TW201942274A - 研磨用組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種研磨用組合物，其為含有聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物，但可抑制包含在該組合物之聚乙烯醇系聚合物的凝集，而可有效減低表面缺陷。本發明所提供的研磨用組合物，包含研磨粒與水。上述研磨用組合物，進一步包含聚乙烯醇系聚合物與聚乙烯醇系聚合物的分散劑。上述分散劑，在分子中包含醚鍵結。此外，上述聚乙烯醇系聚合物的含量相對於上述分散劑的含量的莫耳比為0.01以上且10以下。

Description

研磨用組合物
本發明係關於研磨用組合物。本發明基於西元2018年3月30日申請的日本專利申請2018-69647號案主張優先權，且其全部內容以參考資料包含於本說明書中。
對金屬或半金屬、非金屬、其氧化物等的材料表面，進行使用研磨用組合物的精密研磨。例如，使用於作為半導體裝置的構成要素的矽晶圓的表面，一般經由磨刷步驟(粗研磨步驟)與拋光步驟(精密研磨步驟)而完成高品質的鏡面。上述拋光步驟，典型上包含預備拋光步驟(預備研磨步驟)及完工拋光步驟(最終研磨步驟)。關於主要使用於研磨矽晶圓等的半導體基板的用途的研磨用組合物的技術文獻，可列舉專利文獻1。
［先前技術文獻］
［專利文獻］
專利文獻1︰日本專利申請公開2010-34509號公報
［發明所欲解決的課題］
使用於完工拋光步驟(特別是，矽晶圓等的半導體基板、其他基板的完工拋光步驟)的研磨用組合物，被要求可實現研磨後霧度低且表面缺陷少的表面的性能。用於該用途的研磨用組合物，除了研磨粒及水之外，為了提升對研磨對象物表面的保護及提升潤濕性等的目標，大多含有水溶性高分子。例如，在專利文獻1，揭示包含羥乙基纖維素及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)作為水溶性高分子的矽晶圓用的研磨用組合物。
藉由使用聚乙烯醇系聚合物作為水溶性高分子，可穩定地提升研磨後表面的潤濕性。但是，隨著對研磨後的表面品質的要求水準的提高，使用聚乙烯醇系聚合物的先前的研磨用組合物，對於表面缺陷的降低效果有不足的傾向。
本發明係有鑑於這點所完成，以提供雖含有聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物，但可有效減低表面缺陷的研磨用組合物為目標。
［用於解決課題的手段］
本發明者們，認為包含在研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物的凝集可能是發生上述表面缺陷的主要原因，並發現適合於抑制該凝集的研磨用組合物，而完成本發明。
根據本發明，提供包含研磨粒與水的研磨用組合物。上述研磨用組合物，進一步包含聚乙烯醇系聚合物與聚乙烯醇系聚合物的分散劑。上述分散劑，在分子中包含醚鍵結。此外，上述聚乙烯醇系聚合物的含量相對於上述分散劑的含量的莫耳比為0.01以上且10以下。藉由該構成，由於以適當的混合比而含有上述聚乙烯醇系聚合物與上述聚乙烯醇系聚合物的分散劑，藉由該分散劑的作用可適當地抑制研磨用組合物中的聚乙烯醇系聚合物的凝集。藉由包含如此的凝集受到抑制的聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物，可適當地減低研磨後之研磨對象物的表面缺陷。
再者，在本說明書，所謂「聚乙烯醇系聚合物的分散劑」，係指藉由調配研磨用組合物，與不包含該分散劑的研磨用組合物相比，具有提升聚乙烯醇系聚合物分散性的性能的劑(化合物)。典型上，聚乙烯醇系聚合物的分散劑，是具有提升聚乙烯醇系聚合物在水溶液中的分散穩定性的性能的化合物。在本說明書，若無特別提及，僅記載為「分散劑」，係指「聚乙烯醇系聚合物的分散劑」的意思。此外，在本說明書的「表面缺陷」，包含LPD (Light Point Defects：光點缺陷)，其意指一般被稱為粒子的異物。該表面缺陷的發生，可藉由測定後述實施例中使用的晶圓檢查裝置所檢測出的LPD數而進行評價。
在一較佳的態樣中，上述聚乙烯醇系聚合物的重量平均分子量為3×104 以上，具有這種重量平均分子量的聚乙烯醇系聚合物有較容易凝集的傾向，因此，將本發明使用於包含具有上述重量平均分子量的聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物是有意義的。
在此揭示的研磨用組合物的另一較佳的態樣中，上述分散劑的重量平均分子量，較上述聚乙烯醇系聚合物的重量平均分子量小。藉由該構成，可適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集，能夠實現可降低研磨對象物的表面缺陷的研磨用組合物。
在此揭示的研磨用組合物另的一較佳的態樣中，上述分散劑包含聚氧伸乙基烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)。藉由包含該分散劑的構成，可更適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集，可實現表面缺陷的減低效果進一步提升的研磨用組合物。
在此揭示的研磨用組合物的另一較佳的態樣中，上述分散劑的重量平均分子量為1500以下。藉由包含該分散劑的構成，可適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集，可實現表面缺陷的減低效果進一步提升的研磨用組合物。
在此揭示的研磨用組合物的另一較佳的態樣中，上述研磨粒為氧化矽(silica)粒子。在使用氧化矽粒子作為研磨粒的研磨，可維持研磨速率，同時更有效地發揮研磨對象物表面缺陷的減低效果。
在此揭示的一較佳的態樣相關的研磨用組合物，是被使用於研磨由矽所構成的表面。在此揭示的研磨用組合物，在研磨對象物為由矽所構成的表面的研磨，藉由上述分散劑的作用而導致抑制凝集的聚乙烯醇系聚合物的作用，藉此保護研磨對象物的表面，可適當地降低該表面缺陷。
以下，說明本發明的較佳的實施形態。再者，在本說明書，關於特別提及的事項以外的事項而在本發明的實施所需的事項，係該業者可基於該領域的先前技術而掌握的設計事項。本發明可基於本說明書所揭示的內容及該領域的技術常識實施。
>研磨粒>
在此揭示的研磨用組合物，包含研磨粒。研磨粒，作用在於機械性研磨研磨對象物的表面。研磨粒的材質、性狀等並無特別限制，可按照研磨用組合物的使用目的、使用態樣等而適宜選擇。作為研磨粒之例，可列舉無機粒子、有機粒子、及有機無機複合粒子。作為無機粒子的具體例，可列舉氧化矽(silica)粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、二氧化錳粒子、氧化鋅粒子、氧化鐵粒子等的氧化物粒子；氮化矽粒子、氮化硼粒子等的氮化物粒子；碳化矽粒子、碳化硼粒子等的碳化物粒子；鑽石粒子；碳酸鈣、碳酸鋇等的碳酸鹽等。作為有機粒子的具體例，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子、聚(甲基)丙烯酸粒子(在此所謂(甲基)丙烯酸，係指丙烯酸及甲基丙烯酸的意思。)等，聚丙烯腈粒子等。如此的研磨粒，可以一種單獨使用，亦可組合二種以上使用。
