JP7508275B2 - Polishing composition, polishing method, and method for producing semiconductor substrate - Google Patents

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Description

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

近年、半導体基板表面の多層配線化に伴い、デバイスを製造する際に、物理的に半導体基板を研磨して平坦化する、いわゆる、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)技術が利用されている。CMPは、シリカやアルミナ、セリア等の砥粒、防食剤、界面活性剤などを含む研磨用組成物(スラリー)を用いて、半導体基板等の研磨対象物(被研磨物)の表面を平坦化する方法であり、具体的には、シャロートレンチ分離(STI)、層間絶縁膜(ILD膜)の平坦化、タングステンプラグ形成、銅と低誘電率膜とからなる多層配線の形成などの工程で用いられている。 In recent years, with the trend toward multi-layer wiring on semiconductor substrate surfaces, the so-called chemical mechanical polishing (CMP) technology is being used to physically polish and planarize semiconductor substrates when manufacturing devices. CMP is a method of planarizing the surface of an object to be polished (workpiece to be polished) such as a semiconductor substrate using a polishing composition (slurry) containing abrasive grains such as silica, alumina, ceria, etc., an anticorrosive agent, a surfactant, etc. Specifically, it is used in processes such as shallow trench isolation (STI), planarization of interlayer insulating film (ILD film), formation of tungsten plugs, and formation of multi-layer wiring consisting of copper and low dielectric constant film.

例えば、特許文献1には、アルキレンオキシド付加された水溶性高分子と、ポリアクリル酸と、砥粒とを含む研磨用組成物が開示されている。この技術によれば、高い研磨速度で研磨しつつ、かつ研磨に伴う研磨対象物の研磨表面における傷の発生を抑制することができるとしている。 For example, Patent Document 1 discloses a polishing composition that contains an alkylene oxide-added water-soluble polymer, polyacrylic acid, and abrasive grains. This technology is said to be capable of polishing at a high polishing rate while suppressing the occurrence of scratches on the polishing surface of the object to be polished during polishing.

特開2001-185516号公報JP 2001-185516 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、研磨速度の向上が未だ不十分であるという問題があることがわかった。 However, it was found that the technology described in Patent Document 1 still had a problem in that the polishing speed was not improved sufficiently.

したがって、本発明は、研磨対象物を高い研磨速度で研磨することができる研磨用組成物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a polishing composition that can polish an object to be polished at a high polishing rate.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を積み重ねた。その結果、砥粒と、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子と、分散媒とを含み、前記砥粒のゼータ電位が、マイナスであり、前記砥粒のアスペクト比が、1.1を超え、レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超える、研磨用組成物により、上記課題が解決することを見出した。 The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems. As a result, they have found that the above problems can be solved by a polishing composition that contains an abrasive grain, a basic inorganic compound, an anionic water-soluble polymer, and a dispersion medium, in which the zeta potential of the abrasive grain is negative, the aspect ratio of the abrasive grain is greater than 1.1, and in the particle size distribution of the abrasive grains determined by a laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass is greater than 1.3.

本発明によれば、研磨対象物を高い研磨速度で研磨できる研磨用組成物が提供される。 The present invention provides a polishing composition that can polish an object to be polished at a high polishing rate.

以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。なお、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%RHの条件で測定する。また、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意味する。 The following describes the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the following embodiments. Unless otherwise specified, operations and measurements of physical properties are performed at room temperature (20-25°C) and relative humidity of 40-50% RH. In this specification, the range "X-Y" means "X or more and Y or less."

<研磨用組成物>
本発明は、研磨対象物を研磨するために用いられる研磨用組成物であって、砥粒と、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子と、分散媒とを含み、前記砥粒のゼータ電位が、マイナスであり、前記砥粒のアスペクト比が1.1を超え、レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超える、研磨用組成物である。
<Polishing Composition>
The present invention is a polishing composition used for polishing an object to be polished, comprising abrasive grains, a basic inorganic compound, an anionic water-soluble polymer, and a dispersion medium, wherein the abrasive grains have a negative zeta potential and an aspect ratio of more than 1.1, and in a particle size distribution of the abrasive grains determined by a laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 at which the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 at which the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass exceeds 1.3.

本発明の研磨用組成物により、上記効果を奏する理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。 The reason why the polishing composition of the present invention exhibits the above-mentioned effects is not necessarily clear, but it is thought to be due to the following reasons.

研磨用組成物は、一般に、基板表面を摩擦することによる物理的作用および砥粒以外の成分が基板の表面に与える化学的作用、ならびにこれらの組み合わせによって研磨対象物を研磨するものである。これにより、砥粒の形態や種類は研磨速度に大きな影響を与えることとなる。 Polishing compositions generally polish objects by using the physical action of rubbing the substrate surface, the chemical action of components other than the abrasive grains on the substrate surface, or a combination of these. As a result, the shape and type of abrasive grains have a significant effect on the polishing speed.

本発明の研磨用組成物は、所定の形状と所定の粒度分布とを有する砥粒を含有する。すなわち、研磨用組成物に用いられる砥粒は、アスペクト比が1.1を超えることから異形状の粒子からなり、さらにD90/D50が1.3を超えることにより粒度分布が広い粒子からなる。砥粒が異形状の粒子であることから、研磨面における転がりが抑制され、研磨面に留まり、機械的力を十分に加えることができ、好適に研磨することができる。さらに、砥粒の粒度分布が広いことから、相対的に小さなサイズの砥粒と、相対的に大きなサイズの砥粒とが存在する。相対的に小さなサイズの砥粒は、相対的に大きなサイズの砥粒と接触することで研磨面における転がりが抑制される。その結果、相対的に小さなサイズの砥粒は、研磨の際に、研磨対象物へと機械的力を十分に加えることができるようになり、研磨対象物の研磨速度をより向上させることができる。 The polishing composition of the present invention contains abrasive grains having a predetermined shape and a predetermined particle size distribution. That is, the abrasive grains used in the polishing composition are composed of irregularly shaped particles because the aspect ratio exceeds 1.1, and further composed of particles with a wide particle size distribution because the D90/D50 exceeds 1.3. Since the abrasive grains are irregularly shaped particles, rolling on the polishing surface is suppressed, the abrasive grains remain on the polishing surface, and sufficient mechanical force can be applied, allowing suitable polishing. Furthermore, since the particle size distribution of the abrasive grains is wide, abrasive grains of relatively small size and abrasive grains of relatively large size exist. The relatively small abrasive grains are suppressed from rolling on the polishing surface by contacting with the relatively large abrasive grains. As a result, the relatively small abrasive grains can sufficiently apply mechanical force to the object to be polished during polishing, and the polishing speed of the object to be polished can be further improved.

また、本発明の研磨用組成物に含まれる砥粒は、ゼータ(ζ)電位がマイナスである。換言すれば、研磨用組成物中、ゼータ電位がマイナスである砥粒が用いられる。ここで、本発明の研磨用組成物に含まれるアニオン性水溶性高分子は、高分子であるため研磨パッド(例えば、ポリウレタン)表面に付着しやすい。アニオン性水溶性高分子が研磨パッド表面に付着することにより、研磨パッド表面のゼータ電位はマイナスとなる。具体的には、パット表面のゼータ電位がプラス側だった場合はアニオン性水溶性高分子の付着によりゼータ電位がマイナス側に移行し、パット表面のゼータ電位がマイナス側だった場合はアニオン性水溶性高分子の付着によりそのゼータ電位の絶対値が増大する。よって、研磨対象物を研磨するために研磨用組成物が用いられる際には、研磨用組成物と接した研磨パッドと、研磨用組成物中の砥粒との間に負電荷同士による斥力が働き、この反発により研磨対象物に対する研磨速度がさらに向上すると推測される。 The abrasive grains contained in the polishing composition of the present invention have a negative zeta (ζ) potential. In other words, abrasive grains with a negative zeta potential are used in the polishing composition. Here, the anionic water-soluble polymer contained in the polishing composition of the present invention is a polymer, so it is easy to adhere to the surface of a polishing pad (e.g., polyurethane). When the anionic water-soluble polymer adheres to the surface of the polishing pad, the zeta potential of the polishing pad surface becomes negative. Specifically, if the zeta potential of the pad surface is on the positive side, the zeta potential shifts to the negative side due to the adhesion of the anionic water-soluble polymer, and if the zeta potential of the pad surface is on the negative side, the absolute value of the zeta potential increases due to the adhesion of the anionic water-soluble polymer. Therefore, when the polishing composition is used to polish an object to be polished, a repulsive force due to the negative charges acts between the polishing pad in contact with the polishing composition and the abrasive grains in the polishing composition, and it is presumed that this repulsion further improves the polishing speed for the object to be polished.

さらに、本発明の研磨用組成物は、塩基性無機化合物を含む。例えば、塩基性無機化合物は、塩基性有機化合物よりも研磨用組成物の電気伝導度を上げる。これにより、研磨用組成物による研磨速度はさらに向上すると考えられる。 Furthermore, the polishing composition of the present invention contains a basic inorganic compound. For example, a basic inorganic compound increases the electrical conductivity of the polishing composition more than a basic organic compound. This is thought to further increase the polishing rate using the polishing composition.

以上のように、本発明の研磨用組成物は、所定の形状と所定の粒度分布とを有する研磨力の高い砥粒を、アニオン性水溶性高分子と塩基性無機化合物と組み合わせて含むことにより、砥粒の研磨特性がさらに向上したものと考えられる。ただし、かかるメカニズムは推測に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限しないことは言うまでもない。 As described above, the polishing composition of the present invention contains highly polishing abrasive grains having a specified shape and a specified particle size distribution in combination with an anionic water-soluble polymer and a basic inorganic compound, which is believed to further improve the polishing properties of the abrasive grains. However, it goes without saying that such a mechanism is merely speculation and does not limit the technical scope of the present invention.

[研磨対象物]
本発明の研磨用組成物が研磨する研磨対象物に含まれる材料としては、特に制限されず、例えば、酸化ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(SiN)、炭窒化ケイ素(SiCN)、多結晶シリコン(ポリシリコン)、非晶質シリコン(アモルファスシリコン)、金属、SiGe等が挙げられる。
[Polished object]
The material contained in the object to be polished with the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon carbonitride (SiCN), polycrystalline silicon (polysilicon), non-crystalline silicon (amorphous silicon), metals, SiGe, etc.

本発明に係る研磨対象物は、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含むことが好ましく、酸化ケイ素を含むことがより好ましい。よって、本発明の研磨用組成物は、酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で用いられるのが好ましく、酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で用いられるのがより好ましい。 The object to be polished according to the present invention preferably contains silicon oxide or silicon nitride, and more preferably contains silicon oxide. Therefore, the polishing composition of the present invention is preferably used for polishing an object to be polished that contains silicon oxide or silicon nitride, and more preferably used for polishing an object to be polished that contains silicon oxide.

酸化ケイ素を含む膜の例としては、例えば、オルトケイ酸テトラエチルを前駆体として使用して生成されるTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)タイプ酸化ケイ素膜(以下、単に「TEOS膜」とも称する)、HDP(High Density Plasma)膜、USG(Undoped Silicate Glass)膜、PSG(Phosphorus Silicate Glass)膜、BPSG(Boron-Phospho Silicate Glass)膜、RTO(Rapid Thermal Oxidation)膜等が挙げられる。 Examples of films containing silicon oxide include TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) type silicon oxide films (hereinafter simply referred to as "TEOS films") produced using tetraethyl orthosilicate as a precursor, HDP (High Density Plasma) films, USG (Undoped Silicate Glass) films, PSG (Phosphorus Silicate Glass) films, BPSG (Boron-Phospho Silicate Glass) films, and RTO (Rapid Thermal Oxidation) films.

金属を含む膜としては、例えば、タングステン(W)膜、窒化チタン(TiN)膜、ルテニウム(Ru)膜、白金(Pt)膜、金(Au)膜、ハフニウム(Hf)膜、コバルト(Co)膜、ニッケル(Ni)膜、銅(Cu)膜、アルミニウム(Al)膜、タンタル(Ta)膜などが挙げられる。導電率を向上させるという観点からは、好ましくはW膜、TiN膜、Ru膜、Pt膜またはAu膜が用いられ、特に好ましくはW膜またはTiN膜が用いられ、最も好ましくはW膜が用いられる。本発明の研磨用組成物は、一実施形態において、金属(例えばタングステン)を含む研磨対象物に対しても、好適に研磨できる。 Examples of metal-containing films include tungsten (W) film, titanium nitride (TiN) film, ruthenium (Ru) film, platinum (Pt) film, gold (Au) film, hafnium (Hf) film, cobalt (Co) film, nickel (Ni) film, copper (Cu) film, aluminum (Al) film, and tantalum (Ta) film. From the viewpoint of improving electrical conductivity, a W film, a TiN film, a Ru film, a Pt film, or an Au film is preferably used, a W film or a TiN film is particularly preferably used, and a W film is most preferably used. In one embodiment, the polishing composition of the present invention can be used suitably to polish objects containing metals (e.g., tungsten).

[砥粒]
本発明の研磨用組成物は、砥粒を含む。本発明の研磨用組成物に使用される砥粒の種類としては、特に制限されず、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の酸化物が挙げられる。該砥粒は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。該砥粒は、それぞれ市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。砥粒の種類としては、好ましくはシリカまたはアルミナである。すなわち、本発明の研磨用組成物は、砥粒として、シリカ(好ましくは、後述するコロイダルシリカ)またはアルミナを含む。
[Abrasive grain]
The polishing composition of the present invention contains abrasive grains. The type of abrasive grains used in the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include oxides such as silica, alumina, zirconia, and titania. The abrasive grains can be used alone or in combination of two or more kinds. The abrasive grains may be either commercially available products or synthetic products. The type of abrasive grains is preferably silica or alumina. That is, the polishing composition of the present invention contains silica (preferably colloidal silica, which will be described later) or alumina as the abrasive grains.

