JP2024094876A - Polishing composition, polishing method and method for producing semiconductor substrate - Google Patents

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Masashi Abe
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide means for polishing a specific object using a polishing composition to enhance a polishing rate of the specific object.
SOLUTION: A polishing composition contains cationically modified silica particles, tetravalent cerium salts, and a dispersion medium.
SELECTED DRAWING: None
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は研磨用組成物、研磨方法および半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing composition, a polishing method, and a method for manufacturing a semiconductor substrate.

近年、半導体基板表面の多層配線化に伴い、デバイスを製造する際に、半導体基板を研磨して平坦化する、いわゆる、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)技術が利用されている。CMPは、研磨用組成物を用いて、半導体基板等の研磨対象物(被研磨物)の表面を平坦化する方法である。 In recent years, with the trend toward multi-layer wiring on semiconductor substrate surfaces, the so-called chemical mechanical polishing (CMP) technique is used to polish and flatten semiconductor substrates when manufacturing devices. CMP is a method of flattening the surface of an object to be polished (workpiece to be polished), such as a semiconductor substrate, using a polishing composition.

CMP技術の分野では、研磨による所望の効果の実現のため、検討が続けられている。 In the field of CMP technology, research continues to be conducted to achieve the desired effects through polishing.

特許文献1には、炭素数7~13のジカルボン酸、酸化剤、砥粒および水を含む、化学的機械的研磨組成物によって、ディッシング、エロージョンを抑制し、平坦性を維持したままで、バリア膜および絶縁膜を同時に高速に研磨できることが開示されている。また、特許文献1には、砥粒としてコロイダルシリカが特に望ましいこと、化学的機械的研磨組成物は幅広いpH範囲、特に2~4または8~12のpH範囲で使用できることが開示されている。そして、特許文献1には、凹部を有する絶縁膜、絶縁膜上に形成されたバリア層およびバリア層を覆うようにして凹部に埋め込まれた配線材料膜を有する基板を化学的機械的研磨組成物で研磨することが開示されている。さらに、特許文献1には、絶縁膜がSiO、SiN、SiNO、SiOC、SiCNおよびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1種の無機ケイ素化合物の膜であることが開示されている。 Patent Document 1 discloses that a chemical mechanical polishing composition containing a dicarboxylic acid having 7 to 13 carbon atoms, an oxidizing agent, abrasive grains, and water can suppress dishing and erosion, and simultaneously polish a barrier film and an insulating film at high speed while maintaining flatness. Patent Document 1 also discloses that colloidal silica is particularly desirable as the abrasive grains, and that the chemical mechanical polishing composition can be used in a wide pH range, particularly a pH range of 2 to 4 or 8 to 12. Patent Document 1 also discloses that a substrate having an insulating film with a recess, a barrier layer formed on the insulating film, and a wiring material film embedded in the recess so as to cover the barrier layer is polished with the chemical mechanical polishing composition. Patent Document 1 also discloses that the insulating film is a film of at least one inorganic silicon compound selected from the group consisting of SiO 2 , SiN, SiNO, SiOC, SiCN, and mixtures thereof.

特許文献2には、シリカ粒子、スルホン酸モノマー単位を含むポリマーおよび水を含み、pHが約2~約5である研磨組成物と、研磨パッドとを用いて、炭化ケイ素層を表面上に含む基板を化学機械研磨することによって、比較的高い炭化ケイ素除去速度を実現しつつ、炭化ケイ素を半導体ウェハの表面上に存在する他の材料よりも優先して選択的に除去することを実現できることが開示されている。また、特許文献2には、研磨組成物が酸化剤をさらに含むことが好ましいことが開示されている。そして、特許文献2には、基板が、窒化ケイ素層または酸化ケイ素層を表面上にさらに含むことが開示されている。 Patent Document 2 discloses that a relatively high silicon carbide removal rate can be achieved while selectively removing silicon carbide in preference to other materials present on the surface of a semiconductor wafer by chemically mechanically polishing a substrate having a silicon carbide layer on its surface using a polishing pad and a polishing composition containing silica particles, a polymer containing sulfonic acid monomer units, and water, and having a pH of about 2 to about 5. Patent Document 2 also discloses that the polishing composition preferably further contains an oxidizing agent. Patent Document 2 also discloses that the substrate further contains a silicon nitride layer or a silicon oxide layer on its surface.

特開2006-229215号公報JP 2006-229215 A 特表2020-505756号公報JP 2020-505756 A

しかしながら、本発明者らの検討によって、上記特許文献1および上記特許文献2の技術では十分な研磨速度が得られない場合があるとの問題が判明した。 However, the inventors' investigations revealed that there are cases where the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 do not provide sufficient polishing speed.

そこで、本発明は、研磨用組成物を用いた特定の研磨対象物の研磨において、特定の研磨対象物の研磨速度を向上させる手段を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a means for improving the polishing rate of a specific object to be polished when the specific object to be polished is polished using a polishing composition.

上記の新たな課題を解決すべく、本発明者らは鋭意研究を積み重ねた。その結果、特定のシリカ粒子と、特定のセリウム塩とを含む研磨用組成物により上記課題が解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above-mentioned new problem, the inventors have conducted extensive research. As a result, they have discovered that the above-mentioned problem can be solved by a polishing composition containing specific silica particles and a specific cerium salt, and have completed the present invention.

本発明の一態様は、カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、分散媒とを含む、研磨用組成物に関する。 One aspect of the present invention relates to a polishing composition that contains cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, and a dispersion medium.

本発明によれば、研磨用組成物を用いた特定の研磨対象物の研磨において、特定の研磨対象物の研磨速度を向上させる手段が提供されうる。 The present invention provides a means for improving the polishing rate of a specific object to be polished when polishing the specific object to be polished using a polishing composition.

以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには限定されない。 The following describes an embodiment of the present invention. Note that the present invention is not limited to the following embodiment.

本明細書において、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)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で行う。 Unless otherwise specified in this specification, operations and measurements of physical properties are performed at room temperature (20°C or higher and 25°C or lower) and at a 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、カチオン変性シリカ粒子(カチオン性基を有するシリカ粒子)と、4価のセリウム塩と、分散媒とを含む、研磨用組成物に関する。
<Polishing Composition>
One aspect of the present invention relates to a polishing composition comprising cation-modified silica particles (silica particles having a cationic group), a tetravalent cerium salt, and a dispersion medium.

本発明者らは、上記課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。 The inventors speculate that the mechanism by which the above problem is solved is as follows.

4価のセリウム塩は、4価のセリウムイオンを発生させることから、酸化剤として機能し、特定の研磨対象物の表面を脆化する。また、本態様に係る研磨用組成物に含まれるカチオン変性シリカ粒子は、砥粒として機能し、特定の研磨対象物との間で静電的な引き合いが生じることによって、カチオン変性シリカ粒子と、特定の研磨対象物との接触が促進される。その結果、特定の研磨対象物の研磨速度が向上する。 The tetravalent cerium salt generates tetravalent cerium ions, and therefore functions as an oxidizing agent, embrittling the surface of the specific object to be polished. In addition, the cation-modified silica particles contained in the polishing composition according to this embodiment function as abrasive grains, and electrostatic attraction occurs between the cation-modified silica particles and the specific object to be polished, promoting contact between the cation-modified silica particles and the specific object to be polished. As a result, the polishing speed of the specific object to be polished is improved.

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。 Note that the above mechanism is based on speculation, and its accuracy does not affect the technical scope of the present invention.

[カチオン変性シリカ粒子]
一実施形態において、カチオン変性シリカ粒子は、砥粒として機能しうる。当該実施形態に係る研磨用組成物は、砥粒を含み、砥粒は、カチオン変性シリカ粒子を含むとも言える。砥粒は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Cation-modified silica particles]
In one embodiment, the cation-modified silica particles can function as abrasive grains. The polishing composition according to this embodiment includes abrasive grains, and the abrasive grains can be said to include cation-modified silica particles. The abrasive grains may be used alone or in combination of two or more kinds.

カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位(研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位)は、特に制限されないが、カチオン変性シリカ粒子は、正のゼータ電位を示すことが好ましい。カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位(研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位)は、特に制限されないが、0mV超であることが好ましく、5mV以上であることがより好ましく、10mV以上であることがさらに好ましく、20mV以上であることがよりさらに好ましく、30mV以上であることが特に好ましい。上記範囲であると、特定の研磨対象物を研磨する際の研磨速度がより向上する。また、特定の研磨対象物の研磨速度に対する他の特定の研磨対象物の研磨速度の比(他の特定の研磨対象物の研磨速度/特定の研磨対象物の研磨速度。ここで、他の特定の研磨対象物の研磨速度>特定の研磨対象物の研磨速度とする。)(以下、「特定の研磨対象物の研磨速度に対する他の特定の研磨対象物の研磨速度の比」を「特定の研磨対象物間の選択比」とも称する。)がより向上する場合がある。カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位(研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位)は、特に制限されないが、例えば、100mV以下が挙げられる。研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位は、実施例に記載の方法により、判断することができる。 The zeta potential of the cation-modified silica particles (the zeta potential of the cation-modified silica particles in the polishing composition) is not particularly limited, but it is preferable that the cation-modified silica particles exhibit a positive zeta potential. The zeta potential of the cation-modified silica particles (the zeta potential of the cation-modified silica particles in the polishing composition) is not particularly limited, but is preferably greater than 0 mV, more preferably 5 mV or more, even more preferably 10 mV or more, even more preferably 20 mV or more, and particularly preferably 30 mV or more. When it is in the above range, the polishing speed when polishing a specific object to be polished is further improved. In addition, the ratio of the polishing speed of the specific object to the polishing speed of another specific object to be polished (polishing speed of the other specific object to be polished/polishing speed of the specific object to be polished. Here, the polishing speed of the other specific object to be polished>polishing speed of the specific object to be polished) (hereinafter, the ratio of the polishing speed of the specific object to the polishing speed of the other specific object to be polished" is also referred to as the "selectivity between specific objects to be polished") may be further improved. The zeta potential of the cation-modified silica particles (the zeta potential of the cation-modified silica particles in the polishing composition) is not particularly limited, but may be, for example, 100 mV or less. The zeta potential of the cation-modified silica particles in the polishing composition can be determined by the method described in the Examples.

カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位は、例えば、シリカ粒子の変性に用いる化合物の種類および量、カチオン性基の量、ならびに研磨用組成物のpH等により調整することができる。ただし、カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位の調整方法は、これらに限定されない。 The zeta potential of the cation-modified silica particles can be adjusted, for example, by the type and amount of the compound used to modify the silica particles, the amount of cationic groups, and the pH of the polishing composition. However, the method for adjusting the zeta potential of the cation-modified silica particles is not limited to these.

カチオン変性シリカ粒子は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The cation-modified silica particles may be used alone or in combination of two or more types.

カチオン変性シリカ粒子としては、特に制限されないが、カチオン変性コロイダルシリカ(カチオン性基を有するコロイダルシリカ)が好ましい。カチオン変性シリカ粒子は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。カチオン変性シリカ粒子は、市販品を用いてもよいし、合成品を用いてもよい。 The cation-modified silica particles are not particularly limited, but cation-modified colloidal silica (colloidal silica having a cationic group) is preferred. The cation-modified silica particles may be used alone or in combination of two or more types. The cation-modified silica particles may be a commercially available product or a synthetic product.

コロイダルシリカの製造方法としては、例えば、ケイ酸ソーダ法、ゾルゲル法等が挙げられ、いずれの製造方法で製造されたコロイダルシリカであっても好適に用いられる。しかしながら、金属不純物低減の観点から、ゾルゲル法により製造されたコロイダルシリカが好ましい。ゾルゲル法によって製造されたコロイダルシリカは、半導体中に拡散性のある金属不純物および/または塩化物イオン等の腐食性イオンの含有量が少ないため好ましい。ゾルゲル法によるコロイダルシリカの製造は、従来公知の手法を用いて行うことができる。具体的には、加水分解可能なケイ素化合物(例えば、アルコキシシランまたはその誘導体)を原料とし、加水分解・縮合反応を行うことにより、コロイダルシリカを得ることができる。 Examples of methods for producing colloidal silica include the sodium silicate method and the sol-gel method, and colloidal silica produced by any of these methods can be used suitably. However, from the viewpoint of reducing metal impurities, colloidal silica produced by the sol-gel method is preferred. Colloidal silica produced by the sol-gel method is preferred because it contains less metal impurities and/or corrosive ions such as chloride ions that are diffusible in semiconductors. Colloidal silica can be produced by the sol-gel method using a conventionally known method. Specifically, colloidal silica can be obtained by hydrolysis and condensation reaction using a hydrolyzable silicon compound (e.g., alkoxysilane or its derivative) as a raw material.

カチオン変性シリカ粒子は、カチオン変性コロイダルシリカを含むことが好ましい。カチオン変性シリカ粒子の総質量に対するカチオン変性コロイダルシリカの含有割合は、特に制限されないが、カチオン変性シリカ粒子の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。カチオン変性シリカ粒子は、カチオン変性コロイダルシリカのみであることが特に好ましい。 The cation-modified silica particles preferably contain cation-modified colloidal silica. The content ratio of the cation-modified colloidal silica relative to the total mass of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the cation-modified silica particles. It is particularly preferable that the cation-modified silica particles consist only of cation-modified colloidal silica.

カチオン変性とは、シリカ粒子の表面にカチオン性基(例えば、アミノ基または第四級アンモニウム基)が結合した状態を意味する。好ましい一実施形態によれば、カチオン変性シリカ粒子は、アミノ基変性シリカ粒子であり、より好ましい一実施形態によれば、アミノ基変性コロイダルシリカである。これらの実施形態によれば、特定の研磨対象物を研磨する際の研磨速度がより向上する。また、特定の研磨対象物間の選択比がより向上する場合がある。 Cation-modified means that cationic groups (e.g., amino groups or quaternary ammonium groups) are bonded to the surface of silica particles. In a preferred embodiment, the cation-modified silica particles are amino-modified silica particles, and in a more preferred embodiment, they are amino-modified colloidal silica. These embodiments further improve the polishing rate when polishing a specific object to be polished. In addition, the selectivity between specific objects to be polished may be further improved.

