JP6797796B2 - Wetting agent for polishing and polishing liquid composition - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年7月1日に出願された日本国特許出願である特願2015−132367の関連出願であり、この日本出願に基づく優先権を主張するものであり、この日本出願に記載された全ての内容を参照により本明細書に組み込まれたものとする。
本発明は、研磨用濡れ剤及び研磨液組成物に関し、さらに詳しくは、シリコンウェーハの仕上げ研磨等に用いられる半導体研磨用濡れ剤及び半導体研磨液組成物に関する。
Cross-reference to related applications This application is a related application of Japanese Patent Application No. 2015-132376, which was filed on July 1, 2015, and claims priority based on this Japanese application. All contents described in this Japanese application shall be incorporated herein by reference.
The present invention relates to a wetting agent for polishing and a polishing liquid composition, and more particularly to a wetting agent for semiconductor polishing and a semiconductor polishing liquid composition used for finish polishing of a silicon wafer and the like.

パソコン及び携帯電話等の情報通信機器、並びに、デジタルカメラ及びテレビ等のデジタル家電製品では、シリコンウェーハを基板とする半導体デバイスが広く用いられている。近年の半導体チップの高集積化、大容量化に伴い、半導体デバイスの加工精度は微細化の一途をたどっており、デバイス形成前のウェーハに対しては、その平滑性、及びキズ等の欠陥を有さないいわゆる無傷性の要求がますます厳しいものとなっている。 Semiconductor devices using silicon wafers as substrates are widely used in information and communication equipment such as personal computers and mobile phones, and digital home appliances such as digital cameras and televisions. With the recent increase in the integration and capacity of semiconductor chips, the processing accuracy of semiconductor devices is steadily becoming finer, and wafers before device formation are subject to defects such as smoothness and scratches. The demand for so-called intactness that does not exist is becoming more and more stringent.

ウェーハの平滑化技術としては、CMP(ケミカルメカニカルポリッシング:化学機械研磨)と呼ばれる研磨プロセスがよく用いられている。CMPによる平滑化処理では、微細な砥粒と塩基性化合物を含有した研磨液組成物が使用される。この研磨液組成物を研磨パッド表面に供給しながら、圧接した研磨パッドと被研磨物であるウェーハとを相対移動させて表面を研磨する。このとき、砥粒によるメカニカル研磨と、塩基性化合物によるケミカル研磨とが同時に進行することにより、広範囲にわたりウェーハ表面を高精度に平滑化することができる。
一般に、CMPによるウェーハ研磨では、3〜4段階の研磨を行うことにより、高精度の平滑化を実現している。第1段階および第2段階に行う1次研磨および2次研磨では、シリコンインゴットからスライスされた後の荒れたウェーハ表面の粗研磨を主な目的としていることから、研磨速度が重要視される傾向がある。これに対し、第3段階または第4段階の仕上げ研磨では、研磨速度だけではなく、ウェーハ表面の無傷性や高度な平滑性も要求される。
As a wafer smoothing technique, a polishing process called CMP (Chemical Mechanical Polishing: Chemical Mechanical Polishing) is often used. In the smoothing treatment by CMP, a polishing liquid composition containing fine abrasive grains and a basic compound is used. While supplying this polishing liquid composition to the surface of the polishing pad, the surface is polished by relatively moving the pressure-welded polishing pad and the wafer to be polished. At this time, the surface of the wafer can be smoothed with high accuracy over a wide range by simultaneously performing mechanical polishing with abrasive grains and chemical polishing with a basic compound.
Generally, in wafer polishing by CMP, high-precision smoothing is realized by performing 3 to 4 steps of polishing. In the primary and secondary polishing performed in the first and second stages, the polishing speed tends to be emphasized because the main purpose is rough polishing of the rough wafer surface after being sliced from the silicon ingot. There is. On the other hand, in the final polishing of the third stage or the fourth stage, not only the polishing speed but also the intactness of the wafer surface and a high degree of smoothness are required.

無傷性や平滑性のパラメータとしては、ヘイズ、LPD(Light Point Defect)、スクラッチ傷等の各種表面欠陥が挙げられる。上記のCMPプロセスにより製造されたウェーハ表面上に各種表面欠陥が存在すると、後のデバイス形成工程においてパターン欠陥、絶縁物耐圧不良、イオン打ち込み不良およびその他デバイス特性の劣化を招き、歩留まり低下の要因となるため、出来る限り表面欠陥の少ないウェーハを製造する必要がある。
表面欠陥の少ないウェーハを得るために、一般的には研磨液組成物中に水溶性高分子化合物を加える方法が採用されている。水溶性高分子化合物は、濡れ剤として機能し、砥粒やウェーハの表面に吸着することによって応力緩和効果を発揮し、砥粒や異物によるウェーハへのダメージを低下させる。また、ウェーハ表面に親水性を付与し、砥粒や異物の付着を防止する効果も期待できる。結果として、水溶性高分子化合物を加えない場合に比べてウェーハ表面の高度な平滑化を可能にする。
このような状況の下、水溶性高分子化合物を含む研磨液組成物が提案されている。特許文献1には、水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロース(HEC)を含有する研磨液組成物が開示されている。また、特許文献2には、分子量10万以上の水溶解性の高分子化合物及び水溶解性の塩類等を含有してなる研磨液組成物が記載されている。特許文献3には、重量平均分子量1000000以下かつ分子量分布が5.0未満である各種水溶性高分子を含有する研磨液組成物が開示されている。
Parameters of intactness and smoothness include various surface defects such as haze, LPD (Light Point Defect), and scratch scratches. If various surface defects are present on the surface of the wafer manufactured by the above CMP process, pattern defects, insulation withstand voltage defects, ion implantation defects, and other deterioration of device characteristics are caused in the subsequent device forming process, which causes a decrease in yield. Therefore, it is necessary to manufacture a wafer having as few surface defects as possible.
In order to obtain a wafer with few surface defects, a method of adding a water-soluble polymer compound to the polishing liquid composition is generally adopted. The water-soluble polymer compound functions as a wetting agent, exerts a stress relaxation effect by adsorbing to the surface of abrasive grains and wafers, and reduces damage to the wafer by abrasive grains and foreign substances. Further, it can be expected to have an effect of imparting hydrophilicity to the wafer surface and preventing adhesion of abrasive grains and foreign substances. As a result, it enables a high degree of smoothing of the wafer surface as compared with the case where the water-soluble polymer compound is not added.
Under such circumstances, a polishing liquid composition containing a water-soluble polymer compound has been proposed. Patent Document 1 discloses a polishing liquid composition containing hydroxyethyl cellulose (HEC) as a water-soluble polymer. Further, Patent Document 2 describes a polishing liquid composition containing a water-soluble polymer compound having a molecular weight of 100,000 or more, a water-soluble salt, and the like. Patent Document 3 discloses a polishing liquid composition containing various water-soluble polymers having a weight average molecular weight of 1,000,000 or less and a molecular weight distribution of less than 5.0.

特開2004−128089号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-128089 特開平2−158684号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-158648 国際公開第2014/034425号International Publication No. 2014/0344425

しかし、特許文献1に記載されたHECは、天然物に由来するポリマーであるため、化学構造の制御が制限され、品質のばらつきが大きいという問題があった。また、HECの原料である天然セルロース中にはセルロース由来の水不溶物が含まれており、当該水不溶物自体や、当該水不溶物が核となって凝集したシリカ粒子などが、研磨後の表面欠陥数を増大させることがあった。
また、特許文献2には各種の合成系水溶解性高分子化合物が記載されているものの、構造単位の差異に基づく効果の違いや、分子量分布に関する記載がなく、被研磨体の種類や使用条件によっては十分な研磨性能が得られない虞があった。
特許文献3には、水溶性高分子の分子量分布がLPDの低減と相関がある旨の記載があるが、上述した半導体デバイス精度向上等の背景から、ウェーハ等の被研磨体表面への吸着性および表面平滑性等についてはさらなる改善が求められるものであった。
However, since HEC described in Patent Document 1 is a polymer derived from a natural product, there is a problem that control of the chemical structure is restricted and the quality varies widely. In addition, natural cellulose, which is a raw material of HEC, contains water-insoluble matter derived from cellulose, and the water-insoluble matter itself and silica particles aggregated by the water-insoluble matter as nuclei are formed after polishing. It could increase the number of surface defects.
Further, although Patent Document 2 describes various synthetic water-soluble polymer compounds, there is no description regarding the difference in effect based on the difference in structural units and the molecular weight distribution, and the type and conditions of use of the object to be polished. In some cases, sufficient polishing performance may not be obtained.
Patent Document 3 describes that the molecular weight distribution of the water-soluble polymer correlates with the reduction of LPD. However, due to the above-mentioned improvement in semiconductor device accuracy and the like, the adsorptivity to the surface of the object to be polished such as a wafer Further improvements were required for surface smoothness and the like.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、シリコンウェーハ等の表面研磨に有用な合成系の水溶性重合体を含む研磨用濡れ剤であって、被研磨体表面等への吸着力及び濡れ性に優れるとともに、砥粒の分散安定性に悪影響を及ぼさない研磨用濡れ剤、及び研磨液組成物を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances. That is, it is a wetting agent for polishing containing a synthetic water-soluble polymer useful for surface polishing of silicon wafers and the like, and has excellent adsorption power and wettability to the surface of the object to be polished and the dispersion stability of abrasive grains. It is an object of the present invention to provide a polishing wetting agent and a polishing liquid composition which do not adversely affect the above.

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者らは、主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる分散度の小さい水溶性重合体を含む研磨液組成物が、研磨後のウェーハ表面の平滑化及びLPD抑制に効果を奏することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a polishing liquid composition containing a water-soluble polymer having a low dispersity in which the main chain portion is composed of only carbon-carbon bonds, on the surface of the wafer after polishing. We have found that it is effective in smoothing and suppressing LPD, and have completed the present invention.

