JP2021161385A - Polishing composition - Google Patents

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Abstract

To provide a novel polishing composition capable of improving the polishing speed of metals (particularly, tungsten) and maintaining stability as a composition.SOLUTION: A polishing composition contains: abrasive grains; a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof; and a liquid carrier, where a pH of the polishing composition is from 2 to 5, and a zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire pH range of 2 to 4.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、研磨用組成物に関する。 The present invention relates to a polishing composition.

LSI製造プロセスの微細化がもたらす高集積化によって、コンピューターをはじめとした電子機器は、小型化、多機能化、高速化等の高性能化を果たしてきた。このようなLSIの高集積化に伴う新たな微細加工技術において、化学機械研磨(CMP)法が使用される。CMP法は、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線(ダマシン配線)形成において頻繁に利用される技術である。 Due to the high integration brought about by the miniaturization of the LSI manufacturing process, electronic devices such as computers have achieved high performance such as miniaturization, multi-functionality, and high speed. The chemical mechanical polishing (CMP) method is used in a new microfabrication technique accompanying the high integration of LSIs. The CMP method is a technique frequently used in the LSI manufacturing process, particularly in the process of forming a multilayer wiring, flattening an interlayer insulating film, forming a metal plug, and forming an embedded wiring (damer wiring).

このプロセスにおいて、特に、配線間を上下縦方向に電気的に接合するプラグ等の材料には、埋め込み性に優れた金属(特に、タングステン)が使用される。タングステンプラグを形成する化学機械研磨では、主に絶縁膜上に設けられたタングステン層を研磨する第1研磨処理工程と、タングステンプラグ、チタンなどのバリアメタル膜、および絶縁膜を研磨する第2研磨処理工程が順に実施される。 In this process, a metal having excellent embedding property (particularly tungsten) is used as a material such as a plug for electrically joining the wirings in the vertical and vertical directions. In chemical mechanical polishing for forming a tungsten plug, the first polishing process mainly polishes the tungsten layer provided on the insulating film, and the second polishing for polishing the tungsten plug, the barrier metal film such as titanium, and the insulating film. The processing steps are carried out in sequence.

このようなタングステン層およびタングステンプラグ(以下、「タングステン膜」ともいう。)の化学機械研磨に関し、特定のアミン化合物と、水を含む分散媒と、コロイダルシリカ等の砥粒と、酸化剤と、を含有することを特徴とする化学機械研磨用組成物が知られている(特許文献1)。特許文献1には、砥粒に酸性条件下での安定性を付与するため、コロイダルシリカの表面にアミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を使用してコロイダルシリカの表面にカチオン性基が導入されたカチオン性修飾コロイダルシリカを使用することが好適であることが開示されている(特許文献1 「0031」)。コロイダルシリカへのカチオン性修飾は、コロイダルシリカが分散する分散液にアミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を添加することによって行うことができる。 Regarding chemical mechanical polishing of such a tungsten layer and a tungsten plug (hereinafter, also referred to as “tungsten film”), a specific amine compound, a dispersion medium containing water, abrasive grains such as colloidal silica, an oxidizing agent, and the like. A composition for chemical mechanical polishing is known, which comprises the above (Patent Document 1). In Patent Document 1, in order to impart stability to abrasive grains under acidic conditions, a silane coupling agent such as aminopropyltrimethoxysilane is used on the surface of colloidal silica, and a cationic group is formed on the surface of colloidal silica. It is disclosed that it is preferable to use the introduced cationically modified colloidal silica (Patent Document 1 "0031"). Cationic modification of colloidal silica can be performed by adding a silane coupling agent such as aminopropyltrimethoxysilane to the dispersion liquid in which colloidal silica is dispersed.

特開2017−61612号公報JP-A-2017-61612

しかし、特許文献1に開示されている化学機械研磨用組成物を使用しても、タングステン膜の研磨速度の向上が十分とは言えなかった。それは、ひいては生産性の向上に繋がらないとの問題を引き起こしていた。 However, even if the composition for chemical mechanical polishing disclosed in Patent Document 1 is used, it cannot be said that the polishing speed of the tungsten film is sufficiently improved. It caused the problem that it did not lead to the improvement of productivity.

他方、研磨用組成物に要求される基本物性として、組成物としての安定性を維持することは不可欠である。 On the other hand, it is indispensable to maintain the stability of the composition as a basic physical characteristic required for the polishing composition.

よって、本発明は、金属(特に、タングステン)の研磨速度を向上でき、組成物としての安定性が維持された、新規な研磨用組成物を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a novel polishing composition capable of improving the polishing rate of a metal (particularly tungsten) and maintaining stability as a composition.

上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、研磨用組成物であって、砥粒と、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩と、液体キャリアと、を含み、前記研磨用組成物のpHが、2〜5であり、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、研磨用組成物を提供することにより、上記課題が解決されうることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors have accumulated intensive research. As a result, the polishing composition contains abrasive grains, a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof, and a liquid carrier, and the pH of the polishing composition is high. , 2-5, and the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4, by providing the polishing composition. , Found that the above problem can be solved.

本発明は、金属(特に、タングステン)の研磨速度を向上でき、組成物としての安定性が維持された、新規な研磨用組成物を提供することができる。 The present invention can provide a novel polishing composition capable of improving the polishing rate of a metal (particularly tungsten) and maintaining stability as a composition.

以下、本発明を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件で測定する。また、本明細書に開示されている全ての下限値上限値の値は、全ての組合せが開示されていると理解されなければならない。つまり、補正の根拠となりうると理解されなければならない。また、全ての実施形態の組み合わせが本願では開示されていると理解されなければならない。つまり、補正の根拠となりうると理解されなければならない。 Hereinafter, the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments. Unless otherwise specified, the operation and physical properties are measured under the conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / relative humidity of 40 to 50% RH. It should also be understood that all combinations of all lower limit and upper limit values disclosed herein are disclosed. In other words, it must be understood that it can be the basis for amendment. It should also be understood that all combinations of embodiments are disclosed herein. In other words, it must be understood that it can be the basis for amendment.

<研磨用組成物>
本発明の一実施形態において、研磨用組成物であって、砥粒と、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩と、液体キャリアと、を含み、前記研磨用組成物のpHが、2〜5であり、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、研磨用組成物が提供される。かかる実施形態によれば、金属(特に、タングステン)の研磨速度を向上でき、組成物としての安定性が維持された、新規な研磨用組成物を提供することができる。
<Polishing composition>
In one embodiment of the present invention, the polishing composition comprises abrasive grains, a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof, and a liquid carrier, and is used for polishing. A polishing composition in which the pH of the composition is 2 to 5, and the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4. Is provided. According to such an embodiment, it is possible to provide a novel polishing composition which can improve the polishing rate of a metal (particularly tungsten) and maintain the stability as a composition.

以下、研磨用組成物を構成する各成分の説明を行う。 Hereinafter, each component constituting the polishing composition will be described.

[砥粒]
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、砥粒を含む。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する作用を有し、研磨対象物の研磨速度を向上させる。
[Abrasive grain]
In one embodiment of the invention, the polishing composition comprises abrasive grains. The abrasive grains have an action of mechanically polishing the object to be polished, and improve the polishing speed of the object to be polished.

本発明の一実施形態において、砥粒としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア等の金属酸化物粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子が挙げられる。これら砥粒の中で、シリカ(特にコロイダルシリカ)が好ましい。 In one embodiment of the present invention, the abrasive grains include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles. Specific examples of the inorganic particles include metal oxide particles such as silica, alumina, ceria, and titania, silicon nitride particles, silicon carbide particles, and boron nitride particles. Specific examples of the organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles. Among these abrasive grains, silica (particularly colloidal silica) is preferable.

本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均一次粒子径が10nm以上であることが好ましく、15nm以上であることがより好ましく、20nm以上であることがさらに好ましく、25nm以上であることがよりさらに好ましい。かような下限を有することによって、研磨対象物の研磨速度を向上させうる。本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均一次粒子径が60nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、40nm以下であることがさらに好ましい。かような上限を有することによって研磨対象物への研磨品質を向上させうる。なお、本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均一次粒子径は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用してもよい。 In one embodiment of the present invention, the average primary particle size of the abrasive grains is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, further preferably 20 nm or more, and more preferably 25 nm or more. More preferred. By having such a lower limit, the polishing speed of the object to be polished can be improved. In one embodiment of the present invention, the average primary particle size of the abrasive grains is preferably 60 nm or less, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 40 nm or less. By having such an upper limit, the polishing quality of the object to be polished can be improved. In one embodiment of the present invention, the average primary particle size of the abrasive grains may be a value measured by the method described in the examples.

本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均二次粒子径が、30nm以上であることが好ましく、35nm以上であることがより好ましく、40nm以上であることがさらに好ましく、45nm以上であることがよりさらに好ましく、50nm以上であることがよりさらに好ましい。かような下限を有することによって、研磨対象物の研磨速度を向上させうる。本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均二次粒子径が、100nm以下であることが好ましく、90nm以下であることがより好ましく、80nm以下であることがさらに好ましい。かような上限を有することによって研磨対象物への研磨品質を向上させうる。本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均二次粒子径は、実施例に記載の方法によって測定される値を採用してもよい。 In one embodiment of the present invention, the average secondary particle size of the abrasive grains is preferably 30 nm or more, more preferably 35 nm or more, further preferably 40 nm or more, and 45 nm or more. Is even more preferable, and 50 nm or more is even more preferable. By having such a lower limit, the polishing speed of the object to be polished can be improved. In one embodiment of the present invention, the average secondary particle size of the abrasive grains is preferably 100 nm or less, more preferably 90 nm or less, and further preferably 80 nm or less. By having such an upper limit, the polishing quality of the object to be polished can be improved. In one embodiment of the present invention, the average secondary particle size of the abrasive grains may be a value measured by the method described in the examples.

本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均会合度(平均二次粒子径/平均一次粒子径)の下限は、1.3以上であることが好ましく、1.4以上であることがより好ましく、1.5以上であることがさらに好ましい。かような下限を有することによって、一定の機械的研磨作用を得る事が可能で、研磨速度を向上できる技術的効果がある。本発明の一実施形態において、前記砥粒の平均会合度(平均二次粒子径/平均一次粒子径)の下限は、4.0以下であることが好ましく、3.5以下であることがより好ましく、3.0以下であることがさらに好ましく、2.5以下であることがよりさらに好ましく、2.4以下であることがよりさらに好ましい。かような上限を有することによって、粒子の肥大化による沈降及び、研磨対象物の欠陥を抑制できる技術的効果がある。 In one embodiment of the present invention, the lower limit of the average degree of association (average secondary particle size / average primary particle size) of the abrasive grains is preferably 1.3 or more, and more preferably 1.4 or more. It is preferably 1.5 or more, and more preferably 1.5 or more. By having such a lower limit, it is possible to obtain a certain mechanical polishing action, and there is a technical effect that the polishing speed can be improved. In one embodiment of the present invention, the lower limit of the average degree of association (average secondary particle size / average primary particle size) of the abrasive grains is preferably 4.0 or less, and more preferably 3.5 or less. It is more preferably 3.0 or less, still more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.4 or less. By having such an upper limit, there is a technical effect that sedimentation due to enlargement of particles and defects of the object to be polished can be suppressed.

