WO2020196542A1 - 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法 - Google Patents

研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020196542A1
WO2020196542A1 PCT/JP2020/013088 JP2020013088W WO2020196542A1 WO 2020196542 A1 WO2020196542 A1 WO 2020196542A1 JP 2020013088 W JP2020013088 W JP 2020013088W WO 2020196542 A1 WO2020196542 A1 WO 2020196542A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polishing
polishing composition
acid
metal
abrasive grains
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/013088
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
▲逸▼羣 張
Original Assignee
株式会社フジミインコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジミインコーポレーテッド filed Critical 株式会社フジミインコーポレーテッド
Priority to US17/434,904 priority Critical patent/US11992914B2/en
Priority to JP2021509462A priority patent/JPWO2020196542A1/ja
Publication of WO2020196542A1 publication Critical patent/WO2020196542A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • B24B37/044—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor characterised by the composition of the lapping agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31058—After-treatment of organic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
    • H01L21/76819—Smoothing of the dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684—Smoothing; Planarisation

Definitions

  • the present invention relates to a polishing composition, a polishing method using this polishing composition, and a method for manufacturing a substrate.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • the surface of an object to be polished (object to be polished) such as a semiconductor substrate is flattened by using a polishing composition containing abrasive grains such as silica, alumina, and ceria, an anticorrosive agent, and a surfactant. It is a method of converting.
  • substrates containing resin materials are also becoming widespread. Therefore, the need for a polishing composition applied to polish a resin-containing substrate is gradually increasing.
  • Patent Document 1 discloses a composition for chemical mechanical polishing containing alumina, a complexing agent, and an oxidizing agent.
  • the composition for chemical mechanical polishing of Patent Document 1 can be applied to perform chemical mechanical polishing on a resin layer and a conductor layer.
  • polishing composition capable of polishing a resin-containing substrate at high speed. Therefore, it is an object of the present invention to provide a polishing composition capable of polishing a resin-containing substrate at high speed.
  • some embodiments of the present invention are a polishing composition in which at least a part of hydrogen atoms constituting a silanol group located on the surface of the silica containing silica is made of aluminum. , Chromium, titanium, zirconium, iron, zinc, tin, scandium and gallium, which are substituted with a cation of at least one of the metal atoms M, the abrasive grains, the pH adjuster and the dispersion medium.
  • a polishing composition comprising, and having a pH greater than 2 and greater than or equal to 7.
  • some other embodiment of the present invention is a polishing method including a step of polishing an object to be polished using the above-mentioned polishing composition, wherein the surface of the object to be polished includes a patterned structure. Further, a polishing method is disclosed in which the patterned structure includes a resin material.
  • Another embodiment of the present invention is a step of preparing a substrate, wherein the surface of the substrate comprises a pattern structure and the pattern structure comprises a resin material, and the above-mentioned polishing composition. Discloses a step of polishing the substrate using the above, and a method of manufacturing the substrate including.
  • One embodiment of the present invention is a composition for polishing, which contains silica and at least a part of hydrogen atoms constituting a silanol group located on the surface of the silica is aluminum, chromium, titanium, zirconium, iron, and the like. Beyond pH 2 7 including abrasive grains, a pH adjuster and a dispersion medium substituted with a cation of at least one metal atom M selected from the group consisting of zinc, tin, scandium and gallium. The following is a composition for polishing.
  • the polishing composition has colloidal silica as abrasive grains whose surface is modified with a specific metal cation rather than inside.
  • the removal rate of the resin material also referred to as a polishing rate in the present specification
  • the object to be polished applied to the polishing composition according to the present invention is not particularly limited, and any general semiconductor substrate can be applied.
  • the object to be polished include silicon-containing substrates such as amorphous silicon, crystalline silicon, silicon oxide, and silicon nitride.
  • the polishing composition according to the present invention is particularly suitable for polishing a substrate containing a patterned structure formed of a material containing a resin, and the technical effect of the present invention can be obtained when polishing such a substrate. It is fully demonstrated.
  • the resin material examples include polyethylene terephthalate (PET) (melting point: 260 ° C.), polybenzoxazole (PBO) (melting point: 200 ° C. or higher), polybutylene terephthalate (PBT) (melting point: 223 ° C.), and polyimide ( PI) (melting point: 200 ° C or higher), polyamide (PA) (melting point: 187 ° C), epoxy resin (melting point: 200 ° C or higher), urethane acrylate resin (melting point: 200 ° C or higher), unsaturated polyester resin (melting point: 200 ° C or higher) °C or more), phenol resin (melting point: 200 °C or more), polynorbornene resin, polyacetal (POM) (melting point: 175 °C), polycarbonate (PC) (melting point: 120 °C), modified polyphenylene ether (m-PPE) (melting point) : 300 ° C or higher),
  • liquid crystal polymer (LCP).
  • LCP liquid crystal polymer
  • resins having a melting point of 200 ° C. or higher are preferable.
  • the upper limit of the melting point of such a resin is preferably 300 ° C. or lower.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBO polybenzoxazole
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PI polyimide
  • PI polyimide
  • the method for measuring the melting point conforms to the method for measuring the melting point and melting range of JIS K 0064: 1992 chemical products.
  • the melting point of the resin is 200 ° C. or higher.
  • the above resin materials can be used alone or in combination of two or more.
  • the resin contains a nitrogen atom. By including a nitrogen atom, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.
  • the repeating unit constituting the resin contains a nitrogen atom. With such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.
  • the polishing composition of the embodiment of the present invention is used for polishing a polishing object containing a resin. Further, according to the embodiment of the present invention, there is provided an application (use) to polishing a resin material by a polishing composition containing specific abrasive grains.
  • the object to be polished includes a metal material.
  • the removal rate of the metal material is higher than the removal rate of the resin material. That is, when polishing a patterned structure containing a resin material and a metal material, a step difference is likely to occur because the removal speed of the metal material and the removal speed of the resin material are different.
  • the polishing composition of the present invention a resin material having a generally low polishing rate can be polished at a high speed. Then, in the chemical mechanical polishing process, the removal rate of the metal material and the removal rate of the resin material are made the same (that is, whether the removal rate of the resin material is 1.0 with respect to the removal rate of the metal material).
  • the metal polishing accelerator, the metal anticorrosive agent, and the oxidizing agent in order to make the removal rate of the resin material closer to 1.0 with respect to the removal rate of the metal material, or for another purpose, the metal polishing accelerator, the metal anticorrosive agent, and the oxidizing agent. At least one may be contained in the polishing composition.
  • the metal polishing accelerator, metal corrosion inhibitor, and oxidizing agent will be described later.
  • the metal material include transition metals (particularly Group 11) and Group 13 metals, and examples thereof include copper, aluminum, cobalt, and tungsten.
  • the above metal materials can be used alone or in combination of two or more.
  • the polishing composition of the present embodiment contains silica as abrasive grains.
  • the abrasive grains are colloidal silica.
  • the abrasive grains in the present embodiment are surface-modified with a specific metal cation. More specifically, the abrasive grains contain colloidal silica, and at least a part of the hydrogen atoms constituting the silanol group located on the surface of the silica is substituted with the cation of the metal atom M, and the metal atom M is , Aluminum, chromium, titanium, zirconium, iron, zinc, tin, scandium and at least one selected from the group consisting of gallium.
  • the colloidal silica particles are surface-modified so that the colloidal silica particles have a relatively large positive zeta potential (for example, larger than 40 mV; the upper limit is about 100 mV) under acidic conditions. To do. As a result, the abrasive grains strongly repel each other under acidic or neutral conditions and are well dispersed. As a result, the storage stability of the polishing composition is improved.
  • the surface-modified silica of the present invention can be produced by the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-269959. Alternatively, the surface-modified silica of the present invention can be produced by the method described in Examples.
  • the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is preferably 20 mV or more, more preferably 25 mV or more, and preferably 30 mV or more. In one embodiment of the present invention, the zeta potential of the abrasive grains in the polishing composition is 40 mV or less, whether it is 80 mV or less, 70 mV or less, 60 mV or less, 50 mV or less. It may be as follows.
  • the steps of surface modification of the abrasive grains are mainly a step of mixing a salt compound of a metal atom M such as aluminum, chromium, titanium, zirconium, iron, zinc, tin, scandium and gallium with colloidal silica particles, and colloidal silica. It may include the step of substituting at least a part of the hydrogen atoms constituting the silanol group located on the surface with the cation of the metal atom M.
  • the salt compound of the metal atom M include halides, hydroxides, sulfates and nitrates of the metal atom M.
  • the salt compound of metal atom M include aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, aluminum hydroxide, aluminum sulfate, aluminum nitrate, chromium chloride, chromium bromide, chromium iodide, chromium hydroxide, and chromium sulfate.
  • 0.0001 to 0 of a salt compound of a metal atom M is added to 1 m 2 of the abrasive grains in a dispersion liquid in which the abrasive grains are dispersed. It is preferable to add 0010 g, more preferably 0.0002 to 0.0008 g, and even more preferably 0.0003 to 0.0006 g.
  • the present inventor infers the mechanism of surface modification of abrasive grains with a specific metal cation in the present embodiment as follows. It should be noted that the mechanism described below is based on speculation, and whether or not this mechanism is accurate does not affect the technical content of the present invention and the scope of claims. In this specification, the mechanism of surface modification will be described by taking the case of modifying colloidal silica with aluminum ions as an example.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a step of surface modification of abrasive grains according to some embodiments of the present invention. See FIG. The state of the surface of the colloidal silica particles 102 dissolved (dispersed) in water is shown in the upper left square of FIG.
  • the main body of the colloidal silica particles 102 has a tetrahedral network structure composed of silica. Oxygen atoms located on the surface of colloidal silica particles have one end bonded to a silicon atom and the other end bonded to a hydrogen atom to form a silanol group.
  • the modified colloidal silica particles 112 are formed.
  • the state of the surface of the modified colloidal silica particles 112 is as shown in the upper right square of FIG.
  • the main body of the modified colloidal silica particles 112 has a tetrahedral network structure similarly composed of silica, but some of the hydrogen atoms in the silanol group located on the surface of the colloidal silica particles are replaced with aluminum ions.
  • each aluminum ion is bonded to two oxygen atoms on the surface of the modified colloidal silica particles 112, respectively. Therefore, the surface of the modified colloidal silica particles 112 is positively charged, and the negatively charged chloride ions become counter ions.
  • all hydrogen atoms in the silanol group located on the surface of the colloidal silica particles are replaced with aluminum ions. In such an embodiment, the dispersibility of the colloidal silica particles becomes more excellent. In another embodiment, only some of the hydrogen atoms in the silanol group located on the surface of the colloidal silica particles are replaced with aluminum ions.
  • the number of oxygen atoms bonded to the metal atom M can also change.
  • the number of oxygen atoms bonded to the metal atom M is two, as shown in FIG.
  • the number of oxygen atoms bonded to the metal atom M is one.
  • the number of oxygen atoms bonded to the metal atom M is three.
  • FIG. 2 shows a schematic view of the surface of unmodified silica abrasive grains.
  • the surface of the unmodified silica abrasive grains is covered only with silanol groups.
  • the abrasive grains to be recognized as being structurally distinct from the specific abrasive grains of the present invention are the abrasive grains shown in FIG. FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of the surface of silica abrasive grains showing that some silicon atoms are replaced with aluminum atoms.
  • the abrasive grains of the present invention at least a part of hydrogen atoms constituting a silanol group located on the surface of silica is replaced with aluminum or the like.
  • the silicon atom located inside the silica is replaced with an aluminum atom.
  • a synthetic product can be used, or a commercially available product can also be used.
  • commercially available abrasive grains include Ludox (registered trademark) CL (manufactured by Sigma-Aldrich; aluminum ion-modified colloidal silica, counterion is chlorine) and the like.
  • the content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and 1% by weight or more. Is more preferable.
  • the content of the abrasive grains is the above lower limit, the polishing rate for the object to be polished including the resin material or the metal material is generally increased.
  • the content of abrasive grains in the polishing composition is more than 1% by weight (or 1.5% by weight or more).
  • the polishing rate of the resin is excessive. It is possible to increase the polishing speed of metal without increasing it. Therefore, the removal rate of the resin material is closer to 1.0 than the removal rate of the metal material.
  • the content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less, and 5% by weight or less. It is more preferably 3% by weight or less, and particularly preferably 3% by weight or less.
  • the content of abrasive grains is the above upper limit, when polishing the object to be polished using the polishing composition, a polished surface with less scratches can be easily obtained, and in addition, the abrasive grains Aggregation is less likely to occur.
  • the content of the abrasive grains is 0.1 to 10% by weight with respect to the total weight of the polishing composition. According to such an embodiment, the polishing speed for an object to be polished containing a resin material or a metal material can be increased, a polished surface having less scratches can be easily obtained, and agglomeration of abrasive grains is less likely to occur. ..
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably more than 30 nm, more preferably 40 nm or more, and particularly preferably 50 nm or more. As the average primary particle size of the abrasive grains increases, the polishing rate of the object to be polished containing the resin or metal material increases.
  • the specific surface area of the abrasive grains can be measured by the BET method, and the value of the average primary particle diameter of the abrasive grains can be calculated based on the measured specific surface area.
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 150 nm or less, more preferably 130 nm or less, further preferably 110 nm or less, even more preferably 90 nm or less, and most preferably 70 nm or less. As the average primary particle size of the abrasive grains becomes smaller, it becomes easier to obtain a polished surface with less scratches when polishing the object to be polished using the polishing composition.
  • the primary particle diameter of the abrasive grains is 40 to 150 nm.
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 60 nm or more, more preferably 80 nm or more, further preferably 100 nm or more, and even more preferably 110 nm or more. As the average secondary particle size of the abrasive grains increases, the polishing rate of the object to be polished containing the resin or metal material increases.
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 300 nm or less, more preferably 250 nm or less, further preferably 200 nm or less, further preferably 150 nm or less, and particularly preferably 135 nm or less. As the average secondary particle size of the abrasive grains becomes smaller, it becomes possible to easily obtain a polished surface with less scratches when polishing the object to be polished using the polishing composition.
  • the value of the average secondary particle size of the abrasive grains can be measured by a suitable method, for example, a laser light scattering method.