本発明は以下の通りである。
〔1〕主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が2.0以下である水溶性重合体を含む研磨用濡れ剤。
〔2〕上記水溶性重合体を濃度10質量%、pH10の水溶液に調製した際に、60℃条件下で1ヶ月経過後の当該水溶性重合体の加水分解率が5.0%以下である、上記〔1〕に記載の研磨用濡れ剤。
〔3〕上記水溶性重合体の重量平均分子量(Mw)が、10,000以上1,000,000以下の範囲である、上記〔1〕又は〔2〕に記載の研磨用濡れ剤。
〔4〕上記水溶性重合体が、分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位を10mol%以上100mol%以下含む、上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の研磨用濡れ剤。
〔5〕上記分子内に窒素原子を有する単量体は、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−アルキル(メタ)アクリルアミド化合物、(ジ)アルキルアミノアルキルアミド化合物、及びN−ビニルラクタム化合物からなる群から選択される1又は2以上である、上記〔4〕に記載の研磨用濡れ剤。
〔6〕上記分子内に窒素原子を有する単量体は、N−(メタ)アクリロイルモルホリンである、上記〔4〕に記載の研磨用濡れ剤。
〔7〕上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の研磨用濡れ剤、水、砥粒及びアルカリ化合物を含んでなる研磨液組成物。
〔8〕シリコンウェーハの仕上げ研磨用である、上記〔7〕に記載の研磨液組成物。
〔9〕主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が2.0以下である水溶性重合体の存在下で、シリコンウェーハを研磨する工程、
を備える、シリコンウェーハの研磨物の生産方法。
The present invention is as follows.
[1] Water-soluble having a main chain portion composed of repeating units consisting only of carbon-carbon bonds and having a dispersity (PDI) of 2.0 or less represented by a weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn). Wetting agent for polishing containing a sex polymer.
[2] When the water-soluble polymer is prepared into an aqueous solution having a concentration of 10% by mass and a pH of 10, the hydrolysis rate of the water-soluble polymer after 1 month under the condition of 60 ° C. is 5.0% or less. , The polishing wetting agent according to the above [1].
[3] The polishing wetting agent according to the above [1] or [2], wherein the weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer is in the range of 10,000 or more and 1,000,000 or less.
[4] The polishing according to any one of [1] to [3] above, wherein the water-soluble polymer contains 10 mol% or more and 100 mol% or less of structural units derived from a monomer having a nitrogen atom in the molecule. Wetting agent.
[5] The monomer having a nitrogen atom in the molecule comprises N- (meth) acryloylmorpholine, N-alkyl (meth) acrylamide compound, (di) alkylaminoalkylamide compound, and N-vinyllactam compound. The polishing wetting agent according to the above [4], which is 1 or 2 or more selected from the group.
[6] The polishing wetting agent according to the above [4], wherein the monomer having a nitrogen atom in the molecule is N- (meth) acryloyl morpholine.
[7] A polishing liquid composition containing the polishing wetting agent, water, abrasive grains and an alkaline compound according to any one of the above [1] to [6].
[8] The polishing liquid composition according to the above [7], which is used for finish polishing of a silicon wafer.
[9] Water-soluble having a main chain portion composed of repeating units consisting only of carbon-carbon bonds and having a dispersity (PDI) of 2.0 or less represented by a weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn). The process of polishing a silicon wafer in the presence of a sex polymer,
A method for producing a polished product of a silicon wafer.

本発明の研磨用濡れ剤に含まれる水溶性重合体は、十分に狭い分子量分布を有する。このため、ウェーハ等の被研磨体表面への吸脱着、及び研磨液組成物中の砥粒の分散安定性等の観点から望ましい分子量を有する重合体からなる研磨用濡れ剤を得ることができる。これにより、研磨後のウェーハ表面の平滑性を高め、LPD等の表面欠陥の抑制力をさらに高めることが可能となる。さらに、シリカの分散性も良好であることから、凝集したシリカ砥粒による擦傷や表面荒れも少なく、無傷性に優れたウェーハ表面を得ることができる。 The water-soluble polymer contained in the polishing wetting agent of the present invention has a sufficiently narrow molecular weight distribution. Therefore, a polishing wetting agent made of a polymer having a desirable molecular weight can be obtained from the viewpoints of adsorption / desorption to the surface of an object to be polished such as a wafer and dispersion stability of abrasive grains in the polishing liquid composition. This makes it possible to improve the smoothness of the wafer surface after polishing and further enhance the ability to suppress surface defects such as LPD. Further, since the dispersibility of silica is also good, scratches and surface roughness due to aggregated silica abrasive grains are small, and a wafer surface having excellent scratch resistance can be obtained.

以下、本開示の代表的かつ非限定的な具体例について、詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された研磨用濡れ剤及び研磨液組成物を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。 Hereinafter, typical and non-limiting specific examples of the present disclosure will be described in detail. This detailed description is intended to provide those skilled in the art with details for carrying out the preferred examples of the present invention and is not intended to limit the scope of the present disclosure. In addition, the additional features and inventions disclosed below can be used separately or together with other features and inventions to provide a further improved abrasive wetting and polishing solution composition.

また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い範囲において本開示を実施する際に必須のものではなく、特に本開示の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本開示の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組み合わせなければならないものではない。 In addition, the combination of features and processes disclosed in the following detailed description is not essential for implementing the present disclosure in the widest range, and is particularly for explaining typical specific examples of the present disclosure. It is to be described. In addition, the various features of the above and below representative examples, as well as the various features of those described in the independent and dependent claims, are described herein in providing additional and useful embodiments of the present disclosure. It does not have to be combined according to the specific examples given or in the order listed.

本明細書及び/又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び/又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。 All features described herein and / or claims are, separately, as a limitation to the disclosure at the time of filing and the specific matters claimed, apart from the composition of the features described in the examples and / or claims. And it is intended to be disclosed independently of each other. In addition, all numerical ranges and statements relating to groups or groups are made with the intention of disclosing their intermediate composition as a limitation to the disclosure at the time of filing and the specific matters claimed.

以下、本発明を詳しく説明する。尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In addition, in this specification, "(meth) acrylic" means acrylic and methacrylic, and "(meth) acrylate" means acrylate and methacrylate. Moreover, "(meth) acryloyl group" means an acryloyl group and a methacryloyl group.

<水溶性重合体>
本発明の研磨用濡れ剤は、主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が2.0以下である水溶性重合体を含む。ここで、「主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる」とは、ポリエーテル、ポリエステル及びポリアミド等のように主鎖自身に炭素−酸素結合、炭素−窒素結合等を含むものを除くという意味で用いられる。従って、例えばアクリル系単量体を重合した場合に導入されるアクリロイル基由来の炭素−水素結合やペンダント基等、構成単量体の重合性官能基が有する置換基に由来する結合種類については考慮しない。また、主鎖部分に炭素−炭素不飽和結合を有する水溶性重合体を含む研磨用濡れ剤は、本発明の範囲に含まれる。
<Water-soluble polymer>
The polishing wetting agent of the present invention is composed of repeating units in which the main chain portion is composed of only carbon-carbon bonds, and has a dispersity (PDI) represented by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) of 2. Includes water-soluble polymers of .0 or less. Here, "the main chain portion consists of only carbon-carbon bonds" means that those containing carbon-oxygen bonds, carbon-nitrogen bonds, etc. in the main chain itself, such as polyether, polyester, and polyamide, are excluded. Used in. Therefore, for example, the type of bond derived from the substituent of the polymerizable functional group of the constituent monomer, such as the carbon-hydrogen bond derived from the acryloyl group or the pendant group introduced when the acrylic monomer is polymerized, is considered. do not do. Further, a polishing wetting agent containing a water-soluble polymer having a carbon-carbon unsaturated bond in the main chain portion is included in the scope of the present invention.

主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成される水溶性重合体は、例えば、ビニル系単量体を重合することにより得ることができる。
ビニル系単量体は特に限定されるものではないが、具体的には(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸及びフマル酸等の不飽和酸並びにこれらの塩類;無水マレイン酸等の不飽和酸無水物;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩類等のスルホン酸基含有単量体;(メタ)アクリルアミド;N−(メタ)アクリロイルモルホリン;メチル(メタ)アクリルアミド、エチル(メタ)アクリルアミド、n−プロピル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、n−ブチル(メタ)アクリルアミド及び2−エチルヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド化合物;メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、エチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド及びジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の(ジ)アルキルアミノアルキルアミド化合物;メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、エチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の(ジ)アルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート化合物;N−ビニルピロリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタム等のN−ビニルラクタム化合物;スチレン、ビニルトルエン及びビニルキシレン等の芳香族ビニル化合物;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、n−オクチルビニルエーテル、n−ノニルビニルエーテル及びn−デシルビニルエーテル等の炭素数1〜10のアルキル基を有するアルキルビニルエーテル類;ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピパリン酸ビニル及びバーサチック酸ビニル等のビニルエステル化合物;エチレン、プロピレン、ブチレン等のα―オレフィン類等が例示され、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。
上記の内でも、ウェーハや研磨砥粒に対して適度な吸着性を有し、アルカリ条件下における耐加水分解性に優れる点から、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−アルキル(メタ)アクリルアミド化合物、(ジ)アルキルアミノアルキルアミド化合物、N−ビニルラクタム化合物等の分子内に窒素原子を有する単量体が好ましく、さらにはN−(メタ)アクリロイルモルホリンが特に好ましい。
A water-soluble polymer in which the main chain portion is composed of a repeating unit consisting only of carbon-carbon bonds can be obtained, for example, by polymerizing a vinyl-based monomer.
The vinyl-based monomer is not particularly limited, and specifically, specific examples thereof include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. (Meta) Acrylic Acid Alkyl Ester Compound; Unsaturated Acids such as (Meta) Acrylic Acid, Crotonic Acid, Maleic Acid, Itaconic Acid and Fumaric Acid and Their Salts; Unsaturated Acid Anhydrous such as Maleic Anhydrous; 2-acrylamide Sulfonic acid group-containing monomers such as -2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof; (meth) acrylamide; N- (meth) acryloylmorpholine; methyl (meth) acrylamide, ethyl (meth) acrylamide, n-propyl (meth) ) N-alkyl (meth) acrylamide compounds such as acrylamide, isopropyl (meth) acrylamide, n-butyl (meth) acrylamide and 2-ethylhexyl (meth) acrylamide; methylaminopropyl (meth) acrylamide, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide , Ethylaminopropyl (meth) acrylamide and (di) alkylaminoalkylamide compounds such as diethylaminopropyl (meth) acrylamide; methylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, ethylaminoethyl (meth) acrylate and (Di) Alkylaminoalkyl (meth) acrylate compounds such as diethylaminoethyl (meth) acrylate; N-vinyllactam compounds such as N-vinylpyrrolidone, N-vinyl-ε-caprolactam; aromatics such as styrene, vinyltoluene and vinylxylene Group vinyl compounds; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, n-hexyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, n-octyl vinyl ether, n-nonyl vinyl ether. And alkyl vinyl ethers having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as n-decylvinyl ether; vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate. , Vinyl ester compounds such as vinyl piperate and vinyl versaticate; α-olefins such as ethylene, propylene and butylene are exemplified. One or more of them can be used.
Among the above, N- (meth) acryloyl morpholine and N-alkyl (meth) acrylamide compounds are excellent in that they have appropriate adsorptivity to wafers and abrasive grains and are excellent in hydrolysis resistance under alkaline conditions. , (Di) Alkylaminoalkylamide compound, N-vinyllactam compound and other monomers having a nitrogen atom in the molecule are preferable, and N- (meth) acrylate morpholine is particularly preferable.

本発明の水溶性重合体は、上記の分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位を水溶性重合体の全構造単位に対して10mol%以上100mol%以下の範囲有することが好ましく、30mol%以上100mol%以下の範囲有することがより好ましく、50mol%以上100mol%以下の範囲有することがさらに好ましく、70mol%以上100mol%以下の範囲有することが一層好ましい。分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位が10mol%以上100mol%以下の範囲である場合、水に対する溶解性を悪化させることなく、前述したウェーハや研磨砥粒に対する吸着性を適度に付与できるため、好ましい。 The water-soluble polymer of the present invention preferably has a structural unit derived from the above-mentioned monomer having a nitrogen atom in the molecule in a range of 10 mol% or more and 100 mol% or less with respect to all the structural units of the water-soluble polymer. , 30 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 50 mol% or more and 100 mol% or less, and even more preferably 70 mol% or more and 100 mol% or less. When the structural unit derived from the monomer having a nitrogen atom in the molecule is in the range of 10 mol% or more and 100 mol% or less, the adsorptivity to the above-mentioned wafer and abrasive grains is appropriately maintained without deteriorating the solubility in water. It is preferable because it can be imparted to.

