JP2022056348A - Polishing composition and manufacturing method thereof, polishing method, and substrate manufacturing method - Google Patents

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JP2022056348A JP2021118843A JP2021118843A JP2022056348A JP 2022056348 A JP2022056348 A JP 2022056348A JP 2021118843 A JP2021118843 A JP 2021118843A JP 2021118843 A JP2021118843 A JP 2021118843A JP 2022056348 A JP2022056348 A JP 2022056348A
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Yukinobu Yoshizaki
貴仁 長野
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Abstract

To provide means capable of achieving a remarkably high selectivity and a remarkably high step reduction effect between different materials while achieving a high polishing rate for a specific material.SOLUTION: A polishing composition according to the present invention includes silica with organic acid fixed on the surface and polyalkylene glycol, and the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution of polyalkylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) has two or more peaks within a predetermined molecular weight range, at least one of which is a peak derived from polyethylene glycol, and pH is 3 or more and 6 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、研磨用組成物およびその製造方法、研磨方法ならびに基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing composition, a method for producing the same, a polishing method, and a method for producing a substrate.

半導体デバイス製造プロセスにおいては、半導体デバイスの性能の向上につれて、配線をより高密度かつ高集積に製造する技術が必要とされている。このような半導体デバイスの製造プロセスにおいてCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)は、必須のプロセスとなっている。半導体回路の微細化が進むにつれ、パターンウェハの凹凸に要求される平坦性が高くなり、CMPによりナノオーダーの高い平坦性を実現することが求められている。CMPにより高い平滑性を実現するためには、パターンウェハの凸部を高い研磨速度で研磨する一方で凹部はあまり研磨しないことが好ましい。 In the semiconductor device manufacturing process, as the performance of semiconductor devices is improved, a technique for manufacturing wiring with higher density and higher integration is required. CMP (Chemical Mechanical Polishing) has become an indispensable process in the manufacturing process of such a semiconductor device. As the miniaturization of semiconductor circuits progresses, the flatness required for the unevenness of pattern wafers increases, and it is required to realize high flatness on the nano-order by CMP. In order to achieve high smoothness by CMP, it is preferable to polish the convex portion of the pattern wafer at a high polishing rate while not polishing the concave portion very much.

半導体ウェハは、例えば、回路を形成する多結晶シリコン、絶縁材料である酸化ケイ素、トレンチまたはビアの一部ではない二酸化ケイ素表面をエッチング中の損傷から保護するための窒化ケイ素といった異種材料から構成される。このため、研磨用組成物による各材料の研磨速度の違いによって、ある材料が他の材料に比べて過度に削られるディッシングといった現象等に起因して、段差が残ってしまうという問題がある。これらのことから、パターンウェハの研磨工程において、段差を十分に解消することが求められている。 Semiconductor wafers are composed of dissimilar materials such as polycrystalline silicon that forms circuits, silicon oxide that is an insulating material, and silicon nitride that protects the surface of silicon dioxide that is not part of a trench or via from damage during etching. To. For this reason, there is a problem that a step remains due to a phenomenon such as dishing in which a certain material is excessively ground as compared with other materials due to a difference in the polishing speed of each material depending on the polishing composition. For these reasons, it is required to sufficiently eliminate the step in the pattern wafer polishing process.

この要求に応じるための技術として、例えば、特許文献1には、窒化ケイ素等の化学反応性に乏しい研磨対象物を、多結晶シリコン等に比べて高速で研磨可能な研磨用組成物が開示されている。具体的には、かような研磨用組成物として、有機酸を固定化したコロイダルシリカを含有し、pHが6以下である研磨用組成物が開示されている。 As a technique for meeting this demand, for example, Patent Document 1 discloses a polishing composition capable of polishing a polishing object having poor chemical reactivity such as silicon nitride at a higher speed than that of polycrystalline silicon or the like. ing. Specifically, as such a polishing composition, a polishing composition containing colloidal silica on which an organic acid is immobilized and having a pH of 6 or less is disclosed.

また、例えば、特許文献2には、窒化ケイ素等の研磨速度を維持または向上しつつ、多結晶シリコンや酸化ケイ素等の研磨速度を抑制して、ディッシング現象を抑制し、段差を低減することが可能な研磨用組成物が開示されている。具体的には、かような研磨用組成物として、有機酸を表面に固定したシリカと、ポリオキシアルキレン基含有化合物と、を含有し、ポリオキシアルキレン基含有化合物についてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量(ポリエチレングリコール換算)の分子量分布が2つ以上のピークを有し、pHが7以下である、研磨用組成物が開示されている。 Further, for example, Patent Document 2 describes that while maintaining or improving the polishing rate of silicon nitride or the like, the polishing rate of polycrystalline silicon, silicon oxide or the like is suppressed, the dishing phenomenon is suppressed, and the step is reduced. Possible polishing compositions are disclosed. Specifically, as such a polishing composition, a silica having an organic acid immobilized on the surface and a polyoxyalkylene group-containing compound are contained, and gel permeation chromatography (gel permeation chromatography) for the polyoxyalkylene group-containing compound ( A polishing composition is disclosed in which the molecular weight distribution of the weight average molecular weight (polyethylene glycol equivalent) according to GPC) has two or more peaks and the pH is 7 or less.

特開2012-040671号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-040671 国際公開第2016/052281号International Publication No. 2016/052281

しかしながら、近年、半導体デバイス等に要求される性能が向上する中で、研磨用組成物による研磨性能のさらなる向上が期待されている。例えば、特許文献1および特許文献2に記載の研磨用組成物よりも、さらに高い異種材料間の選択比を示し、かつ、異種材料を含む研磨用組成物を研磨した際に、さらに高い段差低減効果を示す研磨用組成物が期待されている。 However, in recent years, while the performance required for semiconductor devices and the like has improved, further improvement in polishing performance by the polishing composition is expected. For example, it shows a higher selectivity between different materials than the polishing compositions described in Patent Documents 1 and 2, and further reduces the step when the polishing composition containing different materials is polished. A polishing composition showing an effect is expected.

そこで本発明は、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうる手段を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a means capable of realizing a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while realizing a high polishing rate for a specific material.

本発明の上記課題は、以下の手段によって解決されうる:
有機酸を表面に固定したシリカと、
ポリアルキレングリコールと、
を含有し、
前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、
前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、
前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであり、
pHが3以上6以下である、研磨用組成物。
The above problems of the present invention can be solved by the following means:
Silica with organic acid fixed on the surface and
With polyalkylene glycol
Contains,
The molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) for the polyalkylene glycol has two or more peaks.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less.
The polyalkylene glycol contains polyethylene glycol and
At least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is a peak derived from polyethylene glycol.
A polishing composition having a pH of 3 or more and 6 or less.

また、本発明の上記課題は、以下の手段によっても解決されうる:
有機酸を表面に固定したシリカと、
ポリアルキレングリコールと、
を混合する混合工程を有し、
前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、
前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの、少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークである、
pHが3以上6以下である、研磨用組成物の製造方法。
The above-mentioned problems of the present invention can also be solved by the following means:
Silica with organic acid fixed on the surface and
With polyalkylene glycol
Has a mixing step to mix
The molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) for the polyalkylene glycol has two or more peaks.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less.
The polyalkylene glycol contains polyethylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is a peak derived from polyethylene glycol.
A method for producing a polishing composition, which has a pH of 3 or more and 6 or less.

そして、本発明の上記課題は、以下の手段によっても解決されうる:
有機酸を表面に固定したシリカと、
ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールと、
ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が100以上800以下であるポリアルキレングリコールと、
を混合する混合工程を有する、
pHが3以上6以下である、研磨用組成物の製造方法。
The above-mentioned problems of the present invention can also be solved by the following means:
Silica with organic acid fixed on the surface and
In the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC), polyethylene glycol having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less,
In the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC), polyalkylene glycol having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less,
Have a mixing step of mixing,
A method for producing a polishing composition, which has a pH of 3 or more and 6 or less.

本発明によれば、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうる手段が提供されうる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a means capable of realizing a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while realizing a high polishing rate for a specific material.

以下、本発明の実施の形態を説明する。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、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下の範囲)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で実施する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following embodiments. Further, in the present specification, "XY" indicating a range means "X or more and Y or less". Unless otherwise specified, operations and measurements of physical properties are carried out under the conditions of room temperature (range of 20 ° C. or higher and 25 ° C. or lower) / relative humidity of 40% RH or higher and 50% RH or lower.

<研磨用組成物>
本発明の一態様は、有機酸を表面に固定したシリカと、ポリアルキレングリコールと、を含有し、前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであり、pHが3以上6以下である、研磨用組成物に関する。
<Polishing composition>
One aspect of the present invention contains silica having an organic acid immobilized on the surface and polyalkylene glycol, and has two polyethylene glycol-equivalent molecular weight distributions of the polyalkylene glycol by gel permeation chromatography (GPC). At least one peak of the molecular weight distribution having the above peaks has a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, and at least one peak of the molecular weight distribution has a peak top molecular weight of 100 or more. The polyalkylene glycol has a peak of 800 or less, the polyalkylene glycol contains polyethylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is a peak derived from polyethylene glycol. The present invention relates to a composition for polishing having a pH of 3 or more and 6 or less.

かような研磨用組成物によれば、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうる手段が提供されうる。 According to such a polishing composition, it is possible to provide a means capable of achieving a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while achieving a high polishing rate for a specific material.

特に、本発明の一実施形態において、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素(SiN)等のケイ素-酸素結合を有する材料および多結晶シリコン(ポリシリコン、Poly-Si)等のケイ素-ケイ素結合を有する材料のうちの少なくとも一方とを含む研磨対象物において、本発明の効果はより顕著に奏される。より詳細には、ケイ素-窒素結合を有する材料の研磨速度がより高まる。本発明の一実施形態において、ケイ素-酸素結合を有する材料の研磨速度に対するケイ素-窒素結合を有する材料の研磨速度の比(ケイ素-酸素結合を有する材料に対するケイ素-窒素結合を有する材料の選択比)、およびケイ素-ケイ素結合を有する材料に対するケイ素-窒素結合を有する材料の研磨速度の比(ケイ素-ケイ素結合を有する材料に対するケイ素-窒素結合を有する材料の選択比)がより高まる。本発明の一実施形態において、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果がより高まる。本発明の一実施形態において、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果がより高まる。 In particular, in one embodiment of the present invention, a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride, a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide (SiN), and polycrystalline silicon (polysilicon, Poly-Si) and the like. The effects of the present invention are more pronounced in objects to be polished, including at least one of the silicon-silicon bonds of the above. More specifically, the polishing rate of the material having a silicon-nitrogen bond is further increased. In one embodiment of the present invention, the ratio of the polishing rate of a material having a silicon-nitrogen bond to the polishing rate of a material having a silicon-oxygen bond (selection ratio of a material having a silicon-nitrogen bond to a material having a silicon-oxygen bond). ), And the ratio of the polishing rate of the material having a silicon-nitrogen bond to the material having a silicon-silicon bond (selection ratio of the material having a silicon-nitrogen bond to the material having a silicon-silicon bond) is further increased. In one embodiment of the present invention, the effect of reducing the step difference of the object to be polished containing a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide is further enhanced. In one embodiment of the present invention, the effect of reducing the step difference of the object to be polished including a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-silicon bond such as polysilicon is further enhanced.

本発明が、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうることの詳細な理由は不明であるが、以下のメカニズムによると推測される。 The detailed reason why the present invention can realize a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while achieving a high polishing rate for a specific material is unknown, but the following It is presumed to be due to the mechanism.

有機酸を表面に固定したシリカのゼータ電位はマイナスであり、かつ絶対値も大きくなる。また、研磨対象物に含まれる材料は、pH6以下において、ゼータ電位がプラスとなるものが存在する。そのため、研磨用組成物のpHが6以下であれば、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカと、このpH範囲でゼータ電位がプラスとなる材料とは、電気的に反発することなく、むしろ引き合うようになる。また、有機酸を表面に固定したシリカは、ヒドロキシ基以外の官能基である、有機酸由来の官能基を有する。この有機酸由来の官能基と、ポリアルキレングリコールとは相互作用せず、シリカが本来有している親水性が発揮され易くなる。さらに、酸性条件下では、有機酸を表面に固定したシリカのゼータ電位が大きいため、有機酸を表面に固定したシリカ同士の電気的反発が起き、有機酸を表面に固定したシリカの分散安定性が向上する。これらのことから、pHが6以下である研磨用組成物において、砥粒として有機酸を表面に固定したシリカを用いることにより、このpH範囲でゼータ電位がプラスとなる材料に対する高い研磨速度が得られることとなる。なお、pHが6以下の範囲において、ゼータ電位がプラスとなる材料としては、例えば、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料等が挙げられる。 The zeta potential of silica with an organic acid fixed on the surface is negative and the absolute value is also large. In addition, some of the materials contained in the object to be polished have a positive zeta potential at a pH of 6 or less. Therefore, if the pH of the polishing composition is 6 or less, the silica in which the organic acid in the polishing composition is fixed on the surface and the material having a positive zeta potential in this pH range electrically repel each other. Rather, they will be attracted to each other. Further, silica having an organic acid immobilized on the surface has a functional group derived from an organic acid, which is a functional group other than the hydroxy group. This organic acid-derived functional group does not interact with the polyalkylene glycol, and the hydrophilicity inherent in silica is easily exhibited. Furthermore, under acidic conditions, the zeta potential of the silica with the organic acid fixed on the surface is large, so that electrical repulsion occurs between the silicas with the organic acid fixed on the surface, and the dispersion stability of the silica with the organic acid fixed on the surface occurs. Is improved. From these facts, in the polishing composition having a pH of 6 or less, by using silica having an organic acid fixed on the surface as abrasive grains, a high polishing rate can be obtained for a material having a positive zeta potential in this pH range. Will be done. Examples of the material having a positive zeta potential in the pH range of 6 or less include materials having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride.

また、ポリアルキレングリコールは、水素結合等の作用によって、研磨対象物の表面に吸着する。そして、ポリアルキレングリコールは、砥粒によるメカニカル作用から、研磨対象物の表面を保護するよう作用する。ここで、研磨対象物の種類によって、ポリアルキレングリコールの吸着のし易さが変化する。このことから、研磨対象物の種類、研磨用組成物中のポリアルキレングリコールの種類、これらの組み合わせ等の選択によって、研磨用組成物による研磨速度、および異種材料間の選択比の制御が可能となる。さらに、分子量分布が2つ以上のピークを有するポリアルキレングリコールを研磨用組成物に含ませることで、より大きな分子量を有する成分が吸着した隙間を、より小さな分子量を有する成分が埋めるようにさらに吸着する。その結果、研磨対象物の表面により緻密な保護膜が形成されることとなり、段差低減効果がより向上する。 Further, the polyalkylene glycol is adsorbed on the surface of the object to be polished by the action of hydrogen bonding or the like. The polyalkylene glycol acts to protect the surface of the object to be polished from the mechanical action of the abrasive grains. Here, the ease of adsorption of polyalkylene glycol changes depending on the type of the object to be polished. From this, it is possible to control the polishing speed by the polishing composition and the selection ratio between different materials by selecting the type of the polishing object, the type of the polyalkylene glycol in the polishing composition, the combination thereof, and the like. Become. Further, by including the polyalkylene glycol having two or more peaks in the molecular weight distribution in the polishing composition, the gap in which the component having a larger molecular weight is adsorbed is further adsorbed so that the component having a smaller molecular weight fills the gap. do. As a result, a dense protective film is formed on the surface of the object to be polished, and the effect of reducing the step is further improved.