シリカ粒子をカチオン変性するには、シリカ粒子に対して、カチオン性基(例えば、アミノ基または第四級アンモニウム基)を有するシランカップリング剤を加えて、所定の温度で所定時間反応させればよい。好ましい一実施形態において、カチオン変性シリカ粒子は、アミノ基を有するシランカップリング剤または第四級アンモニウム基を有するシランカップリング剤をシリカ粒子の表面に固定化させてなる。 To cationically modify silica particles, a silane coupling agent having a cationic group (e.g., an amino group or a quaternary ammonium group) is added to the silica particles and reacted at a predetermined temperature for a predetermined time. In a preferred embodiment, the cationically modified silica particles are formed by immobilizing a silane coupling agent having an amino group or a silane coupling agent having a quaternary ammonium group on the surface of the silica particles.

シランカップリング剤としては、例えば、特開2005-162533号公報に記載されているものが挙げられる。具体的には、例えば、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン((3-アミノプロピル)トリエトキシシラン)、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-トリエトキシシリル-N-(α,γ-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-β-アミノエチル-γ-アミノプロピルトリエトキシシランの塩酸塩、オクタデシルジメチル-(γ-トリメトキシシリルプロピル)-アンモニウムクロライド、N-トリメトキシシリルプロピル-N,N,N-トリメチルアンモニウムクロライド等のシランカップリング剤が挙げられる。これらのなかでも、シリカ粒子との反応性が良好であるとの観点から、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシランが好ましく用いられる。なお、シランカップリング剤は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of silane coupling agents include those described in JP 2005-162533 A. Specific examples of silane coupling agents include N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane ((3-aminopropyl)triethoxysilane), γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-triethoxysilyl-N-(α,γ-dimethyl-butylidene)propylamine, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-β-aminoethyl-γ-aminopropyltriethoxysilane hydrochloride, octadecyldimethyl-(γ-trimethoxysilylpropyl)-ammonium chloride, and N-trimethoxysilylpropyl-N,N,N-trimethylammonium chloride. Among these, from the viewpoint of good reactivity with silica particles, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and γ-aminopropyltrimethoxysilane are preferably used. The silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

なお、シランカップリング剤は、そのまま、または親水性有機溶媒、純水もしくはこれらの混合溶媒で希釈して、シリカ粒子に加えることができる。親水性有機溶媒および/または純水で希釈することによって、凝集物の生成を抑制することができる。シランカップリング剤を親水性有機溶媒および/または純水で希釈する場合、シランカップリング剤の濃度は特に制限されないが、シランカップリング剤が親水性有機溶媒、純水またはこれらの混合溶媒 1L中、好ましくは0.01g以上1g以下、より好ましくは0.1g以上0.7g以下程度の濃度になるように、親水性有機溶媒および/または純水に希釈すればよい。親水性有機溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコールなどを例示することができる。 The silane coupling agent can be added to the silica particles as is or after diluting with a hydrophilic organic solvent, pure water or a mixed solvent thereof. The formation of aggregates can be suppressed by diluting with a hydrophilic organic solvent and/or pure water. When the silane coupling agent is diluted with a hydrophilic organic solvent and/or pure water, the concentration of the silane coupling agent is not particularly limited, but it is sufficient to dilute the silane coupling agent with a hydrophilic organic solvent and/or pure water so that the concentration of the silane coupling agent is preferably 0.01 g to 1 g, more preferably 0.1 g to 0.7 g, in 1 L of the hydrophilic organic solvent, pure water or a mixed solvent thereof. The hydrophilic organic solvent is not particularly limited, but examples thereof include lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and butanol.

また、シランカップリング剤の添加量を調節することにより、シリカ粒子の表面に導入されるカチオン性基の量を調節することができる。シランカップリング剤の使用量は特に限定されないが、反応液に対して、好ましくは0.1mmol/L以上5mmol/L以下、より好ましくは0.2mmol/L以上3mmol/L以下程度である。 The amount of cationic groups introduced onto the surface of the silica particles can be adjusted by adjusting the amount of silane coupling agent added. The amount of silane coupling agent used is not particularly limited, but is preferably 0.1 mmol/L or more and 5 mmol/L or less, more preferably 0.2 mmol/L or more and 3 mmol/L or less, relative to the reaction solution.

シランカップリング剤でシリカ粒子をカチオン変性する際の処理温度は特に限定されず、室温(例えば、25℃)から、シリカ粒子を分散する分散媒の沸点程度の温度であればよく、好ましくは0℃以上100℃以下、より好ましくは室温(例えば、25℃)以上90℃以下程度とされる。 The treatment temperature when cationic modifying silica particles with a silane coupling agent is not particularly limited, and may be from room temperature (e.g., 25°C) to a temperature about the boiling point of the dispersion medium in which the silica particles are dispersed, preferably from 0°C to 100°C, and more preferably from room temperature (e.g., 25°C) to 90°C.

カチオン変性シリカ粒子(好ましくはカチオン変性コロイダルシリカ)の形状は、特に制限されず、球形状(以下、球状ともいう)であってもよいし、非球形状であってもよい。非球形状の具体例としては、三角柱や四角柱などの多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、中央部にくびれを有するいわゆる繭状(繭型形状)、複数の粒子が一体化しているいわゆる会合型球形状、表面に複数の突起を有するいわゆる金平糖形状、ラグビーボール形状等、種々の形状が挙げられ、特に制限されない。 The shape of the cation-modified silica particles (preferably cation-modified colloidal silica) is not particularly limited, and may be spherical (hereinafter also referred to as spherical) or non-spherical. Specific examples of non-spherical shapes include polygonal prisms such as triangular prisms and square prisms, cylinders, bale shapes in which the center of a cylinder is more bulging than the ends, donut shapes in which the center of a disk is penetrated, plate shapes, so-called cocoon shapes (cocoon-shaped shapes) with a constriction in the center, so-called association-type spheres in which multiple particles are integrated, so-called confetti shapes with multiple protrusions on the surface, and rugby ball shapes, and various other shapes are not particularly limited.

カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、特に制限されないが、1nm以上であることが好ましく、3nm以上であることがより好ましく、5nm以上であることがさらに好ましい。カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、特に制限されないが、100nm以下であることが好ましく、50nm以下であることがより好ましく、30nm以下であることがさらに好ましい。カチオン変性シリカ粒子の好ましい平均一次粒子径としては、例えば、1nm以上100nm以下、3nm以上50nm以下、5nm以上30nm以下等が挙げられる。ただし、カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、これらの範囲に限定されない。カチオン変性シリカ粒子がカチオン変性コロイダルシリカを含む場合、カチオン変性シリカコロイダルシリカの好ましい平均一次粒子径の範囲もまた、上記で挙げたカチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径の好ましい範囲と同様である。カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、BET法から算出したカチオン変性シリカ粒子の比表面積(SA)と、カチオン変性シリカ粒子の密度とを基に算出することができる。より具体的には、カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、実施例に記載の方法により、測定および算出することができる。 The average primary particle diameter of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and even more preferably 5 nm or more. The average primary particle diameter of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 30 nm or less. Preferred average primary particle diameters of the cation-modified silica particles include, for example, 1 nm or more and 100 nm or less, 3 nm or more and 50 nm or less, and 5 nm or more and 30 nm or less. However, the average primary particle diameter of the cation-modified silica particles is not limited to these ranges. When the cation-modified silica particles contain cation-modified colloidal silica, the preferred average primary particle diameter range of the cation-modified colloidal silica is also the same as the preferred range of the average primary particle diameter of the cation-modified silica particles listed above. The average primary particle diameter of the cation-modified silica particles can be calculated based on the specific surface area (SA) of the cation-modified silica particles calculated by the BET method and the density of the cation-modified silica particles. More specifically, the average primary particle size of the cation-modified silica particles can be measured and calculated by the method described in the Examples.

カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、特に制限されないが、15nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましく、25nm以上であることがさらに好ましい。上記範囲であると、研磨中の抵抗が小さくなり、安定的な研磨が可能になる。カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、特に制限されないが、500nm以下であることが好ましく、400nm以下であることがより好ましく、300nm以下であることがさらに好ましい。上記範囲であると、研磨対象物の掻き取り量が向上し、研磨速度がより向上する。カチオン変性シリカ粒子の好ましい平均二次粒子径としては、例えば、15nm以上500nm以下、20nm以上400nm以下、25nm以上300nm以下等が挙げられる。ただし、カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、これらの範囲に限定されない。カチオン変性シリカ粒子がカチオン変性コロイダルシリカを含む場合、カチオン変性コロイダルシリカの好ましい平均二次粒子径の範囲もまた、上記で挙げたカチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径の好ましい範囲と同様である。カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、動的光散乱法により、体積平均粒子径(体積基準の算術平均径;Mv)として測定することができる。より具体的には、カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、実施例に記載の方法により測定できる。 The average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more, and even more preferably 25 nm or more. In the above range, the resistance during polishing is small, and stable polishing is possible. The average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably 500 nm or less, more preferably 400 nm or less, and even more preferably 300 nm or less. In the above range, the amount of the polished object scraped off is improved, and the polishing speed is further improved. Examples of preferred average secondary particle diameters of the cation-modified silica particles include 15 nm or more and 500 nm or less, 20 nm or more and 400 nm or less, and 25 nm or more and 300 nm or less. However, the average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles is not limited to these ranges. When the cation-modified silica particles contain cation-modified colloidal silica, the preferred range of the average secondary particle diameter of the cation-modified colloidal silica is also the same as the preferred range of the average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles listed above. The average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles can be measured as the volume average particle diameter (volume-based arithmetic mean diameter; Mv) by dynamic light scattering. More specifically, the average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles can be measured by the method described in the Examples.

カチオン変性シリカ粒子の、平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比(平均二次粒子径/平均一次粒子径)(以下、「平均一次粒子径に対する平均二次粒子径の比」を「平均会合度」とも称する。)は、特に制限されないが、1.0超であることが好ましく、1.1以上であることがより好ましく、1.2以上であることがさらに好ましい。カチオン変性シリカ粒子の平均会合度は、特に制限されないが、4.0以下であることが好ましく、3.5以下であることがより好ましく、3.0以下であることがさらに好ましい。カチオン変性シリカ粒子の好ましい平均会合度としては、例えば、1.0超4.0以下、1.1以上3.5以下、1.2以上3.0以下等が挙げられる。ただし、カチオン変性シリカ粒子の平均会合度は、これらの範囲に限定されない。カチオン変性シリカ粒子がカチオン変性コロイダルシリカを含む場合、カチオン変性コロイダルシリカの好ましい平均会合度の範囲もまた、上記で挙げたカチオン変性シリカ粒子の平均会合度の好ましい範囲と同様である。カチオン変性シリカ粒子の平均会合度は、カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径の値をカチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径の値で除すること(カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径の値/カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径の値)により算出できる。 The ratio of the average secondary particle diameter to the average primary particle diameter of the cation-modified silica particles (average secondary particle diameter/average primary particle diameter) (hereinafter, the ratio of the average secondary particle diameter to the average primary particle diameter is also referred to as the "average degree of association") is not particularly limited, but is preferably greater than 1.0, more preferably greater than 1.1, and even more preferably greater than 1.2. The average degree of association of the cation-modified silica particles is not particularly limited, but is preferably less than 4.0, more preferably less than 3.5, and even more preferably less than 3.0. Preferred average degrees of association of the cation-modified silica particles include, for example, greater than 1.0 and less than 4.0, 1.1 or more and 3.5 or less, and 1.2 or more and 3.0 or less. However, the average degree of association of the cation-modified silica particles is not limited to these ranges. When the cation-modified silica particles contain cation-modified colloidal silica, the preferred range of the average degree of association of the cation-modified colloidal silica is also the same as the preferred range of the average degree of association of the cation-modified silica particles listed above. The average degree of association of the cation-modified silica particles can be calculated by dividing the average secondary particle size of the cation-modified silica particles by the average primary particle size of the cation-modified silica particles (average secondary particle size of the cation-modified silica particles/average primary particle size of the cation-modified silica particles).

カチオン変性シリカ粒子の形状および大きさ(平均一次粒子径、平均二次粒子径、平均会合度等)は、それぞれ、例えば、カチオン変性シリカ粒子の製造方法の選択等により適切に制御することができる。ただし、カチオン変性シリカ粒子の形状および大きさの制御方法は、それぞれ、これらに限定されない。 The shape and size (average primary particle size, average secondary particle size, average degree of association, etc.) of the cation-modified silica particles can be appropriately controlled, for example, by selecting a method for producing the cation-modified silica particles. However, the methods for controlling the shape and size of the cation-modified silica particles are not limited to these.

研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子の含有量(濃度)は、特に制限されないが、研磨用組成物の総質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましく、0.5質量%超であることが特に好ましい。研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子の含有量は、特に制限されないが、研磨用組成物の総質量に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、4質量%以下であることがさらに好ましく、4質量%未満であることが特に好ましい。上記範囲であると、特定の研磨対象物を研磨する際の研磨速度がより向上する。また、上記範囲であると、特定の研磨対象物間の選択比がより向上する場合がある。研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子の好ましい含有量は、特に制限されないが、研磨用組成物の総質量に対して、0.1質量%以上10質量%以下、0.2質量%以上5質量%以下、0.5質量%以上4質量%以下、0.5質量%超4質量%未満等が挙げられる。ただし、研磨用組成物中のカチオン変性シリカ粒子の含有量は、これらの範囲に限定されない。 The content (concentration) of the cation-modified silica particles in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably more than 0.5% by mass, relative to the total mass of the polishing composition. The content of the cation-modified silica particles in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, even more preferably 4% by mass or less, and particularly preferably less than 4% by mass, relative to the total mass of the polishing composition. When it is in the above range, the polishing speed when polishing a specific polishing object is further improved. In addition, when it is in the above range, the selectivity between specific polishing objects may be further improved. The preferred content of the cation-modified silica particles in the polishing composition is not particularly limited, but may be 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, 0.2% by mass or more and 5% by mass or less, 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, more than 0.5% by mass and less than 4% by mass, etc., relative to the total mass of the polishing composition. However, the content of cation-modified silica particles in the polishing composition is not limited to these ranges.

