TWI667199B - Tantalum gum and semiconductor wafer polishing composition containing the same - Google Patents

Abstract

本發明提供一種經時保存穩定性良好之表面改質矽酸膠及使用有該表面改質矽酸膠之研磨用組成物，該研磨用組成物提昇研磨後之被研磨體之清洗性，防止裝置之污染，進一步抑制被研磨體之刮痕或塌邊(roll off)、凹陷(dishing)等問題之產生。

本發明係一種表面改質矽酸膠及研磨用組成物，該表面改質矽酸膠之特徵在於：其於粒子表面配置有水溶性高分子化合物，該水溶性高分子化合物於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基，該研磨用組成物含有該表面改質矽酸膠作為研磨劑，且用於半導體晶圓之研磨。

Description

矽酸膠及含有其之半導體晶圓研磨用組成物

本發明係關於一種表面改質矽酸膠及半導體晶圓之研磨用組成物，該表面改質矽酸膠適合作為矽晶圓或於表面形成有金屬膜、氧化物膜、氮化物膜等(以下，記載為金屬膜等)之半導體裝置基板等半導體晶圓之平面及邊緣部分的研磨加工用研磨粒，該半導體晶圓之研磨用組成物含有該表面改質矽酸膠作為研磨粒。以下有時將「半導體晶圓之研磨用組成物」簡稱為「研磨用組成物。

以矽單晶等半導體素材作為原材料之IC、LSI或超LSI等電子零件，係以對將矽或其他化合物半導體之單晶錠切割為薄圓板狀而成之晶圓寫入多個微細電路並進行分割而得之小片狀之半導體元件晶片為基礎而製造者。自晶錠切割而成之晶圓經過磨光(grinding)、研光(lapping)、蝕刻，進一步經過研磨(以下亦有時記載為拋光(polishing))之步驟，加工為平面及邊緣面被製成鏡面之鏡面晶圓。晶圓於其後之裝置步驟中於該經鏡面加工之表面會形成微細之電路，但目前，就LSI之高速化之觀點而言，配線材料正在自習知之Al向電阻更低之Cu過渡，配線間之絕緣膜正在自矽氧化膜向介電常數更低之低介電常數膜過渡，進一步，向具有於Cu 與低介電常數膜之間介隔用以防止Cu擴散至低介電常數膜中之鉭或氮化鉭之障壁膜之結構的配線形成製程過渡。為形成此種配線結構並進行高積體化，於層間絕緣膜之平坦化、多層配線之上下配線間之金屬連接部(插塞)形成或嵌入式配線形成等時，反覆頻繁地進行蝕刻步驟、研磨步驟。即，於每次形成氧化膜、金屬膜等時其表面之拋光是必需的。於該平面之拋光中，一般之方法為：於展開有由合成樹脂發泡體或類麂皮合成皮革等所構成之研磨布的平台上載置半導體晶圓，一面進行按壓旋轉並且定量地供給研磨用組成物溶液一面進行加工。

另一方面，邊緣面會成為不規則地堆積有上述金屬膜等之狀態。於被分割成半導體元件晶片之前，晶圓於保持最初之圓板狀之形狀之狀態下進行以邊緣部作為支持部之搬送等步驟。若於搬送時晶圓之外周側面邊緣為不規則之結構形狀，則因與搬送裝置之接觸而引起微小破壞，產生微細粒子。其後之步驟中產生之微粒子散逸而污染實施過精密加工之面，對製品之良率及品質造成頗大之影響。為防止該微粒子污染，必須於金屬膜等之形成後對半導體晶圓之邊緣部分進行鏡面研磨之加工。

上述邊緣研磨係以如下方法達成：一面將半導體晶圓之邊緣部分按壓至於研磨布支持體之表面貼附有由合成樹脂發泡體、合成皮革或不織布等所構成之研磨布的研磨加工機，一面供給以二氧化矽等研磨粒作為主成分之研磨用組成物溶液，並且使研磨布支持體及晶圓或任一者旋轉。作為此時使用之研磨用組成物之研磨粒，已提出與用於矽晶圓之邊緣研磨者同等之矽酸膠、或用於裝置晶圓之平面研磨之燻矽(fumed silica)或氧化鈰、氧化鋁等。尤其是矽酸膠或燻矽為微細之粒子，故而容易獲得平 滑之鏡面而引人注目。此種研磨用組成物亦被稱為「漿料(slurry)」，以下亦有如此般記載之情況。

上述以矽酸膠等二氧化矽研磨粒作為主成分之研磨用組成物一般為含有鹼成分之溶液，加工之原理如下：併用來自鹼成分之化學作用、具體而言為對矽單晶或氧化矽膜、金屬膜等之表面之腐蝕作用與二氧化矽研磨粒之機械研磨作用，即為通常被稱為化學機械拋光(CMP)之加工方法。具體而言，藉由鹼成分之腐蝕作用，而於晶圓等被加工物表面形成薄軟質腐蝕層。推斷為藉由微細研磨粒粒子之機械研磨作用而去除該腐蝕層之機構，並考慮藉由重複進行該步驟而進行加工。

又，裝置配線之微細化逐年顯著，根據國際半導體技術藍圖(International Technology Roadmap for semiconductors)，作為裝置之配線寬度之目標值，於2019年揭示為13nm。因應裝置之配線寬度之微細化，持續要求精度越來越高之加工方法及適於其之研磨用組成物。

已有人指出，以習知之矽酸膠作為研磨劑之研磨用組成物於研磨用組成物本身之穩定性(於水中穩定地存在，作為膠體之經時保存穩定性優異)方面存在問題。即，已有人指出，因穩定性差，而矽酸膠容易凝集，凝集之粒子固著於被加工體(以下簡稱為工件)表面、固著凝集於裝置面，進一步產生因其凝集物之混入而造成工件面之損傷(刮痕)之問題等。又，作為膠體之經時保存穩定性不良之問題意味著會導致每次使用時必須調整研磨用組成物漿料之繁雜性，又，具有加工後之工件之表面之污染之重大問題，從而強烈要求其獲得解決。

