TW202219234A - 研磨用組成物及其利用 - Google Patents
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Abstract
提供一種研磨用組成物，其係可降低研磨後的基板表面的霧度。該研磨用組成物包含：研磨粒、鹼性化合物、水及由下述式(I)所表示的化合物。下述式(I)中，R
1、R
2、R
3及R
4各自獨立地為選自由氫、烷基、羥基及羥烷基所成的群組之基團。在下述式(I)中不存在羥基的情況，R
1、R
2、R
3及R
4的合計碳數為1以上。
Description
本發明關於一種研磨用組成物及使用該研磨用組成物之研磨方法。
本申請是基於2020年9月24日所申請的日本特許出願2020-159302來主張優先權，該申請的全部內容被收錄於本說明書中以作為參考。
以往，對於金屬或半金屬、非金屬、其氧化物等的材料表面，是使用研磨用組成物來進行精密研磨。例如作為半導體製品的構件等使用的矽晶圓的表面，一般而言，會經過粗磨步驟(粗研磨步驟)與拋光步驟(精密研磨步驟)而完工成高品質的鏡面。上述拋光步驟，典型來說，包括預拋光步驟(預研磨步驟)與完工拋光步驟(最終研磨步驟)。
揭示研磨用組成物的文獻，可列舉例如專利文獻1及2。專利文獻1揭示了ITO膜透明基板等的研磨所使用的研磨用泥漿組成物。另外，專利文獻2揭示了使用研磨用組成物來研磨多結晶矽、矽氮化膜、氧化矽膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特許出願公開2020-002356號公報
專利文獻2：國際公開第2018/131341號
[發明所欲解決的課題]
矽晶圓等的半導體基板其他基板的研磨所使用的研磨用組成物，會需要在研磨後實現較高品質的表面的性能。在該研磨過程中，如果提供可降低研磨後的基板表面的霧度的研磨用組成物，則在實用上是有益的。於是，本發明目的為提供一種研磨用組成物，其可降低研磨後的基板的霧度。
[用於解決課題的手段]
依據本說明書，可提供一種研磨用組成物。該研磨用組成物包含研磨粒、鹼性化合物及水、由下述式(I)所表示的化合物(以下，方便上亦稱為「尿素系化合物」)。利用該研磨用組成物，可降低研磨後的基板表面的霧度。
在幾種合適態樣之中，上述尿素系化合物的含量為0.001重量%以上0.1重量%以下。在該組成時，霧度降低效果可適當地發揮。
在幾種合適態樣之中，上述研磨用組成物進一步包含水溶性高分子。此處揭示的技術所產生的霧度降低效果，在包含尿素系化合物與水溶性高分子的組成時可適當地發揮。
在幾種合適態樣之中，上述研磨用組成物的pH為8.0以上且12.0以下。在pH在上述範圍的組成時，可適當地發揮此處揭示的技術所產生的效果。
此處揭示的研磨用組成物適合於矽晶圓的研磨。藉由使用上述研磨用組成物對矽晶圓進行拋光，可降低霧度，適合實現高品質的矽晶圓表面。尤其，此處揭示的研磨用組成物適合使用於矽晶圓的完工拋光步驟。
另外，依據本說明書，可提供使用此處揭示的任一種研磨用組成物之基板的研磨方法。上述研磨方法包含拋光步驟。在上述拋光步驟之中，使用了包含研磨粒、鹼性化合物及水、由上述式(I)所表示的尿素系化合物的研磨用組成物來研磨基板。
由本說明書所提供的研磨方法，在幾種態樣之中，為矽晶圓的研磨方法。亦即，由此處揭示的技術所產生的霧度降低效果，可在矽晶圓的研磨過程中適當地實現。在幾種合適態樣中，上述研磨方法包含預拋光步驟與完工拋光步驟。而且，在上述完工拋光步驟之中，可使用此處揭示的研磨用組成物來實施研磨。依據該研磨方法，在上述完工拋光步驟之中，研磨後的晶圓表面的霧度會降低，可得到更高品質的矽晶圓表面。
以下說明本發明合適的實施形態。此外，在本說明書之中，特別提及的事項以外的事物而且對於實施本發明而言為必要的事物，可由業界人士根據該領域的先前技術的設計事項來掌握。本發明可根據本說明書所揭示的內容與該領域的技術常識來實施。
＜研磨粒＞
此處揭示的研磨用組成物包含研磨粒。研磨粒會發揮將基板的表面機械研磨的功能。研磨粒的材質或性狀並不受特別限制，可因應研磨用組成物的使用目的或使用態樣等適當地選擇。研磨粒的例子，可列舉無機粒子、有機粒子及有機無機複合粒子。無機粒子的具體例子，可列舉二氧化矽粒子、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、鐵丹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；碳酸鈣或碳酸鋇等的碳酸鹽等。有機粒子的具體例子，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子或聚(甲基)丙烯酸粒子(此處(甲基)丙烯酸是指總括丙烯酸及甲基丙烯酸的意思)、聚丙烯腈粒子等。這種研磨粒可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
上述研磨粒以無機粒子為佳，尤其以由金屬或半金屬的氧化物所形成的粒子為佳，二氧化矽粒子為特佳。在可用來研磨如後述矽晶圓等般具有由矽所形成的表面的基板(例如完工拋光)的研磨用組成物中，研磨粒採用二氧化矽粒子特別有意義。此處揭示的技術，適合以例如上述研磨粒實質上由二氧化矽粒子所形成的態樣來實施。此處「實質上」是指構成研磨粒的粒子95重量%以上(宜為98重量%以上，較佳為99重量%以上，或可為100重量%)為二氧化矽粒子。
二氧化矽粒子的具體例子，可列舉膠狀二氧化矽、發煙二氧化矽、沉降二氧化矽等。二氧化矽粒子可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。從研磨後容易得到表面品質優異的研磨面的觀點看來，以使用膠狀二氧化矽為特佳。膠狀二氧化矽適合採用例如藉由離子交換法，並以水玻璃(矽酸鈉)為原料所製作出的膠狀二氧化矽、或烷氧基化法膠狀二氧化矽(藉由烷氧基矽烷的水解縮合反應所製造出的膠狀二氧化矽)。膠狀二氧化矽可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
研磨粒構成材料(例如構成二氧化矽粒子的二氧化矽)的真比重以1.5以上為佳，較佳為1.6以上，更佳為1.7以上。二氧化矽的真比重的上限並未受到特別限定，典型來說為2.3以下，2.2以下為佳，2.0以下為更佳，例如1.9以下。研磨粒(例如二氧化矽粒子)的真比重，可採用藉由使用乙醇作為置換液的液體置換法所得到的測定值。
研磨粒(典型來說為二氧化矽粒子)的平均一次粒徑並未受到特別限定，從研磨效率等的觀點看來，宜為5nm以上，較佳為10nm以上。從得到較高的研磨效果(例如降低霧度、除去缺陷等的效果)的觀點看來，上述平均一次粒徑以15nm以上為佳，20nm以上(例如超過20nm)為較佳。另外，從防止刮傷等的觀點看來，研磨粒的平均一次粒徑宜為100nm以下，較佳為50nm以下，更佳為45nm以下。從容易得到較低霧度的表面的觀點看來，在幾種態樣之中，研磨粒的平均一次粒徑可為43nm以下或未達40 nm、未達38nm、未達35nm、未達32nm、未達30nm。
此外，在本說明書之中，平均一次粒徑是指由藉由BET法所測得的比表面積(BET值)，藉由平均一次粒徑(nm)=6000/(真密度(g/cm
3)×BET值(m
2/g))的算式所計算出的粒徑(BET粒徑)。上述比表面積，可使用例如Micromeritics公司製的表面積測定裝置，商品名「Flow Sorb II 2300」來測定。