上述研磨粒，以無機粒子為佳，其中以由金屬或半金屬的氧化物所構成的粒子為更佳，以氧化矽粒子為特佳。可使用於如後述的矽晶圓等具有由矽所構成的表面之研磨對象物的研磨(例如，完工研磨)的研磨用組合物，採用氧化矽粒子作為研磨粒是特別有意義的。在此揭示的技術，例如，能夠以上述研磨粒實質上是由氧化矽粒子所構成的態樣良好地實施。在此，所謂「實質上」，係指構成研磨粒粒子的95重量%以上(較佳為98重量%以上，更佳為99重量%以上，亦可以是100重量%。)為氧化矽粒子。
作為氧化矽粒子的具體例，可列舉膠態氧化矽(colloidal silica)、氣相氧化矽(fumed silica)、沈降氧化矽等。氧化矽粒子，可以一種單獨或組合二種以上使用。從在研磨後容易得到表面品質優良的研磨面的觀點，以使用膠態氧化矽為特佳。作為膠態氧化矽，可良好地採用，例如，藉由離子交換法以水玻璃(矽酸Na)為原料而製作的膠態氧化矽、或是烷氧化物法膠態氧化矽(藉由烷氧基矽烷的水解縮合反應而製造的膠態氧化矽)等。膠態氧化矽，可以一種單獨或組合二種以上使用。
研磨粒構成材料(例如，構成氧化矽粒子的氧化矽)的真比重，以1.5以上為佳，以1.6以上為更佳，進一步以1.7以上為佳。研磨粒構成材料(例如，氧化矽)的真比重的上限，並無特別限定，典型上為2.3以下，例如，為2.2以下。研磨粒構成材料(例如，氧化矽)的真比重，可採用使用乙醇作為置換液的液體置換法的測定值。
研磨粒(典型上為氧化矽粒子)的BET徑，並無特別限定，從研磨效率等的觀點，以5 nm以上為佳，更佳為10 nm以上。從得到更好的研磨效果(例如，降低霧度、去除缺陷等的效果)的觀點，上述BET徑，以15 nm以上為佳，以20 nm以上(例如，超過 20nm)為更佳。此外，從防止刮痕等的觀點，研磨粒的BET徑，較佳為100 nm，更佳為50 nm以下，進一步更佳為40 nm以下。在此揭示的技術，從容易得到高品質的表面(例如，LPD數少的表面)的觀點，以適用於研磨後要求高品質的表面的研磨為佳。用於該研磨用組合物的研磨粒，以BET徑為35 nm以下(典型上為未滿35 nm，更佳為32 nm以下，例如，未滿30 nm)的研磨粒為佳。
再者，在本說明書，所謂BET徑，係指從藉由BET法所測定的比表面積(BET值)，以BET徑(nm)=6000/(真密度(g/cm3 )×BET值(m2 /g))之式算出的粒徑。例如，在氧化矽粒子的情形中，以BET徑(nm)=2727/BET值(m2 /g)算出BET徑。比面積的測定，例如，可使用MicroMetrics公司製的表面積測定裝置，商品名「Flow Sorb II 2300」而進行。
研磨粒的形狀(外形)，可為球形，亦可為非球形。做為呈非球形的粒子的具體例，可列舉花生形狀(即，落花生的形狀)，繭型形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。例如，可良好地採用粒子的大多數為花生形狀或繭型形狀的研磨粒。
雖無特別限定，研磨粒的長徑/短徑比的平均值(平均寬高比)，原理上為1.0以上，較佳為1.05以上，進一步更佳為1.1以上。藉由平均寬高比的增大，可實現更高的研磨效率。此外，研磨粒的平均寬高比，從降低刮痕等的觀點，較佳為3.0以下，更佳為2.0以下，進一步更佳為1.5以下。
研磨粒的形狀(外形)、平均寬高比，可藉由，例如，電子顯微鏡觀察掌握。掌握平均寬高比的具體流程包括，例如，使用掃描式電子顯微鏡(SEM)，針對可辯識獨立粒子形狀的既定個數(例如，200個)的研磨粒粒子，描繪各個粒子影像外接的最小長方形。然後，針對各粒子影像所描繪的長方形，算出以其長邊的長度(長徑的值)商除短邊的長度(短徑的值)的值作為長徑/短徑比(寬高比)。藉由將上述既定個數的粒子的寬高比進行算術平均，可求取平均寬高比。
>聚乙烯醇系聚合物>
在此揭示的研磨用組合物，包含聚乙烯醇系聚合物。在此，所謂聚乙烯醇系聚合物，是包含乙烯醇單元作為其重複單元的水溶性有機化合物(典型上為水溶性高分子)。在此，所謂乙烯醇單元(以下，亦稱為「VA單元」。)，是以下述化學式︰-CH2 -CH(OH)-；表示的結構部分。VA單元，例如，可藉由將醋酸乙烯酯經乙烯基聚合的構造的重複單元(-CH2 -CH(OCOCH3 )-)水解(皂化)而生成。藉由包含聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物，可提升研磨對象物表面的潤濕性，而容易實現在研磨後霧度低且表面缺陷少的表面。
聚乙烯醇系聚合物，在分子中具有羥基(OH基)。因此，聚乙烯醇系聚合物，具有藉由分子內或分子間的氫鍵之作用而容易凝集的性質。若包含在研磨用組合物中的聚乙烯醇系聚合物的一部分凝集而降低該組合物的分散穩定性，則有時會使研磨後之表面缺陷的低減性能下降。根據在此揭示的技術，藉由使聚乙烯醇系聚合物與後述的聚乙烯醇系聚合物的分散劑並用，可實現適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集而提升分散穩定性的研磨用組合物。
聚乙烯醇系聚合物，可僅包含VA單元作為重複單元，並且除了VA單元之外，亦可包含VA單元以外的重複單元(以下亦稱為「非VA單元」。)。在聚乙烯醇系聚合物包含非VA單元的態樣，該非VA單元，可為具有選自由氧伸烷(oxyalkylene)基、羧基、磺基、胺基、羥基、醯胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、酯基、及該等的鹽之至少一個構造的重複單元。或者，上述非VA單元，可為具有選自由氧伸烷基、羧基、磺基、胺基、羥基、醯胺基、醯亞胺基、腈基、酯基及該等的鹽之至少一個構造的重複單元。聚乙醇系聚合物，可為包含VA單元與非VA單元的隨機共聚物，亦可為嵌段共聚物、接枝共聚物等。聚乙烯醇系聚合物，作為非VA單元，可僅包含一種非VA單元，亦可包含二種以上的非VA單元。
VA單元的莫耳數佔構成聚乙烯醇系聚合物的全重複單元的莫耳數的比例，可為，例如，5%以上，亦可為10%以上，亦可為20%以上，亦可為30%以上。雖無特別限定，不過在幾個態樣中，上述VA單元的莫耳數的比例，可為50%以上，亦可為65%以上，亦可為75%以上，亦可為80%以上，亦可為90%以上(例如，95%以上或98%以上)。亦可以是構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元的實質上100%為VA單元。在此，所謂「實質上100%」，係指至少不刻意含有非VA單元於聚乙烯醇系聚合物中。例如，根據包含皂化度為98%以上的聚乙烯醇(PVA) (所謂完全皂化PVA)的研磨用組合物，對研磨對象物表面的潤濕性高，容易實現在研磨後表面缺陷少的表面。此外，由於皂化度高的PVA有更容易凝集的傾向，因此，將本發明使用於皂化度高的PVA (例如，皂化度98%以上的PVA)是有意義的。在別的幾個態樣中，VA單元的莫耳數佔構成聚乙烯醇系聚合物的全重複單元的莫耳數的比例，可為，例如，95%以下，亦可為90%以下，亦可為80%以下，亦可為70%以下。
