KR20100137537A - Colloidal silica with modified surface and polishing composition for cmp containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 일반식(1), (2) 및 (3)으로 나타나는 적어도 1종의 기에 의해 표면 개질되고 있는 것을 특징으로 하는 표면 개질 콜로이달 실리카, 및 이것을 함유하는 CMP용 연마 조성물이다. 상기 본 발명에 의하면, CMP 연마에서의 제1단 연마에 있어서, 디싱의 악화를 억제하면서, 연마 잔여물이 없고, 제2단 연마에 있어서, 깎임 현상을 개선할 수 있는 CMP용 연마조성물을 제공할 수 있다. This invention is surface modified colloidal silica characterized by surface modification by at least 1 group represented by following General formula (1), (2), and (3), and CMP polishing composition containing this. According to the present invention, in the first stage polishing in CMP polishing, there is no polishing residue while suppressing deterioration of dishing, and in the second stage polishing, there is provided a polishing composition for CMP which can improve the shaping phenomenon. can do.

Description

표면 개질 콜로이달 실리카 및 이것을 함유하는 CMP용 연마 조성물 {COLLOIDAL SILICA WITH MODIFIED SURFACE AND POLISHING COMPOSITION FOR CMP CONTAINING THE SAME}Surface modified colloidal silica and polishing composition for CMP containing the same {COLLOIDAL SILICA WITH MODIFIED SURFACE AND POLISHING COMPOSITION FOR CMP CONTAINING THE SAME}

본 발명은, 표면 개질된 콜로이달 실리카 및 이것을 함유하는 CMP(Chemical Mechanical Polishing, 화학 기계 연마)용 연마 조성물에 관한 것으로, 특히 반도체 장치를 제조할 때에 다마신법 등에 의해 배선을 형성할 때에 바람직하게 사용되는 CMP용 연마 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to surface modified colloidal silica and a polishing composition for CMP (Chemical Mechanical Polishing) containing the same. It relates to a polishing composition for CMP.

CMP 기술에서는, 회전하는 판 위에 평탄화 처리를 행하는 웨이퍼를 놓고, 웨이퍼 표면에 패드를 접촉시켜, 웨이퍼와 패드 사이에 연마용 조성물을 공급하면서 회전반과 패드 양방을 모두 회전시켜 연마를 행한다. CMP용 연마 조성물내의 연마용 입자와 패드 표면의 기계적 작용으로 피연마체 표면이 연마되는 것과 동시에, CMP용 연마 조성물내의 화합물과 피연마체 표면의 화학반응에 의해 웨이퍼 표면이 평탄화된다.In the CMP technique, a flattening wafer is placed on a rotating plate, the pad is brought into contact with the surface of the wafer, and both the rotating disk and the pad are rotated while polishing while feeding the polishing composition between the wafer and the pad. The surface of the polished object is polished by the mechanical action of the polishing particles and the pad surface in the polishing composition for CMP, and at the same time, the wafer surface is planarized by a chemical reaction between the compound and the surface of the polishing compound in the polishing composition for CMP.

반도체 디바이스의 제조에 있어, 다마신법에 의해 배선을 형성할 때에는, 잉여의 배선층 및 배리어 메탈층의 제거에 CMP가 행하여지고 있다. 이 CMP에 있어서, 자주 행하여지는 2단 연마법에서는, 제1단 연마에서 최표층부의 배선층을 연마에 의해 제거하고, 제 2단 연마에서는 제1단 연마에서 남은 배선층, 배리어 메탈층 및 절연층을 연마하여, 표면을 평탄화하는 방법이 이용되고 있다.In the manufacture of a semiconductor device, when forming a wiring by the damascene method, CMP is performed to remove the excess wiring layer and the barrier metal layer. In this CMP, in the two-step polishing method frequently performed, the wiring layer of the outermost layer portion is removed by polishing in the first stage polishing, and the wiring layer, barrier metal layer, and insulating layer remaining in the first stage polishing in the second stage polishing. The method of grinding | polishing and flattening the surface is used.

CMP에서는, 디싱이나 부식 등을 억제한 평탄한 연마 표면을 부여하는 것, 연마 잔여물이 없는 것, 스크래치를 억제한 연마면을 부여하는 것, 생산성에 문제가 발생하지 않는 충분한 연마 속도를 부여하는 것이 요구되고 있다. 제1단 연마의 경우는, 또한, 구리, 구리합금 등의 구리계 재료로 이루어진 배선층을 효율적으로 제거하여, 탄탈, 질화탄탈 등의 탄탈계 재료로 이루어진 배리어 메탈층의 연마를 극히 억제하는 선택 연마가 요구되고, 제2단 연마의 경우는, 배선 재료, 배리어 메탈층, 실리카, 유기 실리카 등의 실리카계 재료로 이루어진 절연층의 다른 소재에 대한 연마 속도의 차이가 작은 비선택 연마가 요구된다.In CMP, to provide a flat polishing surface that suppresses dishing, corrosion, and the like, and polishing residues It is demanded to provide a nonexistent, providing a polishing surface with reduced scratches, and providing a sufficient polishing rate at which no problem occurs in productivity. In the case of the first stage polishing, a selective polishing which effectively removes a wiring layer made of copper-based materials such as copper and a copper alloy and extremely suppresses polishing of the barrier metal layer made of tantalum-based materials such as tantalum and tantalum nitride In the case of the second stage polishing, non-selective polishing with a small difference in polishing rate with respect to other materials of the insulating layer made of a silica-based material such as a wiring material, a barrier metal layer, silica, and organic silica is required.

CMP용 연마 조성물에 사용되는 연마용 입자로서는, 유기성기로 표면 개질을 실시한 실리카가 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 디메틸실라놀기로 대표되는 제거 속도 개변기로부터 표면 수식된 실리카를 CMP 슬러리로 사용하는 것이 개시되어 있으며, 디메틸실라놀기를 도입하는 화합물로서는, 디메틸디클로로실란이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 아미노실란커플링제로 표면 수식된 콜로이달 실리카가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 표면 금속 수산화물을 가진 금속 산화물 연마제와 비가수분해성 치환기를 가진 실란 화합물을 조합한 실란 개질 연마용 입자를 함유하는 CMP용 연마 조성물이 개시되어 있다.As polishing particles used in the polishing composition for CMP, silica which has been surface-modified with an organic group has been studied. For example, Patent Document 1 discloses using a surface-modified silica as a CMP slurry from a removal rate modifier represented by a dimethylsilanol group, and as a compound introducing a dimethylsilanol group, dimethyldichlorosilane is disclosed. have. In addition, Patent Document 2 discloses a colloidal silica surface-modified with an aminosilane coupling agent. In addition, Patent Document 3 discloses a polishing composition for CMP containing silane-modified polishing particles in which a metal oxide abrasive having a surface metal hydroxide and a silane compound having a non-hydrolyzable substituent are combined.

CMP용 연마 조성물은, 연마용 입자, 산화제 등의 여러 가지 성분의 선택 및 배합의 조합에 의해, 요구 특성을 만족하도록 설계되어 있지만, 여러 가지 요구 성능에 대하여, 여전히 개선의 여지가 있다. 특히 제1단 연마에 있어서, 디싱을 억제하면서 연마 잔여물을 해소하는 것은 CMP의 기구상 곤란하였다. 즉, 디싱의 억제에는, 연마 억제 효과를 높이는 것이 효과적이지만, 연마 억제 효과를 높이면 피연마체의 연마 잔여물 생기기 쉬워지기 때문이다. 또한, 제2단 연마에서는, 배선층과 배리어 메탈층 및 절연층의 경계 부분에서, 배리어 메탈층 및 절연층이 과잉으로 연마되어, 배선층 표면에 비해 배리어 메탈층 및 절연층이 안쪽으로 후퇴하는 깎임 현상(fang)이 발생해 버리는 문제가 있다.The polishing composition for CMP is designed to satisfy the required characteristics by the combination of the selection and blending of various components such as abrasive particles and an oxidizing agent, but there is still room for improvement for various required performances. In particular, in the first stage polishing, it was difficult to solve the polishing residue while suppressing dishing due to the mechanism of the CMP. That is, although it is effective to raise a grinding | polishing inhibitory effect in suppressing dishing, when a grinding | polishing inhibitory effect is raised, it will become easy to produce the grinding | polishing residue of a to-be-grinded object. In the second stage polishing, the barrier metal layer and the insulating layer are excessively polished at the boundary portion between the wiring layer, the barrier metal layer and the insulating layer, and the shaping phenomenon in which the barrier metal layer and the insulating layer retreat inward relative to the wiring layer surface. There is a problem that (fang) occurs.

특허문헌 1:일본 특표 2004-534396호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-534396 특허문헌 2:일본 특개 2007-273910호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-273910 특허문헌 3:일본 특개 2007-088499호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-088499

본 발명은, CMP, 특히 다마신법에 의한 구리계 배선 형성에서의 CMP 연마에서의 제1단 연마에 있어서, 디싱의 악화를 억제하면서, 연마 잔여물 없는 CMP용 연마 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 제2단 연마에 있어서, 깎임 현상을 개선할 수 있는 CMP용 연마 조성물을 제공하는 것을 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polishing composition for CMP without polishing residues while suppressing deterioration of dishing in the first stage polishing in CMP polishing, in particular, copper-based wiring formation by the damascene method. . Moreover, in 2nd stage grinding | polishing, it is a subject to provide the polishing composition for CMP which can improve shaping | phenomena.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구한 결과, 특정의 표면 개질을 실시한 콜로이달 실리카가 상기 과제의 해결에 유효한 것을 지견하여, 결과 본 발명에 도달하였다. 즉, 본 발명은, 하기 일반식(1), (2) 및 (3)으로 나타나는 적어도 1종의 기에 의해 표면 개질되고 있는 것을 특징으로 하는 표면 개질 콜로이달 실리카를 제공하는 것이다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly researching in order to solve the said subject, the present inventors discovered that the colloidal silica which performed the specific surface modification was effective for solving the said subject, and resulted in this invention. That is, this invention provides the surface modified colloidal silica characterized by surface modification by at least 1 group represented by following General formula (1), (2), and (3).

Figure pct00001
Figure pct00001

(식중, A1는, 하기 식(a11)∼(a13), (a31)∼(a33) 및 (a51)∼(a53)로부터 선택되는 기를 나타내고, A2는, 하기 식(a21)∼(a23), (a41)∼(a43) 및 (a61)∼(a63)로부터 선택되는 기를 나타내며, R3은, 수소 원자 또는 탄소수 1∼30의 탄화수소기를 나타내고, Y는 A2 또는 R3을 나타내며, EO는 에틸렌옥사이드기를 나타내고, PO는 프로필렌옥사이드기를 나타내며, m, n, p는, m이 0∼170, n이 0∼120, p가 0∼170이며, m+p가 O이 아닌 수를 나타낸다.)(In formula, A <1> represents group chosen from following formula (a11)-(a13), (a31)-(a33) and (a51)-(a53), and A <2> represents following formula (a21)-(a23) ), (a41) to (a43) and (a61) to (a63), R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, Y represents A 2 or R 3 , and EO Represents an ethylene oxide group, PO represents a propylene oxide group, m, n, and p represent a number where m is 0 to 170, n is 0 to 120, p is 0 to 170, and m + p is not O. )

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

Figure pct00004
Figure pct00004

(식중, R1, R2는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 페닐기 또는 수산기를 나타내고, X는, 탄소 원자수 1∼18의 알킬렌기를 나타내며, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.) (In formula, R <1> , R <2> represents a C1-C4 alkyl group, a phenyl group, or a hydroxyl group, X represents a C1-C18 alkylene group, and R represents a hydrogen atom or a methyl group.)

또한, 본 발명은, 상기의 표면 개질 콜로이달 실리카를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP용 연마 조성물을 제공한다.Moreover, this invention provides the polishing composition for CMP characterized by containing said surface modified colloidal silica.

본 발명에 의하면, CMP, 특히 다마신법에 의해 구리 배선을 형성할 때의 CMP에 있어서, 디싱을 컨트롤하고, 또한 연마 잔여물이 없는 CMP용 연마 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 제2단 연마에 있어서, 깎임 현상을 개선할 수 있는 CMP용 연마 조성물을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a polishing composition for CMP that controls dishing and has no polishing residues in CMP, especially CMP when copper wiring is formed by the damascene method. Further, in the second stage polishing, it is possible to provide a polishing composition for CMP that can improve the chipping phenomenon.

먼저, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카에 대하여 설명한다.First, the surface modified colloidal silica of this invention is demonstrated.

본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카는, 콜로이달 실리카의 표면에 존재하는 실라놀기가 반응 부위가 되어, 표면 개질제 화합물과의 사이에 실록산 결합을 형성하는 것에 의해서, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)의 어느 하나의 기가 주어지는 것으로서, 또는 상기 일반식(1), (2) 및 (3)으로부터 선택되는 적어도 2종의 기로 개질되어 있어도 좋다. 상기 일반식(a11), (a21), (a31), (a41), (a51) 및 (a61)로 나타나는 기는, 콜로이달 실리카의 표면에 존재하는 1개의 실라놀기와 반응하여 형성되는 것으로, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 적어도 1종의 기를 가지는 표면 개질제 화합물이 콜로이달 실리카상의 규소와 결합하여, 실록산 결합을 형성하는 것이다.In the surface modified colloidal silica of the present invention, the silanol groups present on the surface of the colloidal silica become reaction sites and form siloxane bonds with the surface modifier compound. ) Or (3), or may be modified with at least two groups selected from the general formulas (1), (2) and (3). The groups represented by the general formulas (a11), (a21), (a31), (a41), (a51) and (a61) are formed by reacting with one silanol group present on the surface of colloidal silica. The surface modifier compound having at least one group represented by General Formula (1), (2) or (3) is bonded to silicon on colloidal silica to form a siloxane bond.

상기 일반식(a12), (a22), (a32), (a42), (a 52) 및 (a62)로 나타나는 기는, 콜로이달 실리카의 표면에 존재하는 2개의 실라놀기와 표면 개질제 화합물이 반응하여 형성되는 것이고, 상기 일반식(a13), (a23), (a33), (a43), (a53) 및 (a63)로 나타나는 기는, 콜로이달 실리카의 표면에 존재하는 3개의 실라놀기와 표면 개질제 화합물이 반응하여 형성되는 것이다. 또한, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카는, 상기 일반식(1), (2) 또는(3)으로 나타나는 기 이외의 기로 표면 개질되어 있어도 좋다. 또한, 표면 개질기가 상기 일반식(1) 또는 (3)으로 나타나는 기의 경우는, 말단의 시릴옥시기가 동일 콜로이달 실리카 입자에 결합하고 있어도 좋고, 다른 콜로이달 실리카 입자와 결합하여 콜로이달 실리카 입자를 가교해도 좋다. 콜로이달 실리카가 비가교인지 가교할 것인지는, 피개질체인 콜로이달 실리카와 표면 개질기를 도입하는 개질제 화합물과의 농도나 반응 조건에 의해 선택할 수 있다. 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를, CMP용 연마 조성물의 연마용 입자로서 사용할 때, 가교물을 사용하는 경우는, 가교에 의해 콜로이달 실리카의 입자지름이 증대하고, 또한, 입도 분포가 불균일해져 버린다. 그 때문에, 상기 가교물은 CMP용 연마 조성물의 분산 안정성을 악화시키므로, 가교물의 사용은 바람직하지 않다.The groups represented by the general formulas (a12), (a22), (a32), (a42), (a 52) and (a62) react with two silanol groups present on the surface of colloidal silica and a surface modifier compound. The group represented by the general formulas (a13), (a23), (a33), (a43), (a53) and (a63) is formed of three silanol groups and surface modifier compounds present on the surface of colloidal silica. This reaction is formed. In addition, the surface modified colloidal silica of this invention may be surface-modified by groups other than group represented by the said General formula (1), (2) or (3). In the case where the surface modifier is represented by the general formula (1) or (3), the terminal silyloxy group may be bonded to the same colloidal silica particles, or may be combined with other colloidal silica particles to form colloidal silica particles. You may crosslink. Whether or not the colloidal silica is non-crosslinked or crosslinked can be selected depending on the concentration and reaction conditions of the colloidal silica, which is a modifier, and the modifier compound for introducing the surface modifier. When the surface-modified colloidal silica of the present invention is used as the abrasive grain of the polishing composition for CMP, when a crosslinked product is used, the particle diameter of the colloidal silica increases due to crosslinking, and the particle size distribution becomes uneven. Throw it away. Therefore, since the said crosslinked material worsens the dispersion stability of the polishing composition for CMP, use of a crosslinked material is not preferable.

