JP2024080424A - シリコン基板用研磨液組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】一態様において、保存安定性に優れるシリコン基板用研磨液組成物及びその濃縮物を提供する。【解決手段】本開示は、一態様において、下記成分A、下記成分B、成分C及び下記成分Dを含有する、シリコン基板用研磨液組成物及びその濃縮物に関する。成分A:シリカ粒子成分B:含窒素塩基性化合物成分C:カチオン性界面活性剤成分D:ノニオン性界面活性剤【選択図】なし
Description
本開示は、シリコン基板用研磨液組成物及びその濃縮物、並びにこれを用いた研磨方法、半導体基板の製造方法に関する。
近年、半導体メモリの高記録容量化に対する要求の高まりから半導体装置のデザインルールは微細化が進んでいる。このため半導体装置の製造過程で行われるフォトリソグラフィーにおいて焦点深度は浅くなり、シリコン基板(ベアウェーハ)の表面粗さ(ヘイズ)の低減に対する要求はますます厳しくなっている。
シリコン基板の品質を向上する目的で、シリコン基板の研磨は多段階で行われている。特に研磨の最終段階で行われる仕上げ研磨は、ヘイズの低減を目的として行われている。
例えば、特許文献1には、シリカ等の研磨剤、アンモニア等の塩基性成分、炭素数6以上の第4級アンモニウム塩等の化合物、及び、水性キャリヤ-を含有する、化学機械研磨組成物が提案されている。
特許文献2には、シリカ粒子と、第4級アンモニウム化合物、水溶性高分子とを含み、前記第4級アンモニウム化合物の第4級アンモニウム基の炭素数が10以上22以下であり、第4級アンモニウム化合物のN+総モル数bとシリカ粒子のシラノール基の総モル数aとの比率b/aが0.005以上2.00以下である、シリコンウェーハ用研磨液組成物が提案されている。
特許文献2には、シリカ粒子と、第4級アンモニウム化合物、水溶性高分子とを含み、前記第4級アンモニウム化合物の第4級アンモニウム基の炭素数が10以上22以下であり、第4級アンモニウム化合物のN+総モル数bとシリカ粒子のシラノール基の総モル数aとの比率b/aが0.005以上2.00以下である、シリコンウェーハ用研磨液組成物が提案されている。
通常、研磨液組成物は濃縮物の状態で保管、輸送されるものである。しかし、特許文献1~2のように、研磨液組成物中に第4級アンモニウム化合物(カチオン性化合物)が含まれていると、シリカ濃度の高い研磨液組成物又はその濃縮物ではシリカ粒子が凝集しやすいという問題がある。そのため、シリカ濃度の高い研磨液組成物又はシリカ濃度の高い濃縮物には保存安定性が要求される。
そこで、本開示は、保存安定性に優れるシリコン基板用研磨液組成物及びその濃縮物、並びに、これを用いた研磨方法、及び半導体基板の製造方法を提供する。
本開示は、一態様において、下記成分A、下記成分B、下記成分C及び下記成分Dを含有する、シリコン基板用研磨液組成物に関する。
成分A:シリカ粒子
成分B:含窒素塩基性化合物
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
成分A:シリカ粒子
成分B:含窒素塩基性化合物
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物の濃縮物に関する。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。
本開示は、一態様において、少なくともシリカ粒子(成分A)、含窒素塩基性化合物(成分B)、カチオン性界面活性剤(成分C)及びノニオン性界面活性剤(成分D)を配合する工程を含む、研磨液組成物の濃縮物の製造方法に関する。
本開示は、一態様において、下記成分C及び下記成分Dを含む、シリコン基板研磨用添加剤組成物に関する。
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程を含む、シリコン基板の研磨方法に関する。
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程と、研磨されたシリコン基板を洗浄する工程と、を含む、半導体基板の製造方法に関する。
本開示によれば、保存安定性に優れる研磨液組成物及びその濃縮物、並びに、これを用いた研磨方法、及び半導体基板の製造方法を提供できる。
本開示は、シリカ粒子及び含窒素塩基性化合物を含む研磨液組成物に、カチオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤を含有させることにより、研磨液組成物及びその濃縮物の保存安定性を向上できるという知見に基づく。
すなわち、本開示は、一態様において、下記成分A、下記成分B、下記成分C及び下記成分Dを含有する、シリコン基板用研磨液組成物(以下、「本開示の研磨液組成物」ともいう)に関する。
成分A:シリカ粒子
成分B:含窒素塩基性化合物
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
成分A:シリカ粒子
成分B:含窒素塩基性化合物
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤
本開示によれば、一又は複数の実施形態において、保存安定性に優れる研磨液組成物及びその濃縮物を提供できる。
本開示の効果発現機構の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
アルカリ条件下でシリカ粒子(成分A)はマイナスに帯電しており、プラスに帯電しているカチオン性界面活性剤(成分B)はアルキル鎖を外側(液側)に向けてシリカ粒子へ吸着する。そしてアルキル鎖の疎水性相互作用によってシリカ粒子同士が吸着し凝集する。エチレンオキサイド基の様な親水基を有するノニオン性界面活性剤(成分D)は、弱い疎水性相互作用を形成するため、このカチオン性界面活性剤(成分B)同士の疎水性相互作用を弱めるため、シリカ粒子の凝集を抑制し保存安定性を改善したと推定している。
ただし、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
アルカリ条件下でシリカ粒子(成分A)はマイナスに帯電しており、プラスに帯電しているカチオン性界面活性剤(成分B)はアルキル鎖を外側(液側)に向けてシリカ粒子へ吸着する。そしてアルキル鎖の疎水性相互作用によってシリカ粒子同士が吸着し凝集する。エチレンオキサイド基の様な親水基を有するノニオン性界面活性剤(成分D)は、弱い疎水性相互作用を形成するため、このカチオン性界面活性剤(成分B)同士の疎水性相互作用を弱めるため、シリカ粒子の凝集を抑制し保存安定性を改善したと推定している。
ただし、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
[シリカ粒子(成分A)]
本開示の研磨液組成物は、研磨材としてシリカ粒子(以下、「成分A」ともいう)を含有する。成分Aとしては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、粉砕シリカ、及びそれらを表面修飾したシリカ等が挙げられ、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、コロイダルシリカが好ましい。成分Aは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
本開示の研磨液組成物は、研磨材としてシリカ粒子(以下、「成分A」ともいう)を含有する。成分Aとしては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、粉砕シリカ、及びそれらを表面修飾したシリカ等が挙げられ、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、コロイダルシリカが好ましい。成分Aは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Aの使用形態としては、操作性の観点から、スラリー状が好ましい。本開示の研磨液組成物に含まれる成分Aがコロイダルシリカである場合、アルカリ金属やアルカリ土類金属等によるシリコン基板の汚染を防止する観点から、コロイダルシリカは、アルコキシシランの加水分解物から得たものであることが好ましい。アルコキシシランの加水分解物から得られるシリカ粒子は、従来から公知の方法によって作製できる。
成分Aの平均一次粒子径は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、10nm以上が好ましく、15nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましく、25nm以上が更に好ましく、そして、150nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、35nm以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Aの平均一次粒子径は、10nm以上150nm以下が好ましく、10nm以上40nm以下がより好ましく、15nm以上35nm以下が更に好ましく、20nm以上35nm以下が更に好ましく、25nm以上35nm以下が更に好ましい。
本開示において、成分Aの平均一次粒子径は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて算出される。比表面積は、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。
成分Aの平均二次粒子径は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、20nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましく、40nm以上が更に好ましく、そして、80nm以下が好ましく、75nm以下がより好ましく、70nm以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Aの平均二次粒子径は、20nm以上80nm以下が好ましく、30nm以上75nm以下がより好ましく、40nm以上70nm以下が更に好ましい。本開示において、平均二次粒子径は、動的光散乱(DLS)法によって測定される値であり、例えば、実施例に記載の装置を用いて測定できる。
成分Aの会合度は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、3以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.3以下が更に好ましく、そして、1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.8以上が更に好ましい。
本開示において、成分Aの会合度とは、シリカ粒子の形状を表す係数であり、下記式により算出される。
会合度=平均二次粒子径/平均一次粒子径
会合度=平均二次粒子径/平均一次粒子径
成分Aの会合度の調整方法としては、例えば、特開平6-254383号公報、特開平11-214338号公報、特開平11-60232号公報、特開2005-060217号公報、特開2005-060219号公報等に記載の方法を採用することができる。
成分Aの形状は、いわゆる球型及び/又はいわゆるマユ型であることが好ましい。
