二氧化硅粒子及其制造方法、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种研磨特性、保存稳定性优异的二氧化硅粒子。本发明专利技术涉及一种二氧化硅粒子，当将利用广角X射线散射测定的d值设为时，满足式(1)：y≥4.2。y≥4.2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化硅粒子及其制造方法、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及二氧化硅粒子及其制造方法、硅溶胶、研磨组合物、研磨方法、半导体晶片的制造方法和半导体器件的制造方法。

技术介绍

[0002]作为对金属、无机化合物等材料的表面进行研磨的方法，已知使用研磨液的研磨方法。其中，在半导体用的原始硅晶片、它们的再生硅晶片的最终加工研磨以及半导体器件制造时的层间绝缘膜的平坦化、金属塞的形成、埋入配线形成等化学机械研磨(CMP)中，其表面状态对半导体特性影响较大，因此这些部件的表面、端面要求极高精度地进行研磨。
[0003]在这样的精确研磨中，采用含有二氧化硅粒子的研磨组合物，并且广泛使用胶体二氧化硅作为其主成分即研磨颗粒。关于胶体二氧化硅，根据其制造方法的不同，已知有通过四氯化硅的热分解而获得的胶体二氧化硅(气相二氧化硅等)、通过水玻璃等碱金属硅酸盐的去离子而获得的胶体二氧化硅、通过烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应(通常称为“溶胶凝胶法”)而获得的胶体二氧化硅等。
[0004]关于胶体二氧化硅的制造方法，迄今为止进行了大量研究。例如专利文献1～3中，公开了利用烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应来制造二氧化硅粒子的方法。专利文献4中，公开了通过在烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应后在碱性条件下进行加热处理来制造二氧化硅粒子的方法。专利文献5中，公开了通过在烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应后在酸性条件下进行加热处理来制造二氧化硅粒子的方法。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开平11
‑
60232号公报
[0008]专利文献2：国际公开第2008/123373号
[0009]专利文献3：国际公开第2008/015943号
[0010]专利文献4：日本特开2010
‑
83744号公报
[0011]专利文献5：日本特开2018
‑
90798号公报

