CN110462797B - 研磨用组合物 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以有效地减少边缘塌边量的研磨用组合物。通过本发明提供的研磨用组合物包含磨粒、碱性化合物、含氮水溶性高分子和水。含氮水溶性高分子的分子内不具有N‑H键。

Description

研磨用组合物
技术领域
本发明涉及研磨用组合物。本申请基于2017年3月31日申请的日本专利申请2017-72667号要求优先权，将该申请的全部内容作为参照并入到本说明书中。
背景技术
作为半导体制品的构成要素而使用的硅晶圆通常经过打磨(lapping)工序和抛光(polishing)工序而被精加工成高品质的镜面。上述抛光工序典型而言包含预备抛光工序和最终抛光工序。作为涉及研磨用组合物的技术文献，可举出例如专利文献1～4。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/135949号
专利文献2：国际公开第2012/005289号
专利文献3：日本专利申请公开2016-124943号公报
专利文献4：日本专利申请公开2014-216464号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明人为了改善研磨速度，研究了使硅晶圆等的研磨中所使用的研磨用组合物中含有碱性化合物。然而，使研磨用组合物中含有碱性化合物时，虽然可以改善研磨速度，但是有时作为硅晶圆的外周部的边缘附近与中央部相比被过量地研磨。因此，有产生研磨后外周部的厚度不期望地减少的现象(边缘塌边(edge roll-off))之虞。
本发明是鉴于上述情况而做出的。本发明的目的在于，提供一种可以有效地减少研磨后的边缘塌边量的研磨用组合物。
用于解决问题的方案
根据本说明书，提供一种研磨用组合物。该研磨用组合物包含磨粒、碱性化合物、含氮水溶性高分子和水。前述含氮水溶性高分子在分子内不具有N-H键。通过所述构成，可以有效地减少研磨后的边缘塌边量。
对于此处公开的研磨用组合物的一个优选方式而言，前述含氮水溶性高分子在主链中具有构成单元A。前述构成单元A包含选自由酰胺结构、唑结构、内酰胺结构、吗啉结构及脒结构组成的组中的至少1种结构。所述在主链中具有构成单元A的含氮水溶性高分子可以有效地有助于边缘塌边量的减少。
对于此处公开的研磨用组合物的一个优选方式而言，相对于前述构成单元A的总质量，酰胺结构的比例为30质量％以下。酰胺结构在构成单元A中的比例在这样的范围内时，可以更有效地发挥上述的边缘塌边量减少效果。
对于此处公开的研磨用组合物的一个优选方式而言，前述含氮水溶性高分子为聚丙烯酰基吗啉。所述含氮水溶性高分子可以有效地有助于边缘塌边量的减少。
对于此处公开的研磨用组合物的一个优选方式而言，前述含氮水溶性高分子为聚乙烯基咪唑。所述含氮水溶性高分子可以有效地有助于边缘塌边量的减少。
对于此处公开的研磨用组合物的一个优选方式而言，前述磨粒为二氧化硅颗粒。通过使用二氧化硅颗粒作为磨粒，可更适宜地发挥基于前述含氮水溶性高分子的边缘塌边量减少效果。
此处公开的研磨用组合物可以优选应用于硅的研磨、例如经过了打磨的硅的抛光。作为特别优选的应用对象，可例示出硅的预备抛光。
具体实施方式
以下，对本发明的适宜的实施方式进行说明。需要说明的是，对于本说明书中特别提到的事项以外的本发明的实施所需要的事项，可以作为本领域技术人员基于本领域中的现有技术可知的技术常识来把握。本发明可以基于本说明书中公开的内容和本领域中的技术常识来实施。
<含氮水溶性高分子>
此处公开的研磨用组合物包含分子内不具有N-H键的含氮水溶性高分子。此处水溶性高分子是指具有相同(均聚物；homopolymer)或不同(共聚物；copolymer)重复构成单元的水溶性的化合物。典型而言，可以是重均分子量(Mw)为5000以上的化合物。通过使研磨用组合物含有分子内不具有N-H键的含氮水溶性高分子，可以有效地减少研磨后的边缘塌边量。作为得到这样的效果的理由，例如可认为如下。即，上述含氮水溶性高分子通过在分子内不具有表现亲水性的N-H键，从而可以对通常呈现疏水性的研磨对象物发挥高的吸附能力。因此，该含氮水溶性高分子在研磨时适度地吸附于研磨对象物的外周部从而实现该外周部的保护，由此外周部不易被过量地磨削。可认为这有助于边缘塌边量的减少。但是，并不仅以该理由来做限定性解释。
作为此处公开的技术中的含氮水溶性高分子，只要分子内具有1个以上氮原子(N)、且该氮原子不具有N-H键就没有特别限定。例如，上述含氮水溶性高分子可以是主链中具备不具有N-H键的构成单元A的聚合物。上述构成单元A包含构成含氮水溶性高分子的主链的主链构成碳原子和包含氮原子的含氮结构。此处公开的含氮水溶性高分子可以包含1种构成单元A，也可以包含2种以上构成单元A。上述构成单元A中的主链构成碳原子的数量并没有特别限定，典型而言为2～10，优选为2～8，更优选为2～6，进一步优选为2～4，例如为2或3。也可以是上述主链构成碳原子上键合的氢原子中的1个或2个以上分别独立地被氢原子以外的取代基、例如甲基、苯基、苄基、卤素基团、二氟甲基、三氟甲基、氰基等取代基取代的化合物。此处卤素基团例如为F、Cl、Br等。
上述含氮结构优选直接键合于上述主链构成碳原子。作为含氮结构，只要具有1个以上氮原子、且该氮原子不具有N-H键就没有特别限定。例如，上述含氮结构可以是不具有N-H键的酰胺结构、酰亚胺结构、氮丙啶结构、氮杂环丁烷结构、氮杂环丁二烯(azete)结构、吡咯烷结构、唑结构、氮杂环己烷(azinane)、吡啶结构、氮杂环庚烷(azepane)、吖庚因(azepine)结构、内酰胺结构、吗啉结构、喹啉结构、吲哚结构及脒结构之中的1种或2种以上。其中，优选为具有酰胺结构、唑结构、内酰胺结构、吗啉结构及脒结构中任意者的构成单元A。此处酰胺结构是指相邻于氮原子的碳原子具有与氧原子的双键的结构，典型而言是指-C(＝O)-N-所示的结构。唑结构是指包含1个以上氮原子的杂五元环结构，为包含用氮原子以外的杂原子取代的结构的概念。作为氮原子以外的杂原子，可举出例如氧原子(O)、硫原子(S)。唑结构可以包含例如吡咯结构、咪唑结构、吡唑结构、异噻唑结构、异噁唑结构、呋咱结构。内酰胺结构是指杂环的一部分包含-C(＝O)-NRa-的结构，可以包含α-内酰胺结构、β-内酰胺结构、γ-内酰胺结构、δ-内酰胺结构、ε-己内酰胺结构等。脒结构是指-C(＝NRa)-NRbRc所示的结构。通过使用在主链中具有包含上述这样的含氮结构的构成单元A的含氮水溶性高分子进行研磨，可以有效地减少研磨后表面的边缘塌边量。