そして、有機酸を表面に固定したシリカと、ポリアルキレングリコールとを含有する研磨用組成物のpH範囲を3以上6以下とすることで、特定の材料の組み合わせに係る異種材料間での選択比、例えば、ケイ素-酸素結合を有する材料に対するケイ素-窒素結合を有する材料の選択比を顕著に向上させることができる。 Then, by setting the pH range of the polishing composition containing silica having an organic acid fixed on the surface and polyalkylene glycol to 3 or more and 6 or less, the selection ratio between different materials related to a specific combination of materials is set. For example, the selectivity of a material having a silicon-nitrogen bond to a material having a silicon-oxygen bond can be significantly improved.

しかしながら、本発明者らは、検討の中で、かようなpH範囲では、特定の材料、例えば、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料に対する研磨速度の抑制効果が、他のpH範囲よりも減少する場合があることを見出した。このことは、他の異種材料間での選択比、例えば、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料に対する、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料の選択比の向上効果は、他のpH範囲よりも小さくなる場合があることを示している。 However, in our studies, in such a pH range, the effect of suppressing the polishing rate on a specific material, for example, a material having a silicon-silicon bond such as polycrystalline silicon, is in another pH range. We have found that it may be less than that. This means that the effect of improving the selectivity between other dissimilar materials, for example, the selectivity of a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride with respect to a material having a silicon-silicon bond such as polycrystalline silicon, is other than that. It shows that it may be smaller than the pH range of.

そこで、本発明者らは、さらに検討を進めた。その結果、特定の成分を含有し、特定の分子量分布を有するポリアルキレングリコールによって、このpH範囲での特定の材料に対する研磨速度の抑制効果の減少が解消されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明では、有機酸を表面に固定したシリカと、特定の成分を含有し、かつ、特定の分子量分布を有するポリアルキレングリコールとを含有し、pH範囲が3以上6以下である研磨用組成物を用いる。かような研磨用組成物を用いることによって、幅広い組み合わせに係る異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果が得られることとなる。この理由は、このpH範囲において、研磨対象物に含まれる各材料、ならびに研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカ、およびポリアルキレングリコールの間で、引力、斥力、吸着、脱着等が最適化されるからであると考えられる。そして、これらの相乗効果によって、異種材料間における選択比および段差低減効果が顕著に向上するからであると考えられる。 Therefore, the present inventors further proceeded with the study. As a result, it was found that the polyalkylene glycol containing a specific component and having a specific molecular weight distribution eliminates the decrease in the effect of suppressing the polishing rate on a specific material in this pH range, and completes the present invention. rice field. That is, in the present invention, for polishing, which contains silica having an organic acid fixed on the surface and polyalkylene glycol containing a specific component and having a specific molecular weight distribution, and having a pH range of 3 or more and 6 or less. Use the composition. By using such a polishing composition, a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect can be obtained among different materials having a wide range of combinations. The reason for this is that in this pH range, attractive force, repulsive force, adsorption, desorption, etc. are performed between each material contained in the polishing object, silica having an organic acid fixed on the surface in the polishing composition, and polyalkylene glycol. Is considered to be because is optimized. It is considered that these synergistic effects significantly improve the selection ratio between different materials and the effect of reducing the step.

なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。 The above mechanism is based on speculation, and its correctness does not affect the technical scope of the present invention.

以下、研磨用組成物に含まれうる各成分や、研磨用組成物の製造に用いられる各原料、研磨用組成物の物性および特徴、ならびに研磨対象物等について説明する。 Hereinafter, each component that can be contained in the polishing composition, each raw material used for producing the polishing composition, the physical properties and characteristics of the polishing composition, the object to be polished, and the like will be described.

(有機酸を表面に固定したシリカ)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、有機酸を表面に固定したシリカを含む。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、有機酸を表面に固定したシリカを用いる。「有機酸を表面に固定したシリカ」は、砥粒として用いられる、有機酸を表面に化学的に結合させたシリカである。
(Silica with organic acid fixed on the surface)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention contains silica having an organic acid immobilized on the surface. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, silica having an organic acid fixed on the surface is used as a raw material. "Silica with an organic acid fixed on the surface" is silica used as an abrasive grain, in which an organic acid is chemically bonded to the surface.

有機酸を表面に固定したシリカにおいて、有機酸固定前のシリカとしては、特に制限されないが、例えば、フュームドシリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらの中でも、コロイダルシリカが好ましい。また、有機酸を表面に固定したシリカにおいて、有機酸固定前のシリカの製造方法は、特に制限されない。しかしながら、高純度での製造を可能とし、本発明の効果をより向上させるとの観点から、有機酸固定前のシリカの製造方法は、ケイ酸ソーダ法、またはゾルゲル法(ゾル-ゲル法)が好ましく、ゾルゲル法がより好ましい。すなわち、有機酸固定前のシリカとしては、ゾルゲル法またはケイ酸ソーダ法で製造されたコロイダルシリカ(例えば、ゾルゲル法で製造されたコロイダルシリカおよびケイ酸ソーダ法で製造されたコロイダルシリカのうちの少なくとも一方)であることが好ましく、ゾルゲル法で製造されたコロイダルシリカであることがより好ましい。 The silica in which the organic acid is fixed on the surface is not particularly limited as the silica before the organic acid is fixed, and examples thereof include fumed silica and colloidal silica. Among these, colloidal silica is preferable. Further, in the case of silica having an organic acid fixed on the surface, the method for producing silica before fixing the organic acid is not particularly limited. However, from the viewpoint of enabling high-purity production and further improving the effect of the present invention, the sodium silicate method or the sol-gel method (sol-gel method) is the method for producing silica before fixing the organic acid. Preferably, the sol-gel method is more preferred. That is, as the silica before fixing the organic acid, at least of the colloidal silica produced by the sol-gel method or the sodium silicate method (for example, the colloidal silica produced by the sol-gel method and the colloidal silica produced by the sodium silicate method). On the other hand), it is preferable, and it is more preferable that it is colloidal silica produced by the sol-gel method.

有機酸を表面に固定したシリカにおいて、当該有機酸としては、特に制限されないが、例えば、スルホン酸、カルボン酸、リン酸等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはスルホン酸またはカルボン酸であり、より好ましくはスルホン酸である。なお、有機酸を表面に固定したシリカの表面には、上記有機酸由来の酸性基(例えば、スルホ基、カルボキシル基、リン酸基など)が(場合によってはリンカー構造を介して)共有結合により固定されていることになる。 In silica having an organic acid immobilized on the surface, the organic acid is not particularly limited, and examples thereof include sulfonic acid, carboxylic acid, and phosphoric acid. Among these, sulfonic acid or carboxylic acid is preferable, and sulfonic acid is more preferable. An acidic group derived from the organic acid (for example, a sulfo group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, etc.) is covalently bonded (in some cases, via a linker structure) to the surface of silica having an organic acid immobilized on the surface. It will be fixed.

有機酸を表面に固定したシリカは合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。また、有機酸を表面に固定したシリカは、単独でも用いてもよいし2種以上混合して用いてもよい。 As the silica on which the organic acid is fixed on the surface, a synthetic product or a commercially available product may be used. Further, silica having an organic acid fixed on the surface may be used alone or in combination of two or more.

有機酸をシリカ表面へ導入する方法は特に制限されず、例えば、メルカプト基やアルキル基などの状態でシリカ表面に導入し、その後、スルホン酸やカルボン酸に酸化するといった方法が挙げられる。また、例えば、有機酸由来の酸性基に保護基が結合した状態でシリカ表面に導入し、その後、保護基を脱離させるといった方法が挙げられる。また、シリカ表面に有機酸を導入する際に使用される化合物は、有機酸基となりうる官能基を少なくとも1つ有し、さらに、シリカ表面のヒドロキシル基との結合に用いられる官能基、疎水性・親水性を制御するために導入する官能基、立体的嵩高さを制御するために導入される官能基等を含むことが好ましい。 The method of introducing the organic acid onto the silica surface is not particularly limited, and examples thereof include a method of introducing the organic acid into the silica surface in the state of a mercapto group or an alkyl group, and then oxidizing the organic acid to a sulfonic acid or a carboxylic acid. Further, for example, a method of introducing the protecting group into the silica surface in a state where the protecting group is bonded to the acidic group derived from the organic acid and then removing the protecting group can be mentioned. Further, the compound used when introducing an organic acid onto the silica surface has at least one functional group that can be an organic acid group, and further, a functional group used for bonding with a hydroxyl group on the silica surface, hydrophobicity. -It is preferable to include a functional group introduced to control hydrophilicity, a functional group introduced to control steric bulkiness, and the like.

有機酸を表面に固定したシリカの具体的な合成方法として、有機酸の一種であるスルホン酸をシリカの表面に固定するのであれば、例えば、“Sulfonic acid-functionalized silica through quantitative oxidation of thiol groups”, Chem. Commun. 246-247 (2003)に記載の方法で行うことができる。具体的には、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオール基を有するシランカップリング剤をシリカにカップリングさせた後に過酸化水素でチオール基を酸化することにより、スルホン酸が表面に固定化されたシリカを得ることができる。あるいは、カルボン酸をシリカの表面に固定するのであれば、例えば、“Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”, Chemistry Letters, 3, 228-229 (2000)に記載の方法で行うことができる。具体的には、光反応性2-ニトロベンジルエステルを含むシランカップリング剤をシリカにカップリングさせた後に光照射することにより、カルボン酸が表面に固定化されたシリカを得ることができる。 As a specific method for synthesizing silica with an organic acid fixed on the surface, if sulfonic acid, which is a kind of organic acid, is fixed on the surface of silica, for example, "Sulfonic acid-functionalized silica through quantitative oxidation of thiol groups". , Chem. Commun. 246-247 (2003). Specifically, sulfonic acid is immobilized on the surface by coupling a silane coupling agent having a thiol group such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane to silica and then oxidizing the thiol group with hydrogen peroxide. Silane can be obtained. Alternatively, if the carboxylic acid is to be immobilized on the surface of silica, for example, "Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel", Chemistry Letters, 3, 228- It can be done by the method described in 229 (2000). Specifically, by coupling a silane coupling agent containing a photoreactive 2-nitrobenzyl ester to silica and then irradiating with light, silica having a carboxylic acid immobilized on the surface can be obtained.

研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの平均一次粒子径は、特に制限されないが、5nm以上であることが好ましく、7nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましい。また、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの平均一次粒子径は、50nm以下であることが好ましく、45nm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。これらの範囲であると、研磨用組成物による特定の材料の研磨速度がより向上し、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。したがって、有機酸を表面に固定したシリカの好ましい平均一次粒子径の一例は、10nm以上50nm以下である。なお、有機酸を表面に固定したシリカの平均一次粒子径の値は、例えば、BET法で測定される有機酸を表面に固定したシリカの比表面積に基づいて算出することができる。 The average primary particle size of the silica in which the organic acid is fixed on the surface in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more, more preferably 7 nm or more, and further preferably 10 nm or more. preferable. The average primary particle size of silica having an organic acid fixed on the surface in the polishing composition is preferably 50 nm or less, more preferably 45 nm or less, and further preferably 40 nm or less. Within these ranges, the polishing rate of a specific material by the polishing composition is further improved, and the selection ratio between different materials is further improved. In addition, the step reduction effect is further improved. Therefore, an example of a preferable average primary particle size of silica having an organic acid immobilized on the surface is 10 nm or more and 50 nm or less. The value of the average primary particle size of silica having an organic acid fixed on the surface can be calculated, for example, based on the specific surface area of silica having an organic acid fixed to the surface, which is measured by the BET method.

研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの平均二次粒子径は、特に制限されないが、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い。また、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの平均二次粒子径は、特に制限されないが、150nm以下であることが好ましく、100nm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。これらの範囲であると、研磨用組成物による特定の材料の研磨速度がより向上し、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。したがって、有機酸を表面に固定したシリカの好ましい平均二次粒子径の一例は、20nm以上100nm以下である。なお、有機酸を表面に固定したシリカの平均二次粒子径の値は、例えば、レーザー光を用いた光散乱法測定に基づいて算出することができる。 The average secondary particle size of the silica in which the organic acid is fixed on the surface in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and more preferably 20 nm or more. More preferred. The average secondary particle size of silica having an organic acid fixed on the surface in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less, and more preferably 80 nm or less. Is even more preferable. Within these ranges, the polishing rate of a specific material by the polishing composition is further improved, and the selection ratio between different materials is further improved. In addition, the step reduction effect is further improved. Therefore, an example of a preferable average secondary particle size of silica having an organic acid immobilized on the surface is 20 nm or more and 100 nm or less. The value of the average secondary particle diameter of silica having an organic acid fixed on the surface can be calculated based on, for example, a light scattering method measurement using a laser beam.

研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの会合度は、特に制限されないが、1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、2.5以上であることがさらに好ましい。また、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの会合度は、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、5以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、研磨用組成物による特定の材料の研磨速度がより向上し、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。なお、有機酸を表面に固定したシリカの会合度は、上記の平均二次粒子径の値を上記の平均一次粒子径の値で除することにより算出することができる。 The degree of association of silica having an organic acid fixed on the surface in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, and further preferably 2.5 or more. preferable. Further, the degree of association of silica having an organic acid fixed on the surface in the polishing composition is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, still more preferably 5 or less. Within these ranges, the polishing rate of a specific material by the polishing composition is further improved, and the selection ratio between different materials is further improved. In addition, the step reduction effect is further improved. The degree of association of silica having an organic acid fixed on the surface can be calculated by dividing the value of the above average secondary particle size by the value of the above average primary particle size.

研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカのゼータ電位は、負(マイナス)の値であることが好ましく、-5mV以下であることが好ましく、-10mV以下であることがより好ましく、-15mV以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、シリカの凝集がより生じ難くなる。また、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカのゼータ電位は、-70mV以上であることが好ましく、-60mV以上であることがより好ましく、-50mV以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、研磨対象物上への砥粒の付着がより生じ難くなる。なお、有機酸を表面に固定したシリカのゼータ電位は、具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。 The zeta potential of silica in which the organic acid in the polishing composition is fixed on the surface is preferably a negative (minus) value, preferably -5 mV or less, and more preferably -10 mV or less. It is more preferably -15 mV or less. Within these ranges, silica agglutination is less likely to occur. Further, the zeta potential of silica in which the organic acid in the polishing composition is immobilized on the surface is preferably −70 mV or higher, more preferably −60 mV or higher, and further preferably −50 mV or higher. Within these ranges, it becomes more difficult for abrasive grains to adhere to the object to be polished. Specifically, the zeta potential of silica having an organic acid immobilized on the surface can be measured by the method described in Examples.

有機酸を表面に固定したシリカの一次粒子および二次粒子の形状は、特に制限されず、それぞれ、球状であってもよく、非球状であってもよい。これらの中でも、二次粒子の形状は、繭型、または繭型よりもさらに異形化が進んだ形状である、鎖状もしくは分岐状等であることが好ましく、繭型であることがより好ましい。 The shapes of the primary particles and the secondary particles of silica on which the organic acid is fixed on the surface are not particularly limited, and may be spherical or non-spherical, respectively. Among these, the shape of the secondary particles is preferably a cocoon shape, or a shape that is more deformed than the cocoon shape, such as a chain shape or a branched shape, and more preferably a cocoon shape.

