(57)【要約】  シリコンウエハーを保持したキャリアを用いた研磨装置によって当該シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、キャリアの摩耗を低減が可能な研磨方法を提供する。  前記研磨装置で用いる研磨液が、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下の粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５である、研磨方法である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置によって前記シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、
前記研磨装置で用いる研磨液が、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下の粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５である、
上記研磨方法。
【請求項２】
シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置によって前記シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、
前記研磨装置で用いる研磨液が、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下のシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５であるか、又は、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子（Ｂ´）のみからなるシリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満のシリカ濃度で含む、
上記研磨方法。
【請求項３】
電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときに、前記シリカ粒子（Ａ）並びに前記シリカ粒子（Ｂ）と（Ｂ´）のいずれも、１．２〜１．８の（Ｘ２／Ｘ１）比を有する、請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記研磨装置として両面研磨機を使用し、
研磨が３０〜１０００ｇ／ｃｍ２の荷重下、下定盤回転数５〜１００ｒｐｍ、上定盤回転数２〜３０ｒｐｍ、下定盤／上定盤の回転比率が１〜１０、研磨時間１０分〜３時間、研磨液供給量１〜２０リットル／分の条件で行われる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項５】
前記キャリアがエポキシガラス製キャリアである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項６】
前記研磨液が更に、アルカリ成分、水溶性化合物、及びキレート剤からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加剤を含む請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項７】
前記アルカリ成分が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化第１級アンモニウム、水酸化第２級アンモニウム、水酸化第３級アンモニウム、水酸化第４級アンモニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムである請求項６に記載の研磨方法。
【請求項８】
前記キレート剤が、アミノカルボン酸系キレート剤又はホスホン酸系キレート剤である請求項６に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨液のｐＨが７〜１２である請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の研磨方法。
【請求項１０】
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下の粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５である、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置用研磨液。
【請求項１１】
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下のシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５であるか、又は、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子（Ｂ´）のみからなるシリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満のシリカ濃度で含む、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置用研磨液。
【請求項１２】
