(57)【要約】【課題】得られる研磨面が、高度な平坦性を有するとともに欠陥が少なく、また、高速で安定な研磨速度が得られる研磨材組成物およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の研磨材組成物は、酸化セリウム粉末と水を含有するものであり、該酸化セリウム粉末の粒度分布において、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９０％となる粒径（Ｄ９０）と小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９９％となる粒径（Ｄ９９）が、０．０１≦（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０≦０．７なる関係を満たすように構成されている。【選択図】図１
2008063421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸化セリウム粉末と水を含む研磨材組成物であって、該酸化セリウム粉末の粒度分布において、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９０％となる粒径（Ｄ９０）と小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９９％となる粒径（Ｄ９９）が、
０．０１≦（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０≦０．７
なる関係を満たす研磨材組成物。
【請求項２】
前記酸化セリウム粉末の平均粒子径が、０．０５〜０．５μｍである請求項１に記載の研磨材組成物。
【請求項３】
前記酸化セリウム粉末の平均一次粒径が０．０１〜０．５μｍである請求項１または２に記載の研磨材組成物。
【請求項４】
前記酸化セリウム粉末の含有率が、０．０１〜２０質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨材組成物。
【請求項５】
前記酸化セリウム粉末の純度が９９質量％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の研磨材組成物。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１項に記載の研磨材組成物を製造する研磨材組成物の製造方法であって、粉砕によって得られた酸化セリウム粉末を分級して、粒度分布が前記関係を満たす酸化セリウム粉末を採取する工程を有し、
この酸化セリウム粉末の分級に使用する分級機として、多孔質膜フィルターを有し、ろ過前のスラリーの流れる方向と、ろ過後のスラリーが流れる方向とが直交する十字流方式の湿式分級機を使用する研磨材組成物の製造方法。
【請求項７】
前記分級機が、前記多孔質膜フィルターの表面近傍に、攪拌機構を有する請求項６に記載の研磨材組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材組成物およびその製造方法に関する。例えば本発明は、ＬＳＩデバイス研磨用研磨材組成物の製造工程における不純物の混入を防ぎ、かつ研磨加工において、高精度面を欠陥なく高能率で得るための研磨材組成物及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、本発明はＬＳＩデバイス製造工程における二酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、有機膜をはじめとする絶縁膜研磨工程に好適な研磨材組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータ関連技術の進歩はめざましく、ＬＳＩデバイスは年々高集積化が進み、また磁気ディスクの記憶容量は増大の一途をたどっている。このようなコンピュータ関連技術の進歩を支えるものとして、研磨技術があげられる。
例えば、ＬＳＩデバイスの製造工程では、デザインルールの微細化に伴って、フォトリソグラフィー工程での露光の焦点深度が浅くなる方向にある。このため、フォトレジストを形成する面の凹凸が焦点深度を越えないように、その平坦性が厳しく要求され、層間絶縁膜等を対象として研磨加工が行われるようになっている。
また、微細配線を形成するための埋め込みメタル研磨  （ダマシン法）や、従来のＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法より狭い面積で素子分離を実現するためのシャロートレンチアイソレーション（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法等に見られるように、研磨技術は、次世代のＬＳＩデバイスの製造に不可欠な技術となっている。
【０００３】