对于一个优选方式而言，相对于上述构成单元A的总质量，酰胺结构(CON：式量42)的比例为大约50质量％以下。上述酰胺结构的比例优选为40质量％以下，更优选为35质量％以下，进一步优选为30质量％以下。酰胺结构在构成单元A中的比例在这样的范围内时，含氮水溶性高分子可以发挥对研磨对象物的高的吸附能力。因此，可以更有效地发挥前述的边缘塌边量减少效果。上述酰胺结构的比例的下限值并没有特别限定，例如可以为5质量％以上。从使含氮水溶性高分子易溶于水等观点来看，上述酰胺结构的比例例如可以为10质量％以上，典型而言可以为20质量％以上。另外，上述酰胺结构的比例也可以为0质量％。即，也可以为实质上不包含酰胺结构的构成单元A。此处公开的技术可以优选以上述构成单元A中的酰胺结构的比例为0质量％以上且40质量％以下、例如为0质量％以上且35质量％以下、典型而言为25质量％以上且30质量％以下的方式来实施。
上述构成单元A优选源自聚合性单体。即，此处公开的含氮水溶性高分子优选为通过将包含聚合性单体中的1种或2种以上的单体成分进行聚合或共聚而得的高分子。聚合性单体优选具有具备烯属不饱和键的聚合性基团。此处，烯属不饱和键是指可以进行自由基聚合的碳-碳双键。与构成烯属不饱和键的碳原子键合的氢原子可以被包含前述含氮结构的取代基取代。作为具有烯属不饱和键的聚合性基团，可以是表示丙烯酰基等官能团的一部分的基团，可举出例如乙烯基、亚乙烯基(vinylidene group)、乙烯叉基(vinylenegroup)等。优选为与构成上述聚合性基团的碳原子键合的氢原子被包含前述的含氮结构的取代基取代的聚合性单体。
作为此处公开的技术中特别优选的构成单元A的例子，可举出源自下述通式(1)所示的聚合性单体a的构成单元A。此处公开的含氮水溶性高分子优选为通过将包含下述通式(1)所示的单体a的单体成分进行聚合或共聚而得的高分子。
通式(1)所示的单体a。
CH2＝CR1X (1)
上述通式(1)中R1为氢原子、甲基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基。其中，优选氢原子、甲基、苯基。X为选自酰胺基、脒基及包含氮原子的杂环基的基团、且为不具有N-H键的基团。
上述单体a中的X为酰胺基即-C(＝O)-NR2R3时，R2、R3可以是选自可以具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基(alkylol)、乙酰基及芳香族基团的基团。上述可以具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基中的碳原子的总数为1～40。上述总数优选为1～24，更优选为1～14，进一步优选为1～10。除去取代基时的上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基中的碳原子数为1～18。上述碳原子数优选为1～8，更优选为1～4。上述可以具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基可以为链状或环状，优选为链状。此处链状是指直链状或支链状。芳香族基团为可以具有取代基的芳基。上述芳香族基团中的碳原子的总数为6～60。上述总数优选为6～36，更优选为6～24，进一步优选为6～12。上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基、乙酰基及芳香族基团可以具有的取代基包含羟基；氯原子等卤素原子；氰基。上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基可以具有的取代基还包含上述的芳香族基团。芳香族基团可以具有的取代基还包含上述的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基。其中，R2、R3优选碳原子数为1～18(优选为1～8，例如为1～4，典型而言为1、2或3)的烷基。烷基可以为直链状也可以为支链状。另外，R2、R3优选为烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基或乙酰基。上述烷氧基优选为碳原子数1～8(例如1～6，典型而言为1～4)的烷氧基(例如甲氧基)。另外，烷氧基烷基优选为碳原子数1～8(例如为1～6，典型而言为1～4)的烷氧基烷基(例如甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基)。上述羟烷基更优选为碳原子数1～8(例如为1～6，典型而言为1、2或3)的羟烷基(例如羟甲基、羟乙基、羟丙基)。R2、R3可以相同也可以不同。另外，R2和R3也可以彼此键合而形成环状结构。R2、R3彼此键合而形成环状结构时，-R2R3-可以是-(CH2)n-。该情况下，n优选为3～10的整数。上述n进一步优选为4～6。上述环状结构也可以是借助O、S而连接的环状结构。例如，-R2R3-可以是-(CH2)m-O-(CH2)l-或-(CH2)m-S-(CH2)l-。其中优选为-(CH2)m-O-(CH2)l-。此处m为1～5的整数。上述m优选为1～3，更优选为2或3。l为1～5的整数。上述l优选为1～3，更优选为2或3。构成R2、R3的氢原子中的至少1个可以被烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基、乙酰基、芳香族基团等取代，另外也可以被羟基、卤素原子、氨基、氰基等取代。
上述单体a中的X为脒基即-C(＝NR4)-NR5R6时，R4、R5、R6可以是选自可以具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基的基团。上述可以具有取代基的烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基中的碳原子的总数为1～40，优选为1～24，更优选为1～14，进一步优选为1～10。除去取代基时的上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基及乙酰基中的碳原子数为1～18，优选为1～8，更优选为1～4。其中，R4、R5、R6优选为碳原子数1～18、优选1～8、例如1～4、典型而言为1、2或3的烷基。烷基可以是直链状也可以是支链状。另外，R4、R5、R6也优选为烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基或乙酰基。R4、R5、R6可以相同也可以不同。另外，R5与R6也可以彼此键合而形成环状结构。
