WO2014034425A1 - 研磨用組成物及び基板の製造方法 - Google Patents

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修平 ▲高▼橋
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Definitions

  • the present invention relates to a polishing composition and a method for producing a substrate using the same.
  • the polishing composition containing a water-soluble polymer is used for polishing a substrate such as a silicon substrate.
  • the water-soluble polymer serves to increase the wettability of the surface of the substrate, thereby reducing the residue of foreign matters on the surface of the substrate.
  • Patent Document 1 discloses a polishing composition containing a water-soluble polymer or the like that increases the polishing rate and reduces the haze level.
  • a surface defect called LPD Light Point Defect
  • LPD Light Point Defect
  • Mw weight average molecular weight
  • Mn number average molecular weight
  • An object of the present invention is to provide a polishing composition and a method for producing a substrate which can easily reduce the LPD of the surface after polishing.
  • reducing LPD means reducing the number of LPDs, reducing the size, or the like.
  • the polishing composition of the present invention has a weight average molecular weight of 1,000,000 or less and a molecular weight distribution represented by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) of 5. It contains a water-soluble polymer that is less than 0.
  • the water-soluble polymer is selected from cellulose derivatives, starch derivatives, polyvinyl alcohol, polymers having a polyvinyl alcohol structure, polymers having a polyoxyalkylene structure, and polymers having a nitrogen atom in the main chain or side chain functional group. It is preferable to include at least one kind.
  • the water-soluble polymer has at least one selected from cellulose derivatives, starch derivatives, polyvinyl alcohol and polymers having a polyvinyl alcohol structure, a polymer having a polyoxyalkylene structure, and a nitrogen atom in the main chain or side chain functional group. It is preferable to include at least one selected from polymers.
  • the polishing composition is preferably used for polishing a substrate.
  • the polishing composition is preferably used for final polishing of the substrate.
  • the method for producing a substrate of the present invention is characterized by including a polishing step of polishing the substrate using the polishing composition.
  • the polishing composition contains a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 1000000 or less and a molecular weight distribution expressed by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn) of less than 5.0. .
  • the polishing composition of the present embodiment is used for polishing a substrate such as a silicon substrate or a compound semiconductor substrate.
  • a preliminary polishing step for example, primary polishing or secondary polishing
  • a final polishing step in which fine irregularities present on the surface of the substrate are removed to give a mirror surface.
  • the polishing composition can be suitably used for both pre-polishing the substrate and for final polishing.
  • the polishing composition of this embodiment is more suitably used for the purpose of final polishing of the substrate.
  • the polishing composition of the present embodiment can contain abrasive grains, a basic compound, and water as components other than the water-soluble polymer.
  • the water-soluble polymer functions to increase the wettability of the polished surface.
  • LPD can be easily reduced.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer used in the polishing composition is less than 5.0, preferably 4.9 or less, more preferably 4.8 or less, and still more preferably 4.7 or less, and most preferably 4.6 or less.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer is theoretically 1.0 or more. As the molecular weight distribution of the water-soluble polymer used increases, the wettability of the polished surface increases.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer is also called polydispersity index (PDI).
  • PDI polydispersity index
  • Mw weight average molecular weight
  • the weight average molecular weight, number average molecular weight, and molecular weight distribution indicate values measured by gel permeation chromatography (Gel Permeation Chromatography, GPC).
  • water-soluble polymer those having at least one functional group selected from a cationic group, an anionic group and a nonionic group in the molecule can be used.
  • the water-soluble polymer has, for example, a hydroxyl group, carboxyl group, acyloxy group, sulfo group, amide structure, quaternary nitrogen structure, heterocyclic structure, vinyl structure, polyoxyalkylene structure and the like in the molecule.
  • water-soluble polymer examples include cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose, starch derivatives such as pullulan or cyclodextrin, imine derivatives such as poly (N-acylalkyleneimine), polyvinyl alcohol, and polyvinyl alcohol as part of the structure.
  • Copolymer polyvinylpyrrolidone, copolymer containing polyvinylpyrrolidone as part of its structure, polyvinylcaprolactam, copolymer containing polyvinylcaprolactam as part of its structure, polyalkylacrylamide, polyacryloylmorpholine, polyacryloylmorpholine
  • copolymers include copolymers, polyoxyethylene, polymers having a polyoxyalkylene structure, polymers having a plurality of types such as diblock type, triblock type, random type, and alternating type. It is.
  • Examples of a method for obtaining a water-soluble polymer having a small molecular weight distribution (Mw / Mn) include living anion polymerization, living cation polymerization, and living radical polymerization.
  • the living radical polymerization method is preferable in that many types of monomers can be polymerized and there are few restrictions in the industrial production method.
  • Examples of the living radical polymerization method include a polymerization method using a nitroxide compound or the like, an atom transfer radical polymerization method, and a polymerization method using a chain transfer agent (RAFT agent) such as a dithioester compound.
  • RAFT agent chain transfer agent
  • Monomers applicable to the living radical polymerization method include (meth) acrylic acid esters, styrene derivatives, acrylamide derivatives including cyclic amides, vinyl acetate, olefins, hydroxyl groups, alkoxysilyl groups, amino groups, epoxy groups, etc.
  • Various water-soluble (hydrophilic) polymers obtained by using one or more of these may be the subject of the present invention.
  • water-soluble polymer one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
  • water-soluble polymer A When at least one water-soluble polymer selected from cellulose derivatives and starch derivatives (hereinafter referred to as “water-soluble polymer A”) is used as the water-soluble polymer, the molecular weight distribution of the water-soluble polymer A is preferably 4.7. Or less, more preferably 4.5 or less.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer A is preferably 2.0 or more, more preferably 3.0 or more, and further preferably 4.0 or more, from the viewpoint of improving wettability.
  • water-soluble polymer B When a polymer having a polyoxyalkylene structure (hereinafter referred to as “water-soluble polymer B”) is used as the water-soluble polymer, the molecular weight distribution of the water-soluble polymer B is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less. The molecular weight distribution of the water-soluble polymer B is preferably 1.05 or more.
  • water-soluble polymer C When at least one water-soluble polymer (hereinafter referred to as “water-soluble polymer C”) selected from polyvinyl alcohol and a polymer having a polyvinyl alcohol structure is used as the water-soluble polymer, the molecular weight distribution of the water-soluble polymer C is: Preferably it is 3.0 or less, More preferably, it is 2.5 or less, More preferably, it is 2.3 or less.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer C is preferably 1.05 or more, and is preferably 1.3 or more from the viewpoint of improving wettability and ease of synthesis.
  • water-soluble polymer D When a polymer having a nitrogen atom in the main chain or side chain functional group (pendant group) (hereinafter referred to as “water-soluble polymer D”) is used as the water-soluble polymer, the molecular weight distribution of the water-soluble polymer D is preferably It is 4.0 or less, More preferably, it is 3.5 or less, More preferably, it is 3.0 or less.
  • the molecular weight distribution of the water-soluble polymer D is preferably 1.05 or more, and preferably 1.3 or more from the viewpoint of improving wettability and ease of synthesis.
  • the water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 1,000,000 or less, LPD is more easily reduced. As the weight average molecular weight of the water-soluble polymer decreases, the stability of the polishing composition is further improved. On the other hand, the wettability of the polished surface increases as the weight average molecular weight of the water-soluble polymer increases.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer A is preferably 750,000 or less, more preferably 700,000 or less, still more preferably 500,000 or less, and most preferably 300,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer A is preferably 50000 or more, more preferably 80000 or more, and further preferably 100000 or more.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer B is preferably 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, and further preferably 250,000 or less (for example, 100,000 or less).
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer B is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and further preferably 5000 or more (for example, 10,000 or more).
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer C is preferably 300000 or less, more preferably 250,000 or less, still more preferably 200000 or less, and most preferably 100000 or less (for example, 50000 or less, further 20000 or less). It is.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer C is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, and further preferably 5000 or more (for example, 7000 or more).
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer D is preferably 300,000 or less, more preferably 250,000 or less, and further preferably 200,000 or less (for example, 100,000 or less, further 70,000 or less).
  • the weight average molecular weight of the water-soluble polymer D is preferably 1000 or more, more preferably 3000 or more, still more preferably 5000 or more, most preferably 10,000 or more (for example, 20000 or more, further 30000 or more). It is.
  • the polishing composition preferably contains at least one selected from water-soluble polymers A and C, from the viewpoint of reducing LPD, and includes at least one selected from water-soluble polymers A and C, and a water-soluble polymer. It is more preferable to contain at least one selected from B and D.
  • water-soluble polymer A examples include cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and starch derivatives such as pullulan or cyclodextrin. Can be mentioned.
  • cellulose derivatives and starch derivatives hydroxyethyl cellulose is particularly preferred from the viewpoint of high ability to impart wettability to the polished surface and easy removal in the cleaning step after polishing (that is, good cleaning properties).
  • the water-soluble polymer B is preferably a polymer having a block structure containing an oxyethylene block and an oxypropylene block, more preferably a triblock structure containing an oxyethylene block, an oxypropylene block and an oxyethylene block.
  • a polymer more preferably a polymer represented by the following general formula (1).
  • EO represents an oxyethylene group
  • PO represents an oxypropylene group
  • a, b and c each represent an integer of 1 or more.
  • a and c represent the degree of polymerization of EO, and the total of a and c is preferably in the range of 2 to 1000, more preferably in the range of 5 to 500, and still more preferably. It is in the range of 10 to 200.
  • b represents the degree of polymerization of PO, and b is preferably in the range of 2 to 200, more preferably in the range of 5 to 100, and still more preferably in the range of 10 to 50. .
  • water-soluble polymer C examples include polyvinyl alcohol and a polymer containing at least a vinyl alcohol unit.
  • a polymer containing at least a vinyl alcohol unit for example, a polymer containing at least a vinyl alcohol unit and a vinyl acetate unit can be used.
  • An example of the water-soluble polymer C is a water-soluble polymer formed by partially saponifying a vinyl acetate homopolymer or copolymer.
  • partially saponified polyvinyl alcohol formed by partially saponifying a homopolymer of vinyl acetate can be preferably used.