一実施形態に係る研磨用組成物が砥粒としてカチオン変性シリカ粒子を含むとき、砥粒中のカチオン変性シリカ粒子の含有割合は、特に制限されないが、砥粒の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。砥粒は、カチオン変性シリカ粒子のみであることが特に好ましい。 When the polishing composition according to one embodiment contains cation-modified silica particles as abrasive grains, the content of the cation-modified silica particles in the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the abrasive grains. It is particularly preferable that the abrasive grains consist only of cation-modified silica particles.

[4価のセリウム塩]
一実施形態において、4価のセリウム塩は、酸化剤として機能しうる。当該実施形態において、研磨用組成物は、酸化剤を含み、酸化剤は、4価のセリウム塩を含むとも言える。酸化剤は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Tetravalent cerium salt]
In one embodiment, the tetravalent cerium salt can function as an oxidizing agent. In this embodiment, it can be said that the polishing composition contains an oxidizing agent, and the oxidizing agent contains a tetravalent cerium salt. The oxidizing agent may be used alone or in combination of two or more.

4価のセリウム塩としては、特に制限されないが、例えば、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)の水和物、硫酸四アンモニウムセリウム(IV)の水和物等が挙げられる。硫酸セリウム(IV)の水和物の例としては、特に制限されないが、硫酸セリウム(IV)四水和物が挙げられる。硫酸四アンモニウムセリウム(IV)の水和物の例としては、特に制限されないが、硫酸四アンモニウムセリウム(IV)二水和物が挙げられる。これらの中でも、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)が特に好ましい。4価のセリウム塩は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of tetravalent cerium salts include, but are not limited to, diammonium cerium (IV) nitrate, cerium (IV) sulfate, hydrate of cerium (IV) sulfate, hydrate of tetraammonium cerium (IV) sulfate, etc. Examples of hydrates of cerium (IV) sulfate include, but are not limited to, cerium (IV) sulfate tetrahydrate. Examples of hydrates of tetraammonium cerium (IV) sulfate include, but are not limited to, tetraammonium cerium (IV) sulfate dihydrate. Among these, diammonium cerium (IV) nitrate is particularly preferred. The tetravalent cerium salts may be used alone or in combination of two or more.

4価のセリウム塩は、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)の水和物および硫酸四アンモニウムセリウム(IV)の水和物からなる群(以下、当該群を「群A」とも称する)より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。4価のセリウム塩中の上記群Aより選択される少なくとも1種の化合物の含有割合は、特に制限されないが、4価のセリウム塩の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、99mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。4価のセリウム塩は上記群Aより選択される少なくとも1種の化合物のみであることが特に好ましい。 The tetravalent cerium salt preferably contains at least one compound selected from the group consisting of diammonium cerium (IV) nitrate, cerium (IV) sulfate, hydrate of cerium (IV) sulfate, and hydrate of tetraammonium cerium (IV) sulfate (hereinafter, this group is also referred to as "Group A"). The content ratio of the at least one compound selected from the above Group A in the tetravalent cerium salt is not particularly limited, but is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 90 mol% to 100 mol%, and even more preferably 99 mol% to 100 mol%. It is particularly preferable that the tetravalent cerium salt is only at least one compound selected from the above Group A.

4価のセリウム塩は、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)四水和物および硫酸四アンモニウムセリウム(IV)二水和物からなる群(以下、当該群を「群B」とも称する)より選択される少なくとも1種の化合物を含むことがより好ましい。4価のセリウム塩中の上記群Bより選択される少なくとも1種の化合物の含有割合は、特に制限されないが、4価のセリウム塩の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、99mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。4価のセリウム塩は上記群Bより選択される少なくとも1種の化合物のみであることが特に好ましい。 It is more preferable that the tetravalent cerium salt contains at least one compound selected from the group consisting of diammonium cerium (IV) nitrate, cerium (IV) sulfate, cerium (IV) sulfate tetrahydrate, and tetraammonium cerium (IV) sulfate dihydrate (hereinafter, this group is also referred to as "Group B"). The content ratio of at least one compound selected from the above Group B in the tetravalent cerium salt is not particularly limited, but is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 90 mol% to 100 mol%, and even more preferably 99 mol% to 100 mol%, assuming that the total amount of the tetravalent cerium salt is 100 mol%. It is particularly preferable that the tetravalent cerium salt is only at least one compound selected from the above Group B.

4価のセリウム塩は、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)を含むことがさらに好ましい。4価のセリウム塩中の硝酸二アンモニウムセリウム(IV)の含有割合は、特に制限されないが、4価のセリウム塩の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、99mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。4価のセリウム塩は硝酸二アンモニウムセリウム(IV)のみであることが特に好ましい。 It is more preferable that the tetravalent cerium salt contains diammonium cerium (IV) nitrate. The content of diammonium cerium (IV) nitrate in the tetravalent cerium salt is not particularly limited, but is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 90 mol% to 100 mol%, and even more preferably 99 mol% to 100 mol%, assuming that the total amount of the tetravalent cerium salt is 100 mol%. It is particularly preferable that the tetravalent cerium salt is only diammonium cerium (IV) nitrate.

研磨用組成物中の4価のセリウム塩の含有量(濃度)は、特に制限されないが、0.01mmol/L以上であることが好ましく、1mmol/L以上であることがより好ましく、10mmol/L以上であることがさらに好ましく、20mmol/L以上であることがよりさらに好ましく、40mmol/L以上であることが特に好ましく、80mmol/L以上であることがさらに特に好ましい。上記範囲であると、特定の研磨対象物を研磨する際の研磨速度がより向上する。研磨用組成物中の4価のセリウム塩の含有量(濃度)は、特に制限されないが、10,000mmol/L(10mol/L)以下であることが好ましく、1,000mmol/L(1mol/L)以下であることがより好ましく、500mmol/L以下であることがさらに好ましく、200mmol/L以下であることがよりさらに好ましく、120mmol/L以下であることが特に好ましく、100mmol/L以下であることがさらに特に好ましい。上記範囲であると、特定の研磨対象物間の選択比がより向上する場合がある。研磨用組成物における4価のセリウム塩の好ましい含有量としては、例えば、0.01mmol/L以上10,000mmol/L以下、1mmol/L以上1,000mmol/L以下、10mmol/L以上500mmol/L以下、20mmol/L以上200mmol/L以下、40mmol/L以上120mmol/L以下、80mmol/L以上100mmol/L以下等が挙げられる。ただし、研磨用組成物における4価のセリウム塩の含有量は、これらの範囲に限定されない。 The content (concentration) of the tetravalent cerium salt in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.01 mmol/L or more, more preferably 1 mmol/L or more, even more preferably 10 mmol/L or more, even more preferably 20 mmol/L or more, particularly preferably 40 mmol/L or more, and even more particularly preferably 80 mmol/L or more. When it is in the above range, the polishing rate when polishing a specific polishing object is further improved. The content (concentration) of the tetravalent cerium salt in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 10,000 mmol/L (10 mol/L) or less, more preferably 1,000 mmol/L (1 mol/L) or less, even more preferably 500 mmol/L or less, even more preferably 200 mmol/L or less, particularly preferably 120 mmol/L or less, and even more particularly preferably 100 mmol/L or less. When it is in the above range, the selectivity between specific polishing objects may be further improved. Preferred contents of the tetravalent cerium salt in the polishing composition include, for example, 0.01 mmol/L to 10,000 mmol/L, 1 mmol/L to 1,000 mmol/L, 10 mmol/L to 500 mmol/L, 20 mmol/L to 200 mmol/L, 40 mmol/L to 120 mmol/L, and 80 mmol/L to 100 mmol/L. However, the content of the tetravalent cerium salt in the polishing composition is not limited to these ranges.

一実施形態に係る研磨用組成物が酸化剤として4価のセリウム塩を含むとき、酸化剤中の4価のセリウム塩の含有割合は、特に制限されないが、酸化剤の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、99mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。酸化剤は、4価のセリウム塩のみであることが特に好ましい。 When the polishing composition according to one embodiment contains a tetravalent cerium salt as an oxidizing agent, the content of the tetravalent cerium salt in the oxidizing agent is not particularly limited, but is preferably 50 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or more and 100 mol% or less, and even more preferably 99 mol% or more and 100 mol% or less, assuming that the total amount of the oxidizing agent is 100 mol%. It is particularly preferable that the oxidizing agent is only a tetravalent cerium salt.

[酸]
一実施形態に係る研磨用組成物は、酸をさらに含むことが好ましい。
[acid]
The polishing composition according to one embodiment preferably further contains an acid.

一実施形態において、酸は、pH調整剤として用いられることが好ましい。当該実施形態において、研磨用組成物は、pH調整剤を含み、pH調整剤は、酸を含むとも言える。酸がpH調整剤として用いられる場合、酸は、pH調整剤としての機能に加えて、他の機能をさらに有していてもよい。pH調整剤は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In one embodiment, the acid is preferably used as a pH adjuster. In this embodiment, the polishing composition contains a pH adjuster, and the pH adjuster can also be said to contain an acid. When an acid is used as a pH adjuster, the acid may have other functions in addition to its function as a pH adjuster. The pH adjuster may be used alone or in combination of two or more types.

酸の具体例としては、特に制限されないが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、2-ヒドロキシイソ酪酸(HBA)、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、アミノ酸、アントラニル酸、ニトロカルボン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、イセチオン酸、タウリン、有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物等の有機酸;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、ヘキサメタリン酸などの無機酸;等が挙げられる。これらの中でも、Si膜に対する他の特定の研磨対象物の選択比(他の特定の研磨対象物の研磨速度/Si膜の研磨速度)が向上する場合があるとの観点から、有機酸が好ましい。 Specific examples of acids include, but are not limited to, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, 2-hydroxyisobutyric acid (HBA), valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, docosahexaenoic acid, eicosapentaenoic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, gallic acid, mellitic acid, cinnamic acid, oxalic acid, Examples of suitable organic acids include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, aconitic acid, amino acids, anthranilic acid, nitrocarboxylic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, isethionic acid, taurine, and non-aromatic cross-linked cyclic compounds having an organic acid group; inorganic acids such as carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrofluoric acid, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, and hexametaphosphoric acid; and the like. Among these, organic acids are preferred from the viewpoint that the selectivity of the other specific object to be polished relative to the Si 3 N 4 film (polishing rate of the other specific object to be polished/polishing rate of the Si 3 N 4 film) may be improved.

有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物は、嵩高い構造を有しており、特定の研磨対象物および他の特定の研磨対象物の研磨の際に、他の特定の研磨対象物の研磨速度を抑制することで、特定の研磨対象物の研磨速度間の選択比をより向上させる場合がある。 A non-aromatic bridged cyclic compound having an organic acid group has a bulky structure, and when polishing a specific object to be polished and another specific object to be polished, the polishing rate of the other specific object to be polished is suppressed, which may further improve the selectivity between the polishing rates of the specific object to be polished.

本明細書において、非芳香族架橋環状化合物とは、分子内に芳香環を有せず、かつ、1つの単環構造が有する2つ以上の置換基の直鎖構造部分の両端が結合した構造を有する化合物のうち、1辺を共有する構造(すなわち縮合環化合物)を除外した、架橋化合物を表す。非芳香族架橋環状化合物としては、特に制限されないが、例えば、カンファー、アダマンタンおよびこれらの分子構造中の環を形成する炭化水素基が他の原子または官能基に置換されてなる誘導体等が挙げられる。 In this specification, a non-aromatic bridged cyclic compound refers to a bridged compound that does not have an aromatic ring in the molecule and has a structure in which both ends of a linear structural portion of two or more substituents in one single ring structure are bonded, excluding structures that share one side (i.e., condensed ring compounds). Non-aromatic bridged cyclic compounds are not particularly limited, but examples thereof include camphor, adamantane, and derivatives in which the hydrocarbon groups forming the rings in these molecular structures are replaced with other atoms or functional groups.

有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物としては、特に制限されないが、下記一般式1で表される化合物であることが好ましい。 The non-aromatic cross-linked cyclic compound having an organic acid group is not particularly limited, but is preferably a compound represented by the following general formula 1.

上記一般式1において、
は、CR’、C=OまたはOであり、
は、CR’、C=OまたはOであり、
は、CR’、C=OまたはOであり、
は、CR’、C=OまたはOであり、
、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換されたもしくは非置換の炭化水素基(例えば、置換されたもしくは非置換のアルキル基、置換されたもしくは非置換のアルケニル基または置換されたもしくは非置換のアルキニル基)、置換されたもしくは非置換のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換のポリオキシアルキレン基、または有機酸基であり、
、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが置換された基である場合、置換基は、それぞれ独立して、重水素原子、ハロゲン原子、非置換の炭化水素基(例えば、非置換のアルキル基、非置換のアルケニル基または非置換のアルキニル基)、非置換のアルコキシ基、非置換のポリオキシアルキレン基、または有機酸基であり、
、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つは、有機酸基を含む。
In the above general formula 1,
Z 1 is CR 1 R 1 ′, C═O or O;
Z2 is CR2R2 ' , C=O or O;
Z3 is CR3R3 ' , C=O or O;
Z4 is CR4R4 ' , C=O or O;
R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted hydrocarbon group (e.g., a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, or a substituted or unsubstituted alkynyl group), a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted polyoxyalkylene group, or an organic acid group;
when at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a substituted group, the substituents are each independently a deuterium atom, a halogen atom, an unsubstituted hydrocarbon group (e.g., an unsubstituted alkyl group, an unsubstituted alkenyl group or an unsubstituted alkynyl group), an unsubstituted alkoxy group, an unsubstituted polyoxyalkylene group, or an organic acid group;
At least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 contains an organic acid group.

