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1、(10)申请公布号 CN 103459089 A (43)申请公布日 2013.12.18 CN 103459089 A *CN103459089A* (21)申请号 201280017990.9 (22)申请日 2012.04.06 2011-087384 2011.04.11 JP 2011-279183 2011.12.21 JP B24B 37/00(2012.01) B24B 37/20(2012.01) C09K 3/14(2006.01) H01L 21/304(2006.01) (71)申请人 旭硝子株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 吉田有衣 吉田伊织 竹宫聪 (74)。
2、专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 11219 代理人 王海川 穆德骏 (54) 发明名称 研磨剂及研磨方法 (57) 摘要 本发明涉及一种研磨剂， 用于对研磨对象物 的被研磨面进行研磨， 其中， 含有平均一次粒径 为 5 30nm 的第一氧化硅微粒、 平均一次粒径为 40 125nm 的第二氧化硅微粒以及水， 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 硅微粒的合计量中所占的比例为 0.7 质量 % 以上 且低于 60 质量 %。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.10.11 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2012/05958。
3、8 2012.04.06 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/141111 JA 2012.10.18 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 18 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书18页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103459089 A CN 103459089 A *CN103459089A* 1/1 页 2 1. 一种研磨剂， 用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨， 其中， 含有平均一次粒径为 5 30nm 的第一氧化硅微粒、 平均一次粒径为 40 125nm 的第 二氧化硅微粒以及水， 且所。
4、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 合计量中所占的比例为 0.7 质量 % 以上且低于 60 质量 %。 2. 根据权利要求 1 所述的研磨剂， 其中， 所述第二氧化硅微粒的平均一次粒径为 45 110nm。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的研磨剂， 其中， 所述第一氧化硅微粒的平均一次粒径为 5 15nm。 4.根据权利要求13中任一项所述的研磨剂， 其中， 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合计量中所占的比例为 1 55 质量 %。 5.根据权利要求13中任一项所述的研磨剂， 其中， 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。
5、的合计量中所占的比例为 3 50 质量 %。 6.根据权利要求15中任一项所述的研磨剂， 其中， 所述第一氧化硅微粒和第二氧化 硅微粒的合计量相对于研磨剂总质量的比例为 0.01 50 质量 %。 7. 一种研磨方法， 其为将研磨剂供给到研磨垫、 使研磨对象物的被研磨面与所述研磨 垫接触并通过两者之间的相对运动进行研磨的方法， 其中， 作为所述研磨剂， 使用权利要求 1 6 中任一项所述的研磨剂。 8. 根据权利要求 7 所述的研磨方法， 其中， 所述研磨垫为具有基材层和表面层的研磨垫， 所述表面层设置在所述基材层的主面上， 具备与所述研磨对象物的被研磨面接触的表 面， 具有在该表面开孔且在厚。