  • the partially saponified polyvinyl alcohol is a water-soluble polymer composed of vinyl alcohol units and vinyl acetate units, and the saponification degree is preferably 50 mol% or more, more preferably 60 mol% or more, for example, 65 mol% or more. More preferably, it is 70 mol% or more, More preferably, it is 80 mol% or more.
  • the degree of saponification of polyvinyl alcohol is theoretically 100 mol% or less.
  • the constituent ratio (molar ratio) of vinyl alcohol units constituting the copolymer is preferably 65 mol% or more, more preferably 75. Mol%.
  • copolymer is a comprehensive term including various copolymers such as a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer, and a graft copolymer unless otherwise specified. is there.
  • water-soluble polymer D either a polymer containing a nitrogen atom in the main chain or a polymer having a nitrogen atom in a side chain functional group (pendant group) can be used.
  • polymer containing a nitrogen atom in the main chain examples include homopolymers and copolymers of N-acylalkylenimine type monomers.
  • N-acylalkyleneimine monomer examples include N-acetylethyleneimine, N-propionylethyleneimine, N-caproylethyleneimine, N-benzoylethyleneimine, N-acetylpropyleneimine, N-butyrylethyleneimine Etc.
  • Examples of homopolymers of N-acylalkylenimine monomers include poly (N-acetylethyleneimine), poly (N-propionylethyleneimine), poly (N-caproylethyleneimine), poly (N-benzoylethyleneimine) , Poly (N-acetylpropyleneimine), poly (N-butyrylethyleneimine) and the like.
  • Examples of copolymers of N-acylalkylenimine monomers include copolymers of two or more N-acylalkyleneimine monomers, and one or more N-acylalkylenimine monomers and other Copolymers with monomers are included.
  • polymer having a nitrogen atom in the pendant group examples include a polymer containing an N- (meth) acryloyl type monomer unit and a polymer containing an N-vinyl type monomer unit.
  • (meth) acryloyl is a comprehensive term meaning acrylic and methacrylic.
  • Examples of polymers containing N- (meth) acryloyl type monomer units include homopolymers and copolymers of N- (meth) acryloyl type monomers (typically the proportion of N- (meth) acryloyl type monomers) In the amount of more than 50% by mass).
  • Examples of the N- (meth) acryloyl type monomer include a chain amide having an N- (meth) acryloyl group and a cyclic amide having an N- (meth) acryloyl group.
  • Examples of chain amides having an N- (meth) acryloyl group include (meth) acrylamide; N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl ( N-alkyl (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide and Nn-butyl (meth) acrylamide; N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N, N-dipropyl (meta) ) N, N-dialkyl (meth) acrylamide such as acrylamide, N, N-diisopropyl (meth) acrylamide, N, N-di (n-butyl) (meth) acrylamide and the like.
  • a polymer containing a chain amide having an N- (meth) acryloyl group as a monomer unit a homopolymer of N-isopropylacrylamide and a copolymer of N-isopropylacrylamide (for example, the proportion of N-isopropylacrylamide is 50). Copolymer exceeding 20% by mass).
  • Examples of the cyclic amide having an N- (meth) acryloyl group include N- (meth) acryloylmorpholine, N- (meth) acryloylpyrrolidine and the like.
  • a polymer containing a cyclic amide having an N- (meth) acryloyl group as a monomer unit a homopolymer of N-acryloylmorpholine and a copolymer of N-acryloylmorpholine (for example, the proportion of N-acryloylmorpholine is 50 mass) % Of copolymer).
  • polymers containing N-vinyl type monomer units include homopolymers and copolymers of N-vinyl lactam type monomers (for example, copolymers in which the proportion of N-vinyl lactam type monomer exceeds 50% by mass). , Homopolymers and copolymers of N-vinyl chain amide (for example, copolymers in which the proportion of N-vinyl chain amide exceeds 50% by mass).
  • N-vinyl lactam monomers include N-vinyl pyrrolidone (VP), N-vinyl piperidone, N-vinyl morpholinone, N-vinyl caprolactam (VC), N-vinyl-1,3-oxazine-2- ON, N-vinyl-3,5-morpholinedione and the like.
  • VP N-vinyl pyrrolidone
  • VC N-vinyl caprolactam
  • N-vinyl-1,3-oxazine-2- ON N-vinyl-3,5-morpholinedione and the like.
  • polymers containing monomer units of the N-vinyl lactam type include polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyvinyl caprolactam, random copolymers of VP and VC, one or both of VP and VC and other vinyl monomers (for example, Random copolymers with acrylic monomers, vinyl ester monomers, etc., block copolymers and graft copolymers containing polymer segments containing one or both of VP and VC (for example, polyvinylpyrrolidone grafted onto polyvinyl alcohol) Graft copolymer).
  • PVP polyvinyl pyrrolidone
  • VC vinyl VC
  • other vinyl monomers for example, Random copolymers with acrylic monomers, vinyl ester monomers, etc., block copolymers and graft copolymers containing polymer segments containing one or both of VP and VC (for example, polyvinylpyrrolidone grafted onto polyvinyl alcohol) Graft cop
  • N-vinyl chain amide examples include N-vinylacetamide, N-vinylpropionic acid amide, N-vinylbutyric acid amide and the like.
  • polymers having a nitrogen atom in the pendant group include amino groups such as aminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, and N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate.
  • amino groups such as aminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, and N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate.
  • Homopolymers and copolymers of vinyl monomers having for example, monomers having a (meth) acryloyl group).
  • the polishing composition contains the water-soluble polymer A and at least one selected from the water-soluble polymers B and D
  • the polishing composition contains hydroxyethyl cellulose and the above from the viewpoint of reducing the LPD. Most preferably, it contains at least one selected from the polymer represented by the general formula (1), polyvinylpyrrolidone, polyalkylacrylamide, and polyacryloylmorpholine.
  • the polishing composition contains the water-soluble polymer C and at least one selected from the water-soluble polymers B and D
  • the polishing composition is polyvinyl alcohol or partially saponified from the viewpoint of reducing the LPD.
  • it contains polyvinyl alcohol and at least one selected from the polymer represented by the general formula (1), polyvinyl pyrrolidone, polyalkylacrylamide, and polyacryloylmorpholine.
  • the content of the water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.002% by mass or more, more preferably 0.004% by mass or more, and further preferably 0.006% by mass or more. Most preferably, it is 0.01 mass% or more. As the content of the water-soluble polymer in the polishing composition increases, the wettability of the polished surface is further improved.
  • the content of the water-soluble polymer in the polishing composition is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and still more preferably 0.1% by mass or less. Most preferably, it is 0.05 mass% or less. As the content of the water-soluble polymer in the polishing composition is decreased, the stability of the polishing composition is further improved.
  • the polishing composition can contain abrasive grains.
  • the abrasive grains serve to physically polish the polished surface.
  • Examples of the abrasive grains include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • the inorganic particles include particles made of a metal oxide such as silica, alumina, ceria, titania, and silicon nitride particles, silicon carbide particles, and boron nitride particles.
  • the organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles.
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 nm or more, more preferably 15 nm or more, and further preferably 25 nm or more. As the average primary particle diameter of the abrasive grains increases, a higher polishing rate is obtained.
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and still more preferably 40 nm or less. As the average primary particle diameter of the abrasive grains decreases, the stability of the polishing composition improves.
  • the value of the average primary particle diameter of the abrasive grains is calculated from, for example, the specific surface area measured by the BET method.
  • the measurement of the specific surface area of the abrasive grains can be performed using, for example, “Flow SorbII 2300” manufactured by Micromeritex.
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and further preferably 40 nm or more. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains increases, a higher polishing rate is obtained.
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and still more preferably 80 nm or less. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains decreases, the stability of the polishing composition improves.
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is a value measured using FPAR-1000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains is theoretically 1.0 or more, preferably 1.05 or more, and more preferably 1.1 or more. As the average value of the major axis / minor axis ratio increases, a higher polishing rate is obtained.
  • the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains is preferably 3.0 or less, more preferably 2.0 or less, and still more preferably 1.5 or less. As the average value of the major axis / minor axis ratio decreases, scratches generated on the polished surface decrease.
  • the number of particles having a major axis / minor axis ratio of 1.5 or more with respect to the total number of abrasive grains contained in the polishing composition is preferably 10% or more, and more preferably 20% or more.
  • the ratio of particles having a major axis / minor axis ratio of 1.5 or more increases, it becomes easier to reduce LPD. Further, as the ratio of particles having a major axis / minor axis ratio of 1.5 or more increases, a high polishing rate can be obtained.
  • the ratio of particles having a major axis / minor axis ratio of 1.5 or more is preferably 90% or less, and more preferably 80% or less. As the ratio of the abrasive grains having the major axis / minor axis ratio of 1.5 or more is decreased, the haze level of the polished surface is easily reduced.
  • the major axis / minor axis ratio is a value related to the shape of the abrasive grains, and can be determined using, for example, an electron microscope image of the abrasive grains. Specifically, in a scanning electron microscope image of a predetermined number (for example, 200) of abrasive grains, a minimum circumscribed rectangle is drawn for each abrasive grain. Next, for each minimum circumscribed rectangle, a value obtained by dividing the long side length (major axis value) by the short side length (minor axis value) is calculated as the major axis / minor axis ratio. By calculating the average value thereof, the average value of the major axis / minor axis ratio can be obtained. The calculation of the major axis / minor axis ratio can be performed, for example, based on an image obtained using a scanning electron microscope “S-4700” manufactured by Hitachi, Ltd.
  • the content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.2% by mass or more. As the abrasive content increases, a higher polishing rate is obtained.
  • the content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less. As the abrasive content decreases, the stability of the polishing composition is further improved.
  • Silica as an abrasive is suitably used for polishing a silicon substrate, for example.
  • silica include colloidal silica, fumed silica, and sol-gel silica.
  • colloidal silica and fumed silica are preferable, and colloidal silica is particularly preferable from the viewpoint of reducing scratches generated on the polished surface.
  • These silicas may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
  • the true specific gravity of silica is preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, and still more preferably 1.7 or more. As the true specific gravity of silica increases, a higher polishing rate is obtained.
