WO2017170179A1 - 研磨用組成物及びその製造方法 - Google Patents

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WO2017170179A1
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WO
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water
soluble polymer
polishing
polymer compound
polymerization inhibitor
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PCT/JP2017/011868
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French (fr)
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貴之 竹本
直彦 斎藤
河合　道弘
公亮 土屋
久典 丹所
裕介 須賀
大輝 市坪
Original Assignee
東亞合成株式会社
株式会社フジミインコーポレーテッド
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present specification relates to a polishing composition suitable for finish polishing of a silicon wafer (hereinafter also simply referred to as a wafer) and a method for producing the same.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • polishing in the wafer polishing process by CMP, 3-4 stages of polishing are performed to achieve high-precision smoothing.
  • a high polishing rate tends to be required mainly for rough polishing.
  • finish polishing is the main purpose, and in addition to the polishing rate, it is required to finish the wafer surface with a high level of intactness and smoothness.
  • the smoothness parameter on the wafer surface include various surface defects, such as haze, LPD (Light Point Defect), and scratches.
  • Patent Documents 1 to 3 a method using a polishing composition containing a water-soluble polymer compound is known (Patent Documents 1 to 3).
  • the water-soluble polymer compound adsorbs to the surface of the abrasive grains and wafers moderately, while maintaining the necessary polishing speed, alleviates damage to the wafers due to abrasive grains and foreign substances, and finishes the wafer with few surface defects. It is supposed to be possible.
  • the effect which gives hydrophilicity to a wafer surface and prevents adhesion of an abrasive grain or a foreign material can also be expected. As a result, high-accuracy smoothing is possible as compared with the case where no water-soluble polymer compound is added.
  • This specification provides a polishing composition capable of realizing smoothness with higher accuracy.
  • the present inventors focused on compounds other than water-soluble polymer compounds.
  • the reaction product of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor contained in the monomer composition for synthesizing the water-soluble polymer compound to be added to the polishing composition, together with the water-soluble polymer compound, the polishing composition The knowledge that higher smoothness can be obtained by being contained in the product was obtained.
  • This specification provides the following means based on such findings.
  • a polishing composition comprising abrasive grains and a basic compound, A water-soluble polymer compound, A reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor;
  • a composition for polishing liquid comprising: (2) The polishing composition according to (1), wherein the polymerization initiator is a water-soluble azo initiator.
  • the polymerization inhibitor includes at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by general formula (1) and general formula (2) below, and phenothiazine and nitrosamine compounds. ) Or the polishing composition according to (2).
  • R 1 to R 3 each independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms
  • X is CH 2 , CH (CH 2 ) p OH (where p is an integer of 0 to 3), CHO (CH 2 ) q OH (where q is an integer of 0 to 3), CHO (CH 2 ) r CH 3 (wherein r represents an integer of 0 to 2), CHCOOH, or C ⁇ O
  • R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently of 1 to 3 carbon atoms.
  • a method for producing a polishing composition A step of mixing abrasive grains, a basic compound, a water-soluble polymer compound, and a reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor;
  • a manufacturing method comprising: (8) The production method according to (7), further comprising a reactant synthesis step of obtaining the reactant by causing a reaction between the polymerization initiator and the polymerization inhibitor prior to the mixing step.
  • a polishing additive comprising: (10) The polishing additive according to (9), further comprising a water-soluble polymer compound.
  • a method for producing a polishing additive A reactant synthesis step for obtaining the reactant by causing a reaction between a polymerization initiator and a polymerization inhibitor;
  • a manufacturing method comprising: (12) The reactant synthesis step is performed using the polymerization initiator and the polymerization inhibitor present in the synthesis reaction solution of the water-soluble polymer compound after the synthesis step of the water-soluble polymer compound for polishing.
  • the disclosure of this specification relates to a polishing composition, a production method thereof, a polishing additive, and the like.
  • the polishing composition (hereinafter also simply referred to as the present composition) and the polishing additive (hereinafter also simply referred to as the present additive) disclosed in the present specification are a reaction of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor. (Hereinafter, also simply referred to as this reaction product).
  • Such a reaction product can further reduce haze and surface defects in a CMP polishing process using a water-soluble polymer compound. As a result, it is possible to obtain an object to be polished having smoothness with higher accuracy than a polishing composition containing a water-soluble polymer but not containing such a reactant.
  • the present composition can control the mechanical polishing power and chemical polishing power to provide better surface smoothness of the object to be polished.
  • the present additive contains the present reaction product to protect the surface of the object to be polished together with the water-soluble polymer compound, and can provide more excellent smoothness by adjusting the polishing force in CMP or the like. .
  • the polymerization inhibitor is an example of MQ (hydroquinone monomethyl ether). According to the combination of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor, it is considered that, for example, the compound a shown below is generated as this reaction product in the presence of oxygen.
  • radicals derived from the polymerization initiator are generated.
  • the radical of the polymerization initiator can react with oxygen to generate a polymerization initiator-oxygen radical.
  • Such radicals can withdraw protons from the polymerization inhibitor and generate polymerization inhibitor radicals.
  • the polymerization inhibitor radical is coupled with a polymerization initiator-oxygen radical or a polymerization initiator radical to form a compound a as a coupling reaction product at a molar ratio of 1: 1.
  • polymerization initiator-derived radicals and polymerization inhibitor radicals can cause various reactions.
  • the polymerization inhibitor radical may react with other polymerization inhibitors in a chain to produce a chain reaction product of the polymerization inhibitor.
  • This reaction product is considered to contain such a reaction product derived from a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
  • a polymerization initiator and a reaction product of the polymerization initiator By containing a polymerization initiator and a reaction product of the polymerization initiator, the surface is easily adsorbed on the surface of an object to be polished such as a wafer having a hydrophobic surface, and the surface of the object to be polished is protected against abrasive grains and basic compounds. It is considered that the mechanical polishing power and the chemical polishing power can be moderately moderated.
  • This reaction product contains a structure derived from a polymerization inhibitor.
  • it is generally considered to be a hydrophobic compound having a hydrophobic moiety derived from an aromatic ring derived from a polymerization inhibitor or a heterocyclic amine.
  • This reaction product is considered to constitute a solute portion having a relatively high hydrophobicity in a polishing composition containing water or a water-soluble polymer compound.
  • Hydrophobic reactants are easily adsorbed on the surface of a polished object such as a wafer with a hydrophobic surface, protecting the surface of the object against abrasive grains and basic compounds, mechanical polishing power and chemical polishing It is thought that the force can be moderated moderately.
  • the surface of the object to be polished is protected by the water-soluble polymer compound, and the surface of the object to be polished is also protected by the reaction product, thereby controlling the mechanical polishing force and the chemical polishing force. It is considered that excellent smoothness of the surface of the workpiece can be provided.
  • the present composition and the present additive can be used for polishing an object to be polished having various materials and shapes.
  • the object to be polished may be any material that is compatible with the CMP process.
  • a metal or a semimetal such as silicon, aluminum, nickel, tungsten, copper, tantalum, titanium, stainless steel, germanium, or an alloy thereof, quartz glass, Glassy substances such as aluminosilicate glass and glassy carbon; ceramic materials such as alumina, silica, sapphire, silicon nitride, tantalum nitride and titanium carbide; compound semiconductor substrate materials such as silicon carbide, gallium nitride and gallium arsenide; polyimide resin And the like, or composite materials thereof.
  • (meth) acryl means acryl and methacryl
  • (meth) acrylate means acrylate and methacrylate
  • the “(meth) acryloyl group” means an acryloyl group and a methacryloyl group.
  • the present composition may contain a reaction product of (A) a water-soluble polymer compound, (B) a polymerization initiator and a polymerization inhibitor. Furthermore, the present composition can contain (C) abrasive grains and (D) a basic compound. Hereinafter, each component will be described sequentially.
  • water-soluble polymer compound As the water-soluble polymer compound, a known water-soluble polymer compound used for polishing is not particularly limited, and one or two or more kinds can be appropriately selected and used.
  • the water-soluble polymer compound include a polycellulose derivative, a starch derivative, a polymer containing an oxyalkylene unit, a vinyl alcohol polymer, an acrylic acid polymer, and a polymer containing a nitrogen atom.
  • the cellulose derivative include nitrocellulose, acetylcellulose, and carboxymethylcellulose.
  • starch derivatives include starch, amylose, amylopectin, and pullulan.
  • polymer containing an oxyalkylene unit examples include a random copolymer or block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, polyethylene glycol, and polyvinyl alcohol.
  • polyisoprene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyisoamylene sulfonic acid, polystyrene sulfonate, polyacrylic acid salt, polyvinyl acetate and the like can be mentioned.
  • a polymer containing a nitrogen atom can be preferably used as the water-soluble polymer compound.
  • the polymer containing a nitrogen atom include a polymer having a structural unit derived from a monomer having a nitrogen atom in the molecule.
  • examples of such polymers include N-vinyl-2-pyrrolidone, N- (meth) acryloylmorpholine, (meth) (di) isopropylacrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide.
  • polymers having structural units derived from monomers such as Such a polymer preferably contains 10 mol% or more and 100 mol% or less of such monomer-derived structural units.
  • a polymer containing a structural unit derived from N- (meth) acryloylmorpholine (hereinafter also referred to as morpholine polymer) can be preferably used.
  • Such structural units have excellent usability because their hydrolyzability under alkaline conditions is sufficiently suppressed. For example, at pH 10.0 and 25 ° C., hydrolysis can be suppressed by almost 100% for at least 2 months.
  • such a structural unit exhibits moderate adsorptivity to abrasive grains and wafers. Therefore, the water-soluble polymer compound mainly composed of the structural unit exhibits excellent alkali resistance even when a polishing composition is formed with a basic compound or the like, and also exhibits good etching resistance.
  • the polymer having such a structural unit has a high molecular weight (for example, Mw is about 600,000 or more), silica-based abrasive grains can be dispersed well.
  • the structural unit derived from N- (meth) acryloylmorpholine is preferably 10 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably, for example, 20 mol% or more, 30 mol% or more, 40 mol% or more, It is 50 mol% or more. More preferably, it is 60 mol% or more, 70 mol% or more, 80 mol% or more, 90 mol% or more, 95 mol% or more, 98 mol% or more, 99 mol% or more, and 100 mol%.
  • the structural unit derived from N- (meth) acryloylmorpholine is from 50 mol% to 100 mol%, preferably in the range from 70 mol% to 100 mol%, and in the range from 90 mol% to 100 mol%. More preferably.
  • the morpholine-based polymer can have other monomer-derived structural units copolymerizable therewith.
  • Other monomers are not particularly limited.
  • Acrylic acid alkyl esters Unsaturated acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid and fumaric acid and their alkyl esters; Unsaturated acid anhydrides such as maleic anhydride; 2-acrylamide -Sulphonic acid group-containing monomers such as 2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof; methyl (meth) acrylamide, ethyl (meth) acrylamide, n-propyl (meth) acrylamide, isopropyl (meth) acrylamide, n-but
  • the amount of other monomers used in the morpholine polymer can be in the range of 0 mol% or more and 90 mol% or less, for example, 0 mol% or more and 50 mol% or less, 0 mol% or more and 30 mol% or less, 0 mol% or more and 20 mol% or less.
  • the range of 0 mol% or more and 10 mol% or less is more preferable. If the amount of other monomers used exceeds 50 mol%, the amount of N- (meth) acryloylmorpholine used will be less than 50 mol%, so the balance of the adsorptivity to abrasive grains and wafers will be lost, and the surface of the workpiece will be polished. May not finish smoothly.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the water-soluble polymer compound containing a morpholine-based polymer is not particularly limited, but can be, for example, in the range of 10,000 to 1,000,000.
  • the weight average molecular weight (Mw) is preferably in the range of 50,000 to 800,000, more preferably in the range of 100,000 to 700,000.
  • the number average molecular weight (Mn) of the water-soluble polymer compound is preferably in the range of 1,000 to 300,000, more preferably in the range of 1,500 to 150,000, and even more preferably 2 , 100,000 to 100,000.
  • the number average molecular weight (Mn) is 1,000 or more, the surface protection of the wafer is sufficiently secured, and if it is 300,000 or less, the dispersibility of the abrasive grains can be secured.