  • the polishing composition of the present embodiment may contain a pH adjuster.
  • a pH regulator used to adjust the pH value of the polishing composition to a range greater than 2 and less than or equal to 7 may be included.
  • the pH value of the polishing composition can be adjusted to a range of more than 2 and 7 or less.
  • the pH adjuster include known acids or bases.
  • the acid as the pH adjuster used in the polishing composition of the present embodiment may be an inorganic acid or an organic acid, or may be a chelating agent.
  • the inorganic acid that can be used as a pH adjuster include, for example, hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitrate (HNO 3 ), phosphorous acid (HF), boric acid (H 3 BO 3 ). , Carbonate (H 2 CO 3 ), Hypophosphorous Acid (H 3 PO 2 ), Phosphorous Acid (H 3 PO 3 ) and Phosphoric Acid (H 3 PO 4 ).
  • hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid are preferable.
  • Examples thereof include methoxyphenylacic acid (methoxyphenylacetic acid) and phenoxyacetic acid (Phenoxyacetic acid).
  • Organic sulfuric acids such as methanesulphonic acid, ethanesulphonic acid and 2-hydroxyethanesulphonic acid may be used. Of these organic acids, preferred are dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid and tartaric acid, and tricarboxylic acids such as citric acid.
  • the acid as a pH adjuster used in the polishing composition and the metal polishing accelerator are different types. In one embodiment of the present invention, the acid as a pH adjuster used in the polishing composition does not contain amino acids.
  • the base as the pH adjuster used in the polishing composition of the present embodiment is, for example, an alkali metal hydroxide or salt, a group 2 element hydroxide or salt, a quaternary ammonium hydroxide or a salt thereof. , Ammonia, amine and the like. Specific examples of alkali metals include potassium, sodium and the like.
  • the polishing composition When the polishing composition is alkaline (that is, the pH is greater than 7), the zeta potential on the surface of the abrasive grains is shifted in the negative direction, and the repulsion with the resin material is weakened. Therefore, polishing of the resin material. causes slowdown. Since the pH value of the polishing composition of the present embodiment is acidic or neutral, the polishing rate of the resin material can be effectively improved. More specifically, the upper limit of the pH value of the polishing composition of the present embodiment is preferably less than 7, more preferably 6.5 or less, still more preferably 6.2 or less. It may be less than 6, less than 5, or less than 5. If the pH value of the polishing composition is too low, it becomes difficult to effectively increase the removal rate of the resin material.
  • the lower limit of the pH value of the polishing composition of the present embodiment is more than 2, preferably 3 or more, more preferably greater than 3, further preferably 4 or more, and even more preferably greater than 4. More than 5, is even more preferable, 5.5 or more is even more preferable, and 5.8 or more is even more preferable. Since the pH value of the polishing composition of the present invention is acidic or neutral, corrosion of the metal material can be suppressed, and thus the surface flatness and quality of the metal structure can be improved.
  • the present invention from the viewpoint of eliminating the step, it is preferably 6.5 or less, more preferably 6.2 or less, further preferably less than 6, and even more preferably 5 or less. It is preferably less than 5, and even more preferably less than 5. In one embodiment of the present invention, from the viewpoint of eliminating the step, it is preferably larger than 2 and preferably 3 or more, more preferably larger than 3, further preferably 4 or more, and even more preferably larger than 4. ..
  • the polishing composition of the present embodiment contains a dispersion medium (which may also be referred to as a "solvent").
  • the dispersion medium can be used to disperse or dissolve each component in the polishing composition.
  • the polishing composition may contain water as a dispersion medium. Water containing as little impurities as possible is preferable from the viewpoint of suppressing inhibition of the action of other components. More specifically, pure water, ultrapure water, or distilled water from which impurity ions have been removed with an ion exchange resin and then foreign substances have been removed through a filter is preferable.
  • the polishing composition used in the polishing method of the present invention may further contain an oxidizing agent, if necessary.
  • the type of oxidizing agent contained in the polishing composition is not particularly limited, but one having a standard electrode potential of 0.5 V or more is preferable. Compared to the case where an oxidant having a standard electrode potential of less than 0.5 V is used, the use of an oxidant having a standard electrode potential of 0.5 V or more is performed by using a polishing composition for polishing a metal material portion. Useful for further speeding up. As a result, the time required for the polishing process can be shortened, and the efficiency of the polishing process is increased.
  • an oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.5V or higher include hydrogen peroxide (1.7V), sodium peroxide, barium peroxide, an organic oxidizing agent, ozone water, and a salt of silver (II). , Iron (III) salt and permanganic acid, chromic acid, heavy chromic acid, peroxophosphoric acid, peroxobolic acid, performic acid, peracetic acid Acid (perbenzoic acid), perphthalic acid (Perphthical acid), hypochlorous acid (hypochlorous acid), hypobromous acid (hypoblomous acid), hypoiodous acid (hypoiodous acid), chloric acid Acid (chlorous acid), perchloric acid, bromic acid, iodic acid, periodic acid (1.6V), persulfuric acid (2. 0V), dichloroisocyanuric acid, trichloroisocyanuric acid, and salts thereof.
  • These oxidizing agents may be used alone or in combination of two or
  • hydrogen peroxide, periodic acid or a salt thereof, persulfuric acid or a salt thereof, dichloroisosianulic acid or a salt thereof can be considered in terms of effectively increasing the polishing rate of a metal portion performed by using a polishing composition.
  • the salt, trichloroisosianulic acid or a salt thereof is preferable, and at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, periodic acid and salts thereof, persulfate and salts thereof is particularly preferable.
  • the standard electrode potential refers to the electrode potential when all the chemical species involved in the oxidation reaction are in the standard state, and is represented by the following formula 1.
  • Equation 1 E0 is the standard electrode potential, ⁇ G0 is the standard Gibbs energy change of the oxidation reaction, K is its equilibrium constant, F is the Faraday constant, and T is the absolute temperature. n is the number of electrons involved in the oxidation reaction.
  • Equation 1 since the standard electrode potential fluctuates with temperature, the standard electrode potential at 25 ° C. is adopted in the present specification.
  • the standard electrode potential of the aqueous solution system is described in, for example, Revised 4th Edition Chemistry Handbook (Basic) II, pp464-468 (Chemical Society of Japan).
  • the content of the oxidizing agent is preferably 0.001% by weight or more, preferably 0.01% by weight, assuming that the total amount of the polishing composition is 100% by weight. More preferably, it is more preferably 0.05% by weight or more.
  • the polishing rate of the metal material portion by the polishing composition can be further increased.
  • the content of the oxidizing agent is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less. It is preferable that it is 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less.
  • the content of the oxidizing agent reaches the above upper limit, excessive oxidation of the surface of the object to be polished by the polishing composition is less likely to occur, a polished surface with less surface roughness can be obtained, and the polishing composition after polishing. It is also possible to reduce the burden of processing (that is, the burden of waste liquid treatment).
  • the polishing composition of the present embodiment may further contain a metal polishing accelerator.
  • a metal polishing accelerator When the metal polishing accelerator is added to the polishing composition, there is an advantageous effect that the polishing speed of the metal material portion by the polishing composition is further increased due to the etching action of the metal polishing accelerator. As a result, the time required for the polishing process can be shortened, and the efficiency of the polishing process is improved.
  • metal polishing accelerator for example, inorganic acids, organic acids, amino acids, nitrile compounds, chelating agents and the like can be used.
  • inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, boric acid, carbonic acid and the like.
  • organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, oxalic acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, 4-methylpentanoic acid, n- Heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeric acid, malein Examples thereof include acid, phthalic acid, malic acid, tartrate acid, citric acid and lactic acid.
  • Organic sulfuric acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid and isethionic acid can also be used.
  • Salts such as alkali metal salts of inorganic or organic acids may be used in place of or in combination with the inorganic or organic acids.
  • amino acids include glycine, ⁇ -alanine, ⁇ -alanine, N-methylglycine, N, N-dimethylglycine, 2-aminobutyric acid, norvaline, valine, leucine, norleucine, isoleucine, phenylalanine, and proline.
  • nitrile compound examples include acetonitrile, aminoacetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, benzonitrile, glutaloginitrile, methoxynitrile, and the like.
  • chelating agent examples include nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, N, N, N-trimethylenephosphonic acid, ethylenediamine-N, N, N', N'-tetramethylenesulfonic acid, and transcyclohexane.
  • Diamine tetraacetic acid 1,2-diaminopropane tetraacetic acid, glycol ether diaminetetraacetic acid, ethylenediamine orthohydroxyphenylacetic acid, ethylenediaminediamine amber acid (SS form), N- (2-carboxylate ethyl) -L-aspartic acid, ⁇ -Alanindiacetic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, N, N'-bis (2-hydroxybenzyl) ethylenediamine-N, N'-diacetic acid , 1,2-Dihydroxybenzene-4,6-disulfonic acid and the like.
  • the above metal polishing accelerator can be used alone or in combination of two or more.
  • inorganic acids, organic acids, or amino acids are preferable, carboxylic acids or amino acids are more preferable, and glycine or amino acids are preferable, from the viewpoint of effectively increasing the polishing rate of the metal material portion by the polishing composition.
  • Histidine is particularly preferable, and histidine is most preferable. Therefore, in one embodiment of the present invention, the metal polishing accelerator is at least one selected from the group consisting of carboxylic acids and amino acids. According to such an embodiment, there is a technical effect that the metal can be easily melted and the polishing rate can be improved.
  • the amino acid has 3 to 4 nitrogen atoms or has a heterocycle in its structure.
  • each heterocycle independently has 1 to 3, 1 to 2 or 1 nitrogen atom, oxygen atom or sulfur atom.
  • the content of the metal polishing accelerator in the polishing composition is 0.01% by weight, assuming that the total amount of the polishing composition is 100% by weight.
  • the above is preferable, 0.05% by weight or more is more preferable, and 0.1% by weight or more is particularly preferable.
  • the polishing rate of the metal material portion of the polishing composition can be further increased.
  • the polishing composition of the present embodiment contains a metal polishing accelerator, assuming that the total amount of the polishing composition is 100% by weight, the content of the metal polishing accelerator in the polishing composition is 10% by weight or less. Preferably, it is more preferably 5% by weight or less, particularly preferably 3% by weight or less, particularly preferably 1% by weight or less, and preferably 0.4% by weight or less.
  • the content of the metal polishing accelerator is the above upper limit, it is possible to prevent the metal material of the object to be polished from being excessively etched, and the burden of waste liquid treatment after polishing can be reduced.
  • the content of the metal polishing accelerator may be 0.3% by mass or less, and according to such an embodiment, the polishing rate of the resin material can be further increased. it can. Further, according to one embodiment of the present invention, the content of the metal polishing accelerator may be more than 0.3% by mass, and according to such an embodiment, the polishing rate of the metal material can be further increased. it can.
  • a metal anticorrosive agent may be further contained in the polishing composition of the present embodiment.
  • a metal anticorrosive agent By adding a metal anticorrosive agent to the polishing composition, it is possible to further suppress the formation of dents on the sides of the wiring during polishing using the polishing composition. Further, the occurrence of corrosion of the metal material can be suppressed or avoided, and thus the surface flatness and quality of the metal structure can be improved. Further, when polishing an object to be polished including a patterned structure formed of a resin and a metal material, the surface flatness of the object to be polished can be improved, and a step formed on the surface of the object to be polished by polishing can be further increased. Can be reduced.
  • the metal anticorrosive agent that can be used is not particularly limited, but is preferably a heterocyclic compound or a surfactant.
  • the number of heterocyclic members in the heterocyclic compound is not particularly limited.
  • the heterocyclic compound may be a monocyclic compound or a polycyclic compound having a condensed ring.
  • the metal anticorrosive agent may be used alone or in combination of two or more. Further, as the metal corrosion inhibitor, a commercially available product or a synthetic product may be used.
  • indoliz compounds isoindole compounds, indazole compounds, purine compounds, quinolizenes compounds, quinoline compounds, isoquinoline compounds, naphthylidine compounds, phthalazine compounds, quinoxalin compounds, quinazoline compounds, cinnoline compounds, buteridine compounds, thiazole compounds, isothiazole
  • nitrogen-containing heterocyclic compounds such as compounds, oxazole compounds, isooxazole compounds and flazan compounds.
  • examples of the pyrazole compound include, for example, 1H-pyrazole, 4-nitro-3-pyrazolecarboxylic acid, 3,5-pyrazolecarboxylic acid, 3-amino-5-phenylpyrazole, 5 -Amino-3-phenylpyrazole, 3,4,5-tribromopyrazole, 3-aminopyrazole, 3,5-dimethylpyrazole, 3,5-dimethyl-1-hydroxymethylpyrazole, 3-methylpyrazole, 1-methyl Pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 4-amino-pyrazolo [3,4-d] pyrimidin, allopurinol, 4-chloro-1H-pyrazolo [3,4-D] pyrimidin, 3,4- Examples thereof include dihydroxy-6-methylpyrazolo (3,4-B) -pyridine, 6-methyl-1H-pyrazolo [3,4-b] pyridine-3-amine and the like.
  • imidazole compounds include, for example, imidazole, 1-methylimidazole, 2-methylimidazole, 4-methylimidazole, 1,2-dimethylpyrazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-isopropylimidazole, benzimidazole, 5,6-dimethylbenzimidazole, 2-aminobenzoimidazole, 2-chlorobenzoimidazole, 2-methylbenzimidazole, 2- (1-hydroxyethyl) benzimidazole, 2-hydroxybenzimidazole, 2-phenylbenzimidazole, 2 , 5-dimethylbenzimidazole, 5-methylbenzimidazole, 5-nitrobenzimidazole, 1H-purine and the like.
  • triazole compounds include, for example, 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 1-methyl-1,2,4-triazole, methyl-1H-1,2,4-triazole-3.
  • tetrazole compound examples include, for example, 1H-tetrazole, 5-methyltetrazole, 5-aminotetrazole, 5-phenyltetrazole and the like.
  • indazole compounds include, for example, 1H-indazole, 5-amino-1H-indazole, 5-nitro-1H-indazole, 5-hydroxy-1H-indazole, 6-amino-1H-indazole, 6-nitro-1H.