  • the true specific gravity of silica is preferably 2.2 or less, more preferably 2.0 or less, and still more preferably 1.9 or less. As the true specific gravity of silica decreases, scratches generated on the polished surface decrease.
  • the true specific gravity of silica is calculated from the weight of the dried silica particles and the total weight when the silica particles are immersed in ethanol with a known volume.
  • the polishing composition can contain a basic compound.
  • the basic compound serves to chemically polish the polished surface (chemical etching). This makes it easy to improve the polishing rate.
  • Examples of basic compounds include alkali metal hydroxides, quaternary ammonium hydroxides or salts thereof, ammonia, and amines.
  • Examples of the alkali metal hydroxide include potassium hydroxide and sodium hydroxide.
  • Examples of the quaternary ammonium hydroxide or a salt thereof include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide.
  • amines include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, monoethanolamine, N- ( ⁇ -aminoethyl) ethanolamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, anhydrous piperazine, Examples include piperazine hexahydrate, 1- (2-aminoethyl) piperazine, N-methylpiperazine, and guanidine.
  • a basic compound may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • At least one selected from ammonia, alkali metal hydroxides, and quaternary ammonium hydroxides is preferable.
  • At least one selected from ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide is more preferable, and more preferably at least one of ammonia and tetramethylammonium hydroxide. Yes, most preferably ammonia.
  • the content of the basic compound in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, and further preferably 0.003% by mass or more. Most preferably, it is 0.005 mass% or more. As the content of the basic compound in the polishing composition increases, a high polishing rate is obtained.
  • the content of the basic compound in the polishing composition is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, Most preferably, it is 0.05 mass% or less. As the content of the basic compound in the polishing composition decreases, roughness of the polished surface is suppressed and the shape of the substrate is easily maintained.
  • Water in the polishing composition serves to dissolve or disperse other components. It is preferable that water does not inhibit the function of other components contained in the polishing composition. Examples of such water include water having a total content of transition metal ions of 100 ppb or less.
  • the purity of water can be increased, for example, by removing impurity ions using an ion exchange resin, removing foreign matters using a filter, distillation, or the like. Specifically, for example, ion exchange water, pure water, ultrapure water, distilled water or the like is preferably used.
  • the pH of the polishing composition is preferably 8.0 or more, more preferably 8.5 or more, and still more preferably 9.0 or more. As the pH of the polishing composition increases, a higher polishing rate is obtained. It is preferable that pH of polishing composition is 12.5 or less, More preferably, it is 11.5 or less, Most preferably, it is 11 or less. As the pH of the polishing composition decreases, the roughness of the polishing surface is suppressed and the shape of the substrate is easily maintained.
  • the polishing composition can contain a chelating agent.
  • the chelating agent reduces the residual level of metal impurities on the substrate by capturing metal impurities in the polishing system to form a complex.
  • the metal impurities in the polishing system include, for example, those derived from the raw material of the polishing composition, those generated from the polishing surface and polishing apparatus during polishing, and external contaminants.
  • the substrate is a semiconductor substrate
  • metal contamination of the semiconductor substrate is prevented by reducing the residual level of metal impurities, and deterioration of the quality of the semiconductor substrate is suppressed.
  • Examples of chelating agents include aminocarboxylic acid chelating agents and organic phosphonic acid chelating agents.
  • aminocarboxylic acid chelating agents include ethylenediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid sodium, nitrilotriacetic acid, nitrilotriacetic acid sodium, nitrilotriacetic acid ammonium, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, hydroxyethylethylenediamine sodium triacetate, diethylenetriaminepentaacetic acid. , Sodium diethylenetriaminepentaacetate, triethylenetetraminehexaacetic acid, and sodium triethylenetetraminehexaacetate.
  • organic phosphonic acid chelating agent examples include 2-aminoethylphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, aminotri (methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic).
  • Ethane-1,2-dicarboxy-1,2-diphosphonic acid methanehydroxyphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2-dicarboxylic acid, 1-phosphonobutane-2,3,4-tricarboxylic acid, and ⁇ -methyl
  • Examples include phosphonosuccinic acid.
  • the polishing composition can contain a surfactant.
  • the surfactant suppresses roughening of the polished surface. Thereby, it becomes easy to reduce the haze level of the polished surface.
  • the polishing composition contains a basic compound, the polished surface is likely to be roughened by chemical etching with the basic compound. For this reason, the combined use of the basic compound and the surfactant is particularly effective.
  • the surfactant those having a weight average molecular weight of less than 1000 are preferable, and examples thereof include anionic or nonionic surfactants.
  • anionic or nonionic surfactants are preferably used. Since the nonionic surfactant has low foaming property, it is easy to handle at the time of preparation and use of the polishing composition. Moreover, when a nonionic surfactant is used, pH adjustment of polishing composition becomes easy.
  • Nonionic surfactants include, for example, oxyalkylene polymers such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene Examples thereof include polyoxyalkylene adducts such as ethylene glyceryl ether fatty acid ester and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, and a plurality of types of oxyalkylene copolymers (diblock type, triblock type, random type, and alternating type).
  • polyoxyethylene polyoxypropylene copolymer polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene propyl ether, polyoxyethylene butyl ether, polyoxyethylene pentyl ether, polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene Oxyethylene-2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene nonyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene isodecyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl Ether, polyoxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene Phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene
  • Surfactant may be used alone or in combination of two or more.
  • the polishing composition further contains known additives generally contained in the polishing composition as necessary, for example, organic acids, organic acid salts, inorganic acids, inorganic acid salts, preservatives, antifungal agents and the like. May be.
  • organic acid examples include fatty acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid, citric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, organic Examples include sulfonic acid and organic phosphonic acid.
  • organic acid salt examples include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt of organic acid, or ammonium salt.
  • inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and carbonic acid.
  • inorganic acid salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts of inorganic acids, or ammonium salts.
  • Organic acids and salts thereof and inorganic acids and salts thereof may be used alone or in combination of two or more.
  • antiseptics and fungicides examples include isothiazoline compounds, paraoxybenzoates, and phenoxyethanol.
  • Polishing composition can be prepared using well-known mixing apparatuses, such as a propeller stirrer, an ultrasonic disperser, a homomixer, for example. Each raw material of polishing composition may be mixed simultaneously, and may be mixed in arbitrary orders.
  • the polishing composition is preferably obtained through a dilution step in which a stock solution of the polishing composition is diluted with water from the viewpoint of facilitating transportation and storage, for example. That is, it is preferable to prepare a stock solution containing a water-soluble polymer in advance and dilute the stock solution to obtain a polishing composition.
  • the polishing composition of the present embodiment can also be obtained from a stock solution containing abrasive grains and the water-soluble polymer having the above weight average molecular weight and molecular weight distribution. Even in this case, LPD can be easily reduced based on the weight average molecular weight and molecular weight distribution of the water-soluble polymer.
  • the particles in the polishing composition prepared through the dilution step have suitable dispersibility.
  • the particles include those composed of single abrasive grains and aggregates of abrasive grains and water-soluble polymers.
  • the dispersibility of the particles in the polishing composition can be evaluated based on the measured value of the volume average particle diameter of the particles contained in the polishing composition.
  • the volume average particle diameter can be measured, for example, by a dynamic light scattering method using a particle size distribution measuring apparatus (model “UPA-UT151”) manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • the dispersibility of the particles in the polishing composition is considered to be important in reducing LPD.
  • the water-soluble polymer described above is advantageous from the viewpoint of enhancing the dispersibility of the particles, and the use of the water-soluble polymer described above makes it easier to reduce LPD.
  • the volume average particle diameter of the particles in the polishing composition obtained by diluting the stock solution is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and further preferably 40 nm or more. As the volume average particle diameter of the particles increases, a high polishing rate is obtained.
  • the volume average particle diameter of the particles in the polishing composition obtained by diluting the stock solution is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, and still more preferably 80 nm or less. As the volume average particle diameter of the particles decreases, LPD is easily reduced.
  • the dilution rate D in the dilution step is preferably 2 times or more in terms of volume, more preferably 5 times or more, and still more preferably 10 times or more.
  • the dilution rate D in the dilution step is preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less, and still more preferably 40 times or less in terms of volume.
  • stock solution of polishing composition can be prepared using well-known mixing apparatuses, such as a propeller stirrer, an ultrasonic disperser, a homomixer, for example.
  • stock solution of polishing composition may be mixed simultaneously, and may be mixed in arbitrary orders.
  • the stock solution of the polishing composition is preferably diluted by a method of gradually adding water while stirring the stock solution with the above-described mixing apparatus.
  • the stock solution of the polishing composition may be diluted by a method of stirring with the above-described mixing apparatus after adding water to the stock solution.
  • the substrate is manufactured by a manufacturing method including a polishing process using a polishing composition.
  • the polishing step while supplying the polishing composition to the surface of the substrate, the polishing pad is pressed against the surface of the substrate to rotate the substrate and the polishing pad.
  • the polishing composition contains a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 1000000 or less and a molecular weight distribution of less than 5.0, the solubility or dispersibility of the water-soluble polymer is increased. Guessed. Thereby, it is estimated that LPD detected on the surface of the semiconductor substrate after polishing is easily reduced.
  • the substrate that has completed the polishing process is then subjected to a cleaning process for cleaning the surface of the substrate.
  • the polishing composition contains a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 1,000,000 or less and a molecular weight distribution of less than 5.0, thereby making it easy to reduce the LPD of the polishing surface. .
  • the polishing composition is easily stored and transported by being prepared in the form of a stock solution containing abrasive grains and the water-soluble polymer.
  • polishing composition for the purpose of polishing a substrate, it becomes easy to provide a substrate with reduced LPD on the surface after polishing.
  • the polishing composition is used for final polishing of the substrate, thereby contributing to quality improvement in terms of reducing LPD in the substrate after final polishing that requires high quality.