本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記砥粒の含有量(固形分濃度)が、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、1.5質量%以上であることがさらに好ましく、2質量%以上であることがよりさらに好ましく、2.5質量%以上であることがよりさらに好ましく、3.0質量%以上であることがよりさらに好ましく、3.5質量%以上であることがよりさらに好ましい。かような下限を有することによって、研磨対象物の研磨速度を向上させうる。本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物中で、前記砥粒の含有量(固形分濃度)が、10質量%以下であることが好ましく、9質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることがさらに好ましく、7質量%以下であることがよりさらに好ましく、6質量%以下であることがよりさらに好ましく、5質量%以下であることがよりさらに好ましい。かような上限を有することによって研磨対象物への研磨品質を向上させうる。 In one embodiment of the present invention, the content (solid content concentration) of the abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.1% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more. It is more preferably 1.5% by mass or more, further preferably 2% by mass or more, further preferably 2.5% by mass or more, and 3.0% by mass or more. Is even more preferable, and 3.5% by mass or more is even more preferable. By having such a lower limit, the polishing speed of the object to be polished can be improved. In one embodiment of the present invention, the content (solid content concentration) of the abrasive grains in the polishing composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 9% by mass or less. It is more preferably 8% by mass or less, further preferably 7% by mass or less, further preferably 6% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less. By having such an upper limit, the polishing quality of the object to be polished can be improved.

上述のとおり、特許文献1には、タングステン膜の化学機械研磨に関し、シランカップリング剤を使用してコロイダルシリカの表面にカチオン性基が導入されたカチオン性修飾コロイダルシリカを使用することが好適であることの開示がある。ここで、このようなカチオン性基を有するコロイダルシリカの製造方法としては、特開2005−162533号公報に記載されているような、アミノエチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルジメチルエトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤またはN−トリメトキシシリルプロピル−N,N,N−トリメチルアンモニウム等の第4アンモニウム基を有するシランカップリング剤を砥粒の表面に固定化する方法が知られている。本発明の一実施形態における砥粒は、このような、アミノ基を有するシランカップリング剤または第4アンモニウム基を有するシランカップリング剤を砥粒の表面に固定化させてなる砥粒とは異にする。 As described above, in Patent Document 1, regarding chemical mechanical polishing of a tungsten film, it is preferable to use a cationically modified colloidal silica in which a cationic group is introduced into the surface of the colloidal silica using a silane coupling agent. There is a disclosure of what is. Here, as a method for producing colloidal silica having such a cationic group, aminoethyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, aminoethyltriethoxy, as described in JP-A-2005-162533, are used. A silane coupling agent having an amino group such as silane, aminopropyltriethoxysilane, aminopropyldimethylethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxysilane, aminobutyltriethoxysilane, or N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N- A method of immobilizing a silane coupling agent having a fourth ammonium group such as trimethylammonium on the surface of abrasive grains is known. The abrasive grains in one embodiment of the present invention are different from the abrasive grains obtained by immobilizing such a silane coupling agent having an amino group or a silane coupling agent having a quaternary ammonium group on the surface of the abrasive grains. To.

(シラノール基数が、0個/nmを超えて2.5個/nm以下)
本発明の一実施形態において、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、0個/nmを超えて2.5個/nm以下である。かかる実施形態によれば、研磨対象物(特に、タングステン)の研磨速度を向上させることができる。
(The number of silanol groups exceeds 0 / nm 2 and 2.5 / nm 2 or less)
In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 0 pieces / nm 2 and 2.5 pieces / nm 2 or less. According to such an embodiment, the polishing speed of the object to be polished (particularly tungsten) can be improved.

本発明の一実施形態において、前記シラノール基数が、2.4個/nm以下、2.3個/nm以下、2.2個/nm以下、2.1個/nm以下、2.0個/nm以下、1.9個/nm以下、あるいは、1.8個/nm以下である。かような上限を有することによって、研磨対象物(特に、タングステン)の研磨速度を向上させることができる。本発明の一実施形態において、前記シラノール基数が、0.2個/nm以上、0.4個/nm以上、0.6個/nm以上、0.8個/nm以上、1.0個/nm以上、1.2個/nm以上、1.4個/nm以上である。かような下限を有することによって、欠陥を抑制させる技術的効果がある。 In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups is 2.4 / nm 2 or less, 2.3 / nm 2 or less, 2.2 / nm 2 or less, 2.1 / nm 2 or less, 2 It is 0.0 pieces / nm 2 or less, 1.9 pieces / nm 2 or less, or 1.8 pieces / nm 2 or less. By having such an upper limit, the polishing speed of the object to be polished (particularly tungsten) can be improved. In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups is 0.2 / nm 2 or more, 0.4 / nm 2 or more, 0.6 / nm 2 or more, 0.8 / nm 2 or more, 1 .0 pieces / nm 2 or more, 1.2 pieces / nm 2 or more, 1.4 pieces / nm 2 or more. Having such a lower limit has a technical effect of suppressing defects.

ここで、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数を2.5個/nm以下にするためには、砥粒の製造方法の選択等により制御することができ、例えば、焼成等の熱処理を行うことが好適である。本発明の一実施形態において、焼成処理とは、例えば、砥粒(例えば、シリカ)を、120〜200℃の環境下に、30分以上保持する。このような、熱処理を施すことによって、砥粒表面のシラノール基数を、2.5個/nm以下等の所望の数値にせしめることができる。このような特殊な処理を施さない限り、砥粒表面のシラノール基数が2.5個/nm以下にはならない。 Here, in order to reduce the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains to 2.5 / nm 2 or less, it can be controlled by selecting a method for producing the abrasive grains, for example, heat treatment such as firing. It is preferable to do so. In one embodiment of the present invention, the firing treatment means, for example, holding abrasive grains (for example, silica) in an environment of 120 to 200 ° C. for 30 minutes or more. By performing such a heat treatment, the number of silanol groups on the surface of the abrasive grains can be reduced to a desired value such as 2.5 elements / nm 2 or less. Unless such a special treatment is applied, the number of silanol groups on the surface of the abrasive grains does not become 2.5 / nm 2 or less.

本発明の一実施形態において、シラノール基密度は、以下の測定方法または計算方法により、各パラメータを測定または算出した後、以下の方法により算出することができる。 In one embodiment of the present invention, the silanol group density can be calculated by the following method after measuring or calculating each parameter by the following measuring method or calculation method.

下記式中のCは、砥粒の合計質量を用い、下記式中のSは、砥粒のBET比表面積である。まず、固形分として1.50gの砥粒を200mlビーカーに採取し、100mlの純水を加えてスラリーとした後、30gの塩化ナトリウムを添加して溶解する。次に、1N 塩酸を添加してスラリーのpHを約3.0〜3.5に調整した後、スラリーが150mlになるまで純水を加える。このスラリーに対して、自動滴定装置(平沼産業株式会社製、COM−1700)使用して、25℃で0.1N 水酸化ナトリウムを用いてpHが4.0になるよう調整し、さらに、pH滴定によってpHを4.0から9.0に上げるのに要した0.1N 水酸化ナトリウム溶液の容量V[L]を測定する。シラノール基密度は、下記式により算出することができる。 C in the following formula uses the total mass of the abrasive grains, and S in the following formula is the BET specific surface area of the abrasive grains. First, 1.50 g of abrasive grains as a solid content are collected in a 200 ml beaker, 100 ml of pure water is added to form a slurry, and then 30 g of sodium chloride is added to dissolve the abrasive grains. Next, 1N hydrochloric acid is added to adjust the pH of the slurry to about 3.0 to 3.5, and then pure water is added until the slurry becomes 150 ml. For this slurry, an automatic titrator (COM-1700, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) was used to adjust the pH to 4.0 with 0.1N sodium hydroxide at 25 ° C., and further, the pH was adjusted to 4.0. The volume V [L] of the 0.1N sodium hydroxide solution required to raise the pH from 4.0 to 9.0 by titration is measured. The silanol group density can be calculated by the following formula.

Figure 2021161385
Figure 2021161385

上記式中、
ρは、シラノール基密度(個/nm)を表わし;
cは、滴定に用いた水酸化ナトリウム溶液の濃度(mol/L)を表わし;
Vは、pHを4.0から9.0に上げるのに要した水酸化ナトリウム溶液の容量(L)
を表わし;
は、アボガドロ定数(個/mol)を表わし;
Cは、砥粒の合計質量(固形分)(g)を表わし;
Sは、砥粒のBET比表面積の加重平均値(nm/g)を表わす。
In the above formula,
ρ represents the silanol group density (pieces / nm 2 );
c represents the concentration (mol / L) of the sodium hydroxide solution used for the titration;
V is the volume (L) of the sodium hydroxide solution required to raise the pH from 4.0 to 9.0.
Represents;
N A represents Avogadro constant (pieces / mol);
C represents the total mass (solid content) (g) of the abrasive grains;
S represents a weighted average value (nm 2 / g) of the BET specific surface area of the abrasive grains.

(シラノール基数が、2.5個/nm超)
本発明の一実施形態において、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、2.5個/nm超である。本発明の一実施形態において、前記シラノール基数が、3.0個/nm以上、4.0個/nm以上、あるいは、5.0個/nm以上である。かような下限を有することによって、欠陥を抑制させる技術的効果がある。本発明の一実施形態において、前記シラノール基数が、8.0個/nm以下、7.0個/nm以下、あるいは、6.0個/nm以下である。かような上限を有することによって、研磨速度を向上させる技術的効果がある。
(The number of silanol groups is 2.5 / nm over 2 )
In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 2.5 / nm 2. In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups is 3.0 / nm 2 or more, 4.0 / nm 2 or more, or 5.0 / nm 2 or more. Having such a lower limit has a technical effect of suppressing defects. In one embodiment of the present invention, the number of silanol groups is 8.0 / nm 2 or less, 7.0 / nm 2 or less, or 6.0 / nm 2 or less. Having such an upper limit has a technical effect of improving the polishing rate.

[炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩]
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩を含む。炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩は、砥粒の表面を修飾し、砥粒の表面のゼータ電位を調整する機能を有しうる。より具体的には、当該4級アミンまたはその塩は、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位を、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整することができる。ただし、研磨用組成物が、当該4級アミンまたはその塩を含むことで必ずしも、前記ゼータ電位を、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整することができるとは限らない。
[Quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof]
In one embodiment of the present invention, the polishing composition comprises a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof. A quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof may have a function of modifying the surface of the abrasive grains and adjusting the zeta potential on the surface of the abrasive grains. More specifically, the quaternary amine or a salt thereof can adjust the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4. However, it is not always possible to adjust the zeta potential to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4 when the polishing composition contains the quaternary amine or a salt thereof. ..