電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径をＸ２ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときに、前記シリカ粒子（Ａ）並びに前記シリカ粒子（Ｂ）と（Ｂ´）のいずれも、１．２〜１．８の（Ｘ２／Ｘ１）比を有する、請求項１１に記載の研磨液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置を使用して当該シリコンウエハーを研磨する方法に関する。特に、シリコンウエハーを研磨するための両面研磨装置で使用される両面研磨用キャリアを用いたシリコンウエハーの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハーの研磨はラッピング工程、研磨工程を含む各工程で用いられている。
研磨機は片面研磨機、両面研磨機が挙げられるが、キャリアを用いて研磨を行う場合は、主に両面研磨機が用いられる。両面研磨機はバッチ処理と呼ばれる加工方式で多くのシリコンウエハーを同時に加工することができる。
両面研磨機は下定盤と上定盤、その間に複数のキャリアが自転駆動し、ギアに沿いながら遊星回転する構造になっている。キャリアは外縁部にギアを持ち、シリコンウエハーを挿入できる円盤上の構造になっていて、一枚のキャリアには複数のシリコンウエハーが装入できる場合もある。両面研磨機は、それらのキャリアが下砥石と上砥石の間で研磨液の供給を受け、遊星回転しながらシリコンウエハーの両面を研磨するものである。
キャリアは研磨布が貼付された下定盤と上定盤の間に加圧されながら存在し、常に研磨液により研磨状態にさらされることで、シリコンウエハーと共に、キャリア自体の摩耗がある。
キャリアは、研磨による摩耗が激しい場合、新しいキャリアに交換されるが、キャリア自体は研磨工程の間、常に研磨にさらされ、キャリア自体が研磨されることになるため、キャリア自体の変形による研磨精度（具体的には、平坦度、平面度、粗さ、平行度／厚みのバラツキなど）の低下、研磨レート（即ち、単位時間あたりの研磨量）や研磨品質のバラツキ、キャリアから発生するノイズ（異音）などが問題となっている。
特許文献１には、ラッピング装置、ポリッシング装置、研削装置において使用するキャリアとして、キャリアの低い摩耗を維持するために、キャリア表面をポリビニリデンフルオリド、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びこれらのポリマーアロイから選ばれる硬質材料で被覆したキャリアが開示されている。
特許文献２には、キャリアを含む両面研磨機で研磨を行った後に、気相成長装置を用いてエピタキシャル層を成長させるエピタキシャルウエハーの製造方法における、シリコンウエハーの研磨の方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０９９９８０号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置を使用して当該シリコンウエハーの研磨を行う方法において、当該キャリアの摩耗を低減する新規の研磨方法を提供することである。また、当該方法に用いる研磨液を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の諸態様は、具体的には以下のとおりである。【０００６】
［態様１］  シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置によって前記シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、
前記研磨装置で用いる研磨液が、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下の粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５である、
上記研磨方法である。
［態様２］  シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置によって前記シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、
前記研磨装置で用いる研磨液が、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下のシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５であるか、又は、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子（Ｂ´）のみからなるシリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満のシリカ濃度で含む、
上記研磨方法である。
［態様３］  電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときに、前記シリカ粒子（Ａ）並びに前記シリカ粒子（Ｂ）と（Ｂ´）のいずれも、１．２〜１．８の（Ｘ２／Ｘ１）比を有する、［態様２］に記載の研磨方法である。
［態様４］  前記研磨装置として両面研磨機を使用し、
研磨が３０〜１０００ｇ／ｃｍ２の荷重下、下定盤回転数５〜１００ｒｐｍ、上定盤回転数２〜３０ｒｐｍ、下定盤／上定盤の回転比率が１〜１０、研磨時間１０分〜３時間、研磨液供給量１〜２０リットル／分の条件で行われる、［態様１］乃至［態様３］のいずれかに記載の研磨方法である。
［態様５］  前記キャリアがエポキシガラス製キャリアである、［態様１］乃至［態様４］のいずれかに記載の研磨方法である。
［態様６］  前記研磨液が更に、アルカリ成分、水溶性化合物、及びキレート剤からなる群より選ばれる少なくとも１種の添加剤を含む、［態様１］乃至［態様５］のいずれかに記載の研磨方法である。