本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、SiO2換算で、0.001質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.09質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.2質量%以下が好ましく、0.15質量%以下がより好ましく、0.11質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、SiO2換算で、0.001質量%以上0.2質量%以下が好ましく、0.05質量%以上0.15質量%以下がより好ましく、0.09質量%以上0.11質量%以下が更に好ましい。成分Aが2種以上の組合せの場合、成分Aの含有量はそれらの合計含有量をいう。
[含窒素塩基性化合物(成分B)]
本開示の研磨液組成物は、含窒素塩基性化合物(以下、「成分B」ともいう)を含有する。成分Bとしては、研磨速度向上の観点から、水溶性の含窒素塩基性化合物であることが好ましい。本開示において、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。本開示において、「水溶性の含窒素塩基性」とは、水に溶解したときに塩基性を示す含窒素化合物をいう。成分Bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
本開示の研磨液組成物は、含窒素塩基性化合物(以下、「成分B」ともいう)を含有する。成分Bとしては、研磨速度向上の観点から、水溶性の含窒素塩基性化合物であることが好ましい。本開示において、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。本開示において、「水溶性の含窒素塩基性」とは、水に溶解したときに塩基性を示す含窒素化合物をいう。成分Bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Bとしては、一又は複数の実施形態において、アミン化合物及びアンモニウム化合物から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。成分Bとしては、例えば、アンモニア、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N一メチルエタノールアミン、N-メチル-N,N一ジエタノ-ルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジブチルエタノールアミン、N-(β-アミノエチル)エタノ-ルアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン・六水和物、無水ピペラジン、1-(2-アミノエチル)ピペラジン、N-メチルピペラジン、ジエチレントリアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、及びヒドロキシアミンから選ばれる1種又は2種以上の組合せが挙げられる。なかでも、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、成分Bとしては、アンモニア、又は、アンモニアとヒドロキシアミンの混合物が好ましく、アンモニアがより好ましい。
本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.0005質量%以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.002質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.05質量%以下が好ましく、0.03質量%以下がより好ましく、0.01質量%以下が更に好ましく、0.006質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、0.0005質量%以上0.05質量%以下が好ましく、0.001質量%以上0.03質量%以下がより好ましく、0.002質量%以上0.01質量%以下が更に好ましく、0.002質量%以上0.005質量%以下が更に好ましい。成分Bが2種以上の組合せの場合、成分Bの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物中における成分Aの含有量に対する成分Bの含有量の比B/A(質量比B/A)は、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.002以上が好ましく、0.01以上がより好ましく、0.025以上が更に好ましく、そして、1以下が好ましく、0.5以下がより好ましく、0.1以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比B/Aは、0.002以上1以下が好ましく、0.01以上0.5以下がより好ましく、0.025以上0.1以下が更に好ましい。
[カチオン性界面活性剤(成分C)]
本開示の研磨液組成物は、カチオン性界面活性剤(以下、「成分C」ともいう)を含有する。成分Cとしては、一又は複数の実施形態において、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム又はその塩(以下、「成分C1」ともいう)、及び、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級ホスホニウム又はその塩(以下、「成分C2」ともいう)の少なくとも一方であることが好ましく、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム又はその塩(成分C1)がより好ましい。
本開示において、「分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム」とは、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの炭素数10以上18以下のアルキル基が、窒素原子に結合していることを意味する。本開示において、「分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級ホスホニウム」とは、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの炭素数10以上18以下のアルキル基が、リン原子に結合していることを意味する。前記アルキル基の炭素数は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、10以上が好ましく、12以上が更に好ましく、そして、18以下が好ましく、16以下がより好ましい。同様の観点から、前記アルキル基の炭素数は、10以上18以下が好ましく、12以上18以下が更に好ましく、12以上16以下が更に好ましい。分子内に含まれる炭素数10以上18以下のアルキル基の数は、成分C1の場合、1以上、2以上、3以上又は4が挙げられ、好ましくは2又は3、より好ましくは2である。成分C2の場合、1以上、2以上、3以上又は4が挙げられ、好ましくは1又は2である。
成分Cは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
本開示の研磨液組成物は、カチオン性界面活性剤(以下、「成分C」ともいう)を含有する。成分Cとしては、一又は複数の実施形態において、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム又はその塩(以下、「成分C1」ともいう)、及び、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級ホスホニウム又はその塩(以下、「成分C2」ともいう)の少なくとも一方であることが好ましく、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム又はその塩(成分C1)がより好ましい。
本開示において、「分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム」とは、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの炭素数10以上18以下のアルキル基が、窒素原子に結合していることを意味する。本開示において、「分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級ホスホニウム」とは、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの炭素数10以上18以下のアルキル基が、リン原子に結合していることを意味する。前記アルキル基の炭素数は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、10以上が好ましく、12以上が更に好ましく、そして、18以下が好ましく、16以下がより好ましい。同様の観点から、前記アルキル基の炭素数は、10以上18以下が好ましく、12以上18以下が更に好ましく、12以上16以下が更に好ましい。分子内に含まれる炭素数10以上18以下のアルキル基の数は、成分C1の場合、1以上、2以上、3以上又は4が挙げられ、好ましくは2又は3、より好ましくは2である。成分C2の場合、1以上、2以上、3以上又は4が挙げられ、好ましくは1又は2である。
成分Cは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Cは、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、分子内の炭素数の合計が22以上が好ましく、24以上がより好ましく、26以上が更に好ましく、そして、38以下が好ましく、34以下がより好ましく、32以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Cは、分子内の炭素数の合計が22以上38以下であることが好ましく、より好ましくは24以上38以下、更に好ましくは26以上38以下、更に好ましくは26以上34以下、更に好ましくは26以上32以下である。
成分Cは、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、一又は複数の実施形態において、下記式(I)又は下記式(II)で表される構成を有する化合物であることが好ましい。
前記式(I)中、R1は同一又は異なって、炭素数10以上18以下のアルキル基を示し、R2は同一又は異なって、炭素数1以上6以下の炭化水素基又は-(CH2CH2O)nH(但し、nは1~3である)であり、Zはリン原子であり、X-は対イオンである。
前記式(II)中、R1は同一又は異なって、炭素数10以上18以下のアルキル基を示し、R2は同一又は異なって、炭素数1以上6以下の炭化水素基又は-(CH2CH2O)nH(但し、nは1~3である)であり、Zは窒素原子又はリン原子であり、X-は対イオンである。
前記式(I)及び(II)において、R2は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、炭素数1以上6以下の炭化水素基が好ましい。前記対イオンとしては、例えば、塩化物イオン(Cl-)、炭酸水素イオン(HCO3 -)等が挙げられる。
前記式(II)中、R1は同一又は異なって、炭素数10以上18以下のアルキル基を示し、R2は同一又は異なって、炭素数1以上6以下の炭化水素基又は-(CH2CH2O)nH(但し、nは1~3である)であり、Zは窒素原子又はリン原子であり、X-は対イオンである。
前記式(I)及び(II)において、R2は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、炭素数1以上6以下の炭化水素基が好ましい。前記対イオンとしては、例えば、塩化物イオン(Cl-)、炭酸水素イオン(HCO3 -)等が挙げられる。