本発明の研磨用組成物において、砥粒は、マイナス(負)のゼータ電位を示すものであり、砥粒のアスペクト比は、1.1を超え、レーザー回折散乱法により求められる粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超える。これらの砥粒の特性は、用いられる砥粒の種類によって好ましい形態が異なる場合がある。以下、砥粒の種類によって好ましい形態が異なる場合は、その都度説明するが、砥粒の種類を特に言及しない形態は、砥粒の種類によらず、共通の好ましい形態であることを意味する。 In the polishing composition of the present invention, the abrasive grains exhibit a negative zeta potential, the aspect ratio of the abrasive grains exceeds 1.1, and in the particle size distribution determined by the laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass exceeds 1.3. The preferred form of these abrasive grain characteristics may differ depending on the type of abrasive grain used. In the following, when the preferred form differs depending on the type of abrasive grain, it will be explained each time, but a form that does not specifically mention the type of abrasive grain means a common preferred form regardless of the type of abrasive grain.

本発明の研磨用組成物に使用される砥粒は、マイナスのゼータ電位を示すものである。ここで、「ゼータ(ζ)電位」とは、互いに接している固体と液体とが相対運動を行なったときの両者の界面に生じる電位差のことである。本発明の研磨用組成物においては、砥粒がマイナス側の電荷を有することによって研磨対象物に対する研磨速度を向上させることができる。砥粒のゼータ電位は、-80mV以上-20mV以下であるのが好ましく、-60mV以上-30mV以下であるのがより好ましい。砥粒がこのような範囲のゼータ電位を有していることにより、研磨対象物に対する研磨速度をより向上させることができる。 The abrasive grains used in the polishing composition of the present invention exhibit a negative zeta potential. Here, "zeta (ζ) potential" refers to the potential difference that occurs at the interface between a solid and a liquid in contact with each other when they undergo relative motion. In the polishing composition of the present invention, the abrasive grains have a negative charge, which can improve the polishing speed of the object to be polished. The zeta potential of the abrasive grains is preferably -80 mV or more and -20 mV or less, and more preferably -60 mV or more and -30 mV or less. By having the abrasive grains have a zeta potential in this range, the polishing speed of the object to be polished can be further improved.

砥粒がシリカの場合、砥粒のゼータ電位は、-80mV以上-20mV以下であるのが好ましく、-60mV以上-30mV以下であるのがより好ましい。砥粒(シリカ)がこのような範囲のゼータ電位を有していることにより、研磨対象物に対する研磨速度をより向上させることができる。 When the abrasive grains are silica, the zeta potential of the abrasive grains is preferably -80 mV or more and -20 mV or less, and more preferably -60 mV or more and -30 mV or less. When the abrasive grains (silica) have a zeta potential in this range, the polishing speed for the object to be polished can be further improved.

砥粒がアルミナの場合、砥粒のゼータ電位は、-80mV以上-5mV以下であるのが好ましく、-60mV以上-20mV以下であるのがより好ましい。砥粒(アルミナ)がこのような範囲のゼータ電位を有していることにより、研磨対象物に対する研磨速度をより向上させることができる。 When the abrasive grains are alumina, the zeta potential of the abrasive grains is preferably -80 mV or more and -5 mV or less, and more preferably -60 mV or more and -20 mV or less. When the abrasive grains (alumina) have a zeta potential in this range, the polishing speed for the object to be polished can be further improved.

研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、研磨用組成物を大塚電子株式会社製ELS-Z2に供し、測定温度25℃でフローセルを用いてレーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)で測定し、得られるデータをSmoluchowskiの式で解析することにより、算出する。 The zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is calculated by subjecting the polishing composition to an ELS-Z2 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., measuring the composition at a measurement temperature of 25°C using a flow cell by the laser Doppler method (electrophoretic light scattering measurement method), and analyzing the obtained data using the Smoluchowski formula.

本発明の研磨用組成物に使用される砥粒のアスペクト比は、1.1を超える。アスペクト比が1.1を超える砥粒を用いることにより、研磨面における転がりが抑制され、研磨速度が向上する。砥粒のアスペクト比が1.1以下であると、研磨速度が低下する。砥粒のアスペクト比は、好ましくは1.2以上であり、より好ましくは1.2を超える。砥粒のアスペクト比の上限は、特に制限されないが、5未満であることが好ましく、4.5以下であることがより好ましく、4以下であることがさらに好ましい。このような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。なお、砥粒のアスペクト比は、走査型電子顕微鏡により砥粒粒子の画像に外接する最小の長方形をとり、その長方形の長辺の長さ(長径)を同じ長方形の短辺の長さ(短径)で除することにより得られる値の平均であり、一般的な画像解析ソフトウエアを用いて求めることができる。具体的には、走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテク製 製品名:SU8000)で測定した画像からランダムで100個の砥粒を選び、これらの平均長径および平均短径を測定、算出した上で、式「平均長径/平均短径」により算出することができる。砥粒のアスペクト比の測定、算出方法の詳細は実施例に記載する。 The aspect ratio of the abrasive grains used in the polishing composition of the present invention exceeds 1.1. By using abrasive grains with an aspect ratio exceeding 1.1, rolling on the polishing surface is suppressed, and the polishing rate is improved. If the aspect ratio of the abrasive grains is 1.1 or less, the polishing rate decreases. The aspect ratio of the abrasive grains is preferably 1.2 or more, and more preferably exceeds 1.2. The upper limit of the aspect ratio of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably less than 5, more preferably 4.5 or less, and even more preferably 4 or less. If it is within such a range, the polishing rate can be further improved. The aspect ratio of the abrasive grains is the average of the values obtained by taking the smallest rectangle that circumscribes the image of the abrasive grain particles using a scanning electron microscope, and dividing the length of the long side (long diameter) of the rectangle by the length of the short side (short diameter) of the same rectangle, and can be determined using general image analysis software. Specifically, 100 abrasive grains are randomly selected from an image measured with a scanning electron microscope (SEM) (product name: SU8000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and their average major axis and average minor axis are measured and calculated, and then the aspect ratio can be calculated using the formula "average major axis/average minor axis." Details of the method for measuring and calculating the aspect ratio of the abrasive grains are described in the Examples.

砥粒がシリカの場合、砥粒のアスペクト比は、好ましくは1.2以上であり、より好ましくは1.2を超える。砥粒がシリカの場合、砥粒のアスペクト比の上限は、特に制限されないが、2.0未満であることが好ましく、1.8以下であることがより好ましく、1.5以下であることがさらに好ましい。砥粒(シリカ)のアスペクト比がこのような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。 When the abrasive grains are silica, the aspect ratio of the abrasive grains is preferably 1.2 or more, and more preferably exceeds 1.2. When the abrasive grains are silica, the upper limit of the aspect ratio of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably less than 2.0, more preferably 1.8 or less, and even more preferably 1.5 or less. If the aspect ratio of the abrasive grains (silica) is within this range, the polishing speed can be further improved.

砥粒がアルミナの場合、砥粒のアスペクト比は、好ましくは2以上であり、より好ましくは2.5を超える。砥粒がアルミナの場合、砥粒のアスペクト比の上限は、特に制限されないが、5未満であることが好ましく、4.5以下であることがより好ましく、4以下であることがさらに好ましい。砥粒(アルミナ)のアスペクト比がこのような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。 When the abrasive grains are alumina, the aspect ratio of the abrasive grains is preferably 2 or more, and more preferably exceeds 2.5. When the abrasive grains are alumina, the upper limit of the aspect ratio of the abrasive grains is not particularly limited, but is preferably less than 5, more preferably 4.5 or less, and even more preferably 4 or less. If the aspect ratio of the abrasive grains (alumina) is within such a range, the polishing speed can be further improved.

本発明の研磨用組成物に使用される砥粒は、レーザー回折散乱法により求められる粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超える。これにより、研磨用組成物中には、相対的に小さなサイズの砥粒と、相対的に大きなサイズの砥粒とが存在する。相対的に小さなサイズの砥粒は、相対的に大きなサイズの砥粒と接触することで研磨面における転がりが抑制される。その結果、相対的に小さなサイズの砥粒は、研磨の際に、研磨対象物へと機械的力を十分に加えることができるようになり、研磨対象物の研磨速度をより向上させることができる。当該D90/D50が1.3以下である場合、研磨速度が低下する。 In the particle size distribution determined by the laser diffraction scattering method, the abrasive grains used in the polishing composition of the present invention have a ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass, which is greater than 1.3. As a result, the polishing composition contains abrasive grains of relatively small size and abrasive grains of relatively large size. The relatively small abrasive grains are in contact with the relatively large abrasive grains, so that the rolling on the polishing surface is suppressed. As a result, the relatively small abrasive grains can fully apply mechanical force to the object to be polished during polishing, and the polishing speed of the object to be polished can be further improved. If the D90/D50 is 1.3 or less, the polishing speed decreases.

D90/D50は、好ましくは1.35以上であり、さらに好ましくは、1.4以上であり、より好ましくは1.6以上である。このような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。また、研磨用組成物中の砥粒における、レーザー回折散乱法により求められる粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径(D90)と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径(D50)との比D90/D50の上限は特に制限されないが、4以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。 D90/D50 is preferably 1.35 or more, more preferably 1.4 or more, and even more preferably 1.6 or more. If it is within this range, the polishing speed can be further improved. In addition, in the particle size distribution of the abrasive grains in the polishing composition, which is determined by the laser diffraction scattering method, the upper limit of the ratio D90/D50 between the particle diameter (D90) when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass and the particle diameter (D50) when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass is not particularly limited, but it is preferably 4 or less. If it is within this range, defects such as scratches that may occur on the surface of the polished object after polishing with the polishing composition can be suppressed.

砥粒がシリカの場合、D90/D50は、好ましくは1.35以上であり、さらに好ましくは、1.4以上であり、より好ましくは1.6以上である。このような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。また、D90/D50の上限は特に制限されないが、砥粒がシリカの場合、2以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。 When the abrasive grains are silica, D90/D50 is preferably 1.35 or more, more preferably 1.4 or more, and even more preferably 1.6 or more. Within such a range, the polishing rate can be further improved. There is no particular upper limit to D90/D50, but when the abrasive grains are silica, it is preferably 2 or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed.

砥粒がアルミナの場合、D90/D50は、好ましくは1.4以上であり、さらに好ましくは、1.5以上であり、より好ましくは2以上である。このような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。また、D90/D50の上限は特に制限されないが、砥粒がアルミナの場合、4以下であることが好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。 When the abrasive grains are alumina, D90/D50 is preferably 1.4 or more, more preferably 1.5 or more, and even more preferably 2 or more. Within such a range, the polishing rate can be further improved. There is no particular upper limit to D90/D50, but when the abrasive grains are alumina, it is preferably 4 or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed.

砥粒の大きさは特に制限されないが、走査型電子顕微鏡の観察写真から画像解析により求められる砥粒の平均一次粒子径の下限は、10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。また、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均一次粒子径の上限は、3000nm以下が好ましく、2500nm以下がより好ましく、2000nm以下がさらに好ましいく、1500nm以下が特に好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒の平均一次粒子径は、10nm以上3000nm以下であることが好ましく、30nm以上2500nm以下であることがより好ましく、50nm以上2000nm以下であることがさらに好ましく、50nm以上1500nm以下であることが特に好ましい。なお、砥粒の平均一次粒子径は、例えば、BET法で測定される砥粒の比表面積に基づいて算出される。 The size of the abrasive grains is not particularly limited, but the lower limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains determined by image analysis from a photograph observed with a scanning electron microscope is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and even more preferably 50 nm or more. In addition, in the polishing composition of the present invention, the upper limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 3000 nm or less, more preferably 2500 nm or less, even more preferably 2000 nm or less, and particularly preferably 1500 nm or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm or more and 3000 nm or less, more preferably 30 nm or more and 2500 nm or less, even more preferably 50 nm or more and 2000 nm or less, and particularly preferably 50 nm or more and 1500 nm or less. The average primary particle diameter of the abrasive grains is calculated, for example, based on the specific surface area of the abrasive grains measured by the BET method.

砥粒がシリカの場合、砥粒の平均一次粒子径の下限は、10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることがさらに好ましい。また、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均一次粒子径の上限は、砥粒がシリカの場合、120nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、80nm以下がさらに好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒がシリカの場合、砥粒の平均一次粒子径は、10nm以上120nm以下であることが好ましく、30nm以上100nm以下であることがより好ましく、50nm以上80nm以下であることがさらに好ましい。 When the abrasive grains are silica, the lower limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and even more preferably 50 nm or more. In addition, when the abrasive grains are silica, the upper limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains in the polishing composition of the present invention is preferably 120 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 80 nm or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, when the abrasive grains are silica, the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm or more and 120 nm or less, more preferably 30 nm or more and 100 nm or less, and even more preferably 50 nm or more and 80 nm or less.

砥粒がアルミナの場合、砥粒の平均一次粒子径の下限は、100nm以上であることが好ましく、250nm以上であることがより好ましく、300nm以上であることがさらに好ましい。また、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均一次粒子径の上限は、砥粒がアルミナの場合、3000nm以下が好ましく、2500nm以下がより好ましく、2000nm以下がさらに好ましく、1500nm以下が特に好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒がアルミナの場合、砥粒の平均一次粒子径は、100nm以上3000nm以下であることが好ましく、250nm以上2500nm以下であることがより好ましく、300nm以上2000nm以下であることがさらに好ましく、300nm以上1500nm以下であることが特に好ましい。 When the abrasive grains are alumina, the lower limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 100 nm or more, more preferably 250 nm or more, and even more preferably 300 nm or more. In addition, in the polishing composition of the present invention, when the abrasive grains are alumina, the upper limit of the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 3000 nm or less, more preferably 2500 nm or less, even more preferably 2000 nm or less, and particularly preferably 1500 nm or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, when the abrasive grains are alumina, the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 100 nm or more and 3000 nm or less, more preferably 250 nm or more and 2500 nm or less, even more preferably 300 nm or more and 2000 nm or less, and particularly preferably 300 nm or more and 1500 nm or less.