研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの含有量(添加量)は、特に制限されないが、0.001質量%以上であることが好ましく、0.01質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、研磨用組成物による研磨対象物の研磨速度がより向上する。また、研磨用組成物中の有機酸を表面に固定したシリカの含有量は、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、研磨用組成物による特定の材料の研磨がより抑制され、異種材料間において、選択比がより向上する。 The content (addition amount) of silica in which the organic acid is fixed on the surface in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass or more, and preferably 0.01% by mass or more. It is more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 0.1% by mass or more. Within these ranges, the polishing speed of the object to be polished by the polishing composition is further improved. Further, the content of silica in which the organic acid is fixed on the surface in the polishing composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and preferably 5% by mass or less. More preferred. Within these ranges, the polishing of a specific material by the polishing composition is further suppressed, and the selection ratio between different materials is further improved.

なお、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物では、有機酸を表面に固定したシリカを砥粒として用いることが必須であるが、場合によっては、有機酸を表面に固定していないシリカ等の他の砥粒を併用してもよい。ただし、砥粒全体に占める有機酸を表面に固定したシリカの含有割合は、特に制限されないが、質量基準で50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが特に好ましく、100質量%であることが最も好ましい。 In the polishing composition according to the embodiment of the present invention, it is essential to use silica having an organic acid fixed on the surface as abrasive grains, but in some cases, silica having no organic acid fixed to the surface. Other abrasive grains such as may be used in combination. However, the content ratio of silica in which the organic acid is fixed on the surface in the entire abrasive grains is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and 90% by mass. It is more preferably mass% or more, particularly preferably 95% by mass or more, and most preferably 100% by mass.

(ポリアルキレングリコール)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、ポリアルキレングリコールを含む。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、ポリアルキレングリコールを用いる。
(Polyalkylene glycol)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention contains polyalkylene glycol. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, polyalkylene glycol is used as a raw material.

ポリアルキレングリコールは、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が、2つ以上のピークを有することが好ましい。ここで、「2つ以上のピークを有する」とは、ポリアルキレングリコールのGPCによる分子量分布のチャート(微分分子量分布曲線)が、2つ以上の極大値を有することを意味する。典型的には、後述する研磨用組成物の製造方法の欄において説明するように、例えば、GPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布のピークトップ分子量が異なる2種以上のポリアルキレングリコールを用いて研磨用組成物を製造することで、上述したような「2つ以上のピークを有する」の条件を満足する組成物を得ることができる。ここで、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであることが好ましい。そして、前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであることが好ましい。 The polyalkylene glycol preferably has two or more peaks in the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC). Here, "having two or more peaks" means that the chart (differential molecular weight distribution curve) of the molecular weight distribution of polyalkylene glycol by GPC has two or more maximum values. Typically, as described in the section of the method for producing a polishing composition described later, for example, for polishing using two or more kinds of polyalkylene glycols having different peak top molecular weights in the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by GPC. By producing the composition, it is possible to obtain a composition that satisfies the condition of "having two or more peaks" as described above. Here, at least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, and at least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less. Is preferable. The polyalkylene glycol contains polyethylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is preferably a peak derived from polyethylene glycol.

ここで、ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであることが好ましい。また、ポリアルキレングリコールは、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコールをさらに含み、かつ、ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの少なくとも1つは、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコールに由来するピークであることが好ましい。そして、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物に含まれる、上記のポリアルキレングリコールがポリエチレングリコールのみであり、全てのピークがポリエチレングリコールに由来するピークであることが特に好ましい。 Here, in the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution of polyalkylene glycol by GPC, it is preferable that at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less is a peak derived from polyethylene glycol. Further, the polyalkylene glycol further contains polypropylene glycol or polybutylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less is a peak derived from polypropylene glycol or polybutylene glycol. preferable. It is particularly preferable that the polyalkylene glycol contained in the polishing composition according to the embodiment of the present invention is only polyethylene glycol, and all the peaks are derived from polyethylene glycol.

ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布のピークの数は、2以上であれば特に制限されないが、2以上10以下であることが好ましく、2または3であることがより好ましく、3であることがさらに好ましい。また、ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布における、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの数は、1以上であれば特に制限されないが、1以上5以下であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。そして、ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布における、ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの数は、1以上であれば特に制限されないが、1以上5以下であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、2であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、ポリエチレングリコールの分散状態がより良好となる。また、研磨対象物に対するより均一で、より緻密な吸着が可能となり、単独ピークではなしえなかった、段差形状のより良好な制御が可能となる。 The number of peaks of the molecular weight distribution of polyalkylene glycol in terms of polyethylene glycol by GPC is not particularly limited as long as it is 2 or more, but is preferably 2 or more and 10 or less, more preferably 2 or 3, and 3 It is more preferable to have. Further, the number of peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less in the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution by GPC of polyalkylene glycol is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is 1 or more and 5 or less. It is preferably present, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1. The number of peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less in the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution by GPC of polyalkylene glycol is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is preferably 1 or more and 5 or less. It is more preferably 1 or 2, and even more preferably 2. Within these ranges, the dispersed state of polyethylene glycol becomes better. In addition, more uniform and more precise adsorption to the object to be polished becomes possible, and better control of the step shape, which cannot be achieved by a single peak, becomes possible.

ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布における、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、特に制限されないが、1,100以上5,000以下のピークトップ分子量を有することが好ましく、1,200以上4,000以下のピークトップ分子量を有することがより好ましい。これらの範囲であると、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。そして、ポリアルキレングリコールが、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークを複数有する場合、全てのピークが上記範囲内のピークトップ分子量を有することが好ましい。この際、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。 At least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less in the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution of polyalkylene glycol by GPC is not particularly limited, but is 1,100 or more and 5,000 or less. It is preferable to have a top molecular weight, and it is more preferable to have a peak top molecular weight of 1,200 or more and 4,000 or less. Within these ranges, the selectivity is further improved between different materials. In addition, the step reduction effect is further improved. When the polyalkylene glycol has a plurality of peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, it is preferable that all the peaks have a peak top molecular weight within the above range. At this time, the selection ratio is further improved between different materials. In addition, the step reduction effect is further improved.

ポリアルキレングリコールのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布における、ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの少なくとも1つは、特に制限されないが、150以上700以下のピークトップ分子量を有することがより好ましく、200以上600以下のピークトップ分子量を有することがさらにより好ましい。この範囲であると、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。そして、ポリアルキレングリコールが、ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークを複数有する場合、全てのピークが上記範囲内のピークであることが好ましい。この際、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。 At least one of the peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less in the polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution of polyalkylene glycol by GPC is not particularly limited, but more preferably has a peak top molecular weight of 150 or more and 700 or less. It is even more preferable to have a peak top molecular weight of 200 or more and 600 or less. Within this range, the selectivity is further improved between different materials. In addition, the step reduction effect is further improved. When the polyalkylene glycol has a plurality of peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less, it is preferable that all the peaks are within the above range. At this time, the selection ratio is further improved between different materials. In addition, the step reduction effect is further improved.

なお、原料として、2種以上のポリアルキレングリコールを使用する場合、原料のポリアルキレングリコールとしては、特に制限されないが、例えば、上記の各ピークの好ましい範囲と同様の範囲のピークトップ分子量を有するポリアルキレングリコール等が挙げられる。 When two or more kinds of polyalkylene glycols are used as the raw material, the polyalkylene glycol as the raw material is not particularly limited, but for example, poly having a peak top molecular weight in the same range as the preferable range of each of the above peaks. Examples thereof include alkylene glycol and the like.

なお、ポリアルキレングリコールについてのGPCによるポリエチレングリコール換算の分子量分布や、ピークトップ分子量は、具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。なお、数平均分子量および重量平均分子量もまた、同様の方法により測定することができる。 The molecular weight distribution of polyalkylene glycol in terms of polyethylene glycol by GPC and the peak top molecular weight can be specifically measured by the method described in Examples. The number average molecular weight and the weight average molecular weight can also be measured by the same method.

研磨用組成物に含まれるポリアルキレングリコールは、市販品から構成されていてもよく、合成品から構成されていてもよい。また、研磨用組成物に含まれるポリアルキレングリコールは、単独の種類のポリアルキレングリコールから構成されていてもよく、2種以上のポリアルキレングリコールから構成されていてもよい。これらの中でも、ポリアルキレングリコールは、単独の種類のポリアルキレングリコールから構成されることが好ましい。 The polyalkylene glycol contained in the polishing composition may be composed of a commercially available product or a synthetic product. Further, the polyalkylene glycol contained in the polishing composition may be composed of a single type of polyalkylene glycol or may be composed of two or more types of polyalkylene glycol. Among these, the polyalkylene glycol is preferably composed of a single type of polyalkylene glycol.

ポリアルキレングリコールの種類としては、特に制限されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ならびにエチレングリコール、プロピレングリコールおよびグリコールからなる群より選択される、少なくとも2種以上のコポリマー等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが好ましく、ポリエチレングリコールがより好ましい。 The type of polyalkylene glycol is not particularly limited, but is a polyalkylene glycol such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, and at least two or more copolymers selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol and glycol. And so on. Among these, polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferable, and polyethylene glycol is more preferable.

なお、原料として、2種以上のポリアルキレングリコールを使用する場合、原料のポリアルキレングリコールとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。市販品としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレングリコール 200、600、1,000、1,540、2,000、4,000、6,000、8,000、20,000(以上、富士フイルム和光純薬株式会社製)、Polyethylene glycol 10,000(Alfa Aesar製)、ポリプロピレングリコール, ジオール型, 400(富士フイルム和光純薬株式会社製)等が挙げられる。また、プロノン(登録商標)102、プロノン(登録商標)201等のプロノン(登録商標)シリーズに代表されるブロックポリマー(以上、日油株式会社製)等が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが好ましく、ポリエチレングリコールがより好ましい。 When two or more kinds of polyalkylene glycols are used as the raw material, the polyalkylene glycol as the raw material is not particularly limited, and examples thereof include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol. .. The commercial product is not particularly limited, but for example, polyethylene glycol 200, 600, 1,000, 1,540, 2,000, 4,000, 6,000, 8,000, 20,000 (or more, Fuji Film). Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Polyethylene glycol 10,000 (manufactured by Alfa Aesar), polypropylene glycol, diol type, 400 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and the like. Further, block polymers represented by the Pronon (registered trademark) series such as Pronon (registered trademark) 102 and Pronon (registered trademark) 201 (all manufactured by NOF CORPORATION) and the like can be mentioned. Among these, polyethylene glycol and polypropylene glycol are preferable, and polyethylene glycol is more preferable.

研磨用組成物中のポリアルキレングリコールの含有量(添加量)は、特に制限されないが、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、0.1g/L以上であることがさらに好ましい。また、研磨用組成物中のポリアルキレングリコールの含有量は、100g/L以下であることが好ましく、10g/L以下であることがより好ましく、5g/L以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であれば、異種材料間において、選択比がより向上する。また、段差低減効果もより向上する。 The content (addition amount) of the polyalkylene glycol in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.001 g / L or more, more preferably 0.01 g / L or more, and 0. It is more preferably 1 g / L or more. The content of the polyalkylene glycol in the polishing composition is preferably 100 g / L or less, more preferably 10 g / L or less, and further preferably 5 g / L or less. Within these ranges, the selectivity is further improved between different materials. In addition, the step reduction effect is further improved.

原料として、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールと、ピークトップ分子量が100以上800以下であるポリアルキレングリコールとを使用する場合、これらの添加量の総和に対する、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールの添加量の割合は、特に制限されないが、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることがよりさらに好ましく、75質量%以上であることが特に好ましい。また、これらの添加量の総和に対する、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールの添加量の割合は、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。 As raw materials, polyethylene glycol having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less and polyalkylene having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less in the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC). When using glycol, the ratio of the amount of polyethylene glycol added having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less to the total amount of these additions is not particularly limited, but is 10% by mass or more. It is more preferably 20% by mass or more, further preferably 40% by mass or more, further preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 75% by mass or more. The ratio of the amount of polyethylene glycol added having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less to the total amount of these additions is preferably 90% by mass or less, preferably 85% by mass or less. Is more preferable, and 80% by mass or less is further preferable.

(研磨促進剤)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、研磨促進剤を含むことが好ましい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、研磨促進剤を用いることが好ましい。研磨促進剤は、研磨用組成物による特定の材料の研磨速度を向上させるよう作用する。その結果、異種材料間において、選択比がより向上する。
(Abrasion accelerator)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention preferably contains a polishing accelerator. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a polishing accelerator as a raw material. The polishing accelerator acts to improve the polishing rate of a particular material by the polishing composition. As a result, the selectivity is further improved between different materials.

研磨促進剤としては、特に制限されないが、研磨用組成物が有するpHにおいて、ゼータ電位がプラスとなる材料の研磨速度を向上させることができる化合物(ゼータ電位がプラスとなる材料の研磨促進剤)であることが好ましい。また、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料の研磨速度を向上させることができる化合物(ケイ素-窒素結合を有する材料の研磨促進剤、好ましくは、窒化ケイ素の研磨促進剤)であることがより好ましい。かような化合物は、研磨対象である材料のゼータ電位のプラスの絶対値が小さい場合であっても、ゼータ電位がマイナスである有機酸を表面に固定したシリカを用いた場合に、より高い研磨速度および高い選択比を実現することができる。 The polishing accelerator is not particularly limited, but is a compound capable of improving the polishing rate of a material having a positive zeta potential at the pH of the polishing composition (polishing accelerator for a material having a positive zeta potential). Is preferable. Further, the compound may be a compound capable of improving the polishing rate of a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride (a polishing accelerator for a material having a silicon-nitrogen bond, preferably a polishing accelerator for silicon nitride). More preferred. Such compounds are more polished when using silica with an organic acid fixed to the surface, which has a negative zeta potential, even if the positive absolute value of the zeta potential of the material to be polished is small. Speed and high selectivity can be achieved.

窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料の研磨促進剤としては、特に制限されないが、例えば、N-メチル-D-グルカミン、D-グルカミン、N-エチル-D-グルカミン、N-プロピル-D-グルカミン、N-オクチル-D-グルカミン、N-アセチル-D-グルコサミン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、ビス(2-ヒドロキシエチル)アミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン、N-(2-アセトアミド)イミノ二酢酸、N,N-ジ(2-ヒドロキシエチル)グリシン、N-[トリス(ヒドロキシメチル)メチル]グリシン、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、イミノ二酢酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP)、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、およびこれらの塩等が挙げられる。また、アルカノールアミン類、アミノ酸、およびこれらの塩等が挙げられる。これらの中でも、N-メチル-D-グルカミンが好ましい。 The polishing accelerator for a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride is not particularly limited, and is, for example, N-methyl-D-glucamine, D-glucamine, N-ethyl-D-glucamine, N-propyl-D. -Glucamine, N-octyl-D-glucamine, N-acetyl-D-glucosamine, tris (hydroxymethyl) aminomethane, bis (2-hydroxyethyl) aminotris (hydroxymethyl) methane, N- (2-acetamido) imino Diacetic acid, N, N-di (2-hydroxyethyl) glycine, N- [tris (hydroxymethyl) methyl] glycine, hydroxyethyliminodiacetic acid, iminodiacetic acid, hydroxyethylidene diphosphonic acid (HEDP), nitrilotrismethylene Phosphonic acid, phosphonobutane tricarboxylic acid, salts thereof and the like can be mentioned. Further, alkanolamines, amino acids, salts thereof and the like can be mentioned. Among these, N-methyl-D-glucamine is preferable.

