WO2019049610A1 - 研磨用組成物およびシリコン基板研磨方法 - Google Patents

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WO2019049610A1
WO2019049610A1 PCT/JP2018/030185 JP2018030185W WO2019049610A1 WO 2019049610 A1 WO2019049610 A1 WO 2019049610A1 JP 2018030185 W JP2018030185 W JP 2018030185W WO 2019049610 A1 WO2019049610 A1 WO 2019049610A1
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water
polishing
less
weight
soluble polymer
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PCT/JP2018/030185
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公亮 土屋
真希 浅田
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株式会社フジミインコーポレーテッド
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
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    • HELECTRICITY
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    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks

Definitions

  • the present invention relates to a polishing composition and a silicon substrate polishing method.
  • Polishing using a polishing composition containing abrasive grains is performed on the surface of materials such as metals, semimetals, nonmetals, and oxides thereof.
  • materials such as metals, semimetals, nonmetals, and oxides thereof.
  • various studies have been conducted on a polishing technique for obtaining a high-quality, high-quality mirror surface free from scratches and impurities.
  • a silicon substrate is finished into a high quality mirror surface through a lapping process and a polishing process.
  • the polishing step usually includes a pre-polishing step and a finish polishing step.
  • the silicon substrate polished with the polishing composition (composition for finish polishing) used in the finish polishing step is then washed to remove deposits and the like derived from the above-mentioned composition for polishing and to obtain a clean surface.
  • a semiconductor wafer such as a silicon wafer is cleaned with a mixed cleaning solution of ammonia water, hydrogen peroxide solution and water (hereinafter referred to as SC-1 cleaning solution), and then cleaned with hydrofluoric acid, and further ozone
  • SC-1 cleaning solution a mixed cleaning solution of ammonia water, hydrogen peroxide solution and water
  • haze which is used as a measure of the surface roughness of the silicon substrate. If there is a haze on the surface of the silicon wafer, the diffusely reflected light generated by the haze may become noise and interfere with the defect detection by the surface defect inspection apparatus. Therefore, as the size of a defect to be detected, that is, the size of a defect to be managed becomes smaller, the need for improvement in haze level is increasing.
  • Including a water-soluble polymer in the polishing composition used for finish polishing can be an effective means for further lowering the surface roughness that can be reached by polishing.
  • the residue of the water-soluble polymer is present on the surface of the silicon substrate after polishing, it may be detected as particles in the surface inspection of the substrate, which may be a factor to increase defects called LPD (Light Point Defects).
  • LPD Light Point Defects
  • the removability of particles is generally obtained by increasing the treatment strength. Improves and the LPD decreases, but the surface roughness tends to deteriorate.
  • the treatment strength is weakened, deterioration of the surface roughness due to the treatment (etching) with the SC-1 cleaning solution is suppressed, but the removability of particles is lowered and the LPD tends to be increased.
  • An object of the present invention is to provide a polishing composition capable of simultaneously achieving low LPD and low surface roughness. Another related objective is to provide a method of polishing a silicon substrate using such a polishing composition.
  • the polishing composition provided by the present specification contains an abrasive, a basic compound, a water soluble polymer, and a surfactant.
  • the water-soluble polymer WP has a detergency parameter ⁇ represented by: 1 ⁇ ⁇ 35.
  • ⁇ 0 in the above-mentioned formula (I) is a water contact angle of the pre-SC-1 processed wafer obtained by applying an aqueous solution of the water-soluble polymer to the surface of a single crystal silicon wafer and then washing it.
  • the ⁇ 1 in the above formula (I) is the room temperature SC-1 cleaning solution L containing 29% ammonia water, 31% hydrogen peroxide solution and water in a volume ratio of 1: 2: 30 in the wafer before the above SC-1 treatment a water contact angle of the SC-1 treatment after wafer obtained by performing a cleaning process a to process 10 seconds a.
  • the contact angle is expressed in the unit of "degree (°)". Also, in the present specification, concentrations and contents are expressed on a weight basis unless otherwise described.
  • a cleaning property parameter ⁇ of less than 35 is advantageous from the viewpoint of surface roughness reduction by polishing.
  • the cleaning parameter ⁇ is larger than 1, the LPD of the surface after polishing can be efficiently reduced also by the cleaning under the condition that the deterioration of the surface roughness is suppressed.
  • low LPD and low surface roughness can be made compatible suitably.
  • the step A of polishing the surface of the silicon wafer using any of the polishing compositions disclosed herein, and the step B of treating the silicon wafer with the SC-1 cleaning solution A silicon wafer polishing method is provided that includes this order.
  • the cleaning load parameter .beta. Represented by is set to 80% or less.
  • H 0 in the above-mentioned formula (II) is 29% ammonia water, 31% hydrogen peroxide water and water at a volume ratio of 1: 3: 30 with respect to the silicon wafer obtained by the above step A.
  • H 1 in the formula (II) represents the haze value of the surface obtained by the silicon wafer obtained by the above step A was treated in the above step B [ppm].
  • the polishing composition disclosed herein that is, the polishing composition capable of efficiently reducing the LPD of the surface after polishing even by washing under conditions suitable for suppressing the deterioration of the surface roughness. Polish the silicon wafer. Therefore, the LPD can be effectively reduced also by the washing process under the condition of lower washing load, specifically the washing process under the condition that the washing load parameter ⁇ is 80% or less. Therefore, according to the above manufacturing method, it is possible to preferably manufacture a silicon substrate having a low surface roughness and a reduced LPD.
  • the polishing composition disclosed herein contains an abrasive.
  • the abrasive grains function to mechanically polish the surface of the object to be polished.
  • the material and properties of the abrasive are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose of use, mode of use and the like of the polishing composition.
  • the abrasive include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • the inorganic particles include silica particles, alumina particles, cerium oxide particles, chromium oxide particles, titanium dioxide particles, zirconium oxide particles, magnesium oxide particles, manganese dioxide particles, zinc oxide particles, oxide particles such as bengara particles; Nitride particles such as silicon nitride particles and boron nitride particles; carbide particles such as silicon carbide particles and boron carbide particles; diamond particles; and carbonates such as calcium carbonate and barium carbonate.
  • organic particles include poly (methyl methacrylate) (PMMA) particles, poly (meth) acrylic acid particles, and polyacrylonitrile particles.
  • PMMA poly (methyl methacrylate)
  • acrylic acid particles poly (meth) acrylic acid particles
  • polyacrylonitrile particles Such abrasive grains may be used alone or in combination of two or more.
  • (meth) acrylic means to comprehensively refer to acrylic and methacrylic.
  • (meth) acryloyl is a meaning that generally refers to acryloyl and methacryloyl.
  • the abrasive inorganic particles are preferable, among which particles made of metal or metalloid oxide are preferable, and silica particles are particularly preferable.
  • the polishing composition that can be used for polishing of an object to be polished having a surface made of silicon such as a silicon substrate, for example, finish polishing, it is particularly significant to adopt silica particles as abrasive grains.
  • the art disclosed herein can be preferably practiced in a mode in which the abrasive grains substantially consist of silica particles.
  • substantially means that 95% by weight or more, preferably 98% by weight or more, more preferably 99% by weight or more of the particles constituting the abrasive grains are silica particles, and 100% by weight is silica It is a meaning that includes being a particle.
  • the silica particles include colloidal silica, fumed silica, precipitated silica and the like.
  • the silica particles can be used alone or in combination of two or more.
  • the use of colloidal silica is particularly preferred because a polished surface with excellent surface quality can be easily obtained after polishing.
  • colloidal silica for example, colloidal silica prepared using water glass (Na silicate) as a raw material by an ion exchange method, or alkoxide method colloidal silica can be preferably employed.
  • Alkoxide method colloidal silica refers to colloidal silica produced by hydrolysis condensation reaction of alkoxysilane. Colloidal silica can be used singly or in combination of two or more.
  • the true specific gravity of the abrasive grain constituent material is preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, and may be 1.7 or more.
  • the true specific gravity of the abrasive grain constituent material means, for example, in the case of an abrasive grain comprising silica particles, the true specific gravity of the silica constituting the silica particles. Hereinafter, it is also referred to as the true specific gravity of the abrasive grains.
  • the increase in the true specific gravity of the abrasive grains tends to increase the physical polishing ability of the abrasive grains.
  • the upper limit of the true specific gravity of the abrasive grains is not particularly limited, but is typically 2.3 or less, for example, 2.2 or less.
  • As the true specific gravity of the abrasive grains a value measured by a liquid replacement method using ethanol as a replacement liquid can be adopted.
  • the abrasive can be, for example, silica particles.
  • the BET diameter of the abrasive is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, from the viewpoint of polishing efficiency and the like. From the viewpoint of obtaining a higher polishing effect, for example, from the viewpoint of exhibiting effects such as reduction of haze and removal of defects better, the BET diameter is preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more, and more preferably 20 nm or more .
  • the BET diameter of the abrasive is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and still more preferably 40 nm or less, from the viewpoint of suppressing local stress that the abrasive gives to the surface of the object to be polished.
  • the technique disclosed herein has a BET diameter of 35 nm or less, preferably 35 nm or less, more preferably 32 nm or less, for example 30 nm or less, from the viewpoint of facilitating obtaining a high quality surface, such as low LPD and low haze surface.
  • the abrasive can be, for example, silica particles. Abrasive grains comprising silica particles are particularly preferred.
  • the particle diameter calculated by the formula of] is said.
  • the measurement of the specific surface area can be performed, for example, using a surface area measurement device manufactured by Micromeritex, trade name "Flow Sorb II 2300".
  • the shape (outer shape) of the abrasive may be spherical or non-spherical.
  • specific examples of non-spherical particles include peanut shape, bowl shape, confetti shape, rugby ball shape and the like.
  • the above-mentioned peanut shape is, that is, the shape of peanut shell.
  • abrasive grains in which many of the particles have a peanut shape or a wedge shape may be preferably employed.
  • the average aspect ratio of the abrasive grains that is, the average value of the major axis / minor axis ratio of the abrasive grains is, in principle, 1.0 or more, preferably 1.05 or more, more preferably 1 .1 or more. Higher polishing efficiency can be achieved by increasing the average aspect ratio.
  • the average aspect 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, from the viewpoint of scratch reduction and the like.
  • the shape (outer shape) and average aspect ratio of the abrasive grains can be grasped by, for example, electron microscope observation.
  • the average aspect ratio for example, for a predetermined number of silica particles which can recognize the shape of independent particles using a scanning electron microscope (SEM), the smallest circumscribed particle image is used. Draw a rectangle.
  • the predetermined number is, for example, 200.
  • the length of the long side is taken as the value of the major axis
  • the length of the short side is taken as the value of the minor axis
  • the value of the major axis divided by the value of the minor axis Is calculated as the major axis / minor axis ratio of each abrasive grain, that is, the aspect ratio.
  • the average aspect ratio can be determined by arithmetically averaging the aspect ratios of the predetermined number of particles.
  • the polishing composition disclosed herein contains a water-soluble polymer as an essential component.
  • the water-soluble polymer can contribute to the reduction of haze by protecting the surface of the object to be polished.
  • the term "water-soluble polymer” refers to a polymer having a solubility in water at 25 ° C of 0.01 g / 100 mL or more.
  • the polishing composition disclosed herein contains, as the water-soluble polymer, at least a water-soluble polymer WP having a washability parameter ⁇ in the range of 1 ⁇ ⁇ 35.
  • Cleaning parameter alpha the water contact angle ⁇ 0 of the surface of the silicon wafer was adsorbed water-soluble polymer to be measured, the surface after treatment at room temperature for 10 seconds by the silicon wafer SC-1 cleaning solution L A water It is obtained as a difference from the contact angle ⁇ 1. More specifically, the washability parameter ⁇ is measured by the following method.
  • a wafer chip (hereinafter, also referred to as a test piece) obtained by cutting a commercial mirror surface silicon wafer into 6 cm square is first treated with a SC-1 cleaning solution and then with a 2.5% hydrogen fluoride (HF) aqueous solution A pretreatment is performed to remove the surface oxide film.
  • HF hydrogen fluoride
  • As the test piece a single crystal silicon wafer having a conductivity type of P type, a crystal orientation of ⁇ 100>, and a resistivity of 0.1 ⁇ ⁇ cm or more and less than 100 ⁇ ⁇ cm is used.
  • a water-soluble polymer to be measured at 0.18% concentration is prepared an aqueous solution L P adjusted to pH10 with ammonia.
  • the aqueous solution L P and 60g provided to the test strip, by applying a load of 1kg rub the aqueous solution L P on the surface of the test piece in a polyester / cellulose nonwoven fabric. After rubbed for one minute by supplying the aqueous solution L P to the test piece to remove excess water-soluble polymer with the above specimen was immersed in deionized water. (3) The surface oxide film formed in the step (2) is removed by treating the test piece with a 2.5% aqueous HF solution. (4) Measure the water contact angle ⁇ 0 of the above test piece (wafer before SC-1 treatment).
  • the treatment with the SC-1 cleaning solution is usually performed by mixing 29% ammonia water, 31% hydrogen peroxide solution and deionized water at a volume ratio of 1: 2: 30. It can be suitably carried out by storing the SC-1 cleaning solution as described above in a cleaning tank and immersing the test piece in this cleaning solution at room temperature.
  • the above-mentioned processing conditions can be suitably changed according to the initial state of the test piece to be used, etc. so that the measurement of ⁇ 0 and ⁇ 1 can be appropriately performed.
  • the cleaning process A is the SC-1 cleaning solution L A accommodated in 100mL cleaning tank, carried out by dipping for 10 seconds at room temperature the test strip. At the time of the said immersion, provision of an ultrasonic wave is not performed. The test piece that has been treated for 10 seconds is immediately immersed in 100 mL of deionized water.
  • the surface of a clean silicon substrate is hydrophobic.
  • the water-soluble polymer attached to the surface of the silicon substrate makes the surface of the silicon substrate hydrophilic and reduces the water contact angle.
  • the degree of increase of the water contact angle under the above-mentioned washing condition A that is, the washing property parameter ⁇
  • SC-1 treatment SC-1 washing solution
  • Water-soluble polymers having a washability parameter ⁇ of greater than 1 tend to be more easily removed by SC-1 treatment than water-soluble polymers having a washability parameter ⁇ of 1 or less.
  • the LPD of the surface after polishing can be effectively reduced even if SC-1 treatment is performed under milder conditions.
  • milder conditions refer to conditions under which the load applied to the object to be polished is low and the surface roughness is less likely to deteriorate. Therefore, by performing SC-1 treatment under milder conditions, it is possible to reduce the haze of the surface after treatment.
  • the washability parameter ⁇ may be, for example, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, or 6 or more.
  • the water-soluble polymer having the cleaning parameter ⁇ of less than 35 generally has higher adhesion to the silicon substrate than the water-soluble polymer having the cleaning parameter ⁇ of 35 or more.
  • the polishing composition containing such a water-soluble polymer the water-soluble polymer is appropriately adsorbed on the surface of the silicon substrate during polishing or cleaning to protect the surface, for example, excessive alkali etching It is possible to suppress the micro roughening of the surface due to the like. Therefore, the polishing composition containing a water-soluble polymer having a detergency parameter ⁇ of less than 35 is excellent in the haze reduction effect.
  • the cleaning parameter ⁇ may be, for example, 30 or less, 25 or less, 20 or less, 15 or less, or 10 or less.
  • a water-soluble polymer having a washability parameter ⁇ of 2 or more, 25 or less, 3 or more and 20 or less, or 4 or more and 15 or less may be preferably employed.
  • a water-soluble polymer having a cleaning parameter ⁇ in the above range can be used without particular limitation.
  • a polymer having at least one functional group selected from a cationic group, an anionic group and a nonionic group in the molecule may be used singly or in combination of two or more.
  • one or more polymers selected from polymers having a hydroxyl group, a carboxy group, an acyloxy group, a sulfo group, an amide structure, an imide structure, a vinyl structure, a heterocyclic structure and the like in the molecule It can be used as a water soluble polymer.
  • a nonionic polymer may be preferably employed as the water-soluble polymer WP, as it is likely to be able to obtain the preferred ⁇ disclosed herein.
  • the polishing composition disclosed herein is, as a water-soluble polymer, in addition to the water-soluble polymer WP having the washability parameter ⁇ in the above range, the water solubility high, the washability parameter ⁇ is higher or lower than the above range
  • One or more kinds of the molecule WO may be optionally contained.
  • the water-soluble polymer WO for example, one having a washability parameter ⁇ of 35 or more or a washability parameter ⁇ of 1 or less can be used.
  • a water-soluble polymer WO having a washability parameter ⁇ of 35 or more and a water-soluble polymer WO having a washability parameter ⁇ of 1 or less may be used in combination.
  • the ratio of the content of the water-soluble polymer WP (when two or more water-soluble polymers WP are contained, the total content thereof) in the content of the entire water-soluble polymer contained in the polishing composition is For example, it may be 25% by weight or more, preferably 40% by weight or more, 50% by weight or more, 50% by weight or more, 70% by weight or more, 80% by weight or more, 95% by weight or more May be.
  • the water-soluble polymer substantially only the water-soluble polymer WP may be used.
  • "using substantially only the water-soluble polymer WP" means not to use the water-soluble polymer WO at least intentionally.
  • Each of the water-soluble polymer WP that can be used in the polishing composition disclosed herein and the water-soluble polymer WO that is optionally used is, for example, a vinyl alcohol unit-containing polymer, a nitrogen atom-containing polymer, a cellulose derivative, It may be selected from starch derivatives, etc.
  • the vinyl alcohol unit-containing polymer refers to a polymer containing vinyl alcohol units as repeating units constituting the polymer.
  • the vinyl alcohol unit (hereinafter also referred to as “VA unit”) is a structural moiety represented by the following chemical formula: —CH 2 —CH (OH) —.
  • the VA unit can be produced, for example, by hydrolyzing (also referred to as saponification) a repeating unit of a vinyl polymerized structure of a vinyl ester-based monomer such as vinyl acetate and the like.
  • the polymer generally called polyvinyl alcohol is included in the concept of a vinyl alcohol unit containing polymer said here.
  • the degree of saponification of the polyvinyl alcohol may be, for example, about 93% to 99%, but is not particularly limited.
  • Non-limiting examples of polymers containing nitrogen atoms include polymers comprising monomer units of the N-vinyl type, such as N-vinyl lactam, N-vinyl linear amides and the like; imine derivatives; N- (meth) acryloyl And the like are included.
  • polymers comprising monomer units of the N-vinyl type include polymers comprising repeating units derived from monomers having a nitrogen-containing heterocycle.
  • a lactam ring is mentioned as an example of the nitrogen-containing heterocycle.
  • polymers containing such repeating units include homopolymers and copolymers of N-vinyl lactam monomers, homopolymers and copolymers of N-vinyl linear amides, and the like.
  • the N-vinyl lactam monomer copolymer may be, for example, a copolymer in which the copolymerization ratio of the N-vinyl lactam monomer exceeds 50% by weight.
  • the copolymer of N-vinyl linear amide may be, for example, a copolymer having a copolymerization ratio of N-vinyl linear amide of more than 50% by weight.
  • copolymer refers to various types of copolymers such as random copolymers, alternating copolymers, block copolymers, graft copolymers, etc., unless otherwise specified. is there.
  • a random copolymer may be preferably employed.
  • a copolymer is used as the water-soluble polymer WP, a random copolymer can be preferably used as the copolymer.
  • N-vinyl lactam monomer examples 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-morpholindione, etc. may be mentioned.
  • Specific examples of the polymer containing monomer units of N-vinyl lactam type include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl caprolactam, random copolymers of VP and VC, random copolymer of one or both of VP and VC, and other vinyl monomers.
  • the other vinyl monomer may be, for example, an acrylic monomer, a vinyl ester monomer, and the like.
  • the acrylic monomer refers to a monomer having a (meth) acryloyl group.
  • Specific examples of the N-vinyl linear amide include N-vinyl acetamide, N-vinyl propionic acid amide, N-vinyl butyric acid amide and the like.
  • Examples of polymers containing monomer units of N- (meth) acryloyl type include homopolymers and copolymers of N- (meth) acryloyl type monomers.