本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の下限は、15nm以上であることが好ましく、45nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることがさらに好ましく、70nm以上であることがさらにより好ましい。また、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の上限は、4000nm以下が好ましく、3500nm以下がより好ましく、3000nm以下がさらに好ましく、2500nm以下がさらにより好ましく、2000nm以下が最も好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒の平均二次粒子径は、15nm以上4000nm以下であることが好ましく、5nm以上3500nm以下であることがより好ましく、50nm以上3000nm以下であることがさらに好ましく、70nm以上2500nm以下であることがさらにより好ましく、70nm以上2000nm以下であることが最も好ましい。なお、砥粒の平均二次粒子径は、例えば、レーザー回折散乱法に代表される動的光散乱法により測定することができる。すなわち、砥粒の平均二次粒子径は、レーザー回折散乱法により求められる砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50に相当する。 In the polishing composition of the present invention, the lower limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 15 nm or more, more preferably 45 nm or more, even more preferably 50 nm or more, and even more preferably 70 nm or more. In addition, in the polishing composition of the present invention, the upper limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 4000 nm or less, more preferably 3500 nm or less, even more preferably 3000 nm or less, even more preferably 2500 nm or less, and most preferably 2000 nm or less. If it is within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the polished object after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 15 nm or more and 4000 nm or less, more preferably 5 nm or more and 3500 nm or less, even more preferably 50 nm or more and 3000 nm or less, even more preferably 70 nm or more and 2500 nm or less, and most preferably 70 nm or more and 2000 nm or less. The average secondary particle diameter of the abrasive grains can be measured, for example, by a dynamic light scattering method, such as a laser diffraction scattering method. In other words, the average secondary particle diameter of the abrasive grains corresponds to the diameter D50 of the particles when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass in the particle size distribution of the abrasive grains determined by the laser diffraction scattering method.

砥粒がシリカの場合、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の下限は、15nm以上であることが好ましく、45nm以上であることがより好ましく、50nm以上であることがさらに好ましく、70nm以上であることがさらにより好ましい。また、砥粒がシリカの場合、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の上限は、250nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、150nm以下がさらに好ましく、120nm以下がさらにより好ましく、100nm以下が最も好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒がシリカの場合、砥粒の平均二次粒子径は、15nm以上250nm以下であることが好ましく、45nm以上200nm以下であることがより好ましく、50nm以上150nm以下であることがさらに好ましく、70nm以上120nm以下であることがさらにより好ましく、70nm以上100nm以下であることが最も好ましい。 When the abrasive grains are silica, the lower limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the polishing composition of the present invention is preferably 15 nm or more, more preferably 45 nm or more, even more preferably 50 nm or more, and even more preferably 70 nm or more. When the abrasive grains are silica, the upper limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the polishing composition of the present invention is preferably 250 nm or less, more preferably 200 nm or less, even more preferably 150 nm or less, even more preferably 120 nm or less, and most preferably 100 nm or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, when the abrasive grains are silica, the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 15 nm or more and 250 nm or less, more preferably 45 nm or more and 200 nm or less, even more preferably 50 nm or more and 150 nm or less, even more preferably 70 nm or more and 120 nm or less, and most preferably 70 nm or more and 100 nm or less.

砥粒がアルミナの場合、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の下限は、100nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがより好ましく、300nm以上であることがさらに好ましく、500nm以上であることがさらにより好ましい。また、砥粒がアルミナの場合、本発明の研磨用組成物中、砥粒の平均二次粒子径の上限は、4000nm以下が好ましく、3500nm以下がより好ましく、3000nm以下がさらに好ましく、2500nm以下がさらにより好ましく、2000nm以下が最も好ましい。このような範囲であれば、研磨用組成物を用いて研磨した後の研磨対象物の表面に発生しうるスクラッチ等のディフェクトを抑えることができる。すなわち、砥粒がアルミナの場合、砥粒の平均二次粒子径は、100nm以上4000nm以下であることが好ましく、200nm以上3500nm以下であることがより好ましく、300nm以上3000nm以下であることがさらに好ましく、400nm以上2500nm以下であることがさらにより好ましく、500nm以上2000nm以下であることが最も好ましい。 When the abrasive grains are alumina, the lower limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the polishing composition of the present invention is preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more, even more preferably 300 nm or more, and even more preferably 500 nm or more. When the abrasive grains are alumina, the upper limit of the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the polishing composition of the present invention is preferably 4000 nm or less, more preferably 3500 nm or less, even more preferably 3000 nm or less, even more preferably 2500 nm or less, and most preferably 2000 nm or less. Within such a range, defects such as scratches that may occur on the surface of the polished object after polishing with the polishing composition can be suppressed. That is, when the abrasive grains are made of alumina, the average secondary particle size of the abrasive grains is preferably 100 nm or more and 4000 nm or less, more preferably 200 nm or more and 3500 nm or less, even more preferably 300 nm or more and 3000 nm or less, even more preferably 400 nm or more and 2500 nm or less, and most preferably 500 nm or more and 2000 nm or less.

砥粒の平均会合度は、6.0以下であることが好ましく、5.0以下であることがより好ましく、4.0以下であることがさらに好ましい。砥粒の平均会合度が小さくなるにつれて、研磨対象物表面の欠陥発生をより低減することができる。また、砥粒の平均会合度は、1.0以上であることが好ましく、1.2以上であることがより好ましい。砥粒の平均会合度が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する利点がある。なお、砥粒の平均会合度は、砥粒の平均二次粒子径の値を平均一次粒子径の値で除することにより得られる。 The average degree of association of the abrasive grains is preferably 6.0 or less, more preferably 5.0 or less, and even more preferably 4.0 or less. As the average degree of association of the abrasive grains decreases, the occurrence of defects on the surface of the object to be polished can be further reduced. In addition, the average degree of association of the abrasive grains is preferably 1.0 or more, and more preferably 1.2 or more. As the average degree of association of the abrasive grains increases, there is an advantage in that the polishing rate with the polishing composition increases. The average degree of association of the abrasive grains is obtained by dividing the value of the average secondary particle diameter of the abrasive grains by the value of the average primary particle diameter.

砥粒がシリカの場合、砥粒の平均会合度は、2.0以下であることが好ましく、1.8以下であることがより好ましく、1.6以下であることがさらに好ましい。砥粒の平均会合度が小さくなるにつれて、研磨対象物表面の欠陥発生をより低減することができる。また、砥粒がシリカの場合、砥粒の平均会合度は、1.0以上であることが好ましく、1.2以上であることがより好ましい。砥粒の平均会合度が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する利点がある。 When the abrasive grains are silica, the average degree of association of the abrasive grains is preferably 2.0 or less, more preferably 1.8 or less, and even more preferably 1.6 or less. As the average degree of association of the abrasive grains decreases, the occurrence of defects on the surface of the object to be polished can be further reduced. Furthermore, when the abrasive grains are silica, the average degree of association of the abrasive grains is preferably 1.0 or more, and more preferably 1.2 or more. As the average degree of association of the abrasive grains increases, there is an advantage in that the polishing rate with the polishing composition increases.

砥粒がアルミナの場合、砥粒の平均会合度は、6.0以下であることが好ましく、5.0以下であることがより好ましく、4.0以下であることがさらに好ましい。砥粒の平均会合度が小さくなるにつれて、研磨対象物表面の欠陥発生をより低減することができる。また、砥粒がアルミナの場合、砥粒の平均会合度は、1.0以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましく、2.0以上が最も好ましい。砥粒の平均会合度が大きくなるにつれて、研磨用組成物による研磨速度が向上する利点がある。 When the abrasive grains are alumina, the average degree of association of the abrasive grains is preferably 6.0 or less, more preferably 5.0 or less, and even more preferably 4.0 or less. As the average degree of association of the abrasive grains decreases, the occurrence of defects on the surface of the object to be polished can be further reduced. Furthermore, when the abrasive grains are alumina, the average degree of association of the abrasive grains is preferably 1.0 or more, more preferably 1.5 or more, and most preferably 2.0 or more. As the average degree of association of the abrasive grains increases, there is an advantage in that the polishing rate with the polishing composition increases.

砥粒の大きさ(平均粒子径、アスペクト比、D90/D50等)は、砥粒の製造方法の選択等により適切に制御することができる。 The size of the abrasive grains (average particle size, aspect ratio, D90/D50, etc.) can be appropriately controlled by selecting the manufacturing method of the abrasive grains, etc.

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

コロイダルシリカは、カチオン性基を有してもよい。カチオン性基を有するコロイダルシリカとして、アミノ基が表面に固定化されたコロイダルシリカが好ましく挙げられる。このようなカチオン性基を有するコロイダルシリカの製造方法としては、特開2005-162533号公報に記載されているような、アミノエチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルジメチルエトキシシラン、アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノブチルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤を砥粒の表面に固定化する方法が挙げられる。これにより、アミノ基が表面に固定化されたコロイダルシリカ(アミノ基修飾コロイダルシリカ)を得ることができる。 The colloidal silica may have a cationic group. A preferred example of colloidal silica having a cationic group is colloidal silica having an amino group fixed to the surface. A method for producing colloidal silica having such a cationic group includes a method of fixing a silane coupling agent having an amino group, such as aminoethyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, aminoethyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, aminopropyldimethylethoxysilane, aminopropylmethyldiethoxysilane, or aminobutyltriethoxysilane, to the surface of the abrasive grains, as described in JP-A-2005-162533. This makes it possible to obtain colloidal silica having an amino group fixed to the surface (amino group-modified colloidal silica).

コロイダルシリカは、アニオン性基を有してもよい。アニオン性基を有するコロイダルシリカとして、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アルミン酸基等のアニオン性基が表面に固定化されたコロイダルシリカが好ましく挙げられる。このようなアニオン性基を有するコロイダルシリカの製造方法としては、特に制限されず、例えば、末端にアニオン性基を有するシランカップリング剤とコロイダルシリカとを反応させる方法が挙げられる。 The colloidal silica may have an anionic group. As the colloidal silica having an anionic group, a colloidal silica having an anionic group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, or an aluminic acid group fixed to the surface is preferably used. The method for producing such colloidal silica having an anionic group is not particularly limited, and an example of the method is a method in which a silane coupling agent having an anionic group at the end is reacted with colloidal silica.

具体例として、スルホン酸基をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Sulfonic acid-functionalized silica through of thiol groups”,Chem.Commun.246-247(2003)に記載の方法で行うことができる。具体的には、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオール基を有するシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に過酸化水素でチオール基を酸化することにより、スルホン酸基が表面に固定化されたコロイダルシリカを得ることができる。 As a specific example, if sulfonic acid groups are to be fixed to colloidal silica, this can be done by the method described in, for example, "Sulfonic acid-functionalized silica through of thiol groups", Chem. Commun. 246-247 (2003). Specifically, a silane coupling agent having a thiol group, such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, is coupled to colloidal silica, and then the thiol group is oxidized with hydrogen peroxide to obtain colloidal silica having sulfonic acid groups fixed to the surface.

あるいは、カルボン酸基をコロイダルシリカに固定化するのであれば、例えば、“Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel”,Chemistry Letters,3,228-229 (2000)に記載の方法で行うことができる。具体的には、光反応性2-ニトロベンジルエステルを含むシランカップリング剤をコロイダルシリカにカップリングさせた後に光照射することにより、カルボン酸基が表面に固定化されたコロイダルシリカを得ることができる。 Alternatively, if carboxylic acid groups are to be fixed to colloidal silica, this can be done, for example, by the method described in "Novel Silane Coupling Agents Containing a Photolabile 2-Nitrobenzyl Ester for Introduction of a Carboxy Group on the Surface of Silica Gel", Chemistry Letters, 3, 228-229 (2000). Specifically, a silane coupling agent containing a photoreactive 2-nitrobenzyl ester is coupled to colloidal silica, and then the resulting product is irradiated with light, thereby obtaining colloidal silica with carboxylic acid groups fixed to the surface.

砥粒として、アルミナを用いる場合、公知の各種アルミナのなかから適宜選択して使用することができる。公知のアルミナとしては。例えば、α-アルミナ、γ-アルミナ、δ-アルミナ、θ-アルミナ、η-アルミナ、およびκ-アルミナから選択される少なくとも1種を含むアルミナ等が挙げられる。また、製法による分類に基づきヒュームドアルミナと称されるアルミナ(典型的にはアルミナ塩を高温焼成する際に生産されるアルミナ微粒子)を使用してもよい。さらに、コロイダルアルミナまたはアルミナゾルと称されるアルミナ(例えばベーマイト等のアルミナ水和物)も、上記公知のアルミナの例に含まれる。本発明の研磨用組成物の砥粒として用いられるアルミナは、このようなアルミナ粒子の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて含むものであり得る。これらのなかでも、結晶相としてα相を含むアルミナ(α-アルミナを含むアルミナ)であることが好ましく、主となる結晶相としてα相を含むアルミナ(主成分としてα-アルミナを含むアルミナ)であることがより好ましい。 When alumina is used as the abrasive grains, it can be appropriately selected from various known aluminas. Examples of known aluminas include aluminas containing at least one selected from α-alumina, γ-alumina, δ-alumina, θ-alumina, η-alumina, and κ-alumina. Alumina called fumed alumina (typically alumina fine particles produced when alumina salt is fired at high temperatures) based on classification by manufacturing method may also be used. Furthermore, alumina called colloidal alumina or alumina sol (e.g. alumina hydrate such as boehmite) is also included as an example of the known alumina. The alumina used as the abrasive grains of the polishing composition of the present invention may contain one type of such alumina particles alone or two or more types in combination. Among these, alumina containing an α-phase as a crystal phase (alumina containing α-alumina) is preferable, and alumina containing an α-phase as a main crystal phase (alumina containing α-alumina as a main component) is more preferable.