  • -Indazole, 6-hydroxy-1H-indazole, 3-carboxy-5-methyl-1H-indazole and the like can be mentioned.
  • indole compounds include, for example, 1H-indole, 1-methyl-1H-indole, 2-methyl-1H-indole, 3-methyl-1H-indole, 4-methyl-1H-indole, 5-methyl-1H- Indole, 6-methyl-1H-indole, 7-methyl-1H-indole, 4-amino-1H-indole, 5-amino-1H-indole, 6-amino-1H-indole, 7-amino-1H-indole, 4-Hydroxy-1H-indole, 5-hydroxy-1H-indole, 6-hydroxy-1H-indole, 7-hydroxy-1H-indole, 4-methoxy-1H-indole, 5-methoxy-1H-indole, 6- Methoxy-1H-indole, 7-methoxy-1H-indole, 4-chloro-1H-indole, 5-chloro-1H-indole,
  • the preferred heterocyclic compound is a triazole compound, and in particular, 1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, 5,6-dimethyl-1H-benzotriazole, 1- [N, N-bis (hydroxyl). Ethyl) aminomethyl] -5-methylbenzotriazole, 1- [N, N-bis (hydroxyethyl) aminomethyl] -4-methylbenzotriazole, 1,2,3-triazole, and 1,2,4-triazole Is preferable. Since these heterocyclic compounds have high chemical or physical adsorption force to the surface of the object to be polished, a stronger protective film can be formed on the surface of the object to be polished, and thus corrosion of the metal material is effectively suppressed. It becomes possible. This is advantageous in improving the flatness of the surface of the object to be polished after polishing with the polishing composition of the present invention.
  • the polishing composition of the present embodiment contains a metal anticorrosive agent
  • the content of the metal anticorrosive agent in the polishing composition is 0.001% by weight or more. It is preferably 0.005% by weight or more, and particularly preferably 0.01% by weight or more.
  • the content of the metal anticorrosive agent is the above lower limit, the corrosion of the metal material can be effectively suppressed.
  • the content of the metal anticorrosive agent in the polishing composition is preferably 5% by weight or less. It is more preferably 1% by weight or less, particularly preferably 0.5% by weight or less, and most preferably 0.1% by weight or less.
  • the content of the metal anticorrosive agent is the above upper limit, it is possible to avoid an excessive decrease in the polishing rate of the metal material of the object to be polished. As a result, it is possible to reduce the level difference formed on the surface of the object to be polished by polishing. Further, it is possible to reduce the burden of waste liquid treatment after polishing.
  • a polishing composition for polishing, which further contains an oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.5 V or more, a metal polishing accelerator if necessary, and a metal corrosion inhibitor if necessary.
  • the composition is preferred. By such an embodiment, the desired effect of the present invention can be efficiently achieved.
  • a polishing composition further comprising an oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.5 V or more, a metal polishing accelerator, and at least one of a metal anticorrosive agent and an oxidizing agent. ..
  • the polishing composition used in the polishing method of the present invention may further contain other components such as a chelating agent, a water-soluble polymer, a preservative, and an antifungal agent.
  • the polishing composition according to the present invention is particularly suitable for polishing a substrate containing a patterned structure formed of a resin material and a metal material. Therefore, the present invention provides a polishing method for polishing an object to be polished including a patterned structure formed of a resin material and, if necessary, a metal material in the polishing composition according to the present invention.
  • the object to be polished can be a substrate containing a patterned structure made of polyimide and copper.
  • the present invention also provides a method for manufacturing a substrate, which comprises a step of polishing a substrate containing a patterned structure formed of a resin and, if necessary, a metal material, using the polishing composition according to the present invention.
  • Such a substrate may include, for example, a patterned structure made of polyimide and copper.
  • the metal material having a removal rate of the resin material. The closer the ratio to the removal rate of is to 1.0, the better. More specifically, when polishing an object to be polished containing a patterned structure formed of a resin material and a metal material at a specific polishing pressure (for example, 5 psi), the removal speed of the resin material R1 of the metal material
  • the value of the ratio to R2 (R1 / R2) is preferably closer to 1.0.
  • the removal rate of the polishing composition for the resin material is the first removal rate R1 and the removal rate of the polishing composition for the metal material is the second removal rate when the polishing pressure is 5 psi.
  • the value (R1 / R2) of the ratio of the first removal speed to the second removal speed is 0.5 to 6.0.
  • the value of the ratio of the first removal rate to the second removal rate (R1 / R2) is 0.5-4.0.
  • the ratio of the first removal rate to the second removal rate (R1 / R2) is 0.8 to 3.0 (or 0.8 to 1.5). Is.
  • the polishing device used in the polishing step the polishing device used in a general chemical mechanical polishing process can be used.
  • a polishing device is equipped with a carrier for holding an object to be polished, a motor capable of changing the rotation speed, and a polishing platen on which a polishing pad (or polishing cloth) can be attached.
  • the polishing pad is not particularly limited, and a general non-woven fabric, a polyurethane resin pad, a porous fluororesin pad, or the like can be used. Further, if necessary, the polishing pad can be grooved, so that the polishing composition accumulates in the groove of the polishing pad.
  • the rotation speed of the polishing surface plate can be 10 to 500 rpm
  • the rotation speed of the carrier can be 10 to 500 rpm
  • the flow rate of the polishing composition can be 10 to 500 ml / min.
  • the method of supplying the polishing composition to the polishing pad is also not particularly limited, and for example, a method of continuous supply by a pump or the like can be adopted.
  • the object to be polished is washed in a stream of water, and water droplets adhering to the object to be polished are blown off by a rotary dryer or the like to dry the object, thereby obtaining a substrate having a flat surface and no steps.
  • polishing composition According to the composition shown in Table 1 below, the abrasive grains, pH adjuster, metal polishing accelerator, metal corrosion inhibitor, and oxidizing agent are mixed in a dispersion medium (ultrapure water) (mixing temperature: about 25 ° C., mixing time:: About 10 minutes), a polishing composition was prepared.
  • a dispersion medium ultrapure water
  • a polishing composition was prepared.
  • commercially available products can be used, or the surface is unmodified with a chemical product for modifying the surface (for example, aluminum chloride, APTES, sulfonic acid, etc., aluminum chloride in this example). It is obtained by adding to the abrasive grains of.
  • the pH of the polishing composition was confirmed using a pH meter (LAQUA manufactured by HORIBA, Ltd.) (the temperature of the polishing composition at the time of measuring the pH value was 25 ° C.). Further, "-" in Table 1 indicates that the component is not added. Details of each component in Table 1 are as follows.
  • Abrasive grain A Colloidal silica whose surface is modified with aluminum ions (primary particle size: 60 nm; secondary particle size: 120 nm)
  • Abrasive grain B Colloidal silica with unmodified surface (primary particle size: 30 nm; secondary particle size: 60 nm)
  • Abrasive grain C Abrasive grains in which the surface of the abrasive grains B is modified with aminopropyltriethoxysilane (APTES) (primary particle size: 30 nm; secondary particle size: 60 nm; concentration of APTES modifier is 1.3 M).
  • APTES aminopropyltriethoxysilane
  • Abrasive grain D Abrasive grains in which the surface of the abrasive grains B is modified with sulfonic acid (sulphonic acid) (primary particle size: 30 nm; secondary particle size: 60 nm).
  • Abrasive grain E Colloidal silica with unmodified surface (primary particle size: 60 nm; secondary particle size: 120 nm)
  • Abrasive grain F Abrasive grains in which the surface of the abrasive grains E is modified with aminopropyltriethoxysilane (primary particle size: 60 nm; secondary particle size: 120 nm; concentration of APTES modifier is 1.3 M).
  • Abrasive grain G Abrasive grains in which the surface of the abrasive grains E is modified with aminopropyltriethoxysilane (primary particle size: 60 nm; secondary particle size: 120 nm; concentration of APTES modifier is 3.7 M).
  • Abrasive grain H Abrasive grains in which the surface of the abrasive grains E is modified with aminopropyltriethoxysilane (primary particle size: 60 nm; secondary particle size: 120 nm; concentration of APTES modifier is 5.0 M).
  • H 2 O 2 Hydrogen peroxide (concentration: 31%): Standard electrode potential 1.7 V, Hydrochloric acid: (concentration: 37%), Succinic acid: (purity: 99.9%), Gly: Glycine (purity: 100%), L-His: L-histidine (purity: 98%), BTA: Benzotriazole (purity: 99.9%).
  • Abrasive grain A 1 L of silica sol (similar to abrasive grain E) in which silica fine particles are dispersed at a silica concentration of 20% by mass is maintained in a temperature range of 0 to 15 ° C., and aluminum chloride 4 is stirred or circulated. .0 g was added.
  • Abrasive grain C A colloidal silica dispersion liquid containing pure water as a dispersion medium and colloidal silica (similar to abrasive grain B) in an amount of 20% by mass was prepared. With respect to 1 L of the colloidal silica dispersion, 1.3 mmol (3.7 mmol, 5.0 mmol) of (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES) was slowly added (1 drop in about 5 seconds, 1 drop in about 0.03 g). )added. During the addition, the colloidal silica dispersion was stirred with a stirrer at a rate of 300-400 rpm. After the addition of APTES was completed, stirring was continued at room temperature (25 ° C.) for 5 hours.
  • APTES (3-aminopropyl) triethoxysilane
  • Abrasive grain D A colloidal silica dispersion liquid containing pure water as a dispersion medium and colloidal silica (similar to abrasive grain B) in an amount of 20% by mass was prepared.
  • a colloidal silica dispersion liquid containing pure water as a dispersion medium and colloidal silica (similar to abrasive grain B) in an amount of 20% by mass was prepared.
  • To 1 L of the colloidal silica dispersion 1.2 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was added as a silane coupling agent, and the mixture was refluxed at the boiling point for thermal aging. Then, in order to keep the volume constant, methanol and ammonia were replaced with water while adding pure water, and when the pH became 8 or less, the liquid temperature of the silica sol was once lowered to room temperature. Next, 10.7 g of 35% hydrogen peroxide solution was added and heated again, the reaction was continued for 8 hours, and after cooling to room temperature,
  • Abrasive grains F, G, H A colloidal silica dispersion liquid containing pure water as a dispersion medium and colloidal silica (similar to abrasive grains E) in an amount of 20% by mass was prepared.
  • a colloidal silica dispersion liquid containing pure water as a dispersion medium and colloidal silica (similar to abrasive grains E) in an amount of 20% by mass was prepared.
  • a colloidal silica dispersion 1.3 mmol (3.7 mmol, 5.0 mmol) of (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES) was slowly added (1 drop in about 5 seconds, 1 drop in about 0.03 g). )added.
  • the colloidal silica dispersion was stirred with a stirrer at a rate of 300-400 rpm. After the addition of APTES was completed, stirring was continued at room temperature (25 ° C.) for 5 hours.
  • APTES (3-aminopropyl
  • the surface zeta potential of the abrasive grains contained in the polishing composition was measured by a multiple frequency electro-acoustic method using an interfacial potential analyzer (Zeta Probe Analyzer manufactured by Colloidal Dynamics).
  • Polishing device Single-sided CMP polishing device (FREX 300E: manufactured by Ebara Corporation) Polishing pad: Polyurethane pad Surface plate rotation speed: 110 rpm Carrier rotation speed: 110 rpm Flow rate of polishing composition: 300 mL / min Polishing time: 60 sec Polishing pressure: 2 psi (about 13.8 kPa) or 5 psi (34.5 psi).
  • the thickness of the object to be polished before and after polishing is measured by a photo-interference film thickness measurement system (KLA-Tencor, ASET-F5X) for the polyimide substrate, and a sheet resistance (KLA-) for the copper substrate. It was measured by OmniMap RS-100) manufactured by Tencor. The removal rate was calculated by the following formula.
  • Removal speed ⁇ [Thickness before polishing]-[Thickness after polishing] ⁇ / [Processing time]
  • the unit of thickness is ⁇
  • the unit of processing time is minutes
  • the unit of removal speed is ( ⁇ / min).
  • the value of the ratio of the removal rates represents the ratio of the removal rate of the resin material (ie PI) to the removal rate of the metal material (ie copper) under this particular polishing pressure (ie 5 psi). Can be used for.
  • Removal rate R PI polyimide substrate of Comparative Example and the Example the value of the ratio removal rate R Cu of the copper substrate removal rate R PI removal rate R Cu and / or polyimide substrate of a copper substrate (R PI / R Cu ) Is shown in Table 1.
  • Immersion time 10 minutes Immersion temperature: 60 ° C Stirrer rotation speed: 300 rpm.
  • the thickness of the copper layer before and after immersion was determined by a sheet resistance (manufactured by KLA-Tencor, OmniMap RS-100), and (thickness before immersion)-(thickness after immersion) was defined as the amount of copper etched.
  • the other experimental conditions of Example 1 and Comparative Examples 3 to 9 are the same or similar except that the abrasive grains used are different.
  • the abrasive grains used in Example 1 using colloidal silica having a modified surface with aluminum ions as abrasive (i.e. abrasive A), the removal rate R PI polyimide substrate was 2867 ⁇ / min.
  • the abrasive grains used in Comparative Examples 3 to 9 that is, abrasive grains B to abrasive grains H) are all different from the abrasive grains according to the present invention.
  • the removal speed R PI of the polyimide substrate of Comparative Examples 3 to 9 was much lower than the removal speed R PI of the polyimide substrate of Example 1.
  • the polishing composition according to the present invention can significantly increase the removal rate of polyimide.
  • the polishing compositions used in each of Examples 5 to 12 are the abrasive grains (that is, abrasive grains A), the metal polishing accelerator, the oxidizing agent, and (according to Examples) according to the present invention. Includes metal corrosion inhibitors.
  • abrasive grains that is, abrasive grains A
  • the metal polishing accelerator that is, the metal polishing accelerator
  • the oxidizing agent and (according to Examples) according to the present invention.
  • Example 12 from Example 5 when polishing pressure is 5 psi, the value of the ratio removal rate R Cu of the copper substrate removal rate R PI polyimide substrate (R PI / R Cu) each 2.9,3 It was .5, 0.8, 1.2, 1.3, 1.3, 1.4 and 2.1.