［態様７］  前記アルカリ成分が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化第１級アンモニウム、水酸化第２級アンモニウム、水酸化第３級アンモニウム、水酸化第４級アンモニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムである、［態様６］に記載の研磨方法である。
［態様８］  前記キレート剤が、アミノカルボン酸系キレート剤又はホスホン酸系キレート剤である、［態様６］に記載の研磨方法である。
［態様９］  前記研磨液のｐＨが７〜１２である、［態様１］乃至［態様８］のいずれかに記載の研磨方法である。
［態様１０］  ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下の粒子径であり、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であるシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５である、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置用研磨液である。
［態様１１］  ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下のシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含み、前記シリカ粒子（Ａ）：前記シリカ粒子（Ｂ）の質量比が１００：０〜８５：１５であるか、又は、
ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子（Ｂ´）のみからなるシリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満のシリカ濃度で含む、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置用研磨液である。
［態様１２］  電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときに、前記シリカ粒子（Ａ）並びに前記シリカ粒子（Ｂ）と（Ｂ´）のいずれも、１．２〜１．８の（Ｘ２／Ｘ１）比を有する、［態様１１］に記載の研磨液である。
【発明の効果】
【０００７】
両面研磨機は下定盤と上定盤、その間に複数のキャリアが自転駆動し、ギヤに沿いながら遊星回転する構造になっている。キャリアは外縁部にギアを持ち、シリコンウエハーを挿入できる円盤上の構造になっていて、一枚のキャリアには複数のシリコンウエハーが装入できる場合もある。それらのキャリアが下砥石と上砥石の間で研磨液の供給を受け、遊星回転しながらシリコンウエハーの両面を研磨するものである。
キャリアは研磨布が貼付された下砥石と上砥石の間に加圧されながら存在し、常に研磨液により研磨状態にさらされることで、シリコンウエハーと共に、キャリア自体の摩耗がある。
キャリアは研磨によって摩耗が激しい場合は、新しいキャリアに交換されるが、キャリア自体は研磨工程の間、常に研磨にさらされ、キャリア自体が研磨される事により、キャリア自体の変形による研磨精度（平坦度、平面度、粗さ、平行度／厚みのバラツキ）の低下や、研磨レート、またキャリアから発生するノイズが問題となっている。
本発明によるシリコンウエハーの研磨方法や研磨液によれば、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置で当該シリコンウエハーを研磨するにあたり、シリコンウエハーを研磨するのに良好な研磨速度を維持しながら、当該研磨に一緒にさらされるキャリアの摩耗量を低減できる。シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置で当該シリコンウエハーを研磨するうえで、当該キャリアの摩耗は、キャリア自体の変形を招き、その結果、研磨精度（具体的には、平坦度、平面度、粗さ、平行度／厚みのバラツキなど）の低下につながるところ、本発明による研磨方法や研磨液によれば、上述のとおり、シリコンウエハーを研磨するのに良好な研磨速度を維持しながら、当該研磨に一緒にさらされるキャリアの摩耗を低減できるので、キャリア自体の変形に起因する上記研磨精度の低下を抑制することができる。つまり、本発明による研磨方法や研磨液によれば、シリコンウエハーの研磨精度の向上を図ることができる。
また、本発明による研磨方法や研磨液によれば、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置を用いてシリコンウエハーを研磨するにあたり、当該キャリアの摩耗量を低減できることから、キャリアの交換頻度の低減、研磨レートや研磨品質のバラツキの抑制、研磨によって摩耗したキャリアから発生するノイズ（異音）の低下を図ることもできる。
よって、本発明による研磨方法や研磨液によれば、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置でシリコンウエハーを研磨するにあたり、当該研磨装置を用いる従来の研磨方法や研磨液に比べ、簡便で効率的にシリコンウエハーの研磨精度を向上させることができ、生産性の向上を図ることができる。