本発明では、主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成される水溶性重合体を用いるため、安定性に優れた研磨用濡れ剤を得ることができる。これに対し、主鎖部分に、炭素−酸素結合又は炭素−窒素結合を有する水溶性重合体は、アルカリ加水分解又は自動酸化等に起因する主鎖切断を生じる場合があり、研磨条件及び保存条件等によっては濡れ剤としての性能が安定的に発揮されない虞がある。 In the present invention, since a water-soluble polymer in which the main chain portion is composed of a repeating unit consisting only of carbon-carbon bonds is used, a wettable agent for polishing having excellent stability can be obtained. On the other hand, a water-soluble polymer having a carbon-oxygen bond or a carbon-nitrogen bond in the main chain portion may cause main chain cleavage due to alkaline hydrolysis or autoxidation, etc., and polishing conditions and storage conditions In some cases, the performance as a wetting agent may not be exhibited stably.

また、研磨液組成物はアルカリ化合物が配合された条件で調製され、保管及び使用されるのが一般的である。このため、研磨用濡れ剤に含まれる水溶性重合体としては、耐アルカリ加水分解性の良好なものが好ましい。
上記アルカリ加水分解の評価は、例えば、水溶性重合体を濃度10質量%、pH10の水溶液に調製し、60℃条件下で1ヶ月静置し、水溶性重合体の加水分解により生成する、当該水溶性重合体を構成する単量体単位の側鎖に由来する化合物の量をGC(例えば、ガスクロマトグラフィー GC−2014、島津製作所製又は当該装置と同程度の精度や正確性を確保できるガスクロマトグラフィー装置)で測定した後、理論量に対する百分率を算出して得られる加水分解率により評価することができる。本発明では、水溶性重合体の上記加水分解率の好ましい範囲は5.0%以下であり、より好ましくは3.0%以下であり、さらに好ましくは1.0%以下である。
Further, the polishing liquid composition is generally prepared under the condition that an alkaline compound is blended, and is stored and used. Therefore, as the water-soluble polymer contained in the wetting agent for polishing, one having good alkali hydrolysis resistance is preferable.
In the evaluation of the alkali hydrolysis, for example, the water-soluble polymer is prepared in an aqueous solution having a concentration of 10% by mass and a pH of 10, and allowed to stand at 60 ° C. for 1 month to produce the water-soluble polymer by hydrolysis. The amount of the compound derived from the side chain of the monomer unit constituting the water-soluble polymer is determined by GC (for example, gas chromatography GC-2014, manufactured by Shimadzu Corporation, or a gas capable of ensuring the same degree of accuracy and accuracy as the device concerned. After the measurement with a chromatography device), it can be evaluated by the hydrolysis rate obtained by calculating the percentage with respect to the theoretical amount. In the present invention, the hydrolysis rate of the water-soluble polymer is preferably 5.0% or less, more preferably 3.0% or less, still more preferably 1.0% or less.

本発明の水溶性重合体の重量平均分子量(Mw)は、10,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは30,000〜800,000の範囲であり、さらに好ましくは50,000〜600,000の範囲である。重量平均分子量(Mw)が10,000以上であれば、ウェーハ等への濡れ性が良好となる点で好ましく、1,000,000以下であれば、研磨砥粒の分散性安定性の点で好ましい。
尚、本発明では、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるポリメタクリル酸メチル換算値として上記重量平均分子量(Mw)を得た。また、数平均分子量(Mn)も同様の方法により得られるものである。
The weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer of the present invention is preferably in the range of 10,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 30,000 to 800,000, and even more preferably. Is in the range of 50,000 to 600,000. A weight average molecular weight (Mw) of 10,000 or more is preferable in terms of good wettability to a wafer or the like, and a weight average molecular weight (Mw) of 1,000,000 or less is preferable in terms of dispersibility stability of abrasive grains. preferable.
In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) was obtained as a polymethylmethacrylate conversion value measured by gel permeation chromatography (GPC). Further, the number average molecular weight (Mn) is also obtained by the same method.

研磨液組成物における水溶性重合体の分子量の大小は、ウェーハ等の被研磨体への吸脱着速度に影響を与える。一般に、ウェーハ等に対する吸脱着速度は、低分子量体であるほど高いと考えられる。そのため、常に研磨液組成物が供給されている研磨工程においては、低分子量の水溶性重合体ほど素早くウェーハ等に吸着して研磨を阻害し、研磨レートの低下(生産性の低下)をもたらす。一方で研磨後の洗浄工程においては、ウェーハ等の表面から素早く脱着するために、ウェーハ等の表面の親水性が低下して濡れ性が低下する。この場合、最終的にパーティクル等がむき出しのウェーハ表面等に付着することで表面欠陥の悪化に繋がる虞がある。
一方、水溶性重合体の分子量が高すぎる場合は、研磨液組成物中に含まれるシリカ等の砥粒の分散性を悪化させ、砥粒の凝集を引き起こすことがある。この場合、凝集した砥粒によるスクラッチ傷や砥粒凝集物自体の付着などに起因するウェーハ上の表面欠陥数を増大させることがある。また、上記水溶性重合体の水溶液粘度が高くなるためそのろ過性が悪化し、研磨液組成物を製造する際の生産性が低下する虞がある。
The magnitude of the molecular weight of the water-soluble polymer in the polishing liquid composition affects the adsorption / desorption rate to the object to be polished such as a wafer. Generally, it is considered that the adsorption / desorption rate for a wafer or the like is higher as the molecular weight is lower. Therefore, in the polishing process in which the polishing liquid composition is always supplied, the lower the molecular weight of the water-soluble polymer, the faster it is adsorbed on the wafer or the like to hinder the polishing, resulting in a decrease in the polishing rate (decrease in productivity). On the other hand, in the cleaning step after polishing, the surface of the wafer or the like is quickly desorbed from the surface, so that the hydrophilicity of the surface of the wafer or the like is lowered and the wettability is lowered. In this case, particles or the like may eventually adhere to the exposed wafer surface or the like, leading to deterioration of surface defects.
On the other hand, if the molecular weight of the water-soluble polymer is too high, the dispersibility of abrasive grains such as silica contained in the polishing liquid composition may be deteriorated, causing aggregation of abrasive grains. In this case, the number of surface defects on the wafer may be increased due to scratches caused by the agglomerated abrasive grains and adhesion of the agglomerated abrasive grains themselves. Further, since the viscosity of the aqueous solution of the water-soluble polymer is increased, the filterability thereof is deteriorated, and there is a possibility that the productivity at the time of producing the polishing liquid composition is lowered.

このため、水溶性重合体には用途等に応じて好適な分子量が存在し、目標とする分子量領域に対して大きく異なる低分子量体または高分子量体を含まないことが好ましい。すなわち、水溶性重合体の分子量分布は狭い方が好ましく、本発明においては、水溶性重合体の重量平均分子量(Mw)を数平均分子量(Mn)で除した値により表される分散度(PDI)は2.0以下である。PDIは、1.8以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましく、1.3以下であることがさらに好ましい。PDIの下限は通常1.0である。
PDIが2.0以下であれば、研磨工程における良好な吸着性および研磨後の被研磨体表面への濡れ性の確保、並びに、良好な砥粒分散安定性をバランス良く発揮することが可能となる。このため、ウェーハの研磨工程に用いた場合にはウェーハ全体をムラなく均一に研磨することが可能となる。また、著しく分子量の高い重合体を含まないために良好な砥粒分散性を示し、凝集した研磨砥粒によるスクラッチや表面荒れ、並びに、砥粒凝集体そのものがパーティクルとしてウェーハ表面に付着する表面汚染等が抑制される。その結果、ウェーハ表面の仕上げ研磨における、表面平滑性と無傷性のさらなる向上が期待される。
Therefore, it is preferable that the water-soluble polymer has a suitable molecular weight depending on the intended use and does not contain a low molecular weight substance or a high molecular weight substance that is significantly different from the target molecular weight region. That is, it is preferable that the molecular weight distribution of the water-soluble polymer is narrow, and in the present invention, the dispersity (PDI) represented by the value obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer by the number average molecular weight (Mn). ) Is 2.0 or less. The PDI is preferably 1.8 or less, more preferably 1.5 or less, and even more preferably 1.3 or less. The lower limit of PDI is usually 1.0.
When the PDI is 2.0 or less, it is possible to ensure good adsorption in the polishing process, wettability to the surface of the object to be polished after polishing, and good abrasive grain dispersion stability in a well-balanced manner. Become. Therefore, when used in the wafer polishing process, the entire wafer can be polished uniformly and evenly. In addition, since it does not contain a polymer with a remarkably high molecular weight, it exhibits good abrasive grain dispersibility, and scratches and surface roughness due to agglomerated abrasive abrasive grains, and surface contamination in which the abrasive grain agglomerates themselves adhere to the wafer surface as particles. Etc. are suppressed. As a result, further improvement in surface smoothness and scratch resistance is expected in the finish polishing of the wafer surface.

<水溶性重合体の製造方法>
本発明における水溶性重合体の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の重合方法を採用することができるが、分子量分布を制御し易くPDIの小さな重合体が得られ易い点でリビングラジカル重合法やリビングアニオン重合法が好ましく、適用可能な単量体の範囲が広い点でリビングラジカル重合がより好ましい。
本発明に用いるリビングラジカル重合は、バッチプロセス、セミバッチプロセス、乾式連続重合プロセス、連続攪拌槽型プロセス(CSTR)等のいずれのプロセスを採用してもよい。また、重合形式は、溶剤を用いないバルク重合、溶剤系の溶液重合、水系の乳化重合、ミニエマルション重合又は懸濁重合等の各種態様に適用することができる。
リビングラジカル重合法の種類についても特段の制限はなく、原子移動ラジカル重合法(ATRP法)、可逆的付加−開裂連鎖移動重合法(RAFT法)、ニトロキシラジカル法(NMP法)、有機テルル化合物を用いる重合法(TERP法)、有機アンチモン化合物を用いる重合法(SBRP法)、有機ビスマス化合物を用いる重合法(BIRP法)及びヨウ素移動重合法等の各種重合方法を採用することができる。これらの内でも、金属又は半金属化合物の混入によるウェーハ汚染の虞がない点から、RAFT法及びNMP法が好ましい。
<Manufacturing method of water-soluble polymer>
The method for producing the water-soluble polymer in the present invention is not particularly limited, and a known polymerization method can be adopted, but the living radical is easy to control the molecular weight distribution and easily obtain a polymer having a small PDI. The polymerization method and the living anion polymerization method are preferable, and the living radical polymerization is more preferable in that the range of applicable monomers is wide.
As the living radical polymerization used in the present invention, any process such as a batch process, a semi-batch process, a dry continuous polymerization process, or a continuous stirring tank type process (CSTR) may be adopted. In addition, the polymerization type can be applied to various aspects such as bulk polymerization using no solvent, solvent-based solution polymerization, aqueous emulsion polymerization, miniemulsion polymerization or suspension polymerization.
There are no particular restrictions on the type of living radical polymerization method: atom transfer radical polymerization method (ATRP method), reversible addition-cleavage chain transfer polymerization method (RAFT method), nitroxy radical method (NMP method), organic tellurium compounds. Various polymerization methods such as a polymerization method using (TERP method), a polymerization method using an organic antimony compound (SBRP method), a polymerization method using an organic bismuth compound (BIRP method), and an iodine transfer polymerization method can be adopted. Among these, the RAFT method and the NMP method are preferable because there is no risk of wafer contamination due to mixing of a metal or a metalloid compound.

