JP2003306669A

JP2003306669A - 研磨スラリー

Info

Publication number: JP2003306669A
Application number: JP2002112786A
Authority: JP
Inventors: Hisatomo Oi; 久智多; Toshihiro Kobayashi; 俊裕小林
Original assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Current assignee: Nihon Micro Coating Co Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】酸化物単結晶や二酸化珪素からなる研磨対象
物の表面を、より短時間で、平滑で平坦な表面に研磨で
きる新規な研磨スラリーを提供することである。【解決手段】研磨スラリーは、水、研磨粒子、及び研
磨促進剤から構成され、研磨スラリーの液性は酸性であ
る。研磨スラリーのｐＨは２〜５である。研磨促進剤と
して、有機酸又は有機酸塩が使用される。有機酸とし
て、フタル酸が使用され、有機酸塩として、フタル酸塩
が使用される。好適に、フタル酸水素カリウムが使用さ
れる。研磨対象物Ｗの研磨は、研磨対象物Wを保持具１
３に保持し、定盤１２と保持具１３を矢印Ｒ、ｒの方向
に回転させながら、ノズル１４を通じて研磨スラリーを
定盤１２上のパッド１１の表面に供給しつつ、保持具１
３に保持した研磨対象物Wの表面を定盤１２上のパッド
１１の表面に押し付けて行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ、
強誘電体ウエハ、磁気ハードディスク用又は液晶カラー
フィルター用のガラス基板など、表面に高い平滑性と平
坦性が要求される研磨対象物の表面を研磨するのに適し
た研磨スラリーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】電話、
カメラ、コンピュータなどの電子機器には、機能の制
御、情報の記憶や表示のため、半導体装置、磁気ディス
ク、液晶表示装置（ＬＣＤ）などの部品が広く使用され
ている。

【０００３】このような部品の基板となる半導体ウエ
ハ、磁気ハードディスク基板、ＴＦＴ液晶パネルやカラ
ーフィルターのガラス基板などの表面は、研磨工程を経
た後、多層配線工程や被膜工程など、それぞれの部品の
製造工程で要求される様々な工程、さらに検査工程を経
て製品化される。

【０００４】このような基板の表面に施される配線や被
膜など、製造段階で要求される様々な工程は、設計段階
で予定される部品の性能や機能を発揮させるため、ナノ
メートル単位の精度で行わなければならず、このため、
各工程には高い精度が要求され、研磨工程においても、
基板の表面を平滑で平坦な表面に研磨することが要求さ
れている。

【０００５】例えば、半導体装置の基板となる半導体ウ
エハとして、シリコンウエハが広く使用されているが、
近年、携帯電話、自動車電話などの無線通信機器やデジ
タルカメラ等の光学機器に、弾性表面波素子や電気光学
素子等が使用されるようになり、このような部品の基板
として、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の酸
化物単結晶からなる強誘電体ウエハが使用されている。

【０００６】また、コンピュータの記憶媒体として、磁
気ハードディスクが広く使用されている。この磁気ハー
ドディスクは、非磁性の基板の表面を平滑で平坦に研磨
した後、この上に無電解メッキを施して、Ｎｉ−Ｐ膜を
形成し、この上に、テクスチャ加工を施し、さらにスパ
ッタリングなどの成膜技術を用いて磁性膜及び保護膜を
形成したものである。非磁性の基板として、アルミニウ
ム合金の他、二酸化珪素（水晶ガラスや石英ガラス）か
らなるガラス基板が広く使用されている。これは、ガラ
ス基板には、優れた平面性と平行性があるからである。

【０００７】さらに、コンピュータ、携帯電話などの液
晶表示装置には、ガラス基板上に電極やトランジスター
を形成し、その上に配向膜を形成し、この配向膜表面を
ラビングしたＴＦＴ液晶パネルが使用され、また、ガラ
ス基板上に、顔料レジストを塗布し、露光、現像及びレ
ジスト除去を繰り返して、三色形成を行い、その上に配
向膜を形成し、この配向膜表面をラビングしたカラーフ
ィルターが使用されている。このように、ＴＦＴ液晶パ
ネルやカラーフィルターの基板として、二酸化珪素（水
晶ガラスや石英ガラス）からなるガラス基板が使用され
ている。

【０００８】上記した各種部品の基板（以下、研磨対象
物という）の表面には、上述したように、高い平滑性と
平坦性が要求されており、このような研磨対象物の表面
の研磨は、一般に、遊離砥粒により行われている。この
遊離砥粒による研磨は、テープ研磨とパッド研磨に大別
される。