  • substrate includes the grinding
  • the embodiment may be modified as follows.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the water-soluble polymer in the polishing composition may be adjusted by, for example, mixing a plurality of types of water-soluble polymers having different weight average molecular weights. That is, when the water-soluble polymer in the polishing composition is composed of a plurality of types of water-soluble polymers, the molecular weight distribution (Mw / Mn) in the weight average molecular weight Mw of the whole water-soluble polymer is less than 5.0. If it is.
  • the polishing composition may be a one-part type or a multi-part type having two or more parts.
  • Each component contained in the polishing composition or its stock solution may be filtered through a filter immediately before production.
  • the polishing composition may be used after being filtered by a filter immediately before use.
  • the polishing composition contains a water-soluble polymer having a molecular weight distribution of less than 5.0, clogging of the filter is suppressed in the filtration treatment, and good filterability is easily obtained.
  • the material and structure of the filter used for the filtration process are not particularly limited.
  • the filter material include cellulose, nylon, polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polycarbonate, and glass.
  • the filter structure include a depth filter, a pleated filter, and a membrane filter.
  • the polishing pad used in the polishing step using the polishing composition is not particularly limited.
  • any of non-woven fabric type, suede type, those containing abrasive grains, and those not containing abrasive grains may be used.
  • the polishing composition once used for polishing may be recovered and used again for polishing the substrate.
  • a method of reusing the polishing composition for example, there is a method in which the used polishing composition discharged from the polishing apparatus is once collected in the tank and then recycled from the tank to the polishing apparatus. Can be mentioned.
  • the amount of the polishing composition discharged as a waste liquid can be reduced, and the amount of the polishing composition used can be reduced. This is useful in that the environmental load can be reduced and the cost for polishing the substrate can be suppressed.
  • the polishing composition When the polishing composition is reused, components such as abrasive grains are consumed or lost by polishing. For this reason, it is preferable to supplement the polishing composition with a reduced amount of each component such as abrasive grains.
  • the components to be replenished may be individually added to the polishing composition, or may be added to the polishing composition as a mixture containing two or more components at any concentration depending on the size of the tank, polishing conditions, etc. May be.
  • the material of the compound semiconductor substrate to be polished by the polishing composition include silicon carbide, gallium nitride, and gallium arsenide.
  • the polishing composition is not limited to a semiconductor substrate, and may be used for polishing a substrate made of metal such as stainless steel, plastic, glass, sapphire, and the like, and a method for manufacturing such a substrate. Also in this case, the LPD of the polished surface can be easily reduced. Further, the polishing composition is not limited to a substrate, and can be used to obtain a polishing product made of various materials.
  • a stock solution for obtaining a polishing composition by diluting wherein the abrasive grains have a weight average molecular weight of 1,000,000 or less, and are expressed by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn).
  • Mw weight average molecular weight
  • Mn number average molecular weight
  • a stock solution of the polishing composition was prepared by mixing colloidal silica as abrasive grains, one or two water-soluble polymers, and a basic compound in ion-exchanged water. Thereafter, the stock solution was filtered to remove coarse foreign substances contained in the stock solution. Colloidal silica having an average primary particle diameter of 35 nm was used as the abrasive grains, and ammonia was used as the basic compound. Next, the stock solution was diluted 20 times with pure water to obtain a polishing composition containing the water-soluble polymer shown in Table 1. In the dilution step, after stirring and dispersing using a homogenizer, the polishing composition was filtered in order to remove coarse foreign matters contained in the polishing composition.
  • the content of abrasive grains in the polishing compositions of Examples and Comparative Examples was 0.5% by mass, and the content of basic compounds was 0.01% by mass.
  • Mw is a weight average molecular weight
  • Mn is a number average molecular weight
  • Mw / Mn is a molecular weight distribution
  • GPC gel permeation chromatography
  • PEO-PPO-PEO is represented by the general formula (1), and the sum of a and c in the general formula (1) is 164, and b is 31.
  • PVA1 represents polyvinyl alcohol having a saponification degree of 80 mol%
  • PVA2 represents polyvinyl alcohol having a saponification degree of 98 mol% or more.
  • the silicon substrate was finally polished under the conditions shown in Table 2.
  • the silicon substrate subjected to this final polishing was pre-polished using a commercially available abrasive (trade name: GLANZOX-1103, manufactured by Fujimi Incorporated).
  • the silicon substrate had a diameter of 300 mm, a conductivity type of P type, a crystal orientation of ⁇ 100>, and a resistivity of 0.1 ⁇ ⁇ cm to less than 100 ⁇ ⁇ cm.
  • the silicon substrate was immersed in ultrapure water in a rinsing tank and rinsed while applying ultrasonic waves. Thereafter, the silicon substrate was immersed in the cleaning liquid in the second cleaning tank, and ultrasonic waves were applied for 6 minutes.
  • LPD is measured by counting the number of particles having a size of 0.037 ⁇ m or more present on the surface of a polished silicon substrate using a wafer inspection apparatus (trade name: Surfscan SP2, manufactured by KLA Tencor). did.