また、「炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する」であることが必須であるところ、4級アミン塩として水酸化テトラメチルアンモニウムを使用しても、本発明の所期の効果を奏することができない。当業者であれば、かような4級アミンまたはその塩の量を調整した上で、かつ、他の成分の添加を選択したりすることによって、前記ゼータ電位を、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整できる。 Further, where it is essential that "having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms", even if tetramethylammonium hydroxide is used as the quaternary amine salt, the desired effect of the present invention can be obtained. Can't. Those skilled in the art can adjust the amount of such a quaternary amine or a salt thereof, and by selecting the addition of other components, the zeta potential can be adjusted to the entire pH range of 2 to 4. Over, it can be adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、炭素数2以上のアルキル基を1つ、2つ、3つ、または4つ有する4級アミンまたはその塩を含む。その場合、当該4級アミンまたはその塩は、3つ、2つ、1つ、0個のメチル基を有する。本発明の一実施形態において、炭素数2以上のアルキル基を3つ以上有する4級アミンまたはその塩を使用することが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the polishing composition comprises a quaternary amine or a salt thereof having one, two, three, or four alkyl groups having two or more carbon atoms. In that case, the quaternary amine or salt thereof has 3, 2, 1, or 0 methyl groups. In one embodiment of the present invention, it is preferable to use a quaternary amine having three or more alkyl groups having two or more carbon atoms or a salt thereof.

本発明の一実施形態において、4級アミンまたはその塩は、炭素数2以上のアルキル基、炭素数3以上のアルキル基、または、炭素数4以上のアルキル基を有する。本発明の一実施形態において、4級アミンまたはその塩は、炭素数18以下のアルキル基、炭素数16以下のアルキル基、炭素数14以下のアルキル基、炭素数12以下のアルキル基、炭素数10以下のアルキル基、炭素数8以下のアルキル基、炭素数6以下のアルキル基、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数3以下のアルキル基を有する。かかる実施形態であることによって液体キャリアへの溶解性が向上する。中でも、本発明の所期の効果を効率的に奏するため、4級アミンまたはその塩が炭素数3以下のアルキル基を有することが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the quaternary amine or a salt thereof has an alkyl group having 2 or more carbon atoms, an alkyl group having 3 or more carbon atoms, or an alkyl group having 4 or more carbon atoms. In one embodiment of the present invention, the quaternary amine or a salt thereof has an alkyl group having 18 or less carbon atoms, an alkyl group having 16 or less carbon atoms, an alkyl group having 14 or less carbon atoms, an alkyl group having 12 or less carbon atoms, and an alkyl group having 12 or less carbon atoms. It has an alkyl group having 10 or less carbon atoms, an alkyl group having 8 or less carbon atoms, an alkyl group having 6 or less carbon atoms, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, or an alkyl group having 3 or less carbon atoms. Such an embodiment improves the solubility in a liquid carrier. Above all, it is preferable that the quaternary amine or a salt thereof has an alkyl group having 3 or less carbon atoms in order to efficiently exert the desired effect of the present invention.

本発明の一実施形態において、炭素数2〜18のアルキル基としては、直鎖でもよいし分岐を有していてもよく、例えば、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基等が挙げられる。ただし、本発明の所期の効果を効率よく奏させる観点から直鎖であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the alkyl group having 2 to 18 carbon atoms may be a linear group or may have a branched group, for example, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and the like. Examples thereof include sec-butyl group, tert-butyl group, hexyl group, octyl group and dodecyl group. However, it is preferable that it is linear from the viewpoint of efficiently producing the desired effect of the present invention.

本発明の一実施形態において、塩としては、水酸化物イオン、ハロゲン化物イオンが挙げられる。ハロゲン化物イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオンが好ましく挙げられる。 In one embodiment of the present invention, examples of the salt include hydroxide ion and halide ion. Preferred examples of the halide ion include chloride ion and bromide ion.

本発明の一実施形態において、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩は、下記式: In one embodiment of the present invention, the quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof has the following formula:

Figure 2021161385
Figure 2021161385

で示され、この際、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数2〜18のアルキル基であり、Yが、カウンターアニオンである。かかる実施形態によれば、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。 In this case, R 1 to R 4 are independently alkyl groups having 2 to 18 carbon atoms, and Y is a counter anion. According to such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.

かかる実施形態において、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数2以上のアルキル基、炭素数3以上のアルキル基、または、炭素数4以上のアルキル基である。また、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数18以下のアルキル基、炭素数16以下のアルキル基、炭素数14以下のアルキル基、炭素数12以下のアルキル基、炭素数10以下のアルキル基、炭素数8以下のアルキル基、炭素数6以下のアルキル基、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数3以下のアルキル基である。かかる実施形態であることによって液体キャリアへの溶解性が向上する。本発明の一実施形態において、アルキル基の炭素数が2〜4である。好ましくは、アルキル基の炭素数が2または3であ。かような実施形態によれば、本発明の所期の効果をより効率的に奏することができる。 In such an embodiment, R 1 to R 4 are independently an alkyl group having 2 or more carbon atoms, an alkyl group having 3 or more carbon atoms, or an alkyl group having 4 or more carbon atoms. Further, R 1 to R 4 independently have an alkyl group having 18 or less carbon atoms, an alkyl group having 16 or less carbon atoms, an alkyl group having 14 or less carbon atoms, an alkyl group having 12 or less carbon atoms, and 10 or less carbon atoms. , An alkyl group having 8 or less carbon atoms, an alkyl group having 6 or less carbon atoms, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, or an alkyl group having 3 or less carbon atoms. Such an embodiment improves the solubility in a liquid carrier. In one embodiment of the present invention, the alkyl group has 2 to 4 carbon atoms. Preferably, the alkyl group has 2 or 3 carbon atoms. According to such an embodiment, the desired effect of the present invention can be achieved more efficiently.

上記の実施形態において、Yは、水酸化物イオン、または、ハロゲン化物イオンでありうる。 In the above embodiment, Y can be a hydroxide ion or a halide ion.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩の含有量(有効成分濃度)は、0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.06質量%以上、0.08質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、または、0.3質量%以上である。かかる実施形態によれば、研磨速度向上及び、良好な分散安定性との技術的効果がある。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩の含有量(有効成分濃度)は、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.2質量%以下、0.15質量%以下、0.12質量%以下、あるいは、0.12質量%未満である。かかる実施形態によれば、研磨速度向上及び、良好な分散安定性との技術的効果がある。 In one embodiment of the present invention, the content (active component concentration) of the quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof in the polishing composition is 0.001% by mass or more and 0. 0.01% by mass or more, 0.03% by mass or more, 0.06% by mass or more, 0.08% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.2% by mass or more, or 0.3% by mass or more be. According to such an embodiment, there are technical effects of improving the polishing rate and good dispersion stability. In one embodiment of the present invention, the content (active component concentration) of the quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof in the polishing composition is 5% by mass or less and 3% by mass or less. Below, 1% by mass or less, 0.8% by mass or less, 0.6% by mass or less, 0.4% by mass or less, 0.3% by mass or less, 0.2% by mass or less, 0.15% by mass or less, 0 .12% by mass or less, or less than 0.12% by mass. According to such an embodiment, there are technical effects of improving the polishing rate and good dispersion stability.

[研磨用組成物のpH]
本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物のpHが、2〜5である。前記研磨用組成物のpHが2未満であると、本発明の所期の効果を奏することができない。前記研磨用組成物のpHが5超であると、シリカの分散安定性を損なう虞がある。本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物のpHが、2.2以上、2.4以上、2.6以上、2.8以上、3.0以上、3.2以上、3.4以上、3.6以上、あるいは、3.8以上でありうる。本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物のpHが、4.8以下、4.6以下、4.4以下、4.2以下、4.0以下、3.8以下、3.4以下、3.2以下、3.0以下、2.9未満、2.8以下、2.7以下、あるいは、2.6以下でありうる。かような下限を有することによって本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本明細書において、研磨用組成物のpHは、実施例に記載の方法に従って測定することができる。
[PH of polishing composition]
In one embodiment of the present invention, the pH of the polishing composition is 2-5. If the pH of the polishing composition is less than 2, the desired effect of the present invention cannot be achieved. If the pH of the polishing composition is more than 5, the dispersion stability of silica may be impaired. In one embodiment of the present invention, the pH of the polishing composition is 2.2 or higher, 2.4 or higher, 2.6 or higher, 2.8 or higher, 3.0 or higher, 3.2 or higher, 3.4. It can be 3.6 or more, or 3.8 or more. In one embodiment of the present invention, the pH of the polishing composition is 4.8 or less, 4.6 or less, 4.4 or less, 4.2 or less, 4.0 or less, 3.8 or less, 3.4 or less. Below, it can be 3.2 or less, 3.0 or less, less than 2.9, 2.8 or less, 2.7 or less, or 2.6 or less. By having such a lower limit, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved. In the present specification, the pH of the polishing composition can be measured according to the method described in Examples.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、pH調整剤を含む。かかるpH調整剤としては、酸、塩基、またはそれらの塩を使用することができる。 In one embodiment of the invention, the polishing composition comprises a pH adjuster. As such a pH adjuster, an acid, a base, or a salt thereof can be used.

本発明の一実施形態において、塩基としては上述の、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩が挙げられる。本発明の一実施形態において、塩基として、それ以外の化合物を含んでもよい。かような塩基としては、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン、アンモニウム溶液、水酸化第四アンモニウム等の有機塩基、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、第2族元素の水酸化物、ヒスチジン等のアミノ酸、アンモニア等が挙げられる。しかし、本発明の一実施形態によれば、塩基として、上述の、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩以外を含まない。かかる実施形態によれば、研磨速度向上及び、良好な分散安定性を実現できる。なお、本明細書中で使用される「含まない」との用語は、該当成分が、研磨用組成物中に全く含まれない他に、0.5質量ppm以下含む場合もその範疇である。 In one embodiment of the present invention, examples of the base include the above-mentioned quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof. In one embodiment of the present invention, other compounds may be contained as the base. Examples of such bases include amines such as aliphatic amines and aromatic amines, ammonium solutions, organic bases such as tetraammonium hydroxide, hydroxides of alkali metals such as potassium hydroxide, and hydroxylation of Group 2 elements. Examples include substances, amino acids such as histidine, and ammonia. However, according to one embodiment of the present invention, the base does not contain other than the above-mentioned quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof. According to such an embodiment, the polishing speed can be improved and good dispersion stability can be realized. The term "not included" as used in the present specification is also included in the case where the corresponding component is not contained in the polishing composition at all and is contained in an amount of 0.5 mass ppm or less.

本発明の一実施形態において、酸としては、過ヨウ素酸、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、およびリン酸等の無機酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、2−メチル酪酸、ヘキサン酸、3,3−ジメチル−酪酸、2−エチル酪酸、4−メチルペンタン酸、ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、安息香酸、ヒドロキシ酢酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ジグリコール酸、2−フランカルボン酸、2,5−フランジカルボン酸、3−フランカルボン酸、2−テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、およびフェノキシ酢酸等の有機酸が挙げられる。 In one embodiment of the present invention, the acid includes periodic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitrate, hydrofluoric acid, boric acid, carbonic acid, hypophobic acid, phobic acid, inorganic acids such as phosphoric acid, and formic acid. Acetic acid, propionic acid, butyric acid, pentanoic acid, 2-methylbutyric acid, hexanoic acid, 3,3-dimethyl-butyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, heptanic acid, 2-methylhexanoic acid, octanoic acid, 2 -Ethylhexanoic acid, benzoic acid, hydroxyacetic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelli acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, Examples thereof include organic acids such as diglycolic acid, 2-furancarboxylic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, 2-tetracarboxylic acid, methoxyacetic acid, methoxyphenylacetic acid, and phenoxyacetic acid.