研磨促進剤は合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。また、研磨促進剤は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。 As the polishing accelerator, a synthetic product or a commercially available product may be used. Further, the polishing accelerator may be used alone or in combination of two or more.

研磨用組成物中の研磨促進剤の含有量(添加量)は、特に制限されないが、0.01g/L以上であることが好ましく、0.1g/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。これらの範囲であると、研磨用促進剤による特定の材料の研磨速度向上効果がより高まる。また、研磨用組成物中の研磨促進剤の含有量は、100g/L以下であることが好ましく、50g/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、研磨促進剤の再析出が生じる可能性をより低減することができる。また、研磨促進剤と、他の添加剤との反応によって、研磨用組成物の変質が生じる可能性をより低減することができる。 The content (addition amount) of the polishing accelerator in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.01 g / L or more, more preferably 0.1 g / L or more, and 1 g / L. It is more preferably L or more. Within these ranges, the effect of the polishing accelerator on improving the polishing speed of a specific material is further enhanced. The content of the polishing accelerator in the polishing composition is preferably 100 g / L or less, more preferably 50 g / L or less, and further preferably 10 g / L or less. Within such a range, the possibility of reprecipitation of the polishing accelerator can be further reduced. In addition, the possibility of deterioration of the polishing composition due to the reaction between the polishing accelerator and other additives can be further reduced.

(段差改良剤)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、段差改良剤を含むことが好ましい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、段差改良剤を用いることが好ましい。段差改良剤は、特定の材料の組み合わせに係る異種材料間で意図せずに発生する段差や、パターンの粗密部分の間で意図せずに発生する段差を低減するよう作用する。
(Step improver)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention preferably contains a step improving agent. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a step improving agent as a raw material. The step improver acts to reduce unintentional steps between different materials related to a specific combination of materials and unintentional steps between coarse and dense portions of the pattern.

段差改良剤としては、特に制限されないが、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果をより向上させることができる化合物(好ましくは、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料との段差改良剤、より好ましくは、窒化ケイ素と、酸化ケイ素との段差改良剤)であることが好ましい。また、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果をより向上させることができる化合物(好ましくは、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-ケイ素結合を有する材料との段差改良剤、より好ましくは、窒化ケイ素と、多結晶シリコンとの段差改良剤)であることが好ましい。 The step improving agent is not particularly limited, but further improves the step reducing effect of the object to be polished including a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide. (Preferably, a step improving agent between a material having a silicon-nitrogen bond and a material having a silicon-oxygen bond, more preferably a step improving agent between silicon nitride and silicon oxide). .. Further, a compound (preferably silicon) capable of further improving the step reduction effect of the object to be polished, including a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-silicon bond such as polycrystalline silicon. -A step improving agent between a material having a nitrogen bond and a material having a silicon-silicon bond, more preferably a step improving agent between silicon nitride and polycrystalline silicon).

窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料との段差改良剤や、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料との段差改良剤としては、特に制限されないが、芳香環と、当該芳香環と直接結合するスルホ基とを有する化合物、およびその塩等が好ましい例として挙げられる。芳香環としては、芳香族炭化水素環であっても、芳香族複素環であってもよく、単環であっても、2以上の環が縮合してなる環であってもよい。より具体的には、例えば、下記一般式(1)で表される化合物、およびその塩、下記一般式(2)で表される化合物、およびその塩、ならびに下記一般式(3)で表される構造単位を含む(共)重合体、およびその塩からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。すなわち、下記一般式(1)で表される化合物、下記一般式(2)で表される化合物、下記一般式(3)で表される構造単位を含む(共)重合体、およびこれらの塩からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。なお、(共)重合体とは、共重合体および単独重合体を含む総称を表すものとする。 A step improver between a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide, a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride, and silicon such as polycrystalline silicon. -The step improving agent with a material having a silicon bond is not particularly limited, and preferred examples include a compound having an aromatic ring and a sulfo group that directly bonds to the aromatic ring, and a salt thereof. The aromatic ring may be an aromatic hydrocarbon ring, an aromatic heterocycle, a monocyclic ring, or a ring formed by condensing two or more rings. More specifically, for example, the compound represented by the following general formula (1) and a salt thereof, the compound represented by the following general formula (2) and a salt thereof, and the following general formula (3) are represented. It is preferably at least one selected from the group consisting of a (co) polymer containing a structural unit thereof and a salt thereof. That is, a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a (co) polymer containing a structural unit represented by the following general formula (3), and salts thereof. It is preferably at least one selected from the group consisting of. The (co) polymer is a general term including a copolymer and a homopolymer.

Figure 2022056348000001
Figure 2022056348000001

上記一般式(1)において、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、スルホ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基、または炭素数1~10の炭化水素基であり、この際、R~Rの少なくとも1つが、スルホ基である。 In the above general formula (1), R 1 to R 6 are independently each of a hydrogen atom, a hydroxy group, a sulfo group, an anionic group containing no sulfo group, a cationic group, and an alkoxycarbonyl having 2 to 6 carbon atoms. It is a group or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 6 is a sulfo group.

Figure 2022056348000002
Figure 2022056348000002

上記一般式(2)において、R~R14は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、スルホ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基、または炭素数1~10の炭化水素基であり、この際、R~R14の少なくとも1つが、スルホ基である。 In the above general formula (2), R 7 to R 14 are independently each of a hydrogen atom, a hydroxy group, a sulfo group, an anionic group containing no sulfo group, a cationic group, and an alkoxycarbonyl having 2 to 6 carbon atoms. It is a group or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and at least one of R 7 to R 14 is a sulfo group.

Figure 2022056348000003
Figure 2022056348000003

上記一般式(3)において、R15~R19は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、スルホ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基、または炭素数1~10の炭化水素基であり、この際、R15~R19の少なくとも1つが、スルホ基であり、R20~R22は、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基、またはヒドロキシ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、もしくは炭素数2~6のアルコキシカルボニル基で置換されているか、もしくは非置換の炭素数1~10の炭化水素基である。 In the above general formula (3), each of R 15 to R 19 independently has a hydrogen atom, a hydroxy group, a sulfo group, an anionic group containing no sulfo group, a cationic group, and an alkoxycarbonyl having 2 to 6 carbon atoms. A group or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, in which case at least one of R 15 to R 19 is a sulfo group, and R 20 to R 22 are independent hydrogen atoms and hydroxy groups, respectively. , Anionic group without sulfo group, cationic group, alkoxycarbonyl group with 2 to 6 carbon atoms, or hydroxy group, anionic group without sulfo group, cationic group, or alkoxycarbonyl with 2 to 6 carbon atoms It is a group-substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.

なお、前記一般式(1)~前記一般式(3)において、アニオン性基とは、カウンターイオンが解離してアニオンとなる官能基を意味する。また、前記一般式(1)~前記一般式(3)において、カチオン性基とは、カウンターイオンが解離して、または他のイオン性化合物の電離により生じたカチオン種と結合して、カチオンとなる官能基を意味する。カチオン性基としては、特に制限されないが、例えば、アミノ基等が挙げられる。 In the general formulas (1) to (3), the anionic group means a functional group in which counter ions are dissociated to become an anion. Further, in the general formulas (1) to (3), the cationic group is a cation by dissociating a counter ion or binding to a cation species generated by ionization of another ionic compound. Means a functional group. The cationic group is not particularly limited, and examples thereof include an amino group and the like.

なお、前記一般式(1)~前記一般式(3)において、アミノ基とは、-NH基、-NHR基、-NRR’基(R、R’は置換基を表す)を表す。また、前記一般式(1)~前記一般式(3)において、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基としては、特に制限されないが、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロピロキシカルボニル基、イソプロピロキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基等が好ましい例として挙げられる。そして、前記一般式(1)~前記一般式(3)において、炭素数1~10の炭化水素基としては、特に制限されないが、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が好ましい例として挙げられる。 In the general formulas (1) to (3), the amino group represents an -NH 2 group, an -NHR group, and an -NRR'group (R and R'represent a substituent). Further, in the general formulas (1) to (3), the alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms is not particularly limited, but is a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, an n-propyroxycarbonyl group, or an isopropi. Preferred examples include a loxycarbonyl group, an n-butoxycarbonyl group, a sec-butoxycarbonyl group, a tert-butoxycarbonyl group and the like. The hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms in the general formulas (1) to (3) is not particularly limited, but is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, or n-. Preferred examples include a butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group and the like.

また、前記一般式(3)で表される構造単位を含む共重合体またはその塩は、他の単量体由来の構造単位をさらに含んでいてもよい。前記一般式(3)で表される構造単位を含む共重合体またはその塩が有する、他の単量体由来の構造単位としては、特に制限されないが、エチレン性不飽和単量体、ジアミン、またはジエポキシドに由来する構成単位等が好ましい例として挙げられる。また、前記一般式(3)で表される構造単位を含む(共)重合体またはその塩の重量平均分子量は、特に制限されないが、1,000以上であることが好ましい。そして、前記一般式(3)で表される構造単位を含む(共)重合体またはその塩の重量平均分子量は、1,000,000以下であることが好ましい。なお、前記一般式(3)で表される構造単位を含む(共)重合体またはその塩の重量平均分子量は、GPCにより測定したポリスチレン換算の値として求めることができる。 Moreover, the copolymer containing the structural unit represented by the general formula (3) or a salt thereof may further contain a structural unit derived from another monomer. The structural unit derived from other monomers of the copolymer containing the structural unit represented by the general formula (3) or a salt thereof is not particularly limited, but is an ethylenically unsaturated monomer, a diamine, and the like. Alternatively, a structural unit derived from a diepoxide and the like can be mentioned as a preferable example. The weight average molecular weight of the (co) polymer containing the structural unit represented by the general formula (3) or a salt thereof is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more. The weight average molecular weight of the (co) polymer containing the structural unit represented by the general formula (3) or a salt thereof is preferably 1,000,000 or less. The weight average molecular weight of the (co) polymer containing the structural unit represented by the general formula (3) or a salt thereof can be obtained as a polystyrene-equivalent value measured by GPC.

これらの中でも、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果、および窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果の観点から、段差低減剤としては、前記一般式(1)で表される化合物、またはその塩が好ましい。また、前記一般式(1)で表される化合物、またはその塩は、前記一般式(1)において、Rがスルホ基であり、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、ヒドロキシ基、スルホ基を含有しないアニオン性基、カチオン性基、炭素数2~6のアルコキシカルボニル基、もしくは炭素数1~10の炭化水素基である化合物、またはその塩であることが好ましい。そして、前記一般式(1)で表される化合物、またはその塩は、前記一般式(1)において、Rがスルホ基であり、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、-NH基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、もしくはtert-ブチル基である化合物、またはその塩であることがより好ましい。さらに、前記一般式(1)で表される化合物、またはその塩は、前記一般式(1)において、Rがスルホ基であり、R~Rは、それぞれ独立して、水素原子、もしくはメチル基である化合物、またはその塩であることがさらに好ましい。 Among these, it has a step reduction effect of a polishing object including a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide, and a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride. From the viewpoint of the step reducing effect of the object to be polished including the material and the material having a silicon-silicon bond such as polycrystalline silicon, the step reducing agent is a compound represented by the general formula (1) or a salt thereof. Is preferable. Further, in the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, in the general formula (1), R 1 is a sulfo group, and R 2 to R 6 are independently hydrogen atoms. It is preferably a compound having a hydroxy group, an anionic group containing no sulfo group, a cationic group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a salt thereof. In the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, R 1 is a sulfo group and R 2 to R 6 are independently hydrogen atoms in the general formula (1). -It is more preferably a compound having 2 NHs, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group, or a salt thereof. Further, in the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, in the general formula (1), R 1 is a sulfo group, and R 2 to R 6 are independently hydrogen atoms. Alternatively, it is more preferably a compound which is a methyl group or a salt thereof.

また、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果、および窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料と、多結晶シリコン等のケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の段差低減効果の観点から、好ましい段差低減剤の具体例としては、特に制限されないが、m-キシレンスルホン酸、またはその塩、p-トルイジン-2-スルホン酸、またはその塩、2-ナフトール-6-スルホン酸、またはその塩、1-ナフタレンスルホン酸、またはその塩、パラスチレンスルホン酸-スチレン共重合体、またはその塩等が挙げられる。よって、好ましい段差低減剤の具体例としては、特に制限されないが、m-キシレンスルホン酸、p-トルイジン-2-スルホン酸、2-ナフトール-6-スルホン酸、1-ナフタレンスルホン酸、パラスチレンスルホン酸-スチレン共重合体、およびこれらの塩等が挙げられる。これらの中でも、前記一般式(1)で表される化合物、またはその塩である、m-キシレンスルホン酸、またはその塩、p-トルイジン-2-スルホン酸、またはその塩がより好ましく、m-キシレンスルホン酸、またはその塩がさらに好ましく、m-キシレンスルホン酸が特に好ましい。よって、より好ましい具体例としては、m-キシレンスルホン酸、p-トルイジン-2-スルホン酸、およびこれらの塩が挙げられ、さらに好ましい具体例としては、m-キシレンスルホン酸およびその塩が挙げられ、特に好ましい具体例としては、m-キシレンスルホン酸が挙げられる。 Further, a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride and a material having a step reduction effect of a polishing object including a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide. From the viewpoint of the step reducing effect of the object to be polished including a material having a silicon-silicon bond such as polycrystalline silicon, specific examples of the preferable step reducing agent are not particularly limited, but are m-xylene sulfonic acid or the same. A salt, p-toluidine-2-sulfonic acid or a salt thereof, 2-naphthol-6-sulfonic acid or a salt thereof, 1-naphthalene sulfonic acid or a salt thereof, a parastyrene sulfonic acid-styrene copolymer or a salt thereof. Examples include salt. Therefore, specific examples of the preferable step reducing agent are not particularly limited, but are m-xylene sulfonic acid, p-toluidine-2-sulfonic acid, 2-naphthol-6-sulfonic acid, 1-naphthalene sulfonic acid, and parastyrene sulfonic acid. Examples thereof include acid-styrene copolymers and salts thereof. Among these, m-xylene sulfonic acid or a salt thereof, p-toluidine-2-sulfonic acid, or a salt thereof, which is the compound represented by the general formula (1) or a salt thereof, is more preferable, and m- Xylene sulfonic acid, or a salt thereof, is more preferable, and m-xylene sulfonic acid is particularly preferable. Therefore, more preferable specific examples include m-xylene sulfonic acid, p-toluidine-2-sulfonic acid, and salts thereof, and further preferred specific examples include m-xylene sulfonic acid and salts thereof. Specific preferred examples thereof include m-xylene sulfonic acid.

なお、段差改良剤が塩である場合、スルホ基、または塩を形成しうる他の官能基の一部または全部が塩であってもよい。 When the step improving agent is a salt, a sulfo group or a part or all of other functional groups capable of forming a salt may be a salt.

段差改良剤は合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。また、段差改良剤は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。 As the step improving agent, a synthetic product or a commercially available product may be used. Further, the step improving agent may be used alone or in combination of two or more.