例えば、シリコンウェーハ等の表面研磨においてウェーハ表面が金属により汚染された場合には、該金属とシリコン又はシリコン酸化膜との化学反応により、ウェーハ上に隆起、陥没、ピット形成、樹枝状異物形成などの平坦性異常を生じる結果、トランジスタの配線パターンを阻害する虞がある。また、トランジスタのシリコン酸化膜(絶縁膜)の絶縁耐性を劣化させてトランジスタの電気的な破壊を誘発したり、シリコン酸化膜中の余分な電荷単体となってトランジスタの動作不良を起こす場合がある。
このため、研磨用濡れ剤に含まれる水溶性重合体への金属混入を防止することが好ましい。尚、本発明において上記水溶性重合体への混入を防止する金属とは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びその他の金属等の金属のみならず、Te等の半金属も含まれるものとする。上記アルカリ金属としては、Na、K等が挙げられる。上記アルカリ土類金属としては、Ca等が挙げられる。上記遷移金属としては、Ni、Cu、Fe、Cr、Zn、Ti、W、Co等が挙げられる。上記その他の金属としては、Al等が挙げられる。本発明では、水溶性重合体に対する上記の各金属(半金属を含む)の含有量を100ppm以下とすることが好ましい。
For example, when the surface of a wafer is contaminated with a metal in surface polishing of a silicon wafer or the like, the metal reacts with silicon or a silicon oxide film to cause uplift, depression, pit formation, dendritic foreign matter formation, etc. on the wafer. As a result of causing an abnormality in flatness of the transistor, there is a risk of impairing the wiring pattern of the transistor. In addition, the insulation resistance of the silicon oxide film (insulating film) of the transistor may be deteriorated to induce electrical destruction of the transistor, or the excess charge in the silicon oxide film may become a single unit and cause the transistor to malfunction. ..
Therefore, it is preferable to prevent metal from being mixed into the water-soluble polymer contained in the polishing wetting agent. In the present invention, the metal that prevents mixing into the water-soluble polymer includes not only metals such as alkali metals, alkaline earth metals, transition metals and other metals, but also metalloids such as Te. And. Examples of the alkali metal include Na, K and the like. Examples of the alkaline earth metal include Ca and the like. Examples of the transition metal include Ni, Cu, Fe, Cr, Zn, Ti, W, Co and the like. Examples of the other metal include Al and the like. In the present invention, the content of each of the above metals (including semimetals) with respect to the water-soluble polymer is preferably 100 ppm or less.

RAFT法では、特定の連鎖移動剤(RAFT剤)及び一般的なフリーラジカル重合開始剤の存在下、可逆的な連鎖移動反応を介して制御された重合が進行し、一般的にはポリマーの分子量は単量体とRAFT剤の仕込み比により調整することが可能である。
本発明では、ジチオエステル化合物、ザンテート化合物、ジチオカーバメート化合物及びトリチオカーボネート化合物等、公知の各種RAFT剤を使用することができる。
In the RAFT method, controlled polymerization proceeds via a reversible chain transfer reaction in the presence of a specific chain transfer agent (RAFT agent) and a general free radical polymerization initiator, and the molecular weight of the polymer is generally high. Can be adjusted by the charging ratio of the monomer and the RAFT agent.
In the present invention, various known RAFT agents such as dithioester compounds, xanthate compounds, dithiocarbamate compounds and trithiocarbonate compounds can be used.

RAFT剤の使用割合は、用いる単量体及びRAFT剤の種類等により適宜調整されるものであるが、水溶性重合体全体を構成する全単量体の合計質量に基づいて、0.01質量%以上5.0質量%以下の割合で使用することが好ましく、0.05質量%以上3.0質量%以下の割合がより好ましく、0.1質量%以上2.0質量%以下の割合がさらに好ましい。 The ratio of the RAFT agent used is appropriately adjusted depending on the type of monomer used and the RAFT agent, etc., but is 0.01 mass based on the total mass of all the monomers constituting the entire water-soluble polymer. It is preferably used at a ratio of% or more and 5.0% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 3.0% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less. More preferred.

RAFT法による重合の際に用いる重合開始剤としては、アゾ化合物、有機過酸化物及び過硫酸塩等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができるが、安全上取り扱い易く、ラジカル重合時の副反応が起こりにくい点からアゾ化合物が好ましい。
上記アゾ化合物の具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)等が挙げられる。
上記ラジカル重合開始剤は1種類のみ使用しても又は2種以上を併用してもよい。
As the polymerization initiator used in the polymerization by the RAFT method, known radical polymerization initiators such as azo compounds, organic peroxides and persulfates can be used, but they are easy to handle for safety and are used during radical polymerization. An azo compound is preferable because side reactions are unlikely to occur.
Specific examples of the above azo compounds include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (4-methoxy-2, 4-Dimethylvaleronitrile), dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1'-azobis (cyclohexane-1-) Carbonitrile), 2,2'-azobis [N- (2-propenyl) -2-methylpropionamide], 2,2'-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide) and the like.
Only one kind of the radical polymerization initiator may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.

ラジカル重合開始剤の使用割合は特に制限されないが、水溶性重合体全体を構成する全単量体の合計質量に基づいて、0.01質量%以上1.0質量%以下の割合で使用することが好ましく、0.01質量%以上0.3質量%以下の割合がより好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下の割合がさらに好ましい。 The ratio of the radical polymerization initiator used is not particularly limited, but it should be used in a ratio of 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less based on the total mass of all the monomers constituting the entire water-soluble polymer. Is preferable, a ratio of 0.01% by mass or more and 0.3% by mass or less is more preferable, and a ratio of 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less is further preferable.

RAFT法による重合反応の際の反応温度は、好ましくは40℃以上100℃以下であり、より好ましくは45℃以上90℃以下であり、さらに好ましくは50℃以上80℃以下である。反応温度が40℃未満であると、反応速度が著しく遅くなる場合がある。一方、反応温度が100℃より高いと使用できる開始剤や溶剤が制限される他、ラジカル連鎖移動等の副反応が起きやすくなるため重合体のPDIが増大する虞がある。 The reaction temperature during the polymerization reaction by the RAFT method is preferably 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 45 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and further preferably 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If the reaction temperature is less than 40 ° C., the reaction rate may be significantly slowed down. On the other hand, if the reaction temperature is higher than 100 ° C., the initiators and solvents that can be used are limited, and side reactions such as radical chain transfer are likely to occur, so that the PDI of the polymer may increase.

NMP法では、ニトロキシドを有する特定のアルコキシアミン化合物等をリビングラジカル重合開始剤として用い、これに由来するニトロキシドラジカルを介して重合が進行する。本発明では、用いるニトロキシドラジカルの種類に特に制限はない。
NMP法によれば、全く副反応が起こらないと仮定した場合には、上記リビングラジカル重合開始剤と用いるビニル系単量体とのモル比がそのまま得られる重合体の重合度となる。本発明では、リビングラジカル重合開始剤1モルに対して該ビニル系単量体60モル以上6,000モル以下程度を反応させることが好ましく、より好ましくは150モル以上5,000モル以下程度であり、特に好ましくは300モル以上4,000モル以下程度である。
In the NMP method, a specific alkoxyamine compound or the like having nitroxide is used as a living radical polymerization initiator, and the polymerization proceeds via the nitroxide radical derived from this. In the present invention, the type of nitroxide radical used is not particularly limited.
According to the NMP method, assuming that no side reaction occurs, the molar ratio of the living radical polymerization initiator to the vinyl-based monomer used is the degree of polymerization of the polymer obtained as it is. In the present invention, it is preferable to react 1 mol of the living radical polymerization initiator with about 60 mol or more and 6,000 mol or less of the vinyl-based monomer, and more preferably about 150 mol or more and 5,000 mol or less. Particularly preferably, it is about 300 mol or more and 4,000 mol or less.

NMP法におけるリビングラジカル重合開始剤と、用いるビニル系単量体との反応温度は、好ましくは50℃以上140℃以下であり、より好ましくは60℃以上130℃以下であり、さらに好ましくは70℃以上120℃以下であり、特に好ましくは80℃以上120℃以下である。反応温度が50℃未満であると、反応速度が著しく遅くなる場合がある。一方、反応温度が140℃より高いとラジカル連鎖移動等の副反応が起きやすくなるため重合体のPDIが増大する虞がある。 The reaction temperature of the living radical polymerization initiator in the NMP method and the vinyl-based monomer used is preferably 50 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, and further preferably 70 ° C. or lower. It is 120 ° C. or higher, and particularly preferably 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. If the reaction temperature is less than 50 ° C., the reaction rate may be significantly slowed down. On the other hand, if the reaction temperature is higher than 140 ° C., side reactions such as radical chain transfer are likely to occur, so that the PDI of the polymer may increase.

本発明では、水溶性重合体の重合は、重合方法によらず、必要に応じて連鎖移動剤の存在下で実施しても良い。
連鎖移動剤は公知のものを使用することができ、具体的には、エタンチオール、1−プロパンチオール、2−プロパンチオール、1−ブタンチオール、2−ブタンチオール、1−ヘキサンチオール、2−ヘキサンチオール、2−メチルヘプタン−2−チオール、2−ブチルブタン−1−チオール、1,1−ジメチル−1−ペンタンチオール、1−オクタンチオール、2−オクタンチオール、1−デカンチオール、3−デカンチオール、1−ウンデカンチオール、1−ドデカンチオール、2−ドデカンチオール、1−トリデカンチオール、1−テトラデカンチオール、3−メチル−3−ウンデカンチオール、5−エチル−5−デカンチオール、tert−テトラデカンチオール、1−ヘキサデカンチオール、1−ヘプタデカンチオール及び1−オクタデカンチオール等の炭素数2〜20のアルキル基を有するアルキルチオール化合物の他、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトエタノール等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。
In the present invention, the polymerization of the water-soluble polymer may be carried out in the presence of a chain transfer agent, if necessary, regardless of the polymerization method.
Known chain transfer agents can be used, and specifically, ethanethiol, 1-propanethiol, 2-propanethiol, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 1-hexanethiol, 2-hexane. Thiol, 2-methylheptane-2-thiol, 2-butylbutane-1-thiol, 1,1-dimethyl-1-pentanethiol, 1-octanethiol, 2-octanethiol, 1-decanethiol, 3-decanethiol, 1-Undecane thiol, 1-Dodecane thiol, 2-Dodecane thiol, 1-Tridecane thiol, 1-Tetradecane thiol, 3-Methyl-3-undecane thiol, 5-Ethyl-5-Decan thiol, tert-Tetradecane thiol, 1 -In addition to alkylthiol compounds having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms such as hexadecanethiol, 1-heptadecanethiol and 1-octadecanethiol, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, 2-mercaptoethanol and the like can be mentioned. One or more of the above can be used.

連鎖移動剤の中でも、ウェーハへの吸着性が良好となる点から炭素数2〜20のアルキル基を有するアルキルチオール化合物が好ましく、炭素数4〜20のアルキル基を有するものがより好ましく、炭素数6〜20のアルキル基を有するものがさらに好ましい。
連鎖移動剤を用いる際、その好ましい使用量は、全単量体の量に対して0.1〜10質量%であり、さらに好ましくは0.5〜5質量%である。
Among the chain transfer agents, alkylthiol compounds having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms are preferable, and those having an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms are more preferable, and those having an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms are more preferable, from the viewpoint of improving the adsorptivity to the wafer. Those having 6 to 20 alkyl groups are more preferable.
When a chain transfer agent is used, its preferred amount is 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, based on the total amount of the monomers.