本発明では、その一態様として、例えば、研磨液中のＢＥＴ法で測定したシリカ粒子の平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの範囲であり、０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度を有する研磨液を用いることにより、キャリアの摩耗を低減し、シリコンウエハーの研磨において、研磨精度を向上させることが可能となった。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明で使用する「シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置」としては、片面研磨機や両面研磨機が挙げられる。中でも両面研磨機はバッチ処理と呼ばれる加工方式で多くのシリコンウエハーを同時に加工することができるなどの点で、好ましい。但し、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨用の装置であれば、本発明の目的を達成できる限りにおいて、特に制限はない。
【０００９】
本発明で使用する「研磨液」は、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍ（即ち、４ｎｍ以上３０ｎｍ以下）であるシリカ粒子（本願では、この粒子を「シリカ粒子（Ａ）」とも称する）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下であるシリカ粒子（本願では、この粒子を「シリカ粒子（Ｂ）」とも称する）とからなるシリカ粒子を含み、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）の質量比は、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）表記で１００：０〜８５：１５（即ち、１００：０以上８５：１５以下）の範囲であることが好ましい。ここで、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）が１００：０とは、前記シリカ粒子（即ち、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子）が、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの範囲にあるシリカ粒子（Ａ）のみからなることを意味する。
【００１０】
更に、前記「研磨液」中のシリカ（即ち、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）とからなり、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）の質量比が、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）表記で１００：０〜８５：１５であるシリカ粒子）濃度は、０．１質量％〜５質量％（即ち、０．１質量％以上５質量％以下）であることが好ましい。その上限値は３．５質量％であることがより好ましく、２．５質量％であることがより一層好ましく、２．０質量％であることが更に好ましい。
【００１１】
上記シリカ粒子（具体的には、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ））は水性シリカゾルに由来するシリカ粒子であり、シリカゾルに任意にアルカリ成分、水溶性化合物、及びキレート剤を添加することにより研磨液を作成することができる。
【００１２】
これらシリカ粒子は真球から外れた非真球状の球状シリカ粒子であり、これらのシリカ粒子を用いることによりシリコンウエハーの研磨速度の向上と、キャリアの摩耗を低減することができる。
【００１３】
シリカ粒子の平均一次粒子径（具体的には、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）の各平均粒子径）は、窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）による表面積から算出した球相当粒子径として表すことができる。
【００１４】
上述のとおり、本発明では研磨液がＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍのシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を含み、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）が１００：０〜８５：１５の質量比で含まれることが好ましい。本発明ではシリカ粒子（Ａ）を主成分として、シリカ粒子（Ｂ）を上記割合で含有することができる。
【００１５】
また、本発明では、前記「研磨液」に用いられるシリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）のいずれも、電子線による透過投影像（透過型電子顕微鏡）から求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法によって測定された表面積（又は比表面積）より算出した球相当粒子径を平均一次粒子径（Ｘ１）ｎｍとしたときの両者の比（（Ｘ２／Ｘ１）比）が、１．２〜１．８（即ち、１．２以上１．８以下）の範囲にあることが好ましい。つまり、シリカ粒子（Ａ）は、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であることが好ましく、シリカ粒子（Ｂ）も、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であることが好ましい。
なお、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）が１００：０の場合は、シリカ粒子（Ａ）のみが上記範囲の（Ｘ２／Ｘ１）比を満たすことが好ましいということになる。
