JP7206695B2 - Silica sol, polishing composition, method for polishing silicon wafer, method for producing silicon wafer, chemical-mechanical polishing composition, and method for producing semiconductor device - Google Patents

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本発明は、コロイダルシリカに関する。また、シリカゾルに関する。また、本発明は、研磨組成物に関する。また、本発明は、シリコンウェーハの研磨方法に関する。また、本発明は、シリコンウェーハの製造方法に関する。また、本発明は、化学的機械的研磨組成物に関する。更に、本発明は、半導体デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to colloidal silica. It also relates to silica sol. The present invention also relates to polishing compositions. The present invention also relates to a method for polishing a silicon wafer. The present invention also relates to a method for manufacturing silicon wafers. The present invention also relates to chemical-mechanical polishing compositions. Furthermore, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

金属や無機化合物等の材料の表面を研磨する方法として、研磨液を用いた研磨方法が知られている。中でも、半導体用のプライムシリコンウェーハやこれらの再生シリコンウェーハの最終仕上げ研磨、及び、半導体デバイス製造時の層間絶縁膜の平坦化、金属プラグの形成、埋め込み配線形成等の化学的機械的研磨(CMP)では、その表面状態が半導体特性に大きく影響するため、これらの部品の表面や端面は、極めて高精度に研磨されることが要求されている。
このような精密研磨においては、シリカゾルを含む研磨組成物が採用されており、その主成分である砥粒として、コロイダルシリカが広く用いられている。コロイダルシリカは、その製造方法の違いにより、四塩化珪素の熱分解によるもの(ヒュームドシリカ等)、水ガラス等の珪酸アルカリの脱イオンによるもの、アルコキシシランの加水分解反応によるもの(一般に「ゾルゲル法」と称される)等が知られている。
A polishing method using a polishing liquid is known as a method for polishing the surface of materials such as metals and inorganic compounds. Among them, the final polishing of prime silicon wafers for semiconductors and their reclaimed silicon wafers, and chemical mechanical polishing (CMP ), the surface state greatly affects the semiconductor characteristics, so the surfaces and end faces of these parts are required to be polished with extremely high precision.
In such precision polishing, a polishing composition containing silica sol is employed, and colloidal silica is widely used as abrasive grains which are the main component of the composition. Colloidal silica is produced by thermal decomposition of silicon tetrachloride (fumed silica, etc.), by deionization of alkali silicate such as water glass, and by hydrolysis reaction of alkoxysilane (generally called "sol-gel called "law"), etc. are known.

コロイダルシリカは、その物性が研磨液としての性能に影響することが知られており、多くの検討がなされてきた。中でも、コロイダルシリカの粒子表面シラノール基の研磨性能へ及ぼす影響については、シリコンウェーハの研磨のみならず、半導体デバイス製造時の化学的機械的研磨においても、多くの検討がなされている。 It is known that the physical properties of colloidal silica affect its performance as a polishing liquid, and many studies have been made. In particular, the influence of silanol groups on the surface of colloidal silica particles on the polishing performance has been extensively studied not only in the polishing of silicon wafers but also in chemical and mechanical polishing during the manufacture of semiconductor devices.

例えば、特許文献1には、シリコンウェーハ研磨に用いるためのコロイダルシリカが開示されている。また、特許文献2には、半導体ウェーハの絶縁膜研磨に用いるためのコロイダルシリカが開示されている。また、特許文献3には、金属膜、バリアメタル膜及び絶縁膜の研磨に用いるためのコロイダルシリカが開示されている。更に、特許文献4には、多層配線部の選択的研磨に用いるためのコロイダルシリカが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses colloidal silica for use in polishing silicon wafers. Further, Patent Document 2 discloses colloidal silica for use in polishing insulating films of semiconductor wafers. Further, Patent Document 3 discloses colloidal silica for use in polishing metal films, barrier metal films and insulating films. Furthermore, Patent Document 4 discloses colloidal silica for use in selective polishing of multilayer wiring portions.

特開平02-158684号公報JP-A-02-158684 特開2006-231436号公報JP-A-2006-231436 特開2009-224767号公報JP 2009-224767 A 国際公開2014/007063号パンフレットInternational publication 2014/007063 pamphlet

しかしながら、特許文献1に開示されているコロイダルシリカは、テトラアルコキシシランを主原料とするものであるか不明であり、金属不純物含有率が低いか不明であり、特許文献1に開示されているコロイダルシリカを用いてシリコンウェーハを研磨したとしても、十分な研磨レートを有しない可能性が高い。
また、特許文献2~4に開示されているコロイダルシリカは、研磨対象がシリコンウェーハでないため、特許文献2~4に開示されているコロイダルシリカを用いてシリコンウェーハを研磨したとしても、十分な研磨レートを有しない可能性が高い。
However, it is unclear whether the colloidal silica disclosed in Patent Document 1 uses tetraalkoxysilane as a main raw material, and it is unclear whether the content of metal impurities is low. Even if a silicon wafer is polished using silica, it is highly likely that it does not have a sufficient polishing rate.
In addition, since the colloidal silica disclosed in Patent Documents 2 to 4 is not a silicon wafer to be polished, even if a silicon wafer is polished using the colloidal silica disclosed in Patent Documents 2 to 4, sufficient polishing can be achieved. Likely to have no rate.

ところで、半導体用のシリコンウェーハの研磨や半導体デバイス製造時の化学的機械的研磨においては、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が被研磨体の表面に不純物として付着して表面を汚染し、半導体特性に悪影響を及ぼす、という課題を有する。そのため、これらの研磨工程においては、金属不純物の混入を極力抑えた高純度コロイダルシリカ、即ち、テトラアルコキシシランを主原料として加水分解反応により製造されるコロイダルシリカが求められている。
また、このような高純度コロイダルシリカを用いたシリコンウェーハの研磨において、シリコンウェーハの生産性向上を図るため、シリコンウェーハの研磨性を向上させる、即ち、研磨レートを向上させることが求められている。
By the way, in the polishing of silicon wafers for semiconductors and the chemical mechanical polishing in the manufacture of semiconductor devices, transition metals, alkali metals, alkaline earth metals, etc. adhere to the surface of the object to be polished as impurities and contaminate the surface. , adversely affect semiconductor characteristics. Therefore, in these polishing processes, there is a demand for high-purity colloidal silica in which contamination with metal impurities is minimized, that is, colloidal silica produced by a hydrolysis reaction using tetraalkoxysilane as a main raw material.
In addition, in the polishing of silicon wafers using such high-purity colloidal silica, in order to improve the productivity of silicon wafers, it is required to improve the polishability of silicon wafers, that is, to improve the polishing rate. .

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、金属不純物含有率が低く、研磨レートに優れたコロイダルシリカ、シリカゾル、研磨組成物を提供することにある。また、本発明のもう1つの目的は、シリコンウェーハの生産性に優れたシリコンウェーハの研磨方法、シリコンウェーハの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide colloidal silica, silica sol, and polishing composition having a low metal impurity content and an excellent polishing rate. Another object of the present invention is to provide a method for polishing a silicon wafer and a method for manufacturing a silicon wafer, which are excellent in silicon wafer productivity.

従来の高純度コロイダルシリカを用いてシリコンウェーハを研磨した場合、その研磨レートは必ずしも十分と言えるものでなかった。しかしながら、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、高純度コロイダルシリカの表面シラノール基密度を最適化することで、高純度コロイダルシリカ用いたシリコンウェーハの研磨における研磨レートが向上することを見出し、本発明を完成するに至った。 When a silicon wafer is polished using conventional high-purity colloidal silica, the polishing rate is not necessarily sufficient. However, as a result of extensive studies, the present inventors found that optimizing the surface silanol group density of high-purity colloidal silica improves the polishing rate in polishing silicon wafers using high-purity colloidal silica. , have completed the present invention.