  • Examples of N- (meth) acryloyl type monomers include linear amides having an N- (meth) acryloyl group and cyclic amides having an N- (meth) acryloyl group.
  • the copolymer of the N- (meth) acryloyl-type monomer may be, for example, a copolymer in which the copolymerization ratio of the N- (meth) acryloyl-type monomer exceeds 50% by weight.
  • linear 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 acrylamide, Nn-butyl (meth) acrylamide and the like; N, N-dimethyl (meth) acrylamide, N, N-diethyl (meth) acrylamide, N, N-dipropyl (meth) 2.) N, N-dialkyl (meth) acrylamides such as acrylamide, N, N-diisopropyl (meth) acrylamide, N, N-di (n-butyl) (meth) acrylamide and the like; Examples of polymers containing a linear amide having an N- (meth) acryloyl group as monomer units include homopolyl
  • Examples of cyclic amides having an N- (meth) acryloyl group include N- (meth) acryloyl morpholine, N- (meth) acryloyl pyrrolidine and the like.
  • Examples of polymers containing a cyclic amide having an N- (meth) acryloyl group as monomer units include homopolymers of N-acryloyl morpholine and copolymers of N-acryloyl morpholine.
  • the copolymer of N-acryloyl morpholine may be, for example, a copolymer in which the copolymerization ratio of N-acryloyl morpholine exceeds 50% by weight.
  • Cellulose derivatives are polymers comprising ⁇ -glucose units as the main repeat unit.
  • Specific examples of the cellulose derivative include hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like.
  • it is preferred that the polishing composition does not substantially contain hydroxyethyl cellulose as a water soluble polymer.
  • “not substantially containing” means not containing at least the hydroxyethyl cellulose at least intentionally.
  • the polishing composition may have a composition that does not substantially contain a cellulose derivative as a water-soluble polymer.
  • Starch derivatives are polymers comprising ⁇ -glucose units as the main repeat unit. Specific examples of starch derivatives include pregelatinized starch, pullulan, carboxymethyl starch, cyclodextrin and the like.
  • the Mw of the water-soluble polymer is not particularly limited.
  • the Mw of the water-soluble polymer is usually 200 ⁇ 10 4 or less, 150 ⁇ 10 4 or less, or 100 ⁇ 10 4 , from the viewpoint of facilitating obtaining the suitable washability parameter ⁇ disclosed herein and the filterability. It is preferable that it is the following. From the viewpoint of improving the washability, in some embodiments, the Mw of the water-soluble polymer may be, for example, 50 ⁇ 10 4 or less, 30 ⁇ 10 4 or less, or 20 ⁇ 10 4 or less, 10 ⁇ may be 10 4 or less, it may be 5 ⁇ 10 4 or less, may be 3 ⁇ 10 4 or less.
  • the Mw of the water-soluble polymer is usually 2000 or more, 3000 or more, or 3500 or more.
  • the technology disclosed herein can also be practiced in the embodiment using a water-soluble polymer having a Mw of 1 ⁇ 10 4 or more or 2 ⁇ 10 4 or more.
  • the Mw can be applied to any of the water-soluble polymers WP and WO.
  • the washability parameter ⁇ in the art disclosed herein can be adjusted, for example, by the Mw of the water soluble polymer.
  • the Mw of the water-soluble polymer WP may be, for example, 20 ⁇ 10 4 or less, 10 ⁇ 10 4 or less, or 5 ⁇ 10 4 or less, or 3 ⁇ 10 4 The following may be sufficient, 1.5 ⁇ 10 4 or less, 1 ⁇ 10 4 or less, 8,000 or less or 7,000 or less.
  • the Mw of the water-soluble polymer WP is usually 2,000 or more, 3,000 or more, or 3,500 or more. In some embodiments, the Mw of the water-soluble polymer WP may be 4500 or more, or 5500 or more.
  • the technology disclosed herein is an embodiment using a water-soluble polymer WP having a Mw of 1 ⁇ 10 4 or more, for example, 2 ⁇ 10 4 or more and capable of satisfying the suitable washability parameter ⁇ disclosed herein. However, it can be suitably implemented.
  • Mw is 5 ⁇ 10 4 or more, 15 ⁇ 10 4 or more, or 25 ⁇ 10 4 or more
  • the technology disclosed herein can be implemented, for example, in a mode including a combination of a water-soluble polymer WP and a water-soluble polymer WO having a larger Mw than the water-soluble polymer WP.
  • the Mw of the water-soluble polymer WO may be, for example, 1.5 to 50 times, 3 to 30 times, or 5 times or more the Mw of the water-soluble polymer WP. It may be 20 times or less.
  • the Mw of the water-soluble polymer WP may be larger than the Mw of the water-soluble polymer WO, and the present invention is not limited to the above example.
  • the ratio of weight average molecular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) of the water-soluble polymer, that is, Mw / Mn is not particularly limited.
  • the Mw / Mn of the water-soluble polymer is usually preferably 10.0 or less, more preferably 7.0 or less, and still more preferably 5.0. It is below.
  • water soluble polymers with Mw / Mn of 4.0 or less or 3.5 or less may be preferably employed.
  • Mw / Mn is, in principle, 1.0 or more, and may be, for example, 1.2 or more, or 1.5 or more from the viewpoint of availability of the material.
  • Mw / Mn can be applied to any of the water-soluble polymers WP and WO.
  • Mw and Mn of the water-soluble polymer values based on aqueous gel permeation chromatography (GPC) (aqueous system, converted to polyethylene oxide) can be adopted.
  • the water-soluble polymer WP includes vinyl alcohol units (VA units) and non-vinyl alcohol units (hereinafter "non-VA units") in one molecule.
  • the polymer which contains can be used.
  • the non-VA unit is, for example, a hydrocarbon group such as an alkyl group, an allyl ether group, an aryl group, an arylalkyl group or a styrene group; an oxyhydrocarbon such as an alkoxy group, an aryloxy group, an arylalkyloxy group or an oxyalkylene group
  • the molar ratio of VA units: non-VA units can be set to obtain a suitable washability parameter ⁇ .
  • the molar ratio of VA unit: non-VA unit may be, for example, 50:50 or more, 65:35 or more, 70:30 or more, 75:25 or more, or 80:20 or more.
  • the molar ratio of VA units to non-VA units may be 85:15 or more, 90:10 or more, or more than 90:10.
  • the molar ratio of VA unit: non-VA unit may be, for example, 99: 1 or less, 98: 2 or less, or 97: 3 or less.
  • the molar ratio of VA units to non-VA units may be 95: 5 or less, or 93: 7 or less.
  • the polymer containing VA units and non-VA units in one molecule may be, for example, a polymer containing VA units and VP units.
  • the VP unit refers to a repeating unit of a structure formed by vinyl polymerization of N-vinylpyrrolidone.
  • the polymer containing the VA unit and the VP unit may be a random copolymer, and may be a graft copolymer or a block copolymer.
  • a random copolymer comprising the above VA units and VP units can be formed by modifying a random copolymer of a monomer that can be converted to VA units and N-vinylpyrrolidone. For example, by partially saponifying or completely saponifying a random copolymer of vinyl acetate and N-vinylpyrrolidone, a random copolymer including VA units and VP units can be obtained.
  • the molar ratio of VA unit: VP unit in such random copolymer may be, for example, 50:50 or more, 65:35 or more, 70:30 or more, 75:25 or more, 80:20. The above may be sufficient. Further, the molar ratio of VA unit: VP unit may be, for example, 99: 1 or less, 97: 3 or less, 95: 5 or less, or 93: 7 or less.
  • the graft copolymer or block copolymer containing the above VA unit and VP unit may be a polymer containing a VA based segment and a VP based segment.
  • the VA-based segment refers to a segment in which the ratio of the number of moles of VA unit to the total number of moles of repeating units constituting the segment is more than 50%.
  • the ratio of the number of moles of the VA unit may be 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more, 98% or more, or substantially 100%.
  • substantially 100% means at least intentionally not containing non-VA units.
  • the non-VA units may include VP units, may include non-VA units other than VP units, or both of them.
  • the VP-based segment means a segment in which the ratio of the number of moles of VP units to the total number of moles of repeating units constituting the segment is more than 50%.
  • the ratio of the number of moles of the VP unit may be 70% or more, 80% or more, 90% or more, 95% or more, 98% or more, or substantially 100%.
  • substantially 100% means that at least intentionally, no repeating unit other than the VP unit is contained.
  • the copolymer having the VA unit and the VP unit may be, for example, a graft copolymer having a structure in which the VP based segment is grafted to the VA based segment.
  • polymer containing VA units and non-VA units in one molecule a copolymer having VA units and monocarboxylic acid vinyl ester units, a copolymer having VA units and ethylene units, VA units and R -Copolymers having a vinyl ether unit, a copolymer having a VA unit and an oxyalkylene unit, a polymer in which a part of the VA unit is acetalized with an aldehyde such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butyraldehyde, etc. It can be mentioned.
  • These polymers may be random copolymers or may be graft copolymers or block copolymers.
  • the molar ratio of VA unit: non-VA unit may be, for example, 50:50 or more, 65:35 or more, 70:30 or more, 75:25 or more, 80 : 20 or more may be sufficient.
  • the molar ratio of VA unit: non-VA unit may be, for example, 99: 1 or less, 97: 3 or less, 95: 5 or less, or 93: 7 or less.
  • the monocarboxylic acid vinyl ester unit is a repeating unit derived from monocarboxylic acid vinyl ester.
  • monocarboxylic acid vinyl esters include vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl hexanoate, vinyl caprylate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, and vinyl stearate And vinyl pivalate.
  • Preferred examples of the monocarboxylic acid vinyl ester unit include a vinyl acetate unit, a vinyl propionate unit, and a vinyl hexanoate unit.
  • a random copolymer including VA units and monocarboxylic acid vinyl ester units can be obtained.
  • R in the above R-vinyl ether may be a linear or cyclic alkyl group, an aryl group, an arylalkyl group or the like.
  • the carbon atom number of the alkyl group in the alkyl vinyl ether unit may be, for example, 1 to 12, 1 to 8, or 1 to 4.
  • the above alkyl vinyl ether unit include methyl vinyl ether unit, ethyl vinyl ether unit, n-propyl vinyl ether unit, i-propyl vinyl ether unit, n-butyl vinyl ether unit, i-butyl vinyl ether unit, t-butyl vinyl ether unit, 2-ethylhexyl A vinyl ether unit etc. are mentioned.
  • the molar ratio of VA unit: R-vinyl ether unit may be, for example, 50:50 or more, 65:35 or more, 70:30 or more, It may be 75:25 or more, or 80:20 or more.
  • the molar ratio of VA unit: R-vinyl ether unit may be, for example, 99: 1 or less, 97: 3 or less, 95: 5 or less, or 93: 7 or less. .
  • the copolymer having the above VA unit and oxyalkylene unit may be a graft copolymer or block copolymer containing a VA based segment and an oxyalkylene based segment.
  • the oxyalkylene segment refers to a segment including an oxyalkylene unit.
  • the above oxyalkylene unit is a repeating unit represented by the following chemical formula: -AO-; A in the above chemical formula is preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
  • the oxyalkylene units may, for example, be derived from the corresponding alkylene oxide.
  • the ratio of the number of moles of oxyalkylene units to the total number of moles of repeating units constituting the oxyalkylene segment is typically 50% or more, may be 70% or more, 80% or more, or 90% or more. It may be 95% or more, 98% or more, or substantially 100%.
  • substantially 100% means not containing at least a repeating unit other than an oxyalkylene unit at least intentionally.
  • the oxyalkylene-based segment may be a polymer containing a structure in which the oxyalkylene units are typically 5 units or more, preferably 10 units or more, more preferably 20 units or more, for example 30 units or more.
  • the oxyalkylene unit contained in the oxyalkylene segment may be of one type or of two or more types.
  • an oxyethylene segment or an oxypropylene segment is preferable, and an oxyethylene segment is more preferable.
  • the configuration of the VA based segment may be similar to that of the VA based segment in the polymer including the VA based segment and the VP based segment described above.
  • the copolymer having the VA unit and the oxyalkylene unit may be, for example, a graft copolymer having a structure in which an oxyethylene-based segment is grafted to a VA-based segment.
  • the polymer containing VA units and non-VA units in one molecule may be a modified polyvinyl alcohol having a hydrophilic functional group in its side chain.
  • the hydrophilic functional group include oxyalkylene group, carboxy group, sulfo group, amino group, hydroxyl group, amido group, imide group, nitrile group, ether group, ester group, and salts thereof.
  • the modified polyvinyl alcohol may be, for example, a cationized polyvinyl alcohol having a cationic group such as a quaternary ammonium structure.
  • Examples of the cationized polyvinyl alcohol include those derived from a monomer having a cationic group such as diallyldialkylammonium salt, N- (meth) acryloylaminoalkyl-N, N, N-trialkylammonium salt, etc. .
  • the content (total amount of two or more, if any, of them) of the water-soluble polymer in the polishing composition is, for example, 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the abrasive grains. It can be done.
  • the content of the water-soluble polymer with respect to 100 parts by weight of the abrasive grains may be, for example, 10 parts by weight or less, 7 parts by weight or less, or 5 parts by weight or less from the viewpoint of improvement in washability and polishing rate.
  • the content of the water-soluble polymer relative to 100 parts by weight of the abrasive may be 4 parts by weight or less, or 3 parts by weight or less, from the viewpoint of facilitating reduction of the LPD even by washing under lower load conditions. It may be 2 parts by weight or less.
  • the content of the water-soluble polymer relative to 100 parts by weight of the abrasive may be, for example, 0.01 parts by weight or more, and usually 0.05 parts by weight or more is appropriate. It may be 0.1 parts by weight or more, 0.5 parts by weight or more, or 1 part by weight or more.
  • the polishing composition disclosed herein contains a water-soluble polymer satisfying the cleaning parameter ⁇ described above, so that the content of the water-soluble polymer relative to 100 parts by weight of the abrasive grains is 1.2 parts by weight or more or 1 Even in the embodiment in which the amount is 4 parts by weight or more, a low LPD surface can be realized by washing under relatively low load conditions.
  • the polishing composition disclosed herein can contain a surfactant.
  • the surfactant refers to a compound having a surfactant activity.
  • the surfactant works to reduce the haze together with the water soluble polymer.
  • the surfactant can also contribute to the improvement of the dispersion stability and the filterability of the polishing composition.
  • any of anionic, nonionic, cationic and amphoteric surfactants can be used.
  • the surfactants can be used singly or in combination of two or more.
  • An anionic surfactant refers to a compound having a surface activity and having a functional group and a hydrophobic group which are dissociated in water to be an anion.
  • Anionic surfactants can be classified, for example, into sulfuric acid type, sulfonic acid type, phosphoric acid type, phosphonic acid type, carboxylic acid type and the like.
  • anionic surfactant examples include alkyl sulfuric acid ester, polyoxyethylene alkyl sulfuric acid ester, polyoxyethylene alkyl sulfuric acid, alkyl sulfuric acid, alkyl ether sulfuric acid ester, higher alcohol sulfuric acid ester, alkyl phosphoric acid ester, alkyl benzene sulfonic acid, ⁇ -Olefin sulfonic acid, alkyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl diphenyl ether disulfonic acid, polyoxyethylene alkyl ether acetic acid, polyoxyethylene alkyl ether phosphoric acid, polyoxyethylene alkyl phosphoric acid ester, polyoxyethylene sulfosuccinic acid Included are acids, alkyl sulfosuccinic acids, salts of any of the compounds described above, and the like.
  • alkyl sulfonic acid is dodecyl sulfonic acid.
  • anionic surfactants include taurine surfactants, sarcosinate surfactants, isethionate surfactants, N-acyl acidic amino acid surfactants, higher fatty acid salts, acylated polypeptides, etc.
  • nonionic surfactants include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol; polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene Polyoxyalkylene derivatives such as fatty acid esters, polyoxyethylene glyceryl ether fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, for example, polyoxyalkylene adducts; copolymers containing plural kinds of oxyalkylene units, for example, diblock-type cocopolymers Polymer, triblock copolymer, random copolymer, alternating copolymer; Other, sucrose fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid S Le, and alkyl alkanolamides.
  • polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene glycol
  • Cationic surfactants can be classified, for example, into polyoxyethylene alkylamines, alkylalkanolamides, alkylamine salts, amine oxides, quaternary ammonium salts, tertiary amidoamine type surfactants, and the like.
  • Specific examples of the cationic surfactant include coconut amine acetate, stearyl amine acetate, lauryl dimethyl amine oxide, stearic acid dimethylaminopropyl amide, alkyl trimethyl ammonium salt, alkyl dimethyl ammonium salt, alkyl benzyl dimethyl ammonium salt and the like.
  • amphoteric surfactants include alkyl betaines, alkylamine oxides and the like. Specific examples of amphoteric surfactants include cocobetaine, lauramidopropyl betaine, cocamidopropyl betaine, sodium lauroamphoacetate, sodium cocoamphoacetate, coconut oil fatty acid amidopropyl betaine, lauryl betaine (lauryl dimethylaminoacetic acid betaine), etc. Be
  • surfactants comprising polyoxyalkylene structures may be preferably employed.
  • the polyoxyalkylene structure refers to a repeating structure in which two or more, preferably three or more oxyalkylene units are continuous.
  • the oxyalkylene unit may be a repeating unit derived from the corresponding alkylene oxide. Therefore, the number of repetitions of oxyalkylene units can also be understood as the number of moles of addition of alkylene oxide.
  • anionic or nonionic surfactants containing a polyoxyalkylene structure can be preferably used.
  • the oxyalkylene unit is preferably an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms.
  • the alkylene group may be substituted by an aryl group.
  • Such an oxyalkylene group can be derived from, for example, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, styrene oxide and the like.
  • the oxyalkylene unit is an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, from the viewpoints of easy availability, dispersion of the surfactant in the polishing composition, and reduction of the haze on the polishing surface. It is more preferable that it is, and it is still more preferable that it is an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms.
  • preferable oxyalkylene units include an oxyethylene group and an oxypropylene group. An oxyethylene group is particularly preferred.
  • Anionic surfactants containing a polyoxyalkylene structure include sulfuric acid ester (R-O-SO 3 - H + ) and its salt (R-O-SO 3 - M + ), sulfonic acid (R-SO 3 - H) +) and salts thereof (R-SO 3 - M + ), carboxylic acid (R-COO - H +) and its salts (R-COO - M +) , and phosphate ester (R-O-PO (O - Preferably it is selected from the group consisting of H + ) 2 ) and its salts (R-O-PO (O - H + ) (O - M + ) or R-O-PO (O - M + ) 2 ) Not limited to these.
  • R represents an organic group containing a polyoxyalkylene structure.
  • M + represents various cations such as metal cations and ammonium cations.
  • the anionic surfactant is preferably selected from the group consisting of sulfuric acid esters and salts thereof, carboxylic acids and salts thereof, and phosphoric acid esters and salts thereof, and sulfuric acid esters and salts thereof More preferably, it is selected from the group consisting of carboxylic acids and salts thereof.
  • the carboxylic acid and its salt are acetic acid (R′—CH 2 COO ⁇ H + ) having an organic group containing a polyoxyalkylene structure and its salt (R ′ It is preferred to be selected from the group consisting of -CH 2 COO - M + ).
  • R ′ represents an organic group containing a polyoxyalkylene structure. Therefore, from the viewpoint of further improving the haze reduction effect, the anionic surfactant is particularly preferably selected from the group consisting of a sulfuric acid ester and a salt thereof, and the above acetic acid and a salt thereof.
  • alkali metal salts such as sodium and potassium
  • salts of Group 2 elements such as calcium and magnesium
  • ammonium salts such as triethanolamine Etc.
  • said anionic moieties i.e., "- O-SO 3 -” moiety, “SO 3 -” moiety, “COO -” part, “- O-PO (OH ) O - "moiety and” -O-PO (O -) 2 ") may be contained two or more selected from.
  • the average addition mole number of the oxyalkylene units constituting the polyoxyalkylene structure is preferably more than 3 and 25 or less. According to the anionic surfactant having an average addition mole number of oxyalkylene units exceeding 3, the surface property of the object to be polished such as a silicon substrate is protected by the anionic surfactant, whereby a high haze reduction effect is easily exhibited. . In addition, when the average addition mole number of oxyalkylene units contained in the anionic surfactant exceeds 25, the surface protection of the object to be polished such as a silicon substrate by the anionic surfactant becomes excessive, and the polishing rate decreases. It may be easier to do.