成分C1としては、一又は複数の実施形態において、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩、及び、ジアルキルジメチルアンモニウム塩(炭素数12~18の混成品)から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
成分C2としては、一又は複数の実施形態において、アルキル(炭素数12~18の混成品)トリヘキシルホスホニウム塩、ヘキサデシルトリブチルホスホニウム塩、及びトリヘキシルテトラデシルホスホニウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
成分C2としては、一又は複数の実施形態において、アルキル(炭素数12~18の混成品)トリヘキシルホスホニウム塩、ヘキサデシルトリブチルホスホニウム塩、及びトリヘキシルテトラデシルホスホニウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.003質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、0.005質量%以下が好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、0.001質量%以上0.005質量%以下が好ましく、0.002質量%以上0.005質量%以下がより好ましく、0.003質量%以上0.005質量%以下が更に好ましい。成分Cが2種以上の組合せの場合、成分Cの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物中における成分Aの含有量に対する成分Cの含有量の比C/A(質量比C/A)は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.005以上が好ましく、0.010以上がより好ましく、0.015以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、0.060以下が好ましく、0.050以下がより好ましく、0.040以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比C/Aは、0.005以上0.060以下が好ましく、0.010以上0.050以下がより好ましく、0.010以上0.040以下が更に好ましい。
[ノニオン性界面活性剤(成分D)]
本開示の研磨液組成物は、ノニオン性界面活性剤(以下、「成分D」ともいう)を含有する。成分Dは、一又は複数の実施形態において、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであることが好ましい。
前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのアルキル基としては、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは炭素数8以上22以下の炭化水素基、より好ましくは炭素数8以上18以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。前記アルキル基の炭素数は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは22以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは16以下である。前記アルキル基としては、例えば、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、イソデシル基、2-プロピルヘプチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、及び2-オクチルドデシル基から選ばれる少なくも1種が挙げられる。
前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキシ基の平均付加モル数は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは12以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは8以下である。より具体的には、前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキシ基の平均付加モル数は、好ましくは3以上12以下、より好ましくは4以上12以下、更に好ましくは5以上8以下である。
成分Dは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
本開示の研磨液組成物は、ノニオン性界面活性剤(以下、「成分D」ともいう)を含有する。成分Dは、一又は複数の実施形態において、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであることが好ましい。
前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのアルキル基としては、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは炭素数8以上22以下の炭化水素基、より好ましくは炭素数8以上18以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基である。前記アルキル基の炭素数は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、更に好ましくは12以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは22以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは16以下である。前記アルキル基としては、例えば、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、イソデシル基、2-プロピルヘプチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、及び2-オクチルドデシル基から選ばれる少なくも1種が挙げられる。
前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキシ基の平均付加モル数は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは12以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは8以下である。より具体的には、前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキシ基の平均付加モル数は、好ましくは3以上12以下、より好ましくは4以上12以下、更に好ましくは5以上8以下である。
成分Dは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
成分Dとしては、例えば、ポリオキシエチレン(5)ドデシルエーテル、ポリオキシエチレン(6)ドデシルエーテル、ポリオキシエチレン(12)ドデシルエーテル、ポリオキシエチレン(5)分岐アルキル(炭素数11~15の混成品)エーテル、及びポリオキシエチレン(9)分岐アルキル(炭素数11~15の混成品)から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。( )内の数値は平均付加モル数を示す。
本開示の研磨液組成物中の成分Dの含有量は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.02質量%以上がより好ましく、0.04質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.15質量%以下が好ましく、0.12質量%以下がより好ましく、0.10質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物中の成分Dの含有量は、0.01質量%以上0.15質量%以下が好ましく、0.02質量%以上0.15質量%以下がより好ましく、0.03質量%以上0.12質量%以下が更に好ましい。成分Dが2種以上の組合せの場合、成分Dの含有量はそれらの合計含有量をいう。
本開示の研磨液組成物中における、成分Aの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Aは、研磨速度向上並びに研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、0.2以上が好ましく、0.3以上がより好ましく、0.4以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、1.2以下が好ましく、1.1以下がより好ましく、1.0以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比D/Aは、0.2以上1.2以下が好ましく、0.3以上1.1以下がより好ましく、0.4以上1.0以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物中における、成分Bの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Bは、研磨速度向上並びに研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、10以上が好ましく、13以上がより好ましく、16以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、45以下が好ましく、40以下がより好ましく、35以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比D/Bは、10以上45以下が好ましく、13以上45以下がより好ましく、16以上35以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物中における、成分Cの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Cは、表面粗さ(ヘイズ)低減並びに研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比D/Cは、5以上70以下が好ましく、10以上60以下がより好ましく、20以上50以下が更に好ましい。
[水]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、水を含んでいてもよい。水としては、例えば、イオン交換水や超純水等の水が挙げられ、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、超純水が好ましい。本開示の研磨液組成物中の水の含有量は、例えば、成分A、成分B、成分C、成分D及び後述するその他の成分の残余とすることができる。
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、水を含んでいてもよい。水としては、例えば、イオン交換水や超純水等の水が挙げられ、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、超純水が好ましい。本開示の研磨液組成物中の水の含有量は、例えば、成分A、成分B、成分C、成分D及び後述するその他の成分の残余とすることができる。