6、度方向上延伸的多个微孔。 9.根据权利要求8所述的研磨方法， 其中， 所述研磨垫的表面层的根据JIS K6253测得 的肖氏 A 硬度为 1 65。 10. 根据权利要求 8 或 9 所述的研磨方法， 其中， 所述表面层所具有的微孔的平均开孔 直径为 1 65m。 权 利 要 求 书 CN 103459089 A 2 1/18 页 3 研磨剂及研磨方法 技术领域 0001 本发明涉及用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨的研磨剂及研磨方法。 背景技术 0002 作为期待今后有很大发展的 LED、 功率器件用的基材， 蓝宝石 (-Al2O3)、 碳化硅 (SiC)、 氮化镓 (GaN) 等化合物单晶。
7、晶片的制造 / 加工技术备受瞩目。为了在这些基板上形 成 GaN 等结晶薄膜并器件化， 重要的是在结晶学上缺陷少且品质高的表面， 为了得到这些 缺陷少且平滑性高的表面， 化学机械研磨 (Chemical Mechanical Polishing ： 以下也称为 CMP) 技术备受瞩目。然而， 蓝宝石、 SiC、 GaN 的硬度均非常高， 且化学稳定性也高， 因此， 特 别是对于决定品质的最后阶段的研磨而言， 难以在确保品质的同时以高效率进行研磨， 存 在研磨工序非常长的问题。 0003 对于决定这些单晶基板的品质的最后研磨， 到目前为止大多使用氧化硅微粒。到 目前为止， 进行了一些使用氧化硅微。
8、粒来提高研磨效率(研磨速度)的尝试， 并提出了提高 磨粒浓度的方案、 以特定比例混合2种以上不同粒径的磨粒的方案(参照专利文献1)、 提高 研磨压力 / 旋转速度的方案等。 0004 通过使用这些方法， 对于上述单晶基板的化学机械研磨、 特别是最后阶段的研磨 而言， 可以在将被研磨面的品质维持在高品质的同时将研磨效率提高到某一水准， 但是， 仍 希望进一步开发用于在维持高品质的同时以更高效率进行单晶基板的化学机械研磨的研 磨剂、 研磨方法。 0005 现有技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献 1 ： 日本专利第 4253141 号公报 发明内容 0008 发明所要解决的问题 000。
9、9 本发明是为了解决上述问题而进行的， 其目的在于提供能够在将研磨对象物的被 研磨面维持在高品质的同时以更高的效率进行研磨的研磨剂以及研磨方法。 0010 用于解决问题的手段 0011 本发明提供具有以下构成的用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨的研磨剂。 0012 1 一种研磨剂， 用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨， 其中， 含有平均一次粒 径为 5 30nm 的第一氧化硅微粒、 平均一次粒径为 40 125nm 的第二氧化硅微粒以及水， 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合计量中所占的比例 为 0.7 质量 % 以上且低于 60 质量 %。 0013 2 根据上述 。
10、1 所述的研磨剂， 其中， 所述第二氧化硅微粒的平均一次粒径为 45 110nm。 0014 3 根据上述 1 或 2 所述的研磨剂， 其中， 所述第一氧化硅微粒的平均一次粒 说 明 书 CN 103459089 A 3 2/18 页 4 径为 5 15nm。 0015 4 根据上述 1 3 中任一项所述的研磨剂， 其中， 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合计量中所占的比例为 1 55 质量 %。 0016 5 根据上述 1 3 中任一项所述的研磨剂， 其中， 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合计量中所占的比例为 3 50 质量 %。 001。
11、7 6 根据上述 1 5 中任一项所述的研磨剂， 其中， 所述第一氧化硅微粒和第 二氧化硅微粒的合计量相对于研磨剂总质量的比例为 0.01 50 质量 %。 0018 本发明还提供具有以下构成的用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨的研磨方 法。 0019 7 一种研磨方法， 其为将研磨剂供给到研磨垫、 使研磨对象物的被研磨面与所述 研磨垫接触并通过两者之间的相对运动进行研磨的方法， 其中， 作为所述研磨剂， 使用上述 1 6 中任一项所述的研磨剂。 0020 8 根据上述 7 所述的研磨方法， 其中， 0021 所述研磨垫为具有基材层和表面层的研磨垫， 0022 所述表面层设置在所述基材层的主面。