上述单体a中的X为包含氮原子的杂环基时，包含氮原子的杂环基可以是不具有N-H键的脂肪族杂环基或芳香族杂环基。脂肪族杂环基及芳香族杂环基为单环基、稠环基均可。构成脂肪族杂环基及芳香族杂环基中的环的原子的总数可以为3～15，优选为3～12，更优选为3～10，进一步优选为3～6。脂肪族杂环基及芳香族杂环基除了作为构成环的原子的碳原子及氮原子以外，还可以包含氧原子、硫原子。包含氮原子的杂环基为脂肪族杂环基时，可举出哌啶基、哌嗪基(Piperazinyl)、哌嗪基(Piperazyl)、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、噻唑烷基、异噻唑烷基、噁唑烷基、噻唑烷基、异噻唑烷基、吗啉基、吡咯烷酮基等，其中优选吡咯烷酮基。包含氮原子的杂环基为芳香族杂环基时，可举出吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、呋呫基(furazanyl)、三唑基等，其中优选咪唑基。构成上述杂环基的环的氮原子优选与构成乙烯基(CH2＝C-)的碳原子直接键合。构成上述杂环基的氢原子中的至少1个可以被烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基、乙酰基、芳香族基团等取代，另外也可以被羟基、卤素原子、氨基、氰基等取代。
作为上述单体a的一个适宜例，可举出R1为氢原子或甲基、X为-C(＝O)-NR2R3所示的酰胺基、且R2、R3彼此键合而形成环状结构的单体。作为这样的单体a1的具体例，可举出N-丙烯酰基哌啶、N-丙烯酰基哌啶-2-酮、N-丙烯酰基哌嗪、N-丙烯酰基吗啉、N-丙烯酰基-2-甲基吗啉、N-丙烯酰基-3-吗啉酮、N-丙烯酰基-3,5-吗啉二酮、N-丙烯酰基硫代吗啉、N-丙烯酰基吡啶烷、N-丙烯酰基吡咯烷酮、N-丙烯酰基氮丙啶、N-丙烯酰基氮杂环丁烷、N-丙烯酰基氮杂环丁烷-2-酮、N-丙烯酰基氮杂环庚烷、N-丙烯酰基氮杂环辛烷、N-丙烯酰基己内酰胺、N-甲基丙烯酰基哌啶、N-甲基丙烯酰基哌啶-2-酮、N-甲基丙烯酰基哌嗪、N-甲基丙烯酰基吗啉、N-甲基丙烯酰基-2-甲基吗啉、N-甲基丙烯酰基-3-吗啉酮、N-甲基丙烯酰基-3,5-吗啉二酮、N-甲基丙烯酰基硫代吗啉、N-甲基丙烯酰基吡啶烷、N-甲基丙烯酰基吡咯烷酮、N-甲基丙烯酰基氮丙啶、N-甲基丙烯酰基氮杂环丁烷、N-甲基丙烯酰基氮杂环丁烷-2-酮、N-甲基丙烯酰基氮杂环庚烷、N-甲基丙烯酰基氮杂环辛烷、N-甲基丙烯酰基己内酰胺等。其中，优选N-丙烯酰基吗啉。
作为上述单体a的其他例，可举出R1为氢原子或甲基、X为-C(＝O)-NR2R3所示的酰胺基、且R2、R3为选自烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羟烷基、乙酰基及芳香族基团中的基团的单体。作为这样的单体a2的具体例，可举出N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二丙基丙烯酰胺、N,N-二异丙基丙烯酰胺、N,N-二丁基丙烯酰胺、N,N-二异丁基丙烯酰胺、N,N-二叔丁基丙烯酰胺、N,N-二庚基丙烯酰胺、N,N-二辛基丙烯酰胺、N,N-二叔辛基丙烯酰胺、N,N-双十二烷基丙烯酰胺、N,N-双十八烷基丙烯酰胺等N,N-二烷基丙烯酰胺；N,N-双(2-羟乙基)丙烯酰胺、N,N-双(2-氰乙基)丙烯酰胺等取代N,N-二烷基丙烯酰胺；N,N-二烯丙基丙烯酰胺等N,N-二烯基丙烯酰胺；N,N-二苯基丙烯酰胺、N,N-二苄基丙烯酰胺等含芳香族基团的丙烯酰胺；N,N-二羟甲基丙烯酰胺、N,N-二羟乙基丙烯酰胺、N,N-二羟丙基丙烯酰胺等N,N-二羟烷基丙烯酰胺；N-甲基-N-甲氧基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙氧基丙烯酰胺、N-甲基-N-丙氧基丙烯酰胺、N-甲基-N-丁氧基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲氧基丙烯酰胺、N-乙基-N-乙氧基丙烯酰胺、N-乙基-N-丁氧基丙烯酰胺、N-丙基-N-甲氧基丙烯酰胺、N-丙基-N-乙氧基丙烯酰胺、N-丁基-N-甲氧基丙烯酰胺、N-丁基-N-乙氧基丙烯酰胺等N-烷氧基-N-烷基丙烯酰胺；N,N-二乙酰基丙烯酰胺；N,N-二丙酮丙烯酰胺；N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基甲基丙烯酰胺、N,N-二丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二异丙基甲基丙烯酰胺、N,N-二丁基甲基丙烯酰胺、N,N-二异丁基甲基丙烯酰胺、N,N-二叔丁基甲基丙烯酰胺、N,N-二庚基甲基丙烯酰胺、N,N-二辛基甲基丙烯酰胺、N,N-二叔辛基甲基丙烯酰胺、N,N-双十二烷基甲基丙烯酰胺、N,N-双十八烷基甲基丙烯酰胺等N,N-二烷基甲基丙烯酰胺；N,N-双(2-羟乙基)甲基丙烯酰胺、N,N-双(2-氰乙基)甲基丙烯酰胺等取代N,N-二烷基甲基丙烯酰胺；N,N-二烯丙基甲基丙烯酰胺等N-二烯基甲基丙烯酰胺；N,N-二苯基甲基丙烯酰胺、N,N-二苄基甲基丙烯酰胺等含芳香族基团的甲基丙烯酰胺；N,N-二羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二羟乙基甲基丙烯酰胺、N,N-二羟丙基甲基丙烯酰胺等N,N-二羟烷基甲基丙烯酰胺；N-甲基-N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-甲基-N-乙氧基甲基丙烯酰胺、N-甲基-N-丙氧基甲基丙烯酰胺、N-甲基-N-丁氧基甲基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-乙基-N-乙氧基甲基丙烯酰胺、N-乙基-N-丁氧基甲基丙烯酰胺、N-丙基-N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-丙基-N-乙氧基甲基丙烯酰胺、N-丁基-N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-丁基-N-乙氧基甲基丙烯酰胺等N-烷氧基-N-烷基甲基丙烯酰胺；N,N-二乙酰基甲基丙烯酰胺；N,N-二丙酮甲基丙烯酰胺；等。