상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기중의 (a11), (a12), (a13), (a21), (a22), (a23), (a31), (a32), (a33), (a41), (a42), (a43), (a51), (a52), (a53), (a61), (a62) 및 (a63)이 가지는 R1, R2로 나타나는 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 메틸, 에틸, 프로필, 2-프로필, 부틸, 제2부틸, 이소부틸, 제3부틸을 들 수 있고, X로 나타나는 탄소수 1∼18의 알킬렌기는, 직쇄여도 좋고, 분기해도 좋으며, 지환기를 포함해도 좋다. 구체적으로는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 메틸에틸렌, 부틸렌, 1-메틸프로필렌, 2-메틸프로필렌, 1,2-디메틸프로필렌, 1,3-디메틸프로필렌, 1-메틸부틸렌, 2-메틸부틸렌, 3-메틸부틸렌, 2,4-디메틸부틸렌, 1,3-디메틸부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 에탄-1,1-디일, 프로판-2,2-디일, 데칸-1,10-디일, 운데칸-1,11-디일, 도데칸-1,12-디일, 트리데칸-1,13-디일, 테트라데칸-1,14-디일, 펜타데칸-1,15-디일, 헥사데칸-1,16-디일, 헵타데칸-1,17-디일, 옥타데칸-1,18-디일, 시클로펜탄-1,2-디일, 시클로펜탄-1,3-디일, 시클로헥산-1,1-디일, 시클로헥산-1,2-디일, 시클로헥산-1,3-디일, 시클로헥산-1,4-디일, 메틸시클로헥산-1,4-디일, 시클로헥산-1,4-디메틸렌 등을 들 수 있다. R3로 나타나는 탄소수 1∼30의 탄화수소기로서는, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 제2부틸, 제3부틸, 이소부틸, 아밀, 이소아밀, 제3아밀, 헥실, 시클로헥실, 시클로헥실메틸, 2-시클로헥실에틸, 헵틸, 이소헵틸, 제3헵틸, n-옥틸, 이소옥틸, 제3옥틸, 2-에틸헥실, 노닐, 이소노닐, 데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실 등의 알킬기; 비닐, 1-메틸에테닐, 2-메틸에테닐, 프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 데세닐, 펜타데세닐, 1-페닐프로펜-3-일 등의 알케닐기; 페닐, 나프틸, 2-메틸페닐, 3-메틸페닐, 4-메틸페닐, 4-비닐페닐, 3-이소프로필페닐, 4-이소프로필페닐, 4-부틸페닐, 4-이소부틸페닐, 4-제3부틸페닐, 4-헥실페닐, 4-시클로헥실페닐, 4-옥틸페닐, 4-(2-에틸헥실)페닐, 4-스테아릴페닐, 2,3-디메틸페닐, 2,4-디메틸페닐, 2,5-디메틸페닐, 2,6-디메틸페닐, 3,4-디메틸페닐, 3,5-디메틸페닐, 2,4-디제3부틸페닐, 시클로헥실페닐 등의 알킬아릴기; 벤질, 페네틸, 2-페닐프로판-2-일, 디페닐메틸, 트리페닐메틸, 스티릴, 신나밀 등의 아릴알킬기를 들 수 있다.(A11), (a12), (a13), (a21), (a22), (a23), (a31), (a32), in the group represented by the general formulas (1), (2) or (3). carbon number 1 represented by R 1 and R 2 of (a33), (a41), (a42), (a43), (a51), (a52), (a53), (a61), (a62) and (a63) Examples of the alkyl group of -4 include methyl, ethyl, propyl, 2-propyl, butyl, second butyl, isobutyl, and third butyl. The alkylene group having 1 to 18 carbon atoms represented by X may be linear and branched. It may be sufficient and may contain an alicyclic group. Specifically, methylene, ethylene, propylene, methyl ethylene, butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene, 1,2-dimethylpropylene, 1,3-dimethylpropylene, 1-methylbutylene, 2-methylbutyl Ethylene, 3-methylbutylene, 2,4-dimethylbutylene, 1,3-dimethylbutylene, pentylene, hexylene, heptylene, octylene, ethane-1,1-diyl, propane-2,2- Diyl, decane-1,10-diyl, undecane-1,11-diyl, dodecane-1,12-diyl, tridecane-1,13-diyl, tetradecane-1,14-diyl, pentadecane-1 , 15-diyl, hexadecane-1,16-diyl, heptadecan-1,17-diyl, octadecane-1,18-diyl, cyclopentane-1,2-diyl, cyclopentane-1,3-diyl, Cyclohexane-1,1-diyl, cyclohexane-1,2-diyl, cyclohexane-1,3-diyl, cyclohexane-1,4-diyl, methylcyclohexane-1,4-diyl, cyclohexane-1 , 4-dimethylene and the like. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 3 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, second butyl, third butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, third amyl, hexyl, Cyclohexyl, cyclohexylmethyl, 2-cyclohexylethyl, heptyl, isoheptyl, third heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, dodecyl, tridecyl Alkyl groups such as tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl and octadecyl; Vinyl, 1-methylethenyl, 2-methylethenyl, propenyl, butenyl, isobutenyl, pentenyl, hexenyl, heptenyl, octenyl, decenyl, pentadecenyl, 1-phenylpropene-3- Alkenyl groups such as one; Phenyl, naphthyl, 2-methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, 4-vinylphenyl, 3-isopropylphenyl, 4-isopropylphenyl, 4-butylphenyl, 4-isobutylphenyl, 4-tertbutyl Phenyl, 4-hexylphenyl, 4-cyclohexylphenyl, 4-octylphenyl, 4- (2-ethylhexyl) phenyl, 4-stearylphenyl, 2,3-dimethylphenyl, 2,4-dimethylphenyl, 2, Alkyl aryl groups, such as 5-dimethylphenyl, 2, 6- dimethylphenyl, 3, 4- dimethylphenyl, 3, 5- dimethylphenyl, 2, 4- di- tert butylphenyl, and cyclohexylphenyl; And arylalkyl groups such as benzyl, phenethyl, 2-phenylpropan-2-yl, diphenylmethyl, triphenylmethyl, styryl and cinnamil.

상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기에 있어서, m+p가 n이상의 값이면, CMP용 연마 조성물중의 표면 개질 콜로이달 실리카의 분산 안정성이 양호하고, CMP용 연마 조성물중의 표면 개질 콜로이달 실리카의 배합량에 의한 성능의 컨트롤을 하기 쉬우므로 바람직하며, 또한 m+p가 작으면 디싱이 커지는 경우가 있고, m+p가 크면 연마 잔사가 생기는 경우가 있으므로, m+p는, 2∼340인 것이 바람직하고, 2∼250인 것이 보다 바람직하다.In the group represented by the general formula (1), (2) or (3), if m + p is a value of n or more, the dispersion stability of the surface-modified colloidal silica in the polishing composition for CMP is good, and the polishing composition for CMP Since it is easy to control the performance by the compounding quantity of surface modified colloidal silica in the inside, since m | p is small, dishing may become large, and m + p is large, and a polishing residue may generate | occur | produce m +, It is preferable that it is 2-340, and, as for p, it is more preferable that it is 2-250.

또한, 상기 일반식(2) 또는 (3)으로 나타나는 기에 있어서, R3는, 소수성이 크면 CMP용 연마 조성물중의 표면 개질 콜로이달 실리카의 분산 안정성이 악화되는 경우가 있고, 또한, 디싱이 커지는 경우도 있다. R3의 바람직한 기로서는 탄소수 1∼8의 알킬기이며, 메틸기가 보다 바람직하다.In addition, in group represented by the said General formula (2) or (3), when R <3> has large hydrophobicity, the dispersion stability of surface modified colloidal silica in the CMP polishing composition may worsen, and dishing becomes large. In some cases. As a preferable group of R <3>, it is a C1-C8 alkyl group, and a methyl group is more preferable.

본 발명에 관한 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기에 있어서, R1, R2는, 수산기인 것을 용이하게 얻을 수 있으며, CMP용 연마 조성물중의 표면 개질 콜로이달 실리카의 분산 안정성이 양호하므로 바람직하다.In the group represented by the general formulas (1), (2) or (3) according to the present invention, R 1 and R 2 can be easily obtained as a hydroxyl group, and the surface-modified colloidal silica in the polishing composition for CMP can be obtained. Since dispersion stability of is favorable, it is preferable.

본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카의 제조방법의 하나로서는, 예를 들면, 이소시아네이트기를 가지는 실란커플링제와, EO 또는 EO와 PO를 가지는 히드록시화합물로부터, 일반식(a11), (a12), (a13), (a21), (a22), (a23), (a31), (a32), (a33), (a41), (a42), 및 (a43)으로부터 선택되는 기를 가지는 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기를 부여하는 개질제 화합물을 미리 합성하여, 이것과 콜로이달 실리카를 반응시키는 방법이어도 좋고, 이소시아네이트기를 가지는 실란커플링제와 콜로이달 실리카를 반응시키고 나서, EO 또는 EO와 PO를 가진 히드록시 화합물을 더 반응시키는 방법이라도 좋다. 반응의 컨트롤이 용이하고, 제조비용이 작은 점에서, 전자의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.As one of the manufacturing methods of the surface modified colloidal silica of this invention, For example, from the silane coupling agent which has an isocyanate group, and the EO compound or the hydroxy compound which has EO and PO, General formula (a11), (a12), ( General formula (1) having a group selected from a13), (a21), (a22), (a23), (a31), (a32), (a33), (a41), (a42), and (a43) , Or a method of reacting a colloidal silica with a modifier compound that gives a group represented by (2) or (3) in advance, or reacting a silane coupling agent having an isocyanate group with colloidal silica, followed by EO or EO A method of further reacting with a hydroxy compound having PO may be used. Since the control of the reaction is easy and the manufacturing cost is small, it is preferable to use the former method.

상기의 이소시아네이트기를 가지는 실란커플링제로서는, 하기 일반식(4)로 나타나는 화합물, EO 또는 EO와 PO를 가지는 히드록시 화합물로서는, 일반식(5)로 나타나는 화합물, 개질제 화합물로서는, 일반식(6), (7)로 나타나는 화합물을 들 수 있다.As a silane coupling agent which has the said isocyanate group, As a compound represented by following General formula (4), As a EO compound or hydroxy compound which has EO and PO, As a compound represented by General formula (5), and a modifier compound, General formula (6) And the compound represented by (7).

Figure pct00005
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(식중, Z는, 실라놀기와 반응하여, 실록산 결합을 형성하는 기를 나타내고, R4∼R7은, Z, 탄소수 1∼4의 알킬기, 페닐기 또는 수산기를 나타내며, X는, 탄소 원자수 1∼18의 알킬렌기를 나타내고, R3, EO, PO, m, n, p는, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기의 경우와 동일하다.)(Wherein Z represents a group which reacts with a silanol group to form a siloxane bond, R 4 to R 7 represent Z, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group or a hydroxyl group, and X represents 1 to 1 carbon atoms) An alkylene group of 18 is represented, and R 3 , EO, PO, m, n, and p are the same as in the case of the group represented by the general formula (1), (2) or (3).

또한, 상기 표면 개질 콜로이달 실리카의 제조방법 이외의 방법으로서는, 예를 들면, 아미노기를 가지는 실란커플링제와, EO 또는 EO와 PO를 가지는 (메타)아크릴 화합물로부터, 일반식(a51), (a52), (a53), (a61), (a62) 및 (a63)로부터 선택되는 기를 가지는 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기를 부여하는 개질제 화합물을 미리 합성하여, 이것과 콜로이달 실리카를 반응시키는 방법이어도 좋고, 아미노기를 가지는 실란커플링제와 콜로이달 실리카를 반응시키고 나서, EO 또는 EO와 PO를 가지는 (메타)아크릴 화합물을 더 반응시키는 방법이라도 좋다. 반응의 컨트롤이 용이하고, 제조 비용이 작은 점에서, 전자의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.Moreover, as a method other than the manufacturing method of the said surface modified colloidal silica, it is a general formula (a51), (a52) from the silane coupling agent which has an amino group, and the (meth) acryl compound which has EO or EO and PO, for example. ), (a53), (a61), (a62) and (a63) having previously modified a modifier compound to impart the group represented by the general formula (1), (2) or (3), and The method of reacting colloidal silica may be sufficient, and the method of making EO or the (meth) acryl compound which has EO and PO react further after making the silane coupling agent which has an amino group, and colloidal silica react. Since the control of the reaction is easy and the manufacturing cost is small, it is preferable to use the former method.

상기의 아미노기를 가지는 실란커플링제로서는, 하기 일반식(8)로 나타나는 화합물, EO 또는 EO와 PO를 가지는 (메타)아크릴 화합물로서는, 일반식(9)로 나타나는 화합물, 개질제 화합물로서는, 일반식(10)으로 나타나는 화합물을 들 수 있다.As a silane coupling agent which has the said amino group, As a compound represented by following General formula (8), (EO) or a (meth) acryl compound which has EO and PO, As a compound represented by General formula (9), and a modifier compound, General formula ( The compound represented by 10) is mentioned.

Figure pct00006
Figure pct00006

(식중, Z는, 실라놀기와 반응하여, 실록산 결합을 형성하는 기를 나타내고, R4∼R7는, Z, 탄소수 1∼4의 알킬기, 페닐기 또는 수산기를 나타내며, X는, 탄소 원자수 1∼18의 알킬렌기를 나타내고, R은, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내며, EO, PO, m, n, p는, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기의 경우와 동일하다.)(Wherein Z represents a group reacting with a silanol group to form a siloxane bond, R 4 to R 7 represent Z, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group or a hydroxyl group, and X represents 1 to 1 carbon atoms) An alkylene group of 18 is represented, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and EO, PO, m, n, and p are the same as in the case of the group represented by the general formula (1), (2) or (3). .)

상기 일반식(4), (6), (7), (8) 및 (10)의 Z로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, s-부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기, 페녹시기 등의 알콕시기; 염소, 취소, 옥소 등의 할로겐기; 수소; 수산기를 들 수 있다.As Z of the said general formula (4), (6), (7), (8), and (10), a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, s-butoxy group, iso part Alkoxy groups, such as a oxy group, t-butoxy group, and a phenoxy group; Halogen groups such as chlorine, cancellation and oxo; Hydrogen; A hydroxyl group is mentioned.

본 발명의 바람직한 형태인 R1, R2가, 수산기인 표면 개질 콜로이달 실리카를 얻으려면, 원료로서 Z, R4, R5, R6, R7가 알콕시기인 것을 사용하여, 콜로이달 실리카와의 반응을 행하면 좋다. A1는, (a11), (a12), (a13), (a3l), (a32), (a33), (a51), (a52) 및 (a53)의 적어도 1종의 기가 되지만, 이들을 선택적으로 제어하는 것은 곤란하고, A2도 마찬가지로 (a21), (a22), (a23), (a41), (a42), (a43), (a61), (a62) 및 (a63)의 적어도 1종의 기가 된다.The preferred form of R 1, R 2 of the present invention, to obtain a hydroxyl group in the surface-modified colloidal silica, with a as a starting material Z, R 4, R 5, R 6, R 7 using the alkoxy group, and the colloidal silica The reaction may be performed. A 1 is at least one group of (a11), (a12), (a13), (a3l), (a32), (a33), (a51), (a52) and (a53), but these may be selectively It is difficult to control, and A 2 is similar to at least one of (a21), (a22), (a23), (a41), (a42), (a43), (a61), (a62) and (a63). It's a spirit.

또한, 통상적으로, 콜로이달 실리카 표면의 반응성 실라놀기의 전부를 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기로 개질하는 것은 곤란하며, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카 표면에는, 미반응의 실라놀기 및/또는 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기 이외의 표면 개질기가 존재할 수 있다.In general, it is difficult to modify all of the reactive silanol groups on the surface of the colloidal silica with a group represented by the general formula (1), (2) or (3), and the surface-modified colloidal silica surface of the present invention Surface modifiers other than the silanol groups of the reaction and / or groups represented by the general formula (1), (2) or (3) may be present.

상기 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기 이외의 표면 개질기로 콜로이달 실리카가 개질된 것을 얻는 경우는, 원료로서 미리 그러한 기로 개질된 콜로이달 실리카를 이용하여 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기를 콜로이달 실리카에 도입해도 좋고, 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기를 도입하고 나서, 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기 이외의 기를 도입해도 좋다. 일반식(1), (2) 또는 (3)으로 나타나는 기 이외의 기를 도입하는 화합물로서는, 클로로트리메틸실란, 클로로디메틸옥타데실실란, 디클로로디메틸실란, 트리클로로메틸실란 등의 할로겐화 알킬실란류; 트리메틸메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메톡시디메틸옥타데실실란, 디메틸옥타데실실란 등의 알콕시알킬실란류; 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시실란, 3-(2-아미노에틸)아미노프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 등의 실란커플링제; 붕산, 알루민산 등을 들 수 있다.When obtaining colloidal silica modified by surface modifiers other than the group represented by the said General formula (1), (2), or (3), General formula (1) using colloidal silica modified with such a group previously as a raw material ), (2) or (3) may be introduced into the colloidal silica, and after introducing the group represented by the formula (1), (2) or (3), the formula (1), (2) or You may introduce groups other than the group represented by (3). As a compound which introduce | transduces groups other than group represented by General formula (1), (2) or (3), Halogenated alkylsilanes, such as chlorotrimethylsilane, chlorodimethyl octadecylsilane, dichlorodimethylsilane, and trichloromethylsilane; Alkoxyalkylsilanes such as trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltriethoxysilane, methoxydimethyloctadecylsilane and dimethyloctadecylsilane; 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- Silane coupling agents such as (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatepropyltriethoxysilane and 3-isocyanatepropyltrimethoxysilane; Boric acid, aluminic acid, etc. are mentioned.