12、上， 具备与所述研磨对象物的被研磨面接触 的表面， 具有在该表面开孔且在厚度方向上延伸的多个微孔。 0023 9 根据上述 8 所述的研磨方法， 其中， 所述研磨垫的表面层的根据 JIS K6253 测得的肖氏 A 硬度为 1 65。 0024 10根据上述8或9所述的研磨方法， 其中， 所述表面层所具有的微孔的平均 开孔直径为 1 65m。 0025 发明效果 0026 根据本发明的研磨剂以及使用该研磨剂的研磨方法， 能够在将研磨对象物的被研 磨面维持在高品质的同时以高效率进行研磨。 附图说明 0027 图 1 是表示可用于本发明的研磨方法的研磨装置的一例的图。 0028 图 2(a) 和 。
13、(b) 是表示在实施例中对利用本发明的研磨剂研磨后的被研磨物的基 板边缘部的塌边 (roll-off)( 面下垂 ) 进行评价时的测定点的图。 0029 图 3 是表示使用实施例中得到的研磨剂进行被研磨面的研磨时研磨压力与研磨 速度的关系的图表。 具体实施方式 0030 以下， 对本发明的实施方式进行说明。 0031 研磨剂 0032 本发明的研磨剂为用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨的研磨剂， 其中， 含有 平均一次粒径为 5 30nm 的第一氧化硅微粒、 平均一次粒径为 40 125nm 的第二氧化硅 微粒以及水， 且上述第一氧化硅微粒在上述第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的合计量中 所占的。
14、比例为 0.7 质量 % 以上且低于 60 质量 %。 0033 在本发明的研磨剂中， 第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒作为研磨磨粒使用。 说 明 书 CN 103459089 A 4 3/18 页 5 在本发明的研磨剂中， 通过使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以及第二氧化硅微粒的平均 一次粒径分别为上述范围并以上述比例配合成研磨剂， 在对研磨对象物的被研磨面进行研 磨时， 这两种粒径的研磨磨粒在使研磨性提高的方向上相互作用， 从而得到高的研磨速度。 0034 在本发明的研磨剂中， 作为第一氧化硅微粒的磨粒除了表现出作为磨粒的效果以 外， 还通过与第二氧化硅微粒相互作用或者单独作用而表现出其他效。
15、果。 具体而言， 可以列 举 ： 抑制循环使用时磨粒的凝集、 抑制循环使用时研磨剂的 pH 变化、 提高被研磨物的平滑 性、 抑制被研磨物的基板边缘部的塌边 ( 面下垂 )、 提高使研磨压力上升时研磨速度的上升 幅度、 提高加热时研磨速度的上升幅度。以下， 对这些效果进行具体说明。 0035 对本发明的研磨剂的抑制循环使用时磨粒的凝集的效果进行说明。一般公知的 是， 如果使只含有第二氧化硅微粒的研磨剂进行循环， 则被研磨物起到糊这样的作用， 由此 使第二氧化硅微粒之间凝集。 对于使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以及第二氧化硅微粒 的平均一次粒径分别为上述范围并以上述配合比例配合而得到的本发明的研。
16、磨剂而言， 在 循环使用时， 第一氧化硅微粒附着于第二氧化硅微粒， 由此能够抑制第二氧化硅微粒之间 凝集， 第一氧化硅微粒作为凝集抑制剂发挥作用。 0036 对本发明的研磨剂的抑制循环使用时研磨剂的 pH 变化的效果进行说明。一般公 知的是， 对于仅含有第二氧化硅微粒的研磨剂而言， 在循环使用时， 被研磨物混入到研磨剂 中， 由此使研磨剂的 pH 发生变动。对于使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以及第二氧化硅 微粒的平均一次粒径分别为上述范围且以上述配合比例配合而得到的本发明的研磨剂而 言， 在循环使用时， 第一氧化硅微粒的大比表面积产生的缓冲作用的效果能够抑制 pH 的变 动， 第一氧化硅微粒作。
17、为 pH 变动抑制剂发挥作用。 0037 对本发明的研磨剂的提高被研磨物的平滑性的效果进行说明。一般公知的是， 作 为磨粒而包含在研磨剂中的粒子的粒径对被研磨物的平滑性的影响大。粒径大时， 容易发 生划伤等损坏， 存在平滑性变差的倾向。 粒径小时， 存在平滑性提高的倾向。 因此， 对于仅含 有第二氧化硅微粒的研磨剂而言， 基于上述理由， 平滑性变差， 与此相对， 对于使第一氧化 硅微粒的平均一次粒径以及第二氧化硅微粒的平均一次粒径分别为上述范围且以上述配 合比例配合而得到的本发明的研磨剂而言， 第一氧化硅微粒的比表面积大并且粒子数多， 因此， 与被研磨面的接触概率提高， 通过被研磨面均匀接触的。