ここで、このような微細な素子や配線を研磨対象とする研磨加工では、得られる研磨面が高度な平坦性を有するとともに欠陥が少ないこと、すなわち高い面精度を有することと、高速で安定な研磨速度が得られることが要求される。このような要求に応えるため、研磨加工に使用される研磨材について多くの検討がなされている。
【０００４】
例えば、層間絶縁膜の研磨加工やシャロートレンチアイソレーション法における研磨加工では、気相法によって得られた二酸化ケイ素微粉末をアルカリ性水溶液に懸濁させたスラリーが研磨材として用いられている。
また、メタル研磨では、気相法で得られた二酸化ケイ素粉末または酸化アルミニウム粉末を、水に懸濁させ、硝酸鉄や過酸化水素等の酸化剤を添加したスラリーが、研磨材として使用されている。
【０００５】
しかし、これらの研磨材では、高精度な研磨面を形成するためには、研磨粒子がサブミクロンオーダーと微細であることが必要であるが、研磨粒子が微細になると、研磨速度が遅くなる。すなわち、面精度と研磨速度が両立しない関係にあり、面精度と研磨速度の双方を満足するのが難しい。
また、これらの研磨材では、研磨速度が研磨開始から徐々に増大し、一定時間（通常は数分以上）経過後、安定化するという傾向が見られるが、前述のＬＳＩデバイスの製造工程における研磨加工では、取り代が高々１μｍ程度であり、研磨時間は数分程度である場合が多い。このため、研磨速度が安定化する前に研磨加工を終了することになるため、その終点検出が難しいという問題がある。
【０００６】
この他、層間絶縁膜の研磨加工やシャロートレンチアイソレーション法における研磨加工で用いられる研磨材としては、酸化セリウム粉末を水に懸濁させたスラリーがある。
この酸化セリウム粉末を含有する研磨材は、二酸化酸化ケイ素や酸化アルミニウムを含有する研磨材に比べて、面精度と研磨速度の両立が比較的容易であり、高い面精度および大きな研磨速度を得ることができる。
また、特に、シャロートレンチアイソレーション法では、研磨される二酸化ケイ素膜の下に窒化ケイ素膜を設け、この窒化ケイ素膜をストッパーとして研磨加工が行われるため、二酸化ケイ素膜の研磨速度に対して窒化ケイ素膜の研磨速度が小さいこと、すなわち、二酸化ケイ素膜の研磨速度を窒化ケイ素膜のそれで除した値である「選択比」が高いことが要求される。酸化セリウム粉末を含有する研磨材は、この選択比が比較的高いという利点もある。
しかしながら、酸化セリウム粉末を含有するスラリーも、ＬＳＩデバイスの製造工程で用いる研磨材としては、未だ満足のいくものとは言えず、各種改良が試みられている。
【０００７】
一方で、酸化セリウムを用いた研磨スラリーを用いた場合にスクラッチを始めとする欠陥がしばしば問題となっており、このスクラッチを始めとする欠陥の問題に対しては、二次粒子径が３μｍ以上の酸化セリウム粉末の含有率を１％以下に規定することによって欠陥発生の低減を図った研磨材（特許文献１参照。）や、結晶粒界を有する酸化セリウム粉末の最大径を３０００ｎｍ以下に規定することによって欠陥発生の低減を図った研磨材（特許文献２参照。）が提案されている。
また、酸化セリウム粒子の粒度分布において、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が５０％となる粒径（Ｄ５０）に対する小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９０％となる粒径（Ｄ９０）の比（Ｄ９０／Ｄ５０）を１．５〜１．８の範囲に規定し、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９５％となる粒径（Ｄ９５）を５０〜１８００ｎｍに規定することによって、得られる研磨面の平坦性の向上を図った半導体基板用研磨材（特許文献３参照。）も提案されている。
【０００８】
しかしながら、ＬＳＩデバイスの製造工程では、得られる研磨面の高度な平坦性、均一性あるいは各種欠陥の少なさ、研磨速度の高速化および安定化といった要求が益々厳しくなっている。特に、欠陥に関しては、検出感度の向上に伴ってキラースクラッチと呼ばれる大きな傷のみならず、マイクロスクラッチ、表面粒子、埋没粒子、リップアウト、残スラリーおよびステイン等の微小な欠陥についても問題とされるようになっている。このような点から見たときに、前述の酸化セリウム粉末を含有する研磨材は、十分なものとは言えない。
【特許文献１】特開２００３−１７１６５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３２８６号公報
【特許文献３】特開２００６−１７３４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、得られる研磨面が、高度な平坦性を有するとともに欠陥が少なく、また、高速で安定な研磨速度が得られる研磨材組成物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意努力した結果、次の研磨材組成物及びその製造方法を提供することで、上記課題が容易に解決されることを見出した。