  • a wafer inspection apparatus trade name: Surfscan SP2, manufactured by KLA Tencor.
  • the measured value is less than 0.110 ppm, “A”, when 0.110 ppm or more and less than 0.120 ppm, “B”, when 0.120 ppm or more and less than 0.130 ppm, “C”, 0.130 ppm or more and 0
  • the determination result is shown in the “Haze” column of Table 1.
  • the measurement result of LPD was A or B.
  • Comparative Examples 1 and 6 since the molecular weight distribution of the water-soluble polymer was 5.0 or more, the measurement result of LPD was inferior to each Example.
  • Comparative Examples 2 and 3 since the weight average molecular weight of the water-soluble polymer exceeded 1000000 and the molecular weight distribution was 5.0 or more, the measurement result of LPD was inferior to each Example.
  • Comparative Examples 4 and 5 although the molecular weight distribution of the water-soluble polymer was less than 5.0, since the weight average molecular weight exceeded 1000000, the measurement result of LPD was inferior to each Example.

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Abstract

　研磨用組成物は、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有する。この研磨用組成物は、基板を研磨する用途で、好ましくは基板を最終研磨する用途で主に使用される。

Description

研磨用組成物及び基板の製造方法
　本発明は、研磨用組成物及びそれを用いる基板の製造方法に関する。
　水溶性高分子を含有する研磨用組成物は、例えばシリコン基板等の基板の研磨に用いられる。水溶性高分子は、基板の表面の濡れ性を高める働きをし、これによって、基板の表面における異物の残留が低減する。特許文献１には、研磨速度を高め、ヘイズレベルを低減する水溶性高分子等を含有する研磨用組成物が開示されている。
国際公開第２００３／０７２６６９号
　研磨用組成物を用いて研磨された基板の表面には、ＬＰＤ（Light Point Defect）と呼ばれる表面欠陥が生じることがある。本発明は、研磨用組成物に含有される水溶性高分子の重量平均分子量、及び、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が、ＬＰＤの低減レベルと相関があることを見出したことに基づくものである。なお、こうした相関性について特許文献１は何ら教示していない。
　本発明の目的は、研磨後の表面のＬＰＤを低減することの容易な研磨用組成物及び基板の製造方法を提供することにある。ここで、「ＬＰＤを低減する」とは、ＬＰＤの数を削減すること又はサイズを縮小すること等を意味する。
　上記の目的を達成するために、本発明の研磨用組成物は、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有することを特徴とする。
　水溶性高分子は、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール構造を有する重合体、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体、及び主鎖又は側鎖官能基に窒素原子を有する重合体から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
　水溶性高分子は、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール構造を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体及び主鎖又は側鎖官能基に窒素原子を有する重合体から選ばれる少なくとも一種とを含むことが好ましい。
　研磨用組成物は、基板を研磨する用途に用いられることが好ましい。
　研磨用組成物は、基板を最終研磨する用途に用いられることが好ましい。
　本発明の基板の製造方法は、上記研磨用組成物を用いて基板を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、研磨後の表面のＬＰＤを低減することが容易となる。
　以下、本発明を具体化した実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されず、発明の内容を損なわない程度に適宜設計変更が可能である。
　研磨用組成物は、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ、重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有する。本実施形態の研磨用組成物は、例えばシリコン基板、化合物半導体基板等の基板を研磨する用途に用いられる。ここで、基板の研磨工程には、例えば、単結晶インゴットからスライスされた円盤状の基板の表面を平坦化する予備研磨工程（例えば、一次研磨又は二次研磨）と、予備研磨工程後の基板の表面に存在する微細な凹凸を除去して鏡面化する最終研磨工程とが含まれる。研磨用組成物は基板を予備研磨する用途にも、最終研磨する用途にも好適に使用することができる。本実施形態の研磨用組成物は、基板を最終研磨する用途に一層好適に用いられる。
　本実施形態の研磨用組成物は、水溶性高分子以外の成分として、砥粒、塩基性化合物、及び水を含有することができる。
　＜水溶性高分子＞
　水溶性高分子は、研磨面の濡れ性を高める働きをする。分子量分布が小さい水溶性高分子を用いることで、ＬＰＤの低減が容易となる。上述したように、研磨用組成物に使用される水溶性高分子の分子量分布は５．０未満であり、好ましくは４．９以下であり、より好ましくは４．８以下であり、更に好ましくは４．７以下であり、最も好ましくは４．６以下である。水溶性高分子の分子量分布は、理論上、１．０以上である。使用される水溶性高分子の分子量分布が大きくなるにつれて、研磨された面の濡れ性が高まる。
　水溶性高分子の分子量分布は、多分散度（Polydispersity Index，ＰＤＩ）とも呼ばれる。重量平均分子量（Ｍｗ）は、ポリエチレンオキサイド換算の重量平均分子量を示す。重量平均分子量及び数平均分子量、並びに分子量分布は、ゲル浸透クロマトグラフィー（Gel Permeation Chromatography，ＧＰＣ）によって測定される値を示す。
　水溶性高分子としては、分子中に、カチオン基、アニオン基及びノニオン基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものを使用することができる。水溶性高分子は、例えば、分子中に水酸基、カルボキシル基、アシルオキシ基、スルホ基、アミド構造、第四級窒素構造、複素環構造、ビニル構造、ポリオキシアルキレン構造等を有する。
　水溶性高分子としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、プルランまたはシクロデキストリン等のデンプン誘導体、ポリ（Ｎ－アシルアルキレンイミン）等のイミン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールを構造の一部に含む共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンを構造の一部に含む共重合体、ポリビニルカプロラクタム、ポリビニルカプロラクタムを構造の一部に含む共重合体、ポリアルキルアクリルアミド、ポリアクリロイルモルホリン、ポリアクリロイルモルホリンを構造の一部に含む共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体、これらのジブロック型やトリブロック型、ランダム型、交互型等の複数種の構造を有する重合体等が挙げられる。
　分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の小さい水溶性高分子を得る方法として、リビングアニオン重合、リビングカチオン重合及びリビングラジカル重合が挙げられる。多数の種類のモノマーを重合可能であり、且つ工業的製法における制約が少ない点で、リビングラジカル重合法が好適である。
　リビングラジカル重合法としては、ニトロキシド化合物等を用いる重合法、原子移動ラジカル重合法、及びジチオエステル化合物等の連鎖移動剤（ＲＡＦＴ剤）を用いる重合法が挙げられる。
　リビングラジカル重合法に適用可能なモノマーとしては、（メタ）アクリル酸エステル類、スチレン誘導体、環状アミドを含むアクリルアミド誘導体、酢酸ビニル、オレフィン類、及び、水酸基、アルコキシシリル基、アミノ基、エポキシ基等を含む各種官能性モノマー等が挙げられ、これらを一種以上用いて得られる水溶性（親水性）ポリマーは、すべて本発明の対象となり得る。
　水溶性高分子は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　水溶性高分子としてセルロース誘導体及びデンプン誘導体から選ばれる少なくとも一種の水溶性高分子（以降“水溶性高分子Ａ”という）を用いる場合、水溶性高分子Ａの分子量分布は、好ましくは４．７以下であり、より好ましくは４．５以下である。水溶性高分子Ａの分子量分布は、濡れ性向上の観点より、好ましくは２．０以上であり、より好ましくは３．０以上であり、更に好ましくは４．０以上である。
　水溶性高分子としてポリオキシアルキレン構造を有する重合体（以降“水溶性高分子Ｂ”という）を用いる場合、水溶性高分子Ｂの分子量分布は、好ましくは２．０以下であり、より好ましくは１．５以下である。水溶性高分子Ｂの分子量分布は、好ましくは１．０５以上である。
　水溶性高分子としてポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール構造を有する重合体から選ばれる少なくとも一種の水溶性高分子（以降“水溶性高分子Ｃ”という）を用いる場合、水溶性高分子Ｃの分子量分布は、好ましくは３．０以下であり、より好ましくは２．５以下であり、更に好ましくは２．３以下である。水溶性高分子Ｃの分子量分布は、好ましくは１．０５以上であり、濡れ性向上や合成容易性の観点より１．３以上が好ましい。
　水溶性高分子として主鎖又は側鎖官能基（ペンダント基）に窒素原子を有する重合体（以降“水溶性高分子Ｄ”という）を用いる場合、水溶性高分子Ｄの分子量分布は、好ましくは４．０以下であり、より好ましくは３．５以下であり、更に好ましくは３．０以下である。水溶性高分子Ｄの分子量分布は、好ましくは１．０５以上であり、濡れ性向上や合成容易性の観点より１．３以上が好ましい。
　水溶性高分子の重量平均分子量は１００００００以下であるため、ＬＰＤがより低減され易くなる。水溶性高分子の重量平均分子量が小さくなるにつれて、研磨用組成物の安定性はより向上する。一方、研磨面の濡れ性は、水溶性高分子の重量平均分子量が大きくなるにつれて高まる。
　水溶性高分子Ａの重量平均分子量は、好ましくは７５００００以下であり、より好ましくは７０００００以下であり、更に好ましくは５０００００以下であり、最も好ましくは３０００００以下である。水溶性高分子Ａの重量平均分子量は、好ましくは５００００以上であり、より好ましくは８００００以上であり、更に好ましくは１０００００以上である。
　水溶性高分子Ｂの重量平均分子量は、好ましくは５０００００以下であり、より好ましくは３０００００以下であり、更に好ましくは２５００００以下（例えば、１０００００以下）である。水溶性高分子Ｂの重量平均分子量は、好ましくは１０００以上であり、より好ましくは２０００以上であり、更に好ましくは５０００以上（例えば１００００以上）である。
　水溶性高分子Ｃの重量平均分子量は、好ましくは３０００００以下であり、より好ましくは２５００００以下であり、更に好ましくは２０００００以下であり、最も好ましくは１０００００以下（例えば、５００００以下、更には２００００以下）である。水溶性高分子Ｃの重量平均分子量は、好ましくは１０００以上であり、より好ましくは２０００以上であり、更に好ましくは５０００以上（例えば７０００以上）である。
　水溶性高分子Ｄの重量平均分子量は、好ましくは３０００００以下であり、より好ましくは２５００００以下であり、更に好ましくは２０００００以下（例えば、１０００００以下、更には７００００以下）である。水溶性高分子Ｄの重量平均分子量は、好ましくは１０００以上であり、より好ましくは３０００以上であり、更に好ましくは５０００以上であり、最も好ましくは１００００以上（例えば、２００００以上、更には３００００以上）である。
　研磨用組成物は、ＬＰＤの低減の観点から、水溶性高分子Ａ及びＣから選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、水溶性高分子Ａ及びＣから選ばれる少なくとも一種と、水溶性高分子Ｂ及びＤから選ばれる少なくとも一種とを含有することがより好ましい。
　水溶性高分子Ａとしては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、及びプルランまたはシクロデキストリン等のデンプン誘導体が挙げられる。セルロース誘導体及びデンプン誘導体の中では、研磨面に濡れ性を与える能力が高く、かつ研磨後の洗浄工程で除去されやすい（すなわち良好な洗浄性を有する）という観点から、ヒドロキシエチルセルロースが特に好ましい。
