができる。また、酸化物砥粒を形成する酸化物は、Ti2O、Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、Cr2O3、SiO2、Al2O3、MnO2およびZrO2からなる群から選ばれる少なくとも1種類とすることができる。また、アニオン性有機分散剤は、−COOM基(ここでMはH、NH4または金属元素)を含むことができる。また、無機分散剤は、Ca(NO3)2、NaNO3、Al(NO3)3、Mg(NO3)2、Ni(NO3)2、Cr(NO3)3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2、Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3、CuSO4、FeSO4、ZnSO4、MnSO4、Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4、CaCl2、NaCl、AlCl3、MgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl2、ZnCl2およびMnCl2からなる群から選ばれる少なくとも1種類とすることができる。
また、本発明は、上記の研磨スラリーの製造方法であって、水性液体に少なくとも酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかを添加した後、酸化物砥粒を機械的に分散させることを特徴とする研磨スラリーの製造方法である。
また、本発明は、上記の研磨スラリーを用いて窒化物結晶体の表面を化学機械的に研磨することを特徴とする窒化物結晶体の表面研磨方法である。
また、本発明は、上記の表面研磨方法によって得られる表面粗さRaが2nm以下の窒化物結晶体である。
本発明によれば、窒化物結晶体の表面を効率的に研磨するスラリーおよびその製造方法ならびにその研磨スラリーを用いた窒化物結晶体の表面研磨方法を提供することができる。
1 サンプル瓶
2 蓋
10 研磨スラリー
10a 酸化物砥粒
10b スラリー液
21 結晶ホルダ
21c,25c 回転軸
24 重り
25 定盤
28 研磨パッド
29 研磨スラリー供給口
30 窒化物結晶体。
2 蓋
10 研磨スラリー
10a 酸化物砥粒
10b スラリー液
21 結晶ホルダ
21c,25c 回転軸
24 重り
25 定盤
28 研磨パッド
29 研磨スラリー供給口
30 窒化物結晶体。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
本発明にかかる研磨スラリーは、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。本発明にかかる研磨スラリーは、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤により酸化物砥粒が安定して分散されており、かかる酸化物砥粒と酸化剤とにより効率的な研磨を安定して行なうことができる。
本発明にかかる研磨スラリーは、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。本発明にかかる研磨スラリーは、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤により酸化物砥粒が安定して分散されており、かかる酸化物砥粒と酸化剤とにより効率的な研磨を安定して行なうことができる。
上記のように、本発明にかかる研磨スラリーには、分散剤の用い方によって、すなわち、分散剤としてアニオン性有機分散剤を用いる場合、無機分散剤を用いる場合、ならびにアニオン性有機分散剤および無機分散剤を用いる場合によって、以下の3つの実施形態を取り得る。以下、各実施形態について具体的に説明する。
(実施形態1)
本発明にかかる研磨スラリーの一実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。本発明において、窒化物結晶体とは、結晶性の窒化物であれば特に制限はなく、たとえば窒化物単結晶体および窒化物多結晶体のいずれをも含む。
本発明にかかる研磨スラリーの一実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。本発明において、窒化物結晶体とは、結晶性の窒化物であれば特に制限はなく、たとえば窒化物単結晶体および窒化物多結晶体のいずれをも含む。
本実施形態の研磨スラリーは、酸化物砥粒および酸化剤を含み、pHが7より小さくされていることにより、化学的に安定な窒化物結晶体の表面を酸化させて研磨することが可能となる。すなわち、pHが7より小さい酸性雰囲気下で存在する酸化剤により窒化物結晶体の表面が酸化され、かかる酸化部分が酸化物砥粒によって研磨される。
ここで、酸化剤とは、窒化物結晶体の表面を酸化させる化合物をいう。酸化剤としては、特に制限はないが、研磨速度を高める観点から、トリクロロイソシアヌル酸などの塩素化イソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸ナトリウムなどの塩素化イソシアヌル酸塩、過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、ニクロム酸カリウムなどのニクロム酸塩、臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、次亜塩素酸、硝酸、過酸化水素水、オゾンなどが好ましく用いられる。なお、これらの酸化剤は、単独で用いても、2以上を併用してもよい。
また、研磨スラリー中の酸化剤の含有量は、酸化剤の種類により異なり、特に制限はないが、窒化物結晶体の表面の酸化を促進するとともに研磨設備(研磨装置、研磨パットなど、以下同じ)の腐食を抑制し安定な研磨を行なう観点から、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上1質量%以下がより好ましい。
また、酸化物砥粒とは、酸化物から形成される砥粒をいう。ここで、酸化物砥粒の表面は、多くの水酸基が存在している。かかる酸化物砥粒を水性液体に分散させた場合、その水性液体が酸性であれば液体中の水素イオンが砥粒の表面の水酸基に結合して砥粒の表面が正に帯電し、その水性液体が塩基性であれば液体中の水酸化物イオンが砥粒の表面の水酸基から水素イオンを抜き取って砥粒の表面が負に帯電する。なお、水性液体とは、溶媒として水を主成分とする液体をいう。
本実施形態の研磨スラリーにおいて、酸化物砥粒は、アニオン性有機分散剤よって安定に分散される。研磨スラリーのpHが7より小さい酸性であることから、酸化物砥粒は、正に帯電されやすくなり、アニオン性有機分散剤との静電的引力により水性液体への分散性が高くなる。
酸化物砥粒は、特に制限はないが、酸化物砥粒の等電点が研磨スラリーのpHより大きいことが好ましい。ここで、等電点とは、研磨スラリー中の酸化物砥粒に帯びた電荷の代数和がゼロである点、すなわち酸化物砥粒に帯びた正電荷と負電荷とが等しくなる点をいい、その点における研磨スラリーのpHで表わされる。すなわち、酸化物砥粒の等電点が研磨スラリーのpHより大きい場合、そのスラリー中の酸化物砥粒は、かならず正に帯電しているため、アニオン性有機分散剤との静電的引力により水性液体への分散性がより高まり、より安定な研磨を行なうことができる。
また、酸化物砥粒を形成する酸化物は、特に制限はないが、研磨効率を高める観点からは、窒化物結晶体よりもモース硬度が大きいものが好ましく、研磨傷を抑制する観点からは、窒化物結晶体よりもモース硬度が小さいものが好ましい。たとえばTiO2、Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、Cr2O3、MnO2、SiO2、Al2O3およびZrO2からなる群から選ばれる少なくとも1種類であることが好ましい。ここで、TiO2の等電点
は、4.8〜6.7、Fe2O3(砥粒材料として通常用いられるα−Fe2O3)の等電点は、8.3、Fe3O4の等電点は、6.5、NiOの等電点は、10.3、CuOの等電点は、9.5、Cr2O3の等電点は、6.5〜7.4、MnO2の等電点は、6.0〜8.4、SiO2の等電点は、1〜2.8、Al2O3(砥粒材料として通常用いられるα−Al2O3)の等電点は、9.1〜9.2、ZrO2の等電点は、4であることから、これらの酸化物砥粒は、それぞれの等電点より低いpHを有する研磨スラリー中に分散されていることが好ましい。
は、4.8〜6.7、Fe2O3(砥粒材料として通常用いられるα−Fe2O3)の等電点は、8.3、Fe3O4の等電点は、6.5、NiOの等電点は、10.3、CuOの等電点は、9.5、Cr2O3の等電点は、6.5〜7.4、MnO2の等電点は、6.0〜8.4、SiO2の等電点は、1〜2.8、Al2O3(砥粒材料として通常用いられるα−Al2O3)の等電点は、9.1〜9.2、ZrO2の等電点は、4であることから、これらの酸化物砥粒は、それぞれの等電点より低いpHを有する研磨スラリー中に分散されていることが好ましい。
研磨スラリー中の酸化物砥粒の含有量は、窒化物結晶体の表面の研磨を促進するとともに研磨傷の形成を抑制して安定な研磨を行なう観点から、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上10質量%以下がより好ましい。
また、酸化物砥粒のモース硬度は、研磨速度を高く維持しながら研磨傷を抑制する観点から、被研磨物となる窒化物結晶体のモース硬度との差が、3以下であることが好ましい。また、酸化物砥粒の径は、窒化物結晶体の表面の研磨を促進するとともに研磨傷の形成を抑制して安定な研磨を行なう観点から、平均粒径0.1μm以上3μm以下が好ましく、平均粒径0.4μm以上1μm以下がより好ましい。
本実施形態の研磨スラリーにおいて、アニオン性有機分散剤としては、特に制限はなく、たとえば、−COOM基(ここでMは、H、NH4または金属元素、以下同じ)、−COO−基、−SO3M基(ここでMは、H、NH4または金属元素、以下同じ)、−OSO3M基(ここでMは、H、NH4または金属元素、以下同じ)、(−O)2S=O基、−OPOOM基(ここでMは、H、NH4または金属元素、以下同じ)、(−O)2PO(OM)2基(ここでMは、H、NH4または金属元素、以下同じ)、(−O)3PO基など含むアニオン性の有機化合物が挙げられる。負電荷を有し酸化物砥粒の分散性が高い観点から、−COOM基を含むことが好ましく、たとえば、ポリアクリル酸またはその塩が好ましい。研磨スラリー中のアニオン性有機分散剤の平均分子量は、研磨速度を高く維持しながら酸化物砥粒の分散性を高め安定な研磨を行なう観点から、1000以上50000以下が好ましく、2000以上35000以下がより好ましい。また、研磨スラリー中のアニオン性有機分散剤の含有量は、酸化物砥粒の種類および含有量などにより変動されるが、研磨速度を高く維持しながら酸化物砥粒の分散性を高め安定な研磨を行なう観点から、0.001質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上5質量以下がより好ましい。
また、アニオン性有機分散剤は、消泡性が高い観点から、複数の親水基を含有すること、疎水基が少ないこと、存在する疎水基は側鎖や枝分かれを有することなどが好ましい。分散スラリー中に泡が含まれると、砥粒の分散性が低下するとともに研磨性能が低下する。
また、本実施形態の研磨スラリーのpHの値xとORP(酸化還元電位、以下同じ)の値y(mV)とは、研磨速度を高める観点から、以下の式(1)および式(2)
y≧−50x+1000 ・・・(1)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。ここで、ORPとは、溶液中に共存する酸化体と還元体の間の平衡状態によって定まるエネルギーレベル(酸化還元電位)を意味する。測定によって得られるORPは、比較電極に対する値であり、比較電極の種類が異なれば、同一溶液の測定値は、見かけ上異なる。一般の学術論文などでは、比較電極として標準水素電極(N.H.E)が用いられることが多い。本願におけるORPは、標準水素電極(N.H.E)を比較電極とした値として示す。
y≧−50x+1000 ・・・(1)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。ここで、ORPとは、溶液中に共存する酸化体と還元体の間の平衡状態によって定まるエネルギーレベル(酸化還元電位)を意味する。測定によって得られるORPは、比較電極に対する値であり、比較電極の種類が異なれば、同一溶液の測定値は、見かけ上異なる。一般の学術論文などでは、比較電極として標準水素電極(N.H.E)が用いられることが多い。本願におけるORPは、標準水素電極(N.H.E)を比較電極とした値として示す。
本実施形態の研磨スラリーのpHの値xとORPの値y(mV)とが、y<−50x+1000であると、研磨スラリーの酸化力が弱く、窒化物結晶体の表面の研磨速度が低くなる。一方、y>−50x+1900であると、研磨スラリーの酸化力が強くなりすぎ、研磨パッド、定盤などの研磨設備に対する腐食作用が強くなり、安定したCMP(化学機械的研磨、以下同じ)が困難となる。
また、研磨速度をより高める観点から、さらに、y≧−50x+1300であることが好ましい。すなわち、研磨スラリーのpHの値xとORPの値y(mV)とが、以下の式(2)および式(3)
y≦−50x+1900 ・・・(2)
y≧−50x+1300 ・・・(3)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。
y≦−50x+1900 ・・・(2)
y≧−50x+1300 ・・・(3)
のいずれもの関係を満たすことが好ましい。
また、本実施形態の研磨スラリーは、pHが7より小さい。研磨速度を高める観点から、研磨スラリーのpHは、3より小さいことが好ましい。ここで、研磨スラリーには、研磨スラリーのpHの調整に用いられる酸、塩基および/または塩(以下、pH調整剤という)が含まれる。ここで、研磨スラリーのpH調整剤には、特に制限はなく、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、炭酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などの有機酸、KOH、NaOH、NH4OH、アミン
などの塩基の他、これらの酸または塩基を含む塩を用いることができる。また、上記酸化剤の添加により、pHを調整することもできる。