【００１６】
また、本発明のシリカ粒子は電子線による透過投影像（透過型電子顕微鏡）により求めた長軸の平均粒子径（Ｘ２）ｎｍと、表面積より算出した球相当粒子径（Ｘ１）ｎｍとの比（Ｘ２／Ｘ１）が１．２〜１．８の範囲であるものを用いることが可能である。
具体的には、本発明では、前記「研磨液」に用いられるシリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）のいずれも、電子線による透過投影像（透過型電子顕微鏡）から求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法によって測定された表面積（又は比表面積）より算出した球相当粒子径を平均一次粒子径（Ｘ１）ｎｍとしたときの両者の比（（Ｘ２／Ｘ１）比）が、１．２〜１．８（即ち、１．２以上１．８以下）の範囲にあることが好ましい。つまり、シリカ粒子（Ａ）は、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であることが好ましく、シリカ粒子（Ｂ）も、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径を（Ｘ２）ｎｍとし、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径を（Ｘ１）ｎｍとしたときの（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８であることが好ましい。
なお、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）が１００：０の場合は、シリカ粒子（Ａ）のみが上記範囲の（Ｘ２／Ｘ１）比を満たすことが好ましいということになる。
【００１７】
Ｘ２とＸ１はいずれも、上述のとおり、平均粒子径である。例えば、Ｘ２は透過型電子顕微鏡写真から粒子１００個を任意選択しその各粒子の長軸を測定し平均をとることで求めることができる。Ｘ１は表面積より算出した球相当粒子径であり、これはＢＥＴ法により測定した平均一次粒子径の値として用いることが可能である。
【００１８】
研磨液は、上述のとおり、シリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）とからなるシリカ粒子を、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）表記で１００：０〜８５：１５の範囲で含み、当該シリカ濃度は、０．１質量％〜５質量％であることが好ましい（その上限値は、２．５質量％であることがより好ましく、２．０質量％であることが更に好ましい。）。しかしながら、この研磨液に替えて、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子のみからなるシリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満のシリカ濃度で含む研磨液を使用してもよい。
本願では、研磨液中に含まれるシリカ粒子が、ＢＥＴ法で測定される平均粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子のみからなる場合、当該シリカ粒子を、便宜上、当該平均粒子径を包含する「シリカ粒子（Ｂ）」と区別するため、「シリカ粒子（Ｂ´）」とも称する。
【００１９】
研磨液中に含まれるシリカ粒子が、シリカ粒子（Ｂ´）である場合（即ち、研磨液中に含まれるシリカ粒子が、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子のみからなる場合）、当該シリカ濃度は、０．１質量％以上２．５質量％未満であることが好ましく、０．１質量％以上１．０質量％以下であることがより好ましく、１．０質量％であることが更に好ましい。
【００２０】
前記研磨液中のシリカ粒子がシリカ粒子（Ａ）のみからなる場合、本発明は、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置によって当該シリコンウエハーの研磨を行う方法であって、当該研磨装置で用いる研磨液が、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径として４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（Ａ）と、０．１質量％〜５質量％、より好ましくは、０．１質量％〜３．５質量％、より一層好ましくは、０．１質量％〜２．５質量％、更に好ましくは０．１質量％〜２．０質量％のシリカ濃度を有する研磨液を用いる上記研磨方法である。
【００２１】
シリカ粒子がシリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）からなり、シリカ粒子（Ａ）：シリカ粒子（Ｂ）が１００：０〜８５：１５の範囲で、当該シリカ濃度が０．１質量％〜５質量％である前記研磨液を使用する場合、当該研磨液に用いられるシリカ粒子（Ａ）とシリカ粒子（Ｂ）のいずれも、上述のとおり、電子線による透過投影像（透過型電子顕微鏡）から求めた長軸の平均粒子径をＸ２ｎｍとし、ＢＥＴ法によって測定された表面積（又は比表面積）より算出した球相当粒子径を平均一次粒子径（Ｘ１）ｎｍとしたときの両者の比（（Ｘ２／Ｘ１）比）が、１．２〜１．８の範囲にあることが好ましい。
シリカ粒子がシリカ粒子（Ｂ´）で、当該シリカ濃度が０．１質量％以上２．５質量％未満である前記研磨液を使用する場合も、シリカ粒子（Ｂ´）は、シリカ粒子（Ａ）やシリカ粒子（Ｂ）と同様な方法で求められる（Ｘ２／Ｘ１）が、１．２〜１．８の範囲にあることが好ましい。