  • the weight average molecular weight and number average molecular weight can be measured in terms of polystyrene using GPC (gel permeation chromatography, for example, HLC-8220, manufactured by Tosoh Corporation).
  • the water-soluble polymer compound containing the morpholine polymer has a narrow molecular weight distribution (PDI).
  • PDI molecular weight distribution
  • the value obtained by dividing the weight average molecular weight (Mw) by the number average molecular weight (Mn) is preferably 4.0 or less, more preferably 3.5 or less, and 3.0 or less. More preferably.
  • the molecular weight distribution (PDI) is 4.0 or less, sufficient surface protection is exhibited, and deterioration of dispersibility of (silica) abrasive grains caused by the high molecular weight body can be avoided.
  • the water-soluble polymer compound containing a morpholine polymer can be obtained by a known method or can be obtained commercially. The production of the water-soluble polymer compound will be described in detail later.
  • the polymerization initiator in this reaction product is not particularly limited, but a commonly used polymerization initiator can be used. In consideration of the type of the water-soluble polymer compound in the present composition and the productivity of the present reaction product, a radical polymerization initiator can be preferably used.
  • radical polymerization initiator one or more known radical polymerization initiators can be appropriately selected and used.
  • persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate
  • hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide
  • water-soluble peroxides such as hydrogen peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, etc.
  • Ketone peroxides dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide and t-butylcumyl peroxide
  • peroxyesters such as t-butyl peroxypivalate, t-hexyl peroxypivalate, etc.
  • water-soluble polymerization initiators such as persulfates and water-soluble azo compounds can be preferably used because the polymerization reaction is easily controlled. More preferably, the initiator is a water-soluble azo compound.
  • the polymerization initiator may be a polymerization initiator different from the radical polymerization initiator for the water-soluble polymer compound in the present composition, or used to initiate radical polymerization of the water-soluble polymer compound. It may be a radical polymerization initiator. In the latter case, the present reaction product can be synthesized without adding any special raw material after or after the synthesis step of the water-soluble polymer compound.
  • the amount of the polymerization initiator used is not particularly limited.
  • the polymerization initiator is used in an amount of 0.1 to 10% by mass based on the total mass of all monomers constituting the entire water-soluble polymer compound or the mass of the water-soluble polymer compound.
  • the ratio is preferably used, more preferably 0.1 to 5% by mass, and still more preferably 0.2 to 3% by mass.
  • the polymerization inhibitor As the polymerization inhibitor, one or more kinds of known polymerization inhibitors can be appropriately selected and used.
  • the polymerization inhibitor is generally a compound that forms a stable radical by a radical generated in a monomer or the like by light or heat.
  • the polymerization inhibitor in this specification includes the compound called a polymerization inhibitor.
  • the polymerization inhibitor can include a polymerization inhibitor used for a monomer that is a raw material of the water-soluble polymer compound of the present composition.
  • Examples of the polymerization inhibitor include at least one compound selected from the group consisting of a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the general formula (2), a phenothiazine-based compound, and a nitrosamine-based compound. Is preferably used.
  • R 1 to R 3 each independently represents hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms
  • X is CH 2 , CH (CH 2 ) p OH (where p is an integer of 0 to 3), CHO (CH 2 ) q OH (where q is an integer of 0 to 3), CHO (CH 2 ) r CH 3 (wherein r represents an integer of 0 to 2), CHCOOH, or C ⁇ O, and R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently of 1 to 3 carbon atoms. Represents an alkyl group.
  • the alkyl group in R 1 to R 3 and the alkyl group in the alkoxy group in the general formula (1) may be linear or branched.
  • the carbon number is about 1 or more and 4 or less, and more preferably about 1 or more and 3 or less.
  • R 3 preferably represents a hydroxyl group.
  • Examples of the compound represented by the general formula (1) include methylhydroquinone, t-butylhydroquinone, hydroquinone, methoxyphenol, 4-tert-butylpyrocatechol, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol, etc. Is mentioned.
  • the compound represented by the general formula (2) is a known piperidine-1-oxyl.
  • R 4 , R 5 , R 6 and R 7 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group.
  • examples of such compounds include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl, 2,2,6,6-tetraethylpiperidine 1-oxyl 2,2,6,6-tetra n-propylpiperidine 1-oxyl. And oxyl and its derivatives.
  • Examples of the phenothiazine compound include phenothiazine.
  • Examples of the nitrosamine compound include ammonium (N-nitrosophenylhydroxylamine, N-nitrosophenylhydroxylamine aluminum salt).
  • the amount of the polymerization inhibitor used is not particularly limited. For example, 0.005% by mass (50 ppm) based on the total mass of all monomers constituting the entire water-soluble polymer compound or the mass of the water-soluble polymer compound.
  • the amount can be about 0.5% by mass (5000 ppm) or less. For example, it is preferably 0.01% by mass (100 ppm) or more and 0.3% by mass (3000 ppm) or less.
  • This reaction product is a reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
  • the production method of the present reaction product can include a reaction product synthesis step of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor.
  • This reaction product generation step can be performed in the presence of oxygen.
  • the presence of oxygen is not particularly limited, and examples thereof include a mode in which a reaction solvent containing a polymerization initiator and a polymerization inhibitor is brought into contact with an atmospheric gas containing oxygen.
  • the aspect performed actively by bubbling the gas containing oxygen in the reaction solvent may be sufficient.
  • the oxygen-containing gas to be supplied is not particularly limited, and may be air or an inert gas such as nitrogen gas containing an appropriate amount of oxygen gas.
  • the oxygen content in the inert gas is not particularly limited, but can be about 1% to 20%, and typically about 2% to 8%.
  • Such an atmospheric gas is introduced into the reaction system at an appropriate flow rate.
  • the solvent for the reaction between the polymerization initiator and the polymerization inhibitor is not particularly limited, but it is preferable to use a solvent similar to the solvent used for the synthesis of the water-soluble polymer compound. That is, it is a mixed solution of water or an organic solvent compatible with water, preferably water alone.
  • the temperature conditions in the synthesis of this reaction product also vary depending on the type of polymerization initiator and polymerization inhibitor. Although not particularly limited, for example, considering an appropriate synthesis time, it is preferably 15 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, still more preferably 25 ° C. or higher, still more preferably 30 ° C. It is above, More preferably, it is 40 degreeC or more.
  • the temperature is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower, and further preferably 100 ° C. or lower.
  • the temperature condition can be set by combining these lower limit temperature and upper limit temperature. For example, the range can be 15 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and the range is 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. be able to.
  • reaction time varies depending on the temperature conditions as well as the types of the polymerization initiator and polymerization inhibitor, but can be appropriately set in the range of several hours to several tens of hours, and thus several days to several months.
  • a person skilled in the art can appropriately set the polymerization initiator, the polymerization inhibitor, and the synthesis conditions based on the production amount of the reaction product obtained under various conditions and the effect of the reaction product in the polishing process. it can.
  • This reaction product can contain various reactants such as a coupling reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor and a chain reaction product of a polymerization inhibitor.
  • the reactant can be a mixture of a wide variety of compounds.
  • This production method can also include a reaction product synthesis step of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor independent of the production of the water-soluble polymer compound.
  • the reaction solvent preferably contains the water-soluble polymer compound used in the present composition.
  • the present additive containing the water-soluble polymer compound can be obtained simultaneously with the synthesis of the reaction product, which is efficient.
  • reaction product is produced by using the polymerization initiator and / or polymerization inhibitor used in the polymerization as they are present in the reaction solution following the synthesis step of the water-soluble polymer compound.
  • a product synthesis step can also be provided. According to this production method, this reaction product can be obtained as the water-soluble polymer compound is synthesized.
  • the method for producing the reaction product may be carried out after the synthesis step of the water-soluble polymer compound, by replacing or in addition to at least a part of the polymerization initiator and polymerization inhibitor present in the synthesis step. You may carry out by adding an initiator and a polymerization inhibitor.
  • the water-soluble polymer compound can be obtained by polymerizing the monomer of the embodiment already described.
  • a monomer composition contains a polymerization inhibitor
  • a water-soluble polymer compound may be synthesized as it is, including the polymerization inhibitor, and known in the polymerization.
  • the polymerization inhibitor may be removed to synthesize a water-soluble polymer compound.
  • the polymerization method is not particularly limited, but the solution polymerization method is preferable in that a water-soluble polymer compound can be obtained in a uniform state.
  • radical polymerization is preferred.
  • the polymerization solvent in the solution polymerization water or a mixed solvent composed of water and an organic solvent can be used.
  • the organic solvent include methanol, ethanol, isopropanol, acetone, and methyl ethyl ketone, and one or more of these may be used in combination.
  • polymerization initiators such as various radical polymerization initiators already described can be used.
  • a chain transfer agent is used as necessary. By using a chain transfer agent, the molecular weight of the water-soluble polymer compound can be appropriately adjusted.
  • chain transfer agents can be used, such as ethanethiol, 1-propanethiol, 2-propanethiol, 1-butanethiol, 2-butanethiol, 1-hexanethiol, 2-hexanethiol, 2 -Methylheptane-2-thiol, 2-butylbutane-1-thiol, 1,1-dimethyl-1-pentanethiol, 1-octanethiol, 2-octanethiol, 1-decanethiol, 3-decanethiol, 1-undecane Thiol, 1-dodecanethiol, 2-dodecanethiol, 1-tridecanethiol, 1-tetradecanethiol, 3-methyl-3-undecanethiol, 5-ethyl-5-decanethiol, tert-tetradecanethiol, 1-hexadecanethiol 1-heptadecane
  • an alkylthiol compound having an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms is preferable from the viewpoint of good adsorbability to a wafer, more preferably one having an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, More preferred are those having 6 to 20 alkyl groups.
  • the preferred amount is 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight, based on the amount of all monomers.
  • the reaction temperature during the synthesis of the water-soluble polymer compound is preferably 30 to 100 ° C., more preferably 40 to 90 ° C., and further preferably 50 to 80 ° C.
  • the synthesis is performed under an inert gas atmosphere such as nitrogen.
  • this reaction product can be obtained using the reaction solution containing the water-soluble polymer compound as it is.
  • the monomer composition used in the synthesis of the water-soluble polymer compound contains a polymerization inhibitor
  • the polymerization initiator used in the synthesis of the water-soluble polymer compound in the reaction solution and the monomer composition
  • the aspect which obtains this reaction product using the polymerization inhibitor contained in is mentioned.
  • the polymerization inhibitor and The reaction product is synthesized for a predetermined time by adjusting the temperature to a predetermined temperature for the reaction with the polymerization initiator.
  • this composition containing this reaction material with a water-soluble high molecular compound can be obtained.
  • a polymerization inhibitor can also be added to the reaction solution.
  • the reaction solution when the monomer composition used in the synthesis of the water-soluble polymer compound does not contain a polymerization inhibitor (including the case where the polymerization inhibitor is removed during the synthesis), the reaction solution.
  • combination of the water-soluble polymer compound in the inside is mentioned.
  • the reaction between the polymerization inhibitor and the polymerization initiator can be performed in the same manner as in the first embodiment except that a polymerization inhibitor is added.
  • a coupling reaction product having a molar ratio of 1: 1 between the polymerization initiator and the polymerization inhibitor in this reaction product can be detected by performing liquid chromatography according to the liquid chromatography of the polymerization inhibitor described later.
  • the coupling reactant concentration can be quantified.
  • the concentration of the present reaction product including the present coupling reaction product can be obtained as an estimated amount by using the decrease amount of the polymerization inhibitor before and after the reaction, that is, the difference between the pre-reaction concentration and the post-reaction concentration.
  • the concentration of the reaction product with respect to the water-soluble polymer compound is estimated as follows from the polymerization inhibitor contained in the water-soluble polymer compound before and after the reaction with the polymerization initiator.
  • the molecular weight of the polymerization inhibitor is 128, and the molecular weight of the coupling reaction product obtained by a 1: 1 (molar ratio) reaction between the polymerization initiator and the polymerization inhibitor is 383. From the molecular weight information and the decrease in the polymerization inhibitor, the concentration and amount of the generated reaction product can be estimated.
  • a 1: 1 (molar ratio) coupling reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor is based on the respective structures of the polymerization initiator and the polymerization inhibitor. And the molecular weight can also be calculated.