研磨用組成物中の段差改良剤の含有量(添加量)は、特に制限されないが、0.01g/L以上であることが好ましく、0.1g/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。これらの範囲であると、特定の材料の組み合わせに係る異種材料間で意図せずに発生する段差や、パターンの粗密部分の間で意図せずに発生する段差の低減効果がより高まる。また、研磨用組成物中の段差改良剤の含有量は、100g/L以下であることが好ましく、50g/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、段差改良剤の再析出が生じる可能性をより低減することができる。また、段差改良剤と、他の添加剤との反応によって、研磨用組成物の変質が生じる可能性をより低減することができる。 The content (addition amount) of the step improving agent in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.01 g / L or more, more preferably 0.1 g / L or more, and 1 g / L. It is more preferably L or more. Within these ranges, the effect of reducing the step unintentionally generated between different materials related to a specific combination of materials and the step unintentionally generated between the coarse and dense portions of the pattern is further enhanced. Further, the content of the step improving agent in the polishing composition is preferably 100 g / L or less, more preferably 50 g / L or less, and further preferably 10 g / L or less. Within such a range, the possibility of reprecipitation of the step improving agent can be further reduced. In addition, the possibility of deterioration of the polishing composition due to the reaction between the step improving agent and other additives can be further reduced.

段差改良剤は、研磨用組成物を調製する際の混合時には、段差改良剤そのものの状態であってもよく、その水和物の状態であってもよい。なお、段差改良剤をその水和物の状態で混合する場合、研磨用組成物中の段差改良剤の含有量は、水和水を除いた質量から計算した含有量を表すものとする。 The step improver may be in the state of the step improver itself or in the state of its hydrate at the time of mixing when preparing the polishing composition. When the step improving agent is mixed in the state of its hydrate, the content of the step improving agent in the polishing composition represents the content calculated from the mass excluding the hydrated water.

(pH調整剤)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、pH調整剤を含むことが好ましい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、pH調整剤を用いることが好ましい。pH調整剤は、研磨用組成物に適量を添加することにより、研磨用組成物のpHを所望の値へと調整するよう作用する。
(PH regulator)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention preferably contains a pH adjuster. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a pH adjuster as a raw material. The pH adjuster acts to adjust the pH of the polishing composition to a desired value by adding an appropriate amount to the polishing composition.

pH調整剤としては、特に制限されず、研磨用組成物の分野で用いられる公知のpH調整剤を用いることができる。これらの中でも、公知の酸、塩基、これらの塩等を用いることが好ましい。 The pH adjusting agent is not particularly limited, and a known pH adjusting agent used in the field of polishing compositions can be used. Among these, it is preferable to use known acids, bases, salts thereof and the like.

pH調整剤としての酸は、特に制限されず、無機酸であっても有機酸であってもよい。無機酸としては、特に制限されないが、例えば、炭酸、塩酸、硝酸、リン酸、次亜リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、硫酸、ホウ酸、フッ化水素酸、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸等が挙げられる。これらの中でも、硝酸であることが好ましい。 The acid as the pH adjuster is not particularly limited and may be an inorganic acid or an organic acid. The inorganic acid is not particularly limited, and is, for example, carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphoric acid, phosphite, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrofluoric acid, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid. Acids, metaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid and the like can be mentioned. Among these, nitric acid is preferable.

有機酸としては、カルボン酸、ホスホン酸基またはリン酸基を有する有機リン系の酸、スルホン酸等が挙げられる。これらの中でも、カルボン酸であることが好ましい。 Examples of the organic acid include a carboxylic acid, an organic phosphorus-based acid having a phosphonic acid group or a phosphonic acid group, and a sulfonic acid. Among these, carboxylic acid is preferable.

また、有機酸としては、分子内に有機酸基を1つのみ有する有機酸であっても、分子内に有機酸基を2以上有する有機酸であってもよい。分子内に有機酸基を1つのみ有する有機酸としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシ基(カルボン酸基)、ホスホン酸基またはリン酸基、およびスルホ基(スルホン酸基)からなる群より選択される少なくとも1種の有機酸基を、分子内に1つのみ有する有機酸であることが好ましい。具体的としては、特に制限されないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2-メチル酪酸、n-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、n-ヘプタン酸、2-メチルヘキサン酸、n-オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、ヒドロキシイソ酪酸、サリチル酸、乳酸等のモノカルボン酸や、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、イセチオン酸等のモノスルホン酸、一価の有機リン系の酸等が挙げられる。また、分子内に有機酸基を2以上有する有機酸としては、特に制限されないが、例えば、カルボキシ基(カルボン酸基)、ホスホン酸基またはリン酸基、およびスルホ基(スルホン酸基)からなる群より選択される少なくとも1種の有機酸基を、分子内に2以上有する有機酸であることが好ましい。具体例としては、特に制限されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、2-ペンテン二酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、2,4-ヘキサジエンニ酸、アセチレンジカルボン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、アコニット酸、イタコン酸、メリト酸等の多価カルボン酸、多価スルホン酸、フィチン酸、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸等の多価の有機リン系の酸等が挙げられる。 The organic acid may be an organic acid having only one organic acid group in the molecule or an organic acid having two or more organic acid groups in the molecule. The organic acid having only one organic acid group in the molecule is not particularly limited, but is, for example, a group consisting of a carboxy group (carboxylic acid group), a phosphonic acid group or a phosphoric acid group, and a sulfo group (sulfonic acid group). It is preferable that the organic acid has at least one organic acid group selected from the above in the molecule. Specifically, the present invention is not particularly limited, but for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexaneic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentane. Monocarboxylic acids such as acids, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, hydroxyisobutyric acid, salicylic acid and lactic acid, methanesulfonic acid and ethanesulfone. Examples thereof include acids, monosulfonic acids such as isethionic acid, and monovalent organic phosphorus-based acids. The organic acid having two or more organic acid groups in the molecule is not particularly limited, and is, for example, composed of a carboxy group (carboxylic acid group), a phosphonic acid group or a phosphoric acid group, and a sulfo group (sulfonic acid group). It is preferable that the organic acid has at least one organic acid group selected from the group and has two or more organic acid groups in the molecule. Specific examples thereof are not particularly limited, but are, for example, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, pimelic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, oxalic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, 2-. Polyvalent carboxylic acids such as pentendioic acid, methylene succinic acid, allylmalonic acid, isopropyridene succinic acid, 2,4-hexadiennic acid, acetylenedicarboxylic acid, citric acid, malic acid, tartrate acid, aconitic acid, itaconic acid, meritonic acid, etc. , Polyvalent organic phosphorus-based acids such as polyvalent sulfonic acid, phytic acid, hydroxyethidylene diphosphonic acid and the like can be mentioned.

塩基の具体例としては、特に制限されないが、例えば、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、アンモニア、テトラメチルアンモニウムおよびテトラエチルアンモニウムなどの第4級アンモニウム塩、エチレンジアミンおよびピペラジンなどのアミン等が挙げられる。 Specific examples of the base are not particularly limited, but examples thereof include hydroxides of alkali metals such as potassium hydroxide, quaternary ammonium salts such as ammonia, tetramethylammonium and tetraethylammonium, amines such as ethylenediamine and piperazine, and the like. Can be mentioned.

これらの中でも、酸であることが好ましく、分子内に酸性基を2以上有する酸であることがより好ましく、分子内に有機酸基を2以上有する有機酸であることがさらに好ましい。また、多価カルボン酸であることがよりさらに好ましく、脂肪族多価カルボン酸であることが特に好ましく、不飽和脂肪族多価カルボン酸であることがさらに特に好ましい。そして、不飽和脂肪族2価カルボン酸であることが極めて好ましく、マレイン酸であることが最も好ましい。 Among these, an acid is preferable, an acid having two or more acidic groups in the molecule is more preferable, and an organic acid having two or more organic acid groups in the molecule is further preferable. Further, a polyvalent carboxylic acid is more preferable, an aliphatic polyvalent carboxylic acid is particularly preferable, and an unsaturated aliphatic polyvalent carboxylic acid is even more preferable. The unsaturated aliphatic divalent carboxylic acid is extremely preferable, and maleic acid is most preferable.

研磨用組成物中のpH調整剤の含有量(添加量)は、研磨用組成物のpHが3以上6以下となる量であれば特に制限されないが、後述する研磨用組成物の好ましいpH値となるような量を添加することが好ましい。 The content (addition amount) of the pH adjuster in the polishing composition is not particularly limited as long as the pH of the polishing composition is 3 or more and 6 or less, but is a preferable pH value of the polishing composition described later. It is preferable to add an amount such that

(分散媒)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、分散媒を含むことが好ましい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、分散媒を用いることが好ましい。分散媒は、各成分を分散または溶解させるよう作用する。
(Dispersion medium)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention preferably contains a dispersion medium. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, it is preferable to use a dispersion medium as a raw material. The dispersion medium acts to disperse or dissolve each component.

分散媒は、特に制限されないが、水、または有機溶媒等が挙げられる。有機溶媒としては、特に制限されず公知の有機溶媒を用いることができる。これらの中でも、分散媒は、水を含むことが好ましく、水のみであることがより好ましい。さらに、不純物による研磨用組成物の他の成分への影響を防ぐ観点から、できる限り高純度な水を使用することが好ましい。具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。また、分散媒として、研磨用組成物の他の成分の分散性などを制御する目的で、水に加えて、水と混和する有機溶媒であるアセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等の有機溶媒などをさらに含んでもよい。水に加えて、水と混和する有機溶媒を用いる場合、水と有機溶媒とを混合し、得られた混合溶媒中に各成分を添加し分散または溶解してもよい。また、これらの有機溶媒を水と混合せずに用いて、各成分を分散または溶解した後に、水と混合してもよい。これらの水と混和する有機溶媒は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。 The dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include water and an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, and a known organic solvent can be used. Among these, the dispersion medium preferably contains water, and more preferably only water. Further, from the viewpoint of preventing the influence of impurities on other components of the polishing composition, it is preferable to use water having the highest possible purity. Specifically, pure water, ultrapure water, or distilled water from which foreign substances have been removed through a filter after removing impurity ions with an ion exchange resin is preferable. Further, as a dispersion medium, for the purpose of controlling the dispersibility of other components of the polishing composition, in addition to water, acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, isopropanol, glycerin, and ethylene, which are organic solvents that are miscible with water, are used. It may further contain an organic solvent such as glycol or propylene glycol. When an organic solvent miscible with water is used in addition to water, water and the organic solvent may be mixed, and each component may be added to the obtained mixed solvent to disperse or dissolve. Further, these organic solvents may be used without being mixed with water to disperse or dissolve each component and then to be mixed with water. The organic solvent miscible with these waters can be used alone or in combination of two or more.

(その他の成分)
本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、必要に応じて、研磨用組成物の分野で使用される、公知の他の成分をさらに含んでいてもよい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法では、原料として、必要に応じて、研磨用組成物の分野で使用される、公知の他の成分をさらに用いてもよい。他の成分としては、特に制限されないが、例えば、錯化剤、金属防食剤、防腐剤、防カビ剤、酸化剤、還元剤、電気伝導度調整剤、および上記説明した成分以外の水溶性高分子等が挙げられる。これらの中でも、防腐剤、または防カビ剤を含むことが好ましい。
(Other ingredients)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention may further contain other known components used in the field of polishing compositions, if necessary. Further, in the method for producing a polishing composition according to an embodiment of the present invention, other known components used in the field of polishing compositions may be further used as a raw material, if necessary. The other components are not particularly limited, but are, for example, complexing agents, metal anticorrosive agents, preservatives, fungicides, oxidizing agents, reducing agents, electrical conductivity modifiers, and highly water-soluble components other than those described above. Examples include molecules. Among these, it is preferable to contain an antiseptic or an antifungal agent.

防腐剤、または防カビ剤としては、特に制限されず、研磨用組成物の分野で用いられる、公知の防腐剤や、公知の防カビ剤を用いることができる。具体的には、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や、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノール等が挙げられる。 The preservative or antifungal agent is not particularly limited, and a known preservative or a known antifungal agent used in the field of polishing compositions can be used. Specifically, for example, isothiazolin-based preservatives such as 2-methyl-4-isothiazolin-3-one and 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one, paraoxybenzoic acid esters, phenoxyethanol and the like. Can be mentioned.

(研磨用組成物のpH)
本発明の一実施形態において、研磨用組成物のpHは、3以上6以下である。pHの値が6よりも大きいと、ゼータ電位がプラスとなる材料の、ゼータ電位のプラスの絶対値が小さくなるため、ゼータ電位がマイナスである有機酸を表面に固定したシリカを用いた場合に、高い研磨速度で研磨をすることが困難となる。また、その結果、かような材料を含む異種材料間において、選択比が低下する。また、研磨用組成物のpHは、5.5以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。これらの範囲であると、研磨用組成物によりゼータ電位がプラスとなる材料を十分な研磨速度で研磨しつつ、これを含む幅広い組み合わせに係る異種材料間において、より高い選択比およびより高い段差低減効果を得ることができる。一方、pHの値が3未満の場合、異種材料間における選択比が低下する。例えば、研磨対象物上における、窒化ケイ素等のケイ素-窒素結合を有する材料の付近等に酸化ケイ素等のケイ素-酸素結合を有する材料が存在する場合、ケイ素-酸素結合を有する材料に対するケイ素-窒素結合を有する材料の選択比を十分に確保できなくなる。研磨用組成物のpHは、3.5以上であることが好ましく、4.5以上であることがより好ましい。これらの範囲であると、ゼータ電位がプラスとなる材料を含む幅広い組み合わせに係る異種材料間において、より高い選択比およびより高い段差低減効果を得ることができる。なお、研磨用組成物のpHは、実施例に記載の方法により測定することができる。また、研磨用組成物のpHは、例えば、pH調整剤等の添加量によって調整することができる。
(PH of polishing composition)
In one embodiment of the present invention, the pH of the polishing composition is 3 or more and 6 or less. When the pH value is larger than 6, the absolute value of the positive zeta potential of the material having a positive zeta potential becomes small. Therefore, when silica with an organic acid having a negative zeta potential fixed on the surface is used. , It becomes difficult to polish at a high polishing speed. Also, as a result, the selectivity is reduced among dissimilar materials including such materials. The pH of the polishing composition is preferably 5.5 or less, more preferably 5 or less. Within these ranges, the polishing composition polishes the material with a positive zeta potential at a sufficient polishing rate, while having a higher selectivity and a higher step reduction between different materials in a wide range of combinations including this. The effect can be obtained. On the other hand, when the pH value is less than 3, the selectivity between different materials decreases. For example, when a material having a silicon-oxygen bond such as silicon oxide exists in the vicinity of a material having a silicon-nitrogen bond such as silicon nitride on an object to be polished, silicon-nitrogen for a material having a silicon-oxygen bond. It becomes impossible to secure a sufficient selection ratio of the material having a bond. The pH of the polishing composition is preferably 3.5 or higher, more preferably 4.5 or higher. Within these ranges, a higher selectivity and a higher step reduction effect can be obtained between different materials having a wide range of combinations including materials having a positive zeta potential. The pH of the polishing composition can be measured by the method described in Examples. Further, the pH of the polishing composition can be adjusted by, for example, the amount of a pH adjuster added.

(研磨用組成物のタイプ)
本発明の一実施形態における研磨用組成物、または本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法で製造される研磨用組成物は、一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。多液型である場合、本発明の一実施形態における研磨用組成物、または本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法で製造される研磨用組成物は、そのうちの1つの液であっても、2以上の液であっても、全ての液であってもよい。また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物、または本発明の一実施形態に係る研磨用組成物の製造方法で製造される研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水などの希釈液を使って例えば10倍以上に希釈することによって調整されてもよい。
(Type of polishing composition)
The polishing composition according to one embodiment of the present invention or the polishing composition produced by the method for producing a polishing composition according to one embodiment of the present invention may be a one-component type or a two-component type. It may be a multi-component type such as a mold. In the case of a multi-component type, the polishing composition according to one embodiment of the present invention or the polishing composition produced by the method for producing a polishing composition according to one embodiment of the present invention is one of the liquids. However, it may be two or more liquids or all liquids. Further, in the polishing composition produced by the polishing composition according to one embodiment of the present invention or the method for producing a polishing composition according to one embodiment of the present invention, the undiluted solution of the polishing composition is water or the like. It may be adjusted by, for example, diluting 10 times or more with the diluted solution of.