【００２２】
本発明では研磨が３０〜１０００ｇ／ｃｍ２（３０ｇ／ｃｍ２以上１０００ｇ／ｃｍ２以下）の荷重下、定盤回転数１０〜３００ｒｐｍ（１０ｒｐｍ以上３００ｒｐｍ以下）、研磨時間１〜３０時間（１時間以上３０時間以下）、研磨液供給量１０〜４００ｍｌ／分（１０ｍｌ／分以上４００ｍｌ／分以下）の条件で片面研磨機を用いて行うことも可能であるが、研磨が３０〜１０００ｇ／ｃｍ２（３０ｇ／ｃｍ２以上１０００ｇ／ｃｍ２以下）の荷重下、下定盤回転数５〜１００ｒｐｍ（５ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下）、上定盤回転数２〜３０ｒｐｍ（２ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下）、下定盤／上定盤の回転比率が１〜１０（１以上１０以下）、研磨時間１０分〜３時間（１０分以上３時間以下）、研磨液供給量１〜２０リットル／分（１リットル／分以上２０リットル／分以下）の条件で両面研磨機を用いて行われることが好ましい。
【００２３】
本発明に用いられるキャリアは、ガラスエポキシ（本願では、「エポキシガラス」とも称する）樹脂製、塩化ビニル樹脂製、カーボン製、ポリカーボネート樹脂製が挙げられる。
【００２４】
上記キャリアはその表面に硬質樹脂を被覆した被覆構造を取ることができる。硬質樹脂としてはポリビニリデンフルオリド、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びこれらのポリマーアロイから選ばれる硬質材料が挙げられる。
【００２５】
キャリアの厚みはウエハーの厚みを考慮して任意に設定したエポキシガラス製キャリアを用いることができる。キャリアとして多用されていてソリが出にくく板厚精度が向上するガラスエポキシ樹脂製のキャリアを適用することが可能である。ガラスエポキシ樹脂を用いた積層板は、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含侵したシートを何層にも重ねて、加熱、加圧して製造した熱硬化性樹脂による積層板である。
【００２６】
本発明に用いられる研磨液は、水性シリカゾルをベースにして作成することが可能である。例えば、水ガラスを陽イオン交換して得られた活性珪酸を加熱下に粒子成長させて得ることができる。このようなシリカゾルとして、例えば日産化学株式会社製、商品名スノーテックスを用いることが可能である。
【００２７】
このシリカゾルに対して、「アルカリ成分」、水溶性樹脂などの形態とすることができる「水溶性化合物」、及びキレート樹脂などの形態とすることができる「キレート剤」からなる群より選ばれた少なくとも１種の添加剤を加えて研磨液を調製することができる。
【００２８】
「アルカリ成分」としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化第１級アンモニウム、水酸化第２級アンモニウム、水酸化第３級アンモニウム、水酸化第４級アンモニウム（例えば、水酸化エチルトリメチルアンモニウム（ＥＴＭＡＨ））、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを用いることができる。
これらアルカリ成分の添加によりｐＨを７〜１２（７以上１２以下）の範囲に調整することができる。
【００２９】
「キレート剤」としては、アミノカルボン酸系キレート剤（例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム（ＥＤＴＡ））又はホスホン酸系キレート剤を用いることができる。
【００３０】
「水溶性化合物」としては、任意の水溶性化合物を用いることができる。例えばヒドロキシエチルセルロース、グリセリン、ポリグリセリン、ポリビニルアルコール、又はカルボキシル基若しくはスルホン酸基変性ポリビニルアルコールを用いることができる。
【００３１】
本発明は、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いた研磨装置でシリコンウエハーの研磨を行う方法において、キャリアの摩耗を低減させた方法に関するものである。そのキャリアの摩耗量は使用条件により任意に定められるが、本発明においては、研磨精度の関係で例えば連続８時間の研磨でキャリア片面の摩耗量が３μｍ以内の範囲であれば摩耗が低くて好ましいと定義できるが、より好ましくは、１．９μｍ以内の範囲であり、更に好ましくは、１．８μｍ以内の範囲である。
【００３２】
次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
市販のシリコンウエハーを以下の方法で研磨した。
まず各種コロイダルシリカを用意し、これを用いて各種研磨用組成物を調製した。ここで、「コロイダルシリカ」とは、シリカゾル中に含まれるシリカ粒子を意味する。次に、これら各種研磨用組成物を研磨液として、シリコンウエハーを保持するためのキャリアを用いてシリコンウエハーを研磨する研磨機において使用して、市販のシリコンウエハーの研磨を行った。その研磨速度と連続８時間研磨後のキャリアの摩耗量から、本発明の具体的一実施態様である研磨用組成物の効果を評価した。その詳細を以下に示す。【００３４】
１）研磨用組成物（研磨液）の調製
まず、以下のコロイダルシリカＡ〜Ｇを用意した。
コロイダルシリカＡ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径２３ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．４）。