[水溶性高分子(成分E)]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリグリセリン、及び、窒素含有基を含む水溶性高分子から選ばれる少なくとも1種の水溶性高分子(以下、「成分E」ともいう)をさらに含んでもよい。成分Eは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。本開示において、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。
前記ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース、及びヒドロキシブチルセルロースから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
前記窒素含有基を含む水溶性高分子は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、アリルアミン又はジアリルアミン由来の構成単位を含むアミノ基含有水溶性高分子が好ましく、例えば、アリルアミン重合体、アリルアミン塩酸塩重合体、アリルアミン塩酸塩・二酸化硫黄共重合体、ジアリルアミン重合体、ジアリルアミン塩酸塩重合体、ジアリルアミン塩酸塩・二酸化硫黄共重合体、アリルアミン酢酸塩・ジアリルアミン酢酸塩共重合体、アリルアミン塩酸塩・ジメチルアリルアミン塩酸塩共重合体、メチルジアリルアミン重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩/二酸化硫黄共重合体、メチルジアリルアミン/二酸化硫黄共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・二酸化硫黄共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体、ジアリルアミンアミド硫酸塩・マレイン酸共重合体、メチルジアリルアミン・マレイン酸共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドマレイン酸共重合体、及びマレイン酸・ジアリルジメチルアンモニウムエチルサルフェイト・二酸化硫黄共重合体から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
これらのなかでも、成分Eは、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリグリセリン、及びメチルジアリルアミン/二酸化硫黄共重合体から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリグリセリン、及び、窒素含有基を含む水溶性高分子から選ばれる少なくとも1種の水溶性高分子(以下、「成分E」ともいう)をさらに含んでもよい。成分Eは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。本開示において、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。
前記ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース、及びヒドロキシブチルセルロースから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
前記窒素含有基を含む水溶性高分子は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、アリルアミン又はジアリルアミン由来の構成単位を含むアミノ基含有水溶性高分子が好ましく、例えば、アリルアミン重合体、アリルアミン塩酸塩重合体、アリルアミン塩酸塩・二酸化硫黄共重合体、ジアリルアミン重合体、ジアリルアミン塩酸塩重合体、ジアリルアミン塩酸塩・二酸化硫黄共重合体、アリルアミン酢酸塩・ジアリルアミン酢酸塩共重合体、アリルアミン塩酸塩・ジメチルアリルアミン塩酸塩共重合体、メチルジアリルアミン重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩/二酸化硫黄共重合体、メチルジアリルアミン/二酸化硫黄共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・二酸化硫黄共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド・アクリルアミド共重合体、ジアリルアミンアミド硫酸塩・マレイン酸共重合体、メチルジアリルアミン・マレイン酸共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドマレイン酸共重合体、及びマレイン酸・ジアリルジメチルアンモニウムエチルサルフェイト・二酸化硫黄共重合体から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
これらのなかでも、成分Eは、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリグリセリン、及びメチルジアリルアミン/二酸化硫黄共重合体から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
成分Eがヒドロキシアルキルセルロースである場合、成分Eの重量平均分子量は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、5万以上が好ましく、10万以上がより好ましく、15万以上が更に好ましく、そして、50万以下が好ましく、40万以下がより好ましく、30万以下が更に好ましい。
成分Eがポリグリセリンである場合、成分Eの重量平均分子量は、同様の観点から、2,000以上が好ましく、2,500以上がより好ましく、2,800以上が更に好ましく、そして、10,000以下が好ましく、8,000以下がより好ましく、6,000以下が更に好ましい。
成分Eが窒素含有基を含む水溶性高分子である場合、成分Eの重量平均分子量は、同様の観点から、800以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、2,000以上が更に好ましく、そして、20万以下が好ましく、10万以下がより好ましく、6万以下が更に好ましい。
成分Eの重量平均分子量は後の実施例に記載の方法により測定できる。
成分Eがポリグリセリンである場合、成分Eの重量平均分子量は、同様の観点から、2,000以上が好ましく、2,500以上がより好ましく、2,800以上が更に好ましく、そして、10,000以下が好ましく、8,000以下がより好ましく、6,000以下が更に好ましい。
成分Eが窒素含有基を含む水溶性高分子である場合、成分Eの重量平均分子量は、同様の観点から、800以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、2,000以上が更に好ましく、そして、20万以下が好ましく、10万以下がより好ましく、6万以下が更に好ましい。
成分Eの重量平均分子量は後の実施例に記載の方法により測定できる。
本開示の研磨液組成物が成分Eを含む場合、本開示の研磨液組成物中の成分Eの含有量は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、0.004質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、0.006質量%以上が更に好ましく、そして、0.02質量%以下が好ましく、0.01質量%以下がより好ましく、0.008質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物中の成分Eの含有量は、0.004質量%0.02質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.02質量%以下がより好ましく、0.006質量%以上0.01質量%以下が更に好ましく、0.006質量%以上0.008質量%以下が更に好ましい。成分Eが2種以上の組合せの場合、成分Eの含有量はそれらの合計含有量をいう。
[ポリエチレングリコール(成分F)]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、ポリエチレングリコール(以下、「成分F」ともいう)をさらに含んでもよい。
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、ポリエチレングリコール(以下、「成分F」ともいう)をさらに含んでもよい。
成分Fの重量平均分子量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、600以上が好ましく、800以上がより好ましく、1000以上が更に好ましく、そして、濡れ性付与の観点から、10,000未満が好ましく、8,000以下がより好ましく、6,000以下が更に好ましい。濡れ性付与の観点から、成分Fの重量平均分子量は、600以上10,000未満が好ましく、800以上8,000以下が好ましく、1,000以上6,000以下が更に好ましい。成分Fは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
本開示の研磨液組成物が成分Fを含む場合、本開示の研磨液組成物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.0015質量%以上がより好ましく、0.002質量%以上が更に好ましく、そして、濡れ性付与の観点から、0.01質量%以下が好ましく、0.005質量%以下がより好ましく、0.003質量%以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減と濡れ性付与との両立の観点から、0.001質量%以上0.01質量%以下が好ましく、0.0015質量%以上0.005質量%以下がより好ましく、0.002質量%以上0.003質量%以下が更に好ましい。成分Fが2種以上の組合せの場合、成分Fの含有量はそれらの合計含有量をいう。
[その他の成分]
本開示の研磨液組成物は、本開示の効果が妨げられない範囲で、その他の成分をさらに含んでもよい。その他の成分としては、一又は複数の実施形態において、成分B以外のpH調整剤、成分C及び成分D以外の界面活性剤、成分E及び成分F以外の水溶性高分子、防腐剤、アルコール類、キレート剤、及び酸化剤から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
本開示の研磨液組成物は、本開示の効果が妨げられない範囲で、その他の成分をさらに含んでもよい。その他の成分としては、一又は複数の実施形態において、成分B以外のpH調整剤、成分C及び成分D以外の界面活性剤、成分E及び成分F以外の水溶性高分子、防腐剤、アルコール類、キレート剤、及び酸化剤から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