在聚乙烯醇系聚合物中的VA單元的含量(重量基準的含量)，可為，例如，5重量%以上，亦可為10重量%以上，亦可為20重量%以上，亦可為30重量%以上。雖無特別限定，不過在幾個態樣中，上述VA單元的含量，可為50重量%以上(例如，超過50重量%)，亦可為70重量%以上，亦可為80重量%以上(例如，90重量%以上、或95重量%以上、或98重量%以上)。亦可以是構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元的實質上100重量%為VA單元。在此，所謂「實質上100重量%」，係指至少不刻意含有非VA單元作為構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元。在別的幾個態樣中，在聚乙烯醇系聚合物中的VA單元的含量，可為，例如，95重量%以下，亦可為90重量%以下，亦可為80重量%以下，亦可為70重量%。
聚乙烯醇系聚合物，亦可在同一分子內包含VA單元的含量不同的複數聚合物鏈。在此，所謂聚合物鏈，係指構成一分子的聚合物的一部分的部分(鏈段)。例如，聚乙烯醇系聚合物，可在同一分子內包含VA單元的含量較50重量%多的聚合物鏈A、及VA單元的含量較50重量%少(即，非VA單元的含量較50重量%多)的聚合物鏈B。
聚合物鏈A，可僅包含VA單元作為重複單元，亦可除了VA單元之外而包含非VA單元。在聚合物鏈A的VA單元的含量，可為60重量%以上，亦可為70重量%以上，亦可為80重量%以上，亦可為90重量%以上。在幾個態樣中，VA單元在聚合物鏈A的含量，可為95重量%以上，亦可為98重量%以上。亦可以是構成聚合物鏈A的重複單元的實質上100重量%為VA單元。
聚合物鏈B，可僅包含非VA單元作為重複單元，亦可除了非VA單元之外而包含VA單元。在聚合物鏈B的非VA單元的含量，可為60重量%以上，亦可為70重量%以上，亦可為80重量%以上，亦可為90重量%以上。在幾個態樣中，非VA單元在聚合物鏈B的含量，可為95重量%以上，亦可為98重量%以上。亦可以是構成聚合物鏈B的重複單元的實質上100重量%為非VA單元。
在同一分子中包含聚合物鏈A與聚合物鏈B的聚乙烯醇系聚合物之例，可列舉包含該等聚合物鏈的嵌段共聚物、接枝共聚物等。上述接枝共聚物，可為聚合物於聚合物鏈A (主鏈)接枝聚合物鏈B (側鏈)的構造的接枝共聚物，亦可為聚合物於聚合物鏈B (主鏈)接枝聚合物鏈A (側鏈)的構造的接枝共聚物。在一態樣中，可使用聚合物於聚合物鏈A接枝聚合物鏈B的構造的聚乙烯醇系聚合物。
作為聚合物鏈B之例，可列舉來自N-乙烯基型單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈、來自N-(甲基)丙烯醯基型的單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈等。再者，在本說明書，所謂主重複單元，若無特別提及，係指超過50重量%的反複單元。
作為聚合物鏈B的一良好的例子，可列舉以N-乙烯基型的單體為主重複單元的聚合物鏈，即，N-乙烯基系聚合物鏈。在N-乙烯基系聚合物鏈中的來自N-乙烯基型單體的重複單元的含量，典型上為超過50重量%，亦可為70重量%以上，亦可為85重量%以上，亦可為95重量%以上。亦可以是聚合物鏈B的實質上全部為來自N-乙烯基型單體的重複單元。
N-乙烯基型的單體之例，包含具有含氮的雜環(例如，內醯胺環)的單體、及N-乙烯基鏈狀醯胺。作為N-乙烯基內醯胺型單體的具體例，可列舉N-乙烯基吡咯酮、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基嗎啉酮、N-乙烯基己內醯胺、N-乙烯基-1,3-噁嗪-2-酮、N-乙烯基-3,5-嗎啉二酮(N-vinyl-3,5-morpholinone)。作為N-乙烯基鏈狀醯胺的具體例，可列舉N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基丙醯胺、N-乙烯基丁醯胺等。聚合物鏈B，可為，例如，其重複單元的超過50重量% (例如，70重量%以上、或85重量%以上、或95重量%以上)為N-乙烯基吡咯酮單元的N-乙烯基系聚合物鏈。亦可以是構成聚合物鏈B的重複單元的實質上全部為N-乙烯基吡咯酮單元。
作為聚合物鏈B之其他例子，可列舉以來自N-(甲基)丙烯醯基型的單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈，即，N-(甲基)丙烯醯基系聚合物鏈。來自N-(甲基)丙烯醯基系聚合物鏈中的N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元的含量，典型上為超過50重量%，亦可為70重量%以上，亦可為85重量%以上，亦可為95重量%以上。亦可以是聚合物鏈B的實質上全部為來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元。
N-(甲基)丙烯醯基型單體之例，包含具有N-(甲基)丙烯醯基的鏈狀醯胺、及具有N-(甲基)丙烯醯基的環狀醯胺。作為具有N-(甲基)丙烯醯基的鏈狀醯胺之例，可列舉(甲基)丙烯醯胺；N-甲基(甲基)丙烯醯胺、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、N-丙基(甲基)丙烯醯胺、N-異丙基(甲基)丙烯醯胺、N-正丁基(甲基)丙烯醯胺等的N-烷基(甲基)丙烯醯胺；N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二異丙基(甲基)丙烯醯胺、N,N-二(正丁基)(甲基)丙烯醯胺等的N,N-二烷基(甲基)丙烯醯胺。作為具有N-(甲基)丙烯醯基的環狀醯胺之例，可列舉N-(甲基)丙烯醯基嗎啉，N-(甲基)丙烯醯基吡咯啶等。
作為聚合物鏈B之其他例子，可列舉包含以氧伸烷(oxyalkylene)單元為主重複單元的聚合物鏈，即，氧伸烷系聚合物鏈。在氧伸烷系聚合物鏈中的氧伸烷單元的含量，典型上為超過50重量%，亦可為70重量%以上，亦可為85重量%以上，亦可為95重量%以上。亦可以是包含在聚合物鏈B中的重複單元的實質上全部為氧伸烷單元。
作為氧伸烷單元之例，可列舉氧伸乙基單元、氧伸丙基單元、氧伸丁基單元等。如此的氧伸烷單元，可為分別來自對應的伸烷基氧化物的重複單元。包含在氧伸烷系聚合物鏈中的氧伸烷單元，可以一種，亦可為二種以上。例如，可為組合包含氧伸乙基單元與氧伸丙基單元的氧伸烷系聚合物鏈。在包含二種以上的氧伸烷單元的氧伸烷系聚合物鏈中，該等的氧伸烷單元，可為對應之伸烷基氧化物的隨機共聚物，亦可為嵌段共聚物、接枝共聚物等。
作為聚合物鏈B之其他例子，可列舉包含將烷基乙烯基醚單元、聚乙烯醇與醛進行縮醛化而得的構成單元等作為主重複單元的聚合物鏈。該等之中，較佳為選自由具有碳原子數為1以上且10以下的烷基的乙烯基醚單元(烷基乙烯基醚單元)、來自碳原子數為1以上且7以下的單羧酸的乙烯基酯單元(單羧酸乙烯基酯單元)、及將聚乙烯醇與具有碳原子數為1以上且7以下的烷基的醛進行縮醛化而得的構成單元所組成之群。