【０００９】テープ研磨は、研磨対象物を回転させ、こ
の研磨対象物の表面に研磨スラリーを供給し、この上
に、スウェード、織布シート、不織布シート、植毛シー
ト又は発泡体シートをテープ状にカットした研磨テープ
を押し付け、これを連続的又は間欠的に送ることにより
行われる。

【００１０】また、パッド研磨は、スウェード、織布シ
ート、不織布シート、植毛シート又は発泡体シートをパ
ッド状にカットした研磨パッドを張り付けた定盤を回転
させ、この研磨パッドの表面に研磨スラリーを供給し、
この上に、研磨対象物の表面を押し付け、これを回転さ
せて行われる。

【００１１】研磨スラリーとして、水中、又はグリコー
ル類、アルコール類などを含有する水溶液中に、シリ
カ、アルミナ、セリア、酸化マンガン、及びジルコニア
から選択される一種又は二種以上の研磨粒子を分散させ
たものが使用される。

【００１２】ここで、研磨対象物の表面を平滑で平坦な
表面に研磨するために、研磨粒子の平均粒径は、約１０
ｎｍ〜３００ｎｍの範囲から選択される。

【００１３】また、研磨対象物の表面の研磨にかかる時
間を短縮するために、研磨スラリーとして、研磨対象物
の表面と反応する研磨促進剤をさらに添加したものが使
用され、研磨対象物の表面を化学的機械的に研磨してい
る（例えば、特開２０００−７３０４９、特開２００１
−９３８６６を参照）。

【００１４】このような研磨促進剤は、研磨対象物の表
面を構成する材料に従って適宜に選定できる。

【００１５】例えば、研磨対象物の表面を構成する材料
が二酸化珪素である場合、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウム、テトラメチルアンモニウム水酸化物、フッ酸、
フッ化物などが使用される。また、研磨対象物の表面が
酸化物単結晶である場合、炭酸、ホウ酸、リン酸、クエ
ン酸、シュウ酸、酒石酸などの塩やフッ化カリウム、硝
酸カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テト
ラメチルアンモニウム、エチレンジアミン４酢酸鉄２ア
ンモニウムなどが使用される。

【００１６】このような研磨促進剤を添加した研磨スラ
リーの液性は、ｐＨ６〜１１の中性からアルカリ性を示
す。

【００１７】しかし、このような従来の研磨スラリーで
は、研磨対象物の表面をほぼ良好に平滑で平坦な表面に
研磨できるが、依然、研磨にかかる時間を十分に短縮で
きないのが現状である。

【００１８】このことから、研磨技術の分野において、
酸化物単結晶や二酸化珪素からなる研磨対象物の表面
を、より短時間で、平滑で平坦な表面に研磨できる新規
な研磨技術の開発が技術的な課題となっている。

【００１９】本発明は、このような技術的な課題を解決
するためになされたものであり、したがって、本発明の
目的は、酸化物単結晶や二酸化珪素からなる研磨対象物
の表面を、より短時間で、平滑で平坦な表面に研磨でき
る新規な研磨スラリーを提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンウエ
ハ、強誘電体ウエハ、磁気ハードディスク用又は液晶表
示装置用のガラス基板など、表面に高い平滑性と平坦性
が要求される研磨対象物の表面を遊離砥粒により研磨す
るのに適した研磨スラリーである。

【００２１】本発明の研磨スラリーは、水、研磨粒子、
及び研磨促進剤から構成され、上記目的を達成するた
め、本発明では、研磨促進剤として、有機酸又は有機酸
塩が使用され、本発明の研磨スラリーの液性が、酸性
（ｐＨ２〜５）である。

【００２２】有機酸として、フタル酸、乳酸、酢酸、リ
ンゴ酸、コハク酸、安息香酸、キナルジン酸、グリシン
が使用される。

【００２３】有機酸塩として、フタル酸塩が使用され
る。ここで、フタル酸塩として、フタル酸２ナトリウ
ム、フタル酸水素カリウム、フタル酸カリウムナトリウ
ム、フタル酸２アンモニウム、フタル酸水素アンモニウ
ム、フタル酸２ナトリウム、又はフタル酸水素ナトリウ
ムが使用される。好適に、フタル酸水素カリウムが使用
される。

【００２４】研磨粒子として、シリカ、アルミナ、セリ
ア、酸化マンガン、及びジルコニアから選択される一種
又は二種以上の粒子が使用される。好適に、この粒子の
平均粒径は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲から選択され
る。

【００２５】研磨スラリー中の研磨粒子の濃度は、３％
〜６０％の範囲にあり、また、研磨スラリー中の研磨促
進剤の濃度は、０．０１％〜１０％の範囲にある。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明は、シリコンウエハ、強誘
電体ウエハ、磁気ハードディスク用又は液晶表示装置用
のガラス基板など、表面に高い平滑性と平坦性が要求さ
れる研磨対象物の表面を研磨するのに適した研磨スラリ
ーである。

