CN115023478A - 研磨用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型的研磨用组合物,该研磨用组合物含有水溶性高分子,水溶性高分子至少含有在20℃下的4%水溶液粘度为15mPa·s以上的乙烯醇系树脂。
Description
技术领域
本发明涉及新型的研磨用组合物等。
背景技术
被用作半导体装置的构成要素等的硅晶圆的表面,通常会经过磨光工序(粗研磨工序,lapping)与抛光工序(精密研磨工序,polishing)而被加工成高品位的镜面。作为典型例,抛光工序包括一次抛光工序(一次研磨工序)与最终抛光工序(最终研磨工序)。
在上述研磨工序中,会使用研磨用组合物。
作为研磨用组合物,已知含有水溶性高分子的研磨用组合物,例如,专利文献1中记载了一种含有羟基乙基纤维素和/或聚乙烯醇与嵌段型聚醚的研磨用组合物。
此外,专利文献2中公开了一种含有水溶性高分子(羟基乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮等)的半导体润湿剂,所述水溶性高分子在25℃下的0.3重量%水溶液的粘度小于10mPa·s。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-85858号公报
专利文献2:日本特开2010-34509号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种新型的研磨用组合物。
本发明的另一个目的在于提供一种能够降低研磨(特别是硅晶圆等半导体基板的研磨)后的表面的AFM粗糙度(通过AFM测定的粗糙度)的研磨用组合物。
本发明的另一个目的在于提供一种在所述研磨后表面的雾度小的研磨用组合物。
本发明的另一个目的在于提供一种使用了上述研磨用组合物的研磨物的制造方法。
解决技术问题的技术手段
本申请的发明人着眼于半导体基板等基板的研磨后的表面上的AFM粗糙度,发现在使用含有水溶性高分子的研磨用组合物对半导体基板表面进行研磨的情况下,根据水溶性高分子的种类,有时研磨后的表面的AFM粗糙度会变大。
为了解决上述技术问题,本申请的发明人反复进行了深入研究,结果发现,利用含有特定的水溶性高分子等的研磨用组合物的使用等,能够降低研磨后的半导体基板表面的AFM粗糙度等。
即,本发明涉及以下的发明等。
(1)一种研磨用组合物,其为含有水溶性高分子的研磨用组合物,其中,水溶性高分子至少含有在20℃下的4%水溶液粘度为15mPa·s以上的乙烯醇系树脂。
(2)根据(1)所述的研磨用组合物,其中,水溶性高分子的皂化度为80~99.9摩尔%。
(3)根据(1)或(2)所述的研磨用组合物,其进一步含有磨料颗粒。
(4)根据(3)所述的研磨用组合物,其中,磨料颗粒含有二氧化硅。
(5)根据(1)~(4)中任一项所述的组合物,其中,相对于水溶性高分子的单体整体,具有酸基的单体的比例小于0.1摩尔%。
(6)根据(1)~(5)中任一项所述的研磨用组合物,其进一步含有pH调节剂。
(7)根据(1)~(6)中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有磨料颗粒及pH调节剂的研磨用组合物,其中,磨料颗粒含有二氧化硅,所述pH调节剂含有碱性化合物。
(8)根据(1)~(7)中任一项所述的研磨用组合物,其进一步含有表面活性剂。
(9)根据(1)~(8)中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有表面活性剂的研磨用组合物,其中,表面活性剂包含选自具有氧化乙烯-氧化丙烯结构的共聚物及聚氧乙烯烷基醚中的至少一种。
(10)根据(1)~(9)中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有表面活性剂的研磨用组合物,其中,以质量比计,水溶性高分子与表面活性剂的比例为1:0.01~1:200。
(11)根据(1)~(10)中任一项所述的研磨用组合物,其进一步包含至少含有水的溶媒,水溶性高分子的浓度为1ppm以上。
(12)根据(1)~(11)中任一项所述的研磨用组合物,其进一步包含至少含有水的溶媒,所述研磨用组合物的固体成分浓度为0.01质量%以上。
(13)一种研磨物的制造方法,其包括使用(1)~(12)中任一项所述的研磨用组合物对研磨对象物的表面进行研磨的工序。
(14)根据(13)所述的研磨物的制造方法,其包括使用至少含有水的溶媒对研磨用组合物进行稀释的稀释工序,在研磨工序中,使用稀释工序中得到的稀释液进行研磨。
(15)一种降低研磨后的表面的AFM粗糙度的方法,其包括使用(1)~(12)中任一项所述的研磨用组合物对研磨对象物的表面进行研磨的工序。
(16)一种降低研磨后的表面的雾度的方法,其包括使用(1)~(12)中任一项所述的研磨用组合物对研磨对象物的表面进行研磨的工序。
发明效果
根据本发明,能够提供一种新型的研磨用组合物。
根据上述组合物,由于能够降低研磨(特别是硅晶圆等半导体基板的研磨)后的表面的AFM粗糙度(特别是长波长的粗糙度),因此能够得到具有高品位的表面的研磨物。此外,能够在制造半导体器件进行曝光时有效地对焦。
此外,根据上述组合物,由于能够减小所述研磨后的表面的雾度,因此能够得到具有高品位的表面的研磨物。
此外,根据上述组合物,能够有效地形成半导体器件等。
此外,本发明能够提供一种使用了上述组合物的研磨物的制造方法。
具体实施方式
(组合物)
本发明的组合物通常含有后述的特定的水溶性高分子。本发明的组合物特别能够使用于研磨用。
(水溶性高分子)
水溶性高分子可以含有在20℃下的4%水溶液粘度为15mPa·s以上的乙烯醇系树脂(以下,有时称为乙烯醇系树脂(A))。
(乙烯醇系树脂(A))
乙烯醇系树脂通常为聚乙烯醇系树脂(有时也称为PVA系树脂、PVA等),其为乙烯酯系聚合物(至少以乙烯酯作为聚合成分的聚合物)的皂化物。
乙烯酯(乙烯酯系单体)没有特别限定,例如可列举出脂肪酸乙烯酯[例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、单氯乙酸乙烯酯等C1-30脂肪酸乙烯酯(例如C1-16烷烃酸-乙烯酯)等]、芳香族羧酸乙烯酯[例如苯甲酸乙烯酯等芳烃羧酸乙烯酯(例如C7-12芳烃羧酸-乙烯酯)等]等。
乙烯酯可以使用一种或组合使用两种以上。
乙烯酯优选至少含有脂肪酸乙烯酯(例如甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等C1-10烷烃酸-乙烯酯等),出于工业角度等,特别是可以含有乙酸乙烯酯。
乙烯酯系聚合物可以根据需要具有来自其他单体(能够与乙烯酯共聚的单体)的单元(可以通过其他单体而改性)。