即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]テトラアルコキシシランを主原料とするコロイダルシリカであって、シアーズ法により測定した表面シラノール基密度が、4個/nm以上である、コロイダルシリカ。
[2]BET法により測定した平均1次粒子径が、15nm~100nmである、[1]に記載のコロイダルシリカ。
[3]DLS法により測定した平均2次粒子径が、40nm~200nmである、[1]又は[2]に記載のコロイダルシリカ。
[4]テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランである、[1]~[3]のいずれかに記載のコロイダルシリカ。
[5][1]~[4]のいずれかに記載のコロイダルシリカ及び水を含む、シリカゾル。
[6]コロイダルシリカの含有率が、シリカゾル全量100質量%中、3質量%~50質量%である、[5]に記載のシリカゾル。
[7]金属不純物含有率が、1ppm以下である、[5]又は[6]に記載のシリカゾル。
[8][5]~[7]のいずれかに記載のシリカゾル及び水溶性高分子を含む、研磨組成物。
[9][8]に記載の研磨組成物を用いてシリコンウェーハを研磨する、シリコンウェーハの研磨方法。
[10][9]に記載のシリコンウェーハの研磨方法を含む、シリコンウェーハの製造方法。
[11][5]~[7]のいずれかに記載のシリカゾルを含む、化学的機械的研磨組成物。
[12][11]に記載の化学的機械的研磨組成物を用いて化学的機械的研磨を行う工程を含む、半導体デバイスの製造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] Colloidal silica containing tetraalkoxysilane as a main raw material and having a surface silanol group density of 4/nm 2 or more as measured by the Sears method.
[2] The colloidal silica according to [1], which has an average primary particle size of 15 nm to 100 nm as measured by the BET method.
[3] The colloidal silica according to [1] or [2], which has an average secondary particle size of 40 nm to 200 nm as measured by the DLS method.
[4] The colloidal silica according to any one of [1] to [3], wherein the tetraalkoxysilane is tetramethoxysilane.
[5] A silica sol containing the colloidal silica according to any one of [1] to [4] and water.
[6] The silica sol according to [5], wherein the content of colloidal silica is 3% by mass to 50% by mass based on 100% by mass of the total silica sol.
[7] The silica sol according to [5] or [6], which has a metal impurity content of 1 ppm or less.
[8] A polishing composition comprising the silica sol according to any one of [5] to [7] and a water-soluble polymer.
[9] A method for polishing a silicon wafer, comprising polishing a silicon wafer using the polishing composition according to [8].
[10] A method for manufacturing a silicon wafer, including the method for polishing a silicon wafer according to [9].
[11] A chemical mechanical polishing composition comprising the silica sol according to any one of [5] to [7].
[12] A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of performing chemical mechanical polishing using the chemical mechanical polishing composition according to [11].

本発明のコロイダルシリカは、研磨レートに優れる。また、本発明のシリカゾルは、研磨レートに優れる。また、本発明の研磨組成物は、研磨レートに優れる。また、本発明のシリコンウェーハの研磨方法は、シリコンウェーハの生産性に優れる。更に、本発明のシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハの生産性に優れる。 The colloidal silica of the present invention is excellent in polishing rate. Moreover, the silica sol of the present invention is excellent in polishing rate. Moreover, the polishing composition of the present invention is excellent in polishing rate. Further, the method for polishing a silicon wafer of the present invention is excellent in silicon wafer productivity. Furthermore, the silicon wafer manufacturing method of the present invention is excellent in silicon wafer productivity.

以下に本発明について詳述するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。尚、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。 Although the present invention will be described in detail below, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist thereof. In addition, when the expression "~" is used in this specification, it is used as an expression including numerical values or physical property values before and after it.

(コロイダルシリカ)
本発明のコロイダルシリカは、シアーズ法により測定した表面シラノール基密度が4個/nm以上である。コロイダルシリカの表面シラノール基密度を4個/nm以上とすることで、シリコンウェーハへの付着性に優れ、水溶性高分子との親和性に優れるため、研磨レートに優れ、シリコンウェーハの生産性に優れる。
(colloidal silica)
The colloidal silica of the present invention has a surface silanol group density of 4/nm 2 or more as measured by the Sears method. By setting the surface silanol group density of colloidal silica to 4/nm 2 or more, it has excellent adhesion to silicon wafers and excellent affinity with water-soluble polymers, resulting in excellent polishing rate and silicon wafer productivity. Excellent for

(表面シラノール基密度)
本明細書において、コロイダルシリカの表面シラノール基密度は、シアーズ法により測定したものとする。具体的には、下記に示す条件で測定・算出するものとする。
シリカ1.5gに相当するシリカゾルを採取し、純水を加えて液量を90mLにする。25℃の環境下、pHが3.6になるまで0.1mol/Lの塩酸水溶液を加え、塩化ナトリウム30gを加え、純水を徐々に加えながら塩化ナトリウムを完全に溶解させ、最終的に試験液の総量が150mLになるまで純水を加え、試験液を得る。
得られた試験液を自動滴定装置に入れ、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、pHが4.0から9.0になるのに要する0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の滴定量A(mL)を測定する。
下記式(1)を用いて、コロイダルシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の消費量V(mL)を算出し、下記式(2)を用いて、コロイダルシリカの表面シラノール基密度ρ(個/nm)を算出する。
V=(A×f×100×1.5)/(W×C) ・・・ (1)
A:コロイダルシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の滴定量(mL)
f:用いた0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の力価
C:シリカゾル中のシリカ濃度(質量%)
W:シリカゾルの採取量(g)
ρ=(B×N)/(1018×M×SBET) ・・・ (2)
B:Vから算出したシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した水酸化ナトリウム量(mol)
:アボガドロ数(個/mol)
M:シリカ量(1.5g)
BET:平均1次粒子径の算出の際に測定したコロイダルシリカの比表面積(m/g)
(Surface silanol group density)
In this specification, the surface silanol group density of colloidal silica shall be measured by the Sears method. Specifically, it shall be measured and calculated under the conditions shown below.
A silica sol corresponding to 1.5 g of silica is collected, and pure water is added to adjust the liquid volume to 90 mL. Add 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution until the pH reaches 3.6 in an environment of 25 ° C., add 30 g of sodium chloride, gradually add pure water to completely dissolve sodium chloride, and finally test Pure water is added until the total volume of the liquid reaches 150 mL to obtain a test liquid.
Put the obtained test solution in an automatic titrator, add dropwise 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, pH 4.0 to 9.0 0.1 mol / L sodium hydroxide required Measure the titer A (mL) of the aqueous solution.
Using the following formula (1), the consumption V (mL) of 0.1 mol/L sodium hydroxide aqueous solution required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of colloidal silica was calculated. Then, the surface silanol group density ρ (number/nm 2 ) of colloidal silica is calculated using the following formula (2).
V=(A×f×100×1.5)/(W×C) (1)
A: Titration volume (mL) of 0.1 mol/L sodium hydroxide aqueous solution required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of colloidal silica
f: titer of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution used C: silica concentration in silica sol (% by mass)
W: amount of silica sol collected (g)
ρ=(B×N A )/(10 18 ×M×S BET ) (2)
B: Amount of sodium hydroxide (mol) required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of silica calculated from V
N A : Avogadro's number (number/mol)
M: amount of silica (1.5 g)
S BET : Specific surface area (m 2 /g) of colloidal silica measured when calculating average primary particle size

尚、前記コロイダルシリカの表面シラノール基密度の測定・算出方法は、「G.W.Sears,Jr., Analytical Chemistry, Vol.28, No.12, pp.1981-1983(1956).」、「羽場真一, 半導体集積回路プロセス用研磨剤の開発, 高知工科大学博士論文, pp.39-45, 2004年3月」、「特許第5967118号公報」、「特許第6047395号公報」を参考にした。 The method for measuring and calculating the surface silanol group density of the colloidal silica is described in "GW Sears, Jr., Analytical Chemistry, Vol.28, No.12, pp.1981-1983 (1956)." Shinichi Haba, Development of Abrasive for Semiconductor Integrated Circuit Process, Kochi University of Technology Doctoral Dissertation, pp.39-45, March 2004", "Patent No. 5967118", "Patent No. 6047395" .

コロイダルシリカの表面シラノール基密度は、4個/nm~15個/nmが好ましく、5個/nm~14個/nmがより好ましく、5.5個/nm~13個/nmが更に好ましい。コロイダルシリカの表面シラノール基密度が4個/nm以上であると、シリコンウェーハへの付着性に優れ、水溶性高分子との親和性に優れるため、研磨レートに優れ、シリコンウェーハの生産性に優れる。また、コロイダルシリカの表面シラノール基密度が15個/nm以下であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対してコロイダルシリカの強度に優れるため研磨レートに優れ、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れる。 The surface silanol group density of colloidal silica is preferably 4/nm 2 to 15/nm 2 , more preferably 5/nm 2 to 14/nm 2 , and 5.5/nm 2 to 13/nm. 2 is more preferred. When the surface silanol group density of colloidal silica is 4/nm 2 or more, it has excellent adhesion to silicon wafers and excellent affinity with water-soluble polymers, so the polishing rate is excellent and productivity of silicon wafers is improved. Excellent. In addition, when the surface silanol group density of colloidal silica is 15/nm 2 or less, the strength of colloidal silica is excellent for an object to be polished typified by a silicon wafer, so the polishing rate is excellent, and the particles in cleaning after polishing are excellent. It is excellent in removability such as.

