JP2002249762A - 研磨材用添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 水スラリー中の粒子の分散安定性に優れる効
果を有する研磨材用添加剤を提供する。 【解決手段】 一般式１のアミジン基を有する化合物お
よび／またはその４級塩を含有する研磨材用添加剤。 （Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれＨ、又は水酸基、アミノ基、
ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、
アルデヒド基、エーテル基もしくはチオエーテル基を有
していてもよい、Ｃ１〜Ｃ１０の炭化水素基。Ｒ１〜Ｒ
４の２個以上が相互に結合して環を形成していてもよ
い。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は研磨材用添加剤、
詳しくはシリコンウェハー等の研磨に用いられる研磨材
用添加剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウェハー等の研磨に用い
られる研磨材用添加剤として、テトラメチルアンモニウ
ム塩（特開平１０−２７０４０１号公報）、異なったア
ルキル基を有するテトラアルキルアンモニウムヒドロキ
シドと無機酸とを反応させて得られたオニウム塩（特開
２０００−１３６３７５号公報）が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の研磨材
用添加剤を添加した研磨材は、水スラリー中の粒子の分
散安定性が充分ではなく、液調製後、数時間で研磨性能
が低下することがあった。本発明は、水スラリー中の粒
子の分散安定性に優れる効果を有する研磨材用添加剤の
提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討を行った結果、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は、下記一般式（１）で示される
アミジン基を有する化合物（ａ）および／または（ａ）
の４級塩（ｂ）を含有することを特徴とする研磨材用添
加剤；化合物（ａ）および／またはその塩（ｂ）と、砥
粒、酸化剤、塩基、および水からなることを特徴とする
研磨材；および該研磨材を用いるシリコンウェハーの研
磨方法である。

【化３】 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素
原子、又は水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル
基もしくはチオエーテル基を有していてもよい、炭素数
１〜１０の炭化水素基を示す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３および
Ｒ４の２個またはそれ以上が相互に結合して環を形成し
ていてもよい。）

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を詳細に記載す
る。本発明の研磨材用添加剤を構成する化合物（ａ）
は、下記一般式（１）で示されるアミジン基を有する化
合物である。

【化４】 式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素原
子、又は水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カル
ボニル基、カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル基
もしくはチオエーテル基を有していてもよい、炭素数１
〜１０の炭化水素基を示す。たとえば、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基
等のアルキル基；アルケニル基；フェニル基等のアリー
ル基；ベンジル基等のアリールアルキル基等の炭化水素
基；これらの末端または側鎖が水酸基、アミノ基、ニト
ロ基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、アル
デヒド基、エーテル基もしくはチオエーテル基で置換さ
れた炭化水素基；および、これらの鎖中がカルボニル
基、エーテル基もしくはチオエーテル基で分断された炭
化水素基である。 但し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４
の２個またはそれ以上が相互に結合して環を形成してい
てもよい。

【０００６】化合物（ａ）としては、鎖状の場合と環状
の場合がある。化合物（ａ）のうち鎖状のものとして
は、例えば、Ｎ，Ｎ−ジアルキル−Ｎ’−アルケニルア
ミジンが挙げられ、具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチル−
Ｎ’−（１，２−ジメチルプロペニル）フォルムアミジ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−（１，２−ジメチルプロ
ペニル）アセトアミジン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ’−
（１，２−ジメチルブテニル）フォルムアミジン、Ｎ，
Ｎ−ジメチル−Ｎ’−（１，２−ジメチルブテニル）ア
セトアミジン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ’−（１，２−ジ
メチルプロペニル）フォルムアミジン、Ｎ，Ｎ−ジエチ
ル−Ｎ’−（１，２−ジメチルプロペニル）アセトアミ
ジン等が挙げられる。