作为上述单体a的其他适宜例，可举出R1为氢原子或甲基、且X为包含氮原子的杂环基的单体。作为这样的单体a3的具体例，可举出N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基吡嗪、N-乙烯基咪唑、N-乙烯基噁唑、N-乙烯基吗啉、N-乙烯基吡唑、N-乙烯基异噁唑、N-乙烯基噻唑、N-乙烯基异噻唑、N-乙烯基哒嗪、N-乙烯基吡啶、N-乙烯基嘧啶、N-乙烯基哌嗪、N-乙烯基吡咯、N-甲基乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-乙烯基-3-吗啉酮、N-乙烯基-2-己内酰胺、N-乙烯基-1,3-噁嗪-2-酮、N-乙烯基-3,5-吗啉二酮等。其中，优选N-乙烯基-2-吡咯烷酮及N-乙烯基咪唑。上述的聚合性单体a可以单独使用1种或组合使用2种以上。
上述含氮水溶性高分子的分子量并没有特别限定。例如对含氮水溶性高分子的Mw而言，典型的为1×103以上，从减少塌边(roll off)量等观点来看，优选为5×103以上，更优选为1×104以上，进一步优选为1.5×104以上。另外，对含氮水溶性高分子的Mw而言，典型的为100×104以下，优选为90×104以下，更优选为75×104以下，进一步优选为60×104以下。上述含氮水溶性高分子为在主链中具有源自前述单体a1的构成单元A的含氮水溶性高分子时，从减少塌边量等观点来看，其Mw优选为5×104以上，更优选为10×104以上，进一步优选为30×104以上，特别优选为50×104以上，例如为70×104以下。上述含氮水溶性高分子为在主链中具有源自前述单体a3的构成单元A的含氮水溶性高分子时，从减少塌边量等观点来看，其Mw优选为0.5×104以上，更优选为1×104以上，进一步优选为1.5×104以上，例如为30×104以下。需要说明的是，作为含氮水溶性高分子的Mw，可以采用基于凝胶渗透色谱法(GPC)的值。
此处公开的含氮水溶性高分子优选实质上仅由构成单元A形成。换言之，对于含氮水溶性高分子，优选构成单元A的摩尔数占该高分子的分子结构所包含的全部构成单元的摩尔数的比例(摩尔比)为99摩尔％以上。上述摩尔比例如为99.9摩尔％以上，典型而言可以为99.9～100摩尔％。作为这样的高分子的适宜例，可举出仅由1种此处公开的聚合性单体a形成的均聚物、由2种以上聚合性单体a形成的共聚物。
另外，此处公开的含氮水溶性高分子可以是在不大幅损害发明效果的范围内包含源自1种或2种以上能够与聚合性单体a共聚的单体b的构成单元(以下也称作“构成单元B”。)的共聚物。上述构成单元B被定义为与构成单元A不同者。另外，构成单元B可以是不包含氮原子的结构单元。含氮水溶性高分子中的上述构成单元B的比例(摩尔比)可以设为不足50摩尔％。上述摩尔比例如为不足30摩尔％，典型而言可以为不足10摩尔％。
需要说明的是，上述“摩尔％”为将源自一单体的一构成单元视作1分子而算出的摩尔比。此处一单体包含聚合性单体a及单体b。因此，上述的构成单元A、B的比例可以分别对应于聚合性单体a、单体b在用于聚合的总单体成分中所占的摩尔比。
<水>
此处公开的研磨用组合物典型而言除了上述含氮水溶性高分子以外还包含水。作为水，可以优选使用离子交换水(去离子水)、纯水、超纯水、蒸馏水等。为了极力避免阻碍研磨用组合物所含有的其他成分的作用，所使用的水例如优选过渡金属离子的总含量为100ppb以下。例如，可以通过利用离子交换树脂的杂质离子的去除、利用过滤器的异物的去除、蒸馏等操作来提高水的纯度。
此处公开的研磨用组合物根据需要还可以含有能够与水均匀地混合的有机溶剂。此处作为有机溶剂，可举出低级醇、低级酮等。通常，优选研磨用组合物所包含的溶剂的90体积％以上为水，更优选95体积％以上为水。典型而言，研磨用组合物所包含的溶剂的99～100体积％为水。
<磨粒>
此处公开的研磨用组合物除含氮水溶性高分子及水以外还含有磨粒。此处公开的技术中，磨粒的材质、性状并没有特别限制，可以根据研磨用组合物的使用目的、使用方式等进行适当选择。作为磨粒的例子，可举出无机颗粒、有机颗粒、及有机无机复合颗粒。作为无机颗粒的具体例，可举出二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化铬颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锆颗粒、氧化镁颗粒、二氧化锰颗粒、氧化锌颗粒、氧化铁(Bengala)颗粒等氧化物颗粒；氮化硅颗粒、氮化硼颗粒等氮化物颗粒；碳化硅颗粒、碳化硼颗粒等碳化物颗粒；金刚石颗粒；碳酸钙、碳酸钡等碳酸盐等。作为有机颗粒的具体例，可举出聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒、聚(甲基)丙烯酸颗粒、聚丙烯腈颗粒等。此处(甲基)丙烯酸涵盖性地指丙烯酸及甲基丙烯酸的含义。这样的磨粒可以单独使用1种或组合使用2种以上。
作为上述磨粒，优选无机颗粒，其中优选由金属或半金属的氧化物形成的颗粒。作为此处公开的技术中可以使用的磨粒的适宜例，可举出二氧化硅颗粒。例如，将此处公开的技术应用于硅晶圆的研磨中可以使用的研磨用组合物时，特别优选使用二氧化硅颗粒作为磨粒。其理由如下。是因为：研磨对象物为硅晶圆时，若使用由与研磨对象物相同的元素和氧原子形成的二氧化硅颗粒作为磨粒，则在研磨后不会产生与硅不同的金属或半金属的残留物。因此，没有硅晶圆表面的污染、与硅不同的金属或半金属扩散于研磨对象物内部所导致的作为硅晶圆的电特性的劣化等的担心。进而，由于硅与二氧化硅的硬度接近，因此可以不对硅晶圆表面造成过度损伤地进行研磨加工。从所述观点来看，作为优选的研磨用组合物的一个方式，可例示出仅含有二氧化硅颗粒作为磨粒的研磨用组合物。作为二氧化硅颗粒的具体例，可举出胶体二氧化硅、气相二氧化硅、沉降二氧化硅等。从不易在研磨对象物表面产生划痕、可以实现更低雾度的表面的观点来看，作为优选的二氧化硅颗粒可举出胶体二氧化硅及气相二氧化硅。其中优选胶体二氧化硅。例如，作为硅晶圆的抛光所使用的研磨用组合物的磨粒，可以优选采用胶体二氧化硅。此处的抛光是指预备抛光及最终抛光中的至少一者、优选预备抛光。
此处公开的技术中，研磨用组合物中所包含的磨粒可以是一次颗粒的形态，也可以是多个一次颗粒缔合而成的二次颗粒的形态。另外，还可以是一次颗粒的形态的磨粒与二次颗粒的形态的磨粒混合存在。对于一个优选方式而言，至少一部分磨粒以二次颗粒的形态包含于研磨用组合物中。