18、机会增加， 因此， 能够提高平 滑性， 第一氧化硅微粒作为平滑性提高剂发挥作用。 0038 对本发明的研磨剂的抑制被研磨物的基板边缘部的塌边的效果进行说明 ( 以下， 有时将塌边也记作面下垂)。 一般公知的是， 研磨剂中作为磨粒而含有的粒子的粒径对被研 磨物的基板边缘部的面下垂有很大影响。存在粒径越大越加剧的倾向， 并存在通过减小粒 径而得到改善的倾向。因此， 对于仅含有第二氧化硅微粒的研磨剂而言， 基于上述理由， 面 下垂加剧， 与此相对， 对于使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以及第二氧化硅微粒的平均 一次粒径分别为上述范围且以上述配合比例配合而得到的本发明的研磨剂而言， 第一氧化 硅微粒的比。
19、表面积大， 且粒子数多， 因此， 与被研磨面的接触概率提高， 通过被研磨面均匀 接触， 由此能够将施加到基板边缘部的压力分散从而抑制面下垂， 第一氧化硅微粒作为面 下垂抑制剂发挥作用。 0039 对本发明的研磨剂的使研磨压力上升时的研磨速度的上升幅度维持效果进行说 明。一般公知的是， 研磨速度以下述普雷斯顿 (Preston) 公式所表示的方式与加工压力、 加 说 明 书 CN 103459089 A 5 4/18 页 6 工时的转数 ( 相对速度 ) 成比例。普雷斯顿系数受研磨垫和研磨剂的材质、 组成、 被研磨物 的磨损特性等影响。 0040 M/t=pv(M ： 研磨量、 t ： 研磨时间。
20、、 ： 普雷斯顿系数、 p ： 加工压力、 v ： 相对速度 ) 0041 已知在研磨垫、 研磨剂的材质、 被研磨物通用的情况下， 普雷斯顿系数受研磨剂组 成的影响， 而且在使由加工时的转数算出的相对速度固定的状态下， 根据研磨速度相对于 研磨压力的变化， 也能够估算出研磨剂组成固有的普雷斯顿系数。另外， 同样地， 在使加工 压力固定的状态下， 由研磨速度相对于相对速度的变化， 也能够估算出研磨剂组成固有的 普雷斯顿系数。对于仅含有第二氧化硅微粒的研磨剂而言， 在使相对速度固定的状态下提 高研磨压力而对被研磨物进行研磨的情况下， 在低压区域研磨速度成比例地上升， 但在进 一步提高研磨压力后的高。
21、压区域进行研磨的情况下， 研磨速度的上升幅度显著降低。 0042 也就是意味着， 研磨剂组成固有的普雷斯顿系数在高压区域显著变小， 意味着从 低压到高压不能维持普雷斯顿系数。与此相对， 对于使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以 及第二氧化硅微粒的平均一次粒径为上述范围并以上述配合比例配合而得到的本发明的 研磨剂而言， 在提高研磨压力而对被研磨物进行研磨的情况下时， 研磨速度的上升幅度从 低压到高压区域得到维持。也就是意味着， 普雷斯顿系数从低压到高压得到维持。其原因 尚不明确， 但只是第二氧化硅微粒时， 在高压区域施加的负荷的能量由于粒子自身的旋转 所产生的屏障效果而难以经由粒子传递到基板， 妨碍。
22、研磨速度的上升。 与此相对， 在含有第 一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒时， 第一氧化硅微粒抑制第二氧化硅微粒的屏障效果， 由 此能够将在高压区域施加的负荷的能量高效地传递到基板。也就是说， 第一氧化硅微粒具 有从低压直到高压维持研磨剂组成固有的普雷斯顿系数的效果， 作为研磨速度的普雷斯顿 系数维持剂发挥作用。 0043 对本发明的研磨剂的提高加热时的研磨速度的上升幅度的效果进行说明。 一般公 知的是， 循环使用时， 由于研磨时产生的热， 研磨剂、 研磨平台、 研磨垫的温度上升。另外已 知， 如果对微粒加热， 则微粒的运动能力提高， 粒子尺寸越小， 该能力越大。另外已知， 粒子 表面与基板表面间的。
23、化学反应受到研磨气氛的强烈影响， 特别强烈地受温度的影响， 研磨 时的温度越上升， 化学反应越活化。 因此， 在使第一氧化硅微粒的平均一次粒径以及第二氧 化硅微粒的平均一次粒径分别为上述范围且以上述配合比例配合而得到的本发明的研磨 剂的情况下， 在加热时， 粒子运动活跃， 因此， 通过与被研磨面接触的粒子数增加的效果以 及使粒子表面与基板表面间的化学反应活化的效果， 能够提高研磨速度的上升幅度， 第一 氧化硅微粒作为热响应性提高剂发挥作用。 0044 以下， 对构成本发明的研磨剂的各要素进行说明。 0045 (1) 第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒 0046 在本发明的研磨剂中， 第一氧化硅微。