  • the average addition mole number of the oxyalkylene unit is preferably 4 or more, and more preferably 4.5 or more. From the same viewpoint, the average addition mole number of the oxyalkylene unit is preferably 20 or less, and more preferably 18 or less. From the above, from the viewpoint of achieving both reduction of haze and improvement of polishing rate, the average addition mole number of the oxyalkylene unit is preferably 4 or more and 20 or less, and more preferably 4.5 or more and 18 or less. preferable. In some embodiments, the average added mole number of oxyalkylene units may be, for example, 6 or more, 10 or more, or 14 or more.
  • the “average number of moles added” means an average value of the number of moles of alkylene oxide added (ie, the number of moles of oxyalkylene units) in 1 mole of the surfactant. If two or more different oxyalkylene units are included in the surfactant, their average value is taken.
  • the average addition mole number of the alkylene oxide can be appropriately measured by 1 H-NMR, gas chromatography (GC), GPC, gel permeation chromatography (GFC), titration method, etc. The average addition mole number adopts the value measured by the method described in the examples.
  • two or more different oxyalkylene units may be present in the anionic surfactant. From the viewpoint of the ease of production of the polyoxyalkylene chain and the ease of control of the structure, it is preferable that the oxyalkylene units have the same repetition.
  • the sulfuric acid ester used as an anionic surfactant containing a polyoxyalkylene structure and a salt thereof are not particularly limited, and examples thereof include polyoxyethylene lauryl ether sulfuric acid, polyoxyethylene myristyl ether sulfuric acid, and polyoxyethylene palmityl ether sulfuric acid.
  • sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate and ammonium polyoxyethylene lauryl ether sulfate are preferable.
  • the sulfonic acid used as an anionic surfactant containing a polyoxyalkylene structure and a salt thereof are not particularly limited, and examples thereof include polyoxyethylene octyl sulfonic acid, polyoxyethylene lauryl sulfonic acid, and polyoxyethylene palmityl sulfonic acid. And polyoxyethylene octyl benzene sulfonic acid, polyoxyethylene lauryl benzene sulfonic acid; sodium polyoxyethylene octyl sulfonate, sodium polyoxyethylene lauryl sulfonate, sodium polyoxyethylene palmityl sulfonate and the like. Among these, polyoxyethylene octyl sulfonic acid and sodium polyoxyethylene octyl sulfonate are preferable.
  • the carboxylic acid used as an anionic surfactant containing a polyoxyalkylene structure and a salt thereof are not particularly limited, and examples thereof include polyoxyethylene lauryl ether acetic acid, polyoxyethylene tridecyl ether acetic acid, and polyoxyethylene octyl ether acetic acid Sodium polyoxyethylene lauryl ether acetate, ammonium polyoxyethylene lauryl ether acetate, sodium polyoxyethylene tridecyl ether acetate, polyoxyethylene tridecyl ether acetate ammonium, polyoxyethylene octyl ether sodium acetate, polyoxyethylene octyl ether acetate ammonium And acetic acid containing a polyoxyalkylene structure and salts thereof. Among these, sodium polyoxyethylene lauryl ether acetate and ammonium polyoxyethylene lauryl ether acetate are preferable.
  • the phosphoric acid ester used as an anionic surfactant containing a polyoxyalkylene structure and a salt thereof are not particularly limited, and, for example, polyoxyethylene lauryl ether phosphoric acid, polyoxyethylene alkyl (12-15) ether phosphoric acid And sodium polyoxyethylene lauryl ether phosphate, sodium polyoxyethylene oleyl ether phosphate, sodium polyoxyethylene palmityl ether phosphate, potassium polyoxyethylene alkyl (12-15) ether phosphate and the like.
  • polyoxyethylene alkyl (12-15) ether phosphoric acid and sodium polyoxyethylene lauryl ether phosphate are preferable.
  • anionic surfactant which contains 2 or more types of said anion part in 1 molecule
  • polyoxyethylene lauryl sulfosuccinic acid disodium salt, sulfosuccinic acid polyoxyethylene lauroyl ethanolamide disodium salt etc. are mentioned. .
  • the structure of the ⁇ -terminal hydrophobic group is not particularly limited.
  • It may be substituted by a mono or dialkylamino group having an alkyl group or the like, and may have a sorbitan structure.
  • “CX or more and CY or less” represents that the number of carbon atoms is X or more and Y or less.
  • alkyl group examples include, for example, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1
  • Examples thereof include 2-dimethylpropyl group, n-hexyl group, n-butyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, n-decyl group and n-dodecyl group.
  • cycloalkyl group a cyclopentyl group, a cyclohexyl group etc. are mentioned, for example.
  • alkyl ester group examples include methyl ester group, ethyl ester group, n-propyl ester group, i-propyl ester group, n-butyl ester group, 2-methyl propyl ester group and the like.
  • aryl group examples include phenyl group, o-, m- or p-tolyl group and the like.
  • the “substituted or unsubstituted” group means that a hydrogen atom in the group is a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom; a cyano group; a nitro group; a hydroxy group;
  • a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom
  • a cyano group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom
  • a cyano group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom
  • a cyano group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom
  • a cyano group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom
  • a cyano group such as a fluorine atom, a chlorine atom or a bro
  • One such anionic surfactant may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the polyoxyalkylene structure is a polyoxyethylene structure
  • the average addition mole number of ethylene oxide in the polyoxyethylene structure is 3 Those having more than 25 and less can be preferably employed.
  • the average addition mole number of ethylene oxide is preferably 4 or more, and more preferably 4.5 or more from the viewpoint of reducing the haze while suppressing the decrease in the polishing rate.
  • the average addition mole number of ethylene oxide is preferably 20 or less, and more preferably 18 or less. From the above, the average addition mole number of ethylene oxide in the anionic surfactant is preferably 4 or more and 20 or less, and more preferably 4.5 or more and 18 or less.
  • the polyoxyalkylene structure may be, for example, a polyoxyethylene structure, a polyoxypropylene structure, a polyoxybutylene structure or the like. Among them, nonionic surfactants having a polyoxyethylene structure are preferable.
  • the polyoxyalkylene structure may be a repeating structure in which at least two or more, preferably three or more units of oxyalkylene units are continuous.
  • the repeating number of the oxyalkylene unit in the polyoxyalkylene structure may be, for example, 5 units or more, 10 units or more, 15 units or more, 20 units or more, 30 units or more, 50 units or more May be.
  • nonionic surfactant having a polyoxyalkylene structure examples include a block copolymer of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO), a random copolymer of EO and PO, polyoxyethylene glycol, Polyoxyethylene propyl ether, polyoxyethylene butyl ether, polyoxyethylene pentyl ether, polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene nonyl ether, polyoxyethylene decyl ether, Polyoxyethylene isodecyl ether, Polyoxyethylene tridecyl ether, Polyoxyethylene lauryl ether, Polyoxyethylene cetyl ether, Polyoxyethylen Stearyl ether, polyoxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl
  • block copolymer of EO and PO examples include a diblock copolymer, a PEO (polyethylene oxide) -PPO (polypropylene oxide) -PEO triblock, and a PPO-PEO-PPO triblock Copolymers and the like are included.
  • preferable surfactants include block copolymers of EO and PO, random copolymers of EO and PO, and polyoxyethylene alkyl ether.
  • a PEO-PPO-PEO type triblock copolymer is particularly preferable.
  • polyoxyethylene decyl ether is mentioned as a suitable example of polyoxyethylene alkyl ether.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the surfactant is not particularly limited, and may be, for example, less than 12000.
  • the Mw of the surfactant may be, for example, less than 10000, 9500 or less, 9000 or less, or 8000 or less, from the viewpoint of filterability, washability, and the like.
  • the Mw of the surfactant is usually 200 or more from the viewpoint of surface activity and the like, preferably 250 or more from the viewpoint of the haze reduction effect and the like, and may be, for example, 300 or more.
  • the more preferable range of the Mw of the surfactant may vary depending on the type of the surfactant.
  • Mw of the anionic surfactant containing a polyoxyalkylene structure is 5000 or less, More preferably, it is 4000 or less, More preferably, it is 3000 or less.
  • the Mw of the anionic surfactant having a polyoxyalkylene structure is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and still more preferably 400 or more.
  • Mw is preferably 2000 or less, may be 1000 or less, and may be 500 or less, for example.
  • the Mw of the polyoxyethylene alkyl ether is preferably 200 or more, and more preferably 300 or more.
  • a block copolymer of EO and PO such as a PEO-PPO-PEO type triblock copolymer
  • its Mw may be, for example, 1,000 or more, and 3,000 or more. Furthermore, it may be 5000 or more.
  • the Mw of the PEO-PPO-PEO type triblock copolymer may be, for example, 12000 or less, and may be less than 10000.
  • the method of calculating based on molecular structure is employable.
  • the content of the surfactant (the total content of two or more, if any) of the surfactant with respect to 100 parts by weight of the abrasive grains is the polishing rate From the viewpoint of suppressing the reduction of the water content, usually 10 parts by weight or less is suitable, 5 parts by weight or less, 3 parts by weight or less, or 2 parts by weight or less. In some cases, the content of the surfactant may be 1 part by weight or less, 0.5 parts by weight or less, or 0.3 parts by weight or less.
  • the content of the surfactant with respect to 100 parts by weight of the abrasive grains is usually suitably 0.001 parts by weight or more, 0 .005 parts by weight or more is preferable, 0.01 parts by weight or more may be used, 0.03 parts by weight or more may be used, and for example, 0.05 parts by weight or more may be used.
  • the content of the surfactant may be 0.07 parts by weight or more, 0.1 parts by weight or more, 0.3 parts by weight or more, 0.5 parts by weight or more, 0 It may be 7 parts by weight or more.
  • the more preferred amount of surfactant used may vary depending on the type of surfactant.
  • the content of the surfactant relative to 100 parts by weight of the abrasive may be, for example, 1.5 parts by weight or less, or 1 part by weight or less. It may be 0.5 parts by weight or less, 0.3 parts by weight or less, and 0.2 parts by weight or less.
  • the content of the surfactant relative to 100 parts by weight of the abrasive grains is For example, it may be 0.07 parts by weight or more, 0.1 parts by weight or more, 0.3 parts by weight or more, 0.5 parts by weight or more, or 0.7 parts by weight or more.
  • the weight ratio w1 / w2 of the water-soluble polymer content w1 to the surfactant content w2 is not particularly limited.
  • the weight ratio w1 / w2 can be, for example, in the range of 0.01 to 100, preferably in the range of 0.05 to 50.
  • the weight ratio w1 / w2 may be, for example, 30 or less, 25 or less, 20 or less, or 15 or less from the viewpoint of achieving both low surface roughness and low LPD at a high level. From the same viewpoint, the weight ratio w1 / w2 may be, for example, 0.1 or more, 0.5 or more, 1 or more, or 1.5 or more.
  • the weight ratio w1 / w2 may be 3 or more, or 5 or more.
  • the technology disclosed herein can also be suitably implemented in an aspect in which the weight ratio w1 / w2 is 10 or less or 7 or less.
  • the more preferable range of the weight ratio w1 / w2 may vary depending on the type of surfactant.
  • the weight ratio w1 / w2 may be, for example, 1.5 or more, 3 or more, 5 or more, or 8 or more, 10 or more may be sufficient.
  • a block copolymer of EO and PO such as a PEO-PPO-PEO type triblock copolymer
  • the weight ratio w1 / w2 may be, for example, 12 or less. , 9 or less, 7 or less, 4 or less, or 2 or less.
  • the polishing composition disclosed herein typically contains a basic compound.
  • the basic compound refers to a compound having a function of increasing the pH of the composition by being added to the polishing composition.
  • the basic compound has a function of chemically polishing the surface of the object to be polished by etching.
  • a basic compound can be used as a pH adjuster.
  • basic compound organic or inorganic basic compounds containing nitrogen, hydroxides of alkali metals, hydroxides of alkaline earth metals, various carbonates, hydrogencarbonates and the like can be used.
  • nitrogen-containing basic compound include quaternary ammonium compounds, ammonia, amines and the like.
  • amine a water-soluble amine is preferable.
  • Basic compounds also include quaternary phosphonium compounds. Such basic compounds can be used singly or in combination of two or more.
  • Potassium hydroxide, sodium hydroxide etc. are mentioned as a specific example of the hydroxide of an alkali metal.
  • Specific examples of the carbonate or hydrogen carbonate include ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate and the like.
  • amine examples include methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, monoethanolamine, N- ( ⁇ -aminoethyl) ethanolamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, anhydrous piperazine And piperazine hexahydrate, 1- (2-aminoethyl) piperazine, N-methylpiperazine, guanidine, azoles such as imidazole and triazole, and the like.
  • quaternary phosphonium compound include quaternary phosphonium hydroxide such as tetramethyl phosphonium hydroxide and tetraethyl phosphonium hydroxide.
  • quaternary ammonium salts such as a tetraalkyl ammonium salt and a hydroxyalkyl trialkyl ammonium salt
  • the anion component in such a quaternary ammonium salt may be, for example, OH ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , I ⁇ , ClO 4 ⁇ , BH 4 ⁇ and the like.
  • the quaternary ammonium salt is preferably a strong base.
  • the anion is OH - a is a quaternary ammonium salt, i.e., include quaternary ammonium hydroxide.
  • quaternary ammonium hydroxides include hydroxides such as tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide, tetrapentyl ammonium hydroxide and tetrahexyl ammonium hydroxide.
  • hydroxides such as tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide, tetrapentyl ammonium hydroxide and tetrahexyl ammonium hydroxide.
  • Tetraalkyl ammonium; hydroxyalkyl trialkyl ammonium hydroxide such as 2-hydroxyethyl trimethyl ammonium hydroxide (also referred to as choline); and the like.
  • At least one basic compound selected from alkali metal hydroxides, quaternary ammonium hydroxides and ammonia can be preferably used.
  • tetraalkylammonium hydroxide such as tetramethylammonium hydroxide and ammonia are more preferable, and ammonia is particularly preferable.
  • the polishing composition disclosed herein typically comprises water.
  • water ion exchange water (deionized water), pure water, ultrapure water, distilled water or the like can be preferably used.
  • the water to be used preferably has, for example, a total content of transition metal ions of 100 ppb or less, in order to avoid the inhibition of the functions of other components contained in the polishing composition as much as possible.
  • the purity of water can be increased by operations such as removal of impurity ions by ion exchange resin, removal of foreign matter by filter, and distillation.
  • the polishing composition disclosed herein may be selected from chelating agents, organic acids, organic acid salts, inorganic acids, inorganic acid salts, preservatives, fungicides, etc. to the extent that the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • known additives that can be used for the polishing slurry may be further contained as needed.
  • the additive may be, for example, a known additive that can be used in a polishing composition used in a polishing process of a silicon wafer.
  • the polishing composition disclosed herein preferably contains substantially no oxidizing agent. If the polishing composition contains an oxidizing agent, for example, the above polishing composition is supplied to a polishing object such as a silicon wafer, whereby the surface of the polishing object is oxidized to form an oxide film. This is because the polishing efficiency may decrease due to the Specific examples of the oxidizing agent referred to herein include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium persulfate, ammonium persulfate, sodium dichloroisocyanurate and the like. In addition, that a polishing composition does not contain an oxidizing agent substantially means that an oxidizing agent is not included at least intentionally.
  • the pH of the polishing composition disclosed herein is typically 8.0 or more, preferably 8.5 or more, more preferably 9.0 or more, further preferably 9.3 or more, for example, 9. 5 or more.
  • the pH of the polishing composition is 12.0 or less, and 11.0 or less, from the viewpoint of preventing the dissolution of the abrasive grains, for example, the silica particles and suppressing the decrease in the mechanical polishing action. Is preferable, 10.8 or less is more preferable, and 10.5 or less is more preferable.
  • the pH of the polishing composition means a pH at 20 ° C. to 25 ° C.
  • the pH of the liquid composition is calibrated at three points using a standard buffer using a pH meter, and then the glass electrode is put in the composition to be measured, and then it is performed for 2 minutes. This can be grasped by measuring the value after the lapse and stabilization.
  • the above standard buffer is phthalate pH buffer pH: 4.01 (25 ° C.), neutral phosphate pH buffer pH: 6.86 (25 ° C.), carbonate pH buffer pH: 10.01 (25 ° C.).
  • LAQUA registered trademark manufactured by HORIBA, Ltd. or its equivalent can be used.
  • the polishing composition disclosed herein is typically supplied to an object to be polished in the form of a polishing liquid containing the polishing composition, and used for polishing the object to be polished.
  • the polishing solution may be prepared, for example, by diluting any of the polishing compositions disclosed herein.
  • the dilution of the polishing composition can typically be performed with water.
  • the polishing composition may be used as it is as a polishing solution. That is, in the concept of the polishing composition in the art disclosed herein, a polishing liquid (also referred to as a working slurry) supplied to a polishing object and used for polishing the polishing object is diluted with the polishing liquid. Both with the concentrate used as The above-mentioned concentrate can also be grasped as a stock solution of polish liquid.
  • Another example of the polishing liquid containing the polishing composition disclosed herein is a polishing liquid prepared by adjusting the pH of the composition.
  • the content of the abrasive grains in the polishing liquid is not particularly limited, but is typically 0.01% by weight or more, and preferably 0.05% by weight or more. Higher polishing rates may be achieved by increasing the abrasive content.
  • the content may be 0.10 wt% or more, and may be 0.15 wt% or more.
  • the content is usually 10% by weight or less, preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and more preferably Is 2 wt% or less, for example, 1 wt% or less, and may be 0.7 wt% or less.
  • the content may be 0.5% by weight or less, may be 0.3% by weight or less, and may be 0.2% by weight or less. 0.19 weight% or less may be sufficient.
  • the concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid (the total concentration of two or more, if any) is not particularly limited, but usually 0.0001% by weight or more is appropriate, and 0.0005% by weight or more is preferable. .
  • the concentration may be, for example, 0.0007% by weight or more, 0.001% by weight or more, 0.0015% by weight or more, or 0.002% by weight or more.
  • the increase in the concentration of the water-soluble polymer in the polishing liquid tends to enhance the haze reduction effect by polishing.
  • the concentration of the water-soluble polymer is usually 0.2 wt% or less, may be 0.1 wt% or less, may be 0.05 wt% or less, 0.
  • the concentration may be, for example, 0.005% by weight or less, or 0.004% by weight or less, from the viewpoint of facilitating reduction of LPD even by washing with a lower load. It may be 003% by weight or less.
  • the concentration of the surfactant in the polishing liquid (the total concentration of two or more, if any) is not particularly limited, but usually 1 ⁇ 10 ⁇ 6 wt% or more is appropriate, 1 ⁇ 10 ⁇ 5 wt% The above is preferable. From the viewpoint of enhancing the haze reduction effect by polishing, in some embodiments, the concentration may be, for example, 0.00005% by weight or more, may be 0.00007% by weight or more, or may be 0.0001% by weight or more. It may be 0.00015% by weight or more, or may be 0.00017% by weight or more.
  • the concentration is usually 1% by weight or less, preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0.01% by weight or less, and 0.005% by weight or less. May be. In some embodiments, the concentration may be, for example, 0.001 wt% or less, and may be 0.0005 wt% or less.
  • the more preferable concentration of the surfactant in the polishing liquid may also differ depending on the type of the surfactant.
  • the concentration of the surfactant may be, for example, 0.001% by weight or less, and may be 0.0005% by weight or less.
  • the concentration of the surfactant is, for example, 0.0005% by weight It may be more than 0.0007% by weight, may be 0.001% by weight or more, and may be 0.0015% by weight or more.
  • the concentration of the basic compound in the polishing liquid is not particularly limited. From the viewpoint of improving the polishing rate etc., usually, the above concentration is preferably 0.001 wt% or more of the polishing liquid, more preferably 0.003 wt% or more, for example 0.005 wt% or more. it can. Further, from the viewpoint of haze reduction and the like, the concentration is suitably less than 0.3% by weight of the polishing liquid, preferably less than 0.1% by weight, and more preferably less than 0.05% by weight.