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的课题
[0013]然而，通常来说，通过烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应得到的硅溶胶中的二氧化硅粒子不能说缩合度足够高。作为其理由，认为是因为水解反应和缩合反应同时进行，烷氧基或硅烷醇基容易残留。缩合度低的二氧化硅粒子中，SiO4四面体连接而构成的元环的形成不充分，元环尺寸小，形变大，机械强度差。如果将这样的缩合度低的二氧化硅粒子用于研磨，则研磨中二氧化硅粒子被破坏，会在研磨中产生被破坏的二氧化硅粒子附着于被研磨体等不良影响。另外，缩合度低的二氧化硅粒子中，硅烷醇基大量残留，因此保存中残
留的硅烷醇基成为反应活性点，使保存稳定性恶化。
[0014]认为：专利文献1～3中公开的通过烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应来制造硅溶胶的方法中，不进行对所得到的硅溶胶进行加压加热处理等的提高二氧化硅粒子的缩合度的处理，所得的二氧化硅粒子中，元环的形成不充分，形变大，机械强度差，保存稳定性差。另外，通过专利文献4和5中公开的方法得到的二氧化硅粒子也同样，机械强度差，保存稳定性差，并且在酸性条件下、碱性条件下的加热处理有可能引起二氧化硅粒子的凝聚、二氧化硅骨架的破坏。
[0015]本专利技术是鉴于这样的课题而做出的，本专利技术的目的在于提供研磨特性、保存稳定性优异的二氧化硅粒子及其制造方法、硅溶胶、研磨组合物。另外，本专利技术的另一目的在于提供被研磨体的生产率优异的研磨方法、半导体晶片的制造方法、半导体器件的制造方法。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]关于以往的二氧化硅粒子、尤其是通过烷氧基硅烷的水解反应和缩合反应得到的二氧化硅粒子，其研磨特性、保存稳定性不能说一定充分。然而，本专利技术人等反复进行了深入研究，结果发现，通过优化利用广角X射线散射测定的d值，从而二氧化硅粒子的研磨特性、保存稳定性提高，以至完成了本专利技术。
[0018]即，本专利技术的主旨如下所述。
[0019][1]一种二氧化硅粒子，当将利用广角X射线散射测定的d值设为时，满足下述式(1)，
[0020]y≥4.2
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(1)。
[0021][2]如前述[1]所述的二氧化硅粒子，当将利用西尔斯法(Sears method)测定的表面硅烷醇基密度设为x个/nm2时，前述d值和前述表面硅烷醇基密度满足下述式(2)，
[0022]y≥
‑
0.2x+5.4
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(2)。
[0023][3]如前述[1]或[2]所述的二氧化硅粒子，前述d值和将利用西尔斯法测定的表面硅烷醇基密度设为x个/nm2时的表面硅烷醇基密度进一步满足下述式(3)和下述式(4)，
[0024]y≤6.0
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(3)
[0025]y≤
‑
0.2x+7.0
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(4)。
[0026][4]如前述[1]～[3]中任一项所述的二氧化硅粒子，利用BET法测定的平均一次粒径为10nm～60nm。
[0027][5]如前述[1]～[4]中任一项所述的二氧化硅粒子，利用DLS法测定的平均二次粒径为20nm～100nm。
[0028][6]如前述[1]～[5]中任一项所述的二氧化硅粒子，金属杂质含有率为5ppm以下。
[0029][7]如前述[1]～[6]中任一项所述的二氧化硅粒子，以四烷氧基硅烷缩合物为主成分。
[0030][8]如前述[7]所述的二氧化硅粒子，前述四烷氧基硅烷缩合物包含四甲氧基硅烷缩合物。
[0031][9]一种二氧化硅粒子的制造方法，对二氧化硅粒子进行加压加热处理，从而得到前述[1]～[8]中任一项所述的二氧化硅粒子。
[0032][10]一种硅溶胶，包含前述[1]～[8]中任一项所述的二氧化硅粒子。
[0033][11]如前述[10]所述的硅溶胶，在硅溶胶总量中二氧化硅粒子的含有率为3质
量％～50质量％。
[0034][12]一种研磨组合物，包含前述[10]或[11]所述的硅溶胶。
[0035][13]一种研磨方法，使用前述[12]所述的研磨组合物进行研磨。
[0036][14]一种半导体晶片的制造方法，包含使用前述[12]所述的研磨组合物进行研磨的工序。
[0037][15]一种半导体器件的制造方法，包含使用前述[12]所述的研磨组合物进行研磨的工序。
[0038]专利技术效果
[0039]本专利技术的二氧化硅粒子、通过本专利技术的制造方法得到的二氧化硅粒子、本专利技术的硅溶胶、本专利技术的研磨组合物的研磨特性、保存稳定性优异。另外，本专利技术的研磨方法、本专利技术的半导体晶片的制造方法、本专利技术的半导体器件的制造方法中，被研磨体的生产率优异。
具体实施方式
[0040]以下对本专利技术进行详述，但本专利技术不受以下的实施方式限定，可以在其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二氧化硅粒子，当将利用广角X射线散射测定的d值设为时，满足下述式(1)，y≥4.2
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(1)。2.根据权利要求1所述的二氧化硅粒子，当将利用西尔斯法测定的表面硅烷醇基密度设为x个/nm2时，所述d值和所述表面硅烷醇基密度满足下述式(2)，y≥
‑
0.2x+5.4
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(2)。3.根据权利要求1或2所述的二氧化硅粒子，所述d值和当将利用西尔斯法测定的表面硅烷醇基密度设为x个/nm2时的表面硅烷醇基密度进一步满足下述式(3)和下述式(4)，y≤6.0
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(3)y≤
‑
0.2x+7.0
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(4)。4.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化硅粒子，利用BET法测定的平均一次粒径为10nm～60nm。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二氧化硅粒子，利用DLS法测定的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：京谷智裕，出岛荣治，住谷直子，加藤友宽，泽井毅，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：