WO2024024413A1 - Polishing composition - Google Patents

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雄一郎 中貝
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Abstract

The present invention provides means for preventing sedimentation of abrasive grains and improving redispersibility of abrasive grains, while improving polishing performance. The present invention relates to a polishing composition comprising abrasive grains, an oxidant, a metal cation exhibiting a hydrated metal ion pKa of less than 7.0, a metal salt A which is a salt with an anion, a layered compound, and a dispersant, the polishing composition including the metal salt A at a concentration of 8 mM or more.

Description

研磨用組成物polishing composition
 本発明は、研磨用組成物に関する。 The present invention relates to a polishing composition.
 一般にシリコンウェハ、炭化ケイ素等の半導体基板の研磨においては、半導体デバイスの高性能化および高集積密度化に伴う表面品質の向上はもちろんのこと、近年の需要増加に対応するための製造効率の向上が重要な課題とされている。この課題を解決するための技術として、例えば特開2012-248569号公報には、酸化還元電位が0.5V以上の遷移金属を含む酸化剤と、平均二次粒子径が0.5μm以下の酸化セリウム粒子と、分散媒とを含有することを特徴とする研磨剤が開示されている。 In general, when polishing semiconductor substrates such as silicon wafers and silicon carbide, it is important to not only improve surface quality due to the higher performance and higher integration density of semiconductor devices, but also to improve manufacturing efficiency in response to increased demand in recent years. is considered an important issue. As a technique for solving this problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-248569 discloses an oxidizing agent containing a transition metal with a redox potential of 0.5 V or more, and an oxidizing agent with an average secondary particle size of 0.5 μm or less. A polishing agent characterized by containing cerium particles and a dispersion medium is disclosed.
 しかしながら、上記特開2012-248569号公報に記載の研磨用組成物は、砥粒の分散性が悪いため、研磨性能(例えば、研磨除去速度や研磨対象物の表面粗さ)が安定せず、また研磨用組成物の製造中や使用中に、配管やスラリー供給チューブ内に砥粒が沈降し、配管等を閉塞させてしまうという問題があった。さらに長期保存後の砥粒の再分散性も悪いという問題があった。そして、炭化ケイ素等の硬度の高い材料に対する研磨除去速度の向上が強く求められている。 However, the polishing composition described in JP-A No. 2012-248569 has poor dispersibility of abrasive grains, so polishing performance (for example, polishing removal rate and surface roughness of the object to be polished) is not stable. Furthermore, there is a problem in that abrasive grains settle in piping or slurry supply tubes during manufacture or use of the polishing composition, thereby clogging the piping and the like. Furthermore, there was a problem in that the redispersibility of the abrasive grains after long-term storage was also poor. There is a strong demand for improving the polishing removal rate for materials with high hardness such as silicon carbide.
 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、研磨性能を向上しつつ、砥粒の沈降を防止し、砥粒の再分散性を向上させる手段を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a means for improving polishing performance, preventing sedimentation of abrasive grains, and improving redispersibility of abrasive grains. .
 上記課題を解決すべく、本発明者は鋭意研究を積み重ねた。その結果、砥粒、酸化剤、水和金属イオンのpKaが7.0より小さい金属カチオンと、アニオンとの塩である金属塩A、層状化合物、および分散媒を含み、金属塩Aを8mM以上含む研磨用組成物により、上記課題が解決されうることを見出した。そして、上記知見に基づいて、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the present inventor has conducted extensive research. As a result, it contains abrasive grains, an oxidizing agent, a metal salt A which is a salt of a metal cation with a pKa of hydrated metal ions smaller than 7.0, and an anion, a layered compound, and a dispersion medium, and contains metal salt A at a concentration of 8mM or more. It has been found that the above problems can be solved by a polishing composition containing the following. Based on the above findings, the present invention has been completed.
 以下、本発明の研磨用組成物の構成について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。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℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で行う。 Hereinafter, the composition of the polishing composition of the present invention will be explained in detail. Note that the present invention is not limited only to the following embodiments. In addition, in this specification, unless otherwise specified, operations and measurements of physical properties, etc. are performed under conditions of room temperature (20° C. or higher and 25° C. or lower)/relative humidity of 40% RH or higher and 50% RH or lower.
 [砥粒]
 本発明の研磨用組成物は、砥粒を含む。砥粒は、研磨対象物を機械的に研磨する作用を有する。
[Abrasive]
The polishing composition of the present invention contains abrasive grains. The abrasive grains have the function of mechanically polishing the object to be polished.
 本発明で用いられる砥粒の具体的な例としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化ケイ素(シリカ)、酸化セリウム(セリア)、酸化ジルコニウム、酸化チタン(チタニア)、酸化マンガン等の金属酸化物;炭化ケイ素、炭化チタン等の金属炭化物;窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物;ホウ化チタン、ホウ化タングステン等の金属ホウ化物;などが挙げられる。該砥粒は、単独でもまたは2種以上混合して用いてもよい。また、該砥粒は、市販品を用いてもよいし合成品を用いてもよい。 Specific examples of abrasive grains used in the present invention include metal oxides such as aluminum oxide (alumina), silicon oxide (silica), cerium oxide (ceria), zirconium oxide, titanium oxide (titania), and manganese oxide. Metal carbides such as silicon carbide and titanium carbide; Metal nitrides such as silicon nitride and titanium nitride; Metal borides such as titanium boride and tungsten boride; and the like. The abrasive grains may be used alone or in combination of two or more kinds. Further, the abrasive grains may be commercially available products or synthetic products.