などの塩基の他、これらの酸または塩基を含む塩を用いることができる。また、上記酸化剤の添加により、pHを調整することもできる。
(実施形態2)
本発明にかかる研磨スラリーの他の実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、無機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。
本発明にかかる研磨スラリーの他の実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、無機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。
すなわち、本実施形態の研磨スラリーは、分散剤としてアニオン性有機分散剤に替えて無機分散剤が用いられていること以外は、実施形態1の研磨スラリーと同様である。本実施形態の研磨スラリーにおいて、pHが7より小さい酸性条件下で、無機分散剤は、スラリー中の水性液体によって溶媒和されてスラリー中に浮遊して分散される。このスラリー中に分散されている溶媒和された浮遊性の無機分散剤は、負に帯電している。このため、pHが7より小さい酸性条件下、正に帯電されやすい酸化物砥粒は、負に帯電した浮遊性の無機分散剤との静電的引力により水性液体への分散性が高くなる。
本実施形態の研磨スラリー中の無機分散剤は、pHが7より小さい酸性条件下において、浮遊性の分散剤として機能するものであれば特に制限はないが、そのスラリー中への浮遊性および分散性が高い観点から、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、塩化物などが好ましく、たとえば、Ca(NO3)2、NaNO3、Al(NO3)3、Mg(NO3)2、Ni(NO3)2、Cr(NO3)3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2、Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3、CuSO4、FeSO4、ZnSO4、MnSO4、Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4、CaCl2、NaCl、AlCl3、MgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl2、ZnCl2およびMnCl2からなる群から選ばれる少なくとも1種類であることが好ましい。
本実施形態の研磨スラリー中の無機分散剤の含有量は、研磨速度を高く維持しながら金属酸化物砥粒の分散性を高め安定な研磨を行なう観点から、0.001質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.2質量以下がより好ましい。
本実施形態の研磨スラリーに用いられる酸化物砥粒、酸化剤、pHなどについては、実施形態1と同様である。
(実施形態3)
本発明にかかる研磨スラリーのさらに他の実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。
本発明にかかる研磨スラリーのさらに他の実施形態は、窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする。
すなわち、本実施形態の研磨スラリーは、酸化物砥粒の分散剤として、アニオン性有機分散剤および無機分散剤を含む点で、分散剤としてアニオン分散剤を含む実施形態1の研磨スラリーおよび分散剤として無機分散剤を含む実施形態2の研磨スラリーと異なる。本実施形態の研磨スラリーは、酸化物砥粒の分散剤として、アニオン性有機分散剤および無機分散剤を含んでいるため、これらの相互作用により酸化物砥粒の分散性がより高くなる。
すなわち、実施形態1においては、酸化物砥粒に帯電した正電荷がアニオン性有機分散剤の負電荷によって打ち消され、酸化物砥粒間の静電気的反発力が低減して酸化物砥粒の凝集による沈降が起こりやすくなるが、浮遊性分散剤として機能する無機分散剤により、酸化物砥粒は、その沈降が抑制されその分散性がより高くなる。また、実施形態2においては、酸化物砥粒に帯電した正電荷が無機分散剤の負電荷によって打ち消され、酸化物砥粒間の静電気的反発力が低減して酸化物砥粒の凝集が起こりやすくなるが、アニオン性有機分散剤の有する負電荷による静電的な反発により、酸化物砥粒は、その凝集が抑制されその分散性がより高くなる。
また、本実施形態の研磨スラリーおいて、酸化物砥粒、アニオン性有機分散剤、酸化剤、pHなどについては、実施形態1と同様であり、無機分散剤については、実施形態2と同様である。
本発明にかかる研磨スラリーの他の実施形態は、酸化物砥粒、分散剤、酸化剤、pHなどについては、上述の実施形態と同様であり、さらに、沈降抑制剤としてベーマイトを含むことを特徴としている。すなわち、研磨スラリーにおいて、さらに、沈降抑制剤としてベーマイトを含むことにより、粘度増加、固体容積が増加し、研磨スラリーの分散性を向上させるとともに、粘度を制御するができる。研磨スラリー中のベーマイト含有量は、研磨スラリーの分散性を向上させるとともに、粘度の過剰増加を抑制した研磨スラリーを作製する観点から、0.1質量%以上8質量%未満が好ましく、さらに、1質量%以上3質量%以下がより好ましい。
(実施形態4)
本発明にかかる研磨スラリーの製造方法の一実施形態は、実施形態1〜3の研磨スラリーの製造方法であって、水性液体に少なくとも酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかを添加した後、酸化物砥粒を機械的に分散させることを特徴とする。酸化物砥粒を機械的にかつ強制的に水性液体中に分散させることによって、研磨スラリー内での酸化物砥粒の粒径を低減するとともに、酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および/または無機分散剤との静電的な結びつきが高まり、酸化物砥粒の分散が安定化してその凝集が抑制される。
本発明にかかる研磨スラリーの製造方法の一実施形態は、実施形態1〜3の研磨スラリーの製造方法であって、水性液体に少なくとも酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかを添加した後、酸化物砥粒を機械的に分散させることを特徴とする。酸化物砥粒を機械的にかつ強制的に水性液体中に分散させることによって、研磨スラリー内での酸化物砥粒の粒径を低減するとともに、酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および/または無機分散剤との静電的な結びつきが高まり、酸化物砥粒の分散が安定化してその凝集が抑制される。
ここで、酸化物砥粒を機械的に分散させる方法には、特に制限はないが、少なくとも酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかを含む水性液体をビーズミルなどの中に入れて、機械的に分散させる方法が好ましい。少なくとも酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかを含む水性液体をビーズミルなどの中に入れて、酸化物砥粒を機械的にかつ強制的に水性液体中に分散させることによって、研磨スラリー内での酸化物砥粒の粒径を低減するとともに、酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および/または無機分散剤との静電的な結びつきが高まり、酸化物砥粒の分散が安定化してその凝集が抑制される。
ビーズミルで用いられるビーズには、特に制限はないが、酸化物砥粒の分散性を高める観点から、ZrO2、Al2O3、TiO2、SiO2、Si3N4などの硬質ビーズであり、その粒径は、100μm〜10mm程度であることが好ましい。なお、ビーズミルを用いて酸化物砥粒を機械的に分散させる処理(機械的分散処理)は、水性液体に酸化物砥粒とアニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかが添加された後であれば、どの時期に行なってもよい。
本実施形態の表面研磨方法により、表面粗さRaが2nm以下の窒化物結晶体が効率的に得られる。ここで、表面粗さRaとは、粗さ曲面からその平均面の方向に所定の基準面積だけを抜き取り、この抜き取り部分の平均面から測定曲面までの偏差の絶対値を合計してそれを基準面積で平均した値をいう。また、表面粗さRaは、光干渉式粗さ計、段差変位計、AFM(原子間力顕微鏡)などにより測定することができる。
(実施例1)
1.研磨スラリーの調製
水中に酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのAl2O3砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が2000のポリアクリル酸ナトリウム(以下、PAAという)を0.1質量%添加したスラリーを、平均粒径500μmのニッカトー製のビーズを備えるビーズミルに入れて、100回/minで5時間、酸化物砥粒の機械的分散処理を行なった。この機械的分散処理後のスラリーに、酸化剤としてジクロロイソシアヌル酸ナトリウム(以下、DCIAという)を0.2g/L(ここで、g/Lとは、スラリー1リットルに含まれるグラムを示す単位、以下同じ)、pH調節剤としてリンゴ酸を添加した後、混合することによって、砥粒の平均粒径が1μm、pHが5、ORPが1200mVである研磨スラリーを得た。なお、砥粒の平均粒径は、粒度分布計により測定した。
1.研磨スラリーの調製
水中に酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのAl2O3砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が2000のポリアクリル酸ナトリウム(以下、PAAという)を0.1質量%添加したスラリーを、平均粒径500μmのニッカトー製のビーズを備えるビーズミルに入れて、100回/minで5時間、酸化物砥粒の機械的分散処理を行なった。この機械的分散処理後のスラリーに、酸化剤としてジクロロイソシアヌル酸ナトリウム(以下、DCIAという)を0.2g/L(ここで、g/Lとは、スラリー1リットルに含まれるグラムを示す単位、以下同じ)、pH調節剤としてリンゴ酸を添加した後、混合することによって、砥粒の平均粒径が1μm、pHが5、ORPが1200mVである研磨スラリーを得た。なお、砥粒の平均粒径は、粒度分布計により測定した。
2.研磨スラリーにおける酸化物砥粒の分散性評価
図1を参照して、上記1.により得られた体積が30cm3のスラリー研磨10をサン
プル瓶1(容量:50cm3)に入れて蓋2をした後、サンプル瓶1を1分間以上振とう
した。図1Aを参照して、研磨スラリー10中に酸化物砥粒が均一に分散していることを目視で確認した後、サンプル瓶を室温(たとえば25℃)中で3時間静置した。このとき、図1Bを参照して、研磨スラリーは、沈降した酸化物砥粒10aとスラリー液10bとの2相に分かれた。研磨スラリーにおける酸化物砥粒の分散性(%)は、サンプル瓶1中の研磨スラリー10の高さをH0、沈降した酸化物砥粒10aの高さをH1とすると、以下の式(4)
分散性(%)=100× H1 / H0 ・・・(4)
によって算出される。なお、後述するように、こうして算出される分散性が20%未満(砥粒量が5質量%時)であると、砥粒の沈降により、窒化物結晶体を安定して研磨することが困難となる。実施例1の研磨スラリーにおける酸化物砥粒の分散性は、17%であった。
図1を参照して、上記1.により得られた体積が30cm3のスラリー研磨10をサン
プル瓶1(容量:50cm3)に入れて蓋2をした後、サンプル瓶1を1分間以上振とう
した。図1Aを参照して、研磨スラリー10中に酸化物砥粒が均一に分散していることを目視で確認した後、サンプル瓶を室温(たとえば25℃)中で3時間静置した。このとき、図1Bを参照して、研磨スラリーは、沈降した酸化物砥粒10aとスラリー液10bとの2相に分かれた。研磨スラリーにおける酸化物砥粒の分散性(%)は、サンプル瓶1中の研磨スラリー10の高さをH0、沈降した酸化物砥粒10aの高さをH1とすると、以下の式(4)
分散性(%)=100× H1 / H0 ・・・(4)
によって算出される。なお、後述するように、こうして算出される分散性が20%未満(砥粒量が5質量%時)であると、砥粒の沈降により、窒化物結晶体を安定して研磨することが困難となる。実施例1の研磨スラリーにおける酸化物砥粒の分散性は、17%であった。
3.研磨スラリーによる窒化物結晶体の研磨試験
図2を参照して、上記1.で得られた研磨スラリー10を用いて、窒化物結晶体30であるSi3N4多結晶体の表面を、以下のようにしてCMPを行なった。まず、Si3N4多結晶体(窒化物結晶体30)をセラミックス製の結晶ホルダ21にワックスで貼り付けた。
図2を参照して、上記1.で得られた研磨スラリー10を用いて、窒化物結晶体30であるSi3N4多結晶体の表面を、以下のようにしてCMPを行なった。まず、Si3N4多結晶体(窒化物結晶体30)をセラミックス製の結晶ホルダ21にワックスで貼り付けた。
次に、ポリッシュ装置(図示せず)に設置された直径300mmの定盤25上に研磨パッド28を設置し、研磨スラリー供給口29から酸化物砥粒10aが分散された研磨スラリー10を研磨パッド28に供給しながら、回転軸25cを中心にして研磨パッド28を回転させるとともに、結晶ホルダ21上に重り24を載せることによりSi3N4多結晶体(窒化物結晶体30)を研磨パッド28に押し付けながら、Si3N4多結晶体(窒化物結晶体30)を結晶ホルダ21の回転軸21cを中心にして回転させることにより、Si3N4多結晶体の表面のCMPを行なった。
ここで、研磨パッド28としては、ポリウレタンのスウェードパッド(ニッタ・ハース株式会社製Supreme RN-R)を用い、定盤25としては、ステンレス定盤を用いた。研磨圧力は200g/cm2〜1000g/cm2とし、Si3N4多結晶体(窒化物結晶体30)および研磨パッド28の回転数は、いずれも20回/min〜90回/min、研磨時間は、180分間とした。