研磨粒(例如二氧化矽粒子)的平均二次粒徑並未受到特別限定，例如可由15nm～300nm左右的範圍適當地選擇。從提升研磨效率的觀點看來，上述平均二次粒徑以30nm以上為佳，35nm以上為較佳。在幾種態樣之中，上述平均二次粒徑可為例如40nm以上或42nm以上，宜為44nm以上。另外，上述平均二次粒徑，通常在250nm以下是有利的，以200nm以下為佳，150nm以下為較佳。在幾種合適態樣之中，上述平均二次粒徑為120nm以下，較佳為100nm以下，更佳為70nm以下，例如可為60nm以下或50nm以下。
此外，在本說明書之中，平均二次粒徑，是指藉由動態光散射法所測得的粒徑(體積平均粒徑)。研磨粒的平均二次粒徑，可藉由例如使用日機裝股份有限公司製的「Nanotrac(註冊商標)UPA-UT151」的動態光散射法來測定。
研磨粒的形狀(外形)可為球形或非球形。呈非球形的粒子的具體例子，可列舉花生狀(亦即花生殼的形狀)、繭狀、金平糖狀、橄欖球狀等。適合採用例如大多數粒子為花生狀或繭狀的研磨粒。
研磨粒的長徑/短徑比的平均值(平均長寬比)原則上為1.0以上，宜為1.05以上，更佳為1.1以上，然而並無特別限定。隨著平均長寬比的增加，可實現更高的研磨效率。另外，研磨粒的平均長寬比，從減少刮傷等的觀點看來，宜為3.0以下，較佳為2.0以下，更佳為1.5以下。
研磨粒的形狀(外形)或平均長寬比，可藉由例如電子顯微鏡觀察來求得。關於求得平均長寬比的具體步驟，例如使用掃描式電子顯微鏡(SEM)，對於既定個數(例如200個)可辨認為獨立粒子的形狀的研磨粒粒子描繪出與各粒子影像外切的最小長方形。然後，對於對各粒子影像描繪出的長方形計算其長邊的長度(長徑的值)除以短邊的長度(短徑的值)之值，定為長徑/短徑比(長寬比)。藉由將上述既定個數的粒子的長寬比取算術平均，可求得平均長寬比。
研磨用組成物中的研磨粒的含量並不受特別限制，例如為0.01重量%以上，以0.05重量%以上為佳，較佳為0.10重量%以上，更佳為0.15重量%以上。隨著研磨粒含量的增加，可實現更高的研磨效率。上述含量以10重量%以下為適當，宜為7重量%以下，較佳為5重量%以下，更佳為2重量%以下，例如可為1重量%以下或0.5重量%以下、0.4重量%以下。藉此可實現較低霧度的表面。上述研磨粒含量，在研磨用組成物以研磨液(工作漿料)的形態來使用的態樣中適合採用。
＜鹼性化合物＞
此處揭示的研磨用組成物含有鹼性化合物。在本說明書中，鹼性化合物，是指具有溶於水使水溶液的pH上昇的功能的化合物。鹼性化合物，可使用含氮的有機或無機的鹼性化合物、含磷的鹼性化合物、鹼金屬的氫氧化物、鹼土族金屬的氫氧化物、各種碳酸鹽或碳酸氫鹽等。含氮的鹼性化合物的例子，可列舉四級銨化合物、氨、胺(宜為水溶性胺)等。含磷的鹼性化合物的例子，可列舉四級鏻化合物。這種鹼性化合物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
鹼金屬的氫氧化物的具體例子，可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等。碳酸鹽或碳酸氫鹽的具體例子，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。胺的具體例子，可列舉甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-胺乙基)乙醇胺、六亞甲基二胺、二乙三胺、三乙四胺、無水哌嗪、哌嗪六水合物、1-(2-胺乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、胍、咪唑或三唑等的唑類等。四級鏻化合物的具體例子，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。
四級銨化合物，可使用四烷基銨鹽、羥烷基三烷基銨鹽等的四級銨鹽(典型來說為強鹼)。該四級銨鹽中的陰離子成分，可為例如OH
-、F
-、Cl
-、Br
-、I
-、ClO
4 -、BH
4 -等。上述四級銨化合物的例子，可列舉陰離子為OH
－的四級銨鹽，亦即氫氧化四級銨。氫氧化四級銨的具體例子，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。
這些鹼性化合物之中，適合使用例如選自鹼金屬氫氧化物、氫氧化四級銨及氨的至少一種鹼性化合物。尤其以氫氧化四烷基銨(例如氫氧化四甲基銨)及氨為較佳，氨為特佳。
鹼性化合物相對於研磨用組成物總量的含量並不受特別限制。從提升研磨效率等的觀點看來，通常以將上述含量定在0.0005重量%以上為適當，0.001重量%以上為佳，0.003重量%以上為更佳。另外，從降低霧度等的觀點看來，上述含量以定在未達0.1重量%為適當，未達0.05重量%為佳，未達0.03重量%(例如未達0.025重量%，甚至未達0.01重量%)為較佳。此外，在將兩種以上組合使用的情況，上述含量是指兩種以上的鹼性化合物的合計含量。這些含量適合使用於例如被供給至基板的研磨液(工作漿料)中的含量。
＜水＞
此處揭示的研磨用組成物所含的水，適合使用離子交換水(去離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。為了儘可能避免阻礙研磨用組成物中所含的其他成分的功能，所使用的水中例如過渡金屬離子的合計含量以100ppb以下為佳。可藉由例如利用離子交換樹脂除去雜質離子、利用過濾器除去異物、蒸餾等的操作來提高水的純度。此外，此處揭示的研磨用組成物，亦可因應必要進一步含有可與水均勻混合的有機溶劑(低級醇、低級酮等)。研磨用組成物所含的溶劑以90體積%以上為水為佳，95體積%以上(例如99～100體積%)為水為較佳。
＜尿素系化合物＞
此處揭示的研磨用組成物包含由下述式(I)所表示的化合物(含有尿素構造的化合物，亦即尿素系化合物)。此處，下述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4各自獨立地為選自由氫、烷基、羥基及羥烷基所成的群組之基團。而且，在下述式(I)中不存在羥基的情況，R
1、R
2、R
3及R
4的合計碳數為1以上。換言之，在下述式(I)中存在羥基的情況，R
1、R
2、R
3及R
4的合計碳數可為1以上或未達1(亦即合計碳數為0)。此處揭示的研磨用組成物，可單獨使用由下述式(I)所表示的尿素系化合物的一種，或將兩種以上組合使用。
在由上述式(I)所表示的尿素系化合物不含羥基的情況，上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4的合計碳數為1以上(例如1～10)，例如可為2以上，宜為3以上(例如3～10)，較佳為4以上(例如4～8、適合是在4～6)。上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4含有1或2個以上的烷基的情況，各烷基的碳數並未受到特別限定，例如為1～10，宜為1～4(例如1、2或3)。尿素系化合物中的烷基數目可選自1～4(例如2、3或4)的範圍。上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4可包含或不包含氫。在上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4的至少一者為氫的情況，氫的數目為1～3，例如1或2。該尿素系化合物，可列舉例如1-甲基尿素、1-乙基尿素、1,1-二甲基尿素、1,3-二甲基尿素、1-丙基尿素、1,1,3-三甲基尿素、1-丁基尿素、1,1-二乙基尿素、1,3-二乙基尿素、四甲基尿素、四乙基尿素等。尤其適合使用1-丙基尿素、1,1,3-三甲基尿素、1-丁基尿素、1,1-二乙基尿素、1,3-二乙基尿素、四甲基尿素、四乙基尿素等。