磨粒的平均一次粒径DP1并没有特别限制，从研磨速度等观点来看，优选为5nm以上，更优选为10nm以上，特别优选为20nm以上。从得到更高的研磨效果的观点来看，平均一次粒径DP1优选为25nm以上，进一步优选为30nm以上。可以使用平均一次粒径DP1为40nm以上的磨粒。另外，从保存稳定性的观点出发，磨粒的平均一次粒径优选为200nm以下，更优选为150nm以下，例如为100nm以下。此处的保存稳定性可举出例如分散稳定性。
需要说明的是，此处公开的技术中，磨粒的平均一次粒径DP1例如可以由通过BET法测得的比表面积(BET值)通过式DP1[nm]＝6000/(真密度[g/cm3]×BET值[m2/g])算出。例如二氧化硅颗粒的情况下，可以通过式DP1[nm]＝2727/BET值[nm]算出。比表面积的测定例如可以使用Micromeritics公司制的表面积测定装置、商品名“Flow Sorb II 2300”进行。
磨粒的平均二次粒径DP2并没有特别限定，从研磨速度等观点来看，优选为15nm以上，更优选为30nm以上。从得到更高的研磨效果的观点来看，平均二次粒径DP2优选为50nm以上。另外，从保存稳定性的观点出发，磨粒的平均二次粒径DP2为300nm以下是适当的，优选为260nm以下，更优选为220nm以下。此处的保存稳定性可举出例如分散稳定性。磨粒的平均二次粒径DP2例如可以通过使用了日机装株式会社制的型号“UPA-UT151”的动态光散射法来测定。
磨粒的形状(外形)可以为球形，也可以为非球形。作为呈非球形的磨粒的具体例，可举出花生形状(即，花生壳的形状)、茧形、金平糖形、橄榄球形等。
上述磨粒的形状(外形)例如可以通过电子显微镜观察来掌握。
<碱性化合物>
此处公开的研磨用组合物含有碱性化合物。此处碱性化合物是指具有通过添加至研磨组合物而使该组合物的pH上升的功能的化合物。碱性化合物可以是有机碱性化合物，也可以是无机碱性化合物。碱性化合物可以单独使用1种或组合使用2种以上。
作为有机碱性化合物的例子，可举出四烷基铵盐等季铵盐。上述铵盐中阴离子例如可以是OH-、F-、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BH4 -等。例如可以优选使用胆碱、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等季铵盐。其中优选四甲基氢氧化铵。
作为有机碱性化合物的其他例，可举出四烷基鏻盐等季鏻盐。上述鏻盐中阴离子例如可以是OH-、F-、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、BH4 -等。例如可以优选使用四甲基鏻、四乙基鏻、四丙基鏻、四丁基鏻等的卤化物、氢氧化物。
作为有机碱性化合物的其他例，可举出甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚己基四胺等胺类；1-(2-胺基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪等哌嗪类；咪唑、三唑等唑类；胍；等。
作为无机碱性化合物的例子，可举出氨；氨、碱金属或碱土金属的氢氧化物；氨、碱金属或碱土金属的碳酸盐；氨、碱金属或碱土金属的碳酸氢盐等；等。作为上述氢氧化物的具体例，可举出氢氧化钾、氢氧化钠等可。作为上述碳酸盐或碳酸氢盐的具体例，可举出碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸钠等。
作为优选的任意碱性化合物，可举出氨、氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钾、碳酸钾、碳酸氢钠及碳酸钠。其中作为优选者，可例示出氨、氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵及碳酸钾。作为更优选者，可举出四甲基氢氧化铵及碳酸钾。
<其他成分>
此处公开的研磨用组合物在不明显妨碍本发明效果的范围内可以根据需要进一步含有螯合剂、其他水溶性高分子、表面活性剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防腐剂、防霉剂等可以用于研磨用组合物的公知的添加剂。此处研磨用组合物典型而言是指用于硅晶圆的抛光工序的研磨用组合物。
螯合剂与可包含于研磨用组合物中的金属杂质形成络合离子而将其捕捉。由此，发挥抑制由金属杂质所引起的研磨对象物的污染的作用。螯合剂可以单独使用1种或组合使用2种以上。
作为螯合剂的例子，可举出氨基羧酸系螯合剂、有机膦酸系螯合剂及有机磺酸系螯合剂。氨基羧酸系螯合剂的例子中包含乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、次氮基三乙酸、次氮基三乙酸钠、次氮基三乙酸铵、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸、二亚乙基三胺五乙酸钠、三亚乙基四胺六乙酸及三亚乙基四胺六乙酸钠。有机膦酸系螯合剂的例子中包含2-胺基乙基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、乙烷-1-羟基-1,1-二膦酸、乙烷-1-羟基-1,1,2-三膦酸、乙烷-1,2-二羧基-1,2-二膦酸、甲烷羟基膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2-二羧酸、1-膦酰基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦酰基琥珀酸。有机磺酸系螯合剂的例子中包含乙二胺四亚甲基磺酸。这些之中更优选有机膦酸系螯合剂或有机磺酸系螯合剂，其中作为优选者可举出乙二胺四(亚甲基膦酸)。
作为其他水溶性高分子的例子，可举出纤维素衍生物、淀粉衍生物、包含氧化烯单元的聚合物、乙烯醇系聚合物等。作为具体例，可举出羟乙基纤维素、支链淀粉、环氧乙烷与环氧丙烷的无规共聚物或嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚异戊二烯磺酸、聚乙烯基磺酸、聚烯丙基磺酸、聚异戊烯磺酸(polyisoamylene sulfonic acid)、聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯酸盐、聚乙酸乙烯酯、聚乙二醇等。水溶性高分子可以单独使用1种或组合使用2种以上。此处公开的研磨用组合物可以为实质上不含有上述其他水溶性高分子的组成。