本開示の研磨液組成物のpHは、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、9以上が好ましく、9.5以上がより好ましく、10以上が更に好ましく、そして、12以下が好ましく、11.5以下がより好ましく、11以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物のpHは、9以上12以下が好ましく、9.5以上11.5以下がより好ましく、10以上11以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物のpHは、成分Bや公知のpH調整剤を用いて調整できる。本開示において、上記pHは、25℃における研磨液組成物の値であり、pHメータを用いて測定できる。上記pHは、例えば、実施例に記載する方法で測定した値とすることができる。
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分A、成分B、成分Cと、成分Dと、さらに所望により任意成分(成分E、成分F、その他の成分)とを公知の方法で配合することにより製造できる。すなわち、本開示は、その他の態様において、少なくとも成分A、成分B、成分C及び成分Dを配合する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。本開示において「配合する」とは、成分A、成分B、成分C、成分D及び必要に応じて任意成分(成分E、成分F、その他の成分)を同時に又は任意の順に混合することを含む。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミル、又はビーズミル等の撹拌機等を用いて行うことができる。上記本開示の研磨液組成物の製造方法における各成分の好ましい配合量は、上述した本開示の研磨液組成物中の各成分の好ましい含有量と同じとすることができる。
本開示において、「研磨液組成物中の各成分の含有量」は、使用時、すなわち、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点における各成分の含有量をいう。
[研磨液組成物の濃縮物]
本開示の研磨液組成物は、貯蔵及び輸送の観点から、濃縮物として製造され、使用時に希釈されてもよい。濃縮倍率としては、製造及び輸送コストの観点、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、体積基準で、好ましくは2倍以上であり、より好ましくは10倍以上、更に好ましくは30倍以上、更に好ましくは50倍以上であり、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは180倍以下であり、より好ましくは140倍以下、更に好ましくは100倍以下、更に好ましくは70倍以下である。
本開示の研磨液組成物の濃縮物は、使用時に各成分の含有量が、上述した含有量(すなわち、使用時の含有量)となるように水で希釈して使用することができる。本開示において研磨液組成物の濃縮物の「使用時」とは、研磨液組成物の濃縮物が希釈された状態をいう。
本開示は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物に関する。
本開示は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。前記希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示は、一又は複数の実施形態において、少なくともシリカ粒子(成分A)、含窒素塩基性化合物(成分B)、カチオン性界面活性剤(成分C)及びノニオン性界面活性剤(成分D)を配合する工程を含む、本開示の研磨液組成物の濃縮物の製造方法に関する。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量は、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、SiO2換算で、0.1質量%以上が好ましく、5.0質量%以上がより好ましく、9.0質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、20.0質量%以下が好ましく、15.0質量%以下がより好ましく、11.0質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量は、SiO2換算で、0.1質量%以上20.0質量%以下が好ましく、5.0質量%以上15.0質量%以下がより好ましく、9.0質量%以上11.0質量%以下が更に好ましい
成分Dの有無での濃縮物の安定性に差がでる本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量としては、一又は複数の実施形態において、0.1質量%以上、5.0質量%以上、又は9.0質量%以上が挙げられる。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Bの含有量は、研磨速度向上の観点から、0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.2質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下が更に好ましく、0.6質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Bの含有量は、0.05質量%以上5.0質量%以下が好ましく、0.1質量%以上3.0質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上1.0質量%以下が更に好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Cの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性の観点から、0.5質量%以下が好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Cの含有量は、0.1質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.3質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Dの含有量は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、4質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Dの含有量は、1質量%以上15質量%以下が好ましく、2質量%以上12質量%以下がより好ましく、4質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Eの含有量は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、0.4質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、そして、2.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.8質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Eの含有量は、0.4質量%以上2.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下がより好ましく、0.6質量%以上1.0質量%以下が更に好ましく、0.6質量%以上0.8質量%以下がより更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.10質量%以上が好ましく、0.15質量%以上がより好ましく、0.20質量%以上が更に好ましく、そして、濡れ性付与の観点から、1.00質量%以下が好ましく、0.50質量%以下がより好ましく、0.30質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減と濡れ性付与との両立の観点から、0.10質量%以上1.00質量%以下が好ましく、0.15質量%以上1.00質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上0.50質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物のpHは、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、9以上が好ましく、9.5以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、そして、12以下が好ましく、11.5以下がより好ましく、11以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物の濃縮物のpHは、9以上12以下が好ましく、9.5以上11.5以下がより好ましく、10以上11以下が更に好ましい。本開示において、上記pHは、25℃における研磨液組成物の濃縮物の値であり、pHメータを用いて測定できる。上記pHは、例えば、実施例に記載する方法で測定した値とすることができる。
本開示の研磨液組成物は、貯蔵及び輸送の観点から、濃縮物として製造され、使用時に希釈されてもよい。濃縮倍率としては、製造及び輸送コストの観点、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、体積基準で、好ましくは2倍以上であり、より好ましくは10倍以上、更に好ましくは30倍以上、更に好ましくは50倍以上であり、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、好ましくは180倍以下であり、より好ましくは140倍以下、更に好ましくは100倍以下、更に好ましくは70倍以下である。
本開示の研磨液組成物の濃縮物は、使用時に各成分の含有量が、上述した含有量(すなわち、使用時の含有量)となるように水で希釈して使用することができる。本開示において研磨液組成物の濃縮物の「使用時」とは、研磨液組成物の濃縮物が希釈された状態をいう。
本開示は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物に関する。
本開示は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、研磨液組成物の製造方法に関する。前記希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示は、一又は複数の実施形態において、少なくともシリカ粒子(成分A)、含窒素塩基性化合物(成分B)、カチオン性界面活性剤(成分C)及びノニオン性界面活性剤(成分D)を配合する工程を含む、本開示の研磨液組成物の濃縮物の製造方法に関する。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量は、研磨速度向上及び表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、SiO2換算で、0.1質量%以上が好ましく、5.0質量%以上がより好ましく、9.0質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、20.0質量%以下が好ましく、15.0質量%以下がより好ましく、11.0質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量は、SiO2換算で、0.1質量%以上20.0質量%以下が好ましく、5.0質量%以上15.0質量%以下がより好ましく、9.0質量%以上11.0質量%以下が更に好ましい