本発明では、リビングラジカル重合において公知の重合溶媒を用いることができる。具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン及びアニソール等の芳香族化合物;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチル等のエステル化合物;アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン化合物;ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、アルコール、水等が挙げられる。また、重合溶媒を使用せず、塊状重合等の態様で行ってもよい。 In the present invention, a known polymerization solvent can be used in living radical polymerization. Specifically, aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene and anisole; ester compounds such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; dimethylformamide, acetonitrile, dimethylsulfoxide, Examples include alcohol and water. Further, it may be carried out in a form such as bulk polymerization without using a polymerization solvent.

<研磨用濡れ剤>
本発明の研磨用濡れ剤は、前記水溶性重合体子及び水を含んでなる。水は、濡れ剤としての効果を損なわないよう、純度の高いものを用いることが好ましい。具体的には、イオン交換樹脂により不純物イオンを除去した後、濾過により異物を除去した純水若しくは超純水、又は、蒸留水を使用することが好ましい。濡れ剤には、この他に、水との混和性が高いアルコール及びケトン類等の有機溶剤等を含んでいてもよい。
研磨用濡れ剤中の水溶性重合体の割合は、水溶液として扱いやすい粘度であれば特に限定されないが、1質量%以上50質量%以下の範囲が好ましく、3質量%以上40質量%以下の範囲がより好ましく、5質量%以上30質量%以下の範囲がさらに好ましい。
<Wetting agent for polishing>
The polishing wetting agent of the present invention comprises the water-soluble polymer and water. It is preferable to use water having high purity so as not to impair the effect as a wetting agent. Specifically, it is preferable to use pure water or ultrapure water from which foreign substances have been removed by filtration after removing impurity ions with an ion exchange resin, or distilled water. In addition to this, the wetting agent may contain an organic solvent such as alcohol and ketones which are highly miscible with water.
The ratio of the water-soluble polymer in the polishing wetting agent is not particularly limited as long as it has a viscosity that is easy to handle as an aqueous solution, but is preferably in the range of 1% by mass or more and 50% by mass or less, and in the range of 3% by mass or more and 40% by mass or less. Is more preferable, and a range of 5% by mass or more and 30% by mass or less is further preferable.

本発明における水溶性重合体は十分に小さいPDIを有するため、シリカ等の砥粒やウェーハ等の被研磨体表面に対する吸着力や吸着速度の均一性が高いものである。従って、本発明の水溶性重合体を含む研磨液組成物では、被研磨体表面をムラなく均一に研磨することが可能となる。また、著しく分子量の高い成分を含まないことから砥粒分散性にも優れ、砥粒凝集体に起因する被研磨体表面の傷や表面汚染等が抑制される。 Since the water-soluble polymer in the present invention has a sufficiently small PDI, it has high uniformity of adsorption force and adsorption rate with respect to abrasive grains such as silica and the surface of the object to be polished such as a wafer. Therefore, in the polishing liquid composition containing the water-soluble polymer of the present invention, the surface of the object to be polished can be polished uniformly and evenly. Further, since it does not contain a component having a remarkably high molecular weight, it is excellent in abrasive grain dispersibility, and scratches and surface contamination on the surface of the object to be polished due to abrasive aggregates are suppressed.

<研磨液組成物>
本発明の研磨液組成物は、上記研磨用濡れ剤、水、砥粒及びアルカリ化合物を含んでなるものである。本発明の研磨液組成物は、特に限定するものではないが、シリコンウェーハの研磨用、特に仕上げ研磨用として用いることができる。研磨液組成物中の研磨用濡れ剤の割合は、特に限定されるものではないが、研磨液組成物がCMPにおける扱い上、又ウェーハ表面に吸着するにあたり適度な粘度とすることが好ましい。研磨液組成物の具体的な粘度は、0.1mPa・s以上10mPa・s以下の範囲であることが好ましく、0.3mPa・s以上8mPa・s以下の範囲であることがより好ましく、0.5mPa・s以上5mPa・s以下の範囲であることがさらに好ましい。
また、上記水溶性重合体は、研磨液組成物全体の0.001質量%以上10質量%以下の範囲となるよう用いることが好ましく、0.005質量%以上5質量%以下の範囲であることがより好ましい。
<Abrasive liquid composition>
The polishing liquid composition of the present invention comprises the above-mentioned polishing wetting agent, water, abrasive grains and an alkaline compound. The polishing liquid composition of the present invention is not particularly limited, but can be used for polishing a silicon wafer, particularly for finish polishing. The ratio of the polishing wetting agent in the polishing liquid composition is not particularly limited, but it is preferable that the polishing liquid composition has an appropriate viscosity for handling in CMP and for adsorbing on the wafer surface. The specific viscosity of the polishing liquid composition is preferably in the range of 0.1 mPa · s or more and 10 mPa · s or less, and more preferably in the range of 0.3 mPa · s or more and 8 mPa · s or less. It is more preferably in the range of 5 mPa · s or more and 5 mPa · s or less.
Further, the water-soluble polymer is preferably used in a range of 0.001% by mass or more and 10% by mass or less of the entire polishing liquid composition, and is in a range of 0.005% by mass or more and 5% by mass or less. Is more preferable.

砥粒としてはコロイダルシリカ等を用いることができる。砥粒にコロイダルシリカを用いる場合、研磨液組成物におけるその含有量は、0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、1質量%以上30質量%以下であることがより好ましく、3質量%以上20質量%以下であることがさらに好ましい。コロイダルシリカの使用量が0.1質量%以上であればメカニカル研磨の研磨速度が良好なものとなる。また、50質量%以下であれば、砥粒の分散性が保持され、ウェーハ表面の平滑性が良好なものとすることができる。 Colloidal silica or the like can be used as the abrasive grains. When colloidal silica is used for the abrasive grains, its content in the polishing liquid composition is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less, and more preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less. It is more preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less. When the amount of colloidal silica used is 0.1% by mass or more, the polishing speed of mechanical polishing is good. Further, when it is 50% by mass or less, the dispersibility of the abrasive grains is maintained, and the smoothness of the wafer surface can be made good.

コリダルシリカの平均粒子径は、必要とする研磨速度と研磨後のウェーハ表面の平滑性から適宜選択されるが、一般的には、2nm以上500nm以下の範囲であり、5nm以上300nm以下の範囲が好ましく、5nm以上200nm以下の範囲がより好ましい。 The average particle size of corridal silica is appropriately selected from the required polishing rate and the smoothness of the wafer surface after polishing, but is generally in the range of 2 nm or more and 500 nm or less, preferably in the range of 5 nm or more and 300 nm or less. The range of 5 nm or more and 200 nm or less is more preferable.

アルカリ化合物としては、水溶性のアルカリ化合物であれば特に制限はなく、アルカリ金属水酸化物、アミン類又はアンモニア若しくは4級水酸化アンモニウム塩等を使用することができる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウム等が挙げられる。アミン類としては、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチルペンタミン及びテトラエチルペンタミン等が挙げられる。4級水酸化アンモニウム塩としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム及び水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。これらの内では、半導体基板に対する汚染が少ないという点からアンモニア又は4級水酸化アンモニウム塩が好ましい。
本発明の研磨液組成物は、前記アルカリ化合物を添加することにより、そのpHが8〜13となるように調整されるのが好ましい。pHの範囲は8.5以上12以下に調整するのがより好ましい。
The alkaline compound is not particularly limited as long as it is a water-soluble alkaline compound, and alkali metal hydroxides, amines, ammonia, quaternary ammonium hydroxide salts and the like can be used. Examples of the alkali metal hydroxide include potassium hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide and the like. Examples of amines include triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylpentamine and tetraethylpentamine. Examples of the quaternary ammonium hydroxide salt include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide. Of these, ammonia or quaternary ammonium hydroxide salt is preferable from the viewpoint of less contamination of the semiconductor substrate.
The polishing liquid composition of the present invention is preferably adjusted to have a pH of 8 to 13 by adding the alkaline compound. It is more preferable to adjust the pH range to 8.5 or more and 12 or less.

研磨液組成物には、上記以外にも、必要に応じて有機溶剤、各種キレート剤、界面活性剤、有機酸化合物、無機酸化合物及び防腐剤等を更に含有することができる。 In addition to the above, the polishing liquid composition may further contain an organic solvent, various chelating agents, a surfactant, an organic acid compound, an inorganic acid compound, an antiseptic and the like, if necessary.

(シリコンウェーハの研磨物の生産方法)
本明細書によれば、シリコンウェーハの研磨物の生産方法も提供される。本生産方法は、主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が2.0以下である水溶性重合体の存在下で、シリコンウェーハを研磨する工程、を備えることができる。水溶性重合体によりウェーハ表面を保護する形態としては、水溶性重合体と水とを含む半導体用濡れ剤として供給するほか、本開示の水溶性重合体、水、砥粒及びアルカリ化合物を含む研磨用組成物をウェーハに対して供給する形態が含まれる。本生産方法における、水溶性重合体、半導体用濡れ剤及び研磨液組成物については、既に説明した各種の実施態様をそのまま適用することができる。
(Production method for polished silicon wafers)
According to the present specification, a method for producing a polished product of a silicon wafer is also provided. In this production method, the main chain portion is composed of repeating units consisting only of carbon-carbon bonds, and the dispersity (PDI) represented by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) is 2.0 or less. A step of polishing a silicon wafer in the presence of a water-soluble polymer can be provided. As a form of protecting the wafer surface with the water-soluble polymer, in addition to being supplied as a wetting agent for semiconductors containing the water-soluble polymer and water, polishing containing the water-soluble polymer, water, abrasive grains and an alkali compound of the present disclosure. The form of supplying the composition for wafer to the wafer is included. As for the water-soluble polymer, the wetting agent for semiconductors, and the polishing liquid composition in the present production method, various embodiments already described can be applied as they are.

本生産方法の研磨工程は、ウェーハの研磨プロセスのいずれの研磨工程として行ってもよい。すなわち、粗研磨を主目的とし高い研磨レートが要求される研磨プロセス前半の研磨工程でもよいし、仕上げ研磨を主目的とし、ウェーハ表面の無傷性や平滑性が高いレベルで仕上げることが要求される研磨プロセス後半の研磨工程、いわゆる仕上げ研磨工程として実施してもよい。 The polishing step of this production method may be performed as any polishing step of the wafer polishing process. That is, the polishing process in the first half of the polishing process, which is mainly for rough polishing and requires a high polishing rate, may be used, or the main purpose is finish polishing, and it is required to finish the wafer surface at a high level of scratch resistance and smoothness. It may be carried out as a polishing step in the latter half of the polishing process, a so-called finish polishing step.

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「%」は、特に断らない限り質量部及び質量%を意味する。
製造例で得られた水溶性重合体の分析方法並びに、実施例及び比較例における半導体用濡れ剤又は研磨液組成物の評価方法について以下に記載する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples. The present invention is not limited to these examples. In the following, "parts" and "%" mean parts by mass and% by mass unless otherwise specified.
The analysis method of the water-soluble polymer obtained in the production example and the evaluation method of the wetting agent for semiconductors or the polishing liquid composition in Examples and Comparative Examples are described below.