 これら砥粒の中でも、様々な粒子径を有するものが容易に入手でき、優れた研磨除去速度が得られるという観点から、金属酸化物および金属炭化物からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、酸化アルミニウムがより好ましい。 Among these abrasive grains, at least one kind selected from the group consisting of metal oxides and metal carbides is preferable, from the viewpoint that abrasive grains having various particle sizes are easily available and excellent polishing removal rates can be obtained. Aluminum oxide is more preferred.
 砥粒の平均二次粒子径は、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.1μm以上であることがさらに好ましく、0.2μm以上が特に好ましい。砥粒の平均二次粒子径が大きくなるにつれて、研磨対象物の研磨除去速度が向上する。また、砥粒の平均二次粒子径は、10.0μm以下であることが好ましく、5.0μm以下であることがより好ましく、3.0μm以下であることがさらに好ましく、1.8μm以下であることが一層好ましく、1.5μm以下であることがより一層好ましく、1.0μm以下が特に好ましく、0.5μm以下が最も好ましい。砥粒の体積平均粒子径が小さくなるにつれて、低欠陥で粗度の小さな表面を得ることが容易となる。上記より、砥粒の平均二次粒子径は、0.01μm以上10.0μm以下であることが好ましく、0.05μm以上5.0μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上3.0μm以下であることがさらに好ましく、0.2μm以上1.0μm以下であることが特に好ましい。 The average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, even more preferably 0.1 μm or more, and particularly preferably 0.2 μm or more. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains increases, the polishing removal rate of the object to be polished increases. Further, the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10.0 μm or less, more preferably 5.0 μm or less, even more preferably 3.0 μm or less, and even more preferably 1.8 μm or less. It is even more preferable that it is 1.5 μm or less, even more preferably 1.0 μm or less, and most preferably 0.5 μm or less. As the volume average particle diameter of the abrasive grains becomes smaller, it becomes easier to obtain a surface with fewer defects and less roughness. From the above, the average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 0.01 μm or more and 10.0 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 5.0 μm or less, and 0.1 μm or more and 3.0 μm or less. It is more preferable that it is, and it is particularly preferable that it is 0.2 μm or more and 1.0 μm or less.
 なお、本明細書における砥粒の平均二次粒子径は、特記しない限り、レーザー回析散乱法に基づき測定される。測定は、具体的には、株式会社堀場製作所製のレーザー回析/散乱式粒度分布測定装置(商品名「LA-950」)を用いて行うことができる。 Note that the average secondary particle diameter of abrasive grains in this specification is measured based on a laser diffraction scattering method unless otherwise specified. Specifically, the measurement can be performed using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (trade name "LA-950") manufactured by Horiba, Ltd.
 研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、0.001質量%以上であることが好ましく、0.005質量%以上であることがより好ましく、0.01質量%以上であることがさらに好ましい。砥粒の濃度(含有量)が多くなるにつれて、研磨除去速度が上昇する。研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、0.05質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよい。 The concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and 0.01% by mass or more. is even more preferable. As the concentration (content) of abrasive grains increases, the polishing removal rate increases. The concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition may be 0.05% by mass or more, or 0.1% by mass or more.
 また、研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。砥粒の濃度(含有量)が少なくなるにつれて、研磨用組成物の製造コストが低減するのに加えて、研磨用組成物を用いた研磨により傷等の欠陥が少ない表面を得ることが容易となる。研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、8質量%以下であってもよく、7質量%以下であってもよい。 Furthermore, the concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less. As the concentration (content) of abrasive grains decreases, the manufacturing cost of the polishing composition decreases, and it becomes easier to obtain a surface with fewer defects such as scratches by polishing with the polishing composition. Become. The concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition may be 8% by mass or less, or 7% by mass or less.
 上記より、研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、0.001質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.005質量%以上25質量%以下であることがより好ましく、0.01質量%以上10質量%以下であることがさらに好ましい。また、研磨用組成物中の砥粒の濃度(含有量)は、0.05質量%以上8質量%以下であってもよく、0.1質量%以上7質量%以下であってもよい。 From the above, the concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition is preferably 0.001% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or more and 25% by mass or less. The content is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less. Moreover, the concentration (content) of abrasive grains in the polishing composition may be 0.05% by mass or more and 8% by mass or less, or 0.1% by mass or more and 7% by mass or less.
 [酸化剤]
 本発明の研磨用組成物は、酸化剤を含む。酸化剤は、研磨過程において基板表面との間で酸化反応を起こし、当該表面の硬度を低くし、当該表面を脆弱にし得る。酸化剤を用いることにより、研磨除去速度を効果的に向上することができる。
[Oxidant]
The polishing composition of the present invention contains an oxidizing agent. The oxidizing agent can cause an oxidation reaction with the substrate surface during the polishing process, lowering the hardness of the surface and making the surface brittle. By using an oxidizing agent, the polishing removal rate can be effectively improved.