  • the concentration may be, for example, less than 0.03 wt%, may be less than 0.02 wt%, may be less than 0.01 wt%, may be less than 0.008 wt%, 0 It may be less than .006% by weight.
  • the polishing composition disclosed herein may be in a concentrated form before being supplied to the object to be polished.
  • the said concentrated form is a form of the concentrate of polishing liquid, and can be grasped
  • the polishing composition in such a concentrated form is advantageous from the viewpoints of convenience and cost reduction in production, distribution, storage, and the like.
  • the concentration ratio is not particularly limited, and may be, for example, about 2 to 100 times in volume, usually about 5 to 50 times, and preferably about 10 to 40 times.
  • Such a concentrated solution can be diluted at a desired timing to prepare a polishing fluid (working slurry), and can be used in a mode of supplying the polishing fluid to a polishing object.
  • the dilution can be performed, for example, by adding water to the concentrate and mixing.
  • the content of abrasive grains in the concentrate can be, for example, 10% by weight or less.
  • the content of the abrasive grains in the concentrate is preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. is there.
  • the content of the abrasive can be, for example, 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, from the viewpoints of convenience and cost reduction in production, distribution, storage, etc. More preferably, it is 1% by weight or more.
  • the abrasive content may be, for example, 1.5 wt% or more, and may be 2.5 wt% or more.
  • the polishing composition used in the art disclosed herein may be a one-part type or a multi-part type including a two-part type.
  • part A containing at least the abrasive grains and part B containing at least part of the remaining components are mixed, and these are mixed and diluted at appropriate timing as required.
  • the polishing liquid may be configured to be prepared.
  • the method for preparing the polishing composition is not particularly limited. For example, it is good to mix each component which comprises the polishing composition using well-known mixing apparatuses, such as a wing
  • the aspect which mixes these components is not specifically limited, For example, all the components may be mixed at once, and you may mix in the order set suitably.
  • the polishing composition in the art disclosed herein can be applied to the polishing of an object to be polished having various materials and shapes.
  • the material of the object to be polished is, for example, a metal or semimetal such as silicon, aluminum, nickel, tungsten, copper, tantalum, titanium, stainless steel, or an alloy thereof; glass such as quartz glass, aluminosilicate glass, glassy carbon Materials; 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; resin materials such as polyimide resin;
  • the object to be polished may be made of a plurality of materials among them.
  • the polishing composition in the art disclosed herein can be particularly preferably used for polishing a surface made of silicon, such as a silicon substrate.
  • a typical example of the silicon substrate mentioned here is a single crystal silicon wafer, for example, a single crystal silicon wafer obtained by slicing an ingot of single crystal silicon.
  • the polishing composition disclosed herein can be preferably applied to the polishing process of an object to be polished, for example, the polishing process of a silicon wafer.
  • the object to be polished is subjected to a general treatment that can be applied to the object to be polished in a process upstream of the polishing process, such as lapping and etching, prior to the polishing process with the polishing composition disclosed herein. May be
  • the polishing composition disclosed herein can be preferably used, for example, in the polishing of an object to be polished, for example, a silicon wafer, which is prepared to have a surface roughness of 0.01 nm to 100 nm by an upstream process.
  • the surface roughness Ra of the object to be polished can be measured, for example, using a laser scan type surface roughness meter “TMS-3000 WRC” manufactured by Schmitt Measurement System Inc.
  • TMS-3000 WRC laser scan type surface roughness meter manufactured by Schmitt Measurement System Inc.
  • the use in final polishing (finishing polishing) or polishing immediately before that is effective, and the use in final polishing is particularly preferable.
  • final polishing refers to the last polishing step in the production process of an object, that is, the step without further polishing after the step.
  • the polishing composition disclosed herein can be used for polishing an object to be polished, for example, in a mode including the following operations.
  • a preferred embodiment of a method for polishing an object to be polished, such as a silicon wafer, using the polishing composition disclosed herein will be described. That is, a polishing liquid containing any of the polishing compositions disclosed herein is prepared.
  • the preparation of the polishing liquid may include preparation of the polishing liquid by performing operations such as concentration adjustment such as dilution and pH adjustment on the polishing composition.
  • the polishing composition may be used as it is as a polishing liquid.
  • the polishing liquid is supplied to the object to be polished and polished by a conventional method.
  • the silicon wafer that has undergone the lapping process is set in a general polishing apparatus, and a polishing liquid is applied to the polishing target surface of the silicon wafer through the polishing pad of the polishing apparatus.
  • Supply typically, while the polishing liquid is continuously supplied, the polishing pad is pressed against the surface to be polished of the silicon wafer and the both are moved, for example, rotationally moved. Polishing of the object to be polished is completed through this polishing process.
  • the polishing pad used for the said polishing process is not specifically limited.
  • polishing pads of foamed polyurethane type, non-woven type, suede type, etc. can be used.
  • Each polishing pad may or may not include abrasive grains.
  • a polishing pad containing no abrasive is preferably used.
  • the cleaning solution to be used is not particularly limited, and, for example, SC-1 cleaning solution, SC-2 cleaning solution and the like generally used in the field of semiconductors and the like can be used.
  • the SC-1 cleaning solution is a mixture of ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and water (H 2 O).
  • the SC-2 cleaning solution is a mixture of hydrogen chloride (HCl), H 2 O 2 and H 2 O.
  • the temperature of the cleaning solution can be, for example, in the range of about room temperature or higher to about 90 ° C.
  • the room temperature is typically about 15 ° C to 25 ° C. From the viewpoint of improving the washing effect, a washing solution of about 50 ° C. to 85 ° C. can be preferably used.
  • the technology disclosed herein can be particularly preferably applied in the case of treating (cleaning) a silicon wafer after polishing with a SC-1 cleaning solution in polishing of a silicon wafer.
  • the surface of the silicon wafer can be thinly etched to remove particles on the surface of the silicon wafer.
  • the degree of etching can be set such that the etching cost of the silicon wafer is, for example, about 0.1 nm or more.
  • the etch margin may be about 0.3 nm or more, or about 0.5 nm or more.
  • the etching allowance is preferably 5 nm or less, and more preferably 3 nm or less. According to the polishing composition disclosed herein, LPD can be effectively reduced by the treatment with the SC-1 cleaning liquid, even if the etching allowance is less than 2.0 nm, 1.5 nm or less than 1.0 nm.
  • the magnitude of the load applied to the object to be polished by the treatment with the SC-1 cleaning solution can be grasped, for example, using the degree of deterioration of the surface roughness of the object to be polished due to the above-described treatment.
  • the height of the cleaning load can be adjusted depending on the composition of the SC-1 cleaning solution, the temperature of the SC-1 cleaning solution, the processing time (immersion time to the SC-1 cleaning solution), the presence or absence of ultrasonic wave application at the time of processing, etc. .
  • increasing the cleaning load in the treatment with the SC-1 cleaning solution is advantageous from the viewpoint of LPD reduction, it tends to further promote the deterioration of the surface roughness due to the above-mentioned treatment.
  • the cleaning load is reduced, the deterioration of the surface roughness due to the treatment tends to be suppressed, but the LPD reducing action tends to be insufficient.
  • the composition of the SC-1 cleaning solution used for the above-mentioned processing is, for example, a volume ratio of 29% ammonia water: 31% hydrogen peroxide solution 1: 0.5 to 1:20, preferably 1: 1 to 1: It can be appropriately set in the range of 10, for example, 1: 2 to 1: 5.
  • the volume ratio of 29% ammonia water: water may be appropriately set, for example, in the range of 1:10 to 1: 100, preferably 1:20 to 1:50, or 1:25 to 1:40. it can.
  • the temperature of the treatment may be, for example, 80 ° C. or less, 70 ° C. or less, or 65 ° C.
  • the processing time can be set, for example, in the range of 10 seconds to 600 seconds. From the viewpoint of suppressing the deterioration of the surface roughness, in some embodiments, the treatment time may be, for example, 500 seconds or less, 400 seconds or less, or 300 seconds or less.
  • the above-mentioned washing conditions are such that the volume ratio of 29% ammonia water, 31% hydrogen peroxide solution and water to 1: 3: 30 water ratio with respect to the silicon wafer after finish polishing
  • the haze value [ppm] of the surface obtained by performing cleaning treatment B which is treated with SC-1 cleaning solution L 0 containing 60 ° C. for 12 minutes is H 0 and the above haze value H 0 is 5% or more, preferably 10%
  • the above can be set to be reduced more preferably by 20% or more.
  • the washing conditions may be set such that the haze value H 0 is reduced by 25% or more, or even 30% or more.
  • the above-mentioned washing conditions are such that the haze value H 1 [ppm] after the washing is 30% or more, 40% or more, or 50% of the above haze value H 0 It can be set to be the above.
  • the washing conditions may be set such that, for example, the washing load parameter ⁇ represented by the following formula is 95% or less, 90% or less, 80% or less, 75% or less, or 60% or less. Further, the washing condition may be set, for example, such that the washing load parameter ⁇ is 30% or more, 40% or more, or 50% or more.
  • the smaller value of the washing load parameter ⁇ means that the washing load is lower in comparison with the above-mentioned washing treatment B.
  • the cleaning load parameter ⁇ can be adjusted by the composition of the SC-1 cleaning liquid, the processing temperature, the processing time, the presence or absence of the application of ultrasonic waves, and the like.
  • the composition of the SC-1 cleaning solution used for cleaning after polishing may be the same composition as the SC-1 cleaning solution L 0 or L A described above, and the composition is different from these SC-1 cleaning solutions, It is also good.
  • a polishing composition comprising abrasive grains, a water-soluble polymer, a surfactant, and a basic compound
  • the ⁇ 1 in the above formula (I) is the room temperature SC-1 cleaning solution L containing 29% ammonia water, 31% hydrogen peroxide solution and water in a volume ratio of 1: 2: 30 in the wafer before the above SC-1 treatment
  • the water contact angle of the SC-1 processed wafer obtained by applying the cleaning process A which is treated with A for 10 seconds.
  • a polishing composition comprising a water-soluble polymer WP having a detergency parameter ⁇ represented by: 1 ⁇ ⁇ 35.
  • the surfactant includes a repeating structure in which an oxyalkylene unit having 2 or more and 4 or less carbon atoms is continuous, and a surfactant having an average mole number of oxyalkylene units contained in the repeating structure of more than 3 is included.
  • polishing composition according to any one of the above (1) to (7), wherein the content of the surfactant is 0.01 parts by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the abrasive grains.
  • Composition (9) The surfactant according to any one of (1) to (8), wherein the content of the surfactant is 0.001 parts by weight or more and 1 part by weight or less with respect to 1 part by weight of the water-soluble polymer. Polishing composition.
  • H 1 in the above formula (II) is obtained by the above step A
  • polishing composition By mixing the following materials in deionized water so as to obtain the composition shown in Table 1, Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 having a pH of 10.0 The polishing compositions were prepared respectively. In the above mixing, the mixing temperature was about 20 ° C., and the mixing time was about 5 minutes.
  • Water-soluble polymer (in Table 1, “hydrophobically modified PVA” represents a random copolymer having a vinyl alcohol unit and an n-propyl vinyl ether unit at a molar ratio of 85:15, “poly (VA-co- "VP)” represents a random copolymer having vinyl alcohol units and N-vinylpyrrolidone units in a molar ratio of 90:10, “HEC” represents hydroxyethyl cellulose, and “PVP” represents N-vinylpyrrolidone alone.
  • “hydrophobically modified PVA” represents a random copolymer having a vinyl alcohol unit and an n-propyl vinyl ether unit at a molar ratio of 85:15
  • poly (VA-co- "VP) represents a random copolymer having vinyl alcohol units and N-vinylpyrrolidone units in a molar ratio of 90:10
  • HEC represents hydroxyethyl cellulose
  • PVP represents N-viny
  • the washing parameter ⁇ of each water-soluble polymer was determined according to the method of measuring the washing parameter ⁇ described above.
  • the Mw of each water-soluble polymer was determined by GPC under the following conditions.
  • ethylene oxide average added mole number of surfactant B was calculated based on the molecular structure.
  • polishing of silicon substrate preliminary polishing
  • a polishing solution containing 1.00% of colloidal silica with a BET diameter of 35 nm and 0.07% of potassium hydroxide (KOH) the following polishing conditions I for a single crystal silicon wafer as a polishing object are used, using the polishing liquid consisting of water Polished.
  • the single crystal silicon wafer a commercially available single crystal silicon wafer having a diameter of 300 mm after completion of lapping and etching (conductivity type: P type, crystal orientation: ⁇ 100>, resistivity: 1 ⁇ ⁇ cm or more and less than 100 ⁇ ⁇ cm, COP) Used free).
  • Polishing device Sheet-fed polishing machine manufactured by Okamoto Machine Tool Mfg. Co., Ltd., model "PNX-332B” Polishing load: 20kPa Platen (surface plate) rotation speed: 20 rpm Head (carrier) speed: 20 rpm Polishing pad: Fujibo Ehime Co., Ltd., POLYPAS (registered trademark) FP55 (non-woven fabric type, thickness about 2 mm, density about 0.3 g / cm 3 , compression rate about 7%, compression modulus about 90%, hardness about 50 ° ) Polishing fluid supply rate: 1 L / min Polishing fluid temperature: 20 ° C. Plate surface cooling water temperature: 20 ° C Polishing time: 2 minutes
  • Polishing device Sheet-fed polishing machine manufactured by Okamoto Machine Tool Mfg. Co., Ltd., model "PNX-332B" Polishing load: 15kPa Platen (plate) rotation speed: 30 rpm Head (carrier) speed: 30 rpm Polishing pad: manufactured by Fujibo Ehime Co., Ltd., POLYPAS (registered trademark) 27NX (swede type, thickness about 1.5 mm, density about 0.4 g / cm 3 , compression ratio about 20%, compression modulus about 90%, hardness about 40 °, average opening diameter about 45 ⁇ m, open area ratio about 25%) Polishing fluid supply rate: 2 L / min Polishing fluid temperature: 20 ° C. Plate surface cooling water temperature: 20 ° C Polishing time: 4 minutes
  • washing condition A normal condition
  • washing condition B low load condition
  • the polished silicon wafer With the ultrasonic transmitters attached to the cleaning tank and the rinse tank activated, the polished silicon wafer is immersed in the cleaning tank for 12 minutes and then immersed in the rinse tank for 2 minutes, It was pulled up to an isopropyl alcohol (IPA) atmosphere and dried.
  • IPA isopropyl alcohol
  • the number of defects (particles) having a size of 61 nm or more present on the surface of the cleaned silicon wafer was counted using a wafer inspection apparatus (manufactured by KLA Tencor Co., trade name “Surfscan SP2XP”). Based on the counted number of defects (the number of LPD-N), the number of defects was evaluated in the following four stages, and the results are shown in Table 1.
  • the above-mentioned LPD-N is an abbreviation of Light Point Defect Non-cleanable.
  • LPD-N number is less than 50
  • B LPD-N number is 50 or more and less than 100
  • C LPD-N number is 100 or more and less than 200
  • D LPD-N number is 200 or more.
  • D when exceeding a measurement upper limit, it evaluates as "D.”
  • washing conditions A As shown in Table 1, according to Examples 1 to 3 in which finish polishing was performed using a polishing composition containing a water-soluble polymer WP having a washability parameter ⁇ of more than 1 and less than 35, washing conditions A The particles could be effectively removed not only when the above was applied but also when the washing condition B was applied. As a result of applying the cleaning condition B to suppress the deterioration of the surface roughness at the time of cleaning as compared with the case where the cleaning condition A is applied, a remarkable haze reducing effect was obtained. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the value of the washability parameter ⁇ was too small, the particle removability was low according to the wash condition B, and the defects were significantly increased compared to the wash condition A.
  • Comparative Example 2 in which the value of the cleaning parameter ⁇ is too large, the reduction of the haze due to the polishing is insufficient, and it is not possible to obtain a low haze surface regardless of the level of the cleaning load.
  • Comparative Example 3 in which the surfactant was removed from the compositions of Examples 2 and 3 was lower than that of Examples 2 and 3.