以下說明上述矽酸膠凝集之原因。即，若矽酸膠之粒子彼此 接觸，則其表面之矽烷醇基彼此縮合，形成極為穩定之矽氧烷鍵。一旦形成矽氧烷鍵並凝集，則其之耐水性強，故而不會有因水而發生水解或破碎之情況。為確認該現象，本發明人等進行了如下實驗。即，進行了使矽酸膠中之水分蒸發進行乾燥之實驗，結果藉由乾燥而形成不溶於水之極硬之玻璃狀固形物。對該固形物進行分析，結果確認其係以矽氧烷鍵作為主體之凝集物，且為具有耐水性且硬度極高者，而並非因水而溶解、解離或破碎者。具體而言，該現象亦於使用中之漿料中發生，於漿料中形成比矽酸膠更大更硬之粒子。又，會成為以下情況之要因：因飛散之漿料之飛沫附著於裝置並乾燥而形成上述固形物，導致污染裝置，或者因附著於裝置之固形物脫落，導致引起刮痕等不佳之現象。

自先前以來，已提出將用作研磨用粒子之矽酸膠(氧化矽或其水合物之膠體)之表面改質之各種方法。於專利文獻1中揭示有一種經以聚環氧烷(polyalkylene oxide)為主鏈且具有特定基之特定高分子化合物加以表面改質之分散穩定性優異之矽酸膠、及含有該矽酸膠之研磨用組成物。記載有該表面改質矽酸膠係存在於矽酸膠之表面之矽烷醇基成為反應部位，於與特定高分子化合物之間形成矽氧烷鍵者，且使用有該表面改質矽酸膠之CMP用研磨用組成物會抑制CMP研磨中之凹陷(dishing)之惡化，並且無研磨殘留。於專利文獻2或專利文獻3中揭示有一種藉由以鋁原子修飾矽酸膠粒子表面之矽原子，可實現高速研磨速度與低凹陷、且刮痕之產生少之金屬用研磨液。又，於專利文獻4中揭示有一種藉由使含胺基矽烷偶合劑鍵結於二氧化矽粒子表面而改質，從而分散性優異且不會發生粒子經時凝集之二氧化矽粒子，且記載有使用有該二氧化矽粒子之研磨用組 成物之研磨速度快，刮痕之產生少。

於專利文獻5中記載有藉由使用以利用正電荷高分子電解質使研磨粒子之至少一部分被高分子電解質被覆之方式且以靜電耦合之方式經表面改質之研磨粒子，而獲得為膠體狀且穩定之研磨用組成物。而且，於專利文獻6中揭示有一種研磨劑粒子，及利用具有與該研磨劑粒子所具有之電荷不同之離子性之電荷的高分子電解質塗覆研磨劑粒子之一部分，提高具有凹凸之工件面之平坦化之速度的研磨用漿料組成物。

以上列舉之習知技術記載有藉由使用經表面改質之研磨粒子，謀求研磨速度之提昇、穩定性之提昇、刮痕之減少等，但均未對上述因矽酸膠之凝集而引起之不良影響、或因乾燥而形成水不溶性之極硬之玻璃狀固形物及由其引起之問題有所記載，而且亦未記載該問題之解決。

專利文獻1：日本特開2009-256184號公報

專利文獻2：日本特開2007-208216號公報

專利文獻3：日本特開2009-206456號公報

專利文獻4：日本特開2008-288398號公報

專利文獻5：日本特表2005-518091號公報

專利文獻6：日本特開平10-168431號公報

如上所述，於通常之矽酸膠之情形時，若矽酸膠之粒子彼此接觸，則其表面之矽烷醇基彼此縮合，形成極穩定之矽氧烷鍵。一旦形成 矽氧烷鍵並凝集，則其之耐水性強，故而不會有因水而發生水解或破碎之情況。該現象成為作為膠體之穩定性不良之要因，引起因固著於半導體晶圓表面而導致晶圓之清洗性之惡化、刮痕之產生等不佳之現象。本發明人等對抑制此種現象之產生進行努力研究，發現利用於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基之水溶性高分子塗覆矽酸膠粒子之表面，藉此可實現能良好地抑制此種現象之表面改質。即，發現藉由本發明之表面改質，矽酸膠體積變大，矽酸膠粒子彼此之接觸之機會變少，因此可防止其凝集，從而完成本發明。

本發明之第1目的係關於一種表面改質矽酸膠，其用作矽裸(silicon bare)晶圓、裝置晶圓、附膜晶圓等半導體晶圓之表面或邊緣部分之研磨(拋光)加工之研磨粒。而且，第2目的係關於一種含有上述表面改質矽酸膠之研磨用組成物。

本發明之第1發明為一種矽酸膠，其特徵在於：其於粒子表面配置有水溶性高分子化合物，該水溶性高分子化合物於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基。藉由設為此種構成，可獲得經時穩定性優異之表面改質矽酸膠。

分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基之水溶性高分子，係於分子中分別具有2個或2個以上之強鹼性陽離子與弱鹼性陰離子之兩者之水溶性高分子。於矽酸膠之表面存在矽烷醇基，於水中解離而具有負電荷。若對矽酸膠加入上述水溶性高分子，則水溶性高分子所具有之多個陽離子與矽烷醇基連結，矽酸膠粒子被上述水溶性高分子之層被覆，矽酸膠粒子彼此之接觸減少，粒子 表面得以改質。由於在被改質而體積變大之粒子之表面存在陰離子，故而可穩定地維持大體積性。若水溶性高分子所具有之陽離子與陰離子之數量分別為1個，則來自該被覆之改質並不充分，可能會因微小之外力而分離。若陽離子與陰離子之數量分別為多個，則連結性變強，可進行穩定之改質。

於本發明之經表面改質之矽酸膠中，較佳為由四級銨構成之官能基為三烷基銨或二烯丙基二烷基銨。於三烷基銨之情形時，尤佳為三甲基銨，又，於二烯丙基二烷基銨之情形時，較佳為構成之2個烷基中的至少一個為甲基或乙基。