作為具有碳原子數為1以上且10以下的烷基的乙烯基醚單元之例，可列舉丙基乙烯基醚單元、丁基乙烯基醚單元、2-乙基己基乙烯基醚單元等。作為來自碳原子數為1以上且7以下的單羧酸的乙烯基酯單元之例，可列舉丙酸乙烯酯單元、丁酸乙烯酯單元、戊酸乙烯酯單元、己酸乙烯酯單元等。
使用於在此揭示的研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物，可為沒有變性的PVA (非變性PVA)，亦可為為包含VA單元及非VA單元的共聚物的變性PVA。亦可組合使用非變性PVA與變性PVA。使用於在此揭示的研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物，以不含醚鍵結為佳。
根據在此揭示的技術，即使使用非變性PVA作為聚乙烯醇系聚合物時，亦能夠得到可良好地抑制該非變性PVA的凝集的研磨用組合物。因此，將本發明適用於包含非變性PVA的研磨用組合物更有意義。例如，在並用變性PVA與非變性PVA作為聚乙烯醇系聚合物時，變性PVA的含量相對於聚乙烯醇系聚合物全量，以未滿50重量%為佳，更佳為30重量%以下，進一步更佳為10重量%以下，亦可為5重量%以下，亦可為1重量%以下。在此揭示的研磨用組合物的幾個態樣中，可良好地採用僅包含非變性PVA的聚乙烯醇(PVA)作為聚乙烯醇系聚合物。
使用於在此揭示的研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物的重量平均分子量(Mw)，並無特別限定。聚乙烯醇系聚合物的Mw，通常為2×103 以上，亦可為5×103 以上，亦可為1×104 以上。隨著聚乙烯醇系聚合物的Mw的增大，有提升研磨後的表面潤濕性的趨勢。此外，若聚乙烯醇系聚合物的Mw變高，則有使聚乙烯醇系聚合物的分散穩定性下降的趨勢，因此，本發明的適用意義會變大。從此觀點，在此揭示的研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物的Mw，以3×104 以上為佳，更佳為4×104 以上，進一步更佳為5×104 以上，特佳為6×104 以上(例如，6.5×104 以上)。
使用於在此揭示的研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物的Mw的上限，並無特別限定。聚乙烯醇系聚合物的Mw，通常以100×104 以下較適當，以30×104 以下為佳，亦可為20×104 以下(例如15×104 以下)。從研磨速率與研磨對象物的表面保護並存的觀點，聚乙烯醇系聚合物的Mw，可為10×104 以下，亦可為8×104 以下。
再者，在本說明書，聚乙烯醇系聚合物、分散劑、水溶性高分子及界面活性劑的重量平均分子量(Mw)，可採用基於水系的凝膠滲透層析(GPC)的值(水系，聚環氧乙烷換算)。作為GPC測定裝置，可使用東曹株式會社公司製的機種名「HLC-8320GPC」。測定條件可為如下所示。關於後述實施例亦可採用同樣的方法。
[GPC測定條件]
樣品濃度︰0.1重量%
管柱︰TSKgel GMPWXL
檢測器︰示差折射計
沖提液︰100 mM 硝酸鈉水溶液/乙腈=10~8/0~2
流速︰1 mL/分
測定溫度︰40℃
樣品注入量︰200 μL
>聚乙烯醇系聚合物的分散劑>
在此揭示的研磨用組合物，包含聚乙烯醇系聚合物的分散劑(以下，亦僅稱為「分散劑」。)。根據在此揭示的技術，上述分散劑係在分子中至少具有一個醚鍵結。根據一併包含該分散劑與聚乙烯醇系聚合物的研磨用組合物，可實現抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集而提升分散穩定性的研磨用組合物。在實施在此揭示的技術時，在分子中包含醚鍵結的分散劑有助於抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集的機制，雖無須解明，但是可認為是根據該分散劑，藉由包含在分散劑的醚鍵結的氧原子與聚乙烯醇系聚合物的羥基產生氫鍵，阻礙聚乙烯醇系聚合物的羥基彼此之間的氫鍵。惟，並非僅限定解釋為該機制。
包含於在此揭示的研磨用組合物中的分散劑，只要在分子中包含醚鍵結，可無特別限制地以適當的含量使用各種化合物。包含於在此揭示的研磨用組合物中的分散劑，可為分子中具有1個醚鍵結的化合物，亦可為分子中具有2個以上醚鍵結的聚醚。此外，上述分散劑，可為高分子化合物，亦可為不是高分子化合物。在上述分散劑為高分子化合物時，醚鍵結可包含在高分子的主鏈，亦可包含在側鏈，亦可包含在主鏈與側鏈的雙方。此外，上述分散劑為不是高分子化合物時，該分散劑，可為一般已知作為界面活性劑的化合物。上述分散劑，可以一種單獨或組合二種以上使用。上述分散劑以水溶性為佳。
作為在分子中具有一個醚鍵結的化合物之例，可列舉二乙醚、四氫呋喃等。從在水系研磨用組合物中具有適當的分散性，且提升聚乙烯醇系聚合物的分散穩定性的觀點，上述分散劑，以在分子中具有2個以上醚鍵結的聚醚為佳。
例如，作為可良好地使用的分散劑，可列舉在主鏈具有醚鍵結的聚醚。作為在主鏈具有醚鍵結的聚醚，可列舉，例如，聚乙二醇、聚丙二醇、聚1,4-丁二醇等的氧伸烷基聚合物；聚氧伸乙基烷基醚、聚氧伸乙基烷基苯基醚、聚氧伸乙基烷基胺、聚氧伸乙基脂肪酸酯、聚氧伸乙基甘油醚脂肪酸酯、聚氧伸乙基山梨醇酐脂肪酸酯等的聚氧伸烷基衍生物(例如，聚氧伸烷基加成物)；複數種氧伸烷基的共聚物(例如，二嵌段型共聚物、三嵌段型共聚物、隨機型共聚物、交互共聚物)等。或者，作為別的例，可列舉纖維素衍生物、澱粉衍生物等。
具體而言，可列舉環氧乙烷(EO)與環氧丙烷(PO)的嵌段共聚物(二嵌段型共聚物、PEO(聚環氧乙烷)-PPO(聚環氧丙烷)-PEO型三嵌段型共聚物、PPO-PEO-PPO型的三嵌段共聚物等)、EO與PO的隨機共聚物等的氧伸烷基共聚物；聚乙二醇等的氧伸烷基聚合物；聚氧伸乙基丙基醚、聚氧伸乙基丁基醚、聚氧伸乙基戊基醚、聚氧伸乙基己基醚、聚氧伸乙基辛基醚、聚氧伸乙基2-乙基己基醚、聚氧伸乙基壬基醚、聚氧伸乙基癸基醚、聚氧伸乙基異癸基醚、聚氧伸乙基十三烷基醚、聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基十六烷基醚、聚氧伸乙基硬脂基醚、聚氧伸乙基異硬脂基醚、聚氧伸乙基油基醚等的聚氧伸乙基烷基醚；聚氧伸乙基苯基醚、聚氧伸乙基辛基苯基醚、聚氧伸乙基壬基苯基醚、聚氧伸乙基十二烷基苯基醚等的聚氧伸乙基烷基苯基醚；聚氧伸乙基苯乙烯化苯基醚、聚氧伸乙基月桂基胺、聚氧伸乙基硬脂基胺、聚氧伸乙基油基胺、聚氧伸乙基單月桂酸酯、氧伸乙基單硬脂酸酯、聚氧伸乙基二硬脂酸酯、聚氧伸乙基單油酸酯、聚氧伸乙基二油酸酯、單月桂酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、單櫚棕酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、單硬脂酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、單油酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、三油酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、四油酸聚氧伸乙基山梨醇酐酯、聚氧伸乙基蓖麻油、聚氧伸乙基硬化蓖麻油等的氧伸烷基衍生物。