（１）本発明は、少なくとも酸化セリウム粉末と水を含む研磨材組成物であって、該酸化セリウム粉末の粒度分布において、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９０％となる粒径（Ｄ９０）と小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９９％となる粒径（Ｄ９９）が、０．０１≦（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０≦０．７なる関係を満たす研磨材組成物である。
（２）本発明において、前記（１）に記載の酸化セリウム粉末の平均粒子径が０．０５〜０．５μｍでも良い。
（３）本発明において、前記（１）または（２）に記載の前記酸化セリウム粉末の平均一次粒径が０．０１〜０．５μｍでも良い。
（４）本発明において、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の酸化セリウム粉末の含有率が、０．０１〜２０質量％でも良い。
（５）本発明において、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の酸化セリウム粉末の純度が９９質量％以上でも良い。
【００１１】
（６）本発明は、（１）ないし（５）の何れかに記載の研磨材組成物を製造する研磨材組成物の製造方法であって、粉砕によって得られた酸化セリウム粉末を分級して、粒度分布が前記関係を満たす酸化セリウム粉末を採取する工程を有し、この酸化セリウム粉末の分級に使用する分級機として、多孔質膜フィルターを有し、ろ過前のスラリーの流れる方向と、ろ過後のスラリーが流れる方向とが直交する十字流方式の湿式分級機を使用する研磨材組成物の製造方法である。
（７）本発明は、前記分級機が、前記多孔質膜フィルターの表面近傍に、攪拌機構を有する（６）に記載の研磨材組成物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨材組成物によれば、欠陥が少なく、平坦性に優れる研磨面を、高速かつ安定な研磨速度で形成することができる。
また、本発明の研磨材組成物の製造方法によれば、このような研磨材組成物を、簡易な工程で確実に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の研磨材組成物およびその製造方法の実施形態について説明する。
（研磨材組成物）
まず、本発明の研磨材組成物について説明する。
本発明の研磨材組成物は、酸化セリウム粉末（粉体）と、水系分散媒を含有するものである。
酸化セリウム粉末は、できるだけ高純度であるのが好ましく、具体的には純度が９９質量％であるのが好ましく、９９．９質量％以上であるのがより好ましい。純度が９９質量％未満であると、不純物の割合が大きいことから、特に、ＬＳＩデバイスの特性に悪影響を及ぼす不純物元素を研磨面から除去するのが困難になる。その結果、不良品の割合が大きくなり、歩留まりが低下するおそれがある。
酸化セリウムは、一般に炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩等のセリウム化合物を酸化することによって得られる。本発明において、酸化セリウム粉末を作製する方法として通常の焼成法が使用できる。焼成温度については安定して酸化セリウムが得られる条件であれば特に問わないが、５００℃から１０００℃の範囲が好ましい。
【００１４】
酸化セリウム粉末の平均一次粒子径は、０．０１〜０．５μｍであるのが好ましく、０．３〜０．５μｍであるのがより好ましい。平均一次粒子径が０．０１μｍ未満では、二酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、有機膜をはじめとする絶縁膜に対する研磨速度が著しく小さくなる可能性がある。また、平均一次粒径が０．５μｍを越えると、得られる研磨面において、比較的大きな傷が生じる可能性がある。なお、酸化セリウム粉末の平均一次粒子径の測定方法としては、Ｘ線回折法が挙げられる。
酸化セリウム粉末の平均粒子径は、０．０５〜０．５μｍであるのが好ましく、０．１〜０．３μｍであるのがより好ましい。平均粒子径が０．０５μｍを下回る場合には、研磨速度が非常に遅くなる可能性があり、実用的でない。また、平均粒子径が０．５μｍを超える場合には、得られる研磨面においてマイクロスクラッチが増大し、得られる研磨面の面精度が低くなる可能性がある。
【００１５】
そして、本発明の研磨材組成物では、特に、この酸化セリウム粉末の粒度分布において、小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９０％となる粒径（Ｄ９０）と小粒径側からの積算粒度分布（体積基準）が９９％となる粒径（Ｄ９９）が、０．０１≦（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０≦０．７なる関係を満たすものとされている。