成分Dの有無での濃縮物の安定性に差がでる本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Aの含有量としては、一又は複数の実施形態において、0.1質量%以上、5.0質量%以上、又は9.0質量%以上が挙げられる。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Bの含有量は、研磨速度向上の観点から、0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.2質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下が更に好ましく、0.6質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Bの含有量は、0.05質量%以上5.0質量%以下が好ましく、0.1質量%以上3.0質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上1.0質量%以下が更に好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Cの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性の観点から、0.5質量%以下が好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Cの含有量は、0.1質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.3質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Dの含有量は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、4質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Dの含有量は、1質量%以上15質量%以下が好ましく、2質量%以上12質量%以下がより好ましく、4質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Eの含有量は、濡れ性付与と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、0.4質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、そして、2.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.8質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Eの含有量は、0.4質量%以上2.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下がより好ましく、0.6質量%以上1.0質量%以下が更に好ましく、0.6質量%以上0.8質量%以下がより更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.10質量%以上が好ましく、0.15質量%以上がより好ましく、0.20質量%以上が更に好ましく、そして、濡れ性付与の観点から、1.00質量%以下が好ましく、0.50質量%以下がより好ましく、0.30質量%以下が更に好ましい。より具体的には、本開示の研磨液組成物の濃縮物中の成分Fの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減と濡れ性付与との両立の観点から、0.10質量%以上1.00質量%以下が好ましく、0.15質量%以上1.00質量%以下がより好ましく、0.20質量%以上0.50質量%以下が更に好ましい。
本開示の研磨液組成物が濃縮物である場合、本開示の研磨液組成物の濃縮物のpHは、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、9以上が好ましく、9.5以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、そして、12以下が好ましく、11.5以下がより好ましく、11以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物の濃縮物のpHは、9以上12以下が好ましく、9.5以上11.5以下がより好ましく、10以上11以下が更に好ましい。本開示において、上記pHは、25℃における研磨液組成物の濃縮物の値であり、pHメータを用いて測定できる。上記pHは、例えば、実施例に記載する方法で測定した値とすることができる。
[被研磨シリコン基板]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、シリコン基板用研磨組成物であり、例えば、半導体基板の製造方法における、被研磨シリコン基板を研磨する研磨工程や、シリコン基板の研磨方法における、被研磨シリコン基板を研磨する研磨工程に用いられうる。本開示の研磨液組成物を用いて研磨される被研磨シリコン基板としては、一又は複数の実施形態において、シリコン基板等が挙げられ、一又は複数の実施形態において、単結晶シリコン基板又はポリシリコン基板が挙げられる。また、前記シリコン基板の抵抗率としては、研磨速度向上と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、好ましくは0.0001Ω・cm以上、より好ましくは0.001Ω・cm以上、更に好ましくは0.01Ω・cm以上、更に好ましくは0.1Ω・cm以上であり、そして、好ましくは100Ω・cm以下、より好ましくは50Ω・cm以下、更に好ましくは20Ω・cm以下である。
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、シリコン基板用研磨組成物であり、例えば、半導体基板の製造方法における、被研磨シリコン基板を研磨する研磨工程や、シリコン基板の研磨方法における、被研磨シリコン基板を研磨する研磨工程に用いられうる。本開示の研磨液組成物を用いて研磨される被研磨シリコン基板としては、一又は複数の実施形態において、シリコン基板等が挙げられ、一又は複数の実施形態において、単結晶シリコン基板又はポリシリコン基板が挙げられる。また、前記シリコン基板の抵抗率としては、研磨速度向上と表面粗さ(ヘイズ)低減とを両立する観点から、好ましくは0.0001Ω・cm以上、より好ましくは0.001Ω・cm以上、更に好ましくは0.01Ω・cm以上、更に好ましくは0.1Ω・cm以上であり、そして、好ましくは100Ω・cm以下、より好ましくは50Ω・cm以下、更に好ましくは20Ω・cm以下である。
[研磨液キット]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を製造するための研磨液キット(以下、「本開示のキット」と略称する場合もある。)に関する。本開示のキットによれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる研磨液組成物を得ることができる。
本開示のキットとしては、一又は複数の実施形態において、成分A、成分B、成分C及び成分Dを含む溶液を含有する研磨液キットが挙げられる。前記溶液には、必要に応じて上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。前記溶液は、使用時に、必要に応じて水を用いて希釈してもよい。
本開示のキットとしては、一又は複数の実施形態において、成分A及び成分Bを含むシリカ分散液(第1液)、成分C及び成分Dを含む添加剤水溶液(第2液)とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水を用いて希釈される、研磨液キットが挙げられる。前記シリカ分散液(第1液)及び前記添加剤水溶液(第2液)には、研磨液組成物の調製に使用する水の一部が含まれていてもよい。前記シリカ分散液(第1液)及び前記添加剤水溶液(第2液)にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を製造するための研磨液キット(以下、「本開示のキット」と略称する場合もある。)に関する。本開示のキットによれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる研磨液組成物を得ることができる。
本開示のキットとしては、一又は複数の実施形態において、成分A、成分B、成分C及び成分Dを含む溶液を含有する研磨液キットが挙げられる。前記溶液には、必要に応じて上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。前記溶液は、使用時に、必要に応じて水を用いて希釈してもよい。
本開示のキットとしては、一又は複数の実施形態において、成分A及び成分Bを含むシリカ分散液(第1液)、成分C及び成分Dを含む添加剤水溶液(第2液)とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水を用いて希釈される、研磨液キットが挙げられる。前記シリカ分散液(第1液)及び前記添加剤水溶液(第2液)には、研磨液組成物の調製に使用する水の一部が含まれていてもよい。前記シリカ分散液(第1液)及び前記添加剤水溶液(第2液)にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。
[シリコン基板研磨用添加剤組成物]
本開示は、一態様において、成分C及び下記成分Dを含む、シリコン基板研磨用添加剤組成物(以下、「本開示の添加剤組成物」)に関する。本開示の添加剤組成物には、必要に応じて上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。本開示の添加剤組成物は、一又は複数の実施形態において、成分A、成分B及び水を含むシリカ分散液と混合され、必要に応じて水や任意成分がさらに混合されることで、本開示の研磨液組成物又はその濃縮物を得ることができる。
本開示は、一態様において、成分C及び下記成分Dを含む、シリコン基板研磨用添加剤組成物(以下、「本開示の添加剤組成物」)に関する。本開示の添加剤組成物には、必要に応じて上述した任意成分(成分E、成分F、その他の成分)が含まれていてもよい。本開示の添加剤組成物は、一又は複数の実施形態において、成分A、成分B及び水を含むシリカ分散液と混合され、必要に応じて水や任意成分がさらに混合されることで、本開示の研磨液組成物又はその濃縮物を得ることができる。
本開示の添加剤組成物中の成分Cの含有量は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、そして、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、0.5質量%以下が好ましい。同様の観点から、本開示の添加剤組成物中の成分Cの含有量は、0.1質量%以上0.5質量%以下が好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.3質量%以上0.5質量%以下が更に好ましい。
本開示の添加剤組成物中の成分Dの含有量は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、4質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の添加剤組成物中の成分Dの含有量は、1質量%以上15質量%以下が好ましく、2質量%以上12質量%以下がより好ましく、4質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