본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카에서의 표면 개질의 정도를, 직접적이고 정확하게 측정하는 것은 곤란하지만, 합성시에 표면 개질제(또는 실란커플링제)와 콜로이달 실리카의 비율을 바꾸는 것으로, 컨트롤이 가능해진다. 예를 들면, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를 CMP용 연마 조성물에 사용하는 경우는, 콜로이달 실리카 100질량부에 대해서 개질제 화합물을 1질량부로부터 100질량부의 비율로 사용하면 좋다. 디싱을 충분히 억제하려면, 개질제 화합물의 사용량은, 콜로이달 실리카 100질량부에 대해서 1∼20질량부가 바람직하고, 1∼10질량부가 보다 바람직하다.Although it is difficult to directly and accurately measure the degree of surface modification in the surface modified colloidal silica of the present invention, control is possible by changing the ratio of the surface modifier (or silane coupling agent) and colloidal silica at the time of synthesis. . For example, when using the surface modified colloidal silica of this invention for the CMP polishing composition, what is necessary is just to use a modifier compound in the ratio of 1 mass part to 100 mass parts with respect to 100 mass parts of colloidal silica. In order to fully suppress dishing, 1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of colloidal silica, and, as for the usage-amount of a modifier compound, 1-10 mass parts is more preferable.

본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카에 있어서, 표면 개질이 실시되는 콜로이달 실리카의 입자지름은 특별히 제한되지 않고, 분산 매체인 물에 안정적으로 분산하는 것이면 좋다. 상기 콜로이달 실리카를 본 발명의 CMP용 연마 조성물에 사용하는 경우는, 그 입자지름은 1∼400nm의 범위가 바람직하고, 10∼300nm의 범위가 보다 바람직하다.In the surface modified colloidal silica of the present invention, the particle diameter of the colloidal silica subjected to surface modification is not particularly limited, and may be stably dispersed in water as a dispersion medium. In the case where the colloidal silica is used in the polishing composition for CMP of the present invention, the particle size is preferably in the range of 1 to 400 nm, more preferably in the range of 10 to 300 nm.

본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카의 CMP용 연마 조성물 이외의 용도로서는, 고분자 재료 개질제, 고분자 응집제, 흡착제, 도료용 첨가제, 하드 코트제, 미끄러짐 방지제, 광학 필름용 반사 방지제, 금속 표면 처리제, 내열제, 무기 필러, 무기 바인더, 대전 방지제, 촉매 담체, 올가노졸 등을 들 수 있다.Examples of applications other than the polishing composition for CMP of the surface modified colloidal silica of the present invention include polymer material modifiers, polymer flocculants, adsorbents, paint additives, hard coat agents, anti-slip agents, antireflection agents for optical films, metal surface treatment agents, and heat resistant agents. , Inorganic fillers, inorganic binders, antistatic agents, catalyst carriers, organosols, and the like.

다음에, 본 발명의 CMP용 연마 조성물에 대하여 설명한다.Next, the polishing composition for CMP of the present invention will be described.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 상기의 표면 개질 콜로이달 실리카를 연마용 입자로서 함유하고 있는 것이며, 이외에 함유되는 다른 성분으로서는, 산화제 성분, 복소환 화합물 성분, 유기산 성분, 수성 고분자 성분, pH조정제 성분, 계면활성제 성분, 가용화제 성분 등을 들 수 있다. 본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 구리, 구리합금 등의 구리계 재료의 제거에 대해서, 잔막, 디싱, 스크래치에 대하여 양호한 연마를 제공하는 특성이 있으므로, 반도체 디바이스의 제조에서의 다마신법에 의한 배선 형성 프로세스에 적합하다. 또한, 본 발명의 CMP용 연마 조성물은 제1단 연마, 제2단 연마의 양방에 사용이 가능하며, 구리계 재료에 대한 선택 연마성이 있으므로, 특히 제1단 연마에 바람직하다.The polishing composition for CMP of the present invention contains the above-described surface modified colloidal silica as polishing particles, and other components contained therein include an oxidant component, a heterocyclic compound component, an organic acid component, an aqueous polymer component and a pH adjuster. A component, surfactant component, a solubilizer component, etc. are mentioned. Since the polishing composition for CMP of the present invention has a property of providing good polishing against residual film, dishing, and scratch for removal of copper-based materials such as copper and copper alloy, wiring by the damascene method in the manufacture of semiconductor devices. Suitable for the forming process. In addition, the polishing composition for CMP of the present invention can be used for both the first stage polishing and the second stage polishing, and is particularly preferable for the first stage polishing because of the selective polishing property for the copper-based material.

본 발명의 CMP용 연마 조성물중의 표면 개질 콜로이달 실리카의 함유량은, 0.01∼10질량%가 바람직하다. 표면 개질 콜로이달 실리카의 함유량이 하한보다 작으면 연마 속도가 느려지는 경우가 있고, 표면 개질 콜로이달 실리카의 함유량이 상한보다 많으면, 디싱의 억제가 어려워지는 경우가 있다. 표면 개질 콜로이달 실리카의 함유량은 0.05∼5질량%의 범위가 더 바람직하다.As for content of the surface modified colloidal silica in the CMP polishing composition of this invention, 0.01-10 mass% is preferable. If the content of the surface-modified colloidal silica is less than the lower limit, the polishing rate may be slow. If the content of the surface-modified colloidal silica is more than the upper limit, it may be difficult to suppress dishing. As for content of surface modified colloidal silica, the range of 0.05-5 mass% is more preferable.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카 이외의 연마용 입자 성분을 함유해도 좋다. 이들을 함유시키는 경우의 사용량은, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카 100질량부에 대해서, 100질량부 이하가 바람직하고, 50질량부 이하가 보다 바람직하다. 함유되는 연마용 입자로서는, 본 발명 이외의 콜로이달 실리카, 비정질 이산화규소, 산화알루미늄, 산화세륨, 질화규소, 산화지르코늄, 탄화규소 및 이산화망간 등을 들 수 있고, 이들은 1종류 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain abrasive grain components other than the surface modified colloidal silica of the present invention. 100 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of surface modified colloidal silicas of this invention, and, as for the usage-amount in the case of including these, 50 mass parts or less are more preferable. Examples of the abrasive particles to be contained include colloidal silica, amorphous silicon dioxide, aluminum oxide, cerium oxide, silicon nitride, zirconium oxide, silicon carbide, and manganese dioxide other than the present invention. It is available.

상기의 산화제 성분에 사용되는 산화제로서는, 질산, 과옥소산, 과옥소산칼륨, 과옥소산리튬, 과옥소산나트륨, 과망간산칼륨, 과망간산리튬, 과망간산나트륨, 중크롬산, 중크롬산칼륨, 중크롬산리튬, 중크롬산나트륨, 과산화수소, 과염소산, 과염소산염(알칼리금속염, 암모늄염 등), 차아염소산, 차아염소산염(알칼리금속염, 암모늄염 등), 과황산, 과황산염(알칼리금속염, 암모늄염 등), 과초산, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 과안식향산, 오존 등을 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.Examples of the oxidizing agent used in the oxidizing agent components include nitric acid, peroxo acid, potassium peroxoate, lithium peroxoate, sodium peroxoate, potassium permanganate, lithium permanganate, sodium permanganate, dichromic acid, potassium dichromate, lithium dichromate and sodium dichromate. , Hydrogen peroxide, perchloric acid, perchlorate (alkali metal salt, ammonium salt, etc.), hypochlorous acid, hypochlorite (alkali metal salt, ammonium salt, etc.), persulfate, persulfate (alkali metal salt, ammonium salt, etc.), peracetic acid, t-butyl hydroperoxide , Perbenzoic acid, ozone, and the like, and these are used in one kind or a mixture of two or more kinds.

본 발명의 CMP용 연마 조성물중의 산화제 성분의 바람직한 함유량은 0.01∼10질량%이다. 산화제 성분의 함유량이 하한보다 적으면 충분한 연마 속도를 얻을 수 없는 경우가 있고, 산화제 성분의 함유량이 상한보다 많으면 에칭을 제어할 수 없게 되어, 디싱 등의 불량의 원인이 되는 경우가 있다.Preferable content of the oxidizing agent component in the CMP polishing composition of this invention is 0.01-10 mass%. If the content of the oxidant component is less than the lower limit, a sufficient polishing rate may not be obtained. If the content of the oxidant component is more than the upper limit, etching may not be controlled, which may cause defects such as dishing.

본 발명의 CMP용 연마 조성물을 제1단 연마에 사용할 때에 이용하는 산화제로서 적합한 것은, 연마 속도와 에칭 억제의 컨트롤이 용이한 과황산염이고, 과황산암모늄은, 화학적 연마를 촉진하여, 연마 표면의 평탄성을 향상시키므로 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 CMP용 연마 조성물을 제2단 연마에 사용할 때는, 연마 잔여물의 억제 효과를 가지는 과산화수소를 산화제로서 이용하는 것이 바람직하다.What is suitable as an oxidizing agent used when using the CMP polishing composition of this invention for a 1st stage grinding | polishing is a persulfate which is easy to control a polishing rate and an etching suppression, and ammonium persulfate promotes chemical polishing, and flatness of a polishing surface is carried out. Since it improves, it is more preferable. In addition, when using the polishing composition for CMP of this invention for 2nd stage grinding | polishing, it is preferable to use hydrogen peroxide which has an inhibitory effect of a polishing residue as an oxidizing agent.

상기의 복소환 화합물 성분은, 주로 구리 배선 또는 배리어 메탈에 대해서 방식 작용을 가진 방청제로서 기능하는 것이며, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1H-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-1,2,4-트리아졸, 3,5-디아미노-1,2,4-트리아졸, 3-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 1H-테트라졸, 5-메틸-1H-테트라졸, 5-페닐테트라졸, 1H-테트라졸-1-초산, 5-아미노-1H-테트라졸 등의 아졸계 단환류; 2-메르캅토벤조티아졸, 2-[2-(벤조티아조릴)]티오프로피온산, 2-[2-(벤조티아조릴)]티오부틸산, 벤조이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조티아졸, 2-아미노벤조티아졸, 2-아미노-6-메틸벤조티아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시벤조트리아졸, 1-디히드록시프로필벤조트리아졸, 2,3-디카르복시프로필벤조트리아졸, 4-히드록시벤조트리아졸, 5-헥실벤조트리아졸, [1,2,3-벤조트리아졸릴-1-메틸][1,2,4-트리아졸릴-1-메틸][2-에틸헥실]아민, 4-메틸-1H-벤조트리아졸, 5-메틸-1H-벤조트리아졸, 나프토트리아졸, 비스 [(1-벤조트리아졸릴)메틸]포스폰산, 1,5-펜타메틸렌테트라졸, 티아벤더졸 등의 아졸계 복합환류를 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.Said heterocyclic compound component mainly functions as a corrosion inhibitor with anticorrosive effect with respect to a copper wiring or a barrier metal, 1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 4-amino-1,2,4-triazole, 3,5-diamino-1,2,4-triazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 1H-tetrazole, 5- Azole monocyclic compounds such as methyl-1H-tetrazole, 5-phenyltetrazole, 1H-tetrazole-1-acetic acid, and 5-amino-1H-tetrazole; 2-mercaptobenzothiazole, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiopropionic acid, 2- [2- (benzothiazolyl)] thiobutyl acid, benzoimidazole, benzotriazole, benzothiazole, 2 -Aminobenzothiazole, 2-amino-6-methylbenzothiazole, 1-hydroxybenzotriazole, 1-dihydroxybenzotriazole, 1-dihydroxypropylbenzotriazole, 2,3-dicarboxy Propylbenzotriazole, 4-hydroxybenzotriazole, 5-hexylbenzotriazole, [1,2,3-benzotriazol-1-methyl] [1,2,4-triazolyl-1-methyl] [ 2-ethylhexyl] amine, 4-methyl-1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, naphthotriazole, bis [(1-benzotriazolyl) methyl] phosphonic acid, 1,5- Azole complex reflux such as pentamethylene tetrazole, thiavendazole, and the like, and these are used in one kind or a mixture of two or more kinds.

본 발명의 CMP용 연마 조성물에서의 복소환 화합물의 함유량은 0.0001∼1질량%가 바람직하다. 복소환 화합물의 함유량이 하한보다 작으면 사용 효과인 디싱이나 부식의 억제가 어려워지고, 복소환 화합물의 함유량이 상한보다 많으면 연마 속도가 느려지는 난점이 있다. 이들 중에서도, 벤조트리아졸이 염가이고, 방식 작용을 컨트롤하기 쉽기 때문에 바람직하다.As for content of the heterocyclic compound in the CMP polishing composition of this invention, 0.0001-1 mass% is preferable. When the content of the heterocyclic compound is smaller than the lower limit, it is difficult to suppress dishing and corrosion, which is a use effect, and when the content of the heterocyclic compound is higher than the upper limit, the polishing rate is slow. Among these, benzotriazole is preferable because it is inexpensive and easy to control anticorrosive action.

상기의 유기산 성분이란, 유기산 또는 유기산의 염이며, 사용 효과는 구조에 따라 다르다. 예를 들면, 지방족 유기산, 지방족 술폰산 및 이들 염은, CMP용 연마 조성물의 안정성을 높이는 효과가 있고, 또한, 연마된 구리 등의 금속을 용출시켜 연마 속도를 향상시키는 효과가 있다. 방향족 술폰산 및 방향족 술폰산염은 금속의 과잉 에칭 등을 억제하고, 연마면의 평탄화를 양호하게 하는 효과가 있으며, 아미노산 및 그 염은, 방식제로서도 기능한다.The above organic acid component is an organic acid or a salt of an organic acid, and the use effect varies depending on the structure. For example, aliphatic organic acids, aliphatic sulfonic acids and these salts have the effect of increasing the stability of the polishing composition for CMP, and also eluting metals such as polished copper to improve the polishing rate. Aromatic sulfonic acid and aromatic sulfonic acid salt have the effect of suppressing excessive etching of metal and the like and improving the flattening of the polished surface. The amino acid and its salt also function as an anticorrosive agent.

유기산으로서는, 포름산, 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 2-메틸 낙산, n-헥산산, 3,3-디메틸낙산, 2-에틸낙산, 4-메틸펜탄산, n-헵탄산, 글리콜산, 글리세린산, 옥살산, 마론산, 호박산, 글루타르산, 아디핀산, 피멜린산, 마레인산, 프말산, 유산, 사과산, 주석산, 구연산, 글루콘산, 무수 초산 등의 지방족 유기카르본산; 안식향산, 2-히드록시안식향산, 3-히드록시안식향산, 4-히드록시안식향산, o-프탈산, m-프탈산, p-프탈산, 퀴날딘산, 나프탈렌-1-카르본산, 나프탈렌-2-카르본산 등의 방향족 카르본산; 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산, 부탄술폰산, 펜탄술폰산, 헥산술폰산, 헵탄술폰산, 옥탄술폰산, 노보넨술폰산, 아다만탄술폰산, 시클로헥산술폰산, 캠퍼술폰산, 트리플루오르메탄술폰산, 펜타플루오르에탄술폰산, 헵타플루오르프로판술폰산 등의 지방족 술폰산; 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 옥틸벤젠술폰산, 데실벤젠술폰산, 도데실벤젠술폰산, 나프탈렌-1-술폰산, 나프탈렌-2-술폰산, 안트라센술폰산, 아세나프텐술폰산, 페난트렌술폰산 등의 방향족 술폰산; 글리신, L(D)-알라닌, L(D)-2-아미노낙산, L(D)-노르발린, L(D)-발린, L(D)-로이신, L(D)-노르로이신, L(D)-이소로이신, L(D)-알로이소로이신, L(D)-페닐알라닌, L(D)-프롤린, 사르코신, L(D)-오르니틴, L(D)-리신, 타우린, L(D)-세린, L(D)-트레오닌, L(D)-알로트레오닌, L(D)-호모세린, L(D)-티로신, β-(3,4-디히드록시페닐)-L(D)-알라닌, L(D)-티록신, 4-히드록시-L(D)-프롤린, L(D)-시스테인, L(D)-메티오닌, L(D)-에티오닌, L(D)-란티오닌, L(D)-시스타티오닌, L(D)-시스틴, L(D)-시스테인산, L(D)-아스파라긴산, L(D)-글루타민산, S-(카르복시메틸)-L(D)-시스테인, 4-아미노낙산, L(D)-아스파라긴, L(D)-글루타민, L(D)-아르기닌, δ-히드록시-L(D)-리신, L(D)-히스티딘, L(D)-트립토판 등의 아미노산; 및, 유기산의 알칼리 금속염(리튬염, 칼륨염, 나트륨염), 암모늄염, 아민염을 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, gilacetic acid, 2-methyl butyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethyl butyric acid, 2-ethyl butyric acid, 4-methylpentanoic acid, n-heptanoic acid, glycolic acid, Aliphatic organic carboxylic acids such as glycerin acid, oxalic acid, maronic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeline acid, maleic acid, fmaric acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, gluconic acid and acetic anhydride; Benzoic acid, 2-hydroxy benzoic acid, 3-hydroxy benzoic acid, 4-hydroxy benzoic acid, o-phthalic acid, m-phthalic acid, p-phthalic acid, quinalic acid, naphthalene-1-carboxylic acid, naphthalene-2-carboxylic acid Aromatic carboxylic acids; Methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, hexanesulfonic acid, heptanesulfonic acid, octanesulfonic acid, norbornenesulfonic acid, adamantanesulfonic acid, cyclohexanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pentafluoroethanesulfonic acid, Aliphatic sulfonic acids such as heptafluoropropanesulfonic acid; Aromatic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalene-1-sulfonic acid, naphthalene-2-sulfonic acid, anthracenesulfonic acid, acenaphthesulfonic acid and phenanthrenesulfonic acid; Glycine, L (D) -alanine, L (D) -2-aminobutyric acid, L (D) -norvaline, L (D) -valine, L (D) -leucine, L (D) -norleucine, L (D) -Isoleucine, L (D) -alloisoycin, L (D) -phenylalanine, L (D) -proline, sarcosine, L (D) -ornithine, L (D) -lysine, taurine, L (D) -serine, L (D) -threonine, L (D) -allotheonine, L (D) -homoserine, L (D) -tyrosine, β- (3,4-dihydroxyphenyl)- L (D) -alanine, L (D) -thyroxine, 4-hydroxy-L (D) -proline, L (D) -cysteine, L (D) -methionine, L (D) -ethionine, L (D) -lanthionine, L (D) -cystionine, L (D) -cystine, L (D) -cysteinic acid, L (D) -aspartic acid, L (D) -glutamic acid, S- (carboxy Methyl) -L (D) -cysteine, 4-aminobutyric acid, L (D) -asparagine, L (D) -glutamine, L (D) -arginine, δ-hydroxy-L (D) -lysine, L ( Amino acids such as D) -histidine and L (D) -tryptophan; And alkali metal salts (lithium salts, potassium salts, sodium salts), ammonium salts and amine salts of organic acids, and these are used in one kind or a mixture of two or more kinds.