其他单体没有特别限定,例如可列举出烷基乙烯醚类(例如十六烷基乙烯醚等C1-30烷基乙烯醚,优选C1-16烷基乙烯醚)、含环氧基的乙烯基系单体{例如乙烯基系缩水甘油醚(例如烯丙基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸缩水甘油醚、4-(甲基)丙烯酰胺苯基缩水甘油醚、3-(甲基)丙烯酰胺苯基缩水甘油醚、N-环氧丙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-环氧丙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-环氧丙氧基丙基(甲基)丙烯酰胺、N-环氧丙氧基丁基(甲基)丙烯酰胺、4-(甲基)丙烯酰胺甲基-2,5-二甲基-苯基缩水甘油醚)、含环氧基的α-烯烃类(例如1,2-环氧基-5-己烯、1,2-环氧基-7-辛烯、1,2-环氧基-9-癸烯、8-羟基-6,7-环氧基-1-辛烯、8-乙酰氧基-6,7-环氧基-1-辛烯)、N-(2,3-环氧基)丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰胺丙基二甲基(2,3-环氧基)丙基氯化铵、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等}、α-烯烃类(例如乙烯、丙烯等)、(甲基)丙烯酸酯类[例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸烷基酯、二丙酮(甲基)丙烯酸酯]、不饱和酰胺类[例如(甲基)丙烯酰胺、二丙酮(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺等]、不饱和酸类{例如不饱和酸[例如(甲基)丙烯酸、巴豆酸、马来酸、衣康酸、富马酸等]、不饱和酸酯[除(甲基)丙烯酸以外的不饱和酸的酯,例如烷基(甲基、乙基、丙基等)酯等]、不饱和酸酐(马来酸酐等)、不饱和酸的盐[例如碱金属盐(例如钠盐、钾盐等)、铵盐等]等}、含缩水甘油基的单体[例如烯丙基缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等]、含磺酸基的单体(例如2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、其盐类等)、含磷酸基的单体[例如酸性磷氧基(甲基)丙烯酸乙酯(acid phosphoxyethyl(meth)acrylate)、酸性磷氧基(甲基)丙烯酸丙酯等]、烯丙醇、二丙酮(甲基)丙烯酰胺等,但不特别限定于这些单体。
其他单体可以使用一种或组合使用两种以上。
来自乙烯酯的单元或来自其他单体的单元,可以在不阻碍本发明的效果的范围内经过改性。
作为来自乙烯酯的单元的改性,例如可以为缩醛化、醚化、乙酰乙酰基化、阳离子化、阴离子化(例如羧基改性、磺酸基改性等)、聚氧化烯改性(例如,乙烯氧基(ethyleneoxide group)改性)等。
作为来自其他单体的单元的改性,例如可以为环氧基的开环反应(例如环氧基与硫醇的反应)等。
改性方法没有特别限定,作为来自乙烯酯的单元的乙酰乙酰基化方法,例如可列举出使乙烯醇系树脂与双乙烯酮进行反应的方法等。
使乙烯醇系树脂与双乙烯酮进行反应的方法没有特别限定,例如可列举出以下方法等:使乙烯醇系树脂与气态或液态的双乙烯酮直接反应的方法;在预先使有机酸吸附于乙烯醇系树脂上后,在非活性气体气氛下喷雾气态或液态的双乙烯酮,从而使其进行反应的方法;对乙烯醇系树脂喷雾有机酸与液态双乙烯酮的混合物,从而使其进行反应的方法。
作为来自其他单体的单元中的环氧基的开环反应,例如可列举出使来自含环氧基的乙烯基系单体的单元与硫醇[例如具有氨基的硫醇(日本专利第3647630号中记载的硫醇等)等]进行反应的方法(例如日本专利第3647630号中记载的方法等)等。
乙烯醇系树脂(A)可以使用一种或组合使用两种以上。
另外,作为乙烯醇系树脂(A),可以使用市售品。
乙烯醇系树脂(A)的制备方法没有特别限定,例如,可以使用对乙烯酯系聚合物进行皂化的方法等公知的方法。
乙烯酯系聚合物的聚合方法没有特别限定,例如可列举出现有公知的本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等,工业上优选溶液聚合(例如,将甲醇用作溶剂的溶液聚合等)。
在该溶液聚合中,能够使用过氧化物系、偶氮系等公知的引发剂,通过变更乙烯酯系单体与溶剂的掺合比、聚合收率,能够调节所得到的乙烯酯系聚合物的聚合度。
作为乙烯酯系聚合物的皂化方法,能够使用现有公知的使用了碱催化剂或酸催化剂的皂化方法。其中,工业上优选下述方法:在乙烯酯系聚合物的甲醇溶液或乙烯酯系聚合物的甲醇、水、乙酸甲酯等的混合溶液中加入氢氧化钠等碱,边搅拌进行混合边进行醇解的方法。
然后,将所得到的块状物体、凝胶状物体或粒状物体粉碎,并根据需要对已添加的碱进行中和后,将固体成分与液体成分分离,对固体成分进行干燥,即可得到PVA系树脂。
另外,在进行改性的情况下,改性的时机没有特别限定,可以在乙烯酯系聚合物皂化前,也可以在皂化后。
作为代表性的乙烯醇系树脂(A),例如可列举出至少将乙烯酯作为聚合成分的乙烯酯系聚合物的皂化物等。
另外,乙烯醇系树脂(A)可以经过改性(例如上述改性等)(或具有改性基团),其可以为来自乙烯酯的单元或来自其他单体的单元以上述方式经过改性而成的物质,也可以为使用有具有改性基团的单体的物质。
乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度通常为15mPa·s以上(例如18mPa·s以上、20mPa·s以上、22mPa·s以上、25mPa·s以上、30mPa·s以上、40mPa·s以上、50mPa·s以上、60mPa·s以上、70mPa·s以上、80mPa·s以上、90mPa·s以上),可以优选为100mPa·s以上(例如110mPa·s以上、120mPa·s以上、130mPa·s以上、140mPa·s以上),可以更优选为150mPa·s以上(例如160mPa·s以上、170mPa·s以上、180mPa·s以上、190mPa·s以上),可以进一步优选为200mPa·s以上(例如210mPa·s以上、220mPa·s以上、230mPa·s以上、240mPa·s以上、250mPa·s以上、260mPa·s以上、270mPa·s以上、280mPa·s以上、290mPa·s以上、300mPa·s以上)等。
在本发明中,从易于降低研磨(特别是硅晶圆等半导体基板的研磨)后的表面的AFM粗糙度或雾度等角度出发,乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度可以较高。
