研磨劑和研磨方法技術

本發明專利技術涉及用于研磨研磨對象物（1）的被研磨面的研磨劑（5），其含有：平均一次粒徑為5～20nm的第一氧化硅微粒、平均一次粒徑為40～110nm的第二氧化硅微粒和水，且所述第一氧化硅微粒在所述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量中占的比例為0.7～30質量％。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于研磨研磨對象物的被研磨面的。更具體地，涉及在研磨對象物的被研磨面的研磨中，能夠高速研磨且長時間使用時的穩定性優異的研磨劑以及使用該研磨劑的研磨方法。
技術介紹
作為今后期待會有很大進展的LED和功率器件(〃 ”一于 >義八^ )用的基材，藍寶石(Ci-Al2O3)和碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等的化合物單晶晶片的制造、加工技術正在引起人們的注意。為了在這些基板上形成GaN等的結晶薄膜而器件化，低缺陷、高品質的表面在結晶學上是重要的，為了獲得這些低缺陷、高平滑的表面，化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:以下也稱為CMP)技術受到矚目。但是，藍寶石、SiC、GaN硬度都非常高，且化學穩定性也都高，因此特別在決定品質的最終階段的研磨中，在確保品質的同時以高效率研磨較為困難，存在研磨工序變得非常長的問題。在決定這些單晶基板的品質的最終研磨中，迄今為止多數情況下使用氧化硅微粒。使用氧化硅微粒提高研磨效率(研磨速度)的嘗試迄今為止已進行過幾次，已提出提高研磨粒濃度(參照非專利文獻I)、以特定的比例混合粒徑不同的2種以上研磨粒(參照專利文獻1、2)、提高研磨壓力/轉速等方案。現有技術文獻專利文獻專利文獻I:日本專利第4231632號公報專利文獻2:日本專利第4253141號公報非專利文獻非專利文獻I《采用納米膠體氧化鋪衆料的無劃痕介質CMP工藝(Scratch-free Dielectric CMP Process with Nano-colloidal Ceria Slurry)》、P31-34、平坦化/CMP 技術國際會議(International Conference on Planarization/CMP Technology)、11 月19-21，2009
技術實現思路
但是，使用氧化硅微粒的單晶基板的研磨中，研磨劑通常循環使用，需要考慮長時間使用時的穩定性，如果提高研磨粒濃度，研磨粒由于使用而凝集，研磨效率容易大幅下降，因此存在長時間使用研磨劑時的穩定性大幅下降的問題。關于研磨粒的混合，以迄今為止提出的混合比率，不僅研磨速度提高效果受到限制，作為存在的問題，還可以例舉長時間使用時的研磨穩定性變差這樣的問題。此外，如果使研磨條件變得嚴格，雖然可以提高研磨速度，但容易引發晶片形狀和刮痕等研磨缺陷的問題。本專利技術是為了解決上述問題而完成的專利技術，目的在于提供在以更高速度研磨研磨對象物的被研磨面的同時，長時間使用時的穩定性也優異的。本專利技術提供用于研磨具有以下結構的研磨對象物的被研磨面的研磨劑。 一種研磨劑，用于研磨研磨對象物的被研磨面，含有平均一次粒徑為5 20nm的第一氧化硅微粒、平均一次粒徑為40 IlOnm的第二氧化硅微粒和水，且所述第一氧化硅微粒在所述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量中占的比例為O. 7 30質量％。如上述所述的研磨劑，所述第一氧化硅微粒和所述第二氧化硅微粒均為膠態二氧化硅。如上述或所述的研磨劑，所述第一氧化硅微粒在所述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量中占的比例為I 10質量％。如上述 中的任一項所述的研磨劑，所述第二氧化硅微粒的平均一次粒徑為45 IOOnm0如上述 中的任一項所述的研磨劑，所述第一氧化硅微粒的平均一次粒徑為5 15nm。如上述 中的任一項所述的研磨劑，所述研磨對象物的以修正莫氏硬度表示的硬度為10以上。本專利技術還提供用于研磨具有以下結構的研磨對象物的被研磨面的研磨方法。 一種研磨方法，將上述 中的任一項所述的研磨劑供給至研磨墊，使研磨對象物的被研磨面和所述研磨墊接觸，通過兩者間的相對運動進行研磨。