在由上述式(I)所表示的尿素系化合物包含羥基的情況，上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4包含羥基或羥烷基1個以上(例如1～4個，宜為2或3個)。從有效地降低霧度的觀點看來，以包含羥基的尿素系化合物為佳。上述式(I)中，R
1、R
2、R
3及R
4全部可為羥基或羥烷基，並且上述R
1、R
2、R
3及R
4之中1、2或3者具有選自羥基及羥烷基的基團。另外，在上述式(I)中存在羥基的情況，R
1、R
2、R
3及R
4的合計碳數可為1以上(例如1～10)或未達1(亦即合計碳數為0)。在上述R
1、R
2、R
3及R
4的至少一者為羥烷基的情況，羥烷基的碳數，例如為1～10，宜為1～4(較佳為1或2)。上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4可包含或可不含烷基。在上述R
1、R
2、R
3及R
4包含1或2個以上的烷基的情況，各烷基的碳數並未受到特別限定，例如為1～10，宜為1～4(例如1、2或3)。尿素系化合物中的烷基數目可選自0～3(例如0、1或2)的範圍。上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4可不為氫，或R
1、R
2、R
3及R
4之中可至少一者為氫。在上述式(I)中的R
1、R
2、R
3及R
4包含氫的情況，氫的數目為1～3，例如1或2。該尿素系化合物，可列舉例如羥基尿素、2-羥甲基尿素、2-羥乙基尿素、2-羥丙基尿素、2-羥丁基尿素、1,3-(羥甲基)尿素、1,3-(羥乙基)尿素等。尤其適合使用1,3-(羥甲基)尿素。
上述尿素系化合物的分子量為74以上，可為76以上，宜為90以上，較佳為100以上或110以上。上述分子量的上限並不受限於特定範圍，例如可為300以下，從對研磨用組成物的溶解性等的觀點看來，可為200以下或150以下。尿素系化合物的分子量可採用由化學式計算出的分子量。
研磨用組成物中的尿素系化合物的含量，只要能夠發揮此處揭示的技術所產生的效果，則不受特別限制，從發揮尿素系化合物的添加效果(亦即霧度降低效果)的觀點看來，可定為0.0001重量%以上，以0.001重量%以上為佳，或可為0.002重量%以上，0.003重量%以上。在幾種合適態樣之中，研磨用組成物中的尿素系化合物的含量為0.005重量%以上，較佳為0.01重量%以上，更佳為0.03重量%以上。另外，上述尿素系化合物的含量的上限並未受到特別限定，例如為1重量%以下，以0.1重量%以下(未達0.1重量%)為佳，較佳為0.08重量%以下，或可為0.06重量%以下。此外，在上述研磨用組成物包含兩種以上的尿素系化合物的情況，上述含量是指該研磨用組成物所含的全部的尿素系化合物的合計含量(重量基準的含量)。
＜水溶性高分子＞
此處揭示的研磨用組成物可包含水溶性高分子。水溶性高分子有助於保護基板表面或提升研磨後的基板表面的潤濕性等。在幾種態樣之中，水溶性高分子可列舉在分子中包含羥基、羧基、醯氧基、磺酸基、醯胺構造、醯亞胺構造、四級銨構造、雜環構造、乙烯基構造等的化合物。水溶性高分子，可使用例如纖維素衍生物、澱粉衍生物、包含氧伸烷基單元的聚合物、聚乙烯醇系聚合物、包含氮原子的聚合物等，包含氮原子的聚合物的一個態樣，可使用N-乙烯基型聚合物、N-(甲基)丙烯醯基型聚合物等。水溶性高分子可為來自天然物的聚合物或合成聚合物。水溶性高分子可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
在幾種態樣中，水溶性高分子可使用來自天然物的聚合物。來自天然物的聚合物可列舉纖維素衍生物或澱粉衍生物。來自天然物的聚合物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
在幾種合適態樣中，水溶性高分子可使用纖維素衍生物。此處，纖維素衍生物是包含β-葡萄糖單元作為主要重複單元的聚合物。纖維素衍生物的具體例子，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。尤其以HEC為佳。纖維素衍生物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
在其他幾種態樣中，水溶性高分子可使用澱粉衍生物。澱粉衍生物是包含α-葡萄糖單元作為主重複單元的聚合物，可列舉例如α化澱粉、普魯蘭多醣、羧甲基澱粉、環糊精等。澱粉衍生物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
在其他幾種態樣中，水溶性高分子可使用合成聚合物。此處揭示的霧度改善效果，在水溶性高分子使用合成聚合物的態樣之中可適當地發揮。合成聚合物可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
在幾種合適態樣中，水溶性高分子可使用包含氧伸烷基單元的聚合物。包含氧伸烷基單元的聚合物，可例示聚環氧乙烷(PEO)、環氧乙烷(EO)與環氧丙烷(PO)或環氧丁烷(BO)的嵌段共聚物、EO與PO或BO的隨機共聚物等。其中以EO與PO的嵌段共聚物或EO與PO的隨機共聚物為佳。EO與PO的嵌段共聚物，可為包含PEO嵌段與聚環氧丙烷(PPO)嵌段的二嵌段共聚物、或三嵌段共聚物等。上述三嵌段共聚物的例子，包括了PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物及PPO-PEO-PPO型三嵌段共聚物。通常以PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物為較佳。
此外，在本說明書中，在沒有特別記載的情況，共聚物是指總括隨機共聚物、交互共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等的各種共聚物的意思。
在EO與PO的嵌段共聚物或隨機共聚物之中，構成該共聚物的EO與PO的莫耳比(EO/PO)，從對水的溶解性或洗淨性等的觀點看來，以大於1為佳，2以上為較佳，3以上(例如5以上)為更佳。
在幾種合適態樣中，水溶性高分子可使用聚乙烯醇系聚合物。此處揭示的技術所產生的效果，可藉由包含聚乙烯醇系聚合物的組成更適當地實現。聚乙烯醇系聚合物，是指包含乙烯醇單元(以下亦稱為「VA單元」)作為其重複單元的聚合物。聚乙烯醇系聚合物可只包含VA單元作為重複單元，或可包含VA單元以及VA單元以外的重複單元(以下亦稱為「非VA單元」)。聚乙烯醇系聚合物可為包含VA單元與非VA單元的隨機共聚物，或可為嵌段共聚物、交互共聚物、接枝共聚物。聚乙烯醇系聚合物可只包含一種非VA單元，或可包含兩種以上的非VA單元。