  • the concentration of the present reaction product with respect to the water-soluble polymer compound thus estimated varies greatly depending on the reaction conditions, in addition to the types of polymerization initiator and polymerization inhibitor, and can be obtained by appropriately adjusting these.
  • the effect on polishing can be adjusted based on the concentration of the reaction product.
  • useful smoothness improving performance can be obtained when the estimated concentration of the reaction product is 1 mass ppm or more and 3,000 mass ppm or less with respect to the water-soluble polymer compound.
  • it is 50 mass ppm or more with respect to the water-soluble polymer compound, more preferably 100 mass ppm or more, still more preferably 300 mass ppm or more, still more preferably 400 mass ppm or more, and still more preferably.
  • Is 500 ppm by mass or more Although an upper limit is not specifically limited, It can be 2000 mass ppm or less. Moreover, when 1800 mass ppm or less is preferable, 1700 mass ppm or less is preferable, 1500 mass ppm or less is preferable, or 1000 mass ppm or less may be preferable.
  • the estimated concentration of the reaction product can be 50 mass ppm or more and 1500 mass ppm or less, and can be 100 mass ppm or more and 1000 mass ppm or less, for example.
  • the water-soluble polymer compound is colored from pale yellow to tan according to the concentration of this reaction product in the water-soluble polymer compound.
  • concentration of this reaction product and the polishing performance can be estimated by using YI (Yellowness Index) as an index for such a coloring degree.
  • YI measures YI with OME-2000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) or an equivalent accuracy and accuracy of an aqueous solution prepared with a solid content of a water-soluble polymer compound of 20% by mass. It can be obtained by measuring in accordance with JIS K7373 with a possible device.
  • the YI of a 20% by weight solid content aqueous solution of the water-soluble polymer compound is preferably 1 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, still more preferably 20 or more, and still more preferably 30 or more.
  • an upper limit is not specifically limited, For example, it is 150 or less, Preferably it is 120 or less, More preferably, it is 110 or less. Moreover, 100 or less may be preferable and 50 or less may be preferable.
  • the abrasive grains are not particularly limited, and various known abrasive grains used as a polishing composition for an object to be polished such as a wafer can be used.
  • abrasive grains include silica particles, inorganic particles other than silica, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • silica particles, inorganic particles other than silica, organic particles, and organic-inorganic composite particles include silica particles, inorganic particles other than silica, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • one or two or more of these abrasive grains can be used in appropriate combination.
  • silica particles can be used as the abrasive grains.
  • the silica particles include colloidal silica, fumed silica, and precipitated silica.
  • Colloidal silica and fumed silica are preferable as silica particles from the viewpoint that scratches are hardly generated on the surface of the object to be polished and a surface having a lower haze can be realized. Of these, colloidal silica is preferred.
  • the shape and average particle diameter of the abrasive grains are not particularly limited.
  • the silica particles may be spherical or various non-spherical shapes.
  • the average particle diameter of the abrasive grains is appropriately selected from the required polishing rate and the smoothness of the wafer surface after polishing. For example, it can be in the range of 2 nm to 500 nm and can be 5 nm to 300 nm. Moreover, it can be set to 5 nm or more and 200 nm or less. For example, for colloidal silica, these average particle diameter ranges are preferably applied.
  • the content of the abrasive grains in the present composition is appropriately selected according to the type of abrasive grains, the polishing rate and the smoothness.
  • the content is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the present composition. It can be as follows. Moreover, it can also be 0.01 mass% or more and 5 mass%. Furthermore, it can be 0.1 mass% or more and 1 mass% or less. For example, by setting it as 0.001 mass% or more, the polishing rate of mechanical polishing can be ensured, and if it is 10 mass% or less, the dispersibility of an abrasive grain is ensured and the smoothness of a wafer surface will become favorable. .
  • the basic compound is not particularly limited, and various known basic compounds used as a polishing composition for an object to be polished such as a wafer can be used.
  • Such a basic compound may be any water-soluble basic compound, and one or more selected from known inorganic basic compounds and organic basic compounds can be appropriately selected and used.
  • inorganic basic compounds include ammonia, alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, carbonates, bicarbonates, and the like.
  • hydroxide examples include potassium hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide and cesium hydroxide.
  • specific examples of the carbonate or bicarbonate include ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, sodium carbonate and the like.
  • organic basic compounds include amines, ammonia or quaternary ammonium hydroxide salts.
  • amines include triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylpentamine, and tetraethylpentamine.
  • quaternary ammonium hydroxide salt include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, and tetrabutylammonium hydroxide.
  • ammonia or a quaternary ammonium hydroxide salt can be used from the viewpoint of less contamination of the semiconductor substrate.
  • the content of the basic compound in the composition is appropriately set.
  • the pH is preferably 8 to 13. More preferably, the pH range is adjusted to 8.5-12.
  • the present composition can contain water.
  • water in the composition ion-exchanged water (deionized water), pure water, ultrapure water, distilled water, or the like can be preferably used.
  • this composition may further contain an organic solvent (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be uniformly mixed with water, as will be described later, as necessary.
  • 90% by volume or more of the solvent contained in the polishing composition is preferably water, and more preferably 95% by volume or more (typically 99 to 100% by volume) is water.
  • the present composition includes other known additives that can be used in polishing compositions such as various chelating agents, surfactants, preservatives, and antifungal agents. It can be included as appropriate. Can be included.
  • the chelating agent functions to suppress contamination of the object to be polished by metal impurities by forming complex ions with metal impurities that can be contained in the polishing composition and capturing them.
  • a chelating agent a well-known chelating agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • surfactant For example, 1 type, or 2 or more types selected from well-known anionic or nonionic surfactant can be selected suitably, and can be used.
  • the form of the composition is not limited as long as it is used for polishing.
  • this composition can take the form of the undiluted
  • the present composition may be in the form of a kit in which various components are mixed at the time of use. That is, it can be set as the kit of the several agent which combined the water-soluble high molecular compound, the reaction material, the abrasive grain, and the basic compound individually or in combination of 2 or more.
  • a polishing wetting agent containing a water-soluble polymer compound and a reactant can also be used.
  • the kit can further contain one or more optional components in addition to water.
  • the polishing liquid is preferably adjusted to a pH of about 8 or more and 13 or less, for example.
  • it is preferably pH 8.5 or higher or pH 9.0 or higher, more preferably pH 9.5 or higher or pH 10.0 or higher.
  • the pH is preferably 12.5 or less or 12.0 or less, and more preferably 10 or more. More preferably, the pH is 11.5 or less or pH 11.0 or less.
  • the method for producing a polishing composition disclosed in the present specification can comprise a step of mixing abrasives, a basic compound, a water-soluble polymer compound, a reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor. According to this production method, an object to be polished having excellent smoothness can be obtained.
  • the mixing order and method of the abrasive grains, the basic compound, the water-soluble polymer and the present reaction product are not particularly limited. These components may be mixed independently in an arbitrary order, or may be mixed as a whole after appropriately mixing two or more in advance. Although it does not specifically limit as a mixing method, Well-known mixing apparatuses, for example, well-known mixing apparatuses, such as a blade-type stirrer, an ultrasonic disperser, a homomixer, can be used.
  • a reactant synthesis step for obtaining the reactant by reacting the polymerization initiator and the polymerization inhibitor in the presence of oxygen may be provided.
  • a reactant synthesis step can be carried out in various aspects of the method for synthesizing the reactant described above. That is, this reaction product may be synthesized independently of the synthesis of the water-soluble polymer compound, or the reaction product may be synthesized subsequently after the synthesis of the water-soluble polymer compound. What is necessary is just to mix suitably this reaction material obtained by such a reaction material synthesis
  • the polishing additive disclosed herein can include this reactant.
  • This reaction product together with the water-soluble polymer compound, protects the surface of the object to be polished and adjusts the polishing power, and as a result, can contribute to high-precision smoothness.
  • the additive can further contain a water-soluble polymer compound.
  • a water-soluble polymer compound Each of the water-soluble polymer compound and the reaction product can act on the surface of the object to be polished to form a suitable polishing state. Conveniently these are provided in combination.
  • the manufacturing method of the polishing additive disclosed in the present specification can include, for example, a reactant synthesis step of obtaining a reactant by reacting a polymerization initiator and a polymerization inhibitor in the presence of oxygen. Further, the reaction product synthesis step uses the water-soluble polymerization initiator and / or the polymerization inhibitor present in the water-soluble polymer compound synthesis reaction solution after the water-soluble polymer compound synthesis step. It can be a process to be carried out. As embodiments of the reactant and reactant synthesis step in the production method, various embodiments described above can be applied as they are.
  • the present specification also provides a method for producing an abrasive.
  • This composition is supplied as a polishing liquid to the surface of an object to be polished such as a single crystal or polycrystalline silicon wafer, and then polished by a CMP method in a conventional manner.
  • the step of polishing an object to be polished using the present composition is preferably, for example, a finish polishing step of a wafer.
  • the N-acryloylmorpholine used in Production Example 1 contained 1,000 ppm of MQ (methoxyphenol, molecular weight 128) as a polymerization inhibitor with respect to the monomer. Further, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate (VA-046B, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator and MQ
  • MQ 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate
  • VA-046B 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate
  • VA-046B 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate
  • VA-046B 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] disulfate dihydrate
  • VA-046B 2,2′-azobis
  • a polymer is synthesized based on the composition shown in Table 1, and subsequently a treatment for obtaining a coupling reaction product in a molar ratio of 1: 1 of each radical of the polymerization inhibitor and the polymerization initiator is performed. It was.
  • acryloylmorpholine (ACMO, manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd., 100 g) was added dropwise over 3 hours for polymerization. After 4 hours from the start of ACMO dropping, switching from nitrogen bubbling to 5% oxygen bubbling (50 ml / min), controlling the internal temperature to 50 ° C. and carrying out an initiator treatment for 50 hours to obtain water-soluble polymer A It was.
  • the polymerization rate of ACMO at 4 hours from the start of dropping of ACMO was about 100%.
  • the molecular weight of the polymer A obtained after the initiator treatment is Mn 132000, Mw 325000, and the polymerization inhibitor concentration is 980 ppm before the initiator treatment and 736 ppm after the initiator treatment, and is estimated from the decrease in the polymerization inhibitor (244 ppm).
  • the amount of the compound a was 730 ppm.
  • YI at a solid content of 20 wt% was 39.3.
  • the molecular weight of the water-soluble polymer D is Mn 134,000, Mw 328000, the polymerization inhibitor decrease amount is 275 ppm, and the molar ratio of the polymerization initiator-derived radical and the polymerization inhibitor radical is 1: 1 based on the polymerization inhibitor decrease amount.
  • the amount of ring reactant was 510 ppm.
  • YI at a solid content of 20 wt% was 27.9.
  • the molecular weight of the water-soluble polymer E is Mn126000, Mw316000, the polymerization inhibitor decrease amount is 305 ppm, and the molar ratio of the polymerization initiator-derived radical and the polymerization inhibitor radical is 1: 1 based on the polymerization inhibitor decrease amount.
  • the amount of ring reactant was 700 ppm.
  • Production Example 7 Production Example 1 + polymerization start MQ increase + 50 ° C. treatment
  • Production of water-soluble polymer F the polymer was extracted before the initiator treatment to obtain a water-soluble polymer.
  • the molecular weight of the polymer was Mn132000, Mw325000.
  • the above polymer (100 g) and pure water (400 g) were added to a 1 L flask equipped with a stirrer, thermometer, and nitrogen introduction tube and dissolved well, and then VA-046B (0.35 g), MQ (0. 2 g, 3000 ppm in combination with the amount of ACMO carried in the polymer) was added, and the polymer F was obtained by heating for 50 hours while bubbling 5% ON in a thermostatic bath at 50 ° C.
  • the amount of polymerization inhibitor decreased was 602 ppm, and the amount of compound a estimated from the amount of polymerization inhibitor decreased in the polymer F was 1,800 ppm.
  • YI in 20 wt% of solid content was 104.3.