  • the polishing object including the patterned structure formed of polyimide and copper is polished by the polishing composition used in each of Examples 5 to 12, copper having a removal rate of polyimide is used.
  • the ratio to the removal rate of can be very close to 1.0.
  • the polishing composition according to the present invention contains abrasive grains having a specific structure, and can significantly increase the removal rate of the resin material in an environment with a specific pH value.
  • the polishing composition according to the present invention When an object to be polished containing a resin material and a patterned structure formed of a metal material is polished using the polishing composition according to the present invention, the ratio of the removal rate of the resin material to the removal rate of the metal material can be reduced. it can. Therefore, it is possible to effectively reduce the step on the surface of the object to be polished formed by polishing.
  • the polishing composition according to the present invention may further contain at least one selected from the group consisting of an oxidizing agent, a metal polishing accelerator, and a metal anticorrosive agent, and further adjusts the removal rate of the metal material. Corrosion of metal materials can be reduced.
  • a polishing object including a patterned structure formed of a resin material and a metal material is polished using such a polishing composition, it is possible to more effectively reduce the step formed on the surface of the polishing object by polishing. it can.
  • polishing composition according to the present invention can be used in a chemical mechanical polishing process and is useful for obtaining a substrate having a flat surface. Therefore, it has industrial applicability.
  • colloidal silica particles 102 ... Colloidal silica particles, 104 ... Aluminum chloride modifier, 112 ... Modified colloidal silica particles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

【課題】　化学機械研磨プロセスにおいて、金属材料の除去速度と樹脂材料の除去速度とを同じにするかまたは近付けることができ、ひいては段差の発生を回避または抑制することのできる研磨用組成物の提供を目的とする。 【解決手段】研磨用組成物であって、シリカを含み、かつ該シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つである金属原子Ｍのカチオンで置換されている、砥粒と、分散媒と、を含む、ｐＨ２を超えて７以下である、研磨用組成物。

Description

研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法
　本発明は研磨用組成物、この研磨用組成物を使用する研磨方法、および基板の製造方法に関する。
　半導体産業においては通常、半導体基板（例えばウェハ）表面の平坦度を高めるために平坦化技術を使用している。化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，　ＣＭＰ）はよく用いられる平坦化技術の１つである。化学機械研磨技術は、シリカまたはアルミナ、セリア等の砥粒、防蝕剤、界面活性剤等を含む研磨用組成物を使用して、半導体基板等の研磨対象物（被研磨物）の表面を平坦化する方法である。
　さらに、樹脂材料を含む基板（本明細書では“樹脂含有基板”と略称することもある）も普及してきている。よって、樹脂含有基板を研磨するのに適用される研磨用組成物へのニーズも次第に増加してきている。
　特許文献１はアルミナ、錯化剤、酸化剤を含む化学機械研磨用組成物を開示している。特許文献１の化学機械研磨用組成物は樹脂層と導体層に対して化学機械研磨を行うのに適用できる。
台湾特許出願公開第２００５３５２１８　Ａ１号明細書
　しかしながら、樹脂含有基板を高速で研磨できる研磨用組成物は従来存在しなかった。そこで、樹脂含有基板を高速で研磨できる研磨用組成物を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明のいくつかの実施形態は、研磨用組成物であって、シリカを含み、かつ該シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つである金属原子Ｍのカチオンで置換されている、砥粒と、ｐＨ調整剤と、分散媒と、を含む、ｐＨ２を超えて７以下である、研磨用組成物を開示する。
　さらに、本発明の別のいくつかの実施形態は、上記研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含む研磨方法であって、該研磨対象物の表面がパターン化構造を含み、かつ該パターン化構造が樹脂材料を含む、研磨方法を開示する。
　本発明のまた別のいくつかの実施形態は、基板を準備する工程であって、該基板の表面はパターン構造を含み、かつ該パターン構造が樹脂材料を含む、工程と、上記研磨用組成物を使用して該基板に対し研磨を行う工程と、を含む基板の製造方法を開示する。
　本発明によれば、樹脂含有基板を高速で研磨できる研磨用組成物を提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態による砥粒の表面修飾ステップの説明図である。 未修飾のシリカ砥粒の表面の模式図である。 一部のケイ素原子がアルミニウム原子に置換されていることを示すシリカ砥粒の表面の模式図である。
　本発明の上述およびその他の目的、特徴、ならびに長所がより明瞭に、かつ分かりやすくなるよう、以下に好ましい実施形態を挙げ、詳細に説明していく。
　以下に本発明の実施形態を説明する。本発明はこれら実施形態に限定されることはない。
　本発明の一実施形態は、研磨用組成物であって、シリカを含み、かつ該シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つである金属原子Ｍのカチオンで置換されている、砥粒と、ｐＨ調整剤と、分散媒と、を含む、ｐＨ２を超えて７以下である、研磨用組成物である。
　本実施形態において、研磨用組成物は、内部ではなく表面が特定の金属カチオンで修飾されたコロイダルシリカを砥粒として有する。本実施形態の研磨用組成物を用いて樹脂を含む材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨すると、樹脂材料の除去速度（本明細書中、研磨速度とも称する）を大幅に高めることができる。
　ただし、本発明に係る研磨用組成物に適用される研磨対象物に特に限定はなく、一般的な半導体基板であれば適用可能である。研磨対象物として、例えば、アモルファスシリコン、結晶シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素等のシリコン含有基板を挙げることができる。本発明に係る研磨用組成物は、樹脂を含む材料より形成されたパターン化構造を含む基板を研磨するのに特に適しており、このような基板を研磨するときに本発明の技術的効果が存分に発揮される。
　樹脂材料の具体例として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（融点：２６０℃）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）（融点：２００℃以上）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（融点：２２３℃）、ポリイミド（ＰＩ）（融点：２００℃以上）、ポリアミド（ＰＡ）（融点：１８７℃）、エポキシ樹脂（融点：２００℃以上）、ウレタンアクリレート樹脂（融点：２００℃以上）、不飽和ポリエステル樹脂（融点：２００℃以上）、フェノール樹脂（融点：２００℃以上）、ポリノルボルネン樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）（融点：１７５℃）、ポリカーボネート（ＰＣ）（融点：１２０℃）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）（融点：３００℃以上）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）（融点：１３６℃）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）（融点：２７０℃）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）（融点：２５０℃）、ポリスルホン（ＰＳＦ）（融点：１８５℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（融点：２８８℃）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（融点：３４３℃）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）（融点：２１７℃）、フッ素樹脂（融点：概ね２００℃以上）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を挙げることができる。中でも、融点が比較的高いものが好ましく、融点が２００℃以上である樹脂が好ましい。かかる樹脂の融点の上限としては３００℃以下が好適である。
　よって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（融点：２６０℃）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）（融点：２００℃以上）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）（融点：２２３℃）、ポリイミド（ＰＩ）（融点：２００℃以上）、エポキシ樹脂（融点：２００℃以上）、ウレタンアクリレート樹脂（融点：２００℃以上）、不飽和ポリエステル樹脂（融点：２００℃以上）、フェノール樹脂（融点：２００℃以上）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）（融点：３００℃以上）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）（融点：２７０℃）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）（融点：２５０℃）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（融点：２８８℃）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）（融点：３４３℃）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）（融点：２１７℃）、フッ素樹脂（融点：概ね２００℃以上）がより好ましく、ポリイミド（ＰＩ）、エポキシ樹脂、ウレタンアクリレート樹脂が特に好ましい。ここで融点の測定方法は、ＪＩＳ　Ｋ　００６４：１９９２　化学製品の融点及び溶融範囲測定方法に準拠する。このように融点が２００℃以上であることによって本発明の所期の効果を効率的に奏することができるメカニズムは明らかではない。よって、本発明の一実施形態によれば、前記樹脂の融点が２００℃以上である。上記樹脂材料は単独で使用することもできるし、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。本発明の一実施形態によれば、前記樹脂が、窒素原子を含む。窒素原子を含むことによって、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。本発明の一実施形態によれば、前記樹脂を構成する繰り返し単位が窒素原子を含む。かような実施形態であることによって本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。
　以上のように、本発明の実施形態の研磨用組成物は、樹脂を含む研磨対象物を研磨するために用いられる。また、本発明の実施形態によれば、特定の砥粒を含む研磨用組成物による樹脂材料の研磨への応用（使用）が提供される。
　本発明の一実施形態によれば、研磨対象物は、金属材料を含む。ここで、一般的な研磨用組成物によると、金属材料の除去速度は樹脂材料の除去速度より高い。つまり、樹脂材料と金属材料を含むパターン化構造を研磨するとき、金属材料の除去速度と樹脂材料の除去速度とは異なるために段差（ｓｔｅｐ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）が生じ易い。本発明の研磨用組成物によれば、一般的に研磨速度が低い樹脂材料を高速で研磨することができる。すると、ひいては、化学機械研磨プロセスにおいて、金属材料の除去速度と樹脂材料の除去速度とを同じにするか（つまり、金属材料の除去速度に対する樹脂材料の除去速度が１．０にするか）または近付ける（つまり、金属材料の除去速度に対する樹脂材料の除去速度が１．０に近くする）ことができる。ゆえに、段差の発生を回避または抑制することができる。なお、本発明の一実施形態によれば、金属材料の除去速度に対する樹脂材料の除去速度が１．０により近くせしめるため、あるいは別の目的で、金属研磨促進剤、金属防食剤、酸化剤の少なくとも１種を研磨用組成物に含有させてもよい。金属研磨促進剤、金属防食剤、酸化剤については後述する。
　金属材料の具体例として、遷移金属（特には第１１族）や、第１３族の金属が好ましく、例えば、銅、アルミニウム、コバルト、タングステンを挙げることができる。上記金属材料は単独で使用することもできるし、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
　以下、本実施形態に係る研磨用組成物に含まれる各種成分について説明する。
　［砥粒］
　本実施形態の研磨用組成物は砥粒としてシリカを含む。いくつかの実施形態において、砥粒はコロイダルシリカである。本実施形態における砥粒は特定の金属カチオンで表面修飾を行ったものである。より具体的に言うと、砥粒はコロイダルシリカを含み、かつ該シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が金属原子Ｍのカチオンで置換されており、この金属原子Ｍは、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つである。
　一般的なコロイダルシリカは酸性条件下でのゼータ電位がゼロに近いため、酸性条件下においてコロイダルシリカ粒子同士で静電反発は起きず、凝集が生じ易い。本実施形態では、コロイダルシリカ粒子に対して表面修飾を行って、コロイダルシリカ粒子が酸性条件下で比較的大きい正の値のゼータ電位（例えば４０ｍＶより大きい；上限値は１００ｍＶ程度）を持つようにする。これにより、砥粒は酸性または中性の条件下で互いに強烈に反発し合ってよく分散するようになる。結果として研磨用組成物の保存安定性が高まる。本発明の表面修飾シリカは特公昭４７－２６９５９号公報に開示されている方法にて製造することができる。あるいは、本発明の表面修飾シリカは実施例に記載の方法によって製造することができる。
　本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、２０ｍＶ以上であることが好ましく、２５ｍＶ以上であることがより好ましく、３０ｍＶ以上であることが好ましい。本発明の一実施形態において、研磨用組成物中の砥粒のゼータ電位は、８０ｍＶ以下であっても、７０ｍＶ以下であっても、６０ｍＶ以下であっても、５０ｍＶ以下であっても、４０ｍＶ以下であってもよい。
