JP2009065041A - Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex - Google Patents

Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex Download PDF

Info

Publication number
JP2009065041A
JP2009065041A JP2007232858A JP2007232858A JP2009065041A JP 2009065041 A JP2009065041 A JP 2009065041A JP 2007232858 A JP2007232858 A JP 2007232858A JP 2007232858 A JP2007232858 A JP 2007232858A JP 2009065041 A JP2009065041 A JP 2009065041A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical mechanical
mechanical polishing
water
composition
fine fibrous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007232858A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Sekiguchi
範夫 関口
Yukinaga Tamura
幸永 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Chemicals Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Chemicals Corp filed Critical Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority to JP2007232858A priority Critical patent/JP2009065041A/en
Publication of JP2009065041A publication Critical patent/JP2009065041A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for chemical mechanical polishing which reduces occurrence of defects of a polishing surface by improving dispersion property and providing chelate capability. <P>SOLUTION: The composition for chemical mechaninical polishing contains 0.01 to 3 wt.% of fine fiber cellulose having a 0.5 μm to 1 mm length (major radius), a 2 nm to 60 μm width (minor radius) and a 5-400 ratio of length to width (major radius to minor radius). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、化学機械研磨用組成物に関するものである。化学機械研磨用組成物は、例えば半導体からなるウェーハの平坦化に用いるものである。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing composition. The chemical mechanical polishing composition is used, for example, for planarization of a semiconductor wafer.

近年、半導体製造工程における集積回路はますます微細化や多層配線化が要求されている。半導体大規模集積回路の多層配線化は、半導体凹凸が大きくなる要因であり、これが集積回路の微細化と相まって断線や電気容量の低下、エレクトロマイグレーションの発生等をもたらし、歩留まりの低下等の問題発生の原因となっている。
この為、これまでに多層配線基盤における金属配線や層間絶縁膜の平坦化する種々の加工技術が開発されており、その一つにCMP(Chemical Mechanical
Polishing:化学機械研磨)技術がある。CMP技術は、半導体製造において層間絶縁膜の平坦化(鏡面化)、埋め込み配線形成、プラグ形成等に必要な技術である。CMPは、キャリヤーに装着された通常半導体からなる平坦なウェーハを、湿った研磨パッドに対し一定の圧力で押し付けながらキャリヤー及び研磨パッド各々を回転することにより、行われる。この時、ウェーハと研磨パッドの間に導入される研磨組成物により、配線や絶縁膜の凸部が研磨され、平坦化(鏡面化)が実施される。
In recent years, integrated circuits in semiconductor manufacturing processes are increasingly required to be miniaturized and multilayered. Multi-layered wiring of semiconductor large-scale integrated circuits is a factor that increases the unevenness of semiconductors. This, combined with miniaturization of integrated circuits, leads to disconnection, lowering of electric capacity, occurrence of electromigration, etc., causing problems such as lowering of yield. Cause.
For this reason, various processing techniques for flattening metal wiring and interlayer insulating films in a multilayer wiring board have been developed so far, and one of them is CMP (Chemical Mechanical).
Polishing (chemical mechanical polishing) technology. The CMP technique is a technique necessary for planarizing (mirroring) an interlayer insulating film, forming a buried wiring, forming a plug, and the like in semiconductor manufacturing. CMP is performed by rotating the carrier and the polishing pad while pressing a flat wafer made of a normal semiconductor mounted on the carrier against the wet polishing pad with a constant pressure. At this time, the convex portions of the wiring and the insulating film are polished by the polishing composition introduced between the wafer and the polishing pad, and flattening (mirror finishing) is performed.

従来、半導体基板の金属膜の研磨には種々の研磨剤組成物や研磨方法の提案がなされている。土肥俊郎ら著「半導体平坦化CMP技術」(1998年7月、工業調査会)235頁に示されているように、金属のCMPでは研磨剤組成物中の酸化剤により、金属の表面を酸化し不導態し、pHを酸性にしてわずかに金属が腐食する(エッチング)条件下で研磨パッドと砥粒で研磨が実施される。例えば、半導体基板上に形成されたアルミニウム等金属膜の研磨組成物としては、酸化アルミニウムをpH3以下の硝酸水溶液中に分散してなる研磨組成物(特許文献1)、酸化アルミニウムや酸化ケイ素を硫酸、硝酸、酢酸等の酸性水溶液と混合してなる研磨組成物(特許文献2)がある。また、酸化アルミニウムを過酸化水素とリン酸水溶液中に分散した研磨組成物(特許文献3)など、酸化ケイ素または酸化アルミニウム等の研磨剤と、過酸化水素等の酸化剤によりなる研磨組成物が通常使用されている。しかしながら、酸化ケイ素や酸化アルミニウムなどの金属酸化物からなる研磨剤を水溶液中に分散した研磨組成物は、研磨剤自体の分散性不良に起因した表面スクラッチの問題があった。   Conventionally, various polishing compositions and polishing methods have been proposed for polishing a metal film of a semiconductor substrate. As shown in “Semiconductor flattening CMP technology” by Toshiro Tohi et al. (July 1998, Industrial Research Committee), page 235, metal CMP oxidizes the metal surface with an oxidizing agent in the abrasive composition. However, polishing is performed with a polishing pad and abrasive grains under conditions where the metal is corroded and the pH is acidified and the metal is slightly corroded (etching). For example, as a polishing composition for a metal film such as aluminum formed on a semiconductor substrate, a polishing composition in which aluminum oxide is dispersed in an aqueous nitric acid solution having a pH of 3 or less (Patent Document 1), aluminum oxide or silicon oxide is sulfuric acid. There exists polishing composition (patent document 2) formed by mixing with acidic aqueous solution, such as nitric acid and acetic acid. Further, a polishing composition comprising an abrasive such as silicon oxide or aluminum oxide and an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, such as a polishing composition in which aluminum oxide is dispersed in hydrogen peroxide and an aqueous phosphoric acid solution (Patent Document 3). Usually used. However, a polishing composition in which an abrasive made of a metal oxide such as silicon oxide or aluminum oxide is dispersed in an aqueous solution has a problem of surface scratches due to poor dispersibility of the abrasive itself.

また、前述のように過酸化水素を用いた場合や、過硫酸アンモニウム等の金属エッチャントを用いた場合(特許文献4)、ウェットエッチングが過度に進行することにより、ピットやボイド等の発生があり、実用化に際し問題があった。これを改良する目的で、研磨組成物中に金属膜表面に保護膜を形成する化学試薬(キレート剤等)を添加する方法も提案されている(特許文献5、特許文献6)。
しかしながら、このようなキレート剤を用いると、確かにエッチングが抑制されピットやボイド等の発生を防止出来るが、研磨すべき部位にも保護膜が形成されるため、研磨速度が顕著に低下する問題等が生じる。また、ポリオキソ酸類と非イオン型界面活性剤、アニオン型界面活性剤の併用する提案もなされている(特許文献7)。しかしながら、保存安定性はまだ充分でなかった。
In addition, when hydrogen peroxide is used as described above, or when a metal etchant such as ammonium persulfate is used (Patent Document 4), pits and voids are generated due to excessive progress of wet etching, There was a problem in practical use. In order to improve this, a method of adding a chemical reagent (chelating agent or the like) that forms a protective film on the surface of the metal film in the polishing composition has also been proposed (Patent Documents 5 and 6).
However, when such a chelating agent is used, etching is surely suppressed and the generation of pits and voids can be prevented. However, since a protective film is also formed on the portion to be polished, the polishing rate is remarkably reduced. Etc. occur. In addition, a proposal has been made to use polyoxoacids in combination with a nonionic surfactant and an anionic surfactant (Patent Document 7). However, the storage stability was still not sufficient.