本発明の一実施形態において、前記酸が、金属を酸化する機能を備える。金属を酸化する機能を備える酸としては、過ヨウ素酸、過酸化水素、過酢酸、過炭酸塩、過酸化尿素、過塩素酸;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどが挙げられる。かかる実施形態によれば、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、金属を酸化する機能を備える酸以外の酸を含まない。かかる実施形態によれば、研磨速度を向上できるとの技術的効果がある。 In one embodiment of the present invention, the acid has a function of oxidizing a metal. Examples of the acid having a function of oxidizing a metal include periodic acid, hydrogen peroxide, peracetic acid, percarbonate, urea peroxide and perchloric acid; sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate and the like. According to such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved. In one embodiment of the present invention, the polishing composition does not contain an acid other than an acid having a function of oxidizing a metal. According to such an embodiment, there is a technical effect that the polishing rate can be improved.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、1種の酸と、1種の塩基とを含む。 In one embodiment of the invention, the polishing composition comprises one acid and one base.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、酸の含有量(有効成分濃度)(2種以上はその合計)は、0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.06質量%以上、0.08質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、または、0.3質量%以上である。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、酸の含有量(有効成分濃度)(2種以上はその合計)は、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、0.2質量%以下、あるいは、0.15質量%以下である。 In one embodiment of the present invention, the acid content (active ingredient concentration) (two or more of them is the total) in the polishing composition is 0.001% by mass or more, 0.01% by mass or more, 0.03. It is mass% or more, 0.06 mass% or more, 0.08 mass% or more, 0.1 mass% or more, 0.2 mass% or more, or 0.3 mass% or more. In one embodiment of the present invention, the acid content (active ingredient concentration) (two or more of them is the total) in the polishing composition is 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, 0. 8% by mass or less, 0.6% by mass or less, 0.4% by mass or less, 0.3% by mass or less, 0.25% by mass or less, 0.2% by mass or less, or 0.15% by mass or less. ..

本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、塩基の含有量(有効成分濃度)(2種以上はその合計)は、0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.06質量%以上、0.08質量%以上、0.1質量%以上、0.15質量%以上、0.2質量%以上、0.3質量%以上、0.4質量%以上、0.5質量%以上、あるいは、0.6質量%以上である。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中、塩基の含有量(有効成分濃度)(2種以上はその合計)は、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.4質量%以下、0.3質量%以下、0.25質量%以下、0.2質量%以下、あるいは、0.15質量%以下、0.12質量%以下、あるいは、0.12質量%未満である。 In one embodiment of the present invention, the content of the base (active ingredient concentration) (the total of two or more types) in the polishing composition is 0.001% by mass or more, 0.01% by mass or more, 0.03. Mass% or more, 0.06% by mass or more, 0.08% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.15% by mass or more, 0.2% by mass or more, 0.3% by mass or more, 0.4% by mass % Or more, 0.5% by mass or more, or 0.6% by mass or more. In one embodiment of the present invention, the content of the base (active component concentration) (the total of two or more types) in the polishing composition is 5% by mass or less, 3% by mass or less, 1% by mass or less, 0. 8% by mass or less, 0.6% by mass or less, 0.4% by mass or less, 0.3% by mass or less, 0.25% by mass or less, 0.2% by mass or less, or 0.15% by mass or less, 0 .12% by mass or less, or less than 0.12% by mass.

なお、pH調整剤(酸、塩基)の含有量(有効成分濃度)の説明を行ったが、上述の含有量(有効成分濃度)には特に制限されず、研磨用組成物がpH2〜5の範囲内の所望のpHとなるように適宜調整すればよい。 Although the content (active ingredient concentration) of the pH adjuster (acid, base) has been described, the content (active ingredient concentration) is not particularly limited as described above, and the polishing composition has a pH of 2 to 5. It may be appropriately adjusted so that the desired pH is within the range.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物が、酸と、塩基とを含み、当該塩基が、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩のみであるか、または、当該4級アミンまたはその塩と、上述の塩基の少なくとも1つとの組み合わせであり、前記研磨用組成物のpHが、2〜5、2〜4.4、2〜4、2〜3、あるいは、2以上2.9未満に調整されている。かような実施形態であることによって、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。 In one embodiment of the invention, the polishing composition comprises only an acid and a base, the base being only a quaternary amine or a salt thereof having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms. , The quaternary amine or a salt thereof, and at least one of the above-mentioned bases, and the pH of the polishing composition is 2 to 5, 2 to 4.4, 2 to 4, 2 to 3, or It is adjusted to 2 or more and less than 2.9. By such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.

[ゼータ電位]
本発明の一実施形態において、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている。前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上を維持していないと、所期の効果を奏することができない。同様に、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、40mV未満を維持していないと、所期の効果を奏することができない。
[Zeta potential]
In one embodiment of the present invention, the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4. Unless the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is maintained at 15 mV or higher over the entire range of pH 2 to 4, the desired effect cannot be achieved. Similarly, if the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is not maintained below 40 mV over the entire range of pH 2 to 4, the desired effect cannot be achieved.

本発明の一実施形態において、前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜5の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている。かかる実施形態によって、よりpHが広い範囲に亘って、所期の効果を奏することができる。 In one embodiment of the present invention, the zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2-5. According to such an embodiment, the desired effect can be achieved over a wider range of pH.

本発明の一実施形態において、前記砥粒のゼータ電位が、38mV以下、36mV以下、34mV以下、32mV以下、30mV以下、28mV以下、26mV以下、25mV以下、24mV以下、22mV以下、22mV未満、21mV以下、20.7mV未満、または、20.5mV以下である。かような上限を有することで本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。 In one embodiment of the present invention, the zeta potential of the abrasive grains is 38 mV or less, 36 mV or less, 34 mV or less, 32 mV or less, 30 mV or less, 28 mV or less, 26 mV or less, 25 mV or less, 24 mV or less, 22 mV or less, less than 22 mV, 21 mV. Hereinafter, it is less than 20.7 mV or 20.5 mV or less. By having such an upper limit, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.

本発明の一実施形態において、前記砥粒のゼータ電位が、16mV以上、17mV以上、18mV以上、19mV以上、あるいは、20mV以上である。かような実施形態であることによって本発明の所期の効果をより効率的に奏することができる。 In one embodiment of the present invention, the zeta potential of the abrasive grains is 16 mV or more, 17 mV or more, 18 mV or more, 19 mV or more, or 20 mV or more. With such an embodiment, the desired effect of the present invention can be achieved more efficiently.

[酸化剤]
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、酸化剤を含んでもよい。本発明の一実施形態において、研磨用組成物が、金属を酸化する機能を備える酸を含まない場合、酸化剤を含んでもよい。
[Oxidant]
In one embodiment of the present invention, the polishing composition may contain an oxidizing agent. In one embodiment of the present invention, if the polishing composition does not contain an acid having a function of oxidizing a metal, an oxidizing agent may be contained.

本発明の一実施形態において、酸化剤としては、過酸化物が好ましい。このような過酸化物の具体例としては、以下に制限されないが、過酸化水素、過酢酸、過炭酸塩、過酸化尿素、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、一過硫酸カリウムおよびオキソンなどが挙げられる。上記酸化剤は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。 In one embodiment of the present invention, the oxidizing agent is preferably a peroxide. Specific examples of such peroxides are not limited to the following, but are not limited to hydrogen peroxide, peracetic acid, percarbonate, urea peroxide, sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, potassium monosulfate and oxone. And so on. The above-mentioned oxidizing agent may be used alone or in combination of two or more.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の酸化剤の含有量(有効成分濃度)(2種以上の場合はその合計)の下限は、0.001質量%以上、0.005質量%以上、0.01質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、または、0.3質量%以上である。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の酸化剤の含有量(有効成分濃度)(2種以上の場合はその合計)の上限は、10質量%以下、5質量%以下、3質量%以下、1質量%以下、あるいは、0.5質量%以下である。 In one embodiment of the present invention, the lower limit of the content (active ingredient concentration) of the oxidizing agent (the total of two or more kinds) in the polishing composition is 0.001% by mass or more and 0.005% by mass. As mentioned above, it is 0.01% by mass or more, 0.1% by mass or more, 0.2% by mass or more, or 0.3% by mass or more. In one embodiment of the present invention, the upper limit of the content (active ingredient concentration) of the oxidizing agent (the total of two or more kinds) in the polishing composition is 10% by mass or less, 5% by mass or less, and 3% by mass. % Or less, 1% by mass or less, or 0.5% by mass or less.

[液体キャリア]
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、液体キャリアを含む。液体キャリアは、各成分を分散または溶解させる機能を有する。液体キャリアは、水のみであることがより好ましい。また、液体キャリアは、各成分の分散または溶解のために、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。
[Liquid carrier]
In one embodiment of the invention, the polishing composition comprises a liquid carrier. The liquid carrier has a function of dispersing or dissolving each component. More preferably, the liquid carrier is water only. Further, the liquid carrier may be a mixed solvent of water and an organic solvent for dispersion or dissolution of each component.

水は、研磨対象物の汚染や他の成分の作用を阻害するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水等を用いることが好ましい。 The water is preferably water containing as little impurities as possible from the viewpoint of contaminating the object to be polished and inhibiting the action of other components. Here, the purity of water can be increased by, for example, operations such as removal of impurity ions using an ion exchange resin, removal of foreign substances by a filter, and distillation. Specifically, as the water, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water and the like are preferably used.

[他の添加剤]
本発明の一実施形態において、研磨用組成物は、他の添加剤を含んでも、含まなくてもよい。含む場合は、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されるように留意すべきである。他の添加剤としては、具体的には、錯化剤、金属防食剤、防腐剤、防カビ剤、還元剤、水溶性高分子、難溶性の有機物を溶解するための有機溶媒等が挙げられる。
[Other additives]
In one embodiment of the invention, the polishing composition may or may not contain other additives. If included, care should be taken to ensure that the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to greater than or equal to 15 mV and less than 40 mV over the entire range of pH 2-4. Specific examples of other additives include complexing agents, metal anticorrosive agents, preservatives, fungicides, reducing agents, water-soluble polymers, organic solvents for dissolving sparingly soluble organic substances, and the like. ..

上記他の添加剤のうち、錯化剤、金属防食剤、防腐剤、及び防カビ剤について説明する。 Among the above other additives, a complexing agent, a metal anticorrosive agent, an antiseptic agent, and an antifungal agent will be described.

(錯化剤)
錯化剤は、研磨対象物の表面を化学的にエッチングする作用を有し、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度をより効果的に向上させうる。
(Coordinating agent)
The complexing agent has an action of chemically etching the surface of the object to be polished, and can more effectively improve the polishing rate of the object to be polished by the polishing composition.