  • Polishing compositions were prepared using the water-soluble polymers obtained in Production Examples 1 to 8 and Comparative Production Example 1, and the haze value on the wafer surface after polishing and cleaning was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the method for preparing the polishing composition and the method for polishing and cleaning the evaluation wafer are as follows. As for the evaluation of haze, the values of haze are based on the relative values when Examples 1 to 7 are set to 100% for Comparative Example 1, and those for Example 8 are set to be the relative values when 100% is set for Comparative Example 2. Based on the following:
  • Relative value for the comparative example is 96% or less
  • ⁇ Relative value for the comparative example is more than 96% and 98% or less
  • ⁇ Relative value for the comparative example is more than 98%
  • polishing composition A polishing composition, a water-soluble polymer described in Table 2 and Table 3, a reaction product of a polymerization initiator and a polymerization inhibitor, ammonia water (concentration 29%) and deionized water are mixed to obtain a concentrated liquid for polishing composition. Got. This concentrated solution was diluted 20 times with deionized water to prepare a polishing composition.
  • abrasive grains colloidal silica having an average primary particle diameter of 35 nm and an average secondary particle diameter of 60 nm was used. The average primary particle size is measured using a surface area measuring device manufactured by Micromerex, Inc., trade name “Flow Sorb II 2300”.
  • the average secondary particle diameter is a volume average particle diameter based on a dynamic light scattering method, measured using a model “UPA-UT151” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • the amount of abrasive grains, water-soluble polymer and aqueous ammonia used is such that the abrasive grain content in the polishing composition is 0.46%, the water-soluble polymer content is 0.0075%, and ammonia (NH 3 ) The content was determined to be 0.01%.
  • the surface of the silicon wafer was polished under the following conditions using the polishing composition as a polishing liquid.
  • a silicon wafer having 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 is used as a polishing slurry (average primary particles).
  • the surface roughness was adjusted to 0.1 nm to 10 nm by performing preliminary polishing using a colloidal silica having a diameter of 35 nm and a mixture of 0.95 mass% and potassium hydroxide 0.065 mass%.
  • Polishing machine Single wafer polishing machine manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd. Model “PNX-332B” Polishing table: Final polishing 1st stage and 2nd stage after preliminary polishing were carried out using 2 tables at the back stage among the 3 tables of the polishing machine. (The following conditions are the same for each table.) Polishing load: 15 kPa Plate rotation speed: 30 rpm Head rotation speed: 30rpm Polishing time: 2 minutes Polishing liquid temperature: 20 ° C Polishing liquid supply rate: 2.0 l / min

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Abstract

一層高精度の平滑性を実現できる研磨用組成物を提供する。　砥粒及び塩基性化合物を含む、研磨用組成物において、水溶性高分子化合物と、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、を含むようにする。この反応物により、一層高い平滑性を得られる。

Description

研磨用組成物及びその製造方法
　本明細書は、シリコンウェーハ（以下、単に、ウェーハともいう。）の仕上研磨などに適した研磨用組成物及びその製造方法に関する。
　近年、ＬＳＩなどの半導体装置の微細化が一層進展しており、これに伴ってデバイス作製前のウェーハにはさらに高度な平滑性が求められるようになってきている。
　ウェーハの平滑化技術としては、ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング：化学機械研磨）と呼ばれる研磨プロセスが広く用いられている。ＣＭＰは、微細な砥粒と塩基性化合物を含有する研磨用組成物が使用される。ＣＭＰプロセスでは、砥粒によるメカニカル研磨と塩基性化合物によるケミカル研磨とが同時進行することにより、広範囲にわたりウェーハ表面を高精度に平滑化できる。
　一般に、ＣＭＰによるウェーハ研磨プロセスでは、３～４段階の研磨を行って、高精度の平滑化を実現している。研磨プロセスの前半では、粗研磨を主目的とし高い研磨レートが要求される傾向がある。これに対してプロセス後半ではいわゆる仕上研磨を主目的とし、研磨レートに加えてウェーハ表面の無傷性や平滑性も高いレベルで仕上げることが要求される。ウェーハ表面の平滑性のパラメータとしては、各種表面欠陥、すなわちヘイズ、ＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｐｏｉｎｔ　Ｄｅｆｅｃｔ）、スクラッチ傷などが挙げられる。
　表面欠陥の少ないウェーハを得るために、一般的には水溶性高分子化合物を含む研磨用組成物を用いる方法が知られている（特許文献１～３）。水溶性高分子化合物が砥粒やウェーハの表面に適度に吸着することによって、必要な研磨速度を保持しながら、砥粒や異物によるウェーハへのダメージを緩和し、表面欠陥の少ないウェーハに仕上げることができるとされている。また、ウェーハ表面に親水性を付与し、砥粒や異物の付着を防止する効果も期待できる。結果として、水溶性高分子化合物を加えない場合に比べて高精度な平滑化を可能にする。
特開２００４－１２８０８９号公報 国際公開第２０１４／１４８３９９号 国際公開第２０１４／１９６２２９号
　研磨用組成物への水溶性高分子化合物の添加によって、仕上研磨に対する効果は向上した。しかしながら、研磨用組成物に対する高精度の平滑性への要求は依然として高まっている。
　本明細書は、一層高精度の平滑性を実現できる研磨用組成物を提供する。
　本発明者らは、水溶性高分子化合物以外の化合物に着目した。その結果、研磨用組成物に添加する水溶性高分子化合物を合成するためのモノマー組成物中に含まれる重合開始剤と重合禁止剤との反応生成物が、水溶性高分子化合物とともに研磨用組成物中に含まれることで、一層高い平滑性を得られるという知見を得た。本明細書はかかる知見に基づき以下の手段を提供する。
（１）砥粒及び塩基性化合物を含む、研磨用組成物であって、
　水溶性高分子化合物と、
　重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、
を含む、研磨液用組成物。
（２）前記重合開始剤が、水溶性アゾ開始剤である、（１）に記載の研磨用組成物。
（３）前記重合禁止剤が、以下一般式（１）及び一般式（２）で表される化合物、並びに、フェノチアジン及びニトロソアミン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含む、（１）又は（２）に記載の研磨用組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 （式中、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、水酸基、炭素数１～８のアルキル基、炭素数１～８のアルコキシ基を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （式中、ＸはＣＨ２、ＣＨ（ＣＨ２）ｐＯＨ（但し、ｐは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｑＯＨ（但し、ｑは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｒＣＨ３（但し、ｒは０～２の整数）、ＣＨＣＯＯＨ、またはＣ＝Ｏを表し、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は、それぞれ独立して、炭素数１～３のアルキル基を表す。）
（４）前記水溶性高分子化合物に対し、前記反応物を１質量ｐｐｍ以上１，０００質量ｐｐｍ以下含む、（１）～（３）のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
（５）前記水溶性高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）が、１０，０００～１，０００，０００である、（１）～（４）のいずれか１項に記載の研磨液用組成物。
（６）前記水溶性高分子化合物が、分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位を１０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下含む、（１）～（５）のいずれか１項に記載の研磨液用組成物。
（７）研磨用組成物の製造方法であって、
　砥粒と、塩基性化合物と、水溶性高分子化合物と、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、を混合する工程、
を備える、製造方法。
（８）　前記混合工程に先立って、前記重合開始剤と前記重合禁止剤との間で反応を生じさせることにより前記反応物を得る反応物合成工程を備える、（７）に記載の製造方法。
（９）研磨用添加剤であって、
　水溶性高分子化合物の重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、
を含む、研磨用添加剤。
（１０）さらに、水溶性高分子化合物を含む、（９）に記載の研磨用添加剤。
（１１）研磨用添加剤の製造方法であって、
　重合開始剤と重合禁止剤との間で反応を生じさせることにより前記反応物を得る反応物合成工程、
を備える、製造方法。
（１２）前記反応物合成工程は、研磨用の水溶性高分子化合物の合成工程後、前記水溶性高分子化合物の合成反応液中に存在する前記重合開始剤及び前記重合禁止剤を用いて実施する、（１１）に記載の製造方法。
　本明細書の開示は、研磨用組成物、その製造方法、研磨用添加剤等に関する。本明細書に開示される研磨用組成物（以下、単に本組成物ともいう。）及び研磨用添加剤（以下、単に、本添加剤ともいう。）は、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物（以下、単に、本反応物ともいう。）を含んでいる。かかる反応物は、水溶性高分子化合物を用いるＣＭＰ研磨プロセスにおいて、ヘイズや表面欠陥を一層減少させることができる。この結果、水溶性高分子を含むがかかる反応物を含まない研磨用組成物より一層高精度の平滑性を有する被研磨物を得ることができる。
　本組成物は、水溶性高分子化合物とともに、本反応物を含むことにより、メカニカル研磨力及びケミカル研磨力を制御してより優れた被研磨物表面の平滑性を提供することができる。また、本添加剤は、本反応物を含むことにより、水溶性高分子化合物とともに被研磨物の表面を保護し、ＣＭＰ等における研磨力を調節してより優れた平滑性を提供することができる。