　水溶性高分子Ｂは、好ましくはオキシエチレンブロックとオキシプロピレンブロックとを含むブロック構造を有する重合体であり、より好ましくはオキシエチレンブロックとオキシプロピレンブロックとオキシエチレンブロックとを含むトリブロック構造を有する重合体であり、更に好ましくは下記一般式（１）で表される重合体である。
　ＨＯ－（ＥＯ）ａ－（ＰＯ）ｂ－（ＥＯ）ｃ－Ｈ　・・・（１）
　一般式（１）中、ＥＯはオキシエチレン基を示すとともにＰＯはオキシプロピレン基を示し、ａ、ｂ及びｃはそれぞれ１以上の整数を示す。
　一般式（１）において、ａ及びｃはＥＯの重合度を示し、ａとｃとの合計は２～１０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５～５００の範囲であり、更に好ましくは１０～２００の範囲である。一般式（１）において、ｂはＰＯの重合度を示し、ｂは２～２００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５～１００の範囲であり、更に好ましくは１０～５０の範囲である。
　水溶性高分子Ｃとしては、ポリビニルアルコール及び少なくともビニルアルコール単位を含むポリマーが挙げられる。少なくともビニルアルコール単位を含むポリマーとして、例えば、ビニルアルコール単位と酢酸ビニル単位とを少なくとも含む重合体を用いることができる。水溶性高分子Ｃの一例として、酢酸ビニルの単独重合体または共重合体を部分的にけん化して形成される水溶性高分子が挙げられる。例えば、酢酸ビニルの単独重合体を部分的にけん化して形成される部分けん化ポリビニルアルコールを好ましく使用し得る。上記部分けん化ポリビニルアルコールは、ビニルアルコール単位と酢酸ビニル単位とからなる水溶性高分子であり、そのけん化度は５０モル％以上が好ましく、より好ましくは６０モル％以上、例えば６５モル％以上であり、より好ましくは７０モル％以上であり、更に好ましくは８０モル％以上である。ポリビニルアルコールのけん化度は、理論上、１００モル％以下となる。また、水溶性高分子Ｃとしてポリビニルアルコール構造を有する共重合体を用いる場合、当該共重合体を構成するビニルアルコール単位の構成割合（モル比）は、６５モル％以上が好ましく、より好ましくは７５モル％である。本明細書中において「共重合体」とは、特記しない場合、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等の各種の共重合体を含む包括的な用語である。
　水溶性高分子Ｄとしては、主鎖に窒素原子を含有するポリマーおよび側鎖官能基（ペンダント基）に窒素原子を有するポリマーのいずれも使用可能である。
　主鎖に窒素原子を含有するポリマーの例としては、Ｎ－アシルアルキレンイミン型モノマーの単独重合体および共重合体が挙げられる。Ｎ－アシルアルキレンイミン型モノマーの具体例としては、Ｎ－アセチルエチレンイミン、Ｎ－プロピオニルエチレンイミン、Ｎ－カプロイルエチレンイミン、Ｎ－ベンゾイルエチレンイミン、Ｎ－アセチルプロピレンイミン、Ｎ－ブチリルエチレンイミン等が挙げられる。Ｎ－アシルアルキレンイミン型モノマーの単独重合体としては、ポリ（Ｎ－アセチルエチレンイミン）、ポリ（Ｎ－プロピオニルエチレンイミン）、ポリ（Ｎ－カプロイルエチレンイミン）、ポリ（Ｎ－ベンゾイルエチレンイミン）、ポリ（Ｎ－アセチルプロピレンイミン）、ポリ（Ｎ－ブチリルエチレンイミン）等が挙げられる。Ｎ－アシルアルキレンイミン型モノマーの共重合体の例には、２種以上のＮ－アシルアルキレンイミン型モノマーの共重合体、及び１種または２種以上のＮ－アシルアルキレンイミン型モノマーと他のモノマーとの共重合体が含まれる。
　ペンダント基に窒素原子を有するポリマーとしては、例えばＮ－（メタ）アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマー、Ｎ－ビニル型のモノマー単位を含むポリマー等が挙げられる。ここで「（メタ）アクリロイル」とは、アクリルおよびメタクリルを意味する包括的な用語である。
　Ｎ－（メタ）アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマーの例には、Ｎ－（メタ）アクリロイル型モノマーの単独重合体および共重合体（典型的には、Ｎ－（メタ）アクリロイル型モノマーの割合が５０質量％を超える共重合体）が含まれる。Ｎ－（メタ）アクリロイル型モノマーの例には、Ｎ－（メタ）アクリロイル基を有する鎖状アミドおよびＮ－（メタ）アクリロイル基を有する環状アミドが含まれる。
　Ｎ－（メタ）アクリロイル基を有する鎖状アミドの例としては、（メタ）アクリルアミド；Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ｎ－ブチル（メタ）アクリルアミド等のＮ－アルキル（メタ）アクリルアミド；Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジイソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジ（ｎ－ブチル）（メタ）アクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。Ｎ－（メタ）アクリロイル基を有する鎖状アミドをモノマー単位として含むポリマーの例として、Ｎ－イソプロピルアクリルアミドの単独重合体およびＮ－イソプロピルアクリルアミドの共重合体（例えば、Ｎ－イソプロピルアクリルアミドの割合が５０質量％を超える共重合体）が挙げられる。
　Ｎ－（メタ）アクリロイル基を有する環状アミドの例としては、Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリン、Ｎ－（メタ）アクリロイルピロリジン等が挙げられる。Ｎ－（メタ）アクリロイル基を有する環状アミドをモノマー単位として含むポリマーの例として、Ｎ－アクリロイルモルホリンの単独重合体およびＮ－アクリロイルモルホリンの共重合体（例えば、Ｎ－アクリロイルモルホリンの割合が５０質量％を超える共重合体）が挙げられる。
　Ｎ－ビニル型のモノマー単位を含むポリマーの例には、Ｎ－ビニルラクタム型モノマーの単独重合体および共重合体（例えば、Ｎ－ビニルラクタム型モノマーの割合が５０質量％を超える共重合体）、Ｎ－ビニル鎖状アミドの単独重合体および共重合体（例えば、Ｎ－ビニル鎖状アミドの割合が５０質量％を超える共重合体）が含まれる。
　Ｎ－ビニルラクタム型モノマーの具体例としては、Ｎ－ビニルピロリドン（ＶＰ）、Ｎ－ビニルピペリドン、Ｎ－ビニルモルホリノン、Ｎ－ビニルカプロラクタム（ＶＣ）、Ｎ－ビニル－１，３－オキサジン－２－オン、Ｎ－ビニル－３，５－モルホリンジオン等が挙げられる。Ｎ－ビニルラクタム型のモノマー単位を含むポリマーの具体例としては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルカプロラクタム、ＶＰとＶＣとのランダム共重合体、ＶＰおよびＶＣの一方または両方と他のビニルモノマー（例えば、アクリル系モノマー、ビニルエステル系モノマー等）とのランダム共重合体、ＶＰおよびＶＣの一方または両方を含むポリマーセグメントを含むブロック共重合体やグラフト共重合体（例えば、ポリビニルアルコールにポリビニルピロリドンがグラフトしたグラフト共重合体）等が挙げられる。
　Ｎ－ビニル鎖状アミドの具体例としては、Ｎ－ビニルアセトアミド、Ｎ－ビニルプロピオン酸アミド、Ｎ－ビニル酪酸アミド等が挙げられる。
　ペンダント基に窒素原子を有するポリマーの他の例として、アミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等の、アミノ基を有するビニルモノマー（例えば、（メタ）アクリロイル基を有するモノマー）の単独重合体および共重合体が挙げられる。
　研磨用組成物が、水溶性高分子Ａと、水溶性高分子Ｂ及びＤから選ばれる少なくとも一種とを含有する場合には、ＬＰＤの低減の観点から、研磨用組成物はヒドロキシエチルセルロースと、上記一般式（１）で表される重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアルキルアクリルアミド、及びポリアクリロイルモルホリンから選ばれる少なくとも一種とを含有することが最も好ましい。
　研磨用組成物が、水溶性高分子Ｃと、水溶性高分子Ｂ及びＤから選ばれる少なくとも一種とを含有する場合には、ＬＰＤの低減の観点から、研磨用組成物はポリビニルアルコール又は部分けん化ポリビニルアルコールと、上記一般式（１）で表される重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアルキルアクリルアミド、及びポリアクリロイルモルホリンから選ばれる少なくとも一種とを含有することが最も好ましい。
　研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量は、０．００２質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．００４質量％以上であり、更に好ましくは０．００６質量％以上であり、最も好ましくは０．０１質量％以上である。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量の増大につれて、研磨面の濡れ性がより向上する。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量は、０．５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．２質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下であり、最も好ましくは０．０５質量％以下である。研磨用組成物中における水溶性高分子の含有量の減少につれて、研磨用組成物の安定性がより向上する。
　＜砥粒＞
　研磨用組成物は、砥粒を含有することができる。砥粒は、研磨面を物理的に研磨する働きをする。
　砥粒としては、例えば、無機粒子、有機粒子、及び有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア等の金属酸化物からなる粒子、並びに窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素粒子及び窒化ホウ素粒子が挙げられる。有機粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子が挙げられる。
　砥粒の平均一次粒子径は５ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１５ｎｍ以上であり、更に好ましくは２５ｎｍ以上である。砥粒の平均一次粒子径の増大につれて、高い研磨速度が得られる。砥粒の平均一次粒子径は１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下であり、更に好ましくは４０ｎｍ以下である。砥粒の平均一次粒子径の減少につれて、研磨用組成物の安定性が向上する。
　砥粒の平均一次粒子径の値は、例えば、ＢＥＴ法により測定される比表面積から算出される。砥粒の比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製の“Flow SorbII 2300”を用いて行うことができる。
　砥粒の平均二次粒子径は１０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上であり、更に好ましくは４０ｎｍ以上である。砥粒の平均二次粒子径の増大につれて、高い研磨速度が得られる。砥粒の平均二次粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下であり、更に好ましくは８０ｎｍ以下である。砥粒の平均二次粒子径の減少につれて、研磨用組成物の安定性が向上する。砥粒の平均二次粒子径は、大塚電子株式会社製、ＦＰＡＲ－１０００を用いて測定される値である。
　砥粒の長径／短径比の平均値は、理論上１．０以上であり、好ましくは１．０５以上であり、より好ましくは１．１以上である。上記長径／短径比の平均値の増大につれて、高い研磨速度が得られる。砥粒の長径／短径比の平均値は３．０以下であることが好ましく、より好ましくは２．０以下であり、更に好ましくは１．５以下である。上記長径／短径比の平均値の減少につれて、研磨面に生じるスクラッチが減少する。
　研磨用組成物に含有される砥粒の総数に対し、上記長径／短径比が１．５以上の粒子の数は、１０％以上であることが好ましく、より好ましくは２０％以上である。上記長径／短径比が１．５以上の粒子の割合の増大につれて、ＬＰＤを低減することが更に容易となる。また、上記長径／短径比が１．５以上の粒子の割合の増大につれて、高い研磨速度が得られる。上記長径／短径比が１．５以上の粒子の割合は、９０％以下であることが好ましく、より好ましくは８０％以下である。上記長径／短径比が１．５以上である砥粒の割合の減少につれて、研磨面のヘイズレベルが低減され易くなる。
　上記長径／短径比は、砥粒の形状に関する値であり、例えば、砥粒の電子顕微鏡画像を用いて求めることができる。具体的には、所定個数（例えば２００個）の砥粒の走査型電子顕微鏡画像において、各々の砥粒に対し最小外接矩形を描く。次に、各最小外接矩形について、その長辺の長さ（長径の値）を短辺の長さ（短径の値）で除した値を長径／短径比として算出する。それらの平均値を算出することにより、長径／短径比の平均値を求めることができる。上記長径／短径比の算出は、例えば、日立製作所製の走査型電子顕微鏡“Ｓ－４７００”を用いて得られた画像に基づいて行うことができる。
　研磨用組成物中における砥粒の含有量は、０．０５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以上であり、更に好ましくは０．２質量％以上である。砥粒の含有量の増大につれて、高い研磨速度が得られる。研磨用組成物中における砥粒の含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３質量％以下であり、更に好ましくは１質量％以下である。砥粒の含有量の減少につれて、研磨用組成物の安定性がより向上する。