錯化剤の例としては、例えば、無機酸またはその塩、有機酸またはその塩、ニトリル化合物、アミノ酸、およびキレート剤等が挙げられる。これら錯化剤は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。また、該錯化剤は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 Examples of complexing agents include inorganic acids or salts thereof, organic acids or salts thereof, nitrile compounds, amino acids, chelating agents and the like. These complexing agents may be used alone or in combination of two or more. Further, as the complexing agent, a commercially available product or a synthetic product may be used.

錯化剤として、前記無機酸または前記有機酸の塩を用いてもよい。特に、弱酸と強塩基との塩、強酸と弱塩基との塩、または弱酸と弱塩基との塩を用いた場合には、pHの緩衝作用を期待することができる。このような塩の例としては、例えば、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、ピロリン酸カリウム、シュウ酸カリウム、クエン酸三ナトリウム、(+)−酒石酸カリウム、ヘキサフルオロリン酸カリウム等が挙げられる。 As the complexing agent, the inorganic acid or the salt of the organic acid may be used. In particular, when a salt of a weak acid and a strong base, a salt of a strong acid and a weak base, or a salt of a weak acid and a weak base is used, a pH buffering action can be expected. Examples of such salts include, for example, potassium chloride, sodium sulfate, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium tetrafluoroborate, potassium pyrophosphate, potassium oxalate, trisodium citrate, (+)-potassium tartrate, hexafluoro. Examples include potassium phosphate and the like.

ニトリル化合物の具体例としては、例えば、アセトニトリル、アミノアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル等が挙げられる。 Specific examples of the nitrile compound include acetonitrile, aminoacetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, benzonitrile, glutaloginitrile, methoxynitrile, and the like.

アミノ酸の具体例としては、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、N−メチルグリシン、N,N−ジメチルグリシン、2−アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン、トリシン、3,5−ジヨード−チロシン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−アラニン、チロキシン、4−ヒドロキシ−プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、S−(カルボキシメチル)−システイン、4−アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン、アルギニン、カナバニン、シトルリン、δ−ヒドロキシ−リシン、クレアチン、ヒスチジン、1−メチル−ヒスチジン、3−メチル−ヒスチジンおよびトリプトファンが挙げられる。 Specific examples of amino acids include glycine, α-alanine, β-alanine, N-methylglycine, N, N-dimethylglycine, 2-aminobutyric acid, norvaline, valine, leucine, norleucine, isoleucine, phenylalanine, proline, sarcosin, Ornitine, lysine, taurine, serine, threonine, homoserine, tyrosine, bicin, tricine, 3,5-diiodo-tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -alanine, tyrosin, 4-hydroxy-proline, cysteine, methionine , Ethionin, lanthionin, cystathionine, cystine, tyrosine, aspartic acid, glutamic acid, S- (carboxymethyl) -cysteine, 4-aminobutyric acid, asparagine, glutamine, azaserine, arginine, canabanine, citrulin, δ-hydroxy-lysine, creatine , Histidine, 1-methyl-histidine, 3-methyl-histidine and tryptophan.

キレート剤の具体例としては、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、N,N,N−トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン−N,N,N’,N’−テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、1,2−ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸(SS体)、N−(2−カルボキシラートエチル)−L−アスパラギン酸、β−アラニンジ酢酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、N,N’−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N’−ジ酢酸、1,2−ジヒドロキシベンゼン−4,6−ジスルホン酸等が挙げられる。 Specific examples of the chelating agent include nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, N, N, N-trimethylenephosphonic acid, ethylenediamine-N, N, N', N'-tetramethylenesulfonic acid, and transcyclohexane. Diamine tetraacetic acid, 1,2-diaminopropane tetraacetic acid, glycol ether diaminetetraacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, ethylenediaminediaminediamine (SS form), N- (2-carboxylate ethyl) -L-aspartic acid, β -Alanindiacetic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, N, N'-bis (2-hydroxybenzyl) ethylenediamine-N, N'-diacetic acid , 1,2-Dihydroxybenzene-4,6-disulfonic acid and the like.

研磨用組成物が錯化剤を含む場合の、錯化剤の含有量(有効成分濃度)は特に制限されない。例えば、錯化剤の含有量(有効成分濃度)の下限は、少量でも効果を発揮するため特に限定されるものではないが、0.001g/L以上であることが好ましく、0.01g/L以上であることがより好ましく、1g/L以上であることがさらに好ましい。また、錯化剤の含有量(有効成分濃度)の上限は、20g/L以下であることが好ましく、15g/L以下であることがより好ましく、10g/L以下であることがさらに好ましい。このような範囲であれば、研磨対象物の研磨速度が向上し、また、研磨用組成物を用いて研磨した後の、研磨対象物の表面の平滑性を向上させる上で有利である。 When the polishing composition contains a complexing agent, the content of the complexing agent (active ingredient concentration) is not particularly limited. For example, the lower limit of the content (active ingredient concentration) of the complexing agent is not particularly limited because it exerts an effect even in a small amount, but is preferably 0.001 g / L or more, preferably 0.01 g / L. The above is more preferable, and 1 g / L or more is further preferable. The upper limit of the content (active ingredient concentration) of the complexing agent is preferably 20 g / L or less, more preferably 15 g / L or less, and further preferably 10 g / L or less. Within such a range, the polishing speed of the object to be polished is improved, and it is advantageous in improving the smoothness of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition.

(金属防食剤)
金属防食剤は、金属の溶解を防ぐことで研磨表面の面荒れ等の表面状態の悪化を抑えるよう作用する。
(Metal corrosion inhibitor)
The metal anticorrosive agent acts to prevent deterioration of the surface condition such as surface roughness of the polished surface by preventing the dissolution of the metal.

金属防食剤は、複素環式化合物または界面活性剤である。複素環式化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環式化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。該金属防食剤は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。また、該金属防食剤は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 The metal corrosion inhibitor is a heterocyclic compound or a surfactant. The number of heterocyclic members in the heterocyclic compound is not particularly limited. Further, the heterocyclic compound may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring. The metal anticorrosive agent may be used alone or in combination of two or more. Further, as the metal anticorrosive agent, a commercially available product or a synthetic product may be used.

複素環化合物の具体例としては、例えば、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物、フラザン化合物等の含窒素複素環化合物が挙げられる。 Specific examples of the heterocyclic compound include, for example, pyrrole compound, pyrazole compound, imidazole compound, triazole compound, tetrazole compound, pyridine compound, pyrazine compound, pyridazine compound, pyrindin compound, indridin compound, indole compound, isoindole compound, and indazole. Compounds, purine compounds, quinolidine compounds, quinoline compounds, isoquinoline compounds, naphthylidine compounds, phthalazine compounds, quinoxalin compounds, quinazoline compounds, cinnoline compounds, buteridine compounds, thiazole compounds, isothiazole compounds, oxazole compounds, isooxazole compounds, frazane compounds, etc. Examples include nitrogen-containing heterocyclic compounds.

さらに具体的な例を挙げると、ピラゾール化合物の例としては、例えば、1H−ピラゾール、4−ニトロ−3−ピラゾールカルボン酸、3,5−ピラゾールカルボン酸、3−アミノ−5−フェニルピラゾール、5−アミノ−3−フェニルピラゾール、3,4,5−トリブロモピラゾール、3−アミノピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3,5−ジメチル−1−ヒドロキシメチルピラゾール、3−メチルピラゾール、1−メチルピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、4−アミノ−ピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、アロプリノール、4−クロロ−1H−ピラゾロ[3,4−D]ピリミジン、3,4−ジヒドロキシ−6−メチルピラゾロ(3,4−B)−ピリジン、6−メチル−1H−ピラゾロ[3,4−b]ピリジン−3−アミン等が挙げられる。 More specific examples include, for example, 1H-pyrazole, 4-nitro-3-pyrazolecarboxylic acid, 3,5-pyrazolecarboxylic acid, 3-amino-5-phenylpyrazole, 5 -Amino-3-phenylpyrazole, 3,4,5-tribromopyrazole, 3-aminopyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, 3,5-dimethyl-1-hydroxymethylpyrazole, 3-methylpyrazole, 1-methyl Pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 4-amino-pyrazolo [3,4-d] pyrimidine, alloprinol, 4-chloro-1H-pyrazolo [3,4-D] pyrimidin, 3,4-dihydroxy-6 Examples thereof include −methylpyrazolo (3,4-B) -pyridine, 6-methyl-1H-pyrazolo [3,4-b] pyridine-3-amine and the like.

イミダゾール化合物の例としては、例えば、イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルピラゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、5,6−ジメチルベンゾイミダゾール、2−アミノベンゾイミダゾール、2−クロロベンゾイミダゾール、2−メチルベンゾイミダゾール、2−(1−ヒドロキシエチル)ベンズイミダゾール、2−ヒドロキシベンズイミダゾール、2−フェニルベンズイミダゾール、2,5−ジメチルベンズイミダゾール、5−メチルベンゾイミダゾール、5−ニトロベンズイミダゾール等が挙げられる。 Examples of imidazole compounds include, for example, imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 1,2-dimethylpyrazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-isopropylimidazole, benzimidazole, 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-aminobenzoimidazole, 2-chlorobenzoimidazole, 2-methylbenzimidazole, 2- (1-hydroxyethyl) benzimidazole, 2-hydroxybenzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 2 , 5-Dimethylbenzimidazole, 5-methylbenzimidazole, 5-nitrobenzimidazole and the like.

トリアゾール化合物の例としては、例えば、1,2,3−トリアゾール(1H−BTA)、1,2,4−トリアゾール、1−メチル−1,2,4−トリアゾール、メチル−1H−1,2,4−トリアゾール−3−カルボキシレート、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸、1,2,4−トリアゾール−3−カルボン酸メチル、1H−1,2,4−トリアゾール−3−チオール、3,5−ジアミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−チオール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−ベンジル−4H−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−5−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール、3−ニトロ−1,2,4−トリアゾール、3−ブロモ−5−ニトロ−1,2,4−トリアゾール、4−(1,2,4−トリアゾール−1−イル)フェノール、4−アミノ−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジプロピル−4H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジメチル−4H−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−3,5−ジペプチル−4H−1,2,4−トリアゾール、5−メチル−1,2,4−トリアゾール−3,4−ジアミン、1H−ベンゾトリアゾール、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、1−アミノベンゾトリアゾール、1−カルボキシベンゾトリアゾール、5−クロロ−1H−ベンゾトリアゾール、5−ニトロ−1H−ベンゾトリアゾール、5−カルボキシ−1H−ベンゾトリアゾール、5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール、5,6−ジメチル−1H−ベンゾトリアゾール、1−(1’,2’−ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]−5−メチルベンゾトリアゾール、1−[N,N−ビス(ヒドロキシエチル)アミノメチル]−4−メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。 Examples of triazole compounds include, for example, 1,2,3-triazole (1H-BTA), 1,2,4-triazole, 1-methyl-1,2,4-triazole, methyl-1H-1,2, 4-Triazole-3-carboxylate, 1,2,4-Triazole-3-carboxylic acid, methyl 1,2,4-triazole-3-carboxylate, 1H-1,2,4-triazole-3-thiol, 3,5-Diamino-1H-1,2,4-triazole, 3-amino-1,2,4-triazole-5-thiol, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3-amino- 5-benzyl-4H-1,2,4-triazole, 3-amino-5-methyl-4H-1,2,4-triazole, 3-nitro-1,2,4-triazole, 3-bromo-5- Nitro-1,2,4-triazole, 4- (1,2,4-triazole-1-yl) phenol, 4-amino-1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dipropyl-4H -1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dimethyl-4H-1,2,4-triazole, 4-amino-3,5-dipeptyl-4H-1,2,4-triazole, 5 -Methyl-1,2,4-triazole-3,4-diamine, 1H-benzotriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-aminobenzotriazole, 1-carboxybenzotriazole, 5-chloro-1H-benzotriazole, 5 -Nitro-1H-benzotriazole, 5-carboxy-1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, 5,6-dimethyl-1H-benzotriazole, 1- (1', 2'-dicarboxyethyl) Bentriazole, 1- [N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl] benzotriazole, 1- [N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl] -5-methylbenzotriazole, 1- [N, N- Bis (hydroxyethyl) aminomethyl] -4-methylbenzotriazole and the like can be mentioned.