本明細書において、粉末X線回折装置を用いて得たアルミナの粉末X線回折スペクトルから、2θ=25.6°の位置に現れるα相のピークが確認される場合、アルミナが「結晶相としてα相を含む」と判断する。また、本明細書において、後述するα化率が50%超である場合、アルミナが「主となる結晶相としてα相を含む」と判断する(上限100%)。ここで、α化率〔%〕は、粉末X線回折装置を用いて得た粉末X線回折スペクトルから、2θ=25.6°の位置に現れるα相(012)面のピーク高さ(I25.6)と、2θ=46°の位置に現れるγ相のピーク高さ(I46)とから、下記式によって算出することができる。 In this specification, if an α-phase peak appearing at 2θ=25.6° is confirmed in the powder X-ray diffraction spectrum of alumina obtained using a powder X-ray diffractometer, the alumina is determined to "contain α-phase as a crystalline phase." Also, in this specification, if the α-phase ratio described below is more than 50%, the alumina is determined to "contain α-phase as a main crystalline phase" (upper limit 100%). Here, the α-phase ratio [%] can be calculated from the peak height (I25.6) of the α-phase (012) plane appearing at 2θ=25.6° and the peak height (I46) of the γ-phase appearing at 2θ=46° from the powder X-ray diffraction spectrum obtained using a powder X-ray diffractometer using the following formula.

また、上記測定に基づいて算出されるα化率は、研磨用組成物の原料である粉末状のアルミナの状態で測定しても、調製された研磨用組成物からアルミナを取り出して測定しても、値は同等となる。 The alpha conversion rate calculated based on the above measurements is the same whether it is measured on the powdered alumina that is the raw material of the polishing composition, or on the alumina extracted from the prepared polishing composition.

アルミナの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を適宜使用することができるが、ベーマイトなどのα相以外のアルミナを焼結して、主となる結晶相としてα相を含むアルミナを得る方法が好ましい。すなわち、アルミナとしては、焼結工程を経て製造されたアルミナであることが好ましい。焼結工程を経て得られたアルミナを所望のサイズに粉砕してもよい。 The method for producing alumina is not particularly limited, and any known method can be used as appropriate, but a method in which alumina other than the α phase, such as boehmite, is sintered to obtain alumina containing the α phase as the main crystal phase is preferred. In other words, the alumina is preferably alumina produced through a sintering process. The alumina obtained through the sintering process may be crushed to a desired size.

なお、本発明の効果を損なわない限りにおいて、砥粒としてのアルミナは非晶質アルミナを含んでもよい。 In addition, the alumina used as abrasive grains may contain amorphous alumina as long as the effect of the present invention is not impaired.

本発明において、砥粒の形状は、非球形状であるのが好ましい。非球形状の具体例としては、三角柱や四角柱等の多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、中央部にくびれを有するいわゆる繭型形状、複数の粒子が一体化しているいわゆる会合型球形状、表面に複数の突起を有するいわゆる金平糖形状、ラグビーボール形状等、種々の形状が挙げられ、特に制限されない。 In the present invention, the shape of the abrasive grains is preferably non-spherical. Specific examples of non-spherical shapes include polygonal prisms such as triangular prisms and square prisms, cylinders, bale shapes in which the center of a cylinder is more bulging than the ends, donut shapes with a disk penetrating the center, plate shapes, so-called cocoon shapes with a constriction in the center, so-called associative spheres in which multiple particles are integrated, so-called confetti shapes with multiple protrusions on the surface, and rugby ball shapes, and various other shapes are not particularly limited.

本発明の一実施形態による研磨用組成物中の砥粒の含有量(濃度)の下限は、研磨用組成物に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。また、本発明の研磨用組成物中、砥粒の含有量の上限は、研磨用組成物に対して、25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましく、12質量%以下であることがよりさらに好ましい。このような範囲であると、研磨速度をより向上させることができる。なお、研磨用組成物が2種以上の砥粒を含む場合には、砥粒の含有量はこれらの合計量を意味する。 The lower limit of the content (concentration) of the abrasive grains in the polishing composition according to one embodiment of the present invention is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more, based on the polishing composition. The upper limit of the content of the abrasive grains in the polishing composition according to the present invention is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 12% by mass or less, based on the polishing composition. Within such a range, the polishing rate can be further improved. When the polishing composition contains two or more types of abrasive grains, the content of the abrasive grains means the total amount of these.

[塩基性無機化合物]
本発明の研磨用組成物は、塩基性無機化合物を含む。ここで塩基性無機化合物とは、研磨用組成物に添加されることによって該組成物のpHを上昇させる機能を有する無機化合物を指す。塩基性無機化合物は、研磨対象物の面を化学的に研磨する働き、および研磨用組成物の分散安定性を向上させる働きを有する。また、本発明の研磨用組成物に含有される塩基性無機化合物は、塩基性有機化合物よりも研磨用組成物の電気伝導度を上げる。これにより、研磨用組成物による研磨速度はさらに向上すると考えられる。
[Basic inorganic compounds]
The polishing composition of the present invention contains a basic inorganic compound. Here, the basic inorganic compound refers to an inorganic compound that has the function of increasing the pH of the polishing composition by being added to the polishing composition. The basic inorganic compound has the function of chemically polishing the surface of the object to be polished and the function of improving the dispersion stability of the polishing composition. In addition, the basic inorganic compound contained in the polishing composition of the present invention increases the electrical conductivity of the polishing composition more than the basic organic compound. It is believed that this further improves the polishing rate by the polishing composition.

また、塩基性無機化合物は塩基性有機化合物に比べて立体的な嵩高さがなく、これにより塩基性無機化合物とアニオン性水溶性高分子とは凝集体を形成しにくい。よって、本発明の研磨用組成物は、アニオン性水溶性高分子が安定した分散状態であるため、アニオン性水溶性高分子が効率よく研磨パッドへ付着できる。 In addition, basic inorganic compounds are not as three-dimensionally bulky as basic organic compounds, and as a result, the basic inorganic compounds and the anionic water-soluble polymer are less likely to form aggregates. Therefore, in the polishing composition of the present invention, the anionic water-soluble polymer is in a stable dispersed state, and the anionic water-soluble polymer can be efficiently attached to the polishing pad.

塩基性無機化合物としては、カリウム化合物、ナトリウム化合物などのアルカリ金属化合物、アンモニアが挙げられる。アルカリ金属化合物として、具体的には、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどが挙げられる。これらのうち、塩基性無機化合物としては、pHとスラリーの安定性との観点から、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニアが好ましく、水酸化カリウム、アンモニアがより好ましい。 Examples of basic inorganic compounds include alkali metal compounds such as potassium compounds and sodium compounds, and ammonia. Specific examples of alkali metal compounds include potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium sulfate, potassium acetate, potassium chloride, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium sulfate, sodium acetate, and sodium chloride. Of these, from the viewpoints of pH and slurry stability, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and ammonia are preferred as basic inorganic compounds, and potassium hydroxide and ammonia are more preferred.

本発明の実施形態において、研磨用組成物中の塩基性無機化合物の含有量は、研磨用組成物に対して、好ましく0.001質量%以上であり、より好ましくは0.01質量%以上であり、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、特に好ましくは1.0質量%以上であり、最も好ましくは1.5質量%以上である。かような下限であることによって、研磨速度がより向上する。研磨用組成物中の塩基性無機化合物の含有量は、研磨用組成物に対して、好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは8質量%以下であり、さらに好ましくは6質量%以下である。かような上限であることによって、凝集のない安定なスラリーを得ることができる。 In an embodiment of the present invention, the content of the basic inorganic compound in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 1.0% by mass or more, and most preferably 1.5% by mass or more, based on the polishing composition. Such a lower limit further improves the polishing rate. The content of the basic inorganic compound in the polishing composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 6% by mass or less, based on the polishing composition. Such an upper limit makes it possible to obtain a stable slurry without aggregation.

[アニオン性水溶性高分子]
本発明の研磨用組成物は、アニオン性水溶性高分子を含む。アニオン性水溶性高分子は、分子内にアニオン基を有する、水溶性の高分子である。本明細書中、「水溶性」とは、水(25℃)に対する溶解度が1g/100mL以上であることを意味する。アニオン性水溶性高分子は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
[Anionic water-soluble polymer]
The polishing composition of the present invention includes an anionic water-soluble polymer. The anionic water-soluble polymer is a water-soluble polymer having an anionic group in the molecule. In this specification, "water-soluble" means that the solubility in water (25°C) is 1 g/100 mL or more. The anionic water-soluble polymer may be used alone or in combination of two or more kinds.

研磨対象物を研磨するために本発明の研磨用組成物を用いた場合、研磨用組成物に含有されるアニオン性水溶性高分子は研磨パッドに付着する。このとき、パット表面のゼータ電位がプラス側だった場合はアニオン性水溶性高分子の付着によりゼータ電位がマイナス側に移行し、パット表面のゼータ電位がマイナス側だった場合はアニオン性水溶性高分子の付着によりそのゼータ電位の絶対値が増大する。例えば、研磨パッドがポリウレタンである場合、ポリウレタンの表面のゼータ電位は-45mV程度であるが、研磨パッドが本発明の研磨用組成物と接することにより(すなわち、アニオン性水溶性高分子が付着することにより)、研磨パッド表面のゼータ電位が-80mVまで増大しうる。よって、アニオン性水溶性高分子は、研磨パッド表面に付着することにより、研磨パッドの表面電荷をマイナス側とするか、研磨パッドのマイナス側の表面電荷の絶対値を大きくすることにより、研磨パットと砥粒とがより反発するよう導き、これにより研磨速度が向上する。 When the polishing composition of the present invention is used to polish an object to be polished, the anionic water-soluble polymer contained in the polishing composition adheres to the polishing pad. At this time, if the zeta potential of the pad surface is on the positive side, the adhesion of the anionic water-soluble polymer shifts the zeta potential to the negative side, and if the zeta potential of the pad surface is on the negative side, the adhesion of the anionic water-soluble polymer increases the absolute value of the zeta potential. For example, if the polishing pad is polyurethane, the zeta potential of the polyurethane surface is about -45 mV, but when the polishing pad comes into contact with the polishing composition of the present invention (i.e., when the anionic water-soluble polymer adheres), the zeta potential of the polishing pad surface can increase to -80 mV. Therefore, the anionic water-soluble polymer adheres to the polishing pad surface, making the surface charge of the polishing pad negative, or increasing the absolute value of the surface charge on the negative side of the polishing pad, which leads to greater repulsion between the polishing pad and the abrasive grains, thereby improving the polishing speed.

本発明の実施形態によれば、アニオン性水溶性高分子としては、分子中に、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基およびホスホン酸基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を含むものが好適である。中でも、アニオン性水溶性高分子が、カルボキシル基を含むと好ましい。かような基がアニオン性水溶性高分子に含まれることで、本発明の所期の効果を効率的に奏する。 According to an embodiment of the present invention, the anionic water-soluble polymer is preferably one that contains at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a sulfo group, a phosphate group, and a phosphonate group in the molecule. In particular, it is preferable that the anionic water-soluble polymer contains a carboxyl group. By containing such a group in the anionic water-soluble polymer, the intended effect of the present invention can be efficiently achieved.

また、本発明の実施形態によれば、アニオン性水溶性高分子は、エチレン性不飽和結合を有する単量体由来の構成単位を有することが好適である。例えば、アニオン性水溶性高分子は、単量体由来の構成単位として、アクリル酸およびメタクリル酸からなる群から選択される1種以上を含むのが好ましい。よって、アニオン性水溶性高分子は、ポリアクリル酸系高分子およびポリメタクリル酸系高分子からなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。かかる実施形態であることによって、研磨用組成物において、カルボキシル基が塩基性無機化合物と相互作用して、砥粒が安定に分散された状態となると推測される。 According to an embodiment of the present invention, the anionic water-soluble polymer preferably has a constituent unit derived from a monomer having an ethylenically unsaturated bond. For example, the anionic water-soluble polymer preferably contains one or more monomer-derived constituent units selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid. Therefore, it is more preferable that the anionic water-soluble polymer is at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid-based polymers and polymethacrylic acid-based polymers. It is presumed that such an embodiment causes the carboxyl group to interact with the basic inorganic compound in the polishing composition, resulting in a stably dispersed state of the abrasive grains.

アニオン性水溶性高分子は、一分子中にエチレン性不飽和結合を有する単量体由来の構成単位と、他の単量体由来の構成単位とを含む共重合体であってもよい。このような共重合体としては、(メタ)アクリル酸とビニルアルコールとの共重合体、(メタ)アクリル酸と2-ヒドロキシ-2-ホスホノ酢酸(HPAA)との共重合体、(メタ)アクリル酸とアクリロイルモルフォリン(ACMO)との共重合体などが挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタアクリル酸を包括的に指す意味である。 The anionic water-soluble polymer may be a copolymer containing a structural unit derived from a monomer having an ethylenically unsaturated bond in one molecule and a structural unit derived from another monomer. Examples of such copolymers include a copolymer of (meth)acrylic acid and vinyl alcohol, a copolymer of (meth)acrylic acid and 2-hydroxy-2-phosphonoacetic acid (HPAA), and a copolymer of (meth)acrylic acid and acryloylmorpholine (ACMO). Note that (meth)acrylic acid is a comprehensive term referring to acrylic acid and methacrylic acid.