 酸化剤は、基板表面を酸化する作用を発揮するのに十分な酸化還元電位を有する物質であれば特に限定されない。例えば、酸化剤は、研磨を実施するpHにおいて、基板材料の酸化還元電位より高い酸化還元電位を有する物質であり得る。ここで、上記研磨を実施するpHは、通常、研磨用組成物のpHと同じである。なお、基板材料の酸化還元電位は、当該材料の粉末を水に分散させてスラリーにし、そのスラリーを研磨用組成物と同じpHに調整した後、市販の酸化還元電位計を用いて当該スラリーの酸化還元電位(液温25℃における標準水素電極に対する酸化還元電位)を測定した値が採用される。なお、本明細書における酸化剤には、後述する金属塩Aは含まれない。 The oxidizing agent is not particularly limited as long as it has a sufficient redox potential to oxidize the substrate surface. For example, the oxidizing agent can be a substance that has a redox potential that is higher than the redox potential of the substrate material at the pH at which polishing is performed. Here, the pH at which the polishing is performed is usually the same as the pH of the polishing composition. The redox potential of the substrate material can be determined by dispersing the powder of the material in water to make a slurry, adjusting the slurry to the same pH as the polishing composition, and then measuring the slurry using a commercially available redox potentiometer. The value obtained by measuring the oxidation-reduction potential (the oxidation-reduction potential with respect to a standard hydrogen electrode at a liquid temperature of 25° C.) is adopted. Note that the oxidizing agent in this specification does not include metal salt A, which will be described later.
 酸化剤の具体例としては、過酸化水素等の過酸化物;硝酸鉄、硝酸銀、硝酸アルミニウム等の硝酸類;ペルオキソ一硫酸、ペルオキソ二硫酸等の過硫酸等の過硫酸類;塩素酸等の塩素酸類;過塩素酸等の過塩素酸類;臭素酸等の臭素酸類;ヨウ素酸等のヨウ素酸類;過ヨウ素酸類;鉄酸カリウム等の鉄酸類;過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸類;クロム酸カリウム、二クロム酸カリウム等のクロム酸類;バナジン酸アンモニウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム等のバナジン酸類;過ルテニウム酸またはその塩等のルテニウム酸類;モリブデン酸、その塩であるモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸二ナトリウム等のモリブデン酸類;過レニウム酸またはその塩等のレニウム酸類;タングステン酸、その塩であるタングステン酸二ナトリウム等のタングステン酸類;が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of oxidizing agents include peroxides such as hydrogen peroxide; nitric acids such as iron nitrate, silver nitrate, and aluminum nitrate; persulfuric acids such as persulfuric acid such as peroxomonosulfuric acid and peroxodisulfuric acid; Chloric acids; perchloric acids such as perchloric acid; bromic acids such as bromate; iodic acids such as iodic acid; periodic acids; ferrous acids such as potassium ferrate; Manganese acids; chromic acids such as potassium chromate and potassium dichromate; vanadic acids such as ammonium vanadate, sodium vanadate, and potassium vanadate; ruthenic acids such as perruthenic acid or its salts; molybdic acid and its salts. Examples thereof include molybdic acids such as ammonium molybdate and disodium molybdate; rhenium acids such as perrhenic acid or its salt; tungstic acids such as tungstic acid and its salt disodium tungstate; These may be used alone or in an appropriate combination of two or more.
 いくつかの好ましい態様では、研磨用組成物は、酸化剤として複合金属酸化物を含む。上記複合金属酸化物としては、硝酸類、鉄酸類、過マンガン酸類、クロム酸類、バナジン酸類、ルテニウム酸類、モリブデン酸類、レニウム酸類、タングステン酸類が挙げられる。なかでも、鉄酸類、過マンガン酸類、クロム酸類がより好ましく、過マンガン酸類がさらに好ましい。複合金属酸化物は1種を単独で用いてもよく2種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。 In some preferred embodiments, the polishing composition contains a composite metal oxide as an oxidizing agent. Examples of the composite metal oxides include nitric acids, ferric acids, permanganic acids, chromic acids, vanadic acids, ruthenic acids, molybdic acids, rhenic acids, and tungstic acids. Among these, iron acids, permanganic acids, and chromic acids are more preferred, and permanganic acids are even more preferred. One type of composite metal oxide may be used alone, or two or more types may be used in an appropriate combination.
 ここに開示される研磨用組成物は、上記複合金属酸化物以外の酸化剤をさらに含んでもよく、含まなくてもよい。ここに開示される技術は、酸化剤として上記複合金属酸化物以外の酸化剤(例えば過酸化水素)を実質的に含まない態様で好ましく実施され得る。 The polishing composition disclosed herein may or may not further contain an oxidizing agent other than the composite metal oxide. The technology disclosed herein can be preferably carried out in an embodiment in which substantially no oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide) other than the above composite metal oxide is included as an oxidizing agent.