上述聚乙烯醇系聚合物，可為並未改質的聚乙烯醇(非改質PVA)，或可為改質聚乙烯醇(改質PVA)。此處非改質PVA，是指實質上不含藉由使聚醋酸乙烯酯水解(皂化)所產生，醋酸乙烯酯發生乙烯基聚合而成的構造的重複單元(-CH
2-CH(OCOCH
3)-)及VA單元以外的重複單元的聚乙烯醇系聚合物。上述非改質PVA的皂化度，例如可為60%以上，從水溶性的觀點看來，可為70%以上或80%以上，90%以上。
聚乙烯醇系聚合物，可為包含VA單元與具有選自氧伸烷基、羧基、磺酸基、胺基、羥基、醯胺基、醯亞胺基、腈基、醚基、酯基及其鹽的至少一種構造的非VA單元的改質PVA。另外，改質PVA中所可包含的非VA單元，可為例如後述N-乙烯基型單體或來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元、來自乙烯的重複單元、來自烷基乙烯基醚的重複單元、來自碳原子數3以上的單羧酸的乙烯酯的重複單元等，然而並不受其限定。上述N-乙烯基型單體的一個適合例子，可列舉N-乙烯基吡咯烷酮。上述N-(甲基)丙烯醯基型單體的一個適合例子，可列舉N-(甲基)丙烯醯基嗎啉。上述烷基乙烯基醚，可為例如丙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、2-乙基己基乙烯基醚等的具有碳原子數1以上且10以下的烷基的乙烯基醚。上述碳原子數3以上的單羧酸之乙烯酯，可為例如丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯等的碳原子數3以上且7以下的單羧酸的乙烯酯。另外，聚乙烯醇系聚合物，可為以醛使聚乙烯醇系聚合物所含的VA單元的一部分縮醛化而成的改質PVA。上述醛適合使用例如烷基醛，以具有碳原子數1以上且7以下的烷基的烷基醛為佳，尤其以乙醛、正丙醛、正丁醛、正戊醛為佳。聚乙烯醇系聚合物亦可使用導入四級銨構造等的陽離子性基的陽離子改質聚乙烯醇。上述陽離子改質聚乙烯醇，可列舉例如由二烯丙基二烷基銨鹽、N-(甲基)丙烯醯基胺基烷基-N,N,N-三烷基銨鹽等的具有陽離子性基的單體導入陽離子性基的聚乙烯醇。
VA單元的莫耳數在構成聚乙烯醇系聚合物的所有重複單元的總莫耳數中所占的比例，例如可為5%以上或10%以上、20%以上、30%以上。在幾種態樣之中，上述VA單元的莫耳數的比例可為50%以上或65%以上、75%以上、80%以上、90%以上(例如95%以上或98%以上)，然而並無特別限定。構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元實質上100%可為VA單元。此處「實質上100%」，是指至少不刻意地在聚乙烯醇系聚合物中含有非VA單元，典型來說為非VA單元的莫耳數在所有重複單元的總莫耳數中所占的比例未達2%(例如未達1%)，包括0%的情況。在其他幾種態樣之中，VA單元的莫耳數在構成聚乙烯醇系聚合物的所有重複單元的總莫耳數中所占的比例，例如可為95%以下或90%以下、80%以下、70%以下。
聚乙烯醇系聚合物中的VA單元含量(重量基準的含量)，例如可為5重量%以上或10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上。在幾種態樣之中，上述VA單元含量可為50重量%以上(例如超過50重量%)或70重量%以上、80重量%以上(例如90重量%以上或95重量%以上、98重量%以上)，然而並無特別限定。構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元實質上100重量%可為VA單元。此處「實質上100重量%」，是指至少不刻意地含有非VA單元作為構成聚乙烯醇系聚合物的重複單元，典型來說是指聚乙烯醇系聚合物中的非VA單元含量未達2重量%(例如未達1重量%)。在其他幾種態樣之中，聚乙烯醇系聚合物中的VA單元含量，例如可為95重量%以下或90重量%以下、80重量%以下、70重量%以下。
聚乙烯醇系聚合物，在相同分子內亦可包含VA單元含量不同的多個聚合物鏈。此處聚合物鏈，是指構成一個聚合物分子的一部分的部分(片段)。例如聚乙烯醇系聚合物，在相同分子內可包含VA單元含量高於50重量%的聚合物鏈A與VA單元含量低於50重量%(亦即非VA單元含量高於50重量%)的聚合物鏈B。
聚合物鏈A可只包含VA單元作為重複單元，或可包含VA單元以及非VA單元。聚合物鏈A中的VA單元含量可為60重量%以上或70重量%以上、80重量%以上、90重量%以上。在幾種態樣之中，聚合物鏈A中的VA單元含量可為95重量%以上或98重量%以上。構成聚合物鏈A的重複單元實質上100重量%可為VA單元。
聚合物鏈B可只包含非VA單元作為重複單元，或可包含非VA單元以及VA單元。聚合物鏈B中的非VA單元含量可為60重量%以上或70重量%以上、80重量%以上、90重量%以上。在幾種態樣之中，聚合物鏈B中的非VA單元含量可為95重量%以上或98重量%以上。構成聚合物鏈B的重複單元實質上100重量%可為非VA單元。
相同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的例子，可列舉包含這些聚合物鏈的嵌段共聚物或接枝共聚物。上述接枝共聚物可為在聚合物鏈A(主鏈)上接枝聚合物鏈B(側鏈)的構造的接枝共聚物，或可為在聚合物鏈B(主鏈)上接枝聚合物鏈A(側鏈)的構造的接枝共聚物。在其中一個態樣之中，可使用在聚合物鏈A上接枝聚合物鏈B的構造的聚乙烯醇系聚合物。
聚合物鏈B的例子，可列舉以來自N-乙烯基型單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈、以來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈、以氧伸烷基單元為主重複單元的聚合物鏈等。此外，在本說明書之中，在沒有特別記載的情況，主重複單元是指以超過50重量%包含的重複單元。
聚合物鏈B的一個適合例子，可列舉以N-乙烯基型單體為主重複單元的聚合物鏈，亦即N-乙烯基系聚合物鏈。N-乙烯基系聚合物鏈中來自N-乙烯基型單體的重複單元的含量，典型來說超過50重量%，可為70重量%以上或85重量%以上、95重量%以上。聚合物鏈B實質上全部可為來自N-乙烯基型單體的重複單元。
在此說明書之中，N-乙烯基型單體的例子，包括了具有含氮的雜環(例如內醯胺環)的單體及N-乙烯基鏈狀醯胺。N-乙烯基內醯胺型單體的具體例子，可列舉N-乙烯基吡咯烷酮、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-嗎啉二酮等。N-乙烯基鏈狀醯胺的具體例子，可列舉N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基丙酸醯胺、N-乙烯基酪酸醯胺等。聚合物鏈B可為例如其重複單元超過50重量%(例如70重量%以上或85重量%以上、95重量%以上)為N-乙烯基吡咯烷酮單元的N-乙烯基系聚合物鏈。構成聚合物鏈B的重複單元實質上全部可為N-乙烯基吡咯烷酮單元。
聚合物鏈B的其他例子，可列舉以來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元為主重複單元的聚合物鏈，亦即，N-(甲基)丙烯醯基系聚合物鏈。N-(甲基)丙烯醯基系聚合物鏈中來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元的含量，典型來說為超過50重量%，可為70重量%以上或85重量%以上、95重量%以上。聚合物鏈B實質上全部可為來自N-(甲基)丙烯醯基型單體的重複單元。