また、ウェーハの研磨工程での酸化ケイ素、特にコロイダルシリカ等から成る研磨剤を水で希釈し、更にアルカリが添加された懸濁液(スラリー)状の研磨剤が使用されている。
この時、研磨速度を上昇させる為に、種々のアミンを入れている(特許文献8)。
しかしながら、これらの研磨組成物は、砥粒自体の分散性が不十分なので、研磨速度を上昇させなければならないのであるが、アミン使用によるウェーハ内への金属汚染、例えば代表的には銅汚染の問題(即ち、アミン自体が銅を捕獲する効果(キレート効果)を有するため、このアミンを使用することにより結果としてウェーハを銅で汚染する問題)があり、未だにその解決が十分でなかった。ウェーハを用いるデバイスでは、配線材料には専ら銅が使用される為、そのウェーハの再生には銅汚染の防止が重要であるが、化学機械的研磨工程においては、アミンやアンモニアをアルカリ成分として使用したスラリーが銅で汚染された場合には、ウェーハへの銅汚染が、数多く報告されている状況である。
In addition, a slurry (slurry) in which a polishing agent made of silicon oxide, particularly colloidal silica, etc. in a wafer polishing step is diluted with water and further added with alkali is used.
At this time, various amines are added in order to increase the polishing rate (Patent Document 8).
However, since these polishing compositions have insufficient dispersibility of the abrasive grains themselves, the polishing rate must be increased. However, metal contamination into the wafer due to the use of amine, such as copper contamination, is typically required. There is a problem (that is, since the amine itself has an effect of capturing copper (chelating effect), the use of this amine results in a problem of contaminating the wafer with copper), and the solution has not been sufficient. In devices that use wafers, copper is exclusively used as the wiring material, so it is important to prevent copper contamination for the regeneration of the wafers, but amines and ammonia are used as alkali components in the chemical mechanical polishing process. When the slurry is contaminated with copper, many cases of copper contamination on the wafer have been reported.

米国特許第4、702、792号明細書U.S. Pat. No. 4,702,792 米国特許第4、944、836号明細書U.S. Pat. No. 4,944,836 米国特許第5、209、816号明細書US Pat. No. 5,209,816 特開平6−313164号公報JP-A-6-313164 特開平8−83780号公報JP-A-8-83780 特開平11−195628号公報JP-A-11-195628 特開2004−189894号公報JP 2004-189894 A 特開2002−105440号公報JP 2002-105440 A

本発明は、化学機械研磨組成物に関するものである。化学機械研磨用組成物は、例えば半導体からなるウェーハの平坦化(鏡面化)に用いるもので、従来の化学機械研磨用組成物の分散性を向上させ、キレート能力も持たせることを目的とするものである。   The present invention relates to a chemical mechanical polishing composition. The chemical mechanical polishing composition is used, for example, for planarization (mirroring) of a wafer made of semiconductor, and aims to improve the dispersibility of a conventional chemical mechanical polishing composition and to have chelating ability. Is.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の大きさを持つ微細繊維状セルロース、又は該微細繊維状セルロースと水溶性高分子および/または親水性物質からなる微細繊維状セルロース複合体を0.01〜3質量%含有する化学機械研磨組成物を用いることで、従来の化学機械研磨組成物の分散性を向上させ、キレート能力を抑制することで、より研磨面の欠陥を抑制できることを見出し、本発明の完成に至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that fine fibrous cellulose having a specific size, or fine fibers comprising the fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer and / or a hydrophilic substance. By using a chemical mechanical polishing composition containing 0.01 to 3% by mass of a cellular cellulose composite, the dispersibility of a conventional chemical mechanical polishing composition is improved and the chelating ability is suppressed, thereby further improving the polishing surface. The inventors have found that defects can be suppressed and have completed the present invention.

即ち本発明は、下記の通りである。
1.長さ(長径)が0.5μm〜1mm、幅(短径)が2nm〜60μm、長さと幅の比(長径/短径)が5〜400の微細繊維状セルロースを0.01〜3質量%含むことを特徴とする化学機械研磨用組成物。
2.界面活性剤を0.01〜40質量%含むことを特徴とする1.に記載の化学機械研磨用組成物。
3.微細繊維状セルロースが、微細繊維状セルロースと水溶性高分子からなる微細繊維状セルロース複合体であることを特徴とする1.又は2.に記載の化学機械研磨用組成物。
That is, the present invention is as follows.
1. 0.01 to 3% by mass of fine fibrous cellulose having a length (major axis) of 0.5 μm to 1 mm, a width (minor axis) of 2 nm to 60 μm, and a length to width ratio (major axis / minor axis) of 5 to 400 A chemical mechanical polishing composition comprising:
2. 1. A surfactant is contained in an amount of 0.01 to 40% by mass. The composition for chemical mechanical polishing described in 1.
3. The fine fibrous cellulose is a fine fibrous cellulose composite composed of fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer. Or 2. The composition for chemical mechanical polishing described in 1.

本発明の化学機械研磨用組成物は、例えば半導体からなるウェーハの平坦化(鏡面化)に用いるもので、従来の化学機械研磨組成物の分散性を向上させ、キレート能力も持たせることで、より研磨面の欠陥を抑制できるものである。   The chemical mechanical polishing composition of the present invention is used, for example, for planarization (mirroring) of a wafer made of a semiconductor, improves the dispersibility of a conventional chemical mechanical polishing composition, and has a chelating ability. It is possible to further suppress defects on the polished surface.

以下、本発明について、特にその好ましい形態を中心に、具体的に説明する。本発明の化学機械研磨用組成物は、水または水と有機溶媒との混合溶媒に研磨剤を0.1〜30質量%、好ましくは1.0〜15質量%分散したスラリー状のもので、該組成物中に長さ(長径)が0.5μm〜1mm、幅(短径)が2nm〜60μm、長さと幅の比(長径/短
径)が5〜400の微細繊維状セルロースを0.01〜3質量%含むことを特徴とする化学機械研磨用組成物である。
本発明の微細繊維状セルロースは、植物細胞壁を起源としたセルロース性物質を湿式で粉砕し、短繊維化し、高圧ホモジザイザーでより、長さ(長径)が0.5μm〜1mm、幅(短径)が2nm〜60μm、長さと幅の比(長径/短径)が5〜400にまで高度に微細化したセルロース性物質である。このようにセルロース性物質を高度に微細繊維状とすることで、分子同士の絡まりや網目構造が強固となり通常の結晶性セルロースよりも低濃度で高粘度を示し、より粗大粒子の沈降を防止でき、加えてザラツキ、ベトツキ感の弱いといった微細繊維状セルロース特有の性質が発現する。
本発明の微細繊維状セルロース複合体は、前記、微細繊維状セルロースと水溶性高分子を配合して得られる水分散性セルロースで、その製造法は後述する実施例で開示される他、その他の例としては、特開2004−41119号公報がある。
Hereinafter, the present invention will be specifically described focusing on its preferred form. The chemical mechanical polishing composition of the present invention is a slurry in which 0.1 to 30% by mass, preferably 1.0 to 15% by mass of an abrasive is dispersed in water or a mixed solvent of water and an organic solvent. In the composition, fine fibrous cellulose having a length (major axis) of 0.5 μm to 1 mm, a width (minor axis) of 2 nm to 60 μm, and a ratio of length to width (major axis / minor axis) of 5 to 400 is 0.00. It is a chemical mechanical polishing composition containing 0.1 to 3% by mass.
The fine fibrous cellulose of the present invention is obtained by wet-pulverizing a cellulosic material originating from the plant cell wall to make short fibers, and using a high-pressure homogenizer, the length (major axis) is 0.5 μm to 1 mm, and the width (minor axis). Is a cellulosic material highly refined to 2 to 60 μm and the ratio of length to width (major axis / minor axis) of 5 to 400. By making the cellulosic material into a fine fiber in this way, the entanglement between molecules and the network structure are strengthened, exhibiting a higher viscosity at a lower concentration than ordinary crystalline cellulose, and preventing sedimentation of coarser particles. In addition, the properties unique to fine fibrous cellulose such as rough and sticky feeling are expressed.
The fine fibrous cellulose composite of the present invention is a water-dispersible cellulose obtained by blending the fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer, and its production method is disclosed in the examples described later, and other An example is JP-A-2004-41119.