また、アニオン性水溶性高分子は、オキシアルキレン単位を含んでいてもよい。アニオン性水溶性高分子が含みうるオキシアルキレン単位の例としては、ポリエチレンオキサイド(PEO)、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)とのブロック共重合体、EOとPOとのランダム共重合体などが挙げられる。EOとPOとのブロック共重合体は、ポリエチレンオキサイド(PEO)ブロックとポリプロピレンオキサイド(PPO)ブロックとを含むジブロック体、トリブロック体などであり得る。上記トリブロック体には、PEO-PPO-PEO型トリブロック体およびPPO-PEO-PPO型トリブロック体が含まれる。 The anionic water-soluble polymer may also contain an oxyalkylene unit. Examples of oxyalkylene units that the anionic water-soluble polymer may contain include polyethylene oxide (PEO), block copolymers of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), and random copolymers of EO and PO. The block copolymers of EO and PO may be diblock or triblock copolymers containing a polyethylene oxide (PEO) block and a polypropylene oxide (PPO) block. The triblock copolymers include PEO-PPO-PEO type triblock copolymers and PPO-PEO-PPO type triblock copolymers.

本発明の実施形態において、アニオン性水溶性高分子の分子量(質量平均分子量)の下限は、1,000以上、5,000以上、10,000以上、50,000以上、100,000以上、300,000以上、500,000以上、800,000以上が順に好ましい。アニオン性水溶性高分子の分子量(質量平均分子量)の上限は、8,500,000以下、6,000,000以下、4,000,000以下、2,000,000以下、1,500,000以下の順に好ましい。すなわち、アニオン性水溶性高分子の分子量(質量平均分子量)は、例えば、1,000以上8,500,000以下、5,000以上6,000,000以下、10,000以上4,000,000以下、50,000以上4,000,000以下、100,000以上2,000,000以下の順で好ましい。このような範囲であれば、研磨速度をより向上させることができる。アニオン性水溶性高分子の分子量(質量平均分子量)は、GPC法によって測定した値を採用することができる。 In an embodiment of the present invention, the lower limit of the molecular weight (mass average molecular weight) of the anionic water-soluble polymer is preferably 1,000 or more, 5,000 or more, 10,000 or more, 50,000 or more, 100,000 or more, 300,000 or more, 500,000 or more, and 800,000 or more. The upper limit of the molecular weight (mass average molecular weight) of the anionic water-soluble polymer is preferably 8,500,000 or less, 6,000,000 or less, 4,000,000 or less, 2,000,000 or less, and 1,500,000 or less, in that order. That is, the molecular weight (mass average molecular weight) of the anionic water-soluble polymer is preferably, for example, 1,000 to 8,500,000, 5,000 to 6,000,000, 10,000 to 4,000,000, 50,000 to 4,000,000, and 100,000 to 2,000,000. If it is within such a range, the polishing rate can be further improved. The molecular weight (mass average molecular weight) of the anionic water-soluble polymer can be a value measured by the GPC method.

本発明の実施形態において、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上、さらに好ましくは0.01質量%以上、さらにより好ましくは0.05質量%以上、最も好ましくは0.08質量%以上である。また、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、0.8質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.4質量%以下である。かような範囲であれば、高い研磨速度を維持できる。なお、研磨用組成物が2種以上のアニオン性水溶性高分子を含む場合には、アニオン性水溶性高分子の含有量はこれらの合計量を意味する。 In an embodiment of the present invention, the content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, even more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.05% by mass or more, and most preferably 0.08% by mass or more, based on the polishing composition. The content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is 0.8% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.4% by mass or less, based on the polishing composition. Within such a range, a high polishing rate can be maintained. When the polishing composition contains two or more types of anionic water-soluble polymers, the content of the anionic water-soluble polymers means the total amount of these.

本発明の実施形態において、砥粒がシリカの場合、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上、さらにより好ましくは0.15質量%以上、最も好ましくは0.2質量%以上である。また、砥粒がシリカの場合、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、0.8質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.4質量%以下である。かような範囲であれば、高い研磨速度を維持できる。 In an embodiment of the present invention, when the abrasive grains are silica, the content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.1% by mass or more, even more preferably 0.15% by mass or more, and most preferably 0.2% by mass or more, based on the polishing composition. When the abrasive grains are silica, the content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is 0.8% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.4% by mass or less, based on the polishing composition. Within such a range, a high polishing rate can be maintained.

本発明の実施形態において、砥粒がアルミナの場合、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上、さらに好ましくは0.01質量%以上、さらにより好ましくは0.05質量%以上、最も好ましくは0.08質量%以上である。また、砥粒がアルミナの場合、研磨用組成物中のアニオン性水溶性高分子の含有量は、研磨用組成物に対して、0.8質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.4質量%以下である。かような範囲であれば、高い研磨速度を維持できる。 In an embodiment of the present invention, when the abrasive grains are alumina, the content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, even more preferably 0.01% by mass or more, even more preferably 0.05% by mass or more, and most preferably 0.08% by mass or more, based on the polishing composition. When the abrasive grains are alumina, the content of the anionic water-soluble polymer in the polishing composition is 0.8% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.4% by mass or less, based on the polishing composition. Within such a range, a high polishing rate can be maintained.

[分散媒]
研磨用組成物は、研磨用組成物を構成する各成分の分散のために分散媒(溶媒)を含む。分散媒は、各成分を分散または溶解させる機能を有する。分散媒としては、有機溶媒、水が挙げられるが、水を含むことが好ましく、水であることがより好ましい。
[Dispersion medium]
The polishing composition contains a dispersion medium (solvent) for dispersing each component constituting the polishing composition. The dispersion medium has the function of dispersing or dissolving each component. The dispersion medium can be an organic solvent or water, but it is preferable to contain water, and more preferable to be water.

研磨対象物の汚染や他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、分散媒としては不純物をできる限り含有しない水が好ましい。このような水としては、例えば、遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下である水が好ましい。ここで、水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水等を用いることが好ましい。通常は、研磨用組成物に含まれる分散媒の90体積%以上が水であることが好ましく、95体積%以上が水であることがより好ましく、99体積%以上が水であることがさらに好ましく、100体積%が水であることが特に好ましい。 From the viewpoint of suppressing contamination of the object to be polished and inhibiting the action of other components, it is preferable that the dispersion medium contains as few impurities as possible. For example, water having a total transition metal ion content of 100 ppb or less is preferable. Here, the purity of the water can be increased by, for example, removing impurity ions using ion exchange resin, removing foreign matter using a filter, distillation, or other operations. Specifically, it is preferable to use deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water, etc. as the water. Usually, it is preferable that 90% by volume or more of the dispersion medium contained in the polishing composition is water, more preferably 95% by volume or more, even more preferably 99% by volume or more, and particularly preferably 100% by volume.

また、分散媒は、各成分の分散または溶解のために、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。この場合、用いられる有機溶媒としては、水と混和する有機溶媒であるアセトン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。また、これらの有機溶媒を水と混合せずに用いて、各成分を分散または溶解した後に、水と混合してもよい。これら有機溶媒は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。 The dispersion medium may be a mixed solvent of water and an organic solvent to disperse or dissolve each component. In this case, examples of organic solvents that can be used include acetone, acetonitrile, ethanol, methanol, isopropanol, glycerin, ethylene glycol, and propylene glycol, which are organic solvents that are miscible with water. These organic solvents may be used without being mixed with water, and then the components may be dispersed or dissolved, and then mixed with water. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more kinds.

[その他の添加剤]
本発明の研磨用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、pH調整剤、キレート剤、増粘剤、酸化剤、分散剤、表面保護剤、濡れ剤、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤等の公知の添加剤をさらに含有してもよい。上記添加剤の含有量は、その添加目的に応じて適宜設定すればよい。
[Other additives]
The polishing composition of the present invention may further contain known additives such as a pH adjuster, a chelating agent, a thickener, an oxidizing agent, a dispersant, a surface protective agent, a wetting agent, a surfactant, an anti-rust agent, an antiseptic agent, an anti-fungal agent, etc., within a range that does not impair the effects of the present invention. The content of the above additives may be appropriately set depending on the purpose of their addition.

(酸化剤)
本発明の研磨用組成物は、酸化剤を含有していてもよい。酸化剤は、研磨における効果を増進する成分であり、典型的には水溶性のものが用いられる。酸化剤は、特に限定的に解釈されるものではないが、研磨において研磨対象物表面を酸化変質させる作用を示し、研磨対象物表面の脆弱化をもたらすことで、砥粒による研磨に寄与していると考えられる。
(Oxidant)
The polishing composition of the present invention may contain an oxidizing agent. The oxidizing agent is a component that enhances the effect in polishing, and typically uses a water-soluble one. The oxidizing agent is not particularly limited, but it is considered that the oxidizing agent exhibits the action of oxidizing and altering the surface of the object to be polished in polishing, and contributes to polishing by abrasive grains by weakening the surface of the object to be polished.

本発明の研磨用組成物において、砥粒としてシリカを用いる場合、酸化剤が含有されていることにより、窒化ケイ素(SiN)膜に対する研磨速度を向上させることができる。また、本発明の研磨用組成物において、砥粒としてシリカを用いる場合、酸化剤が含有されていることにより、金属に対する研磨速度を向上させることができる。 When silica is used as the abrasive grains in the polishing composition of the present invention, the polishing speed for silicon nitride (SiN) films can be improved by including an oxidizing agent. Also, when silica is used as the abrasive grains in the polishing composition of the present invention, the polishing speed for metals can be improved by including an oxidizing agent.

酸化剤の例としては、過酸化水素等の過酸化物;硝酸、その塩である硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム、その錯体である硝酸セリウムアンモニウム等の硝酸化合物;ペルオキソ一硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸等の過硫酸、その塩である過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸化合物;塩素酸やその塩、過塩素酸、その塩である過塩素酸カリウム等の塩素化合物;臭素酸、その塩である臭素酸カリウム等の臭素化合物;ヨウ素酸、その塩であるヨウ素酸アンモニウム、過ヨウ素酸、その塩である過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸カリウム等のヨウ素化合物;鉄酸、その塩である鉄酸カリウム等の鉄酸類;過マンガン酸、その塩である過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸類;クロム酸、その塩であるクロム酸カリウム、ニクロム酸カリウム等のクロム酸類;バナジン酸、その塩であるバナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム等のバナジン酸類;過ルテニウム酸またはその塩等のルテニウム酸類;モリブデン酸、その塩であるモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸二ナトリウム等のモリブデン酸類;過レニウムまたはその塩等のレニウム酸類;タングステン酸、その塩であるタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸類;が挙げられる。 Examples of oxidizing agents include peroxides such as hydrogen peroxide; nitric acid and its salts such as iron nitrate, silver nitrate, aluminum nitrate, and its complexes such as cerium ammonium nitrate; persulfates such as potassium peroxomonosulfate and peroxodisulfate, and their salts such as ammonium persulfate and potassium persulfate; chlorine compounds such as chloric acid and its salts, perchloric acid and its salts such as potassium perchlorate; bromine compounds such as bromic acid and its salts such as potassium bromate; iodine compounds such as iodic acid and its salts such as ammonium iodate, periodic acid and its salts such as sodium periodate and potassium periodate; iron compounds such as ferric acid and its salts such as potassium ferrate. Acids: permanganic acid, its salts such as sodium permanganate and potassium permanganate; chromic acid, its salts such as potassium chromate and potassium dichromate; vanadic acid, its salts such as ammonium vanadate, sodium vanadate and potassium vanadate; ruthenic acids such as perruthenic acid or its salts; molybdic acid, its salts such as ammonium molybdate and disodium molybdate; rhenic acids such as perrhenium or its salts; tungstic acid, its salts such as disodium tungstate; etc.

これら酸化剤は、単独でもまたは2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。なかでも、研磨効率等の観点から、過酸化物、過マンガン酸またはその塩、バナジン酸またはその塩、過ヨウ素酸またはその塩が好ましく、過酸化水素、過マンガン酸カリウムがより好ましく、過酸化水素がさらに好ましい。 These oxidizing agents may be used alone or in appropriate combination of two or more. Among them, from the viewpoint of polishing efficiency, etc., peroxides, permanganic acid or its salts, vanadic acid or its salts, periodic acid or its salts are preferred, hydrogen peroxide and potassium permanganate are more preferred, and hydrogen peroxide is even more preferred.

本発明の研磨用組成物において、砥粒としてシリカ(好ましくはコロイダルシリカ)を含む研磨用組成物の場合、酸化剤(好ましくは過酸化水素)を含有することにより、酸化ケイ素膜および窒化ケイ素膜に対する研磨速度を向上させ、金属膜(例えばタングステン膜)に対する研磨速度も向上させることができる。より詳しくは、本発明の研磨用組成物において、砥粒としてシリカと、塩基性無機化合物(好ましくは水酸化カリウム)と、酸化剤(好ましくは過酸化水素)とを組み合わせることにより、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜および金属膜(例えばタングステン膜)に対する研磨速度を向上させることができる。 In the polishing composition of the present invention, when the polishing composition contains silica (preferably colloidal silica) as an abrasive, the polishing speed for silicon oxide films and silicon nitride films can be improved by including an oxidizing agent (preferably hydrogen peroxide), and the polishing speed for metal films (e.g., tungsten films) can also be improved. More specifically, in the polishing composition of the present invention, the polishing speed for silicon oxide films, silicon nitride films, and metal films (e.g., tungsten films) can be improved by combining silica as an abrasive, a basic inorganic compound (preferably potassium hydroxide), and an oxidizing agent (preferably hydrogen peroxide).