於構成本發明之表面改質矽酸膠之水溶性高分子化合物中，較佳為羧基為選自結構式1、結構式2、結構式3及結構式4之結構中的至少一種。

於本發明之表面改質矽酸膠中，更佳為構成之水溶性高分子化合物為結構式5所示之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物、或結構式6所示之二烯丙基甲基乙基銨-順丁烯二酸共聚物。

藉由利用此種兩性水溶性高分子化合物進行表面塗覆，而矽酸膠之體積變大且變得穩定，亦不易引起凝集，亦不會有因水而發生水解或破碎之情況。而且，含有該表面改質矽酸膠之研磨用組成物之經時穩定性亦極為良好，亦可長期使用、儲存。

如上所述，上述水溶性高分子化合物具有分別為多個之由四級銨構成的官能基與羧基，藉由使該羧基之數量(A)與由四級銨構成之官能基之數量(B)的比A/B處於某一定之範圍，而成為所需之效果變得更優異者。較佳之比A/B之範圍為0.2至5。

藉由製備含有上述表面改質矽酸膠、鹼成分及視需要之其他添加物之水分散液，可獲得本發明之半導體晶圓之研磨用組成物。藉由使用此種研磨用組成物進行半導體晶圓等之研磨，可不降低加工速度而提昇研磨後之晶圓之清洗性，抑制固形物固著於裝置，抑制刮痕或塌邊(roll off)、凹陷等問題之產生。進一步，由於研磨用組成物本身之穩定性、膠體之經時保存穩定性等穩定性得以明顯改善，故而亦改善每次使用時必須調整研磨用組成物漿料之繁雜性，且可實現長期保存亦為重大之效果。

將本發明之表面改質矽酸膠分散於水中而成之分散液係下述狀態的液體：處於直徑5~200nm、較佳為10~80nm之範圍、所謂膠體 尺寸之大小之二氧化矽(氧化矽)粒子穩定地分散於水中。已知改質前之矽酸膠水分散液中之二氧化矽粒子於表面具有多個矽烷醇基，該矽烷醇基於水中解離而具有負電荷。於表面具有多個負電荷之膠體尺寸之二氧化矽粒子可藉由電荷之排斥及布朗運動而分散於水中。然而，由於穩定性差，容易引起凝集等，故而本發明之表面改質矽酸膠解決該問題。

如上所述，構成本發明之表面改質矽酸膠之水溶性高分子化合物必須於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基。例如若使用僅具有四級銨之陽離子性水溶性高分子化合物，則矽酸膠凝集並凝膠化而無法使用。又，若使用僅具有羧基之陰離子性水溶性高分子化合物，則水溶性高分子化合物無法與矽酸膠粒子表面連結，不會表現出本發明之效果。又，即便併用僅具有四級銨之陽離子性之水溶性高分子化合物與僅具有羧基之陰離子性之水溶性高分子化合物，矽酸膠亦凝集並凝膠化而無法使用。

四級銨於水中完全解離而具有正電荷。若將其加入至矽酸膠之水分散液中，則與具有二氧化矽粒子表面之負電荷之矽烷醇基於多處連結，實質上固定於二氧化矽粒子表面。四級銨於水溶性高分子化合物之結構內必須為2個以上，較佳為4個以上。關於水溶性高分子化合物之結構內之羧基之數量，亦必須為2個以上。至於羧基之數量與四級銨之數量之關聯，較佳為羧基之數量(A)與四級銨之數量(B)的比A/B處於0.2至5之範圍內。若羧基之數量過少，則二氧化矽粒子表面之負電荷變少，有損穩定之分散。又，若羧基之數量極多，則陰離子之性質過強，難以引起水溶性高分子於二氧化矽粒子表面之吸附。

水溶性高分子之重量平均分子量(以下記載為平均分子量者均為重量平均分子量)較佳為400至100000之範圍內，更佳為800至50000。若平均分子量過小，則水溶性高分子於二氧化矽粒子表面之吸附變得不充分，若平均分子量過大，則一個水溶性高分子被多個二氧化矽粒子吸附，表現出凝集功能，阻礙二氧化矽粒子之分散。

作為具有結構式1所示之羧基之化合物之較佳例，可列舉：以下所示之聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、順丁烯二酸-反丁烯二酸聚合物、甲基順丁烯二酸聚合物等。

作為具有結構式2所示之羧基之化合物之較佳例，可列舉：以下所示之烯丙基亞胺基乙酸、烯丙基-N-甲基亞胺基乙酸、二烯丙基亞胺基乙酸、乙烯基亞胺基乙酸、乙烯基-N-甲基亞胺基乙酸等聚合物。

作為具有結構式3所示之羧基之化合物之較佳例，可列舉以下所示之伊康酸之聚合物。

作為具有結構式4所示之羧基之化合物之較佳例，可列舉以下所示之伸乙基亞胺基乙酸。

本發明中使用之水溶性高分子化合物之製法並無特別限定，可藉由使選自二甲基二烯丙基銨、二乙基二烯丙基銨、乙基甲基二烯丙基銨中之至少一種四級銨與丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、甲基順丁烯二酸、伊康酸等不飽和羧酸進行共聚合而製造。或者可藉由以多胺作為水溶性高分子主骨架，使多胺之活性氫與具備三甲基銨之陽離子化劑接觸，繼而使之與單氯乙酸接觸而製造。結構式2所示之化合物之導入，可藉由於合成選自由二甲基二烯丙基銨、二乙基二烯丙基銨、乙基甲基二烯丙基銨所組成之群中之至少一種四級銨與二烯丙胺之共聚物後，使二烯丙胺之活性氫與單氯乙酸接觸而製造。結構式4所示之化合物，可藉由將多胺用於水溶性高分子主骨架而使多胺之活性氫與單氯乙酸接觸，藉此而製造。又，亦可於無損水溶性之範圍內導入其他結構。