【０００７】化合物（ａ）のうち環状のものとしては、
例えば、下記一般式（２）で示される環状アミジン化合
物が挙げられる。

【化５】 式中、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ水素原子、又は水酸
基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、カ
ルボキシル基、アルデヒド基、エーテル基もしくはチオ
エーテル基を有していてもよい、炭素数１〜１０の炭化
水素基を示す。例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル
基；アルケニル基；フェニル基等のアリール基；ベンジ
ル基等のアリールアルキル基等の炭化水素基；これらの
末端または側鎖が水酸基で置換された炭化水素基であ
る。これらの末端または側鎖が水酸基、アミノ基、ニト
ロ基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、アル
デヒド基、エーテル基もしくはチオエーテル基で置換さ
れた炭化水素基；および、これらの鎖中がカルボニル
基、エーテル基もしくはチオエーテル基で分断された炭
化水素基である。Ｑは、炭素数１〜５の炭化水素基、水
酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、
カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル基もしくはチ
オエーテル基を有していてもよい、炭素数１〜１０のア
ルキレン、アリーレンもしくはアルケニレン基を示す。
たとえば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘ
キシレン基、オクチレン基等のアルキレン基；エテニレ
ン基、プロペニレン基等のアルケニレン基；フェニレン
基等のアリーレン基；ベンジル基等のアリールアルキレ
ン基等の炭化水素基；およびこれらの末端または側鎖が
炭素数１〜５の炭化水素基、水酸基、アミノ基、ニトロ
基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、アルデ
ヒド基、エーテル基もしくはチオエーテル基で置換され
た炭化水素基；および、これらの鎖中がカルボニル基、
エーテル基もしくはチオエーテル基で分断された炭化水
素基である。この中で、Ｑとして好ましいものはエチレ
ン、ｎ−またはｉｓｏ−プロピレン、フェニレンおよび
ビニレン基である。

【０００８】前記一般式（２）で示される環状アミジン
化合物としては、たとえばイミダゾール環、２−イミダ
ゾリン環もしくはテトラヒドロピリミジン環を有する化
合物が挙げられる。 イミダゾール環を有する化合物と
しては、たとえば、イミダゾール、１−メチルイミダゾ
ール、１−フェニルイミダゾール、１−ベンジルイミダ
ゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１−エチル−
２−メチルイミダゾール、１−フェニル−２−メチルイ
ミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、
１−メチル−２−フェニルイミダゾール、１−メチル−
２−ベンジルイミダゾール、１，４−ジメチルイミダゾ
ール、１，５−ジメチルイミダゾール、１，２，４−ト
リメチルイミダゾール、１，４−ジメチル−２−エチル
イミダゾール、１−メチル−２−オキシメチルイミダゾ
ール、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾール、１
−メチル−４−オキシメチルイミダゾール、１−（β−
オキシエチル）−イミダゾール、１−メチル−２−エト
キシメチルイミダゾール、１−エトキシメチル−２−メ
チルイミダゾール、１−メチル−４（５）−ニトロイミ
ダゾール、１，２−ジメチル−４（５）−ニトロイミダ
ゾール、１，２−ジメチル−５（４）−アミノイミダゾ
ール、１−メチル−４（５）−（２−アミノエチル）イ
ミダゾール、１−（β−アミノエチル）イミダゾール等
のイミダゾール単環化合物や、１−メチルベンゾイミダ
ゾール、１−メチル−２−ベンジルベンゾイミダゾー
ル、１−メチル−５（６）−ニトロベンゾイミダゾール
等のベンゾイミダゾール化合物があげられる。 ２−イ
ミダゾリン環を有する化合物としては、たとえば、１−
メチルイミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、
１，２，４−トリメチルイミダゾリン、１，４−ジメチ
ル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニ
ルイミダゾリン、１−メチル−２−ベンジルイミダゾリ
ン、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾリン、１−
メチル−２−ヘプチルイミダゾリン、１−メチル−２−
ウンデシルイミダゾリン、１−メチル−２−ヘプタデシ
ルイミダゾリン、１−（β−オキシエチル）−２−メチ
ルイミダゾリン、１−メチル−２−エトキシメチルイミ
ダゾリン、１−エトキシメチル−２−メチルイミダゾリ
ン等があげられる。 テトラヒドロピリミジン環を有す
る化合物としては、たとえば、１，４，５，６−テトラ
ヒドロピリミジン、１−メチル−１，４，５，６−テト
ラヒドロピリミジン、１，２−ジメチル−１，４，５，
６−テトラヒドロピリミジン、１，８−ジアザビシクロ
［５．４．０］ウンデセン−７［以下、ＤＢＵと略記す
る。ＤＢＵはサンアプロ（株）の登録商標］、１，５−
ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５［以下、ＤＢ
Ｎと略記する。ＤＢＮはサンアプロ（株）の登録商標］
をはじめとして、ＷＯ９５／１５５７２および特公昭４
６−３７５０３号に記載されているもの等があげられ
る。