上記研磨前後のSi3N4多結晶体(窒化物結晶体30)の厚さの差を研磨時間で除することにより、Si3N4多結晶体の研磨速度を算出した。こうして算出された研磨速度は、3.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.7nmと非常に小さかった。ここで、研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、光干渉式粗さ計を用いて、基準面積として80μm×80μmの範囲で測定した。結果を表1にまとめた。
(実施例2)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例2の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、25%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例2の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、25%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例3)
さらに無機分散剤としてAl(NO3)3を0.2質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例3の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、22%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.2nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
さらに無機分散剤としてAl(NO3)3を0.2質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例3の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、22%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.2nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例4)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例4の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、31%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例4の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、31%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例5)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例5の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.4μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例5の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.4μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例6)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のナフタレンスルホン酸とホルマリンとの縮合物(以下、NSHという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例6の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、29%と高かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.2nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のナフタレンスルホン酸とホルマリンとの縮合物(以下、NSHという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例6の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、29%と高かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.2nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例7)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例7の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%と高かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例7の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%と高かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例8)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が805のヘキサデシルトリリン酸エステル(以下、HDTPという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例8の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、12%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.3nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が805のヘキサデシルトリリン酸エステル(以下、HDTPという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例8の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4.5、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、12%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.3nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例9)
アニオン性分散であるPAAに替えてカチオン性有機分散剤である数平均分子量が320のヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド(以下、HDTMACという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例9の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、15%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
アニオン性分散であるPAAに替えてカチオン性有機分散剤である数平均分子量が320のヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド(以下、HDTMACという)を0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例9の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、4、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、15%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(実施例10)
pHを4から10としたこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例10の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、10、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、7%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.9nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
pHを4から10としたこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例10の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、10、ORPは、1150mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、7%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.9nmと非常に小さかった。結果を表1にまとめた。
(比較例1)
無機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例9と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例1の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1100mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、6%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.2nmであった。結果を表1にまとめた。
無機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例9と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例1の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1100mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、6%と低かったが、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.2nmであった。結果を表1にまとめた。
(比較例2)
カチオン性有機分散剤であるHDTMACに替えてノニオン性有機分散剤である数平均分子量が645のポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(以下、POE(10)という)を0.1質量%添加したこと以外は、比較例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例2の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1100mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、7%と低かったが、研磨速度は、0.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.4nmであった。結果を表1にまとめた。
カチオン性有機分散剤であるHDTMACに替えてノニオン性有機分散剤である数平均分子量が645のポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(以下、POE(10)という)を0.1質量%添加したこと以外は、比較例1と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例2の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、5、ORPは、1100mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、7%と低かったが、研磨速度は、0.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.4nmであった。結果を表1にまとめた。
(実施例11)
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのZrO2砥粒を5質量%、無機分散剤としてCa(NO3)2を0.4質量%添加し、アニオン性有機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例11の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが3.5、ORPが1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、18%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.8nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのZrO2砥粒を5質量%、無機分散剤としてCa(NO3)2を0.4質量%添加し、アニオン性有機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例11の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが3.5、ORPが1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、18%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.8nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例12)