　本反応物が、水溶性高分子化合物を含むＣＭＰ研磨プロセスにおいて、平滑性を向上させる作用については必ずしも明らかではない。一方、重合開始剤と重合禁止剤とが併存する系においては、酸素存在下、重合開始剤に由来するラジカルから、重合開始剤と重合禁止剤との反応物が生成する。例えば、以下に１つの反応のスキームを示す。以下のスキーム１は、推論かつ例示であって本明細書の開示を拘束するものではないが、重合開始剤がラジカル重合開始剤の一種である２，２′-アゾビス[２－(２－イミダゾリン－２－イル)プロパン]二硫酸塩二水和物であり、重合禁止剤がＭＱ（ハイドロキノンモノメチルエーテル）の例である。この重合開始剤と重合禁止剤との組合せによれば、酸素存在下において、例えば、以下に示す化合物ａが本反応物として生成すると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　上記スキーム１では、重合開始剤に由来するラジカルが生成する。例えば、酸素存在下においては、重合開始剤のラジカルが酸素と反応し、重合開始剤－酸素ラジカルを生成しうる。かかるラジカルは、重合禁止剤からプロトンを引き抜き、重合禁止剤ラジカルを生成することができる。重合禁止剤ラジカルは、重合開始剤－酸素ラジカルや重合開始剤ラジカルとカップリングして、モル比１：１でのカップリング反応物として化合物ａを生成すると考えられる。
　重合開始剤由来ラジカル、重合禁止剤ラジカルは、このほか、種々の反応を引き起こしうる。例えば、重合禁止剤ラジカルは、他の重合禁止剤と連鎖的に反応して、重合禁止剤の連鎖反応物も生成しうる。
　本反応物は、重合開始剤及び重合禁止剤に由来するこうした反応物を含んでいると考えられる。重合開始剤及び重合開始剤の反応物を含むことにより、表面が疎水性であるウェーハなどの被研磨物の表面に吸着しやすく、砥粒や塩基性化合物に対して被研磨物表面を保護し、メカニカル研磨力及びケミカル研磨力を適度に緩和することができると考えられる。
　本反応物は、重合禁止剤由来の構造を含んでいる。このため、例えば、概して、重合禁止剤由来の芳香族環又は複素環式アミン由来の疎水性部分を有する疎水性化合物であると考えられる。本反応物は、水や水溶性高分子化合物を含む研磨用組成物においては、相対的に高い疎水性を有する溶質部分を構成すると考えられる。疎水性に富む反応物は、表面が疎水性であるウェーハなどの被研磨物の表面に吸着しやすく、砥粒や塩基性化合物に対して被研磨物表面を保護し、メカニカル研磨力及びケミカル研磨力を適度に緩和することができると考えられる。
　本組成物によれば、水溶性高分子化合物により、被研磨物表面を保護するとともに、本反応物によっても被研磨物表面を保護することにより、メカニカル研磨力及びケミカル研磨力を制御してより優れた被研磨物表面の平滑性を提供することができると考えられる。

　本組成物及び本添加剤は、種々の材質および形状を有する被研磨物の研磨に用いられうる。被研磨物は、ＣＭＰプロセスが適合する材料であればよく、例えば、シリコン、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼、ゲルマニウム等の金属または半金属またはこれらの合金、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ガラス状カーボン等のガラス状物質；アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体基板材料、ポリイミド樹脂等の樹脂材料等又はこれらの複合材料が挙げられる。例えば、シリコンからなる表面を備えたウェーハなどの研磨に有用である。
　以下、本明細書の開示の実施形態である、本組成物、その製造方法、並びに、研磨用添加剤等について詳細に説明する。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味し、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。また、「（メタ）アクリロイル基」とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基を意味する。
（研磨用組成物）
　本組成物は、（Ａ）水溶性高分子化合物、（Ｂ）重合開始剤及び重合禁止剤の反応物を含むことができる。さらに、本組成物は、（Ｃ）砥粒、（Ｄ）塩基性化合物を含むことができる。以下、各成分につき、順次説明する。
（Ａ）水溶性高分子化合物
　水溶性高分子化合物としては、研磨用に用いられる公知の水溶性高分子化合物を特に限定しないで１種又は２種以上を適宜選択して用いることができる。水溶性高分子化合物は、例えば、ポリセルロース誘導体、デンプン誘導体、オキシアルキレン単位を含むポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、アクリル酸系ポリマー、窒素原子を含有するポリマー等が挙げられる。セルロース誘導体としては、ニトロセルロース、アセチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。また、デンプン誘導体としては、デンプンほか、アミロース、アミロペクチン、プルラン等が挙げられる。オキシアルキレン単位を含むポリマーとしては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのランダム共重合体やブロック共重合体、ポリエチレングリコールほか、ポリビニルアルコール等が挙げられる。そのほか、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリイソアミレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。
　水溶性高分子化合物としては、窒素原子を含有するポリマーを好ましく用いることができる。窒素原子を含有するポリマーとしては、例えば、分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位を有するポリマーが挙げられる。かかるポリマーとしては、例えば、Ｎ－ビニル－２－ピロリドン、Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリン、（メタ）（ジ）イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドなどの単量体に由来する構造単位を有するポリマーが挙げられる。かかるポリマーは、こうした単量体由来構造単位を１０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下含むことが好ましい。
　なかでも、Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリンに由来する構造単位を含むポリマー（以下、モルホリン系ポリマーともいう。）を好ましく用いることができる。かかる構造単位は、アルカリ条件下での加水分解性が十分に抑制されており使用性に優れる。例えば、ｐＨ１０．０、２５℃で、少なくとも２ヶ月間加水分解がほぼ１００％抑制されうる。また、かかる構造単位は、砥粒やウェーハに対して適度な吸着性を発揮する。したがって、前記構造単位を主体とする水溶性高分子化合物は、塩基性化合物等とともに研磨用組成物を形成した場合にも優れた耐アルカリ性を示し、また、良好な耐エッチング性を発揮する。さらに、かかる構造単位を有するポリマーは、高分子量（例えば、Ｍｗが６０万程度以上）であっても、シリカ系砥粒を良好に分散できる。
　Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリンに由来する構造単位は、１０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下有することが好ましいが、より好ましくは、例えば、２０ｍｏｌ％以上であり、３０ｍｏｌ％以上であり、４０ｍｏｌ％以上であり、５０ｍｏｌ％以上である。さらに好ましくは６０ｍｏｌ％以上であり、７０ｍｏｌ％以上であり、８０ｍｏｌ％以上であり、９０ｍｏｌ％以上であり、９５ｍｏｌ％以上であり、９８ｍｏｌ％以上であり、９９ｍｏｌ％以上であり、１００ｍｏｌ％である。
　また、例えば、Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリンに由来する構造単位は、５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下であり、また、７０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％の範囲であることが好ましく、９０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％の範囲であることがより好ましい。
　モルホリン系ポリマーは、当該構造単位以外に、これと共重合可能なその他の単量体由来構造単位を有することができる。その他の単量体は特に限定されるものではないが、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル及び（メタ）アクリル酸２－エチルヘキシル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル類；（メタ）アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸及びフマル酸等の不飽和酸並びにこれらのアルキルエステル類；無水マレイン酸等の不飽和酸無水物；２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸及びその塩類等のスルホン酸基含有単量体；メチル（メタ）アクリルアミド、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、イソプロピル（メタ）アクリルアミド、ｎ－ブチル（メタ）アクリルアミド及び２－エチルヘキシル（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；メチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、エチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド及びジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等の（ジ）アルキルアミノアルキルアミド類；メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、エチルアミノエチル（メタ）アクリレート及びジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等の（ジ）アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート類；スチレン、ビニルトルエン及びビニルキシレン等の芳香族ビニル化合物；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ－プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ－ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ｔ－ブチルビニルエーテル、ｎ－ヘキシルビニルエーテル、２－エチルヘキシルビニルエーテル、ｎ－オクチルビニルエーテル、ｎ－ノニルビニルエーテル及びｎ－デシルビニルエーテル等の炭素数１～１０のアルキル基を有するアルキルビニルエーテル類；ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピパリン酸ビニル及びバーサチック酸ビニル等のビニルエステル化合物；エチレン、プロピレン、ブチレン等のα―オレフィン類等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。
　モルホリン系ポリマーにおけるその他の単量体の使用量は、０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の範囲とすることができるが、例えば、０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下、０ｍｏｌ％以上３０ｍｏｌ％以下、０ｍｏｌ％以上２０ｍｏｌ％以下、０ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下の範囲がより好ましい。その他の単量体の使用量が５０ｍｏｌ％を超えると、Ｎ－（メタ）アクリロイルモルホリンの使用量が５０ｍｏｌ％未満となるため、砥粒及びウェーハへの吸着性のバランスが崩れ、被研磨物表面が平滑に仕上がらない場合がある。
　モルホリン系ポリマーを含む水溶性高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）は、特に限定するものではないが、例えば、１０，０００～１，０００，０００の範囲とすることができる。重量平均分子量（Ｍｗ）は好ましくは５０，０００～８００，０００の範囲であり、より好ましくは１００，０００～７００，０００の範囲である。また、水溶性高分子化合物の数平均分子量（Ｍｎ）は、１，０００～３００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは１，５００～１５０，０００の範囲であり、さらに好ましくは２，０００～１００，０００の範囲である。数平均分子量（Ｍｎ）が１，０００以上であれば、ウェーハの表面保護性が十分確保され、３００，０００以下であれば、研磨砥粒の分散性を確保することができる。なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、例えば、ＨＬＣ－８２２０、東ソー製）を用いて、ポリスチレン換算により測定できる。
　また、モルホリン系ポリマーを含む水溶性高分子化合物の分子量分布（ＰＤＩ）は狭い方が好ましい。具体的には、重量平均分子量（Ｍｗ）を数平均分子量（Ｍｎ）で除した値が４．０以下であることが好ましく、３．５以下であることがより好ましく、３．０以下であることがさらに好ましい。分子量分布（ＰＤＩ）が４．０以下であれば、十分な表面保護性を示し、かつ、高分子量体に起因する（シリカ）砥粒の分散性悪化も回避することができる。
　モルホリン系ポリマーを含む水溶性高分子化合物は、公知の方法で取得するかあるいは商業的に入手することができる。なお、水溶性高分子化合物の製造については、後段にて詳述する。
（Ｂ）重合開始剤及び重合禁止剤の反応物
（重合開始剤）本反応物における重合開始剤は、特に限定するものではないが、一般的に用いられる重合開始剤を用いることができる。本組成物における水溶性高分子化合物の種類や本反応物の製造性等を考慮すると、ラジカル重合開始剤を好ましく用いることができる。