本開示の添加剤組成物中における、成分Cの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Cは、表面粗さ(ヘイズ)低減と研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の添加剤組成物中における質量比D/Cは、5以上70以下が好ましく、10以上60以下がより好ましく、20以上50以下が更に好ましい。
本開示の添加剤組成物中の成分Dの含有量は、研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、4質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の添加剤組成物中の成分Dの含有量は、1質量%以上15質量%以下が好ましく、2質量%以上12質量%以下がより好ましく、4質量%以上10質量%以下が更に好ましい。
本開示の添加剤組成物中における、成分Cの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Cは、表面粗さ(ヘイズ)低減と研磨液及び濃縮物の保存安定性向上の観点から、5以上が好ましく、10以上がより好ましく、20以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の添加剤組成物中における質量比D/Cは、5以上70以下が好ましく、10以上60以下がより好ましく、20以上50以下が更に好ましい。
[シリコン基板の研磨方法]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程(以下、「研磨工程」ともいう)を含む、シリコン基板の研磨方法(以下、[本開示の研磨方法]ともいう)に関する。本開示の研磨方法によれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる本開示の研磨液組成物を用いるため、高品質の半導体基板を高収率で、生産性よく製造できる。
本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して本開示の研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む。本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む。前記濃縮物を希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程(以下、「研磨工程」ともいう)を含む、シリコン基板の研磨方法(以下、[本開示の研磨方法]ともいう)に関する。本開示の研磨方法によれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる本開示の研磨液組成物を用いるため、高品質の半導体基板を高収率で、生産性よく製造できる。
本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して本開示の研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む。本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む。前記濃縮物を希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示の研磨方法における研磨工程では、例えば、研磨パッドを貼り付けた定盤に被研磨シリコン基板を押し付けて、3~20kPaの研磨圧力で被研磨シリコン基板を研磨することができる。本開示において、研磨圧力とは、研磨時に被研磨シリコン基板の被研磨面に加えられる定盤の圧力をいう。
本開示の研磨方法における研磨工程では、例えば、研磨パッドを貼り付けた定盤に被研磨シリコン基板を押し付けて、15℃以上40℃以下の研磨液組成物及び研磨パッド表面温度で被研磨シリコン基板を研磨することができる。研磨液組成物の温度及び研磨パッド表面温度としては、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、15℃以上又は20℃以上が好ましく、40℃以下又は30℃以下が好ましい。
[半導体基板の製造方法]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程(以下、「研磨工程」ともいう)と、研磨されたシリコン基板を洗浄する工程(以下、「洗浄工程」ともいう)と、を含む、半導体基板の製造方法(以下、「本開示の半導体基板製造方法」ともいう)に関する。本開示の半導体基板製造方法によれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる本開示の研磨液組成物を用いることで、高品質の半導体基板を高収率で、生産性よく製造できる。
本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して本開示の研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む。本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む。前記濃縮物を希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程(以下、「研磨工程」ともいう)と、研磨されたシリコン基板を洗浄する工程(以下、「洗浄工程」ともいう)と、を含む、半導体基板の製造方法(以下、「本開示の半導体基板製造方法」ともいう)に関する。本開示の半導体基板製造方法によれば、研磨液及び濃縮物の保存安定性に優れる本開示の研磨液組成物を用いることで、高品質の半導体基板を高収率で、生産性よく製造できる。
本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して本開示の研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む。本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む。前記濃縮物を希釈する工程は、一又は複数の実施形態において、前記濃縮物を体積基準で2倍以上180倍以下に希釈することを含む。
本開示の半導体基板製造方法における研磨工程は、例えば、単結晶シリコンインゴットを薄円板状にスライスすることにより得られた単結晶シリコン基板を平面化するラッピング(粗研磨)工程と、ラッピング単結晶されたシリコン基板をエッチングした後、単結晶シリコン基板表面を鏡面化する仕上げ研磨工程とを含むことができる。本開示の研磨液組成物は、表面粗さ(ヘイズ)低減の観点から、上記仕上げ研磨工程で用いられるとより好ましい。
本開示の半導体基板製造方法における研磨工程は、上述した本開示の研磨方法における研磨工程と同様の条件(研磨圧力、研磨液組成物及び研磨パッドの表面温度等)で研磨を行うことができる。
本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、前記研磨工程の前に、本開示の研磨液組成物の濃縮物を希釈する希釈工程を含んでいてもよい。希釈媒には、例えば、水を用いることができる。
本開示の半導体基板製造方法における洗浄工程では、シリコン基板表面上の残留物低減の観点から、無機洗浄を行うことが好ましい。無機洗浄で用いる洗浄剤としては、例えば、過酸化水素、アンモニア、塩酸、硫酸、フッ酸及びオゾン水から選ばれる少なくとも1種を含む無機洗浄剤が挙げられる。
本開示の半導体基板製造方法は、一又は複数の実施形態において、前記洗浄工程の後に、洗浄後のシリコン基板を水でリンスし、乾燥する工程を更に含むことができる。
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。
1.研磨液組成物の濃縮物調製(実施例1~8及び比較例1)
表1に示す各成分及び超純水を撹拌混合して実施例1~8及び比較例1の研磨液組成物の濃縮物(濃縮倍率:100倍)を調製した。表1中の各成分の含有量は、各研磨液組成物の濃縮物中の各成分の含有量(質量%、有効分)である。超純水の含有量は、成分Aと成分Bと成分Cと成分Dと成分Eと成分Fとを除いた残余である。各研磨液組成物の濃縮物の25℃におけるpHは10であった。
表1に示す各成分及び超純水を撹拌混合して実施例1~8及び比較例1の研磨液組成物の濃縮物(濃縮倍率:100倍)を調製した。表1中の各成分の含有量は、各研磨液組成物の濃縮物中の各成分の含有量(質量%、有効分)である。超純水の含有量は、成分Aと成分Bと成分Cと成分Dと成分Eと成分Fとを除いた残余である。各研磨液組成物の濃縮物の25℃におけるpHは10であった。
各研磨液組成物の濃縮物の調製に用いた成分A、成分B、成分C、成分D、成分E及び成分Fには下記のものを用いた。
(成分A)
コロイダルシリカ[平均一次粒子径25nm、平均二次粒子径49nm、会合度2.0]
(成分B)
アンモニア[28質量%アンモニア水、キシダ化学社製、試薬特級]
(成分C)
ジアルキル(C12-18)ジメチルアンモニウムクロライド[花王社製、コータミンD2345P](式(II)中、R1:炭素数12~18のアルキル基(混成品)、R2:CH3、Z:N、X:Cl-)
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド[東京化成工業社製]
(成分D)
ポリオキシエチレン(5)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数5、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
ポリオキシエチレン(12)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数12、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
ポリオキシエチレン(5)分岐アルキル(C11-15)エーテル[EO平均付加モル数5、アルキル基:炭素数11~15の分岐アルキル基(混成品)]
ポリオキシエチレン(9)分岐アルキル(C11-15)エーテル[EO平均付加モル数9、アルキル基:炭素数11~15の分岐アルキル基(混成品)]
ポリオキシエチレン(6)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数6、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
(成分E)
ポリグリセリン[ダイセル社製、XPW、重合度40、重量平均分子量2,980]
HEC:ヒドロキシエチルセルロース[ダイセル社製、SE-400、重量平均分子量250,000]
(成分F)
PEG 1000[ポリエチレングリコール、日油社製、PEG#1000、重量平均分子量1,000]
(成分A)
コロイダルシリカ[平均一次粒子径25nm、平均二次粒子径49nm、会合度2.0]
(成分B)
アンモニア[28質量%アンモニア水、キシダ化学社製、試薬特級]
(成分C)
ジアルキル(C12-18)ジメチルアンモニウムクロライド[花王社製、コータミンD2345P](式(II)中、R1:炭素数12~18のアルキル基(混成品)、R2:CH3、Z:N、X:Cl-)
ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド[東京化成工業社製]
(成分D)
ポリオキシエチレン(5)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数5、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