本発明で使用される水溶性高分子は、冷水および/もしくは温水に溶解もしくは膨潤する高分子であり、乾燥時におけるセルロース同士の角質化を防止する作用を有するものである。具体的にはアラビアガム、アラビノガラクタン、アルギン酸およびその塩、カードラン、ガッティーガム、カラギーナン、カラヤガム、寒天、キサンタンガム、グアーガム、酵素分解グアーガム、クインスシードガム、ジェランガム、ゼラチン、タマリンド種子ガム、難消化性デキストリン、トラガントガム、ファーセルラン、プルラン、ペクチン、ポリデキストロース、ローカストビーンガム、水溶性大豆多糖類、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースの金属塩、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウムなどから選ばれた1種または2種以上の物質が使用される。中でもカルボキシルメチルセルロース・ナトリウムが好ましい。   The water-soluble polymer used in the present invention is a polymer that dissolves or swells in cold water and / or warm water, and has a function of preventing keratinization between celluloses during drying. Specifically, gum arabic, arabinogalactan, alginic acid and its salts, curdlan, gutty gum, carrageenan, caraya gum, agar, xanthan gum, guar gum, enzymatic degradation guar gum, quince seed gum, gellan gum, gelatin, tamarind seed gum, indigestible 1 or 2 selected from water-soluble dextrin, tragacanth gum, fercellan, pullulan, pectin, polydextrose, locust bean gum, water-soluble soybean polysaccharide, carboxymethylcellulose, metal salt of carboxymethylcellulose, methylcellulose, sodium polyacrylate, etc. More than seed material is used. Of these, sodium carboxymethylcellulose and sodium are preferred.

また、本発明では、微細繊維状セルロースと水溶性高分子に更に水溶性物質を加えて微細繊維状セルロース複合体としても良い。本発明で使用される水溶性物質は、冷水への溶解性が高く粘性をも殆どもたらさず、常温で固体の物質であり、例えば、デキストリン類、水溶性糖類(ブドウ糖、果糖、蔗糖、乳糖、異性化等、キシロース、トレハロース、ラフィノース、カップリングシュガー、パラチノース、ソルボース、還元澱粉糖化飴、マルトース、ラクツロース、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、キシロオリゴ糖、セロオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖等)、糖アルコール類(キシリトール、マルチトール、マンニトール、ソルビトール等)より選ばれた1種または2種以上の物質である。
本発明においては微細繊維状セルロースを、あらかじめ前記複合体とするほうが良好な結果が得られやすい。水への分散性、安定性、感触など全ての点において、複合体のほうが優れる傾向であるため、例えば、製造設備上の問題や、原料の供給不安や各国・各自治体の法的規制上どうしても複合体を使用できないなどの特別な理由がない限りは複合体として用いることが好ましい。
In the present invention, a fine fibrous cellulose composite may be obtained by further adding a water-soluble substance to fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer. The water-soluble substance used in the present invention is a substance that is highly soluble in cold water and hardly causes viscosity, and is a solid substance at room temperature. For example, dextrins, water-soluble saccharides (glucose, fructose, sucrose, lactose, Isomerization, etc., xylose, trehalose, raffinose, coupling sugar, palatinose, sorbose, reduced starch saccharified starch, maltose, lactulose, fructooligosaccharide, galactooligosaccharide, xylooligosaccharide, cellooligosaccharide, gentiooligosaccharide, etc.), sugar alcohols (xylitol, Or one or more substances selected from maltitol, mannitol, sorbitol and the like.
In the present invention, it is easier to obtain better results when the fine fibrous cellulose is preliminarily used as the composite. Since composites tend to be superior in all respects such as water dispersibility, stability, and feel, for example, due to problems in manufacturing equipment, concerns about supply of raw materials, and legal regulations of each country / local government. Unless there is a special reason that the complex cannot be used, it is preferable to use it as a complex.

本発明の化学機械研磨用組成物を作製する為に、微細繊維状セルロース及び/又はその複合体を添加する際、微細繊維状セルロースおよび/又はその複合体単独でもいいし、ガラクトマンナン、グルコマンナン、キサンタンガム、ローカストビーンガムから選ばれる1種以上の水溶性ガムを組み合わせても良い。その場合の微細繊維状セルロース及び/又はその複合体とガラクトマンナン、グルコマンナン、キサンタンガム、ローカストビーンガムから選ばれる1種以上の水溶性ガムの比率は、微細繊維状セルロース:ガラクトマンナン、グルコマンナン、キサンタンガム、ローカストビーンガムから選ばれる1種以上の水溶性ガム=10:90〜90:10質量%が好ましい。より好ましくは20:80〜70:30質量%である。   In order to produce the chemical mechanical polishing composition of the present invention, when the fine fibrous cellulose and / or composite thereof is added, the fine fibrous cellulose and / or composite thereof may be used alone, or galactomannan, glucomannan. One or more water-soluble gums selected from xanthan gum and locust bean gum may be combined. In this case, the ratio of the fine fibrous cellulose and / or the composite thereof to one or more water-soluble gums selected from galactomannan, glucomannan, xanthan gum and locust bean gum is fine fibrous cellulose: galactomannan, glucomannan, One or more water-soluble gums selected from xanthan gum and locust bean gum are preferably 10:90 to 90: 10% by mass. More preferably, it is 20: 80-70: 30 mass%.

ガラクトマンナンとは、β−D−マンノースがβ−1、4結合した主鎖と、α−D−ガラクトースがα−1、6結合した側鎖からなる構造を有する多糖類である。ガラクトマン
ナンの例としては、グアーガム、ローカストビーンガム、タラガム等があり、マンノースとグルコースの比率は、グアーガムで約2:1、ローカストビーンガムで約4:1、タラガムで約3:1である。
グルコマンナンとは、D−グルコースとD−マンノースがβ−1、4結合した構造を有し、グルコースとマンノースの比率が約2:3の多糖類である。精製度が低いと独特の刺激臭があるので、精製度の高いものを使用することが好ましい。
Galactomannan is a polysaccharide having a structure composed of a main chain in which β-D-mannose is β-1,4 bonded and a side chain in which α-D-galactose is α-1,6 bonded. Examples of galactomannans include guar gum, locust bean gum, tara gum, etc. The ratio of mannose to glucose is about 2: 1 for guar gum, about 4: 1 for locust bean gum, and about 3: 1 for tara gum.
Glucomannan is a polysaccharide having a structure in which D-glucose and D-mannose are linked by β-1,4, and the ratio of glucose to mannose is about 2: 3. Since there is a unique irritating odor when the degree of purification is low, it is preferable to use one with a high degree of purification.

キサンタンガムとはトウモロコシなどの澱粉を細菌 Xanthomonas campestris により発酵させて作られたもので、分子量は約200万もしくは1300万から5000万のものである。グルコース2分子、マンノース2分子、グルクロン酸の繰り返し単位からなるといわれている。キサンタンガムにはカリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩も含まれる。   Xanthan gum is produced by fermenting starch such as corn with the bacterium Xanthomonas campestris, and has a molecular weight of about 2 million or 13 to 50 million. It is said to consist of repeating units of 2 glucose molecules, 2 mannose molecules, and glucuronic acid. Xanthan gum also includes potassium, sodium and calcium salts.

微細繊維状セルロース及び/又はその複合体の添加量は0.01〜3質量%が好ましい。より好ましくは0.05〜2質量%、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。微細繊維状セルロース及び/又はその複合体の添加量が0.01質量%未満の場合は、化学機械研磨用組成物の経時変化において、含有成分の沈降、分離、固結などが生じる可能性がある。微細繊維状セルロース及び/又はその複合体の添加量が3質量%を超える場合、化学機械研磨用組成物の粘度が高くなり過ぎる場合がある。   The addition amount of the fine fibrous cellulose and / or the composite is preferably 0.01 to 3% by mass. More preferably, it is 0.05-2 mass%, More preferably, it is 0.1-1 mass%. When the amount of the fine fibrous cellulose and / or composite thereof is less than 0.01% by mass, there is a possibility that sedimentation, separation, consolidation, etc. of the components will occur in the chemical mechanical polishing composition over time. is there. When the addition amount of fine fibrous cellulose and / or a composite thereof exceeds 3% by mass, the viscosity of the chemical mechanical polishing composition may become too high.