【０００９】以上化合物（ａ）として例示したもののう
ち好ましいものは、一般式（２）で示される環状アミジ
ン化合物である。更に好ましいものは、イミダゾール
環、２−イミダゾリン環もしくはテトラヒドロピリミジ
ノ環を有する化合物；特に、イミダゾール、１−メチル
イミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１，４
−ジメチル−２−エチルイミダゾール、１−メチルベン
ゾイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，
２，４−トリメチルイミダゾリン、１，４−ジメチル−
２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−ヘプチルイ
ミダゾリン、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テト
ラヒドロピリミジン、ＤＢＵおよびＤＢＮである。最も
好ましいものは、イミダゾール、ＤＢＵおよびＤＢＮで
ある。

【００１０】本発明の４級塩（ｂ）は、通常前記（ａ）
として例示した化合物を４級化したカチオンと、ヒドロ
キシアニオンまたは酸アニオンとから構成される。

【００１１】
（ａ）の４級化の方法は特に制限され
ることはないが、例えば、ハロゲン化アルキル（メチル
クロライド、エチルクロライド、臭化メチル、ヨウ化メ
チル等、特にメチルクロライドが好ましい。）、ジアル
キル硫酸（ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、特にジメチル
硫酸が好ましい。）、スルホン酸エステル（メタンスル
ホン酸メチルエステル、メタンスルホン酸エチルエステ
ル、ｐ−トルエンスルホン酸メチルエステル、ｐ−トル
エンスルホン酸エチルエステル、トリフルオロメタンス
ルホン酸メチルエステル、トリフルオロメタンスルホン
酸エチルエステルが好ましい。）、炭酸ジアルキル（炭
酸ジメチル、炭酸ジエチル、特に炭酸ジメチルが好まし
い。）、燐酸エステル（燐酸トリメチル、燐酸トリエチ
ル、燐酸トリブチルが好ましい。）およびエポキシ基含
有化合物（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド
が好ましい。）による方法が挙げられる。 各々の４級
化の具体例は、例えば以下に示す文献に記載されてお
り、これらが本発明における（ｂ）に適用できる。ハロ
ゲン化アルキル；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，６
９，２２６９（１９４７）、ジアルキル硫酸およびスル
ホン酸エステル；（Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｒ．ＳＵ１７６２９
０）、炭酸ジアルキル；（ＵＳＰ２６３５１００）、燐
酸エステル；（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ．ｐｒａｋｔ．Ｃ
ｈｅｍｉｅ．Ｂａｎｄ３１７，Ｈｅｆｔ５，１９７５，
７３）、エポキシ基含有化合物；（ＵＳＰ２１２７４７
６）。

【００１２】４級塩（ｂ）を構成するヒドロキシアニオ
ンまたは酸アニオンとしては、ヒドロキシアニオンまた
は通常の酸アニオンであれば特に限定はない。酸アニオ
ンとしては、無機酸アニオン、および有機酸アニオンが
挙げられる。無機酸アニオンとしては、例えば、ハロゲ
ンアニオン（フルオロアニオン、クロロアニオン、ブロ
モアニオン、ヨードアニオン）、硼酸アニオン、燐酸ア
ニオン、フッ酸アニオン、ひ酸アニオン、過塩素酸アニ
オン、硫酸アニオン、炭酸アニオンが挙げられる。有機
酸アニオンとしては、例えば、スルホン酸アニオン（メ
タンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオ
ロメタンスルホン酸等のアニオン）、有機カルボン酸ア
ニオン（酢酸、フタル酸、マレイン酸、安息香酸等のア
ニオン）が挙げられる。これらのうち、ヒドロキシアニ
オン、硼酸アニオン、燐酸アニオン、フッ酸アニオン、
スルホン酸アニオンが好ましく、特に、ヒドロキシアニ
オンが好ましい。

【００１３】上記ヒドロキシアニオンを対アニオンとす
る４級塩を生成する方法としては、特に制限されること
はないが、例えば、（ａ）にハロゲン化アルキルを加え
４級塩とした後、酸化銀を添加する方法が挙げられる。