このような効果を奏する理由は明らかではないが、以下のように推測される。研磨用組成物が酸化剤を含有することにより、上述のように、研磨対象物表面が酸化変質し、研磨対象物表面が脆弱化する。さらに、研磨用組成物が酸化剤を含有する場合、酸化剤を含有しない研磨用組成物に比べて、(同じpHとするためには)塩基性無機化合物の含有量が増加する。この場合、研磨用組成物の電気伝導度が増加し、研磨対象物と砥粒との間の静電反発力が低下することが考えられる。これにより、砥粒と研磨対象物との衝突確率が向上する。よって、酸化剤により脆弱化した研磨対象物表面に、砥粒が効率的に衝突することにより、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、および金属膜(例えばタングステン膜)に対する研磨を効率的に行うことができるものと考えられる。ただし、かかるメカニズムは推測に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限しないことは言うまでもない。 The reason for this effect is unclear, but is speculated as follows. As described above, the polishing composition contains an oxidizing agent, and as a result, the surface of the object to be polished is oxidized and altered, weakening the surface of the object to be polished. Furthermore, when the polishing composition contains an oxidizing agent, the content of basic inorganic compounds is increased (to achieve the same pH) compared to a polishing composition that does not contain an oxidizing agent. In this case, it is considered that the electrical conductivity of the polishing composition increases, and the electrostatic repulsion between the object to be polished and the abrasive grains decreases. This increases the probability of collision between the abrasive grains and the object to be polished. Therefore, it is considered that the abrasive grains efficiently collide with the surface of the object to be polished that has been weakened by the oxidizing agent, thereby efficiently polishing silicon oxide films, silicon nitride films, and metal films (e.g., tungsten films). However, it goes without saying that such a mechanism is merely speculation and does not limit the technical scope of the present invention.

よって、好ましい一実施形態において、研磨用組成物は、砥粒としてシリカ(好ましくはコロイダルシリカ)と、塩基性無機化合物(好ましくは水酸化カリウム)と、アニオン性水溶性高分子と、酸化剤(好ましくは過酸化水素)と、分散媒とを含み、前記砥粒のゼータ電位が、マイナスであり、前記砥粒のアスペクト比が1.1を超え、レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超える、研磨用組成物である。 Therefore, in a preferred embodiment, the polishing composition contains silica (preferably colloidal silica) as abrasive grains, a basic inorganic compound (preferably potassium hydroxide), an anionic water-soluble polymer, an oxidizing agent (preferably hydrogen peroxide), and a dispersion medium, the zeta potential of the abrasive grains is negative, the aspect ratio of the abrasive grains is greater than 1.1, and in the particle size distribution of the abrasive grains determined by a laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass is greater than 1.3.

研磨用組成物における酸化剤の含有量(濃度)は、0.03質量%以上が好ましい。研磨速度を向上させるという観点から、酸化剤の含有量は0.5質量%以上がより好ましく、0.8質量%以上がさらに好ましく、2.5質量%以上特に好ましい。また、研磨対象物の平滑性の観点から、酸化剤の含有量は、10質量%以下が好ましく、9質量%以下がより好ましく、8質量%以下がさらに好ましく、7質量%以下がより特に好ましい。 The content (concentration) of the oxidizing agent in the polishing composition is preferably 0.03 mass% or more. From the viewpoint of improving the polishing rate, the content of the oxidizing agent is more preferably 0.5 mass% or more, even more preferably 0.8 mass% or more, and particularly preferably 2.5 mass% or more. Furthermore, from the viewpoint of the smoothness of the object to be polished, the content of the oxidizing agent is preferably 10 mass% or less, more preferably 9 mass% or less, even more preferably 8 mass% or less, and more particularly preferably 7 mass% or less.

(pH調整剤)
本発明の研磨用組成物は、塩基性無機化合物によってpHを所望の範囲内に調整することができるが、塩基性無機化合物以外のpH調整剤をさらに含んでいてもよい。
(pH adjuster)
The polishing composition of the present invention can have a pH adjusted to a desired range by the basic inorganic compound, but may further contain a pH adjuster other than the basic inorganic compound.

pH調整剤としては、公知の酸、塩基性無機化合物以外の塩基、またはこれらの塩を使用することができる。pH調整剤として使用できる酸の具体例としては、例えば、塩酸、硫酸、フッ酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、およびリン酸等の無機酸や、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2-メチル酪酸、n-ヘキサン酸、3,3-ジメチル酪酸、2-エチル酪酸、4-メチルペンタン酸、n-ヘプタン酸、2-メチルヘキサン酸、n-オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ジグリコール酸、2-フランカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、3-フランカルボン酸、2-テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、およびフェノキシ酢酸等の有機酸が挙げられる。 As a pH adjuster, a known acid, a base other than a basic inorganic compound, or a salt thereof can be used. Specific examples of acids that can be used as pH adjusters include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, boric acid, carbonic acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, and phosphoric acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, diglycolic acid, 2-furancarboxylic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, 2-tetrahydrofurancarboxylic acid, methoxyacetic acid, methoxyphenylacetic acid, and phenoxyacetic acid.

pH調整剤として使用できる塩基性無機化合物以外の塩基としては、エタノールアミン、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール等の脂肪族アミン、芳香族アミン、水酸化第四アンモニウム等の塩基性有機化合物等が挙げられる。 Examples of bases other than basic inorganic compounds that can be used as pH adjusters include aliphatic amines such as ethanolamine and 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, aromatic amines, and basic organic compounds such as quaternary ammonium hydroxide.

上記pH調整剤は、単独でもまたは2種以上混合しても用いることができる。 The above pH adjusters can be used alone or in combination of two or more.

pH調整剤の添加量は、特に制限されず、研磨用組成物のpHが所望の範囲内となるよう適宜調整すればよい。 The amount of pH adjuster added is not particularly limited, and may be adjusted appropriately so that the pH of the polishing composition is within the desired range.

研磨用組成物のpHの下限は、特に制限されないが、9以上であることが好ましく、9.5以上であることがより好ましく、10以上であることがさらに好ましく、11以上であることが最も好ましい。かような下限とすることによって、研磨対象物の研磨速度を向上させることができる。また、pHの上限としても特に制限はないが、13以下であることが好ましく、12.5以下であることがより好ましく、12以下であることがさらに好ましい。かような上限とすることによって、研磨用組成物の安定性を向上させることができる。 The lower limit of the pH of the polishing composition is not particularly limited, but is preferably 9 or more, more preferably 9.5 or more, even more preferably 10 or more, and most preferably 11 or more. By setting the lower limit at such a level, the polishing speed of the object to be polished can be improved. There is also no particular limit to the upper limit of the pH, but it is preferably 13 or less, more preferably 12.5 or less, and even more preferably 12 or less. By setting the upper limit at such a level, the stability of the polishing composition can be improved.

なお、研磨用組成物のpHは、例えばpHメータにより測定することができる。 The pH of the polishing composition can be measured, for example, using a pH meter.

<研磨用組成物の製造方法>
本発明の研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、砥粒、塩基性無機化合物、アニオン性水溶性高分子および必要に応じて他の添加剤を、分散媒中で攪拌混合することにより得ることができる。各成分の詳細は上述した通りである。したがって、本発明は、砥粒と、塩基性無機化合物、アニオン性水溶性高分子と、分散媒と、を混合することを有する、研磨用組成物の製造方法を提供する。
<Method of producing polishing composition>
The method for producing the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and can be obtained, for example, by stirring and mixing abrasive grains, basic inorganic compound, anionic water-soluble polymer and other additives as necessary in a dispersion medium.The details of each component are as described above.Therefore, the present invention provides a method for producing the polishing composition, which comprises mixing abrasive grains, basic inorganic compound, anionic water-soluble polymer and a dispersion medium.

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

<研磨方法および半導体基板の製造方法>
本発明は、本発明の一実施形態に係る研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含む研磨方法を提供する。また、本発明は、上記研磨方法を有する、半導体基板の製造方法を提供する。
<Polishing method and semiconductor substrate manufacturing method>
The present invention provides a polishing method comprising a step of polishing an object to be polished with the polishing composition according to one embodiment of the present invention. The present invention also provides a method for producing a semiconductor substrate, comprising the polishing method.

研磨装置としては、研磨対象物を有する基板等を保持するホルダーと回転数を変更可能なモータ等とが取り付けてあり、研磨パッド(研磨布)を貼り付け可能な研磨定盤を有する一般的な研磨装置を使用することができる。 As a polishing device, a general polishing device can be used that is equipped with a holder for holding a substrate or the like having an object to be polished, a motor that can change the rotation speed, and a polishing platen onto which a polishing pad (polishing cloth) can be attached.

研磨パッドとしては、一般的な不織布、ポリウレタン、および多孔質フッ素樹脂等を特に制限なく使用することができる。研磨パッドには、研磨液が溜まるような溝加工が施されていることが好ましい。 As the polishing pad, general nonwoven fabric, polyurethane, porous fluororesin, etc. can be used without any particular restrictions. It is preferable that the polishing pad has grooves to allow the polishing liquid to accumulate.

研磨条件については、例えば、研磨定盤の回転速度は、10rpm(0.17s-1)以上500rpm(8.3s-1)以下が好ましい。研磨対象物を有する基板にかける圧力(研磨圧力)は、0.5psi(3.4kPa)以上10psi(68.9kPa)以下が好ましい。研磨パッドに研磨用組成物を供給する方法も特に制限されず、例えば、ポンプ等で連続的に供給する方法が採用される。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に本発明の研磨用組成物で覆われていることが好ましい。 Regarding the polishing conditions, for example, the rotation speed of the polishing platen is preferably 10 rpm (0.17 s -1 ) or more and 500 rpm (8.3 s -1 ) or less. The pressure (polishing pressure) applied to the substrate having the object to be polished is preferably 0.5 psi (3.4 kPa) or more and 10 psi (68.9 kPa) or less. There are no particular limitations on the method of supplying the polishing composition to the polishing pad, and for example, a method of continuously supplying the composition using a pump or the like is adopted. There is no limitation on the amount of supply, but it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the polishing composition of the present invention.

研磨終了後、基板を流水中で洗浄し、スピンドライヤ等により基板上に付着した水滴を払い落として乾燥させることにより、金属を含む層を有する基板が得られる。 After polishing is complete, the substrate is washed with running water, and the water droplets adhering to the substrate are removed using a spin dryer or the like, followed by drying to obtain a substrate having a metal-containing layer.

本発明の研磨用組成物は一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。また、本発明の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水等の希釈液を使って、例えば10倍以上に希釈することによって調製されてもよい。 The polishing composition of the present invention may be a one-component type or a multi-component type, such as a two-component type. The polishing composition of the present invention may also be prepared by diluting the stock solution of the polishing composition, for example, 10 times or more, with a diluent such as water.

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。また、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%RHの条件下で行われた。 The present invention will be described in more detail using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "parts" mean "% by mass" and "parts by mass", respectively. In the following examples, unless otherwise specified, the operations were carried out under the conditions of room temperature (20-25°C) and relative humidity of 40-50% RH.

各研磨用組成物の物性測定は、下記の方法に従って行った。 The physical properties of each polishing composition were measured according to the following methods.

[ゼータ電位測定]
下記で調製した各研磨用組成物を大塚電子株式会社製ELS-Z2に供し、測定温度25℃でフローセルを用い、レーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)により測定を行った。得られたデータをSmoluchowskiの式で解析することにより、研磨用組成物中のコロイダルシリカのゼータ電位を算出した。
[Zeta potential measurement]
Each polishing composition prepared below was subjected to measurement by a laser Doppler method (electrophoretic light scattering measurement method) using an ELS-Z2 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. and a flow cell at a measurement temperature of 25° C. The obtained data was analyzed by the Smoluchowski equation to calculate the zeta potential of the colloidal silica in the polishing composition.

[アスペクト比]
各研磨用組成物中の砥粒について、走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテク製 製品名:SU8000)を用いて粒子形状を観測した。SEMで観測された画像からランダムで100個の砥粒を選び、これらの平均長径および平均短径を測定、算出した。続いて、平均長径および平均短径の値を用いて、下記式に従い、砥粒のアスペクト比を算出した。
[aspect ratio]
The abrasive grains in each polishing composition are observed by scanning electron microscope (SEM) (Hitachi High-Technologies Corporation, product name: SU8000). From the image observed by SEM, 100 abrasive grains are randomly selected, and their average major axis and average minor axis are measured and calculated. Then, the aspect ratio of abrasive grains is calculated by the following formula using the average major axis and average minor axis values.

[平均一次粒子径の測定]
砥粒の平均一次粒子径は、マイクロメリテックス社製の“Flow SorbII 2300”を用いて測定されたBET法による砥粒の比表面積と、砥粒の密度とから算出した。
[Measurement of average primary particle size]
The average primary particle size of the abrasive grains was calculated from the specific surface area of the abrasive grains measured by the BET method using "Flow SorbII 2300" manufactured by Micromeritics, and the density of the abrasive grains.

[平均二次粒子径の測定]
砥粒の平均二次粒子径は、レーザー光を用いた光散乱法によって測定し、測定機器としてはマイクロトラックMT3000II(マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いた。なお、粉末状の砥粒は水に分散させて測定し、研磨用組成物は、そのままか、または水で希釈して平均二次粒子径の測定を行った。同時に、測定機器による解析により、砥粒の平均二次粒子径の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が算出された。
[Measurement of average secondary particle size]
The average secondary particle diameter of the abrasive grains was measured by light scattering method using laser light, and Microtrac MT3000II (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) was used as the measuring device. The powdered abrasive grains were dispersed in water and measured, and the average secondary particle diameter of the polishing composition was measured either as is or diluted with water. At the same time, the ratio D90/D50 of the particle diameter when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass in the particle size distribution of the average secondary particle diameter of the abrasive grains was calculated by analysis using the measuring device, and the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass was calculated.