 研磨用組成物中の酸化剤の濃度(含有量)は、0.001mol/L以上とすることが適当である。研磨除去速度向上の観点から、いくつかの態様において、酸化剤の濃度(含有量)は、0.005mol/L以上が好ましく、0.01mol/L以上がより好ましく、0.05mol/L以上がさらに好ましい。いくつかの好ましい態様では、酸化剤の濃度(含有量)は、0.10mol/L以上であり、0.15mol/L以上であってもよく、0.20mol/L以上であってもよく、例えば0.25mol/L以上である。また、研磨後の面品質の観点から、上記酸化剤の濃度(含有量)は、10mol/L以下とすることが適当であり、5mol/L以下とすることが好ましく、3mol/L以下(例えば2.5mol/L以下、あるいは2mol/L以下)とすることがより好ましい。いくつかの態様において、酸化剤の濃度(含有量)は、2mol/L未満であってもよく、1.5mol/L以下であってもよく、1.5mol/L未満であってもよい。 It is appropriate that the concentration (content) of the oxidizing agent in the polishing composition is 0.001 mol/L or more. From the viewpoint of improving the polishing removal rate, in some embodiments, the concentration (content) of the oxidizing agent is preferably 0.005 mol/L or more, more preferably 0.01 mol/L or more, and 0.05 mol/L or more. More preferred. In some preferred embodiments, the concentration (content) of the oxidizing agent is 0.10 mol/L or more, may be 0.15 mol/L or more, or may be 0.20 mol/L or more, For example, it is 0.25 mol/L or more. In addition, from the viewpoint of surface quality after polishing, it is appropriate that the concentration (content) of the oxidizing agent is 10 mol/L or less, preferably 5 mol/L or less, and 3 mol/L or less (e.g. 2.5 mol/L or less, or 2 mol/L or less) is more preferable. In some embodiments, the concentration (content) of the oxidizing agent may be less than 2 mol/L, may be 1.5 mol/L or less, or may be less than 1.5 mol/L.
 上記より、研磨用組成物中の酸化剤の濃度(含有量)は、0.001mol/L以上10mol/L以下が適当であり、0.005mol/L以上5mol/L以下が好ましく、0.01mol/L以上3mol/L以下であることがより好ましい。いくつかの態様において、研磨用組成物中の酸化剤の濃度(含有量)は、0.05mol/L以上2.5mol/L以下であってもよく、0.10mol/L以上2mol/L以下であってもよい。また、いくつかの好ましい態様では、研磨用組成物中の酸化剤の濃度(含有量)は、0.15mol/L以上2mol/L未満であってもよく、0.20mol/L以上1.5mol/L以下であってもよく、0.20mol/L以上1.5mol/L未満であってもよい。 From the above, the concentration (content) of the oxidizing agent in the polishing composition is suitably 0.001 mol/L or more and 10 mol/L or less, preferably 0.005 mol/L or more and 5 mol/L or less, and 0.01 mol/L or more. It is more preferable that it is 3 mol/L or more and 3 mol/L or less. In some embodiments, the concentration (content) of the oxidizing agent in the polishing composition may be 0.05 mol/L or more and 2.5 mol/L or less, and 0.10 mol/L or more and 2 mol/L or less. It may be. Further, in some preferred embodiments, the concentration (content) of the oxidizing agent in the polishing composition may be 0.15 mol/L or more and less than 2 mol/L, and 0.20 mol/L or more and less than 1.5 mol/L. /L or less, or 0.20 mol/L or more and less than 1.5 mol/L.
 [金属塩A]
 本発明の研磨用組成物は、金属塩Aを含有する。金属塩Aは、水和金属イオンのpKaが7.0より小さい金属カチオンと、アニオンとの塩である。なお、本明細書において、金属カチオンとは、金属を含むカチオンを意味する。すなわち、上記金属カチオンは、金属のみから構成されるカチオンであってもよく、金属および非金属から構成されるカチオンであってもよい。金属塩Aは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。炭化ケイ素の研磨に用いられる研磨用組成物に、酸化剤に加えて金属塩Aを含有させることにより、研磨除去速度と貯蔵安定性とが向上する。
[Metal salt A]
The polishing composition of the present invention contains metal salt A. Metal salt A is a salt of a metal cation whose hydrated metal ion has a pKa of less than 7.0 and an anion. In addition, in this specification, a metal cation means a cation containing a metal. That is, the above-mentioned metal cation may be a cation composed only of a metal, or may be a cation composed of a metal and a nonmetal. The metal salts A can be used alone or in combination of two or more. By including metal salt A in addition to the oxidizing agent in the polishing composition used for polishing silicon carbide, the polishing removal rate and storage stability are improved.
 理論により拘束されることを望むものではないが、かかる効果が得られる理由は、例えば以下のように考えられる。すなわち、炭化ケイ素により構成された表面を有する研磨対象物に酸化剤を含む研磨用組成物を供給して行われる研磨(ポリシング)において、該研磨用組成物に含まれる酸化剤は、炭化ケイ素の表面を酸化して脆くすることで研磨除去速度の向上に寄与し得る。しかし、上記酸化は、研磨対象物に供給された研磨用組成物のpHを上昇させる要因となり得る。これにより、研磨対象物に供給された研磨用組成物のpHが、該研磨対象物の研磨中に初期pH(すなわち、上記研磨対象物に供給される研磨用組成物のpH)から上昇して適正なpH範囲から外れると、上記研磨対象物上において研磨用組成物の化学的研磨性能が低下することとなる。酸化剤を含む研磨用組成物に、水和金属イオンのpKaが7.0より小さい金属カチオンを含む金属塩Aを含有させると、該金属塩Aが緩衝作用を発揮することで研磨用組成物のpH上昇が抑制されて適正なpH範囲に維持され、これにより研磨用組成物の化学的研磨性能が維持されることにより研磨除去速度が向上するものと考えられる。また、該金属塩Aの緩衝作用が貯蔵安定性の向上に寄与しているものと考えられる。ただし、以上の考察は本発明の範囲を限定するものではない。 Although not wishing to be bound by theory, the reason why such an effect is obtained is thought to be, for example, as follows. That is, in polishing performed by supplying a polishing composition containing an oxidizing agent to a polishing target having a surface made of silicon carbide, the oxidizing agent contained in the polishing composition is Oxidizing the surface and making it brittle can contribute to improving the polishing removal rate. However, the above oxidation can be a factor that increases the pH of the polishing composition supplied to the object to be polished. As a result, the pH of the polishing composition supplied to the polishing target increases from the initial pH (i.e., the pH of the polishing composition supplied to the polishing target) during polishing of the polishing target. If the pH is outside the appropriate pH range, the chemical polishing performance of the polishing composition on the object to be polished will be degraded. When a polishing composition containing an oxidizing agent contains a metal salt A containing a metal cation whose pKa of hydrated metal ions is smaller than 7.0, the metal salt A exhibits a buffering effect, thereby improving the polishing composition. It is thought that the pH increase is suppressed and maintained within an appropriate pH range, thereby maintaining the chemical polishing performance of the polishing composition, thereby improving the polishing removal rate. It is also believed that the buffering effect of the metal salt A contributes to the improvement in storage stability. However, the above considerations do not limit the scope of the present invention.