多胺係具有至少2個以上胺基之脂肪族烴之總稱，可列舉：1,3-二胺基丙烷、二伸乙基三胺等直鏈多胺、或1,4,8,11-四氮環十四烷等環狀多胺、聚低級伸烷基(alkylene)亞胺、聚烯丙胺等，其中，較佳為聚低級伸烷基亞胺或聚烯丙胺。此處，低級伸烷基意指具有2~4個碳原子之伸烷基。作為聚低級伸烷基亞胺，較佳為使用含有結構式18所表示之重複單位之聚伸乙基亞胺。

本案之第2發明係含有上述表面改質矽酸膠之研磨用組成物，且藉由於表面改質矽酸膠之水分散液中加入鹼成分而達成。本發明之半導體晶圓研磨用組成物之pH較佳為pH9至12之範圍，更佳為pH9.5至11.5之範圍。所添加之鹼成分並無特別限定，可使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨。又，例如可添加由選自鈉離子、鉀離子、四甲基銨離子、四乙基銨離子中之至少1種陽離子及碳酸所構成之pH緩衝溶液，製備為pH9至12而使用。或者於金屬膜之拋光之情形時，亦可為將pH保持為3至6之範圍之緩衝溶液。

關於構成本發明之研磨用組成物之水分散液中之矽酸膠相對於總液體的較佳之濃度，以氧化矽計為10至50重量%，水溶性高分子化合物之較佳之濃度係相對於氧化矽為0.01至2重量%。更佳為0.1至1重量%。本發明之研磨用組成物由於具有較使用通常之矽酸膠者更高之分散性，故而可將二氧化矽濃度製備為高達10~50重量%。於實際之研磨時，稀釋該研磨用組成物，製備二氧化矽濃度0.1至5重量%之範圍之研磨用組成物，使用其進行研磨。進一步，本案發明之研磨用組成物可視需要併用各種添加劑。該等添加劑例如為研磨促進劑、氧化劑、防蝕劑、界面活性劑、分散劑、沈澱防止劑、消泡劑、螯合劑等。

本發明之研磨用組成物可藉由加入非離子性水溶性高分子而明顯改善性能。作為非離子性水溶性高分子，可使用羥乙基纖維素、聚 乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮，較佳為聚乙烯吡咯啶酮。非離子性水溶性高分子之較佳之濃度係相對於氧化矽為0.025至0.3重量%。藉由加入聚乙烯吡咯啶酮，研磨用組成物之濕潤性提昇，故而尤其可提高晶圓邊緣之研磨用組成物之研磨效率。

本發明之研磨用組成物可藉由添加吸濕性化合物而明顯改善性能。作為吸濕性化合物，可列舉：乙二醇、聚丙二醇等二醇(二元醇)類及其衍生物，例如二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇等，進一步可列舉甘油等三元醇及其衍生物，進一步可列舉甘蔗糖、甜菜糖、寡醣、糖醇等糖類，例如蔗糖、麥芽糖、乳糖、葡萄糖、果糖、異麥芽寡糖、寡果醣、山梨醇、木糖醇，但並未特別受到限定。吸濕性化合物之較佳之濃度係相對於氧化矽為50至5000重量%。藉由加入吸濕性化合物，研磨用組成物之濕潤性及保濕性提昇，故而尤其可提昇晶圓之清洗性。

其次，列舉實施例及比較例對本發明之表面改質矽酸膠、含有該表面改質矽酸膠之研磨用組成物及使用其之研磨加工進行具體說明，但並非特別受其限定。

[實施例]

[實施例1~10]

於粒徑12nm、二氧化矽濃度30%、pH9.8之矽酸膠水溶液(以下，記載為原液)中，將以下所示之A、B、C、D、E、F、G、H、I、J之化合物作為有效成分並添加0.1%，加入TMAH(氫氧化四甲基銨)，而將pH調整為10.5，將所得之組成物作為實施例1~10。即，準備表面改質矽酸膠。

A~J之化合物之內容如下所述。

A：結構式5所示之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(平均分子量；23000，二烯丙基二甲基銨與順丁烯二酸之莫耳比1：1)

B：結構式6所示之二烯丙基甲基乙基銨-順丁烯二酸共聚物(平均分子量；3000，二烯丙基甲基乙基銨與順丁烯二酸之莫耳比1：1)

C：結構式19所示之二烯丙基二甲基銨-甲基丙烯酸共聚物(平均分子量；3000，二烯丙基二甲基銨與甲基丙烯酸之莫耳比1：1)

D：結構式20所示之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；5000~9000，二烯丙基二甲基銨、二烯丙胺及二烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比1：1：1)

E：結構式20所示之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；5000~9000，二烯丙基二甲基銨、二烯丙胺及二烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比5：13：1)

F：結構式20所示之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；5000~9000，二烯丙基二甲基銨、二烯丙胺及二烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比1：13：5)

G：結構式21所示之二烯丙基二甲基銨-烯丙胺-烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；4000~8000，二烯丙基二甲基銨-烯丙胺-烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比1：1：1)

H：結構式22所示之伸乙基亞胺基乙酸˙2-羥基丙基三甲基銨伸乙基亞胺共聚物(平均分子量；1000、伸乙基亞胺基乙酸與2-羥基丙基三甲基銨伸乙基亞胺之莫耳比1：1)

I：結構式23所示之使聚烯丙胺與具備三甲基銨之陽離子化劑及單氯乙 酸接觸而成之化合物(聚烯丙胺、單氯乙酸及陽離子化劑之莫耳比1：2：2)(平均分子量；1950)

J：結構式24所示之使天冬胺酸與具備三甲基銨之陽離子化劑接觸而成之化合物(天冬胺酸與陽離子化劑之莫耳比1：2)(分子量；365)

[比較例1~13]

將以下所示之K、L、M、N、O、P，Q、R、S、T、U、V、W之化合物作為有效成分並添加0.1%，除此以外，以與實施例1~10完全相同之配方製備組成物，得到比較例1~13。