　ラジカル重合開始剤は、公知のラジカル重合開始剤の１種又は２種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類、ｔ－ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類、過酸化水素等の水溶性過酸化物、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類、ｔ－ブチルパーオキシピバレート、ｔ－ヘキシルパーオキシピバレート等のパーオキシエステル類等の油溶性の過酸化物、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－カルボキシエチル）－２－メチルプロピオンアミジン］水和物、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二硫酸塩二水和物、２，２’－アゾビス（２－アミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’－アゾビス［２－メチル－Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’－アゾビス（Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド）、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－プロペニル）－２－メチルプロピオンアミド］及び４，４’－アゾビス－４－シアノ吉草酸等の水溶性アゾ化合物、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）等の油溶性アゾ化合物等が挙げられる。
　こうした重合開始剤の中でも、重合反応の制御が行い易い点から過硫酸塩類や水溶性アゾ化合物などの水溶性の重合開始剤を好ましく用いることができる。より好ましくは水溶性アゾ化合物である開始剤である。
　重合開始剤は、本組成物中の水溶性高分子化合物のためのラジカル重合開始剤とは異なる重合開始剤であってもよいし、当該水溶性高分子化合物のラジカル重合を開始するために使用されるラジカル重合開始剤であってもよい。後者であると、水溶性高分子化合物の合成工程に引き続きあるいはその後において、特段の原料の添加などなく本反応物を合成することができる。
　重合開始剤の使用量は特に制限されないが、例えば、水溶性高分子化合物全体を構成する全単量体の合計質量又は水溶性高分子化合物の質量に基づいて、０．１～１０質量％の割合で使用することが好ましく、０．１～５質量％の割合がより好ましく、０．２～３質量％の割合がさらに好ましい。
（重合禁止剤）
　重合禁止剤は、公知の重合禁止剤から１種又は２種以上適宜選択して用いることができる。重合禁止剤は、概して、光や熱等によって単量体等に発生したラジカルによって、安定ラジカルを形成する化合物である。なお、本明細書における重合禁止剤は、重合抑制剤と称される化合物も包含している。重合禁止剤は、本組成物の水溶性高分子化合物の原料であるモノマーに使用される重合禁止剤を含むことができる。
　重合禁止剤としては、例えば、以下の一般式（１）で表される化合物、一般式（２）で表される化合物、フェノチアジン系化合物及びニトロソアミン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を使用することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 （式中、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、水酸基、炭素数１～８のアルキル基、炭素数１～８のアルコキシ基を表す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 （式中、ＸはＣＨ２、ＣＨ（ＣＨ２）ｐＯＨ（但し、ｐは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｑＯＨ（但し、ｑは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｒＣＨ３（但し、ｒは０～２の整数）、ＣＨＣＯＯＨ、またはＣ＝Ｏを表し、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は、それぞれ独立して、炭素数１～３のアルキル基を表す。）
　一般式（１）におけるＲ１～Ｒ３のアルキル基及びアルコキシ基におけるアルキル基は直鎖であっても分枝状であってもよい。好ましくは、炭素数は、１以上４以下程度であり、より好ましくは１以上３以下程度である。また、Ｒ3は、好ましくは、水酸基を表す。
　一般式（１）で表される化合物は、例えば、メチルヒドロキノン、ｔ－ブチルヒドロキノン、ヒドロキノン、メトキシフェノール等、４－ｔｅｒｔ－ブチルピロカテコール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール等が挙げられる。
　一般式（２）で表される化合物は、公知のピペリジン－１－オキシル類である。Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。こうした化合物としては、例えば、２，２，６，６－テトラメチルピペリジン１－オキシル、２，２，６，６－テトラエチルピペリジン１－オキシル２，２，６，６－テトラｎ－プロピルピペリジン１－オキシル及びその誘導体が挙げられる。
　フェノチアジン系化合物としては、フェノチアジン等が挙げられる。また、ニトロソアミン系化合物としては、アンモニウム Ｎ－ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、Ｎ－ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩）が挙げられる。
　重合禁止剤の使用量は特に制限されないが、例えば、水溶性高分子化合物全体を構成する全単量体の合計質量又は水溶性高分子化合物の質量に対して、０．００５質量％（５０ｐｐｍ）以上０．５質量％（５０００ｐｐｍ）以下程度とすることができる。例えば、好ましくは、０．０１質量％（１００ｐｐｍ）以上０．３質量％（３０００ｐｐｍ）以下である。
（本反応物の製造方法）
　本反応物は、重合開始剤と重合禁止剤との反応物である。本反応物の製造方法は、重合開始剤と重合禁止剤との反応物合成工程を備えることができる。
　この反応物生成工程は、酸素存在下で行うことができる。酸素存在下とは、特に限定するものではないが、例えば、重合開始剤と重合禁止剤とを含む反応溶媒を、酸素を含有する雰囲気ガスに接触させる態様が挙げられる。また、積極的に、反応溶媒中に酸素を含むガスをバブリングして行う態様であってもよい。
　供給する酸素含有ガスは、特に限定するものではなく、大気であってもよいほか、適量の酸素ガスを含有する窒素ガスなどの不活性ガスであってもよい。不活性ガスにおける酸素含有量は、特に限定しないが、１％以上２０％以下程度とすることができ、典型的には２％以上８％以下程度である。こうした雰囲気ガスは、適当な流量で反応系に導入される。
　重合開始剤と重合禁止剤との反応のための溶媒は、特に限定するものではないが、水溶性高分子化合物の合成に用いる溶媒と同様の溶媒を用いることが好ましい。すなわち、水又は水と相溶する有機溶媒との混液等であり、好ましくは水のみである。
　本反応物の合成における温度条件は、重合開始剤や重合禁止剤の種類等によっても異なる。特に限定するものではないが、例えば、適度な合成時間を考慮すると、１５℃以上であることが好ましく、より好ましくは２０℃以上であり、さらに好ましくは２５℃以上であり、なお好ましくは３０℃以上であり、さらに好ましくは４０℃以上である。また、水溶性高分子化合物への影響等を考慮すると、好ましくは１２０℃以下であり、より好ましくは１１０℃以下であり、さらに好ましくは１００℃以下である。温度条件は、これらの下限温度及び上限温度を組み合わせることでその範囲を設定できるが、例えば、１５℃以上１２０℃以下の範囲とすることができ、また、２０℃以上１００℃以下の範囲とすることができる。
　また、本反応物の合成におけるその他の条件は、適宜設定することができる。特に限定するものではないが、重合開始剤の酸素ラジカルの生成を促進できる範囲で、光の照射を行うこともできる。また、反応時間は重合開始剤や重合禁止剤の種類のほか、温度条件によっても異なるが、数時間から数十時間程度、ひいては数日から数ヶ月等の範囲で適宜設定することができる。
　なお、当業者であれば、各種条件下で得られる本反応物の生成量と研磨プロセスにおける本反応物の効果に基づいて、重合開始剤、重合禁止剤及び合成条件について、適宜設定することができる。
　本反応物は、重合開始剤と重合禁止剤のカップリング反応物や重合禁止剤の連鎖反応物など各種の反応物を含むことができる。したがって、本反応物は、多種多様な化合物の混合物でありうる。また、化合物やその組成は、反応条件によっても異なると考えられる。したがって、本反応物を構成する全ての化合物の個別の具体的構造を特定し、また、本反応物に含まれる各種化合物の組成を規定することは極めて困難である。
　本製造方法は、水溶性高分子化合物の製造とは独立した、重合開始剤と重合禁止剤との本反応物合成工程を備えることもできる。この場合であっても、反応溶媒においては、本組成物に用いる水溶性高分子化合物を含んでいることが好ましい。水溶性高分子化合物の存在下であると、本反応物の合成と同時に水溶性高分子化合物も含む本添加剤を得ることができ、効率的である。
　また、本反応物の製造方法は、水溶性高分子化合物の合成工程に引き続いて、その反応液中に存在する、当該重合に用いた重合開始剤及び／又は重合禁止剤をそのまま利用する本反応物合成工程を備えることもできる。この製造方法によると、水溶性高分子化合物を合成するのに伴って本反応物を得ることができる。また、本反応物の製造方法は、水溶性高分子化合物の合成工程に引き続いて、当該合成工程に存在した重合開始剤及び重合禁止剤の少なくとも一部に替えて、あるいは追加して別の重合開始剤や重合禁止剤を追加して行ってもよい。
　以下、水溶性高分子化合物の製造後に、当該水溶性高分子化合物の存在下で本反応物を製造する一例について説明する。
（水溶性高分子化合物の製造に伴う本反応物の合成）
　水溶性高分子化合物は、既に説明した態様の単量体を重合することによって得ることができる。単量体の混合物（以下、単量体組成物という。）が重合禁止剤を含んでいる場合、重合禁止剤を含んでそのまま水溶性高分子化合物を合成してもよいし、重合に際して、公知の方法で重合禁止剤を除去して水溶性高分子化合物を合成してもよい。
　重合方法は特に制限されるものではないが、水溶性高分子化合物を均一な状態で得ることができる点で、溶液重合法が好ましい。溶液重合法ではラジカル重合によることが好ましい。溶液重合の際の重合溶媒は、水、又は、水及び有機溶剤からなる混合溶媒を用いることができる。前記有機溶剤としては、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン及びメチルエチルケトン等が挙げられ、これらの内の１種、又は２種以上を併用して用いてもよい。上記の内でも、水を重合溶媒とする水溶液重合法を採用することが好ましい。
　重合開始剤としては、既に説明した各種のラジカル重合開始剤などの重合開始剤を用いることができる。必要に応じて連鎖移動剤を用いる。連鎖移動剤を使用することにより、水溶性高分子化合物の分子量を適度に調整することができる。
　連鎖移動剤は公知のものを使用することができ、例えば、エタンチオール、１－プロパンチオール、２－プロパンチオール、１－ブタンチオール、２－ブタンチオール、１－ヘキサンチオール、２－ヘキサンチオール、２－メチルヘプタン－２－チオール、２－ブチルブタン－１－チオール、１，１－ジメチル－１－ペンタンチオール、１－オクタンチオール、２－オクタンチオール、１－デカンチオール、３－デカンチオール、１－ウンデカンチオール、１－ドデカンチオール、２－ドデカンチオール、１－トリデカンチオール、１－テトラデカンチオール、３－メチル－３－ウンデカンチオール、５－エチル－５－デカンチオール、ｔｅｒｔ－テトラデカンチオール、１－ヘキサデカンチオール、１－ヘプタデカンチオール及び１－オクタデカンチオール等の炭素数２～２０のアルキル基を有するアルキルチオール化合物の他、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、２－メルカプトエタノール等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。 
　連鎖移動剤の中でも、ウェーハへの吸着性が良好となる点から炭素数２～２０のアルキル基を有するアルキルチオール化合物が好ましく、炭素数４～２０のアルキル基を有するものがより好ましく、炭素数６～２０のアルキル基を有するものがさらに好ましい。
　連鎖移動剤を用いる際、その好ましい使用量は、全単量体の量に対して０．１～１０質量％であり、さらに好ましくは０．５～５質量％である。 
　水溶性高分子化合物の合成時における反応温度としては、３０～１００℃が好ましく、４０～９０℃がより好ましく、５０～８０℃がさらに好ましい。また、合成は、窒素などの不活性ガス雰囲気下で行う。
　こうして単量体を重合して水溶性高分子化合物を得たのち、水溶性高分子化合物を含有する反応液をそのまま用いて本反応物を得ることができる。例えば、水溶性高分子化合物合成時に用いた単量体組成物が重合禁止剤を含んでいる場合、反応液中の水溶性高分子化合物の合成時に用いた重合開始剤と単量体組成物中に含まれていた重合禁止剤とを利用して、本反応物を得る態様が挙げられる。この第１の態様では、水溶性高分子化合物の合成終了後、例えば、酸素含有ガスを反応液にバブリングしたり、大気などの酸素含有雰囲気に接する状態に反応液を置いて、重合禁止剤と重合開始剤との反応のための所定の温度に温調して所定時間本反応物の合成を実施する。こうすることで、水溶性高分子化合物とともに本反応物を含む本組成物を得ることができる。この態様においては、反応液に、追加で重合禁止剤を加えることもできる。
　また、第２の態様として、例えば、水溶性高分子化合物合成時に用いた単量体組成物が重合禁止剤を含んでいないとき（合成に際して重合禁止剤を除去した場合を含む。）、反応液中の水溶性高分子化合物の合成時に用いた重合開始剤と反応液に新たに追加した重合禁止剤とを利用して、本反応物を得る態様が挙げられる。この第２の態様では、重合禁止剤を添加する以外は、第１の態様と同様にして、重合禁止剤と重合開始剤との反応を行うことができる。
　本反応物における重合開始剤と重合禁止剤とのモル比１：１のカップリング反応物は、後述する重合禁止剤の液体クロマトグラフィーに準じて液体クロマトグラフィーを実施することで検出することができるほか、このカップリング反応物濃度を定量することができる。
　また、本カップリング反応物を含む本反応物の濃度は、反応前後の重合禁止剤の減少量、すなわち、反応前濃度から反応後濃度の差分を利用して推定量として取得することができる。重合禁止剤の減少分が、全て、重合開始剤と重合禁止剤の１：１のカップリング反応に消費されたと推定することで、本反応物の生成量と推定する。例えば、重合開始剤との反応前後で水溶性高分子化合物に対して含まれる重合禁止剤から、水溶性高分子化合物に対する本反応物の濃度は以下のように推定される。
　水溶性高分子化合物に対する本反応物の濃度＝（反応前の水溶性高分子化合物に対する重合禁止剤濃度－反応後の同重合禁止剤濃度）×推定される本カップリング反応物の分子量／重合禁止剤の分子量
　例えば、既述のスキーム１では、重合禁止剤の分子量が１２８であり、重合開始剤と重合禁止剤との１：１（モル比）の反応によるカップリング反応物の分子量が３８３である。これらの分子量情報と、重合禁止剤の減少分とから、生成した本反応物の濃度や量を推定できる。なお、当業者であれば、重合開始剤と重合禁止剤との１；１（モル比）のカップリング反応物は、重合開始剤と重合禁止剤とのそれぞれの構造から、スキーム１及び技術常識に基づいて想定でき、その分子量も算出できる。