<分子量測定>
各製造例で得られた重合体について、以下に記載の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、ポリメタクリル酸メチル換算による数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を得た。また、得られた値から分散度(PDI=Mw/Mn)を算出した。
○測定条件
カラム:東ソー製TSKgel SuperHM−M×3本
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド(10mM LiBr含有)
温度:40℃
検出器:RI
流速:300μL/min
<Molecular weight measurement>
Gel permeation chromatography (GPC) measurements were performed on the polymers obtained in each production example under the conditions described below, and the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) in terms of polymethyl methacrylate were determined. Obtained. Moreover, the degree of dispersion (PDI = Mw / Mn) was calculated from the obtained value.
○ Measurement conditions Column: Tosoh TSKgel SuperHM-M x 3 Solvent: N, N-dimethylformamide (containing 10 mM LiBr)
Temperature: 40 ° C
Detector: RI
Flow velocity: 300 μL / min

<含有金属分の定量>
各製造例で得られた水溶性重合体約100〜200mgをポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製加圧容器に精密に秤量し、超高純度硫酸および超高純度硝酸を加えてマイクロウェーブ分解を行い、分解物を50mlに定容した。上記の溶液について、ICP質量分析器(Agilent7500cs、Agilent社製)を使用し、同時に実施したブランク試験値を減算し、水溶性重合体に対する各金属(半金属を含む)の含有量を決定した。
<Quantification of contained metals>
Approximately 100 to 200 mg of the water-soluble polymer obtained in each production example is precisely weighed in a pressure vessel made of polytetrafluoroethylene (PTFE), and ultra-high-purity sulfuric acid and ultra-high-purity nitric acid are added to perform microwave decomposition. , The decomposition product was weighed in 50 ml. For the above solution, an ICP mass spectrometer (Agilent 7500cs, manufactured by Agilent) was used, and the blank test value performed at the same time was subtracted to determine the content of each metal (including a semimetal) with respect to the water-soluble polymer.

≪重合制御剤(RAFT剤)の合成≫
製造例0
(1,4−ビス(n−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼンの合成)
500mlナス型フラスコに1−ドデカンチオール(42.2g)、20%KOH水溶液(63.8g)、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド(1.5g)を加えて氷浴で冷却し、二硫化炭素(15.9g)、テトラヒドロフラン(以下「THF」ともいう)(38ml)を加え20分攪拌した。α、α−ジクロロ−p−キシレン(16.6g)のTHF溶液(170ml)を30分かけて滴下した。室温で1時間反応させた後、クロロホルムから抽出し、純水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥、ロータリーエバポレータで濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィーで精製した後、酢酸エチルから再結晶することで式(1)で表される1,4−ビス(n−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼン(以下「RAFT剤−A」ともいう)を収率80%で得た。1H−NMR測定より7.2ppm、4.6ppm、3.4ppmに目的物のピークを確認した。
≪Synthesis of polymerization control agent (RAFT agent)≫
Manufacturing example 0
(Synthesis of 1,4-bis (n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl) benzene)
To a 500 ml eggplant-shaped flask, 1-dodecanethiol (42.2 g), a 20% KOH aqueous solution (63.8 g), and trioctylmethylammonium chloride (1.5 g) were added, cooled in an ice bath, and carbon disulfide (15. 9 g) and tetrahydrofuran (hereinafter also referred to as "THF") (38 ml) were added, and the mixture was stirred for 20 minutes. A THF solution (170 ml) of α, α-dichloro-p-xylene (16.6 g) was added dropwise over 30 minutes. After reacting at room temperature for 1 hour, the mixture was extracted from chloroform, washed with pure water, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated on a rotary evaporator. The obtained crude product is purified by column chromatography and then recrystallized from ethyl acetate to form 1,4-bis (n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl) benzene represented by the formula (1) (hereinafter, "" RAFT agent-A ") was obtained in a yield of 80%. From 1H-NMR measurement, the peak of the target product was confirmed at 7.2 ppm, 4.6 ppm, and 3.4 ppm.

Figure 0006797796
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≪水溶性重合体の製造≫
製造例1(重合体Aの製造)
攪拌機、温度計、窒素導入管を備えた1Lフラスコに製造例0で合成したRAFT剤−A(5g)、2,2’−アゾビス2−メチルブチロニトリル(0.3g)、アクリロイルモルホリン(以下「ACMO」ともいう)(214g)およびアニソール(279g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。4時間後、ドライアイス/メタノール浴で冷却し反応を停止した。この時点でのACMOの重合率をGC(ガスクロマトグラフィー)測定から決定したところ、約87%であった。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Aを得た。得られた重合体Aの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定より、Mn25500、Mw30000であり、PDIは1.18であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
≪Manufacturing of water-soluble polymer≫
Production Example 1 (Production of Polymer A)
RAFT agent-A (5 g), 2,2'-azobis2-methylbutyronitrile (0.3 g), acryloylmorpholin (hereinafter referred to as "Acryloylmorpholin") synthesized in Production Example 0 in a 1 L flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction tube. (Also referred to as "ACMO") (214 g) and anisole (279 g) were charged, sufficiently degassed by nitrogen bubbling, and polymerization was started in a constant temperature bath at 60 ° C. After 4 hours, the reaction was stopped by cooling with a dry ice / methanol bath. The polymerization rate of ACMO at this point was determined from GC (gas chromatography) measurement and found to be about 87%. The above polymerization solution was reprecipitated and purified from methanol and vacuum dried to obtain a polymer A. The molecular weight of the obtained polymer A was Mn25500 and Mw30000 as measured by GPC (gel permeation chromatography), and the PDI was 1.18. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例2(重合体Bの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Bを得た。重合体Bの分子量はGPC測定より、Mn65000、Mw80000であり、PDIは1.23であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 2 (Production of Polymer B)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the charged raw materials were changed as shown in Table 1, to obtain a polymer B. The molecular weight of the polymer B was Mn65000 and Mw80000 as measured by GPC, and the PDI was 1.23. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例3(重合体Cの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Cを得た。重合体Cの分子量はGPC測定より、Mn292000、Mw351000であり、PDIは1.20であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 3 (Production of Polymer C)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, and polymer C was obtained. The molecular weight of the polymer C was Mn292000 and Mw351000 as measured by GPC, and the PDI was 1.20. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例4(重合体Dの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Dを得た。重合体Dの分子量はGPC測定より、Mn412000、Mw500000であり、PDIは1.21であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 4 (Production of Polymer D)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, to obtain a polymer D. The molecular weight of the polymer D was Mn412000 and Mw500,000 as measured by GPC, and the PDI was 1.21. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例5(重合体Eの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Eを得た。重合体Eの分子量はGPC測定より、Mn621000、Mw796000であり、PDIは1.28であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 5 (Production of Polymer E)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, to obtain a polymer E. The molecular weight of the polymer E was Mn621000 and Mw796000 as measured by GPC, and the PDI was 1.28. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例6(重合体Fの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Fを得た。重合体Fの分子量はGPC測定より、Mn240000、Mw346000であり、PDIは1.44であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 6 (Production of Polymer F)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, to obtain a polymer F. The molecular weight of the polymer F was Mn2400,000 and Mw346,000 as measured by GPC, and the PDI was 1.44. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例7(重合体Gの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Gを得た。重合体Gの分子量はGPC測定より、Mn205000、Mw351000であり、PDIは1.71であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 7 (Production of Polymer G)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, to obtain a polymer G. The molecular weight of the polymer G was Mn205000 and Mw351000 as measured by GPC, and the PDI was 1.71. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例8(重合体Hの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Hを得た。重合体Hの分子量はGPC測定より、Mn191000、Mw368000であり、PDIは1.93であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 8 (Production of Polymer H)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, and the polymer H was obtained. The molecular weight of the polymer H was Mn191000 and Mw368000 as measured by GPC, and the PDI was 1.93. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例9(重合体Iの製造)
仕込み原料を表1に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Iを得た。重合体Iの分子量はGPC測定より、Mn13300、Mw19800であり、PDIは1.49であった。得られた重合体Iについて以下に示す2通りの条件により、鹸化処理を行った。
Production Example 9 (Production of Polymer I)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 1, and polymer I was obtained. The molecular weight of the polymer I was Mn13300 and Mw19800 as measured by GPC, and the PDI was 1.49. The obtained polymer I was saponified under the following two conditions.