K：聚二烯丙基二甲基銨(平均分子量；8500)

L：聚二烯丙基二甲基銨(平均分子量；40000)

M：聚乙烯胺(平均分子量；3000)

N：聚烯丙胺(平均分子量；5000)

O：聚丙烯酸(平均分子量；5000)

P：二烯丙基二甲基銨聚合物(平均分子量；8500)與順丁烯二酸酐-反丁烯二酸之共聚物(平均分子量；8000)之混合物(二烯丙基二甲基銨聚合物與順丁烯二酸酐-反丁烯二酸之共聚物之莫耳比1：1)

Q：甘胺酸(分子量；75)

R：使天冬胺酸與具備三甲基銨之陽離子化劑接觸而成之化合物(天冬胺酸與陽離子化劑之莫耳比1：1)(分子量；249)

S：使鳥胺酸與具備三甲基銨之陽離子化劑接觸而成之化合物(鳥胺酸與陽離子化劑之莫耳比1：2)(分子量；365)

T：使聚烯丙胺與具備三甲基銨之陽離子化劑及單氯乙酸接觸而成之化合物(聚烯丙胺、單氯乙酸及陽離子化劑之莫耳比1：2：1)(分子量；1800)

U：使聚烯丙胺與具備三甲基銨之陽離子化劑及單氯乙酸接觸而成之化合物(聚烯丙胺、單氯乙酸及陽離子化劑之莫耳比1：1：2)(分子量；1900)

V：結構式20所示之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；5000~9000，二烯丙基二甲基銨、二烯丙胺及二烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比7：20：1)

W：結構式20所示之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(平均分子量；5000~9000，二烯丙基二甲基銨、二烯丙胺及二烯丙基亞胺基乙酸之莫耳比1：20：7)

<實驗1>

觀察將如上述般製備之實施例1~10、比較例1~13之組成物於室溫下 靜置72小時後之分散性，將其結果作為分散性記載於表1。

<實驗2>

將如上述般製備之實施例1~10、比較例5、7~11、13之各組成物滴至研磨為鏡面狀之矽晶圓表面後實施純水清洗，於聚光燈下觀察矽晶圓表面之狀態並評價清洗性。比較例1、2、3、4、6及12之組成物產生凝集，未能實施實驗2之試驗。將結果作為清洗性一併記載於表1。

確認到成為本發明之矽酸膠、即添加分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基之水溶性高分 子化合物之實施例1~10之矽酸膠，實驗1之結果為靜置72小時後矽酸膠水溶液亦均勻地分散，即分散性良好。比較例1、2、4中使用之添加劑係溶解於水中而僅顯示出陽離子之二烯丙基二甲基銨聚合物。於添加二烯丙基二甲基銨聚合物之情形時，不論其平均分子量，均於24小時以內產生凝集。認為其原因在於：因僅具有陽離子之二烯丙基二甲基銨聚合物吸附於二氧化矽粒子之表面，將二氧化矽粒子之表面之電荷抵消，而二氧化矽粒子未獲得電荷之斥力。如比較例6所示，即便併用聚羧酸，亦無法防止二氧化矽粒子之凝集。另一方面，確認到分子結構內分別具有多個二烯丙銨結構或三甲基銨結構及羧基之實施例1~10，矽酸膠水溶液均勻地分散。進一步，確認到混合有分子結構內僅具有二烯丙銨結構之化合物與分子結構內僅具有羧基之化合物之比較例6中，亦可見矽酸膠水溶液之凝集，故而為了獲得分散性佳之矽酸膠，必須加入於一個分子結構內存在四級銨結構及羧基之水溶性高分子化合物。

關於實驗2之清洗性試驗之結果，添加化合物A~J之水溶性高分子之實施例1~10於純水清洗後，無法確認到混濁(haze)、漿料殘留等(評價為○)，清洗性良好。原液及比較例5於滴加部分產生混濁(評價為×)，兩者為大致相同之水準。關於實驗2中之清洗性之評價，下述實驗3中之5個等級評價之1、2相當於評價為○，3~5相當於評價為×。根據該結果，確認到聚丙烯酸不對清洗性之提昇發揮作用。又，於比較例7之由四級銨構成的官能基為1個且羧基為1個，比較例8之由四級銨構成的官能基為1個且羧基為2個，比較例9之由四級銨構成的官能基為2個且羧基為1個之情形時，清洗性評價亦降低，於實施例9、10之由四級銨構成 的官能基為2個且羧基為2個之情形時，清洗性評價變高。根據該情況，確認到具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基及2個或2個以上之羧基之水溶性高分子為清洗性提昇所必需。

又，實施例4、5、6及比較例12、13添加了變更二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物之各成分比率、即變更羧基之數量(A)與四級銨之數量(B)之比A/B的化合物。確認到實施例4、實施例5及實施例6之分散性、清洗性均良好，比A/B成為0.2及5。關於比較例12之矽酸膠，實驗1之結果為於24小時以內產生凝集，比A/B成為0.13。認為其原因在於：比較例12之添加劑由於比A/B非常小，故而陽離子性強，將二氧化矽粒子之表面之電荷抵消，而二氧化矽粒子無法獲得電荷之斥力。關於比較例13之矽酸膠，實驗2之結果為清洗性不良，比A/B成為7.5。認為其原因在於：比較例13之添加劑由於比A/B非常大，故而陰離子性強，與二氧化矽粒子之表面之電荷強烈排斥，難以使添加劑吸附於二氧化矽粒子表面。即，比A/B較佳為處於0.2至5之範圍。

[實施例11~57]