【００１６】
ここで、Ｄ９０は、酸化セリウム粉末の粒度分布において、小粒径側からある粒径までの間で積算した粒子の合計体積を、粒子全体の体積に対する百分率で表したときに、その値が９０％となるときの粒径であり、Ｄ９９は、この百分率の値が、９９％となるときの粒径である。
以上のような研磨材組成物における酸化セリウムの粒度分布の測定は、特に限定されないが、例えば、動的光散乱法や光子相関法を使用した粒度分布測定装置によって行うことができる。また、１対の測定用シース液膜の間に、被測定スラリー（研磨材組成物）を挟みこむことによって流下液膜を形成し、この流下液膜の一方からストロボ発光する光を照射し、他方に受光素子を配置して粒子像を撮像し、この粒子像を画像解析することによって粒度分布を求める方式の装置を使用して、粒度分布を測定するようにしてもよい。
【００１７】
そして、このＤ９０およびＤ９９の関係式（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０は、酸化セリウム粉末の粒度分布において、極大粒子側の裾野の傾きを示す指標になるものであり、この値が大きいもの程、極大粒子側の裾野の傾きが小さいことを意味する。この値が０．０１〜０．７の範囲であることにより、得られる研磨面が、高度な平坦性を有するとともに欠陥が少なく（面精度が高く）、また、高速で安定な研磨速度が得られ研磨材組成物を、容易に得ることができる。
（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０の値が０．７を上回る場合には、研磨に際してスクラッチ等の欠陥が生じ易く、得られる研磨面の面精度が低くなり、また、研磨速度が遅くなり、目的の厚さを研磨するのに長時間を要してしまう。また、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０の値が０．０１を下回る酸化セリウム粉末は、粉砕技術や分級技術等の限界から製造するのが困難である。なお、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０のより好ましい範囲は０．１〜０．５である。
【００１８】
このように（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０の値、すなわち粒度分布における極大粒子側の裾野の傾きが、面精度および研磨速度において重要となる理由については明らかでないが、次のように考えられる。
すなわち、比較的に粗大な粒子が存在する場合に、粒度分布における極大粒子側の裾野の傾きが小さいと〔（（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０の値が大きい）と、そうした粗大粒子の存在が他に比べ非常に目立った役割を果たし、スクラッチ等の欠陥の要因になり易くなり、また、研磨速度は遅くなる傾向を示す。これに対して、極大粒子側の裾野の傾きが大きい〔（（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０の値が小さい）場合には、粗大な粒子の存在が相対的に目立たなくなり、また、研磨速度は速くなる傾向を示す。したがって、極大粒子側の裾野の傾きが比較的大きくなるように規定することにより、前述のような面精度および研磨速度に優れた研磨材組成物が得られる。
【００１９】
研磨材組成物における酸化セリウム粉末の含有率は、研磨時の加工圧力等の研磨条件、使用する分散媒や添加剤の種類、量及び分散方法等によっても異なるが、０．０１〜２０質量％であるのが好ましく、０．１〜５質量％であるのがより好ましく、０．３〜３質量％であるのがさらに好ましい。酸化セリウム粉末の含有率が０．０１質量％未満では、二酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、有機膜をはじめとする絶縁膜に対する研磨速度が遅くなる可能性がある。また、酸化セリウム粉末の含有率を２０質量％を超えて大きくしても、それに見合う効果は得られず、酸化セリウム粉末の使用量が無駄に多くなるだけで好ましくない。
【００２０】
水系分散媒は、水およびアルコール等の水と混合することが可能な媒体であり、１種類を単独で使用してもよく、２種類以上を混合して使用するようにしてもよい。これら分散媒のうち、水を使用するのが好ましい。これは次の理由からである。
すなわち、水は、有機溶媒に比べて大きな研磨促進作用が得られる。例えば、ガラスの表面を研磨する場合に、この表面に水が存在すると、ガラスの表面に水和層が形成されつつ研磨が進行する。これにより、ガラスの表面が、大きな研磨速度で精度良く研磨させる。また、金属の表面を研磨する場合、この表面に水が存在すると、金属の表面が加水分解され、金属酸化物層あるいは水酸化物層が形成されつつ研磨が進行する。これにより、金属の表面が、大きな研磨速度で精度良く研磨される。