本発明でいう界面活性剤は、アニオン型、カチオン型、ノニオン型、天然型、高分子型のいずれでもよく、例えば、リン脂質、レシチン、ラノリン、コレステロール、サポニン、ショ糖脂肪酸エステル、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレナルキルエーテル硫酸塩、アシルN−メチルタウリン塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、N−アシルアミノ酸塩、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルアミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオキシエチレン合成アルコールエーテル等のポリオキシエチレン型ノニオン界面活性剤、多価アルコールエステル型ノニオン界面活性剤、エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重合体などが挙げられる。
本発明の化学機械研磨用組成物は、最終的には、溶媒として水または水と有機溶媒との混合溶媒を用いることでスラリーとして使用する。但し、一般的な使用方法として、本発明で特徴的な、特定の大きさを持つ微細繊維状セルロース及び/又はそのセルロース複合体を0.01〜3質量%と、界面活性剤を少なくとも一種類以上含有する化学機械研磨組成分を、各種化学成分を含んだ研磨液に含有させても良いし、硬質の微細な研磨剤を含んだスラリーに含んでも良い。
The surfactant referred to in the present invention may be any of anionic type, cationic type, nonionic type, natural type, and high molecular type. For example, phospholipid, lecithin, lanolin, cholesterol, saponin, sucrose fatty acid ester, alkyl sulfate ester Salt, polyoxyethylene aralkyl ether sulfate, acyl N-methyltaurine salt, alkyl ether phosphate ester salt, N-acyl amino acid salt, alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride, benzalkonium chloride, alkyldimethylaminoacetic acid betaine , Alkylamidopropyldimethylaminoacetic acid betaine, polyoxyethylene type nonionic surfactants such as polyoxyethylene synthetic alcohol ether, polyhydric alcohol ester type nonionic surfactants, ethylene oxide propylene Such Kishido copolymer.
The chemical mechanical polishing composition of the present invention is finally used as a slurry by using water or a mixed solvent of water and an organic solvent as a solvent. However, as a general method of use, 0.01 to 3% by mass of fine fibrous cellulose having a specific size and / or its cellulose composite, which is characteristic in the present invention, and at least one surfactant is used. The chemical mechanical polishing composition contained above may be contained in a polishing liquid containing various chemical components, or may be contained in a slurry containing a hard fine abrasive.

本発明の化学機械研磨用組成物において、研磨剤としては、特に限定はされないが、例えば酸化ケイ素(コロイダルシリカを含む)、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶化ホウ素、炭化ケイ素、リンバナドモリブデン酸などのヘテロポリ酸等またはそれらの混合物を用いることができる。これらの金属粉末は単体でも、複合または混合粉末でも使用可能である。研磨剤粉末の平均粒径も用途や目的に合わせて特に限定はされない。
本発明の化学機械研磨用組成物には、必要に応じて、メタノール、エタノール、n−ブタノール、iso−ブタノール、ターシャリーブタノール、グリセリン、エチレングリコール等のアルコール類は添加することが出来る。また、公知の無機酸、例えば硫酸、リン酸、硝酸等、または公知の有機酸、例えば、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、酢酸等も使用可能である。
In the chemical mechanical polishing composition of the present invention, the abrasive is not particularly limited. For example, silicon oxide (including colloidal silica), aluminum oxide, diamond, cubic boron, silicon carbide, phosphovanadmolybdic acid, etc. Or a mixture thereof. These metal powders can be used alone or in combination or as a mixed powder. The average particle diameter of the abrasive powder is not particularly limited according to the application and purpose.
If necessary, alcohols such as methanol, ethanol, n-butanol, iso-butanol, tertiary butanol, glycerin, and ethylene glycol can be added to the chemical mechanical polishing composition of the present invention. In addition, known inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid and the like, or known organic acids such as malic acid, citric acid, oxalic acid and acetic acid can also be used.

本発明の化学機械研磨用組成物は公知の方法で製造することが出来、例えば次のような方法によって製造することが出来る。
特定の大きさを持つ微細繊維状セルロース及び/又はその複合体を0.01〜3質量%
と、界面活性剤を少なくとも一種類以上含有する化学機械研磨組成分とその他の上記したようなその他の成分を撹拌機、またはホモジナイザー、ニーダー等の混練機、解砕機等を用いて製造することができる。
また、特に水または水と有機溶媒との混合媒体からなる水性媒体に、特定の大きさを持つ微細繊維状セルロース及び/又はその複合体を0.01〜3質量%と、界面活性剤を少なくとも一種類以上含有する化学機械研磨組成分と研磨剤粉末を混合撹拌することでスラリー液を製造することができる。
以下で、本発明を実施例等を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により何ら限定させるものではない。
The chemical mechanical polishing composition of the present invention can be produced by a known method, for example, by the following method.
0.01-3 mass% of fine fibrous cellulose having a specific size and / or its composite
And a chemical mechanical polishing composition containing at least one surfactant and other components as described above using a stirrer, a kneader such as a homogenizer or kneader, a crusher, or the like. it can.
Further, particularly in an aqueous medium composed of water or a mixed medium of water and an organic solvent, 0.01 to 3% by mass of a fine fibrous cellulose having a specific size and / or a composite thereof, and at least a surfactant. A slurry liquid can be manufactured by mixing and stirring the chemical mechanical polishing composition and abrasive powder contained in one or more kinds.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically using examples and the like, but the present invention is not limited to these examples and the like.

<原料(セルロース性物質)の平均重合度>
ASTM Designation: D 1795−90「Standerd Test Method for Intrinsic Viscosity of Cellulose」に準じて行う。
<原料(セルロース)のα−セルロース含有量>
JIS P8101−1976(「溶解パルプ試験法」5.5 α−セルロース)に準じ実施する。
<Average polymerization degree of raw material (cellulosic substance)>
ASTM Designation: D 1795-90 “Standard Test Method for Intrinsic Visibility of Cellulose”.
<Α-cellulose content of raw material (cellulose)>
The test is carried out according to JIS P8101-1976 (“dissolving pulp test method” 5.5 α-cellulose).

<セルロース繊維(粒子)の形状(長径、短径、長径/短径比)>
セルロース繊維(粒子)のサイズの範囲が広いので、一種類の顕微鏡で全てを観察することは不可能である。そこで、繊維(粒子)の大きさに応じて光学顕微鏡、走査型顕微鏡(中分解能SEM、高分解能SEM)を適宜選択し、観察・測定する。光学顕微鏡を使用する場合は、適当な濃度に調整したサンプル水分散液をスライドガラスにのせ、さらにカバーグラスをのせて観察に供する。また、中分解能SEM(JSM−5510LV、日本電子株式会社製)を使用する場合は、サンプル水分分散液を試料台にのせ、風乾した後、Pt−Pdを約3nm蒸着して観察に供する。
高分解能SEM(S−5000、株式会社日立サイエンスシステムズ製)を使用する場合は、サンプル水分散液を試料台にのせ、風乾した後、Pt−Pdを約1.5nm蒸着して観察に供する。
セルロース繊維(粒子)の長径、短径、長径/短径比は撮影した写真から15本(個)以上を選択し、測定した。繊維はほぼまっすぐから、髪の毛のようにカーブしているものがあったが、糸くずのように丸まっていることはなかった。短径(太さ)は、繊維1本の中でもバラツキはあったが、平均的な値を採用した。高分解能SEMは短径が数nm〜200nmの繊維の観察時に使用したが、一本の繊維が長すぎて、一つの視野に収まらなかった。そのため、視野を移動しつつ写真撮影を繰り返し、その後、写真を合成して解析した。
<Shape of cellulose fiber (particle) (major axis, minor axis, major axis / minor axis ratio)>
Since the range of the size of cellulose fibers (particles) is wide, it is impossible to observe all with one kind of microscope. Therefore, an optical microscope and a scanning microscope (medium resolution SEM, high resolution SEM) are appropriately selected according to the size of the fibers (particles), and observed and measured. When using an optical microscope, the sample aqueous dispersion adjusted to an appropriate concentration is placed on a slide glass, and further a cover glass is placed on the glass for observation. When using a medium resolution SEM (JSM-5510LV, manufactured by JEOL Ltd.), a sample water dispersion is placed on a sample stage and air-dried, and then Pt—Pd is deposited by about 3 nm for observation.
When using a high-resolution SEM (S-5000, manufactured by Hitachi Science Systems, Ltd.), a sample aqueous dispersion is placed on a sample stage and air-dried, and then Pt—Pd is deposited by about 1.5 nm for observation.
The major axis, minor axis, and major axis / minor axis ratio of cellulose fibers (particles) were measured by selecting 15 (pieces) or more from the photographed photographs. Some fibers were almost straight and curved like hair, but never round like lint. The minor axis (thickness) was varied among single fibers, but an average value was adopted. A high-resolution SEM was used when observing a fiber having a minor axis of several nm to 200 nm, but one fiber was too long to fit in one field of view. Therefore, photography was repeated while moving the field of view, and then the pictures were synthesized and analyzed.