【００１４】本発明の研磨材用添加剤［化合物（ａ）お
よび／または化合物（ｂ）］は、該研磨材用添加剤に、
砥粒、酸化剤、塩基、および水を加えて水スラリーとす
る研磨材として用いてもよい。研磨材用添加剤は水スラ
リー中、化合物（ａ）および／または化合物（ｂ）、砥
粒、酸化剤、塩基および水の合計重量に対し、研磨効果
の安定性および経済的な点から０．１〜１０重量％、特
に１〜５重量％用いられるのが好ましい。

【００１５】水は濾過等の処理を行い、巨大粒子（例え
ば径が０．１μｍ以上の粒子）を含有しないものが好ま
しい。

【００１６】砥粒としては、二酸化ケイ素（コロイダル
シリカ、ヒュームドシリカ等）、アルミニウム酸化物
（ベーマイト、アルミナ、アルミナゾル、ヒュームドア
ルミナ等）、酸化セリウム、炭化ケイ素及び酸化クロミ
ウム、およびこれらの２種以上の併用が挙げられ、コロ
イダルシリカ、ヒュームドシリカ、アルミナが好まし
い。これら砥粒はニッケルイオン、銅イオン等で表面が
変性されていてもよい。砥粒の平均粒径は、好ましくは
３０〜１０００ｎｍ、特に好ましくは５０〜３００ｎｍ
である。砥粒は水スラリー中、化合物（ａ）および／ま
たは化合物（ｂ）、砥粒、酸化剤、塩基、および水の合
計重量に対し、１〜４０重量％、特に１０〜３０重量％
用いられるのが好ましい。

【００１７】酸化剤としては、無機系酸化剤と有機系酸
化剤が挙げられる。無機系酸化剤としては、塩素酸塩
（塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム等）、過塩素酸塩
（過塩素酸鉄等）、亜塩素酸塩（亜塩素酸ナトリウム
等）、ヨウ素酸塩（ヨウ素酸カリウム等）、硝酸塩（硝
酸鉄等）、硫酸塩（硫酸鉄等）、過硫酸塩（過硫酸ナト
リウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸
バリウム等）、過酸化物（過酸化水素等）、フェリシア
ン化カリウム、アンモニウムセリウムナイトレート、オ
ゾン化水およびこれらの２種以上の併用が挙げられる。
有機系酸化剤としては、過酸化物（過酢酸等）、ポリア
ルキレンポリアミンポリアセテート（ジエチレントリア
ミンペンタアセテート、エチレンジアミンテトラアセテ
ート等）およびこれらの２種以上の併用が挙げられる。
これらのうち好ましいものは過酸化水素である。過酸化
水素は通常水溶液が使用される。酸化剤は砥粒１重量部
に対し、０．０１〜２重量部用いられるのが好ましい。

【００１８】塩基としてはアルカリ金属の水酸化物（水
酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
等）、炭酸化物（炭酸ナトリウム等）、水溶性アミン
（モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、モル
ホリン等）、水酸化アンモニウム（テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド等）、アンモニア水およびこ
れらの２種以上の併用が挙げられる。塩基は研磨材スラ
リーのｐＨを９〜１３に、好ましくは１１〜１２．９に
調整して砥粒の分散を安定化するのに使用される。

【００１９】本発明の研磨材は、種々の用途に応じ、該
研磨材の特性を阻害しない範囲で他の添加剤を任意に添
加することができる。該添加剤としては、水溶性有機溶
媒、研磨油、界面活性剤、分散助剤、防錆剤、消泡剤及
び研磨速度を向上させる無機のフッ化物等が挙げられ
る。

【００２０】水溶性有機溶媒としては、例えば、アルコ
ール（メタノール、エタノール、２−プロパノール
等）、グリコール（エチレングリコール、ジエチレング
リコール、プロピレングリコール等）およびこれらの２
種以上の併用が挙げられる。水溶性有機溶媒は水１００
重量部に対し、１〜５０重量部添加するのが好ましい。

【００２１】研磨油としては、例えば、水溶性油（エチ
レングリコール、ポリエチレングリコール等）が挙げら
れる。研磨油は、全重量に基づいて、１〜１０重量％の
割合で添加するのが好ましい。