【００２１】
また、本発明の研磨材組成物は、酸化セリウム粉末および水系分散媒の他に、当該分野で用いられる各種添加剤が添加されていてもよい。
添加剤としては、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、キレート剤、界面活性剤、有機酸及びその塩等が挙げられる。
【００２２】
（研磨材組成物の製造方法）
次に、本発明の研磨材組成物の製造方法について説明する。
まず、酸化セリウムの粗粉末を合成する。
酸化セリウムの粗粉末は、セリウムの炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩等のセリウム化合物を、焼成し、酸化することによって得ることができる。焼成温度については、特に限定されないが、安定して酸化セリウムが得られる条件であれば特に問わないが、５００〜１０００℃の範囲であるのが好ましい。
【００２３】
次に、この酸化セリウムの粗粉末を粉砕することによって、酸化セリウム粉末を得る。
すなわち、前記工程の焼成によって得られる酸化セリウムは、乾粉の状態であるが、粒子同士が部分的に凝集した状態（粗粉末の状態）となっている。このため、この粗粉末をそのまま使用して製造された研磨材組成物では、研磨面にスクラッチ等の欠陥が非常に多く発生してしまう。この粗粉末状の酸化セリウムを粉砕することによって、精度の高い研磨を行えるものとなる。
この粉砕工程では、酸化セリウムの粗粉末に、得られる研磨材組成物の特性に影響を及ぼさない範囲で助剤を添加しておいても良い。助剤としては、有機系添加剤、無機系添加剤のいずれでもよい。
【００２４】
次に、得られた酸化セリウム粉末を、分散媒に分散させ、酸化セリウムのスラリーを得る。
このスラリーにおける分散処理された酸化セリウム粉末の含有率は、０．０１〜２０質量％であるのが好ましく、１〜５質量％であるのがより好ましく、０．３〜３質量％が更に好ましい。含有率が０．０１質量％を下回ると、０．０１質量％未満では、二酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、有機膜をはじめとする絶縁膜の研磨速度が小さくなってしまい、２０質量％を越えても増量による効果の向上、すなわち二酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、有機膜をはじめとする絶縁膜の研磨速度の向上が小さくなり、経済的でなく好ましくない。
【００２５】
分散装置としては、特に限定されず、各種攪拌機、ホモミキサー、タービンミキサー、媒体攪拌ミル等の分散装置がいずいれも使用可能である。
また、この分散に際しては、分散剤を使用するようにしてもよい。
分散剤としては、ポリカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物等、水系スラリーに適するとされる分散剤がいずれも使用可能である。
【００２６】
次に、分散媒に分散させた酸化セリウム粉末を分級し、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０が０．０１〜０．７となるような粒度分布を有する酸化セリウム粉末を選択的に採取する。
分級方法としては、特に限定されず、フィルターを用いる方法、遠心力を用いる方法、慣性力を用いる方法、重力を用いる方法、風力を用いる方法、フィルターを用いる方法等のいずれでもよいが、フィルターを用いる方法であるのが好ましい。
例えば、特開２００６−４３７８１号公報に記載の技術の如く遠心力を用いる分級方法や特開２００２−１２９１４４号公報に記載の風力を用いる分級方法では、部分分級効率を理想的なレベルに向上させることが極めて困難であり、得られる分級品の粒度分布が、分級点（カットポイント）近傍においてもなだらかなスロープ状となってしまう。これに対して、フィルターを用いる分級方法では、カットポイント近傍において急峻なカーブを有する粒度分布を得ることができ、酸化セリウム粉末を、Ｄ９０およびＤ９９が所定の条件を満たすように確実に分級することができる。
【００２７】
分級機としては、具体的には、樹脂製またはセラミックス製の多孔質膜フィルターよりなるろ過膜を有し、原スラリー（分級前のスラリー）が、ろ過膜の表面に対して略平行に流れながら、ろ過膜を通過する十字流方式の湿式分級装置を使用するのが好ましい。また、ろ過膜の表面近傍に機械的な攪拌作用を及ぼす機構を有するものであるのがより好ましい。
このような十字流方式の湿式分級装置では、原スラリーがろ過膜の表面に対して略平行に流れることにより、原スラリー中の酸化セリウム粉末が、ろ過膜の表面に堆積するのが防止される。また、ろ過膜の表面近傍に攪拌羽根（攪拌機構）が設けられることにより、このような酸化セリウム粉末の堆積がより確実に防止される。その結果、スラリー中の酸化セリウム粉末を、Ｄ９０およびＤ９９が所定の条件を満たすように、効率よく分級することができる。