<損失正接(=損失弾性率/貯蔵弾性率)>
(1)0.5%の水分散液となるようにサンプルと水を量り取り、エースホモジナイザー(日本精機株式会社製、AM−T型)で、15000rpmで15分間分散する。
(2)25℃の雰囲気中に3時間静置する。
(3)動的粘弾性測定装置にサンプル液を入れてから5分間静置後、下記の条件で測定し、周波数10rad/sにおける損失正接(tanδ)を求める。
装置 :ARES(100FRTN1型)
(Rheometric Scientific,Inc.製)
ジオメトリー:Double Wall Couette
温度 :25℃
歪み :10%
周波数 :1→100rad/s(約170秒かけて上昇させる)
<Loss tangent (= loss elastic modulus / storage elastic modulus)>
(1) A sample and water are weighed so that it may become a 0.5% aqueous dispersion, and it disperse | distributes for 15 minutes at 15000 rpm with an ace homogenizer (Nippon Seiki Co., Ltd. make, AM-T type).
(2) Leave in an atmosphere at 25 ° C. for 3 hours.
(3) After putting the sample solution into the dynamic viscoelasticity measuring apparatus, the sample solution is allowed to stand for 5 minutes and then measured under the following conditions to determine a loss tangent (tan δ) at a frequency of 10 rad / s.
Equipment: ARES (100FRTN1 type)
(Rheometric Scientific, Inc.)
Geometry: Double Wall Couette
Temperature: 25 ° C
Distortion: 10%
Frequency: 1 → 100 rad / s (increased over about 170 seconds)

<0.25%粘度>
(1)固形分濃度が0.25%の水分散液となるようにサンプルと水を量り取り、エクセルオートホモジナイザー(日本精機株式会社製、ED−7型)で、15000rpmで15分間分散する。
(2)25℃の雰囲気中に3時間静置する。
(3)よく攪拌した後、回転粘度計(株式会社トキメック製、B形粘時計、BL形)をセットし、攪拌終了30秒後にローターの回転を開始し、それから30秒後の指示値より粘度を算出する。なお、ローター回転数は60rpmとし、ローターは粘度によって適宜変更する。
<0.25% viscosity>
(1) The sample and water are weighed so as to obtain an aqueous dispersion having a solid content concentration of 0.25%, and dispersed with an Excel auto homogenizer (ED-7 type, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 15000 rpm for 15 minutes.
(2) Leave in an atmosphere at 25 ° C. for 3 hours.
(3) After thoroughly stirring, set a rotational viscometer (Tokimec Co., Ltd., B type viscose, BL type), start rotation of the rotor 30 seconds after the end of stirring, and then increase the viscosity from the indicated value after 30 seconds. Is calculated. The rotor speed is 60 rpm, and the rotor is appropriately changed depending on the viscosity.

<「水中で安定に懸濁する成分」の含有量>
(1)セルロース濃度が0.1%の水分散液となるようにサンプルと水を量り取り、エクセルオートホモジナイザー(日本精機株式会社製、ED−7型)で、15000rpmで15分間分散する。
(2)サンプル液20gを遠沈管に入れ、遠心分離機にて1000Gで5分間遠心分離する。
(3)上層の液体部分を取り除き、沈降成分の重量(a)を測定する。
(4)次いで、沈降成分を絶乾し、固形分の重量(b)を測定する。
(5)下記の式を用いて「水中で安定に懸濁する成分」の含有量(c)を算出する。
c=5000×(k1+k2) [%]
<Content of “component that is stably suspended in water”>
(1) The sample and water are weighed so as to obtain an aqueous dispersion having a cellulose concentration of 0.1%, and dispersed with an Excel auto homogenizer (ED-7 type, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.) at 15000 rpm for 15 minutes.
(2) Put 20 g of sample solution into a centrifuge tube and centrifuge at 1000 G for 5 minutes in a centrifuge.
(3) The upper liquid portion is removed and the weight (a) of the sediment component is measured.
(4) Next, the sediment component is absolutely dried, and the weight (b) of the solid content is measured.
(5) The content (c) of the “component that is stably suspended in water” is calculated using the following formula.
c = 5000 × (k1 + k2) [%]

サンプルが水溶性高分子(および親水性物質)を含まない場合は、k1およびk2は下記の式を用いて算出して使用する。
k1=0.02−b
k2={k1×(a−b)}/(19.98−a+b)
また、サンプルが水溶性高分子(および親水性物質)を含む場合は、k1およびk2は下記の式を用いて使用する。
k1=0.02−b+s2
k2=k1×w2/w1
セルロース/水溶性高分子(親水性物質)=f/d [配合比率]
w1=19.98−a+b−0.02×d/f
w2=a−b
s2=0.02×d×w2/{f×(w1+W2)}
When the sample does not contain a water-soluble polymer (and a hydrophilic substance), k1 and k2 are calculated using the following formula and used.
k1 = 0.02-b
k2 = {k1 × (ab)} / (19.98−a + b)
Moreover, when a sample contains water-soluble polymer (and hydrophilic substance), k1 and k2 are used using the following formula.
k1 = 0.02−b + s2
k2 = k1 × w2 / w1
Cellulose / water-soluble polymer (hydrophilic substance) = f / d [blending ratio]
w1 = 19.98−a + b−0.02 × d / f
w2 = a−b
s2 = 0.02 * d * w2 / {f * (w1 + W2)}

「水中で安定に懸濁する成分」の含有量が非常に多い場合は、沈降成分の重量が小さな値となるので、上記の方法では測定精度が低くなってしまう。その場合は(3)以降の手順を以下のようにして行う。
(3’)上層の液体部分を取得し、重量(a’)を測定する。
(4’)次いで、上層部分を絶乾し、固形分の重量(b’)を測定する。
(5’)下記の式を用いて「水中で安定に懸濁する成分」の含有量(c)を算出する。
c=5000×(k1+k2) [%]
When the content of “a component that is stably suspended in water” is very large, the weight of the sediment component becomes a small value, so that the measurement accuracy is lowered by the above method. In that case, the procedure after (3) is performed as follows.
(3 ′) Obtain the liquid portion of the upper layer and measure the weight (a ′).
(4 ′) Next, the upper layer portion is completely dried, and the weight (b ′) of the solid content is measured.
(5 ′) The content (c) of “a component that is stably suspended in water” is calculated using the following formula.
c = 5000 × (k1 + k2) [%]

サンプルが水溶性高分子(および親水性物質)を含まない場合は、k1およびk2は下記の式を用いて算出して使用する。
k1=b’
k2=k1×(19.98−a’+b’)/(a’−b’)
また、サンプルが親水性高分子(および親水性物質)を含む場合、k1およびk2は下記の式を用いて算出して使用する。
k1=b’−s2×w1/w2
k2=k1×w2/w1
セルロース/親水性物質(水溶性物質)=f/d [配合比率]
w1=a’―b’
w2=19.98−a’+b’―0.02×d/f
s2=0.02×d×w2/{f×(w1+w2)}
もし、(3’)の操作で上層の液体部分と沈降成分の境界が明瞭ではなく分離が難しい場合は全体の上部1/3量(約7g)を取得し、以降は(4’)、(5’)に従って操作する。
When the sample does not contain a water-soluble polymer (and a hydrophilic substance), k1 and k2 are calculated using the following formula and used.
k1 = b ′
k2 = k1 × (19.98−a ′ + b ′) / (a′−b ′)
When the sample contains a hydrophilic polymer (and a hydrophilic substance), k1 and k2 are calculated using the following formula and used.
k1 = b′−s2 × w1 / w2
k2 = k1 × w2 / w1
Cellulose / hydrophilic substance (water-soluble substance) = f / d [compounding ratio]
w1 = a'-b '
w2 = 19.98−a ′ + b′−0.02 × d / f
s2 = 0.02 × d × w2 / {f × (w1 + w2)}
If the boundary between the upper liquid part and the sediment component is not clear and difficult to separate by the operation (3 ′), the upper 1/3 amount (about 7 g) of the whole is obtained, and thereafter (4 ′), ( Operate according to 5 ').