使用具有表2~9記載之不同之粒徑之矽酸膠、選自實施例1~10中使用之A~J之化合物中之添加劑1、選自聚乙烯吡咯啶酮1(PVP1：平均分子量40000)及聚乙烯吡咯啶酮2(PVP2：平均分子量160000)中之添加劑2，且使用乙二醇(表中記為EG)及甘油(表中記為GL)作為添加劑3。利用純水稀釋具有表2記載之粒徑之矽酸膠後，以使添加劑1、添加劑2、添加劑3分別成為表2所記載之濃度之方式進行添加，其次，加入鹼成分使得pH自10.3變成10.5後，添加純水使得二氧化矽濃度成為特定濃度， 從而製備實施例11~57之組成之研磨用組成物。作為鹼成分，使用氫氧化四甲基銨(TMAH)或碳酸緩衝液(pH：10.3)。碳酸緩衝液係於碳酸氫鉀水溶液中加入TMAH而製作。

[比較例14~40]

使用具有表3記載之不同之粒徑之矽酸膠、由比較例5及13中使用之O、W之化合物所構成之添加劑1、選自聚乙烯吡咯啶酮1(PVP1：平均分子量40000)、聚乙烯吡咯啶酮2(PVP2：平均分子量160000)、羥乙基纖維素(HEC)中之添加劑2，且使用乙二醇(表中記為EG)及甘油(表中記為GL)作為添加劑3。利用純水稀釋具有表10~14所記載之粒徑之矽酸膠後，以使添加劑1、添加劑2及添加劑3分別成為表10~14所記載之濃度之方式進行添加，其次，加入鹼成分使得pH自10.3變成10.5後，添加純水使得二氧化矽濃度成為特定濃度，從而製備比較例14~40之組成之研磨用組成物。作為鹼成分，使用氫氧化四甲基銨(TMAH)或碳酸緩衝液(pH：10.3)。碳酸緩衝液係於碳酸氫鉀水溶液中加入TMAH而製作。

<實驗3>

使用實施例11~57、比較例14~40之研磨用組成物，進行矽晶圓之雙面研磨加工試驗。雙面研磨加工之條件如下所述。

雙面研磨條件

研磨裝置：SpeedFam股份有限公司製造，DSP-10.5B型雙面研磨裝置

下平台轉數：30RPM

上平台轉數：-10RPM

研磨布：MH-S15A(Nitta Haas公司製造)

面壓力：15kPa

研磨用組成物流量：1000ml/分鐘

研磨時間：15分鐘

工件：150mm裸矽(bare silicon)晶圓

將研磨速度及清洗性之評價結果一併記載於表2~14。清洗性之評價係對研磨為鏡面之矽晶圓實施使用1%氨水之刷磨清洗後，於聚光燈下觀察矽晶圓表面之狀態，以1至5之5個等級評價對混濁之狀態進行評價(評價1係無法確認到混濁，為最好)。

<實驗4>

使用實施例11~57、比較例14~40之研磨用組成物，進行矽晶圓之邊緣研磨加工試驗。邊緣拋光研磨加工之條件如下所述。

邊緣研磨條件

研磨裝置：SpeedFam股份有限公司製造，EP-200-XW型邊緣研磨裝置

晶圓轉數：2000RPM

單元負載：40N

研磨布：SUBA400(Nitta Haas公司製造)

研磨用組成物流量：3000ml/分鐘

研磨時間：2分鐘

工件：200mm裸矽晶圓

將研磨速度及清洗性之評價結果一併記載於表2~14。研磨速度之評價係由加工前後之晶圓重量而算出。再者，表中之各項目之單位 如下所述。

添加劑1之濃度：ppm、添加劑2之濃度：ppm、添加劑3之濃度：%

矽酸膠之粒徑：nm、矽酸膠之濃度：%

雙面研磨速度：μm/分鐘、邊緣研磨速度：mg/分鐘

使用實施例11~57、比較例14~40中記載之研磨用組成物進行以矽晶圓作為加工對象物之實驗3及實驗4之雙面研磨加工試驗、清洗性試驗及邊緣研磨加工試驗。加工試驗之結果如表2~表14所記載。

已知通常於將一般之水溶性有機高分子化合物添加至研磨用組成物中之情形時，隨著其添加量增加，研磨速度降低。於比較例18~20中，使用羥乙基纖維素(HEC)作為添加劑，表10中作為結果而明確示出若增加其添加量，則雙面研磨速度明顯降低。然而，可知於實施例11~17(表2)中，使用改變作為添加劑之「本發明之於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基的水溶性高分子化合物、即二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物A)」之濃度而添加至二氧化矽濃度1.0%、粒徑17nm之矽酸膠中而成的研磨用組成物，從而即便研磨用組成物中之水溶性有機高分子化合物(於該例中為化合物A)之量自5ppm增加至200ppm、即增加至40倍，亦如表2所示，雙面研磨速度不會發生變化。關於邊緣研磨速度，判明添加化合物A之實施例11~17(表2)相對於未添加化合物A之比較例15(表10)有所提昇。

關於作為本發明之添加劑之化合物A，由實施例11~17(表2)之研磨試驗結果明確可知，即便增加其添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入添加劑之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。然而，若將清洗後之矽晶圓之表面狀態進行比較，則於作為添加劑之化合物A之添加量較少之實施例11中，確認到略微之混濁，但於實施例12~17中未確認到混濁，於比較例14~17中可見明顯之混濁，在將該等加以比較之情形時，於本發明中確認到明顯之改善效果。進一步，亦確認到作為添 加劑之化合物A之濃度為5ppm而不變但併用聚乙烯吡咯啶酮1(PVP1)之實施例12、13中清洗性提昇。

實施例18~21(表3)係改變作為添加劑之二烯丙基甲基乙基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物B)之濃度而添加至二氧化矽濃度2.0%、粒徑12nm之矽酸膠中而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表3。即便增加作為添加劑之化合物B之添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物B之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物B之比較例14~17，添加化合物B之實施例18~21(表3)之邊緣研磨速度有所提昇。於作為添加劑之化合物B之添加量較少之實施例18中，確認到略微之混濁，但於實施例19~21中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17之結果相比的情形時，清洗性方面可見明顯之改善。亦確認到若併用聚乙烯吡咯啶酮1(實施例19)及聚乙烯吡咯啶酮2(實施例20)，則清洗性提昇。又，即便改變聚乙烯吡咯啶酮之平均分子量，效果亦未發生變化。