コロイダルシリカの表面シラノール基密度は、テトラアルコキシシランの加水分解反応・縮合反応の条件を調整することで、所望の範囲に設定することができる。具体的には、以下の方法を用いることができる。
テトラアルコキシシランを主原料とする所謂ゾルゲル法は、酸や塩基等の触媒存在下でテトラアルコキシシランを加水分解し、生じたシラノール基を脱水縮合して、シロキサン結合を形成させつつ、粒子を成長させて、コロイダルシリカを得る方法である。その際、シラノール基は、縮合反応の進行に伴い消失していくが、例えば、加水分解反応・縮合反応時のテトラアルコキシシラン、溶媒・分散媒、触媒の組成、反応温度、反応時間等の条件の設定により、コロイダルシリカの内部や表面のシラノール基密度を高くすることができる。また、コロイダルシリカを熱水処理して、シロキサン結合を水和させることでも、表面シラノール基密度を高くすることができる。一方、コロイダルシリカを600℃~1250℃の乾燥ガス雰囲気で焼成等の処理を行うことにより、内部や表面のシラノール基密度を低くすることもできる。
The surface silanol group density of colloidal silica can be set within a desired range by adjusting the conditions for the hydrolysis reaction/condensation reaction of tetraalkoxysilane. Specifically, the following method can be used.
The so-called sol-gel method, which uses tetraalkoxysilane as the main raw material, hydrolyzes tetraalkoxysilane in the presence of a catalyst such as an acid or base, and dehydrates and condenses the resulting silanol groups to form siloxane bonds while growing particles. to obtain colloidal silica. At that time, the silanol group disappears as the condensation reaction progresses. can increase the density of silanol groups inside and on the surface of colloidal silica. The surface silanol group density can also be increased by subjecting colloidal silica to hydrothermal treatment to hydrate siloxane bonds. On the other hand, the silanol group density inside or on the surface can be lowered by subjecting colloidal silica to a treatment such as firing in a dry gas atmosphere at 600°C to 1250°C.

(平均1次粒子径)
本発明のコロイダルシリカは、BET法により測定した平均1次粒子径が30nm~70nmであることが好ましい。
(Average primary particle size)
The colloidal silica of the present invention preferably has an average primary particle size of 30 nm to 70 nm as measured by the BET method.

本明細書において、コロイダルシリカの平均1次粒子径は、BET法により測定したものとする。具体的には、比表面積自動測定装置を用いてコロイダルシリカの比表面積を測定し、下記式(3)を用い、密度を2.2g/cmとし、平均1次粒子径を算出するものとする。
平均1次粒子径(nm)=6000/(比表面積(m/g)×密度(g/cm)) ・・・ (3)
In this specification, the average primary particle size of colloidal silica is measured by the BET method. Specifically, the specific surface area of colloidal silica is measured using an automatic specific surface area measuring device, and the density is set to 2.2 g / cm 3 using the following formula (3), and the average primary particle size is calculated. do.
Average primary particle size (nm) = 6000/(specific surface area (m 2 /g) x density (g/cm 3 )) (3)

コロイダルシリカの平均1次粒子径は、15nm~100nmが好ましく、20nm~90nmがより好ましく、30nm~70nmが更に好ましい。コロイダルシリカの平均1次粒子径が15nm以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、シリカゾルの保存安定性に優れる。また、コロイダルシリカの平均1次粒子径が100nm以下であると、研磨時のシリコンウェーハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、シリカゾルの分散安定性に優れる。 The average primary particle size of colloidal silica is preferably 15 nm to 100 nm, more preferably 20 nm to 90 nm, even more preferably 30 nm to 70 nm. When the average primary particle size of the colloidal silica is 15 nm or more, the polishing rate for an object to be polished represented by a silicon wafer is excellent, and the storage stability of the silica sol is excellent. Further, when the average primary particle size of the colloidal silica is 100 nm or less, the surface roughness and flaws of the object to be polished typified by a silicon wafer during polishing can be reduced, and the dispersion stability of the silica sol is excellent.

コロイダルシリカの平均1次粒子径は、公知の条件・方法により、所望の範囲に設定することができる。 The average primary particle size of colloidal silica can be set within a desired range using known conditions and methods.

(平均2次粒子径)
本発明のコロイダルシリカは、DLS法により測定した平均2次粒子径が60nm~120nmであることが好ましい。
(Average secondary particle size)
The colloidal silica of the present invention preferably has an average secondary particle size of 60 nm to 120 nm as measured by the DLS method.

本明細書において、コロイダルシリカの平均2次粒子径は、DLS法により測定したものとする。具体的には、動的光散乱粒子径測定装置を用いて測定するものとする。 In this specification, the average secondary particle size of colloidal silica is measured by the DLS method. Specifically, it is measured using a dynamic light scattering particle size measuring device.

コロイダルシリカの平均2次粒子径は、40nm~200nmが好ましく、50nm~160nmがより好ましく、60nm~120nmが更に好ましい。コロイダルシリカの平均2次粒子径が40nm以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れ、シリカゾルの保存安定性に優れる。また、コロイダルシリカの平均2次粒子径が200nm以下であると、研磨時のシリコンウェーハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れ、シリカゾルの分散安定性に優れる。 The colloidal silica has an average secondary particle size of preferably 40 nm to 200 nm, more preferably 50 nm to 160 nm, even more preferably 60 nm to 120 nm. When the average secondary particle size of colloidal silica is 40 nm or more, the polishing rate for an object to be polished represented by a silicon wafer is excellent, the removability of particles and the like in cleaning after polishing is excellent, and the storage stability of silica sol is excellent. . In addition, when the average secondary particle diameter of colloidal silica is 200 nm or less, the surface roughness and scratches of the object to be polished typified by a silicon wafer during polishing can be reduced, and the removability of particles and the like in cleaning after polishing is excellent. , excellent dispersion stability of silica sol.

コロイダルシリカの平均2次粒子径は、公知の条件・方法により、所望の範囲に設定することができる。 The average secondary particle size of colloidal silica can be set within a desired range using known conditions and methods.

コロイダルシリカのcv値は、15~50が好ましく、20~40がより好ましい。コロイダルシリカのcv値が15以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、シリコンウェーハの生産性に優れる。また、コロイダルシリカのcv値が50以下であると、研磨時のシリコンウェーハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、研磨後の洗浄における粒子等の除去性に優れる。 The cv value of colloidal silica is preferably 15-50, more preferably 20-40. When the cv value of colloidal silica is 15 or more, the polishing rate for an object to be polished typified by a silicon wafer is excellent, and the productivity of silicon wafers is excellent. Also, when the cv value of colloidal silica is 50 or less, the surface roughness and scratches of the object to be polished, typified by a silicon wafer, during polishing can be reduced, and the removability of particles and the like in cleaning after polishing is excellent.

本明細書において、コロイダルシリカのcv値は、動的光散乱粒子径測定装置を用いてコロイダルシリカの平均2次粒子径を測定し、下記式(4)を用いてcv値を算出するものとする。
cv値=(標準偏差(nm)/平均2次粒子径(nm))×100 ・・・ (4)
In this specification, the cv value of colloidal silica is obtained by measuring the average secondary particle size of colloidal silica using a dynamic light scattering particle size measuring device, and calculating the cv value using the following formula (4). do.
cv value = (standard deviation (nm)/average secondary particle size (nm)) x 100 (4)

コロイダルシリカの会合比は、1.2~2.5が好ましく、1.5~2.2がより好ましい。コロイダルシリカの会合比が1.2以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れ、シリコンウェーハの生産性に優れる。また、コロイダルシリカの会合比が2.5以下であると、研磨時のシリコンウェーハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減でき、シリカゾルや研磨組成物中のコロイダルシリカの凝集を抑制することができ、シリカゾルや研磨組成物の保存安定性に優れる。 The association ratio of colloidal silica is preferably 1.2 to 2.5, more preferably 1.5 to 2.2. When the association ratio of colloidal silica is 1.2 or more, the polishing rate for an object to be polished represented by a silicon wafer is excellent, and the productivity of silicon wafers is excellent. In addition, when the association ratio of colloidal silica is 2.5 or less, surface roughness and scratches on the object to be polished, typified by silicon wafers, during polishing can be reduced, and aggregation of colloidal silica in the silica sol and polishing composition can be suppressed. and excellent storage stability of silica sol and polishing composition.

本明細書において、コロイダルシリカの会合比は、前述の測定方法にて測定した平均1次粒子径と前述の測定方法にて測定した平均2次粒子径とから、下記式(5)を用いて会合比を算出する。
会合比=平均2次粒子径/平均1次粒子径 ・・・ (5)
In this specification, the association ratio of colloidal silica is calculated using the following formula (5) from the average primary particle size measured by the above-described measuring method and the average secondary particle size measured by the above-described measuring method. Calculate the association ratio.
Association ratio = average secondary particle size/average primary particle size (5)

コロイダルシリカの粒子形状は、表面シラノール基密度が4個/nm以上であれば特に限定されないが、例えば、球状、鎖状、繭状(こぶ状や落花生状とも称される)、異形状(例えば、疣状、屈曲状、分岐状等)等が挙げられる。これらのコロイダルシリカの粒子形状の中でも、研磨時のシリコンウェーハに代表される被研磨体の表面粗さや傷を低減させたい場合は、球状が好ましく、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートをより高めたい場合は、異形状が好ましい。 The particle shape of colloidal silica is not particularly limited as long as the surface silanol group density is 4/nm 2 or more. For example, wart-shaped, curved, branched, etc.) and the like. Among these colloidal silica particle shapes, a spherical shape is preferable when it is desired to reduce the surface roughness and scratches of an object to be polished such as a silicon wafer during polishing, and the polishing rate for an object to be polished such as a silicon wafer. When it is desired to further increase , the irregular shape is preferable.