[研磨用組成物の調製]
(実施例1)
砥粒としてコロイダルシリカ(平均一次粒子径70nm、平均二次粒子径100nm、平均会合度1.4)7.5質量%、水溶性高分子として分子量(質量平均分子量)1,000,000のポリアクリル酸(PAA)0.24質量%および塩基性化合物として水酸化カリウム1.7質量%の最終濃度となるよう、前記成分およびイオン交換水を室温(25℃)で30分攪拌混合し、研磨用組成物を調製した。pHメータにより測定した研磨用組成物のpHは、11であった。なお、得られた研磨用組成物中のコロイダルシリカのゼータ電位は、上記方法により測定したところ、-47mVであった。なお、研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)の粒子径は、上記のコロイダルシリカの粒子径と同様であった。
[Preparation of Polishing Composition]
Example 1
A polishing composition was prepared by mixing and stirring the above components and ion-exchanged water at room temperature (25° C.) for 30 minutes to a final concentration of 7.5% by mass of colloidal silica (average primary particle size 70 nm, average secondary particle size 100 nm, average degree of association 1.4) as abrasive grains, 0.24% by mass of polyacrylic acid (PAA) having a molecular weight (mass average molecular weight) of 1,000,000 as a water-soluble polymer, and 1.7% by mass of potassium hydroxide as a basic compound. The pH of the polishing composition measured with a pH meter was 11. The zeta potential of the colloidal silica in the obtained polishing composition was −47 mV when measured by the above method. The particle size of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition was the same as the particle size of the above colloidal silica.

(実施例2~13、比較例1~10)
砥粒、水溶性高分子、塩基性化合物の種類および含有量を表1のように変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2~13および比較例1~10に係る研磨用組成物を調製した。なお、表1中、TMAHはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、PVPはポリビニルピロリドン、HECはヒドロキシエチルセルロース、PEIはポリエチレンイミンを表す。得られた研磨用組成物のpH、ならびに研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)のゼータ電位、アスペクト比、粒子径およびD90/D50は、下記表1に示す。なお、研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)の粒子径は、研磨用組成物を調製する前に測定したコロイダルシリカの粒子径と同様であった。
(Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 10)
Polishing compositions according to Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 10 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of the abrasive grains, water-soluble polymer, and basic compound were changed as shown in Table 1. In Table 1, TMAH represents tetramethylammonium hydroxide, PVP represents polyvinylpyrrolidone, HEC represents hydroxyethyl cellulose, and PEI represents polyethyleneimine. The pH of the obtained polishing composition, as well as the zeta potential, aspect ratio, particle size, and D90/D50 of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition are shown in Table 1 below. The particle size of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition was the same as the particle size of the colloidal silica measured before preparing the polishing composition.

また、表1中の粒度分布の欄の「ブロード」とはD90/D50が1.3を超えることを表し、「シャープ」とはD90/D50が1.3以下を表す。さらに、表1中の粒子形状の欄の「異形」とはアスペクト比1.1を超えることを表し、「球形」とはアスペクト比1.1以下を表す。表1中の「-」は、その成分を含まないことを表す。 In addition, in the particle size distribution column in Table 1, "broad" means that D90/D50 exceeds 1.3, and "sharp" means that D90/D50 is 1.3 or less. Furthermore, in the particle shape column in Table 1, "irregular shape" means that the aspect ratio exceeds 1.1, and "spherical" means that the aspect ratio is 1.1 or less. In Table 1, "-" means that the component is not included.

(実施例14~18、比較例11)
砥粒として、焼結粉砕α-アルミナを準備した。具体的には、特開2006-36864号公報の段落「0013」に記載のように、水酸化アルミニウムを、か焼温度を1100~1500℃の範囲内とし、か焼時間を1~5時間の範囲内とする条件でか焼した後、20000μm径の酸化アルミニウムポールを用いて粉砕した。このようなか焼し、その後必要に応じて粉砕することによるアルミナ粒子の製造方法(粉砕法)によって、砥粒(焼結粉砕α-アルミナ)を製造した。これらの砥粒の製造においては、下記表2に記載の平均粒子径の値が得られるよう粉砕時間を制御した。
(Examples 14 to 18, Comparative Example 11)
As the abrasive grains, sintered and pulverized α-alumina was prepared. Specifically, as described in paragraph "0013" of JP 2006-36864 A, aluminum hydroxide was calcined under conditions of a calcination temperature in the range of 1100 to 1500° C. and a calcination time in the range of 1 to 5 hours, and then pulverized using aluminum oxide poles with a diameter of 20,000 μm. Abrasive grains (sintered and pulverized α-alumina) were produced by such a method for producing alumina particles (pulverization method) by calcining and then pulverizing as necessary. In producing these abrasive grains, the pulverization time was controlled so as to obtain the average particle diameter values shown in Table 2 below.

得られた焼結粉砕α-アルミナを用いて、実施例14~18、比較例11の研磨用組成物を調製した。各研磨用組成物で用いた焼結粉砕α-アルミナの平均一次粒子径、平均二次粒子径、D90/D50、アスペクト比は表2に示した。また、砥粒、水溶性高分子、塩基性化合物の種類および含有量を表2のように変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例14~18および比較例11に係る研磨用組成物を調製した。得られた研磨用組成物のpH、ならびに研磨用組成物中の砥粒(焼結粉砕α-アルミナ)のゼータ電位、アスペクト比、粒子径およびD90/D50は、下記表2に示す。研磨用組成物中の砥粒(焼結粉砕α-アルミナ)の粒子径、D90/D50、アスペクト比は、研磨用組成物を調製する前に測定した焼結粉砕α-アルミナの粒子径、D90/D50、アスペクト比と同様であった。なお、表2における粒度分布の欄の「ブロード」、粒子形状の欄の「異形」、水溶性高分子の欄の「-」の意味は、表1と同じである。 Using the obtained sintered and ground α-alumina, the polishing compositions of Examples 14 to 18 and Comparative Example 11 were prepared. The average primary particle size, average secondary particle size, D90/D50, and aspect ratio of the sintered and ground α-alumina used in each polishing composition are shown in Table 2. In addition, the polishing compositions of Examples 14 to 18 and Comparative Example 11 were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of the abrasive grains, water-soluble polymers, and basic compounds were changed as shown in Table 2. The pH of the obtained polishing composition, as well as the zeta potential, aspect ratio, particle size, and D90/D50 of the abrasive grains (sintered and ground α-alumina) in the polishing composition are shown in Table 2 below. The particle size, D90/D50, and aspect ratio of the abrasive grains (sintered and ground α-alumina) in the polishing composition were the same as the particle size, D90/D50, and aspect ratio of the sintered and ground α-alumina measured before preparing the polishing composition. In Table 2, the meanings of "broad" in the particle size distribution column, "irregular shape" in the particle shape column, and "-" in the water-soluble polymer column are the same as in Table 1.

(実施例19)
砥粒としてコロイダルシリカ(平均一次粒子径70nm、平均二次粒子径100nm、平均会合度1.4)7.5質量%、水溶性高分子として分子量(質量平均分子量)1,000,000のポリアクリル酸(PAA)0.24質量%、塩基性化合物として水酸化カリウム3.4質量%および酸化剤として過酸化水素(H)1.0質量%の最終濃度となるよう、前記成分およびイオン交換水を室温(25℃)で30分攪拌混合し、研磨用組成物を調製した。pHメータにより測定した研磨用組成物のpHは、11であった。得られた研磨用組成物のpH、ならびに研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)のゼータ電位、アスペクト比、粒子径およびD90/D50は、下記表4に示す。研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)の粒子径は、研磨用組成物を調製する前に測定したコロイダルシリカの粒子径と同様であった。なお、表4における粒度分布の欄の「ブロード」、粒子形状の欄の「異形」、水溶性高分子の欄の「-」の意味は、表1と同じである。
(Example 19)
The polishing composition was prepared by stirring and mixing the above components and ion-exchanged water at room temperature (25° C.) for 30 minutes to obtain a final concentration of 7.5% by mass of colloidal silica (average primary particle size 70 nm, average secondary particle size 100 nm, average degree of association 1.4) as abrasive grains, 0.24% by mass of polyacrylic acid ( PAA ) having a molecular weight (mass average molecular weight) of 1,000,000 as a water-soluble polymer, 3.4% by mass of potassium hydroxide as a basic compound, and 1.0% by mass of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) as an oxidizing agent. The pH of the polishing composition measured with a pH meter was 11. The pH of the obtained polishing composition, as well as the zeta potential, aspect ratio, particle size, and D90/D50 of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition are shown in Table 4 below. The particle size of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition was the same as the particle size of the colloidal silica measured before preparing the polishing composition. In Table 4, the meanings of "broad" in the particle size distribution column, "irregular shape" in the particle shape column, and "-" in the water-soluble polymer column are the same as in Table 1.

(実施例20~25、比較例12~17)
砥粒、水溶性高分子、塩基性化合物、酸化剤の種類および含有量を表4のように変更したこと以外は実施例19と同様にして、実施例20~25および比較例12~17に係る研磨用組成物を調製した。なお、表4中、Hは過酸化水素、KMnOは過マンガン酸カリウムを示す。
(Examples 20 to 25, Comparative Examples 12 to 17)
Polishing compositions according to Examples 20 to 25 and Comparative Examples 12 to 17 were prepared in the same manner as in Example 19, except that the types and contents of the abrasive grains, water-soluble polymer, basic compound, and oxidizing agent were changed as shown in Table 4. In Table 4, H 2 O 2 represents hydrogen peroxide, and KMnO 4 represents potassium permanganate.

得られた研磨用組成物のpH、ならびに研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)のゼータ電位、アスペクト比、粒子径およびD90/D50は、下記表4に示す。研磨用組成物中の砥粒(コロイダルシリカ)の粒子径は、研磨用組成物を調製する前に測定したコロイダルシリカの粒子径と同様であった。 The pH of the resulting polishing composition, as well as the zeta potential, aspect ratio, particle size, and D90/D50 of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition are shown in Table 4 below. The particle size of the abrasive grains (colloidal silica) in the polishing composition was the same as the particle size of the colloidal silica measured before preparing the polishing composition.

[評価]
[研磨速度]
研磨対象物として、表面に厚さ10000ÅのTEOS膜を形成したシリコンウェーハ(200mm、ブランケットウェーハ、アドバンテック株式会社製)と、表面に厚さ3500ÅのSiN(窒化ケイ素)膜とを形成したシリコンウェーハ(200mm、ブランケットウェーハ、アドバンテック株式会社製)と、表面に厚さ4000ÅのW(タングステン)膜を形成したシリコンウェーハ(200mm、ブランケットウェーハ、アドバンテック株式会社製)とを準備した。TEOS膜ウェーハおよびSiN膜ウェーハは、それぞれのウェーハを60mm×60mmのチップに切断したクーポンを試験片とし、W膜ウェーハは、ウェーハをそのまま試験片として、上記で得られた各研磨用組成物を用いて、3種の研磨対象物を以下の研磨条件で研磨した。なお、TEOS膜ウェーハおよびSiN膜ウェーハは、実施例1~25および比較例1~17の研磨用組成物を用いて研磨を行い、W膜ウェーハは、実施例1および19~25、ならびに比較例12~17の研磨用組成物を用いて研磨を行った。
[evaluation]
[Polishing speed]
As the objects to be polished, a silicon wafer (200 mm, blanket wafer, manufactured by Advantech Co., Ltd.) with a TEOS film of 10000 Å on its surface, a silicon wafer (200 mm, blanket wafer, manufactured by Advantech Co., Ltd.) with a SiN (silicon nitride) film of 3500 Å on its surface, and a silicon wafer (200 mm, blanket wafer, manufactured by Advantech Co., Ltd.) with a W (tungsten) film of 4000 Å on its surface were prepared. The TEOS film wafer and the SiN film wafer were each cut into a 60 mm x 60 mm chip coupon as a test piece, and the W film wafer was itself used as a test piece. The three types of objects to be polished were polished under the following polishing conditions using each of the polishing compositions obtained above. The TEOS film wafer and the SiN film wafer were polished using the polishing compositions of Examples 1 to 25 and Comparative Examples 1 to 17, and the W film wafer was polished using the polishing compositions of Examples 1 and 19 to 25 and Comparative Examples 12 to 17.

(研磨条件)
・TEOS膜(SiO膜)ウェーハ
研磨機としてEJ-380IN-CH(日本エンギス株式会社製)を、研磨パッドとして硬質ポリウレタンパッドIC1000(ロームアンドハース社製)を、それぞれ用いた。研磨圧力3.05psi(21.0kPa)、定盤回転数60rpm、キャリア回転数60rpm、研磨用組成物の供給速度100ml/minの条件で、研磨時間は60秒で研磨を実施した。
(Polishing conditions)
TEOS film ( SiO2 film) wafer: EJ-380IN-CH (Engis Japan Co., Ltd.) was used as the polishing machine, and IC1000 hard polyurethane pad (Rohm and Haas Co., Ltd.) was used as the polishing pad. Polishing was performed for 60 seconds under the conditions of a polishing pressure of 3.05 psi (21.0 kPa), a platen rotation speed of 60 rpm, a carrier rotation speed of 60 rpm, and a supply rate of the polishing composition of 100 ml/min.

・SiN膜ウェーハ
研磨機としてEJ-380IN-CH(日本エンギス株式会社製)を、研磨パッドとして硬質ポリウレタンパッドIC1000(ロームアンドハース社製)を、それぞれ用いた。研磨圧力4.0psi(27.6kPa)、定盤回転数113rpm、キャリア回転数107rpm、研磨用組成物の供給速度200ml/minの条件で、研磨時間は60秒で研磨を実施した。
SiN film wafer: EJ-380IN-CH (Engis Japan Co., Ltd.) was used as the polishing machine, and IC1000 hard polyurethane pad (Rohm and Haas Co., Ltd.) was used as the polishing pad. Polishing was performed for 60 seconds under the conditions of a polishing pressure of 4.0 psi (27.6 kPa), a platen rotation speed of 113 rpm, a carrier rotation speed of 107 rpm, and a supply rate of the polishing composition of 200 ml/min.