テトラゾール化合物の例としては、例えば、1H−テトラゾール、5−メチルテトラゾール、5−アミノテトラゾール、および5−フェニルテトラゾール等が挙げられる。 Examples of the tetrazole compound include, for example, 1H-tetrazole, 5-methyltetrazole, 5-aminotetrazole, 5-phenyltetrazole and the like.

インダゾール化合物の例としては、例えば、1H−インダゾール、5−アミノ−1H−インダゾール、5−ニトロ−1H−インダゾール、5−ヒドロキシ−1H−インダゾール、6−アミノ−1H−インダゾール、6−ニトロ−1H−インダゾール、6−ヒドロキシ−1H−インダゾール、3−カルボキシ−5−メチル−1H−インダゾール等が挙げられる。 Examples of indazole compounds include, for example, 1H-indazole, 5-amino-1H-indazole, 5-nitro-1H-indazole, 5-hydroxy-1H-indazole, 6-amino-1H-indazole, 6-nitro-1H. -Indazole, 6-hydroxy-1H-indazole, 3-carboxy-5-methyl-1H-indazole and the like can be mentioned.

インドール化合物の例としては、例えば1H−インドール、1−メチル−1H−インドール、2−メチル−1H−インドール、3−メチル−1H−インドール、4−メチル−1H−インドール、5−メチル−1H−インドール、6−メチル−1H−インドール、7−メチル−1H−インドール、4−アミノ−1H−インドール、5−アミノ−1H−インドール、6−アミノ−1H−インドール、7−アミノ−1H−インドール、4−ヒドロキシ−1H−インドール、5−ヒドロキシ−1H−インドール、6−ヒドロキシ−1H−インドール、7−ヒドロキシ−1H−インドール、4−メトキシ−1H−インドール、5−メトキシ−1H−インドール、6−メトキシ−1H−インドール、7−メトキシ−1H−インドール、4−クロロ−1H−インドール、5−クロロ−1H−インドール、6−クロロ−1H−インドール、7−クロロ−1H−インドール、4−カルボキシ−1H−インドール、5−カルボキシ−1H−インドール、6−カルボキシ−1H−インドール、7−カルボキシ−1H−インドール、4−ニトロ−1H−インドール、5−ニトロ−1H−インドール、6−ニトロ−1H−インドール、7−ニトロ−1H−インドール、4−ニトリル−1H−インドール、5−ニトリル−1H−インドール、6−ニトリル−1H−インドール、7−ニトリル−1H−インドール、2,5−ジメチル−1H−インドール、1,2−ジメチル−1H−インドール、1,3−ジメチル−1H−インドール、2,3−ジメチル−1H−インドール、5−アミノ−2,3−ジメチル−1H−インドール、7−エチル−1H−インドール、5−(アミノメチル)インドール、2−メチル−5−アミノ−1H−インドール、3−ヒドロキシメチル−1H−インドール、6−イソプロピル−1H−インドール、5−クロロ−2−メチル−1H−インドール等が挙げられる。 Examples of indole compounds include, for example, 1H-indole, 1-methyl-1H-indole, 2-methyl-1H-indole, 3-methyl-1H-indole, 4-methyl-1H-indole, 5-methyl-1H-. Indole, 6-methyl-1H-indole, 7-methyl-1H-indole, 4-amino-1H-indole, 5-amino-1H-indole, 6-amino-1H-indole, 7-amino-1H-indole, 4-Hydroxy-1H-indole, 5-hydroxy-1H-indole, 6-hydroxy-1H-indole, 7-hydroxy-1H-indole, 4-methoxy-1H-indole, 5-methoxy-1H-indole, 6- Methoxy-1H-indole, 7-methoxy-1H-indole, 4-chloro-1H-indole, 5-chloro-1H-indole, 6-chloro-1H-indole, 7-chloro-1H-indole, 4-carboxy- 1H-indole, 5-carboxy-1H-indole, 6-carboxy-1H-indole, 7-carboxy-1H-indole, 4-nitro-1H-indole, 5-nitro-1H-indole, 6-nitro-1H- Indole, 7-nitro-1H-indole, 4-nitrile-1H-indole, 5-nitrile-1H-indole, 6-nitrile-1H-indole, 7-nitrile-1H-indole, 2,5-dimethyl-1H- Indole, 1,2-dimethyl-1H-indole, 1,3-dimethyl-1H-indole, 2,3-dimethyl-1H-indole, 5-amino-2,3-dimethyl-1H-indole, 7-ethyl- 1H-indole, 5- (aminomethyl) indole, 2-methyl-5-amino-1H-indole, 3-hydroxymethyl-1H-indole, 6-isopropyl-1H-indole, 5-chloro-2-methyl-1H -Indole etc. can be mentioned.

また、金属防食剤として使用される界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられる。 Further, examples of the surfactant used as a metal anticorrosive agent include anionic surfactants, cationic surfactants and amphoteric surfactants.

陰イオン性界面活性剤の例としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸、アルキルエーテル硫酸、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、およびこれらの塩等が挙げられる。 Examples of anionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether acetic acid, polyoxyethylene alkyl sulfate ester, alkyl sulfate ester, polyoxyethylene alkyl ether sulfuric acid, alkyl ether sulfuric acid, alkylbenzene sulfonic acid, and alkyl phosphate ester. , Polyoxyethylene alkyl phosphate ester, polyoxyethylene sulfosuccinic acid, alkyl sulfosuccinic acid, alkylnaphthalene sulfonic acid, alkyldiphenyl ether disulfonic acid, salts thereof and the like.

陽イオン性界面活性剤の例としては、例えば、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、アルキルアミン塩等が挙げられる。 Examples of cationic surfactants include alkyldimethylammonium salts, alkylbenzyldimethylammonium salts, alkylamine salts and the like.

両性界面活性剤の例としては、例えば、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。 Examples of amphoteric surfactants include alkyl betaines, alkyl amine oxides and the like.

非イオン性界面活性剤の具体例としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、およびアルキルアルカノールアミドが挙げられる。 Specific examples of nonionic surfactants include polyoxyalkylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ethers, sorbitan fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters, polyoxyethylene alkylamines, and alkyl alkanols. Examples include amide.

研磨用組成物が金属防食剤を含む場合の、金属防食剤の含有量(有効成分濃度)は特に制限されない。例えば、金属防食剤の含有量(有効成分濃度)の下限は、0.001g/L以上であることが好ましく、0.005g/L以上であることがより好ましく、0.01g/L以上であることがさらに好ましい。また、金属防食剤の含有量(有効成分濃度)の上限は、10g/L以下であることが好ましく、5g/L以下であることがより好ましく、2g/L以下であることがさらに好ましい。このような範囲であれば、金属の溶解を防ぎ研磨表面の面荒れ等の表面状態の悪化を抑えることができる。 When the polishing composition contains a metal anticorrosive agent, the content (active ingredient concentration) of the metal anticorrosive agent is not particularly limited. For example, the lower limit of the content (active ingredient concentration) of the metal anticorrosive agent is preferably 0.001 g / L or more, more preferably 0.005 g / L or more, and 0.01 g / L or more. Is even more preferable. The upper limit of the content (active ingredient concentration) of the metal anticorrosive agent is preferably 10 g / L or less, more preferably 5 g / L or less, and further preferably 2 g / L or less. Within such a range, it is possible to prevent the metal from melting and suppress deterioration of the surface condition such as surface roughness of the polished surface.

(防腐剤および防カビ剤)
さらに、研磨用組成物に必要であれば含まれうる防腐剤および防カビ剤としては、例えば、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オンや5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン等のイソチアゾリン系防腐剤、パラオキシ安息香酸エステル類、およびフェノキシエタノール等が挙げられる。これら防腐剤および防カビ剤は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。
(Preservatives and fungicides)
Further, examples of preservatives and fungicides that can be contained in the polishing composition if necessary include 2-methyl-4-isothiazolin-3-one and 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3. Examples thereof include isothiazolinone-based preservatives such as −ON, paraoxybenzoic acid esters, and phenoxyethanol. These preservatives and fungicides may be used alone or in combination of two or more.

[研磨用組成物の実施形態の特に好ましい組み合わせ等]
上述のとおり全ての実施形態の組み合わせが本願では開示されていると理解されなければならないが以下では研磨用組成物の実施形態の特に好ましい組み合わせ等について説明を行う。
[A particularly preferable combination of embodiments of the polishing composition, etc.]
As described above, it must be understood that all combinations of embodiments are disclosed in the present application, but particularly preferable combinations of embodiments of the polishing composition will be described below.

すなわち、本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物のpHが、2〜5、2〜4(4以下)、2〜3、あるいは、2以上2.9未満であり、前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4、あるいは、pH2〜5の全範囲に亘って、15mV以上32mV以下に調整されている。かかる実施形態によれば本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。また、かかる実施形態において、前記砥粒のゼータ電位が、25mV以下、22mV以下、22mV未満、21mV以下、20.7mV未満、または、20.5mV以下である。また、かかる実施形態において、前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、0個/nmを超えて2.5個/nm以下である。また、かかる実施形態において、研磨用組成物が、酸を含み、前記酸が、金属を酸化する機能を備える。また、かかる実施形態において、4級アミンまたはその塩におけるアルキル基の炭素数が3以下、または2である。かような実施形態によれば、本発明の所期の効果を顕著に得ることができる。 That is, according to one embodiment of the present invention, the pH of the polishing composition is 2 to 5, 2 to 4 (4 or less), 2 to 3, or 2 or more and less than 2.9, and the abrasive grains. The zeta potential of the above is adjusted to 15 mV or more and 32 mV or less over the entire range of pH 2 to 4 or pH 2 to 5. According to such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved. Further, in such an embodiment, the zeta potential of the abrasive grains is 25 mV or less, 22 mV or less, 22 mV or less, 21 mV or less, 20.7 mV or less, or 20.5 mV or less. Further, in such an embodiment, the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 0 elements / nm 2 and 2.5 elements / nm 2 or less. Further, in such an embodiment, the polishing composition contains an acid, and the acid has a function of oxidizing a metal. Further, in such an embodiment, the number of carbon atoms of the alkyl group in the quaternary amine or its salt is 3 or less, or 2. According to such an embodiment, the desired effect of the present invention can be remarkably obtained.