本発明のコロイダルシリカは、テトラアルコキシシランを主原料とする。
本明細書において、主原料とは、コロイダルシリカを構成する原料中、50質量%以上であることをいう。
The colloidal silica of the present invention uses tetraalkoxysilane as a main raw material.
In the present specification, the main raw material means 50% by mass or more of the raw materials constituting colloidal silica.

(コロイダルシリカの製造方法)
本発明のコロイダルシリカは、主原料のテトラアルコキシシランを加水分解反応・縮合反応させることで得られる。本発明のコロイダルシリカの製造方法は、公知の製造方法を用いればよい。
(Method for producing colloidal silica)
The colloidal silica of the present invention is obtained by hydrolyzing/condensing tetraalkoxysilane as a main raw material. A known production method may be used for the production method of the colloidal silica of the present invention.

テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン等が挙げられる。これらのテトラアルコキシシランは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのテトラアルコキシシランの中でも、加水分解反応が早く、未反応物が残留しづらく、生産性に優れ、安定なシリカゾルを容易に得ることができることから、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましく、テトラメトキシシランがより好ましい。 Examples of tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, and the like. These tetraalkoxysilanes may be used alone or in combination of two or more. Among these tetraalkoxysilanes, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferred because they undergo rapid hydrolysis, do not easily leave unreacted substances, are excellent in productivity, and can easily yield a stable silica sol. Methoxysilane is more preferred.

コロイダルシリカを構成する原料は、テトラアルコキシシラン以外に、テトラアルコキシシランを部分的に加水分解して得られる低縮合物等を用いてもよい。 As a raw material constituting colloidal silica, a low condensate obtained by partially hydrolyzing tetraalkoxysilane may be used in addition to tetraalkoxysilane.

加水分解反応・縮合反応を行う際の反応に用いる溶媒・分散媒は、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等が挙げられる。これらの溶媒・分散媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの溶媒・分散媒の中でも、加水分解反応・縮合反応で用いるものと副生するものとが同一で、製造上の利便性に優れることから、水、アルコールが好ましく、水、メタノールがより好ましい。 Examples of the solvent/dispersion medium used in the hydrolysis reaction/condensation reaction include water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and ethylene glycol. One of these solvents and dispersion media may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these solvents/dispersion media, water and alcohol are preferred, and water and methanol are more preferred, since the one used in the hydrolysis reaction/condensation reaction and the by-product are the same and are excellent in terms of convenience in production. .

加水分解反応・縮合反応を行う際、触媒存在下であってもよく、無触媒下であってもよいが、加水分解反応・縮合反応を促進できることから、触媒存在下が好ましい。
触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、ギ酸、クエン酸等の酸触媒、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、アンモニア、尿素、エタノールアミン、テトラメチル水酸化アンモニウム等のアルカリ触媒等が挙げられる。これらの触媒の中でも、触媒作用に優れ、粒子形状を制御しやすいことから、アルカリ触媒が好ましく、金属不純物の混入を抑制することができ、揮発性が高く縮合反応後の除去性に優れることから、アルカリ触媒が好ましく、アンモニアがより好ましい。
The hydrolysis/condensation reaction may be carried out in the presence of a catalyst or in the absence of a catalyst, but the presence of a catalyst is preferred because the hydrolysis/condensation reaction can be promoted.
Examples of catalysts include acid catalysts such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid, formic acid, and citric acid, and alkalis such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, ammonia, urea, ethanolamine, and tetramethylammonium hydroxide. A catalyst etc. are mentioned. Among these catalysts, alkali catalysts are preferable because they have excellent catalytic action and are easy to control the particle shape, they can suppress the contamination of metal impurities, and they are highly volatile and excellent in removability after the condensation reaction. , alkali catalysts are preferred, and ammonia is more preferred.

(シリカゾル)
本発明のシリカゾルは、本発明のコロイダルシリカ及び水を含む。
(silica sol)
The silica sol of the invention contains the colloidal silica of the invention and water.

コロイダルシリカの含有率は、シリカゾル全量100質量%中、3質量%~50質量%が好ましく、4質量%~40質量%がより好ましく、5質量%~30質量%が更に好ましい。コロイダルシリカの含有率が3質量%以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。また、コロイダルシリカの含有率が50質量%以下であると、シリカゾルや研磨組成物中のコロイダルシリカの凝集を抑制することができ、シリカゾルや研磨組成物の保存安定性に優れる。 The content of colloidal silica is preferably 3% by mass to 50% by mass, more preferably 4% by mass to 40% by mass, and even more preferably 5% by mass to 30% by mass, based on 100% by mass of the total silica sol. When the content of colloidal silica is 3% by mass or more, the polishing rate for an object to be polished typified by a silicon wafer is excellent. Further, when the colloidal silica content is 50% by mass or less, aggregation of the colloidal silica in the silica sol or the polishing composition can be suppressed, and the storage stability of the silica sol or the polishing composition is excellent.

水の含有率は、シリカゾル全量100質量%中、50質量%~97質量%が好ましく、60質量%~96質量%がより好ましく、70質量%~95質量%が更に好ましい。水の含有率が50質量%以上であると、シリカゾルや研磨組成物中のコロイダルシリカの凝集を抑制することができ、シリカゾルや研磨組成物の保存安定性に優れる。また、水の含有率が97質量%以下であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。 The content of water is preferably 50% by mass to 97% by mass, more preferably 60% by mass to 96% by mass, and even more preferably 70% by mass to 95% by mass, based on 100% by mass of the total amount of silica sol. When the water content is 50% by mass or more, aggregation of colloidal silica in the silica sol or polishing composition can be suppressed, and the storage stability of the silica sol or polishing composition is excellent. Further, when the water content is 97% by mass or less, the polishing rate for an object to be polished represented by a silicon wafer is excellent.

水としては、例えば、イオン交換水、蒸留水、純水、超純水等が挙げられる。 Examples of water include ion-exchanged water, distilled water, pure water, and ultrapure water.

本発明のシリカゾルは、コロイダルシリカ及び水以外に、その性能を損なわない範囲において、必要に応じて、酸化剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、pH緩衝剤、界面活性剤、キレート剤、抗菌・殺生物剤等の他の成分を含んでもよい。
特に、シリカゾルの保存安定性に優れることから、シリカゾル中に抗菌・殺生物剤を含ませることが好ましい。
In addition to colloidal silica and water, the silica sol of the present invention optionally contains oxidizing agents, preservatives, antifungal agents, pH adjusters, pH buffers, surfactants, and chelating agents, as long as the performance of the silica sol is not impaired. , other ingredients such as antibacterial and biocidal agents.
In particular, since the silica sol has excellent storage stability, it is preferable to include an antibacterial/biocide in the silica sol.

抗菌・殺生物剤としては、例えば、過酸化水素、アンモニア、第四級アンモニウム水酸化物、第四級アンモニウム塩、エチレンジアミン、グルタルアルデヒド、過酸化水素、p-ヒドロキシ安息香酸メチル、亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。これらの抗菌・殺生物剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの抗菌・殺生物剤の中でも、シリカゾルとの親和性に優れることから、過酸化水素が好ましい。
殺生物剤は、一般に殺菌剤と言われるものも含む。
Examples of antibacterial/biocide agents include hydrogen peroxide, ammonia, quaternary ammonium hydroxide, quaternary ammonium salts, ethylenediamine, glutaraldehyde, hydrogen peroxide, methyl p-hydroxybenzoate, and sodium chlorite. etc. One of these antibacterial/biocide agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among these antibacterial/biocide agents, hydrogen peroxide is preferable because of its excellent affinity with silica sol.
Biocides also include those commonly referred to as fungicides.

抗菌・殺生物剤の含有率は、シリカゾル全量100質量%中、0.0001質量%~10質量%が好ましく、0.001質量%~1質量%がより好ましい。抗菌・殺生物剤の含有率が0.0001質量%質量%以上であると、シリカゾルの保存安定性に優れる。抗菌・殺生物剤の含有率が10質量%以下であると、シリカゾルの本来の性能を損なわない。 The content of the antibacterial/biocide is preferably 0.0001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.001% by mass to 1% by mass, based on 100% by mass of the total silica sol. When the content of the antibacterial/biocide is 0.0001% by mass or more, the storage stability of the silica sol is excellent. When the content of the antibacterial/biocide is 10% by mass or less, the original performance of the silica sol is not impaired.