본 발명의 CMP용 연마 조성물중의 유기산 성분의 함유량은 0.0001∼10질량%가 바람직하다. 유기산 성분의 함유량이 0.0001질량%보다 적으면 사용 효과를 얻을 수 없는 경우가 있고, 유기산 성분의 함유량이 10질량%를 넘으면 사용 효과가 과잉이 되어, 평탄성, 연마 효율, 연마 선택성의 어느 하나에 대한 저하를 초래하는 경우가 있다.As for content of the organic acid component in the CMP polishing composition of this invention, 0.0001-10 mass% is preferable. If the content of the organic acid component is less than 0.0001% by mass, the use effect may not be obtained. If the content of the organic acid component exceeds 10% by mass, the use effect may be excessive, resulting in flatness, polishing efficiency or polishing selectivity. It may cause a fall.

상기의 수성 고분자 성분으로서는, 배리어층 연마 억제에 의한 연마 선택성의 향상이나 연마용 입자의 분산 안정화에 작용하는 수용성 고분자, 연마용 입자 및 연마용 입자 보조제로서 사용되는 수분산성 고분자 화합물을 들 수 있다.As said aqueous polymer component, the water-dispersible high molecular compound used as a water-soluble polymer which acts on the improvement of polishing selectivity by barrier layer grinding | polishing suppression, and stabilization of the dispersion | distribution of abrasive grains, abrasive grains, and an abrasive grain auxiliary agent is mentioned.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 수성 고분자 성분을 함유해도 좋다. 함유되는 수용성 고분자로서는, 예를 들면, 알긴산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 한천, 커들란 및 풀루란 등의 다당류; 폴리아스파라긴산, 폴리글루타민산, 폴리리신, 폴리사과산, 폴리메타크릴산, 폴리아미드산, 폴리마레인산, 폴리이타콘산, 폴리프말산, 폴리(p-스티렌카르본산), 폴리아크릴산, 및 폴리글리옥실산 등의 폴리카르본산, 폴리메타크릴산암모늄염, 폴리메타크릴산나트륨염, 폴리아크릴아미드, 폴리아미노아크릴아미드, 폴리아크릴산암모늄염, 폴리아크릴산나트륨염, 폴리아미드산암모늄염, 폴리아미드산나트륨염 등으로 예시되는 폴리카르본산의 염, 에스테르 및 유도체; 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크롤레인, 폴리비닐피롤리돈과 α올레핀(에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐 등)과의 공중합체 등의 비닐계 폴리머; 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 알킬렌글리콜 또는 폴리알킬렌글리콜의 에틸렌옥사이드 및 프로필렌옥사이드의 랜덤 또는 블록 부가물 등의 폴리알킬렌글리콜류를 들 수 있고, 수분산성 고분자로서는, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄폴리우레아 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지를 들 수 있다. 이들 수성 고분자는, 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain an aqueous polymer component. Examples of the water-soluble polymer to be contained include polysaccharides such as alginic acid, pectinic acid, carboxymethyl cellulose, agar, curdlan and pullulan; Polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polyamic acid, polymethacrylic acid, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polypmamic acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyacrylic acid, and polyglyoxylic acid Examples include polycarboxylic acid, polymethacrylate ammonium salt, polymethacrylate sodium salt, polyacrylamide, polyaminoacrylamide, polyammonium salt, sodium polyacrylate salt, ammonium polyamate salt, sodium polyamate salt, and the like. Salts, esters and derivatives of polycarboxylic acids; Vinyl polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrolein, polyvinylpyrrolidone and copolymers of? Olefins (ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, etc.); Polyalkylene glycols, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, alkylene glycol, or the random or block addition product of ethylene oxide and propylene oxide of polyalkylene glycol, are mentioned, As a water-dispersible polymer, a polyurethane resin and a polyurethane Polyurea resin, acrylic resin, methacryl resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, polystyrene resin, polyacetal resin, polycarbonate resin. These aqueous polymers are used by one type or two or more types of mixtures.

수성 고분자 성분의 바람직한 함유량은, 0.001∼10질량%이다. 수성 고분자 성분의 함유량이 하한보다 작으면 충분한 사용 효과를 얻을 수 없는 경우가 있고, 수성 고분자 성분의 함유량이 상한보다 많으면 충분한 연마 속도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 수용성 고분자의 바람직한 수평균 분자량(GPC 측정, 표준 폴리스티렌 환산)은 종류에 따라 다르며, 각각 적정한 값이 있다.Preferable content of an aqueous high molecular component is 0.001-10 mass%. If the content of the aqueous polymer component is less than the lower limit, sufficient use effects may not be obtained. If the content of the aqueous polymer component is more than the upper limit, a sufficient polishing rate may not be obtained. In addition, the preferable number average molecular weight (GPC measurement, standard polystyrene conversion) of a water-soluble polymer changes with kinds, and there exists an appropriate value, respectively.

본 발명의 CMP용 연마 조성물에 함유되는 수용성 고분자로서 적합한 것 중의 하나는, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐피롤리돈과 1-부텐 공중합체이다. 이들은, 다른 수용성 고분자와 비교하여 배리어층 연마의 억제의 효과가 크고, 구리의 선택 연마성을 향상시키는 이점이 있다. 또한, 연마용 입자의 분산 안정성을 향상시키는 효과도 크다. 본 발명의 CMP용 연마 조성물에서의 이들 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐피롤리돈과 1-부텐 공중합체의 바람직한 함유량은, 배리어층의 연마 억제에 효과가 발현하는 0.001∼5질량%이다. 또한, 수평균 분자량으로서는 5000∼100000가 바람직하다.One suitable as the water-soluble polymer contained in the polishing composition for CMP of the present invention is polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone and 1-butene copolymer. Compared with other water-soluble polymers, these have the effect of suppressing barrier layer polishing and improving the selective polishing of copper. Moreover, the effect which improves the dispersion stability of abrasive grain is also large. Preferable content of these polyvinylpyrrolidone or polyvinylpyrrolidone, and 1-butene copolymer in the CMP polishing composition of this invention is 0.001-5 mass% which an effect expresses in suppressing polishing of a barrier layer. Moreover, as a number average molecular weight, 5000-100000 are preferable.

또한, 본 발명의 CMP용 연마 조성물에 함유되는 수용성 고분자로서 적합한 것중의 하나는, 폴리알킬렌글리콜류이다. 폴리알킬렌글리콜은, 다른 수용성 고분자와 비교하여 뛰어난 연마 속도를 나타내고, 연마용 입자의 분산 안정성을 향상시키는 효과도 크다. 본 발명의 CMP용 연마 조성물에서의 폴리알킬렌글리콜류의 바람직한 함유량은, 배리어층의 연마 억제에 효과가 발현하는 0.001∼5질량%이다. 또한, 폴리알킬렌글리콜의 수평균 분자량으로서는 200∼3000이 바람직하다.Moreover, one of the thing suitable as water-soluble polymer contained in the CMP polishing composition of this invention is polyalkylene glycol. Polyalkylene glycol exhibits an excellent polishing rate compared with other water-soluble polymers, and also has a great effect of improving the dispersion stability of the abrasive grains. Preferable content of the polyalkylene glycol in the polishing composition for CMP of this invention is 0.001-5 mass% in which an effect expresses in suppressing polishing of a barrier layer. Moreover, as a number average molecular weight of polyalkylene glycol, 200-3000 are preferable.

또한, 본 발명의 CMP용 연마 조성물에 함유되는 수분산성 고분자로서 적합한 것중의 하나는, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄폴리우레아 수지이다. 이들은 연마용 입자 및 연마용 입자의 조제로서 선택 연마성에 대해서, 선택 연마성 또는 비선택 연마성을 증강하므로 유효하다. 폴리우레탄 수지 또는 폴리우레탄폴리우레아 수지는, 이것을 분산시키는 유화제가 CMP 성능에 영향을 미칠 가능성이 있으므로, CMP 성능을 제어하기 쉬운 자기 유화가 바람직하다.Moreover, one of the thing suitable as a water dispersible polymer contained in the CMP polishing composition of this invention is a polyurethane resin and a polyurethane polyurea resin. These are effective because they enhance selective abrasiveness or non-selective abrasiveness with respect to selective abrasiveness as preparation of abrasive particles and abrasive particles. In the polyurethane resin or the polyurethane polyurea resin, since the emulsifier which disperses this may affect CMP performance, self-emulsification which is easy to control CMP performance is preferable.

양이온성기를 도입한 카티온성 수분산형 폴리우레탄은, 구리에 대한 에칭 작용이 강하고, 이것을 제어하기 어려운 경우가 있으므로, 비이온성 수분산형 폴리우레탄 또는 음이온성 수분산형 폴리우레탄이 보다 바람직하고, 구리의 연마 속도가 크기 때문에 애니온성 수분산형 폴리우레탄이 더 바람직하다. 또한, 애니온성 수분산형 폴리우레탄의 경우, 산가(mgKOH/g)는, 1∼200이 바람직하고, 10∼150이 보다 바람직하다.The cationic water-dispersed polyurethane incorporating a cationic group has a strong etching effect on copper and may be difficult to control. Thus, a nonionic water-dispersible polyurethane or anionic Water dispersion type polyurethane is more preferable, and anionic water dispersion type polyurethane is more preferable because copper's polishing rate is large. In addition, in the case of an anionic water-dispersed polyurethane, 1-200 are preferable and, as for an acid value (mgKOH / g), 10-150 are more preferable.

수분산형 폴리우레탄의 평균 입자 지름은, 연마용 입자로서 기능하고, CMP용 연마 조성물중에 안정적으로 분산 가능한 범위인 5∼200nm가 바람직하고, 10∼150nm가 보다 바람직하다. 본 발명의 CMP용 연마 조성물에서의 이들 수지의 바람직한 함유량은 0.01∼10질량%이다.The average particle diameter of the water-dispersed polyurethane is preferably 5 to 200 nm, more preferably 10 to 150 nm, which functions as polishing particles and can be stably dispersed in the polishing composition for CMP. Preferable content of these resin in the CMP polishing composition of this invention is 0.01-10 mass%.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 산화제가 기능하도록, 산성으로 사용하는 경우와 염기성으로 사용하는 경우가 있으며, 그를 위해 pH조정제를 사용해도 좋다.The polishing composition for CMP of the present invention may be used in an acidic or basic manner so that the oxidant functions, and a pH adjuster may be used therefor.

본 발명의 CMP용 연마 조성물에 사용되는 pH조정제 성분은, 수용성 염기성 화합물과 수용성 산성 화합물을 들 수 있다. 수용성 염기성 화합물로서는, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 수산화 알칼리 금속류, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨 등의 수산화 알칼리토류 금속류, 탄산암모늄, 탄산리튬, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 알칼리 금속의 탄산염류, 테트라메틸암모늄히드록시드, 코린 등의 4급 암모늄히드록시드류, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 히드록시에틸아민 등의 유기 아민류, 암모니아를 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다. 그 중에서도 염가이고 취급이 용이하므로 암모니아, 수산화알칼리 금속류가 바람직하다.As a pH adjuster component used for the CMP polishing composition of this invention, a water-soluble basic compound and a water-soluble acidic compound are mentioned. Examples of the water-soluble basic compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkali earth metal hydroxides such as calcium hydroxide, strontium hydroxide and barium hydroxide, and alkali metal carbonates such as ammonium carbonate, lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate. And quaternary ammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide and corinine, organic amines such as ethylamine, diethylamine, triethylamine and hydroxyethylamine, and ammonia, and these may be one or two kinds. It is used as a mixture above. Among them, ammonia and alkali hydroxide metals are preferable because they are inexpensive and easy to handle.

수용성 산성 화합물로서는, 유기산으로 예시한 것중에서 수용성의 것, 염산, 황산, 질산 등의 무기산을 들 수 있다.As a water-soluble acidic compound, inorganic acids, such as a water-soluble thing, hydrochloric acid, a sulfuric acid, and nitric acid, are mentioned among what was illustrated by organic acid.

본 발명의 CMP용 연마 조성물의 pH는, 8∼12가 바람직한 범위이다. pH가 8미만 6이상이면, 충분한 연마 속도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, pH가 6보다 작으면 배리어층의 연마가 일어나, 선택 연마성이 저하하는 경우가 있다. 또한, pH가 12보다 크면 디싱이 일어나, 표면 상태가 악화하는 경우가 있다.PH of the polishing composition for CMP of this invention is 8-12 in a preferable range. If pH is less than 8 and 6 or more, sufficient grinding | polishing rate may not be obtained. Moreover, when pH is less than 6, polishing of a barrier layer may arise and the selective polishing property may fall. Moreover, when pH is larger than 12, dishing may arise and surface condition may deteriorate.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 연마 억제, 각 성분의 용해 또는 분산 안정성, 소포성 등을 부여하기 위해서 계면활성제를 함유해도 좋다. 함유되는 계면활성제로서는, 노니온계 계면활성제, 애니온계 계면활성제, 카티온계 계면활성제, 베타인계 계면활성제를 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain a surfactant in order to impart polishing inhibition, dissolution or dispersion stability of each component, antifoaming properties, and the like. As surfactant contained, nonionic surfactant, anionic surfactant, cationic surfactant, and betaine surfactant are mentioned, These are used by one type or two or more types of mixtures.

본 발명의 CMP용 연마 조성물중의 계면활성제 성분을 사용하는 경우의 바람직한 함유량은 0.0001∼10질량%이다. 계면활성제 성분의 함유량이 하한보다 적으면 충분한 사용 효과를 얻을 수 없는 경우가 있고, 계면활성제 성분의 함유량이 상한보다 많으면 연마 속도가 저하하는 경우가 있다.Preferable content when using the surfactant component in the polishing composition for CMP of this invention is 0.0001-10 mass%. When content of surfactant component is less than a lower limit, sufficient use effect may not be acquired, and when content of surfactant component is more than an upper limit, a grinding | polishing speed may fall.