【００２２】界面活性剤としては、例えば、アニオン性
界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活
性剤、両性界面活性剤、およびこれらからなる群から選
ばれる少なくとも２種以上の併用が挙げられる。（ただ
し、アニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤が等
電点のモル比となるような組み合わせは除く。） アニオン性界面活性剤としては、例えば、カルボン酸ま
たはその塩（カプリン酸ナトリウム塩、ラウリン酸ナト
リウム塩、パルミチン酸カリウム塩、ステアリン酸ナト
リウム塩等）、硫酸エステル塩（ラウリルアルコール硫
酸エステル塩、ステアリルアルコール硫酸エステル塩
等）、カルボキシメチル化物の塩（オクチルアルコール
エチレンオキサイド３モル付加物カルボキシメチル化ナ
トリウム塩等）、スルホン酸塩（ドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム塩等）及びリン酸エステル塩（オレイ
ルアルコールエチレンオキサイド５モル付加物リン酸モ
ノエステルジナトリウム塩等）が挙げられる。

【００２３】カチオン性界面活性剤としては、例えば、
第４級アンモニウム塩型（ラウリルトリメチルアンモニ
ウムクロライド、ラウリルジメチルベンジルアンモニウ
ムクロライド等）、アミン塩型（ラウリルアミンの塩酸
塩等）などが挙げられる。

【００２４】ノニオン性界面活性剤としては、例えば、
アルキレンオキシド付加型非イオン界面活性剤および多
価アルコ−ル型非イオン界面活性剤などが挙げられる。
アルキレンオキシド付加型非イオン界面活性剤として
は、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエ−テル
（オクチルアルコールエチレンオキサイド付加物等）、
ポリオキシアルキレン高級脂肪酸エステル（ステアリル
酸エチレンオキサイド付加物等）、ポリオキシアルキレ
ン多価アルコ−ル高級脂肪酸エステル（ポリエチレング
リコールのラウリン酸ジエステル等）、ポリオキシアル
キレンアルキルフェニルエ−テル（ノニルフェノールエ
チレンオキサイド付加物等）、ポリオキシアルキレンア
ルキルアミノエ−テル（ラウリルアミンエチレンオキサ
イド付加物等）およびポリオキシアルキレンアルキルア
ルカノ−ルアミド（ヒドロキシエチルラウリン酸アミド
のエチレンオキサイド付加物等）が挙げられる。多価ア
ルコ−ル型非イオン界面活性剤としては、例えば、ペン
タエリスリトールモノラウレート、エチレングリコール
モノオレートエチレンオキサイド付加物等が挙げられ
る。

【００２５】両性界面活性剤としては、例えば、ステア
リルアミノプロピオン酸ナトリウム、ラウリルアミノ酢
酸ナトリウム、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイ
ン、および２−ウンデシル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ
−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げ
られる。界面活性剤は全重量に基づいて、１〜３重量％
の割合で添加するのが好ましい。

【００２６】分散助剤としては、例えば、ヘキサメタ燐
酸ソーダ、オレイン酸、第一燐酸カルシウム等が挙げら
れる。防錆剤としては、例えば、ホウ酸アルカノールア
ミン塩、モノエタノールアミン、ベンゾイソチアゾリン
類等が挙げられる。、消泡剤としては、例えば、ジメチ
ルシリコンオイル、流動パラフィン等が挙げられる。研
磨速度を向上させる無機のフッ化物としては、例えば、
フルオロ珪酸、二フッ化水素カリウム、フッ化アンモニ
ウム等が挙げられる。これらは全重量に基づいて、０．
０５〜１重量％添加されるのが好ましい。

【００２７】半導体ウェハを製造するために種々の分離
構造体が使用されている。例えば、半導体回路を製造す
る際に形成される隣接したトランジスタを分離するため
に、浅い分離構造体が用いられる。この浅い分離構造体
は浅い埋め込み分離法（ＳＴＩ）が公知であり、パッド
酸化物（ＳｉＯ₂）層を半導体基板上に成長させた後、
窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）層を、パッド酸化物層上に付着さ
せ、窒化珪素層をパターン化し、分離体構造の定められ
た幅まで食刻する。次に半導体基体を食刻して溝を形成
し、そのうえにＳｉＯ₂を付着して窒化珪素接合レベル
の頭の上の溝を埋める。再び半導体ウェハを逆パターン
化し、食刻し、化学的機械研磨（ＣＭＰ）し、窒化珪素
を除去する。このＣＭＰ研磨において、従来の研磨剤ス
ラリーでは二酸化珪素と窒化珪素の研磨速度の比が４：
１と小さいので、１種のみの研磨剤スラリーの使用では
窒化珪素が研磨されすぎ、トランジスタに二重Ｖｔ、二
重ハンプの悪い影響を与えたり、逆パターン化および食
刻した後に形成された二酸化珪素がＣＭＰ研磨中にちぎ
り取られ、傷を生じることがあった。それゆえ、従来の
ＣＭＰを用いたＳＴＩ平坦化は、通常余分のパターン化
工程および、逆パターン食刻を必要としていた。本発明
の研磨材用添加剤は、かかる従来のＣＭＰを用いたＳＴ
Ｉ平坦化法の欠点を解決し、集積回路や半導体のシリコ
ンウェハー製造の際に、単一工程で金属膜や絶縁膜を研
磨するのに用いられる化学機械研磨用スラリー用に用い
られてもよい。