無機分散剤としてAl(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例11と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例12の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが3.5、ORPが1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、18%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてAl(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例11と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例12の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが3.5、ORPが1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、18%、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例13)
アニオン性有機分散剤である数平均分子量が2000のPAAをさらに0.1質量%添加したこと以外は、実施例11と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例13の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが4.2、ORPが1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、28%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
アニオン性有機分散剤である数平均分子量が2000のPAAをさらに0.1質量%添加したこと以外は、実施例11と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例13の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径が0.5μm、pHが4.2、ORPが1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、28%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例14)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%、無機分散剤としてCa(NO3)2に替えてNaNO3を0.1質量%、酸化剤としてトリクロロイソシアヌル酸ナトリウム(以下、TCIAという)を0.1g/L添加したこと以外は、実施例13と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例14の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、1.8、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、30%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量%、無機分散剤としてCa(NO3)2に替えてNaNO3を0.1質量%、酸化剤としてトリクロロイソシアヌル酸ナトリウム(以下、TCIAという)を0.1g/L添加したこと以外は、実施例13と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例14の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、1.8、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、30%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例15)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のNSHを0.1質量%、無機分散剤としてMg(NO3)2を0.4質量%、酸化剤としてのDCIAを0.4g/L添加したこと以外は、実施例13と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例15の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、41%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が10000のNSHを0.1質量%、無機分散剤としてMg(NO3)2を0.4質量%、酸化剤としてのDCIAを0.4g/L添加したこと以外は、実施例13と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例15の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、41%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例16)
無機分散剤としてFe(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例15と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例16の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてFe(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例15と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例16の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例17)
無機分散剤としてAl2(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同
様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例17の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、49%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.0μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてAl2(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同
様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例17の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、49%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.0μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例18)
無機分散剤としてNi(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例18の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.7、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、43%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてNi(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例18の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.7、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、43%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例19)
無機分散剤としてCr(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例19の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.6、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、35%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてCr(NO3)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例19の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.6、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、35%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例20)
無機分散剤としてCu(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例20の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、36%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてCu(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例20の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、36%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例21)
無機分散剤としてZn(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例21の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、46%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてZn(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例21の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、46%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例22)
無機分散剤としてMn(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例22の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.7、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてMn(NO3)2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例22の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.7、ORPは、1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.7nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例23)
無機分散剤としてNa2SO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例23の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、38%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
無機分散剤としてNa2SO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例23の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.8、ORPは、1200mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、38%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表2にまとめた。
(実施例24)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のNSHを0.1質量%、無機分散剤としてMgSO4を0.4質量%、酸化剤としてH2O2を2.0g/L添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例24の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.0、ORPは、750mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、30%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のNSHを0.1質量%、無機分散剤としてMgSO4を0.4質量%、酸化剤としてH2O2を2.0g/L添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例24の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.0、ORPは、750mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、30%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.4nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例25)