研磨用组合物可以包含表面活性剂作为任意成分。表面活性剂可有助于改善研磨浆料或其浓缩液的分散稳定性。作为表面活性剂，可以优选采用阴离子性或非离子性的表面活性剂。从低起泡性、pH调节的容易性的观点出发，更优选非离子性的表面活性剂。可举出例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等氧化烯聚合物；聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油醚脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯等聚氧化烯加成物；多种氧化烯的共聚物(例如二嵌段型共聚物、三嵌段型共聚物、无规型共聚物、交替共聚物)；等非离子性表面活性剂。这些之中更优选聚氧乙烯烷基醚。表面活性剂可以单独使用1种或组合使用2种以上。
对表面活性剂的Mw而言，典型为不足1×104，从研磨用组合物的过滤性、研磨对象物的清洗性等观点来看优选为9500以下。另外，对表面活性剂的Mw而言，典型为200以上，优选为250以上，更优选为300以上(例如为500以上)。作为表面活性剂的Mw，可以采用根据化学式算出的值。
作为有机酸的例子，可举出甲酸、乙酸、丙酸等脂肪酸、苯甲酸、苯二甲酸等芳香族羧酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸、马来酸、富马酸、琥珀酸、有机磺酸、有机膦酸等。作为有机酸盐的例子，可举出有机酸的碱金属盐、铵盐等。此处作为碱金属盐，可举出钠盐、钾盐等。作为无机酸的例子，可举出硫酸、硝酸、盐酸、碳酸等。作为无机酸盐的例子，可举出无机酸的碱金属盐、铵盐。此处作为碱金属盐，可举出钠盐、钾盐等。有机酸及其盐、以及无机酸及其盐可以单独使用1种或组合使用2种以上。
作为防腐剂及防霉剂的例子，可举出异噻唑啉系化合物、对羟基苯甲酸酯类、苯氧乙醇等。
此处公开的研磨用组合物优选实质上不包含氧化剂。是因为：研磨用组合物中含有氧化剂时，通过将该组合物供给至研磨对象物，该研磨对象物的表面会被氧化而产生氧化膜。此处研磨对象物例如为硅晶圆。由此，所需要的研磨时间会变长。此处作为氧化剂的具体例，可举出过氧化氢(H2O2)、过硫酸钠、过硫酸铵、二氯异氰脲酸钠等。需要说明的是，研磨用组合物实质上不包含氧化剂是指至少不有意地使其含有氧化剂。因此，源自原料、制法等而不可避免地含有微量的氧化剂的研磨用组合物可以包含于此处所说的实质上不包含氧化剂的研磨用组合物的概念之中。此处微量是指例如研磨用组合物中的氧化剂的摩尔浓度可以为0.0005摩尔/L以下，优选为0.0001摩尔/L以下，更优选为0.00001摩尔/L以下，特别优选为0.000001摩尔/L以下。
<研磨用组合物的制备>
此处公开的研磨用组合物的制造方法并没有特别限定。例如，可以使用叶片式搅拌机、超声波分散机、均质混合器等周知的混合装置来将研磨用组合物所包含的各成分混合。将这些成分混合的方式并没有特别限定。例如可以将全部成分一次性混合，也可以以适当设定的顺序进行混合。
此处公开的研磨用组合物可以是单组分型，也可以是以二组分型为首的多组分型。例如，可以以将包含该研磨用组合物的构成成分之中一部分成分的A液和包含其余成分的B液混合而用于研磨对象物的研磨的方式来构成。此处A液典型而言可以是水系溶剂以外的成分。
<研磨液>
此处公开的研磨用组合物典型而言以包含该研磨用组合物的研磨液的方式供给于研磨对象物。然后，以研磨液的形态用于研磨对象物的研磨。上述研磨液例如可以是将此处公开的任意研磨用组合物稀释而制备的。此处的稀释典型而言为利用水的稀释。或者也可以将该研磨用组合物直接作为研磨液使用。即，此处公开的技术中的研磨用组合物的概念包括供给于研磨对象物而用于该研磨对象物的研磨的研磨液(工作浆料)和进行稀释而作为研磨液使用的浓缩液(研磨液的原液)这两者。作为包含此处公开的研磨用组合物的研磨液的其他例，可举出调节该组合物的pH而成的研磨液。
此处公开的研磨液中的前述含氮水溶性高分子的含量并没有特别限制，通常设为0.00001重量％以上是适当的。从减少塌边量等观点来看，上述含量优选为0.00005重量％以上，更优选为0.0001重量％以上，进一步优选为0.0003重量％以上。另外，从高度兼顾研磨速率与减少边缘塌边的观点来看，上述含氮水溶性高分子的含量通常设为0.01重量％以下是适当的，优选设为0.008重量％以下，更优选设为0.005重量％以下。上述含量例如为0.003重量％以下，或者优选为0.002重量％以下。此处公开的技术优选可以以含氮水溶性高分子的含量为0.0005重量％以上且0.001重量％以下的方式来实施。
此处公开的研磨液中的磨粒的含量并没有特别限制，典型而言为0.01重量％以上，优选为0.03重量％以上，更优选为0.05重量％以上，进一步优选为0.1重量％以上。通过增大磨粒的含量，可以实现更高的研磨速率。另外，从研磨用组合物的分散稳定性等观点来看，通常上述含量为10重量％以下是适当的，优选为5重量％以下，更优选为3重量％以下，进一步优选为1重量％以下，例如为0.8重量％以下。
此处公开的研磨液中碱性化合物的含量设为0.001重量％以上通常是适当的。从塌边量减少等观点来看，上述含量优选为0.005重量％以上，更优选为0.01重量％以上，进一步优选为0.03重量％以上。另外，对于上述碱性化合物的含量，从高度兼顾研磨速率和边缘塌边减少的观点来看，通常设为1重量％以下是适当的，优选设为0.5重量％以下，更优选设为0.3重量％以下。上述含量例如优选设为0.2重量％以下。
此处公开的研磨液包含螯合剂时，研磨液中的螯合剂的含量通常设为0.0001重量％以上是适当的。上述含量优选为0.0005重量％以上，更优选为0.001重量％以上，进一步优选为0.0015重量％以上，特别优选为0.002重量％以上。另外，上述螯合剂的含量通常设为0.05重量％以下是适当的，优选设为0.01重量％以下，更优选设为0.008重量％以下，进一步优选设为0.005重量％以下。
研磨液的pH为8.0以上，例如优选为8.5以上，更优选为9.0以上，进一步优选为9.5以上，特别优选为10.0以上，例如为10.5以上。研磨液的pH变高时，研磨速率有改善的倾向。研磨液的pH的上限值并没有特别限制，但优选为12.0以下，例如为11.8以下，更优选为11.5以下。由此，可以更好地对研磨对象物进行研磨。上述pH可以优选应用于硅晶圆的研磨所使用的研磨液。
<浓缩液>