【００２８】本発明の研磨剤用添加剤は、シリコンウェ
ハー以外に、光学ガラス、光ファイバー、ガラスディス
ク、アルミディスクなどの研磨材にも有用である。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。以下に
おいて、部および％はそれぞれ重量部または重量％を示
す。

【００３０】［研磨材の製造］

【製造例１】ＤＢＵを３０４部、２−プロパノールを６
０部オートクレーブに仕込み、７０℃とする。ここにメ
チルクロライド１０１部を徐々に吹き込み、４級化反応
を行った。このようにして得られた反応物に水を１４７
２部加え、酸化銀２３２部を添加攪拌してヒドロキシア
ニオンとした。沈殿物を濾過した。この水溶液２６部
を、平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ懸濁液（濃
度３０％）６７部に加え、さらに過酸化水素水２．９部
（濃度３５％）を加え、水酸化カリウムでｐＨを１１．
１に調整した。これを研磨材［Ａ−１］とする。

【００３１】

【製造例２】ＤＢＵを３０４部、トルエンを６０部オー
トクレーブに仕込み、室温でメタンスルホン酸メチルエ
ステル２２０部を滴下した。５０℃で１時間熟成後、減
圧でトルエンを留去した後、水２０９６部を加え攪拌し
水溶液とした。この水溶液２５部を、平均粒径が７０ｎ
ｍのコロイダルシリカ懸濁液（濃度３０％）６７部に加
え、さらに過酸化水素水２．９部（濃度３５％）を加
え、水酸化カリウムでｐＨを１２．３に調整した。これ
を研磨材［Ａ−２］とする。

【００３２】

【製造例３】ＤＢＮを２４８部、２−プロパノールを６
０部オートクレーブに仕込み、７０℃とする。ここにメ
チルクロライド１０１部を徐々に吹き込み、４級化反応
を行った。このようにして得られた反応物に水を１２４
８部加え、さらに酸化銀２３２部を添加攪拌してヒドロ
キシアニオンとした。沈殿物を濾過した。この水溶液２
６部を平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ懸濁液
（濃度３０％）６７部に加え、さらに過酸化水素水２．
９部（濃度３５％）を加え、水酸化カリウムでｐＨを１
１．５に調整した。これを研磨材［Ａ−３］とする。

【００３３】

【製造例４】イミダゾール２７２部、水２７２部をオー
トクレーブに仕込み、７０℃とする。ここにメチルクロ
ライド１０１部を徐々に吹き込み、４級化反応を行っ
た。このようにして得られた反応物に水をさらに１００
４部加え、酸化銀２３２部を添加攪拌してヒドロキシア
ニオンとした。沈殿物を濾過した。この水溶液２４部を
平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリカ懸濁液（濃度３
０％）６７部に加え、さらに過酸化水素水２．９部（濃
度３５％）を加え、水酸化カリウムでｐＨを１２．０に
調整した。これを研磨材［Ａ−４］とする。

【００３４】

【比較製造例１】平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリ
カ懸濁液（濃度３０％）６７部にトリメチルエチルアン
モニウムヒドロキシド・フッ酸オニウム塩水溶液（濃度
２５％）２０部、過酸化水素水２．９部（濃度３５
％）、水１０部を加え攪拌した。さらに、水酸化カリウ
ムでｐＨを１２．０に調整した。これを研磨材［Ｂ−
１］とする。