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのCr2O3砥粒を5質量%、無機分散剤としてAl2(SO4)3を0.4質量%、酸化剤としてTCIAを0.1g/L添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例25の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.0μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのCr2O3砥粒を5質量%、無機分散剤としてAl2(SO4)3を0.4質量%、酸化剤としてTCIAを0.1g/L添加したこと以外は、実施例16と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例25の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.0μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例26)
無機分散剤としてNiSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例26の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてNiSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例26の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例27)
無機分散剤としてCr2(SO4)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例27の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、36%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてCr2(SO4)3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例27の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、36%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例28)
無機分散剤としてCuSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例28の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、41%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてCuSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例28の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、41%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例29)
無機分散剤としてFeSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例29の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてFeSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例29の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例30)
無機分散剤としてZnSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例30の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてZnSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例30の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例31)
無機分散剤としてMnSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例31の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてMnSO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例31の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.2、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例32)
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのAl2O3砥粒を5質量%、アニオン分散剤として数平均分子量が805のHDTPを0.1質量%、無機分散剤としてNaHCO3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例24と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例32の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
酸化物砥粒として平均粒径2.5μmのAl2O3砥粒を5質量%、アニオン分散剤として数平均分子量が805のHDTPを0.1質量%、無機分散剤としてNaHCO3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例24と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例32の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例33)
無機分散剤としてNa2CO3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例32と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例33の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
無機分散剤としてNa2CO3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例32と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例33の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表3にまとめた。
(実施例34)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が805のHDTPを0.1質量%、無機分散剤としてNa3PO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例34の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量が805のHDTPを0.1質量%、無機分散剤としてNa3PO4を0.4質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例34の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例35)
無機分散剤としてCaCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例35の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてCaCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例35の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例36)
無機分散剤としてNaClを0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例36の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてNaClを0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例36の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例37)
無機分散剤としてAlCl3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例37の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてAlCl3を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例37の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例38)
無機分散剤としてMgCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例38の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてMgCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例38の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例39)
無機分散剤としてNiCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例39の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、15%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてNiCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例39の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、15%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例40)
無機分散剤としてCuCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例40の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてCuCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例40の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例41)
無機分散剤としてFeCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例41の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてFeCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例41の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例42)
無機分散剤としてZnCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例42の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてZnCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例42の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、13%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.9nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(実施例43)
無機分散剤としてMnCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例43の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
無機分散剤としてMnCl2を0.4質量%添加したこと以外は、実施例34と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例43の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.8nmと非常に小さかった。結果を表4にまとめた。
(比較例3)
アニオン性有機分散剤であるHDTPに替えてカチオン性有機分散剤である数平均分子量が320のHDTMACを0.1質量%添加し、無機分散剤を添加せず、酸化剤としてDCIAを0.4g/L添加したこと以外は、実施例43と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例3の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHが2.5、ORPが1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、6%と低く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.1μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.4nmであった。結果を表4にまとめた。