　砥粒の表面修飾のステップは主に、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウム等である金属原子Ｍの塩化合物とコロイダルシリカ粒子とを混合するステップと、コロイダルシリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部を金属原子Ｍのカチオンで置換する工程と、を含み得る。金属原子Ｍの塩化合物としては、例えば金属原子Ｍのハロゲン化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩を挙げることができる。金属原子Ｍの塩化合物の具体例として、例えば塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化クロム、臭化クロム、ヨウ化クロム、水酸化クロム、硫酸クロム、硝酸クロム、塩化チタン、臭化チタン、ヨウ化チタン、水酸化チタン、硫酸チタン、硝酸チタン、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、水酸化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、水酸化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化スズ、臭化スズ、ヨウ化スズ、水酸化スズ、硫酸スズ、硝酸スズ、塩化スカンジウム、臭化スカンジウム、ヨウ化スカンジウム、水酸化スカンジウム、硫酸スカンジウム、硝酸スカンジウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、水酸化ガリウム、硫酸ガリウム、硝酸ガリウム等を挙げることができる。上記の金属原子Ｍの塩化合物は単独で使用することもできるし、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。
　本発明の一実施形態において、砥粒の表面修飾を行うために、砥粒が分散してなる分散液中に、砥粒１ｍ２に対して、金属原子Ｍの塩化合物を０．０００１～０．００１０ｇ添加することが好ましく、０．０００２～０．０００８ｇ添加することがより好ましく、０．０００３～０．０００６ｇ添加することがさらに好ましい。
　本実施形態中の特定の金属カチオンで砥粒を表面修飾するメカニズムについて、本発明者は以下のように推論する。なお、下記するメカニズムは推測に基づくものであって、このメカニズムが正確であるか否かが、本発明の技術内容および特許請求の範囲に影響を及ぼすことはない、という点に注意されたい。本明細書では、アルミニウムイオンでコロイダルシリカを修飾する場合を例にして表面修飾のメカニズムを説明する。
　図１は、本発明のいくつかの実施形態による砥粒の表面修飾のステップの説明図である。図１を参照されたい。水中に溶解（分散）されたコロイダルシリカ粒子１０２の表面の状態が図１の左上の四角に示されている。コロイダルシリカ粒子１０２本体はシリカで構成された四面体網状構造である。コロイダルシリカ粒子表面に位置する酸素原子は、一端がケイ素原子と結合し、他端が水素原子と結合してシラノール基を形成する。塩化アルミニウム修飾剤１０４でコロイダルシリカ粒子１０２に修飾を行った後、修飾コロイダルシリカ粒子１１２が形成される。修飾コロイダルシリカ粒子１１２の表面の状態は図１の右上の四角に示すとおりである。修飾コロイダルシリカ粒子１１２本体は同様にシリカで構成された四面体網状構造であるが、コロイダルシリカ粒子表面に位置するシラノール基中の水素原子の一部がアルミニウムイオンで置換されている。図１に示されるように、各アルミニウムイオンは、修飾コロイダルシリカ粒子１１２の表面において２つの酸素原子とそれぞれ結合している。よって、修飾コロイダルシリカ粒子１１２の表面は正に帯電し、負に帯電する塩素イオンが対イオンとなる。
　いくつかの実施形態では、コロイダルシリカ粒子表面に位置するシラノール基中の全ての水素原子がアルミニウムイオンで置換される。かかる実施形態においてはコロイダルシリカ粒子の分散性がより優れたものとなる。別の実施形態では、コロイダルシリカ粒子表面に位置するシラノール基中の水素原子の一部のみがアルミニウムイオンで置換される。
　価数の異なるその他の金属イオンを用いてコロイダルシリカ粒子を表面修飾する場合、金属原子Ｍ（または金属原子Ｍのカチオン）と結合する酸素原子の数も変わり得る。いくつかの実施形態では、図１に示されるように、金属原子Ｍと結合する酸素原子の数は２個である。別のいくつかの実施形態では、金属原子Ｍと結合する酸素原子の数は１個である。また別のいくつかの実施形態では、金属原子Ｍと結合する酸素原子の数は３個である。換言すれば、１個の金属原子Ｍが、１個のシラノール基の１個の酸素原子と結合する；１個の金属原子Ｍが、２個のシラノール基の２個の酸素原子と結合する；あるいは；１個の金属原子Ｍが、３個のシラノール基の３個の酸素原子と結合する。なお、参考のために、図２に未修飾のシリカ砥粒の表面の模式図を示す。このように未修飾のシリカ砥粒の表面はシラノール基のみで覆われている。また、本発明の特定の砥粒と構造的に区別されるものとして認識されるべき砥粒は、図３に示される砥粒である。図３は、一部のケイ素原子がアルミニウム原子に置換されていることを示すシリカ砥粒の表面の模式図である。本発明の砥粒は、シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が、アルミニウム等で置換されている。これに対し、図３の砥粒は、シリカ内部に位置するケイ素原子がアルミニウム原子に置換されている。
　本発明の砥粒としては、合成品を用いることができる他、市販製品を用いることもできる。砥粒の市販製品としては、例えばＬｕｄｏｘ（登録商標）ＣＬ（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製；アルミニウムイオン修飾コロイダルシリカ、対イオンは塩素）等を挙げることができる。
　研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の砥粒の含有量は０．１重量％以上が好ましく、０．５重量％以上であるとより好ましく、１重量％以上であるとさらに好ましい。砥粒の含有量が上記の下限であると、一般的に、樹脂材料または金属材料を含む研磨対象物に対する研磨速度が高まる。一方、本発明の実施形態によれば、研磨用組成物中の砥粒の含有量が１重量％超（あるいは１．５重量％以上）である。このように、特定の金属カチオンで表面修飾を行った砥粒を使用し、かつ、その含有量が１重量％超（あるいは１．５重量％以上）であることによって、樹脂の研磨速度を過剰に高めず、金属の研磨速度を高めることができる。そのため、金属材料の除去速度に対する樹脂材料の除去速度が１．０により近くなる。
　研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の砥粒の含有量は、１０重量％以下が好ましく、８重量％以下であるとより好ましく、５重量％以下であるとさらに好ましく、３重量％以下であると特に好ましい。砥粒の含有量が上記の上限であると、研磨用組成物を用いて研磨対象物に研磨を行う際、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる他、砥粒の凝集が起こりにくくなる。
　よって、本発明の一実施形態によれば、前記研磨用組成物の総重量に対し、前記砥粒の含有量が０．１～１０重量％である。かかる実施形態であることによって、樹脂材料または金属材料を含む研磨対象物に対する研磨速度を高め、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる他、砥粒の凝集が起こりにくくなる。
　砥粒の平均一次粒子径は、３０ｎｍ超が好ましく、４０ｎｍ以上がより好ましく、５０ｎｍ以上であると特に好ましい。砥粒の平均一次粒子径が大きくなるにつれて、樹脂または金属材料を含む研磨対象物に対する研磨速度が高まる。なお、ＢＥＴ法により砥粒の比表面積を測定することができ、測定された比表面積に基づいて、砥粒の平均一次粒子径の値を算出できる。砥粒の平均一次粒子径は１５０ｎｍ以下が好ましく、１３０ｎｍ以下であるとより好ましく、１１０ｎｍ以下であるとさらに好ましく、９０ｎｍ以下であるとさらにより好ましく、７０ｎｍ以下であると最も好ましい。砥粒の平均一次粒子径が小さくなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨対象物に研磨を行う際、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる。
　よって、本発明の一実施形態によれば、前記砥粒の一次粒子径が４０～１５０ｎｍである。かかる実施形態であることによって、樹脂または金属材料を含む研磨対象物に対する研磨速度を高め、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる。
　砥粒の平均二次粒子径は６０ｎｍ以上が好ましく、８０ｎｍ以上であるとより好ましく、１００ｎｍ以上であるとさらに好ましく、１１０ｎｍ以上であることがよりさらに好ましい。砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、樹脂または金属材料を含む研磨対象物に対する研磨速度が高まる。
　砥粒の平均二次粒子径は３００ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以下であるとより好ましく、２００ｎｍ以下であるとさらに好ましく、１５０ｎｍ以下であるよりさらに好ましく、１３５ｎｍ以下であること特に好ましい。砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれ、研磨用組成物を用いて研磨対象物に研磨を行う際、スクラッチのより少ない研磨面を容易に得ることができるようになる。砥粒の平均二次粒子径の値は、適した方法、例えばレーザー光散乱法により測定することができる。
　［ｐＨ調整剤］
　本実施形態の研磨用組成物にはｐＨ調整剤が含まれうる。別の観点では、研磨用組成物のｐＨ値を、２を超えて７以下である範囲に調整するのに用いるｐＨ調整剤が含まれうる。ｐＨ調整剤により、研磨用組成物のｐＨ値を、２を超えて７以下である範囲に調整することができる。ｐＨ調整剤としては、公知の酸または塩基が挙げられる。研磨用組成物のｐＨが２．０以下である、あるいは、ｐＨが７．０超であると樹脂材料の研磨速度が著しく低くなる（実施例２と比較例１の対比、実施例１３と比較例２の対比）。つまり、本発明は、ｐＨ２．０、７．０に樹脂材料の研磨速度の関連する臨界点を見出したことにより創作された点も特徴である。
　本実施形態の研磨用組成物に用いられるｐＨ調整剤としての酸は、無機酸または有機酸であってもよいし、また、キレート剤であってもよい。ｐＨ調整剤として使用できる無機酸の具体例としては、例えば、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、フッ化水素酸（ＨＦ）、硼酸（Ｈ３ＢＯ３）、炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、次亜リン酸（Ｈ３ＰＯ２）、亜リン酸（Ｈ３ＰＯ３）およびリン酸（Ｈ３ＰＯ４）を挙げることができる。これら無機酸のうち好ましいのは塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸である。
　ｐＨ調整剤として使用できる有機酸の具体例としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２－メチル酪酸、ｎ－ヘキサン酸、３，３－ジメチル酪酸、２－エチル酪酸、４－メチルペンタン酸、ｎ－ヘプタン酸、２－メチルヘキサン酸、ｎ－オクタン酸、２－エチルヘキサン酸、安息香酸、ヒドロキシ酢酸（ｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ）、サリチル酸（ｓａｌｉｃｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、グリセリン酸（ｇｌｙｃｅｒｉｃ　ａｃｉｄ）、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、マロン酸（ｍａｌｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）、コハク酸（ｓｕｃｃｉｎｉｃ　ａｃｉｄ）、グルタル酸（ｇｌｕｔａｒｉｃ　ａｃｉｄ）、アジピン酸（ａｄｉｐｉｃ　ａｃｉｄ）、ピメリン酸（ｐｉｍｅｌｉｃ　ａｃｉｄ）、マレイン酸（ｍａｌｅｉｃ　ａｃｉｄ）、フタル酸（ｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、リンゴ酸（ｍａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、酒石酸（ｔａｒｔａｒｉｃ　ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ　ａｃｉｄ）、乳酸（ｌａｃｔｉｃ　ａｃｉｄ）、グリオキシル酸（ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、２－フランカルボン酸（２－ｆｕｒａｎｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、２，５－フランジカルボン酸（２，５－ｆｕｒａｎｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、３－フランカルボン酸（３－ｆｕｒａｎｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、２－テトラヒドロフランカルボン酸（２－ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ　ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ　ａｃｉｄ）、メトキシ酢酸（ｍｅｔｈｏｘｙａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ）、メトキシフェニル酢酸（ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ）およびフェノキシ酢酸（Ｐｈｅｎｏｘｙａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ）を挙げることができる。メタンスルホン酸（ｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）、エタンスルホン酸（ｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）およびイセチオン酸（２－ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）等の有機硫酸を使用してもよい。これら有機酸のうち好ましいのは、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸および酒石酸等のジカルボン酸、ならびにクエン酸等のトリカルボン酸である。
　本発明の一実施形態において、研磨用組成物に用いられるｐＨ調整剤としての酸と、金属研磨促進剤とは異なる種類である。本発明の一実施形態において、研磨用組成物に用いられるｐＨ調整剤としての酸が、アミノ酸を含まない。
　本実施形態の研磨用組成物に用いられるｐＨ調整剤としての塩基は、例えば、アルカリ金属の水酸化物または塩、第２族元素の水酸化物または塩、水酸化第四級アンモニウムまたはその塩、アンモニア、アミン等が挙げられる。アルカリ金属の具体例としては、カリウム、ナトリウム等が挙げられる。
　研磨用組成物がアルカリ性である（つまり、ｐＨが７より大きい）と、砥粒表面のゼータ電位が負の方向にシフトされることで、樹脂材料との反発が弱くなるため、樹脂材料の研磨速度低下を引き起こす。本実施形態の研磨用組成物のｐＨ値は酸性または中性であるため、樹脂材料の研磨速度を効果的に向上させることができる。より具体的に言うと、本実施形態の研磨用組成物のｐＨ値の上限値は、７未満であると好ましく、６．５以下であるとより好ましく、６．２以下であるとさらに好ましく、６未満であっても、５以下であっても、５未満であってもよい。研磨用組成物のｐＨ値が低すぎると、樹脂材料の除去速度を有効に高めることが難しくなる。また、研磨用組成物のｐＨ値が低すぎると、廃液処理の負担が増してしまう。本実施形態の研磨用組成物のｐＨ値の下限値は、２より大きく、３以上であると好ましく、３より大きいとより好ましく、４以上であることがさらに好ましく、４より大きいとよりさらに好ましく、５超であるとよりさらに好ましく、５．５以上であるとよりさらに好ましく、５．８以上であるとよりさらに好ましい。本発明の研磨用組成物のｐＨ値は酸性または中性であるため、金属材料の腐蝕を抑えることができ、ひいては金属構造の表面平坦性および品質を改善することができる。
　本発明の一実施形態において、段差を解消する観点からは、６．５以下であると好ましく、６．２以下であるとより好ましく、６未満であるとさらに好ましく、５以下であるとよりさらに好ましく、５未満であるとよりさらに好ましい。本発明の一実施形態において、段差を解消する観点からは、２より大きく、３以上であると好ましく、３より大きいとより好ましく、４以上であることがさらに好ましく、４より大きいとよりさらに好ましい。
　［分散媒］
　本実施形態の研磨用組成物には分散媒（“溶媒”と称してもよい）が含まれる。分散媒は、研磨用組成物中の各成分を分散または溶解させるために用いることができる。本実施形態において、研磨用組成物は、分散媒として水を含んでいてよい。他の成分の作用を阻害することを抑えるという観点から、できる限り不純物を含まない水が好ましい。より具体的には、イオン交換樹脂で不純物イオンを除去した後、フィルターを通して異物を除去した純水もしくは超純水、または蒸留水が好ましい。