本発明のシリカゾルは、下記に示す理由により、金属不純物含有率が1ppm以下であるであることが好ましい。
半導体デバイスのシリコンウェーハの研磨において、金属不純物が被研磨体の表面に付着・汚染することで、ウェーハ特性に悪影響を及ぼすと共に、ウェーハ内部に拡散して品質が劣化するため、このようなウェーハによって製造された半導体デバイスの性能が著しく低下する。
また、本発明のシリカゾルは、コロイダルシリカの表面シラノール基密度を最適化することで、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対して、優れた研磨レートを達成することができる。シリカゾル中に金属不純物が存在すると、酸性を示す表面シラノール基と金属不純物とが配位的な相互作用が発生し、表面シラノール基の化学的性質(酸性度等)を変化させたり、コロイダルシリカ表面の立体的な環境(コロイダルシリカの凝集のしやすさ等)を変化させたり、研磨レートに影響を及ぼす。
The silica sol of the present invention preferably has a metal impurity content of 1 ppm or less for the following reasons.
In the polishing of silicon wafers for semiconductor devices, metallic impurities adhering to and contaminating the surface of the object to be polished adversely affect the characteristics of the wafer and diffuse into the inside of the wafer, degrading quality. The performance of the manufactured semiconductor device is significantly degraded.
In addition, the silica sol of the present invention can achieve an excellent polishing rate for an object to be polished typified by a silicon wafer by optimizing the surface silanol group density of colloidal silica. When metal impurities are present in the silica sol, coordinated interactions occur between the surface silanol groups showing acidity and the metal impurities, changing the chemical properties (acidity, etc.) of the surface silanol groups, changes the three-dimensional environment (e.g., the ease with which colloidal silica agglomerates) and affects the polishing rate.

本明細書において、シリカゾルの金属不純物含有率は、高周波誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)により測定したものとする。具体的には、シリカゾル2gを正確に量り取り、硫酸とフッ酸を加え、加温・溶解・蒸発させ、残存した硫酸滴に総量が正確に10gとなるよう純水を加えて試験液を作成し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置を用いて測定するものとする。対象の金属は、ナトリウム、カリウム、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、コバルト、クロム、銅、マンガン、鉛、チタン、銀とする。 In this specification, the content of metal impurities in silica sol is measured by high frequency inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Specifically, 2 g of silica sol is accurately weighed, sulfuric acid and hydrofluoric acid are added, heated, dissolved and evaporated, and pure water is added to the remaining sulfuric acid droplets so that the total amount is exactly 10 g to create a test solution. shall be measured using a high frequency inductively coupled plasma mass spectrometer. The target metals are sodium, potassium, iron, aluminum, calcium, magnesium, zinc, cobalt, chromium, copper, manganese, lead, titanium, and silver.

シリカゾルの金属不純物含有率は、テトラアルコキシシランを主原料として加水分解反応・縮合反応(ゾルゲル法)を行うことで、1ppm以下とすることができる。
水ガラス等の珪酸アルカリの脱イオンによる方法では、原料由来のナトリウム等が残存するため、シリカゾルの金属不純物含有率を1ppm以下とすることが困難である。
The metal impurity content of the silica sol can be reduced to 1 ppm or less by performing a hydrolysis reaction/condensation reaction (sol-gel method) using tetraalkoxysilane as a main raw material.
In the method of deionizing alkali silicate such as water glass, it is difficult to reduce the metal impurity content of the silica sol to 1 ppm or less because sodium and the like derived from raw materials remain.

(シリカゾルの製造方法)
本発明のシリカゾルは、コロイダルシリカ製造直後の反応液中の成分のうち、不必要な成分を除去し、必要な成分を添加することで得られる。本発明のシリカゾルの製造方法は、公知の製造方法を用いればよい。
(Method for producing silica sol)
The silica sol of the present invention can be obtained by removing unnecessary components and adding necessary components from among the components in the reaction solution immediately after colloidal silica production. A known production method may be used as the method for producing the silica sol of the present invention.

本発明のシリカゾルは、その性能を損なわない範囲において、コロイダルシリカ製造直後の反応液中のコロイダルシリカ及び水以外の成分が残存していてもよい。例えば、アルコール等の溶媒・分散媒、アンモニア等の触媒等が挙げられる。 In the silica sol of the present invention, components other than colloidal silica and water may remain in the reaction solution immediately after production of colloidal silica as long as the performance is not impaired. Examples thereof include solvents/dispersion media such as alcohols, catalysts such as ammonia, and the like.

シリカゾル中のコロイダルシリカの含有率や水の含有率は、コロイダルシリカ製造直後の反応液中の不必要な成分を除去した後に、水を添加することで調整することができる。 The content of colloidal silica and the content of water in the silica sol can be adjusted by adding water after removing unnecessary components in the reaction solution immediately after production of colloidal silica.

シリカゾルの製造において、粗大粒子を除去したり、微粒子による凝集を回避したりするために、ろ過工程を含んでもよい。
ろ過の方法としては、例えば、常圧下での自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、遠心ろ過等が挙げられる。
ろ過は、シリカゾルの製造において、任意のタイミング、任意の回数行ってもよいが、研磨組成物の保存安定性や研磨性能が優れることから、研磨組成物の調製直前に行うことが好ましい。
In the production of silica sol, a filtration step may be included in order to remove coarse particles or avoid aggregation due to fine particles.
Filtration methods include, for example, natural filtration under normal pressure, reduced pressure filtration, pressure filtration, centrifugal filtration and the like.
Filtration may be performed at any time and any number of times in the production of silica sol, but is preferably performed immediately before preparation of the polishing composition because the polishing composition has excellent storage stability and polishing performance.

シリカゾルのpHは、6.0~9.0が好ましく、7.0~8.0がより好ましい。シリカゾルのpHが6.0以上であると、シリカゾルの長期間の保存安定性に優れる。また、シリカゾルのpHが9.0以下であると、コロイダルシリカの凝集を抑制することができ、シリカゾルの分散安定性に優れる。 The pH of the silica sol is preferably 6.0-9.0, more preferably 7.0-8.0. When the pH of the silica sol is 6.0 or more, the long-term storage stability of the silica sol is excellent. Further, when the pH of the silica sol is 9.0 or less, aggregation of colloidal silica can be suppressed, and the silica sol has excellent dispersion stability.

(研磨組成物)
本発明の研磨組成物は、本発明のシリカゾル及び水溶性高分子を含む。
水溶性高分子は、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨組成物の濡れ性を高める。水溶性高分子は、水親和性の高い官能基を保有する高分子であることが好ましく、この水親和性の高い官能基とコロイダルシリカの表面シラノール基との親和性が高く、研磨組成物中でより近傍にコロイダルシリカと水溶性高分子とが安定して分散する。そのため、シリコンウェーハに代表される被研磨体への研磨の際、コロイダルシリカと水溶性高分子との効果が相乗的に機能する。
(Polishing composition)
The polishing composition of the invention contains the silica sol of the invention and a water-soluble polymer.
A water-soluble polymer enhances the wettability of the polishing composition to an object to be polished, typified by a silicon wafer. The water-soluble polymer is preferably a polymer having a functional group with high water affinity. Colloidal silica and water-soluble polymer are stably dispersed in the vicinity of each other. Therefore, the effects of colloidal silica and the water-soluble polymer work synergistically when polishing an object to be polished, typified by a silicon wafer.

水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドン骨格を有する共重合体、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体等が挙げられる。
セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、加水分解処理を施したヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
ポリビニルピロリドン骨格を有する共重合体としては、例えば、ポリビニルアルコールとポリビニルピロリドンとのグラフト共重合体等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン構造を有する重合体としては、例えば、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体等が挙げられる。
これらの水溶性高分子は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの水溶性高分子の中でも、コロイダルシリカの表面シラノール基との親和性が高く、相乗的に作用して被研磨体の表面に良好な親水性を与えることから、セルロース誘導体が好ましく、ヒドロキシエチルセルロースがより好ましい。
Examples of water-soluble polymers include cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, copolymers having a polyvinylpyrrolidone skeleton, and polymers having a polyoxyalkylene structure.
Examples of cellulose derivatives include hydroxyethylcellulose, hydrolyzed hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose and the like.
Examples of copolymers having a polyvinylpyrrolidone skeleton include graft copolymers of polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone.
Examples of polymers having a polyoxyalkylene structure include polyoxyethylene, polyoxypropylene, copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, and the like.
These water-soluble polymers may be used singly or in combination of two or more. Among these water-soluble polymers, cellulose derivatives are preferred because they have a high affinity with the surface silanol groups of colloidal silica and act synergistically to impart good hydrophilicity to the surface of the object to be polished, and hydroxyethyl cellulose. is more preferred.