본 발명의 CMP용 연마 조성물에 함유되는 계면활성제로서 적합한 것은, 애니온계 계면활성제이다. 애니온계 계면활성제로서는, 예를 들면, 고급 지방산염, 고급 알코올 황산에스테르염, 황화올레핀염, 고급 알킬술폰산염, α-올레핀술폰산염, 황산화지방산염, 술폰화지방산염, 인산에스테르염, 지방산 에스테르의 황산에스테르염, 글리세라이드황산에스테르염, 지방산 에스테르의 술폰산염, α-술포지방산메틸에스테르염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르황산에스테르염, 폴리옥시알킬렌알킬페닐에테르황산에스테르염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르카르본산염, 아실화 펩티드, 지방산 알칸올아미드 또는 그 알킬렌옥사이드부가물의 황산에스테르염, 술포호박산에스테르, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 알킬벤조이미다졸술폰산염, 폴리옥시알킬렌술포호박산염, N-아실-N-메틸타우린의 염, N-아실글루타민산 또는 그 염, 아실옥시에탄술폰산염, 알콕시에탄술폰산염, N-아실-β-알라닌 또는 그 염, N-아실-N-카르복시에틸타우린 또는 그 염, N-아실-N-카르복시메틸글리신 또는 그 염, 아실유산염, N-아실사르코신염, 및 알킬 또는 알케닐아미노카르복시메틸황산염 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.Suitable as surfactant contained in the CMP polishing composition of this invention are anionic surfactant. Examples of the anionic surfactants include higher fatty acid salts, higher alcohol sulfate ester salts, sulfide olefin salts, higher alkyl sulfonates, α-olefin sulfonates, sulfated fatty acid salts, sulfonated fatty acid salts, phosphate ester salts, and fatty acids. Sulfate ester salts of esters, glyceride sulfate ester salts, sulfonic acid salts of fatty acid esters, α-sulfofatty acid methyl ester salts, polyoxyalkylene alkyl ether sulfate ester salts, polyoxyalkylene alkylphenyl ether sulfate ester salts, polyoxyalkyls Sulfate ester salts, benzene sulfonates, alkylbenzene sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, alkylbenzoimidazole sulfonates, polyoxyalkyls of ethylene alkyl ether carboxylates, acylated peptides, fatty acid alkanolamides or alkylene oxide adducts thereof Lensulfovacate, salts of N-acyl-N-methyltaurine, N-acylglutamic acid or salts thereof, acyloxyethanesulfonic acid salts, eggs Sitansulfonate, N-acyl-β-alanine or salt thereof, N-acyl-N-carboxyethyltaurine or salt thereof, N-acyl-N-carboxymethylglycine or salt thereof, acyl lactate, N-acyl sarcosine salt And 1 type, or 2 or more types of mixtures, such as an alkyl or alkenylamino carboxymethyl sulfate.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 연마된 금속을 용출시키는 금속 용출제 성분을 함유해도 좋다. 예를 들면, 구리의 CMP의 경우, 함유되는 금속(구리) 용출제로서는, 상기의 유기산 성분으로 예시한 유기산의 암모늄염, 알칼리금속염을 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain a metal eluent component that elutes the polished metal. For example, in the case of CMP of copper, as a metal (copper) eluent to contain, the ammonium salt and alkali metal salt of the organic acid illustrated by said organic acid component are mentioned, These are used by 1 type, or 2 or more types of mixtures.

상기의 구리 용출제를 사용하는 경우의 바람직한 함유량은 0.01∼10질량%이다. 구리 용출제의 함유량이 하한보다 작으면 충분한 연마 속도를 얻을 수 없는 경우가 있고, 구리 용출제의 함유량이 상한보다 많으면 과잉의 에칭을 제어할 수 없게 되는 경우가 있다.Preferable content when using the said copper eluent is 0.01-10 mass%. If the content of the copper eluent is less than the lower limit, a sufficient polishing rate may not be obtained. If the content of the copper eluent is more than the upper limit, excessive etching may not be controlled.

또한, 상기의 구리 용출제로서 적합한 것은, 지방족 유기 카르본산의 암모늄염이며, 특히 옥살산, 마론산, 호박산, 글루타르산, 아디핀산, 피멜린산, 마레인산, 프말산, 옥살산, 사과산, 주석산, 구연산의 암모늄염이 바람직하다. 이들을 사용하는 경우, CMP용 연마 조성물중의 배합량은, 0.05∼2질량%가 바람직하고, 0.1∼1질량%가 보다 바람직하다.Suitable as the above-mentioned copper eluents are ammonium salts of aliphatic organic carboxylic acids, in particular oxalic acid, maronic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, fmaric acid, oxalic acid, malic acid, tartaric acid, Ammonium salts of citric acid are preferred. When using these, 0.05-2 mass% is preferable, and, as for the compounding quantity in the polishing composition for CMP, 0.1-1 mass% is more preferable.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 상기 설명의 유기성 성분을 안정적으로 용해시키기 위해서 가용화제 성분을 함유해도 좋다. 함유되는 가용화제로서는, 메탄올, 에탄올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 디에틸에테르, 테트라히드로프란, 디옥산 등의 에테르류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 알킬렌글리콜모노알킬 에테르류; 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 글리세린, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 테트라메틸올프로판 등의 폴리알코올류; N-메틸피로리돈 등의 피롤리돈류를 들 수 있으며, 이들은 1종류 또는 2종류 이상의 혼합물로 사용된다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain a solubilizer component in order to stably dissolve the organic components described above. As a solubilizer to contain, Alcohol, such as methanol and ethanol; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Ethers such as diethyl ether, tetrahydrofran and dioxane; Alkylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monobutyl ether; Polyalcohols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, glycerin, pentaerythritol, dipentaerythritol and tetramethylolpropane; Pyrrolidones, such as N-methylpyrrolidone, are mentioned, These are used by 1 type or mixture of 2 or more types.

가용화제를 사용하는 경우, CMP용 연마 조성물중의 바람직한 함유량은 0.01∼10질량%이다. 가용화제의 함유량이 하한보다 작으면 충분한 사용 효과를 얻을 수 없는 경우가 있고, 가용화제의 함유량이 상한보다 많으면 연마면의 표면 거침이 생기는 경우가 있다.When using a solubilizer, preferable content in the CMP polishing composition is 0.01-10 mass%. If the content of the solubilizer is less than the lower limit, sufficient use effects may not be obtained. If the content of the solubilizer is more than the upper limit, surface roughness of the polished surface may occur.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은 상기에 예시한 이외에도, 필요에 따라서 다른 첨가제 성분을 함유해도 좋다. 첨가제 성분으로서는, pH완충제; 웨이퍼의 유기물 오염을 저감시키는 효과가 있는 유기 화합물을 포접하는 α-, β- 또는 γ-시클로덱스트린 등의 포접 화합물; 연마면의 표면 평활성을 부여하는 이세티온산 지방산 에스테르 등의 히드록시알칸술폰산 지방산 에스테르류; 연마용 입자 표면의 청정화 작용을 부여함으로써, 연마용 입자의 분산 안정성 및 연마 능력을 향상시키는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 2-디메틸아미노에탄올, 2-(2-아미노에틸아미노)에탄올, N-메틸디에탄올아민 등의 알칸올아민류를 들 수 있다. 이들 기타 첨가제 성분을 사용하는 경우는, CMP용 연마 조성물중에 각각 0.0001∼10질량%, 바람직하게는 0.0005∼5질량%가 되는 범위에서 배합된다.The polishing composition for CMP of the present invention may contain other additive components as necessary in addition to those exemplified above. As an additive component, pH buffering agent; Clathrate compounds, such as (alpha)-, (beta)-, or (gamma)-cyclodextrin which encloses the organic compound which has the effect of reducing the organic contamination of a wafer; Hydroxyalkanesulfonic acid fatty acid esters such as isethionic acid fatty acid ester for imparting surface smoothness of the polished surface; Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, 2- (2-aminoethylamino) ethanol for improving the dispersion stability and polishing ability of the abrasive particles by imparting a cleaning action on the surface of the abrasive particles. And alkanolamines such as N-methyl diethanolamine. When using these other additive components, it is mix | blended in the range which becomes 0.0001-10 mass%, Preferably it is 0.0005-5 mass% in the polishing composition for CMP, respectively.

본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 상기한 각 성분을 상기한 바와 같은 함유량으로 포함하여 이루어지지만, 나머지는 물이다. 따라서, 상기에 예로 든 각 성분을 규정한 양으로 포함한 CMP용 연마 조성물이 되도록, 물을 가하여 전체를 100질량%로 한다.The polishing composition for CMP of the present invention comprises each of the above components in the same content as described above, but the remainder is water. Therefore, water is added so that the whole may be 100 mass% so that it may become the polishing composition for CMP containing each component mentioned above by the quantity prescribed | regulated.

본 발명의 CMP용 연마 조성물의 조제는, 상기에서 설명한 각 성분과 물을 혼합하여, 균일하게 분산 용해하면 좋다. 수용성 고분자나 수분산성 고분자를 사용하는 경우는, 이들을 미리 물에 용해 또는 분산시킨 조성물 상태로 가하면 좋다. 또한, 본 발명의 CMP용 연마 조성물은, 모든 성분을 혼합하여 1액 타입의 조성물로 해도 좋고, 2액 타입의 조성물로 해도 좋다. 2액 타입의 조성물로서는, 예를 들면, 산화제 성분만의 별도 성분으로 하고, 다른 모든 성분의 혼합물과의 2액 타입을 들 수 있다. 산화제에 과산화물을 사용하는 경우는, 통상 2액타입의 조성물이 된다. What is necessary is just to mix and disperse | distribute the above-mentioned components and water, and to prepare the preparation of the CMP polishing composition of this invention uniformly. When using a water-soluble polymer or a water-dispersible polymer, what is necessary is just to add them in the state of the composition which melt | dissolved or disperse | distributed previously in water. In addition, the polishing composition for CMP of the present invention may be mixed with all components to form a one-liquid type composition or a two-liquid type composition. As a two-liquid type composition, it is set as a separate component only for an oxidizing agent component, for example, and the two-liquid type with the mixture of all the other components is mentioned. When a peroxide is used for an oxidizing agent, it becomes a 2-component type composition normally.

실시예Example

이하에, 실시예, 비교예를 들어 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예 등에 의해 어떤 제한을 받는 것은 아니다. 한편, 문장중의 '부' 또는 '%'라 하는 것은 특별히 부연이 없는 한 질량 기준이다.Below, an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in detail. However, the present invention is not limited by the following examples and the like. On the other hand, "part" or "%" in the sentence is based on mass unless otherwise specified.

[제조예 1] 표면 개질제 화합물 a∼q의 제조Preparation Example 1 Preparation of Surface Modifier Compounds a to q

이소시아네이트기를 가지는 실란커플링제로서 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란을 사용하고, EO 또는 EO와 PO를 가지는 히드록시 화합물로서 디올 화합물 또는 알코올 화합물을 사용하여, 수산기와 이소시아네이트기의 몰비가 OH:NCO=1.1:1의 비율로 배합하고, 100℃에서 2시간 교반한 후, 여기에 테트라이소프로폭시티탄을 원료 총질량의 0.005% 가하여 100℃에서 2시간 더 교반하여, 각종 표면 개질제 화합물을 얻었다. 반응의 종료는 IR를 이용하여 이소시아네이트기의 소실로 확인하였다. 얻어진 표면 개질제 화합물을 표 1, 2에 나타낸다. 한편, 표중에 상기 일반식(6) 및 일반식(7)의 m, p, n을 나타내지만, 이것은, 원료인 디올 화합물, 알코올 화합물의 분자량으로부터 계산한 값이다.By using 3-isocyanatepropyltrimethoxysilane as the silane coupling agent having an isocyanate group and using a diol compound or an alcohol compound as the EO or a hydroxy compound having EO and PO, the molar ratio of the hydroxyl group and the isocyanate group is OH: NCO = It mix | blended in the ratio of 1.1: 1, and stirred at 100 degreeC for 2 hours, Then, tetraisopropoxytitanium was added 0.005% of the total mass of a raw material, and it stirred further at 100 degreeC for 2 hours, and various surface modifier compounds were obtained. Termination of the reaction was confirmed by disappearance of the isocyanate group using IR. The obtained surface modifier compounds are shown in Tables 1 and 2. In addition, although m, p, n of the said General formula (6) and General formula (7) are shown in a table | surface, this is the value computed from the molecular weight of the diol compound and alcohol compound which are raw materials.

Figure pct00007
Figure pct00007

Figure pct00008
Figure pct00008

[제조예 2] 표면 개질제 화합물 r 및 s의 제조Preparation Example 2 Preparation of Surface Modifier Compounds r and s

아미노기를 가진 실란커플링제로서, 3-아미노프로필트리메톡시실란을 사용하고, EO를 가진 히드록시 화합물로서 폴리에틸렌글리콜쇄의 말단에 아크릴기를 가지는 NK에스테르 A-600을 사용하였다. 아크릴기와 아미노기의 몰비를 1.2:1의 비율로 배합하고, 60℃에서 5시간 교반하여, 표면 개질제 화합물 r을 얻었다. 반응의 종료는 가스 크로마토그래피를 이용하여 원료의 3-아미노프로필트리메톡시실란의 소실에 의해 확인하였다. 얻어진 표면 개질제 화합물 r은 상기 일반식(10)형이며, m+p=13(계산치), n=O(계산치)이다.3-aminopropyltrimethoxysilane was used as the silane coupling agent having an amino group, and NK ester A-600 having an acrylic group at the terminal of the polyethylene glycol chain was used as the hydroxy compound having EO. The molar ratio of an acryl group and an amino group was mix | blended in the ratio of 1.2: 1, and it stirred at 60 degreeC for 5 hours, and obtained the surface modifier compound r. The completion | finish of reaction was confirmed by the disappearance of 3-aminopropyl trimethoxysilane of a raw material using gas chromatography. The obtained surface modifier compound r is the said General formula (10) type, m + p = 13 (calculated value) and n = O (calculated value).

또한, 표면 개질제 화합물 s로서 3-[메톡시폴리(에틸렌옥시)]프로필트리메톡시실란을 사용하였다. m+p=6∼9(계산치), n=O(계산치)이다.In addition, 3- [methoxypoly (ethyleneoxy)] propyltrimethoxysilane was used as the surface modifier compound s. m + p = 6-9 (calculated value) and n = O (calculated value).

[실시예 1∼5] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.1∼No.5의 제조Examples 1 to 5 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Nos. 1 to 5

테트라에톡시실란의 가수분해법에 의해 얻은, 평균 입자지름;120.6nm, 입도 분포:누적10%값;95.3nm, 누적50%값;117.4nm, 누적90%값;145.5nm의 콜로이달 실리카의 분산액(이하, 표면 개질전 콜로이달 실리카 A로 한다, 이산화규소 함유량 10%)을 60℃로 가온하여, 상기 제조예에서 얻은 표면 개질제 화합물 a∼e의 각각 10부, 물 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액 1부의 혼합 용액을 적하하였다. 적하량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 표면 개질제 화합물이 3부이다. 적하후 60℃에서, 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.1∼5를 얻었다. 얻어진 각 표면 개질 콜로이달 실리카에 대해서, X선 광전자 분광(XPS) 분석을 행하여, 표면 개질전의 콜로이달 실리카 A와 비교하여 표면 개질에 대하여 확인하였다. 또한, 레이저 회절식 입자지름 애널라이저에 의한 입도 분포의 측정을 행하였다.Average particle diameter obtained by the hydrolysis method of tetraethoxysilane; 120.6 nm, particle size distribution: 10% cumulative value; 95.3 nm, cumulative 50% value; 117.4 nm, cumulative 90% value; dispersion of colloidal silica of 145.5 nm (Hereinafter referred to as colloidal silica A before surface modification, 10% of silicon dioxide content) was heated to 60 ° C., each of 10 parts, 50 parts of water, and 0.1 mol / liter of the surface modifier compounds a to e obtained in the above Production Example. The mixed solution of 1 part of nitric acid aqueous solution was dripped. The amount of dripping is 3 parts of surface modifier compounds with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica Nos. 1-5 were obtained. About each obtained surface modified colloidal silica, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was performed and it confirmed about the surface modification compared with the colloidal silica A before surface modification. In addition, the particle size distribution by the laser diffraction particle size analyzer was measured.

[실시예 6∼13] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.6∼No.13의 제조Examples 6 to 13 Preparation of surface-modified colloidal silica Nos. 6 to 13

테트라에톡시실란의 가수분해법에 의해 얻은, 평균 입자지름;155.9nm, 입도 분포:누적10%값;114.3nm, 누적50%값;153.7nm, 누적90%값;208.6nm의 콜로이달 실리카의 분산액(이하, 표면 개질전 콜로이달 실리카 B라 한다, 이산화규소 함유량 10%)을 60℃로 가온하여, 상기 제조예에서 얻은 표면 개질제 화합물 b, i, j∼p의 각각 10부, 물 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액 1부의 혼합 용액을 적하하였다. 적하량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 표면 개질제 화합물이 10부이다. 적하 후 60℃에서, 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.6∼13을 얻었다. 얻어진 각 표면 개질 콜로이달 실리카에 대해서, 상기 실시예와 같이 X선 광전자 분광(XPS) 분석, 레이저 회절식 입자지름 애널라이저에 의한 입도 분포의 측정을 실시하였다. Average particle diameter obtained by hydrolysis of tetraethoxysilane; 155.9 nm, particle size distribution: 10% cumulative value; 114.3 nm, cumulative 50% value; 153.7 nm, 90% cumulative value; dispersion of colloidal silica of 208.6 nm (Hereinafter referred to as colloidal silica B before surface modification, 10% of silicon dioxide content) was heated to 60 ° C., each of 10 parts of the surface modifier compounds b, i, j to p obtained in the above Production Example, 50 parts of water, A mixed solution of 1 part of 0.1 mol / liter nitric acid aqueous solution was added dropwise. The amount of dripping is 10 parts of surface modifier compounds with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica Nos. 6-13 were obtained. About each obtained surface modified colloidal silica, particle size distribution by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and the laser diffraction type particle diameter analyzer was measured like the said Example.