アニオン性有機分散剤であるHDTPに替えてカチオン性有機分散剤である数平均分子量が320のHDTMACを0.1質量%添加し、無機分散剤を添加せず、酸化剤としてDCIAを0.4g/L添加したこと以外は、実施例43と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例3の研磨スラリーは、砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHが2.5、ORPが1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、6%と低く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.1μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.4nmであった。結果を表4にまとめた。
(比較例4)
アニオン性有機分散剤であるNSHに替えてノニオン性有機分散剤である数平均系金分子量が645のPOE(10)を0.1質量%添加し、無機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例4の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、8%と低く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.3nmであった。結果を表4にまとめた。
アニオン性有機分散剤であるNSHに替えてノニオン性有機分散剤である数平均系金分子量が645のPOE(10)を0.1質量%添加し、無機分散剤を添加しなかったこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例4の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、8%と低く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.3nmであった。結果を表4にまとめた。
(実施例44)
酸化物砥粒としてAl2O3砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が2000のPAAを0.1質量%、無機分散剤としてNaNO3を0.4質量%、酸化剤としてTCIAを0.1g/L添加した研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例44の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、1.8、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.4μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてAl2O3砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が2000のPAAを0.1質量%、無機分散剤としてNaNO3を0.4質量%、酸化剤としてTCIAを0.1g/L添加した研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例44の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、1.8、ORPは、1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、40%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.4μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.1nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例45)
酸化物砥粒としてCr2O3砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量部添加したこと以外は、実施例44と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例45の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、55%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてCr2O3砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が6000のPAAを0.1質量部添加したこと以外は、実施例44と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例45の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、55%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、3.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.0nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例46)
酸化物砥粒としてFe2O3砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例45と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例46の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、61%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.3nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてFe2O3砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例45と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例46の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、61%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.3nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例47)
酸化物砥粒としてZrO2砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例46と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例47の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.3μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、27%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてZrO2砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量が5000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例46と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例47の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.3μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、金属酸化物砥粒の分散性は、27%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.6nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例48)
酸化物砥粒としてTiO2砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量10000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例47と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例48の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、88%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてTiO2砥粒を10質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量10000のNSHを0.1質量%添加したこと以外は、実施例47と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例48の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.1μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、88%と高く、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.6μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例49)
酸化物砥粒としてNiO砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量805のHDTPを0.1質量%添加したこと以外は、実施例48と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例49の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、12%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.5nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてNiO砥粒を5質量%、アニオン性有機分散剤として数平均分子量805のHDTPを0.1質量%添加したこと以外は、実施例48と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例49の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、12%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、1.3μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.5nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例50)
酸化物砥粒としてSiO2砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例49と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例50の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.2μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、29%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.4μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてSiO2砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例49と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例50の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.2μm、pHは、2.5、ORPは、1350mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、29%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.4μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例51)
アニオン性有機分散剤として数平均分子量35000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例44と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例51の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、2μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、91%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.6nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
アニオン性有機分散剤として数平均分子量35000のPAAを0.1質量%添加したこと以外は、実施例44と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例51の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、2μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、91%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.6nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例52)