ポリオキシエチレン(12)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数12、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
ポリオキシエチレン(5)分岐アルキル(C11-15)エーテル[EO平均付加モル数5、アルキル基:炭素数11~15の分岐アルキル基(混成品)]
ポリオキシエチレン(9)分岐アルキル(C11-15)エーテル[EO平均付加モル数9、アルキル基:炭素数11~15の分岐アルキル基(混成品)]
ポリオキシエチレン(6)ドデシルエーテル[EO平均付加モル数6、アルキル基:ドデシル基(炭素数12)]
(成分E)
ポリグリセリン[ダイセル社製、XPW、重合度40、重量平均分子量2,980]
HEC:ヒドロキシエチルセルロース[ダイセル社製、SE-400、重量平均分子量250,000]
(成分F)
PEG 1000[ポリエチレングリコール、日油社製、PEG#1000、重量平均分子量1,000]
2.各種パラメータの測定方法
(1)シリカ粒子(成分A)の平均一次粒子径の測定
成分Aの平均一次粒子径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出した。
平均一次粒子径(nm)=2727/S
成分Aの比表面積Sは、下記の[前処理]をした後、測定サンプル約0.1gを測定セルに小数点以下4桁まで精量し、比表面積の測定直前に110℃の雰囲気下で30分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置「フローソーブIII2305」、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。
[前処理]
(a)スラリー状の成分Aを硝酸水溶液でpH2.5±0.1に調整する。
(b)pH2.5±0.1に調整されたスラリー状の成分Aをシャーレにとり150℃の熱風乾燥機内で1時間乾燥させる。
(c)乾燥後、得られた試料をメノウ乳鉢で細かく粉砕する。
(d)粉砕された試料を40℃のイオン交換水に懸濁させ、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過する。
(e)フィルタ上の濾過物を20gのイオン交換水(40℃)で5回洗浄する。
(f)濾過物が付着したフィルタをシャーレにとり、110℃の雰囲気下で4時間乾燥させる。
(g)乾燥した濾過物(成分A)をフィルタ屑が混入しないようにとり、乳鉢で細かく粉砕して測定サンプルを得た。
(1)シリカ粒子(成分A)の平均一次粒子径の測定
成分Aの平均一次粒子径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出した。
平均一次粒子径(nm)=2727/S
成分Aの比表面積Sは、下記の[前処理]をした後、測定サンプル約0.1gを測定セルに小数点以下4桁まで精量し、比表面積の測定直前に110℃の雰囲気下で30分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置「フローソーブIII2305」、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。
[前処理]
(a)スラリー状の成分Aを硝酸水溶液でpH2.5±0.1に調整する。
(b)pH2.5±0.1に調整されたスラリー状の成分Aをシャーレにとり150℃の熱風乾燥機内で1時間乾燥させる。
(c)乾燥後、得られた試料をメノウ乳鉢で細かく粉砕する。
(d)粉砕された試料を40℃のイオン交換水に懸濁させ、孔径1μmのメンブランフィルタで濾過する。
(e)フィルタ上の濾過物を20gのイオン交換水(40℃)で5回洗浄する。
(f)濾過物が付着したフィルタをシャーレにとり、110℃の雰囲気下で4時間乾燥させる。
(g)乾燥した濾過物(成分A)をフィルタ屑が混入しないようにとり、乳鉢で細かく粉砕して測定サンプルを得た。
(2)シリカ粒子(成分A)の平均二次粒子径
成分Aの平均二次粒子径(nm)は、成分Aの濃度が0.25質量%となるように研磨材をイオン交換水に添加した後、得られた水分散液をDisposable Sizing Cuvette(ポリスチレン製 10mmセル)に下底からの高さ10mmまで入れ、動的光散乱法(装置名:「ゼータサイザーNano ZS」、シスメックス社製)を用いて測定した。
成分Aの平均二次粒子径(nm)は、成分Aの濃度が0.25質量%となるように研磨材をイオン交換水に添加した後、得られた水分散液をDisposable Sizing Cuvette(ポリスチレン製 10mmセル)に下底からの高さ10mmまで入れ、動的光散乱法(装置名:「ゼータサイザーNano ZS」、シスメックス社製)を用いて測定した。
(3)水溶性高分子(成分E、成分F)の重量平均分子量の測定
水溶性高分子(成分E、成分F)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づき算出した。
<測定条件>
装置:HLC-8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
カラム:α-M+α-M
溶離液:0.15mol/L Na2SO4,1質量%酢酸、溶媒:水
流量:1.0mL/分
カラム温度:40℃
検出器:ショーデックスRI SE-61示差屈折率検出器
標準物質:分子量が既知のプルラン
水溶性高分子(成分E、成分F)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づき算出した。
<測定条件>
装置:HLC-8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
カラム:α-M+α-M
溶離液:0.15mol/L Na2SO4,1質量%酢酸、溶媒:水
流量:1.0mL/分
カラム温度:40℃
検出器:ショーデックスRI SE-61示差屈折率検出器
標準物質:分子量が既知のプルラン
(4)研磨液組成物のpH
25℃におけるpHは、pHメータ(東亜電波工業株式会社、HM-30G)を用いて測定した値であり、pHメータの電極を研磨液組成物又はその濃縮物へ浸漬して1分後の数値である。
25℃におけるpHは、pHメータ(東亜電波工業株式会社、HM-30G)を用いて測定した値であり、pHメータの電極を研磨液組成物又はその濃縮物へ浸漬して1分後の数値である。
3.研磨液組成物の評価
[濃縮物の保存安定性の評価]
各研磨液組成物の濃縮物10gをガラス瓶(容量20mL)に入れて密閉し、上下に10回振って24時間静置した後、外観を目視で確認し、濃縮物の保存安定性を下記評価基準により評価した。研磨液組成物の濃縮物は、25℃の部屋に保管した。結果を表1に示す。
<評価基準>
A:研磨液組成物の濃縮物を調製してから24時間経過後に、凝集物及び分離が生じず、分散安定性を保っているもの。
B:研磨液組成物の濃縮物を調製してから24時間経過後に、凝集物及び/又は分離が生じているもの。
[濃縮物の保存安定性の評価]
各研磨液組成物の濃縮物10gをガラス瓶(容量20mL)に入れて密閉し、上下に10回振って24時間静置した後、外観を目視で確認し、濃縮物の保存安定性を下記評価基準により評価した。研磨液組成物の濃縮物は、25℃の部屋に保管した。結果を表1に示す。
<評価基準>
A:研磨液組成物の濃縮物を調製してから24時間経過後に、凝集物及び分離が生じず、分散安定性を保っているもの。
B:研磨液組成物の濃縮物を調製してから24時間経過後に、凝集物及び/又は分離が生じているもの。
表1に示されるように、実施例1~8の研磨液組成物の濃縮物は、比較例1に比べて、濃縮物の保存安定性に優れていることが分かった。
本開示の研磨液組成物は、様々な半導体基板の製造過程で用いられる研磨液組成物として有用である。
Claims (17)
- 下記成分A、下記成分B、下記成分C及び下記成分Dを含有する、シリコン基板用研磨液組成物。
成分A:シリカ粒子
成分B:含窒素塩基性化合物
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤 - 成分Dは、ポリオキシエチレンアルキルエーテルである、請求項1に記載の研磨液組成物。
- 成分Aの平均一次粒子径は、10nm以上150nm以下である、請求項1又は2に記載の研磨液組成物。
- 成分Cは、分子内に1つ以上の炭素数10以上18以下のアルキル基を有する第4級アンモニウム又はその塩(成分C1)である、請求項1から3のいずれかに記載の研磨液組成物。
- ヒドロキシアルキルセルロース、ポリグリセリン、及び、窒素含有基を含む水溶性高分子から選ばれる少なくとも1種の水溶性高分子(成分E)をさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の研磨液組成物。
- ポリエチレングリコール(成分F)をさらに含む、請求項1から5のいずれかに記載の研磨液組成物。
- 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物の濃縮物。
- 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、研磨液組成物の製造方法。
- 少なくともシリカ粒子(成分A)、含窒素塩基性化合物(成分B)、カチオン性界面活性剤(成分C)及びノニオン性界面活性剤(成分D)を配合する工程を含む、研磨液組成物の濃縮物の製造方法。
- 下記成分C及び下記成分Dを含む、シリコン基板研磨用添加剤組成物。
成分C:カチオン性界面活性剤
成分D:ノニオン性界面活性剤 - 成分Cの含有量に対する成分Dの含有量の質量比D/Cは、5以上70以下である、請求項10に記載の添加剤組成物。
- 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程を含む、シリコン基板の研磨方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、請求項12に記載のシリコン基板の研磨方法。
- 請求項10又は11に記載のシリコン基板研磨用添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して前記研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む、請求項13に記載のシリコン基板の研磨方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨シリコン基板を研磨する工程と、
研磨されたシリコン基板を洗浄する工程と、を含む、半導体基板の製造方法。 - 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物の濃縮物を希釈する工程を含む、請求項15に記載の半導体基板の製造方法。
- 請求項10又は11に記載のシリコン基板研磨用添加剤組成物とシリカ粒子(成分A)と含窒素塩基性化合物(成分B)とを配合して前記研磨液組成物の濃縮物を得る工程を含む、請求項16に記載の半導体基板の製造方法。
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JP2022193603A JP2024080424A (ja) | 2022-12-02 | 2022-12-02 | シリコン基板用研磨液組成物 |
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