或者，作為其他具體例，可列舉羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等的纖維素衍生物；α化澱粉、聚三葡萄糖(pullulan)、羧甲基澱粉、環糊精等的澱粉衍生物等。
此外，作為可良好地使用的其他分散劑，可例示在側鏈具有醚鍵結的聚醚。作為在側鏈具有醚鍵結的聚醚，可例示聚丙烯醯嗎啉(polyacryloyl morpholine, PACMO)等。
其中，作為可良好地使用於在此揭示的研磨用組合物的分散劑，可列舉聚氧伸乙基烷基醚、HEC及PACMO。其中，以聚氧伸乙基烷基醚為佳。
可在此使用的聚氧伸乙基烷基醚的烷基的碳原子數，並無特別限定。例如，上述烷基的碳原子數，以5以上為佳，更佳為6以上，進一步更佳為7以上。例如，上述烷基的碳原子數，以12以下為佳，更佳為11以下，進一步更佳為10以下，特佳為9以下。上述烷基的碳原子數，例如，可為8。此外，在聚氧伸乙基烷基醚的環氧乙烷(ethylene oxide)加成莫耳數，並無特別限定，以4以上為佳，更佳為5以上，進一步更佳為6以上，以10以下為佳，更佳為9以下，進一步更佳為8以下，特佳為7以下。從降低研磨後的表面缺陷的觀點，作為使用於在此揭示的研磨用組合物的分散劑，可良好地使用環氧乙烷加成莫耳數為4~10 (例如，6)的聚氧伸乙基辛基醚。
在此揭示的研磨用組合物，從良好地提升聚乙烯醇系聚合物的分散穩定性的觀點，較佳為將包含在研磨用組合物的聚乙烯醇系聚合物與分散劑的含量的比設計成適當的範圍。例如，在研磨用組合物中的聚乙烯醇系聚合物的含量相對於分散劑的含量的莫耳比，以0.01以上且10以下為佳，更佳為0.02以上且5以下(例如，0.04以上且4以下)。
例如，在分散劑為包含聚氧伸乙基烷基醚等的聚氧伸乙基衍生物的態樣中，在研磨用組合物中的聚乙烯醇系聚合物的含量相對於分散劑的含量的莫耳比，以1以下為佳，更佳為0.5以下，進一步更佳為0.1以下(例如，0.07以下)。此外，在該態樣中的聚乙烯醇系聚合物的含量相對於分散劑的含量的莫耳比，通常為0.01以上，以0.02以上為佳，更佳為0.03以上，進一步更佳為0.04以上。以該調配比而含有聚乙烯醇系聚合物與分散劑，可適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集，而容易實現能夠降低研磨後的表面缺陷的研磨用組合物。
例如，在分散劑為包含具有醚鍵結的重複單元的水溶性高分子(典型上為HEC或PACMO)的態樣，在研磨用組合物中的聚乙烯醇系聚合物的含量相對於分散劑的含量的莫耳比，以15以下為佳，更佳為10以下，進一步更佳為5以下(例如，4以下)。此外，在該態樣中的聚乙烯醇系聚合物的含量相對於分散劑的含量的莫耳比，通常為0.1以上，以0.3以上為佳，更佳為0.5以上，進一步更佳為以1以上。以該調配比而含有聚乙烯醇系聚合物與分散劑，可適當地抑制聚乙烯醇系聚合物的凝集，而容易實現能夠降低研磨後的表面缺陷的研磨用組合物。
分散劑的重量平均分子量(Mw)，並無特別限定。分散劑的Mw通常為100以上，較佳為200以上，更佳為300以上。此外，分散劑的Mw，通常為100×104 以下，較佳為70×104 以下，更佳為50×104 以下。
例如，分散劑為聚氧伸乙基烷基醚等的聚氧伸烷基衍生物時，分散劑的Mw，以3000以下為佳，更佳為1500以下，進一步更佳為700以下，特佳為500以下。此外，分散劑為聚氧伸烷基衍生物時，分散劑的Mw，以100以上為佳，更佳為200以上，進一步更佳為300以上。根據包含具有該範圍的Mw之分散劑的研磨用組合物，可大幅地降低研磨後的表面缺陷。
在分散劑為包含具有醚鍵結的重複單元的水溶性高分子(典型上為HEC或PACMO)時，分散劑的Mw可為1×104 以上，亦可為5×104 以上，亦可為10×104 以上，亦可為20×104 以上。此外，分散劑的Mw可為100×104 以下，亦可為50×104 以下，亦可為45×104 以下，亦可為40×104 以下。
在一較佳態樣中，分散劑的Mw較聚乙烯醇系聚合物的Mw小。根據包含具有該Mw的分散劑的研磨用組合物，可適當地保護研磨面，而可大幅地降低研磨後的表面缺陷。
作為可用於在此揭示的研磨用組合物的分散劑，亦可並用Mw為未滿1×104 的化合物與Mw為1×104 以上的化合物。例如，作為上述分散劑，亦可並用聚氧伸乙基烷基醚等的聚氧伸烷基衍生物、與包含具有醚鍵結的重複單元的水溶性高分子(典型上為HEC或PACMO)。可用於在此揭示的研磨用組合物的分散劑，以包含聚氧伸乙基烷基醚等的聚氧伸烷基衍生物為佳。在並用上述聚氧伸烷基衍生物與上述水溶性高分子作為分散劑時，水溶性高分子的含量相對於分散劑全體，以大於50重量%為佳，更佳為70重量%以上，進一步更佳為80重量%以上，亦可為85重量%以上，亦可為90重量%以上。
作為可用於在此揭示的研磨用組合物的分散劑，可以一種單獨使用Mw為未滿1×104 的化合物。例如，亦可實施僅使用聚氧伸乙基烷基醚等的聚氧伸烷基衍生物作為分散劑的態樣。
>水溶性高分子>
在此揭示的研磨用組合物，在不會顯著地妨礙本發明的效果的範圍，亦可視需要而進一步含有上述聚乙烯醇系聚合物及分散劑以外的水溶性高分子。上述水溶性高分子，可在分子中具有選自由陽離子性基、陰離子性基及非離子性基之至少1種官能基。上述水溶性高分子，例如，可在分子中具有羥基、羧基、磺基、1級醯胺結構、雜環結構、乙烯基結構等。從減低凝集物、提升清洗性等的觀點，上述水溶性高分子，可良好地採用非離子性聚合物。
作為上述水溶性高分子之例，可列舉含有氮原子的聚合物等。作為含有氮原子的聚合物，在主鏈含有氮原子的聚合物及在側鏈官能基(側基)具有氮原子的聚合物的任一者均可使用。作為在主鏈含有氮原子的聚合物之例，可列舉N-醯基伸烷基亞胺型單體的單獨聚合物及共聚物。作為N-醯基烯亞胺型單體的具體例，可列舉N-乙醯基伸乙基亞胺，N-丙醯基伸乙基亞胺等。作為在側基具有氮原子的聚合物，可列舉，例如，包含N-乙烯基型的單體單元的聚合物等。例如，可採用N-乙烯基吡咯酮(N-vinyl pyrrolidone)的單獨聚合物及共聚物等。
在此揭示的研磨用組合物，能夠以實質上不包含聚乙烯醇系聚合物及分散劑以外的水溶性高分子的態樣實施。
>界面活性劑>
在此揭示的研磨用組合物，在不會顯著地妨礙本發明的效果的範圍，亦可視需要而含有上述分散劑以外的界面活性劑。作為界面活性劑，陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性的任一者均可使用。在此揭示的研磨用組合物，能夠以實質上不包含分散劑以外的界面活性劑的態樣實施。
>水>
作為在此揭示的研磨用組合物中的水，可良好地使用離子交換水(去離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。使用的水，為了極力迴避對研磨用組合物所含有的其他成分的功能造成阻礙，例如，過渡金屬離子的合計含量以100 ppb以下為佳。可藉由，例如，使用離子交換樹脂去除雜質離子、使用過濾器去除異物、蒸餾等的操作，以提高水的純度。