24、粒以及第二氧化硅微粒可以使用平均一次粒 径不同、 其他相同的氧化硅微粒， 均可以使用通过各种公知的方法制造的氧化硅微粒。 例如 可以列举 ： 将四氯化硅在氧气和氢气的火焰中进行气相合成而得到的气相二氧化硅、 对硅 酸钠进行离子交换或进行中和后脱盐而得到的胶态二氧化硅或者将硅醇盐在液相中进行 水解而得到的胶态二氧化硅等氧化硅微粒。 其中， 对于本发明的研磨剂， 从品种多样性的观 点考虑， 更优选以硅酸钠为起始原料的胶态二氧化硅。 0047 本发明的研磨剂所含有的第一氧化硅微粒的平均一次粒径如上所述为 5 30nm， 说 明 书 CN 103459089 A 6 5/18 页 7 优选 5 15n。
25、m， 更优选 7 13nm。如果第一氧化硅微粒的平均一次粒径小于 5nm， 则难以获 得， 另外， 如果超过 30nm， 则不能得到期待的研磨速度。 0048 另外， 本发明的研磨剂所含有的第二氧化硅微粒的平均一次粒径如上所述为 40 125nm， 优选 45 110nm。如果第二氧化硅微粒的平均一次粒径小于 40nm， 则不能得 到期待的研磨速度， 另外， 如果超过 125nm， 则虽然能得到研磨速度， 但蓝宝石表面的粗糙度 变粗， 作为产品可能成为问题。 0049 需要说明的是， 在本说明书中， 氧化硅微粒的平均一次粒径是将通过氮气吸附 BET 法测得的比表面积换算成球状粒子的直径而得到。。
26、 0050 此外， 本发明的研磨剂中的上述第一氧化硅微粒与第二氧化硅微粒的配合比例如 上所述为第一氧化硅微粒在第一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的合计量中所占的比例为 0.7 质量 % 以上且低于 60 质量 % 的配合比例， 该配合比例优选 1 55 质量 %， 更优选 3 50 质量 %。如果该比例低于 0.7 质量 %， 则不能得到期待的研磨速度， 如果为 60 质量 % 以 上， 则会促进凝胶化， 寿命变短。 0051 关于本发明的研磨剂中的第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的含量， 优选以第 一氧化硅微粒和第二氧化硅微粒的合计量计在相对于研磨剂总质量为 50 质量 % 以下的含 量范围内考。
27、虑研磨速度、 均匀性、 材料选择性、 分散稳定性等而适当设定。本发明的研磨剂 中第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的合计含量更优选为20质量%以下， 进一步优选15 质量 % 以下。如果第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的合计含量相对于研磨剂总质量超 过 50 质量 %， 则观察不到与磨粒浓度增加相符的研磨速度的提高， 另外， 有时会使研磨剂的 粘度过高或者会促进研磨剂的凝胶化。 0052 另外， 关于研磨剂中的第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的合计含量的下限， 考虑到研磨速度、 均匀性、 材料选择性、 分散稳定性等， 优选相对于研磨剂总质量为 0.01 质 量 %。如果第一氧化硅微粒以及第二氧化。
28、硅微粒的合计含量相对于研磨剂总质量低于 0.01 质量 %， 则有时不能得到充分的研磨速度。 0053 此外， 从研磨速度和经济性的观点考虑， 特别优选本发明的研磨剂中第一氧化硅 微粒以及第二氧化硅微粒的合计含量相对于研磨剂总质量为 1 10 质量 % 的范围。 0054 (2) 水 0055 本发明的研磨剂含有水作为用于使作为研磨磨粒的上述第一氧化硅微粒以及第 二氧化硅微粒分散并且用于分散 / 溶解其他根据需要添加的任意成分的介质。本发明的研 磨剂中的上述介质优选仅由水构成， 也可以根据需要含有水和与水有相溶性的有机溶剂。 作为这样的有机溶剂， 具体可以列举 ： 乙醇等醇类、 丙酮等酮类以及。
29、醚类。对于水没有特 别限制， 但从对其他配合成分的影响、 杂质的混入、 对 pH 等的影响考虑， 优选纯水或去离子 水。 0056 本发明的研磨剂中作为介质的水具有控制研磨剂的流动性的功能， 因此， 其含量 可以根据研磨速度、 平坦化特性等作为目标的研磨特性适当设定。 在本发明的研磨剂中， 水 优选以相对于研磨剂总质量为 50 99.99 质量 % 的范围含有。如果水的含量相对于研磨 剂总质量低于 50 质量 %， 则有时研磨剂的粘度变高， 损害流动性， 如果超过 99.99 质量 %， 则 作为研磨磨粒的上述第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的浓度有时变低， 无法得到充分 的研磨速度。 说 明。