[製造例1]
微細繊維状セルロース複合体Aの調整;市販バガスパルプ(平均重合度=1320、α−セルロース含有量=77%)を、6×16mm角の矩形に裁断した。次いで市販バガスパルプ濃度が3質量%、カルボキシメチルセルロース・ナトリウムの濃度が0.176質量%となるように、それぞれの水を量り取り、家庭用ミキサーで5分間攪拌した。この水分散液を砥石回転型粉砕機(「セレンディピター」MKCA−6−3型、グラインダー:MKE6−46、グラインダー回転数1800rpm)で3回処理した。得られた水分散液の沈降体積は100%であった。
[Production Example 1]
Preparation of fine fibrous cellulose composite A; commercially available bagasse pulp (average polymerization degree = 1320, α-cellulose content = 77%) was cut into a 6 × 16 mm square. Next, each water was weighed out so that the concentration of commercially available bagasse pulp was 3 mass% and the concentration of sodium carboxymethylcellulose was 0.176 mass%, and the mixture was stirred for 5 minutes with a home mixer. This aqueous dispersion was treated three times with a grindstone rotary grinder (“Serendipeater” MKCA-6-3 type, grinder: MKE6-46, grinder rotational speed 1800 rpm). The sedimentation volume of the obtained aqueous dispersion was 100%.

次いで得られた水分散液を水で希釈して2質量%にし、高圧ホモジナイザー(「マイクロフルイダイザー」M−140K型、処理圧力110MPa)で4パスし、微細な繊維状のセルロースの水分散液Aを得た。結晶化度は73%以上であった。0.25%粘度は120mPa・sであった。光学顕微鏡および中分解能SEMで観察したところ、長径が10〜500μm、短径が1〜25μm、長径/短径比が5〜190の微細繊維状セルロースが観察された。損失正接は0.32であった。「水中で安定に懸濁する成分」は99質量%であった。   Next, the obtained aqueous dispersion was diluted with water to 2% by mass, passed through a high-pressure homogenizer (“microfluidizer” M-140K type, treatment pressure 110 MPa) for 4 passes, and an aqueous dispersion of fine fibrous cellulose. A was obtained. The degree of crystallinity was 73% or more. The 0.25% viscosity was 120 mPa · s. When observed with an optical microscope and medium resolution SEM, fine fibrous cellulose having a major axis of 10 to 500 μm, a minor axis of 1 to 25 μm, and a major axis / minor axis ratio of 5 to 190 was observed. The loss tangent was 0.32. The “component stably suspended in water” was 99% by mass.

固形分でセルロース:カルボキシメチルセルロース・ナトリウム:デキストリン=70:18:12(質量部)となるように、水分散液Aにカルボキシメチルセルロース・ナトリウムとデキストリンを添加し、攪拌型ホモジナイザーで、15分間攪拌・混合した。これをドラムドライヤーにて乾燥し、スクレーパーで掻き取り、得られたものをカッターミル(不二パウダル株式会社製「フラッシュミル」)で、目開き2mmの篩をほぼ全通するに粉砕し微細繊維状セルロース複合体Aを得た。微細繊維状セルロースの結晶化度は66%、0.25%粘度は143mPa・s、損失正接は0.38、「水中で安定に懸濁する成分」は98質量%であった。「水中で安定に懸濁する成分」を高分解能SEMで観察したところ、長径が1〜17μm、短径が10〜350nm、長径/短径比が20〜250のきわめて微細な繊維状セルロースが観察された。   Add carboxymethylcellulose sodium and dextrin to aqueous dispersion A so that the solid content is cellulose: carboxymethylcellulose sodium: dextrin = 70: 18: 12 (parts by mass), and stir for 15 minutes with a stirring homogenizer. Mixed. This is dried with a drum dryer, scraped off with a scraper, and the resulting product is pulverized with a cutter mill (“Flush Mill” manufactured by Fuji Powder Co., Ltd.) through a sieve with 2 mm openings to make fine fibers A cellular cellulose composite A was obtained. The fine fibrous cellulose had a degree of crystallinity of 66%, a 0.25% viscosity of 143 mPa · s, a loss tangent of 0.38, and a “component stably suspended in water” of 98% by mass. Observation of “components that are stably suspended in water” with a high-resolution SEM reveals very fine fibrous cellulose having a major axis of 1 to 17 μm, a minor axis of 10 to 350 nm, and a major axis / minor axis ratio of 20 to 250. It was done.

[製造例2]
微細繊維状セルロース複合体Bの調整;市販麦わらパルプ(平均重合度=930、α−セルロース含有量=68質量%)を、6×12mm角の矩形に裁断し、市販麦わらパルプ濃度が4質量%となるように水を加え、家庭用ミキサーで5分間撹拌した。これを高速回転型ホモジナイザー(ヤマト科学、「ULTRA−DISPERSER」)で1時間分散した。この水分散液を砥石回転型粉砕機(グラインダー回転数:1800rpm)で処理した。処理回数は2回で、グラインダークリアランスを60→40μmと変えて処理した。次いで得られた水分散液を水で希釈して2質量%にし、高圧ホモジナイザー(処理圧力:175MPa)で8パスし、水分散性セルロースBスラリーを得た。結晶化度は74%だった。光学顕微鏡でその2次粒子を観察したところ、長径が10〜700μm、短径が1〜30μm、長径/短径比が10〜150の微細な繊維状のセルロースが観察された。損失正接は0.43だった。「水中で安定に懸濁する成分」の含有量は89質量%だった。その1次粒子を高分解能SEMで観察したところ、長径が1〜20μm、短径が6〜3
00nm、長径/短径比が30〜350のきわめて微細な繊維状のセルロースが観察された。
[Production Example 2]
Adjustment of fine fibrous cellulose composite B; commercially available straw pulp (average polymerization degree = 930, α-cellulose content = 68% by mass) was cut into a 6 × 12 mm square, and the commercially available straw pulp concentration was 4% by mass. Then, water was added and stirred with a home mixer for 5 minutes. This was dispersed for 1 hour with a high-speed rotation type homogenizer (Yamato Scientific, “ULTRA-DISPERSER”). This aqueous dispersion was treated with a grindstone rotary grinder (grinder rotation speed: 1800 rpm). The number of treatments was 2, and the grinder clearance was changed from 60 to 40 μm. Next, the obtained aqueous dispersion was diluted with water to 2% by mass, and subjected to 8 passes with a high-pressure homogenizer (treatment pressure: 175 MPa) to obtain a water-dispersible cellulose B slurry. The crystallinity was 74%. When the secondary particles were observed with an optical microscope, fine fibrous cellulose having a major axis of 10 to 700 μm, a minor axis of 1 to 30 μm, and a major axis / minor axis ratio of 10 to 150 was observed. The loss tangent was 0.43. The content of “a component that is stably suspended in water” was 89% by mass. When the primary particles were observed with a high-resolution SEM, the major axis was 1-20 μm and the minor axis was 6-3.
A very fine fibrous cellulose having a length of 00 nm and a major axis / minor axis ratio of 30 to 350 was observed.

微細な繊維状のセルロースとカルボキシメチルセルロース・ナトリウムが、固形分として85:15の質量比となるように、前記操作で得られた微細な繊維状のセルロースにカルボキシメチルセルロース・ナトリウムを添加し、攪拌型ホモジナイザーで、15分間撹拌・混合した。次いでドラムドライヤーにて乾燥し、スクレーパーで掻き取った。これをカッターミル(不二パウダル株式会社製)で、目開き1mmの篩をほぼ全通する程度に粉砕し、微細繊維状セルロース複合体Bを得た。   Add carboxymethylcellulose sodium to the fine fibrous cellulose obtained by the above operation so that the fine fibrous cellulose and carboxymethylcellulose sodium are in a mass ratio of 85:15 as solid content, and stir The mixture was stirred and mixed for 15 minutes with a homogenizer. Subsequently, it dried with the drum dryer and scraped off with the scraper. This was pulverized with a cutter mill (manufactured by Fuji Powder Co., Ltd.) to almost pass through a sieve having an opening of 1 mm to obtain a fine fibrous cellulose composite B.