【００２７】本発明の研磨スラリーは、水、研磨粒子、
及び研磨促進剤から構成され、研磨促進剤として、有機
酸又は有機酸塩が使用される。本発明の研磨スラリーの
液性は、酸性（ｐＨ２〜５）を示す。

【００２８】有機酸として、フタル酸、乳酸、酢酸、リ
ンゴ酸、コハク酸、安息香酸、キナルジン酸、グリシン
が使用される。

【００２９】有機酸塩として、フタル酸塩が使用され
る。ここで、フタル酸塩として、フタル酸２ナトリウ
ム、フタル酸水素カリウム、フタル酸カリウムナトリウ
ム、フタル酸２アンモニウム、フタル酸水素アンモニウ
ム、フタル酸２ナトリウム、又はフタル酸水素ナトリウ
ムが使用される。好適に、フタル酸水素カリウムが使用
される。

【００３０】研磨粒子として、シリカ、アルミナ、セリ
ア、酸化マンガン、及びジルコニアから選択される一種
又は二種以上の粒子が使用される。この粒子の平均粒径
は、１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲から選択され、好適に、
１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲から選択される。

【００３１】研磨スラリー中の研磨粒子の濃度は、３％
〜６０％の範囲にあり、また、研磨スラリー中の研磨促
進剤の濃度は、０．０１％〜１０％の範囲にある。

【００３２】＜研磨方法＞本発明に従った研磨は、遊
離砥粒により行われ、テープ研磨又はパッド研磨により
行われる。好適に、図１に符号１０で示すパッド研磨に
用いられる研磨装置を使用してパッド研磨される。

【００３３】図示の研磨装置１０は、表面にパッド１１
を張り付けた定盤１２、研磨対象物Ｗを保持し、研磨対
象物Ｗを定盤１２のパッド１１の表面に押し付けるため
の保持具１３、及び研磨スラリーを定盤１２のパッド１
１の表面に供給するためのノズル１４から構成される。

【００３４】研磨対象物Ｗの研磨は、研磨対象物Wを保
持具１３に保持し、定盤１２と保持具１３を同一方向
（図示の矢印Ｒ、ｒの方向）に回転させながら、ノズル
１４を通じて上記本発明の研磨スラリーを定盤１２上の
パッド１１の表面に供給しつつ、保持具１３に保持した
研磨対象物Wの表面を定盤１２上のパッド１１の表面に
押し付けて行われる。

【００３５】＜実施例＞本発明の研磨スラリーを製造
した。実施例の研磨スラリーは、予め水中に平均粒径８
０ｎｍの球状のシリカ粒子を分散させたコロイダルシリ
カを純水に加え、さらにフタル酸水素カリウムを添加し
て製造した。実施例の研磨スラリーの組成は、下記の表
１に示すとおりである。実施例の研磨スラリーの液性
は、下記の表1に示すように、ｐＨ４．０（酸性）であ
った。

【表１】

【００３６】＜比較例１＞比較例１の研磨スラリー
は、予め水中に平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を
分散させたコロイダルシリカを水に加え、さらにエチレ
ンジアミン４酢酸鉄２アンモニウムを添加して製造し
た。比較例１の研磨スラリーの組成は、下記の表２に示
すとおりである。比較例１の研磨スラリーの液性は、下
記の表２に示すように、ｐＨ８．０（弱アルカリ性）で
あった。

【表２】

【００３７】＜比較例２＞比較例２の研磨スラリー
は、予め水中に平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を
分散させたコロイダルシリカを水に加え、さらにクエン
酸３カリウムを添加して製造した。比較例２の研磨スラ
リーの組成は、下記の表３に示すとおりである。比較例
２の研磨スラリーの液性は、下記の表３に示すように、
ｐＨ１０．０（アルカリ性）であった。

【表３】

【００３８】＜比較例３＞比較例３の研磨スラリーと
して、平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を分散させ
たコロイダルシリカスラリーに水酸化ナトリウムを添加
した市販の研磨スラリー（商品名：コンポール８０、
（株）フジミコーポレイテッド）を使用した。比較例３
の研磨スラリーの組成は、下記の表４に示すとおり、各
構成成分の割合は、市販品のため不明である。比較例３
の研磨スラリーの液性は、下記の表４に示すように、ｐ
Ｈ１０．０（アルカリ性）であった。