　砥粒としてのシリカは、例えばシリコン基板の研磨に好適に用いられる。シリカの具体例としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、及びゾルゲル法シリカが挙げられる。これらシリカの中でも、研磨面に生じるスクラッチを減少させるという観点において、コロイダルシリカ及びフュームドシリカが好ましく、特にコロイダルシリカが好ましい。これらのシリカは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　シリカの真比重は、１．５以上であることが好ましく、より好ましくは１．６以上であり、更に好ましくは１．７以上である。シリカの真比重の増大につれて、高い研磨速度が得られる。シリカの真比重は、２．２以下であることが好ましく、より好ましくは２．０以下であり、更に好ましくは１．９以下である。シリカの真比重の減少につれて、研磨面に生じるスクラッチが減少する。シリカの真比重は、乾燥させたシリカ粒子の重量と、このシリカ粒子を体積既知のエタノールに浸漬した際の総重量とから算出される。
　＜塩基性化合物＞
　研磨用組成物は塩基性化合物を含有することができる。塩基性化合物は、研磨面を化学的に研磨する働きをする（ケミカルエッチング）。これにより、研磨速度を向上させることが容易となる。
　塩基性化合物としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、水酸化第四級アンモニウム又はその塩、アンモニア、及びアミンが挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、及び水酸化ナトリウムが挙げられる。水酸化第四級アンモニウム又はその塩としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、及び水酸化テトラブチルアンモニウムが挙げられる。アミンとしては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、Ｎ－（β－アミノエチル）エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、無水ピペラジン、ピペラジン六水和物、１－（２－アミノエチル）ピペラジン、Ｎ－メチルピペラジン、及びグアニジンが挙げられる。
　塩基性化合物は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　塩基性化合物の中でも、アンモニア、アルカリ金属の水酸化物、及び第四級アンモニウム水酸化物から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
　塩基性化合物の中でも、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、及び水酸化テトラエチルアンモニウムから選ばれる少なくとも一種がより好ましく、更に好ましくはアンモニア及び水酸化テトラメチルアンモニウムの少なくとも一方であり、最も好ましくはアンモニアである。
　研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量は、０．００１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．００２質量％以上であり、更に好ましくは０．００３質量％以上であり、最も好ましくは０．００５質量％以上である。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量の増大につれて、高い研磨速度が得られる。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量は、１．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下であり、最も好ましくは０．０５質量％以下である。研磨用組成物中における塩基性化合物の含有量の減少につれて、研磨面の荒れが抑制され、基板の形状が維持され易くなる。
　＜水＞
　研磨用組成物中の水は、他の成分を溶解または分散させる働きをする。水は、研磨用組成物に含有される他の成分の働きを阻害しないことが好ましい。このような水の例として、例えば遷移金属イオンの合計含有量が１００ｐｐｂ以下の水が挙げられる。水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルターによる異物の除去、蒸留等によって高めることができる。具体的には、例えば、イオン交換水、純水、超純水、蒸留水等を用いることが好ましい。
　＜ｐＨ＞
　研磨用組成物のｐＨは、８．０以上が好ましく、より好ましくは８．５以上であり、更に好ましくは９．０以上である。研磨用組成物のｐＨの増大につれて、高い研磨速度が得られる。研磨用組成物のｐＨは１２．５以下であることが好ましく、より好ましくは１１．５以下であり、最も好ましくは１１以下である。研磨用組成物のｐＨの減少につれて、研磨面の荒れが抑制され、基板の形状が維持され易くなる。
　＜キレート剤＞
　研磨用組成物はキレート剤を含有することができる。キレート剤は、研磨系中の金属不純物を捕捉して錯体を形成することによって、基板における金属不純物の残留レベルを低減する。研磨系中の金属不純物には、例えば、研磨用組成物の原料に由来するもの、研磨中に研磨面や研磨装置から生じるもの、および外部からの混入物が含まれる。特に、基板が半導体基板である場合、金属不純物の残留レベルを低減することで半導体基板の金属汚染が防止され、半導体基板の品質低下が抑制される。
　キレート剤としては、例えば、アミノカルボン酸系キレート剤、及び有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。アミノカルボン酸系キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸、及びトリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムが挙げられる。有機ホスホン酸系キレート剤としては、例えば、２－アミノエチルホスホン酸、１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸、アミノトリ（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、エタン－１，１－ジホスホン酸、エタン－１，１，２－トリホスホン酸、エタン－１－ヒドロキシ－１，１－ジホスホン酸、エタン－１－ヒドロキシ－１，１，２－トリホスホン酸、エタン－１，２－ジカルボキシ－１，２－ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、２－ホスホノブタン－１，２－ジカルボン酸、１－ホスホノブタン－２，３，４－トリカルボン酸、及びα－メチルホスホノコハク酸が挙げられる。
　＜界面活性剤＞
　研磨用組成物は界面活性剤を含有することができる。界面活性剤は、研磨面の荒れを抑制する。これにより、研磨面のヘイズレベルを低減することが容易となる。特に、研磨用組成物が塩基性化合物を含有する場合には、塩基性化合物によるケミカルエッチングによって研磨面に荒れが生じ易くなる。このため、塩基性化合物と界面活性剤との併用は特に有効である。
　界面活性剤としては、重量平均分子量が１０００未満のものが好ましく、アニオン性又はノニオン性の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の中でも、ノニオン性界面活性剤が好適に用いられる。ノニオン性界面活性剤は、起泡性が低いため、研磨用組成物の調製時や使用時の取り扱いが容易となる。また、ノニオン性界面活性剤を用いた場合、研磨用組成物のｐＨ調整が容易となる。
　ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシアルキレン重合体や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセルエーテル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン付加物や、複数種のオキシアルキレンの共重合体（ジブロック型、トリブロック型、ランダム型、交互型）が挙げられる。
　具体的には、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンプロピルエーテル、ポリオキシエチレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンペンチルエーテル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレン－２－エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミド、ポリオキシエチレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイン酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルミチン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等が挙げられる。これらの界面活性剤の中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、特にポリオキシエチレンデシルエーテルが好適に用いられる。
　界面活性剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　＜上記成分以外の成分＞
　研磨用組成物は、必要に応じて研磨用組成物に一般に含有されている公知の添加剤、例えば有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防腐剤、防カビ剤等を更に含有してもよい。
　有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の脂肪酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、有機スルホン酸、及び有機ホスホン酸が挙げられる。有機酸塩としては、例えば、有機酸のナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、又はアンモニウム塩が挙げられる。
　無機酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、及び炭酸が挙げられる。無機酸塩としては、無機酸のナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩、又はアンモニウム塩が挙げられる。
　有機酸及びその塩、並びに無機酸及びその塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
　防腐剤及び防カビ剤としては、例えば、イソチアゾリン系化合物、パラオキシ安息香酸エステル類、及びフェノキシエタノールが挙げられる。
　＜研磨用組成物の調製＞
　研磨用組成物は、例えばプロペラ攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いて調製することができる。研磨用組成物の各原料は、同時に混合されてもよいし、任意の順序で混合されてもよい。
　研磨用組成物は、例えば輸送や保管を容易にするという観点から、研磨用組成物の原液を水で希釈する希釈工程を経て得られることが好ましい。すなわち、水溶性高分子を含有する原液を予め調製しておき、その原液を希釈して研磨用組成物を得ることが好ましい。
　本実施形態の研磨用組成物は、砥粒と、上記の重量平均分子量及び分子量分布を有する水溶性高分子とを含有する原液から得ることもできる。この場合であっても、水溶性高分子の重量平均分子量及び分子量分布に基づき、ＬＰＤの低減が容易となる。
　原液が砥粒と上記の重量平均分子量及び分子量分布を有する水溶性高分子とを含有する場合、希釈工程を経て調製された研磨用組成物中の粒子は好適な分散性を有する。本粒子には、砥粒単体から成るものや、砥粒と水溶性高分子との凝集体が含まれる。研磨用組成物中の粒子の分散性は、研磨用組成物に含有される粒子の体積平均粒子径の測定値に基づいて評価することができる。体積平均粒子径は、例えば、日機装株式会社製の粒度分布測定装置（型式「ＵＰＡ－ＵＴ１５１」）を用いた動的光散乱法により測定することができる。研磨用組成物中の粒子の分散性は、ＬＰＤの低減においても重要であると考えられる。上述した水溶性高分子は、粒子の分散性を高めるという観点においても有利であり、上述した水溶性高分子を用いることで、ＬＰＤの低減が更に容易となる。
　原液を希釈して得られた研磨用組成物中の粒子の体積平均粒子径は１０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上であり、更に好ましくは４０ｎｍ以上である。粒子の体積平均粒子径の増大につれて、高い研磨速度が得られる。原液を希釈して得られた研磨用組成物中の粒子の体積平均粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以下であり、更に好ましくは８０ｎｍ以下である。粒子の体積平均粒子径の減少につれて、ＬＰＤの低減が容易となる。
　希釈工程における希釈率Ｄは、体積換算において、２倍以上であることが好ましく、より好ましくは５倍以上、更に好ましくは１０倍以上である。希釈工程における希釈率Ｄを高めることによって、研磨用組成物の原液の輸送コストを削減することができ、また、原液の保管に必要なスペースを減らすことができる。
　希釈工程における希釈率Ｄは、体積換算において、１００倍以下であることが好ましく、より好ましくは５０倍以下、更に好ましくは４０倍以下である。希釈工程における希釈率Ｄを低めることによって、原液や研磨用組成物の安定性を確保することが容易となる。
　研磨用組成物の原液は、例えばプロペラ攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いて調製することができる。研磨用組成物の原液の各原料は、同時に混合されてもよいし、任意の順序で混合されてもよい。