此处公开的研磨用组合物在供给于研磨对象物之前可以是经浓缩的形态(即，研磨液的浓缩液的形态)。这样经浓缩的形态的研磨用组合物从制造、流通、保存等的便利性和减少成本等观点来看是有利的。浓缩倍率例如以体积换算可以设为2倍～60倍左右。
为这样的浓缩液形态的研磨用组合物可以以在期望的时机进行稀释而制备研磨液并将该研磨液供给于研磨对象物的方式来使用。上述稀释典型而言可以通过在上述浓缩液中添加前述的水系溶剂进行混合来进行。另外，上述水系溶剂为混合溶剂时，可以仅添加该水系溶剂的构成成分之中的一部分成分来进行稀释，也可以添加以与上述水系溶剂不同的量比包含所述构成成分的混合溶剂来进行稀释。另外，在如后述那样的多组分型的研磨用组合物中，可以将其中一部分组分稀释后再与其他组分混合来制备研磨液，也可以将多个组分混合后再将其混合物稀释来制备研磨液。
上述浓缩液中的磨粒的含量例如可以设为50重量％以下。从研磨用组合物的稳定性、过滤性等观点来看，通常上述含量优选为45重量％以下，更优选为40重量％以下。此处研磨用组合物的稳定性可举出例如磨粒的分散稳定性。另外，从制造、流通、保存等时的便利性和减少成本等观点来看，磨粒的含量例如可以设为1.0重量％以上，优选为3.0重量％以上，更优选为5.0重量％以上，进一步优选为7.0重量％以上。
上述浓缩液中的前述含氮水溶性高分子的含量并没有特别限定，通常设为0.0003重量％以上是适当的。上述含量优选为0.0015重量％以上，更优选为0.003重量％以上，进一步优选为0.01重量％以上，特别优选为0.02重量％以上。另外，上述含氮水溶性高分子的含量通常设为0.3重量％以下是适当的，优选设为0.15重量％以下，更优选设为0.1重量％以下，进一步优选设为0.05重量％以下。
上述浓缩液中的碱性化合物的含量通常设为0.03重量％以上是适当。上述含量优选为0.15重量％以上，更优选为0.3重量％以上，进一步优选为1重量％以上。另外，上述碱性化合物的含量通常设为15重量％以下是适当的，优选设为10重量％以下，更优选设为6重量％以下。
此处公开的浓缩液包含螯合剂时，浓缩液中的螯合剂的含量通常设为0.003重量％以上是适当的。上述含量优选为0.005重量％以上，更优选为0.01重量％以上，进一步优选为0.03重量％以上，特别优选为0.05重量％以上。另外，上述螯合剂的含量通常设为1.5重量％以下是适当的，优选设为1重量％以下，更优选设为0.5重量％以下，进一步优选设为0.3重量％以下，特别优选设为0.1重量％以下。
为这样的浓缩液形态的研磨用组合物可以以在期望的时机进行稀释而制备研磨液并将该研磨液供给于研磨对象物的方式来使用。上述稀释典型而言可以通过在上述浓缩液中添加前述的水系溶剂进行混合来进行。另外，上述水系溶剂为混合溶剂时，可以仅添加该水系溶剂的构成成分之中的一部分成分来进行稀释，也可以添加以与上述水系溶剂不同的量比包含的所述构成成分的混合溶剂来进行稀释。另外，在如后述那样的组分型的研磨用组合物中，可以将其中一部分组分稀释后再与其他组分混合来制备研磨液，也可以将多个组分混合后再将其混合物稀释来制备研磨液。
<用途>
此处公开的研磨用组合物可以应用于具有各种材质及形状的研磨对象物的研磨。研磨对象物的材质例如可以是硅、铝、镍、钨、铜、钽、钛、不锈钢、锗等金属或半金属、或它们的合金；石英玻璃、铝硅酸盐玻璃、玻璃状碳等玻璃状物质；氧化铝、二氧化硅、蓝宝石、氮化硅、氮化钽、碳化钛等陶瓷材料；碳化硅、氮化镓、砷化镓等化合物半导体基板材料；聚酰亚胺树脂等树脂材料；等。也可以是由它们之中的多种材质构成的研磨对象物。其中，适于具备由硅形成的表面的研磨对象物的研磨。此处公开的技术例如可以特别优选应用于包含二氧化硅颗粒作为磨粒、并且研磨对象物为硅的研磨用组合物。典型而言，研磨用组合物仅包含二氧化硅颗粒作为磨粒。
研磨对象物的形状并没有特别限制。此处公开的研磨用组合物例如可以优选应用于板状、多面体状等具有平面的研磨对象物、或研磨对象物的端部的研磨。例如可以优选应用于晶圆边缘的研磨。
<研磨方法>
此处公开的研磨用组合物可以优选作为用于对硅进行研磨的研磨用组合物使用。例如，可以优选作为用于对单晶或多晶的硅晶圆进行研磨的研磨用组合物使用。以下，对于使用此处公开的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的方法的一个适宜方式进行说明。
即，准备包含此处公开的任意研磨用组合物的研磨液(浆料)。准备上述研磨液中可以包括对研磨用组合物进行浓度调节等操作来制备研磨液。此处作为浓度调节，可举出例如稀释。或者可以将上述研磨用组合物直接作为研磨液使用。另外，多组分型的研磨用组合物的情况下，准备上述研磨液中可以包括将这些组分混合、在该混合之前将1各或多个组分稀释、在该混合之后将该混合物稀释等。
接着，向研磨对象物供给该研磨液，利用通常方法进行研磨。例如，进行研磨对象物的1次研磨工序时，将经过打磨工序的研磨对象物设置在通常的研磨装置上。对于1次研磨工序而言，典型而言进行双面研磨。通过该研磨装置的研磨垫向上述研磨对象物的表面(研磨对象面)供给研磨液。典型而言，连续地供给上述研磨液，同时将研磨垫按压于研磨对象物的表面并使两者相对地移动(例如旋转移动)。之后，根据需要，经过进一步的2次研磨工序、最后进行最终抛光，结束研磨对象物的研磨。对于2次研磨工序而言，典型的是进行单面研磨。
需要说明的是，使用此处公开的研磨用组合物的研磨工序中使用的研磨垫并没有特别限定。例如使用无纺布型、绒面革型、聚氨酯型、包含磨粒者、不包含磨粒者等均可。
通过该说明书，提供一种研磨物制造方法，其包括使用此处公开的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨的工序。此处公开的研磨物制造方法还可以包括对经过了使用上述研磨用组合物的研磨工序的研磨对象物实施最终抛光的工序。此处最终抛光是指目标物制造工艺中的最后的抛光工序，即在该工序之后不再进行进一步的抛光的工序。上述最终抛光工序可以使用此处公开的研磨用组合物来进行，也可以使用其他研磨用组合物来进行。
在一个优选方式中，使用上述研磨用组合物的研磨工序是比最终抛光更上游的抛光工序。其中，可以优选应用于打磨工序结束后的预备抛光。例如，可以优选在经过了打磨工序的双面研磨工序(典型而言为1次研磨工序)、对经过了该双面研磨工序的基板进行的最初的单面研磨工序(典型而言为最初的2次研磨工序)中使用。对于上述双面研磨工序及最初的单面研磨工序而言，与最终抛光相比，所需求的研磨速率较大。因此，此处公开的研磨用组合物在双面研磨工序及最初的单面研磨工序中的至少一者(优选为两者)中作为研磨对象物的研磨中所用的研磨用组合物是适合的。