特别是当乙烯醇系树脂(A)的皂化度为98.0摩尔%以上(例如98.0~99.9摩尔%)时,乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度例如可以为40mPa·s以上(例如50mPa·s以上),可以优选为60mPa·s以上(例如70mPa·s以上)。
此外,当乙烯醇系树脂(A)的皂化度为88摩尔%左右(例如85~90摩尔%)时,乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度例如可以为180mPa·s以上(例如190mPa·s以上),可以优选为200mPa·s以上(例如210mPa·s以上),可以更优选为220mPa·s以上(例如230mPa·s以上)。
乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度的上限没有特别限定,例如可以为3000mPa·s以下、2500mPa·s以下等。
另外,作为乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围(例如15~3000mPa·s、60~3000mPa·s、15~2500mPa·s、20~2500mPa·s、60~2500mPa·s等)(其他数值也相同),其中包括上述上限值与下限值的所有组合。
另外,乙烯醇系树脂(A)在20℃下的4%水溶液粘度例如可以通过JIS K 6726(1994)中规定的方法等进行测定。
乙烯醇系树脂(A)的皂化度没有特别限定,例如为60摩尔%以上(例如70摩尔%以上),可以优选为80摩尔%以上(例如81摩尔%以上、82摩尔%以上、83摩尔%以上、84摩尔%以上、85摩尔%以上),可以更优选为90摩尔%以上(例如91摩尔%以上、92摩尔%以上、93摩尔%以上、94摩尔%以上、95摩尔%以上、96摩尔%以上、97摩尔%以上、98摩尔%以上、99摩尔%以上)等。
乙烯醇系树脂(A)的皂化度的上限没有特别限定,例如可以为99.9摩尔%以下、99.5摩尔%以下、99摩尔%以下、98摩尔%以下、97摩尔%以下、96摩尔%以下、95摩尔%以下等。
另外,作为乙烯醇系树脂(A)的皂化度,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围(例如80~99.9摩尔%等)(其他数值也相同),其中包括上述上限值与下限值的所有组合。
另外,乙烯醇系树脂(A)的皂化度例如可以通过JIS K6726的皂化度测定方法等进行测定。
乙烯醇系树脂(A)的平均聚合度没有特别限定,例如可以为1700~12000,可以优选为2000~11000,可以更优选为3000~10000,可以特别优选为4000~9000等。
另外,乙烯醇系树脂(A)的平均聚合度例如可通过JIS K6726中规定的方法等进行测定。
组合物可进一步含有除乙烯醇系树脂(A)以外的其他水溶性高分子。
其他水溶性高分子没有特别限定,例如可列举出不包含在乙烯醇系树脂(A)的范围内的乙烯醇系树脂、纤维素衍生物(例如甲基纤维素、乙基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羟基乙基甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素、乙基羟基乙基纤维素、羧基甲基纤维素)、淀粉衍生物(例如普鲁兰多糖、环糊精)、亚胺衍生物[例如聚(N-酰基亚烷基亚胺)]、聚乙烯吡咯烷酮系树脂、聚乙烯己内酰胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚丙烯酰基吗啉系树脂、聚氧化烯(例如聚氧乙烯)等。
其他水溶性高分子可以使用一种或组合使用两种以上。
如上述例示所示,水溶性高分子可以在不阻碍本发明的效果的范围内经过改性,相对于水溶性高分子的单体(或构成水溶性高分子的单体)整体,具有酸基(例如羧基等)的单体的比例,例如可以为5摩尔%以下、2摩尔%以下(例如小于2摩尔%、1摩尔%以下、小于1摩尔%、0.5摩尔%以下、小于0.5摩尔%、0.1摩尔%以下、小于0.1摩尔%等)。
在乙烯醇树脂(A)中,具有改性基团的结构单元相对于来自乙烯酯(及乙烯醇)的结构单元及来自具有改性基团的单体的结构单元(或具有改性基团的结构单元)的总量的比例,可以优选小于0.1摩尔%,可以更优选小于0.01摩尔%,可以进一步优选为0.001摩尔%。
在阳离子改性乙烯醇树脂(A)中,具有阳离子基团的结构单元相对于来自乙烯酯(及乙烯醇)的结构单元及具有阳离子基团的结构单元的总量的比例,可以优选小于0.01摩尔%,可以更优选小于0.001摩尔%,可以进一步优选为0.0005摩尔%以下。
在阴离子改性乙烯醇树脂(A)中,具有阴离子基团的结构单元相对于来自乙烯酯(及乙烯醇)的结构单元及具有阴离子基团的结构单元的总量的比例,可以优选小于0.1摩尔%,可以更优选为0.01摩尔%以下,可以进一步优选为0.001摩尔%以下。
在乙烯氧基改性乙烯醇树脂(A)中,具有乙烯氧基的结构单元相对于来自乙烯酯(及乙烯醇)的结构单元及具有乙烯氧基的结构单元的总量的比例,可以优选为5摩尔%以下,可以更优选为3摩尔%以下,可以进一步优选为1摩尔%以下。
(表面活性剂)
组合物可以进一步含有表面活性剂。
通过使用表面活性剂,能够提高组合物的分散稳定性。并且易于降低研磨面的AFM粗糙度及雾度。
从组合物的分散性或研磨对象物的清洗性等角度出发,表面活性剂的分子量优选为1×104以下。
此外,表面活性剂的分子量的下限能够根据表面活性剂的种类等进行适当选择,例如为200以上,从降低雾度等角度出发,优选为250以上,更优选为300以上(例如500以上),进一步优选为2000以上,特别优选为5000以上。
具体而言,表面活性剂的分子量例如可以为200~10000,可以优选为250~10000,可以更优选为300~10000(例如2000~10000、5000~10000)等。
另外,作为表面活性剂的分子量,能够采用通过GPC求出的重均分子量(Mw)(水系、聚乙二醇换算)或由化学式计算出的分子量。
表面活性剂可以为具有上述例示的范围的分子量的水溶性高分子(例如上述例示的其他水溶性高分子)。
作为具体的表面活性剂,例如可列举出阴离子(负离子)表面活性剂、非离子(非离子)表面活性剂等,从低起泡性或pH调节的容易性等角度出发,优选非离子表面活性剂。