微細繊維状セルロース複合体Bの結晶化度は68%以上、損失正接は0.51であり、「水中で安定に懸濁する成分」の含有量は75質量%だった。それを高分解能SEMで観察したところ、長径が1〜20μm、短径が10〜300nm、長径/短径比が30〜350のきわめて微細な繊維状のセルロースが観察された。
また、以下のように化学機械研磨用組成物を調整した。なお微細繊維状セルロース複合体の分散はエクセルオートホモジナイザー(日本精機株式会社製、ED−7型)で、15000rpmで5分間分散した。
The degree of crystallinity of the fine fibrous cellulose composite B was 68% or more, the loss tangent was 0.51, and the content of the “component stably suspended in water” was 75% by mass. When this was observed with a high-resolution SEM, very fine fibrous cellulose having a major axis of 1 to 20 μm, a minor axis of 10 to 300 nm, and a major axis / minor axis ratio of 30 to 350 was observed.
Further, a chemical mechanical polishing composition was prepared as follows. In addition, dispersion | distribution of the fine fibrous cellulose composite was disperse | distributed for 5 minutes at 15000 rpm with the Excel auto homogenizer (The Nippon Seiki Co., Ltd. make, ED-7 type | mold).

[実施例1]
リンバナドモリブデン酸:PVMo(商品名PVM−1−11 日本無機化学工業社製)12gを水176gに溶解させ、ホモジナイザーで攪拌下、これに非イオン型界面活性剤としてポリオキシエチレン合成アルコールエーテル:SF−1(商品名BLAUNON
DAL−5、青木油脂工業社製)8gを添加した後、アニオン型界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸(和光純薬工業社製)4gを添加し、最後に、製造例1を1.0gを添加した。
[実施例2]
実施例1と同様に作製し、最後に製造例1での作製物を添加せず、代わりに製造例2での作製物を1.0gを添加した。
[Example 1]
Phosphovanadomolybdic acid: 12 g of PVMo (trade name PVM-1-11 manufactured by Nippon Inorganic Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 176 g of water, and stirred with a homogenizer. To this, polyoxyethylene synthetic alcohol ether as a nonionic surfactant was added: SF-1 (Brand name BLAUNON
After adding 8 g of DAL-5 (manufactured by Aoki Yushi Kogyo Co., Ltd.), 4 g of dodecylbenzenesulfonic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added as an anionic surfactant, and finally 1.0 g of Production Example 1 is added. Added.
[Example 2]
It was produced in the same manner as in Example 1, and finally, the product in Production Example 1 was not added, but 1.0 g of the product in Production Example 2 was added instead.

[実施例3]
水に平均粒度50nmの酸化ケイ素を2.5重量%含有させスラリーとした後、N−(β―アミノエチル)エタノールアミンをスラリー1リットル当り0.008mol添加し、これに非イオン型界面活性剤としてポリオキシエチレン合成アルコールエーテル:SF−1(商品名BLAUNON DAL−5、青木油脂工業社製)を1重量%になるように添加し、最終的に製造例1での作製物を0.3重量%含有させ、pHを11に調整した。
[Example 3]
After making a slurry containing 2.5% by weight of silicon oxide having an average particle size of 50 nm in water, 0.008 mol of N- (β-aminoethyl) ethanolamine is added per liter of the slurry, and a nonionic surfactant is added thereto. Polyoxyethylene synthetic alcohol ether: SF-1 (trade name BLAUNON DAL-5, Aoki Yushi Kogyo Co., Ltd.) is added so as to be 1% by weight, and finally the product in Production Example 1 is 0.3. The pH was adjusted to 11 by inclusion by weight.

[実施例4]
水に平均粒度50nmの酸化ケイ素を2.5重量%含有させスラリーとした後、N−(β―アミノエチル)エタノールアミンをスラリー1リットル当り0.008mol添加し、最終的に製造例1での作製物を0.3重量%含有させ、pHを11に調整した。
[Example 4]
After making a slurry containing 2.5% by weight of silicon oxide having an average particle size of 50 nm in water, 0.008 mol of N- (β-aminoethyl) ethanolamine was added per liter of the slurry. The preparation was incorporated at 0.3% by weight and the pH was adjusted to 11.

[比較例1]
製造例1での作製物を添加しないほかは、実施例1と全く同様にして組成物を得た。
[比較例2]
非イオン型界面活性剤SF−1を使用しない以外は、比較例1と全く同様にして組成物を得た。
[比較例3]
実施例4で、製造例1での作製物を添加しないほかは、実施例4と全く同様にして組成物を得た。
[Comparative Example 1]
A composition was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the product in Production Example 1 was not added.
[Comparative Example 2]
A composition was obtained in exactly the same manner as in Comparative Example 1, except that the nonionic surfactant SF-1 was not used.
[Comparative Example 3]
A composition was obtained in the same manner as in Example 4 except that the product in Production Example 1 was not added.

本発明の実施例1〜4、比較例1〜3の各研磨組成物についての評価手段は以下の通りである。
(研磨レート測定;実施例1及び2、比較例1及び2)
研磨前後の各膜厚の変化を研磨時間で除することにより算出した。研磨条件は、研磨圧力50g/cm、基板と研磨パッドとの相対速度が50m/分、研磨パッドとしてIC1400A21(ニッタ・ハース社製)を100番のドレッサーにてドレッシングして用い、該研磨パッドに化学機械研磨用組成物を滴下しつつ、銅膜(厚み:1μm)付きシリコンウェーハを研磨して行った。
The evaluation means about each polishing composition of Examples 1-4 of this invention and Comparative Examples 1-3 are as follows.
(Polishing rate measurement; Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2)
The change in each film thickness before and after polishing was calculated by dividing by the polishing time. The polishing conditions are: polishing pressure 50 g / cm 2 , relative speed between substrate and polishing pad 50 m / min, IC1400A21 (manufactured by Nitta Haas) dressed with a number 100 dresser as the polishing pad, and the polishing pad A silicon wafer with a copper film (thickness: 1 μm) was polished while dropping the chemical mechanical polishing composition.

(研磨レート測定;実施例3、実施例4、比較例3)
一般的なウェーハ製造工程でエッチング工程を経た直径150nmのシリコンウェーハに対し、研磨した。鏡面研磨条件としては、研磨パッドとしてIC1400A21(ニッタ・ハース社製)を100番のドレッサーにてドレッシングして用い、該研磨パッドに化学機械研磨用組成物を滴下しつつ行った。
(表面欠陥(スクラッチ評価))
研磨したシリコンウェーハを洗浄し乾燥した後、該半導体ウェーハ表面に暗室にてスポットライトを当て、目視でスクラッチの有無を判定した。
(Polishing rate measurement; Example 3, Example 4, Comparative Example 3)
A silicon wafer having a diameter of 150 nm that was subjected to an etching process in a general wafer manufacturing process was polished. As mirror polishing conditions, IC1400A21 (manufactured by Nitta Haas) was dressed with a 100th dresser as a polishing pad, and the chemical mechanical polishing composition was dropped onto the polishing pad.
(Surface defect (scratch evaluation))
After the polished silicon wafer was washed and dried, a spotlight was applied to the surface of the semiconductor wafer in a dark room, and the presence or absence of scratches was visually determined.

(エッチング速度測定によるディッシング性評価)
ディッシング発生の原因である、ウエットエッチング性を評価することにより、ディッシング性の代替評価とした。ディッシングとは研磨剤組成物の持つ過度の化学作用(ウエットエッチング)が原因で金属膜が侵食されることにより発生するものであることから、ディッシングの主たる原因である研磨剤組成物のエッチング速度をここで評価することにより、結果としてディッシング特性を評価することとした。具体的には銅膜(厚み:1μm)付きシリコンウェーハを研磨組成物中に1時間浸漬揺動し、浸漬前後の膜厚変化を測定し、それを浸漬時間で除することでエッチング速度を求め、ディッシング特性を下記基準(◎〜×)により評価した。エッチング速度が遅いほど、ウエットエッチング性が弱く、ディッシングが起こり難い。
◎:エッチング速度3nm/分未満
○:エッチング速度3〜10nm/分
△:エッチング速度10〜50nm/分
×:エッチング速度50nm/超
(Dishing performance evaluation by etching rate measurement)
By evaluating the wet etching property, which is the cause of dishing, an alternative evaluation of dishing property was made. Since dishing is caused by erosion of the metal film due to excessive chemical action (wet etching) of the abrasive composition, the etching rate of the abrasive composition, which is the main cause of dishing, is reduced. By evaluating here, the dishing characteristic was evaluated as a result. Specifically, a silicon wafer with a copper film (thickness: 1 μm) is immersed and shaken in the polishing composition for 1 hour, the change in film thickness before and after immersion is measured, and the etching rate is obtained by dividing this by the immersion time. The dishing characteristics were evaluated according to the following criteria (◎ to ×). The slower the etching rate, the weaker the wet etching property and the less likely dishing occurs.
A: Etching rate less than 3 nm / min B: Etching rate 3-10 nm / min Δ: Etching rate 10-50 nm / min
×: Etching rate 50 nm / over