30、 书 CN 103459089 A 7 6/18 页 8 0057 另外， 在本发明的研磨剂中， 当介质在含有水之外还含有有机溶剂等的情况下， 上 述水的含量作为介质整体的含量处理。 0058 (3) 研磨剂的制备以及任意成分 0059 本发明的研磨剂可以通过例如以上述配合量称量作为必要成分含有的上述 (1) 的第一氧化硅微粒及第二氧化硅微粒以及 (2) 水并进行混合来制备。 0060 此处， 作为上述第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒， 在均使用胶态二氧化硅的 情况下， 以预先将氧化硅微粒分散在水中的状态供给胶态二氧化硅。 因此， 只要将含有上述 第一氧化硅微粒的胶态二氧化硅和含有上述第二氧化。
31、硅微粒的胶态二氧化硅以期望的比 例混合并用水适当稀释就能够制备成本发明的研磨剂。 0061 另外， 关于本发明的研磨剂， 也可以将含有上述第一氧化硅微粒的胶态二氧化硅 和含有上述第二氧化硅微粒的胶态二氧化硅用水稀释并将稀释后的含有第一氧化硅微粒 的胶态二氧化硅和稀释后的含有第二氧化硅微粒的胶态二氧化硅以成为上述配合量的方 式在研磨装置的研磨剂罐内进行混合。或者， 将稀释后的含有第一氧化硅微粒的胶态二氧 化硅和稀释后的含有第二氧化硅微粒的胶态二氧化硅分别准备到各自的罐中并在从各罐 向研磨装置供给研磨剂的配管内成为以上述配合量的方式进行混合， 或者也可以将它们使 用各自的配管从各罐供给到研磨垫上并。
32、在研磨垫上进行混合。 0062 另外， 在不损害上述本发明的效果的范围内， 在本发明的研磨剂中， 除上述 (1)、 (2) 的必要成分以外， 也可以含有一种或多种通常的化学机械研磨用的研磨剂所含有的任 意成分。作为任意成分， 例如可以列举 ： 研磨剂的 pH 调节剂、 缓冲剂、 螯合剂、 润滑剂、 研磨 粒子的分散剂、 生物杀灭剂等。 0063 在作为 pH 调节剂、 缓冲剂而配合的任意成分中， 作为酸， 可以使用硝酸、 硫酸、 磷 酸、 盐酸这样的无机酸、 甲酸、 乙酸、 丙酸、 丁酸等饱和羧酸、 乳酸、 苹果酸、 柠檬酸等羟基酸、 邻苯二甲酸、 水杨酸等芳香族羧酸、 草酸、 丙二酸、 琥珀。
33、酸、 戊二酸、 己二酸、 富马酸、 马来酸 等二羧酸、 甘氨酸、 丙氨酸等氨基酸、 杂环系羧酸这样的有机酸。 作为碱性化合物， 可以使用 氨、 氢氧化锂、 氢氧化钾、 氢氧化钠、 四甲基铵等季铵化合物、 甲胺、 二甲胺、 三甲胺、 乙胺、 二 乙胺、 三乙胺、 正丙胺、 二正丙胺、 三正丙胺、 异丙胺、 正丁胺、 异丁胺、 仲丁胺、 叔丁胺、 戊胺 ()、 异戊胺()、 环己胺、 苯甲胺、 -苯基乙胺、 -苯 基乙胺、 乙二胺、 三亚甲基二胺、 四亚甲基二胺、 五亚甲基二胺、 六亚甲基二胺、 氢氧化四亚 甲基二胺、 苯胺、 甲基苯胺、 二甲基苯胺、 邻甲苯胺、 间甲苯胺、 对甲苯胺、 邻甲氧基。
34、苯胺、 间 甲氧基苯胺、 对甲氧基苯胺、 间氯苯胺、 对氯苯胺、 邻硝基苯胺、 间硝基苯胺、 对硝基苯胺、 2,4- 二硝基苯胺、 苦酰胺、 邻苯二胺、 间苯二胺、 对苯二胺、 联苯胺、 磺胺酸、 乙脒、 2- 苯胺基 乙醇、 苯胺基苯酚、 氨基乙酰苯胺、 氨基苯乙酮、 2- 氨基乙醇、 2- 氨基乙硫醇、 2- 氨基 -2- 乙 基 -1,3- 丙二醇、 氨基胍、 5- 氨基邻甲酚、 6- 氨基间甲酚、 3- 氨基巴豆酸乙酯、 对氨基苯 乙烯、 4- 氨基 -1,2,4- 三唑、 4- 氨基 -1- 萘酚、 5- 氨基 -2- 萘酚、 8- 氨基 -2- 萘酚、 8- 氨 基 -1- 萘酚、。
35、 氨基苯酚、 2- 氨基 -1- 丁醇、 2- 氨基 -1- 丙醇、 - 氨基丙腈、 对氨基苯甲醇、 对氨基苯甲醛、 2- 氨基 -2- 甲基 -1- 丙醇、 2- 氨基 -2- 甲基 -1,3- 丙二醇、 4- 氨基 -4- 甲 基 -2- 戊酮、 尿囊素、 烯丙胺、 槟榔次碱、 槟榔碱、 对异丙基苯胺、 2-( 乙基氨基 ) 乙醇、 N- 乙 基 -1- 萘胺、 N- 乙基 -2- 萘胺、 O- 乙基羟胺、 N- 乙基苯甲酰胺、 麻黄碱、 草氨酸、 二甲基苯 胺、 对二甲苯 -、 - 二胺、 奎宁环、 激动素、 喹喔啉、 2- 喹啉基胺、 4- 喹啉基胺、 胍基乙 说 明 书 CN 103。
36、459089 A 8 7/18 页 9 酸内酰胺、 3,6- 二氮杂辛烷 -1,8- 二胺、 4,4 - 二苯基胺、 2,4- 二氨基苯酚、 3,4- 二氨基苯 酚、 二异丙胺、 二乙醇胺、 2-( 二乙基氨基 ) 乙醇、 二乙基氰胺、 二亚乙基三胺、 环丙胺、 环己 烷二胺、 N,N - 二苯基亚乙基二胺、 N,N - 二苯基胍、 4,4 - 二苯基甲烷二胺、 2- 二甲氨基 乙醇、 N,N- 二甲基 -2- 萘胺、 3,5- 二甲基吡唑、 二甲基吡啶、 N,N- 二甲基对苯二胺、 2- 噻唑 胺、 百里基胺、 胸腺嘧啶、 十氢喹啉、 四乙基铵、 1,2,3,4-四氢-1-萘胺、 1,2,3。