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Abstract

低LPDおよび低表面粗さを同時に実現し得る研磨用組成物を提供する。本発明により提供される研磨用組成物は、砥粒、水溶性高分子、界面活性剤、および塩基性化合物を含む。上記水溶性高分子は、以下の式:α=θ1-θ0;により表される洗浄性パラメータαが、1<α<35を満たす。ここで、上記式中のθ0は、単結晶シリコンウェーハの表面に上記水溶性高分子の水溶液を塗布した後に水洗して得られるSC-1処理前ウェーハの水接触角であり、上記式中のθ1は、上記SC-1処理前ウェーハに29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:2:30の体積比で含む室温のSC-1洗浄液LAで10秒間処理する洗浄処理Aを施して得られるSC-1処理後ウェーハの水接触角である。

Description

研磨用組成物およびシリコン基板研磨方法
 本発明は、研磨用組成物およびシリコン基板研磨方法に関する。本出願は、2017年9月7日に出願された日本国特許出願2017-172557号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
 金属や半金属、非金属、その酸化物等の材料表面に対して、砥粒を含有する研磨用組成物を用いた研磨が行われている。例えば、半導体素子の製造等に用いられるシリコン基板に関し、高平坦でキズや不純物のない高品質な鏡面を得るための研磨技術について様々な検討が行われている。一般にシリコン基板は、ラッピング工程とポリシング工程とを経て高品位の鏡面に仕上げられる。上記ポリシング工程は、通常、予備研磨工程と仕上げ研磨工程とを含む。仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物(仕上げ研磨用組成物)で研磨されたシリコン基板は、その後、上記研磨用組成物に由来する付着物等を除去して清浄な表面を得るために洗浄される。特許文献1には、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハを、アンモニア水と過酸化水素水と水との混合洗浄液(以下、SC-1洗浄液という。)により洗浄し、次いでフッ酸で洗浄し、さらにオゾン水で洗浄することにより、洗浄による表面粗さの悪化を低減し、かつ効率的にウェーハの洗浄を行う技術が記載されている。
日本国特許出願公開2012-129409号公報
 ところで、研磨により鏡面に仕上げられたシリコン基板の表面に強い光を照射すると、該表面の非常に微細な荒れに起因する乱反射により、曇りが見られることがある。この曇りはヘイズと呼ばれ、ヘイズはシリコン基板の表面粗さの尺度として用いられる。シリコンウェーハ表面にヘイズがあると、ヘイズにより生じる乱反射光がノイズとなって表面欠陥検査装置による欠陥検出の妨げになることがある。そのため、検出しようとする欠陥のサイズ、つまり管理しようとする欠陥のサイズが小さくなるにつれて、へイズレベルの改善の必要性が高まっている。
 仕上げ研磨に用いられる研磨用組成物に水溶性高分子を含有させることは、研磨により到達し得る表面粗さをより低くするための有効な手段となり得る。一方、研磨後のシリコン基板表面に上記水溶性高分子の残留物が存在すると、該基板の表面検査においてパーティクルとして検出され、LPD(Light Point Defects)と称される欠陥を増加させる要因となり得る。しかし、特許文献1の図2,3に示された比較例の結果にも表れているように、シリコン基板をSC-1洗浄液で処理する場合、通常、処理強度を強くすると、パーティクルの除去性が向上してLPDは低減するが、表面粗さは悪化する傾向にある。また、処理強度を弱くすると、SC-1洗浄液での処理(エッチング)による表面粗さの悪化は抑制されるが、パーティクルの除去性が低下してLPDが増大する傾向にある。
 そこで本発明は、低LPDおよび低表面粗さを同時に実現し得る研磨用組成物を提供することを目的とする。関連する他の目的は、かかる研磨用組成物を用いてシリコン基板を研磨する方法を提供することである。
 この明細書により提供される研磨用組成物は、砥粒、塩基性化合物、水溶性高分子、および界面活性剤を含む。上記水溶性高分子は、以下の式(I):
   α=θ1-θ0   (I);
により表される洗浄性パラメータαが1<α<35の範囲にある水溶性高分子WPを含む。ここで、上記式(I)中のθ0は、単結晶シリコンウェーハの表面に上記水溶性高分子の水溶液を塗布した後に水洗して得られるSC-1処理前ウェーハの水接触角である。上記式(I)中のθ1は、上記SC-1処理前ウェーハに29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:2:30の体積比で含む室温のSC-1洗浄液Lで10秒間処理する洗浄処理Aを施して得られるSC-1処理後ウェーハの水接触角である。なお、本明細書において接触角は「度(°)」の単位で表すものとする。また、本明細書において濃度および含有量は、特に説明のない場合は重量基準で表すものとする。
 洗浄性パラメータαが35未満であることは、研磨による表面粗さ低減の観点から有利である。また、洗浄性パラメータαが1より大きいと、表面粗さの悪化が抑制される条件での洗浄によっても、研磨後の表面のLPDを効率よく低減することができる。その結果、上記研磨用組成物によると、低LPDと低表面粗さとを好適に両立することができる。
 また、この明細書によると、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を用いてシリコンウェーハの表面を研磨する工程Aと、上記シリコンウェーハをSC-1洗浄液で処理する工程Bと、をこの順に含むシリコンウェーハ研磨方法が提供される。上記工程Bの処理は、以下の式(II):
   β[%]=H/H×100   (II);
により表される洗浄負荷パラメータβが80%以下となるように設定された条件で行われる。ここで、上記式(II)中のHは、上記工程Aにより得られたシリコンウェーハに対して29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:3:30の体積比で含む60℃のSC-1洗浄液Lで12分間処理する洗浄処理Bを行って得られる表面のヘイズ値[ppm]を表す。上記式(II)中のHは、上記工程Aにより得られたシリコンウェーハを上記工程Bにより処理して得られる表面のヘイズ値[ppm]を表す。
 上記工程Aでは、ここに開示される研磨用組成物、すなわち表面粗さの悪化抑制に適した条件での洗浄によっても研磨後の表面のLPDを効率よく低減し得る研磨用組成物を用いてシリコンウェーハを研磨する。したがって、より洗浄負荷の低い条件での洗浄処理、具体的には上記洗浄負荷パラメータβが80%以下となる条件での洗浄処理によってもLPDを効果的に低減することができる。したがって、上記製造方法によると、表面粗さが低くかつLPDが低減されたシリコン基板を好適に製造することができる。
 以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
<砥粒>
 ここに開示される研磨用組成物は、砥粒を含有する。砥粒は、研磨対象物の表面を機械的に研磨する働きをする。
 砥粒の材質や性状は特に制限されず、研磨用組成物の使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子;窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子;炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子;ダイヤモンド粒子;炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子やポリ(メタ)アクリル酸粒子、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。このような砥粒は、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。なお、本明細書において(メタ)アクリルとは、アクリルおよびメタクリルを包括的に指す意味である。同様に、本明細書において(メタ)アクリロイルとは、アクリロイルおよびメタクリロイルを包括的に指す意味である。
 上記砥粒としては、無機粒子が好ましく、なかでも金属または半金属の酸化物からなる粒子が好ましく、シリカ粒子が特に好ましい。シリコン基板等のようにシリコンからなる表面を有する研磨対象物の研磨、例えば仕上げ研磨に用いられ得る研磨用組成物では、砥粒としてシリカ粒子を採用することが特に有意義である。ここに開示される技術は、上記砥粒が実質的にシリカ粒子からなる態様で好ましく実施され得る。ここで「実質的に」とは、砥粒を構成する粒子の95重量%以上、好ましくは98重量%以上、より好ましくは99重量%以上がシリカ粒子であることをいい、100重量%がシリカ粒子であることを包含する意味である。
 シリカ粒子の具体例としては、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。シリカ粒子は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。研磨後において表面品位に優れた研磨面が得られやすいことから、コロイダルシリカの使用が特に好ましい。コロイダルシリカとしては、例えば、イオン交換法により水ガラス(珪酸Na)を原料として作製されたコロイダルシリカや、アルコキシド法コロイダルシリカを好ましく採用することができる。アルコキシド法コロイダルシリカとは、アルコキシシランの加水分解縮合反応により製造されたコロイダルシリカをいう。コロイダルシリカは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 砥粒構成材料の真比重は、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、1.7以上でもよい。ここで、上記砥粒構成材料の真比重とは、例えばシリカ粒子からなる砥粒では該シリカ粒子を構成するシリカの真比重のことをいう。以下、砥粒の真比重ともいう。砥粒の真比重の増大により、砥粒の物理的な研磨能力は高くなる傾向にある。砥粒の真比重の上限は特に限定されないが、典型的には2.3以下、例えば2.2以下である。砥粒の真比重としては、置換液としてエタノールを用いた液体置換法による測定値を採用し得る。上記砥粒は、例えば、シリカ粒子であり得る。
 砥粒のBET径は特に限定されないが、研磨効率等の観点から、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上である。より高い研磨効果を得る観点、例えばヘイズの低減や欠陥の除去等の効果をよりよく発揮する観点から、上記BET径は、例えば、15nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましく、20nm超がより好ましい。また、砥粒が研磨対象物表面に与える局所的なストレスを抑制する観点から、砥粒のBET径は、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは40nm以下である。ここに開示される技術は、より高品位の表面、例えば低LPDかつ低ヘイズの表面を得やすくする観点等から、BET径が35nm以下、好ましくは35nm未満、より好ましくは32nm以下、例えば30nm未満の砥粒を用いる態様で実施してもよい。上記砥粒は、例えば、シリカ粒子であり得る。シリカ粒子からなる砥粒が特に好ましい。
 なお、本明細書においてBET径とは、BET法により測定される比表面積(BET値)から、BET径[nm]=6000/(真密度[g/cm]×BET値[m/g])の式により算出される粒子径をいう。例えばシリカ粒子の場合、BET径[nm]=2727/BET値[m/g]によりBET径を算出することができる。比表面積の測定は、例えば、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」を用いて行うことができる。
 砥粒の形状(外形)は、球形であってもよく、非球形であってもよい。非球形をなす粒子の具体例としては、ピーナッツ形状、繭型形状、金平糖形状、ラグビーボール形状等が挙げられる。上記ピーナッツ形状とは、すなわち、落花生の殻の形状である。例えば、粒子の多くがピーナッツ形状または繭型形状 をした砥粒を好ましく採用し得る。
 特に限定するものではないが、砥粒の平均アスペクト比、すなわち砥粒の長径/短径比の平均値は、原理的に1.0以上であり、好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1以上である。平均アスペクト比の増大によって、より高い研磨能率が実現され得る。また、砥粒の平均アスペクト比は、スクラッチ低減等の観点から、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下である。
 砥粒の形状(外形)や平均アスペクト比は、例えば、電子顕微鏡観察により把握することができる。平均アスペクト比を把握する具体的な手順としては、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、独立した粒子の形状を認識できる所定個数のシリカ粒子について、各々の粒子画像に外接する最小の長方形を描く。上記所定個数とは、例えば200個である。そして、各粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さを長径の値とし、短辺の長さを短径の値として、長径の値を短径の値で除した値を、各砥粒の長径/短径比、すなわちアスペクト比として算出する。上記所定個数の粒子のアスペクト比を算術平均することにより、平均アスペクト比を求めることができる。
<水溶性高分子>
 ここに開示される研磨用組成物は、必須成分として水溶性高分子を含む。水溶性高分子は、研磨対象物の表面を保護することによりヘイズの低減に寄与し得る。なお、本明細書において「水溶性高分子」とは、25℃の水に対する溶解度が0.01g/100mL以上である高分子をいう。
 ここに開示される研磨用組成物は、上記水溶性高分子として、洗浄性パラメータαが1<α<35の範囲にある水溶性高分子WPを少なくとも含む。洗浄性パラメータαは、測定対象の水溶性高分子を吸着させたシリコンウェーハの表面の水接触角θ0と、該シリコンウェーハをSC-1洗浄液Lにより室温で10秒間処理した後の表面の水接触角θ1との差分として求められる。より具体的には、洗浄性パラメータαは以下の方法により測定される。
  [洗浄性パラメータαの測定方法]
 (1) 市販の鏡面シリコンウェーハを6cm角に切り出したウェーハチップ(以下、試験片ともいう。)に対し、まずSC-1洗浄液で処理し、次いで2.5%フッ化水素(HF)水溶液で処理して表面酸化膜を除去する前処理を行う。上記試験片としては、伝導型がP型、結晶方位が<100>、抵抗率が0.1Ω・cm以上100Ω・cm未満の単結晶シリコンウェーハを使用する。
 (2) 測定対象の水溶性高分子を0.18%の濃度で含み、アンモニアでpH10に調整された水溶液Lを用意する。上記試験片に水溶液Lを60g供給し、1kgの荷重を加えて該試験片の表面に上記水溶液Lをポリエステル/セルロース不織布でこすりつける。試験片に水溶液Lを供給して1分間こすりつけた後、上記試験片を脱イオン水に浸漬して余分な水溶性高分子を除去する。
 (3) 上記試験片を2.5%HF水溶液で処理することにより、上記(2)のステップで生じた表面酸化膜を除去する。
 (4) 上記試験片(SC-1処理前ウェーハ)の水接触角θ0を測定する。
 (5) 上記試験片に対して、29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:2:30の体積比で含む室温のSC-1洗浄液Lで10秒間処理する洗浄処理Aを行う。次いで、上記試験片を脱イオン水に浸漬して、さらに2.5%HF水溶液で処理する。
 (6) 上記試験片(SC-1処理後ウェーハ)の水接触角θ1を測定する。
 (7) このようにして得られたθ0およびθ1から、α=θ1-θ0の式により、洗浄性パラメータαを算出する。
 なお、上記(1)のステップにおいて、上記SC-1洗浄液による処理は、通常、29%アンモニア水と31%過酸化水素水と脱イオン水とを1:2:30の体積比で混合してなるSC-1洗浄液を洗浄槽に収容し、この洗浄液に上記試験片を室温で浸漬することにより、好適に行うことができる。ただし、θ0およびθ1の測定が適切に行われるように、使用する試験片の初期状態等に応じて上記処理条件を適宜変更することができる。
 また、上記(5)のステップにおいて、洗浄処理Aは、上記SC-1洗浄液Lを100mL洗浄槽に収容し、上記試験片を室温で10秒間浸漬することにより行う。上記浸漬の際、超音波の付与は行わない。上記10秒間の処理を終えた試験片は、すぐに脱イオン水100mLに浸漬する。
 また、上記(4)および上記(6)のステップにおいて、水接触角の測定は、測定温度25℃において、試験片の表面に2.1μLの脱イオン水を滴下し、写真をとり、θ/2法を用いて接触角を求めることにより行う。測定時間は、水滴を試験片上に静置してから1秒未満とする。接触角測定装置としては、協和界面科学株式会社製のCA-X200またはその相当品を用いることができる。
 清浄なシリコン基板の表面は疎水性である。シリコン基板の表面に付着している水溶性高分子は上記シリコン基板の表面を親水化し、水接触角を低下させる。このため、上記洗浄条件Aによる水接触角の上昇の程度、すなわち洗浄性パラメータαを指標として、SC-1洗浄液を用いる洗浄処理(以下、SC-1処理ともいう。)に対する水溶性高分子の除去されやすさを把握することができる。
 洗浄性パラメータαが1より大きい水溶性高分子は、洗浄性パラメータαが1以下の水溶性高分子に比べて、SC-1処理によって除去されやすい傾向にある。このような水溶性高分子を用いた研磨用組成物によると、よりマイルドな条件でSC-1処理を行っても研磨後の表面のLPDを効果的に低減し得る。ここで、よりマイルドな条件とは、研磨対象物に与える負荷が低く、表面粗さを悪化させにくい条件をいう。したがって、よりマイルドな条件でSC-1処理を行うことにより、処理後の表面のヘイズを低減することができる。かかる観点から、いくつかの態様において、洗浄性パラメータαは、例えば2以上であってよく、3以上でもよく、4以上でもよく、5以上でもよく、6以上でもよい。
 洗浄性パラメータαが35より小さい水溶性高分子は、洗浄性パラメータαが35以上の水溶性高分子に比べて、概してシリコン基板に対する付着性が高い。このような水溶性高分子を含む研磨用組成物によると、研磨中や洗浄中において上記水溶性高分子がシリコン基板の表面に適度に吸着することで該表面を保護し、例えば過度なアルカリエッチング等による表面の微小な荒れを抑制することができる。したがって、洗浄性パラメータαが35より小さい水溶性高分子を含む研磨用組成物はヘイズ低減効果に優れる。より高いヘイズ低減効果を得る観点から、洗浄性パラメータαは、例えば30以下であってよく、25以下でもよく、20以下でもよく、15以下でもよく、10以下でもよい。特に限定するものではないが、いくつかの態様において、洗浄性パラメータαが2以上25以下、または3以上20以下、または4以上15以下の範囲にある水溶性高分子を好ましく採用し得る。
 ここに開示される技術における水溶性高分子WPとしては、洗浄性パラメータαが上記範囲にある水溶性高分子を特に限定なく用いることができる。上記水溶性高分子WPとしては、分子中に、カチオン性基、アニオン性基およびノニオン性基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するポリマーを、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。より具体的には、例えば、分子中に水酸基、カルボキシ基、アシルオキシ基、スルホ基、アミド構造、イミド構造、ビニル構造、複素環構造等を有するポリマーから選択される一種または二種以上のポリマーを水溶性高分子として使用し得る。ここに開示される好ましいαを示すものが得られやすいことから、いくつかの態様において、水溶性高分子WPとしてノニオン性のポリマーを好ましく採用し得る。
 ここに開示される研磨用組成物は、水溶性高分子として、洗浄性パラメータαが上記範囲にある水溶性高分子WPに加えて、洗浄性パラメータαが上記範囲より高いかまたは低い水溶性高分子WOの一種または二種以上を必要に応じて含有し得る。水溶性高分子WOとしては、例えば、洗浄性パラメータαが35以上であるか、または洗浄性パラメータαが1以下のものを用いることができる。洗浄性パラメータαが35以上の水溶性高分子WOと洗浄性パラメータαが1以下の水溶性高分子WOとを組み合わせて用いてもよい。研磨用組成物に含まれる水溶性高分子全体の含有量に占める水溶性高分子WPの含有量(二種以上の水溶性高分子WPを含む場合には、それらの合計含有量)の割合は、例えば25重量%以上であってよく、40重量%以上が好ましく、50重量%以上でもよく、50重量%超でもよく、70重量%以上でもよく、80重量%以上でもよく、95重量%以上でもよい。水溶性高分子として、実質的に水溶性高分子WPのみを用いてもよい。ここで「実質的に水溶性高分子WPのみを用いる」とは、少なくとも意図的には水溶性高分子WOを使用しないことをいう。
 ここに開示される研磨用組成物に用いられ得る水溶性高分子WPおよび必要に応じて用いられる水溶性高分子WOの各々は、例えば、ビニルアルコール単位含有ポリマー、窒素原子含有ポリマー、セルロース誘導体、デンプン誘導体、等から選択され得る。
 ビニルアルコール単位含有ポリマーとは、該ポリマーを構成する繰返し単位としてビニルアルコール単位を含むポリマーをいう。ここで、ビニルアルコール単位(以下「VA単位」ともいう。)とは、次の化学式:-CH-CH(OH)-;により表される構造部分である。VA単位は、例えば、酢酸ビニル等のようなビニルエステル系モノマーがビニル重合した構造の繰返し単位を加水分解(けん化ともいう。)することにより生成し得る。なお、一般にポリビニルアルコールと称されるポリマーは、ここでいうビニルアルコール単位含有ポリマーの概念に包含される。上記ポリビニルアルコールのけん化度は、例えば93%~99%程度であり得るが、特に限定されない。
 窒素原子を含有するポリマーの非限定的な例には、N-ビニルラクタムやN-ビニル鎖状アミド等のようなN-ビニル型のモノマー単位を含むポリマー;イミン誘導体;N-(メタ)アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマー;等が含まれる。
 N-ビニル型のモノマー単位を含むポリマーの例には、窒素を含有する複素環を有するモノマーに由来する繰返し単位を含むポリマーが含まれる。窒素を含有する複素環の一例として、ラクタム環が挙げられる。かかる繰返し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や、N-ビニル鎖状アミドの単独重合体および共重合体等が含まれる。上記N-ビニルラクタム型モノマー共重合体は、例えば、N-ビニルラクタム型モノマーの共重合割合が50重量%を超える共重合体であり得る。上記N-ビニル鎖状アミドの共重合体は、例えば、N-ビニル鎖状アミドの共重合割合が50重量%を超える共重合体であり得る。
 なお、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包括的に指す意味である。研磨対象物の表面をより均一に保護する観点から、いくつかの態様において、ランダム共重合体を好ましく採用し得る。特に、水溶性高分子WPとして共重合体を用いる場合、該共重合体としてランダム共重合体を好ましく用いることができる。
 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、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鎖を含むブロック共重合体やグラフト共重合体等が挙げられる。上記他のビニルモノマーは、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であり得る。ここでアクリル系モノマーとは、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーをいう。
 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。
 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。上記N-(メタ)アクリロイル型モノマーの共重合体は、例えば、N-(メタ)アクリロイル型モノマーの共重合割合が50重量%を超える共重合体であり得る。
 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が挙げられる。上記N-イソプロピルアクリルアミドの共重合体は、例えば、N-イソプロピルアクリルアミドの共重合割合が50重量%を超える共重合体であり得る。
 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が挙げられる。上記N-アクリロイルモルホリンの共重合体は、例えば、N-アクリロイルモルホリンの共重合割合が50重量%を超える共重合体であり得る。