>鹼性化合物>
在此揭示的研磨用組合物，含有鹼性化合物。在本說明書，所謂鹼性化合物，係指具有溶在水裡會使水溶液的pH上升的功能的化合物。作為鹼性化合物，可使用包含氮的有機或無機的鹼性化合物、鹼金屬的氫氧化物、鹼土金屬的氫氧化物、各種碳酸鹽、碳酸氫鹽等。作為含有氮的鹼性化合物之例，可列舉四級銨化合物、四級鏻化合物、氨、胺(較佳為水溶性胺)等。如此的鹼性化合物，可以一種單獨或組合二種以上使用。
作為鹼金屬的氫氧化合物的具體例，可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等。作為碳酸鹽或碳酸氫鹽的具體例，可列舉碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等。作為胺的具體例，可列舉甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亞甲基二胺、二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、無水哌嗪(anhydrous piperazine)、哌嗪六水合物(piperazine hexahydrate)、1-(2-胺基乙基)哌嗪(1- (2-aminoethyl) piperazine)、N-甲基哌嗪(N-methyl piperazine)、胍、咪唑、三唑等的唑類等。作為四級鏻化合物的具體例，可列舉氫氧化四甲基鏻、氫氧化四乙基鏻等的氫氧化四級鏻。
作為四級銨化合物，可良好地使用四烷基銨鹽、羥烷基三烷基銨鹽等的四級銨鹽(典型上為強鹼)。在該四級銨鹽中的陰離子成分，可為，例如，OH- 、F- 、Cl- 、Br- 、I- 、ClO4 - 、BH4 - 。作為其中較佳之例，可列舉陰離子為OH- 的四級銨鹽，即，氫氧化四級銨。作為氫氧化四級銨的具體例，可列舉氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四戊基銨及氫氧化四己基銨等的氫氧化四烷基銨、氫氧化2-羥乙基三甲基銨(亦稱為膽鹼。)等的氫氧化羥烷基三烷基銨等。
該等鹼性化合物之中，可良好地使用，例如，選自由鹼金屬氫氧化合物、氫氧化四級銨及氨之至少一種鹼性化合物。其中，以氫氧化四烷基銨(例如，氫氧化四甲基銨)及氨為更佳，以氨為特佳。
>其他的成分>
另外，在此揭示的研磨用組合物，在不會顯著地妨礙本發明的效果的範圍，亦可視需要而進一步含有螯合劑、有機酸、有機酸鹽、無機酸、無機酸鹽、防腐劑、防霉劑等的可使用於研磨漿料(典型上可用於矽晶圓的拋光步驟的研磨漿料)的習知的添加劑。
在此揭示的研磨用組合物，以實質上不含氧化劑為佳。在研磨用組合物中含有氧化劑，則會因供給該組合物導致矽基板的表面被氧化而產生氧化膜，而此可能會降低研磨速率。在此，所謂研磨用組合物實質上不含氧化劑，係指至少並不刻意地配合氧化劑，可容許來自原料或製法等所不可避免地包含的微量氧化劑。上述所謂微量，係指氧化劑在研磨用組合物中的莫耳濃度在0.0005莫耳/L以下(較佳為0.0001莫耳/L以下，更佳為0.00001莫耳/L以下，特佳為0.000001莫耳/L以下)。關於一較佳的態樣的研磨用組合物，例如，能夠以不含有過氧化氫、過硫酸鈉、過硫酸銨及二氯異氰尿酸鈉的任一者的態樣實施。
>pH>
在此揭示的研磨用組合物的pH，典型上為8.0以上，較佳為8.5以上為佳，為更佳9.0以上，進一步更佳為9.3以上，例如，為9.5以上。研磨用組合物的pH變高，則有提升研磨速率的傾向。另一方面，從抑制因研磨粒(例如氧化矽粒子)的溶解而降低機械性的研磨作用的觀點，研磨用組合物的pH，以12.0以下較適當，以11.0以下為佳，以10.8以下為更佳，以10.5以下為進一步更佳。
pH，可使用pH計(例如，堀場製作所製的玻璃電極式氫離子濃度指示計(型號F-23))，使用標準緩衝溶液(鄰苯二甲酸pH緩衝溶液 pH：4.01 (25℃)、中性磷酸鹽pH緩衝溶液 pH：6.86 (25℃)、碳酸鹽pH緩衝溶液 pH：10.01 (25℃))進行3點校正之後，將玻璃電極放入測定對象的組合物，測定並掌握經過2分鐘穩定之後的值。
>用途>
在此揭示的技術的研磨用組合物，可適用於具有各種材質及形狀的研磨對象物的研磨。研磨對象物的材質，可為，例如，矽、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦、不鏽鋼等的金屬或半金屬，或該等的合金；石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、玻璃狀碳等的玻璃狀物質；氧化鋁、氧化矽、藍寶石、氮化矽、氮化鉭、碳化鈦等的陶瓷材料；碳化矽、氮化鎵、砷化鎵等的化合物半導體基板材料；聚醯亞胺樹脂等的樹脂材料等。亦可為該等之中的複數材質所構成的研磨對象物。
在此揭示的技術的研磨用組合物，可特別良好地使用於由矽所構成的表面的研磨(典型上為矽晶圓的研磨)。在此所稱矽晶圓的典型例，是矽單結晶晶圓，例如，是切削矽單結晶晶錠而獲得的矽單結晶晶圓。
在此揭示的研磨用組合物，可良好地適用於研磨對象物(例如，矽晶圓)的拋光步驟。在對該研磨對象物，以在此揭示的研磨用組合物進行拋光步驟之前，亦可對在較拋光步驟上游的步驟的研磨對象物，施以磨刷、蝕刻等的一般處理。
在此揭示的研磨用組合物，可良好地使用在，例如，藉由上游步驟將表面粗糙度調製為0.1 nm~100 nm的表面狀態的研磨對象物(例如，矽晶圓)的拋光。研磨對象物質的表面粗糙度Ra，可使用，例如，Schmitt Measurement System Inc公司製的雷射掃描式表面粗糙度計「TMS-3000WRC」測定。使用於最終拋光(完工研磨)或在其之前的拋光是有效的，以使用於最終拋光為特佳。在此，所謂最終拋光，係指在目標物的製造過程的最後的拋光步驟(即，在該步驟之後不會進行進一步的拋光步驟)。
>研磨用組合物>
在此揭示的研磨用組合物，在典型上係以包含該研磨用組合物的研磨液的形態供給到研磨對象物，而使用於該研磨對象物的研磨。上述研磨液，例如，可為將在此揭示的任何一種研磨用組合物稀釋(典型上，以水稀釋)而調製者。或者，亦可將該研磨用組合物原樣使用而作為研磨液。即，在此揭示的技術中的研磨用組合物的概念，包含供給到研磨對象物而用於研磨該研磨對象物的研磨液(工作漿料)、稀釋作為研磨液使用的濃縮液(即，研磨液的原液)的雙方。包含在此揭示的研磨用組合物的研磨液的其他例子，可列舉調整該組合物的pH所形成的研磨液。
(研磨液)
在研磨液中的研磨粒的含量，並無特別限制，典型上為0.01重量%以上，以0.05重量%以上為佳，更佳為0.10重量%以上，例如，為0.15重量%以上。藉由研磨粒的含量的增大，可實現更高的研磨速度。從粒子在研磨用組合物中的分散穩定性的觀點，通常，上述含量，以10重量%以下較適當，較佳為7重量%以下，更佳為5重量%以下，進一步更佳為2重量%以下，例如，為1重量%以下，亦可為0.7重量%以下。在一較佳的態樣中，上述含量亦可為0.5重量%以下，亦可為0.2重量%以下。