水溶性高分子の質量平均分子量は、1,000~3,000,000が好ましく、5,000~2,000,000がより好ましく、10,000~1,000,000が更に好ましい。水溶性高分子の質量平均分子量が1,000以上であると、研磨組成物の親水性が向上する。また、水溶性高分子の質量平均分子量が3,000,000以下であると、シリカゾルとの親和性に優れ、シリコンウェーハに代表される被研磨体に対する研磨レートに優れる。 The weight average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 1,000 to 3,000,000, more preferably 5,000 to 2,000,000, even more preferably 10,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is 1,000 or more, the hydrophilicity of the polishing composition is improved. Further, when the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is 3,000,000 or less, the affinity with silica sol is excellent, and the polishing rate for an object to be polished typified by a silicon wafer is excellent.

本明細書において、水溶性高分子の質量平均分子量は、ポリエチレンオキサイド換算で、0.1mol/LのNaCl溶液を移動相とする条件で、サイズ排除クロマトグラフィーにより測定するものとする。 In the present specification, the weight average molecular weight of the water-soluble polymer is measured by size exclusion chromatography in terms of polyethylene oxide under the condition that a 0.1 mol/L NaCl solution is used as a mobile phase.

水溶性高分子の含有率は、研磨組成物全量100質量%中、0.02質量%~10質量%が好ましく、0.05質量%~5質量%がより好ましい。水溶性高分子の含有率が0.02質量%以上であると、研磨組成物の親水性が向上する。また、水溶性高分子の含有率が10質量%以下であると、研磨組成物調製時のコロイダルシリカの凝集を抑制することができる。 The content of the water-soluble polymer is preferably 0.02% by mass to 10% by mass, more preferably 0.05% by mass to 5% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the polishing composition. When the content of the water-soluble polymer is 0.02% by mass or more, the hydrophilicity of the polishing composition is improved. Moreover, when the content of the water-soluble polymer is 10% by mass or less, aggregation of colloidal silica during preparation of the polishing composition can be suppressed.

研磨組成物のpHは、8.0~12.0が好ましく、9.0~11.0がより好ましい。研磨組成物のpHが8.0以上であると、研磨組成物中のコロイダルシリカの凝集を抑制することができ、研磨組成物の分散安定性に優れる。また、研磨組成物のpHが12.0以下であると、コロイダルシリカの溶解を抑制することができ、研磨組成物の安定性に優れる。
研磨組成物のpHは、後述するpH調整剤を添加することで、所望の範囲に設定することができる。
The pH of the polishing composition is preferably 8.0 to 12.0, more preferably 9.0 to 11.0. When the pH of the polishing composition is 8.0 or more, aggregation of colloidal silica in the polishing composition can be suppressed, and the dispersion stability of the polishing composition is excellent. Moreover, when the pH of the polishing composition is 12.0 or less, dissolution of colloidal silica can be suppressed, and the stability of the polishing composition is excellent.
The pH of the polishing composition can be set within a desired range by adding a pH adjuster, which will be described later.

本発明の研磨組成物は、シリカゾル及び水溶性高分子以外に、その性能を損なわない範囲において、必要に応じて、塩基性化合物、研磨促進剤、界面活性剤、親水性化合物、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、pH緩衝剤、界面活性剤、キレート剤、抗菌・殺生物剤等の他の成分を含んでもよい。
特に、シリコンウェーハに代表される被研磨体の表面に化学的な作用を与えて化学的研磨(ケミカルエッチング)ができ、コロイダルシリカの表面シラノール基との相乗効果により、シリコンウェーハに代表される被研磨体の研磨速度を向上させることができることから、研磨組成物中に塩基性化合物を含ませることが好ましい。
In addition to the silica sol and the water-soluble polymer, the polishing composition of the present invention may optionally contain a basic compound, a polishing accelerator, a surfactant, a hydrophilic compound, a preservative, and an antiseptic within a range that does not impair its performance. Other ingredients such as fungicides, pH adjusters, pH buffers, surfactants, chelating agents, antibacterials and biocides may also be included.
In particular, chemical polishing (chemical etching) can be performed by giving a chemical action to the surface of an object to be polished, typified by a silicon wafer. It is preferable to include a basic compound in the polishing composition because it can improve the polishing rate of the polishing body.

塩基性化合物としては、例えば、有機塩基性化合物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属炭酸塩、アンモニア等が挙げられる。これらの塩基性化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの塩基性化合物の中でも、水溶性が高く、コロイダルシリカや水溶性高分子との親和性に優れることから、アンモニア、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、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウムが好ましく、アンモニア、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がより好ましく、アンモニアが更に好ましい。 Basic compounds include, for example, organic basic compounds, alkali metal hydroxides, alkali metal hydrogencarbonates, alkali metal carbonates, and ammonia. These basic compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these basic compounds, ammonia, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium hydrogencarbonate, and ammonium carbonate are preferred because of their high water solubility and excellent affinity with colloidal silica and water-soluble polymers. , ammonia, tetramethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide are more preferred, and ammonia is even more preferred.

塩基性化合物の含有率は、研磨組成物全量100質量%中、0.001質量%~5質量%が好ましく、0.01質量%~3質量%がより好ましい。塩基性化合物の含有率が0.001質量%以上であると、シリコンウェーハに代表される被研磨体の研磨速度を向上させることができる。また、塩基性化合物の含有率が5質量%以下であると、研磨組成物の安定性に優れる。 The basic compound content is preferably 0.001% by mass to 5% by mass, more preferably 0.01% by mass to 3% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the polishing composition. When the content of the basic compound is 0.001% by mass or more, the polishing rate of the object to be polished typified by a silicon wafer can be improved. Moreover, when the content of the basic compound is 5% by mass or less, the stability of the polishing composition is excellent.

本発明の研磨組成物は、本発明のシリカゾル、水溶性高分子、及び、必要に応じて、他の成分を混合することで得られるが、保管・運搬を考慮し、一旦高濃度で調製し、研磨直前に水等で希釈してもよい。 The polishing composition of the present invention is obtained by mixing the silica sol of the present invention, a water-soluble polymer, and, if necessary, other components. , may be diluted with water or the like immediately before polishing.

(用途)
本発明のコロイダルシリカ、シリカゾル及び研磨組成物は、研磨用途に好適に用いることができ、例えば、シリコンウェーハ等の半導体材料の研磨、ハードディスク基板等の電子材料の研磨、集積回路を製造する際の平坦化工程における研磨(化学的機械的研磨)、フォトマスクや液晶に用いる合成石英ガラス基板の研磨、磁気ディスク基板の研磨等に用いることができ、シリコン表面への親和性に優れることから、シリコンウェーハの研磨に特に好適に用いることができる。
(Application)
The colloidal silica, silica sol, and polishing composition of the present invention can be suitably used for polishing purposes. It can be used for polishing (chemical-mechanical polishing) in the planarization process, polishing synthetic quartz glass substrates used for photomasks and liquid crystals, polishing magnetic disk substrates, etc. Since it has an excellent affinity for silicon surfaces, silicon It can be used particularly preferably for polishing wafers.

本発明のコロイダルシリカ、シリカゾル及び研磨組成物を用いてシリコンウェーハを研磨することで、シリコンウェーハの金属不純物による付着・汚染を抑制することができ、製造時間短縮化を可能とすることから、高純度シリコンウェーハの生産性に優れる。 By polishing a silicon wafer using the colloidal silica, silica sol, and polishing composition of the present invention, adhesion and contamination of the silicon wafer by metal impurities can be suppressed, and the production time can be shortened. Excellent productivity of pure silicon wafers.

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below using examples, but the present invention is not limited to the description of the following examples unless it departs from the gist thereof.