37、,4-四氢萘胺、 N,N,N ,N - 四甲基亚乙基二胺、 N,N,N ,N - 四甲基对苯二胺、 1,4- 丁二胺、 2,4,6- 三氨 基苯酚、 三乙醇胺、 三甲基胺氧化物、 2,3-甲苯二胺、 2,4-甲苯二胺、 2,6-甲苯二胺、 3,5-甲 苯二胺、 1,2- 萘二胺、 1,4- 萘二胺、 1,8- 萘二胺、 2,6- 萘二胺、 2,7- 萘二胺、 4,4 - 双 ( 二甲 氨基 ) 二苯基胺、 双 ( 二甲氨基 ) 甲烷、 组胺、 N,N- 双 (2- 羟乙基 ) 丁胺、 乙烯基胺、 4- 联苯 基胺、 哌嗪、 2,5-哌嗪二酮、 2-哌啶酮、 哌啶、 2-吡啶胺、 3-吡啶胺、 。
38、4-吡啶胺、 吡啶、 嘧啶、 吡 咯烷、 吡咯啉、 苯甲酰甲胺、 N- 苯基羟胺、 1- 苯基 -2- 丙胺、 邻苯二胺、 间苯二胺、 对苯二胺、 苯乙胺、 1,4- 丁二胺、 1,2- 丙二胺、 1,3- 丙二胺、 六亚甲基四胺、 1,6- 六亚甲基二胺、 N- 苯 甲基羟胺、 O- 苯甲基羟胺、 二苯甲基胺、 1,2,3- 苯三胺、 1,2,4- 苯三胺、 1,5- 戊二胺、 叔戊 胺、 甲基胍、 N- 甲基羟胺、 O- 甲基羟胺、 2- 甲基哌啶、 3- 甲基哌啶、 4- 甲基哌啶、 N- 甲基哌 啶、 2- 甲基吡啶、 3- 甲基吡啶、 4- 甲基吡啶、 N- 甲基对苯二胺、 4- 甲。
39、氧基吡啶、 卡那霉素水 解物、 半乳糖胺、 葡糖胺、 果糖胺()、 甘露糖胺、 N-甲基葡糖胺、 胞壁酸等有机 胺。另外， 也可以是将上述化合物的质子用 1 个或 2 个以上的 F、 Cl、 Br、 I、 OH、 CN、 NO2等原 子或原子团取代而得到的衍生物。 0064 作为螯合剂， 可以列举 ： 甘氨酸、 丙氨酸等氨基酸、 聚氨基羧酸类螯合化合物、 有机 膦酸类螯合化合物。具体而言， 可以列举 ： 乙二胺四乙酸、 氨三乙酸、 二亚乙基三胺五乙酸、 羟乙基乙二胺三乙酸、 三亚乙基四胺六乙酸、 1,3- 丙二胺四乙酸、 1- 羟基乙烷 -1,1- 二膦 酸、 次氮基三 ( 亚甲基膦酸 )、 。
40、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、 膦酸丁烷三羧酸、 膦酰基羟基乙 酸、 羟基乙基二亚甲基膦酸、 氨基三亚甲基膦酸、 乙二胺四亚甲基膦酸、 六亚甲基二胺四亚 甲基膦酸、 植酸等。 0065 作为上述润滑剂以及研磨粒子的分散剂， 可以使用阴离子性、 阳离子性、 非离子性 或两性的表面活性剂、 多糖类、 水溶性高分子等。 0066 作为表面活性剂， 可以使用具有脂肪族烃基、 芳香族烃基作为疏水基、 并且在这些 疏水基内具有引入有 1 个以上的酯、 醚、 酰胺等键、 酰基、 烷氧基等连接基的基团并且具有 由羧酸、 磺酸、 硫酸酯、 磷酸、 磷酸酯、 氨基酸衍生的基团作为亲水基的化合物。 0067 作为多糖类。
41、， 可以使用 ： 海藻酸、 果胶、 羧甲基纤维素、 凝胶多糖、 普鲁兰多糖、 黄原 胶、 卡拉胶、 结冷胶、 刺槐豆胶、 阿拉伯胶、 罗望子胶、 车前子胶等。 0068 作为水溶性高分子， 可以使用 ： 聚丙烯酸、 聚乙烯醇、 聚乙烯吡咯烷酮、 聚甲基丙烯 酸、 聚丙烯酰胺、 聚天冬氨酸、 聚谷氨酸、 聚乙烯亚胺、 聚烯丙胺、 聚苯乙烯磺酸等。 0069 此外， 本发明的研磨剂中， 可以在不损害上述本发明的效果的范围内， 以维持第一 氧化硅微粒和第二氧化硅微粒在研磨剂中的配合比例的上述本发明的关系并且在以上说 明的研磨剂中的全部氧化硅微粒的合计含量落入第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒的 合计含。
42、量的范围内为条件， 含有上述第一氧化硅微粒以及第二氧化硅微粒以外的平均一次 粒径任意的氧化硅微粒。 0070 (4) 研磨对象物 说 明 书 CN 103459089 A 9 8/18 页 10 0071 本发明的研磨剂是用于对研磨对象物的被研磨面进行研磨的研磨剂， 作为研磨对 象物没有特别限制。具体而言， 可以列举 ： 玻璃基板、 硅晶片、 半导体器件布线基板、 化合物 单晶基板等。 其中， 本发明的研磨剂可以在对化合物单晶基板进行研磨时提升更大的效果， 特别是， 通过使用于基于修正莫氏硬度的硬度为 10 以上的单晶基板， 能够期待能在维持高 品质的同时以更高水准进行高速研磨的效果更大。 0。