(重合体Iの鹸化;重合体I−1の製造)
攪拌機、温度計、窒素導入管を備えた500mLフラスコに、重合体I(60g)及びメタノール(110g)を加えて、窒素をバブリングさせながら溶解した。この溶液の含水率は1.5%であった。この溶液を60℃に昇温した後、水酸化カリウム(1.15g)をメタノール(30g)に溶かしたアルカリ溶液を一括で加えて鹸化反応を開始した。2時間反応させた後の鹸化度を測定したところ、98mol%であった。溶剤を除去して、重合体Iの鹸化物(重合体I−1)を得た。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
(Saponification of Polymer I; Production of Polymer I-1)
Polymer I (60 g) and methanol (110 g) were added to a 500 mL flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction tube, and nitrogen was dissolved while bubbling. The water content of this solution was 1.5%. After raising the temperature of this solution to 60 ° C., an alkaline solution in which potassium hydroxide (1.15 g) was dissolved in methanol (30 g) was added in a batch to start the saponification reaction. The degree of saponification after the reaction for 2 hours was measured and found to be 98 mol%. The solvent was removed to obtain a saponified product of Polymer I (Polymer I-1). When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例10(重合体Iの鹸化;重合体I−2の製造)
攪拌機、温度計、窒素導入管を備えた500mLフラスコに、重合体I(60g)及びメタノール(110g)を加えて、窒素をバブリングさせながら溶解した。この溶液の含水率を4.5%に調整した以外は重合体I―1と同様の鹸化反応を行い、重合体I−2を得た。重合体I−2の鹸化度を測定したところ、85mol%であった。また、ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 10 (Saponification of Polymer I; Production of Polymer I-2)
Polymer I (60 g) and methanol (110 g) were added to a 500 mL flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction tube, and nitrogen was dissolved while bubbling. A saponification reaction similar to that of polymer I-1 was carried out except that the water content of this solution was adjusted to 4.5% to obtain polymer I-2. The saponification degree of the polymer I-2 was measured and found to be 85 mol%. Moreover, when the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例11(重合体Jの製造)
仕込み原料を表2に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Jを得た。重合体Jの分子量はGPC測定より、Mn269000、Mw355000であり、PDIは1.32であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 11 (Production of Polymer J)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 2, and a polymer J was obtained. The molecular weight of the polymer J was Mn269000 and Mw355000 as measured by GPC, and the PDI was 1.32. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例12(重合体Kの製造)
仕込み原料を表2に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Kを得た。得られた重合体Kの分子量はGPC測定より、Mn270000、Mw345000であり、PDIは1.28であった。1H−NMR測定からアクリロイルモルホリンとN、N−ジメチルアクリルアミドの組成比を決定したところ、アクリロイルモルホリン/N、N−ジメチルアクリルアミド=51/49wt%であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 12 (Production of Polymer K)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 2, and the polymer K was obtained. The molecular weight of the obtained polymer K was Mn270000 and Mw345000 as measured by GPC, and the PDI was 1.28. When the composition ratio of acryloyl morpholine and N, N-dimethylacrylamide was determined from 1H-NMR measurement, it was found that acryloyl morpholine / N and N-dimethylacrylamide = 51/49 wt%. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例13(重合体Lの製造)
(重合体Lの製造) 攪拌機、温度計を装着した1Lフラスコに2−メチル−2−[N−tert−ブチル−N−(1−ジエチルホスフォノ−2,2−ジメチルプロピル)−N−オキシル]プロピオン酸(以下「SG1−MAA」ともいう)(0.2g)、アクリロイルモルホリン(75g)、アクリル酸(75g)およびアニソール(350g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、115℃の恒温槽で重合を開始した。5時間後、ドライアイス/メタノール浴で冷却し反応を停止した。この時点での各単量体の重合率をGC測定から決定したところ、アクリロイルモルホリンは約95%、アクリル酸は約88%であった。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Lを得た。得られた重合体Lの分子量はGPC測定(ポリスチレン換算)より、Mn245000、Mw347000であり、PDIは1.42であった。1H−NMR測定からアクリロイルモルホリンとアクリル酸の組成比を決定したところ、アクリロイルモルホリン/アクリル酸=52/48wt%であった。また、ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 13 (Production of Polymer L)
(Production of Polymer L) 2-Methyl-2- [N-tert-butyl-N- (1-diethylphosphono-2,2-dimethylpropyl) -N-oxyl) in a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer. ] Propionic acid (hereinafter also referred to as "SG1-MAA") (0.2 g), acryloyl morpholine (75 g), acrylic acid (75 g) and anisole (350 g) are charged, sufficiently degassed by nitrogen bubbling, and kept at a constant temperature of 115 ° C. Polymerization was started in the tank. After 5 hours, the reaction was stopped by cooling with a dry ice / methanol bath. When the polymerization rate of each monomer at this time was determined from GC measurement, it was about 95% for acryloyl morpholine and about 88% for acrylic acid. The above polymerization solution was reprecipitated and purified from methanol and vacuum dried to obtain a polymer L. The molecular weight of the obtained polymer L was Mn245000 and Mw347000 as measured by GPC (in terms of polystyrene), and the PDI was 1.42. When the composition ratio of acryloyl morpholine and acrylic acid was determined from 1H-NMR measurement, it was found that acryloyl morpholine / acrylic acid = 52/48 wt%. Moreover, when the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例14(重合体Mの製造)
攪拌機、温度計を装着した1Lフラスコの系内雰囲気を窒素で置換し、トルエン(143g)、1,2−ジメトキシエタン(2.9g)、およびジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウムを33mmol含有するトルエン溶液(42ml)を加え、−30℃に冷却した。これに、sec−ブチルリチウムを1mmol含有するシクロヘキサン溶液(0.7ml)を加え、20分間撹拌した。溶液を撹拌しながら、−30℃で、N、N−ジメチルアクリルアミド(318g)を約10時間かけて滴下した。溶液は当初、黄色に着色し、滴下終了から3分後に退色した。滴下終了より3分後にメタノールを50ml加えることにより、重合反応を停止させた。この時点でのN、N−ジメチルアクリルアミドの重合率をGC測定から決定したところ、99%以上であった。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Mを得た。得られた重合体Mの分子量はGPC測定より、Mn309000、Mw348000であり、PDIは1.13であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 14 (Production of Polymer M)
The in-system atmosphere of a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer was replaced with nitrogen, and toluene (143 g), 1,2-dimethoxyethane (2.9 g), and diisobutyl (2,6-di-t-butyl-4) were replaced. A toluene solution (42 ml) containing 33 mmol of −methylphenoxy) aluminum was added, and the mixture was cooled to −30 ° C. A cyclohexane solution (0.7 ml) containing 1 mmol of sec-butyllithium was added thereto, and the mixture was stirred for 20 minutes. While stirring the solution, N, N-dimethylacrylamide (318 g) was added dropwise at −30 ° C. over about 10 hours. The solution was initially colored yellow and faded 3 minutes after the completion of the dropping. The polymerization reaction was stopped by adding 50 ml of methanol 3 minutes after the completion of the dropping. When the polymerization rate of N, N-dimethylacrylamide at this time was determined from the GC measurement, it was 99% or more. The above polymerization solution was reprecipitated and purified from methanol and vacuum dried to obtain a polymer M. The molecular weight of the obtained polymer M was Mn309000 and Mw348000 as measured by GPC, and the PDI was 1.13. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例15(重合体Nの製造)
仕込み原料を表2に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Nを得た。重合体Nの分子量はGPC測定より、Mn682000、Mw1190000であり、PDIは1.74であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 15 (Production of Polymer N)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 2, and a polymer N was obtained. The molecular weight of the polymer N was Mn682000 and Mw1190000 as measured by GPC, and the PDI was 1.74. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例16(重合体Oの製造)
仕込み原料を表2に示す通りに変更した以外は製造例1と同様の操作を行い、重合体Oを得た。得られた重合体Oの分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定より、Mn4200、Mw5100であり、PDIは1.21であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Production Example 16 (Production of Polymer O)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the raw materials to be charged were changed as shown in Table 2, and polymer O was obtained. The molecular weight of the obtained polymer O was Mn4200 and Mw5100 as measured by GPC (gel permeation chromatography), and the PDI was 1.21. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

比較製造例1(重合体Pの製造)
攪拌機、温度計を装着した1Lフラスコに2,2´−アゾビス2−メチルブチロニトリル(1.5g)、アクリロイルモルホリン(176g)およびアニソール(320g)を仕込み、窒素バブリングで十分脱気し、60℃の恒温槽で重合を開始した。3時間後、ドライアイス/メタノール浴で冷却し反応を停止した。この時点でのアクリロイルモルホリンの重合率をGC測定から決定したところ、約73%であった。上記重合溶液を、メタノールから再沈殿精製、真空乾燥することで重合体Pを得た。得られた重合体Pの分子量はGPC測定より、Mn282000、Mw786000であり、PDIは2.79であった。ICP質量分析器によって含有金属分を測定したところ何れの金属分も100ppm以下であった。
Comparative Production Example 1 (Production of Polymer P)
Put 2,2'-azobis2-methylbutyronitrile (1.5 g), acryloyl morpholine (176 g) and anisole (320 g) in a 1 L flask equipped with a stirrer and a thermometer, degas sufficiently with nitrogen bubbling, and 60 Polymerization was started in a constant temperature bath at ° C. After 3 hours, the reaction was stopped by cooling with a dry ice / methanol bath. The polymerization rate of acryloyl morpholine at this point was determined from GC measurement and found to be about 73%. The above polymerization solution was reprecipitated and purified from methanol and vacuum dried to obtain a polymer P. The molecular weight of the obtained polymer P was Mn282000 and Mw786000 as measured by GPC, and the PDI was 2.79. When the contained metal content was measured by an ICP mass spectrometer, all the metal contents were 100 ppm or less.

製造例1〜16及び比較製造例1で得られた各重合体の内容及び物性値について表1及び表2に示す。

Figure 0006797796
Tables 1 and 2 show the contents and physical property values of the polymers obtained in Production Examples 1 to 16 and Comparative Production Example 1.
Figure 0006797796

Figure 0006797796
Figure 0006797796

表1及び表2に示された化合物の詳細は以下の通り。
ACMO:アクリロイルモルホリン
DMAAm:N,N−ジメチルアクリルアミド
VAC:酢酸ビニル
AA:アクリル酸
NVP:N−ビニルピロリドン
RAFT剤−A:1,4−ビス(n−ドデシルスルファニルチオカルボニルスルファニルメチル)ベンゼン
SG1−MAA:2−メチル−2−[N−tert−ブチル−N−(1−ジエチルホスフォノ−2,2−ジメチルプロピル)−N−オキシル]プロピオン酸(Arkema社製ニトロキシド化合物)
sec−BuLi:sec−ブチルリチウム
DME:1,2−ジメトキシエタン
iBu2ALBHT:ジイソブチル(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム
ABN−E:2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)
Details of the compounds shown in Tables 1 and 2 are as follows.
ACMO: Acryloylmorpholine DMAAm: N, N-dimethylacrylamide VAC: Vinyl acetate AA: NVP acrylate: N-vinylpyrrolidone RAFT agent-A: 1,4-bis (n-dodecylsulfanylthiocarbonylsulfanylmethyl) benzene SG1-MAA : 2-Methyl-2- [N-tert-butyl-N- (1-diethylphosphono-2,2-dimethylpropyl) -N-oxyl] propionic acid (nitroxide compound manufactured by Arkema)
sec-BuLi: sec-Butyllithium DME: 1,2-dimethoxyethane iBu2ALBHT: Diisobutyl (2,6-di-t-butyl-4-methylphenoxy) Aluminum ABN-E: 2,2'-azobis (2-methyl) Butylnitrile)

実施例1
製造例1で得られた重合体Aを用いて、研磨用濡れ剤及び研磨液組成物としての以下の評価を行った。得られた結果を表3に示す。
Example 1
Using the polymer A obtained in Production Example 1, the following evaluation was performed as a wetting agent for polishing and a polishing liquid composition. The results obtained are shown in Table 3.

<耐エッチング性(E.R.)>
ガラスカッターで3×6cmに切出したウェーハの質量を測定後、3%フッ酸水溶液に20秒間浸漬してウェーハ表面の酸化膜を除去し、その後純水で10秒間洗浄した。この工程をウェーハの表面が完全撥水になるまで繰り返した。次いで、アンモニア:水の質量比が1:19であるアンモニア水に、水溶性重合体の濃度が0.18%となるように研磨用濡れ剤を加えて、エッチング薬液を調製した。ウェーハをエッチング薬液に完全に浸漬させ、25℃、12時間静置してエッチングした。エッチング前後のウェーハ質量変化から、次式に従いエッチングレート(E.R.)を算出した。

Figure 0006797796
○:1.5nm/min未満
△:1.5nm/min以上2.0nm/min未満
×:2.0nm/min以上<Etching resistance (ER)>
After measuring the mass of the wafer cut out to 3 × 6 cm with a glass cutter, the wafer was immersed in a 3% hydrofluoric acid aqueous solution for 20 seconds to remove the oxide film on the wafer surface, and then washed with pure water for 10 seconds. This process was repeated until the surface of the wafer became completely water repellent. Next, an etching chemical solution was prepared by adding a polishing wetting agent to ammonia water having a mass ratio of ammonia: water of 1:19 so that the concentration of the water-soluble polymer was 0.18%. The wafer was completely immersed in the etching chemical solution and allowed to stand at 25 ° C. for 12 hours for etching. The etching rate (ER) was calculated from the changes in wafer mass before and after etching according to the following equation.
Figure 0006797796
◯: Less than 1.5 nm / min Δ: 1.5 nm / min or more and less than 2.0 nm / min ×: 2.0 nm / min or more

<濡れ性>
耐エッチング性と同様の方法にてウェーハ表面の酸化膜を除去後、0.18%の水溶性重合体溶液中に5分間浸漬した。浸漬後、ピンセットを用いて、ウェーハの表面が液面に対して垂直になるように引き上げ、10秒経過時点におけるウェーハ端部からの撥水距離を目視で確認し、以下の基準により判定した。
◎:撥水距離 3mm未満
○:撥水距離 3mm以上5mm未満
△:撥水距離 5mm以上7mm未満
▲:撥水距離 7mm以上10mm未満
×:撥水距離 10mm以上
<Wetness>
After removing the oxide film on the wafer surface by the same method as that for etching resistance, the wafer was immersed in a 0.18% water-soluble polymer solution for 5 minutes. After immersion, the surface of the wafer was pulled up so as to be perpendicular to the liquid surface using tweezers, and the water repellency distance from the end of the wafer at 10 seconds was visually confirmed and judged according to the following criteria.
⊚: Water repellent distance less than 3 mm ○: Water repellent distance 3 mm or more and less than 5 mm Δ: Water repellent distance 5 mm or more and less than 7 mm ▲: Water repellent distance 7 mm or more and less than 10 mm ×: Water repellent distance 10 mm or more