(化学機械研磨用組成物の保存安定性)
化学機械研磨用組成物の40℃3ケ月静置後の保存安定性評価として、以下のように判定した。
○:研磨レートおよびエッチング速度の変化率が5%未満
△:研磨レートおよびエッチング速度の変化率が5%以上20%未満
×:研磨レートおよびエッチング速度の変化率が20%以上
(Storage stability of chemical mechanical polishing composition)
As the storage stability evaluation of the chemical mechanical polishing composition after standing at 40 ° C. for 3 months, the following determination was made.
○: Change rate of polishing rate and etching rate is less than 5% Δ: Change rate of polishing rate and etching rate is 5% or more and less than 20% ×: Change rate of polishing rate and etching rate is 20% or more

(シリコーンウェーハ表面上の銅測定)
アミン使用によるウェーハ内への金属汚染状況を、代表的な銅(Cu)を尺度として、表面銅(Cu)濃度を測定した。銅量を、VPD−AAS(Vapor Phase Decomposition and Atomic Absorption Spectroscopy)により評価した。
実施例1、実施例2、比較例1、比較例2の各研磨用組成物の研磨レート相対値、スクラッチ評価、ディッシング評価、保存安定性についての評価結果を、表1に示す。
実施例3と4、比較例3の各研磨用組成物の研磨レート相対値、スクラッチ評価、表面銅(Cu)濃度を、表2に示す。
(Measurement of copper on the surface of silicone wafers)
The state of metal contamination in the wafer due to the use of amine was measured by using the representative copper (Cu) as a scale to measure the surface copper (Cu) concentration. The amount of copper was evaluated by VPD-AAS (Vapor Phase Decomposition and Atomic Absorption Spectroscopy).
Table 1 shows the evaluation results of the polishing rate relative value, scratch evaluation, dishing evaluation, and storage stability of each of the polishing compositions of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
Table 2 shows the polishing rate relative value, scratch evaluation, and surface copper (Cu) concentration of each of the polishing compositions of Examples 3 and 4 and Comparative Example 3.

Figure 2009065041
Figure 2009065041

Figure 2009065041
Figure 2009065041

本発明の化学機械研磨組成物は、その分散力とキレート抑制作用により、例えば半導体からなるウェーハの平坦化に用いるのに好適である。   The chemical mechanical polishing composition of the present invention is suitable for use in, for example, planarization of a wafer made of a semiconductor due to its dispersion force and chelate suppressing action.

Claims (3)

長さ(長径)が0.5μm〜1mm、幅(短径)が2nm〜60μm、長さと幅の比(長径/短径)が5〜400の微細繊維状セルロースを0.01〜3質量%含むことを特徴とする化学機械研磨用組成物。   0.01 to 3% by mass of fine fibrous cellulose having a length (major axis) of 0.5 μm to 1 mm, a width (minor axis) of 2 nm to 60 μm, and a length to width ratio (major axis / minor axis) of 5 to 400 A chemical mechanical polishing composition comprising: 界面活性剤を0.01〜40質量%含むことを特徴とする請求項1記載の化学機械研磨用組成物。   The chemical mechanical polishing composition according to claim 1, comprising 0.01 to 40% by mass of a surfactant. 微細繊維状セルロースが、微細繊維状セルロースと水溶性高分子からなる微細繊維状セルロース複合体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の化学機械研磨用組成物。   The composition for chemical mechanical polishing according to claim 1 or 2, wherein the fine fibrous cellulose is a fine fibrous cellulose composite comprising fine fibrous cellulose and a water-soluble polymer.
JP2007232858A 2007-09-07 2007-09-07 Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex Withdrawn JP2009065041A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007232858A JP2009065041A (en) 2007-09-07 2007-09-07 Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007232858A JP2009065041A (en) 2007-09-07 2007-09-07 Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009065041A true JP2009065041A (en) 2009-03-26

Family

ID=40559346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007232858A Withdrawn JP2009065041A (en) 2007-09-07 2007-09-07 Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009065041A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016111165A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-14 御国色素株式会社 Thickener-containing abrasive-grain slurry and process for producing same
CN107142083A (en) * 2017-06-16 2017-09-08 宿迁德特材料科技有限公司 A kind of cellulose nano-fibrous base lapping liquid and preparation method thereof
WO2018062401A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 花王株式会社 Polishing liquid composition
WO2018062403A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 花王株式会社 Polishing liquid composition
JP2018059054A (en) * 2016-09-29 2018-04-12 花王株式会社 Polishing liquid composition
WO2019198622A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 日揮触媒化成株式会社 Polishing composition

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016111165A1 (en) * 2015-01-07 2017-11-09 御国色素株式会社 Thickener-containing abrasive slurry and method for producing the same
WO2016111165A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-14 御国色素株式会社 Thickener-containing abrasive-grain slurry and process for producing same
CN109831914A (en) * 2016-09-29 2019-05-31 花王株式会社 Grinding Liquid composition
WO2018062401A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 花王株式会社 Polishing liquid composition
WO2018062403A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 花王株式会社 Polishing liquid composition
JP2018059054A (en) * 2016-09-29 2018-04-12 花王株式会社 Polishing liquid composition
CN109863579A (en) * 2016-09-29 2019-06-07 花王株式会社 Grinding Liquid composition
JPWO2018062403A1 (en) * 2016-09-29 2019-07-11 花王株式会社 Polishing liquid composition
CN109831914B (en) * 2016-09-29 2021-03-12 花王株式会社 Polishing composition
CN107142083A (en) * 2017-06-16 2017-09-08 宿迁德特材料科技有限公司 A kind of cellulose nano-fibrous base lapping liquid and preparation method thereof
WO2019198622A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 日揮触媒化成株式会社 Polishing composition
JPWO2019198622A1 (en) * 2018-04-11 2021-04-30 日揮触媒化成株式会社 Abrasive composition
JP7307053B2 (en) 2018-04-11 2023-07-11 日揮触媒化成株式会社 polishing composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009065041A (en) Composition for chemical mechanical polishing containing fine fiber cellulose and/or its complex
TWI745288B (en) Polishing agent for resin polishing, storage liquid for polishing agent, and polishing method
TWI532801B (en) A semiconductor wetting agent, a polishing composition thereof, and a polishing method
JP5002175B2 (en) Polishing slurry and wafer recycling method
JP4115562B2 (en) Polishing composition
KR100905680B1 (en) Cerium oxide slurry, and method of manufacturing substrate
JP2008235481A (en) Semiconductor wafer polishing composition, manufacturing method thereof, and polishing processing method
CN1837319B (en) Polishing composition and polishing method
US20090176372A1 (en) Chemical mechanical polishing slurry and semiconductor device manufacturing method
JP2004172606A (en) Metal polishing material composition and polishing method
DE102011013982B4 (en) A method of chemical-mechanical polishing a substrate with a polishing composition adapted to increase silicon oxide removal.
CN110177852B (en) Polishing composition
KR20010111261A (en) Method for CMP of low dielectric constant polymer layers
Luo et al. Synergy between dodecylbenzenesulfonic acid and isomeric alcohol polyoxyethylene ether for nano-scale scratch reduction in copper chemical mechanical polishing
FR3010650A1 (en) CHEMICAL MECHANICAL POLISHING COMPOSITION WITH LOW DENSITY OF DEFECTS
KR20000012088A (en) Process for Mechanical Chemical Polishing of a Layer in a Copper-Based Material
JP5575735B2 (en) Polishing composition concentrate
JP2009218555A (en) Cmp polishing solution and polishing method
TWI753984B (en) Polishing composition and polishing method
CN113138203B (en) Preparation method of 4D printed CuAl-based alloy EBSD sample
WO2020255603A1 (en) Polishing liquid and chemical-mechanical polishing method
WO2019198622A1 (en) Polishing composition
JP2009094450A (en) Polishing liquid for polishing aluminum film, and polishing method of substrate
JPH10287865A (en) Polishing liquid composition
TW201422797A (en) Method for producing polishing composition and polishing composition

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20101207