　［酸化剤］
　本発明の研磨方法で使用する研磨用組成物には、必要に応じて、さらに酸化剤が含まれていてもよい。研磨用組成物に含まれる酸化剤の種類に特に制限はないが、０．５Ｖ以上の標準電極電位を有するものであると好ましい。０．５Ｖ未満の標準電極電位を有する酸化剤を使用した場合に比して、０．５Ｖ以上の標準電極電位を有する酸化剤の使用は、研磨用組成物を用いて行う金属材料部分の研磨速度をさらに高めるのに有用である。これにより研磨プロセスに要する時間を短縮することができ、研磨プロセスの効率が高まる。０．５Ｖ以上の標準電極電位を有する酸化剤の具体例としては、例えば、過酸化水素（１．７Ｖ）、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、有機酸化剤、オゾン水、銀（ＩＩ）の塩、鉄（ＩＩＩ）の塩および過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、ペルオキソりん酸（ｐｅｒｏｘｏｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ　ａｃｉｄ）、過ほう酸（ｐｅｒｏｘｏｂｏｒｉｃ　ａｃｉｄ）、過ギ酸（ｐｅｒｆｏｒｍｉｃ　ａｃｉｄ）、過酢酸（ｐｅｒａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ）、過安息香酸（ｐｅｒｂｅｎｚｏｉｃ　ａｃｉｄ）、過フタル酸（Ｐｅｒｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）、次亜塩素酸（ｈｙｐｏｃｈｌｏｒｏｕｓ　ａｃｉｄ）、次亜臭素酸（ｈｙｐｏｂｒｏｍｏｕｓ　ａｃｉｄ）、次亜ヨウ素酸（ｈｙｐｏｉｏｄｏｕｓ　ａｃｉｄ）、塩素酸（ｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ）、亜塩素酸（ｃｈｌｏｒｏｕｓ　ａｃｉｄ）、過塩素酸（ｐｅｒｃｈｌｏｒｉｃ　ａｃｉｄ）、臭素酸（ｂｒｏｍｉｃ　ａｃｉｄ）、ヨウ素酸（ｉｏｄｉｃ　ａｃｉｄ）、過ヨウ素酸（ｐｅｒｉｏｄｉｃ　ａｃｉｄ）（１．６Ｖ）、過硫酸（ｐｅｒｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ）（２．０Ｖ）、ジクロロイソシアヌル酸（ｄｉｃｈｌｏｒｏｉｓｏｃｙａｎｕｒｉｃ　ａｃｉｄ）、トリクロロイソシアヌル酸（ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｉｓｏｃｙａｎｕｒｉｃ　ａｃｉｄ）ならびにこれらの塩を挙げることができる。これら酸化剤は単独で使用してもよいし、または２種類以上を混合して使用してもよい。
　上記酸化剤のうち、研磨用組成物を用いて行う金属部分の研磨速度を有効に高めるという点について考えれば、過酸化水素、過ヨウ素酸またはその塩、過硫酸またはその塩、ジクロロイソシアヌル酸またはその塩、トリクロロイソシアヌル酸またはその塩が好ましく、過酸化水素、過ヨウ素酸およびその塩、過硫酸およびその塩からなる群より選ばれる少なくとも１種が特に好ましい。
　なお、標準電極電位とは、酸化反応に関与するすべての化学種が標準状態となっているときの電極電位のことをいい、下記の式１で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式１中、Ｅ０は標準電極電位であり、△Ｇ０は酸化反応の標準ギブス（Ｇｉｂｂｓ）エネルギー変化であり、Ｋはその平衡定数であり、Ｆはファラデー定数であり、Ｔは絶対温度であり、ｎは酸化反応に関与する電子数である。数式１からわかるように、標準電極電位は温度に伴って変動するため、本明細書では、２５℃における標準電極電位を採用する。なお、水溶液系の標準電極電位については、例えば改定４版化学便覧（基礎編）ＩＩ，ｐｐ４６４～４６８（日本化学会編）に記載されている。
　本実施形態の研磨用組成物が酸化剤を含む場合、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、酸化剤の含有量は０．００１重量％以上が好ましく、０．０１重量％であるとより好ましく、０．０５重量％以上であるとさらに好ましい。酸化剤の含有量が上記の下限になると、研磨用組成物による金属材料部分の研磨速度がより高まり得る。
　本実施形態の研磨用組成物が酸化剤を含む場合、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、酸化剤の含有量は、１０重量％以下が好ましく、５重量％以下であるとより好ましく、１重量％以下であるとさらに好ましく、０．５重量％以下であるとよりさらに好ましい。酸化剤の含有量が上記の上限になると、研磨用組成物による研磨対象物表面の過剰な酸化が起こりにくくなり、面荒れの少ない研磨面を得ることができる他、研磨後の研磨用組成物の処理の負担（つまり廃液処理の負担）を軽減することもできる。
　［金属研磨促進剤］
　本実施形態の研磨用組成物には、必要に応じて、さらに金属研磨促進剤が含まれていてもよい。研磨用組成物中に金属研磨促進剤を添加すると、金属研磨促進剤が有するエッチング作用により、研磨用組成物による金属材料部分の研磨速度がさらに高まるという有利な効果がある。これにより、研磨プロセスにかかる時間を短縮することができ、ひいては研磨プロセスの効率が向上する。
　金属研磨促進剤には、例えば無機酸、有機酸、アミノ酸、ニトリル化合物およびキレート剤等を用いることができる。
　無機酸の具体例としては、硫酸、硝酸、ホウ酸、炭酸等が挙げられる。有機酸の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、２－メチル酪酸、ｎ－ヘキサン酸、３，３－ジメチル酪酸、２－エチル酪酸、４－メチルペンタン酸、ｎ－ヘプタン酸、２－メチルヘキサン酸、ｎ－オクタン酸、２－エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸等が挙げられる。メタンスルホン酸、エタンスルホン酸およびイセチオン酸等の有機硫酸も使用可能である。無機酸または有機酸の代わりにあるいは無機酸または有機酸と組み合わせて、無機酸または有機酸のアルカリ金属塩等の塩を用いてもよい。
　アミノ酸の具体例としては、グリシン（ｇｌｙｃｉｎｅ）、α－アラニン、β－アラニン、Ｎ－メチルグリシン、Ｎ，Ｎ－ジメチルグリシン、２－アミノ酪酸、ノルバリン、バリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、サルコシン、オルニチン、リシン、タウリン、セリン、トレオニン、ホモセリン、チロシン、ビシン（ｂｉｃｉｎｅ）、トリシン（ｔｒｉｃｉｎ）、３，５－ジヨード－チロシン、β－（３，４－ジヒドロキシフェニル）－アラニン、チロキシン（ｔｈｙｒｏｘｉｎ）、４－ヒドロキシ－プロリン、システイン、メチオニン、エチオニン、ランチオニン（ｌａｎｔｈｉｏｎｉｎｅ）、シスタチオニン（ｃｙｓｔａｔｈｉｏｎｉｎｅ）、シスチン、システイン酸（ｃｙｓｔｅｉｃ　ａｃｉｄ）、アスパラギン酸、グルタミン酸、Ｓ－（カルボキシメチル）－システイン、４－アミノ酪酸、アスパラギン、グルタミン、アザセリン（ａｚａｓｅｒｉｎｅ）、アルギニン、カナバニン（ｃａｎａｖａｎｉｎｅ）、シトルリン、δ－ヒドロキシ－リシン、クレアチン、ヒスチジン（ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ）、１－メチル－ヒスチジン、３－メチル－ヒスチジン、トリプトファン等が挙げられる。中でもグリシン、ヒスチジン、アラニン、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、グリコール酸、イセチオン酸またはそれらの塩が好ましい。
　ニトリル化合物の具体例としては、例えば、アセトニトリル、アミノアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル等が挙げられる。キレート剤の具体例としては、ニトリロ三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリメチレンホスホン酸、エチレンジアミン－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチレンスルホン酸、トランスシクロヘキサンジアミン四酢酸、１，２－ジアミノプロパン四酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、エチレンジアミンオルトヒドロキシフェニル酢酸、エチレンジアミンジ琥珀酸（ＳＳ体）、Ｎ－（２－カルボキシラートエチル）－Ｌ－アスパラギン酸、β－アラニンジ酢酸、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸、１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸、Ｎ，Ｎ’－ビス（２－ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン－Ｎ，Ｎ’－ジ酢酸、１，２－ジヒドロキシベンゼン－４，６－ジスルホン酸等が挙げられる。
　上記金属研磨促進剤は、単独で使用することも、２種以上を組み合わせて使用することもできる。上記金属研磨促進剤のうち、研磨用組成物による金属材料部分の研磨速度を有効に高めるという点から、無機酸、有機酸、またはアミノ酸が好ましく、カルボン酸またはアミノ酸であるとより好ましく、グリシンまたはヒスチジンであると特に好ましく、ヒスチジンが最も好ましい。よって、本発明の一実施形態において、金属研磨促進剤はカルボン酸およびアミノ酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である。かかる実施形態であることによって、金属を容易に溶解し、研磨速度を向上させることができるとの技術的効果を有する。本発明の一実施形態によれば、前記アミノ酸の窒素原子数が、３～４である、または、構造中に複素環を有する。かような実施形態であることによって本発明の所期の効果を効率的に奏する。本発明の一実施形態によれば、複素環が、それぞれ独立して、１～３個、１～２個、あるいは、１個の、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する。
　本実施形態の研磨用組成物が金属研磨促進剤を含むとき、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の金属研磨促進剤の含有量は、０．０１重量％以上が好ましく、０．０５重量％以上であるとより好ましく、０．１重量％以上であると特に好ましい。金属研磨促進剤の含有量が上記の下限であると、研磨用組成物の金属材料部分に対する研磨速度をさらに高めることができる。
　本実施形態の研磨用組成物が金属研磨促進剤を含むとき、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の金属研磨促進剤の含有量は、１０重量％以下が好ましく、５重量％以下であるとより好ましく、３重量％以下であると特に好ましく、１重量％以下であると特に好ましく、０．４重量％以下であることも好ましい。金属研磨促進剤の含有量が上記の上限であると、研磨対象物の金属材料が過度にエッチングされるのを回避することができる上、研磨後の廃液処理の負担も軽減され得る。なお、本発明の一実施形態によれば、金属研磨促進剤の含有量が、０．３質量％以下であってもよく、かかる実施形態によれば、樹脂材料の研磨速度をより高めることができる。また、本発明の一実施形態によれば、金属研磨促進剤の含有量が、０．３質量％超であってもよく、かかる実施形態によれば、金属材料の研磨速度をより高めることができる。
　［金属防食剤］
　本実施形態の研磨用組成物中に、必要に応じて金属防食剤がさらに含まれていてもよい。研磨用組成物中に金属防食剤を加えることにより、研磨用組成物を用いた研磨で配線の脇に凹みが生じるのをより抑えることができる。さらに、金属材料の腐蝕の発生を抑えるかまたは回避することができ、ひいては金属構造の表面平坦性および品質を改善することができる。また、樹脂および金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨するに際し、研磨対象物の表面平坦性を良好にすることができ、かつ研磨により研磨対象物表面にできる段差をさらに減らすことができる。
　使用可能な金属防食剤は、特に制限されないが、好ましくは複素環式化合物または界面活性剤である。複素環式化合物中の複素環の員数は特に限定されない。また、複素環式化合物は、単環化合物であってもよいし、縮合環を有する多環化合物であってもよい。該金属防食剤は、単独でもまたは２種以上混合して用いてもよい。また、該金属防食剤は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。
　金属防食剤として使用可能な複素環化合物の具体例としては、例えば、ピロール化合物、ピラゾール化合物、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、ピリジン化合物、ピラジン化合物、ピリダジン化合物、ピリンジン化合物、インドリジン（ｉｎｄｏｌｉｚｉｎｅ）　化合物、インドール化合物、イソインドール化合物、インダゾール化合物、プリン化合物、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）　化合物、キノリン化合物、イソキノリン化合物、ナフチリジン化合物、フタラジン化合物、キノキサリン化合物、キナゾリン化合物、シンノリン化合物、ブテリジン化合物、チアゾール化合物、イソチアゾール化合物、オキサゾール化合物、イソオキサゾール化合物、フラザン化合物等の含窒素複素環化合物が挙げられる。
　さらに具体的な例を挙げると、ピラゾール化合物の例としては、例えば、１Ｈ－ピラゾール、４－ニトロ－３－ピラゾールカルボン酸、３，５－ピラゾールカルボン酸、３－アミノ－５－フェニルピラゾール、５－アミノ－３－フェニルピラゾール、３，４，５－トリブロモピラゾール、３－アミノピラゾール、３，５－ジメチルピラゾール、３，５－ジメチル－１－ヒドロキシメチルピラゾール、３－メチルピラゾール、１－メチルピラゾール、３－アミノ－５－メチルピラゾール、４－アミノ－ピラゾロ［３，４－ｄ］ピリミジン、アロプリノール（ａｌｌｏｐｕｒｉｎｏｌ）、４－クロロ－１Ｈ－ピラゾロ［３，４－Ｄ］ピリミジン、３，４－ジヒドロキシ－６－メチルピラゾロ（３，４－Ｂ）－ピリジン、６－メチル－１Ｈ－ピラゾロ［３，４－ｂ］ピリジン－３－アミン等が挙げられる。　　　
　イミダゾール化合物の例としては、例えば、イミダゾール、１－メチルイミダゾール、２－メチルイミダゾール、４－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルピラゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－イソプロピルイミダゾール、ベンゾイミダゾール、５，６－ジメチルベンゾイミダゾール、２－アミノベンゾイミダゾール、２－クロロベンゾイミダゾール、２－メチルベンゾイミダゾール、２－（１－ヒドロキシエチル）ベンズイミダゾール、２－ヒドロキシベンズイミダゾール、２－フェニルベンズイミダゾール、２，５－ジメチルベンズイミダゾール、５－メチルベンゾイミダゾール、５－ニトロベンズイミダゾール、１Ｈ－プリン等が挙げられる。
　トリアゾール化合物の例としては、例えば、１，２，３－トリアゾール、１，２，４－トリアゾール、１－メチル－１，２，４－トリアゾール、メチル－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－カルボキシレート、１，２，４－トリアゾール－３－カルボン酸、１，２，４－トリアゾール－３－カルボン酸メチル、１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－チオール、３，５－ジアミノ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－１，２，４－トリアゾール－５－チオール、３－アミノ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－５－ベンジル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３－アミノ－５－メチル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、３－ニトロ－１，２，４－トリアゾール、３－ブロモ－５－ニトロ－１，２，４－トリアゾール、４－（１，２，４－トリアゾール－１－イル）フェノール、４－アミノ－１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－３，５－ジプロピル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－３，５－ジメチル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、４－アミノ－３，５－ジペプチル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール、５－メチル－１，２，４－トリアゾール－３，４－ジアミン、１Ｈ－ベンゾトリアゾール（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ）　、１－ヒドロキシベンゾトリアゾール、１－アミノベンゾトリアゾール、１－カルボキシベンゾトリアゾール、５－クロロ－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５－ニトロ－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５－カルボキシ－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５－メチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５，６－ジメチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、１－（１’，２’－ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］－５－メチルベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］－４－メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。