實施例22~24(表3)係將實施例19~21(表3)之配方內之鹼成分自TMAH變更為碳酸緩衝液之實施例。確認到即便變更鹼成分，雙面研磨速度、邊緣研磨速度、清洗性亦無差異。

實施例25~29(表4)係改變作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-甲基丙烯酸共聚物(化合物C)之濃度而添加至二氧化矽濃度2.0%、粒徑80nm之矽酸膠中，加入碳酸緩衝液將pH調整為10.3而成之研磨用組 成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表4。即便將pH值調整劑更換為碳酸緩衝液，增加作為添加劑之化合物C之添加量，亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物C之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物C之比較例14~17，添加化合物C之實施例25~29之邊緣研磨速度有所提昇。於實施例25~29中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17相比之情形時，清洗性方面確認到明顯之改善。

實施例30~35(表5)係改變作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物(化合物D、E、F)之濃度而添加至二氧化矽濃度2.0%、粒徑20nm之矽酸膠中，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表5。即便增加作為添加劑之化合物D、E、F之添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物D、E、F之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物D、E、F之比較例14~17，添加化合物D、E、F之實施例30~35之邊緣研磨速度有所提昇。於實施例30~35之清洗性評價試驗中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17相比之情形時，確認到明顯之改善效果。

實施例36、37(表6)係改變作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-烯丙胺-烯丙基亞胺基乙酸共聚物(化合物G)之濃度而添加至二氧 化矽濃度1.0%、粒徑12nm之矽酸膠中，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態及實施邊緣研磨時之研磨速度之結果一併記載於表6。即便增加添加劑G之添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物G之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物G之比較例14~17，添加化合物G之實施例36、37之邊緣研磨速度有所提昇。於實施例36、37之清洗性評價試驗中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17相比之情形時，確認到明顯之改善效果。

實施例38~41(表6)係改變作為添加劑之伸乙基亞胺基乙酸2-羥基丙基三甲基銨伸乙基亞胺共聚物(化合物H)之濃度而添加至二氧化矽濃度2.0%、粒徑12nm之矽酸膠中而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表6。即便增加作為添加劑之化合物H之添加量，亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物H之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物H之比較例14~17，添加化合物H之實施例38~41之邊緣研磨速度有所提昇。於作為添加劑之化合物H之添加量較少之實施例38中，確認到略微之混濁，但於實施例40~41中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17之結果相比的情形時，清洗性方面可見明顯之改善。亦確認到若併用聚乙烯吡咯啶酮1(實施例39)及聚乙烯吡咯啶酮2(實施例40)，則清洗性提昇。又，即便改變聚 乙烯吡咯啶酮之平均分子量，效果亦未發生變化。

實施例42、43(表7)係改變作為添加劑之使聚烯丙胺與具備三甲基銨之陽離子化劑及單氯乙酸接觸而成之化合物(聚烯丙胺、單氯乙酸及陽離子化劑之莫耳比1：2：2)(化合物I)之濃度而添加至二氧化矽濃度1.0%、粒徑17nm之矽酸膠中而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表7。即便增加作為添加劑之化合物I之添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物I之比較例14~17同等之雙面研磨速度。相對於未添加化合物I之比較例14~17(表10)，添加化合物I之實施例42、43之邊緣研磨速度有所提昇。於作為添加劑之化合物I之添加量較少之實施例42中，確認到略微之混濁，但於實施例43中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17之結果相比的情形時，清洗性方面可見明顯之改善。

實施例44、45(表7)係改變作為添加劑之使天冬胺酸與具備三甲基銨之陽離子化劑接觸而成之化合物(天冬胺酸與陽離子化劑之莫耳比1：2)(化合物J)之濃度而添加至二氧化矽濃度1.0%、粒徑17nm之矽酸膠中而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表7。即便增加作為添加劑之化合物J之添加量亦未發現雙面研磨速度之降低，獲得與未加入作為添加劑之化合物J之比較例14~17(表10)同等之雙面研磨速度。相對於未添加 化合物J之比較例14~17，添加化合物J之實施例44、45之邊緣研磨速度有所提昇。於作為添加劑之化合物J之添加量較少之實施例44中，確認到略微之混濁，但於實施例45中未確認到混濁，於與確認到明顯之混濁之比較例14~17之結果相比的情形時，清洗性方面可見明顯之改善。

實施例46~48、50、51(表8)係於二氧化矽濃度1.0%、粒徑17nm之矽酸膠中添加作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物A)，並改變乙二醇(表中記為EG)之濃度而添加，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表8。添加EG之實施例46~48、50、51相對於未添加EG之實施例11(表2)，於清洗性評價試驗中確認到改善效果。添加化合物A及EG之實施例46~48、50、51相對於未添加化合物A而添加EG之比較例35~37(表14)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中確認到改善效果。亦確認到若併用聚乙烯吡咯啶酮1(實施例50)及聚乙烯吡咯啶酮2(實施例51)，則清洗性提昇。又，即便改變聚乙烯吡咯啶酮之平均分子量，效果亦未發生變化。

實施例49(表8)係於二氧化矽濃度0.1%、粒徑17nm之矽酸膠中添加作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物A)，並改變乙二醇(表中記為EG)之濃度而添加，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊 緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表8。二氧化矽濃度為0.1%之實施例49相對於二氧化矽濃度為1.0%之實施例47(表8)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中具有同等之評價，添加化合物A之實施例49相對於未添加化合物A之比較例38(表14)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中確認到改善效果。

實施例52~54、56、57(表9)係於二氧化矽濃度1.0%、粒徑17nm之矽酸膠中添加作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物A)，並改變甘油(表中記為GL)之濃度而添加，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表9。添加GL之實施例52~54、56、57相對於未添加GL之實施例6，於清洗性評價試驗中確認到改善效果。添加化合物A及GL之實施例52~54、56、57相對於未添加化合物A而添加GL之比較例35~37(表14)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中確認到改善效果。亦確認到若併用聚乙烯吡咯啶酮1(實施例56)及聚乙烯吡咯啶酮2(實施例57)，則清洗性提昇。又，即便改變聚乙烯吡咯啶酮之平均分子量，效果亦未發生變化。