需要说明的是，上述研磨用组合物可以以一旦在研磨中使用后就被废弃的方式(所谓“溢流，(日语：掛け流し)”)使用，也可以循环重复使用。作为循环使用研磨用组合物的方法的一个例子，可举出将由研磨装置排出的使用过的研磨用组合物回收至容器(tank)内并将回收的研磨用组合物再次供给至研磨装置的方法。循环使用研磨用组合物的情况与以溢流方式使用的情况相比，作为废液被处理的使用过的研磨用组合物的量减少，由此能够降低环境负担。另外，研磨用组合物的用量减少，从而能够抑制成本。循环使用此处公开的研磨用组合物时，可以在任意的时机向该使用中的研磨用组合物中添加新的成分、因使用而减少的成分或期望增加的成分。
以下，对关于本发明的一些实施例进行说明，但并不意图将本发明限定于所述实施例中示出的方式。需要说明的是，以下的说明中，“份”和“％”在没有特别说明的情况下为重量基准。
<研磨用组合物的制备>
(实施例1)
将磨粒、含氮水溶性高分子、碱性化合物、螯合剂和去离子水混合而制备研磨用组合物。作为磨粒，使用二氧化硅颗粒(平均一次粒径50nm)。作为含氮水溶性高分子，使用Mw55×104的聚丙烯酰基吗啉(以下记作“PACMO”)。作为碱性化合物，使用四甲基氢氧化铵(以下记作“TMAH”。)、咪唑(以下记作“imd”。)和碳酸钾(以下记作“K2CO3”。)。作为螯合剂，使用乙二胺四(亚甲基膦酸)(以下记作“EDTPO”。)。研磨用组合物中的磨粒的含量设为15％，PACMO的含量设为0.024％，TMAH的含量设为2.1％，imd的含量设为0.24％，K2CO3的含量设为1.4％、EDTPO的含量设为0.08％。
(实施例2)
使用Mw1.7×104的聚乙烯基咪唑(以下记作“PVI”。)来代替PACMO。研磨用组合物中PVI的含量设为0.024％。其他与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
(实施例3)
使用Mw25×104的聚乙烯吡咯烷酮(以下记作“PVP”。)来代替PACMO。研磨用组合物中的PVP的含量设为0.024％。其他与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
(比较例1)
使用Mw6×104的聚-N-异丙基丙烯酰胺(以下记作“PNIPAM”。)来代替PACMO。研磨用组合物中的PNIPAM的含量设为0.024％。其他与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
(比较例2)
使用Mw1×104的聚-N-乙烯基乙酰胺(以下记作“PNVA”。)来代替PACMO。研磨用组合物中的PNVA的含量设为0.024％。其他与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
(比较例3)
使用Mw29×104的聚羟乙基丙烯酰胺(以下记作“PHEAA”。)代替来PACMO。研磨用组合物中的PHEAA的含量设为0.024％。其他与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
(比较例4)
除了不使用PACMO以外，与实施例1同样地操作，制备本例的研磨用组合物。
关于各例的研磨用组合物，将使用的含氮水溶性高分子的种类、N-H键的有无、酰胺结构相对于构成单元A的总质量的比例及Mw汇总示于表1。
<硅的研磨速率的评价>
使用将各例的研磨用组合物用水稀释为30倍者作为研磨液，对硅晶圆进行研磨试验，评价硅的研磨速率及边缘塌边量。作为试验片，使用6cm×6cm的硅晶圆(传导型：P型，晶体取向：<100>)。在以下的条件下研磨该试验片。然后，依照以下的计算公式(a)、(b)算出研磨速率。将结果示于表1中的对应栏。
(a)研磨去除量[cm]＝研磨前后的硅晶圆的重量的差[g]/硅的密度[g/cm3](＝2.33g/cm3)/研磨对象面积[cm2](＝36cm2)
(b)研磨速率[μm/分钟]＝研磨去除量[μm]/研磨时间[分钟]
[研磨条件]
研磨装置：Engis Japan公司制台式研磨机，型号“EJ-380IN”
研磨垫：Nitta Haas公司制，商品名“MH S-15A”
研磨压力：27kPa
平板转速：50转/分钟
研磨头转速：40转/分钟
研磨去除量：8μm
研磨液的供给率：100mL/分钟(使用溢流)
研磨液的温度：25℃
<边缘塌边量评价>
对研磨后的硅晶圆的外周部的边缘塌边量进行评价。边缘塌边量的评价通过使用Zygo公司(美国)制的“NewView 5032”测定硅晶圆表面的形状偏移量来进行。具体而言，将从硅晶圆的外周端起向中心2.0mm～4.0mm位置的比较平坦的区域作为基准区域，对该区域中的形状偏移量用最小二乘法引近似的直线(基准直线)。接着，将上述基准直线上的点作为基准点，测定距离外周端2.0mm位置的硅晶圆形状的最大偏移量，将其设为硅晶圆的塌边值。需要说明的是，在硅晶圆的外周端为塌陷状时塌边值为负，另一方面，若为鼓起的形状则塌边值为正。将所得结果示于表1的“塌边值(nm)”一栏。
[表1]
表1
如表1所示，使用了不具有N-H键的含氮水溶性高分子的实施例1～3的研磨用组合物与比较例1～4相比，硅晶圆的端面塌陷被抑制，边缘塌边量减少效果优异。由此结果可确认：通过使用上述不具有N-H键的含氮水溶性高分子，可以减少边缘塌边量。
以上，详细说明本发明的具体例，但这些只不过是例示，不限定权利要求书。权利要求书中记载的技术中包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得到的方案。

Claims (2)

1.一种研磨用组合物，其用于具备由硅形成的表面的单晶的硅晶圆的预备抛光，其包含磨粒、碱性化合物、含氮水溶性高分子、水和螯合剂，
所述含氮水溶性高分子在分子内不具有N-H键，
所述研磨用组合物实质上不包含氧化剂，
所述研磨用组合物以研磨液的形态供给于研磨对象物，
所述研磨液中的螯合剂的含量为0.0001重量％以上且0.05重量％以下，
所述研磨液中的所述含氮水溶性高分子的含量为0.01重量％以下，
所述含氮水溶性高分子在主链中具有构成单元A，
所述构成单元A包含选自由酰胺结构及吗啉结构组成的组中的至少1种结构，
相对于所述构成单元A的总质量，酰胺结构的比例为30质量％以下，
所述含氮水溶性高分子为聚丙烯酰基吗啉。
2.根据权利要求1所述的研磨用组合物，其中，所述磨粒为二氧化硅颗粒。
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