 いくつかの態様において、金属塩Aとしては、水和金属イオンのpKaが6.5以下の金属カチオンと、アニオンとの塩を好ましく採用し得る。水和金属イオンのpKaが6.5以下である金属カチオンとしては、例えばAl3+(水和金属イオンのpKaが5.0)、Cr3+(水和金属イオンのpKaが4.2)、In3+(水和金属イオンのpKaが4.0)、Ga3+(水和金属イオンのpKaが2.6)、Fe3+(水和金属イオンのpKaが2.2)、Hf4+(水和金属イオンのpKaが0.2)、Zr4+(水和金属イオンのpKaが-0.3)、Ce4+(水和金属イオンのpKaが-1.1)、Ti4+(水和金属イオンのpKaが-4.0)が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの態様において、上記水和金属イオンのpKaは、6.5未満であってもよく、6.0以下であってもよく、6.0未満であってもよく、5.5以下であってもよく、5.0以下であってもよく、4.5以下でもよく、4.0以下でもよく、3.5以下でもよく、3.0以下でもよい。また、上記水和金属イオンのpKaは、凡そ-5.0以上であることが適当であり、-1.5以上であってもよく、-0.5以上であってもよく、0.0以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、1.0以上でもよく、1.5以上でもよく、2.0以上でもよく、2.5以上でもよい。金属塩Aにおける上記金属カチオンの価数は、例えば2価、3価、または4価であり得る。いくつかの態様において、3価の金属を含むカチオンと、アニオンとの塩である金属塩Aを好ましく採用し得る。 In some embodiments, as the metal salt A, a salt of a metal cation with a hydrated metal ion having a pKa of 6.5 or less and an anion can be preferably employed. Examples of metal cations whose hydrated metal ion pKa is 6.5 or less include Al 3+ (hydrated metal ion pKa is 5.0), Cr 3+ (hydrated metal ion pKa is 4.2), In 3+ (pKa of hydrated metal ion is 4.0), Ga 3+ (pKa of hydrated metal ion is 2.6), Fe 3+ (pKa of hydrated metal ion is 2.2), Hf 4+ (pKa of hydrated metal ion is 2.2), ion pKa is 0.2), Zr 4+ (hydrated metal ion pKa is -0.3), Ce 4+ (hydrated metal ion pKa is -1.1), Ti 4+ (hydrated metal ion pKa is -1.1), -4.0), but are not limited to these. In some embodiments, the pKa of the hydrated metal ion may be less than 6.5, may be less than or equal to 6.0, may be less than 6.0, and may be less than or equal to 6.5. 5.0 or less, 4.5 or less, 4.0 or less, 3.5 or less, 3.0 or less. Furthermore, the pKa of the hydrated metal ion is suitably approximately -5.0 or more, may be -1.5 or more, may be -0.5 or more, and may be 0.0 It is preferably at least 0.5, more preferably at least 0.5, it may be at least 1.0, it may be at least 1.5, it may be at least 2.0, it may be at least 2.5. The valence of the metal cation in metal salt A may be, for example, divalent, trivalent, or tetravalent. In some embodiments, metal salt A, which is a salt of a cation containing a trivalent metal and an anion, can be preferably employed.
 上記より、上記水和金属イオンのpKaは、-5.0以上6.5以下であってもよく、-1.5以上6.5未満であってもよく、-1.5以上6.0以下であってもよく、-0.5以上6.0未満であってもよく、-0.5以上5.5以下であってもよい。 From the above, the pKa of the hydrated metal ion may be -5.0 or more and 6.5 or less, -1.5 or more and less than 6.5, and -1.5 or more and 6.0 It may be -0.5 or more and less than 6.0, or -0.5 or more and 5.5 or less.
 金属塩Aにおける上記金属カチオンは、例えば周期表の第3族から第16族までに属する金属を含むカチオンであってよく、周期表の第4族から第14族までに属する金属を含むカチオンであることが好ましく、周期表の第6族から第14族までに属する金属を含むカチオンであることがより好ましい。ここに開示される技術は、例えば周期表の第13族に属する金属を含むカチオンとアニオンとの塩である金属塩Aを用いる態様で好ましく実施することができる。 The metal cation in metal salt A may be, for example, a cation containing a metal belonging to Group 3 to Group 16 of the periodic table, or a cation containing a metal belonging to Group 4 to Group 14 of the periodic table. A cation containing a metal belonging to Group 6 to Group 14 of the periodic table is more preferable. The technology disclosed herein can be preferably carried out using a metal salt A, which is a salt of a cation and an anion containing, for example, a metal belonging to Group 13 of the periodic table.