コロイダルシリカＢ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径２５ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．４）。
コロイダルシリカＣ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径２１ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．７）。
コロイダルシリカＤ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径４５ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２）。
コロイダルシリカＥ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径３５ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．３）。
コロイダルシリカＦ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径６０ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２）。
コロイダルシリカＧ：  窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径２０ｎｍのコロイダルシリカ（シリカゾルに基づくシリカ粒子。（Ｘ２／Ｘ１）比が１．９）。【００３５】
上記コロイダルシリカの調製にはそれぞれ、市販の水性シリカゾル（日産化学株式会社製、商品名スノーテックス）を使用した。各シリカゾルは、水ガラスを陽イオン交換して得られた活性珪酸を加熱下に粒子成長させて得ることで製造が可能である。【００３６】
上記コロイダルシリカの各シリカ粒子を特定する「（Ｘ２／Ｘ１）比」において、Ｘ１は、窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）から求められる平均一次粒子径（ｎｍ）であり、Ｘ２は、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径（ｎｍ）である。【００３７】
Ｘ１は、窒素ガス吸着法（ＢＥＴ法）を用いて測定した表面積（又は比表面積）から算出した球相当粒子径（ｎｍ）を平均一次粒子径として定義したものである（本願では、この平均一次粒子径を「（Ｘ１）ｎｍ」とも称する）。具体的には、上記コロイダルシリカについて、そのシリカ粒子の比表面積Ｓ（ｍ２／ｇ）を窒素ガス吸着法比表面積測定装置（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製Ｍｏｎｏｓｏｒｂ）を用いて測定し、球体換算直径として窒素吸着法で測定される比表面積Ｓ（ｍ２／ｇ）から、球相当粒子径（（Ｘ１）ｎｍ）＝２７２０／Ｓの式を用いて求め、これをＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径（（Ｘ１）ｎｍ）とした。【００３８】
Ｘ２は、電子線による透過投影像により求めた長軸の平均粒子径（ｎｍ）である（本願では、この平均粒子径を「（Ｘ２）ｎｍ」とも称する）。具体的には、透過型電子顕微鏡としては、株式会社  日立ハイテクノロジー製、商品名Ｈ８０００を用い、この装置を使用した上記コロイダルシリカの各シリカ粒子の透過型電子顕微鏡写真から粒子１００個を任意選択し、その各粒子の長軸を測定し、それらの平均をとることによって求めた。【００３９】
次に、上記各コロイダルシリカと、アルカリ成分と、キレート剤とを下記表に示す割合で添加し、残部は水とした研磨用組成物（１）〜（８）とそれらとの比較のための比較研磨用組成物（１）〜（７）を製造した。製造した研磨用組成物（１）〜（８）と比較研磨用組成物（１）〜（７）は、後述するとおり、研磨液として使用した。
アルカリ成分として水酸化エチルトリメチルアンモニウム（ＥＴＭＡＨ）を使用し、キレート剤としてエチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム（ＥＤＴＡ）を使用した。これらの成分は試薬を用いた。ＥＴＭＡＨは市販のものを使用し、ＥＤＴＡについては、キレスト株式会社製のものを使用した。
なお、全ての研磨用組成物において、ｐＨ緩衝剤として炭酸カリウムを１０００ｐｐｍ添加した。
また、表中の「シリカの種類」で併記する割合は、研磨用組成物中のシリカ粒子源となる各種コロイダルシリカの配合割合を質量％表記したものである。例えば、研磨用組成物（１）では、当該組成物の製造に使用されたコロイダルシリカがコロイダルシリカＡのみであることを意味し、研磨用組成物（６）は、当該組成物の製造に使用されたコロイダルシリカがコロイダルシリカＡとコロイダルシリカＤであって、両者の質量比がコロイダルシリカＡ：コロイダルシリカＤが９０：１０であることを意味する。【００４０】
〔表１〕
2020066873.tif 000002
【００４１】
〔表２〕
2020066873.tif 000003
【００４２】
２）研磨方法と結果
上記研磨用組成物（研磨用組成物（１）〜（８）と比較研磨用組成物（１）〜（７））を研磨液として、シリコンウエハーを保持するためのキャリアを用いてシリコンウエハーを研磨する研磨機で使用して、市販のシリコンウエハーの研磨を行った。このときの研磨条件について以下に示す。【００４３】
２−１）研磨条件
研磨機：浜井産業社製両面研磨機１３ＢＦ。
荷重：１５０ｇ／ｃｍ２。
上定盤回転数：７ｒｐｍ。
下定盤回転数：２０ｒｐｍ。