酸化物砥粒としてCr2O3砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例52の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、2μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、46%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.7μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.5nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてCr2O3砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例52の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、2μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、46%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、2.7μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.5nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例53)
酸化物砥粒としてFe3O4砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例53の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、90%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてFe3O4砥粒を10質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例53の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、90%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.8μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例54)
酸化物砥粒としてCuO砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例54の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、48%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.3nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてCuO砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例54の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、48%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.5μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.3nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(実施例55)
酸化物砥粒としてMnO2砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例55の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、52%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてMnO2砥粒を5質量%添加したこと以外は、実施例51と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。実施例55の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、3.0、ORPは、1000mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、52%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.9μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、0.4nmと非常に小さかった。結果を表5にまとめた。
(比較例5)
酸化物砥粒としてAl2O3砥粒を5質量%添加し、酸化剤を添加しなかったこと以外は、実施例48と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例5の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、50%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.1nmであった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてAl2O3砥粒を5質量%添加し、酸化剤を添加しなかったこと以外は、実施例48と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例5の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、50%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.2μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、2.1nmであった。結果を表5にまとめた。
(比較例6)
酸化物砥粒としてZrO2砥粒を5質量%添加し、酸化剤を添加しなかったこと以外は、実施例49と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例6の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.1μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.9nmであった。結果を表5にまとめた。
酸化物砥粒としてZrO2砥粒を5質量%添加し、酸化剤を添加しなかったこと以外は、実施例49と同様にして、研磨スラリーを調製し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行なった。比較例6の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は、0.5μm、pHは、4.5、ORPは、700mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は、14%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は、0.1μm/hrであった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは、1.9nmであった。結果を表5にまとめた。
(実施例56)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は31%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは1.1nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は31%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは1.1nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(実施例57)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は49%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.7μm/hrと高かった。研磨後Si3N4の多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は49%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.7μm/hrと高かった。研磨後Si3N4の多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(実施例58)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は62%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.8nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は62%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.8nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(実施例59)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は75%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.5μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.7nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は75%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.5μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.7nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(実施例60)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は96%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.4μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは1.1nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は96%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.4μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは1.1nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(実施例61)
無機分散剤としてAl(NO3)3を2質量%添加したこと以外は、実施例58と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は84%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
無機分散剤としてAl(NO3)3を2質量%添加したこと以外は、実施例58と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は84%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表6にまとめた。
(比較例7)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は98%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表6にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例3と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は1μm、pHは4、ORPは1250mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は98%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表6にまとめた。
(実施例62)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は39%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(実施例63)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は53%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.6μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は53%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.6μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(実施例64)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は69%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は69%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(実施例65)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は83%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.4nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は83%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.2μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.4nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(実施例66)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は97%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.5μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は97%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.5μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(実施例67)