 セルロース誘導体は、主繰返し単位としてβ-グルコース単位を含むポリマーである。セルロース誘導体の具体例としては、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が挙げられる。いくつかの態様において、研磨用組成物は、水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロースを実質的に含有しないことが好ましい。ここで実質的に含有しないとは、少なくとも意図的にはヒドロキシエチルセルロースを含有させないことをいう。上記研磨用組成物は、水溶性高分子としてセルロース誘導体を実質的に含有しない組成であってもよい。
 デンプン誘導体は、主繰返し単位としてα-グルコース単位を含むポリマーである。デンプン誘導体の具体例としては、アルファ化デンプン、プルラン、カルボキシメチルデンプン、シクロデキストリン等が挙げられる。
 水溶性高分子のMwは、特に限定されない。ここに開示される好適な洗浄性パラメータαを得やすくする観点や濾過性の観点から、通常、水溶性高分子のMwは、200×10以下、150×10以下、または100×10以下であることが好ましい。洗浄性向上の観点から、いくつかの態様において、水溶性高分子のMwは、例えば50×10以下であってよく、30×10以下でもよく、20×10以下でもよく、10×10以下でもよく、5×10以下でもよく、3×10以下でもよい。また、研磨によるヘイズ低減効果を得やすくする観点から、水溶性高分子のMwは、通常、2000以上が適当であり、3000以上でもよく、3500以上でもよい。ここに開示される技術は、Mwが1×10以上または2×10以上の水溶性高分子を用いる態様でも実施され得る。上記Mwは、水溶性高分子WP,WOのいずれにも適用され得る。
 ここに開示される技術における洗浄性パラメータαは、例えば、水溶性高分子のMwによって調節され得る。一般的に、水溶性高分子のMwがより大きくなると、洗浄性パラメータαはより小さくなる傾向にある。かかる観点から、いくつかの態様において、水溶性高分子WPのMwは、例えば20×10以下であってよく、10×10以下でもよく、5×10以下でもよく、3×10以下でもよく、1.5×10以下でもよく、1×10未満でもよく、8000以下または7000以下でもよい。また、表面保護効果を高める観点から、水溶性高分子WPのMwは、通常、2000以上が適当であり、3000以上でもよく、3500以上でもよい。いくつかの態様において、水溶性高分子WPのMwは、4500以上でもよく、5500以上でもよい。あるいは、ここに開示される技術は、Mwが1×10以上、例えば2×10以上であって、ここに開示される好適な洗浄性パラメータαを満たし得る水溶性高分子WPを用いる態様でも好適に実施され得る。また、水溶性高分子WPと水溶性高分子WOとを組み合わせて用いる態様において、上記水溶性高分子WOとして、例えば、Mwが5×10以上、15×10以上または25×10以上のものを用いてもよい。ここに開示される技術は、例えば、水溶性高分子WPと、該水溶性高分子WPよりもMwの大きい水溶性高分子WOと、を組み合わせて含む態様で実施され得る。かかる態様において、水溶性高分子WOのMwは、水溶性高分子WPのMwに対して、例えば1.5倍以上50倍以下であってよく、3倍以上30倍以下でもよく、5倍以上20倍以下でもよい。ただし、水溶性高分子WPのMwが水溶性高分子WOのMwより大きい場合もあり、本発明は上記の例示に限定されない。
 水溶性高分子の重量平均分子量(Mw)の数平均分子量(Mn)に対する比、すなわちMw/Mnは、特に制限されない。凝集物の発生防止や濾過性向上等の観点から、水溶性高分子のMw/Mnは、通常、10.0以下であることが好ましく、より好ましくは7.0以下、さらに好ましくは5.0以下である。いくつかの態様において、Mw/Mnが4.0以下または3.5以下の水溶性高分子を好ましく採用し得る。また、Mw/Mnは、原理的に1.0以上であり、材料の入手容易性等の観点から、例えば1.2以上でもよく、1.5以上でもよい。上記Mw/Mnは、水溶性高分子WP,WOのいずれにも適用され得る。
 なお、本明細書において、水溶性高分子のMwおよびMnとしては、水系のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)に基づく値(水系、ポリエチレンオキサイド換算)を採用することができる。
 ここに開示される研磨用組成物のいくつかの好適な態様において、水溶性高分子WPとしては、一分子中にビニルアルコール単位(VA単位)および非ビニルアルコール単位(以下「非VA単位」ともいう)を含むポリマーを用いることができる。上記非VA単位は、例えば、アルキル基、アリルエーテル基、アリール基、アリールアルキル基、スチレン基等の炭化水素基;アルコキシ基、アリールオキシ基、アリールアルキルオキシ基、オキシアルキレン基等のオキシ炭化水素基;カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、水酸基、アミド基、イミド基、イミノ基、アミジノ基、イミダゾリノ基、ニトリル基、エーテル基、エステル基、およびこれらの塩;からなる群から選択される少なくとも1つの構造を含む繰返し単位であり得る。VA単位:非VA単位のモル比は、好適な洗浄性パラメータαが得られるように設定することができる。VA単位:非VA単位のモル比は、例えば50:50以上であってよく、65:35以上でもよく、70:30以上でもよく、75:25以上でもよく、80:20以上でもよい。いくつかの態様において、VA単位:非VA単位のモル比は、85:15以上でもよく、90:10以上または90:10超でもよい。また、VA単位:非VA単位のモル比は、例えば99:1以下であってよく、98:2以下でもよく、97:3以下でもよい。いくつかの態様において、VA単位:非VA単位のモル比は、95:5以下でもよく、93:7以下でもよい。
 上記一分子中にVA単位および非VA単位を含むポリマーは、例えば、VA単位およびVP単位を含むポリマーであり得る。ここでVP単位とは、N-ビニルピロリドンがビニル重合することにより形成される構造の繰返し単位をいう。VA単位およびVP単位を含むポリマーは、ランダム共重合体であってもよく、グラフト共重合体やブロック共重合体であってもよい。
 上記VA単位およびVP単位を含むランダム共重合体は、VA単位に変換され得るモノマーとN-ビニルピロリドンとのランダム共重合体を変性することにより形成され得る。例えば、酢酸ビニルとN-ビニルピロリドンとのランダム共重合体を部分けん化または完全けん化することにより、VA単位およびVP単位を含むランダム共重合体を得ることができる。かかるランダム共重合体におけるVA単位:VP単位のモル比は、例えば50:50以上であってよく、65:35以上でもよく、70:30以上でもよく、75:25以上でもよく、80:20以上でもよい。また、VA単位:VP単位のモル比は、例えば99:1以下であってよく、97:3以下でもよく、95:5以下でもよく、93:7以下でもよい。
 上記VA単位およびVP単位を含むグラフト共重合体やブロック共重合体は、VA系セグメントとVP系セグメントとを含むポリマーであり得る。ここで、VA系セグメントとは、該セグメントを構成する繰返し単位の総モル数に占めるVA単位のモル数の割合が50%より多いセグメントをいう。上記VA単位のモル数の割合は、70%以上でもよく、80%以上でもよく、90%以上でもよく、95%以上でもよく、98%以上でもよく、実質的に100%でもよい。ここで実質的に100%とは、少なくとも意図的には非VA単位を含有させないことをいう。VA系セグメントが非VA単位を含む場合、該非VA単位は、VP単位を含んでもよく、VP単位以外の非VA単位を含んでもよく、これらの両方を含んでもよい。また、VP系セグメントとは、該セグメントを構成する繰返し単位の総モル数に占めるVP単位のモル数の割合が50%より多いセグメントをいう。上記VP単位のモル数の割合は、70%以上でもよく、80%以上でもよく、90%以上でもよく、95%以上でもよく、98%以上でもよく、実質的に100%でもよい。ここで実質的に100%とは、少なくとも意図的にはVP単位以外の繰返し単位を含有させないことをいう。上記VA単位およびVP単位を有する共重合体は、例えば、VA系セグメントにVP系セグメントがグラフトした構造のグラフト共重合体であり得る。
 上記一分子中にVA単位および非VA単位を含むポリマーの他の例として、VA単位およびモノカルボン酸ビニルエステル単位を有する共重合体、VA単位およびエチレン単位を有する共重合体、VA単位およびR-ビニルエーテル単位を有する共重合体、VA単位およびオキシアルキレン単位を有する共重合体、VA単位の一部をホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n-ブチルアルデヒド等のアルデヒド類でアセタール化したポリマー、等が挙げられる。これらのポリマーは、ランダム共重合体であってもよく、グラフト共重合体やブロック共重合体であってもよい。また、これらのポリマーにおいて、VA単位:非VA単位のモル比は、例えば50:50以上であってよく、65:35以上でもよく、70:30以上でもよく、75:25以上でもよく、80:20以上でもよい。また、VA単位:非VA単位のモル比は、例えば99:1以下であってよく、97:3以下でもよく、95:5以下でもよく、93:7以下でもよい。
 上記モノカルボン酸ビニルエステル単位は、モノカルボン酸ビニルエステルに由来する繰返し単位である。モノカルボン酸ビニルエステルの非限定的な例として、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル等が挙げられる。モノカルボン酸ビニルエステル単位の好適例として、酢酸ビニル単位、プロピオン酸ビニル単位、ヘキサン酸ビニル単位等が挙げられる。例えば、酢酸ビニルと他のモノカルボン酸ビニルエステルとのランダム共重合体を部分けん化または完全けん化することにより、VA単位およびモノカルボン酸ビニルエステル単位を含むランダム共重合体を得ることができる。
 上記R-ビニルエーテル単位は、対応するR-ビニルエーテル(R-O-CH=CH)がビニル重合した構造の繰返し単位である。上記R-ビニルエーテルにおけるRは、鎖状または環状のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基等であり得る。上記Rがアルキル基であるR-ビニルエーテル、すなわちアルキルビニルエーテルが好ましい。上記アルキルビニルエーテル単位におけるアルキル基の炭素原子数は、例えば1~12であってよく、1~8でもよく、1~4でもよい。上記アルキルビニルエーテル単位の具体例として、メチルビニルエーテル単位、エチルビニルエーテル単位、n-プロピルビニルエーテル単位、i-プロピルビニルエーテル単位、n-ブチルビニルエーテル単位、i-ブチルビニルエーテル単位、t-ブチルビニルエーテル単位、2-エチルヘキシルビニルエーテル単位等が挙げられる。VA単位およびR-ビニルエーテル単位を有する共重合体において、VA単位:R-ビニルエーテル単位のモル比は、例えば50:50以上であってよく、65:35以上でもよく、70:30以上でもよく、75:25以上でもよく、80:20以上でもよい。また、上記共重合体において、VA単位:R-ビニルエーテル単位のモル比は、例えば99:1以下であってよく、97:3以下でもよく、95:5以下でもよく、93:7以下でもよい。
 上記VA単位およびオキシアルキレン単位を有する共重合体は、VA系セグメントとオキシアルキレン系セグメントとを含むグラフト共重合体やブロック共重合体であり得る。ここで、オキシアルキレン系セグメントとは、オキシアルキレン単位を含むセグメントをいう。上記オキシアルキレン単位とは、次の化学式:-AO-;により表される繰返し単位である。上記化学式におけるAは、炭素原子数2~4のアルキレン基であることが好ましい。上記オキシアルキレン単位は、例えば、対応するアルキレンオキサイドから誘導され得る。オキシアルキレン系セグメントを構成する繰返し単位の総モル数に占めるオキシアルキレン単位のモル数の割合は、典型的には50%以上であり、70%以上でもよく、80%以上でもよく、90%以上でもよく、95%以上でもよく、98%以上でもよく、実質的に100%でもよい。ここで「実質的に100%」とは、少なくとも意図的にはオキシアルキレン単位以外の繰返し単位を含有させないことをいう。オキシアルキレン系セグメントは、オキシアルキレン単位が、典型的には5単位以上、好ましくは10単位以上、より好ましくは20単位以上、例えば30単位以上連続した構造を含むポリマーであり得る。オキシアルキレン系セグメントに含まれるオキシアルキレン単位は、一種類でもよく二種類以上でもよい。オキシアルキレン系セグメントとしては、オキシエチレン系セグメントまたはオキシプロピレン系セグメントが好ましく、オキシエチレン系セグメントがより好ましい。VA系セグメントの構成は、上述したVA系セグメントとVP系セグメントとを含むポリマーにおけるVA系セグメントと同様であり得る。上記VA単位およびオキシアルキレン単位を有する共重合体は、例えば、VA系セグメントにオキシエチレン系セグメントがグラフトした構造のグラフト共重合体であり得る。
 上記一分子中にVA単位および非VA単位を含むポリマーは、その側鎖に親水性の官能基を有する変性ポリビニルアルコールであってもよい。上記親水性官能基としては、例えば、オキシアルキレン基、カルボキシ基、スルホ基、アミノ基、水酸基、アミド基、イミド基、ニトリル基、エーテル基、エステル基、およびこれらの塩が挙げられる。上記変性ポリビニルアルコールは、例えば、第四級アンモニウム構造等のカチオン性基を有するカチオン化ポリビニルアルコールであってもよい。上記カチオン化ポリビニルアルコールとしては、例えば、ジアリルジアルキルアンモニウム塩、N-(メタ)アクリロイルアミノアルキル-N,N,N-トリアルキルアンモニウム塩、等のカチオン性基を有するモノマーに由来するものが挙げられる。
 特に限定するものではないが、研磨用組成物における水溶性高分子の含有量(二種以上を含む場合にはそれらの合計量)は、砥粒100重量部に対して、例えば20重量部以下とすることができる。砥粒100重量部に対する水溶性高分子の含有量は、洗浄性向上や研磨速度向上の観点から、例えば10重量部以下であってよく、7重量部以下でもよく、5重量部以下でもよい。より低負荷条件での洗浄によってもLPDを低減しやすくする観点から、いくつかの態様において、砥粒100重量部に対する水溶性高分子の含有量は、4重量部以下でもよく、3重量部以下でもよく、2重量部以下でもよい。また、研磨によるヘイズ低減効果を高める観点から、砥粒100重量部に対する水溶性高分子の含有量は、例えば0.01重量部以上であってよく、通常は0.05重量部以上が適当であり、0.1重量部以上でもよく、0.5重量部以上でもよく、1重量部以上でもよい。ここに開示される研磨用組成物は、上述した洗浄性パラメータαを満たす水溶性高分子を含むことにより、砥粒100重量部に対する水溶性高分子の含有量が1.2重量部以上または1.4重量部以上である態様においても、比較的低負荷条件での洗浄によって低LPDの表面を実現し得る。
<界面活性剤>
 ここに開示される研磨用組成物には、界面活性剤を含有させることができる。ここで界面活性剤とは、界面活性作用を有する化合物をいう。界面活性剤は、水溶性高分子とともにヘイズを低減する働きを有する。界面活性剤は、研磨用組成物の分散安定性や濾過性の向上にも寄与し得る。界面活性剤としては、アニオン性、ノニオン性、カチオン性、両性のいずれのものも使用可能である。界面活性剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 アニオン性界面活性剤とは、水中で解離して陰イオンとなる官能基および疎水性基を有し、界面活性作用を有する化合物をいう。アニオン性界面活性剤は、例えば、硫酸系、スルホン酸系、リン酸系、ホスホン酸系、カルボン酸系等に分類することができる。アニオン界面活性剤の具体例には、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、アルキル硫酸、アルキルエーテル硫酸エステル、高級アルコール硫酸エステル、アルキルリン酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸、α-オレフィンスルホン酸、アルキルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンスルホコハク酸、アルキルスルホコハク酸、上述したいずれかの化合物の塩、等が含まれる。アルキルスルホン酸の一具体例としてドデシルスルホン酸が挙げられる。アニオン性界面活性剤の他の例として、タウリン系界面活性剤、ザルコシネート系界面活性剤、イセチオネート系界面活性剤、N-アシル酸性アミノ酸系界面活性剤、高級脂肪酸塩、アシル化ポリペプチド等が挙げられる。
 ノニオン性の界面活性剤の例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の、ポリアルキレングリコール;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リ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誘導体、例えばポリオキシアルキレン付加物;複数種のオキシアルキレン単位を含む共重合体、例えば、ジブロック型共重合体、トリブロック型共重合体、ランダム型共重合体、交互共重合体;その他、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。
 カチオン性界面活性剤は、例えば、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミド、アルキルアミン塩、アミンオキサイド、第四級アンモニウム塩、三級アミドアミン型界面活性剤、等に分類することができる。カチオン性界面活性剤の具体例としては、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ステアリン酸ジメチルアミノプロピルアミド、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩等が挙げられる。
 両性界面活性剤の具体例には、アルキルベタイン系、アルキルアミンオキサイド系等が含まれる。両性界面活性剤の具体例としては、ココベタイン、ラウラミドプロピルベタイン、コカミドプロピルベタイン、ラウロアンホ酢酸ナトリウム、ココアンホ酢酸ナトリウム、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、ラウリルベタイン(ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン)等が挙げられる。
 いくつかの態様において、ポリオキシアルキレン構造を含む界面活性剤を好ましく採用し得る。上記ポリオキシアルキレン構造とは、オキシアルキレン単位が2以上、好ましくは3以上連続する繰返し構造をいう。上記オキシアルキレン単位は、対応するアルキレンオキサイドに由来する繰返し単位であり得る。したがって、オキシアルキレン単位の繰返し数は、アルキレンオキサイドの付加モル数としても把握され得る。例えば、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性またはノニオン性の界面活性剤を好ましく使用し得る。
 上記オキシアルキレン単位は、炭素原子数2以上18以下のオキシアルキレン基であると好ましい。ここで、アルキレン基は、アリール基で置換されていてもよい。このようなオキシアルキレン基は、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2-ブチレンオキサイド、2,3-ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等から誘導され得る。入手の容易性や、研磨用組成物中において界面活性剤が分散しやすくなり、より研磨表面のヘイズを低減しやすいという観点から、オキシアルキレン単位は、炭素原子数2以上10以下のオキシアルキレン基であるとより好ましく、炭素原子数2以上4以下のオキシアルキレン基であるとさらに好ましい。なかでも好ましいオキシアルキレン単位として、オキシエチレン基およびオキシプロピレン基が挙げられる。オキシエチレン基が特に好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤は、硫酸エステル(R-O-SO )およびその塩(R-O-SO )、スルホン酸(R-SO )およびその塩(R-SO )、カルボン酸(R-COO)およびその塩(R-COO)、ならびにリン酸エステル(R-O-PO(O)およびその塩(R-O-PO(O)(O)またはR-O-PO(O)からなる群から選択されると好ましいが、これらに限定されない。なお、上記において、「R」は、ポリオキシアルキレン構造を含む有機基を表す。また、上記において、「M」は、金属カチオンやアンモニウムカチオン等の種々のカチオンを表す。ヘイズを低減しやすいという観点から、アニオン性界面活性剤は、硫酸エステルおよびその塩、カルボン酸およびその塩、ならびにリン酸エステルおよびその塩からなる群から選択されると好ましく、硫酸エステルおよびその塩、ならびにカルボン酸およびその塩からなる群から選択されるとより好ましい。ここで、ヘイズをより効果的に低減できるという観点から、カルボン酸およびその塩は、ポリオキシアルキレン構造を含む有機基を有する酢酸(R’-CHCOO)およびその塩(R’-CHCOO)からなる群から選択されることが好ましい。ここで「R’」は、ポリオキシアルキレン構造を含む有機基を表す。よって、ヘイズ低減効果をより向上するという観点から、アニオン性界面活性剤は、硫酸エステルおよびその塩、ならびに上記酢酸およびその塩からなる群から選択されると特に好ましい。
 上記「M」によって分類した場合において、上記塩の種類としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等の2族元素の塩、アンモニウム塩、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン塩、等が挙げられる。
 また、アニオン性界面活性剤の一分子には、上記のアニオン部分(すなわち、「-O-SO 」部分、「SO 」部分、「COO」部分、「-O-PO(OH)O」部分および「-O-PO(O」)から選択される二種以上が含まれていてもよい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤において、該ポリオキシアルキレン構造を構成するオキシアルキレン単位の平均付加モル数は、3を超えて25以下であることが好ましい。オキシアルキレン単位の平均付加モル数が3を超えるアニオン性界面活性剤によると、該アニオン性界面活性剤がシリコン基板等の研磨対象物表面を保護することにより、高いヘイズ低減効果が発揮されやすくなる。また、アニオン性界面活性剤に含まれるオキシアルキレン単位の平均付加モル数が25を超えると、該アニオン性界面活性剤によるシリコン基板等の研磨対象物の表面保護が過剰になり、研磨速度が低下しやすくなることがあり得る。研磨速度の低下を抑えつつヘイズを低減する観点から、オキシアルキレン単位の平均付加モル数は、4以上であると好ましく、4.5以上であるとより好ましい。また、同様の観点から、オキシアルキレン単位の平均付加モル数は、20以下であると好ましく、18以下であるとより好ましい。以上より、へイズの低減と研磨速度の向上とを両立させるという観点からは、オキシアルキレン単位の平均付加モル数は、4以上20以下であると好ましく、4.5以上18以下であるとより好ましい。いくつかの態様において、オキシアルキレン単位の平均付加モル数は、例えば6以上でもよく、10以上でもよく、14以上でもよい。
 なお、上記「平均付加モル数」とは、界面活性剤1モル中において付加しているアルキレンオキサイドのモル数(すなわち、オキシアルキレン単位のモル数)の平均値を意味する。2以上の異なるオキシアルキレン単位が界面活性剤中に含まれる場合は、それらの平均値を採用するものとする。また、上記アルキレンオキサイドの平均付加モル数は、H-NMR、ガスクロマトグラフィー(GC)、GPC、ゲル漉過クロマトグラフィー(GFC)、滴定法等により適宜測定することができるが、本明細書中、平均付加モル数は、実施例に記載の方法により測定した値を採用する。
