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公開番号2025097967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2024223129
出願日2024-12-18
発明の名称シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法
出願人三菱ケミカル株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類C01B 33/18 20060101AFI20250624BHJP(無機化学)
要約【課題】研磨速度が速く研磨特性に優れるシリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物を提供すること、並びに、被研磨体の生産性に優れる研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】シリカ粒子の平均2次粒子径をx(nm)、パルスNMRで測定されるシリカ粒子に束縛された水の割合をy(%)としたとき、下記式(1)を満たす、シリカ粒子。
y<0.02x + 0.3 ・・・ (1)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
シリカ粒子の平均２次粒子径をｘ（ｎｍ）、パルスＮＭＲで測定されるシリカ粒子に束縛された水の割合をｙ（％）としたとき、下記式（１）を満たす、シリカ粒子。
ｙ＜０．０２ｘ＋０．３・・・（１）
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
下記式（１ａ）を満たす、請求項１に記載のシリカ粒子。
ｙ＜０．０２ｘ・・・（１ａ）
【請求項３】
平均１次粒子径が５ｎｍ～５００ｎｍである、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項４】
平均２次粒子径が１０ｎｍ～１０００ｎｍである、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項５】
金属不純物含有率が５質量ｐｐｍ以下である、請求項１に記載のシリカ粒子。
【請求項６】
アルカリ触媒を含む溶液（Ａ）中に、テトラアルコキシシランを含む溶液（Ｂ）を添加する工程を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項７】
さらに、塩を含む溶液中でアルコキシシランを加水分解及び縮合反応させる工程を含む、請求項６に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項８】
前記塩が、１００℃まで加熱すると分解又は揮発する塩である、請求項７に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項９】
塩を含む溶液中でアルコキシシランを加水分解及び縮合反応させる前記工程における、前記アルカリ触媒の使用量に対する前記塩の使用量のモル比が０．０００１～０．０４５である、請求項７に記載のシリカ粒子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１～５のいずれか１項に記載のシリカ粒子を含む、シリカゾル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカ粒子とその製造方法、シリカゾル、研磨組成物、研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
金属や無機化合物等の材料の表面を研磨する方法として、研磨液を用いた研磨方法が知られている。中でも、半導体用のプライムシリコンウェハやこれらの再生シリコンウェハの最終仕上げ研磨、及び、半導体デバイス製造時の層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線形成等の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）では、その表面状態が半導体特性に大きく影響するため、これらの部品の表面や端面は、極めて高精度に研磨されることが要求されている。
【０００３】
このような精密研磨においては、シリカ粒子を含む研磨組成物が採用されており、その主成分である砥粒として、コロイダルシリカが広く用いられている。コロイダルシリカは、その製造方法の違いにより、四塩化珪素の熱分解によるもの（ヒュームドシリカ等）、水ガラス等の珪酸アルカリの脱イオンによるもの、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応（一般に「ゾルゲル法」と称される。）によるもの等が知られている。
【０００４】
シリカ粒子の製造方法に関し、これまで多くの検討がなされてきた。例えば、特許文献１～２には、アルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応によりシリカ粒子を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１１－６０２３２号公報
特開２０１９－８９６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリカ粒子と分散媒である水の相互作用は最適化されているとはいえない。一般に、シリカ粒子は水分散液中において、その表面に水分子が吸着しており、その水分子は水和水と呼ばれる。水和水が多いシリカ粒子を研磨に用いると、シリカ粒子が研磨対象物と接近した際に水和水によって斥力が発生し、シリカ粒子は研磨対象物に十分に接触することはできず、十分な研磨特性が得られない。
また、シリカ粒子の粒子径を大きくすることでもシリカ粒子と研磨対象物の接近性が改善することが一般に知られているが、本発明者らはシリカ粒子の粒子径を大きくすると水和水の量が増えるという事実を見出した。すなわち、従来の手法だと、シリカ粒子と分散媒の水との相互作用とシリカ粒子の粒子径を同時に最適化することが困難であることを見出した。
【０００７】
特許文献１～２に開示されている製造方法により得られるシリカ粒子は、水和水についての考慮がされておらず、研磨特性が必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、研磨速度が速く研磨特性に優れるシリカ粒子、シリカゾル、研磨組成物を提供することにある。また、本発明のもう１つの目的は、被研磨体の生産性に優れる研磨方法、半導体ウェハの製造方法及び半導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討の結果、シリカ粒子に束縛される水の割合とシリカ粒子の粒子径とを所定の範囲とすることで上記課題を解決できることを見出した。より詳細には、本発明者らは、シリカ粒子に束縛される水の割合が小さいシリカ粒子、すなわち水和水の少ないシリカ粒子を研磨に用いると、シリカ粒子と研磨対象物が接触しやすくなり、研磨が良好に進むことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の要旨は、以下のとおりである。
（【００１１】以降は省略されています）

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