上記一般式1において、Z、Z、ZおよびZからなる群より選択される少なくとも1つがC=Oであることが好ましく、ZおよびZからなる群より選択される少なくとも1つがC=Oであることがより好ましく、ZがC=Oであること、またはZがC=Oであることがさらに好ましく、ZがC=Oであることが特に好ましい。この際、Z、Z、ZおよびZのC=Oではない基は、CRR’(以下、Rは、Z~Zに対応してそれぞれR~Rを表し、R’はZ~Zに対応してそれぞれR’~R’を表すものとする)またはOであることが好ましく、CRR’であることがより好ましい。 In the above general formula 1, it is preferable that at least one selected from the group consisting of Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 is C═O, it is more preferable that at least one selected from the group consisting of Z 1 and Z 3 is C═O, it is further preferable that Z 1 is C═O or Z 3 is C═O, and it is particularly preferable that Z 3 is C═O. In this case, the group other than C═O of Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 is preferably CRR′ (hereinafter, R represents R 1 to R 4 corresponding to Z 1 to Z 4 , respectively, and R′ represents R 1 ′ to R 4 ′ corresponding to Z 1 to Z 4 , respectively) or O, and it is more preferable that it is CRR′.

上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおいて、ハロゲン原子としては、特に制限されないが、例えば、F、Cl、BrおよびI等が挙げられる。 In R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the above general formula 1, the halogen atom is not particularly limited, but examples thereof include F, Cl, Br and I.

上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおいて、炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基が挙げられる。これらの中でも、アルキル基が好ましい。 In R1 , R1 ', R2 , R2 ', R3 , R3 ', R4 , R4 ', R5 , R6 , R7 and R8 in the above general formula 1, examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group. Among these, an alkyl group is preferred.

アルキル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状のいずれであってもよい。アルキル基としては、特に制限されないが、例えば、炭素数1~12のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、炭素数1~5の非環式のアルキル基が好ましく、その具体例としては、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、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-メチルブチル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基がより好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基がさらに好ましく、メチル基またはエチル基がよりさらに好ましく、メチル基が特に好ましい。 The alkyl group may be linear, branched, or cyclic. The alkyl group is not particularly limited, but examples thereof include alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms. Among these, non-cyclic alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are preferred, and specific examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, and 2-methylbutyl groups. Among these, alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms are preferred, with methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, and n-pentyl being more preferred, methyl, ethyl, and n-propyl being even more preferred, with methyl or ethyl being even more preferred, and methyl being particularly preferred.

アルケニル基は、直鎖状、分枝鎖状、または環状のいずれであってもよい。アルケニル基としては、特に制限されないが、例えば、ビニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-メチル-2-ブテニル基、2-メチル-2-ブテニル基、3-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、2-メチル-3-ブテニル基、3-メチル-3-ブテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1,2-ジメチル-2-プロペニル基、1-エチル-2-プロペニル基等が挙げられる。 The alkenyl group may be linear, branched, or cyclic. Examples of the alkenyl group include, but are not limited to, vinyl, 2-propenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-methyl-2-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 4-pentenyl, 1-methyl-2-butenyl, 2-methyl-2-butenyl, 3-methyl-2-butenyl, 1-methyl-3-butenyl, 2-methyl-3-butenyl, 3-methyl-3-butenyl, 1,1-dimethyl-2-propenyl, 1,2-dimethyl-2-propenyl, and 1-ethyl-2-propenyl.

アルキニル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状のいずれであってもよい。アルキニル基としては、特に制限されないが、例えば、2-ブチニル基、3-ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、デシニル基等が挙げられる。 The alkynyl group may be linear, branched, or cyclic. Examples of the alkynyl group include, but are not limited to, 2-butynyl, 3-pentynyl, hexynyl, heptynyl, octynyl, and decynyl.

上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおいて、アルコキシ基としては、特に制限されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、イソペントキシ基、ネオペントキシ基、t-ペントキシ基、2-メチルブトキシ基等が挙げられる。 In R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the above general formula 1, the alkoxy group is not particularly limited, but examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec - butoxy group, a tert-butoxy group, an n-pentoxy group, an isopentoxy group, a neopentoxy group, a t-pentoxy group, a 2-methylbutoxy group and the like.

上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおいて、ポリオキシアルキレン基としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシブチレン基、ポリオキシエチレン基とポリオキシプロピレン基とのブロック状ポリオキシアルキレン基、ポリオキシエチレン基とポリオキシプロピレン基とのランダム状ポリオキシアルキレン基、ポリオキシエチレン基とポリオキシブチレン基とのブロック状ポリオキシアルキレン基、ポリオキシエチレン基とポリオキシブチレン基とのランダム状ポリオキシアルキレン基等が挙げられる。 In R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the above general formula 1, the polyoxyalkylene group is not particularly limited, and examples thereof include a polyoxyethylene group, a polyoxypropylene group, a polyoxybutylene group, a block polyoxyalkylene group of a polyoxyethylene group and a polyoxypropylene group, a random polyoxyalkylene group of a polyoxyethylene group and a polyoxypropylene group, a block polyoxyalkylene group of a polyoxyethylene group and a polyoxybutylene group, a random polyoxyalkylene group of a polyoxyethylene group and a polyoxybutylene group, and the like.

上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおいて、有機酸基は、特に制限されないが、前述のように、カルボキシ基、スルホ基、ホスホン酸基(-P(=O)(OH))およびリン酸基(-OP(=O)(OH))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。これらの中でも、カルボキシ基またはスルホ基であることがより好ましく、スルホ基であることがさらに好ましい。 In R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the above general formula 1, the organic acid group is not particularly limited, but as described above, is preferably at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a sulfo group, a phosphonic acid group (-P(=O)(OH) 2 ) and a phosphate group (-OP(=O)(OH) 2 ). Of these, a carboxy group or a sulfo group is more preferable, and a sulfo group is even more preferable.

上記一般式1において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが置換された基である場合、置換基としてのハロゲン原子、炭化水素基(例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基)、アルコキシ基、ポリオキシアルキレン基、有機酸基は、それぞれ、上記一般式1のR、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRにおけるこれらの基について説明したものと同様である。 In the above general formula 1, when at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a substituted group, the halogen atoms, hydrocarbon groups (e.g., alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups), alkoxy groups, polyoxyalkylene groups and organic acid groups as the substituents are the same as those explained for these groups in R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the above general formula 1, respectively.

上記一般式1において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが置換された炭化水素基(例えば、置換されたアルキル基、置換されたアルケニル基、置換されたアルキニル基)である場合、置換基は、それぞれ独立して、重水素原子、ハロゲン原子、非置換のアルコキシ基、非置換のポリオキシアルキレン基、または有機酸基であることが好ましい。上記一般式1において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが置換されたアルコキシ基である場合、置換基は、それぞれ独立して、重水素原子、ハロゲン原子、非置換のアルケニル基、非置換のアルキニル基、非置換のポリオキシアルキレン基、または有機酸基であることが好ましい。上記一般式1において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが置換されたポリオキシアルキレン基である場合、置換基は、それぞれ独立して、重水素原子、ハロゲン原子、非置換のアルケニル基、非置換のアルキニル基、非置換のアルコキシ基、または有機酸基であることが好ましい。 In the above general formula 1, when at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a substituted hydrocarbon group (e.g., a substituted alkyl group, a substituted alkenyl group, a substituted alkynyl group), it is preferable that the substituents are each independently a deuterium atom, a halogen atom, an unsubstituted alkoxy group, an unsubstituted polyoxyalkylene group, or an organic acid group. In the above general formula 1, when at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a substituted alkoxy group, it is preferable that the substituents are each independently a deuterium atom, a halogen atom, an unsubstituted alkenyl group, an unsubstituted alkynyl group, an unsubstituted polyoxyalkylene group, or an organic acid group. In the above general formula 1, when at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a substituted polyoxyalkylene group, it is preferable that the substituents are each independently a deuterium atom, a halogen atom, an unsubstituted alkenyl group, an unsubstituted alkynyl group, an unsubstituted alkoxy group, or an organic acid group.

上記一般式1において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される少なくとも1つが有機酸基、または有機酸基で置換されたアルキル基であることが好ましい。これらの中でも、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、RおよびRからなる群より選択される1つのみが有機酸基、または有機酸基で置換されたアルキル基であることがより好ましい。この際、有機酸基、または有機酸基で置換されたアルキル基としては、カルボキシ基、スルホ基、カルボキシ基で置換されたメチル基、またはスルホ基で置換されたメチル基であることがさらに好ましく、カルボキシ基であるか、またはスルホ基で置換されたメチル基であることがよりさらに好ましく、スルホ基で置換されたメチル基であることが特に好ましい。 In the above general formula 1, it is preferable that at least one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is an organic acid group or an alkyl group substituted with an organic acid group. Among these, it is more preferable that only one selected from the group consisting of R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 , R 4 ', R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is an organic acid group or an alkyl group substituted with an organic acid group. In this case, the organic acid group or the alkyl group substituted with an organic acid group is more preferably a carboxy group, a sulfo group, a methyl group substituted with a carboxy group, or a methyl group substituted with a sulfo group, even more preferably a carboxy group or a methyl group substituted with a sulfo group, and particularly preferably a methyl group substituted with a sulfo group.

上記一般式1において、R、R’R、R’、R、R’、RおよびR’は、それぞれ独立して、水素原子であることが特に好ましい。 In the above general formula 1, it is particularly preferable that R 1 , R 1 ', R 2 , R 2 ', R 3 , R 3 ', R 4 and R 4 ' are each independently a hydrogen atom.

上記一般式1において、Zは、CR’であり、Zは、CR’であり、Zは、C=Oであり、Zは、CR’であり、R、R’R、R’、RおよびR’は、それぞれ独立して、水素原子であること好ましい。 In the above general formula 1, it is preferable that Z1 is CR1R1 ', Z2 is CR2R2 ' , Z3 is C=O, Z4 is CR4R4 ', and R1 , R1'R2 , R2 ', R4 and R4 ' are each independently a hydrogen atom.

上記一般式1において、Rは、水素原子、有機酸基、または置換されたもしくは非置換のアルキル基であることが好ましく、置換されたまたは非置換のアルキル基であることがより好ましく、置換されたアルキル基であることがさらに好ましく、有機酸基で置換されたアルキル基であることが特に好ましい。この際、有機酸基で置換されたアルキル基としては、スルホ基で置換されたメチル基であることが好ましい。 In the above formula 1, R5 is preferably a hydrogen atom, an organic acid group, or a substituted or unsubstituted alkyl group, more preferably a substituted or unsubstituted alkyl group, even more preferably a substituted alkyl group, and particularly preferably an alkyl group substituted with an organic acid group. In this case, the alkyl group substituted with an organic acid group is preferably a methyl group substituted with a sulfo group.

上記一般式1において、Rは、水素原子、または有機酸基であることが好ましく、水素原子、またはカルボキシ基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。 In the above general formula 1, R 6 is preferably a hydrogen atom or an organic acid group, more preferably a hydrogen atom or a carboxy group, and even more preferably a hydrogen atom.

上記一般式1において、RおよびRは、それぞれ独立して、置換されたまたは非置換のアルキル基であることが好ましく、非置換のアルキル基であることがより好ましく、メチル基であることが特に好ましい。 In the above general formula 1, R7 and R8 are each preferably independently a substituted or unsubstituted alkyl group, more preferably an unsubstituted alkyl group, and particularly preferably a methyl group.

有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。 The non-aromatic cross-linked cyclic compounds having an organic acid group may be used alone or in combination of two or more.

有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物の好ましい具体例としては、10-カンファースルホン酸、カンファン酸およびケトピニン酸等が挙げられる。これらの中でも、Si膜に対する他の特定の研磨対象物の選択比(他の特定の研磨対象物の研磨速度/Si膜の研磨速度)が向上する場合があるとの観点から、10-カンファースルホン酸が特に好ましい。なお、10-カンファースルホン酸は、任意の一種の立体異性体であってもよく、立体異性体の任意の混合物であってもよく、ラセミ体であってもよい。 Preferable specific examples of the non-aromatic bridged cyclic compound having an organic acid group include 10-camphorsulfonic acid, camphanic acid, and ketopinic acid. Among these, 10-camphorsulfonic acid is particularly preferable from the viewpoint that the selectivity of the other specific object to be polished relative to the Si 3 N 4 film (polishing rate of the other specific object to be polished/polishing rate of the Si 3 N 4 film) may be improved. Note that 10-camphorsulfonic acid may be any one stereoisomer, any mixture of stereoisomers, or a racemate.

有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。 The non-aromatic cross-linked cyclic compounds having an organic acid group may be used alone or in combination of two or more.

酸は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The acids may be used alone or in combination of two or more.

酸は、有機酸を含むことが好ましい。酸中の有機酸の含有割合は、特に制限されないが、酸の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。酸は、有機酸のみであることが特に好ましい。 The acid preferably contains an organic acid. The content of the organic acid in the acid is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the acid. It is particularly preferable that the acid is only an organic acid.

酸は、有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物を含むことが好ましい。酸中の有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物の含有割合は、特に制限されないが、酸の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。酸は、有機酸基を有する非芳香族架橋環状化合物のみであることが特に好ましい。 The acid preferably contains a non-aromatic cross-linked cyclic compound having an organic acid group. The content of the non-aromatic cross-linked cyclic compound having an organic acid group in the acid is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the acid. It is particularly preferable that the acid is only a non-aromatic cross-linked cyclic compound having an organic acid group.