 場合によっては、アニオン性界面活性剤中において、2以上の異なるオキシアルキレン単位が存在していてもよい。ポリオキシアルキレン鎖の製造の容易性や構造の制御のしやすさの観点からは、オキシアルキレン単位は、同一の繰り返しであることが好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤として用いられる硫酸エステルおよびその塩としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸、ポリオキシエチレンパルミチルエーテル硫酸;ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンパルミチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンパルミチルエーテル硫酸アミン、ポリオキシエチレンパルミチルエーテル硫酸トリエタノールアミン等が挙げられる。これらのなかでも、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムおよびポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウムが好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤として用いられるスルホン酸およびその塩としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンオクチルスルホン酸、ポリオキシエチレンラウリルスルホン酸、ポリオキシエチレンパルミチルスルホン酸、ポリオキシエチレンオクチルベンゼンスルホン酸、ポリオキシエチレンラウリルベンゼンスルホン酸;ポリオキシエチレンオクチルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンパルミチルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリオキシエチレンオクチルスルホン酸およびポリオキシエチレンオクチルスルホン酸ナトリウムが好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤として用いられるカルボン酸およびその塩としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンオクチルエーテル酢酸;ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオクチルエーテル酢酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチルエーテル酢酸アンモニウム等の、ポリオキシアルキレン構造を含む酢酸およびその塩が挙げられる。これらのなかでも、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸ナトリウムおよびポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸アンモニウムが好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤として用いられるリン酸エステルおよびその塩としては、特に制限されないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキル(12-15)エーテルリン酸;ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンパルミチルエーテルリン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキル(12-15)エーテルリン酸カリウム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリオキシエチレンアルキル(12-15)エーテルリン酸およびポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸ナトリウムが好ましい。
 また、一分子中に上記のアニオン部分を二種以上含むアニオン性界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンラウリルスルホコハク酸二ナトリウム塩、スルホコハク酸ポリオキシエチレンラウロイルエタノールアミド二ナトリウム塩等が挙げられる。
 このようなアニオン性界面活性剤において、ω位末端疎水性基の構造は特に制限されないが、例えば、置換または非置換のC2以上C30以下のアルキル基、置換または非置換のC3以上C20以下のシクロアルキル基、置換または非置換のC1以上C30以下のアルキルエステル基、置換または非置換のC6以上C20以下のアリール基、C1以上C30以下のアルキル基を有するモノまたはジアルキルアミド基、C1以上C30以下のアルキル基を有するモノまたはジアルキルアミノ基等で置換されていてもよく、またソルビタン構造を有していてもよい。ここで「CX以上CY以下」とは、炭素原子数がX以上Y以下であることを表している。
 上記アルキル基としては、例えば、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、n-へブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-デシル基、n-ドデシル基などが挙げられる。
 上記シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
 上記アルキルエステル基としては、例えば、メチルエステル基、エチルエステル基、n-プロピルエステル基、i-プロピルエステル基、n-ブチルエステル基、2-メチルプロピルエステル基などが挙げられる。
 上記アリール基としては、例えば、フェニル基、o-,m-もしくはp-トリル基などが挙げられる。
 本明細書において、「置換または非置換の」基とは、当該基のなかの水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ニトロ基;ヒドロキシ基;C1以上C10以下の直鎖状または分枝状のアルキル基;C1以上C10以下の直鎖状または分岐状のアルコキシ基;C6以上C30以下のアリール基;C2以上C30以下のヘテロアリール基;C5以上C20以下のシクロアルキル基;などの置換基で置換されているか、または非置換であることを意味する。
 このようなアニオン性界面活性剤は、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。
 いくつかの態様において、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤としては、上記ポリオキシアルキレン構造がポリオキシエチレン構造であって、該ポリオキシエチレン構造におけるエチレンオキサイドの平均付加モル数が3を超えて25以下であるものを好ましく採用し得る。研磨速度の低下を抑えつつヘイズを低減する観点から、エチレンオキサイドの平均付加モル数は、4以上であると好ましく、4.5以上であるとより好ましい。また、同様の観点から、エチレンオキサイドの平均付加モル数は、20以下であると好ましく、18以下であるとより好ましい。以上より、アニオン性界面活性剤におけるエチレンオキサイドの平均付加モル数は、4以上20以下であると好ましく、4.5以上18以下であるとより好ましい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むノニオン性界面活性剤において、該ポリオキシアルキレン構造は、例えば、ポリオキシエチレン構造、ポリオキシプロピレン構造、ポリオキシブチレン構造等であり得る。なかでも、ポリオキシエチレン構造を含むノニオン性界面活性剤が好ましい。上記ポリオキシアルキレン構造は、オキシアルキレン単位が、少なくとも2単位以上、好ましくは3単位以上連続した繰返し構造であり得る。上記ポリオキシアルキレン構造におけるオキシアルキレン単位の繰返し数は、例えば5単位以上であってよく、10単位以上でもよく、15単位以上でもよく、20単位以上でもよく、30単位以上でもよく、50単位以上でもよい。
 ポリオキシアルキレン構造を含むノニオン性界面活性剤の具体例としては、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)とのブロック共重合体、EOとPOとのランダム共重合体、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、モノパルチミ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。上記EOとPOとのブロック共重合体の例には、ジブロック型共重合体、PEO(ポリエチレンオキサイド)-PPO(ポリプロピレンオキサイド)-PEO型のトリブロック体、PPO-PEO-PPO型のトリブロック共重合体等が含まれる。なかでも好ましい界面活性剤として、EOとPOとのブロック共重合体、EOとPOとのランダム共重合体およびポリオキシエチレンアルキルエーテルが挙げられる。EOとPOとのブロック共重合体の一好適例として、PEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体が特に好ましい。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの一好適例として、ポリオキシエチレンデシルエーテルが挙げられる。
 界面活性剤の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されず、例えば12000未満であり得る。いくつかの態様において、濾過性や洗浄性等の観点から、界面活性剤のMwは、例えば10000未満であってよく、9500以下でもよく、9000以下でもよく、8000以下でもよい。また、界面活性剤のMwは、界面活性能等の観点から、通常、200以上が適当であり、ヘイズ低減効果等の観点から250以上が好ましく、例えば300以上でもよい。
 界面活性剤のMwのより好ましい範囲は、該界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤のMwは、5000以下であることが好ましく、より好ましくは4000以下、さらに好ましくは3000以下である。上記ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤のMwは、200以上であることが好ましく、300以上であることがより好ましく、400以上であることがさらに好ましい。
 また、例えば界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを用いる場合、そのMwは、2000以下であることが好ましく、1000以下であってもよく、例えば500以下であってもよい。上記ポリオキシエチレンアルキルエーテルのMwは、200以上であることが好ましく、300以上であることがより好ましい。
 また、例えば界面活性剤としてPEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体等のようなEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合、そのMwは、例えば1000以上であってよく、3000以上、さらには5000以上であってもよい。上記PEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体のMwは、例えば12000以下であってよく、10000未満でもよい。
 なお、本明細書において、界面活性剤のMwを把握する方法としては、分子構造に基づいて算出する方法を採用することができる。
 特に制限するものではないが、ここに開示される研磨用組成物において、砥粒100重量部に対する界面活性剤の含有量(二種以上を含む場合にはそれらの合計含有量)は、研磨速度の低下抑制等の観点から、通常、10重量部以下が適当であり、5重量部以下でもよく、3重量部以下でもよく、2重量部以下でもよい。上記界面活性剤の含有量は、場合によっては、1重量部以下でもよく、0.5重量部以下でもよく、0.3重量部以下でもよい。また、界面活性剤の使用による効果、例えばヘイズ低減効果をよりよく発揮させる観点から、砥粒100重量部に対する界面活性剤の含有量は、通常、0.001重量部以上が適当であり、0.005重量部以上が好ましく、0.01重量部以上としてもよく、0.03重量部以上としてもよく、例えば0.05重量部以上としてもよい。上記界面活性剤の含有量は、場合によっては、0.07重量部以上でもよく、0.1重量部以上でもよく、0.3重量部以上でもよく、0.5重量部以上でもよく、0.7重量部以上でもよい。
 界面活性剤のより好ましい使用量は、該界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤を用いる場合、該界面活性剤の砥粒100重量部に対する含有量は、例えば1.5重量部以下であってよく、1重量部以下でもよく、0.5重量部以下でもよく、0.3重量部以下でもよく、0.2重量部以下でもよい。
 また、例えば界面活性剤としてPEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体等のようなEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合、該界面活性剤の砥粒100重量部に対する含有量は、例えば0.07重量部以上であってよく、0.1重量部以上でもよく、0.3重量部以上でもよく、0.5重量部以上でもよく、0.7重量部以上でもよい。
 ここに開示される研磨用組成物において、水溶性高分子の含有量w1と界面活性剤の含有量w2との重量比w1/w2は、特に制限されない。上記重量比w1/w2は、例えば0.01~100の範囲とすることができ、0.05~50の範囲が好ましい。低表面粗さと低LPDとをより高レベルで両立する観点から、上記重量比w1/w2は、例えば30以下であってよく、25以下でもよく、20以下でもよく、15以下でもよい。同様の観点から、上記重量比w1/w2は、例えば0.1以上であってよく、0.5以上でもよく、1以上でもよく、1.5以上でもよい。いくつかの態様において、上記重量比w1/w2は、3以上でもよく、5以上でもよい。また、ここに開示される技術は、上記重量比w1/w2が10以下または7以下である態様でも好適に実施され得る。
 上記重量比w1/w2のより好ましい範囲は、界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤を用いる場合、上記重量比w1/w2は、例えば1.5以上であってよく、3以上でもよく、5以上でもよく、8以上でもよく、10以上でもよい。
 また、界面活性剤としてPEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体等のようなEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合、上記重量比w1/w2は、例えば12以下であってよく、9以下でもよく、7以下でもよく、4以下でもよく、2以下でもよい。
<塩基性化合物>
 ここに開示される研磨用組成物は、典型的には塩基性化合物を含有する。ここで塩基性化合物とは、研磨用組成物に添加されることによって該組成物のpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物は、研磨対象物の面をエッチングにより化学的に研磨する働きを有する。また、塩基性化合物は、pH調整剤として用いることができる。
 塩基性化合物としては、窒素を含む有機または無機の塩基性化合物、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、各種の炭酸塩や炭酸水素塩等を用いることができる。窒素を含む塩基性化合物の例としては、第四級アンモニウム化合物、アンモニア、アミン等が挙げられる。上記アミンとしては、水溶性アミンが好ましい。塩基性化合物としてはまた、第四級ホスホニウム化合物が挙げられる。このような塩基性化合物は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 アルカリ金属の水酸化物の具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリ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。アミンの具体例としては、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、グアニジン、イミダゾールやトリアゾール等のアゾール類等が挙げられる。第四級ホスホニウム化合物の具体例としては、水酸化テトラメチルホスホニウム、水酸化テトラエチルホスホニウム等の水酸化第四級ホスホニウムが挙げられる。
 第四級アンモニウム化合物としては、テトラアルキルアンモニウム塩、ヒドロキシアルキルトリアルキルアンモニウム塩等の第四級アンモニウム塩を好ましく用いることができる。かかる第四級アンモニウム塩におけるアニオン成分は、例えば、OH、F、Cl、Br、I、ClO 、BH 等であり得る。第四級アンモニウム塩としては、強塩基のものが好ましい。なかでも好ましい例として、アニオンがOHである第四級アンモニウム塩、すなわち水酸化第四級アンモニウムが挙げられる。水酸化第四級アンモニウムの具体例としては、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、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラペンチルアンモニウムおよび水酸化テトラヘキシルアンモニウム等の水酸化テトラアルキルアンモニウム;水酸化2-ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム(コリンともいう。)等の水酸化ヒドロキシアルキルトリアルキルアンモニウム;等が挙げられる。
 これらの塩基性化合物のうち、例えば、アルカリ金属水酸化物、水酸化第四級アンモニウムおよびアンモニアから選択される少なくとも一種の塩基性化合物を好ましく使用し得る。なかでも水酸化テトラメチルアンモニウム等の水酸化テトラアルキルアンモニウムおよびアンモニアがより好ましく、アンモニアが特に好ましい。
<水>
 ここに開示される研磨用組成物は、典型的には水を含む。水としては、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。使用する水は、研磨用組成物に含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下であることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂による不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。
<その他の成分>
 その他、ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、キレート剤、有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、防腐剤、防カビ剤等の、研磨スラリーに用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。上記添加剤は、例えば、シリコンウェーハのポリシング工程に用いられる研磨用組成物に用いられ得る公知の添加剤であり得る。
 ここに開示される研磨用組成物は、酸化剤を実質的に含まないことが好ましい。研磨用組成物に酸化剤が含まれていると、例えばシリコンウェーハ等の研磨対象物に上記研磨用組成物が供給されることで該研磨対象物の表面が酸化されて酸化膜が生じ、これにより研磨能率が低下してしまうことがあり得るためである。ここでいう酸化剤の具体例としては、過酸化水素(H)、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム等が挙げられる。なお、研磨用組成物が酸化剤を実質的に含まないとは、少なくとも意図的には酸化剤を含有させないことをいう。
<pH>
 ここに開示される研磨用組成物のpHは、典型的には8.0以上であり、好ましくは8.5以上、より好ましくは9.0以上、さらに好ましくは9.3以上、例えば9.5以上である。研磨用組成物のpHが高くなると、研磨能率が向上する傾向にある。一方、砥粒、例えばシリカ粒子の溶解を防いで機械的な研磨作用の低下を抑制する観点から、研磨用組成物のpHは、12.0以下であることが適当であり、11.0以下であることが好ましく、10.8以下であることがより好ましく、10.5以下であることがさらに好ましい。なお、上記研磨用組成物のpHとは、20℃~25℃におけるpHをいう。
 ここに開示される技術において、液状の組成物のpHは、pHメーターを使用して、標準緩衝液を用いて3点校正した後で、ガラス電極を測定対象の組成物に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定することにより把握することができる。上記標準緩衝液は、フタル酸塩pH緩衝液 pH:4.01(25℃)、中性リン酸塩pH緩衝液 pH:6.86(25℃)、炭酸塩pH緩衝液 pH:10.01(25℃)である。pHメーターとしては、例えば、株式会社堀場製作所製のLAQUA(登録商標)またはその相当品を用いることができる。
<研磨用組成物>
 ここに開示される研磨用組成物は、典型的には該研磨用組成物を含む研磨液の形態で研磨対象物に供給されて、その研磨対象物の研磨に用いられる。上記研磨液は、例えば、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を希釈して調製されたものであり得る。研磨用組成物の希釈は、典型的には水により行うことができる。あるいは、該研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。すなわち、ここに開示される技術における研磨用組成物の概念には、研磨対象物に供給されて該研磨対象物の研磨に用いられる研磨液(ワーキングスラリーともいう。)と、希釈して研磨液として用いられる濃縮液との双方が包含される。上記濃縮液は、研磨液の原液としても把握され得る。ここに開示される研磨用組成物を含む研磨液の他の例として、該組成物のpHを調整してなる研磨液が挙げられる。
 (研磨液)
 研磨液における砥粒の含有量は特に制限されないが、典型的には0.01重量%以上であり、0.05重量%以上であることが好ましい。砥粒の含有量の増大によって、より高い研磨速度が実現され得る。いくつかの態様において、上記含有量は、0.10重量%以上でもよく、0.15重量%以上でもよい。また、研磨用組成物中粒子の分散安定性等の観点から、上記含有量は、通常、10重量%以下が適当であり、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下、例えば1重量%以下であり、0.7重量%以下でもよい。研磨によるヘイズ低減効果を高める観点から、いくつかの態様において、上記含有量は、0.5重量%以下であってよく、0.3重量%以下でもよく、0.2重量%以下でもよく、0.19重量%以下でもよい。
 研磨液における水溶性高分子の濃度(二種以上を含む場合にはそれらの合計濃度)は特に制限されないが、通常は0.0001重量%以上が適当であり、0.0005重量%以上が好ましい。上記濃度は、例えば0.0007重量%以上であってよく、0.001重量%以上でもよく、0.0015重量%以上でもよく、0.002重量%以上でもよい。研磨液における水溶性高分子濃度の上昇により、研磨によるヘイズ低減効果は高まる傾向にある。また、LPD低減の観点から、上記水溶性高分子の濃度は、通常、0.2重量%以下が適当であり、0.1重量%以下でもよく、0.05重量%以下でもよく、0.01重量%以下でもよい。より低負荷での洗浄によってもLPDを低減しやすくする観点から、いくつかの態様において、上記濃度は、例えば0.005重量%以下であってよく、0.004重量%以下でもよく、0.003重量%以下でもよい。
 研磨液における界面活性剤の濃度(二種以上を含む場合にはそれらの合計濃度)は特に制限されないが、通常は1×10-6重量%以上が適当であり、1×10-5重量%以上が好ましい。研磨によるヘイズ低減効果を高める観点から、いくつかの態様において、上記濃度は、例えば0.00005重量%以上であってよく、0.00007重量%以上でもよく、0.0001重量%以上でもよく、0.00015重量%以上でもよく、0.00017重量%以上でもよい。また、研磨速度向上等の観点から、上記濃度は、通常、1重量%以下が適当であり、0.1重量%以下が好ましく、0.01重量%以下がより好ましく、0.005重量%以下でもよい。いくつかの態様において、上記濃度は、例えば0.001重量%以下であってよく、0.0005重量%以下でもよい。
 研磨液における界面活性剤のより好ましい濃度は、該界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、ポリオキシアルキレン構造を含むアニオン性界面活性剤を用いる場合、該界面活性剤の濃度は、例えば0.001重量%以下であってよく、0.0005重量%以下でもよい。
 また、例えば界面活性剤としてPEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体等のようなEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合、該界面活性剤の濃度は、例えば0.0005重量%超であってよく、0.0007重量%以上でもよく、0.001重量%以上でもよく、0.0015重量%以上でもよい。
 ここに開示される研磨用組成物が塩基性化合物を含む場合、研磨液における塩基性化合物の濃度は特に制限されない。研磨速度向上等の観点から、通常は、上記濃度を研磨液の0.001重量%以上とすることが好ましく、0.003重量%以上がより好ましく、例えば0.005重量%以上とすることができる。また、ヘイズ低減等の観点から、上記濃度は、研磨液の0.3重量%未満が適当であり、0.1重量%未満が好ましく、0.05重量%未満がより好ましい。いくつかの態様において、上記濃度は、例えば0.03重量%未満であってよく、0.02重量%未満でもよく、0.01重量%未満でもよく、0.008重量%未満でもよく、0.006重量%未満でもよい。
 (濃縮液)
 ここに開示される研磨用組成物は、研磨対象物に供給される前には濃縮された形態であってもよい。上記濃縮された形態とは、研磨液の濃縮液の形態であり、研磨液の原液としても把握され得る。このように濃縮された形態の研磨用組成物は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は特に限定されず、例えば、体積換算で2倍~100倍程度とすることができ、通常は5倍~50倍程度が適当であり、例えば10倍~40倍程度であり得る。