　例えば、実施例において詳述するように、重合開始剤（過硫酸アンモニウム）及び重合禁止剤（ＭＱ：ハイドロキノンモノメチルエーテル）との組合せによれば、以下のスキーム２により、以下の１つのカップリング反応物が推定されることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　また、例えば、重合開始剤（２，２′-アゾビス[２－(２－イミダゾリン－２－イル)プロパン]二硫酸塩二水和物）と重合禁止剤（フェノチアジン）との組合せによれば、以下の１つのカップリング反応物が推定されることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　こうして推定される本反応物の水溶性高分子化合物に対する濃度は、重合開始剤、重合禁止剤の種類のほか、これらの反応条件によって大きく異なることがわかっており、これらを適宜調整することによって得られる本反応物の濃度に基づいて、研磨における効果を調節できる。例えば、推定される本反応物の濃度が、水溶性高分子化合物に対して１質量ｐｐｍ以上３，０００質量ｐｐｍ以下で有用な平滑性向上性能を得ることができる。好ましくは、水溶性高分子化合物に対して５０質量ｐｐｍ以上であり、より好ましくは１００質量ｐｐｍ以上であり、さらに好ましくは３００質量ｐｐｍ以上であり、なお好ましくは４００質量ｐｐｍ以上であり、一層好ましくは５００質量ｐｐｍ以上である。上限は、特に限定しないが、２０００質量ｐｐｍ以下とすることができる。また、１８００質量ｐｐｍ以下が好ましい場合、１７００質量ｐｐｍ以下が好ましい場合、１５００質量ｐｐｍ以下が好ましい場合や、１０００質量ｐｐｍ以下が好ましい場合もある。例えば、本反応物の推定濃度は、５０質量ｐｐｍ以上１５００質量ｐｐｍ以下とすることができ、また例えば、同１００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下とすることができる。
　また、水溶性高分子化合物における本反応物の濃度に応じて、水溶性高分子化合物が淡黄色から黄褐色に着色することがわかっている。例えば、こうした着色程度を、ＹＩ（Ｙｅｌｌｏｗｎｅｓｓ　Ｉｎｄｅｘ）を測定して指標とすることで、本反応物の濃度や研磨性能を推測することができる。例えば、ＹＩは、水溶性高分子化合物の固形分を２０質量％に調製した水溶液を、ＯＭＥ－２０００（日本電色工業社製）又はこれと同等の精度及び正確性を有してＹＩを計測可能な装置で、ＪＩＳ　Ｋ７３７３に準拠して測定することで得ることができる。
　水溶性高分子化合物の２０質量％固形分水溶液のＹＩが好ましくは、１以上であり、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは１０以上であり、なお好ましくは２０以上であり、一層好ましくは３０以上である。上限は特に限定するものではないが、例えば、１５０以下であり、好ましくは１２０以下であり、より好ましくは１１０以下である。また、１００以下が好ましい場合もあり、また、５０以下が好ましい場合もある。
（Ｃ）砥粒
　砥粒としては、特に限定することなく、ウェーハ等の被研磨物の研磨用組成物として用いられる公知の各種砥粒を用いることができる。かかる砥粒としては、シリカ粒子、シリカ以外の無機粒子、有機粒子、または有機無機複合粒子等が挙げられる。本組成物は、かかる砥粒を１種又は２種以上適宜組み合わせて用いることができる。
　例えば、砥粒として、シリカ粒子を用いることができる。シリカ粒子としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、沈降シリカ等が挙げられる。研磨対象物表面にスクラッチを生じにくく、よりヘイズの低い表面を実現し得るという観点から、好ましいシリカ粒子としてコロイダルシリカおよびフュームドシリカが挙げられる。なかでもコロイダルシリカが好ましい。
　砥粒の形状や平均粒子径も特に限定されない。例えば、シリカ粒子は、球形であってもよく、各種の非球形であってもよい。
　砥粒の平均粒子径は、必要とする研磨速度と研磨後のウェーハ表面の平滑性から適宜選択されるが、例えば、２ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲とすることができ、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができ、また、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。例えば、コロイダルシリカについて、これらの平均粒子径範囲が好適に適用される。
　本組成物における砥粒の含有量は、砥粒の種類、研磨速度や平滑性に応じて適宜選択されるが、例えば、本組成物の全質量に対して０．００１質量％以上１０質量％以下とすることができる。また、０．０１質量％以上５質量％とすることもできる。さらに、０．１質量％以上１質量％以下とすることができる。例えば、０．００１質量％以上とすることで、メカニカル研磨の研磨速度を確保でき、１０質量％以下であれば、砥粒の分散性が確保されてウェーハ表面の平滑性が良好なものとなる。
（Ｄ）塩基性化合物
　塩基性化合物としては、特に限定することなく、ウェーハ等の被研磨物の研磨用組成物として用いられる公知の各種塩基性化合物を用いることができる。かかる塩基性化合物としては、水溶性の塩基性化合物であればよく、公知の無機塩基性化合物及び有機塩基性化合物からから選択される１種又は２種以上を適宜選択して用いることができる。
　無機塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩等が挙げられる。水酸化物としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウム等が挙げられる。炭酸塩または炭酸水素塩の具体例としては、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。
　有機塩基性化合物としては、アミン類、アンモニア若しくは４級水酸化アンモニウム塩等が挙げられる。アミン類としては、例えば、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチルペンタミン及びテトラエチルペンタミン等が挙げられる。４級水酸化アンモニウム塩としては、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等が挙げられる。例えば、半導体基板に対する汚染が少ないという点からアンモニア又は４級水酸化アンモニウム塩を用いることができる。塩基性化合物の本組成物における含有量は、適宜設定される。なお、本組成物は、こうした塩基性化合物の添加等により、少なくとも研磨プロセスに供されるとき、例えば、そのｐＨが８～１３であることが好ましい。ｐＨの範囲は８．５～１２に調整するのがより好ましい。
（Ｅ）水
　本組成物は、水を含むことができる。本組成物における水は、イオン交換水（脱イオン水）、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。なお、本組成物は、必要に応じて、後述するように、水と均一に混合し得る有機溶剤（低級アルコール、低級ケトン等）をさらに含有してもよい。通常は、研磨用組成物に含まれる溶媒の９０体積％以上が水であることが好ましく、９５体積％以上（典型的には９９～１００体積％）が水であることがより好ましい。
　本組成物は、このほか、任意成分として、上述したように有機溶剤のほか、各種キレート剤、界面活性剤、防腐剤、防カビ剤等の研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤を適宜含むことができる。を含むことができる。キレート剤は、研磨用組成物中に含まれ得る金属不純物と錯イオンを形成してこれを捕捉することにより、金属不純物による研磨対象物の汚染を抑制する働きをする。キレート剤としては、公知のキレート剤を１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、公知のアニオン性またはノニオン性の界面活性剤から選択される１種又は２種以上を適宜選択して用いることができる。
　本組成物は、研磨用途である限り、その形態を問わない。例えば、被研磨物を研磨プロセスにおいてまさに供給される研磨液の形態を採ることができる。また、本組成物は、使用時に、概して水又は水と有機溶媒の混液等によって希釈されるような研磨用原液の形態を採ることができる。また、本組成物は、各種成分を使用時混合するキットの形態であってもよい。すなわち、水溶性高分子化合物、反応物、砥粒及び塩基性化合物を単独であるいは２以上組み合わせた複数の剤のキットとすることができる。後述するように、水溶性高分子化合物と反応物とを含む研磨濡れ剤とすることもできる。キットは、さらに、水のほか、任意成分を１又は２以上含むこともできる。
　研磨液としては、例えば、ｐＨ８以上１３以下程度に調節されていることが好ましい。例えば、ｐＨ８．５以上又はｐＨ９．０以上であることが好ましく、より好ましくはｐＨ９．５以上又はｐＨ１０．０以上である。また、より好ましくはｐＨ１２．５以下又はｐＨ１２．０以下であることが好ましく、１０以上である。さらに好ましくはｐＨ１１．５以下又はｐＨ１１．０以下であることが好ましい。
（研磨用組成物の製造方法）
　本明細書に開示される研磨用組成物の製造方法は、砥粒、塩基性化合物、水溶性高分子化合物及び重合開始剤及び重合禁止剤の反応物を混合する工程、を備えることができる。本製造方法によれば、優れた平滑性を備える被研磨物を得ることができる。
　上記混合工程では、砥粒、塩基性化合物、水溶性高分子及び本反応物の混合順序や方法は特に限定されない。これらの各成分は、任意の順序で、それぞれ独立して混合してもよいし、適宜２以上を予め混合した後に全体を混合してもよい。混合方法としては、特に限定するものではないが、公知の混合装置、例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いることができる。
　本製造方法においては、混合工程に先立って、例えば、酸素存在下、前記重合開始剤と前記重合禁止剤を反応させることにより前記反応物を得る反応物合成工程を備えることもできる。かかる反応物合成工程は、既に説明した本反応物の合成方法の各種の態様で実施できる。すなわち、水溶性高分子化合物の合成とは独立して本反応物を合成してもよいし、水溶性高分子化合物の合成後に引き続いて本反応物を合成してもよい。こうした反応物合成工程によって得られる本反応物又は本反応物と水溶性高分子化合物との混合物を、本組成物の他の成分と適宜混合すればよい。
（研磨用添加剤）
　本明細書に開示される研磨用添加剤は、本反応物を含むことができる。本反応物は、水溶性高分子化合物とともに、被研磨物表面を保護し、研磨力を調節して、結果として高精度の平滑性に寄与できる。
　本添加剤は、さらに、水溶性高分子化合物を含むことができる。水溶性高分子化合物と本反応物とは、それぞれが被研磨物表面に作用して好適な研磨状態を形成することができる。これらが組み合わされて提供されると好都合である。
　本添加剤における本反応物及び水溶性高分子化合物の実施態様としては、既に説明した、これらについての各種実施態様をそのまま適用することができる。
（研磨用添加剤の製造方法）
　本明細書に開示される研磨用添加剤の製造方法は、例えば、酸素存在下、重合開始剤と重合禁止剤を反応させることにより反応物を得る反応物合成工程を備えることができる。また、本反応物合成工程は、水溶性高分子化合物の合成工程後、前記水溶性高分子化合物の合成反応液中に存在下する前記水溶性重合開始剤及び／又は前記重合禁止剤を用いて実施する工程とすることができる。本製造方法における、反応物及び反応物合成工程の実施態様として、これらについて既に説明した各種の実施態様をそのまま適用できる。
（研磨物の生産方法）
　本明細書は、研磨物の生産方法も提供する。本組成物を、研磨液として、単結晶または多結晶のシリコンウェーハなどの被研磨物の表面に供給し、次いで、常法にＣＭＰ法より研磨する。本生産方法では、本組成物を用いて被研磨物を研磨する工程は、例えば、ウェーハの仕上研磨工程であることが好ましい。
　以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「％」は、特に断らない限り質量部及び質量％を意味する。製造例で得られた水溶性高分子の分析方法並びに、実施例及び比較例における水溶性高分子化合物（以下、単に重合体ともいう。）及び研磨用組成物の評価方法について以下に記載する。
（１）分子量の測定
　各重合体の分子量は、以下に記載の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定を行い、ポリメタクリル酸メチル換算による数平均分子量（Ｍｎ）及び重量平均分子量（Ｍｗ）を得た。
○測定条件
　カラム：東ソー製ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＭ－Ｍ×３本
　溶媒：Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（１０ｍＭ　ＬｉＢｒ含有）
　温度：４０℃
　検出器：ＲＩ
　流速：３００μＬ／ｍｉｎ
（２）着色度の測定
　各重合体水溶液の固形分を２０ｗｔ％に調整した後、ＯＭＥ－２０００（日本電色工業社製）を用いてＹＩ（Ｙｅｌｌｏｗｎｅｓｓ　Ｉｎｄｅｘ）を測定し、着色の指標とした。なお、測定方法は、ＪＩＳ　Ｋ７３７３に従って行った。
（３）重合禁止剤量の測定及びそれに基づく重合禁止剤と重合開始剤とのカップリング反応物の量の推定
　２ｍｌマイクロチューブに製造例で得た重合体を１５ｍｇ採取した後、メタノール１ｍｌを添加して振とう機で３０ｍｉｎ攪拌した。その後、遠心分離機（１２，０００×５ｍｉｎ）にかけて上澄み液を採取し、以下に記載の条件にて液体クロマトグラフィー（ＬＣ）測定を行った。重合禁止剤由来のピーク面積から、重合体中に含まれる重合禁止剤量を算出した。なお、製造例１で用いた、Ｎ－アクリロイルモルホリンは、重合禁止剤としてのＭＱ（メトキシフェノール、分子量１２８）を、モノマーに対して１，０００ｐｐｍ含有していた。また、重合開始剤としての２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二硫酸塩二水和物（和光純薬株式会社製、ＶＡ－０４６Ｂ）とＭＱの各ラジカルの１／１ラジカルカップリング反応物を以下のように推定しその分子量３８３として計算した。また、製造例４及び５（重合禁止剤（ベンゾフェノン）の分子量１９９）についても以下のように重合開始剤ラジカルと重合禁止剤ラジカルの１／１のラジカルカップリング反応物を推定し、それぞれ、反応物の分子量を、２３７及び４５７として計算した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
（測定条件）
　装置：島津社製ＬＣ－２０ＡＣ　＋　ＳＰＤ－Ｍ２０Ａ
　カラム：ジーエルサイエンス社製　Ｉｎｅｒｔｓｉｌ　ＯＤＳ―３
　溶媒：水／メタノール＝４５／５５ｗｔ％ （グラジエント一定）
　温度：４０℃
　検出波長：２９０ｎｍ
　流速：３００μＬ／ｍｉｎ
（ヘイズの評価）
　後述する条件により研磨、洗浄したシリコンウェーハ表面につき、ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置、商品名「Ｓｕｒｆｓｃａｎ　ＳＰ２」を用いて、ＤＷＯモードでヘイズを測定した。