在研磨液中的聚乙烯醇系聚合物的濃度，並無特別限制，可為，例如，0.0001重量%以上。從降低霧度等的觀點，較佳的濃度為0.0005重量%以上，更佳為0.001重量%以上，例如，為0.003重量%以上，亦可為0.005重量%以上。此外，從研磨速度等的觀點，聚乙烯醇系聚合物的濃度，通常，以0.2重量%以下為佳，以0.1重量%以下為更佳，亦可為0.05重量%以下(例如，為0.01重量%以下)，亦可為0.008重量%以下。
在研磨液中的分散劑的濃度，並無特別限制，可為，例如，0.0001重量%，較佳為0.0003重量%以上。此外，在研磨液中的分散劑的濃度，通常，以0.2重量%以下為佳，以0.1重量%以下為更佳，亦可為0.05重量%以下。在一較佳的態樣中，在研磨液中的分散劑的濃度，亦可為0.0001重量%以上且0.002重量%以下，亦可為0.0002重量%以上且0.001重量%以下。此外，在另一較佳的態樣中，在研磨液中的分散劑的濃度可為0.005重量%以上且0.03重量%以下。
在此揭示的研磨用組合物包含鹼性化合物時，在研磨液中的鹼性化合物的濃度，並無特別限制。從提升研磨速度等的觀點，通常，上述濃度為研磨液的0.001重量%以上為佳，以0.003重量% (例如，0.005重量%以上)為更佳。此外，從降低霧度等的觀點，上述濃度，以未滿0.3重量%以下較適當，以未滿0.1重量%為佳，以未滿0.05重量% (例如，未滿0.03重量%)為更佳。
(濃縮液)
在此揭示的研磨用組合物，在對研磨對象物供給之前亦可為濃縮的形態(即，研磨液的濃縮液的形態，亦可當作是研磨液的原液。)。如此的濃縮形態的研磨用組合物，從在製造、流通、儲存等時的便利性、降低成本等的觀點，是較有利的。濃縮倍率，並無特別限定，可為，例如，以體積換算為2倍~100倍左右，通常為5倍~50倍左右(例如，為10倍~40倍左右)較適當。
如此的濃縮液，能夠以在所期望的時機稀釋而調製研磨液(工作漿料)，且將該研磨液供給到研磨對象物的態樣使用。上述稀釋，例如，可對上述濃縮液加水混合而進行。
在上述濃縮液中的研磨粒的含量，可為，例如，50重量%以下。從上述濃縮液的操作性(例如，研磨粒的分散穩定性、過濾性等)等的觀點，通常在上述濃縮液中的研磨粒的含量，以45重量%以下為佳，更佳為40重量%以下。此外，從在製造、流通、儲存等時的便利性、降低成本等的觀點，研磨粒的含量，可為，例如，0.5重量%以上，較佳為1重量%以上，更佳為3重量%以上。
(研磨用組合物的調製)
使用於在此揭示的技術的研磨用組合物，可為一劑型，亦可為以二劑型為首的多劑型。例如，可將研磨用組合物的構成成分之中至少包含研磨粒的部分A，與包含剩餘的成分的至少一部分的部分B混合，視需要而在適當的時機將該等混合及稀釋調製研磨液的構成。
研磨用組合物的調製方法，並無特別限定。可使用，例如，翼式攪拌機、超音波分散機、均質儀等的習知的混合裝置，混合構成研磨用組合物的各成分。混合該等成分的態樣，並無特別限定，例如，可將全成分一次同時混合，亦可以適宜設定的順序混合。
>研磨>
在此揭示的研磨用組合物，例如，能夠以包含以下的操作的態樣，而使用於研磨對象物的研磨。以下，說明使用在此揭示的研磨用組合物研磨研磨對象物(例如，矽晶圓)的方法的一良好的態樣。
即，準備包含在此揭示的任何一種研磨用組合物的研磨液。準備上述研磨液，可包含加入調整研磨用組合物的濃度(例如，稀釋)，調整pH等的操作，而調製研磨液。或者，亦可將研磨用組合物原樣使用而作為研磨液。
接著，將研磨液供給到研磨對象物，以常法研磨。例如，進行矽晶圓的完工研磨時，典型上將經過磨刷步驟的矽晶圓安裝在一般的研磨裝置，藉由該研磨裝置的研磨墊，對上述矽晶圓的研磨對象面供給研磨液。典型上，一邊連續供給上述研磨液，一邊將研磨墊壓在矽晶圓的研磨對象面上而使兩者相對移動(例如，旋轉移動)。經過該研磨步驟而完成研磨對象物的研磨。
使用於上述研磨步驟的研磨墊，並無特別限定。可使用例如，發泡聚胺基甲酸酯型、不織布型、皮革型等的研磨墊。各研磨墊，可含有研磨粒，亦可不含研磨粒。通常，可良好地使用不含研磨粒的研磨墊。
使用在此揭示的研磨用組合物研磨的研磨對象物，典型上會進行清洗。清洗可使用適當的清洗液進行。所使用的清洗液，並無特別限定，可使用，例如，在半導體等的領域為一般的SC-1清洗液(氫氧化銨(NH4 OH)、過氧化氫(H2 O2 )及水(H2 O)的混合液)，SC-2清洗液(HCl、H2 O2 及H2 O的混合液)等。清洗液的溫度，例如，可為室溫(典型上為約15℃~25℃)以上，到約90℃程度的範圍。從提升清洗效果的觀點，可良好地使用50℃~85℃左右的清洗液。
以下，說明關於本發明的幾個實施例，惟並非意圖將本發明限定在該實施例所表示者。再者，在以下的說明「份」及「%」，若無特別提及，係重量基準。此外，在以下說明的PVA，均為聚醋酸乙烯酯的皂化物。
>分散穩定性的評價>
如下評價包含使用於以下的實施例的分散劑或分散劑以外的水溶性高分子的水溶液的分散穩定性。首先，如下調製分散穩定性評價用試驗液。
(例1A)
將聚乙烯醇(PVA)、分散劑與水混合，調製包含0.1%PVA，殘部由水組成的水溶液，作成關於例1A的試驗液。作為PVA，使用Mw為7×104 ，皂化度98%以上者。作為分散劑，使用環氧乙烷加成莫耳數6的聚氧伸乙基辛基醚(以下，亦以「C8PEO6」表示。)。
(例2A)
使用Mw為39×104 的聚丙烯醯嗎啉(PACMO)取代C8PEO6而作為分散劑，除此之外，調製以相同濃度包含例1A所使用的相同成分水溶液，作為例2A的試驗液。
(例3A)
使用Mw為26×104 的羥乙基纖維素(HEC)取代C8PEO6而作為分散劑，除此之外，以與例1A相同的方法，調製例3A的試驗液。在例3A的試驗液中的PVA的濃度為0.10%。
(例4A)
除了不使用分散劑以外，調製以相同濃度包含例3A所使用的相同成分的水溶液，作為例4A的試驗液。
(例5A)
使用Mw為1.7×104 的聚乙烯基吡咯酮(PVP)取代C8PEO6，除此之外，以與例1A相同的方法，調製例5A的試驗液。在例5A的試驗液中的PVA的濃度為0.10%，PVP的濃度為0.05%。
(例6A)
除了不使用PVA以外，調製以相同濃度包含例5A所使用的相同成分，的水溶液，作為例6A的試驗液。
在例1A~例3A的各試驗例中，PVA的含量相對於具有醚鍵結的分散劑的含量的莫耳比，分別如表1的該欄所示。
接著，將例1A~6A的各試驗液，採取20 ml，將其放入容量為80 ml的帶蓋容器，在23℃的環境下，以振盪強度300 spm振盪。在振盪容器的期間，每隔12小時以目視確認在容器中有無產生析出物。各試驗液的分散穩定性以如下的3階段進行評價，在上述試驗條件的振盪試驗中，即使振盪72小時以上亦沒有產生析出物者評價為良好(○)，在24小時以上未滿72小時的振盪產生析出物者評價為可(△)，在24小時以下的振盪產生析出物者評價為不良(╳)。將評價結果表示在表1的分散穩定性的欄。
[表1]