在此說明書之中，N-(甲基)丙烯醯基型單體的例子，包括了具有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。具有N-(甲基)丙烯醯基的鏈狀醯胺的例子，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)丙烯醯胺等。具有N-(甲基)丙烯醯基的環狀醯胺的例子，可列舉N-(甲基)丙烯醯基嗎啉、N-(甲基)丙烯醯基吡咯啶等。
聚合物鏈B的其他例子，可列舉包含氧伸烷基單元作為主重複單元的聚合物鏈，亦即氧伸烷基系聚合物鏈。氧伸烷基系聚合物鏈中的氧伸烷基單元的含量，典型來說超過50重量%，可為70重量%以上或85重量%以上、95重量%以上。聚合物鏈B所含的重複單元實質上全部可為氧伸烷基單元。
氧伸烷基單元的例子，可列舉氧伸乙基單元、氧伸丙基單元、氧伸丁基單元等。這種氧伸烷基單元可為來自所對應的各環氧烷的重複單元。氧伸烷基系聚合物鏈中所含的氧伸烷基單元可為一種或兩種以上。例如可為包含氧伸乙基單元與氧伸丙基單元的組合的氧伸烷基系聚合物鏈。在包含兩種以上的氧伸烷基單元的氧伸烷基系聚合物鏈之中，這些氧伸烷基單元可為所對應的環氧烷的隨機共聚物、嵌段共聚物、交互共聚物或接枝共聚物。
聚合物鏈B更多的其他例子，可列舉包含來自烷基乙烯基醚(例如具有碳原子數1以上且10以下的烷基的乙烯基醚)的重複單元的聚合物鏈、包含來自單羧酸乙烯酯(例如碳原子數3以上的單羧酸之乙烯酯)的重複單元的聚合物鏈、導入陽離子性基(例如具有四級銨構造的陽離子性基)的聚合物鏈等。
從提升降低霧度的性能的觀點看來，此處揭示的技術中作為水溶性高分子的聚乙烯醇系聚合物，以包含VA單元及非VA單元的共聚物的改質聚乙烯醇為佳。另外，作為水溶性高分子的聚乙烯醇系聚合物的皂化度，通常為50莫耳%以上，宜為65莫耳%以上，較佳為70莫耳%以上，例如75莫耳%以上。此外，聚乙烯醇系聚合物的皂化度原則上為100莫耳%以下。
在其他幾種態樣之中，水溶性高分子可使用N-乙烯基型聚合物。N-乙烯基型聚合物的例子，包括了包含來自具有含氮的雜環(例如內醯胺環)的單體的重複單元的聚合物。這種聚合物的例子，包括了N-乙烯基內醯胺型單體的同元聚合物及共聚物(例如N-乙烯基內醯胺型單體的共聚合比例超過50重量%的共聚物)、N-乙烯基鏈狀醯胺的同元聚合物及共聚物(例如N-乙烯基鏈狀醯胺的共聚合比例超過50重量%的共聚物)等。
N-乙烯基內醯胺型單體(亦即一分子內具有內醯胺構造與N-乙烯基的化合物)的具體例子，可列舉N-乙烯基吡咯烷酮(VP)、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基嗎啉酮、N-乙烯基己內醯胺(VC)、N-乙烯基-1,3-噁嗪-2-酮、N-乙烯基-3,5-嗎啉二酮等。包含N-乙烯基內醯胺型單體單元的聚合物的具體例子，可列舉聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基己內醯胺、VP與VC的隨機共聚物、VP及VC的一者或兩者與其他乙烯基單體(例如丙烯酸系單體、乙烯酯系單體等)的隨機共聚物、包含含VP及VC的一者或兩者的聚合物鏈的嵌段共聚物、交互共聚物或接枝共聚物等。
N-乙烯基鏈狀醯胺的具體例子，可列舉N-乙烯基乙醯胺、N-乙烯基丙酸醯胺、N-乙烯基酪酸醯胺等。
在其他幾種態樣之中，水溶性高分子可使用N-(甲基)丙烯醯基型聚合物。N-(甲基)丙烯醯基型聚合物的例子，包括了N-(甲基)丙烯醯基型單體的同元聚合物及共聚物(典型來說為N-(甲基)丙烯醯基型單體的共聚合比例超過50重量%的共聚物)。N-(甲基)丙烯醯基型單體的例子，包括了具有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。
具有N-(甲基)丙烯醯基的鏈狀醯胺的例子，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)丙烯醯胺等。包含具有N-(甲基)丙烯醯基的鏈狀醯胺作為單體單元的聚合物的例子，可列舉N-異丙基丙烯醯胺的同元聚合物及N-異丙基丙烯醯胺的共聚物(例如N-異丙基丙烯醯胺的共聚合比例超過50重量%的共聚物)。
具有N-(甲基)丙烯醯基的環狀醯胺的例子，可列舉N-丙烯醯基嗎啉、N-丙烯醯基硫代嗎啉、N-丙烯醯基哌啶、N-丙烯醯基吡咯啶、N-甲基丙烯醯基嗎啉、N-甲基丙烯醯基哌啶、N-甲基丙烯醯基吡咯啶等。包含具有N-(甲基)丙烯醯基的環狀醯胺作為單體單元的聚合物的例子，可列舉丙烯醯基嗎啉系聚合物(PACMO)。丙烯醯基嗎啉系聚合物的典型例子，可列舉N-丙烯醯基嗎啉(ACMO)的同元聚合物及ACMO的共聚物(例如ACMO的共聚合比例超過50重量%的共聚物)。在丙烯醯基嗎啉系聚合物之中，ACMO單元的莫耳數在所有重複單元的總莫耳數中所占的比例，通常為50%以上，以80%以上(例如90%以上，典型來說為95%以上)為適當。水溶性高分子所有的重複單元可實質上由ACMO單元所構成。
此處揭示的技術之中，水溶性高分子的重量平均分子量(Mw)並未受到特別限定。水溶性高分子的Mw例如可為大概200×10
4以下，以大概150×10
4以下為適當，從洗淨性等的觀點看來，宜為大概100×10
4以下，或可為大概50×10
4以下。另外，從研磨表面的保護性的觀點看來，水溶性高分子的Mw例如可為0.2×10
4以上，以0.5×10
4以上為佳。在幾種態樣之中，上述Mw以1.0×10
4以上為適當，可為2×10
4以上，例如5×10
4以上。
此處揭示的技術之中，合適的水溶性高分子化合物的分子量的範圍，會依照所使用的聚合物的種類而不同。例如纖維素衍生物及澱粉衍生物的Mw分別可定在大概200×10
4以下，以150×10
4以下為適當。上述Mw可為大概100×10
4以下或大概50×10
4以下(例如大概30×10
4以下)。另外，從研磨表面的保護性的觀點看來，上述Mw例如為大概0.2×10
4以上，以大概0.5×10
4以上為適當，宜為大概1.0×10
4以上，較佳為大概3.0×10
4以上，更佳為大概10×10
4以上，或可為大概20×10
4以上。
另外，例如聚乙烯醇系聚合物及包含氮原子的聚合物的Mw分別可定為100×10
4以下，以60×10
4以下為適當。從濃縮效率等的觀點看來，上述Mw可為30×10
4以下，宜為20×10
4以下，例如可為10×10
4以下，典型來說為8×10
4以下。另外，從適合保護研磨表面，降低霧度的觀點看來，Mw可為例如0.2×10
4以上，通常以0.5×10
4以上為佳。在幾種態樣之中，Mw以1.0×10
4以上為適當，宜為1.5×10
4以上，較佳為2×10
4以上，更佳為3×10
4以上，例如可為4×10
4以上或5×10
4以上。
水溶性高分子的Mw，可採用由根據水系的凝膠滲透層析(GPC)所得到的值(水系、聚環氧乙烷換算)計算出的分子量。GPC測定裝置可使用東曹股份有限公司製的機種名「HLC-8320GPC」。測定可依照例如下述條件來進行。後述實施例也可採用同樣的方法。
[GPC測定條件]