なお、本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の金属イオンの含有量が、0.01質量ppm未満である。かかる実施形態であることによって、ゼータ電位を所期の範囲にすることができ、タングステンの研磨速度を向上させることができる。 In one embodiment of the present invention, the content of metal ions in the polishing composition is less than 0.01 mass ppm. By such an embodiment, the zeta potential can be set in the desired range, and the polishing rate of tungsten can be improved.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物が、塩酸を含有しない。かかる実施形態であることによって、ゼータ電位を所期の範囲にすることができ、タングステンの研磨速度を向上させることができる。 In one embodiment of the invention, the polishing composition does not contain hydrochloric acid. By such an embodiment, the zeta potential can be set in the desired range, and the polishing rate of tungsten can be improved.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物が、シクロデキストリンを含有しない。かかる実施形態であることによって、ゼータ電位を所期の範囲にすることができ、タングステンの研磨速度を向上させることができる。 In one embodiment of the invention, the polishing composition does not contain cyclodextrin. By such an embodiment, the zeta potential can be set in the desired range, and the polishing rate of tungsten can be improved.

[研磨対象物]
本発明の一実施形態において、研磨対象物としては、タングステン、あるいは、タングステン合金(合金を構成する金属中におけるタングステンの質量の割合が最も大きい合金)が好適である。本発明の一実施形態において、研磨対象物として、窒化ケイ素、酸化ケイ素およびポリシリコンからなる群から選択された材料を含む。ここで、酸化ケイ素を含む面としては、TEOSを原料に成膜した酸化ケイ素膜、HDP膜、USG膜、PSG膜、BPSG膜、RTO膜などを含む面が挙げられる。これらの中でも、TEOSを原料に成膜した酸化ケイ素膜が好ましい。特に、研磨用組成物のpHが3〜5の領域で酸化ケイ素膜(特に、TEOSを原料に成膜した酸化ケイ素膜)の研磨速度が顕著に向上することを本発明者らは確認している。これは砥粒であるシリカおよび酸化ケイ素の表面電位によって静電的吸引作用が働くためと考えられる。
[Object to be polished]
In one embodiment of the present invention, tungsten or a tungsten alloy (an alloy having the largest proportion of the mass of tungsten in the metal constituting the alloy) is suitable as the object to be polished. In one embodiment of the present invention, the object to be polished includes a material selected from the group consisting of silicon nitride, silicon oxide and polysilicon. Here, as the surface containing silicon oxide, a surface containing a silicon oxide film, an HDP film, a USG film, a PSG film, a BPSG film, an RTO film, etc. formed from TEOS as a raw material can be mentioned. Among these, a silicon oxide film formed from TEOS as a raw material is preferable. In particular, the present inventors have confirmed that the polishing rate of the silicon oxide film (particularly, the silicon oxide film formed from TEOS as a raw material) is remarkably improved in the region where the pH of the polishing composition is 3 to 5. There is. It is considered that this is because the electrostatic attraction action works by the surface potentials of silica and silicon oxide which are abrasive grains.

<研磨用組成物の製造方法>
本発明の一実施形態によれば、研磨用組成物の製造方法は、特に制限されない。例えば、砥粒と、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩と、液体キャリアとを混合すること、を含み、前記研磨用組成物のpHを、2〜5とし、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位を、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整することを有する、研磨用組成物の製造方法が提供される。各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10〜40℃が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。
<Manufacturing method of polishing composition>
According to one embodiment of the present invention, the method for producing the polishing composition is not particularly limited. For example, the polishing composition comprises mixing an abrasive grain, a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof, and a liquid carrier, and the pH of the polishing composition is set to 2 to 5. Provided is a method for producing a polishing composition, which comprises adjusting the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4. The temperature at which each component is mixed is not particularly limited, but is preferably 10 to 40 ° C., and may be heated to increase the dissolution rate. Further, the mixing time is not particularly limited.

前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位を、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整するには、上述のとおり、4級アミンまたはその塩の量を調整した上で、他の成分の添加の要否を選択したり、添加量を調整したりすることによって、実現することができる。上述のとおり砥粒のゼータ電位は20mV以上が好ましいところ、他の成分の添加によっては20mV未満になったり、あるいは、研磨対象物の研磨速度が低下したりする虞がある。 In order to adjust the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4, the amount of the quaternary amine or a salt thereof is adjusted as described above. Therefore, it can be realized by selecting whether or not the addition of other components is necessary or adjusting the amount of addition. As described above, the zeta potential of the abrasive grains is preferably 20 mV or more, but depending on the addition of other components, the zeta potential may be less than 20 mV, or the polishing speed of the object to be polished may decrease.

<研磨方法および基板の製造方法>
本発明においては、上記の研磨用組成物を用いて、研磨対象物の研磨を行うことを有する、研磨対象物の研磨方法が提供される。また、本発明においては、当該研磨方法を用いて、研磨前基板を研磨することを有する、基板の製造方法が提供される。本発明の一実施形態において、基板としては、タングステン、酸化ケイ素(TEOS由来の酸化ケイ素)等の[研磨対象物]で列挙した対象が好適である。
<Polishing method and substrate manufacturing method>
The present invention provides a method for polishing an object to be polished, which comprises polishing the object to be polished using the above-mentioned composition for polishing. Further, in the present invention, there is provided a method for manufacturing a substrate, which comprises polishing the substrate before polishing by using the polishing method. In one embodiment of the present invention, as the substrate, the objects listed in [Abrasion target] such as tungsten and silicon oxide (silicon oxide derived from TEOS) are suitable.

本発明の一実施形態において、研磨方法は、研磨装置を用いることで実施されうる。 In one embodiment of the present invention, the polishing method can be carried out by using a polishing device.

研磨装置としては、研磨対象物を有する基板等を保持するホルダーと回転数を変更可能なモータ等とが取り付けてあり、研磨パッド(研磨布)を貼り付け可能な研磨定盤を有する一般的な研磨装置を使用することができる。 As a polishing device, a holder for holding a substrate or the like having an object to be polished and a motor or the like whose rotation speed can be changed are attached, and a polishing platen to which a polishing pad (polishing cloth) can be attached is generally provided. Polishing equipment can be used.

前記研磨パッドとしては、一般的な不織布、ポリウレタン、および多孔質フッ素樹脂等を特に制限なく使用することができる。研磨パッドには、研磨液が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。 As the polishing pad, general non-woven fabric, polyurethane, porous fluororesin and the like can be used without particular limitation. It is preferable that the polishing pad is grooved so that the polishing liquid can be collected.

研磨条件にも特に制限はなく、例えば、研磨定盤の回転速度は、10〜500rpmが好ましく、研磨対象物を有する基板にかける圧力(研磨圧力)は、0.5〜10psiが好ましい。 The polishing conditions are also not particularly limited. For example, the rotation speed of the polishing surface plate is preferably 10 to 500 rpm, and the pressure (polishing pressure) applied to the substrate having the object to be polished is preferably 0.5 to 10 psi.

研磨パッドに研磨用組成物を供給する方法も特に制限されず、例えば、ポンプ等で連続的に供給する方法が採用される。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に本発明の研磨用組成物で覆われていることが好ましい。 The method of supplying the polishing composition to the polishing pad is also not particularly limited, and for example, a method of continuously supplying the polishing composition with a pump or the like is adopted. Although the supply amount is not limited, it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing composition of the present invention.

研磨終了後、基板を流水中で洗浄し、スピンドライヤ等により基板上に付着した水滴を払い落として乾燥させることにより、基板が得られる。 After the polishing is completed, the substrate is washed in running water, and the water droplets adhering to the substrate are wiped off by a spin dryer or the like and dried to obtain the substrate.

本発明は、下記態様および形態を包含する。 The present invention includes the following aspects and forms.

1. 研磨用組成物であって、砥粒と、炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩と、液体キャリアと、を含み、前記研磨用組成物のpHが、2〜5であり、前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、研磨用組成物。 1. 1. The polishing composition contains abrasive grains, a quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof, and a liquid carrier, and the pH of the polishing composition is 2 to 2. 5. The polishing composition, wherein the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4.

2. 前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜5の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、1.に記載の研磨用組成物。 2. 1. The zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 5. The polishing composition according to.

3. 前記砥粒のゼータ電位が、32mV以下に調整されている、1.または2.に記載の研磨用組成物。 3. 3. 1. The zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 32 mV or less. Or 2. The polishing composition according to.

4. 前記4級アミンまたはその塩が、下記式: 4. The quaternary amine or a salt thereof has the following formula:

Figure 2021161385
Figure 2021161385

で示され、
この際、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数2〜18のアルキル基であり、Yが、カウンターアニオンである、1.〜3.のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
Indicated by
At this time, R 1 to R 4 are independently alkyl groups having 2 to 18 carbon atoms, and Y is a counter anion. ~ 3. The polishing composition according to any one of the above items.

5. 前記アルキル基の炭素数が2〜4である、4.に記載の研磨用組成物。 5. 4. The alkyl group has 2 to 4 carbon atoms. The polishing composition according to.

6. 前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、0個/nmを超えて2.5個/nm以下である、1.〜5.のいずれかに記載の研磨用組成物。 6. 1. The number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 0 / nm 2 and 2.5 / nm 2 or less. ~ 5. The polishing composition according to any one of.

7. 前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、2.5個/nm超である、請求項1.〜5.のいずれかに記載の研磨用組成物。 7. 1. The number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 2.5 / nm 2. ~ 5. The polishing composition according to any one of.

8. 前記研磨用組成物のpHが、4以下であり、前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上32mV以下に調整されている、1.に記載の研磨用組成物。 8. 1. The pH of the polishing composition is 4 or less, and the zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 15 mV or more and 32 mV or less over the entire range of pH 2 to 4. The polishing composition according to.

9. 酸を含む、1.〜8.のいずれかに記載の研磨用組成物。 9. Contains acid 1. ~ 8. The polishing composition according to any one of.

10. 前記酸が、金属を酸化する機能を備える、9.に記載の研磨用組成物。 10. 9. The acid has a function of oxidizing a metal. The polishing composition according to.

11. 1.〜10.のいずれかに記載の研磨用組成物を用いて、研磨対象物の研磨を行うことを有する、研磨対象物の研磨方法。 11. 1. 1. -10. A method for polishing an object to be polished, which comprises polishing the object to be polished using the polishing composition according to any one of.

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。また、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)/相対湿度40〜50%RHの条件下で行われた。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "part" mean "mass%" and "part by mass", respectively. Further, in the following examples, unless otherwise specified, the operation was performed under the conditions of room temperature (25 ° C.) / relative humidity of 40 to 50% RH.