 いくつかの態様において、金属塩Aとしては、pHを2.5以上5.5以下(例えば3.0以上4.5以下)に緩衝するものを好ましく採用し得る。金属塩Aが緩衝するpHは、該金属塩Aの水溶液を水酸化ナトリウムで滴定することにより把握することができる。 In some embodiments, as the metal salt A, one that buffers the pH to 2.5 or more and 5.5 or less (for example, 3.0 or more and 4.5 or less) can be preferably employed. The pH at which metal salt A buffers can be determined by titrating an aqueous solution of metal salt A with sodium hydroxide.
 金属塩Aは、無機酸塩であってもよく、有機酸塩であってもよい。無機酸塩の例としては、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸等のハロゲン化水素酸や、硝酸、硫酸、炭酸、ケイ酸、ホウ酸、リン酸等の塩が挙げられる。有機酸塩の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、グリシン酸、酪酸、クエン酸、酒石酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸;メチルホスホン酸、ベンゼンホスホン酸、トルエンホスホン酸等の有機ホスホン酸;エチルリン酸等の有機リン酸;等の塩が挙げられる。なかでも、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸の塩が好ましく、塩酸、硝酸、硫酸の塩がより好ましい。ここに開示される技術は、例えば、金属塩Aとして、Al3+、Cr3+、Fe3+、In3+、Ga3+およびZr4+からなる群から選択されるカチオンと、硝酸イオン(NO )、塩化物イオン(Cl)、硫酸イオン(SO 2-)および酢酸イオン(CHCOO)からなる群から選択されるアニオンとの塩を用いる態様で好ましく実施され得る。 The metal salt A may be an inorganic acid salt or an organic acid salt. Examples of inorganic acid salts include hydrohalic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydrofluoric acid, and salts of nitric acid, sulfuric acid, carbonic acid, silicic acid, boric acid, and phosphoric acid. Examples of organic acid salts include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, benzoic acid, glycinic acid, butyric acid, citric acid, tartaric acid, and trifluoroacetic acid; methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and toluene. Examples include salts of organic sulfonic acids such as sulfonic acid; organic phosphonic acids such as methylphosphonic acid, benzenephosphonic acid, and toluenephosphonic acid; organic phosphoric acids such as ethylphosphonic acid; Among these, salts of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid are preferred, and salts of hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid are more preferred. The technology disclosed herein includes, for example, a cation selected from the group consisting of Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , In 3+ , Ga 3+ and Zr 4+ as the metal salt A, and a nitrate ion (NO 3 ), It can be preferably carried out in an embodiment using a salt with an anion selected from the group consisting of chloride ion (Cl ), sulfate ion (SO 4 2− ), and acetate ion (CH 3 COO ).
 金属塩Aは、好ましくは水溶性の塩である。水溶性の金属塩Aを用いることにより、スクラッチ等の欠陥の少ない良好な表面を効率よく形成し得る。 The metal salt A is preferably a water-soluble salt. By using water-soluble metal salt A, a good surface with few defects such as scratches can be efficiently formed.
 研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、特に限定されず、該研磨用組成物の使用目的や使用態様に応じて、所望の効果が達成されるように適切に設定され得る。研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、例えば凡そ1000mM以下であってよく、500mM以下でもよく、300mM以下でもよい。研磨除去速度と貯蔵安定性を効果的に両立しやすくする観点から、いくつかの態様において、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、200mM以下とすることが適当であり、100mM以下とすることが好ましく、50mM以下とすることがより好ましく、40mM以下でもよく、30mM以下でもよく、20mM以下でもよく、10mM以下でもよい。研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、例えば0.1mM以上であってよく、金属塩Aの使用効果を適切に発揮する観点から8mM以上とすることが必要であり、10mM以上とすることが好ましく、15mM以上(例えば20mM以上)とすることがより好ましい。ここに開示される技術は、例えば、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)が25mM以上または30mM以上である態様でも好ましく実施され得る。なお、1mM=1mmol/Lである。 The concentration (content) of the metal salt A in the polishing composition is not particularly limited, and can be appropriately set depending on the purpose and manner of use of the polishing composition so as to achieve the desired effect. . The concentration (content) of the metal salt A in the polishing composition may be, for example, approximately 1000 mM or less, 500 mM or less, or 300 mM or less. From the viewpoint of effectively achieving both polishing removal rate and storage stability, in some embodiments, it is appropriate that the concentration (content) of metal salt A in the polishing composition is 200 mM or less, It is preferably 100mM or less, more preferably 50mM or less, 40mM or less, 30mM or less, 20mM or less, or 10mM or less. The concentration (content) of the metal salt A in the polishing composition may be, for example, 0.1 mM or more, and from the viewpoint of appropriately exerting the effect of using the metal salt A, it is necessary to be 8 mM or more, and 10 mM or more. It is preferable to set it as above, and it is more preferable to set it as 15mM or more (for example, 20mM or more). The technology disclosed herein can also be preferably implemented, for example, in an embodiment in which the concentration (content) of metal salt A in the polishing composition is 25 mM or more or 30 mM or more. In addition, 1mM=1mmol/L.