樣品濃度：0.1重量%
管柱：TSKgel GMPWXL
偵測器：示差折射計
溶離液：100mM 硝酸鈉水溶液/乙腈=10～8/0～2
流速：1mL/分鐘
測定溫度：40℃
樣品注入量：200μL
從減少凝集物或提升洗淨性等的觀點看來，水溶性高分子適合採用非離子性的聚合物。另外，從控制化學構造或純度的容易性的觀點看來，水溶性高分子適合採用合成聚合物。例如在此處揭示的技術以包含合成聚合物作為水溶性高分子的態樣來實施的情況，研磨用組成物可實質上不使用來自天然物的聚合物作為水溶性高分子。此處，實質上不使用是指來自天然物的聚合物的使用量相對於水溶性高分子的合計含量100重量份，典型來說為3重量份以下，宜為1重量份以下，包括0重量份或偵測極限以下。
研磨用組成物中的水溶性高分子的含量(重量基準的含量)並未受到特別限定。例如可定在1.0×10
-4重量%以上。從降低霧度等的觀點看來，合適的含量為5.0×10
-4重量%以上，較佳為1.0×10
-3重量%以上，更佳為2.0×10
-3重量%以上，例如5.0×10
-3重量%以上。另外，從研磨除去速度等的觀點看來，以將上述含量定在0.2重量%以下為佳，定在0.1重量%以下為較佳，定在0.05重量%以下(例如0.02重量%以下，甚至0.015重量%以下)為更佳。此外，在上述研磨用組成物包含兩種以上的水溶性高分子的情況，上述含量是指該研磨用組成物所含的全部的水溶性高分子的合計含量(重量基準的含量)。這些含量適合使用於例如被供給至基板的研磨液(工作漿料)中的含量。
水溶性高分子的含量(包含兩種以上的水溶性高分子的情況為其合計量)還可藉由和研磨粒的相對關係來規定。在幾種態樣之中，水溶性高分子相對於研磨粒100重量份的含量，例如可定在0.01重量份以上，從霧度降低等的觀點看來，以定在0.1重量份以上為適當，宜為0.5重量份以上，較佳為1重量份以上，更佳為3重量份以上，例如可為4重量份以上，然而並無特別限定。另外，水溶性高分子相對於研磨粒100重量份的含量，例如可為50重量份以下或30重量份以下。研磨用組成物的分散安定性等的觀點看來，在幾種態樣之中，水溶性高分子相對於研磨粒100重量份的含量，以定在15重量份以下為適當，宜為10重量份以下，可定在8重量份以下或7重量份以下。
＜其他成分＞
此處揭示的研磨用組成物，在不顯著妨礙本發明之效果的範圍，亦可因應必要進一步含有例如界面活性劑、有機酸、有機酸鹽、無機酸、無機酸鹽、螯合劑、防腐劑、防黴劑等的可使用於研磨用組成物(例如使用於矽晶圓的完工拋光步驟的研磨用組成物)的周知添加劑。
此處揭示的研磨用組成物，可因應必要含有界面活性劑。藉由使研磨用組成物含有界面活性劑，能夠更良好地降低研磨後的研磨對象物表面的霧度。界面活性劑可使用陰離子性、陽離子性、非離子性、兩性的任一種。通常適合採用陰離子性或非離子性的界面活性劑。從低起泡性或pH調整的容易性的觀點看來，以非離子性的界面活性劑為較佳。可列舉例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基二醇等的氧伸烷基聚合物；聚氧伸乙基烷醚、聚氧伸乙基烷基苯醚、聚氧伸乙基烷基胺、聚氧伸乙基脂肪酸酯、聚氧乙二醇醚脂肪酸酯、聚氧伸乙基去水山梨醇脂肪酸酯等的聚氧伸烷基衍生物(例如聚氧伸烷基加成物)；多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)等的非離子性界面活性劑。上述界面活性劑以包含含有聚氧伸烷基構造的界面活性劑為佳。界面活性劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。
含有聚氧伸烷基構造的非離子性界面活性劑的具體例子，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型三嵌段體、PPO-PEO-PPO型三嵌段共聚物等)、EO與PO的隨機共聚物、聚氧乙二醇、聚氧伸乙基丙基醚、聚氧伸乙基丁醚、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、聚氧伸乙基十三烷醚、聚氧伸乙基月桂基醚、聚氧伸乙基鯨蠟基醚、聚氧伸乙基硬脂醯基醚、聚氧伸乙基異硬脂醯基醚、聚氧伸乙基油醚、聚氧伸乙基苯醚、聚氧伸乙基辛基苯醚、聚氧伸乙基壬基苯醚、聚氧伸乙基十二烷基苯醚、聚氧伸乙基苯乙烯化苯醚、聚氧伸乙基月桂基胺、聚氧伸乙基硬脂醯基胺、聚氧伸乙基油胺、聚氧伸乙基單月桂酸酯、聚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去水山梨醇、單棕櫚酸聚氧伸乙基去水山梨醇、單硬脂酸聚氧伸乙基去水山梨醇、單油酸聚氧伸乙基去水山梨醇、三油酸聚氧伸乙基去水山梨醇、四油酸聚氧伸乙基山梨醇、聚氧伸乙基蓖麻油、聚氧伸乙基硬化蓖麻油等。特別合適的界面活性劑，可列舉EO與PO的嵌段共聚物(尤其是PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物)、EO與PO的隨機共聚物及聚氧伸乙基烷醚(例如聚氧伸乙基癸基醚)。
界面活性劑的重量平均分子量(Mws)，典型來說未達2000，從過濾性或洗淨性等的觀點看來，以1900以下(例如未達1800)為佳。另外，界面活性劑的Mws，從界面活化能力等的觀點看來，通常以200以上為適當，從霧度降低效果等的觀點看來，以250以上(例如300以上)為佳。界面活性劑的Mws的較佳的範圍，會依照該界面活性劑的種類而有所不同。例如在界面活性劑使用聚氧伸乙基烷醚的情況，其Mws以1500以下為佳，或可為1000以下(例如500以下)。另外，例如在界面活性劑使用PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物的情況，其Mws例如可為500以上或1000以上，甚至可為1200以上。界面活性劑的分子量，可採用藉由上述GPC求得的重量平均分子量(Mw)或由化學式計算出的分子量。
在此處揭示的研磨用組成物包含界面活性劑的情況，其含量只要在不顯著阻礙本發明之效果的範圍，則並無特別限制。研磨用組成物中的界面活性劑的含量，可定在例如1.0×10
-6重量%以上，從降低霧度的觀點看來，以將上述含量定在5.0×10
-6重量%以上為適當，1.0×10
-5重量%以上為佳，5.0×10
-5重量%以上為更佳。另外，上述界面活性劑的含量可定在0.5重量%以下，從研磨效率或洗淨性等的觀點看來，以定在0.25重量%以下為適當，0.1重量以下為佳，0.05重量%以下為較佳。上述界面活性劑含量，在研磨用組成物以研磨液的形態來使用的態樣之中適合採用。
另外，界面活性劑的含量也可藉由和研磨粒的相對關係來規定。通常從洗淨性等的觀點看來，以將界面活性劑相對於研磨粒100重量份的含量定在20重量份以下為適當，15重量份以下為佳，10重量份以下(例如6重量份以下)為較佳。從更良好地發揮界面活性劑的使用效果的觀點看來，界面活性劑相對於研磨粒100重量份的含量，以0.001重量份以上為適當，以0.005重量份以上為佳，可為0.01重量份以上或0.05重量份以上。