【００２８】
この十字流方式の湿式分級装置の一例を図１に、この湿式分級装置を用いる分級システムの一例を図２に示す。
図１に示す湿式分級装置１は、ドラム２と、ドラム２内に複数離間配設されたろ過膜３およびこれらのろ過膜３に隣接配置された複数の攪拌羽根４と、攪拌羽根４を回転駆動するモータ５を有している。
前記ドラム２は、その軸方向が設置面と略平行となるように設置されている。このドラム２は、湿式分級装置を構成するろ過膜３および攪拌羽根４、供給された原スラリーおよびろ過膜３によってろ過されたろろ過後スラリーを収容する容器となるものである。このドラム２には、その一端部側に原スラリーが供給される供給口６が設けられ、その外周壁の他端部近傍に、ろ過後スラリーが、後述するろ過後スラリータンク１４側に排出される第１の排出口７および原スラリータンク１２側に排出される第２の排出口８が設けられている。
【００２９】
複数のろ過膜３は、それぞれ、その外径が、ドラム２の内径と略等しい円環状に形成されている。これらろ過膜３は、ドラム２の軸方向に沿って所定の間隔を空けて並設され、それぞれ、その外周面がドラム２の内周面に固着されている。また、ドラム２内の空間は、これら複数のろ過膜３によって複数の空間に区画されており、各区画は、原スラリーおよびろ過後スラリーが流れるろ過室９となっている。なお、これらろ過室９のうち他端部側のろ過室９を囲むドラムの外壁には、前述の第１の排出口７および第２の排出口８が設けられている。
【００３０】
複数の攪拌羽根４は、ろ過膜３の内空部を挿通するようにドラム２の中心軸に沿って配設された回転軸１０に、所定の間隔を空けて取り付けられ、各ろ過室９に配設されている。この回転軸１０の一端部は、ドラム２の外部に配設されたモータ５に接続されている。モータ５が回転すると、回転軸９が回転し、この回転軸２に取り付けられた各攪拌羽根４が回転する。この攪拌羽根４の回転により、各ろ過室９内のスラリーが攪拌される。
【００３１】
以上のような構成の湿式分級装置１が適用される分級システム１１は、図２に示すように、原スラリーが貯蔵される原スラリータンク１２と、原スラリータンク１２内の原スラリーを、図１に示す湿式分級装置１に圧送するポンプ１３と、湿式分級装置１と、湿式分級装置１でろ過されたろ過後スラリーが貯蔵されるろ過後スラリータンク１４を有している。
原スラリータンク１２には供給管１５の一端部が接続されており、供給管１５の他端部は湿式分級装置１の供給口６に接続されている。また、この供給管１５の途中には、ポンプ１３Ｐが接続されている。湿式分級装置１の第１の排出口７には排出管１６の一端部が接続されており、排出管１６の他端部はろ過後スラリータンク１４に接続されている。また、湿式分級装置１の第２の排出口８には循環管１７の一端部が接続されており、循環管１７の他端部は原スラリータンク１２に接続されている。
【００３２】
以上のような構成の分級システム１１では、原スラリータンク１２に貯蔵された原スラリーが、供給管１５内を圧送され、供給口６から湿式分級装置１のドラム２内に供給される。ドラム２内に供給された原スラリーは、ろ過膜の表面に対して略平行に流れながら、ろ過膜を通過する。そして、ろ過膜を通過したろ過後スラリーは、複数のろ過膜３および複数のろ過室９を、一端部側から他端部側に向かって交互に通過する。このとき、各ろ過膜３においては、そのろ過作用によって、スラリー中に含まれる所定の粒径以上の酸化セリウム粒子がろ別され、スラリーから除去される。そして、他端部側のろ過室３に到達したスラリー（ろ過後スラリー）は、その一部が第１の排出口７から排出され、排出管１６を通過して、ろ過後スラリータンク１４に貯蔵される。一方、ろ過後スラリーの他の一部は、第２の排出口８から排出され、循環管１７を通過して、原スラリータンク１２に戻される。原スラリータンク１２に戻されたスラリーは、原スラリータンク１２に貯蔵されている原スラリーと混合され、再び湿式分級装置１に供給される。
【００３３】
なお、本発明で用いる湿式分級装置の構成はこの例の構成に限るものではない。例えば、ろ過膜が回転駆動されるように構成され、これによりろ過室内のスラリーが撹拌されるものであってもよい。
また、以上の分級方法は、酸化セリウム粉末を分散媒に分散させた状態で分級する湿式分級方式であるが、酸化セリウム粉末を分散媒に分散させる前に分級する乾式分級方式を用いるようにしてもよい。ただし、高い分級精度を得る点から、この実施形態のように湿式分級方式によるのが好ましい。
【００３４】
次に、分級された酸化セリウム粉末を洗浄する。
この酸化セリウム粉末の洗浄は、例えば、酸化セリウム粉末のスラリーを遠心分離によって、酸化セリウム粉末の堆積物と上澄みとに分け、上澄みを除去した後、堆積物の上に分散媒を加えてスラリーとし、さらに、このスラリーを遠心分離によって、酸化セリウム粉末の堆積物と上澄みとに分け、この上澄みを除去した後、堆積物の上に分散媒を加えスラリーとするという操作を繰り返すことによって行うことができる。