【表４】

【００３９】＜比較例４＞比較例４の研磨スラリー
は、予め水中に平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を
分散させたコロイダルシリカを水に加え、さらにフッ化
カリウムを添加して製造した。比較例４の研磨スラリー
の組成は、下記の表５に示すとおりである。比較例４の
研磨スラリーの液性は、下記の表５に示すように、ｐＨ
９．０（アルカリ性）であった。

【表５】

【００４０】＜比較例５＞比較例５の研磨スラリー
は、予め水中に平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を
分散させたコロイダルシリカを水に加え、さらに硝酸カ
リウムを添加して製造した。比較例５の研磨スラリーの
組成は、下記の表６に示すとおりである。比較例５の研
磨スラリーの液性は、下記の表３に示すように、ｐＨ
９．０（アルカリ性）であった。

【表６】

【００４１】＜比較例６＞比較例６の研磨スラリー
は、予め水中に平均粒径８０ｎｍの球状のシリカ粒子を
分散させたコロイダルシリカを水に加え、さらにテトラ
メチルアンモニウムを添加して製造した。比較例６の研
磨スラリーの組成は、下記の表７に示すとおりである。
比較例６の研磨スラリーの液性は、下記の表７に示すよ
うに、ｐＨ１０．０（アルカリ性）であった。

【表７】

【００４２】＜比較試験＞上記実施例の研磨スラリー
と、比較例１〜７の研磨スラリーとを使用して、ニオブ
酸リチウムチップ（サイズ：縦２１．７ｍｍ、横２９．
７ｍｍ）の研磨を行い、研磨後の表面粗さと研磨レート
について比較試験を行った。また、顕微鏡を使用して、
研磨後の表面のスクラッチの有無についても調べた。

【００４３】比較試験は、図１に示すような研磨装置
（製品名：ＳＰＬ−１５、岡本工作機械製作所）を使用
して行われ、定盤に張着されるパッドとして、不織布タ
イプのパッド（製品名：ＳＵＢＡ６００、ＲＯＤＥＬ
社）を使用した。また、ウエハ（ニオブ酸リチウムチッ
プ）は、ワックスを用いて保持具に貼り付けた。研磨条
件は、下記の表８に示すとおりであった。

【表８】

【表９】

【００４４】上記の表９の試験結果に示すように、実施
例の研磨スラリーを使用すると、比較例の研磨スラリー
を使用した場合と同様に、硬質のニオブ酸リチウムチッ
プの表面を平滑で平坦な表面に研磨でき、比較例の研磨
スラリーを使用した場合よりも、高い研磨レートで研磨
できた。

【００４５】

【発明の効果】本発明が以上のように構成されるので、
酸化物単結晶や二酸化珪素からなる研磨対象物の表面
を、より短時間で、平滑で平坦な表面に研磨できる、と
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、研磨装置の略図である。

【符号の説明】

１０・・・研磨装置１１・・・パッド１２・・・定盤１３・・・保持具１４・・・ノズルＲ・・・定盤回転方向ｒ・・・保持具回転方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨対象物の表面を遊離砥粒により研磨
するために用いられる研磨スラリーであって、水、研磨
粒子、及び研磨促進剤から成り、前記研磨促進剤とし
て、有機酸、又は有機酸塩が使用され、当該研磨スラリ
ーの液性が酸性を示す、ところの研磨スラリー。
【請求項２】前記有機酸として、フタル酸、乳酸、酢
酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、キナルジン酸、グ
リシンが使用される、請求項１の研磨スラリー。
【請求項３】前記有機酸塩として、フタル酸塩が使用
される、請求項１の研磨スラリー。
【請求項４】前記フタル酸塩として、フタル酸２ナト
リウム、フタル酸水素カリウム、フタル酸カリウムナト
リウム、フタル酸２アンモニウム、フタル酸水素アンモ
ニウム、フタル酸２ナトリウム、又はフタル酸水素ナト
リウムが使用される、請求項３の研磨スラリー。
【請求項５】前記研磨粒子として、シリカ、アルミ
ナ、セリア、酸化マンガン、及びジルコニアから選択さ
れる一種又は二種以上の粒子が使用される、請求項１の
研磨スラリー。
【請求項６】前記粒子の平均粒径が、１０ｎｍ〜１０
０ｎｍの範囲から選択される、請求項５の研磨スラリ
ー。
【請求項７】当該研磨スラリー中の前記研磨粒子の濃
度は、３％〜６０％の範囲にあり、当該研磨スラリー中
の前記研磨促進剤の濃度は、０．０１％〜１０％の範囲
にある、請求項１の研磨スラリー。
【請求項８】当該研磨スラリーのｐＨが２〜５の範囲
にある、請求項１の研磨スラリー。
【請求項９】前記研磨対象物の表面が、酸化物結晶、
又は二酸化珪素である、請求項１の研磨スラリー。