(XPS 분석 결과)(XPS analysis results)

표면 개질 콜로이달 실리카에 대해서는, 실시예 1∼13이 모두 이하의 결과가 되었다.As for surface-modified colloidal silica, Examples 1 to 13 all gave the following results.

(1)탄소 원자 (1) carbon atoms

282.8eV에 CO유래의 피크를 확인하였다. 이 피크는 표면 개질전의 콜로이달 실리카에는 관찰되지 않았다.The peak derived from CO was confirmed at 282.8 eV. This peak was not observed in colloidal silica before surface modification.

(2)산소 원자(2) oxygen atom

530.6eV의 피크를 확인하였다. 표면 개질전의 콜로이달 실리카는, 531.0eV이며, 결합에 의한 케미컬 시프트가 확인되었다.A peak of 530.6 eV was confirmed. The colloidal silica before surface modification was 531.0 eV, and the chemical shift by bond was confirmed.

(3)질소 원자(3) nitrogen atoms

398.0eV의 피크를 확인하였다. 이 피크는 표면 개질전의 콜로이달 실리카에는 확인되지 않았다.A peak of 398.0 eV was confirmed. This peak was not found in colloidal silica before surface modification.

(4)규소 원자(4) silicon atoms

101.0eV의 피크를 확인하였다. 표면 개질전의 콜로이달 실리카는, 101.7eV이며, 결합에 의한 케미컬 시프트가 관찰되었다.A peak of 101.0 eV was confirmed. The colloidal silica before surface modification was 101.7 eV, and the chemical shift by bond was observed.

Figure pct00009
Figure pct00009

Figure pct00010
Figure pct00010

[실시예 14] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.14의 제조Example 14 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica No. 14

표면 개질제 화합물로서 표면 개질제 화합물 c를 사용하고, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대한 표면 개질제 화합물의 사용량을 1부로 한 것 이외에는, 상기 실시예 1∼5와 동일한 방법으로, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.14를 얻었다.A surface modified colloidal silica was prepared in the same manner as in Examples 1 to 5, except that the surface modifier compound c was used as the surface modifier compound, and the amount of the surface modifier compound used in 100 parts of silicon dioxide of the colloidal silica was 1 part. No. 14 was obtained.

[실시예 15] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.15의 제조Example 15 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica No.15

표면 개질제 화합물로서 표면 개질제 화합물 c를 사용하고, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대한 표면 개질제 화합물의 사용량을 10부로 한 것 이외에는, 상기 실시예 1∼5와 동일한 방법으로, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.15를 얻었다.The surface-modified colloidal silica was prepared in the same manner as in Examples 1 to 5, except that the surface-modifier compound c was used as the surface-modifier compound, and the amount of the surface-modifier compound was changed to 10 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of the colloidal silica. No. 15 was obtained.

[비교예 1] 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 1의 제조Comparative Example 1 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Comparison 1

표면 개질제 화합물로서 메틸트리에톡시실란을 사용하고, 표면 개질제 화합물이 10부, 물이 50부, 0.1몰/리터 질산수용액이 2부로 이루어진 혼합 용액을 60℃로 가온한 콜로이달 실리카 B의 분산액에 적하하였다. 메틸트리에톡시실란의 사용량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 4부이다. 이외는, 상기 실시예 6∼13과 동일한 방법으로, 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 1을 얻었다.Methyltriethoxysilane was used as the surface modifier compound, and a mixed solution consisting of 10 parts of the surface modifier compound, 50 parts of water, and 2 parts of 0.1 mol / liter nitric acid solution was added to a dispersion of colloidal silica B heated to 60 ° C. It dripped. The use amount of methyl triethoxysilane is 4 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. A surface modified colloidal silica comparison 1 was obtained in the same manner as in Examples 6 to 13 except for the above.

[비교예 2] 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 2의 제조Comparative Example 2 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Comparison 2

메틸트리에톡시실란의 사용량을, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 10부로 한 것 이외에는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로, 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 2를 얻었다.A surface-modified colloidal silica comparison 2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of methyl triethoxysilane used was 10 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica.

[실시예 16∼24] CMP용 연마 조성물 No.1∼No.9의 제조Examples 16 to 24 Preparation of Polishing Composition Nos. 1 to 9 for CMP

표 5에 기재된 표면 개질 콜로이달 실리카 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.1∼No.9를 얻었다.Polishing composition for CMP consisting of 1% surface modified colloidal silica, 1.5% ammonium persulfate, 1% glycine, 0.001% benzotriazole, 0.02% dodecylbenzenesulfonic acid, 0.3% potassium hydroxide and water (residue) Nos. 1 to 9 were obtained.

[비교예 4] CMP용 연마 조성물 비교용 1의 제조Comparative Example 4 Preparation of 1 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질전 콜로이달 실리카 B1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 1을 얻었다.Comparison of polishing composition for CMP consisting of colloidal silica B1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue) before surface modification Got.

[비교예 5] CMP용 연마 조성물 비교용 2의 제조Comparative Example 5 Preparation of 2 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질전 콜로이달 실리카 B1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 수산화칼륨 0.3%, 수평균 분자량 400의 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(MePEG400) 0.1% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 2를 얻었다.Colloidal silica B1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, potassium hydroxide 0.3%, polyethylene glycol monomethyl ether (MePEG400) with number average molecular weight 400 before surface modification A polishing composition comparison 2 for CMP, consisting of 0.1% and water (residue), was obtained.

[비교예 6] CMP용 연마 조성물 비교용 3의 제조Comparative Example 6 Preparation of 3 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질 콜로이달 실리카 비교 1을 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 %, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 3을 얻었다.Surface modified colloidal silica comparison 1 for comparing the polishing composition for CMP consisting of 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue) Got 3.

[비교예 7] CMP용 연마 조성물 비교용 4의 제조Comparative Example 7 Preparation of 4 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질 콜로이달 실리카 비교 2를 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 4를 얻었다.Compare surface modified colloidal silica comparison 2 with CMP polishing composition consisting of 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue) Obtained 4

Figure pct00011
Figure pct00011

[평가예 1][Evaluation Example 1]

상기 표 5에 기재된 CMP용 연마 조성물 No.1∼No.7, 비교용 1 및 비교용 2에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 웨이퍼를 3cm×3cm 정방형으로 절단한 구리 블랭킷 테스트 피스, 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 200nm를 성막한 웨이퍼를 3cm×3cm 정방형으로 절단한 탄탈 블랭킷 테스트 피스를 피연마체로 하여, 하기 연마 조건에 의한 연마 속도를 평가하였다. 결과를 표 6에 나타낸다. 한편, 연마량은, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하여, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다.The copper blanket which cut | disconnected the wafer which formed 1500 nm film-forming the copper film on the silicon substrate by the electroplating method about CMP polishing composition No.1-No.7 of Table 5, comparative 1, and comparative 2 The polishing rate under the following polishing conditions was evaluated using the test piece and the tantalum blanket test piece which cut | disconnected the tantalum 200nm film-formed film on the silicon substrate by the sputtering method to 3cm * 3cm square as a to-be-polished body. The results are shown in Table 6. In addition, the grinding | polishing amount was measured from the film thickness difference before and behind grinding | polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical Corporation).

연마기:NF-300(나노팩터사 제품)Polishing Machine: NF-300 (Nano Factor Co., Ltd.)

연마 패드:IC1400(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품) Polishing pad: IC1400 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:1분간Polishing time: 1 minute

정반 회전수:60rpm Surface rotation speed: 60rpm

캐리어 회전수:60rpm Carrier rotation speed: 60rpm

연마 가공 압력:2psiPolishing processing pressure: 2psi

연마액 공급 속도:35ml/분Polishing liquid supply speed: 35 ml / min

Figure pct00012
Figure pct00012

상기 표 6으로부터, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를 연마용 입자로서 이용한 CMP용 연마 조성물 No.1∼No.7은 모두 구리에 대한 양호한 연마 속도를 나타내며, 탄탈에 대한 연마 억제를 확인할 수 있었다. 이에 대하여, 표면 개질되지 않은 콜로이달 실리카를 사용한 CMP용 연마 조성물 비교용 1 및 표면 개질되지 않은 콜로이달 실리카를 사용하여 CMP용 연마 조성물 No.4에 사용된 표면 개질 콜로이달 실리카 No.10의 표면 개질기 상당량의 MePEG400를 별도로 첨가한 비교용 2는 탄탈에 대한 연마 억제가 불충분하다. 이로부터, 구리에 대한 선택 연마성의 향상은, 연마용 입자인 콜로이달 실리카의 표면 개질에 의한 효과인 것을 확인할 수 있다.From Table 6, the polishing compositions No. 1 to No. 7 for CMP using the surface-modified colloidal silica of the present invention as abrasive grains all exhibited a favorable polishing rate for copper, and confirmed polishing inhibition for tantalum. . On the other hand, the surface of the surface modified colloidal silica No. 10 used for the polishing composition comparison 1 for CMP using unmodified colloidal silica and the polishing composition No. 4 for CMP using the surface unmodified colloidal silica Comparative 2, with the addition of a significant amount of reformer MePEG400, has insufficient polishing inhibition against tantalum. From this, it can confirm that the improvement of the selective abrasiveness with respect to copper is an effect by the surface modification of the colloidal silica which is abrasive grain.

[실시예 25∼27] CMP용 연마 조성물 No.10∼No.12의 제조Examples 25 to 27 Preparation of Polishing Composition Nos. 10 to 12 for CMP

표 7에 기재된 표면 개질 콜로이달 실리카 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 폴리비닐피롤리돈과 수평균 분자량 17000의 1-부텐의 공중합체(P-904LC;ISP사 제품) 0.03%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.10 ∼No.12를 얻었다.1-butene of surface modified colloidal silica 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, polyvinylpyrrolidone and a number average molecular weight of 17000 Polishing compositions No. 10 to No. 12 for CMP obtained from a copolymer (P-904LC; manufactured by ISP) 0.03%, potassium hydroxide 0.3%, and water (residue).

[비교예 8] CMP용 연마 조성물 비교용 5의 제조Comparative Example 8 Preparation of 5 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질 콜로이달 실리카 1% 대신에 표면 개질전 콜로이달 실리카 A 1부를 사용한 것 이외에는, 상기 실시예 25∼27과 동일한 배합으로 CMP용 연마 조성물 비교용 5를 얻었다.Polishing composition comparison 5 for CMP was obtained by the same formulation as Examples 25 to 27, except that 1 part of colloidal silica A before surface modification was used instead of 1% of surface modified colloidal silica.

Figure pct00013
Figure pct00013

[평가예 2][Evaluation Example 2]

상기 표 7에 기재된 CMP용 연마 조성물에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 구리 블랭킷 8인치 웨이퍼 피연마체로 한 연마 속도의 평가와, 테트라키스에톡시실란을 이용한 플라즈마 CVD법으로 경질 실리카막을 250nm 성막한 웨이퍼의 경질 실리카층에 깊이 250nm, 폭 50㎛의 홈을 50㎛의 스페이스를 두고 작성한 후, 스퍼터링법으로 탄탈/탄탈 나이트라이드막을 15nm/15nm 퇴적시키고, 스퍼터링으로 100nm의 구리 시드층을 더 퇴적한 후, 전해 도금법에 의해 구리막 1000nm를 형성한 패턴 형성 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 디싱 평가 및 구리 연마 잔여물 평가를 행하였다.The polishing composition for CMP described in Table 7 above was evaluated by polishing rate using a copper blanket 8 inch wafer polished body formed by depositing a 1500 nm copper film on a silicon substrate by an electrolytic plating method, and by plasma CVD method using tetrakisethoxysilane. A 250 nm deep hard silica layer was formed on the hard silica layer of the wafer on which 250 nm of the hard silica film was deposited, and a groove having a depth of 50 nm and a width of 50 μm was formed with a space of 50 μm. After further depositing a seed layer, pattern formation in which a copper film 1000 nm was formed by an electrolytic plating method The dishing evaluation and the copper polishing residue evaluation which used the 8 inch wafer as a to-be-polished body were performed.

연마 조건은 이하와 같다. 연마 속도는, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하여, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다. 디싱은 50㎛ 구리배선 부분의 제일 볼록부와 제일 오목부의 단차를 원자간력 현미경(AFM) Nanopics(세이코 인스트루먼트사 제품)를 이용하여 측정하였다. 구리 연마 잔여물은, 20% 과잉 연마(오버 폴리시)했을 때의 구리의 잔막의 유무를 광학 현미경으로 확인하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.Polishing conditions are as follows. The polishing rate was measured from the film thickness difference before and after polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical). The dishing was measured using the atomic force microscope (AFM) Nanopics (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.). Copper polishing The residue confirmed the presence or absence of the residual film of copper at the time of 20% overpolishing (over polish) with the optical microscope. The results are shown in Table 8.

연마기:AVANTI472(IPEC사 제품)Polishing machine: AVANTI472 (IPEC company product)

연마 패드:IC1400(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품) Polishing pad: IC1400 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:1분간Polishing time: 1 minute

정반 회전수:93rpm Surface rotation speed: 93rpm

캐리어 회전수:87rpm Carrier speed: 87rpm

연마 가공 압력:2psiPolishing processing pressure: 2psi

연마액 공급 속도:200ml/분Polishing liquid supply speed: 200 ml / min

Figure pct00014
Figure pct00014

상기 표 8로부터, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를 연마용 입자로서 이용한 CMP용 연마 조성물 No.10∼No.12는, 구리 연마 잔여물의 억제 효과가 있음을 확인할 수 있다. 구리 연마 잔여물의 억제 효과는, 사용하는 콜로이달 실리카의 표면 개질의 정도가 클수록 크다. 반대로 디싱은, 콜로이달 실리카의 표면 개질의 정도가 클수록, 억제 효과는 작아지는 것도 확인할 수 있었다. 표면 개질 콜로이달 실리카의 표면 개질의 양에 따라서 디싱을 억제하면서 구리 연마 잔여물을 갖지 않는 CMP용 연마 조성물을 제공할 수 있음을 알 수 있다.From Table 8, it can be confirmed that the polishing compositions No. 10 to No. 12 for CMP using the surface-modified colloidal silica of the present invention as polishing particles have an inhibitory effect on copper polishing residues. The suppressing effect of copper polishing residue is so large that the degree of surface modification of the colloidal silica used is large. On the contrary, the dishing also confirmed that the greater the degree of surface modification of colloidal silica, the smaller the inhibitory effect. It can be seen that it is possible to provide a polishing composition for CMP with no copper polishing residues while suppressing dishing depending on the amount of surface modification of the surface modified colloidal silica.

[실시예 28∼30] CMP용 연마 조성물 No.13∼No.15의 제조Examples 28 to 30 Preparation of Polishing Composition Nos. 13 to 15 for CMP

표 9에 기재된 표면 개질 콜로이달 실리카 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 폴리비닐피롤리돈과 수평균 분자량 17000의 1-부텐의 공중합체(P-904LC;ISP사 제품) 0.03%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.13∼No.15를 얻었다.Surface modified colloidal silica 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, polyvinylpyrrolidone and 1-butene having a number average molecular weight of 17000 Polishing compositions No. 13 to No. 15 for CMP comprising a copolymer (P-904LC; manufactured by ISP) 0.03%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue) were obtained.

Figure pct00015
Figure pct00015

[평가예 3][Evaluation Example 3]

상기 표 9에 기재된 CMP용 연마 조성물에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 구리 블랭킷 8인치 웨이퍼, 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 200nm를 성막한 탄탈 블랭킷 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 연마 속도의 평가와, 테트라키스에톡시실란을 이용한 플라즈마 CVD법으로 경질 실리카막을 500nm 성막한 웨이퍼의 경질 실리카층에 깊이 500nm, 폭 50㎛의 홈을 50㎛의 스페이스를 두고 작성한 후, 스퍼터링법으로 탄탈막을 25nm 퇴적시키고, 스퍼터링으로 100nm의 구리 시드층을 더 퇴적한 후, 전해 도금법에 의해 구리막 1000nm를 형성한 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 디싱 평가 및 구리 연마 잔여물 평가를 행하였다.For the polishing composition for CMP described in Table 9 above, a copper blanket 8 inch wafer formed by depositing a 1500 nm copper film on a silicon substrate by an electroplating method, and a tantalum blanket 8 inch wafer formed by depositing tantalum 200 nm on a silicon substrate by a sputtering method were polished. After the evaluation of the polishing rate with a sieve and the plasma CVD method using tetrakisethoxysilane and the 500 nm of hard silica film formed on the hard silica layer of the wafer, a 500 nm deep groove having a width of 50 μm was formed with a space of 50 μm, followed by sputtering. The tantalum film was deposited by 25 nm, the 100 nm copper seed layer was further deposited by sputtering, and then a dishing evaluation and a copper polishing residue evaluation using an 8-inch wafer on which a 1000 nm copper film was formed by electrolytic plating were performed as an abrasive. .