 このような濃縮液は、所望のタイミングで希釈して研磨液(ワーキングスラリー)を調製し、該研磨液を研磨対象物に供給する態様で使用することができる。上記希釈は、例えば、上記濃縮液に水を加えて混合することにより行うことができる。
 上記濃縮液における砥粒の含有量は、例えば10重量%以下とすることができる。上記濃縮液の取扱い性、例えば砥粒の分散安定性や濾過性等の観点から、通常、上記濃縮液における砥粒の含有量は、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下である。また、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から、砥粒の含有量は、例えば0.1重量%以上とすることができ、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。いくつかの態様において、砥粒の含有量は、例えば1.5重量%以上であってよく、2.5重量%以上でもよい。
 (研磨用組成物の調製)
 ここに開示される技術において使用される研磨用組成物は、一剤型であってもよく、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。例えば、研磨用組成物の構成成分のうち少なくとも砥粒を含むパートAと、残りの成分の少なくとも一部を含むパートBとを混合し、これらを必要に応じて適切なタイミングで混合および希釈することにより研磨液が調製されるように構成されていてもよい。
 研磨用組成物の調製方法は特に限定されない。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て、研磨用組成物を構成する各成分を混合するとよい。これらの成分を混合する態様は特に限定されず、例えば全成分を一度に混合してもよく、適宜設定した順序で混合してもよい。
<用途>
 ここに開示される技術における研磨用組成物は、種々の材質および形状を有する研磨対象物の研磨に適用され得る。研磨対象物の材質は、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、ステンレス鋼等の金属もしくは半金属、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;等であり得る。これらのうち複数の材質により構成された研磨対象物であってもよい。
 ここに開示される技術における研磨用組成物は、例えばシリコン基板等の、シリコンからなる表面の研磨に特に好ましく使用され得る。ここでいうシリコン基板の典型例は単結晶シリコンウェーハであり、例えば、単結晶シリコンのインゴットをスライスして得られた単結晶シリコンウェーハである。
 ここに開示される研磨用組成物は、研磨対象物のポリシング工程、例えばシリコンウェーハのポリシング工程に好ましく適用することができる。研磨対象物には、ここに開示される研磨用組成物によるポリシング工程の前に、ラッピングやエッチング等の、ポリシング工程より上流の工程において研磨対象物に適用され得る一般的な処理が施されていてもよい。
 ここに開示される研磨用組成物は、例えば、上流の工程によって表面粗さ0.01nm~100nmの表面状態に調製された研磨対象物、例えばシリコンウェーハのポリシングにおいて好ましく用いられ得る。研磨対象物の表面粗さRaは、例えば、Schmitt Measurement System Inc.社製のレーザースキャン式表面粗さ計「TMS-3000WRC」を用いて測定することができる。ファイナルポリシング(仕上げ研磨)またはその直前のポリシングでの使用が効果的であり、ファイナルポリシングにおける使用が特に好ましい。ここで、ファイナルポリシングとは、目的物の製造プロセスにおける最後のポリシング工程、すなわち、その工程の後にはさらなるポリシングを行わない工程を指す。
<研磨>
 ここに開示される研磨用組成物は、例えば以下の操作を含む態様で、研磨対象物の研磨に使用することができる。以下、ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨対象物、例えばシリコンウェーハを研磨する方法の好適な一態様につき説明する。
 すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を含む研磨液を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物に希釈等の濃度調整や、pH調整等の操作を加えて研磨液を調製することが含まれ得る。あるいは、研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。
 次いで、その研磨液を研磨対象物に供給し、常法により研磨する。例えば、シリコンウェーハの仕上げ研磨を行う場合、典型的には、ラッピング工程を経たシリコンウェーハを一般的な研磨装置にセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて上記シリコンウェーハの研磨対象面に研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、シリコンウェーハの研磨対象面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動、例えば回転移動させる。かかる研磨工程を経て研磨対象物の研磨が完了する。
 上記研磨工程に使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、発泡ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の研磨パッドを用いることができる。各研磨パッドは、砥粒を含んでもよく、砥粒を含まなくてもよい。通常は、砥粒を含まない研磨パッドが好ましく用いられる。
<洗浄>
 ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨された研磨対象物は、典型的には洗浄される。洗浄は、適当な洗浄液を用いて行うことができる。使用する洗浄液は特に限定されず、例えば、半導体等の分野において一般的なSC-1洗浄液、SC-2洗浄液等を用いることができる。上記SC-1洗浄液は、水酸化アンモニウム(NHOH)と過酸化水素(H)と水(HO)との混合液である。上記SC-2洗浄液は、塩化水素(HCl)とHとHOとの混合液である。洗浄液の温度は、例えば室温以上、約90℃程度までの範囲とすることができる。上記室温は、典型的には約15℃~25℃である。洗浄効果を向上させる観点から、50℃~85℃程度の洗浄液を好ましく使用し得る。
 ここに開示される技術は、シリコンウェーハの研磨において、研磨後のシリコンウェーハをSC-1洗浄液で処理(洗浄)する場合に特に好ましく適用され得る。SC-1洗浄液で処理することにより、シリコンウェーハの表面を薄くエッチングして、このシリコンウェーハ表面のパーティクルを除去することができる。LPD低減の観点から、エッチングの程度は、上記シリコンウェーハのエッチング代が、例えば凡そ0.1nm以上となるように設定することができる。いくつかの態様において、上記エッチング代は、凡そ0.3nm以上でもよく、凡そ0.5nm以上でもよい。また、SC-1洗浄液での処理による表面粗さの悪化を抑制する観点から、上記エッチング代は、5nm以下とすることが好ましく、3nm以下とすることがより好ましい。ここに開示される研磨用組成物によると、上記エッチング代を2.0nm未満、1.5nm未満または1.0nm未満としても、上記SC-1洗浄液による処理によってLPDを効果的に低減し得る。
 SC-1洗浄液による処理によって研磨対象物に加わる負荷の大きさ、すなわち洗浄負荷は、例えば、上記処理による研磨対象物の表面粗さの悪化の程度を指標として把握され得る。上記洗浄負荷の高さは、SC-1洗浄液の組成、該SC-1洗浄液の温度、処理時間(SC-1洗浄液への浸漬時間)、処理時における超音波付与の有無、等により調節し得る。SC-1洗浄液による処理における洗浄負荷を高くすることは、LPD低減の観点からは有利である一方、上記処理による表面粗さの悪化をより進行させる傾向にある。上記洗浄負荷を低くすると、上記処理による表面粗さの悪化は抑制される傾向にある一方、LPDの低減作用が不足しやすくなる。
 ここに開示される技術によると、比較的低負荷の処理によってもLPDを効果的に低減し得る。したがって、上記処理に使用するSC-1洗浄液の組成は、例えば、29%アンモニア水:31%過酸化水素水の体積比が1:0.5~1:20、好ましくは1:1~1:10、例えば1:2~1:5となる範囲で、適宜設定することができる。この場合において、29%アンモニア水:水の体積比は、例えば1:10~1:100、好ましくは1:20~1:50、または1:25~1:40の範囲で適宜設定することができる。上記処理の温度は、例えば80℃以下であってよく、70℃以下でもよく、65℃以下でもよい。上記処理時間は、例えば、10秒~600秒の範囲で設定することができる。表面粗さの悪化抑制の観点から、いくつかの態様において、上記処理時間は、例えば500秒以下であってよく、400秒以下でもよく、300秒以下でもよい。
 シリコンウェーハの研磨、特に仕上げ研磨後の洗浄において、上記洗浄条件は、仕上げ研磨後のシリコンウェーハに対して29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:3:30の体積比で含む60℃のSC-1洗浄液Lで12分間処理する洗浄処理Bを行って得られる表面のヘイズ値[ppm]をHとして、上記ヘイズ値Hが5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上低減されるように設定することができる。いくつかの態様において、上記洗浄条件は、上記ヘイズ値Hが25%以上、さらには30%以上低減されるように設定してもよい。低ヘイズと低LPDとを高レベルで両立する観点からは、上記洗浄条件は、当該洗浄後のヘイズ値H[ppm]が上記ヘイズ値Hの30%以上、40%以上、または50%以上となるように設定することができる。
 上記洗浄条件は、例えば、以下の式で表される洗浄負荷パラメータβが95%以下、90%以下、80%以下、75%以下、または60%以下となるように設定され得る。また、上記洗浄条件は、例えば、上記洗浄負荷パラメータβが30%以上、40%以上、または50%以上となるように設定され得る。
   β[%]=H/H×100   (II)
 洗浄負荷パラメータβの値がより小さいことは、上記洗浄処理Bとの対比において、より洗浄負荷が低いことを意味する。洗浄負荷パラメータβは、SC-1洗浄液の組成、処理温度、処理時間、超音波付与の有無等により調節することができる。なお、研磨後の洗浄に用いる上記SC-1洗浄液の組成は、上述したSC-1洗浄液LまたはLと同じ組成であってもよく、これらのSC-1洗浄液とは異なる組成であってもよい。
 この明細書により開示される事項には、以下のものが含まれる。
 (1) 砥粒、水溶性高分子、界面活性剤、および塩基性化合物を含む研磨用組成物であって、
 上記水溶性高分子は、以下の式(I):
   α=θ1-θ0   (I)
(ここで、上記式(I)中のθ0は、単結晶シリコンウェーハの表面に上記水溶性高分子の水溶液を塗布した後に水洗して得られるSC-1処理前ウェーハの水接触角であり、上記式(I)中のθ1は、上記SC-1処理前ウェーハに29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:2:30の体積比で含む室温のSC-1洗浄液Lで10秒間処理する洗浄処理Aを施して得られるSC-1処理後ウェーハの水接触角である。);
により表される洗浄性パラメータαが1<α<35の範囲にある水溶性高分子WPを含む、研磨用組成物。
 (2) 上記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位は、ビニルアルコール単位を含む、上記(1)に記載の研磨用組成物。
 (3) 上記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位は、ビニルアルコール単位と非ビニルアルコール単位とを含む、上記(2)に記載の研磨用組成物。
 (4) 上記非ビニルアルコール単位の合計モル数は、上記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位の総モル数のうち1%以上30%以下である、上記(3)に記載の研磨用組成物。
 (5) 上記水溶性高分子WPのMwは20×10以下である、上記(1)~(4)のいずれかに記載の研磨用組成物。
 (6) 上記界面活性剤として、炭素原子数2以上4以下のオキシアルキレン単位が連続する繰返し構造を含み、上記繰返し構造に含まれるオキシアルキレン単位の平均モル数が3より大きい界面活性剤を含む、上記(1)~(5)のいずれかに記載の研磨用組成物。
 (7) 上記界面活性剤としてアニオン性界面活性剤を含む、上記(1)~(6)のいずれかに記載の研磨用組成物。
 (8) 上記界面活性剤の含有量は、上記砥粒100重量部に対して0.01重量部以上5重量部以下である、上記(1)~(7)のいずれかに記載の研磨用組成物。
 (9) 上記界面活性剤の含有量は、上記水溶性高分子1重量部に対して0.001重量部以上1重量部以下である、上記(1)~(8)のいずれかに記載の研磨用組成物。
 (10) 上記(1)~(9)のいずれかの研磨用組成物を用いてシリコンウェーハの表面を研磨する工程Aと、
 上記シリコンウェーハをSC-1洗浄液で処理する工程Bと、
をこの順に含むシリコンウェーハ研磨方法であって、
 上記工程Bの処理は、以下の式(II):
   β[%]=H/H×100   (II)
(ここで、上記式(II)中のHは、上記工程Aにより得られたシリコンウェーハに対して29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:3:30の体積比で含む60℃のSC-1洗浄液Lで12分間処理する洗浄処理Bを行って得られる表面のヘイズ値[ppm]を表し、上記式(II)中のHは、上記工程Aにより得られたシリコンウェーハを上記工程Bにより処理して得られる表面のヘイズ値[ppm]を表す。);
により表される洗浄負荷パラメータβが80%以下となるように設定された条件で行われる、シリコンウェーハ研磨方法。
 以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り重量基準である。
(1)研磨用組成物の調製
 表1に示される組成となるように以下の材料を脱イオン水中で混合することにより、pHが10.0である実施例1~3および比較例1~3の研磨用組成物をそれぞれ調製した。上記混合において、混合温度は約20℃とし、混合時間は約5分とした。
 (材料)
  ・砥粒(コロイダルシリカ、BET径:25nm)
  ・水溶性高分子(表1において、「疎水変性PVA」は、ビニルアルコール単位とn-プロピルビニルエーテル単位とを85:15のモル比で有するランダム共重合体を表し、「poly(VA-co-VP)」は、ビニルアルコール単位とN-ビニルピロリドン単位とを90:10のモル比で有するランダム共重合体を表し、「HEC」はヒドロキシエチルセルロースを表し、「PVP」はN-ビニルピロリドン単独重合体を表す。)
  ・塩基性化合物(29%アンモニア水)
  ・界面活性剤(表1において、「A」は、エチレンオキサイド(EO)の平均付加モル数が18のポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウムを表し、「B」は、Mwが9000のPEO-PPO-PEOブロック共重合体を表す。)
 各研磨用組成物の特徴を表1にまとめた。
 なお、各水溶性高分子の洗浄性パラメータαは、上述した洗浄性パラメータαの測定方法に従って求めた。
 また、各水溶性高分子のMwは、下記条件のGPCにより求めた。
 (GPC条件〉
 カラム:TSKgel GMPWx1+TSKgel GMPWx1
 溶離液:100mM 硝酸ナトリウム水溶液/アセトニトリル=10~8/0~2
 試料濃度:0.1%
 流量:1.0mL/分
 注入量:200μL
 標準物質:ポリエチレンオキサイド
 カラム温度:40℃
 検出器:示差屈折計(RI)
 また、界面活性剤Bのエチレンオキサイド平均付加モル数は、分子構造に基づいて算出した。
(2)シリコン基板の研磨
 (予備研磨)
 BET径35nmのコロイダルシリカ1.00%および水酸化カリウム(KOH)0.07%を含み、残部が水からなる研磨液を用いて、研磨対象物としての単結晶シリコンウェーハを下記の研磨条件Iにより研磨した。上記単結晶シリコンウェーハとしては、ラッピングおよびエッチングを終えた直径300mmの市販の単結晶シリコンウェーハ(伝導型:P型、結晶方位:<100>、抵抗率:1Ω・cm以上100Ω・cm未満、COPフリー)を使用した。
  [研磨条件I]
 研磨装置:株式会社岡本工作機械製作所製の枚葉研磨機、型式「PNX-332B」
 研磨荷重:20kPa
 プラテン(定盤)回転数:20rpm
 ヘッド(キャリア)回転数:20rpm
 研磨パッド:フジボウ愛媛株式会社製、POLYPAS(登録商標) FP55(不織布タイプ、厚さ約2mm、密度約0.3g/cm、圧縮率約7%、圧縮弾性率約90%、硬度約50°)
 研磨液供給レート:1L/分
 研磨液の温度:20℃
 定盤冷却水の温度:20℃
 研磨時間:2分
 (仕上げ研磨)
 次に、上記(1)で調製した研磨用組成物をそのまま研磨液として使用して、上記で予備研磨した単結晶シリコンウェーハを下記の研磨条件IIにより研磨した。
  [研磨条件II]
 研磨装置:株式会社岡本工作機械製作所製の枚葉研磨機、型式「PNX-332B」
 研磨荷重:15kPa
 プラテン(定盤)回転数:30rpm
 ヘッド(キャリア)回転数:30rpm
 研磨パッド:フジボウ愛媛株式会社製、POLYPAS(登録商標) 27NX(スウェードタイプ、厚さ約1.5mm、密度約0.4g/cm、圧縮率約20%、圧縮弾性率約90%、硬度約40°、平均開孔径約45μm、開孔率約25%)
 研磨液供給レート:2L/分
 研磨液の温度:20℃
 定盤冷却水の温度:20℃
 研磨時間:4分
 (洗浄)
 研磨後のシリコンウェーハを研磨装置から取り外し、以下の洗浄条件A(通常条件)または洗浄条件B(低負荷条件)により洗浄した。
  [洗浄条件A]
 周波数950kHzの超音波発振器を備えた洗浄槽と、周波数950kHzの超音波発振器を備えたリンス槽とを用意した。上記洗浄槽に29%アンモニア水と31%過酸化水素水と脱イオン水とを1:3:30の体積比で混合してなるSC-1洗浄液Lを収容して60℃に保持した。上記リンス槽には超純水を収容し、25℃に保持した。上記洗浄槽および上記リンス槽に取り付けられた超音波発信機をそれぞれ作動させた状態で、研磨後のシリコンウェーハを、上記洗浄槽に12分浸漬し、次いで上記リンス槽に2分浸漬した後、イソプロピルアルコール(IPA)雰囲気中に引き上げて乾燥させた。
  [洗浄条件B]
 洗浄条件Aで用いたものと同様の洗浄槽に上記SC-1洗浄液Lを収容して60℃に保持した。洗浄条件Aで用いたものと同様のリンス槽に超純水を収容し、25℃に保持した。上記洗浄槽および上記リンス槽に取り付けられた超音波発信機をそれぞれ作動させた状態で、研磨後のシリコンウェーハを、上記洗浄槽に4分浸漬し、次いで上記リンス槽に2分浸漬した後、IPA雰囲気中に引き上げて乾燥させた。
(3)評価
 上記(2)により得られたシリコンウェーハについて、以下の評価を行った。
 (欠陥数測定)
 ウェーハ検査装置(ケーエルエー・テンコール社製、商品名「Surfscan SP2XP」)を使用して、洗浄後のシリコンウェーハ表面に存在する61nm以上の大きさの欠陥(パーティクル)の個数をカウントした。カウントされた欠陥の数(LPD-N数)に基づいて、欠陥の少なさを以下の4段階で評価し、その結果を表1に示した。なお、上記LPD-Nとは、Light Point Defect Non-cleanableの略称である。
 A:LPD-N数が50未満
 B:LPD-N数が50以上100未満
 C:LPD-N数が100以上200未満
 D:LPD-N数が200以上。なお、測定上限を超える場合も「D」と評価する。
 (ヘイズ測定)
 ウェーハ検査装置(ケーエルエー・テンコール社製、商品名「Surfscan SP2XP」)を使用して、DWOモードでヘイズ[ppm]を測定した。得られた結果を、比較例1についての洗浄条件Aによる洗浄後のヘイズ値を100%とする相対値(ヘイズ比)に換算して表1に示した。なお、ヘイズ比が100%未満である場合に、へイズ低減効果が有意に確認できるものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示されるように、洗浄性パラメータαが1より大きく35未満である水溶性高分子WPを含む研磨用組成物を用いて仕上げ研磨を行った実施例1~3によると、洗浄条件Aを適用した場合のみならず、洗浄条件Bを適用した場合にも効果的にパーティクルを除去することができた。そして、洗浄条件Bを適用することにより、洗浄条件Aを適用した場合に比べて洗浄時の表面粗さの悪化が抑制された結果、顕著なヘイズ低減効果が得られた。
 これに対して、洗浄性パラメータαの値が小さすぎる比較例1では、洗浄条件Bによるとパーティクル除去性が低く、洗浄条件Aに比べて顕著に欠陥が増加した。また、洗浄性パラメータαの値が大きすぎる比較例2では、研磨によるヘイズ低減が不十分であり、洗浄負荷の高低にかかわらず低ヘイズの表面を得ることができなかった。実施例2,3の組成から界面活性剤を除いた比較例3では、実施例2,3に比べて効果が低下した。
 以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

Claims (10)

  1.  砥粒、水溶性高分子、界面活性剤、および塩基性化合物を含む研磨用組成物であって、
     前記水溶性高分子は、以下の式(I):
       α=θ1-θ0   (I)
    (ここで、前記式(I)中のθ0は、単結晶シリコンウェーハの表面に前記水溶性高分子の水溶液を塗布した後に水洗して得られるSC-1処理前ウェーハの水接触角であり、前記式(I)中のθ1は、前記SC-1処理前ウェーハに29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:2:30の体積比で含む室温のSC-1洗浄液Lで10秒間処理する洗浄処理Aを施して得られるSC-1処理後ウェーハの水接触角である。);
    により表される洗浄性パラメータαが1<α<35の範囲にある水溶性高分子WPを含む、研磨用組成物。
  2.  前記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位は、ビニルアルコール単位を含む、請求項1に記載の研磨用組成物。
  3.  前記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位は、ビニルアルコール単位と非ビニルアルコール単位とを含む、請求項2に記載の研磨用組成物。
  4.  前記非ビニルアルコール単位の合計モル数は、前記水溶性高分子WPを構成する繰返し単位の総モル数のうち1%以上30%以下である、請求項3に記載の研磨用組成物。
  5.  前記水溶性高分子WPの重量平均分子量は20×10以下である、請求項1から4のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  6.  前記界面活性剤として、炭素原子数2以上4以下のオキシアルキレン単位が連続する繰返し構造を含み、前記繰返し構造に含まれるオキシアルキレン単位の平均モル数が3より大きい界面活性剤を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  7.  前記界面活性剤としてアニオン性界面活性剤を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  8.  前記界面活性剤の含有量は、前記砥粒100重量部に対して0.01重量部以上5重量部以下である、請求項1から7のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  9.  前記界面活性剤の含有量は、前記水溶性高分子1重量部に対して0.001重量部以上1重量部以下である、請求項1から8のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
  10.  請求項1から9のいずれか一項に記載の研磨用組成物を用いてシリコンウェーハの表面を研磨する工程Aと、
     前記シリコンウェーハをSC-1洗浄液で処理する工程Bと、
    をこの順に含むシリコンウェーハ研磨方法であって、
     前記工程Bの処理は、以下の式(II):
       β[%]=H/H×100   (II)
    (ここで、前記式(II)中のHは、前記工程Aにより得られたシリコンウェーハに対して29%アンモニア水と31%過酸化水素水と水とを1:3:30の体積比で含む60℃のSC-1洗浄液Lで12分間処理する洗浄処理Bを行って得られる表面のヘイズ値[ppm]を表し、前記式(II)中のHは、前記工程Aにより得られたシリコンウェーハを前記工程Bにより処理して得られる表面のヘイズ値[ppm]を表す。);
    により表される洗浄負荷パラメータβが80%以下となるように設定された条件で行われる、シリコンウェーハ研磨方法。
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