如上述所述的研磨方法，回收供給至所述研磨墊并在研磨中使用過的研磨劑，將所述回收的研磨劑再次供給至研磨墊，通過反復進行這些操作循環使用所述研磨劑。通過本專利技術的研磨劑和使用該研磨劑的研磨方法，可以高速研磨研磨對象物的被研磨面，還可以長時間穩定使用。附圖說明圖I :顯示能夠在本專利技術的研磨方法中使用的研磨裝置的一例的圖。具體實施方式以下，對本專利技術的實施方式進行說明。本專利技術的研磨劑是用于研磨研磨對象物的被研磨面的研磨劑，含有平均一次粒徑為5 20nm的第一氧化硅微粒、平均一次粒徑為40 IlOnm的第二氧化硅微粒和水， 且所述第一氧化硅微粒在所述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量中占的比例為 O. 7 30質量％。本專利技術的研磨劑中，第一氧化硅微粒和第二氧化硅用作為研磨粒。本專利技術的研磨劑中，使第一氧化硅微粒的平均一次粒徑和第二氧化硅微粒的平均一次粒徑分別在上述范圍內。通過以上述混合比例混合到研磨劑中，研磨時，作為研磨粒，以上述混合比例在占大部分的大粒徑的第二氧化硅微粒間存在少量的小粒徑的第一氧化硅微粒，藉此，基板和研磨粒之間的摩擦力提高，故而可以獲得高研磨速度。此外，小粒徑的第一氧化硅微粒以上述混合比例與大粒徑的第二氧化硅微粒一同少量存在，藉此，也有助于在水等的分散介質中的分散穩定性的提高，可以獲得長期使用時的穩定性。( I)第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒本專利技術的研磨劑中，第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒可以使用除了平均一次粒徑不同以外其它同樣的氧化硅微粒，都可以使用通過各種公知的方法制造的氧化硅微粒。 例如，可以例舉將四氯化硅在氧和氫的火焰中氣相合成的氣相二氧化硅、將硅酸鈉離子交換或中和后脫鹽而得的膠態二氧化硅、或者將硅醇鹽以液相水解而得的膠態二氧化硅等的氧化硅微粒。其中，本專利技術的研磨劑，從品種多樣性的觀點考慮，更優選以硅酸鈉為起始原料制成的膠態二氧化硅。本專利技術的研磨劑含有的第一氧化硅微粒的平均一次粒徑如上所述為5 20nm，優選為5 15nm,更優選為7 13nm。小于5nm的第一氧化娃微粒有不能穩定存在的擔憂,此外,如果使用超過20nm的第一氧化硅微粒，則有得不到優選的研磨速度的可能性。此外，本專利技術的研磨劑含有的第二氧化硅微粒的平均一次粒徑如上所述為40 IIOnm,優選為45 lOOnm。如果使用超過IOOnm的第二氧化娃微粒,貝U有研磨對象物的被研磨面的表面精度變差的擔憂，如果使用小于40nm的第二氧化硅微粒，則有不能獲得優選的研磨速度的可能性。本說明書中，氧化硅微粒的平均一次粒徑是將通過氮吸附BET法測定的比表面積換算成球狀粒子的直徑而得的值。此外，本專利技術的研磨劑中，上述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的混合比例如上所述，第一氧化硅微粒在第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量中占的比例為O. 7 30質量所述混合比例優選為I 10質量％,更優選為3 10質量％。本專利技術的研磨劑中的第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的含量，作為第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總量，相對于研磨劑總質量，優選在10 50質量％的范圍內考慮研磨速度、均勻性、材料選擇性、分散穩定性等適當設定。如果第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的總含量相對于研磨劑總質量不足10質量％，會得不到足夠的研磨速度，如果超過 50質量％，不能體現出與研磨粒濃度的增加相應的研磨速度的提高，此外，有時研磨劑的粘性會過度提高而促進研磨劑的凝膠化。此外,本專利技術的研磨劑中的第一氧化娃微粒和第二氧化娃微粒的總含量相對于研磨劑總質量，更優選為15 30質量％的范圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吉田有衣子，
申請(專利權)人：旭硝子株式會社，
類型：
國別省市：