次に、この洗浄された酸化セリウム粉末を、水系分散媒に分散させるとともに、必要に応じて添加剤を添加することによって、本発明の研磨材組成物を得る。
【００３５】
以上のような研磨材組成物による研磨は、例えば、次のような研磨装置を使用することによって行うことができる。
研磨装置は、研磨の対象となる基板を保持するホルダーと、不織布、発泡ポリウレタン等よりなる研磨パッドが貼り付けたられた定盤と、ホルダーを任意の回転数で回転駆動する回転駆動機構と、定盤を、ホルダーの回転方向とは逆方向に任意の回転数で回転駆動する回転駆動機構を有している。
この研磨装置では、ホルダー上に基板を保持させ、この基板に形成された膜の表面に、研磨材組成物を連続的に供給するとともに、この基板の表面に、定盤の研磨パッドを所定の圧力で押し当て、ホルダーおよび定盤を回転させる。これにより、基板の表面を、研磨粒子が移動しながら研削し、基板の表面が研磨される。
【００３６】
ここで、研磨パッドには、基板側の面に、同心円状あるいは放射状の溝加工が施されているのが好ましい。これにより、研磨材組成物が、研磨パッドに含浸され易くなり、研磨を効率よく行うことができる。
【００３７】
研磨条件は、特に限定されないが、例えば、ホルダーと定盤の回転速度は、遠心力によって基板が飛び出さないような回転数とするのが好ましい。また、研磨パッドを押し当てる圧力は、０．１ＭＰａ以下であるのが好ましい。圧力が０．１ＭＰａを超えると、研磨された膜の表面に傷が見られる可能性がある。また、研磨材組成物の供給量は、研磨パッドの表面が常に研磨材組成物で覆われる程度であるのが好ましい。
なお、本発明の研磨材組成物が適用される研磨装置の構成は、これに限るものではない。
【００３８】
このようにして研磨が行われた基板は、流水によって良く洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて水滴を払い落とした後、所定の洗浄液を用いて洗浄し、乾燥させることが好ましい。これにより、基板に付着した研磨材組成物を、確実に除去することができる。
【００３９】
この研磨材組成物は、基板の他、基板上に設けられた各種膜の研磨加工に使用することができ、特に、半導体ウエハ基板、または、半導体ウェハ基板上に回路が形成された回路基板上に定圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等によって成膜された二酸化ケイ素膜等の絶縁膜、この二酸化ケイ素膜にリン、ホウ素等の元素がドープされた膜等の面精度が高度に要求される膜を研磨加工するのに最適である。この研磨材組成物では、前述のように得られる研磨面において高い面精度が得られ、また、高速で安定な研磨速度が得られるので、これらの膜を、求められる面精度で短時間に研磨することができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
（実施例１）  
まず、市販の高純度炭酸セリウム（和光純薬工業社製）１０ｋｇを原料として用意した。そして、この炭酸セリウムを、ロータリーキルンを用い、設定温度８００℃で焼成することによって酸化セリウムの粗粉末を得た。
得られた酸化セリウムの粗粉末について、Ｘ線回折を行った結果、酸化セリウム以外のピークは認められず、純度が極めて高いことが確認された。
次に、得られた酸化セリウムの粗粉末２ｋｇを、ボールミル（内容積１０Ｌ）に投入し、乾式で粉砕処理を行うことによって酸化セリウム粉末を得た。
次に、酸化セリウム粉末を、脱イオン水（導電率０．０５μＳ／ｃｍ）に投入し、分散させることによって酸化セリウム粉末の懸濁スラリー（酸化セリウム分散液）を得た。得られたスラリーにおける酸化セリウムの含有率は、１７質量％（３容積％）であった。
次に、この酸化セリウム粉末のスラリーを、樹脂製の多孔質膜フィルターを有し、膜表面に機械的な攪拌作用を及ぼす機構を有することにより、膜表面にケーキ層が形成することを防ぐ形式の十字流式分級機（寿工業社製  商品名ＲＦ−１）を用い、カットポイント０．５μｍで分級した。
次に、この酸化セリウム粉末のスラリーを遠心沈降させ、上澄みを除去し、脱イオン水を加えるという操作を繰り返し、酸化セリウム濃度１０質量％の製品スラリーを得た。このスラリーをさらに脱水イオン水で１０倍に希釈することで酸化セリウム濃度１質量％のスラリーを造り、二酸化ケイ素膜に対する研磨性能評価を以下の方法で行った。
研磨性能評価に先立ち、得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布評価を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
【００４１】
（実施例２〜７）