有機酸及其鹽和無機酸及其鹽，可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。有機酸的例子，可列舉蟻酸、醋酸、丙酸等的脂肪酸、安息香酸、鄰苯二甲酸等的芳香族羧酸、伊康酸、檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸、羥乙酸、丙二酸、葡萄糖酸、丙胺酸、甘胺酸、乳酸、羥基亞乙基二磷酸(HEDP)、甲磺酸等的有機磺酸、氮基參(亞甲基磷酸)(NTMP)、膦醯基丁烷三羧酸(PBTC)等的有機膦酸等。有機酸鹽的例子，可列舉有機酸的鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)或銨鹽等。無機酸的例子，可列舉鹽酸、磷酸、硫酸、膦酸、硝酸、次磷酸、硼酸、碳酸等。無機酸鹽的例子，可列舉無機酸的鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)或銨鹽。
上述螯合劑可單獨使用一種或將兩種以上組合使用。上述螯合劑的例子，可列舉胺基羧酸系螯合劑及有機膦酸系螯合劑。螯合劑的適合例子，可列舉例如乙二胺肆(亞甲基膦酸)、二乙三胺五(亞甲基膦酸)及二乙三胺五醋酸。上述防腐劑及防黴劑的例子，可列舉異噻唑啉系化合物、對羥基安息香酸酯類、苯氧基乙醇等。
此處揭示的研磨用組成物以實質上不含氧化劑為佳。這是因為若研磨用組成物中包含氧化劑，則該研磨用組成物會被供給至基板(例如矽晶圓)，該基板的表面會氧化而產生氧化膜，研磨速率可能因此降低。此處所謂的氧化劑的具體例子，可列舉過氧化氫(H
2O
2)、過硫酸鈉、過硫酸銨、二氯異三聚氰酸鈉等。此外，研磨用組成物實質上不含氧化劑，是指至少不刻意地含有氧化劑。所以，無法避免地包含來自原料或製法等的微量(例如研磨用組成物中的氧化劑的莫耳濃度為0.0005莫耳/L以下，宜為0.0001莫耳/L以下，較佳為0.00001莫耳/L以下，特佳為0.000001莫耳/L以下)氧化劑之研磨用組成物，也會被包括在此處所謂的實質上不含氧化劑的研磨用組成物的概念。
＜pH＞
此處揭示的研磨用組成物的pH並未受到特別限定，可因應基板或研磨粒種類等來採用適當的pH。在幾種態樣之中，研磨用組成物的pH以8.0以上為適當，宜為8.5以上，較佳為9.0以上。若研磨用組成物的pH變高，則會有研磨效率提升的傾向。另一方面，從防止研磨粒(例如二氧化矽粒子)溶解，抑制機械研磨作用降低的觀點看來，研磨用組成物的pH通常以12.0以下為適當，11.0以下為佳，10.8以下為較佳，10.5以下為更佳。
此外，此處揭示的技術之中，研磨用組成物的pH，可藉由使用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-72))，並使用標準緩衝液(鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液 pH：4.01(25℃)、中性磷酸鹽pH緩衝液pH：6.86(25℃)、碳酸鹽pH緩衝液 pH：10.01(25℃))，在3點校正之後，將玻璃電極置於測定對象的組成物中，經過2分鐘以上，測定安定之後的值來求得。
＜研磨液＞
此處揭示的研磨用組成物，典型來說，是以包含該研磨用組成物的研磨液的形態被供給至基板的表面上，並使用於該基板的研磨。上述研磨液，例如可將此處揭示的任一種研磨用組成物稀釋(典型來說，以水稀釋)來調製。或可將該研磨用組成物直接作為研磨液來使用。亦即，此處揭示的技術中的研磨用組成物的概念，包括被供給至基板並用來研磨該基板的研磨液(工作漿料)及稀釋後作為研磨液來使用的濃縮液(研磨液的原液)兩者。此處揭示的包含研磨用組成物的研磨液的其他例子，可列舉調整該組成物的pH而成的研磨液。
＜濃縮液＞
此處揭示的研磨用組成物，在被供給至基板前可為濃縮的形態(亦即研磨液的濃縮液的形態)。像這樣的濃縮形態的研磨用組成物，從製造、流通、保存等時的便利性或降低成本等的觀點看來是有利的。濃縮倍率並未受到特別限定，可定在例如以體積換算計為2倍～100倍左右，通常以5倍～50倍左右(例如10倍～40倍左右)為適當。
這種濃縮液，能夠以在所希望的時機稀釋而調製成研磨液(工作漿料)，並將該研磨液供給至基板的態樣來使用。上述稀釋可藉由例如在上述濃縮液中加水並且混合來進行。
另外，在稀釋後使用於研磨的研磨用組成物(亦即濃縮液)的情況，上述濃縮液中的研磨粒的含量可定在例如25重量%以下。從研磨用組成物的分散安定性或過濾性等的觀點看來，通常上述含量宜為20重量%以下，較佳為15重量%以下。在一個合適態樣之中，可將研磨粒的含量定在10重量%以下，或5重量%以下。另外，從製造、流通、保存等時的便利性或降低成本等的觀點看來，濃縮液中的研磨粒的含量，可定在例如0.1重量%以上，宜為0.5重量%以上，較佳為0.7重量%以上，更佳為1重量%以上。
＜研磨用組成物的調製＞
此處揭示的技術之中，所使用的研磨用組成物可為單劑型，或以兩劑型為首要代表的多劑型。例如能夠以將研磨用組成物的構成成分之中至少包含研磨粒的A部分與至少包含一部分其餘成分的B部分混合，因應必要將其在適當的時機混合及稀釋，調製成研磨液的方式來構成。
研磨用組成物的調製方法並未受到特別限定。例如使用翼式攪拌機、超音波分散機、均質攪拌機等的周知混合裝置來將構成研磨用組成物的各成分混合即可。將這些成分混合的態樣並未受到特別限定，例如可一口氣將所有的成分混合，或可依照適當設定的順序來混合。
＜用途＞
此處揭示的研磨用組成物，可適用於各種材質及形狀的基板的研磨。基板的材質，可為例如矽、鋁、鎳、鎢、銅、鉭、鈦、不銹鋼等的金屬或半金屬、或其合金；石英玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、玻璃狀碳等的玻璃狀物質；氧化鋁、二氧化矽、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。亦可為由這些之中的多種材質所構成的基板。基板的形狀並不受特別限制。此處揭示的研磨用組成物，可適用於例如板狀或多面體狀等的具有平面的基板的研磨、或基板端部的研磨(例如晶圓邊緣的研磨)。
此處揭示的研磨用組成物特別適合使用於由矽所形成的表面的研磨(典型來說為矽晶圓的研磨)。此處所謂的矽晶圓的典型例子為單晶矽晶圓，例如將單晶矽錠切片所得到的單晶矽晶圓。
此處揭示的研磨用組成物適合使用於基板(例如矽晶圓)的拋光步驟。在對於基板利用此處揭示的研磨用組成物進行拋光步驟之前，也可實施在粗磨或蝕刻等的比拋光步驟還上游的步驟之中可適用於基板的一般處理。
此處揭示的研磨用組成物，使用於基板(例如矽晶圓)的完工步驟或其之前的拋光步驟是有效果的，以在完工拋光步驟中使用為特佳。此處，完工拋光步驟是指目標物的製造程序中最後的拋光步驟(亦即在該步驟之後不再進行拋光的步驟)。此處揭示的研磨用組成物，另外還可使用於比完工拋光還上游的拋光步驟(是指粗研磨步驟與最終研磨步驟之間的預研磨步驟，典型來說包含至少1次拋光步驟，甚至可包含2次、3次…等的拋光步驟)，例如在完工拋光之前進行的拋光步驟。
此處揭示的研磨用組成物，適用於例如藉由上游的步驟將表面狀態調整成表面粗糙度0.01nm～100nm的矽晶圓的拋光(典型來說為完工拋光或其之前的拋光)是有效果的。以適用於完工拋光為特佳。基板的表面粗糙度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」來測定。
＜研磨＞
此處揭示的研磨用組成物，在例如包含以下操作的態樣中，可使用於基板的研磨。以下針對使用此處揭示的研磨用組成物來研磨作為基板的矽晶圓的方法的一個適合的態樣作說明。