作为非离子表面活性剂,例如可列举出多种氧化烯烃的共聚物(例如双嵌段型、三嵌段型、无规型、交替型等多种氧化C2-6烯烃的共聚物,优选氧化C2-3烯烃的共聚物)、氧化烯烃聚合物(例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇等)、聚氧化烯烃加合物{例如聚氧乙烯加合物[例如聚氧乙烯烷基醚(例如聚氧乙烯丙醚、聚氧乙烯丁醚、聚氧乙烯戊醚、聚氧乙烯己醚、聚氧乙烯辛醚、聚氧乙烯2-乙基己醚、聚氧乙烯壬醚、聚氧乙烯癸醚、聚氧乙烯异癸醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯异硬脂醚、聚氧乙烯油醚)、聚氧乙烯苯醚、聚氧乙烯烷基苯醚(例如聚氧乙烯辛基苯醚、聚氧乙烯壬基苯醚、聚氧乙烯十二烷基苯醚)、聚氧乙烯苯乙烯化苯醚、烷基胺聚氧乙烯醚(例如月桂胺聚氧乙烯醚、硬脂胺聚氧乙烯醚、油胺聚氧乙烯醚)、聚氧乙烯烷基酰胺(例如,聚氧乙烯硬脂酰胺、聚氧乙烯油酰胺)、聚氧乙烯脂肪酸酯(例如聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯二油酸酯)、聚氧乙烯甘油醚脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯(例如单月桂酸聚氧乙烯山梨醇酐、单棕榈酸聚氧乙烯山梨醇酐、单硬脂酸聚氧乙烯山梨醇酐、单油酸聚氧乙烯山梨醇酐、三油酸聚氧乙烯山梨醇酐)、四油酸聚氧乙烯山梨糖醇、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯氢化蓖麻油]等聚氧化C2-6烯烃加合物,可优选列举出聚氧化C2-3烯烃加合物}、乙炔二醇系表面活性剂[例如乙炔二醇的烯化氧(例如环氧乙烷等)加合物]等。
作为多种氧化烯烃的共聚物,例如可列举出具有氧化乙烯(EO)结构与氧化丙烯(PO)结构的共聚物(具有EO-PO结构的共聚物){例如,EO与PO的嵌段共聚物[例如二嵌段体、聚氧乙烯(PEO)-聚氧丙烯(PPO)-PEO型三嵌段体、PPO-PEO-PPO型三嵌段体等]、EO与PO的无规共聚物等}等。
在这些非离子表面活性剂中,优选具有EO-PO结构的共聚物、聚氧乙烯烷基醚、乙炔二醇系表面活性剂等,特别优选EO与PO的嵌段共聚物(特别是PEO-PPO-PEO型的三嵌段体)、EO与PO的无规共聚物、聚氧乙烯烷基醚(例如聚氧乙烯癸醚)等。
作为PEO-PPO-PEO型三嵌段体,可以优选使用下述通式(2)所表示的聚合物。
HO-(EO)a-(PO)b-(EO)c-H···(2)
通式(2)中的EO表示氧化乙烯单元(-CH2CH2O-),PO表示氧化丙烯单元(-CH2CH(CH3)O-)基,a、b及c分别表示1以上(作为典型例,为2以上)的整数。
在通式(2)中,a与c的合计优选在2~1000的范围内,更优选在5~500的范围内,进一步优选在10~200的范围内。
通式(2)中的b优选在2~200的范围内,更优选在5~100的范围内,进一步优选在10~50的范围内。
从对水的溶解性及清洗性等角度出发,在EO与PO的嵌段共聚物或无规共聚物中,构成该共聚物的EO与PO的摩尔比(EO/PO)优选大于1,更优选为2以上,进一步优选为3以上(例如5以上)。
此外,作为乙炔二醇系表面活性剂,例如能够使用Nissin Chemical co.,ltd.制造的SURFYNOL 400系列等。
表面活性剂可以使用一种或组合使用两种以上。
表面活性剂的HLB值没有特别限定,例如可以为8~20,可以优选为10~20,可以更优选为15~20。
(磨料颗粒)
组合物可以含有磨料颗粒。
磨料颗粒没有特别限定,例如可列举出无机颗粒[例如无机氧化物{例如金属氧化物(例如氧化铝、氧化铈、氧化铬、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、二氧化锰、氧化锌、红氧化铁)、半金属氧化物(例如二氧化硅)}、金属氢氧化物[例如稀土类金属氢氧化物(例如氢氧化铈)、氢氧化锆]、无机氮化物(例如氮化硅、氮化硼)、无机碳化物(例如碳化硅、碳化硼)、无机碳酸盐{例如碱金属碳酸盐(例如碳酸钠、碳酸钾)、碱土类金属碳酸盐(例如碳酸钙、碳酸钡)等金属碳酸盐}、金刚石等]、有机颗粒[例如不饱和酸类的聚合物(例如聚(甲基)丙烯酸)、(甲基)丙烯酸酯类的聚合物{例如聚(甲基)丙烯酸烷基酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯)}、聚丙烯腈等]、有机无机复合颗粒等。
在这些磨料颗粒中,优选无机颗粒,更优选无机氧化物(例如金属氧化物、半金属氧化物),特别优选二氧化硅(例如胶态二氧化硅、气相二氧化硅、沉淀二氧化硅)。因此,磨料颗粒可以至少含有二氧化硅。当磨料颗粒含有二氧化硅时,磨料颗粒中的二氧化硅的比例例如可以为50重量%以上(例如60重量%以上)、70重量%以上(80重量%以上)、90重量%以上(95重量%以上、99重量%以上)等。
从不易在研磨对象物的表面产生划痕、可实现雾度更低的表面等角度出发,在二氧化硅中,优选胶态二氧化硅、气相二氧化硅等,从能够抑制划痕等角度出发,更优选胶态二氧化硅,从防止金属污染的角度出发,特别优选高纯度胶态二氧化硅。
磨料颗粒可以单独使用一种或组合使用两种以上。
磨料颗粒的颗粒形态没有特别限定,可以为一次颗粒、二次颗粒、混合有一次颗粒与二次颗粒的形态中的任意一种,优选为至少含有二次颗粒的形态。
磨料颗粒的平均一次粒径DP1没有特别限制,从研磨速度等角度出发,例如可以为5nm以上,可以优选为10nm以上,可以更优选为15nm以上,可以进一步优选为20nm以上。
此外,从降低雾度等角度出发,磨料颗粒的平均一次粒径DP1可以优选小于100nm,可以更优选为50nm以下,可以进一步优选为40nm以下。
另外,对于磨料颗粒的平均一次粒径DP1,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围(例如5nm~50nm、5nm~40nm等)(其他数值也相同)。
磨料颗粒的平均一次粒径DP1例如能够由使用BET法测定的比表面积S(m2/g),通过DP1=2720/S(nm)的计算式计算出。
比表面积的测定方法没有特别限定,例如能够使用Micro Meritex公司制造的产品名称为“Flow Sorb II 2300”的表面积测定装置进行测定。
磨料颗粒的平均二次粒径DP2没有特别限制,从研磨速度等角度出发,例如可以为10nm以上,可以优选为20nm以上。
此外,从可获得更高的研磨效果等角度出发,磨料颗粒的平均二次粒径DP2可以更优选为30nm以上,可以进一步优选为35nm以上,可以特别优选为40nm以上(例如大于40nm)。
此外,从易于作为适合于减少微小缺陷的尺寸的颗粒而存在于研磨用组合物中等角度出发,磨料颗粒的平均二次粒径DP2例如小于100nm,可以优选为90nm以下,可以更优选为80nm以下。
另外,对于磨料颗粒的平均二次粒径DP2,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围(例如10nm~90nm、20nm~80nm等)(其他数值也相同)。
磨料颗粒的平均二次粒径DP2可以通过将作为对象的磨料颗粒的水分散液(不含水溶性高分子)作为测定样本,并利用例如使用了Nikkiso Co.,Ltd.制造的型号“UPA-UT151”的激光衍射散射法等而测定。