 上記より、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、0.1mM以上1000mM以下であってもよく、8mM以上500mM以下であってもよく、10mM以上300mM以下であってもよい。いくつかの態様において、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、15mM以上200mM以下とすることが適当であり、20mM以上100mM以下とすることが好ましく、15mM以上50mM以下とすることがより好ましく、20mM以上40mM以下であってもよく、20mM以上30mM以下であってもよい。さらに、いくつかの態様において、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(含有量)は、0.1mM以上20mM以下であってもよく、0.1mM以上10mM以下であってもよい。 From the above, the concentration (content) of metal salt A in the polishing composition may be 0.1 mM or more and 1000 mM or less, 8 mM or more and 500 mM or less, or 10 mM or more and 300 mM or less. . In some embodiments, the concentration (content) of metal salt A in the polishing composition is suitably 15 mM or more and 200 mM or less, preferably 20 mM or more and 100 mM or less, and 15 mM or more and 50 mM or less. More preferably, the amount may be 20 mM or more and 40 mM or less, or 20 mM or more and 30 mM or less. Furthermore, in some embodiments, the concentration (content) of the metal salt A in the polishing composition may be 0.1 mM or more and 20 mM or less, or 0.1 mM or more and 10 mM or less.
 特に限定されるものではないが、酸化剤を含む研磨用組成物に金属塩Aを含有させることによる効果をより良く発揮させる観点から、研磨用組成物における金属塩Aの濃度(複数の金属塩Aを含む場合には、それらの合計濃度)C2[mM]と、酸化剤の濃度(複数の酸化剤を含む場合には、それらの合計濃度)C1[mM]との比(C2/C1)は、凡そ0.0002以上とすることが適切であり、好ましくは0.0005以上、より好ましくは0.0007以上であり、0.001以上でもよく、0.003以上でもよく、0.005以上でもよい。研磨除去速度をより向上させる観点から、いくつかの態様において、C2/C1は、例えば0.073以上であってよく、0.01以上であることが好ましく、0.015以上でもよく、0.02以上でもよい。C2/C1は特に限定されないが、概ね200以下であることが適当であり、100以下でもよく、75以下でもよく、50以下でもよい。いくつかの好ましい態様において、C2/C1は、20以下でもよく、10以下でもよく、5以下でもよく、1以下でもよく、0.6以下でもよく、0.5以下でもよく、0.3以下でもよく、0.2以下でもよい。このような金属塩Aと酸化剤との濃度比(C2/C1)において、金属塩Aによる研磨除去速度向上は好ましく実現され得る。 Although not particularly limited, the concentration of metal salt A in the polishing composition (multiple metal salts Ratio (C2/C1) of the oxidizing agent concentration (if multiple oxidizing agents are included, their total concentration) C1 [mM] is suitably approximately 0.0002 or more, preferably 0.0005 or more, more preferably 0.0007 or more, may be 0.001 or more, may be 0.003 or more, and may be 0.005 or more. But that's fine. From the viewpoint of further improving the polishing removal rate, in some embodiments, C2/C1 may be, for example, 0.073 or more, preferably 0.01 or more, 0.015 or more, and 0.073 or more, preferably 0.01 or more, and 0.015 or more. It may be 02 or more. C2/C1 is not particularly limited, but is suitably approximately 200 or less, may be 100 or less, may be 75 or less, or may be 50 or less. In some preferred embodiments, C2/C1 may be 20 or less, 10 or less, 5 or less, 1 or less, 0.6 or less, 0.5 or less, 0.3 or less. It may be 0.2 or less. At such a concentration ratio of metal salt A and oxidizing agent (C2/C1), the polishing removal rate can be preferably improved by metal salt A.
 上記より、C2/C1は、好ましくは0.0002以上200以下、より好ましくは0.0005以上100以下であり、0.007以上75以下であってもよく、0.001以上50以下であってもよい。いくつかの態様において、C2/C1は、例えば0.003以上20以下であってもよく、0.005以上10以下であってもよく、0.007以上5以下であってもよく、0.01以上1以下であってもよく、0.015以上0.6以下であってもよく、0.02以上0.5以下であってもよく、0.02以上0.3以下であってもよく、0.02以上0.2以下であってもよい。 From the above, C2/C1 is preferably 0.0002 or more and 200 or less, more preferably 0.0005 or more and 100 or less, may be 0.007 or more and 75 or less, and 0.001 or more and 50 or less. Good too. In some embodiments, C2/C1 may be, for example, 0.003 or more and 20 or less, 0.005 or more and 10 or less, 0.007 or more and 5 or less, and 0.007 or more and 5 or less, for example. It may be 01 or more and 1 or less, 0.015 or more and 0.6 or less, 0.02 or more and 0.5 or less, or 0.02 or more and 0.3 or less. It may be 0.02 or more and 0.2 or less.