(平均1次粒子径の測定)
実施例・比較例で得られたシリカゾルを凍結乾燥し、比表面積自動測定装置「フローソーブII」(機種名、株式会社島津製作所製)を用いて、コロイダルシリカの比表面積を測定し、下記式(3)を用い、密度を2.2g/cmとし、て平均1次粒子径を算出した。
平均1次粒子径(nm)=6000/(比表面積(m/g)×密度(g/cm)) ・・・ (3)
(Measurement of average primary particle size)
The silica sol obtained in Examples and Comparative Examples was freeze-dried, and the specific surface area of colloidal silica was measured using an automatic specific surface area measuring device "Flowsorb II" (model name, manufactured by Shimadzu Corporation), and the following formula ( 3) was used to calculate the average primary particle size with a density of 2.2 g/cm 3 .
Average primary particle size (nm) = 6000/(specific surface area (m 2 /g) x density (g/cm 3 )) (3)

(平均2次粒子径・cv値の測定)
実施例・比較例で得られたシリカゾルを、動的光散乱粒子径測定装置「ゼーターサイザーナノZS」(機種名、マルバーン社製)を用いて、コロイダルシリカの平均2次粒子径を測定し、下記式(4)を用いてcv値を算出した。
cv値=(標準偏差(nm)/平均2次粒子径(nm))×100 ・・・ (4)
(Measurement of average secondary particle diameter and cv value)
For the silica sol obtained in Examples and Comparative Examples, the average secondary particle size of colloidal silica was measured using a dynamic light scattering particle size measuring device "Zetasizer Nano ZS" (model name, manufactured by Malvern), The cv value was calculated using the following formula (4).
cv value = (standard deviation (nm)/average secondary particle size (nm)) x 100 (4)

(会合比の算出)
測定した平均1次粒子径と平均2次粒子径とから、下記式(5)を用いて会合比を算出した。
会合比=平均2次粒子径/平均1次粒子径 ・・・ (5)
(Calculation of association ratio)
From the measured average primary particle size and average secondary particle size, the association ratio was calculated using the following formula (5).
Association ratio = average secondary particle size/average primary particle size (5)

(表面シラノール基密度)
実施例・比較例で得られたシリカゾルの、シリカ1.5gに相当する量を、200mLトールビーカーに採取し、純水を加えて液量を90mLにした。
25℃の環境下、トールビーカーにpH電極を挿入し、マグネティックスターラーにより試験液を5分間撹拌させた。マグネティックスターラーによる攪拌を続けた状態で、pHが3.6になるまで0.1mol/Lの塩酸水溶液を加えた。トールビーカーからpH電極を取り外し、マグネティックスターラーによる攪拌を続けた状態で、塩化ナトリウムを30g加え、純水を徐々に加えながら塩化ナトリウムを完全に溶解させ、最終的に試験液の総量が150mLになるまで純水を加え、マグネティックスターラーにより試験液を5分間撹拌させ、試験液を得た。
(Surface silanol group density)
An amount corresponding to 1.5 g of silica of the silica sol obtained in Examples and Comparative Examples was collected in a 200 mL tall beaker, and pure water was added to adjust the liquid volume to 90 mL.
In an environment of 25° C., the pH electrode was inserted into a tall beaker, and the test solution was stirred for 5 minutes with a magnetic stirrer. While stirring with a magnetic stirrer was continued, a 0.1 mol/L hydrochloric acid aqueous solution was added until the pH reached 3.6. Remove the pH electrode from the tall beaker, add 30 g of sodium chloride while continuing to stir with a magnetic stirrer, and gradually add pure water to completely dissolve the sodium chloride until the total volume of the test solution reaches 150 mL. Pure water was added to the temperature, and the test solution was stirred for 5 minutes with a magnetic stirrer to obtain a test solution.

得られた試験液の入ったトールビーカーを、自動滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)にセットし、装置付属のpH電極とビュレットをトールビーカーに挿入して、マグネティックスターラーにより試験液を撹拌させながら、ビュレットを通じて0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、pHが4.0から9.0になるのに要する0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の滴定量A(mL)を測定した。
下記式(1)を用いて、コロイダルシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の消費量V(mL)を算出し、下記式(2)を用いて、コロイダルシリカの表面シラノール基密度ρ(個/nm)を算出した。
V=(A×f×100×1.5)/(W×C) ・・・ (1)
A:コロイダルシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の滴定量(mL)
f:用いた0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液の力価
C:シリカゾル中のコロイダルシリカ濃度(質量%)
W:シリカゾルの採取量(g)
ρ=(B×N)/(1018×M×SBET) ・・・ (2)
B:Vから算出したシリカ1.5gあたりのpHが4.0から9.0になるのに要した水酸化ナトリウム量(mol)
:アボガドロ数(個/mol)
M:シリカ量(1.5g)
BET:平均1次粒子径の算出の際に測定したコロイダルシリカの比表面積(m/g)
The tall beaker containing the obtained test solution is set in an automatic titrator "COM-1600" (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.), the pH electrode and burette attached to the device are inserted into the tall beaker, and the test is performed with a magnetic stirrer. While stirring the liquid, 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution is added dropwise through a burette, and the titration amount of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution required to change the pH from 4.0 to 9.0 A (mL) was measured.
Using the following formula (1), the consumption V (mL) of 0.1 mol/L sodium hydroxide aqueous solution required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of colloidal silica was calculated. Then, the surface silanol group density ρ (number/nm 2 ) of colloidal silica was calculated using the following formula (2).
V=(A×f×100×1.5)/(W×C) (1)
A: Titration volume (mL) of 0.1 mol/L sodium hydroxide aqueous solution required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of colloidal silica
f: titer of 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution used C: colloidal silica concentration in silica sol (% by mass)
W: amount of silica sol collected (g)
ρ=(B×N A )/(10 18 ×M×S BET ) (2)
B: Amount of sodium hydroxide (mol) required for pH to change from 4.0 to 9.0 per 1.5 g of silica calculated from V
N A : Avogadro's number (number/mol)
M: amount of silica (1.5 g)
S BET : Specific surface area (m 2 /g) of colloidal silica measured when calculating average primary particle size

(研磨レート)
実施例・比較例で得られたシリカゾル97.5gに、29質量%アンモニア水3gを加えて混合し、pH10.7のシリカゾルを得た。得られたpH10.7のシリカゾルに、1.4質量%ヒドロキシエチルセルロース水溶液(「SE550」(商品名)、株式会社ダイセル製、質量平均分子量約80万)40gを加えて混合し、更に、純水62.5gを加えて混合し、1μmのメンブレンフィルターでろ過し、pH10.5の研磨組成物を得た。
(polishing rate)
To 97.5 g of the silica sol obtained in Examples and Comparative Examples, 3 g of 29% by mass aqueous ammonia was added and mixed to obtain a silica sol having a pH of 10.7. To the resulting silica sol having a pH of 10.7, 40 g of a 1.4% by mass hydroxyethyl cellulose aqueous solution (“SE550” (trade name), manufactured by Daicel Corporation, mass average molecular weight of about 800,000) was added and mixed, and then pure water was added. 62.5 g was added and mixed, and filtered through a 1 μm membrane filter to obtain a polishing composition with a pH of 10.5.

得られた研磨組成物を純水で30倍に希釈し、3cm角に切り出したシリコンチップ(p型、結晶方位<100>)を、以下の研磨条件で研磨した。
研磨装置:ドクターラップ「ML-180」(機種名、株式会社マルトー製)及び簡易駆動アーム「MLK-250」(機種名、株式会社マルトー製)
荷重:200g/cm
定盤回転数:150rpm
ウェーハホルダ回転数:150rpm
研磨パッド:スウェードタイプ
研磨組成物の供給速度:30mL/分
研磨時間:1hr
実施例で得られたシリカゾルの相対研磨レートを、下記式(6)を用いて算出した。
相対研磨レート=(実施例のシリコンチップの研磨前後の質量差(g)/研磨時間(時間))/(比較例1のシリコンチップの研磨前後の質量差(g)/研磨時間(時間)) ・・・ (6)
The resulting polishing composition was diluted 30 times with pure water, and a silicon chip (p-type, crystal orientation <100>) cut into a 3 cm square was polished under the following polishing conditions.
Polishing device: Doctor lap "ML-180" (model name, manufactured by Maruto Co., Ltd.) and simple drive arm "MLK-250" (model name, manufactured by Maruto Co., Ltd.)
Load: 200g/ cm2
Surface plate rotation speed: 150 rpm
Wafer holder rotation speed: 150 rpm
Polishing pad: Suede type Supply rate of polishing composition: 30 mL/min Polishing time: 1 hr
The relative polishing rate of silica sol obtained in Examples was calculated using the following formula (6).
Relative polishing rate = (difference in mass before and after polishing of silicon chip of Example (g)/polishing time (hour))/(difference in mass before and after polishing of silicon chip of Comparative Example 1 (g)/time of polishing (hour)) ... (6)

(金属不純物含有率)
実施例2で得られたシリカゾル2gを正確に量り取り、硫酸とフッ酸を加え、加温・溶解・蒸発させ、残存した硫酸滴に総量が正確に10gとなるよう純水を加えて試験液を作成し、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置「ELEMENT2」(機種名、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて、金属不純物含有率を測定した。
金属不純物含有率は、ナトリウムが0.290ppm、カリウムが0.020ppm、鉄が0.002ppm、アルミニウムが0.013ppm、カルシウムが0.024ppm、マグネシウムが0.001ppm、亜鉛が0.026ppm、コバルト、クロム、銅、マンガン、鉛、チタン、銀がいずれも0.001ppm未満であった。
(Metal impurity content)
Accurately weigh 2 g of the silica sol obtained in Example 2, add sulfuric acid and hydrofluoric acid, heat, dissolve and evaporate, add pure water to the remaining sulfuric acid droplets so that the total amount is exactly 10 g, and prepare a test solution. was prepared, and the metal impurity content was measured using a high-frequency inductively coupled plasma mass spectrometer "ELEMENT2" (model name, manufactured by Thermo Fisher Scientific).
The metal impurity content is 0.290 ppm sodium, 0.020 ppm potassium, 0.002 ppm iron, 0.013 ppm aluminum, 0.024 ppm calcium, 0.001 ppm magnesium, 0.026 ppm zinc, cobalt, All of chromium, copper, manganese, lead, titanium and silver were less than 0.001 ppm.