(研磨対象物)
本発明の一態様に係る研磨用組成物、後述する本発明の他の一態様に係る製造方法により製造される研磨用組成物、後述する本発明のその他の一態様に係る研磨方法、および後述する本発明のさらなる他の一態様に係る基板の製造方法を適用する研磨対象物は、特に制限されず、CMP分野で用いられる公知の研磨対象物に適用することができる。研磨対象物としては、例えば、金属と、ケイ素-窒素結合を有する材料と、その他ケイ素を含む材料とを含む研磨対象物等が挙げられる。
(Object to be polished)
A polishing composition according to one aspect of the present invention, a polishing composition produced by a production method according to another aspect of the present invention described later, a polishing method according to another aspect of the present invention described later, and a later description. The polishing object to which the method for producing a substrate according to still another aspect of the present invention is applied is not particularly limited, and can be applied to a known polishing object used in the CMP field. Examples of the object to be polished include an object to be polished containing a metal, a material having a silicon-nitrogen bond, and another material containing silicon.

研磨対象物は、2種以上の材料を含む研磨対象物であることが好ましく、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b)その他ケイ素を含む材料とを含む研磨対象物がより好ましい。 The polishing target is preferably a polishing target containing two or more kinds of materials, and more preferably a polishing target containing (a) a material having a silicon-nitrogen bond and (b) another material containing silicon. ..

(a)ケイ素-窒素結合を有する材料
ケイ素-窒素結合を有する材料としては、特に制限されないが、例えば、窒化ケイ素(SiN)、炭窒化ケイ素(SiCN)などが挙げられる。
(A) Material having a silicon-nitrogen bond The material having a silicon-nitrogen bond is not particularly limited, and examples thereof include silicon nitride (SiN) and silicon nitride (SiCN).

(b)その他ケイ素を含む材料
その他ケイ素を含む材料としては、上記ケイ素-窒素結合を有する材料以外のケイ素を含む材料であれば特に制限されないが、例えば、以下のようなものが挙げられる。
(B) Other Silicon-Containing Materials The other silicon-containing materials are not particularly limited as long as they are silicon-containing materials other than the above-mentioned silicon-nitrogen bond-containing materials, and examples thereof include the following.

(b-1)ケイ素-酸素結合を有する材料
ケイ素-酸素結合を有する材料としては、特に制限されないが、例えば、酸化ケイ素、BD(ブラックダイヤモンド:SiOCH)、FSG(フルオロシリケートグラス)、HSQ(水素シルセスキオキサン)、CYCLOTENE、SiLK、MSQ(Methyl silsesquioxane)等が挙げられる。これらの中でも、酸化ケイ素が好ましい。そして、酸化ケイ素としては、特に制限されないが、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)由来の酸化ケイ素(本明細書において、単に「TEOS-SiO」とも称する)であることが特に好ましい。
(B-1) Material having a silicon-oxygen bond The material having a silicon-oxygen bond is not particularly limited, and is, for example, silicon oxide, BD (black diamond: SiOCH), FSG (fluorosilicate glass), HSQ (hydrogen). (Silsesquioxane), CYCLOTENE, SiLK, MSQ (Methyl silsesquioxane) and the like can be mentioned. Among these, silicon oxide is preferable. The silicon oxide is not particularly limited, but is particularly preferably silicon oxide derived from tetraethyl orthosilicate (TEOS) (also simply referred to as "TEOS-SiO" in the present specification).

(b-2)ケイ素-ケイ素結合を有する材料
ケイ素-ケイ素結合を有する研磨対象物としては、特に制限されないが、例えば、多結晶シリコン(ポリシリコン、Poly-Si)、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、n型ドープ単結晶シリコン、p型ドープ単結晶シリコン、SiGe等のSi系合金等が挙げられる。これらの中でも、多結晶シリコンであることが好ましい。
(B-2) Material having a silicon-silicon bond The object to be polished having a silicon-silicon bond is not particularly limited, and is, for example, polycrystalline silicon (polysilicon, Poly-Si), amorphous silicon, single crystal silicon, and the like. Examples thereof include n-type doped monocrystalline silicon, p-type doped monocrystalline silicon, and Si-based alloys such as SiGe. Among these, polycrystalline silicon is preferable.

したがって、本発明の一態様に係る研磨用組成物、後述する本発明の他の一態様に係る製造方法により製造される研磨用組成物、後述する本発明のその他の一態様に係る研磨方法、および後述する本発明のさらなる他の一態様に係る基板の製造方法を適用する研磨対象物は、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b)その他ケイ素を含む材料とを含む研磨対象物の研磨に用いられることが好ましい。 Therefore, the polishing composition according to one aspect of the present invention, the polishing composition produced by the production method according to another aspect of the present invention described later, the polishing method according to another aspect of the present invention described later, The polishing object to which the method for producing a substrate according to still another aspect of the present invention, which will be described later, is applied, includes (a) a material having a silicon-nitrogen bond and (b) another material containing silicon. It is preferably used for polishing objects.

また、これらの研磨用組成物は、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b-1)ケイ素-酸素結合を有する材料、または(b-2)ケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の研磨に用いられることがより好ましい。そして、これらの研磨用組成物は、窒化ケイ素と、酸化ケイ素(例えば、TEOS-SiO等)、または多結晶シリコンとを含む研磨対象物の研磨に用いられることがさらに好ましい。よって、これらの研磨用組成物は、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b-1)ケイ素-酸素結合を有する材料および(b-2)ケイ素-ケイ素結合を有する材料のうちの少なくとも一方とを含む研磨対象物の研磨に用いられることがより好ましい。そして、これらの研磨用組成物は、窒化ケイ素と、酸化ケイ素(例えば、TEOS-SiO等)および多結晶シリコンのうちの少なくとも一方とを含む研磨対象物の研磨に用いられることがさらに好ましい。 Further, these polishing compositions include (a) a material having a silicon-nitrogen bond, (b-1) a material having a silicon-oxygen bond, and (b-2) a material having a silicon-silicon bond. It is more preferable that it is used for polishing an object to be polished. Further, it is more preferable that these polishing compositions are used for polishing an object to be polished containing silicon nitride and silicon oxide (for example, TEOS-SiO) or polysilicon. Therefore, these polishing compositions include (a) a material having a silicon-nitrogen bond, (b-1) a material having a silicon-oxygen bond, and (b-2) a material having a silicon-silicon bond. It is more preferable that it is used for polishing an object to be polished including at least one of them. Further, it is more preferable that these polishing compositions are used for polishing an object to be polished containing silicon nitride and at least one of silicon oxide (for example, TEOS-SiO) and polysilicon.

また、これらの研磨用組成物は、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b-1)ケイ素-酸素結合を有する材料と、(b-2)ケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む研磨対象物の研磨に用いられることもより好ましい。そして、これらの研磨用組成物は、窒化ケイ素と、酸化ケイ素(例えば、TEOS-SiO等)と、多結晶シリコンとを含む研磨対象物の研磨に用いられることもさらに好ましい。 Further, these polishing compositions include (a) a material having a silicon-nitrogen bond, (b-1) a material having a silicon-oxygen bond, and (b-2) a material having a silicon-silicon bond. It is also more preferable that it is used for polishing an object to be polished. Further, it is further preferable that these polishing compositions are used for polishing an object to be polished containing silicon nitride, silicon oxide (for example, TEOS-SiO, etc.), and polysilicon.

これらの研磨用組成物を上記のような研磨対象物に適用することで、特定の材料に対するより高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、より高い選択比およびより高い段差低減効果を実現することができる。 By applying these polishing compositions to the above-mentioned polishing target, a higher polishing rate for a specific material is realized, and a higher selection ratio and a higher step reduction effect are realized between different materials. can do.

なお、(a)ケイ素-窒素結合を有する材料と、(b)その他ケイ素を含む材料とを含む研磨対象物は、必要に応じて他の材料を含んでいてもよい。他の材料としては、特に制限されないが、例えば金属等が挙げられる。金属としては、特に制限されないが、例えば、銅、アルミニウム、ハフニウム、コバルト、ニッケル、チタン、タングステン等が挙げられる。 The polishing object including (a) a material having a silicon-nitrogen bond and (b) another material containing silicon may contain other materials, if necessary. The other material is not particularly limited, and examples thereof include metal and the like. The metal is not particularly limited, and examples thereof include copper, aluminum, hafnium, cobalt, nickel, titanium, and tungsten.

なお、研磨対象物は、製品形態としては基板が好ましい。 The object to be polished is preferably a substrate as a product form.

<研磨用組成物の製造方法>
本発明の他の一態様は、有機酸を表面に固定したシリカと、ポリアルキレングリコールと、を混合する混合工程を有し、前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの、少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークである、pHが3以上6以下である、研磨用組成物の製造方法に関する。本態様によれば、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうる手段が提供されうる。
<Manufacturing method of polishing composition>
Another aspect of the present invention comprises a mixing step of mixing silica having an organic acid immobilized on the surface and polyalkylene glycol, and polyethylene glycol obtained by gel permeation chromatography (GPC) for the polyalkylene glycol. The converted molecular weight distribution has two or more peaks, and at least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, and at least one peak of the molecular weight distribution is The peak top molecular weight is 100 or more and 800 or less, and the polyalkylene glycol contains polyethylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is polyethylene. The present invention relates to a method for producing a composition for polishing, which is a peak derived from glycol and has a pH of 3 or more and 6 or less. According to this aspect, it is possible to provide a means capable of realizing a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while realizing a high polishing rate for a specific material.

また、本発明の他の一態様は、有機酸を表面に固定したシリカと、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールと、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が100以上800以下であるポリアルキレングリコールと、を混合する混合工程を有する、pHが3以上6以下である、研磨用組成物の製造方法に関する。なお、当該態様に係る製造方法は、上記の態様に係る製造方法の好ましい一実施形態となる場合もありうる。本態様によれば、特定の材料に対する高い研磨速度を実現しつつ、異種材料間において、顕著に高い選択比および顕著に高い段差低減効果を実現しうる手段が提供されうる。 In addition, another aspect of the present invention has a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less in a polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution of silica having an organic acid immobilized on the surface and gel permeation chromatography (GPC). It has a mixing step of mixing polyethylene glycol, which is a polyethylene glycol, and a polyalkylene glycol having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less in a polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution by gel permeation chromatography (GPC), and has a pH of 3 or more. The present invention relates to a method for producing a polishing composition, which is 6 or less. The manufacturing method according to the above aspect may be a preferred embodiment of the manufacturing method according to the above aspect. According to this aspect, it is possible to provide a means capable of realizing a remarkably high selection ratio and a remarkably high step reduction effect between different materials while realizing a high polishing rate for a specific material.

これらの態様において、製造される研磨用組成物の原料、物性、特徴や、製造される研磨用組成物が適用される研磨対象物等の詳細もまた、上記の研磨用組成物の説明と同様である。 In these aspects, the details of the raw material, physical properties, and characteristics of the polished composition to be manufactured, the object to be polished to which the manufactured polishing composition is applied, and the like are also the same as the description of the above-mentioned polishing composition. Is.

また、これらの態様に係る製造方法は、上記の研磨用組成物を製造するための製造方法の好ましい一例であるとも言える。したがって、これらの態様に係る製造方法によって製造される研磨用組成物は、好ましくは、有機酸を表面に固定したシリカと、ポリアルキレングリコールと、を含有し、前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであり、pHが3以上6以下である研磨用組成物である。この場合、製造される研磨用組成物や、これに含まれる各成分、およびこれが適用される研磨対象物等の詳細等もまた、上記の研磨用組成物の説明と同様である。 Further, it can be said that the production method according to these aspects is a preferable example of the production method for producing the above-mentioned polishing composition. Therefore, the polishing composition produced by the production method according to these aspects preferably contains silica having an organic acid immobilized on the surface and polyalkylene glycol, and gel permeation on the polyalkylene glycol. The polyethylene glycol-equivalent molecular weight distribution by chromatography (GPC) has two or more peaks, and at least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less. At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less, the polyalkylene glycol containing polyethylene glycol, and a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less. At least one of the above is a peak derived from polyethylene glycol, which is a polishing composition having a pH of 3 or more and 6 or less. In this case, the details of the polishing composition to be produced, the components contained therein, the polishing object to which the polishing composition is applied, and the like are also the same as the description of the above-mentioned polishing composition.

混合工程は、有機酸を表面に固定したシリカと、ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布のピークトップ分子量が異なる2種以上のポリアルキレングリコールとを混合することを含むことが好ましい。したがって、有機酸を表面に固定したシリカと、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークである、ポリアルキレングリコールとを混合する場合、混合工程は、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであるポリアルキレングリコールと、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであるポリアルキレングリコールとを混合することを含むことが好ましい。また、この場合、混合工程は、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであるポリエチレングリコールと、分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであるポリアルキレングリコールとを混合することを含むことが好ましい。 The mixing step involves mixing silica having an organic acid immobilized on the surface and two or more kinds of polyalkylene glycols having different peak top molecular weights in the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC). Is preferable. Therefore, silica having an organic acid immobilized on the surface and at least one peak of the molecular weight distribution are peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, and at least one peak of the molecular weight distribution is a peak top molecular weight. When mixing with polyalkylene glycol having a peak of 100 or more and 800 or less, in the mixing step, at least one peak of the molecular weight distribution is a polyalkylene having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less. It is preferable that the glycol and at least one peak of the molecular weight distribution include mixing a polyalkylene glycol having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less. Further, in this case, in the mixing step, at least one peak of the molecular weight distribution is polyethylene glycol having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less, and at least one peak of the molecular weight distribution is a peak top molecular weight. It is preferable to include mixing with polyalkylene glycol having a peak of 100 or more and 800 or less.

混合工程では、必要に応じて、上記の研磨促進剤、上記の段差改良剤、上記のpH調整剤、上記の分散媒、または上記のその他の成分をさらに混合してもよい。 In the mixing step, the above-mentioned polishing accelerator, the above-mentioned step improver, the above-mentioned pH adjuster, the above-mentioned dispersion medium, or the above-mentioned other components may be further mixed, if necessary.

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。 The temperature at which each component is mixed is not particularly limited, but is preferably 10 to 40 ° C., and may be heated in order to increase the dissolution rate.

また、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物は、上記のような方法によって研磨用組成物の原液を調製した後、当該原液を水などの希釈液を使って、希釈(例えば、10倍以上に希釈)することによって調整されてもよい。 Further, the polishing composition according to the embodiment of the present invention is prepared by preparing a stock solution of the polishing composition by the above method, and then diluting the stock solution with a diluted solution such as water (for example, 10). It may be adjusted by diluting it by a factor of 2 or more.

<研磨方法>
本発明のその他の一態様は、上記の研磨用組成物を用いて、または、上記の製造方法により研磨用組成物を製造し、当該研磨用組成物を用いて、研磨対象物を研磨する、研磨方法に関する。
<Polishing method>
In another aspect of the present invention, the polishing composition is produced by using the above-mentioned polishing composition or by the above-mentioned production method, and the polishing object is polished by using the polishing composition. Regarding the polishing method.