酸は、上記一般式1で表される化合物を含むことがさらに好ましい。酸中の上記一般式1で表される化合物の含有割合は、特に制限されないが、酸の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。酸は、上記一般式1で表される化合物のみであることが特に好ましい。 It is more preferable that the acid contains a compound represented by the above general formula 1. The content ratio of the compound represented by the above general formula 1 in the acid is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the acid. It is particularly preferable that the acid is only the compound represented by the above general formula 1.

酸は、10-カンファースルホン酸、カンファン酸およびケトピニン酸からなる群(以下、当該群を「群C」とも称する)より選択される少なくとも1種の化合物を含むことがさらに好ましい。酸中の上記群Cより選択される少なくとも1種の化合物の含有割合は、特に制限されないが、酸の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。酸は、上記群Cより選択される少なくとも1種の化合物のみであることが特に好ましい。 It is further preferred that the acid contains at least one compound selected from the group consisting of 10-camphorsulfonic acid, camphanic acid, and ketopinic acid (hereinafter, this group is also referred to as "Group C"). The content ratio of the at least one compound selected from Group C in the acid is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the acid. It is particularly preferred that the acid is only at least one compound selected from Group C.

酸は、10-カンファースルホン酸を含むことがさらに好ましい。酸中の10-カンファースルホン酸の含有割合は、特に制限されないが、酸の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。酸は、10-カンファースルホン酸のみであることが特に好ましい。 It is more preferable that the acid contains 10-camphorsulfonic acid. The content of 10-camphorsulfonic acid in the acid is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the acid. It is particularly preferable that the acid is only 10-camphorsulfonic acid.

一実施形態において、酸は、無機酸を含んでいてもよい。一実施形態において、酸は、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、メタリン酸およびヘキサメタリン酸からなる群より選択される少なくとも1種の酸を含んでいてもよい。一実施形態において、酸は、硝酸を含んでいてもよい。 In one embodiment, the acid may include an inorganic acid. In one embodiment, the acid may include at least one acid selected from the group consisting of carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrofluoric acid, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, and hexametaphosphoric acid. In one embodiment, the acid may include nitric acid.

研磨用組成物中の酸の含有量(濃度)は、特に制限されないが、得られる研磨用組成物が所望のpH値となるような量を適宜選択すればよく、得られる研磨用組成物のpH値が後述する好ましい研磨用組成物のpH値の範囲内となるような量を選択することが好ましい。 The content (concentration) of acid in the polishing composition is not particularly limited, but an appropriate amount may be selected so that the resulting polishing composition has the desired pH value, and it is preferable to select an amount so that the resulting polishing composition has a pH value within the range of the preferred polishing compositions described below.

一実施形態に係る研磨用組成物がpH調整剤として酸を含むとき、pH調整剤中の酸の含有割合は、特に制限されないが、pH調整剤の総質量に対して、50質量%以上100質量%以下であることが好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、99質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。pH調整剤は、酸のみであることが特に好ましい。 When the polishing composition according to one embodiment contains an acid as a pH adjuster, the content of the acid in the pH adjuster is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 99% by mass or more and 100% by mass or less, relative to the total mass of the pH adjuster. It is particularly preferable that the pH adjuster is only an acid.

[防カビ剤(防腐剤)]
一実施形態に係る研磨用組成物は、防カビ剤(防腐剤)をさらに含むことが好ましい。
[Anti-mold agent (preservative)]
The polishing composition according to one embodiment preferably further contains a fungicide (antiseptic).

防カビ剤としては、特に制限されないが、具体例としては、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン、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;フェノキシエタノール;等が挙げられる。これらの中でも、イソチアゾリン系防腐剤が好ましく、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンがより好ましい。 The antifungal agent is not particularly limited, but specific examples include isothiazoline preservatives such as 2-methyl-4-isothiazolin-3-one and 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one; phenoxyethanol; and the like. Among these, isothiazoline preservatives are preferred, and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one is more preferred.

防カビ剤は、1種単独でも、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Antifungal agents may be used alone or in combination of two or more.

防カビ剤は、イソチアゾリン系防腐剤を含むことが好ましい。防カビ剤中のイソチアゾリン系防腐剤の含有割合は、特に制限されないが、防カビ剤の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、99mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。防カビ剤は、イソチアゾリン系防腐剤のみであることが特に好ましい。 The antifungal agent preferably contains an isothiazolinone preservative. The content of the isothiazolinone preservative in the antifungal agent is not particularly limited, but is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 90 mol% to 100 mol%, and even more preferably 99 mol% to 100 mol%, assuming that the total amount of the antifungal agent is 100 mol%. It is particularly preferable that the antifungal agent is only an isothiazolinone preservative.

防カビ剤は、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンを含むことがより好ましい。防カビ剤中の2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンの含有割合は、特に制限されないが、防カビ剤の総量を100mol%として、50mol%以上100mol%以下であることが好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがより好ましく、90mol%以上100mol%以下であることがさらに好ましい。防カビ剤は、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オンのみであることが特に好ましい。 It is more preferable that the antifungal agent contains 2-methyl-4-isothiazolin-3-one. The content of 2-methyl-4-isothiazolin-3-one in the antifungal agent is not particularly limited, but is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 90 mol% to 100 mol%, and even more preferably 90 mol% to 100 mol%, assuming the total amount of the antifungal agent to be 100 mol%. It is particularly preferable that the antifungal agent is only 2-methyl-4-isothiazolin-3-one.

研磨用組成物中の防カビ剤の含有量(濃度)は、特に制限されないが、0.0001mmol/L以上であることが好ましく、0.001mmol/L以上であることがより好ましく、0.01mmol/L以上であることがさらに好ましい。上記範囲であると、カビなどの微生物発生による研磨用組成物の性能劣化がより抑制される。研磨用組成物中の防カビ剤の含有量(濃度)は、特に制限されないが、10mmol/L以下であることが好ましく、1mmol/L以下であることがより好ましく、0.1mmol/L以下であることがさらに好ましい。上記範囲であると、研磨用組成物の性能への影響がより小さくなる。研磨用組成物中の防カビ剤の好ましい含有量としては、例えば、0.0001mmol/L以上10mmol/L以下、0.001mmol/L以上1mmol/L以下、0.01mmol/L以上0.1mmol/L以下等が挙げられる。ただし、研磨用組成物における防カビ剤の含有量は、これらの範囲に限定されない。 The content (concentration) of the antifungal agent in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 0.0001 mmol/L or more, more preferably 0.001 mmol/L or more, and even more preferably 0.01 mmol/L or more. When it is in the above range, the deterioration of the performance of the polishing composition due to the generation of microorganisms such as mold is further suppressed. The content (concentration) of the antifungal agent in the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 10 mmol/L or less, more preferably 1 mmol/L or less, and even more preferably 0.1 mmol/L or less. When it is in the above range, the effect on the performance of the polishing composition is smaller. Examples of the preferred content of the antifungal agent in the polishing composition include 0.0001 mmol/L or more and 10 mmol/L or less, 0.001 mmol/L or more and 1 mmol/L or less, and 0.01 mmol/L or more and 0.1 mmol/L or less. However, the content of the antifungal agent in the polishing composition is not limited to these ranges.

[分散媒]
各成分を溶解および/または分散するために分散媒が用いられることが好ましい。
[Dispersion medium]
A dispersion medium is preferably used to dissolve and/or disperse each component.

分散媒としては、特に制限されないが、例えば、水;メタノール、エタノール、エチレングリコール等のアルコール類;アセトン等のケトン類;これらの混合物等が挙げられる。これらの中でも、水が特に好ましい。分散媒は水を含むことが好ましく、分散媒は実質的に水からなることがより好ましい。なお、上記の「分散媒は実質的に水からなる」とは、本発明の効果が達成され得る限りにおいて、水以外の分散媒が含まれ得ることを意図する。より具体的には、分散媒は、好ましくは90質量%以上100質量%以下の水と0質量%以上10質量%以下の水以外の分散媒とからなり、より好ましくは99質量%以上100質量%以下の水と0質量%以上1質量%以下の水以外の分散媒とからなる。最も好ましくは、分散媒は水である。 The dispersion medium is not particularly limited, but examples thereof include water; alcohols such as methanol, ethanol, and ethylene glycol; ketones such as acetone; and mixtures thereof. Among these, water is particularly preferred. The dispersion medium preferably contains water, and more preferably consists essentially of water. Note that the above phrase "the dispersion medium consists essentially of water" means that a dispersion medium other than water may be included as long as the effects of the present invention can be achieved. More specifically, the dispersion medium preferably consists of 90% by mass to 100% by mass of water and 0% by mass to 10% by mass of a dispersion medium other than water, and more preferably consists of 99% by mass to 100% by mass of water and 0% by mass to 1% by mass of a dispersion medium other than water. Most preferably, the dispersion medium is water.

研磨用組成物に含まれる成分の作用を阻害しないようにするという観点から、分散媒は、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。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、または蒸留水がより好ましい。 From the viewpoint of not inhibiting the action of the components contained in the polishing composition, it is preferable that the dispersion medium contains as few impurities as possible. Specifically, it is more preferable to use pure water or ultrapure water that has been filtered to remove foreign matter after removing impurity ions with an ion exchange resin, or distilled water.

[他の成分]
一実施形態に係る研磨用組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲内において、カチオン変性シリカ粒子を除く砥粒、4価のセリウム塩を除く酸化剤、酸を除くpH調整剤、錯化剤等の、研磨用組成物に用いられうる公知の他の成分をさらに含有してもよい。カチオン変性シリカ粒子を除く砥粒は、無機粒子、有機粒子または有機無機複合粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、特に制限されないが、未変性のシリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子、チタニア粒子等の金属酸化物粒子;窒化ケイ素粒子;炭化ケイ素粒子;窒化ホウ素粒子;等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、特に制限されないが、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子等が挙げられる。4価のセリウム塩を除く酸化剤としては、特に制限されないが、例えば、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、オゾン水、銀(II)塩、鉄(III)塩、過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソリン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソホウ酸、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、塩素酸、亜塩素酸、過塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、過硫酸等が挙げられる。酸を除くpH調整剤としては、特に制限されないが、例えば、塩基、アミン等が挙げられる。
[Other ingredients]
The polishing composition according to one embodiment may further contain other known components that can be used in polishing compositions, such as abrasives other than cation-modified silica particles, oxidizing agents other than tetravalent cerium salts, pH adjusters other than acids, complexing agents, etc., within a range that does not impair the effects of the present invention. The abrasives other than cation-modified silica particles may be any of inorganic particles, organic particles, or organic-inorganic composite particles. Specific examples of inorganic particles include, but are not limited to, unmodified silica particles, metal oxide particles such as alumina particles, ceria particles, and titania particles; silicon nitride particles; silicon carbide particles; boron nitride particles; and the like. Specific examples of organic particles include, but are not limited to, polymethylmethacrylate (PMMA) particles, etc. The oxidizing agent other than the tetravalent cerium salt is not particularly limited, but examples thereof include hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide, ozone water, silver (II) salt, iron (III) salt, permanganic acid, chromic acid, dichromate, peroxodisulfuric acid, peroxolinic acid, peroxosulfuric acid, peroxoboric acid, performic acid, peracetic acid, perbenzoic acid, perphthalic acid, hypochlorous acid, hypobromous acid, hypoiodous acid, chloric acid, chlorous acid, perchloric acid, bromic acid, iodic acid, periodic acid, persulfuric acid, etc. The pH adjusting agent other than the acid is not particularly limited, but examples thereof include bases, amines, etc.

好ましい一実施形態に係る研磨用組成物として、他の成分を含まない研磨用組成物もまた挙げられる。当該実施形態において、研磨用組成物は、カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、酸と、防カビ剤と、分散媒とから実質的に構成されてもよい。当該実施形態において、「研磨用組成物は、Xから実質的に構成される」とは、Xの合計含有量(合計濃度)が、研磨用組成物の総質量に対して、99質量%を超える(上限:100質量%)ことを意味する。好ましくは、研磨用組成物は、Xから構成される(上記合計含有量=100質量%)。例えば、「研磨用組成物は、カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、酸と、防カビ剤と、分散媒とから実質的に構成される」とは、カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、酸と、防カビ剤と、分散媒との合計含有量(合計濃度)が、研磨用組成物の総質量に対して、99質量%を超える(上限:100質量%)ことを意味する。この際、研磨用組成物は、カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、酸と、防カビ剤と、分散媒とから構成される(上記合計含有量=100質量%)ことがより好ましい。 A preferred embodiment of the polishing composition may also include a polishing composition that does not contain other components. In this embodiment, the polishing composition may be substantially composed of cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, an acid, an antifungal agent, and a dispersion medium. In this embodiment, "the polishing composition is substantially composed of X" means that the total content (total concentration) of X exceeds 99% by mass (upper limit: 100% by mass) with respect to the total mass of the polishing composition. Preferably, the polishing composition is composed of X (the total content = 100% by mass). For example, "the polishing composition is substantially composed of cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, an acid, an antifungal agent, and a dispersion medium" means that the total content (total concentration) of the cation-modified silica particles, the tetravalent cerium salt, the acid, the antifungal agent, and the dispersion medium exceeds 99% by mass (upper limit: 100% by mass) with respect to the total mass of the polishing composition. In this case, it is more preferable that the polishing composition is composed of cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, an acid, an antifungal agent, and a dispersion medium (the total content above = 100% by mass).