연마 조건은 이하와 같다. 연마 속도는, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하고, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다. 디싱은 50㎛ 구리 배선 부분의 제일 볼록부와 제일 오목부의 단차를 원자간력 현미경(AFM) Nanopics(세이코 인스트루먼트사 제품)를 이용하여 측정하였다. 구리 연마 잔여물, 구리에 대하여 20% 과잉 연마(오버폴리시)했을 때의 구리의 잔막의 유무를 광학 현미경으로 확인하였다. 결과를 표 10에 나타낸다.Polishing conditions are as follows. The polishing rate was measured from the film thickness difference before and after polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical). The dishing was measured using the atomic force microscope (AFM) Nanopics (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.). The presence of the copper polishing residue and the residual film of copper at the time of 20% overpolishing (overpolicy) with respect to copper was confirmed with the optical microscope. The results are shown in Table 10.

연마기:AVANTI472(IPEC사 제품)Polishing machine: AVANTI472 (IPEC company product)

연마 패드:ICI400(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품)Polishing pad: ICI400 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:1분간Polishing time: 1 minute

정반 회전수:93rpm Surface rotation speed: 93rpm

캐리어 회전수:87rpm Carrier speed: 87rpm

연마 가공 압력:2psiPolishing processing pressure: 2psi

연마액 공급 속도:200ml/분Polishing liquid supply speed: 200 ml / min

Figure pct00016
Figure pct00016

상기 표 10으로부터, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를 연마용 입자로서 이용한 CMP용 연마 조성물 No.13∼No.15는, 구리 연마 잔사의 억제 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 구리 연마 잔사의 억제 효과는, 사용하는 콜로이달 실리카의 표면 개질제의 원료로서 사용하는 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 작을수록 양호한 것도 확인할 수 있었다. 표면 개질 콜로이달 실리카의 표면 개질제의 폴리에테르쇄의 분자량에 의해서 디싱을 억제하면서, 구리 연마 잔여물을 갖지 않는 CMP용 연마 조성물을 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.From Table 10, it was confirmed that the polishing compositions Nos. 13 to 15 for CMP using the surface-modified colloidal silica of the present invention as abrasive grains had an inhibitory effect on copper polishing residues. It was also confirmed that the suppressing effect of the copper polishing residue was better as the molecular weight of polyethylene glycol used as a raw material for the surface modifier of colloidal silica to be used was smaller. It can be seen that it is possible to provide a polishing composition for CMP having no copper polishing residue while suppressing dishing by the molecular weight of the polyether chain of the surface modifying agent of the surface modified colloidal silica.

[평가예 4][Evaluation Example 4]

비교예 6, 7에서 얻은 CMP용 연마 조성물 비교용 3, 4에 대해서, 상기 평가예 3과 동일한 연마 평가를 행하였다. 결과를 표 11에 나타낸다.Polishing evaluation similar to the said evaluation example 3 was performed about the CMP polishing composition comparison 3 and 4 obtained by the comparative examples 6 and 7. The results are shown in Table 11.

Figure pct00017
Figure pct00017

상기 표 11로부터, 메틸트리에톡시실란으로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 사용한 CMP용 연마 조성물 비교용 3, 비교용 4는, 구리 연마 잔여물의 억제 효과가 없고, 콜로이달 실리카의 표면 개질의 정도와 디싱의 억제 효과에는 상관은 인정되지 않았다. 또한, 콜로이달 실리카의 표면 개질의 정도가 커지면 커질수록 구리의 연마 속도가 저하하는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카와는 사용 효과가 다른 것임을 알 수 있다.From Table 11, the CMP polishing composition comparison 3 and 4 for the use of colloidal silica surface-modified with methyltriethoxysilane has no inhibitory effect on the copper polishing residues, and the degree of surface modification of the colloidal silica No correlation was found for the inhibitory effect of dishing. In addition, it could be confirmed that as the degree of surface modification of colloidal silica increases, the polishing rate of copper decreases. It can be seen that the use effect is different from the surface modified colloidal silica of the present invention.

[실시예 31∼38] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.16∼No.23의 제조Examples 31 to 38 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Nos. 16 to 23

테트라에톡시실란의 가수분해법에 의해 얻은, 평균 입자지름; 120.6nm, 입도 분포:누적10%값;84.7nm, 누적50%값;112.7nm, 누적90%값;150.0nm의 콜로이달 실리카의 분산액(이하, 표면 개질전 콜로이달 실리카 C라 한다, 이산화규소 함유량 10%)을 60℃로 가온하여, 상기 제조예에서 얻은 표면 개질제 화합물 a∼h의 각각 10부, 물 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액 1부의 혼합 용액을 적하하였다. 적하량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 표면 개질제 화합물이 3부이다. 적하후 60℃, 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.16∼23을 얻었다. 얻어진 각 표면 개질 콜로이달 실리카에 대해서, 실시예 1∼13과 마찬가지로 X선 광전자 분광(XPS) 분석을 행하여, 표면 개질전의 콜로이달 실리카 C와 비교하여 표면 개질에 대하여 확인하였다.Average particle diameter obtained by hydrolysis of tetraethoxysilane; 120.6 nm, particle size distribution: cumulative 10% value; 84.7 nm, cumulative 50% value; 112.7 nm, cumulative 90% value; 150.0 nm colloidal silica dispersion (hereinafter referred to as colloidal silica C before surface modification, silicon dioxide 10% of content) was heated at 60 degreeC, and the mixed solution of 10 parts, 50 parts of water, and 1 part of 0.1 mol / liter nitric acid aqueous solution of the surface modifier compounds a-h obtained by the said manufacture example was dripped. The amount of dripping is 3 parts of surface modifier compounds with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. It stirred at 60 degreeC after dripping for 2 hours, and obtained surface modified colloidal silica Nos. 16-23. About each obtained surface modified colloidal silica, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis was performed like Example 1-13, and it confirmed about surface modification compared with colloidal silica C before surface modification.

[실시예 39∼46] CMP용 연마 조성물 No.16∼No.23의 제조Examples 39 to 46 Preparation of Polishing Composition Nos. 16 to 23 for CMP

표 12에 기재된 표면 개질 콜로이달 실리카 1%, 과황산암모늄 1.5%, 황산암모늄 0.3%, 수산화칼륨 0.4% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.16∼No.23을 얻었다.Polishing compositions No. 16 to No. 23 for CMP, which consist of 1% of surface modified colloidal silica shown in Table 12, 1.5% of ammonium persulfate, 0.3% of ammonium sulfate, 0.4% of potassium hydroxide and water (residue).

[비교예 9] CMP용 연마 조성물 비교용 6의 제조Comparative Example 9 Preparation of 6 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질전 콜로이달 실리카 C 1%, 과황산암모늄 1.5%, 황산암모늄 0.3%, 수산화칼륨 0.4% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 6을 얻었다.A polishing composition comparison 6 for CMP consisting of 1% colloidal silica C, 1.5% ammonium persulfate, 0.3% ammonium sulfate, 0.4% potassium hydroxide and water (residue) was obtained before surface modification.

Figure pct00018
Figure pct00018

[평가예 5][Evaluation Example 5]

상기 표 12에 기재된 CMP용 연마 조성물 No.16∼No.23, 및 비교용 6에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 웨이퍼를 3cm×3cm 정방형으로 절단한 구리 블랭킷 테스트 피스, 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 150nm를 성막한 웨이퍼를 3cm×3cm 정방형으로 절단한 탄탈 블랭킷 테스트 피스를 피연마체로 하여, 하기 연마 조건에 의한 연마 속도의 평가를 행하였다. 결과를 표 13에 나타낸다. 한편, 연마량은, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하여, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다.The copper blanket test piece which cut | disconnected the wafer which formed 1500 nm of copper films on the silicon substrate by the electroplating method about CMP polishing composition Nos. 16-23, and Comparative 6 of Table 12 to 3 cm * 3 cm square, The polishing rate by the following polishing conditions was evaluated using the tantalum blanket test piece which cut | disconnected the wafer which formed 150 nm of tantalum on the silicon substrate by the sputtering method to 3cm * 3cm square as a to-be-polished body. The results are shown in Table 13. In addition, the grinding | polishing amount was measured from the film thickness difference before and behind grinding | polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical Corporation).

연마기:NF-300(나노팩터사 제품)Polishing Machine: NF-300 (Nano Factor Co., Ltd.)

연마 패드:IC1000(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품) Polishing pad: IC1000 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:2분간Polishing time: 2 minutes

정반 회전수:60rpm Surface rotation speed: 60rpm

캐리어 회전수:60rpm Carrier rotation speed: 60rpm

연마 가공 압력:3psiPolishing processing pressure: 3psi

연마액 공급 속도:30ml/분Polishing liquid supply speed: 30 ml / min

Figure pct00019
Figure pct00019

상기 표 13으로부터, 사용하는 콜로이달 실리카의 표면 개질제의 원료로서 사용하는 폴리에틸렌글리콜의 분자량이 커질수록, 구리 연마 속도는 아주 약간씩 감소하는 한편, 탄탈 연마 속도는 대폭 감소하는 경향을 볼 수 있었다. 즉, 표면 개질제 화합물의 분자량이 클수록, 구리/탄탈 연마 선택성이 뛰어난 것을 확인할 수 있었다.From Table 13, it can be seen that as the molecular weight of polyethylene glycol used as a raw material of the surface modifier of colloidal silica used increases, the copper polishing rate decreases only slightly, while the tantalum polishing rate decreases significantly. That is, it was confirmed that the greater the molecular weight of the surface modifier compound, the better the copper / tantalum polishing selectivity.

[실시예 47, 48] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.24, No.25의 제조Example 47, 48 Preparation of surface-modified colloidal silica No. 24, No. 25

표면 개질제 화합물로서 표면 개질제 화합물 q 및 s를 각각 사용하고, 상기 실시예 31∼38과 동일한 방법으로, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.24, No.25를 얻었다. Surface modifier compounds q and s were used as surface modifier compounds, respectively, and surface modified colloidal silica Nos. 24 and No. 25 were obtained in the same manner as in Examples 31 to 38.

[실시예 49] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.26의 제조Example 49 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica No. 26

표면 개질제 화합물로서 표면 개질제 화합물 r를 사용하고, 표면 개질제 화합물 r이 10부, 물이 50부로 이루어진 혼합 용액을 60℃로 가온한 콜로이달 실리카 C의 분산액에 적하하였다. 적하량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대하여, 표면 개질제 화합물이 3부이다. 적하후 60℃에서 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 No.26을 얻었다.The surface modifier compound r was used as a surface modifier compound, and the mixed solution which consists of 10 parts of surface modifier compounds r and 50 parts of water was dripped at the dispersion of colloidal silica C heated at 60 degreeC. The amount of dripping is 3 parts of surface modifier compounds with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica No. 26 was obtained.

[실시예 50∼52] CMP용 연마 조성물 No.24∼No.26의 제조Examples 50 to 52 Preparation of Polishing Compositions No. 24 to No. 26 for CMP

상기 No.24∼26의 표면 개질 콜로이달 실리카 1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 폴리비닐피롤리돈과 수평균 분자량 17000의 1-부텐의 공중합체(P-904LC;ISP사 제품) 0.03%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.24∼No.26을 얻었다. No. 24 to 26 surface modified colloidal silica 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, polyvinylpyrrolidone and a number average molecular weight of 17000 Polishing compositions No. 24 to No. 26 for CMP comprising a copolymer of butene (P-904LC; manufactured by ISP) 0.03%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue).

[비교예 10] CMP용 연마 조성물 비교용 7의 제조Comparative Example 10 Preparation of 7 for Comparing Polishing Composition for CMP

표면 개질전 콜로이달 실리카 C1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 폴리비닐피롤리돈과 수평균 분자량 17000의 1-부텐의 공중합체(P-904LC;ISP사 제품) 0.03%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 7을 얻었다. Copolymer of colloidal silica C1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, polyvinylpyrrolidone and 1-butene with a number average molecular weight of 17000 before surface modification ( P-904LC; manufactured by ISP Co., Ltd.) A polishing composition for CMP comparison 7 consisting of 0.03%, potassium hydroxide 0.3% and water (residue) was obtained.

[평가예 6][Evaluation Example 6]

상기 실시예 50∼52 및 비교예 10의 CMP용 연마 조성물에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 구리 블랭킷 8인치 웨이퍼, 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 150nm를 성막한 탄탈 블랭킷 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 연마 속도의 평가와, 테트라키스에톡시실란을 이용한 플라즈마 CVD법으로 경질 실리카막을 500nm 성막한 웨이퍼의 경질 실리카층에 깊이 500nm, 폭 50㎛의 홈을 50㎛의 스페이스를 두고 작성한 후, 스퍼터링법으로 탄탈막을 25nm 퇴적시키고, 스퍼터링으로 100nm의 구리 시드층을 더 퇴적한 후, 전해 도금법에 의해 구리막 1000nm를 형성한 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 디싱 평가 및 구리 연마 잔여물 평가를 실시하였다.For the CMP polishing compositions of Examples 50 to 52 and Comparative Example 10, a copper blanket 8-inch wafer in which a copper film was formed on a silicon substrate by 1500 nm by an electrolytic plating method, and a tantalum blanket in which 150 nm of tantalum was formed on a silicon substrate by a sputtering method. Evaluation of the polishing rate using an 8-inch wafer as an abrasive and a 500 nm deep groove having a depth of 50 nm and a width of 50 μm in the hard silica layer of the wafer on which 500 nm of the hard silica film was formed by plasma CVD using tetrakiethoxysilane. After the deposition, the tantalum film was deposited by 25 nm by sputtering, a 100 nm copper seed layer was further deposited by sputtering, and then the dishing evaluation and copper polishing using an 8-inch wafer on which a 1000 nm copper film was formed by electroplating was performed. Residue evaluation was performed.

연마 조건은 이하와 같다. 연마 속도는, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하고, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다. 디싱은 50㎛ 구리 배선 부분의 제일 볼록부와 제일 오목부의 단차를 원자간력 현미경(AFM) Nanopics(세이코 인스트루먼트사 제품)을 이용하여 측정하였다. 구리 연마 잔여물은, 구리에 대하여 40% 과잉 연마(오버폴리시)했을 때의 구리의 잔막의 유무를 광학 현미경으로 확인하였다. 결과를 표 14에 나타내 보인다.Polishing conditions are as follows. The polishing rate was measured from the film thickness difference before and after polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical). The dishing was measured using the atomic force microscope (AFM) Nanopics (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.). The copper grinding | polishing residue confirmed the presence or absence of the residual film of copper at the time of 40% overpolishing (overpolicy) with respect to copper with the optical microscope. The results are shown in Table 14.

연마기:AVANTI472(IPEC사 제품)Polishing machine: AVANTI472 (IPEC company product)

연마 패드:IC1400(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품) Polishing pad: IC1400 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:1분간Polishing time: 1 minute

정반 회전수:93rpm Surface rotation speed: 93rpm

캐리어 회전수:87rpm Carrier speed: 87rpm

연마 가공 압력:2psiPolishing processing pressure: 2psi

연마액 공급 속도:200ml/분Polishing liquid supply speed: 200 ml / min

Figure pct00020
Figure pct00020

상기 표 14로부터, 본 발명의 표면 개질 콜로이달 실리카를 연마용 입자로서 이용한 CMP용 연마 조성물 No.24∼No.26은, 구리 연마 잔여물의 억제 효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터, 표면 개질제 화합물의 폴리에틸렌글리콜 구조가 구리 연마 잔여물의 억제 효과에 기여하는 것을 알 수 있다. 또한, CMP용 연마 조성물 No.24∼No.26은, 모두 평탄성을 크게 잃지 않고 연마할 수 있었다.From Table 14, it was confirmed that the polishing compositions No. 24 to No. 26 for CMP using the surface-modified colloidal silica of the present invention as polishing particles had an inhibitory effect on the copper polishing residues. From this, it can be seen that the polyethylene glycol structure of the surface modifier compound contributes to the inhibitory effect of the copper polishing residue. In addition, the polishing compositions No. 24 to No. 26 for CMP could all be polished without losing their flatness significantly.

[비교예 11] 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 3의 제조Comparative Example 11 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Comparison 3

표면 개질제 화합물로서 글리시드프로필트리에톡시실란을 사용하고, 표면 개질제 화합물이 10부, 물이 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액이 5부로 이루어진 혼합 용액을 60℃로 가온한 콜로이달 실리카 C의 분산액에 적하하였다. 글리시드프로필트리에톡시실란의 사용량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대해서, 3부이다. 적하후 60℃에서 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 3을 얻었다.A colloidal silica C obtained by using a glycidpropyl triethoxysilane as the surface modifier compound and heating a mixed solution of 10 parts of the surface modifier compound, 50 parts of water and 5 parts of an aqueous 0.1 mol / liter nitric acid solution at 60 ° C. It was dripped at the dispersion liquid. The usage-amount of glycidpropyl triethoxysilane is 3 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica comparison 3 was obtained.