当該態様は、上記の研磨用組成物や、上記の製造方法により製造された研磨用組成物を用いた研磨方法の一例であるとも言える。このことから、研磨用組成物や、これに含まれる各成分、およびこれが適用される研磨対象物等の詳細等もまた、上記の研磨用組成物の説明と同様である。また、製造される研磨用組成物の原料、物性、特徴や、製造される研磨用組成物が適用される研磨対象物等の詳細もまた、上記の研磨用組成物や、上記の研磨用組成物の製造方法の説明と同様である。したがって、好ましい実施形態の例としては、前述のように、研磨対象物が、ケイ素-窒素結合を有する材料と、その他ケイ素を含む材料とを含む、研磨方法;研磨対象物が、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料、またはケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む、研磨方法;研磨対象物が、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料、およびケイ素-ケイ素結合を有する材料のうちの少なくとも一方とを含む、研磨方法;研磨対象物が、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料と、ケイ素-ケイ素結合を有する材料とを含む、研磨方法;研磨対象物が、窒化ケイ素と、酸化ケイ素(例えば、TEOS-SiO等)、または多結晶シリコンと、を含む、研磨方法;研磨対象物が、窒化ケイ素と、酸化ケイ素(例えば、TEOS-SiO等)と、多結晶シリコンとを含む、研磨方法;等が挙げられる。これより、本発明の一実施形態に係る研磨方法は、ポリシリコンパターンウェハ等のパターンウェハの研磨に好ましく用いることができる。 It can be said that this aspect is an example of a polishing method using the above-mentioned polishing composition or the polishing composition produced by the above-mentioned production method. From this, the details of the polishing composition, the components contained therein, the polishing target to which the polishing composition is applied, and the like are also the same as the above description of the polishing composition. Further, details of the raw material, physical properties, and characteristics of the produced polishing composition, the polishing target to which the produced polishing composition is applied, and the like are also described in the above-mentioned polishing composition and the above-mentioned polishing composition. It is the same as the explanation of the manufacturing method of a thing. Therefore, as an example of a preferred embodiment, as described above, a polishing method in which the object to be polished includes a material having a silicon-nitrogen bond and another material containing silicon; the object to be polished is a silicon-nitrogen bond. A polishing method comprising a material having a silicon-oxygen bond or a material having a silicon-silicon bond; a material having a silicon-nitrogen bond and a material having a silicon-oxygen bond as the object to be polished. And a polishing method comprising at least one of a material having a silicon-silicon bond; the object to be polished is a material having a silicon-nitrogen bond, a material having a silicon-oxygen bond, and a material having a silicon-silicon bond. Polishing method; the polishing target includes silicon nitride and silicon oxide (for example, TEOS-SiO) or polycrystalline silicon; the polishing target includes silicon nitride and silicon oxide. (For example, TEOS-SiO etc.) and a polishing method including polycrystalline silicon; and the like. From this, the polishing method according to the embodiment of the present invention can be preferably used for polishing a pattern wafer such as a polysilicon pattern wafer.

本発明の一実施形態において、研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する際には、通常の研磨に用いられる装置や条件を用いて行うことができる。一般的な研磨装置としては、片面研磨装置や両面研磨装置がある。片面研磨装置では、キャリアと呼ばれる保持具を用いて基板を保持し、上方より研磨用組成物を供給しながら、基板の対向面に研磨パッドが貼付した定盤を押し付けて定盤を回転させることにより被研磨材料(研磨対象物)の片面を研磨する。このとき、研磨パッドおよび研磨用組成物と、研磨対象物との摩擦による物理的作用と、研磨用組成物が研磨対象物にもたらす化学的作用とによって研磨される。前記研磨パッドとしては、不織布、ポリウレタン、スウェード等の多孔質体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加工が施されていることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, when polishing an object to be polished using the polishing composition, it can be carried out using the equipment and conditions used for ordinary polishing. As a general polishing device, there are a single-sided polishing device and a double-sided polishing device. In a single-sided polishing device, a holder called a carrier is used to hold the substrate, and while supplying the polishing composition from above, the surface plate with the polishing pad attached is pressed against the facing surface of the substrate to rotate the surface plate. Polishes one side of the material to be polished (object to be polished). At this time, the polishing pad and the polishing composition are polished by the physical action due to friction between the polishing object and the polishing object, and the chemical action that the polishing composition brings to the polishing object. As the polishing pad, a porous body such as a non-woven fabric, polyurethane, or suede can be used without particular limitation. It is preferable that the polishing pad is processed so that the polishing liquid collects.

研磨条件としては、研磨荷重、定盤回転数、キャリア回転数、研磨用組成物の流量、研磨時間等が挙げられる。これらの研磨条件に特に制限はないが、例えば、研磨荷重については、基板の単位面積当たり0.1psi以上10psi以下(0.7~68.9kPa、なお、1psi=6894.76Paである。以下同様)であることが好ましく、より好ましくは0.5psi以上8psi以下(3.4~55.1kPa)であり、さらに好ましくは1psi以上6psi以下(6.9~41.4kPa)である。一般に荷重が高くなればなるほど砥粒による摩擦力が高くなり、機械的な加工力が向上するため研磨速度が上昇する。この範囲であれば、より高い研磨速度が発揮され、荷重による基板の破損や、表面に傷などの欠陥が発生することをより抑制することができる。定盤回転数、およびキャリア回転数は、10~500rpm(0.2~8.3s-1、なお、60rpm=1s-1である。以下同様)であることが好ましい。研磨用組成物の供給量は、研磨対象物の全体が覆われる供給量(流量)であればよく、研磨対象物の大きさなどの条件に応じて調整すればよい。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。また、加工時間は、所望の加工結果が得られる時間であれば特に制限されないが、高い研磨速度に起因してより短い時間とすることが好ましい。 Polishing conditions include a polishing load, a surface plate rotation speed, a carrier rotation speed, a flow rate of a polishing composition, a polishing time, and the like. These polishing conditions are not particularly limited, but for example, the polishing load is 0.1 psi or more and 10 psi or less (0.7 to 68.9 kPa, 1 psi = 6894.76 Pa) per unit area of the substrate. ), More preferably 0.5 psi or more and 8 psi or less (3.4 to 55.1 kPa), and further preferably 1 psi or more and 6 psi or less (6.9 to 41.4 kPa). Generally, the higher the load, the higher the frictional force due to the abrasive grains, and the higher the mechanical processing force, so that the polishing speed increases. Within this range, a higher polishing speed can be exhibited, and damage to the substrate due to a load and defects such as scratches on the surface can be further suppressed. The surface plate rotation speed and the carrier rotation speed are preferably 10 to 500 rpm (0.2 to 8.3 s -1 , and 60 rpm = 1 s -1 ; the same applies hereinafter). The supply amount of the polishing composition may be any supply amount (flow rate) that covers the entire polishing object, and may be adjusted according to conditions such as the size of the polishing object. 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. Further, the processing time is not particularly limited as long as the desired processing result can be obtained, but it is preferably a shorter time due to the high polishing rate.

<基板の製造方法>
本発明のさらなる他の一態様は、上記の研磨方法で研磨対象物を研磨する工程を含む、基板の製造方法に関する。
<Manufacturing method of substrate>
Yet another aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a substrate, which comprises a step of polishing an object to be polished by the above-mentioned polishing method.

当該態様は、上記の研磨用組成物や、上記の製造方法により製造された研磨用組成物を用いた研磨方法を含む、基板の製造方法の好ましい一例であるとも言える。このことから、研磨用組成物や、これに含まれる各成分、およびこれが適用される研磨対象物等の詳細等もまた、上記の研磨用組成物の説明と同様である。また、製造される研磨用組成物の原料、物性、特徴や、製造される研磨用組成物が適用される研磨対象物等の詳細もまた、上記の研磨用組成物や、上記の研磨用組成物の製造方法の説明と同様である。そして、研磨方法の詳細もまた、上記の研磨方法の説明と同様である。したがって、好ましい実施形態の例としては、研磨対象物が、基板である、基板(研磨済基板)の製造方法や、研磨対象物が、半導体基板である、半導体基板(研磨済半導体基板)の製造方法等が挙げられる。したがって、本発明の一実施形態に係る基板の製造方法は、ポリシリコンパターンウェハ等のパターンウェハの製造に好ましく用いることができる。 It can be said that this aspect is a preferable example of a method for producing a substrate, which includes the above-mentioned polishing composition and a polishing method using the above-mentioned polishing composition produced by the above-mentioned production method. From this, the details of the polishing composition, the components contained therein, the polishing target to which the polishing composition is applied, and the like are also the same as the above description of the polishing composition. Further, details of the raw material, physical properties, and characteristics of the produced polishing composition, the polishing target to which the produced polishing composition is applied, and the like are also described in the above-mentioned polishing composition and the above-mentioned polishing composition. It is the same as the explanation of the manufacturing method of a thing. The details of the polishing method are also the same as those described above. Therefore, as an example of a preferable embodiment, a method for manufacturing a substrate (polished substrate) in which the object to be polished is a substrate, or a method for manufacturing a semiconductor substrate (polished semiconductor substrate) in which the object to be polished is a semiconductor substrate. The method and the like can be mentioned. Therefore, the method for manufacturing a substrate according to an embodiment of the present invention can be preferably used for manufacturing a patterned wafer such as a polysilicon pattern wafer.

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、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. 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>
溶媒としての水に、砥粒、ポリアルキレングリコールまたはエチレングリコール(EG)、pH調整剤、および必要に応じて添加する他の添加剤を添加し、攪拌混合して、各研磨用組成物を得た(混合温度約25℃、混合時間:約10分)。ここで、各研磨用組成物の調製に用いた各成分の種類および濃度(含有量、添加量)は、下記表1および下記表2に示す。また、pH調整剤の濃度(含有量、添加量)は、得られる研磨用組成物が下記表1および下記表2に記載のpHとなる量とした。
<Preparation of polishing composition>
Abrasive grains, polyalkylene glycol or ethylene glycol (EG), a pH adjuster, and other additives to be added as necessary are added to water as a solvent, and the mixture is stirred and mixed to obtain each polishing composition. (Mixing temperature about 25 ° C., mixing time: about 10 minutes). Here, the types and concentrations (contents, addition amounts) of each component used in the preparation of each polishing composition are shown in Table 1 below and Table 2 below. The concentration (content, addition amount) of the pH adjuster was set so that the obtained polishing composition had the pH shown in Table 1 and Table 2 below.

なお、研磨用組成物(液温:25℃)のpHは、pHメータ(株式会社堀場製作所製 型番:LAQUA)により確認した。 The pH of the polishing composition (liquid temperature: 25 ° C.) was confirmed by a pH meter (model number: LAQUA manufactured by HORIBA, Ltd.).

また、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位[mV]は、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てレーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)で測定し、得られるデータをSmoluchowskiの式で解析することにより、算出した。 Further, for the zeta potential [mV] of the abrasive grains in the polishing composition, the polishing composition was subjected to ELS-Z2 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., and the laser Doppler method (electrophoretic light) was performed using a flow cell at a measurement temperature of 25 ° C. It was calculated by the scattering measurement method) and the obtained data was analyzed by the Smoluchowski formula.

各研磨用組成物の調製に用いた砥粒、およびポリアルキレングリコールの詳細を以下に示す。 Details of the abrasive grains used in the preparation of each polishing composition and the polyalkylene glycol are shown below.

(砥粒)
・砥粒1:スルホン酸を表面に固定したシリカ(平均一次粒子径14nm、平均二次粒子径34nm、繭型、未変性(変性前、有機酸固定前)シリカはゾル-ゲル法により製造されたコロイダルシリカ);
・砥粒2:スルホン酸を表面に固定したシリカ(平均一次粒子径32nm、平均二次粒子径69nm、繭型、未変性(変性前、有機酸固定前)シリカはゾル-ゲル法により製造されたコロイダルシリカ);
・砥粒3:スルホン酸を表面に固定したシリカ(平均一次粒子径12nm、平均二次粒子径53nm、繭型、未変性(変性前、有機酸固定前)シリカはケイ酸ソーダ法により製造されたコロイダルシリカ);
・砥粒A:未変性のシリカ(平均一次粒子径14nm、平均二次粒子径34nm、繭型、ゾル-ゲル法により製造されたコロイダルシリカ);
(ポリアルキレングリコール)
・ポリエチレングリコール200(PEG200)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 200、ピークトップ分子量200のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール600(PEG600)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 600、ピークトップ分子量600のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール1000(PEG1000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 1,000、ピークトップ分子量1,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール1540(PEG1540)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 1,540、ピークトップ分子量1,540のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール2000(PEG2000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 2,000、ピークトップ分子量2,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール4000(PEG4000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 4,000、ピークトップ分子量4,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール6000(PEG6000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 6,000、ピークトップ分子量6,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール8000(PEG8000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 8,000、ピークトップ分子量8,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール10000(PEG10000)(Alfa Aesar製、製品名Polyethylene glycol 10,000、ピークトップ分子量10,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール15000(PEG15000)(ピークトップ分子量15,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリエチレングリコール20000(PEG20000)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリエチレングリコール 20,000、ピークトップ分子量20,000のピークを有するポリエチレングリコール);
・ポリプロピレングリコール400(PPG400)(富士フイルム和光純薬株式会社製、製品名ポリプロピレングリコール, ジオール型, 400、ピークトップ分子量400のピークを有するポリプロピレングリコール)。
(Abrasion grain)
Abrasive grain 1: Silica with sulfonic acid fixed on the surface (average primary particle diameter 14 nm, average secondary particle diameter 34 nm, cocoon-shaped, unmodified (before modification, before organic acid fixation) silica is manufactured by the sol-gel method. Colloidal silica);
Abrasive grain 2: Silica with sulfonic acid fixed on the surface (average primary particle diameter 32 nm, average secondary particle diameter 69 nm, cocoon-shaped, unmodified (before modification, before organic acid fixation) silica is manufactured by the sol-gel method. Colloidal silica);
Abrasive grain 3: Silica with sulfonic acid fixed on the surface (average primary particle diameter 12 nm, average secondary particle diameter 53 nm, cocoon-shaped, unmodified (before modification, before organic acid fixation) silica is manufactured by the sodium silicate method. Colloidal silica);
Abrasive grain A: unmodified silica (average primary particle diameter 14 nm, average secondary particle diameter 34 nm, cocoon-shaped, colloidal silica produced by the sol-gel method);
(Polyalkylene glycol)
Polyethylene glycol 200 (PEG200) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 200, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 200);
Polyethylene glycol 600 (PEG600) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 600, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 600);
Polyethylene glycol 1000 (PEG1000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 1,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 1,000);
Polyethylene glycol 1540 (PEG1540) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 1,540, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 1,540);
-Polyethylene glycol 2000 (PEG2000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 2,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 2,000);
-Polyethylene glycol 4000 (PEG4000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 4,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 4,000);
-Polyethylene glycol 6000 (PEG6000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 6,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 6,000);
-Polyethylene glycol 8000 (PEG8000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 8,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 8,000);
Polyethylene Glycol 10000 (PEG10000) (manufactured by Alfa Aesar, product name Polyethylene glycol 10,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 10,000);
Polyethylene glycol 15000 (PEG15000) (polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 15,000);
Polyethylene glycol 20000 (PEG20000) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polyethylene glycol 20,000, polyethylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 20,000);
-Polypropylene glycol 400 (PPG400) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name polypropylene glycol, diol type, 400, polypropylene glycol having a peak with a peak top molecular weight of 400).