磨料颗粒的平均二次粒径DP2可以大于等于磨料颗粒的平均一次粒径DP1(DP2/DP1≥1),也可以大于DP1(DP2/DP1>1)。
从研磨效果及研磨后的表面平滑性等角度出发,磨料颗粒的DP2/DP1优选在1~3的范围内。
磨料颗粒的形状(外形)没有特别限定,可以为球形,也可以为非球形{例如花生形状(即花生壳的形状)、茧型形状、金平糖形状、橄榄球形状}。
磨料颗粒的一次颗粒的长径/短径比的平均值(平均长径比)没有特别限定,从研磨速度等角度出发,优选为1.0以上,更优选为1.05以上,进一步优选为1.1以上。
此外,从减少划痕等角度出发,磨料颗粒的平均长径比优选为3.0以下,更优选为2.0以下,进一步优选为1.5以下。
另外,磨料颗粒的形状(外形)及平均长径比,例如能够通过电子显微镜观察来掌握。作为具体的步骤,例如,使用扫描型电子显微镜(SEM),对于规定个数(例如200个)能够识别出独立的颗粒的形状的磨料颗粒,描画出外接于各个颗粒图像的最小的长方形。然后,对于对各颗粒画像描画出的长方形,将用其长边的长度(长径的值)除以短边的长度(短径的值)而获得的值作为长径/短径比(长径比)进行计算。通过对上述规定个数的颗粒的长径比取算数平均,能够求出平均长径比。
(pH调节剂)
组合物可含有pH调节剂。
作为pH调节剂,从研磨对象物的表面的化学研磨、研磨速度的提高、组合物的分散稳定性的提高等角度出发,优选碱性化合物。
通过使用碱性化合物,能够使组合物的pH上升。
作为碱性化合物,例如可列举出含氮的有机或无机的碱性化合物[例如氢氧化季铵或其盐(例如四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等)、氨、胺{例如甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-氨基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、胍等}、唑类(例如无水哌嗪、哌嗪六水合物、1-(2-氨基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、咪唑、三唑等}等]、碱金属或碱土类金属的氢氧化物(例如氢氧化钾、氢氧化钠等)、碳酸盐(例如碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠等)、碳酸氢盐(例如碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠等)等。
在这些碱性化合物中,从提高研磨速度等角度出发,优选氨、碱金属的氢氧化物(例如氢氧化钾、氢氧化钠等)、氢氧化季铵或其盐(例如四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等)、碳酸盐(例如碳酸铵、碳酸钾、碳酸钠等)、碳酸氢盐(例如碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠等)等,更优选氨、氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等,进一步优选氨、四甲基氢氧化铵等,特别优选氨。
碱性化合物可以单独使用一种或组合使用两种以上。
(溶媒)
组合物可以含有溶媒。
溶媒没有特别限定,例如可列举出水、有机溶剂(例如低级醇、低级酮等)。
溶媒优选至少含有水。
溶媒整体中的含水量优选为90体积%以上,更优选为95体积%以上(例如99~100体积%)。
作为水,能够优选使用离子交换水(去离子水)、纯水、超纯水、蒸馏水等。
从尽力避免组合物中所含有的其他成分的作用受阻等角度出发,优选水的过渡性金属离子的总含量为100ppb以下。
水例如可以为通过使用离子交换树脂去除杂质离子、使用过滤器去除异物、蒸馏等操作而提高了纯度的水。
(其他成分)
除上述成分(水溶性高分子、磨料颗粒、pH调节剂、表面活性剂及溶媒)以外,组合物还可以含有其他成分。
其他成分没有特别限定,例如可列举出螯合剂、有机酸、有机酸盐、无机酸、无机酸盐、防腐剂、防霉剂等添加剂。
作为螯合剂,例如可列举出氨基羧酸系螯合剂、有机膦酸系螯合剂等。
作为氨基羧酸系螯合剂,例如可列举出乙二胺四乙酸、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、羟基乙基乙二胺三乙酸、羟基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、三亚乙基四胺六乙酸钠等。
作为有机膦酸系螯合剂,例如可列举出2-氨基乙基膦酸、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、α-甲基膦酰基琥珀酸等。
在这些螯合剂中,更优选有机膦酸系螯合剂,特别优选乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)等。
作为有机酸,例如可列举出脂肪酸(例如甲酸、乙酸、丙酸等)、芳香族羧酸(例如苯甲酸、苯二甲酸等)、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,例如可列举出有机酸的碱金属盐(例如钠盐、钾盐等)、有机酸的铵盐等。
作为无机酸,例如可列举出硫酸、硝酸、盐酸、碳酸等。
作为无机酸盐,例如可列举出无机酸的碱金属盐(例如钠盐、钾盐等)、无机酸的铵盐等。
作为防腐剂及防霉剂,例如可列举出异噻唑啉系化合物、对羟基苯甲酸酯类、苯氧基乙醇等。
其他成分可以使用一种或组合使用两种以上。
(组合物的形态)
如后文所述,组合物可以直接用作研磨液,也可以将用溶媒进行稀释(例如以后述稀释倍率进行稀释)而成的液体用作研磨液。
即,组合物可以为低浓度(研磨液),也可以为高浓度(研磨浓缩液)。
另外,高浓度的组合物可以为低浓度的组合物的浓缩物。
在组合物中,水溶性高分子的比例(水溶性高分子相对于组合物整体的比例)没有特别限定,以质量基准计,例如可以为1ppm以上,从降低雾度等角度出发,可以优选为3ppm以上,可以更优选为5ppm以上(例如10ppm以上)。
此外,在组合物中,从研磨速度等角度出发,以质量基准计,水溶性高分子的比例可以优选为1000ppm以下,可以更优选为500ppm以下(例如300ppm以下)。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在组合物中,水溶性高分子的比例例如可以为1ppm~1000ppm,可以优选为3ppm~500ppm,可以更优选为5ppm~300ppm。
例如,在高浓度的组合物中,水溶性高分子的比例能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,以质量基准计,水溶性高分子的比例例如可以为1000ppm以上,可以优选为1500ppm以上,可以更优选为2000ppm以上。