・W膜ウェーハ
研磨機としてMirra(アプライド・マテリアルズ製)を、研磨パッドとして硬質ポリウレタンパッドIC1000(ロームアンドハース社製)を、それぞれ用いた。研磨圧力4.0psi(27.6kPa)、定盤回転数110rpm、キャリア回転数107rpm、研磨用組成物の供給速度200ml/minの条件で、研磨時間は60秒で研磨を実施した。
W film wafer: A Mirra (manufactured by Applied Materials) was used as a polishing machine, and a hard polyurethane pad IC1000 (manufactured by Rohm and Haas) was used as a polishing pad. Polishing was performed for 60 seconds under the conditions of a polishing pressure of 4.0 psi (27.6 kPa), a platen rotation speed of 110 rpm, a carrier rotation speed of 107 rpm, and a supply rate of the polishing composition of 200 ml/min.

(研磨速度)
研磨速度(Removal Rate;RR)は、以下の式により計算した。
(Polishing speed)
The removal rate (RR) was calculated according to the following formula.

TEOS膜、およびSiN膜の膜厚は、光干渉式膜厚測定装置(大日本スクリーン製造株式会社製、型番:ラムダエースVM-2030)によって求めて、研磨前後の膜厚の差を研磨時間で除することにより研磨速度を評価した。 The film thickness of the TEOS film and the SiN film was measured using an optical interference film thickness measuring device (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd., model number: Lambda Ace VM-2030), and the polishing rate was evaluated by dividing the difference in film thickness before and after polishing by the polishing time.

W膜の膜厚は、自動搬送式シート抵抗機(VR-120/08S:国際電気システムサービス(株)製)によって求めて、研磨前後の膜厚の差を研磨時間で除することにより研磨速度を評価した。 The thickness of the W film was measured using an automatic conveying sheet resistor machine (VR-120/08S, manufactured by Kokusai Electric System Services Co., Ltd.), and the polishing rate was evaluated by dividing the difference in film thickness before and after polishing by the polishing time.

研磨速度の評価結果を下記表1、表2および表5に示す。 The evaluation results of the polishing speed are shown in Tables 1, 2 and 5 below.

[スクラッチ数]
スクラッチ数の評価対象となる研磨対象物ウェーハを準備した。まず、研磨対象物として、表面に厚さ10000ÅのTEOS膜を形成したシリコンウェーハ(200mm、ブランケットウェーハ、アドバンテック株式会社製)と、表面に厚さ3500ÅのSiN膜を形成したシリコンウェーハ(200mm、ブランケットウェーハ、アドバンテック株式会社製)とを準備した。この2種の研磨対象物ウェーハに対して、上記で得られた実施例2および実施例14の研磨用組成物を用いて、以下の研磨条件で研磨した。
[Number of scratches]
Prepare the polishing object wafer to be evaluated for the number of scratches. First, prepare the silicon wafer (200 mm, blanket wafer, manufactured by Advantech Co., Ltd.) with a TEOS film of 10000 Å thickness on the surface and the silicon wafer (200 mm, blanket wafer, manufactured by Advantech Co., Ltd.) with a SiN film of 3500 Å thickness on the surface as the polishing object. Use the polishing composition of Example 2 and Example 14 obtained above to polish these two kinds of polishing object wafers under the following polishing conditions.

研磨後の研磨対象物表面のスクラッチ数は、ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置“Surfscan(登録商標)SP2”を用いて、研磨対象物両面の全面(ただし外周2mmは除く)の座標を測定し、測定した座標をReview-SEM(RS-6000、株式会社日立ハイテク製)で全数観察することで、スクラッチ数を測定した。なお、深さが10nm以上100nm未満、幅が5nm以上500nm未満、長さが100μm以上の基板表面の傷をスクラッチとしてカウントした。評価結果を下記表3に示す。 The number of scratches on the surface of the object to be polished after polishing was measured by measuring the coordinates of the entire surface of both sides of the object to be polished (excluding the outer periphery 2 mm) using a wafer inspection device "Surfscan (registered trademark) SP2" manufactured by KLA Tencor Corporation, and observing all of the measured coordinates with a Review-SEM (RS-6000, manufactured by Hitachi High-Tech Corporation). Note that scratches on the substrate surface with a depth of 10 nm or more but less than 100 nm, a width of 5 nm or more but less than 500 nm, and a length of 100 μm or more were counted as scratches. The evaluation results are shown in Table 3 below.

(スクラッチ数評価用の研磨条件)
研磨装置:アプライド・マテリアルズ製200mm用CMP片面研磨装置 Mirra
パッド:ニッタハース株式会社製 硬質ポリウレタンパッド IC1010
研磨圧力:2.0psi
研磨定盤回転数:83rpm
キャリア回転数:77rpm
研磨用組成物の供給:掛け流し
研磨用組成物供給量:200ml/分
研磨時間:60秒間。
(Polishing conditions for evaluating the number of scratches)
Polishing equipment: Applied Materials 200mm CMP single-sided polishing equipment Mirra
Pad: Nitta Haas Co., Ltd. Hard polyurethane pad IC1010
Polishing pressure: 2.0 psi
Polishing platen rotation speed: 83 rpm
Carrier rotation speed: 77 rpm
Supply of polishing composition: flowing Polishing composition supply amount: 200 ml/min Polishing time: 60 seconds.

表1に示すように、実施例1~13の研磨用組成物を用いた場合、TEOS膜に対する研磨速度は3500Å/minを超え、SiN膜に対する研磨速度は890Å/minを超え、どちらの研磨対象物に対しても比較例1~10の研磨用組成物と比べて研磨対象物を高い研磨速度で研磨できることがわかった。すなわち、所定の形状と所定の粒度分布とを有するシリカと、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子とを含有する研磨用組成物により、研磨対象物であるTEOS膜およびSiN膜が効率的に研磨できることがわかった。 As shown in Table 1, when the polishing compositions of Examples 1 to 13 were used, the polishing speed for TEOS films exceeded 3500 Å/min, and the polishing speed for SiN films exceeded 890 Å/min, indicating that both objects could be polished at higher polishing speeds than the polishing compositions of Comparative Examples 1 to 10. In other words, it was found that the polishing compositions containing silica having a specified shape and specified particle size distribution, a basic inorganic compound, and an anionic water-soluble polymer could efficiently polish the objects to be polished, TEOS films and SiN films.

また、実施例1と比較例1との比較により、研磨用組成物が塩基性無機化合物を含有しない場合には、研磨速度が著しく低下し、実施例1と比較例2との比較により、研磨用組成物がアニオン性水溶性高分子を含有しない場合には、研磨速度が明らかに低下することがわかる。 In addition, a comparison between Example 1 and Comparative Example 1 shows that when the polishing composition does not contain a basic inorganic compound, the polishing rate is significantly reduced, and a comparison between Example 1 and Comparative Example 2 shows that when the polishing composition does not contain an anionic water-soluble polymer, the polishing rate is clearly reduced.

実施例1と比較例6、7とを比較すると、研磨用組成物に含有される塩基性化合物が塩基性無機化合物でない場合には、研磨用組成物による研磨速度が著しく低下している。また、実施例1と比較例8~10とを比較すると、アニオン性水溶性高分子以外の水溶性高分子(ノニオン性水溶性高分子、カチオン性水溶性高分子)を含む比較例8~10の研磨用組成物では、研磨速度が明らかに低下している。 Comparing Example 1 with Comparative Examples 6 and 7, when the basic compound contained in the polishing composition is not a basic inorganic compound, the polishing rate with the polishing composition is significantly reduced. Also, comparing Example 1 with Comparative Examples 8 to 10, the polishing rate is clearly reduced with the polishing compositions of Comparative Examples 8 to 10 that contain water-soluble polymers other than anionic water-soluble polymers (nonionic water-soluble polymers, cationic water-soluble polymers).

表2に示すように、実施例14~18の研磨用組成物を用いた場合、TEOS膜に対する研磨速度は3000Å/minを超え、SiN膜に対する研磨速度は600Å/minを超え、どちらの研磨対象物に対しても比較例1の研磨用組成物と比べて研磨対象物を高い研磨速度で研磨できることがわかった。すなわち、所定の形状と所定の粒度分布とを有するアルミナと、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子とを含有する研磨用組成物により、研磨対象物であるTEOS膜およびSiN膜が効率的に研磨できることがわかった。 As shown in Table 2, when the polishing compositions of Examples 14 to 18 were used, the polishing speed for TEOS films exceeded 3000 Å/min, and the polishing speed for SiN films exceeded 600 Å/min, indicating that both objects could be polished at a higher polishing speed than the polishing composition of Comparative Example 1. In other words, it was found that the polishing compositions containing alumina having a specified shape and specified particle size distribution, a basic inorganic compound, and an anionic water-soluble polymer could efficiently polish the objects to be polished, TEOS films and SiN films.

また、表3に示すように、実施例2と実施例14との研磨用組成物を用いて研磨を行った場合、実施例14の研磨用組成物は、実施例2の研磨用組成物に比べてスクラッチを形成しやすいことが示された。これは、砥粒が異形粒子であることによる転がり抑制の結果、シリカより硬いアルミナの場合にスクラッチが形成されやすくなったのではないかと推測される。 As shown in Table 3, when polishing was performed using the polishing compositions of Example 2 and Example 14, the polishing composition of Example 14 was found to be more likely to form scratches than the polishing composition of Example 2. This is presumably because the irregularly shaped abrasive grains suppress rolling, which makes scratches more likely to form in the case of alumina, which is harder than silica.

このことから、研磨用組成物が塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子とを含有することにより、研磨対象物の研磨速度が向上することがわかる。 This shows that the polishing rate of the object to be polished is improved by the polishing composition containing a basic inorganic compound and an anionic water-soluble polymer.

表5に示すように、実施例19、20、22~25の研磨用組成物を用いた場合、TEOS膜に対する研磨速度は3500Å/minを超え、SiN膜に対する研磨速度は1000Å/minを超え、W膜に対する研磨速度は300Å/minを超えている。これにより、砥粒として所定の形状と所定の粒度分布とを有するシリカと、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子とを含有する研磨用組成物において、酸化剤を含有することにより、研磨対象物であるTEOS膜、SiN膜およびW膜を効率的に研磨できることがわかった。 As shown in Table 5, when the polishing compositions of Examples 19, 20, and 22 to 25 were used, the polishing speed for TEOS films exceeded 3500 Å/min, the polishing speed for SiN films exceeded 1000 Å/min, and the polishing speed for W films exceeded 300 Å/min. This shows that the polishing composition containing silica having a specified shape and specified particle size distribution as abrasive grains, a basic inorganic compound, and an anionic water-soluble polymer, and containing an oxidizing agent, can efficiently polish the TEOS film, SiN film, and W film that are the objects to be polished.

Claims (12)

砥粒と、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子と、分散媒とを含み、
前記砥粒のゼータ電位が、マイナスであり、
前記砥粒のアスペクト比が1.1を超え、
レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超
酸化剤をさらに含む、研磨用組成物。
The abrasive grains include a basic inorganic compound, an anionic water-soluble polymer, and a dispersion medium;
The zeta potential of the abrasive grains is negative;
The aspect ratio of the abrasive grains is greater than 1.1;
In the particle size distribution of the abrasive grains determined by a laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass exceeds 1.3,
The polishing composition further comprises an oxidizing agent .
酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で用いられる、請求項1に記載の研磨用組成物 The polishing composition according to claim 1 , which is used for polishing an object containing silicon oxide . 砥粒と、塩基性無機化合物と、アニオン性水溶性高分子と、分散媒とを含み、The abrasive grains include a basic inorganic compound, an anionic water-soluble polymer, and a dispersion medium;
前記砥粒のゼータ電位が、マイナスであり、The zeta potential of the abrasive grains is negative;
前記砥粒のアスペクト比が1.1を超え、The aspect ratio of the abrasive grains is greater than 1.1;
レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の90%に達するときの粒子の直径D90と、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50との比D90/D50が、1.3を超え、In the particle size distribution of the abrasive grains determined by a laser diffraction scattering method, the ratio D90/D50 of the particle diameter D90 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 90% of the total particle mass to the particle diameter D50 when the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass exceeds 1.3,
酸化ケイ素を含む研磨対象物を研磨する用途で用いられる、研磨用組成物。A polishing composition used for polishing an object containing silicon oxide.
前記アニオン性水溶性高分子が、ポリアクリル酸系高分子およびポリメタクリル酸系高分子からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1~3のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the anionic water-soluble polymer is at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid-based polymers and polymethacrylic acid-based polymers. 前記アニオン性水溶性高分子の分子量が、5,000以上6,000,000以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the molecular weight of the anionic water-soluble polymer is 5,000 or more and 6,000,000 or less. pHが、9以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 5 , which has a pH of 9 or more. 前記砥粒が、コロイダルシリカを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 , wherein the abrasive grains contain colloidal silica. レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50が、50nm以上である、請求項に記載の研磨用組成物。 8. The polishing composition according to claim 7 , wherein in the particle size distribution of the abrasive grains obtained by a laser diffraction scattering method, the particle diameter D50 at which the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass is 50 nm or more. 前記砥粒が、アルミナを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 , wherein the abrasive grains contain alumina. レーザー回折散乱法により求められる前記砥粒の粒度分布において、微粒子側から積算粒子質量が全粒子質量の50%に達するときの粒子の直径D50が、100nm以上である、請求項に記載の研磨用組成物。 10. The polishing composition according to claim 9 , wherein in the particle size distribution of the abrasive grains obtained by a laser diffraction scattering method, the particle diameter D50 at which the cumulative particle mass from the fine particle side reaches 50% of the total particle mass is 100 nm or more. 請求項1~10のいずれか1項に記載の研磨用組成物を用いて、研磨対象物を研磨する工程を含む、研磨方法。 A polishing method comprising a step of polishing an object to be polished using the polishing composition according to any one of claims 1 to 10. 請求項11に記載の研磨方法を有する、半導体基板の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising the polishing method according to claim 11.
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