　以下の製造例では、表１に示す組成に基づき、重合体を合成し、その後引き続いて重合禁止剤及び重合開始剤の各ラジカルのモル比１：１でのカップリング反応物を得る処理を行った。
（製造例１：ポリＮ－アクリロイルモルホリン（ＰＡＣＭＯ）＋５０℃処理）
（水溶性重合体Ａの製造）
　攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素（または５％酸素）導入管を備えた１Ｌフラスコに純水（３９０ｇ）を仕込み、さらに窒素導入管から窒素を吹き込みつつ（１００ｍｌ／ｍｉｎ）、４０ｍｉｎかけて混合液を６０℃に昇温した。昇温を確認後、２，２′-アゾビス[２－(２－イミダゾリン－２－イル)プロパン]二硫酸塩二水和物（ＶＡ－０４６Ｂ、和光純薬工業社製、０．３５ｇ）を加え、さらに３時間かけてアクリロイルモルホリン（ＡＣＭＯ、ＫＪケミカルズ社製、１００ｇ）を滴下して重合した。ＡＣＭＯ滴下開始から４時間後、窒素バブリングから５％酸素バブリング（５０ｍｌ／ｍｉｎ）に切り替え、内温を５０℃に温調して５０時間攪拌する開始剤処理を行い、水溶性重合体Ａを得た。
　ＡＣＭＯ滴下開始から４時間時点のＡＣＭＯの重合率は約１００％であった。開始剤処理後に得られた重合体Ａの分子量はＭｎ１３２０００、Ｍｗ３２５０００、重合禁止剤濃度は開始剤処理前が９８０ｐｐｍであり開始剤処理後が７３６ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量（２４４ｐｐｍ）から推定される化合物ａの量は、７３０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは３９．３であった。
（製造例２：ＰＡＣＭＯ＋９０℃処理）
（水溶性重合体Ｂの製造）
　開始剤処理の条件を、内温９０℃で２時間攪拌に変更した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｂを得た。重合禁止剤減少量は３０ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される化合物ａの量は９０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは５．５であった。
（製造例３：ＰＡＣＭＯ＋室温３ヶ月静置）
（水溶性重合体Ｃの製造）
　５０℃による処理の条件を、密閉容器中、２５℃の恒温室にて３か月間静置するように変更した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｃを得た。３ヶ月静置後における重合禁止剤減少量は１７７ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される化合物ａの量は、５３０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは２７．８であった。
（製造例４：過酸化物系開始剤の利用）
（水溶性重合体Ｄの製造）
　使用した重合開始剤を過硫酸アンモニウム（和光純薬工業社製、ＡＰＳ、０．１７ｇ）にして、重合温度を８０℃に変更した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｄを得た。なお、ＡＣＭＯ滴下開始から４時間時点のＡＣＭＯの重合率は約１００％であった。水溶性重合体Ｄの分子量はＭｎ１３４０００、Ｍｗ３２８０００、重合禁止剤減少量は２７５ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される重合開始剤由来ラジカルと重合禁止剤ラジカルとのモル比１：１のカップリング反応物の量は５１０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは２７．９であった。
（製造例５：ＡＣＭＯ（重合禁止剤除去済み）＋フェノチアジン系重合禁止剤の利用）
（水溶性重合体Ｅの製造）
　ＡＣＭＯ１００ｇを、重合禁止剤除去剤１００ｇが充填されたカラムに３回通液して重合禁止剤を除去した後、重合禁止剤としてフェノチアジン（和光純薬工業社製、ＰｈＴ、０．１ｇ）を加えてＡＣＭＯ’を調整した。ＡＣＭＯをこのＡＣＭＯ’に変更した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｅを得た。なお、ＡＣＭＯ’滴下開始から４時間時点のＡＣＭＯ’の重合率は約１００％であった。水溶性重合体Ｅの分子量はＭｎ１２６０００、Ｍｗ３１６０００、重合禁止剤減少量は３０５ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される重合開始剤由来ラジカルと重合禁止剤ラジカルとのモル比１：１のカップリング反応物の量は７００ｐｐｍであった。
（製造例６：ＰＶＡ５０５＋５０℃処理）
　攪拌機、還流冷却管、温度計、５％酸素導入管を備えた１ＬフラスコにＰＶＡ５０５（鹸化度７３ｍｏｌ％、重合度５００、ポリビニルアルコール、クラレ社製、１００ｇ）及び純水（３９０ｇ）を仕込み、室温で攪拌して溶解させた。さらにＭＱ（０．１ｇ）とＶＡ－０４６Ｂ（０．３５ｇ）を加えて溶解した後、５％酸素導入管から５％酸素を吹き込みつつ（５０ｍｌ／ｍｉｎ）、内温を５０℃に温調して５０時間攪拌する処理を行い、ＰＶＡ５０５の水溶液を得た。
　上記のＰＶＡ５０５水溶液を乾燥させた後、ピリジン存在下で無水酢酸を反応させてアセチル化した重合体の分子量を測定したところ、Ｍｎ２９５００、Ｍｗ６００００、重合禁止剤減少量は２１１ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される化合物ａの量は６３０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは３４．１であった。
（製造例７：製造例１＋重合開始ＭＱ増量＋５０℃処理）
（水溶性重合体Ｆの製造）
　製造例１において、開始剤処理を行う前に重合体を抜出し、水溶性重合体を得た。当該重合体の分子量はＭｎ１３２０００、Ｍｗ３２５０００であった。
　攪拌機、温度計、窒素導入管を備えた１Ｌフラスコに、上記重合体（１００ｇ）と純水（４００ｇ）を加えてよく溶解させた後、さらにＶＡ－０４６Ｂ（０．３５ｇ）、ＭＱ（０．２ｇ、重合体におけるＡＣＭＯ持ち込み分と合わせて３０００ｐｐｍ）を加え、５０℃の恒温槽内で５％ＯＮをバブリングしながら５０時間加熱して重合体Ｆを得た。重合禁止剤減少量は６０２ｐｐｍであり、重合体Ｆ中に含まれる重合禁止剤減少量から推定される化合物ａの量は、１，８００ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは１０４．３であった。
（製造例８：ＰＡＣＭＯ、Ｍｗ約６０万）
（水溶性重合体Ｇの製造）
　開始剤ＶＡ－０４６Ｂの使用量を０．１５ｇに変更した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｇを得た。なお、ＡＣＭＯ滴下開始から４時間時点のＡＣＭＯの重合率は約１００％であった。水溶性重合体Ｇの分子量はＭｎ２４２０００、Ｍｗ５８５０００、重合禁止剤減少量は１２０ｐｐｍであり、重合禁止剤減少量から推定される化合物ａの量は３６０ｐｐｍであった。また固形分２０ｗｔ％におけるＹＩは１９．４であった。
（比較製造例１：精製ＡＣＭＯモノマー）
（水溶性重合体Ｈの製造）
　ＡＣＭＯ１００ｇを、重合禁止剤除去剤１００ｇが充填されたカラムに３回通液して重合禁止剤を除去した。モノマーとして上記の重合禁止剤を除去したＡＣＭＯを使用した以外は、製造例１と同様にして、水溶性重合体Ｈを得た。ＡＣＭＯの重合率は約１００％であった。水溶性重合体Ｈの分子量はＭｎ１３３０００、Ｍｗ３２７０００、固形分２０％におけるＹＩは０．８であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　上記製造例１～８及び比較製造例１で得られた水溶性重合体を用いて研磨用組成物を調製し、研磨・洗浄を行った後のウェーハ表面のヘイズ値を測定した。結果を表２及び表３に示す。なお、研磨用組成物の調製方法、評価用ウェーハの研磨・洗浄方法は以下の通りである。また、ヘイズの評価については、ヘイズの値は実施例１～７は比較例１を１００％としたときの相対値に基づき、実施例８は比較例２を１００％としたときの相対値に基づき、以下のとおりとした。
　○：比較例に対する相対値が９６％以下
　△：比較例に対する相対値が９６％超９８％以下
　×：比較例に対する相対値が９８％超
（研磨用組成物の調製）
　砥粒、表２及び表３に記載の水溶性重合体、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物、アンモニア水（濃度２９％）および脱イオン水を混合して、研磨用組成物の濃縮液を得た。この濃縮液を脱イオン水で２０倍に希釈して、研磨用組成物を調製した。
　砥粒としては、平均一次粒子径３５ｎｍ、平均二次粒子径６０ｎｍのコロイダルシリカを使用した。上記平均一次粒子径は、マイクロメリテックス社製の表面積測定装置、商品名「Ｆｌｏｗ　Ｓｏｒｂ　ＩＩ　２３００」を用いて測定されたものである。上記平均二次粒子径は、日機装株式会社製の型式「ＵＰＡ－ＵＴ１５１」を用いて測定された、動的光散乱法に基づく体積平均粒子径である。
　砥粒、水溶性重合体、アンモニア水の使用量は、研磨用組成物中における砥粒の含有量が０．４６％となり、水溶性重合体の含有量が０．００７５％となり、アンモニア（ＮＨ３）の含有量が０．０１％となる量とした。
（シリコンウェーハの研磨）
　上記研磨用組成物を研磨液として使用して、シリコンウェーハの表面を下記の条件で研磨した。シリコンウェーハとしては、粗研磨を行い直径が３００ｍｍ、伝導型がＰ型、結晶方位が＜１００＞、抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以上１００Ω・ｃｍ未満であるものを、研磨スラリー（平均一次粒子径３５ｎｍのコロイダルシリカと０．９５質量％、水酸化カリウム０．０６５質量％の混合物）を用いて予備研磨を行うことにより表面粗さ０．１ｎｍ～１０ｎｍに調整して使用した。
（研磨条件）
　研磨機：株式会社岡本工作機械製作所製の枚葉研磨機、型式「ＰＮＸ－３３２Ｂ」
　研磨テーブル：上記研磨機の有する３テーブルのうち後段の２テーブルを用いて、予備研磨後のファイナル研磨１段目および２段目を実施した。
　（以下の条件は各テーブル同一である。）
　研磨荷重：１５ｋＰａ
　定盤回転数：３０ｒｐｍ
　ヘッド回転数：３０ｒｐｍ
　研磨時間：２分
　研磨液の温度：２０℃
　研磨液の供給速度：２．０リットル／分（掛け流し使用）
（洗浄）
　研磨後のシリコンウェーハを、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、周波数９５０ｋＨｚの超音波発振器を取り付けた洗浄槽を２つ用意し、それら第１および第２の洗浄槽の各々に上記洗浄液を収容して６０℃に保持し、研磨後のシリコンウェーハを第１の洗浄槽に６分、その後超純水と超音波によるリンス槽を経て、第２の洗浄槽に６分、それぞれ上記超音波発振器を作動させた状態で浸漬した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表２及び表３に示すように、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物を含む実施例１～８については、いずれも、比較例に比して平滑性が改善された結果を得ることができた。特に、ＰＡＣＭＯである重合体Ａ～Ｇについては、広い性状（反応物含有量及びＹＩ）の範囲にわたり、ヘイズの改善を確認することができた。以上のことから、重合開始剤及び重合禁止剤を反応させて得られるラジカル反応物を、水溶性高分子化合物と併存させることで、従来よりも一層改善された高精度の平滑性が得られることがわかった。

Claims (12)

  1. 　砥粒及び塩基性化合物を含む研磨用組成物であって、
    　水溶性高分子化合物と、
    　重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、
    を含む、研磨液用組成物。
  2. 　前記重合開始剤が、水溶性アゾ開始剤である、請求項１に記載の研磨用組成物。
  3. 　前記重合禁止剤が、以下一般式（１）及び一般式（２）で表される化合物、並びに、フェノチアジン及びニトロソアミン系化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含む、請求項１又は２に記載の研磨用組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （式中、Ｒ１～Ｒ３はそれぞれ独立して水素、水酸基、炭素数１～８のアルキル基、炭素数１～８のアルコキシ基を表す。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、ＸはＣＨ２、ＣＨ（ＣＨ２）ｐＯＨ（但し、ｐは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｑＯＨ（但し、ｑは０～３の整数）、ＣＨＯ（ＣＨ２）ｒＣＨ３（但し、ｒは０～２の整数）、ＣＨＣＯＯＨ、またはＣ＝Ｏを表し、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6及びＲ7は、それぞれ独立して、炭素数１～３のアルキル基を表す。）
  4. 　前記水溶性高分子化合物に対し、前記反応物を１質量ｐｐｍ以上１，０００質量ｐｐｍ以下含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
  5. 　前記水溶性高分子化合物の重量平均分子量（Ｍｗ）が、１０，０００～１，０００，０００である、請求項１～４のいずれか１項に記載の研磨液用組成物。
  6. 　前記水溶性高分子化合物が、分子内に窒素原子を有する単量体に由来する構造単位を１０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の研磨液用組成物。
  7. 　研磨用組成物の製造方法であって、
    　砥粒と、塩基性化合物と、水溶性高分子化合物と、重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、を混合する工程、
    を備える、製造方法。
  8. 　前記混合工程に先立って、前記重合開始剤と前記重合禁止剤との間で反応を生じさせることにより前記反応物を得る反応物合成工程を備える、請求項７に記載の製造方法。
  9. 　研磨用添加剤であって、
    　水溶性高分子化合物の重合開始剤及び重合禁止剤の反応物と、
    を含む、研磨用添加剤。
  10. 　さらに、水溶性高分子化合物を含む、請求項９に記載の研磨用添加剤。
  11. 　研磨用添加剤の製造方法であって、
    　重合開始剤と重合禁止剤との間でラジカル反応を生じさせることにより前記反応物を得る反応物合成工程、
    を備える、製造方法。
  12. 　前記反応物合成工程は、研磨用の水溶性高分子化合物の合成工程後、前記水溶性高分子化合物の合成反応液中に存在する前記重合開始剤及び前記重合禁止剤を用いて実施する、請求項１１に記載の製造方法。
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