亦即，準備包含此處揭示的任一種研磨用組成物的研磨液。在準備上述研磨液時，可包括對研磨用組成物實施濃度調整(例如稀釋)、pH調整等的操作，調製出研磨液。或可將研磨用組成物直接作為研磨液使用。
接下來，將該研磨液供給至基板，並藉由常法來研磨。例如在進行矽晶圓的完工研磨的情況，典型來說，將經過粗磨步驟的矽晶圓設置於一般的研磨裝置，透過該研磨裝置的研磨墊對上述矽晶圓的研磨對象表面供給研磨液。典型來說，連續供給上述研磨液，同時將研磨墊按壓在矽晶圓的研磨對象表面，使兩者相對移動(例如轉動)。經過該研磨步驟之後，基板的研磨結束。
上述研磨步驟所使用的研磨墊並未受到特別限定。例如可使用發泡聚胺基甲酸酯型、不織布型、麂皮型等的研磨墊。各研磨墊可包含研磨粒或不含研磨粒。通常適合使用不含研磨粒的研磨墊。
使用此處揭示的研磨用組成物研磨之後的基板，典型來說會被洗淨。洗淨可使用適當的洗淨液來進行。所使用的洗淨液並未受到特別限定，例如在半導體等的領域之中，可使用一般的SC-1洗淨液(氫氧化銨(NH
4OH)與過氧化氫(H
2O
2)與水(H
2O)的混合液)、SC-2洗淨液(HCl與H
2O
2與H
2O的混合液)等。洗淨液的溫度，可定為例如室溫(典型來說為約15℃～25℃)以上至約90℃左右的範圍。從提升洗淨效果的觀點看來，適合使用50℃～85℃左右的洗淨液。
如上述般，此處揭示的技術，包括了提供包含利用上述任一種研磨方法的拋光步驟(宜為完工拋光)之研磨物之製造方法(例如矽晶圓之製造方法)，及藉由該方法所製造出的研磨物(例如矽晶圓)。
[實施例]
以下說明關於本發明的幾個實施例，然而並非意圖將本發明限定於該實施例所揭示的內容。此外，在以下的說明之中，只要沒有特別註明，「%」為重量基準。
＜研磨用組成物的調製＞
(實施例1)
將研磨粒、水溶性高分子、鹼性化合物、尿素系化合物、界面活性劑及去離子水混合，調製出本例所關連的研磨用組成物的濃縮液。研磨粒使用了膠狀二氧化矽(平均一次粒徑：27nm)，水溶性高分子使用了重量平均分子量為約7.0×10
4之聚乙烯醇(以下表記為「PVA」)，鹼性化合物使用了氨，尿素系化合物使用了羥基尿素，界面活性劑使用了環氧乙烷加成莫耳數5之聚氧伸乙基癸基醚(C10EO5)。將所得到的研磨用組成物的濃縮液以去離子水(DIW)稀釋成體積比20倍，而得到研磨粒的濃度為0.175%、水溶性高分子的濃度為0.00875%、鹼性化合物的濃度為0.005%、尿素系化合物的濃度為0.030%、界面活性劑的濃度為0.00015%之本例所關連的研磨用組成物。
(實施例2～5)
除了使用表1的該欄位所揭示的化合物作為尿素系化合物，並且定為表1的該欄位所揭示的濃度之外，與實施例1同樣地進行，而調製出各例所關連的研磨用組成物。
(比較例1)
除了並未添加尿素系化合物之外，與實施例1同樣地進行，而調製出本例所關連的研磨用組成物。
(比較例2及3)
以表1所示的濃度使用表1所示的化合物來代替尿素系化合物。除此之外，與實施例1同樣地進行，而調製出各例所關連的研磨用組成物。此外，各化合物的名稱及含量，在方便上記載於尿素系化合物的欄位。
(實施例6～8)
除了使用重量平均分子量為約2.8×10
5的羥乙基纖維素(以下表記為「HEC」)作為水溶性高分子，以及使用表2的該欄所揭示的化合物作為尿素系化合物，並且定為表2的該欄所揭示的濃度之外，與實施例1同樣地進行，而調製出各例所關連的研磨用組成物。
(比較例4)
除了並未添加尿素系化合物之外，與實施例6同樣地進行，而調製出本例所關連的研磨用組成物。
＜矽晶圓的研磨＞
依照下述研磨條件1將粗磨及蝕刻結束且直徑200mm的市售單晶矽晶圓(傳導型：P型、結晶方位：＜100＞、無COP(Crystal Originated Particle：結晶缺陷))預拋光以準備好矽晶圓作為基板。預拋光是使用去離子水中含有研磨粒(平均一次粒徑為42nm的膠狀二氧化矽)1.0%及氫氧化鉀0.068%的研磨液來進行。
[研磨條件1]
研磨裝置：岡本工作機械製作所股份有限公司製的單片研磨裝置，型號「PNX-322」
研磨荷重：15kPa
定盤轉速：30rpm
研磨頭(載體)的轉速：30rpm
研磨墊：FUJIBO愛媛股份有限公司製，製品名「FP55」
預研磨液的供給速率：550mL/min
預研磨液的溫度：20℃
定盤冷卻水的溫度：20℃
研磨時間：3min
使用上述所調製出的各例所關連的研磨用組成物作為研磨液，依照下述研磨條件2來研磨上述預拋光後的矽晶圓。
[研磨條件2]
研磨裝置：岡本工作機械製作所股份有限公司製的單片研磨裝置，型號「PNX-322」
研磨荷重：15kPa
定盤轉速：30rpm
研磨頭(載體)的轉速：30rpm
研磨墊：FUJIBO愛媛股份有限公司製，製品名「POLYPAS275NX」
研磨液的供給速率：400mL/min
研磨液的溫度：20℃
定盤冷卻水的溫度：20℃
研磨時間：4min
將研磨後的矽晶圓由研磨裝置取下，使用NH
4OH(29%)：H
2O
2(31%)：去離子水(DIW)=1：1：12(體積比)的洗淨液來洗淨(SC-1洗淨)。具體而言，準備第1及第2兩個洗淨槽，分別在這些洗淨槽中裝入上述洗淨液，並保持在60℃。將研磨後的矽晶圓在第1洗淨槽中浸漬5分鐘，然後浸漬於超純水，經過施加超音波振動的清洗槽，在第2洗淨槽中浸漬5分鐘，然後浸漬於超純水，經過施加超音波振動的清洗槽，使用離心乾燥機使其乾燥。
＜霧度測定＞
對於洗淨後的矽晶圓表面，使用KLA-Tencor公司製的晶圓檢查裝置、商品名「Surfscan SP2
XP」，以DWO模式測定霧度(ppm)。分別將所得到的結果換算為以比較例1的霧度值為100%的相對值(霧度比)並揭示於表1，換算為以比較例4的霧度值為100%的相對值(霧度比)並揭示於表2。霧度的值愈小代表霧度降低效果愈高。
如表1及表2所示般，實施例1～8使用了上述式(I)所表示之尿素系化合物，與不含尿素系化合物的比較例1及4相比，觀察到霧度降低效果。另一方面，使用不屬於上述式(I)的化合物的比較例2及3，並沒有觀察到霧度降低效果，或霧度上昇。
由上述結果可知，使包含研磨粒、鹼性化合物及水的研磨用組成物進一步含有由上述式(I)所表示的尿素系化合物，可降低研磨後的基板的霧度。
以上詳細說明了本發明的具體例子，然而這些只不過是例示，並不會限定申請專利範圍。申請專利範圍所記載的技術包含了以上所例示的具體例子的各種變形、變更。
Claims (6)
- 一種研磨用組成物，其係包含研磨粒、鹼性化合物、水及由下述式(I)所表示的化合物，(式(I)中的R 1、R 2、R 3及R 4各自獨立地為選自由氫、烷基、羥基及羥烷基所成的群組之基團，在式(I)中不存在羥基的情況，R 1、R 2、R 3及R 4的合計碳數為1以上)。
- 如請求項1之研磨用組成物，其中由前述式(I)所表示的化合物的含量為0.001重量%以上且0.1重量%以下。
- 如請求項1或2之研磨用組成物，其係進一步包含水溶性高分子。
- 如請求項1至3中任一項之研磨用組成物，其中前述研磨用組成物的pH為8.0以上且12.0以下。
- 如請求項1至4中任一項之研磨用組成物，其係使用於矽晶圓的研磨。
- 一種研磨對象物的研磨方法，其係包含：使用如請求項1至5中任一項之研磨用組成物來研磨研磨對象物的步驟。
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