此外,在高浓度的组合物中,以质量基准计,水溶性高分子的比例可以优选为20000ppm以下,可以更优选为10000ppm以下。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在高浓度的组合物中,水溶性高分子的比例例如可以为1000ppm~20000ppm,可以优选为1500ppm~10000ppm,可以更优选为2000ppm~5000ppm。
当组合物含有磨料颗粒时,在组合物中,磨料颗粒的比例(磨料颗粒相对于组合物整体的比例)没有特别限定,例如可以为0.01质量%以上,可以优选为0.05质量%以上,可以更优选为0.1质量%以上(例如0.15质量%以上)。通过增加磨料颗粒的含量,能够实现更高的研磨速度。
此外,在组合物中,从实现雾度更低的表面等角度出发,磨料颗粒的比例例如可以为10质量%以下,可以优选为7质量%以下,可以更优选为5质量%以下。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在组合物中,磨料颗粒的比例例如可以为0.01质量%~10质量%,可以优选为0.05质量%~7质量%,可以更优选为0.1质量%~5质量%。
在高浓度的组合物中,磨料颗粒的比例例如能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,例如为0.2质量%以上,可以优选为1质量%以上,可以更优选为2质量%以上。
此外,在高浓度的组合物中,磨料颗粒的比例例如为50质量%以下,可以优选为20质量%以下,可以更优选为10质量%以下。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在高浓度的组合物中,磨料颗粒的比例例如可以为0.2质量%~50质量%、1质量%~20质量%、2质量%~10质量%。
当组合物含有pH调节剂时,在组合物中,pH调节剂的比例(pH调节剂相对于组合物整体的比例)没有特别限定,从研磨速度等角度出发,例如可以为1ppm以上,可以优选为5ppm以上。
此外,在组合物中,从降低雾度等角度出发,pH调节剂的比例例如可以小于1000ppm,可以优选小于500ppm。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在组合物中,pH调节剂的比例例如可以为1ppm以上且小于
1000ppm、为5ppm以上且小于500ppm。
例如,在高浓度的组合物中,pH调节剂的比例能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,例如可以为20ppm以上,可以优选为100ppm以上。
此外,在高浓度的组合物中,pH调节剂的比例例如可以小于20000ppm,可以优选小于10000ppm。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在高浓度的组合物中,pH调节剂的比例例如可以为20ppm以上且小于20000ppm,可以优选为100ppm以上且小于10000ppm。
当组合物含有表面活性剂时,在组合物中,表面活性剂的比例(表面活性剂相对于组合物整体的比例)没有特别限定,从降低AFM粗糙度及雾度等角度出发,例如为0.1ppm以上,可以优选为0.5ppm以上,可以更优选为1ppm以上(例如3ppm以上),可以进一步优选为5ppm以上(例如10ppm以上)。
此外,从研磨速度等角度出发,在组合物中,表面活性剂的比例例如为1000ppm以下,可以优选为500ppm以下(例如300ppm以下),可以更优选为100ppm以下。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在组合物中,表面活性剂的比例例如可以为0.1ppm~1000ppm,可以优选为0.5ppm~500ppm,可以更优选为1ppm~100ppm。
例如,在高浓度的组合物中,表面活性剂的比例能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,例如为2ppm以上,可以优选为10ppm以上,可以更优选为20ppm以上,可以进一步优选为100ppm以上。
此外,在高浓度的组合物中,表面活性剂的比例例如为20000ppm以下,可以优选为10000ppm以下,可以更优选为2000ppm以下。
另外,可以适当组合上述上限值与下限值来设定适当的范围,具体而言,在高浓度的组合物中,表面活性剂的比例例如可以为
2ppm~20000ppm,可以优选为10ppm~10000ppm,可以更优选为
20ppm~2000ppm。
组合物的固体成分浓度没有特别限定,例如为0.01质量%以上,可以优选为0.01质量%~50质量%,可以更优选为0.05质量%~40质量%。
此外,在高浓度的组合物中,组合物的固体成分浓度例如能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,例如为1质量%以上,可以优选为2质量%~50质量%,可以更优选为5质量%~25质量%。
另外,固体成分浓度能够通过以105℃对组合物干燥24小时后的残留物在组合物中所占的质量比例来表示。
当组合物含有其他成分时,在组合物中,其他成分的比例(其他成分相对于组合物整体的比例)没有特别限定,例如可以为0.01~30质量%,可以优选为0.01~20质量%,可以更优选为0.01~10质量%。
此外,例如,在高浓度的组合物中,其他成分的比例能够根据稀释倍率等进行适当设定,没有特别限定,例如可以为0.2~60质量%,可以优选为0.2~40质量%,可以更优选为0.2~20质量%。
当组合物含有磨料颗粒时,在组合物中,水溶性高分子与磨料颗粒的比例没有特别限定,水溶性高分子:磨料颗粒(质量比)例如可以为10:1~1:1000,可以优选为5:1~1:500,可以更优选为1:1~1:100。
当组合物含有表面活性剂时,在组合物中,水溶性高分子与表面活性剂的比例没有特别限定,水溶性高分子:表面活性剂(质量比)例如为1:0.01~1:200,可以优选为1:0.01~1:100(例如1:0.01~1:20,更优选为1:0.05~1:15,特别优选为1:0.1~1:10)。
从抑制磨料颗粒凝聚的角度出发,组合物的Zeta电位例如为-0mV以下,优选为-5mV以下,进一步优选为-10mV以下。此外,从研磨速度的角度出发,组合物的Zeta电位例如为-100mV以上,优选为-90mV以上,进一步优选为-80mV以上。
另外,组合物的Zeta电位例如能够使用Dispersion Technology公司制造的超声波式Zeta电位测定仪DT-1202进行测定。