[実施例1]
テトラメトキシシランとメタノールとを3:1(体積比)で混合し、原料溶液を調製した。温度計、攪拌機、供給管、留出ラインを備えた反応槽に、予めメタノール、純水、アンモニアを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒中の水の濃度は32質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度は2質量%であった。
反応溶媒の温度を30℃に保持しながら、反応溶媒と原料溶液とを2.3:1(体積比)とし、原料溶液を180分間、均等速度で反応槽へ滴下し、シリカゾルを得た。得られたシリカゾルを、コロイダルシリカの含有率が約20質量%になるように、液量を純水追加で調整しながら、温度を上げてメタノールとアンモニアの除去を行い、コロイダルシリカの含有率が約20質量%のシリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 1]
A raw material solution was prepared by mixing tetramethoxysilane and methanol at a volume ratio of 3:1. A reaction solvent prepared by mixing methanol, pure water, and ammonia in advance was charged in a reaction tank equipped with a thermometer, a stirrer, a supply pipe, and a distillation line. The concentration of water in the reaction solvent was 32% by mass, and the concentration of ammonia in the reaction solvent was 2% by mass.
While maintaining the temperature of the reaction solvent at 30° C., the ratio of the reaction solvent to the raw material solution was adjusted to 2.3:1 (volume ratio), and the raw material solution was added dropwise to the reaction tank at a uniform rate for 180 minutes to obtain silica sol. The resulting silica sol was heated to remove methanol and ammonia while adjusting the liquid volume by adding pure water so that the content of colloidal silica was about 20% by mass. A silica sol of about 20% by weight was obtained.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例2]
反応溶媒中の水の濃度を26質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.9質量%、反応溶媒と原料溶液とを2.5:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 2]
Example 1 except that the concentration of water in the reaction solvent was 26% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.9% by mass, and the ratio of the reaction solvent to the raw material solution was 2.5:1 (volume ratio). A silica sol was obtained by performing the same operation.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例3]
反応溶媒中の水の濃度を26質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.7質量%、反応溶媒の温度を28℃に保持しながら、反応溶媒と原料溶液とを2.5:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 3]
The concentration of water in the reaction solvent was 26% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.7% by mass, and the temperature of the reaction solvent was maintained at 28°C. A silica sol was obtained in the same manner as in Example 1 except that (volume ratio) was used.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例4]
反応溶媒中の水の濃度を26質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.7質量%、反応溶媒と原料溶液とを2.5:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 4]
Example 1 except that the concentration of water in the reaction solvent was 26% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.7% by mass, and the ratio of the reaction solvent to the raw material solution was 2.5:1 (volume ratio). A silica sol was obtained by performing the same operation.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例5]
反応溶媒中の水の濃度を32質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.5質量%、反応溶媒の温度を33℃に保持しながら、反応溶媒と原料溶液とを2.3:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 5]
The concentration of water in the reaction solvent was 32% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.5% by mass, and the temperature of the reaction solvent was maintained at 33°C. A silica sol was obtained in the same manner as in Example 1 except that (volume ratio) was used.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例6]
反応溶媒中の水の濃度を35質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.9質量%、反応溶媒と原料溶液とを2.4:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 6]
Example 1 except that the concentration of water in the reaction solvent was 35% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.9% by mass, and the ratio of the reaction solvent to the raw material solution was 2.4:1 (volume ratio). A silica sol was obtained by performing the same operation.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[実施例7]
反応溶媒中の水の濃度を26質量%、反応溶媒中のアンモニアの濃度を1.8質量%、反応溶媒と原料溶液とを2.5:1(体積比)とした以外は、実施例1と同様に操作を行い、シリカゾルを得た。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Example 7]
Example 1 except that the concentration of water in the reaction solvent was 26% by mass, the concentration of ammonia in the reaction solvent was 1.8% by mass, and the ratio of the reaction solvent to the raw material solution was 2.5:1 (volume ratio). A silica sol was obtained by performing the same operation.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

[比較例1]
シリカゾルとして、超高純度コロイダルシリカ「PL-7」(商品名、扶桑化学工業株式会社製)を用いた。
得られたシリカゾルの評価結果を、表1に示す。
[Comparative Example 1]
Ultra-pure colloidal silica “PL-7” (trade name, manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd.) was used as silica sol.
Table 1 shows the evaluation results of the obtained silica sol.

Figure 0007206695000001
Figure 0007206695000001

表1から分かるように、表面シラノール基密度が大きい実施例1~7で得られたシリカゾルは、表面シラノール基密度が小さい比較例1で得られたシリカゾルと比較して、研磨レートに優れた。 As can be seen from Table 1, the silica sols obtained in Examples 1 to 7 having a high surface silanol group density had excellent polishing rates compared to the silica sol obtained in Comparative Example 1 having a low surface silanol group density.

本発明のコロイダルシリカ、シリカゾル及び研磨組成物は、研磨用途に好適に用いることができ、例えば、シリコンウェーハ等の半導体材料の研磨、ハードディスク基板等の電子材料の研磨、集積回路を製造する際の平坦化工程における研磨(化学的機械的研磨)、フォトマスクや液晶に用いる合成石英ガラス基板の研磨、磁気ディスク基板の研磨等に用いることができ、シリコン表面への親和性に優れることから、シリコンウェーハの研磨に特に好適に用いることができる。 The colloidal silica, silica sol, and polishing composition of the present invention can be suitably used for polishing purposes. It can be used for polishing (chemical-mechanical polishing) in the planarization process, polishing synthetic quartz glass substrates used for photomasks and liquid crystals, polishing magnetic disk substrates, etc. Since it has an excellent affinity for silicon surfaces, silicon It can be used particularly preferably for polishing wafers.

Claims (9)

シリコンウェーハ研磨用のシリカゾルであって、
コロイダルシリカ及び水を含み、
金属不純物含有率が、1ppm以下であり、
シアーズ法により測定した該コロイダルシリカの表面シラノール基密度が、5個/nm~14個/nmであり、
該コロイダルシリカのcv値が15~50である、シリカゾル。
A silica sol for polishing silicon wafers,
containing colloidal silica and water,
The metal impurity content is 1 ppm or less,
The surface silanol group density of the colloidal silica measured by the Sears method is 5/nm 2 to 14/nm 2 ,
A silica sol , wherein the colloidal silica has a cv value of 15-50.
BET法により測定した前記コロイダルシリカの平均1次粒子径が、15nm~100nmである、請求項1に記載のシリカゾル。 The silica sol according to claim 1, wherein the colloidal silica has an average primary particle size of 15 nm to 100 nm as measured by the BET method. DLS法により測定した前記コロイダルシリカの平均2次粒子径が、40nm~200nmである、請求項1又は2に記載のシリカゾル。 3. The silica sol according to claim 1, wherein the colloidal silica has an average secondary particle size of 40 nm to 200 nm as measured by the DLS method. 前記コロイダルシリカの含有率が、前記シリカゾル全量100質量%中、3質量%~50質量%である、請求項1~のいずれか1項に記載のシリカゾル。 The silica sol according to any one of claims 1 to 3 , wherein the colloidal silica content is 3% by mass to 50% by mass in 100% by mass of the total amount of the silica sol. 請求項1~のいずれか1項に記載のシリカゾル及び水溶性高分子を含む、研磨組成物。 A polishing composition comprising the silica sol according to any one of claims 1 to 4 and a water-soluble polymer. 請求項に記載の研磨組成物を用いてシリコンウェーハを研磨する、シリコンウェーハの研磨方法。 A method for polishing a silicon wafer, comprising polishing a silicon wafer using the polishing composition according to claim 5 . 請求項に記載のシリコンウェーハの研磨方法を含む、シリコンウェーハの製造方法。 A method for manufacturing a silicon wafer, comprising the method for polishing a silicon wafer according to claim 6 . 請求項1~のいずれか1項に記載のシリカゾルを含む、化学的機械的研磨組成物。 A chemical mechanical polishing composition comprising the silica sol according to any one of claims 1 to 4 . 請求項に記載の化学的機械的研磨組成物を用いて化学的機械的研磨を行う工程を含む、半導体デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of performing chemical mechanical polishing using the chemical mechanical polishing composition according to claim 8 .
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