　テトラゾール化合物の例としては、例えば、１Ｈ－テトラゾール、５－メチルテトラゾール、５－アミノテトラゾール、および５－フェニルテトラゾール等が挙げられる。
　インダゾール化合物の例としては、例えば、１Ｈ－インダゾール、５－アミノ－１Ｈ－インダゾール、５－ニトロ－１Ｈ－インダゾール、５－ヒドロキシ－１Ｈ－インダゾール、６－アミノ－１Ｈ－インダゾール、６－ニトロ－１Ｈ－インダゾール、６－ヒドロキシ－１Ｈ－インダゾール、３－カルボキシ－５－メチル－１Ｈ－インダゾール等が挙げられる。
　インドール化合物の例としては、例えば１Ｈ－インドール、１－メチル－１Ｈ－インドール、２－メチル－１Ｈ－インドール、３－メチル－１Ｈ－インドール、４－メチル－１Ｈ－インドール、５－メチル－１Ｈ－インドール、６－メチル－１Ｈ－インドール、７－メチル－１Ｈ－インドール、４－アミノ－１Ｈ－インドール、５－アミノ－１Ｈ－インドール、６－アミノ－１Ｈ－インドール、７－アミノ－１Ｈ－インドール、４－ヒドロキシ－１Ｈ－インドール、５－ヒドロキシ－１Ｈ－インドール、６－ヒドロキシ－１Ｈ－インドール、７－ヒドロキシ－１Ｈ－インドール、４－メトキシ－１Ｈ－インドール、５－メトキシ－１Ｈ－インドール、６－メトキシ－１Ｈ－インドール、７－メトキシ－１Ｈ－インドール、４－クロロ－１Ｈ－インドール、５－クロロ－１Ｈ－インドール、６－クロロ－１Ｈ－インドール、７－クロロ－１Ｈ－インドール、４－カルボキシ－１Ｈ－インドール、５－カルボキシ－１Ｈ－インドール、６－カルボキシ－１Ｈ－インドール、７－カルボキシ－１Ｈ－インドール、４－ニトロ－１Ｈ－インドール、５－ニトロ－１Ｈ－インドール、６－ニトロ－１Ｈ－インドール、７－ニトロ－１Ｈ－インドール、４－ニトリル－１Ｈ－インドール、５－ニトリル－１Ｈ－インドール、６－ニトリル－１Ｈ－インドール、７－ニトリル－１Ｈ－インドール、２，５－ジメチル－１Ｈ－インドール、１，２－ジメチル－１Ｈ－インドール、１，３－ジメチル－１Ｈ－インドール、２，３－ジメチル－１Ｈ－インドール、５－アミノ－２，３－ジメチル－１Ｈ－インドール、７－エチル－１Ｈ－インドール、５－（アミノメチル）インドール、２－メチル－５－アミノ－１Ｈ－インドール、３－ヒドロキシメチル－１Ｈ－インドール、６－イソプロピル－１Ｈ－インドール、５－クロロ－２－メチル－１Ｈ－インドール等が挙げられる。
　これらの中でも好ましい複素環化合物はトリアゾール化合物であり、特に、１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５－メチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、５，６－ジメチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］－５－メチルベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（ヒドロキシエチル）アミノメチル］－４－メチルベンゾトリアゾール、１，２，３－トリアゾール、および１，２，４－トリアゾールが好ましい。これらの複素環化合物は、研磨対象物表面への化学的または物理的吸着力が高いため、研磨対象物表面により強固な保護膜を形成することができ、ひいては金属材料の腐蝕を有効に抑制することが可能となる。このことは、本発明の研磨用組成物を用いて研磨した後の、研磨対象物の表面の平坦性を向上させる上で有利である。
　本実施形態の研磨用組成物が金属防食剤を含むとき、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の金属防食剤の含有量は、０．００１重量％以上が好ましく、０．００５重量％以上であるとより好ましく、０．０１重量％以上であると特に好ましい。金属防食剤の含有量が上記の下限であると、金属材料の腐蝕を有効に抑えることができる。
　本実施形態の研磨用組成物が金属防食剤を含むとき、研磨用組成物の総量を１００重量％とすると、研磨用組成物中の金属防食剤の含有量は、５重量％以下が好ましく、１重量％以下であるとより好ましく、０．５重量％以下であると特に好ましく、０．１重量％以下であると最も好ましい。金属防食剤の含有量が上記の上限であると、研磨対象物の金属材料の研磨速度が過度に低下するのを回避することができる。これにより、研磨により研磨対象物表面にできる段差を低減することができる。さらに、研磨後の廃液処理の負担を軽減することもできる。
　以上より、本発明の一実施形態において、必要に応じ標準電極電位が０．５Ｖ以上である酸化剤と、必要に応じ金属研磨促進剤と、必要に応じ金属防食剤と、をさらに含む研磨用組成物が好ましい。かかる実施形態であることによって、本発明の所期の効果を効率的に奏する。本発明の一実施形態において、標準電極電位が０．５Ｖ以上である酸化剤と、金属研磨促進剤と、金属防食剤および酸化剤の少なくとも一方と、をさらに含む研磨用組成物が提供される。
　［その他の成分］
　本発明の研磨方法で用いる研磨用組成物中に、必要に応じて、キレート剤、水溶性高分子、防腐剤、防カビ剤等その他の成分がさらに含まれていてもよい。
　［研磨方法および基板の製造方法］
　上述したように、本発明に係る研磨用組成物は、樹脂材料および金属材料で形成されたパターン化構造を含む基板を研磨するのに特に適している。よって、本発明は、本発明に係る研磨用組成物で樹脂材料および必要に応じ金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨する研磨方法を提供する。例えば、かかる研磨対象物は、ポリイミドおよび銅で形成されたパターン化構造を含む基板とすることができる。また、本発明は、本発明に係る研磨用組成物を用いて樹脂および必要に応じ金属材料で形成されたパターン化構造を含む基板に対し研磨を行うステップを含む基板の製造方法を提供する。かかる基板は例えばポリイミドおよび銅で形成されたパターン化構造を含み得る。樹脂材料および金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨する際、研磨により研磨対象物表面に形成される段差を有効に低減させるためには、樹脂材料の除去速度の金属材料の除去速度に対する比が１．０に近ければ近い程よい。より具体的に言えば、特定の研磨圧力（例えば５ｐｓｉ）で樹脂材料および金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨するとき、樹脂材料の除去速度Ｒ１の金属材料の除去速度Ｒ２に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は１．０に近い程好ましい。いくつかの実施形態では、研磨圧力が５ｐｓｉであるときの、研磨用組成物の樹脂材料に対する除去速度を第１の除去速度Ｒ１とし、研磨用組成物の金属材料に対する除去速度を第２の除去速度Ｒ２とした場合、第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は０．５～６．０である。別のいくつかの実施形態では、上記第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は０．５～４．０である。また別のいくつかの実施形態では、上記第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値（Ｒ１／Ｒ２）は０．８～３．０（あるいは、０．８～１．５）である。
　研磨ステップで使用する研磨装置として、一般的な化学機械研磨プロセスで用いる研磨装置を使用することができる。かかる研磨装置には、研磨対象物を保持するキャリアおよび回転数を変更することのできるモーター等が設置されていると共に、研磨パッド（または研磨布）を貼り付けることのできる研磨定盤を備える。
　上記研磨パッドに特に制限はなく、一般の不織布、ポリウレタン樹脂製パッド、および多孔質フッ素樹脂製パッド等を使用することが可能である。さらに、必要に応じて、研磨パッドに溝加工を施すこともでき、これにより、研磨用組成物が研磨パッドの溝中にたまるようになる。
　研磨ステップのパラメータ条件にも特に制限はなく、実際の必要に応じて調整を行うことができる。例えば、研磨定盤の回転速度は１０～５００ｒｐｍとすることができ、キャリアの回転速度は１０～５００ｒｐｍとすることができ、研磨用組成物の流量は１０～５００ｍｌ／ｍｉｎとすることができる。研磨用組成物を研磨パッドへ供給する方法にも特に制限はなく、例えば、ポンプ等による連続供給の方法を採用できる。
　研磨ステップ終了後、水流中で研磨対象物を洗浄し、回転乾燥機等で研磨対象物に付着している水滴を飛ばして乾燥し、平坦な表面を有する、段差の無い基板を得る。
　［実施例］
　以下の実施例および比較例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施例のみに限定されることはない。また、本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０～２５℃）／相対湿度４０～５０％ＲＨの条件下で行っている。
　［研磨用組成物の調製］
　下表１に示される組成に従って、砥粒、ｐＨ調整剤、金属研磨促進剤、金属防食剤、酸化剤を分散媒（超純水）中で混合し（混合温度：約２５℃、混合時間：約１０分）、研磨用組成物を調製した。表１に示される砥粒は、市販製品を用いることができ、或いは表面を修飾するための化学品（例えば、塩化アルミニウム、ＡＰＴＥＳ、スルホン酸等、本実施例では塩化アルミニウム）を表面が未修飾の砥粒に添加することにより得られる。研磨用組成物のｐＨを、ｐＨメーター（堀場製作所製ＬＡＱＵＡ）を用いて確認した（ｐＨ値測定時の研磨用組成物温度は２５℃）。また、表１中の“－”はその成分を添加していないことを表す。表１における各成分の詳細は以下のとおりである。
　砥粒Ａ：表面をアルミニウムイオンで修飾したコロイダルシリカ（一次粒子径：６０ｎｍ；二次粒子径：１２０ｎｍ）
　砥粒Ｂ：表面が未修飾のコロイダルシリカ（一次粒子径：３０ｎｍ；二次粒子径：６０ｎｍ）
　砥粒Ｃ：砥粒Ｂの表面をアミノプロピルトリエトキシシラン（ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ，　ＡＰＴＥＳ）で修飾した砥粒（一次粒子径：３０ｎｍ；二次粒子径：６０ｎｍ；ＡＰＴＥＳ修飾剤の濃度は１．３Ｍ）
　砥粒Ｄ：砥粒Ｂの表面をスルホン酸（ｓｕｌｆｏｎｉｃ　ａｃｉｄ）で修飾した砥粒（一次粒子径：３０ｎｍ；二次粒子径：６０ｎｍ）
　砥粒Ｅ：表面が未修飾のコロイダルシリカ（一次粒子径：６０ｎｍ；二次粒子径：１２０ｎｍ）
　砥粒Ｆ：砥粒Ｅの表面をアミノプロピルトリエトキシシランで修飾した砥粒（一次粒子径：６０ｎｍ；二次粒子径：１２０ｎｍ；ＡＰＴＥＳ修飾剤の濃度は１．３Ｍ）
　砥粒Ｇ：砥粒Ｅの表面をアミノプロピルトリエトキシシランで修飾した砥粒（一次粒子径：６０ｎｍ；二次粒子径：１２０ｎｍ；ＡＰＴＥＳ修飾剤の濃度は３．７Ｍ）
　砥粒Ｈ：砥粒Ｅの表面をアミノプロピルトリエトキシシランで修飾した砥粒（一次粒子径：６０ｎｍ；二次粒子径：１２０ｎｍ；ＡＰＴＥＳ修飾剤の濃度は５．０Ｍ）。
　Ｈ２Ｏ２：過酸化水素（濃度：３１％）：標準電極電位１．７Ｖ、
　塩酸：（濃度：３７％）、
　コハク酸：（純度：９９．９％）、
　Ｇｌｙ：グリシン（純度：１００％）、
　Ｌ－Ｈｉｓ：Ｌ－ヒスチジン（純度：９８％）、
　ＢＴＡ：ベンゾトリアゾール（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌｅ；純度：９９．９％）。
　〔砥粒Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆ～Ｈの作製方法〕
　砥粒Ａ：シリカ微粒子がシリカ濃度２０質量％で分散してなるシリカゾル（砥粒Ｅと同様のもの）１Ｌを、温度０～１５℃の範囲に維持し、攪拌又は循環させながら、塩化アルミニウム４．０ｇを添加した。
　砥粒Ｃ：純水を分散媒とし、コロイダルシリカ（砥粒Ｂと同様のもの）を２０質量％で含むコロイダルシリカ分散液を用意した。前記コロイダルシリカ分散液１Ｌに対して、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）１．３ｍｍｏｌ（３．７ｍｍｏｌ、５．０ｍｍｏｌ）をゆっくり（約５秒に１滴、１滴約０．０３ｇ）加えた。添加の間、コロイダルシリカ分散液を攪拌機で３００～４００ｒｐｍの速度で攪拌した。ＡＰＴＥＳの添加が終了した後、室温（２５℃）で５時間攪拌を続けた。
　砥粒Ｄ：純水を分散媒とし、コロイダルシリカ（砥粒Ｂと同様のもの）を２０質量％で含むコロイダルシリカ分散液を用意した。前記コロイダルシリカ分散液１Ｌに対して、シランカップリング剤として３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン１．２ｇを加え、沸点で還流して熱熟成を行った。その後、容量を一定に保つために純水を追加しながらメタノール及びアンモニアを水置換し、ｐＨが８以下になった時点で一旦シリカゾルの液温を室温に下げた。次に３５％過酸化水素水を１０．７ｇ添加して再び加熱し、８時間反応を続け、室温まで冷却後、スルホン酸修飾水性アニオンシリカゾルを得た。
　砥粒Ｆ、Ｇ、Ｈ：純水を分散媒とし、コロイダルシリカ（砥粒Ｅと同様のもの）を２０質量％で含むコロイダルシリカ分散液を用意した。前記コロイダルシリカ分散液１Ｌに対して、（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）１．３ｍｍｏｌ（３．７ｍｍｏｌ、５．０ｍｍｏｌ）をゆっくり（約５秒に１滴、１滴約０．０３ｇ）加えた。
添加の間、コロイダルシリカ分散液を攪拌機で３００～４００ｒｐｍの速度で攪拌した。ＡＰＴＥＳの添加が終了した後、室温（２５℃）で５時間攪拌を続けた。
　［表面ゼータ電位の測定］
　研磨用組成物に含まれる砥粒の表面ゼータ電位を、界面電位分析器（Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ　Ｄｙｎａｍｉｃｓ社製、Ｚｅｔａ　Ｐｒｏｂｅ　Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用い、多重周波数電気音響（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｃｏｕｓｔｉｃ）法により測定した。
　［除去速度の測定］
　上記にて得られた研磨用組成物を用い、以下の研磨条件下でポリイミド基板（ＳＶＭ製：膜厚５００００Å）および銅基板（ＳＶＭ製：膜厚４００００Å）を研磨したときの研磨速度を測定した。
　研磨装置：片面ＣＭＰ研磨装置（ＦＲＥＸ　３００Ｅ：荏原製作所製）
　研磨パッド：ポリウレタン製パッド
　定盤回転速度：１１０ｒｐｍ
　キャリア回転速度：１１０ｒｐｍ
　研磨用組成物の流量：３００ｍＬ／ｍｉｎ
　研磨時間：６０ｓｅｃ
　研磨圧力：２ｐｓｉ（約１３．８ｋＰａ）または５ｐｓｉ（３４．５ｐｓｉ）。
　研磨対象物の研磨前および研磨後の厚さは、ポリイミド基板については光干渉式膜厚測定システム（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＡＳＥＴ－Ｆ５Ｘ）により測定し、銅基板についてはシート抵抗器（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＯｍｎｉＭａｐ　ＲＳ－１００）により測定した。除去速度は次式により算出した。
　除去速度＝｛［研磨前の厚さ］－［研磨後の厚さ］｝／［処理時間］
　上式中、厚さの単位はÅ、処理時間の単位は分、除去速度の単位は（Å／ｍｉｎ）である。
　［除去速度の比の値の計算］
　上記の研磨圧力（つまり２ｐｓｉまたは５ｐｓｉ）下で研磨ステップを行い、上式によりポリイミド基板のこの研磨圧力における除去速度ＲＰＩを求めた。同じように、上記の研磨圧力（つまり５ｐｓｉ）下で研磨ステップを行い、上式により銅基板のこの研磨圧力における除去速度ＲＣｕを求めた。研磨圧力５ｐｓｉのときのポリイミド基板の除去速度ＲＰＩの銅基板の除去速度ＲＣｕに対する比の値（ＲＰＩ／ＲＣｕ）を計算した。かかる除去速度の比の値（ＲＰＩ／ＲＣｕ）は、この特定の研磨圧力（つまり５ｐｓｉ）下における樹脂材料（つまりＰＩ）の除去速度の金属材料（つまり銅）の除去速度に対する比を表すのに用いることができる。除去速度の比の値（ＲＰＩ／ＲＣｕ）が大きいほど、樹脂材料の除去速度の金属材料の除去速度に対する比はより大きいということである。各実施例と比較例のポリイミド基板の除去速度ＲＰＩ、銅基板の除去速度ＲＣｕおよび／またはポリイミド基板の除去速度ＲＰＩの銅基板の除去速度ＲＣｕに対する比の値（ＲＰＩ／ＲＣｕ）が表１に示されている。
　［Ｃｕエッチングレート］
　（試験条件）
　実施例１～１３および比較例１～９において、試験片としては、表面に厚さ１０，０００Åの銅膜を形成したシリコンウェーハ（２００ｍｍ、ブランケットウェーハ）を使用した。それぞれのシリコンウェーハを３０ｍｍ×３０ｍｍのチップに切断したクーポンを各研磨用組成物２００ｍｌに以下の条件により浸漬した。
　浸漬時間：１０分
　浸漬温度：６０℃
　スターラー回転速度：３００ｒｐｍ。
　（エッチングレートの評価）
　浸漬前後の銅層の厚みを、シート抵抗器（ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＯｍｎｉＭａｐ　ＲＳ－１００）で求め、（浸漬前の厚み）－（浸漬後の厚み）を銅のエッチング量とした。