<耐アルカリ性>
水酸化ナトリウムをアルカリ剤に用いて、水溶性重合体を濃度10質量%、pH10の水溶液に調製した。得られた水溶液45gを50ccスクリュー瓶に採り、アルミブロックヒーター内で60℃、1ヶ月静置した。水溶性重合体の加水分解により生成する、当該水溶性重合体を構成する単量体単位の側鎖に由来する化合物の量をGC(ガスクロマトグラフィー GC−2014、島津製作所製)で測定した後、理論量に対する百分率を算出して加水分解率とした。算出された加水分解率の値に応じて、以下の基準により耐アルカリ性を判定した。
○:水溶性高分子の加水分解率が5%未満
△:水溶性高分子の加水分解率が5%以上10%未満
×:水溶性高分子の加水分解率が10%以上
<Alkali resistance>
Sodium hydroxide was used as an alkaline agent to prepare a water-soluble polymer in an aqueous solution having a concentration of 10% by mass and a pH of 10. 45 g of the obtained aqueous solution was taken in a 50 cc screw bottle and allowed to stand at 60 ° C. for 1 month in an aluminum block heater. After measuring the amount of the compound derived from the side chain of the monomer unit constituting the water-soluble polymer produced by hydrolysis of the water-soluble polymer by GC (gas chromatography GC-2014, manufactured by Shimadzu Corporation). , The percentage with respect to the theoretical amount was calculated and used as the hydrolysis rate. The alkali resistance was determined according to the following criteria according to the calculated value of the hydrolysis rate.
◯: Hydrolysis rate of water-soluble polymer is less than 5% Δ: Hydrolysis rate of water-soluble polymer is 5% or more and less than 10% ×: Hydrolysis rate of water-soluble polymer is 10% or more

<シリカ分散性>
9ccのスクリュー瓶にコロイダルシリカ(1次粒子径:30〜50nm)5.0gに樹脂固形分20%の水溶性重合体水溶液を0.5g加えて、良く混合した。一晩静置後のシリカの粒子径(A)を動的光散乱法(ELSZ−1000、大塚電子製)により測定し、水溶性重合体を加えていないコロイダルシリカの粒子径(B)からの変化率を下式に従って算出し、以下の基準より判定した。
変化率(%)={(A−B)/B}×100
○:変化率が5%未満
△:変化率が5%以上10%未満
▲:変化率が10%以上20%未満
×:変化率が20%以上
<Silica dispersibility>
To 5.0 g of colloidal silica (primary particle diameter: 30 to 50 nm), 0.5 g of a water-soluble polymer aqueous solution having a resin solid content of 20% was added to a 9 cc screw bottle and mixed well. The particle size (A) of silica after standing overnight was measured by a dynamic light scattering method (ELSZ-1000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the particle size (B) of colloidal silica to which no water-soluble polymer was added was measured. The rate of change was calculated according to the following formula and judged from the following criteria.
Rate of change (%) = {(AB) / B} x 100
◯: Change rate is less than 5% Δ: Change rate is 5% or more and less than 10% ▲: Change rate is 10% or more and less than 20% ×: Change rate is 20% or more

<水溶液ろ過性>
1.5%ポリマー水溶液0.5kgを吸引ろ過(500hPa)し、全量ろ過するまでに要した時間を測定し、以下の基準より判定した。
◎:3min未満
○:3min以上5min未満
△:5min以上10min未満
▲:10min以上20min未満
×:20min以上
<Aqueous solution filterability>
0.5 kg of a 1.5% polymer aqueous solution was suction-filtered (500 hPa), and the time required for total filtration was measured and determined from the following criteria.
⊚: less than 3 min ○: 3 min or more and less than 5 min Δ: 5 min or more and less than 10 min ▲: 10 min or more and less than 20 min ×: 20 min or more

実施例2〜16及び比較例1〜3
研磨用濡れ剤を表3に記載の通り変更した以外は実施例1と同様の操作により各種評価を行った。得られた結果を表3に示す。
なお、比較例2では水溶性重合体としてポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイドトリブロック共重合体(以下「PEO−PPO−PEO」ともいう)を使用した。また、比較例3ではヒドロキシエチルセルロース(以下「HEC」ともいう)を使用した。
Examples 2 to 16 and Comparative Examples 1 to 3
Various evaluations were carried out by the same operation as in Example 1 except that the polishing wetting agent was changed as shown in Table 3. The results obtained are shown in Table 3.
In Comparative Example 2, a polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer (hereinafter, also referred to as “PEO-PPO-PEO”) was used as the water-soluble polymer. Further, in Comparative Example 3, hydroxyethyl cellulose (hereinafter, also referred to as “HEC”) was used.

Figure 0006797796
Figure 0006797796

表3に示された水溶性重合体の詳細は以下の通り。
PEO−PPO−PEO:ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイドトリブロック共重合体(シグマアルドリッチ社製、Pluronic F127)
HEC:ヒドロキシエチルセルロース(和光純薬工業社製、重量平均分子量250,000)
Details of the water-soluble polymers shown in Table 3 are as follows.
PEO-PPO-PEO: Polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock copolymer (Pluronic F127, manufactured by Sigma-Aldrich)
HEC: Hydroxyethyl cellulose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight 250,000)

実施例1〜16は、本発明で規定する研磨用濡れ剤を用いた実験例である。水溶性重合体の分散度が十分に小さく、研磨性能に悪影響を及ぼす高分子量成分及び低分子量成分の含有量が少ないため、吸着力の指標となる耐エッチング性、濡れ性及びシリカ分散性の全てにおいてバランスよく良好な性能を示している。中でも、分子内にN−アクリロイルモルホリンに由来する構造単位を含む水溶性重合体を用いた実施例1〜8、12、13、15及び16は、特に優れた吸着力を有するものであることが示された。
これに対し、水溶性重合体のPDI値が高い比較例1では、シリカ分散性が悪化する結果が認められた。比較例2は、主鎖部分に炭素−酸素結合を有する水溶性重合体を用いた例であり、重合体の安定性の点で懸念されるものである。加えて、この場合、被研磨体への吸着力の点でも不十分である結果が得られた。
Examples 1 to 16 are experimental examples using the polishing wetting agent specified in the present invention. Since the dispersity of the water-soluble polymer is sufficiently small and the content of high molecular weight components and low molecular weight components that adversely affect the polishing performance is small, all of the etching resistance, wettability and silica dispersibility, which are indicators of adsorption power. Shows good performance in a well-balanced manner. Among them, Examples 1 to 8, 12, 13, 15 and 16 using a water-soluble polymer containing a structural unit derived from N-acryloyl morpholine in the molecule are said to have particularly excellent adsorptive power. Shown.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the PDI value of the water-soluble polymer was high, the result that the silica dispersibility deteriorated was observed. Comparative Example 2 is an example in which a water-soluble polymer having a carbon-oxygen bond in the main chain portion is used, and there is concern about the stability of the polymer. In addition, in this case, the result was that the adsorption force to the object to be polished was also insufficient.

本発明の研磨用濡れ剤に含まれる水溶性重合体は十分に小さいPDIを有するため、シリカ等の砥粒やウェーハ等の被研磨体表面に対する吸着力や吸着速度の均一性が高いものである。従って、本発明の水溶性重合体を含む研磨液組成物では、被研磨体表面をムラなく均一に研磨することが可能となる。また、著しく分子量の高い成分を含まないことから砥粒分散性にも優れ、砥粒凝集体に起因する被研磨体表面の傷や表面汚染等が抑制される。
上記より、本発明の研磨用濡れ剤を含有する研磨液組成物は各種の被研磨体に対して良好な研磨性能を発揮するため、半導体材料としてのシリコンウェーハの仕上げ研磨液組成物として特に有用である。
Since the water-soluble polymer contained in the wetting agent for polishing of the present invention has a sufficiently small PDI, it has high uniformity of adsorption force and adsorption rate to abrasive grains such as silica and the surface of the object to be polished such as a wafer. .. Therefore, in the polishing liquid composition containing the water-soluble polymer of the present invention, the surface of the object to be polished can be polished uniformly and evenly. Further, since it does not contain a component having a remarkably high molecular weight, it is excellent in abrasive grain dispersibility, and scratches and surface contamination on the surface of the object to be polished due to abrasive aggregates are suppressed.
From the above, the polishing liquid composition containing the polishing wetting agent of the present invention exhibits good polishing performance for various objects to be polished, and is therefore particularly useful as a finishing polishing liquid composition for silicon wafers as a semiconductor material. Is.

Claims (6)

主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が1.44以下であり、前記重量平均分子量(Mw)が80,000以上347,000以下であり、前記繰り返し単位は、N−(メタ)アクリロイルモルホリンに由来する構造単位を含む水溶性重合体を含む研磨用濡れ剤。 The main chain portion is composed of repeating units consisting only of carbon-carbon bonds, and the dispersity (PDI) represented by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) is 1.44 or less, and the weight average A polishing wetting agent containing a water-soluble polymer having a molecular weight (Mw) of 80,000 or more and 347,000 or less , and the repeating unit containing a structural unit derived from N- (meth) acryloylmorpholine. 前記水溶性重合体を濃度10質量%、pH10の水溶液に調製した際に、60℃条件下で1ヶ月経過後の当該水溶性重合体の加水分解率が5.0%以下である、請求項1に記載の研磨用濡れ剤。 Claim that when the water-soluble polymer is prepared into an aqueous solution having a concentration of 10% by mass and a pH of 10, the hydrolysis rate of the water-soluble polymer after 1 month under the condition of 60 ° C. is 5.0% or less. The polishing wetting agent according to 1. 前記水溶性重合体が、N−(メタ)アクリロイルモルホリンに由来する構造単位を10mol%以上100mol%以下含む、請求項1又は2に記載の研磨用濡れ剤。 The polishing wetting agent according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble polymer contains 10 mol% or more and 100 mol% or less of structural units derived from N- (meth) acryloyl morpholine. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨用濡れ剤、水、砥粒及びアルカリ化合物を含む、研磨液組成物。 A polishing liquid composition containing the polishing wetting agent, water, abrasive grains and an alkaline compound according to any one of claims 1 to 3. シリコンウェーハの仕上げ研磨用である、請求項4に記載の研磨液組成物。 The polishing liquid composition according to claim 4, which is used for finish polishing of a silicon wafer. 主鎖部分が炭素−炭素結合のみからなる繰り返し単位により構成され、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)で表される分散度(PDI)が1.44以下であり、前記重量平均分子量(Mw)が80,000以上347,000以下であり、N−(メタ)アクリロイルモルホリンに由来する構造単位を含む水溶性重合体の存在下で、シリコンウェーハを研磨する工程、
を備える、シリコンウェーハの研磨物の生産方法。
The main chain portion is composed of repeating units consisting only of carbon-carbon bonds, and the dispersity (PDI) represented by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) is 1.44 or less, and the weight average. A step of polishing a silicon wafer in the presence of a water-soluble polymer having a molecular weight (Mw) of 80,000 or more and 347,000 or less and containing a structural unit derived from N- (meth) acryloylmorpholine.
A method for producing a polished product of a silicon wafer.
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