[发明专利]研磨剂和研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于研磨研磨对象物的被研磨面的研磨剂和研磨方法。更具体地，涉及在研磨对象物的被研磨面的研磨中，能够高速研磨且长时间使用时的稳定性优异的研磨剂以及使用该研磨剂的研磨方法。

背景技术

作为今后期待会有很大进展的LED和功率器件（パワーデバイス）用的基材，蓝宝石(α-Al₂O₃)和碳化硅（SiC）、氮化镓(GaN)等的化合物单晶晶片的制造、加工技术正在引起人们的注意。为了在这些基板上形成GaN等的结晶薄膜而器件化，低缺陷、高品质的表面在结晶学上是重要的，为了获得这些低缺陷、高平滑的表面，化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing:以下也称为CMP)技术受到瞩目。但是，蓝宝石、SiC、GaN硬度都非常高，且化学稳定性也都高，因此特别在决定品质的最终阶段的研磨中，在确保品质的同时以高效率研磨较为困难，存在研磨工序变得非常长的问题。

在决定这些单晶基板的品质的最终研磨中，迄今为止多数情况下使用氧化硅微粒。使用氧化硅微粒提高研磨效率（研磨速度）的尝试迄今为止已进行过几次，已提出提高研磨粒浓度（参照非专利文献1）、以特定的比例混合粒径不同的2种以上研磨粒（参照专利文献1、2）、提高研磨压力/转速等方案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第4231632号公报

专利文献2:日本专利第4253141号公报

非专利文献

【非专利文献1】《采用纳米胶体氧化铈浆料的无划痕介质CMP工艺（Scratch-free Dielectric CMP Process with Nano-colloidal Ceria Slurry）》、P31-34、平坦化/CMP技术国际会议（International Conference on Planarization/CMP Technology）、11月19-21,2009

发明内容

但是，使用氧化硅微粒的单晶基板的研磨中，研磨剂通常循环使用，需要考虑长时间使用时的稳定性，如果提高研磨粒浓度，研磨粒由于使用而凝集，研磨效率容易大幅下降，因此存在长时间使用研磨剂时的稳定性大幅下降的问题。关于研磨粒的混合，以迄今为止提出的混合比率，不仅研磨速度提高效果受到限制，作为存在的问题，还可以例举长时间使用时的研磨稳定性变差这样的问题。此外，如果使研磨条件变得严格，虽然可以提高研磨速度，但容易引发晶片形状和刮痕等研磨缺陷的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，目的在于提供在以更高速度研磨研磨对象物的被研磨面的同时，长时间使用时的稳定性也优异的研磨剂和研磨方法。

本发明提供用于研磨具有以下结构的研磨对象物的被研磨面的研磨剂。

[1]一种研磨剂，用于研磨研磨对象物的被研磨面，含有：平均一次粒径为5～20nm的第一氧化硅微粒、平均一次粒径为40～110nm的第二氧化硅微粒和水，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总量中占的比例为0.7～30质量％。

[2]如上述[1]所述的研磨剂，所述第一氧化硅微粒和所述第二氧化硅微粒均为胶态二氧化硅。

[3]如上述[1]或[2]所述的研磨剂，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总量中占的比例为1～10质量％。

[4]如上述[1]～[3]中的任一项所述的研磨剂，所述第二氧化硅微粒的平均一次粒径为45～100nm。

[5]如上述[1]～[4]中的任一项所述的研磨剂，所述第一氧化硅微粒的平均一次粒径为5～15nm。

[6]如上述[1]～[5]中的任一项所述的研磨剂，所述研磨对象物的以修正莫氏硬度表示的硬度为10以上。

本发明还提供用于研磨具有以下结构的研磨对象物的被研磨面的研磨方法。

[7]一种研磨方法，将上述[1]～[6]中的任一项所述的研磨剂供给至研磨垫，使研磨对象物的被研磨面和所述研磨垫接触，通过两者间的相对运动进行研磨。

[8]如上述[7]所述的研磨方法，回收供给至所述研磨垫并在研磨中使用过的研磨剂，将所述回收的研磨剂再次供给至研磨垫，通过反复进行这些操作循环使用所述研磨剂。

通过本发明的研磨剂和使用该研磨剂的研磨方法，可以高速研磨研磨对象物的被研磨面，还可以长时间稳定使用。

附图说明