　得られた結果を表１に示す。
　この値が低いほど銅層の研磨の際に発生すると想定される溶解が抑えられていることになる。すなわち、段差の抑制に対して好ましい結果であると言える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１の実施例１および比較例３～９を参照されたい。使用した砥粒が異なる他は、実施例１と比較例３～９のその他の実験条件は同じかまたは類似している。実施例１では、表面をアルミニウムイオンで修飾したコロイダルシリカを砥粒（つまり砥粒Ａ）として用い、ポリイミド基板の除去速度ＲＰＩは２８６７Å／ｍｉｎであった。これに対し、比較例３～９で使用した砥粒（つまり砥粒Ｂ～砥粒Ｈ）はいずれも本発明に係る砥粒とは異なるものである。比較例３～９のポリイミド基板の除去速度ＲＰＩはいずれも実施例１のポリイミド基板の除去速度ＲＰＩに比べてはるかに低かった。このことからわかるように、本発明に係る研磨用組成物はポリイミドの除去速度を大幅に高めることができる。
　表１の実施例２～４および比較例１、２を参照されたい。研磨用組成物のｐＨ値が異なること以外、その他の実験条件はいずれも同じかまたは類似している。比較例２における研磨用組成物のｐＨ値は８．０であり、ポリイミド基板の除去速度ＲＰＩは１１８Å／ｍｉｎであった。実施例１では、研磨用組成物のｐＨ値が２．０であり、ポリイミド基板の除去速度ＲＰＩが２８６７Å／ｍｉｎであった。実施例２～４において、研磨用組成物のｐＨ値はそれぞれ３．０、５．０および６．０であり、ポリイミド基板の除去速度ＲＰＩはそれぞれ５０７９Å／ｍｉｎ、６４８９Å／ｍｉｎおよび６７２１Å／ｍｉｎであった。これらからわかるように、本発明に係る研磨用組成物は、特定のｐＨ値範囲（例えばｐＨが２．０を超えて７以下）において、ポリイミドの除去速度を大幅に高めることができる。
　表１の実施例５から実施例１２を参照されたい。実施例５から実施例１２までの各実施例で用いた研磨用組成物は、いずれも本発明に係る砥粒（つまり砥粒Ａ）、金属研磨促進剤、酸化剤、および、（実施例によっては）金属防食剤を含む。実施例５から実施例１２において、研磨圧力が５ｐｓｉであるとき、ポリイミド基板の除去速度ＲＰＩの銅基板の除去速度ＲＣｕに対する比の値（ＲＰＩ／ＲＣｕ）はそれぞれ２．９、３．５、０．８、１．２、１．３、１．３、１．４および２．１であった。これからわかるように、実施例５から実施例１２までの各実施例で用いた研磨用組成物によりポリイミドおよび銅で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨すると、ポリイミドの除去速度の銅の除去速度に対する比を１．０に極めて近くすることができる。
　以上まとめると、本発明に係る研磨用組成物は、特定の構造を備える砥粒を含んでなり、特定のｐＨ値の環境下で、樹脂材料の除去速度を大幅に高めることができる。本発明に係る研磨用組成物を用いて樹脂材料および金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨すると、樹脂材料の除去速度の金属材料の除去速度に対する比を小さくすることができる。よって、研磨により形成される研磨対象物表面の段差を有効に減少させることができる。また、本発明に係る研磨用組成物は、酸化剤、金属研磨促進剤、金属防食剤からなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでいてよく、金属材料の除去速度をさらに調整し、金属材料の腐蝕を低減することができる。かかる研磨用組成物を用いて樹脂材料および金属材料で形成されたパターン化構造を含む研磨対象物を研磨すると、研磨により研磨対象物表面に形成される段差をより一層効果的に減少させることができる。
　また、本発明に係る研磨用組成物は、化学機械研磨プロセスに使用することができ、平坦な表面を備える基板を得るのに有用である。したがって産業上の利用可能性を備える。
　本発明をいくつかの好ましい実施形態により上のように開示したが、これらは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当然に、任意の変更および修飾を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は、後述する特許請求の範囲で定義されたものが基準となる。
　本出願は、２０１９年３月２７日に出願された日本特許出願番号第２０１９－０６１６３６号に基づいており、その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組みこまれる。
１０２…コロイダルシリカ粒子、
１０４…塩化アルミニウム修飾剤、
１１２…修飾コロイダルシリカ粒子。

Claims (14)

  1. 　研磨用組成物であって、
    　シリカを含み、かつ該シリカ表面に位置するシラノール基を構成する水素原子の少なくとも一部が、アルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウム、鉄、亜鉛、スズ、スカンジウムおよびガリウムからなる群より選ばれる少なくとも１つである金属原子Ｍのカチオンで置換されている、砥粒と、
    　ｐＨ調整剤と、
    　分散媒と、
    を含む、ｐＨ２を超えて７以下である、研磨用組成物。
  2. 　１個の金属原子Ｍが、１個のシラノール基の１個の酸素原子と結合する、１個の金属原子Ｍが、２個のシラノール基の２個の酸素原子と結合する、あるいは、１個の金属原子Ｍが、３個のシラノール基の３個の酸素原子と結合する、請求項１に記載の研磨用組成物。
  3. 　前記砥粒の一次粒子径が４０～１５０ｎｍである、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
  4. 　前記研磨用組成物の総重量に対し、前記砥粒の含有量が０．１～１０重量％である、請求項１～３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
  5. 　標準電極電位が０．５Ｖ以上である酸化剤と、
    　金属研磨促進剤と、
    をさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
  6. 　前記金属研磨促進剤が、カルボン酸およびアミノ酸からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項５に記載の研磨用組成物。
  7. 　前記アミノ酸の窒素原子数が、３～４である、または、構造中に複素環を有する、請求項６に記載の研磨用組成物。
  8. 　樹脂を含む研磨対象物を研磨するために用いられる、請求項１～７のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
  9. 　前記樹脂の融点が２００℃以上である、請求項８に記載の研磨用組成物。
  10. 　前記樹脂が窒素原子を有する、請求項９に記載の研磨用組成物。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する工程を含む研磨方法であって、前記研磨対象物の表面がパターン化構造を含み、かつ該パターン化構造が樹脂を含む、研磨方法。
  12. 　前記パターン化構造がさらに金属材料を含み、前記金属材料には銅、アルミニウム、コバルト、タングステンおよびこれらの組み合わせからなる群より選ばれる少なくとも１種が含まれる、請求項１１に記載の研磨方法。
  13. 　研磨圧力が５ｐｓｉであるときの、前記研磨用組成物の前記樹脂に対する除去速度を第１の除去速度Ｒ１とし、前記研磨用組成物の前記金属材料に対する除去速度を第２の除去速度Ｒ２としたときに、前記第１の除去速度の第２の除去速度に対する比の値Ｒ１／Ｒ２は０．５～６．０である、請求項１２に記載の研磨方法。
  14. 　基板を準備する工程と、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の研磨用組成物を使用して前記基板に対し研磨を行う工程と、
    を含み、
    　該基板の表面はパターン構造を含み、かつ該パターン構造は樹脂および金属材料を含む、基板の製造方法。
PCT/JP2020/013088 2019-03-27 2020-03-24 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法 WO2020196542A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/434,904 US11992914B2 (en) 2019-03-27 2020-03-24 Polishing composition, polishing method, and method for producing substrate
JP2021509462A JPWO2020196542A1 (ja) 2019-03-27 2020-03-24

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019061636 2019-03-27
JP2019-061636 2019-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020196542A1 true WO2020196542A1 (ja) 2020-10-01

Family

ID=72612030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/013088 WO2020196542A1 (ja) 2019-03-27 2020-03-24 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11992914B2 (ja)
JP (1) JPWO2020196542A1 (ja)
WO (1) WO2020196542A1 (ja)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006026885A (ja) * 2004-06-14 2006-02-02 Kao Corp 研磨液組成物
JP2007150264A (ja) * 2005-10-27 2007-06-14 Hitachi Chem Co Ltd 有機絶縁材料膜及び銅膜複合材料用研磨材及び研磨方法
JP2007299942A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた化学的機械的研磨方法
JP2014022511A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Hitachi Chemical Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液用貯蔵液、研磨方法、半導体基板及び電子機器
JP2015189898A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2017524767A (ja) * 2014-06-25 2017-08-31 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション タングステンの化学機械研磨組成物
WO2017200297A1 (ko) * 2016-05-19 2017-11-23 주식회사 동진쎄미켐 화학-기계적 연마용 슬러리 조성물
JP2018012752A (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤用貯蔵液及び研磨方法
US20190085209A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Cabot Microelectronics Corporation Composition for tungsten cmp
JP2019157120A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び化学機械研磨方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005268666A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Fujimi Inc 研磨用組成物
JP6730859B2 (ja) * 2015-07-15 2020-07-29 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物および磁気ディスク基板製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006026885A (ja) * 2004-06-14 2006-02-02 Kao Corp 研磨液組成物
JP2007150264A (ja) * 2005-10-27 2007-06-14 Hitachi Chem Co Ltd 有機絶縁材料膜及び銅膜複合材料用研磨材及び研磨方法
JP2007299942A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujifilm Corp 金属研磨用組成物及びそれを用いた化学的機械的研磨方法
JP2014022511A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Hitachi Chemical Co Ltd Ｃｍｐ用研磨液、ｃｍｐ用研磨液用貯蔵液、研磨方法、半導体基板及び電子機器
JP2015189898A (ja) * 2014-03-28 2015-11-02 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
JP2017524767A (ja) * 2014-06-25 2017-08-31 キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション タングステンの化学機械研磨組成物
WO2017200297A1 (ko) * 2016-05-19 2017-11-23 주식회사 동진쎄미켐 화학-기계적 연마용 슬러리 조성물
JP2018012752A (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 日立化成株式会社 研磨剤、研磨剤用貯蔵液及び研磨方法
US20190085209A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Cabot Microelectronics Corporation Composition for tungsten cmp
JP2019157120A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 Jsr株式会社 化学機械研磨用組成物及び化学機械研磨方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11992914B2 (en) 2024-05-28
TW202100711A (zh) 2021-01-01
US20220055180A1 (en) 2022-02-24
JPWO2020196542A1 (ja) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9486892B2 (en) Polishing composition
TWI609948B (zh) 硏磨用組成物
US20090087988A1 (en) Polishing liquid and polishing method
JP6113741B2 (ja) 研磨用組成物
JPWO2015129342A1 (ja) 研磨用組成物
US20180215952A1 (en) Polishing composition
JP2016056292A (ja) 研磨用組成物及びその製造方法、研磨方法、並びに基板及びその製造方法
TW201621024A (zh) 組成物
JP2014044982A (ja) 研磨用組成物
JP6198740B2 (ja) 研磨用組成物
JP2014072336A (ja) 研磨用組成物
WO2020196542A1 (ja) 研磨用組成物、研磨方法および基板の製造方法
JP6670715B2 (ja) 金属を含む層を有する研磨対象物の研磨に用いられる研磨用組成物
JP2018157164A (ja) 研磨用組成物、研磨用組成物の製造方法、研磨方法および半導体基板の製造方法
TWI833935B (zh) 研磨用組合物、研磨方法及基板之製造方法
JP6806765B2 (ja) 金属を含む層を有する研磨対象物の研磨用組成物
TWI745563B (zh) 研磨用組合物、研磨用組合物的製造方法、研磨方法以及基板的製造方法
JP2014060250A (ja) 研磨用組成物
US11421132B2 (en) Polishing composition
WO2017169743A1 (ja) 金属を含む層を有する研磨対象物の研磨に用いられる研磨用組成物
JP2021161385A (ja) 研磨用組成物
JP2015189965A (ja) 研磨用組成物
WO2014156381A1 (ja) 研磨用組成物
JP2015018996A (ja) 研磨用組成物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20777964

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021509462

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20777964

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1