[pH]
一実施形態に係る研磨用組成物のpHは、特に制限されないが、0超であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましく、0.2以上であることがさらに好ましく、0.3以上であることがよりさらに好ましく、0.4以上であることが特に好ましく、0.5以上であることがさらに特に好ましい。一実施形態に係る研磨用組成物のpHは、特に制限されないが、7.0未満であることが好ましく、4.0以下であることがより好ましく、2.0以下であることがさらに好ましく、1.5以下であることがよりさらに好ましく、1.2以下であることが特に好ましく、1.0未満であることがさらに特に好ましい。研磨用組成物の好ましいpHとしては、例えば、0超7.0未満、0.1以上4.0以下、0.2以上2.0以下、0.3以上1.5以下、0.4以上1.2以下、0.5以上1.0未満等が挙げられる。ただし、研磨用組成物のpHは、これらの範囲に限定されない。研磨用組成物のpHは、実施例に記載の方法により測定できる。
[pH]
The pH of the polishing composition according to an embodiment is not particularly limited, but is preferably more than 0, more preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, even more preferably 0.3 or more, particularly preferably 0.4 or more, and even more particularly preferably 0.5 or more. The pH of the polishing composition according to an embodiment is not particularly limited, but is preferably less than 7.0, more preferably 4.0 or less, even more preferably 2.0 or less, even more preferably 1.5 or less, particularly preferably 1.2 or less, and even more particularly preferably less than 1.0. Examples of preferred pH of the polishing composition include more than 0 and less than 7.0, 0.1 or more and 4.0 or less, 0.2 or more and 2.0 or less, 0.3 or more and 1.5 or less, 0.4 or more and 1.2 or less, and 0.5 or more and less than 1.0. However, the pH of the polishing composition is not limited to these ranges. The pH of the polishing composition can be measured by the method described in the examples.

一実施形態において、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。 In one embodiment, the polishing composition may be a one-component type or a multi-component type, including a two-component type.

[研磨用組成物の製造方法]
研磨用組成物の製造方法は、特に制限されないが、一実施形態に係る研磨用組成物は、例えば、カチオン変性シリカ粒子、4価のセリウム塩、および必要に応じて他の成分を、分散媒(例えば、水)中で攪拌混合することにより得ることができる。各成分の詳細は上記の通りである。
[Method of manufacturing the polishing composition]
The method for producing the polishing composition is not particularly limited, but the polishing composition according to one embodiment can be obtained, for example, by stirring and mixing the cation-modified silica particles, the tetravalent cerium salt, and other components as necessary in a dispersion medium (for example, water). The details of each component are as described above.

各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10℃以上40℃以下が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も、均一混合できれば特に制限されない。 The temperature at which the components are mixed is not particularly limited, but is preferably 10°C or higher and 40°C or lower, and may be heated to increase the dissolution rate. In addition, there is no particular limit to the mixing time as long as the components can be mixed uniformly.

一実施形態に係る研磨用組成物は、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製されてもよい。 The polishing composition of one embodiment may be prepared by diluting the stock solution of the polishing composition, for example, 10 times or more, with a diluent such as water.

[研磨対象物]
一実施形態に係る研磨用組成物を適用する研磨対象物は、特に制限されないが、典型元素を含むことが好ましい。典型元素は、特に制限されないが、好ましい例としては、炭素、窒素、酸素、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン等が挙げられる。典型元素の中でも、高次の酸化状態を取りうる典型元素が好ましい。本明細書において、「高次の酸化状態」とは、研磨用組成物を作用させる前の研磨対象物を構成している状態の元素の酸化数と比較して、元素の酸化数がより大きな値を有する状態を表す。高次の酸化状態を取りうる典型元素としては、特に制限されないが、例えば、炭素、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン等が挙げられる。典型元素は、1種単独で含まれていても、2種以上組み合わせて含まれていてもよい。高次の酸化状態を取りうる典型元素は、1種単独で含まれていても、2種以上組み合わせて含まれていてもよい。高次の酸化状態を取りうる典型元素と、他の典型元素とが含まれていてもよい。これより、一実施形態に係る研磨用組成物は、典型元素を含む研磨対象物を研磨するために用いられることが好ましく、高次の酸化状態を取りうる典型元素を含む研磨対象物を研磨するために用いられることがより好ましく、炭素、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウムおよびリンからなる群より選択される少なくとも1種を含む研磨対象物を研磨するために用いられることがさらに好ましい。
[Object to be polished]
The polishing object to which the polishing composition according to one embodiment is applied is not particularly limited, but preferably contains a typical element. The typical element is not particularly limited, but preferred examples include carbon, nitrogen, oxygen, silicon, boron, germanium, phosphorus, etc. Among the typical elements, a typical element capable of taking a high oxidation state is preferred. In this specification, the term "high oxidation state" refers to a state in which the oxidation number of an element has a larger value compared to the oxidation number of the element constituting the polishing object before the polishing composition is applied. The typical element capable of taking a high oxidation state is not particularly limited, but examples thereof include carbon, silicon, boron, germanium, phosphorus, etc. The typical element may be contained alone or in combination of two or more types. The typical element capable of taking a high oxidation state may be contained alone or in combination of two or more types. The typical element capable of taking a high oxidation state may be contained in combination with another typical element. For this reason, the polishing composition of one embodiment is preferably used for polishing an object to be polished that contains a typical element, more preferably used for polishing an object to be polished that contains a typical element that can be in a higher oxidation state, and even more preferably used for polishing an object to be polished that contains at least one element selected from the group consisting of carbon, silicon, boron, germanium, and phosphorus.

また、一実施形態に係る研磨用組成物は、典型元素に加えて、遷移元素をさらに含む研磨対象物を研磨するために用いられてもよい。遷移元素は、1種単独で含まれていても、2種以上組み合わせて含まれていてもよい。 The polishing composition according to one embodiment may be used to polish an object that further contains a transition element in addition to a typical element. The transition element may be contained alone or in combination of two or more elements.

好ましい一実施形態において、研磨対象物としては、例えば、炭素、窒素、酸素、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウムおよびリンからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む研磨対象物が挙げられる。より好ましい一実施形態において、研磨対象物としては、例えば、炭素、窒素、酸素、ケイ素およびホウ素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む研磨対象物が挙げられる。 In a preferred embodiment, the polishing object includes, for example, an object to be polished that contains at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, silicon, boron, germanium, and phosphorus. In a more preferred embodiment, the polishing object includes, for example, an object to be polished that contains at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, silicon, and boron.

研磨対象物の好ましい具体例としては、炭素、窒化ケイ素、炭素添加酸化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種の材料を含む研磨対象物等が挙げられる。研磨対象物としては、より高い研磨速度向上効果の実現との観点から、炭素および炭素添加酸化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種の材料を含む研磨対象物が好ましい。研磨対象物としては、より高い選択比の実現との観点から、炭素、窒化ケイ素および炭素添加酸化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種の材料を含む研磨対象物が好ましく、炭素および窒化ケイ素を含む研磨対象物、または窒化ケイ素および炭素添加酸化ケイ素を含む研磨対象物がより好ましい。 Specific examples of preferred polishing objects include polishing objects containing at least one material selected from the group consisting of carbon, silicon nitride, and silicon oxide with added carbon. From the viewpoint of achieving a higher polishing rate improvement effect, the polishing object is preferably a polishing object containing at least one material selected from the group consisting of carbon and silicon oxide with added carbon. From the viewpoint of achieving a higher selectivity, the polishing object is preferably a polishing object containing at least one material selected from the group consisting of carbon, silicon nitride, and silicon oxide with added carbon, and more preferably a polishing object containing carbon and silicon nitride, or a polishing object containing silicon nitride and silicon oxide with added carbon.

ここで、炭素としては、特に制限されないが、例えば、アモルファス炭素(非晶質カーボン、アモルファスカーボン)、スピンオンカーボン(SOC)、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、ナノ結晶ダイヤモンド、グラフェン等が挙げられる。 Here, the carbon is not particularly limited, but examples thereof include amorphous carbon (non-crystalline carbon, amorphous carbon), spin-on carbon (SOC), diamond-like carbon (DLC), nanocrystalline diamond, graphene, etc.

研磨対象物は、炭素、窒化ケイ素および炭素添加酸化ケイ素以外の材料(他の材料)を含む研磨対象物であってもよい。研磨対象物は、炭素、窒化ケイ素および炭素添加酸化ケイ素からなる群より選択される少なくとも1つの材料に加えて、他の材料をさらに含む研磨対象物であってもよい。他の材料の具体例としては、特に制限されないが、酸化ケイ素、単結晶シリコン、多結晶シリコン(ポリシリコン)、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、n型またはp型不純物がドープされた多結晶シリコン、n型またはp型不純物がドープされた非晶質シリコン、SiGe、金属単体(例えば、タングステン、銅、コバルト、ハフニウム、ニッケル、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム等)、金属窒化物(例えば、窒化タンタル(TaN)、窒化チタン(TiN)等)等が挙げられる。 The object to be polished may be an object to be polished that contains a material (other material) other than carbon, silicon nitride, and carbon-added silicon oxide. The object to be polished may be an object to be polished that further contains other materials in addition to at least one material selected from the group consisting of carbon, silicon nitride, and carbon-added silicon oxide. Specific examples of other materials include, but are not limited to, silicon oxide, single crystal silicon, polycrystalline silicon (polysilicon), amorphous silicon (amorphous silicon), polycrystalline silicon doped with n-type or p-type impurities, amorphous silicon doped with n-type or p-type impurities, SiGe, metal elements (e.g., tungsten, copper, cobalt, hafnium, nickel, gold, silver, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, etc.), metal nitrides (e.g., tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), etc.), etc.

これらの材料を含む膜は、化学気相蒸着(CVD)、物理気相蒸着(PVD)、スピンコート法等によって形成することができる。 Films containing these materials can be formed by chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), spin coating, etc.

<研磨方法および半導体基板の製造方法>
本発明の他の一態様は、上記態様に係る研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することを含む、研磨方法に関する。本態様における研磨対象物もまた、上記態様に係る研磨用組成物を適用する研磨対象物の説明と同様である。好ましい一実施形態において、研磨対象物は、典型元素を含む。
<Polishing method and semiconductor substrate manufacturing method>
Another aspect of the present invention relates to a polishing method, comprising polishing an object to be polished using the polishing composition according to the above aspect. The object to be polished in this aspect is also the same as the object to be polished to which the polishing composition according to the above aspect is applied. In a preferred embodiment, the object to be polished includes a main group element.

本発明のさらなる他の一態様は、半導体基板が研磨対象物を含み、上記態様に係る研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法に関する。本態様における研磨対象物もまた、上記態様に係る研磨用組成物を適用する研磨対象物の説明と同様である。好ましい一実施形態において、半導体基板は、典型元素を含む研磨対象物を含む。よって、好ましい一実施形態としては、半導体基板が典型元素を含む研磨対象物を含み、上記態様に係る研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法が挙げられる。 Yet another aspect of the present invention relates to a method for producing a semiconductor substrate, the method including polishing the semiconductor substrate by the polishing method according to the above aspect, the semiconductor substrate including an object to be polished. The object to be polished in this aspect is similar to the description of the object to be polished to which the polishing composition according to the above aspect is applied. In a preferred embodiment, the semiconductor substrate includes an object to be polished that includes a typical element. Thus, a preferred embodiment includes a method for producing a semiconductor substrate, the method including polishing the object to be polished by the polishing method according to the above aspect, the semiconductor substrate including an object to be polished that includes a typical element.

研磨装置は、特に制限されないが、研磨装置としては、例えば、研磨対象物を含む基板等を保持するホルダーと回転数を変更可能なモーター等とが取り付けてあり、研磨パッド(研磨布)を貼り付け可能な研磨定盤を有する一般的な研磨装置を使用することができる。 The polishing device is not particularly limited, but as a polishing device, for example, a general polishing device having a holder for holding a substrate including an object to be polished, a motor capable of changing the rotation speed, and a polishing platen to which a polishing pad (polishing cloth) can be attached can be used.

研磨パッドは、特に制限されないが、研磨パッドとしては、例えば、一般的な不織布、ポリウレタンおよび多孔質フッ素樹脂等を特に制限なく使用することができる。研磨パッドには、研磨液が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。 There are no particular limitations on the polishing pad, but examples of the polishing pad that can be used include general nonwoven fabric, polyurethane, and porous fluororesin. It is preferable that the polishing pad has grooves that allow the polishing liquid to accumulate.

研磨条件については、特に制限されない。例えば、研磨定盤の回転速度は、10rpm(0.17s-1)以上500rpm(8.33s-1)以下が好ましい。例えば、研磨対象物を有する基板にかける圧力(研磨圧力)は、0.5psi(3.4kPa)以上10psi(68.9kPa)以下が好ましい。 The polishing conditions are not particularly limited. For example, the rotation speed of the polishing platen is preferably 10 rpm (0.17 s −1 ) or more and 500 rpm (8.33 s −1 ) or less. For example, the pressure applied to the substrate having the object to be polished (polishing pressure) is preferably 0.5 psi (3.4 kPa) or more and 10 psi (68.9 kPa) or less.

研磨パッドに研磨用組成物を供給する方法も特に制限されず、例えば、ポンプ等で連続的に供給する方法が採用される。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨用組成物で覆われていることが好ましい。研磨時間も特に制限されず、例えば、所望の研磨が達成できる時間を適宜選択すればよい。 There are no particular limitations on the method of supplying the polishing composition to the polishing pad, and for example, a method of continuously supplying the composition using a pump or the like is used. There are no limitations on the amount of the composition supplied, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing composition. There are no particular limitations on the polishing time, and for example, a time that can achieve the desired polishing may be appropriately selected.

研磨終了後、研磨対象物を含む基板等を流水中で洗浄し、スピンドライヤ等により基板上に付着した水滴を払い落として乾燥させてもよい。 After polishing is completed, the substrate containing the object to be polished may be washed with running water, and the substrate may be dried by removing water droplets adhering to the substrate using a spin dryer or the like.