　希釈工程において、研磨用組成物の原液は、好ましくは上述した混合装置で原液を撹拌しながら水を徐々に添加する方法によって希釈されることが好ましい。なお、希釈工程において、研磨用組成物の原液は、原液に水を添加した後に、上述した混合装置で撹拌する方法によって希釈されてもよい。
　次に、基板の製造方法について研磨用組成物の作用とともに説明する。
　基板は、研磨用組成物を用いた研磨工程を含む製造方法により製造される。研磨工程では、基板の表面に研磨用組成物を供給しながら、基板の表面に研磨パッドを押し付けて基板及び研磨パッドを回転させる。このとき、研磨用組成物は、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有するため、水溶性高分子の溶解性又は分散性が高まると推測される。これにより、半導体基板の研磨後の表面で検出されるＬＰＤが低減され易くなると推測される。研磨工程を完了した基板は、続いて基板の表面を洗浄する洗浄工程に供される。
　以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
　（１）研磨用組成物は、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有することで、研磨面のＬＰＤを低減することが容易となる。
　（２）研磨用組成物は、砥粒及び上記水溶性高分子を含有する原液の形態で調製されることにより、保管や輸送が容易となる。
　（３）研磨用組成物は、基板を研磨する用途に用いられることで、研磨後の表面のＬＰＤが低減された基板を提供することが容易となる。
　（４）研磨用組成物は、基板の最終研磨に用いられることで、高い品質が要求される最終研磨後の基板において、ＬＰＤを低減する点で品質向上に貢献する。
　（５）基板の製造方法は、分子量分布が５．０未満の水溶性高分子を含有する研磨用組成物を用いて基板を研磨する研磨工程を含むため、ＬＰＤが低減された基板を製造することが容易となる。
　前記実施形態は次のように変更されてもよい。
　・研磨用組成物中の水溶性高分子の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、例えば重量平均分子量の異なる複数種の水溶性高分子を混合することで調整されてもよい。すなわち、研磨用組成物中の水溶性高分子が複数種の水溶性高分子から構成される場合、その水溶性高分子全体の重量平均分子量Ｍｗにおける分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０未満であればよい。
　・研磨用組成物は、一剤型であってもよいし、二剤以上の多剤型であってもよい。
　・研磨用組成物又はその原液に含有される各成分は、製造の直前にフィルターによりろ過処理されたものであってもよい。また、研磨用組成物は、使用の直前にフィルターによりろ過処理して使用されるものであってもよい。ろ過処理が施されることによって、研磨用組成物中の粗大異物が取り除かれて品質が向上する。研磨用組成物は、分子量分布が５．０未満の水溶性高分子を含有するため、ろ過処理においてフィルターの目詰まりが抑制され、良好なろ過性が得られ易い。
　上記ろ過処理に用いるフィルターの材質及び構造は特に限定されるものではない。フィルターの材質としては、例えば、セルロース、ナイロン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリカーボネート、ガラス等が挙げられる。フィルターの構造としては、例えばデプスフィルター、プリーツフィルター、メンブレンフィルター等が挙げられる。
　・研磨用組成物を用いた研磨工程で使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、不織布タイプ、スウェードタイプ、砥粒を含むもの、砥粒を含まないもののいずれを用いてもよい。
　・研磨用組成物を用いて基板を研磨する際に、一度研磨に使用された研磨用組成物を回収して、基板の研磨に再び使用してもよい。研磨用組成物を再使用する方法としては、例えば、研磨装置から排出される使用済みの研磨用組成物をタンク内にいったん回収し、タンク内から再び研磨装置内へ循環させて使用する方法が挙げられる。研磨用組成物を再使用することで、廃液となる研磨用組成物の排出量を削減し、研磨用組成物の使用量を減らすことができる。このことは、環境負荷を低減できる点、及び基板の研磨にかかるコストを抑制できる点において有用である。
　研磨用組成物を再使用すると、砥粒等の成分が研磨により消費され又は損失する。このため、砥粒等の各成分の減少分を研磨用組成物に補充することが好ましい。補充する成分は、個別に研磨用組成物に添加されてもよいし、タンクの大きさや研磨条件等に応じて、二以上の成分を任意の濃度で含んだ混合物として研磨用組成物に添加されてもよい。再使用される研磨用組成物に対して各成分の減少分を補充することにより、研磨用組成物の組成が維持されて、研磨用組成物の機能を持続的に発揮させることができる。
　・研磨用組成物の研磨対象となる化合物半導体基板の材料としては、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等が挙げられる。研磨用組成物は、半導体基板に限らず、ステンレス鋼等の金属、プラスチック、ガラス、サファイア等からなる基板を研磨する用途、及びそのような基板の製造方法に用いられてもよい。この場合も、研磨面のＬＰＤを容易に低減することができる。更に、研磨用組成物は、基板に限らず、各種材料からなる研磨製品を得るために用いることもできる。
　上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
　（ａ）希釈することで研磨用組成物を得るための原液であって、砥粒と、重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が５．０未満である水溶性高分子とを含有する原液。
　（ｂ）前記原液を水で希釈する希釈工程を通じて研磨用組成物を製造する研磨用組成物の製造方法。
　（ｃ）研磨用組成物を用いて基板を研磨する研磨方法。
　次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態を更に具体的に説明する。
　（実施例１～１０及び比較例１～６）
　砥粒としてのコロイダルシリカ、１種または２種の水溶性高分子、及び塩基性化合物をイオン交換水に混合することで研磨用組成物の原液を調製した。その後、原液に含まれる粗大異物を取り除くために原液をろ過した。砥粒としては平均一次粒子径３５ｎｍのコロイダルシリカ、塩基性化合物としてはアンモニアを用いた。次に、原液を純水で２０倍に希釈し、表１に示す水溶性高分子を含有する研磨用組成物を得た。希釈工程では、ホモジナイザーを用いて撹拌及び分散を行った後に、研磨用組成物中に含まれる粗大異物を取り除くために、研磨用組成物をろ過した。
　各実施例及び比較例の研磨用組成物中の砥粒の含有量は０．５質量％であり、塩基性化合物の含有量は０．０１質量％であった。
　表１中の“水溶性高分子”欄において、“Ｍｗ”は重量平均分子量、“Ｍｎ”は数平均分子量、“Ｍｗ／Ｍｎ”は分子量分布を示し、分子量分布を測定するゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）の条件は以下のとおりである。
　＜ＧＰＣの条件＞
　カラム：東ソー株式会社製の商品名ＴＳＫｇｅｌ　ＧＭＰＷＸＬ×２＋Ｇ２５００ＰＷＸＬ（φ７．８ｍｍ×３００ｍｍ×３本）
　カラム温度：４０℃
　溶離液：２００ｍＭ　硝酸ナトリウム水溶液
　試料濃度：０．０５質量％
　流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
　注入量：２００μＬ
　検出器：ＲＩ（示差屈折計）
　標準物質：ポリエチレンオキサイド
　表１中の“水溶性高分子”欄において“種類”欄に記載された“ＨＥＣ”はヒドロキシエチルセルロースを示し、“ＰＶＰ”はポリビニルピロリドンを示し、“ＰＥＯ－ＰＰＯ－ＰＥＯ”はポリエチレンオキサイド－ポリプロピレンオキサイド－ポリエチレンオキサイドトリブロック共重合体を示す。なお、“ＰＥＯ－ＰＰＯ－ＰＥＯ”は、一般式（１）で表されるものであり、一般式（１）中のａとｃとの合計が１６４であり、ｂが３１のものである。また“ＰＶＡ１”はけん化度８０ｍｏｌ％のポリビニルアルコールを示し、“ＰＶＡ２”はけん化度９８ｍｏｌ％以上のポリビニルアルコールを示す。
　＜研磨工程＞
　得られた研磨用組成物を用いて、表２に示す条件でシリコン基板を最終研磨した。この最終研磨に供されたシリコン基板は、市販の研磨剤（商品名：ＧＬＡＮＺＯＸ－１１０３、株式会社フジミインコーポレーテッド製）を用いて予備研磨されたものであった。シリコン基板は、直径が３００ｍｍ、伝導型がＰ型、結晶方位が＜１００＞、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ未満であった。
　＜洗浄工程＞
　研磨後のシリコン基板を、ＮＨ４ＯＨ（２９％）：Ｈ２Ｏ２（３１％）：脱イオン水（ＤＩＷ）＝１：３：３０（体積比）の洗浄液を用いて洗浄した（ＳＣ－１洗浄）。より具体的には、それぞれ周波数３００ｋＨｚの超音波発振器を取り付けた第１の洗浄槽、第２の洗浄槽、およびリンス槽を用意した。第１および第２の洗浄槽の各々に上記洗浄液を入れ、６０℃に保持した。リンス槽には超純水を入れた。研磨後のシリコン基板を第１の洗浄槽内の洗浄液に浸漬し、６分間超音波を適用した。続いてリンス槽内の超純水にシリコン基板を浸漬し、超音波を適用しながらリンスした。その後、シリコン基板を第２の洗浄槽内の洗浄液に浸漬し、６分間超音波を適用した。
　＜ＬＰＤの測定＞
　ＬＰＤは、ウエハ検査装置（商品名：Ｓｕｒｆｓｃａｎ　ＳＰ２、ケーエルエー・テンコール社製）を用いて、研磨後のシリコン基板の表面に存在する０．０３７μｍ以上の大きさのパーティクルの個数をカウントすることにより測定した。表１の“ＬＰＤ”欄において、“Ａ”はパーティクルの個数が１００個未満、“Ｂ”は１００個以上１５０個未満、“Ｃ”は１５０個以上２００個未満、“Ｄ”は２００個以上３００個未満、“Ｅ”は３００個以上であったことを表す。
　＜ヘイズレベルの判定＞
　ウエハ検査装置（商品名：Ｓｕｒｆｓｃａｎ　ＳＰ２、ケーエルエー・テンコール社製）を用いて、同装置のＤＷＯモードで研磨工程後の研磨面を測定して得た測定値に基づき、シリコン基板のヘイズレベルの判定を行った。その測定値が０．１１０ｐｐｍ未満の場合を“Ａ”、０．１１０ｐｐｍ以上０．１２０ｐｐｍ未満の場合を“Ｂ”、０．１２０ｐｐｍ以上０．１３０ｐｐｍ未満の場合を“Ｃ”、０．１３０ｐｐｍ以上０．１４０ｐｐｍ未満の場合を“Ｄ”、０．１４０ｐｐｍ以上である場合を“Ｅ”と判定した。その判定結果を表１の“ヘイズ”欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　表１に示すように、各実施例では、ＬＰＤの測定結果がＡ又はＢであった。比較例１及び６では、水溶性高分子の分子量分布が５．０以上であったため、ＬＰＤの測定結果が各実施例よりも劣っていた。比較例２及び３では、水溶性高分子の重量平均分子量が１００００００を超え、かつ、分子量分布が５．０以上であったため、ＬＰＤの測定結果が各実施例よりも劣っていた。比較例４及び５では、水溶性高分子の分子量分布は５．０未満であったものの、重量平均分子量が１００００００を超えたため、ＬＰＤの測定結果が各実施例よりも劣っていた。

Claims (10)

  1. 　重量平均分子量が１００００００以下であり、かつ重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）で表される分子量分布が５．０未満である水溶性高分子を含有することを特徴とする研磨用組成物。
  2. 　前記水溶性高分子は、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール構造を有する重合体、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体、及び主鎖又は側鎖官能基に窒素原子を有する重合体から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項１に記載の研磨用組成物。
  3. 　前記水溶性高分子は、セルロース誘導体及びデンプン誘導体から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
  4. 　前記水溶性高分子は、ポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール構造を有する重合体から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
  5. 　前記水溶性高分子は、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
  6. 　前記水溶性高分子は、主鎖又は側鎖官能基に窒素原子を有する重合体から選ばれる少なくとも一種を含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
  7. 　前記水溶性高分子は、セルロース誘導体、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール構造を有する重合体から選ばれる少なくとも一種と、ポリオキシアルキレン構造を有する重合体及び主鎖又は側鎖官能基に窒素原子を有する重合体から選ばれる少なくとも一種とを含む、請求項２に記載の研磨用組成物。
  8. 　基板を研磨する用途に用いられる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  9. 　基板を最終研磨する用途に用いられる請求項８に記載の研磨用組成物。
  10. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いて基板を研磨する研磨工程を含むことを特徴とする基板の製造方法。
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