十字流式分級機によって分級を行うに際して、分級に供するスラリーの酸化セリウム粉末の含有率およびカットポイントを表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして研磨材組成物を得た。
得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
【００４２】
（比較例１）
酸化セリウム粉末を分級する分級機として、十字流式分級機の代わりに静止型分級容器を使用し、分級に供するスラリーの酸化セリウム粉末の含有率を１６質量％、沈降操作時間を６時間として分級を行う以外は、前記実施例１と同様にして研磨材組成物を得た。
得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
（比較例２）  
酸化セリウム粉末を分級するに際して、沈降操作時間を４時間とした以外は、比較例１と同様にして研磨材組成物を得た。
得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
【００４３】
（比較例３）
十字流式分級機によって分級を行うに際して、分級に供するスラリーの酸化セリウム粉末の含有率およびカットポイントを表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして研磨材組成物を得た。
得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
（比較例４）
酸化セリウム粉末を分級するに際して、沈降操作時間を５時間とした以外は、比較例１と同様にして研磨材組成物を得た。
得られた研磨材組成物について、酸化セリウム粉末の粒度分布を、動的光散乱法による粒度分布測定機（日機装社製  商品名ＵＰＡ）を使用して測定した。この粒度分布に基づいて、（Ｄ９９−Ｄ９０）／Ｄ９０および平均粒子径を求めた結果を表２に示す。
【００４４】
【表１】
2008063421.tif 000003
【００４５】
以上のようにして各実施例および各比較例で得られた研磨材組成物について、研磨試験を行い、研磨速度、研磨面における欠陥の数およびマイクロスクラッチの数を評価した。研磨条件および評価方法は次の通りである。また、評価結果を表１に示す。
【００４６】
（研磨条件）
研磨対象：外径６インチ、厚さ６２５μｍのシリコンウェハ上に、熱酸化法によって形成された二酸化ケイ素膜（膜厚約ｌμｍ）
研磨パッド：二層タイプのＬＳＩデバイス研磨用パッド（ニッタハース社製  商品名ＩＣｌ０００／Ｓｕｂａ４００）
研磨機：ＬＳＩデバイス研磨用片面ポリシングマシン（スピードファム社製、商品名ＳＨ−２４、定盤径６１０ｍｍ）
定盤回転遠度：７０ｒｐｍ：  加工圧力：３００ｇｆ／ｃｍ２  （２．９４Ｎ／ｃｍ２  ）
スラリー供給速度：１００ｍｌ／ｍｉｎ：  研磨時間：１ｍｉｎ
【００４７】
（評価方法）
研磨速度：光干渉式膜厚測定装置を用い、除去量を研磨時問で除することで算出した。
欠陥  ：光学式欠陥検査装置を用い、０．１３６μｍ以上の欠陥総数（個／ウェハ１枚）を計数した。
【００４８】
【表２】
2008063421.tif 000004
【００４９】
表２に示すように、各実施例で得られた研磨材組成物では、各比較例で得られた研磨材組成物に比べて、大きな研磨速度が得られ、また、研磨面における欠陥の数も少なく抑えられていた。特に、実施例１〜３，７では、マイクロスクラッチが非常に少なく抑えられており、さらに、実施例では、良好な面精度と高い研磨速度を同時に達成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の研磨材組成物によれば、欠陥が少なく、平坦性に優れる研磨面を、高速かつ安定な研磨速度で形成することができるため、例えば、面精度が厳しく要求されるＬＳＩデバイスの製造工程で使用する研磨組成物として好適である。
また、本発明の研磨材組成物の製造方法によれば、このような研磨材組成物を、簡易な工程で確実に製造することができるため、研磨性能に優れた研磨材組成物を生産性よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の研磨材組成物の製造方法で用いる湿式分級装置の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す湿式分級装置が適用される分級システムを示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…湿式分級装置、２…ドラム、３…ろ過膜、４…攪拌羽根、５…モータ、６…供給口、７…第１の排出口、８…第２の排出口、９…ろ過室、１０…回転軸、１１…湿式分級システム、１２…原スラリータンク、１３…ポンプ、１４…ろ過後スラリータンク、１５…供給管、１６…排出管、１７…循環管。
【図１】
2008063421.tif 000005
【図２】
2008063421.tif 000006