<好ましい一実施形態に係る選択比>
上記態様に係る研磨用組成物を用いた研磨対象物の研磨によって実現しうる選択比、上記態様に係る研磨方法によって実現しうる選択比、および上記態様に係る半導体基板の製造方法によって実現しうる選択比は、それぞれ、特に制限されない。しかしながら、一実施形態において、特定の研磨対象物間の選択比(例えば、除去を希望しない研磨対象物の研磨速度に対する、除去を希望する研磨対象物の研磨速度の比(除去を希望する研磨対象物の研磨速度/除去を希望しない研磨対象物の研磨速度)など)は、高いほど好ましい。
<Selectivity according to a preferred embodiment>
The selectivity ratio that can be realized by the polishing of the object to be polished using the polishing composition according to the above-mentioned aspect, the selectivity ratio that can be realized by the polishing method according to the above-mentioned aspect, and the selectivity ratio that can be realized by the manufacturing method of semiconductor substrate according to the above-mentioned aspect are not particularly limited.However, in one embodiment, the selectivity ratio between specific objects to be polished (for example, the ratio of the polishing speed of the object to be polished that is desired to be removed to the polishing speed of the object to be polished that is not desired to be removed (polishing speed of the object to be polished that is desired to be removed/polishing speed of the object to be polished that is not desired to be removed) etc.) is preferably higher.

本発明の実施形態を詳細に説明したが、これは説明的かつ例示的なものであって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであることは明らかである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail, it is clear that the same are illustrative and exemplary and are not limiting, and the scope of the present invention should be interpreted by the appended claims.

本発明は、下記態様および形態を包含する。
[1]カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、分散媒とを含む、研磨用組成物。
[2]前記カチオン変性シリカ粒子は、正のゼータ電位を示す、[1]に記載の研磨用組成物。
[3]前記4価のセリウム塩は、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)を含む、[1]または[2]に記載の研磨用組成物。
[4]酸をさらに含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
[5]防カビ剤をさらに含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
[6]pHが7.0未満である、[1]~[5]のいずれか1項に記載の研磨用組成物。
[7][1]~[6]のいずれか1項に記載の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することを含む、研磨方法。
[8]前記研磨対象物は、典型元素を含む、[7]に記載の研磨方法。
[9]半導体基板が研磨対象物を含み、[7]に記載の研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法。
[10]半導体基板が典型元素を含む研磨対象物を含み、[8]に記載の研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法。
The present invention encompasses the following aspects and configurations.
[1] A polishing composition comprising cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, and a dispersion medium.
[2] The polishing composition according to [1], wherein the cation-modified silica particles exhibit a positive zeta potential.
[3] The polishing composition according to [1] or [2], wherein the tetravalent cerium salt contains diammonium cerium nitrate (IV).
[4] The polishing composition according to any one of [1] to [3], further comprising an acid.
[5] The polishing composition according to any one of [1] to [4], further comprising an antifungal agent.
[6] The polishing composition according to any one of [1] to [5], which has a pH of less than 7.0.
[7] A polishing method comprising polishing an object to be polished with the polishing composition according to any one of [1] to [6].
[8] The polishing method according to [7], wherein the object to be polished contains a main group element.
[9] A method for producing a semiconductor substrate, comprising: polishing an object to be polished, the object being a semiconductor substrate, by the polishing method according to [7].
[10] A method for producing a semiconductor substrate, comprising polishing an object to be polished, the object including a semiconductor substrate containing a main group element, by the polishing method according to [8].

本発明を、以下の実施例及び比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」及び「部」は、それぞれ、「質量%」及び「質量部」を意味する。 The present invention will be described in more detail using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "parts" mean "% by mass" and "parts by mass", respectively.

<測定方法>
(カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径)
カチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径は、マイクロメリティックス社製の“Flow Sorb II 2300”を用いて測定されたBET法によるカチオン変性シリカ粒子の比表面積と、カチオン変性シリカ粒子の密度とから算出した。
<Measurement method>
(Average primary particle size of cation-modified silica particles)
The average primary particle size of the cation-modified silica particles was calculated from the specific surface area of the cation-modified silica particles measured by the BET method using "Flow Sorb II 2300" manufactured by Micromeritics, and the density of the cation-modified silica particles.

(カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径)
カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径は、動的光散乱式粒子径・粒度分布装置 UPA-UTI151(日機装株式会社製)により、体積平均粒子径(体積基準の算術平均径;Mv)として測定した。
(Average secondary particle size of cation-modified silica particles)
The average secondary particle diameter of the cation-modified silica particles was measured as the volume average particle diameter (arithmetic mean diameter based on volume; Mv) using a dynamic light scattering particle diameter/particle size distribution device UPA-UTI151 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

(カチオン変性シリカ粒子の平均会合度)
カチオン変性シリカ粒子の平均会合度は、カチオン変性シリカ粒子の平均二次粒子径の値をカチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径の値で除することにより算出した。
(Average degree of association of cation-modified silica particles)
The average degree of association of the cation-modified silica particles was calculated by dividing the average secondary particle size of the cation-modified silica particles by the average primary particle size of the cation-modified silica particles.

(カチオン変性シリカ粒子のゼータ電位)
測定対象の液中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位は、測定対象の液をマルバーン・パナリティカル社製、Zetasizer Nanoに供し、測定温度25℃の条件下でレーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)にて測定し、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。
(Zeta potential of cation modified silica particles)
The zeta potential of the cation-modified silica particles in the liquid to be measured was calculated by subjecting the liquid to a Zetasizer Nano manufactured by Malvern Panalytical, measuring the liquid at a measurement temperature of 25°C using a laser Doppler method (electrophoretic light scattering measurement method), and analyzing the obtained data using the Smoluchowski formula.

後述する実施例1~8および比較例1および2において、上記の各測定方法におけるカチオン変性シリカ粒子は、それぞれ、後述するカチオン変性コロイダルシリカであった。 In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 described below, the cation-modified silica particles used in the above measurement methods were cation-modified colloidal silica described below.

[研磨用組成物のpH]
研磨用組成物のpHは、ガラス電極式水素イオン濃度指示計(株式会社堀場製作所製 型番:F-23)を使用し、標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液pH:4.01(25℃)、中性リン酸塩pH緩衝液pH:6.86(25℃)、炭酸塩pH緩衝液pH:10.01(25℃))を用いて3点校正した後で、ガラス電極を研磨用組成物に入れて、2分以上経過して安定した後の値をpH値とした。
[pH of polishing composition]
The pH of the polishing composition was measured using a glass electrode type hydrogen ion concentration indicator (Model No. F-23, manufactured by Horiba, Ltd.) and three-point calibration was performed using standard buffer solutions (phthalate pH buffer solution pH: 4.01 (25°C), neutral phosphate pH buffer solution pH: 6.86 (25°C), carbonate pH buffer solution pH: 10.01 (25°C)). The glass electrode was then placed in the polishing composition and the value after stabilization for at least 2 minutes was recorded as the pH value.

なお、研磨用組成物以外の液のpHは、上記の研磨用組成物のpHの測定方法において、研磨用組成物に代えて測定対象の液を用いたこと以外は同様にして評価した。 The pH of liquids other than the polishing composition was evaluated in the same manner as in the above-mentioned method for measuring the pH of the polishing composition, except that the liquid to be measured was used instead of the polishing composition.

<研磨用組成物の調製>
(カチオン変性コロイダルシリカ)
シリカゾルの水分散液(シリカ濃度=20質量%)1Lに対して、マグネティックスターラーで撹拌しながら、シランカップリング剤としてγ-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を0.225mmol/L(0.225mM)の濃度で滴下した後、1時間静置した。このようにして、平均一次粒子径:25.0nm、平均二次粒子径:50.0nm、平均会合度:2.0の繭型形状のカチオン変性コロイダルシリカを作製した。
<Preparation of Polishing Composition>
(cation modified colloidal silica)
To 1 L of an aqueous dispersion of silica sol (silica concentration = 20 mass%), γ-aminopropyltriethoxysilane (APTES) was added dropwise as a silane coupling agent at a concentration of 0.225 mmol/L (0.225 mM) while stirring with a magnetic stirrer, and then the mixture was allowed to stand for 1 hour. In this way, a cocoon-shaped cation-modified colloidal silica with an average primary particle size of 25.0 nm, an average secondary particle size of 50.0 nm, and an average degree of association of 2.0 was produced.

(実施例1の研磨用組成物)
砥粒として上記で得られたカチオン変性コロイダルシリカを最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)1.8質量%となるように、分散媒である純水に室温(25℃)で加え、最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)0.027mmol/L(0.027mM)となるように防カビ剤として2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(THE DOW CHEMICAL COMPANY製)を加えて、混合液を得た。その後、10-カンファースルホン酸をpH3.0となるように混合液に加え、さらに酸化剤として硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(東京化成工業株式会社製)を最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)5mmol/L(5mM)となるように加え、室温(25℃)で10分攪拌混合し、研磨用組成物を調製した。得られた研磨用組成物のpHを測定すると1.6であった。
(Polishing Composition of Example 1)
The cation-modified colloidal silica obtained above as an abrasive grain was added to pure water as a dispersion medium at room temperature (25° C.) so as to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 1.8% by mass, and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (manufactured by THE DOW CHEMICAL COMPANY) was added as an antifungal agent to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 0.027 mmol/L (0.027 mM) to obtain a mixed solution. Thereafter, 10-camphorsulfonic acid was added to the mixed solution so as to have a pH of 3.0, and diammonium cerium (IV) nitrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was further added as an oxidizing agent to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 5 mmol/L (5 mM), and the mixture was stirred and mixed at room temperature (25° C.) for 10 minutes to prepare a polishing composition. The pH of the resulting polishing composition was measured to be 1.6.

上記の研磨用組成物の製造過程で得られる、酸化剤として硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(東京化成工業株式会社製)を添加する前の状態の、10-カンファースルホン酸の添加によりpHを3.0とした混合液を測定対象として用いて、カチオン変性コロイダルシリカのゼータ電位を測定した。その結果、測定対象の混合液中のカチオン変性コロイダルシリカのゼータ電位は、+31mVであった。 The zeta potential of the cation-modified colloidal silica was measured using a mixture obtained in the manufacturing process of the above polishing composition, the pH of which was adjusted to 3.0 by adding 10-camphorsulfonic acid, before the addition of diammonium cerium (IV) nitrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as an oxidizing agent. As a result, the zeta potential of the cation-modified colloidal silica in the mixture to be measured was +31 mV.

カチオン変性コロイダルシリカは、pH3.0以下の範囲においてpHが低いほどゼータ電位は上がる傾向を示し、得られた研磨用組成物は、測定対象の混合液のpH値であるpH3.0よりも低いpH値を有する。これらのことから、得られた研磨用組成物中のカチオン変性コロイダルシリカは、正のゼータ電位を示すと判断した。 The cation-modified colloidal silica shows a tendency for the zeta potential to increase as the pH decreases in the range of pH 3.0 or less, and the obtained polishing composition has a pH value lower than pH 3.0, which is the pH value of the mixture to be measured. From these facts, it was determined that the cation-modified colloidal silica in the obtained polishing composition exhibits a positive zeta potential.

研磨用組成物中のカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)は、用いたカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)と同様であった。 The particle size (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica in the polishing composition was similar to the particle size (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica used.

(実施例2~8および比較例3の研磨用組成物)
各成分の種類およびその濃度、ならびにpHを下記表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、各研磨用組成物を調製した。比較例3では、砥粒として、スルホン酸修飾コロイダルシリカ(平均一次粒子径:30nm、平均二次粒子径:70nm、平均会合度:2.2、繭型形状)を使用した。
(Polishing Compositions of Examples 2 to 8 and Comparative Example 3)
Each polishing composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and concentration of each component, and the pH were changed as shown in the following Table 1. In Comparative Example 3, sulfonic acid-modified colloidal silica (average primary particle size: 30 nm, average secondary particle size: 70 nm, average degree of association: 2.2, cocoon shape) was used as the abrasive grains.

より詳細には、実施例2~8および比較例3の研磨用組成物の製造方法では、砥粒として上記で得られたカチオン変性コロイダルシリカまたは上記のスルホン酸修飾コロイダルシリカを最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)1.8質量%となるように、分散媒である純水に室温(25℃)で加え、最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)0.027mmol/L(0.027mM)となるように防カビ剤として2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(THE DOW CHEMICAL COMPANY製)を加えて、混合液を得た。その後、10-カンファースルホン酸、酢酸または硝酸をpH3.0となるように混合液に加え、さらに酸化剤として硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(東京化成工業株式会社製)を最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)となるように加え、室温(25℃)で10分攪拌混合し、研磨用組成物を調製した。そして、得られた研磨用組成物のpHを測定した。 More specifically, in the manufacturing method of the polishing composition of Examples 2 to 8 and Comparative Example 3, the above-obtained cation-modified colloidal silica or the above-mentioned sulfonic acid-modified colloidal silica was added as the abrasive grains to pure water as the dispersion medium at room temperature (25°C) so as to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 1.8 mass%, and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (manufactured by THE DOW CHEMICAL COMPANY) was added as the fungicide to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 0.027 mmol/L (0.027 mM) to obtain a mixed solution. Then, 10-camphorsulfonic acid, acetic acid or nitric acid was added to the mixed solution so as to have a pH of 3.0, and further diammonium cerium (IV) nitrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added as the oxidizing agent to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition), and the mixture was stirred and mixed at room temperature (25°C) for 10 minutes to prepare a polishing composition. Then, the pH of the resulting polishing composition was measured.

実施例2~8の研磨用組成物の製造過程で得られる、酸化剤として硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(東京化成工業株式会社製)を添加する前の状態の、10-カンファースルホン酸、酢酸または硝酸によりpHを3.0とした混合液を測定対象として用いて、カチオン変性コロイダルシリカのゼータ電位を測定した。その結果、測定対象の混合液中のカチオン変性コロイダルシリカのゼータ電位は、それぞれ、+31mVであった。 The zeta potential of the cation-modified colloidal silica was measured using the mixture obtained in the manufacturing process of the polishing compositions of Examples 2 to 8, which had a pH of 3.0 adjusted with 10-camphorsulfonic acid, acetic acid, or nitric acid before the addition of diammonium cerium (IV) nitrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as an oxidizing agent. As a result, the zeta potential of the cation-modified colloidal silica in the mixture to be measured was +31 mV.