<研磨用組成物の調製>
表1に示される組成の、砥粒(平均一次粒子径が30nmであるコロイダルシリカの平均二次粒子径は61nmであり、平均一次粒子径が35nmであるコロイダルシリカの平均二次粒子径は67nmである)と、酸と、塩基と、酸化剤と、添加剤とを水中で攪拌混合することにより、各研磨用組成物を調製した(混合温度:約25℃、混合時間:約10分)。なお、表1中の「−」は、その成分を添加しなかったことを意味する。
<Preparation of polishing composition>
Abrasive grains (coloidal silica having an average primary particle size of 30 nm has an average secondary particle size of 61 nm and an average primary particle size of 35 nm have an average secondary particle size of 67 nm) having the compositions shown in Table 1. Each polishing composition was prepared by stirring and mixing the acid, the base, the oxidizing agent, and the additive in water (mixing temperature: about 25 ° C., mixing time: about 10 minutes). .. In addition, "-" in Table 1 means that the component was not added.

<砥粒の平均一次粒子径>
砥粒の平均一次粒子径は、マイクロメリテックス社製の“Flow SorbII 2300”を用いて測定されたBET法による砥粒の比表面積と、砥粒の密度とから算出した。
<Average primary particle size of abrasive grains>
The average primary particle size of the abrasive grains was calculated from the specific surface area of the abrasive grains by the BET method measured using "Flow SorbII 2300" manufactured by Micromeritex Co., Ltd. and the density of the abrasive grains.

<砥粒の平均二次粒子径>
砥粒の平均二次粒子径は、Microtrac社製の“UPA−UT151”を用いて測定された動的光散乱法により算出した。
<Average secondary particle size of abrasive grains>
The average secondary particle size of the abrasive grains was calculated by a dynamic light scattering method measured using "UPA-UT151" manufactured by Microtrac.

<研磨用組成物のpH>
研磨用組成物のpHは、ガラス電極式水素イオン濃度指示計(株式会社堀場製作所製 型番:F−23)を使用し、標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液pH:4.01(25℃)、中性リン酸塩pH緩衝液pH:6.86(25℃)、炭酸塩pH緩衝液pH:10.01(25℃))を用いて3点校正した後で、ガラス電極を研磨用組成物に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定することにより決定した。
<pH of polishing composition>
For the pH of the polishing composition, a glass electrode type hydrogen ion concentration indicator (Horiba Seisakusho Co., Ltd. model number: F-23) was used, and a standard buffer solution (phthalate pH buffer solution pH: 4.01 (25 ° C.)) was used. ), Neutral phosphate pH buffer pH: 6.86 (25 ° C), carbonate pH buffer pH: 10.01 (25 ° C)), and then polish the glass electrode after three-point calibration. It was determined by putting it in the composition and measuring the value after it became stable after 2 minutes or more.

<砥粒のゼータ(ζ)電位>
研磨用組成物を大塚電子株式会社製ELS−Z2に供し、測定温度25℃でフローセルを用い、レーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)により測定を行った。得られたデータをSmoluchowskiの式で解析することにより、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位を算出した。
<Zeta (ζ) potential of abrasive grains>
The polishing composition was subjected to ELS-Z2 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., and the measurement was carried out by a laser Doppler method (electrophoretic light scattering measurement method) using a flow cell at a measurement temperature of 25 ° C. The zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition was calculated by analyzing the obtained data with the formula of Smoluchowski.

<W 研磨速度>
研磨用組成物を用いて、研磨前後の研磨対象物の厚み(膜厚)を、手動シート抵抗器(VR−120、株式会社日立国際電気製)によって測定した。研磨前後の研磨対象物の厚み(膜厚)の差を研磨時間で除することによって、研磨速度(Removal Rate)(Å/分)を求めた。なお、研磨対象物としては、タングステンウェーハ(大きさ:32mm×32mm)を使用した。
<W polishing speed>
Using the polishing composition, the thickness (film thickness) of the object to be polished before and after polishing was measured by a manual sheet resistor (VR-120, manufactured by Hitachi Kokusai Electric Inc.). The polishing rate (Removal Rate) (Å / min) was determined by dividing the difference in the thickness (film thickness) of the object to be polished before and after polishing by the polishing time. A tungsten wafer (size: 32 mm × 32 mm) was used as the object to be polished.

(研磨条件)
研磨機:片面CMP研磨機(ENGIS)
研磨パッド:ポリウレタン製パッド(IC1010:ロームアンドハース社製)
圧力:2.4psi
プラテン(定盤)回転数:100rpm
ヘッド(キャリア)回転数:100rpm
研磨用組成物の流量:100ml/min
ドレス:Diamond Disk(in−situ condition)。
(Polishing conditions)
Polishing machine: Single-sided CMP polishing machine (ENGIS)
Polishing pad: Polyurethane pad (IC1010: Roam and Haas)
Pressure: 2.4psi
Platen (surface plate) rotation speed: 100 rpm
Head (carrier) rotation speed: 100 rpm
Flow rate of polishing composition: 100 ml / min
Dress: Diamond Disk (in-situ condition).

<保存安定性>
研磨用組成物を80℃で1週間保管した。保管前後の研磨用組成物の状態を目視により確認して、安定性を以下の判断基準に従って評価した。得られた結果を表1に示す。
<Storage stability>
The polishing composition was stored at 80 ° C. for 1 week. The state of the polishing composition before and after storage was visually confirmed, and the stability was evaluated according to the following criteria. The results obtained are shown in Table 1.

(安定性の評価基準)
○:研磨用組成物の状態に変化がなかった
×:研磨用組成物に含まれる砥粒の沈降もしくは凝集(白濁)が発生した。
(Stability evaluation criteria)
◯: No change in the state of the polishing composition ×: Sedimentation or aggregation (white turbidity) of abrasive grains contained in the polishing composition occurred.

具体的には、×は、研磨用組成物に含まれる砥粒の凝集を反映した結果であると考えられるため、安定性の点から好ましくない。 Specifically, x is considered to be the result of reflecting the aggregation of abrasive grains contained in the polishing composition, and is therefore not preferable from the viewpoint of stability.

Figure 2021161385
Figure 2021161385

Figure 2021161385
Figure 2021161385

<考察>
実施例の研磨用組成物は、組成物としての安定性が維持され、かつ、タングステンの研磨速度を向上できる。これに対し、比較例の研磨用組成物は、組成物としての安定性が悪い、および/または、タングステンの研磨速度を向上させることができない。
<Discussion>
The polishing composition of the example can maintain the stability as a composition and can improve the polishing rate of tungsten. On the other hand, the polishing composition of the comparative example has poor stability as a composition and / or cannot improve the polishing rate of tungsten.

ここで、タングステンは酸性領域でマイナスのゼータ電位を有する。具体的には、pH2では−25mV程度、pH3では−40mV程度、pH4では−50mV程度、pH5では−55mV程度である。当業者の常識からすると、砥粒表面のゼータ電位と、タングステン表面のゼータ電位とが異符号であり、かつ、各ゼータ電位の絶対値の和が大きければ大きいほど、砥粒と、タングステンとの引力が大きくなり、研磨速度が向上するはずである。しかしながら、コロイダルシリカの表面にアミノ基が導入されたカチオン修飾コロイダルシリカを使用した、ゼータ電位が40mV以上である比較例の研磨用組成物の研磨速度と比べて、ゼータ電位が40mV未満に調整されているコロイダルシリカを使用した実施例の研磨用組成物の研磨速度の方が有意に高い研磨速度を実現した。 Here, tungsten has a negative zeta potential in the acidic region. Specifically, it is about -25 mV at pH 2, about -40 mV at pH 3, about -50 mV at pH 4, and about -55 mV at pH 5. According to the common wisdom of those skilled in the art, the greater the sum of the zeta potentials on the surface of the abrasive grains and the zeta potentials on the surface of tungsten, and the greater the sum of the absolute values of each zeta potential, the more the abrasive grains and tungsten The attractive force should be increased and the polishing speed should be improved. However, the zeta potential is adjusted to less than 40 mV as compared with the polishing rate of the polishing composition of the comparative example in which the zeta potential is 40 mV or more using the cation-modified colloidal silica having an amino group introduced on the surface of the colloidal silica. The polishing rate of the polishing composition of the example using the colloidal silica was significantly higher.

この結果は当業者の常識に反するものであり、換言すれば、本発明の研磨用組成物は予期せぬ技術的効果を有していると言うことができる。 This result is contrary to the common sense of those skilled in the art, in other words, it can be said that the polishing composition of the present invention has an unexpected technical effect.

本出願は、2020年3月30日に出願された日本特許出願番号第2020−061354号に基づいており、その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組みこまれる。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2020-061354 filed on March 30, 2020, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Claims (11)

研磨用組成物であって、
砥粒と、
炭素数2以上のアルキル基を少なくとも1つ有する4級アミンまたはその塩と、
液体キャリアと、
を含み、
前記研磨用組成物のpHが、2〜5であり、
前記研磨用組成物における前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、研磨用組成物。
A polishing composition
Abrasive grains and
A quaternary amine having at least one alkyl group having 2 or more carbon atoms or a salt thereof,
With liquid carriers
Including
The pH of the polishing composition is 2 to 5, and the polishing composition has a pH of 2 to 5.
A polishing composition in which the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 4.
前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜5の全範囲に亘って、15mV以上40mV未満に調整されている、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 15 mV or more and less than 40 mV over the entire range of pH 2 to 5. 前記砥粒のゼータ電位が、32mV以下に調整されている、請求項1または2に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 or 2, wherein the zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 32 mV or less. 前記4級アミンまたはその塩が、下記式:
Figure 2021161385

で示され、
この際、R〜Rが、それぞれ独立して、炭素数2〜18のアルキル基であり、Yが、カウンターアニオンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
The quaternary amine or a salt thereof has the following formula:
Figure 2021161385

Indicated by
At this time, the polishing according to any one of claims 1 to 3 , wherein R 1 to R 4 are independently alkyl groups having 2 to 18 carbon atoms and Y − is a counter anion. Composition.
前記アルキル基の炭素数が2〜4である、請求項4に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 4, wherein the alkyl group has 2 to 4 carbon atoms. 前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、0個/nmを超えて2.5個/nm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 0 pieces / nm 2 and 2.5 pieces / nm 2 or less. 前記砥粒の単位表面積あたりのシラノール基数が、2.5個/nm超である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of silanol groups per unit surface area of the abrasive grains is more than 2.5 / nm 2. 前記研磨用組成物のpHが、4以下であり、前記砥粒のゼータ電位が、pH2〜4の全範囲に亘って、15mV以上32mV以下に調整されている、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the pH of the polishing composition is 4 or less, and the zeta potential of the abrasive grains is adjusted to 15 mV or more and 32 mV or less over the entire range of pH 2 to 4. Composition. 酸を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 8, which comprises an acid. 前記酸が、金属を酸化する機能を備える、請求項9に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 9, wherein the acid has a function of oxidizing a metal. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の研磨用組成物を用いて、研磨対象物の研磨を行うことを有する、研磨対象物の研磨方法。 A method for polishing an object to be polished, which comprises polishing the object to be polished using the polishing composition according to any one of claims 1 to 10.
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