なお、下記表1および下記表2において、例えば、研磨用組成物1の「ピークトップ分子量1000未満またはEG」の種類の列における、「PEG200/PEG600」とは、PEG200およびPEG600を共に使用したことを表す。また、その濃度(g/L)の列における「0.2/0.4」とは、PEG200の濃度が0.2g/Lであり、PEG600の濃度が0.4g/Lであることを表す。また、その他の種類の組み合わせや、濃度の組み合わせについても同様の方法で表記する。 In addition, in Table 1 below and Table 2 below, for example, in the column of the type of "peak top molecular weight less than 1000 or EG" of the polishing composition 1, "PEG200 / PEG600" means that both PEG200 and PEG600 are used. Represents. Further, "0.2 / 0.4" in the column of the concentration (g / L) means that the concentration of PEG200 is 0.2 g / L and the concentration of PEG600 is 0.4 g / L. .. In addition, other types of combinations and concentration combinations are also described in the same manner.

<分子量分布、および当該分子量分布におけるピークトップ分子量の評価>
上記の原料として使用した各々のポリアルキレングリコールの分子量分布、当該分子量分布におけるピークトップ分子量をゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
<Evaluation of molecular weight distribution and peak top molecular weight in the molecular weight distribution>
The molecular weight distribution of each polyalkylene glycol used as the above raw material and the peak top molecular weight in the molecular weight distribution were measured by gel permeation chromatography (GPC).

また、研磨用組成物中に含まれるポリアルキレングリコール全体としてのポリエチレングリコール換算の分子量分布、および当該分子量分布におけるピークのピークトップ分子量をゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。 In addition, the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol as a whole of the polyalkylene glycol contained in the polishing composition and the peak top molecular weight of the peak in the molecular weight distribution were measured by gel permeation chromatography (GPC).

ポリアルキレングリコールの分子量分布、ピークトップ分子量の測定条件は、下記の通りである。また、標準物質として、ポリエチレングリコールを使用した。 The measurement conditions for the molecular weight distribution of polyalkylene glycol and the peak top molecular weight are as follows. Moreover, polyethylene glycol was used as a standard substance.

GPC装置:株式会社島津製作所製
型式:Prominence + ELSD検出器(ELSD-LTII)
カラム:VP-ODS(株式会社島津製作所製)
移動相 A:MeOH
B:酢酸1%水溶液
流量:1mL/min
検出器:ELSD temp.40℃、Gain 8、N2GAS 350kPa
オーブン温度:40℃
注入量:40μl。
GPC device: manufactured by Shimadzu Corporation Model: Prominence + ELSD detector (ELSD-LTII)
Column: VP-ODS (manufactured by Shimadzu Corporation)
Mobile phase A: MeOH
B: 1% aqueous acetic acid flow rate: 1 mL / min
Detector: ELSD emp. 40 ° C, Gain 8, N2GAS 350kPa
Oven temperature: 40 ° C
Injection volume: 40 μl.

本測定の結果、研磨用組成物中に含まれるポリアルキレングリコール全体としての分子量分布における各ピークのピークトップ分子量の値は、各々、原料のポリアルキレングリコールについての、分子量分布のピークのピークトップ分子量の値と実質的に同一であった。 As a result of this measurement, the value of the peak top molecular weight of each peak in the molecular weight distribution of the polyalkylene glycol as a whole contained in the polishing composition is the peak top molecular weight of the peak of the molecular weight distribution of the raw material polyalkylene glycol. Was substantially the same as the value of.

<研磨方法>
上記で調製した各研磨用組成物を使用して、各研磨対象物の表面を下記の装置および条件で研磨した。ここで、研磨条件および研磨対象物は、以下の通りである。
<Polishing method>
Using each polishing composition prepared above, the surface of each polishing object was polished with the following equipment and conditions. Here, the polishing conditions and the objects to be polished are as follows.

(研磨条件)
研磨機:200mmウェハ用CMP片面研磨機
パッド:ポリウレタン製パッド
圧力:3psi(約20.7kPa)
定盤回転数:90rpm(1.5s-1
研磨用組成物の流量:130ml/min
研磨時間:1分間
研磨対象物:200mmウェハ(Poly-Si、SiN、TEOS-SiO)
多結晶シリコン(Poly-Si):低圧化学気相成長法(LPCVD)で製造されたもの:厚さ5,000Å
窒化ケイ素(SiN):低圧化学気相成長法(LPCVD)で製造されたもの:厚さ3,500Å
オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)由来の酸化ケイ素(TEOS-SiO):物理気相成長法(PVD)で製造されたもの:厚さ10,000Å。
(Polishing conditions)
Polishing machine: CMP single-sided polishing machine for 200 mm wafer Pad: Polyurethane pad Pressure: 3 psi (about 20.7 kPa)
Surface plate rotation speed: 90 rpm (1.5s -1 )
Flow rate of polishing composition: 130 ml / min
Polishing time: 1 minute Polishing target: 200 mm wafer (Poly-Si, SiN, TEOS-SiO)
Polycrystalline Silicon (Poly-Si): Manufactured by Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD): Thickness 5,000 Å
Silicon Nitride (SiN): Manufactured by Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD): Thickness 3,500 Å
Silicon oxide (TEOS-SiO) derived from tetraethyl orthosilicate (TEOS): manufactured by physical vapor deposition (PVD): 10,000 Å thick.

研磨速度は、研磨前後の膜厚を光干渉式膜厚測定装置により求め、その差を研磨時間で除することにより評価した。 The polishing speed was evaluated by determining the film thickness before and after polishing with a light interference type film thickness measuring device and dividing the difference by the polishing time.

段差については、下記の構成を有する8インチPoly-Siのパターンウェハを研磨し、ラインアンドスペースが0.25μm/0.25μmである部分(以下、配線部とも称する)について、配線部周りの部分との段差を、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて測定した。 Regarding the step, the 8-inch Poly-Si pattern wafer having the following configuration is polished, and the part around the wiring part for the part where the line and space is 0.25 μm / 0.25 μm (hereinafter, also referred to as the wiring part). The step between the two was measured using an AFM (atomic force microscope).

≪8インチPoly-Siパターンウェハ≫
仕様
1層目:P-TEOS-SiO(プラズマTEOS-SiO) 厚さ1,000Å
2層目:Poly-Si 厚さ500Å
3層目:854パターン+エッチング
4層目:SiN 厚さ1,000Å。
≪8 inch Poly-Si pattern wafer≫
Specifications 1st layer: P-TEOS-SiO (plasma TEOS-SiO) Thickness 1,000Å
Second layer: Poly-Si thickness 500Å
3rd layer: 854 pattern + etching 4th layer: SiN Thickness 1,000Å.

ここで、エロージョンとは、配線部のPoly-Si部分が、配線部周りの部分に比べて凹む現象を表す。エロージョンは、研磨後の配線部のPoly-Si部分と、配線部周りとの段差を評価した。 Here, the erosion represents a phenomenon in which the Poly-Si portion of the wiring portion is dented as compared with the portion around the wiring portion. Erosion evaluated the step between the Poly-Si portion of the polished wiring portion and the periphery of the wiring portion.

また、ディッシングとは、配線部のSiN部分が、配線部周りの部分に比べて凹む現象を表す。ディッシングは、研磨後の配線部のSiN部分と、配線部周りとの段差を評価した。 Further, the dishing represents a phenomenon in which the SiN portion of the wiring portion is dented as compared with the portion around the wiring portion. For the dishing, the step between the SiN portion of the wiring portion after polishing and the periphery of the wiring portion was evaluated.

なお、本評価においては、SiNの研磨速度は、高いほど好ましいと判断した。 In this evaluation, it was judged that the higher the polishing rate of SiN, the more preferable.

また、本評価においては、TEOS-SiOの研磨速度(Å/min)に対するSiNの研磨速度(Å/min)の比(TEOS-SiOに対するSiNの選択比:SiN/TEOS-SiO)、およびPoly-Siの研磨速度(Å/min)に対するSiNの研磨速度(Å/min)の比(Poly-Siに対するSiNの選択比:SiN/Poly-Si)は、それぞれ高いほど好ましく、共に25以上であると選択比に優れると判断した。 Further, in this evaluation, the ratio of the polishing rate (Å / min) of SiN to the polishing rate (Å / min) of TEOS-SiO (selection ratio of SiN to TEOS-SiO: SiN / TEOS-SiO), and Poly-. The higher the ratio of the polishing rate (Å / min) of SiN to the polishing rate of Si (Å / min) (selection ratio of SiN to Poly-Si: SiN / Poly-Si) is preferable, and both are 25 or more. It was judged that the selection ratio was excellent.

そして、本評価においては、エロージョンおよびディッシングは、それぞれ小さいほど好ましく、エロージョンが45Å以下であり、かつディッシングが25Å以下であると段差低減効果に優れると判断した。 In this evaluation, it was judged that the smaller the erosion and the dishing are, the more preferable, and that the erosion is 45 Å or less and the dishing is 25 Å or less, the step reduction effect is excellent.

各研磨用組成物の処方および物性を下記表1および下記表2に示す。また、各研磨用組成物の評価結果を下記表3に示す。 The formulation and physical properties of each polishing composition are shown in Table 1 below and Table 2 below. The evaluation results of each polishing composition are shown in Table 3 below.

Figure 2022056348000004
Figure 2022056348000004

Figure 2022056348000005
Figure 2022056348000005

Figure 2022056348000006
Figure 2022056348000006

上記表1~上記表3に示すように、比較例に係る研磨用組成物は、窒化ケイ素(SiN)の研磨速度が低いこと、TEOS-SiOに対するSiNの選択比が低いこと、Poly-Siに対するSiNの選択比が低いこと、エロージョンが大きいこと、およびディッシングが大きいことの少なくとも1つに該当しており、十分な効果が得られないことが確認された。 As shown in Tables 1 to 3 above, the polishing compositions according to the comparative examples have a low polishing rate of silicon nitride (SiN), a low selection ratio of SiN to TEOS-SiO, and a ratio to Poly-Si. It was confirmed that a sufficient effect could not be obtained because the selection ratio of SiN was low, the erosion was large, and the dishing was large.

一方、本発明に係る研磨用組成物は、窒化ケイ素(SiN)の研磨速度が高く、TEOS-SiOに対するSiNの選択比、およびPoly-Siに対するSiNの選択比が顕著に高く、エロージョンおよびディッシングが極めて小さく、段差低減効果に顕著に優れることが確認された。 On the other hand, in the polishing composition according to the present invention, the polishing rate of silicon nitride (SiN) is high, the selection ratio of SiN to TEOS-SiO and the selection ratio of SiN to Poly-Si are remarkably high, and erosion and dishing occur. It was confirmed that it was extremely small and was remarkably excellent in the step reduction effect.

Claims (14)

有機酸を表面に固定したシリカと、
ポリアルキレングリコールと、
を含有し、
前記ポリアルキレングリコールについてのゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布が2つ以上のピークを有し、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下のピークであり、
前記分子量分布の少なくとも1つのピークは、ピークトップ分子量が100以上800以下のピークであり、
前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールを含有し、
前記ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであり、
pHが3以上6以下である、研磨用組成物。
Silica with organic acid fixed on the surface and
With polyalkylene glycol
Contains,
The molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) for the polyalkylene glycol has two or more peaks.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less.
At least one peak of the molecular weight distribution is a peak having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less.
The polyalkylene glycol contains polyethylene glycol and
At least one of the peaks having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less is a peak derived from polyethylene glycol.
A polishing composition having a pH of 3 or more and 6 or less.
前記ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの少なくとも1つは、ポリエチレングリコールに由来するピークであるか、
または、
前記ポリアルキレングリコールは、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコールをさらに含み、かつ、前記ピークトップ分子量が100以上800以下であるピークの少なくとも1つは、ポリプロピレングリコールまたはポリブチレングリコールに由来するピークである、
請求項1に記載の研磨用組成物。
At least one of the peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less is a peak derived from polyethylene glycol.
or,
The polyalkylene glycol further contains polypropylene glycol or polybutylene glycol, and at least one of the peaks having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less is a peak derived from polypropylene glycol or polybutylene glycol.
The polishing composition according to claim 1.
前記有機酸は、スルホン酸またはカルボン酸である、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 organic acid is a sulfonic acid or a carboxylic acid. 前記有機酸を表面に固定したシリカの平均一次粒子径が10nm以上50nm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the silica having the organic acid immobilized on the surface has an average primary particle size of 10 nm or more and 50 nm or less. 前記有機酸を表面に固定したシリカの平均二次粒子径が20nm以上100nm以下である、請求項1~4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 4, wherein the silica having the organic acid immobilized on the surface has an average secondary particle diameter of 20 nm or more and 100 nm or less. 前記有機酸を表面に固定したシリカにおいて、有機酸固定前のシリカが、ゾルゲル法またはケイ酸ソーダ法で製造されたコロイダルシリカである、請求項1~5のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The silica for polishing according to any one of claims 1 to 5, wherein the silica before fixing the organic acid is colloidal silica produced by a sol-gel method or a sodium silicate method in the silica in which the organic acid is fixed on the surface. Composition. 研磨促進剤をさらに含有する、請求項1~6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 6, further comprising a polishing accelerator. 段差改良剤をさらに含有する、請求項1~7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 7, further comprising a step improving agent. 酸をさらに含有する、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, further comprising an acid. ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料およびケイ素-ケイ素結合を有する材料のうちの少なくとも一方と、を含有する研磨対象物の研磨に用いられる、請求項1~9のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 Any of claims 1 to 9 used for polishing an object to be polished containing a material having a silicon-nitrogen bond, and at least one of a material having a silicon-oxygen bond and a material having a silicon-silicon bond. The polishing composition according to item 1. 有機酸を表面に固定したシリカと、
ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が1,000以上6,000以下であるポリエチレングリコールと、
ゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリエチレングリコール換算の分子量分布において、ピークトップ分子量が100以上800以下であるポリアルキレングリコールと、
を混合する混合工程を有する、
pHが3以上6以下である、研磨用組成物の製造方法。
Silica with organic acid fixed on the surface and
In the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC), polyethylene glycol having a peak top molecular weight of 1,000 or more and 6,000 or less,
In the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC), polyalkylene glycol having a peak top molecular weight of 100 or more and 800 or less,
Have a mixing step of mixing,
A method for producing a polishing composition, which has a pH of 3 or more and 6 or less.
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、
または、
請求項11の製造方法により研磨用組成物を製造し、当該研磨用組成物を用いて、
研磨対象物を研磨する、研磨方法。
Using the polishing composition according to any one of claims 1 to 10,
or,
A polishing composition is produced by the production method according to claim 11, and the polishing composition is used.
A polishing method for polishing an object to be polished.
前記研磨対象物は、ケイ素-窒素結合を有する材料と、ケイ素-酸素結合を有する材料およびケイ素-ケイ素結合を有する材料のうちの少なくとも一方とを含む、請求項12に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 12, wherein the polishing object includes a material having a silicon-nitrogen bond, and at least one of a material having a silicon-oxygen bond and a material having a silicon-silicon bond. 研磨対象物は基板であり、請求項12または13に記載の研磨方法で前記研磨対象物を研磨する工程を含む、研磨済基板の製造方法。 The object to be polished is a substrate, and a method for manufacturing a polished substrate, which comprises a step of polishing the object to be polished by the polishing method according to claim 12 or 13.
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