【００３５】

【比較製造例２】平均粒径が７０ｎｍのコロイダルシリ
カ懸濁液（濃度３０％）６７部にテトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液（濃度２５％）２０部、過酸化
水素水２．９部（濃度３５％）、水１０部を加え攪拌し
た。さらに、水酸化カリウムでｐＨを１２．０に調整し
た。これを研磨材［Ｂ−２］とする。

【００３６】［研磨材の評価］

【実施例１〜４】

【比較例１および２】（１）テストピースの作製 ニ酸化珪素膜テストピース：シリコンウェハー上にプラ
ズマ放電にてニ酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を形成させた。
窒化珪素膜テストピース：シリコンウェハー上に低圧化
学蒸着法により窒化珪素膜を形成させた。 （２）研磨速度比 上記で調製した研磨材［Ａ−１］〜［Ａ−４］および
［Ｂ−１］〜［Ｂ−２］を使用して、上記のテストピー
スをＳｔｒａｓｂａｕｇｈ ６ＥＣ研磨機［Ｓｔｒａｓ
ｂａｕｇｈ社製］を用いて、以下の条件でそれぞれ1分
間研磨した。 研磨条件 テーブル速度 ： ９０ｒｐｍ キャリヤ速度 ： ３０ｒｐｍ 下向きの力 ： ８ｐｓｉ スラリーの供給量 ： １００ｍｌ／ｍｉｎ． 各テストピースの研磨された厚みを測定し、（ニ酸化珪
素膜の研磨された厚み）：（窒化珪素膜の研磨された厚
み）の比率を算出し、これを研磨速度比として、表１に
示した。 （３）粒径分布 上記で調製した研磨材［Ａ−１］〜［Ａ−４］および
［Ｂ−１］〜［Ｂ−２］の平均粒径を、調製直後、５時
間後、および１週間後（各２５℃にて保管）に以下の条
件で測定した。 測定条件 使用機器；レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ
−７００（堀場製作所製） 測定溶媒；水

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明の研磨材用添加剤を添加した研磨
材は、半導体装置の浅い溝埋め込み分離処理のスラリー
として用いたとき、二酸化珪素と窒化珪素の研磨速度の
比が１５：１以上と研磨選択比に優れ、かつ、調製後、
５時間以上の時間が経過しても研磨速度の比を維持して
おり、分散安定性に優れるシリコンウェハー用研磨材で
ある。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 下記一般式（１）で示されるアミジン化
   合物（ａ）および／または（ａ）の４級塩（ｂ）を含有
   することを特徴とする研磨材用添加剤。 【化１】 （式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ水素
   原子、又は水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カ
   ルボニル基、カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル
   基もしくはチオエーテル基を有していてもよい、炭素数
   １〜１０の炭化水素基を示す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３および
   Ｒ４の２個またはそれ以上が相互に結合して環を形成し
   ていてもよい。）
2. 【請求項2】 （ａ）が下記一般式（２）で示される環
   状アミジン化合物である請求項1記載の研磨材用添加
   剤。 【化２】 （式中、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ水素原子、又は水
   酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、
   カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル基もしくはチ
   オエーテル基を有していてもよい、炭素数１〜１０の炭
   化水素基を示す。Ｑは、炭素数１〜５の炭化水素基、水
   酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、
   カルボキシル基、アルデヒド基、エーテル基もしくはチ
   オエーテル基を有していてもよい、炭素数１〜１０のア
   ルキレン、アリーレンもしくはアルケニレン基を示
   す。）
3. 【請求項3】 環状アミジン化合物がイミダゾール環、
   ２−イミダゾリン環、もしくはテトラヒドロピリミジン
   環を有する請求項２記載の研磨材用添加剤。
4. 【請求項4】 環状アミジン化合物が、１，８−ジアザ
   ビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、または１，５
   −ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５である請求
   項２記載の研磨材用添加剤。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか記載の添加剤
   と、砥粒、酸化剤、塩基、および水からなることを特徴
   とする研磨材。
6. 【請求項６】 （ａ）および／または（ｂ）を、０．１
   〜１０重量％含有する請求項５記載の研磨材。
7. 【請求項７】 シリコンウェハー用研磨材である請求項
   ５又は６記載の研磨材。
8. 【請求項８】 シリコンウェハーを砥粒、酸化剤、塩
   基、および水を含有する研磨材で研磨するにあたり、請
   求項１〜４のいずれか記載の添加剤を添加してなる研磨
   材を使用することを特徴とする研磨方法。