如表1所示，包含在分子中具有醚鍵結的分散劑的例1A~例3A的試驗液，與不包含分散劑之例4A~例5A的試驗液相比，可明顯地提升溶液的分散穩定性。此外，由於不含PVA之例6A的試驗液顯示良好的分散穩定性，由此說明損害試驗液的分散穩定性的主要原因是來自PVA的凝集。此外，將使用於例4A的試驗液的PVA，以分子量為1.1×104 ，皂化度98%以上的PVA取代，除此之外，同樣地製作試驗液，同樣地評價分散穩定性，結果該試驗液的分散穩定性的評價為可(△)，由此可知，與該試驗液相比，例4A的試驗液分散穩定性較低。由此，顯示包含分子量高的PVA的試驗液，有容易發生PVA的凝集的傾向。
>前段研磨步驟>
接著，表示適用於以下實施例的前段研磨步驟的內容。
(前段研磨步驟)
調製包含0.9%研磨粒及0.1%鹼性化合物，殘部由水組成的前段研磨用組合物。使用BET徑35 nm的膠態氧化矽作為研磨粒。使用氫氧化鉀(KOH)作為鹼性化合物。
將該前段研磨用組合物原樣使用而作為研磨液(工作漿料)，將作為研磨對象物的矽晶圓以下述前段研磨條件研磨。作為矽晶圓，使用磨刷及蝕刻已完成的直徑300 mm的市售矽單結晶晶圓(傳導型︰P型，結晶方位︰>100>，電阻率︰1Ω‧cm以上且未滿100Ω‧cm，無COP)。
[前段研磨條件]
研磨裝置︰株式會社岡本工作機械製造所製的枚葉研磨機，型式「PNX-332B」
研磨荷重︰20 kPa
定盤轉數︰20 rpm
帶動盤轉數︰20 rpm
研磨墊︰FUJIBO愛媛公司製，產品名「FP55」
研磨液供應速率︰1公升/分
研磨液溫度︰20℃
定盤冷卻水的溫度︰20℃
研磨時間︰2分鐘
>研磨用組合物的調製與完工研磨>
(例1B)
調製包含研磨粒、聚乙烯醇(PVA)、分散劑、與鹼性化合物，殘部由水組成的研磨用組合物，作成關於例1B的研磨用組合物。作為研磨粒，使用BET徑25 nm的膠態氧化矽。作為PVA，使用Mw為7×104 ，皂化度98%以上者。作為分散劑，使用環氧乙烷加成莫耳數6的聚氧伸乙基辛基醚(C8PEO6)。使用氨作為鹼性化合物。在例1B的研磨用組合物中的各成分的濃度，研磨粒為3.3%，PVA為0.11%，鹼性化合物為0.21%。
將該研磨用組合物以去離子水(DIW)稀釋20倍的稀釋液使用而作為研磨液(工作漿料)，將結束上述前段研磨步驟的矽晶圓，以下述完工研磨條件研磨。
[完工研磨條件]
研磨裝置︰株式會社岡本機械製造所製枚葉研磨機，型式「PNX-332B」
研磨荷重︰15 kPa
定盤轉數︰30 rpm
帶動盤轉數︰30 rpm
研磨墊︰FUJIBO愛媛公司製的研磨墊，商品名「POLYPAS27NX」
研磨液供應速率︰2升/分
研磨液的溫度︰20℃
定盤冷卻水的溫度︰20℃
研磨時間︰4分鐘
將研磨後的矽晶圓從研磨裝置取下，使用NH4 OH(29%):H2 O2 (31%):去離子水(DIW)=2:5.3:48(體積比)的清洗液清洗(SC-1清洗)。更具體而言，準備安裝頻率720 kHz的超音波振盪器的清洗槽，在清洗槽收容上述清洗液，保持在70℃，將研磨後的矽晶圓在清洗槽浸漬6分鐘，之後進行使用超純水的沖洗。將該步驟重複2次後，將矽晶圓乾燥。
(例2B)
使用Mw為39×104 的PACMO取代C8PEO6而作為分散劑，除此之外，以相同濃度包含與例1B相同的成分，而調製例2B的研磨用組合物。除了使用該研磨用組合物以外，與例1B同樣地操作，進行上述結束前段研磨步驟的矽晶圓的完工研磨、清洗及乾燥。
(例3B)
使用Mw為26×104 的HEC取代C8PEO6作為分散劑，除此之外，以與例1B同樣的方法，調製例3B的研磨用組合物。在例3B的研磨用組合物中的各成分的濃度，研磨粒為3.3%，PVA為0.10%，鹼性化合物為0.23%。除了使用該研磨用組合物以外，與例1B同樣地操作，進行上述結束前段研磨步驟的矽晶圓的完工研磨、清洗及乾燥。
(例4B)
除了不使用分散劑以外，以與例1B同樣的方法，調製例4B的研磨用組合物。在例4B的研磨用組合物中的各成分的濃度，研磨粒為3.3%，PVA為0.10%，鹼性化合物為0.21%。除了使用該研磨用組合物以外，與例1B同樣地操作，進行上述結束前段研磨步驟的矽晶圓的完工研磨、清洗及乾燥。
(例5B)
使用Mw1.7×104 的PVP取代C8PEO6，除此之外，以與例1B同樣的方法，調製例5B的研磨用組合物。在例5B的研磨用組合物中的各成分的濃度，研磨粒為3.3%，PVA為0.10%，PVP為0.05%，鹼性化合物為0.21%。除了使用該研磨用組合物以外，與例1B同樣地操作，進行上述結束前段研磨步驟的矽晶圓的完工研磨、清洗及乾燥。
(例6B)
除了不使用PVA以外，以相同濃度包含與例5B相同的成分，而調製例6B的研磨用組合物。除了使用該研磨用組合物以外，與例1B同樣地操作，進行上述結束前段研磨步驟的矽晶圓的完工研磨、清洗及乾燥。
在例1B~例3B的各研磨用組合物中，PVA的含量相對於具有醚鍵結的分散劑的含量的莫耳比，分別如表2的該欄所示。
>表面缺陷的評價>
對上述各例所得矽晶圓，進行以下的評價。
(LPD數的測定)
使用晶圓檢查裝置(KLA Tencor公司製，商品名「SURFSCAN SP2 xp」)，量測存在於矽晶圓表面(研磨面)的大於32 nm的LPD的個數。將量測的LPD的個數，以如下的3階段表示於表2的對應欄。LPD的個數越少，表示有降低研磨面的表面缺陷。
◎：100個以下
○：101個以上且1000個以下
╳︰1001個以上
[表2]
如表2所示，包含PVA與分子中具有醚鍵結的分散劑的例1B~例3B的研磨用組合物，與不含分散劑之例4B~例5B的研磨用組合物相比，LPD數明顯地減少，降低了研磨面的表面缺陷。特別是，使用C8PEO6作為分散劑之例1B的研磨用組合物，顯著地降低表面缺陷。
以上，雖然詳細地說明本發明的具體例，惟該等僅為例示，並非限定申請範圍。在申請專利範圍所記載的技術，包含以上所例示具體例的各式各樣的變形、變更。
無。
無。

Claims (7)

  1. 一種研磨用組合物，其為包含研磨粒與水的研磨用組合物，進一步包含： 聚乙烯醇系聚合物與聚乙烯醇系聚合物的分散劑， 上述分散劑，在分子中包含醚鍵結， 上述聚乙烯醇系聚合物的含量相對於上述分散劑的含量的莫耳比為0.01以上且10以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨用組合物，其中上述聚乙烯醇系聚合物的重量平均分子量為3×104 以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨用組合物，其中上述分散劑的重量平均分子量，較上述聚乙烯醇系聚合物的重量平均分子量小。
  4. 如申請專利範圍第1至3項之任何一項之研磨用組合物，其中上述分散劑包含聚氧伸乙基烷基醚。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任何一項之研磨用組合物，其中上述分散劑的重量平均分子量為1500以下。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之任何一項之研磨用組合物，其中上述研磨粒為氧化矽粒子。
  7. 如申請專利範圍第1至6項之任何一項之研磨用組合物，其用於研磨由矽所構成的表面。
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