回転比率：３
キャリア自転数：５．９ｒｐｍ、キャリア公転数：６．６ｒｐｍ、キャリア自転方向：時計回り。
研磨パッド：発泡ポリウレタン製研磨パッド（ＬＰ−５７（溝幅２ｍｍ、溝ピッチ２０ｍｍ））。
研磨液の供給量：６．０Ｌ／分。
研磨温度：２５℃。
研磨枚数：キャリア１枚につき、ウエハー３枚。
キャリア：エポキシガラス製キャリア（厚さ０．７０ｍｍ）。
連続的に複数枚のシリコンウエハーの研磨を行った研磨時間：８時間。
シリコンウエハー：直径２００ｍｍ、伝導型Ｐ型、結晶方位が＜１００＞、抵抗率が１００Ω・ｃｍ未満。【００４４】
２‐２）研磨結果
上記研磨条件で研磨された研磨結果を以下の表に示す。なお、表中のキャリアの摩耗量は、連続８時間の研磨によるキャリア片面の摩耗量である。【００４５】
〔表３〕
2020066873.tif 000004
【００４６】
〔表４〕
2020066873.tif 000005
【００４７】
例えば、研磨用組成物（３）と比較研磨用組成物（７）の上記結果を比較すると、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置においてシリコンウエハーを研磨する場合、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍの範囲のシリカ粒子（シリカ粒子（Ａ））のみからなるシリカ粒子であって、（Ｘ２／Ｘ１）比が１．２〜１．８の範囲の当該シリカ粒子を０．１質量％〜５質量％の範囲内のシリカ濃度で含む研磨液を使用すると、０．２５〜０．２９μｍ／分の範囲内の良好な研磨速度を維持しながら、連続８時間の研磨でキャリア片面の摩耗量も１．８μｍ／８時間を下回る１．５μｍ／８時間以下の極めて良好な値に抑えることができることが確認された。【００４８】
また、例えば、研磨用組成物（１）〜（３）と比較研磨用組成物（６）の上記結果を比較すると、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置においてシリコンウエハーを研磨する場合、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（シリカ粒子（Ａ））のみからなるシリカ粒子であって、当該シリカ粒子を０．１質量％〜５質量％の範囲内にあるシリカ濃度で含む研磨液を使用すると、０．２５〜０．２９μｍ／分の良好な研磨速度を維持しながら、連続８時間の研磨でキャリア片面の摩耗量を１．８μｍ／８時間を下回る１．５μｍ／８時間以下の極めて良好な値に抑えることができることが確認された。【００４９】
更に、例えば、研磨用組成物（６）と（７）の上記結果を比較研磨用組成物（４）と（５）の上記結果と比較すると、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置においてシリコンウエハーを研磨する場合、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が４ｎｍ〜３０ｎｍのシリカ粒子（シリカ粒子（Ａ））とＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え５０ｎｍ以下のシリカ粒子（シリカ粒子（Ｂ））からなるシリカ粒子であって、両者の質量比（シリカ粒子（Ａ）／シリカ粒子（Ｂ））が８５／１５以上である当該シリカ粒子を０．１質量％〜５質量％のシリカ濃度で含む研磨液を使用することによっても、０．２５〜０．２９μｍ／分の良好な研磨速度を維持しながら、連続８時間の研磨でキャリア片面の摩耗量を１．８μｍ／８時間以下の良好な値に抑えることができることが確認された。【００５０】
また、研磨用組成物（８）と比較研磨用組成物（１）の上記結果を比較すると、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いる研磨装置においてシリコンウエハーを研磨する場合、ＢＥＴ法で測定される平均一次粒子径が３０ｎｍを超え４５ｎｍ未満のシリカ粒子（シリカ粒子（Ｂ´））のみからなるシリカ粒子であって、当該シリカ粒子を０．１質量％以上２．５質量％未満の範囲内にあるシリカ濃度で含む研磨液を使用しても、０．２５〜０．２９μｍ／分の良好な研磨速度を維持しながら、連続８時間の研磨でキャリア片面の摩耗量を１．９μｍ／８時間以下の良好な値に抑えることができることが確認された。【００５１】
従って、本発明によれば、良好な研磨速度を維持しながらキャリアの摩耗等を低減（摩耗防止）することが可能であることがわかった。その結果、本発明は、キャリアの交換時間が伸びる点や、得られるウエハーの研磨面の精度の点で優れていることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明はシリコンウエハーを保持したキャリアを用いた研磨装置で該シリコンウエハーの研磨を行う方法において、キャリアの摩耗を低減し、更にはキャリアから発する異音の低い研磨方法を提供する。
本発明によれば、シリコンウエハーを保持したキャリアを用いた研磨装置で当該シリコンウエハーの研磨を行うにあたり、良好な研磨速度を維持しながらキャリアの摩耗を低減し、研磨精度の向上が図れ、また、キャリアの交換頻度の低減、研磨レートや研磨品質のバラツキの抑制、キャリアから発するノイズ（異音）の低下を図れる研磨方法を提供することができるので、キャリアを用いて簡便で効率的にシリコンウエハーの研磨精度の向上が望まれている様々な産業分野（特に、信頼性の高い半導体デバイスや電子部品機器などの分野）において利用可能性がある。
【国際調査報告】
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