(组合物的制备方法)
组合物的制备方法没有特别限定,例如可以将组合物中所含有的各成分进行混合。混合可以在常温下进行,也可以边加热边进行。
此外,混合可以边搅拌边进行,也可以使用混合装置(例如,桨叶式搅拌机、超声波分散机、均质混合器等)进行混合。
组合物中的各成分的混合顺序没有特别限定,例如,可以一次性将所有成分混合,也可以以适当设定的顺序进行混合。
在组合物的制备工序中,可以对组合物进行过滤。
过滤可以对组合物中所含有的各成分进行过滤,也可以对各成分的混合液进行过滤。
过滤方法没有特别限定,例如可以使用过滤器进行过滤。
另外,过滤可以为循环过滤等。
(研磨)
通过使用组合物对研磨对象物的表面进行研磨,能够制造研磨物。
研磨对象面可以为研磨对象物的两面、单面中的任意一种。
此外,在对研磨对象物的两面进行研磨时,可以同时对两面进行研磨,也可以逐个对每个单面进行研磨。
以下,对于使用组合物对研磨对象物进行研磨的方法(研磨物的制造方法)的一个优选方案进行说明。
作为研磨对象物的材质,例如可列举出硅、铝、镍、钨、铜、钽、钛、不锈钢等金属或半金属、或者这些金属或半金属的合金;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。
在这些研磨对象物中,优选含有硅(例如单晶硅基板等)。
研磨对象物可以由多种材质构成。
研磨对象物上可以形成有覆膜,在本发明中,优选对基板自身进行研磨。另外,作为覆膜,例如可列举出多晶硅膜、氮化膜、氧化膜等。此外,覆膜的厚度例如可以大于100nm等。
此外,研磨对象面可以为基板的一部分经过氧化的面(例如具有厚度为100nm以下的自然氧化膜的面)。
此外,研磨对象物的形状没有特别限制,例如优选板状或多面体状等具有平面的形状。
作为用于研磨的研磨液,可以直接使用组合物,也可以使用用溶媒对组合物进行稀释而成的液体。
作为稀释溶剂,能够使用上述例示的溶媒等,优选为至少含有水的溶媒(水性溶媒)。此外,稀释溶媒可以与组合物中所含有的溶媒相同(溶媒的种类或在为混合溶媒时各成分的混合比相同),也可以不同。
以体积换算计,稀释倍率例如可以为2倍~100倍左右(例如5倍~50倍、20倍~50倍左右),可以优选为10倍~30倍,可以更优选为15倍~25倍。
此外,研磨液可以通过使用上述例示的pH调节剂而调节了pH。
研磨液的pH能够根据乙烯醇系树脂的皂化度或磨料颗粒的种类等进行适当调节,没有特别限制,例如可以为8.0~12.0(例如9.0~11.0),也可以为5.0~9.0(例如6.0~8.0)。上述pH例如可以特别优选适用于在研磨硅晶圆时所使用的研磨液(例如最终抛光用的研磨液等)。
能够向研磨对象物供给研磨液,并通过常规方法进行研磨。
组合物可以特别优选地使用于半导体基板(特别是硅晶圆)的研磨。
使用组合物的研磨工序没有特别限定,例如特别适合于硅晶圆的最终抛光或更高阶的抛光工序。
另外,最终抛光通常是指在目标产物的制造流程中的最后的抛光工序(即,在该工序之后不再进行进一步抛光的工序)。例如,能够有效适用于通过高阶的工序调节为表面粗糙度为0.01nm~100nm的表面状态的硅晶圆的抛光(作为典型例,为最终抛光或在此之前的抛光),特别优选适用于最终抛光。
例如,在进行硅晶圆的最终抛光时,可以将经过了磨光工序及一次、二次抛光工序的硅晶圆置于常规研磨装置上,通过该研磨装置的研磨垫(pad)将研磨液供给至上述硅晶圆的表面(研磨对象面)。例如,可以持续供给上述研磨液,并同时将研磨垫按压在硅晶圆的表面上,使两者彼此相对移动(例如旋转移动)。
(清洗)
以上述方式得到的研磨物可以进行清洗。
清洗例如能够使用清洗液来进行。
清洗液没有特别限定,在进行了半导体基板的研磨时,例如能够使用半导体等领域中的常规SC-1清洗液(氢氧化铵(NH4OH)与过氧化氢(H2O2)与水(H2O)的混合液)等。
此外,清洗液的温度例如能够设定为常温~90℃左右。
(研磨物)
本发明中还包括形成下述研磨面的研磨物。
对于上述研磨物的研磨面,使用原子力显微镜在30×30μm2的视野中测定的均方根高度(Sq)优选小于0.030nm,可以更优选小于0.028nm。
上述均方根高度(Sq)的下限没有特别限定,例如可以为0.005nm以上、0.01nm以上等。
另外,均方根高度(Sq)能够通过后述实施例中记载的方法进行测定。
研磨物的研磨面的雾度例如为0.3ppm以下(例如小于0.3ppm),可以优选为0.25ppm以下(例如小于0.25ppm、0.01ppm~0.25ppm),可以更优选为0.20ppm以下(例如小于0.20ppm、0.01ppm~0.20ppm),可以特别优选为0.15ppm以下(例如小于0.15ppm、0.01ppm~0.15ppm),可以最优选为0.10ppm以下(例如小于0.10ppm、0.01ppm~0.10ppm)。
另外,雾度能够通过后述实施例中记载的方法等进行测定。
具有上述研磨面的研磨物例如能够通过使用含有水溶性高分子的研磨用组合物对研磨对象物进行研磨及清洗而得到。
作为水溶性高分子,例如可以为粘度较高的(例如在20℃下的4%水溶液粘度为15mPa·s以上的)水溶性高分子等。
作为水溶性高分子,例如能够适宜地使用乙烯醇系树脂,通过使用所述乙烯醇系树脂(A),易于有效得到具有上述研磨面的研磨物。
实施例
以下,列举实施例对本发明进行具体说明,但本发明不受这些实施例的限定。
另外,在以下的实施例中,只要没有特别指定,则“份”及“%”表示“质量份”及“质量%”。
实施例中的PVA的物性评价通过以下的方法进行。
(1)4%水溶液粘度:按照JIS K 6726(1994)而求出。
(2)皂化度:按照JIS K 6726(1994)而求出。
(合成例1~4)
以日本特开2013-153149号公报的制造例1中记载的方法为基准,以得到表1中记载的4%粘度及皂化度的PVA的方式变更聚合条件(聚合时的加入掺合比、温度、压力、聚合时间等)或皂化条件(皂化时的温度、时间等),得到表1中记载的PVA-1~PVA-4。
(实施例1)
在以1%的浓度含有作为磨料颗粒的平均一次粒径为35nm的胶态二氧化硅的水溶液中,加入以29%的浓度含有作为碱性化合物的氨(NH3)的氨水,从而准备将pH调节为10.0的胶态二氧化硅分散液。将作为PVA的PVA-1以在液体总量中为100ppm的方式添加至该胶态二氧化硅分散液中,得到组合物(研磨液)。另外,组合物中的二氧化硅的含量为1%。
(实施例2)
除了将具有EO-PO结构的共聚物(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造,聚氧乙烯聚氧丙二醇(160E.O.)(30P.O.))以在液体总量中为10ppm的方式添加至胶态二氧化硅分散液中以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例3)