[비교예 12] 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 4의 제조Comparative Example 12 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Comparison 4

표면 개질제 화합물로서 3-우레이드프로필트리에톡시실란을 사용하고, 표면 개질제 화합물이 10부, 물이 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액이 1부로 이루어진 혼합 용액을 60℃로 가온한 콜로이달 실리카 C의 분산액에 적하하였다. 3-우레이드프로필트리에톡시실란의 사용량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대해서, 3부이다. 적하후 60℃에서 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 4를 얻었다.Colloidal silica obtained by using 3-ureapropyltriethoxysilane as a surface modifier compound, and heating a mixed solution consisting of 10 parts of surface modifier compound, 50 parts of water and 1 part of 0.1 mol / liter nitric acid aqueous solution to 60 ° C. It was dripped at the dispersion of C. The usage-amount of 3-ureapropyl triethoxysilane is 3 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica comparison 4 was obtained.

[비교예 13] 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 5의 제조Comparative Example 13 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica Comparison 5

표면 개질제 화합물로서 (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란을 사용하고, 표면 개질제 화합물이 10부, 물이 50부, 0.1몰/리터 질산 수용액이 2부로 이루어진 혼합 용액을 60℃로 가온한 콜로이달 실리카 C의 분산액에 적하하였다. (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란의 사용량은, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대해서, 3부이다. 적하후 60℃에서 2시간 교반하여, 표면 개질 콜로이달 실리카 비교 5를 얻었다.A colo obtained by heating a mixed solution composed of (3-mercaptopropyl) triethoxysilane as a surface modifier compound, 10 parts of surface modifier compound, 50 parts of water, and 2 parts of 0.1 mol / liter nitric acid aqueous solution to 60 ° C. It was dripped at the dispersion of the silica C this month. The usage-amount of (3-mercaptopropyl) triethoxysilane is 3 parts with respect to 100 parts of silicon dioxide of colloidal silica. After dripping, it stirred at 60 degreeC for 2 hours, and surface modified colloidal silica comparison 5 was obtained.

[비교예 14∼16] CMP용 연마 조성물 비교용 8∼10의 제조[Comparative Examples 14 to 16] Preparation of 8 to 10 for Comparing Polishing Composition for CMP

상기 비교예 11∼13의 표면 개질 콜로이달 실리카1%, 과황산암모늄 1.5%, 글리신 1%, 벤조트리아졸 0.001%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 폴리비닐피롤리돈과 수평균 분자량 17000의 1-부텐의 공중합체(P-904LC;ISP사 제품) 0.03%, 수산화칼륨 0.3% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 8∼10을 얻었다.Surface modified colloidal silica 1%, ammonium persulfate 1.5%, glycine 1%, benzotriazole 0.001%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, polyvinylpyrrolidone and the number average molecular weight 17000 of the comparative examples 11 to 13 8-10 for the CMP polishing composition comparison which consisted of 0.03% of butene copolymers (P-904LC; the product made by ISP), 0.3% of potassium hydroxide, and water (residue) were obtained.

[평가예 7][Evaluation Example 7]

상기 비교예 14∼16의 CMP용 연마 조성물에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 구리 블랭킷 8인치 웨이퍼, 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 150nm를 성막한 탄탈 블랭킷 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 연마 속도의 평가와 테트라키스에톡시실란을 이용한 플라즈마 CVD법으로 경질 실리카막을 500nm 성막한 웨이퍼의 경질 실리카 층에 깊이 500nm, 폭 50㎛의 홈을 50㎛의 스페이스를 두고 작성한 후, 스퍼터링법으로, 탄탈막을 25nm 퇴적시키고, 스퍼터링으로 100nm의 구리 시드층을 더 퇴적한 후, 전해 도금법에 의해 구리막 1000nm를 형성한 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 디싱 평가 및 구리 연마 잔여물 평가를 행하였다.For the CMP polishing composition of Comparative Examples 14 to 16, a copper blanket 8 inch wafer in which a copper film was formed on a silicon substrate by 1500 nm by an electrolytic plating method, and a tantalum blanket 8 inch wafer in which 150 nm of tantalum was formed on a silicon substrate by a sputtering method were used. After evaluating the polishing rate of the abrasive and the plasma CVD method using tetrakiethoxysilane, 500 nm deep grooves having a width of 50 μm and a width of 50 μm were formed in the hard silica layer of the wafer on which 500 nm of the hard silica film was formed, with a space of 50 μm, After sputtering, a tantalum film was deposited by 25 nm, a 100 nm copper seed layer was further deposited by sputtering, and then dishing evaluation and copper polishing residue evaluation using an 8-inch wafer formed with a 1000 nm copper film by an electroplating method as an abrasive. It was done.

연마 조건은 이하와 같다. 연마 속도는, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하고, 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다. 디싱은 50㎛ 구리 배선 부분의 제일 볼록부와 제일 오목부의 단차를 원자간력 현미경(AFM) Nanopics(세이코 인스트루먼트사 제품)를 이용하여 측정하였다. 구리 연마 잔여물은, 구리에 대하여 40% 과잉 연마(오바폴리시)했을 때의 구리의 잔막의 유무를 광학 현미경으로 확인하였다. 결과를 표 15에 나타낸다.Polishing conditions are as follows. The polishing rate was measured from the film thickness difference before and after polishing using Loresta GP (Mitsubishi Chemical). The dishing was measured using the atomic force microscope (AFM) Nanopics (manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd.). The copper grinding | polishing residue confirmed the presence or absence of the film | membrane of the copper at the time of 40% excess grinding | polishing (over polished) with respect to copper with the optical microscope. The results are shown in Table 15.

연마기: AVANTI472(IPEC사 제품)Polishing machine: AVANTI472 (manufactured by IPEC)

연마 패드:IC1400(XY 홈 형성)(롬앤드하스사 제품) Polishing pad: IC1400 (XY groove formation) (product made by Rohm and Haas)

연마 시간:1분간Polishing time: 1 minute

정반 회전수:93rpm Surface rotation speed: 93rpm

캐리어 회전수:87rpm Carrier speed: 87rpm

연마 가공 압력:2psiPolishing processing pressure: 2psi

연마액 공급 속도:200ml/분Polishing liquid supply speed: 200 ml / min

Figure pct00021
Figure pct00021

상기 표 15로부터, 글리시드프로필트리에톡시실란으로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 사용한 CMP용 연마 조성물 비교용 8은, 디싱 억제 효과가 없고, CMP용 연마 조성물 비교용 8에 의한 연마 후의 평탄성도 나빴던 것을 알 수 있다. 또한, 3-우레이드프로필트리에톡시실란으로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 사용한 CMP용 연마 조성물 비교용 9는, 탄탈에 대한 연마 억제를 나타냈지만, 구리 연마 잔여물에 대한 억제 효과는 보이지 않았다. (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란으로 표면 개질된 콜로이달 실리카를 사용한 CMP용 연마 조성물 비교용 10은, 탄탈에 대한 연마 억제를 나타냈지만, 구리에 대한 충분한 연마 속도는 나타내지 않았다.From Table 15, the polishing composition comparison 8 for CMP using colloidal silica surface-modified with glycidpropyltriethoxysilane had no dishing inhibitory effect, and the flatness after polishing by the polishing composition comparison 8 for CMP was also poor. It can be seen that. In addition, although the polishing composition comparison 9 for CMP using the colloidal silica surface-modified with 3-ureidepropyltriethoxysilane showed the polishing inhibition with respect to tantalum, it did not show the inhibitory effect with respect to copper polishing residue. The polishing composition comparison 10 for CMP using colloidal silica surface-modified with (3-mercaptopropyl) triethoxysilane showed polishing inhibition on tantalum but did not show a sufficient polishing rate on copper.

[실시예 53] 표면 개질 콜로이달 실리카 No.27의 제조Example 53 Preparation of Surface Modified Colloidal Silica No. 27

표면 개질제 화합물로서 표면 개질제 화합물 b를 사용하고, 콜로이달 실리카의 이산화규소 100부에 대한 표면 개질제 화합물의 사용량을 7부로 한 것 이외에는 실시예 1∼5와 동일한 방법으로 표면 개질 콜로이달 실리카 No.27을 얻었다.Surface-modified colloidal silica No. 27 was carried out in the same manner as in Examples 1 to 5, except that surface modifier compound b was used as the surface modifier compound, and the amount of the surface modifier compound used for 100 parts of silicon dioxide of the colloidal silica was 7 parts. Got.

[실시예 54∼58] CMP용 연마 조성물 No.28∼No.32의 제조Examples 54 to 58 Preparation of Polishing Compositions No. 28 to No. 32 for CMP

상기 No.25∼No.27의 표면 개질 콜로이달 실리카 6.5%, 과산화수소 1%, 벤조트리아졸 0.02%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 탄산수소칼륨 0.1%, 수산화칼륨 1.2%, 폴리에틸렌글리콜(PEG400) 0.1% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 No.28∼No.32를 얻었다.Surface Modified Colloidal Silica 6.5%, No. 25-No. 27, No. 1 Hydrogen Peroxide, 0.02% Benzotriazole, 0.02% Dodecylbenzenesulfonic Acid, 0.1% Potassium Hydrogen Carbonate, 1.2% Potassium Hydroxide, Polyethylene Glycol (PEG400) Polishing compositions No. 28 to No. 32 for CMP comprising 0.1% and water (residue) were obtained.

[비교예 17] CMP용 연마 조성물 비교용 11의 제조Comparative Example 17 Preparation of 11 for Comparison of Polishing Composition for CMP

표면 개질전 콜로이달 실리카 A 6.5%, 과산화 수소 1%, 벤조트리아졸 0.02%, 도데실벤젠술폰산 0.02%, 탄산수소칼륨 0.1%, 수산화칼륨 1.2%, 폴리에틸렌글리콜(PEG400) 0.1% 및 물(잔분)로 이루어진 CMP용 연마 조성물 비교용 11을 얻었다.Before surface modification, colloidal silica A 6.5%, hydrogen peroxide 1%, benzotriazole 0.02%, dodecylbenzenesulfonic acid 0.02%, potassium hydrogencarbonate 0.1%, potassium hydroxide 1.2%, polyethylene glycol (PEG400) 0.1% and water (residue) A CMP polishing composition comparison 11 was obtained.

[평가예 8][Evaluation Example 8]

상기 실시예 54∼58 및 비교예 17의 CMP용 연마 조성물에 대해서, 전해 도금법으로 구리막을 실리콘 기판상에 1500nm 성막한 구리 블랭킷 8인치 웨이퍼 스퍼터링법으로 실리콘 기판상에 탄탈 150nm를 성막한 탄탈 블랭킷 8인치 웨이퍼, 플라즈마 CVD법으로 실리콘 기반상에 PE-TEOS800nm를 성막한 PE-TEOS 블랭킷 8인치 웨이퍼, 플라즈마 CVD법으로 실리콘 기반상에 Black Diamo nd1(BDI) 1000nm를 성막한 BD1 블랭킷 8인치 웨이퍼를 피연마체로 한 연마 속도의 평가와, 동일 조건으로 도금구리막을 제거한, 450nm의 BD1 절연막을 포함한 854패턴 웨이퍼를 피연마체로 한 깎임현상 평가를 행하였다.For the CMP polishing compositions of Examples 54 to 58 and Comparative Example 17, a copper blanket in which a copper film was formed on a silicon substrate by 1500 nm in a copper blanket, and a tantalum blanket 8 in which 150 nm of tantalum was formed on a silicon substrate by an 8-inch wafer sputtering method. Inch wafer, PE-TEOS blanket 8-inch wafer with PE-TEOS 800nm deposited on silicon base by plasma CVD method, BD1 blanket 8-inch wafer with 1000 nm of Black Diamo nd1 (BDI) deposited on silicon base by plasma CVD Evaluation of the polishing rate of the polished body and the chipping phenomenon of the 854 patterned wafer including the 450 nm BD1 insulating film on which the plated copper film was removed under the same conditions were evaluated.

연마 조건은 이하와 같다. 구리막 및 탄탈막의 연마 속도는, Loresta GP(미츠비시 화학 제품)를 사용하고, PE-TEOS막 및 BD1막의 연마 속도는 F20-2(FILMETRICS사 제품)를 사용하여 연마 전후의 막두께차로부터 측정하였다. 깎임현상은 원자간력 현미경(AFM) Nanopics(세이코 인스트루사 제품)로 확인하였다. 결과를 표 16, 17에 나타낸다.Polishing conditions are as follows. The polishing rate of the copper film and the tantalum film was measured using Loresta GP (Mitsubishi Chemical), and the polishing rate of the PE-TEOS film and the BD1 film was measured from the film thickness difference before and after polishing using F20-2 (manufactured by FILMETRICS). . The chipping phenomenon was confirmed by atomic force microscope (AFM) Nanopics (Seiko Instruments). The results are shown in Tables 16 and 17.

연마기:AVANTI472(IPEC사 제품)Polishing machine: AVANTI472 (IPEC company product)

연마 패드:IC1400(K 홈 형성)(롬앤드하스사 제품)Polishing pad: IC1400 (K groove formation) (product made by Rohm and Haas)

정반 회전수:140rpm Surface rotation speed: 140rpm

캐리어 회전수:125rpm Carrier speed: 125rpm

연마 가공 압력:1.5psiPolishing processing pressure: 1.5psi

연마액 공급 속도:130 ml/분 Polishing liquid feed rate: 130 ml / min

블랭킷 웨이퍼 연마 시간:1분Blanket Wafer Polishing Time: 1min

패턴 웨이퍼 연마 시간:BD1를 20nm분 연마하는데 필요한 시간Pattern Wafer Polishing Time: Time required to polish BD1 to 20nm

Figure pct00022
Figure pct00022

Figure pct00023
Figure pct00023

상기 표 17로부터, 표면 개질을 실시함으로써 깎임현상의 개선이 보였다. 또한, 상기 표 16으로부터, 표면 개질을 실시함으로써, 미개질의 콜로이달 실리카와 비교해서 연마 속도를 손상하는 경우는 없는 것도 확인할 수 있었다.
From Table 17, the improvement of chipping was observed by performing surface modification. Moreover, it was also confirmed from Table 16 that surface modification did not impair the polishing rate as compared with unmodified colloidal silica.

Claims (5)

하기 일반식(1), (2) 및 (3)으로 나타나는 적어도 1종의 기에 의해 표면 개질되고 있는 것을 특징으로 하는 표면 개질 콜로이달 실리카.
Figure pct00024

(식중, A1는, 하기 식(a11)∼(a13), (a31)∼(a33) 및 (a51)∼(a53)로부터 선택되는 기를 나타내고, A2는, 하기 식(a21)∼(a23), (a41)∼(a43) 및 (a61)∼(a63)로부터 선택되는 기를 나타내며, R3은, 수소 원자 또는 탄소수 1∼30의 탄화수소기를 나타내며, Y는 A2 또는 R3를 나타내고, EO는 에틸렌옥사이드기를 나타내고, PO는 프로필렌옥사이드기를 나타내며, m, n, p는, m이 0∼170, n이 0∼120, p가 0∼170이며, m+p가 0이 아닌 수를 나타낸다.)
Figure pct00025

Figure pct00026

Figure pct00027

(식중, R1, R2는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 페닐기 또는 수산기를 나타내고, X는, 탄소 원자수 1∼18의 알킬렌기를 나타내며, R은 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다.)
Surface-modified colloidal silica characterized by surface modification by at least 1 group represented by following General formula (1), (2), and (3).
Figure pct00024

(In formula, A <1> represents group chosen from following formula (a11)-(a13), (a31)-(a33) and (a51)-(a53), and A <2> represents following formula (a21)-(a23) ), (a41) to (a43) and (a61) to (a63), R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group of 1 to 30 carbon atoms, Y represents A 2 or R 3 , and EO Represents an ethylene oxide group, PO represents a propylene oxide group, and m, n, and p represent a number where m is 0 to 170, n is 0 to 120, p is 0 to 170, and m + p is not zero. )
Figure pct00025

Figure pct00026

Figure pct00027

(In formula, R <1> , R <2> represents a C1-C4 alkyl group, a phenyl group, or a hydroxyl group, X represents a C1-C18 alkylene group, and R represents a hydrogen atom or a methyl group.)
제 1 항에 있어서, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)에 있어서, m+p가, n이상의 수치인 표면 개질 콜로이달 실리카. The surface-modified colloidal silica according to claim 1, wherein in formula (1), (2) or (3), m + p is a value of n or more. 제 2 항에 있어서, 상기 일반식(1), (2) 또는 (3)에 있어서, m+p가 2∼340의 범위에 있는 표면 개질 콜로이달 실리카. The surface modified colloidal silica according to claim 2, wherein m + p is in the range of 2 to 340 in the general formulas (1), (2) or (3). 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 기재된 표면 개질 콜로이달 실리카를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 CMP용 연마 조성물. The surface-modified colloidal silica of any one of Claims 1-3 is contained, The polishing composition for CMP characterized by the above-mentioned. 제 4 항에 있어서, 과황산염을 더 함유하여 이루어지는 CMP용 연마 조성물.The polishing composition for CMP according to claim 4, further comprising persulfate.
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