43、072 作为上述修正莫氏硬度为 10 以上的单晶基板， 具体可以列举 ： 蓝宝石 (-Al2O3) 基板 ( 硬度 ： 12)、 碳化硅 (SiC) 基板 ( 硬度 ： 13)、 氮化镓 (GaN) 基板 ( 硬度 ： 13) 等。其中， 本发明的研磨剂特别优选用于研磨蓝宝石基板。 0073 研磨方法 0074 作为使用本发明的研磨剂对研磨对象物的被研磨面进行研磨的方法， 优选在将研 磨剂供给到研磨垫的同时使研磨对象物的被研磨面与研磨垫接触并通过两者之间的相对 运动进行研磨的研磨方法。 0075 在上述研磨方法中， 作为研磨装置， 可以使用现有公知的研磨装置。图 1 中示出可 用于本发明的实施。
44、方式的研磨装置的一例， 并在以下进行说明， 但本发明的实施方式中使 用的研磨装置不限于这样的结构。 0076 该研磨装置 10 具备保持研磨对象物 1 的研磨头 2、 研磨平台 3、 粘贴在研磨平台 3 的表面的研磨垫 4 以及向研磨垫 4 供给研磨剂 5 的研磨剂供给配管 6。研磨装置 10 以如下 方式构成 ： 在从研磨剂供给配管 6 供给研磨剂 5 的同时使由研磨头 2 保持的研磨对象物 1 的被研磨面与研磨垫 4 接触， 并使研磨头 2 与研磨平台 3 相对地进行旋转运动来进行研磨。 0077 在本发明中， 例如可以使用这样的研磨装置10进行研磨对象物1的被研磨面的研 磨。此处， 研磨。
45、装置 10 是将研磨对象物的单面作为被研磨面进行研磨的研磨装置， 但也可 以使用例如在研磨对象物的上下面配置有与研磨装置 10 同样的研磨垫的双面同时研磨装 置来对研磨对象物的被研磨面 ( 双面 ) 进行研磨。 0078 另外， 也可以将从研磨平台 3 和粘贴在研磨平台 3 的表面的研磨垫 4 经由旋转运 动向外排出的研磨剂回收， 并将其从研磨剂供给配管 6 再次供给到研磨垫 4 来使用。 0079 研磨头 2 不仅进行旋转运动， 也可以进行直线运动。另外， 研磨平台 3 以及研磨垫 4可以是与研磨对象物1同等程度的尺寸或为研磨对象物1以下的尺寸。 此时， 优选通过使 研磨头 2 与研磨平台 。
46、3 相对移动而能够对研磨对象物 1 的被研磨面的整个面进行研磨。此 外， 研磨平台3以及研磨垫4也可以不进行旋转运动， 例如也可以以传送带方式向一个方向 移动。 0080 另外， 根据需要， 也可以使垫调节器与研磨垫 4 的表面接触， 在进行研磨垫 4 的表 面的调节的同时进行研磨。 0081 作为研磨垫 4， 可以使用包含普通的无纺布、 聚氨酯泡沫、 多孔树脂、 非多孔树脂等 的研磨垫。另外， 为了促进向研磨垫 4 供给研磨剂 5 或者在研磨垫 4 上留一定量研磨剂 5， 可以对研磨垫 4 的表面实施格子状、 同心圆状、 螺旋状等的槽加工。 0082 此处， 在本发明的研磨方法中， 作为上述。
47、研磨垫 4， 优选使用具有层叠结构的研磨 垫， 该层叠结构具有基材层以及设置在该基材层的主面上、 具备与研磨对象物的被研磨面 接触的表面并具有在该表面开孔且在厚度方向上延伸的多个微孔的表面层 ( 以下称为 “多 孔表面层” )。具有这样的多孔表面层的层叠结构的研磨垫一般被称为仿麂皮型研磨垫， 是 说 明 书 CN 103459089 A 10 9/18 页 11 已知用于半导体的特别是精加工研磨的研磨垫。 0083 此外， 在本发明中， 作为上述具有多孔表面层的层叠结构的研磨垫， 优选使用多孔 表面层的根据 JIS K6253-1997 测得的肖氏 A 硬度 ( 以下， 简称为 “肖氏 A 硬。
48、度” ) 为 65 以 下的研磨垫， 更优选多孔表面层的肖氏 A 硬度为 60 以下， 进一步优选 50 以下。如果上述研 磨垫的多孔表面层的肖氏A硬度超过65， 则可能无法得到期待的研磨速度。 另外， 作为研磨 垫的多孔表面层的肖氏 A 硬度的下限值， 可以列举 1 作为优选的值。当前技术难以制造肖 氏 A 硬度低于 1 的研磨垫。 0084 另外， 在本发明中， 作为上述具有多孔表面层的层叠结构的研磨垫， 优选使用多孔 表面层所具有的微孔的平均开孔直径为 65m 以下的研磨垫， 更优选多孔表面层所具有的 微孔的平均开孔直径为 55m 以下， 进一步优选 45m 以下， 特别优选 40m 以下。如果上 述研磨垫的多孔表面层所具有的微孔的平均开孔直径超过 65m， 则可能无法得到期待的 研磨速度。 另外， 作为研磨垫的多孔表面层所具有的微孔的平均开孔直径的下限值， 可以列 举 1m 作为优选的值。当前技术难以制造平均开孔直径低于 1m 的研磨垫。需要说明的 是， 在本说明书中， 平均开孔直径是指， 通过图像分析从对与多孔表面层的研磨对象物的被 研磨面接触的表面进行拍摄而得到的显微镜照片得到的、 在一定测定面积内存在的开孔的 直径的平均值。 0085 另外， 上述具有多孔表面。