カチオン変性コロイダルシリカは、3.0以下のpH範囲においてpHが低いほどゼータ電位は上がる傾向を示し、得られた研磨用組成物は、測定対象の混合液のpH値であるpH3.0よりも低いpH値を有する。これらのことから、得られた実施例2~8の研磨用組成物中のカチオン変性コロイダルシリカは、それぞれ、正のゼータ電位を示すと判断した。 The cation-modified colloidal silica shows a tendency for the zeta potential to increase as the pH decreases in the pH range of 3.0 or less, and the obtained polishing composition has a pH value lower than pH 3.0, which is the pH value of the mixture liquid to be measured. From these facts, it was determined that the cation-modified colloidal silica in the obtained polishing compositions of Examples 2 to 8 each exhibits a positive zeta potential.

実施例2~8では、得られた研磨用組成物中のカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)は、それぞれ、用いたカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)と同様であった。 In Examples 2 to 8, the particle sizes (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica in the resulting polishing composition were similar to the particle sizes (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica used.

比較例3の研磨用組成物の製造過程で得られる、酸化剤として硝酸二アンモニウムセリウム(IV)(東京化成工業株式会社製)を添加する前の状態の、10-カンファースルホン酸の添加によりpHを3.0とした混合液を測定対象として用いて、スルホン酸修飾コロイダルシリカのゼータ電位を測定した。その結果、測定対象の混合液中のスルホン酸修飾コロイダルシリカのゼータ電位は、-40mVであった。 The zeta potential of the sulfonic acid-modified colloidal silica was measured using the mixture obtained in the manufacturing process of the polishing composition of Comparative Example 3, which had a pH of 3.0 adjusted by adding 10-camphorsulfonic acid before adding diammonium cerium (IV) nitrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as an oxidizing agent. As a result, the zeta potential of the sulfonic acid-modified colloidal silica in the mixture to be measured was -40 mV.

スルホン酸修飾コロイダルシリカは、3.0以下のpH範囲においてpHが変化してもゼータ電位は大きく変化しない傾向を示すことから、得られた比較例3の研磨用組成物中のスルホン酸修飾コロイダルシリカは、負のゼータ電位を示すと判断した。 Because sulfonic acid-modified colloidal silica shows a tendency for its zeta potential not to change significantly even when the pH changes in the pH range of 3.0 or less, it was determined that the sulfonic acid-modified colloidal silica in the polishing composition of Comparative Example 3 exhibits a negative zeta potential.

比較例3では、研磨用組成物中のスルホン酸修飾コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)は、用いたスルホン酸修飾コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)と同様であった。 In Comparative Example 3, the particle size (average primary particle size and average secondary particle size) of the sulfonic acid-modified colloidal silica in the polishing composition was similar to the particle size (average primary particle size and average secondary particle size) of the sulfonic acid-modified colloidal silica used.

なお、スルホン酸修飾コロイダルシリカの平均一次粒子径、平均二次粒子径、平均会合度、ならびに測定対象の液中のスルホン酸修飾コロイダルシリカのゼータ電位は、それぞれ、測定対象が異なること以外は、上記のカチオン変性シリカ粒子の平均一次粒子径、平均二次粒子径および平均会合度、ならびに測定対象の液中のカチオン変性シリカ粒子のゼータ電位の測定方法と同様にして評価した。 The average primary particle size, average secondary particle size, and average degree of association of the sulfonic acid-modified colloidal silica, as well as the zeta potential of the sulfonic acid-modified colloidal silica in the liquid to be measured, were evaluated in the same manner as the above-mentioned methods for measuring the average primary particle size, average secondary particle size, and average degree of association of the cation-modified silica particles, as well as the zeta potential of the cation-modified silica particles in the liquid to be measured, except that the objects to be measured were different.

(比較例1および2の研磨用組成物)
比較例1および2の研磨用組成物の製造方法では、砥粒として上記で得られたカチオン変性コロイダルシリカを最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)1.8質量%となるように、分散媒である純水に室温(25℃)で加え、最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)0.027mmol/L(0.027mM)となるように防カビ剤として2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(THE DOW CHEMICAL COMPANY製)を加えて、混合液を得た。その後、10-カンファースルホン酸を、得られる研磨用組成物がpH1.6となるように混合液に加え、比較例2では酸化剤として過酸化水素を最終濃度(得られる研磨用組成物中の濃度)10mmol/Lとなるように加え、室温(25℃)で10分攪拌混合し、研磨用組成物を調製した。
(Polishing Compositions of Comparative Examples 1 and 2)
In the manufacturing method of the polishing composition of Comparative Examples 1 and 2, the cation-modified colloidal silica obtained above was added as an abrasive grain to pure water as a dispersion medium at room temperature (25° C.) so as to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 1.8 mass %, and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (manufactured by THE DOW CHEMICAL COMPANY) was added as a fungicide to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 0.027 mmol/L (0.027 mM) to obtain a mixed solution. Thereafter, 10-camphorsulfonic acid was added as a mixture so that the resulting polishing composition had a pH of 1.6, and in Comparative Example 2, hydrogen peroxide was added as an oxidizing agent to have a final concentration (concentration in the resulting polishing composition) of 10 mmol/L, and the mixture was stirred and mixed at room temperature (25° C.) for 10 minutes to prepare a polishing composition.

比較例1および2では、研磨用組成物中のカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)は、それぞれ、用いたカチオン変性コロイダルシリカの粒子径(平均一次粒子径および平均二次粒子径)と同様であった。 In Comparative Examples 1 and 2, the particle sizes (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica in the polishing composition were similar to the particle sizes (average primary particle size and average secondary particle size) of the cation-modified colloidal silica used.

各研磨用組成物の構成を下記表1に示す。なお、下記表1中の「-」は、その剤を使用しなかったことを表す。 The composition of each polishing composition is shown in Table 1 below. Note that "-" in Table 1 below indicates that the agent was not used.

<評価>
上記調製した各研磨用組成物を使用して、研磨対象物の表面を下記の条件で研磨した。研磨対象物としては、表面に厚さ5,000Åの非晶質カーボン(C)膜を形成したシリコンウェーハ(300mm、ブランケットウェーハ)、表面に厚さ5,000Åの炭素添加酸化ケイ素(SiOC)膜(Low-k絶縁膜)を形成したシリコンウェーハ(300mm、ブランケットウェーハ)、および表面に厚さ2,500Åの窒化ケイ素(Si)膜を形成したシリコンウェーハ(300mm、ブランケットウェーハ)を使用した。
<Evaluation>
Using each of the polishing compositions prepared above, the surface of an object to be polished was polished under the following conditions. The objects to be polished were a silicon wafer (300 mm, blanket wafer) having a 5,000 Å thick amorphous carbon (C) film formed on its surface, a silicon wafer (300 mm, blanket wafer) having a 5,000 Å thick carbon-added silicon oxide (SiOC) film (low-k insulating film) formed on its surface, and a silicon wafer (300 mm, blanket wafer) having a 2,500 Å thick silicon nitride (Si 3 N 4 ) film formed on its surface.

(研磨装置及び研磨条件)
研磨装置:株式会社荏原製作所製の研磨機(型式FREX 300E)
研磨パッド:ニッタ・デュポン株式会社製 ポリウレタンパッド IC1000
研磨圧力:3.0psi(1psi=6894.76Pa)
研磨定盤回転数:90rpm
研磨用組成物の供給:掛け流し
研磨用組成物供給量:200mL/分
研磨時間:1分。
(Polishing Equipment and Polishing Conditions)
Polishing device: Polishing machine manufactured by Ebara Corporation (model FREX 300E)
Polishing pad: Nitta DuPont Polyurethane pad IC1000
Polishing pressure: 3.0 psi (1 psi = 6894.76 Pa)
Polishing platen rotation speed: 90 rpm
Supply of polishing composition: flow-through Supply amount of polishing composition: 200 mL/min Polishing time: 1 min.

(研磨速度の評価)
C膜、SiOC膜、Si膜について、研磨前後の厚みを光学式膜厚測定器(ASET-f5x:ケーエルエー・テンコール株式会社製)で求めた。求めた厚みから、[(研磨前の厚み[単位:Å])-(研磨後の厚み[単位:Å])]を研磨時間[単位:min]で除することにより、それぞれの研磨対象物における研磨速度を算出した。
(Evaluation of Polishing Rate)
The thicknesses of the C film, SiOC film, and Si 3 N 4 film before and after polishing were measured using an optical film thickness measuring device (ASET-f5x: manufactured by KLA Tencor Corporation). The polishing rate for each object to be polished was calculated from the measured thickness by dividing [(thickness before polishing [unit: Å]) - (thickness after polishing [unit: Å])] by the polishing time [unit: min].

C膜の研磨速度については、本評価において、研磨速度が200Å/minを超えれば高い研磨速度が得られるため好ましいと評価した。SiOC膜の研磨速度については、本評価において、研磨速度が300Å/minを超えれば高い研磨速度が得られるため好ましいと評価した。 In this evaluation, the polishing speed of the C film was evaluated as being preferable if it exceeded 200 Å/min, since a high polishing speed could be obtained. In this evaluation, the polishing speed of the SiOC film was evaluated as being preferable if it exceeded 300 Å/min, since a high polishing speed could be obtained.

Si膜の研磨速度については、Si膜と、C膜との間、およびSi膜と、SiOC膜との間で、高い選択比を得ることができるとの観点から、本評価において、研磨速度が80Å/min以下であれば好ましく、50Å/min以下であればより好ましいと評価した。 Regarding the polishing speed of the Si3N4 film, from the viewpoint of being able to obtain a high selectivity between the Si3N4 film and the C film, and between the Si3N4 film and the SiOC film, in this evaluation, it was evaluated that a polishing speed of 80 Å/min or less is preferable, and a polishing speed of 50 Å/min or less is more preferable.

Si膜に対するC膜の選択比(C膜の研磨速度/Si膜の研磨速度)(表2中、「C/Si」と記載)は、高いほど好ましいと評価した。Si膜に対するSiOC膜の選択比(SiOC膜の研磨速度/Si膜の研磨速度)(表2中、「SiOC/Si」と記載)は、高いほど好ましいと評価した。 The higher the selectivity ratio of the C film to the Si3N4 film (polishing rate of the C film/polishing rate of the Si3N4 film) (shown as "C / Si3N4 " in Table 2), the more preferable it was. The higher the selectivity ratio of the SiOC film to the Si3N4 film ( polishing rate of the SiOC film/polishing rate of the Si3N4 film) (shown as " SiOC / Si3N4 " in Table 2), the more preferable it was.

以上の評価結果を下記表2に示す。 The above evaluation results are shown in Table 2 below.

上記表1および上記表2から明らかなように、実施例に係る研磨用組成物を用いた場合は、比較例に係る研磨用組成物に比べて、C膜、SiOC膜など、特定の、典型元素を含む研磨対象物を顕著に高い研磨速度で研磨することができることが確認された。一方、実施例に係る研磨用組成物は、Si膜の研磨速度には大きな影響を与えないことがわかった。 As is clear from Tables 1 and 2, it was confirmed that the polishing composition according to the embodiment can polish the specific object containing a typical element, such as C film and SiOC film, at a significantly higher polishing rate than the polishing composition according to the comparative example. On the other hand, it was found that the polishing composition according to the embodiment does not have a significant effect on the polishing rate of Si 3 N 4 film.

また、実施例1~6の研磨用組成物を用いた場合は、比較例の研磨用組成物に比べて、Si膜に対するC膜の選択比(C膜の研磨速度/Si膜の研磨速度)、およびSi膜に対するSiOC膜の選択比(SiOC膜の研磨速度/Si膜の研磨速度)が顕著に高いことが分かった。 In addition, when the polishing compositions of Examples 1 to 6 were used, it was found that the selectivity ratio of the C film to the Si 3 N 4 film (polishing rate of the C film/polishing rate of the Si 3 N 4 film) and the selectivity ratio of the SiOC film to the Si 3 N 4 film (polishing rate of the SiOC film/polishing rate of the Si 3 N 4 film) were significantly higher than those of the polishing compositions of the comparative examples.

Claims (10)

カチオン変性シリカ粒子と、4価のセリウム塩と、分散媒とを含む、研磨用組成物。 A polishing composition comprising cation-modified silica particles, a tetravalent cerium salt, and a dispersion medium. 前記カチオン変性シリカ粒子は、正のゼータ電位を示す、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the cation-modified silica particles exhibit a positive zeta potential. 前記4価のセリウム塩は、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)を含む、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the tetravalent cerium salt comprises diammonium cerium (IV) nitrate. 酸をさらに含む、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, further comprising an acid. 防カビ剤をさらに含む、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, further comprising a fungicide. pHが7.0未満である、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the pH is less than 7.0. 請求項1~6のいずれか1項に記載の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することを含む、研磨方法。 A polishing method comprising polishing an object to be polished using the polishing composition according to any one of claims 1 to 6. 前記研磨対象物は、典型元素を含む、請求項7に記載の研磨方法。 The polishing method according to claim 7, wherein the object to be polished contains a typical element. 半導体基板が研磨対象物を含み、
請求項7に記載の研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法。
The semiconductor substrate comprises an object to be polished,
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising polishing the object by the polishing method according to claim 7.
半導体基板が典型元素を含む研磨対象物を含み、
請求項8に記載の研磨方法により前記研磨対象物を研磨することを含む、半導体基板の製造方法。
The semiconductor substrate includes an object to be polished that includes a main group element,
A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising polishing the object by the polishing method according to claim 8.
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