除了将PVA变更为PVA-2以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例4)
除了将PVA变更为PVA-3以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例5)
除了将具有EO-PO结构的共聚物(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造,聚氧乙烯聚氧丙二醇(160E.O.)(30P.O.))以在液体总量中为10ppm的方式添加至胶态二氧化硅分散液中,并将PVA变更为PVA-3以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例6)
除了将PVA变更为PVA-4以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例7)
除了将具有EO-PO结构的共聚物(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造,聚氧乙烯聚氧丙二醇(160E.O.)(30P.O.))以在液体总量中为10ppm的方式添加至胶态二氧化硅分散液中,并将PVA变更为PVA-4以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(实施例8)
除了使用以PVA-4:PVA-5(质量比)=48:52来混合表1中记载的PVA-4与PVA-5而得到的PVA-6以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
(比较例1)
除了将聚乙烯吡咯烷酮(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造,聚乙烯吡咯烷酮K90)用作水溶性高分子以外,以与实施例1相同的方式得到组合物。
<硅晶圆的研磨>
使用各例子的研磨液,以下述条件对硅晶圆的表面进行研磨。
作为硅晶圆,使用单晶硅晶圆,其直径为300mm,传导特性为P型,晶向为<100>,电阻率为0.1Ω·cm以上且小于100Ω·cm。
对于研磨评价,使用Okamoto Machine Tool Works,Ltd.制造的型号为
“PNX-332B”的叶片研磨机,以用于统一正面的状态的预研磨和使用了上述组合物的精研磨这两个阶段进行。
[预研磨条件]
研磨布:无纺布
研磨液:利用KOH将pH调节为11的胶态二氧化硅溶液
研磨压力:30kPa
研磨盘转速:50rpm
磨头转速:50rpm
研磨时间:3分钟
[精研磨条件]
研磨布:绒面革(suede)
研磨压力:15kPa
研磨盘转速:30rpm
磨头转速:30rpm
研磨时间:3分钟
<清洗>
使用NH4OH、H2O2及超纯水的混合液(SC1)(NH4OH:H2O2:超纯水的体积比为1:3:30)对研磨后的硅晶圆进行清洗。
<AFM粗糙度测定>
使用原子力显微镜(AFM)对清洗后的硅晶圆表面进行评价。对坐标为(0mm,0mm)、(75mm,0mm)、(145mm,0mm)的三个点进行观察,将视野设为30×30μm2。将粗糙度参数在X方向与Y方向上进行斜率修正后,计算出均方根高度(Sq),将三个点的平均作为评价指标。将其结果以以下3个等级示于表1。
A:小于0.028nm
B:为0.028nm以上且小于0.030nm
C:为0.030nm以上
<雾度测定>
使用KLA-Tencor Corporation制造的产品名称为“SP3”的晶圆缺陷检查装置,以DWO模式测定清洗后的硅晶圆表面的雾度(ppm)。以以下4个等级评价其测定结果。
A:小于0.10ppm
B:为0.10ppm以上且小于0.20ppm
C:为0.20ppm以上且小于0.30ppm
D:为0.30ppm以上
将关于实施例及比较例的评价结果示于表1。
[表1]
如表1所示,在实施例中,研磨面的AFM粗糙度得以降低。
此外,在实施例中,研磨面的雾度小。
工业实用性
本发明的组合物由于能够实现研磨对象物的AFM粗糙度的降低等,因此能够有效地对表面形成有保护膜的基材进行加工,在工业上极其有用。
Claims (14)
1.一种研磨用组合物,其为含有水溶性高分子的研磨用组合物,其中,水溶性高分子至少含有在20℃下的4%水溶液粘度为15mPa·s以上的乙烯醇系树脂。
2.根据权利要求1所述的研磨用组合物,其中,水溶性高分子的皂化度为80~99.9摩尔%。
3.根据权利要求1或2所述的研磨用组合物,其进一步含有磨料颗粒。
4.根据权利要求3所述的研磨用组合物,其中,磨料颗粒含有二氧化硅。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的组合物,其中,相对于水溶性高分子的单体整体,具有酸基的单体的比例小于0.1摩尔%。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的研磨用组合物,其进一步含有pH调节剂。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有磨料颗粒及pH调节剂的研磨用组合物,其中,磨料颗粒含有二氧化硅,pH调节剂含有碱性化合物。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的研磨用组合物,其进一步含有表面活性剂。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有表面活性剂的研磨组合物,其中,表面活性剂包含选自具有氧化乙烯-氧化丙烯结构的共聚物及聚氧乙烯烷基醚中的至少一种。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的研磨用组合物,其为进一步含有表面活性剂的研磨用组合物,其中,以质量比计,水溶性高分子与表面活性剂的比例为1:0.01~1:200。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的研磨用组合物,其进一步包含至少含有水的溶媒,水溶性高分子的浓度为1ppm以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的研磨用组合物,其进一步包含至少含有水的溶媒,所述研磨用组合物的固体成分浓度为0.01质量%以上。
13.一种研磨物的制造方法,其包括使用权利要求1~12中任一项所述的研磨用组合物对研磨对象物的表面进行研磨的工序。
14.根据权利要求13所述的研磨物的制造方法,其包括使用至少含有水的溶媒对研磨用组合物进行稀释的稀释工序,在研磨工序中,使用稀释工序中得到的稀释液进行研磨。
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