無機分散剤としてNaNO3を2質量%添加したこと以外は、実施例64と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。追加実施例の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は90%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.3nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
無機分散剤としてNaNO3を2質量%添加したこと以外は、実施例64と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。追加実施例の研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は90%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は2.8μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.3nmと非常に小さかった。結果を表7にまとめた。
(比較例8)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は99%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表7にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例14と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは1.8、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は99%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表7にまとめた。
(実施例68)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は47%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを0.1質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は47%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(実施例69)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は65%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.8nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを1質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は65%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.7μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.8nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(実施例70)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は81%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.7nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを2質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は81%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.1μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.7nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(実施例71)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は91%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを3質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は91%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は4.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.6nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(実施例72)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は97%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを7質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は97%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.3μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.9nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(実施例73)
無機分散剤としてAl2(SO4)3を2質量%添加したこと以外は、実施例70と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は92%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
無機分散剤としてAl2(SO4)3を2質量%添加したこと以外は、実施例70と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価およびSi3N4多結晶体のCMPを行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は92%であり、Si3N4多結晶体の研磨速度は3.9μm/hrと高かった。研磨後のSi3N4多結晶体の表面粗さRaは0.5nmと非常に小さかった。結果を表8にまとめた。
(比較例9)
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は99%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表8にまとめた。
砥粒沈降抑制剤としてベーマイトを8質量%添加したこと以外は、実施例25と同様にして、研磨スラリーを調整し、その酸化物砥粒の分散性評価を行った。研磨スラリーの砥粒の平均粒径は0.5μm、pHは2.2、ORPは1400mVであった。また、酸化物砥粒の分散性は99%と高かったが、研磨液がゲル化してしまい、Si3N4多結晶体のCMPを行うことはできなかった。結果を表8にまとめた。
表1の実施例1、2に示すように、無機分散剤を添加しなくても分散性は、高まった。これは、酸化物砥粒を被覆するアニオン性有機分散剤がクッションのように作用し、酸化物砥粒同士を離すことによるものと考えられる。
表1の実施例3〜5に示すように、−COOM基を含むアニオン性有機分散剤であるPAAについて、その数平均分子量が大きくなるほど、また、その含有量が多くなるほど、分散性は、高まるがSi3N4多結晶体の研磨速度が低下した。これは、酸化物砥粒を被覆する分散剤の量が多くなるほど水性液体への分散性が高まるが、砥粒表面の研磨能力が損なわれることによるものと考えられる。また反対に、−COOM基を含むアニオン性有機分散剤であるPAAについて、その数平均分子量が小さくなるほど、また、その含有量が少なくなるほど、分散性は、低下するが、Si3N4多結晶体の研磨速度が増大した。
表2の実施例11、12に示すように、アニオン性有機分散剤を添加しなくても分散性は、高まった。これは、スラリーのpHが等電点以下であるため、酸化物砥粒表面がプラスに帯電し、斥力により酸化物砥粒同士が離れたことによるものと考えられる。
表1〜表5に示すように、酸化物砥粒がTiO2、Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、MnO2、Cr2O3、SiO2、Al2O3およびZrO2いずれであっても好適な研磨
スラリーが得られた。
スラリーが得られた。
なお、表1の実施例9および比較例1、2に示すように、分散剤としてカチオン性有機分散剤およびノニオン性有機分散剤を用いると、砥粒の分散性が低く、好適な研磨スラリーが得られなかった。
また、表1の実施例3、10に示すように、研磨スラリー中にアニオン性有機分散剤および無機分散剤が存在していても、pHが7等電点以上であると浮遊性物質が形成されず、砥粒の分散性は、pHが等電点以下の場合に比べ低かった。
さらに、表6〜8に示すように、研磨スラリーに沈降抑制剤としてベーマイトを含むことにより、分散性が向上した研磨スラリーが得られた。なお、比較例7〜9に見られるように研磨スラリーがゲル化することから、研磨スラリーの分散性を向上させるとともに、粘度の過剰増加を抑制した研磨スラリーを作製する観点から、研磨スラリー中のベーマイト含有量を、0.1質量%以上8質量%未満とすることで好適な研磨スラリーが得られ、さらに、1質量%以上3質量%以下とすることで、より好ましい研磨スラリーが得られた。
今回開示された実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の研磨スラリーの製造方法によれば、窒化物結晶体の表面の研磨に好適に用いられる研磨スラリーが製造することができる。また、本発明にかかる研磨スラリーは、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤により酸化物砥粒が安定して分散されており、半導体デバイスの基板として用いられるウエハを形成する結晶体の効率的な研磨を安定して行なうことができる。
Claims (10)
- 窒化物結晶体の表面を研磨するためのスラリーであって、酸化物砥粒と、アニオン性有機分散剤および無機分散剤の少なくともいずれかの分散剤と、酸化剤とを含み、pHが7より小さいことを特徴とする研磨スラリー。
- 前記分散剤として、前記アニオン性有機分散剤および前記無機分散剤を含む請求項1に記載の研磨スラリー。
- 前記酸化物砥粒の等電点が前記研磨スラリーのpHより大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の研磨スラリー。
- 前記酸化物砥粒を形成する酸化物は、Ti2O、Fe2O3、Fe3O4、NiO、CuO、Cr2O3、SiO2、Al2O3、MnO2およびZrO2からなる群から選ばれる少なくとも1種類である請求項1から請求項3までのいずれかに記載の研磨スラリー。
- 前記アニオン性有機散剤は、−COOM基(ここで、Mは、H、NH4または金属元素)を含む請求項1から請求項4までのいずれかに記載の研磨スラリー。
- 前記無機分散剤は、Ca(NO3)2、NaNO3、Al(NO3)3、Mg(NO3)2、Ni(NO3)2、Cr(NO3)3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2、Mn(NO3)2、Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4、NiSO4、Cr2(SO4)3、CuSO4、FeSO4、ZnSO4、MnSO4、Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4、CaCl2、NaCl、AlCl3、MgCl2、NiCl2、CuCl2、FeCl2、ZnCl2およびMnCl2からなる群から選ばれる少なくとも1種類である請求項1から請求項4までのいずれかに記載の研磨スラリー。
- 請求項1から6までのいずれかに記載の研磨スラリーであって、さらに沈降抑制剤として、ベーマイトを含む研磨スラリー。
- 請求項1から請求項7までのいずれかの研磨スラリーの製造方法であって、
水性液体に少なくとも前記酸化物砥粒と前記アニオン性有機分散剤および前記無機分散剤の少なくともいずれかを添加した後、前記酸化物砥粒を機械的に分散させることを特徴とする研磨スラリーの製造方法。 - 請求項1から請求項7までのいずれかの研磨スラリーを用いて窒化物結晶体の表面を化学機械的に研磨することを特徴とする窒化物結晶体の表面研磨方法。
- 請求項9の表面研磨方法によって得られる表面粗さRaが2nm以下の窒化物結晶体。
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