實施例55(表9)係於二氧化矽濃度0.1%、粒徑17nm之矽酸膠中添加作為添加劑之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物(化合物A)，並改變甘油(表中記為GL)之濃度而添加，加入TMAH將pH調整為10.4而成之研磨用組成物。將使用該等研磨用組成物對矽晶圓實施雙面研磨時之研磨速度、刷磨清洗後之矽晶圓之表面狀態(清洗性)及實施邊緣 研磨時之研磨速度之評價結果一併記載於表9。

二氧化矽濃度為0.1%之實施例55相對於二氧化矽濃度為1.0%之實施例53(表9)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中具有同等之評價，添加化合物A之實施例55相對於未添加化合物A之比較例38(表14)，於雙面研磨速度、清洗性評價試驗及邊緣研磨速度之各評價中確認到改善效果。

比較例18~20(表10)及比較例31、32(表13)係將羥乙基纖維素(HEC)加入至研磨用組成物中之例。確認到HEC雖為水溶性有機高分子化合物，但並非本發明之於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基之水溶性高分子化合物，故而若增加其添加量，則雖然清洗性提昇，但使雙面研磨速度明顯降低。

比較例21~26(表11)及比較例33、34(表13)係將PVP1或PVP2添加至研磨用組成物中之例。若增加PVP則清洗性提昇。但是，若為不會使雙面研磨速度降低之添加量(20ppm以下)則不會表現出充分之清洗性。若添加50ppm之PVP2(比較例26)，則雖然清洗性良好，但導致雙面研磨速度之降低。

比較例27、28(表12)係加入化合物O即聚丙烯酸作為添加劑之例。即便加入於分子內僅具有羧酸基而不具有由四級銨構成之官能基之聚丙烯酸作為添加劑，亦完全不會給清洗性帶來改善效果。

比較例29、30(表12)係加入化合物W即二烯丙基二甲基銨-二烯丙胺-二烯丙基亞胺基乙酸共聚物作為添加劑之例。即便加入於分子內具有多個羧酸基而由四級銨構成之官能基非常少之狀態之添加劑， 亦未給清洗性帶來改善效果。

比較例35~40(表14)係將乙二醇(EG)添加至研磨用組成物中之例。若增加EG則清洗性提昇。但是，若為不會使雙面研磨速度降低之添加量(5%以下)，則不會表現出充分之清洗性。若添加20%之EG(比較例37)，則雖然清洗性良好，但導致雙面研磨速度之降低。於比較例39~40中同時添加EG及PVP，但若為不會使雙面研磨速度降低之添加量(EG為5%以下，PVP為5ppm以下)，則不會表現出充分之清洗性。

如上所述，可知相對於比較例1~13(表1)所示之一般之矽酸膠之穩定性(分散性)及清洗性，實施例1~10(表1)所示之矽酸膠之穩定性(分散性)及清洗性具有卓越之優勢。而且，根據使用實施例11~57(表2~9)、比較例14~40(表10~14)之研磨用組成物進行之矽晶圓之雙面研磨試驗、清洗性之評價試驗及邊緣研磨試驗之結果可知，本發明之將分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基之水溶性高分子化合物添加至矽酸膠而成之研磨用組成物顯示出相對於其添加量之變動之研磨速度之穩定性極為良好，且其清洗性亦良好。

[產業上之可利用性]

藉由使用含有本發明之表面改質矽酸膠之研磨用組成物而進行半導體晶圓之表面或邊緣等之研磨，可不降低加工速度而提昇研磨後之晶圓之清洗性，抑制固形物固著於裝置，抑制刮痕或塌邊、凹陷等問題之產生。進一步，由於研磨用組成物本身之穩定性、作為膠體之經時保存穩定性等穩定性得以明顯改善，故而亦改善每次使用時必須調整研磨用組成物漿料之 繁雜性，可實現長期保存，給產業界帶來之效果極大。

Claims (9)

1. 一種矽酸膠，其於粒子表面配置有水溶性高分子化合物，該水溶性高分子化合物於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基，該水溶性高分子化合物所具有之羧基之數量(A)與由四級銨構成之官能基之數量(B)的比A/B處於0.2至5之範圍內，且由四級銨構成之官能基為三烷基銨。
2. 如申請專利範圍第1項之矽酸膠，其中，三烷基銨為三甲基銨。
3. 一種矽酸膠，其於粒子表面配置有水溶性高分子化合物，該水溶性高分子化合物於分子結構內具有2個或2個以上之由四級銨構成的官能基、及2個或2個以上之羧基，該水溶性高分子化合物所具有之羧基之數量(A)與由四級銨構成之官能基之數量(B)的比A/B處於0.2至5之範圍內，且由四級銨構成之官能基為二烯丙基二烷基銨。
4. 如申請專利範圍第3項之矽酸膠，其中，構成二烯丙基二烷基銨之2個烷基中的至少一個為甲基或乙基。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之矽酸膠，其中，羧基為選自結構式1、結構式2、結構式3及結構式4之結構中的至少一種，
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之矽酸膠，其中，水溶性高分子化合物為結構式5所示之二烯丙基二甲基銨-順丁烯二酸共聚物、或結構式6所示之二烯丙基甲基乙基銨-順丁烯二酸共聚物，
7. 一種半導體晶圓之研磨用組成物，係於申請專利範圍第1至6項中任一項之矽酸膠的水分散液添加鹼成分而成。
8. 如申請專利範圍第7項之半導體晶圓之研磨用組成物，其係進一步添 加非離子性水溶性高分子化合物而成。
9. 如申請專利範圍第7或8項之半導體晶圓之研磨用組成物，其係進一步添加吸濕性化合物而成。