 [層状化合物]
 本発明の研磨用組成物において、層状化合物は、砥粒との化学結合(例えば、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合等)は形成しておらず、また、砥粒に対して物理的な付着がされているものでもなく、砥粒に担持されているものでもない。つまり、層状化合物は、砥粒との分子間力の作用や静電的な作用等により、砥粒粒子と引き合う弱い相互作用を形成し、砥粒粒子の間に立体障害となるような状態で存在しうる。これにより、砥粒の凝集が抑えられるため、研磨性能を維持しつつ沈降を防止させたりや再分散性を向上させたりする本発明の効果が得られると考えられる。
[Layered compound]
In the polishing composition of the present invention, the layered compound does not form any chemical bonds (e.g., covalent bonds, ionic bonds, coordinate bonds, hydrogen bonds, etc.) with the abrasive grains, and It is neither physically attached nor supported on abrasive grains. In other words, the layered compound forms a weak attracting interaction with the abrasive grains due to the action of intermolecular force or electrostatic action with the abrasive grains, resulting in steric hindrance between the abrasive grains. It can exist. This suppresses agglomeration of abrasive grains, so it is thought that the effects of the present invention, such as preventing sedimentation and improving redispersibility while maintaining polishing performance, can be achieved.
 また、研磨用組成物を調製後、所定温度で所定期間保管することにより、上記の層状化合物と砥粒粒子との弱い相互作用が促進され、砥粒の沈降防止の効果や再分散性向上の効果がさらに向上すると考えられる。 In addition, by storing the polishing composition at a predetermined temperature for a predetermined period of time after preparing the polishing composition, the weak interaction between the above-mentioned layered compound and abrasive grain particles is promoted, and the effect of preventing sedimentation of the abrasive grains and improving the redispersibility is enhanced. It is thought that the effect will be further improved.
 なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。 Note that the above mechanism is based on speculation, and whether it is correct or incorrect does not affect the technical scope of the present invention.
 本発明で用いられる層状化合物としては、上記の効果を発現するものであれば特に限定されないが、例えば、層状ケイ酸塩化合物に代表される粘土鉱物、NbO八面体ユニットから成る二次元シート状構造を有する層状ニオブ酸塩化合物、TiOの三角両錐体が平面的につながった層構造やTiO八面体ユニットから成る二次元シート状構造を有する層状チタン酸塩化合物、層間にリン酸のOH基が存在している金属リン酸塩、2価と3価の金属イオンを含む水酸化物層と層間に陰イオンが存在している層状複水酸化物、金属原子を正八面体型または三角プリズム型にカルコゲン原子が囲んだ構造を有する金属カルコゲン化合物、強く結合した原子層が積層した構造の窒化ホウ素、天然グラファイト、人工グラファイト等のグラファイト等が挙げられる。 The layered compound used in the present invention is not particularly limited as long as it exhibits the above effects, but examples include clay minerals represented by layered silicate compounds, two-dimensional sheet-like compounds made of NbO 6 octahedral units, etc. Layered niobate compounds with a structure, layered titanate compounds with a layered structure in which triangular bipyramids of TiO 5 are connected in a plane, or a two-dimensional sheet-like structure consisting of TiO 6 octahedral units, and phosphoric acid between the layers. Metal phosphates in which OH groups exist, layered double hydroxides in which hydroxide layers contain divalent and trivalent metal ions and anions exist between the layers, and metal atoms in octahedral or triangular shapes. Examples include metal chalcogen compounds having a prism-shaped structure surrounded by chalcogen atoms, boron nitride having a laminated structure of strongly bonded atomic layers, and graphite such as natural graphite and artificial graphite.
 より具体的には、例えば、層状ニオブ酸塩化合物としてはKNb17、KNb、HNb、NaNbO、LiNbO、CsNb17等、層状チタン酸塩化合物としてはNaTi、KTi、KTi、CsTi11、CsTi13等、金属リン酸塩としてはα-Zr(HPO、γ-ZrPO・HPO等の層状リン酸ジルコニウム、層状複水酸化物としてはハイドロタルサイト等、金属カルコゲン化合物としてはMoS、WS、TaS、NbS等が挙げられる。これら層状化合物は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。上記の層状化合物の中でも、本発明の効果が安定的に且つ効率よく得られるという観点から、層状ケイ酸塩化合物が好ましい。以下、層状ケイ酸塩化合物について説明する。 More specifically, for example, layered niobate compounds include layered titanates such as K 4 Nb 6 O 17 , KNb 3 O 8 , HNb 3 O 8 , NaNbO 3 , LiNbO 3 , Cs 4 Nb 6 O 17 , etc. Compounds include Na 2 Ti 3 O 7 , K 2 Ti 4 O 9 , K 2 Ti 2 O 5 , Cs 2 Ti 5 O 11 , Cs 2 Ti 6 O 13 , etc. Metal phosphates include α-Zr (HPO 4 ) 2 , layered zirconium phosphates such as γ-ZrPO 4 .H 2 PO 4 , layered double hydroxides such as hydrotalcite, and metal chalcogen compounds such as MoS 2 , WS 2 , TaS 2 , NbS 2 , etc. Can be mentioned. These layered compounds can be used alone or in combination of two or more. Among the above-mentioned layered compounds, layered silicate compounds are preferred from the viewpoint that the effects of the present invention can be stably and efficiently obtained. The layered silicate compound will be explained below.
 (層状ケイ酸塩化合物)
 層状ケイ酸塩化合物は、ケイ酸四面体が平面的につながっている構造が基本となり、単位構造の中にケイ酸四面体シート1枚または2枚と、アルミナまたはマグネシア八面体シート1枚とを含むことを特徴とする構造体である。その層間(単位構造間)においては、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の陽イオンが存在する。また、該層状ケイ酸塩化合物は、結晶が薄く剥がれる性質を有する物質である。
(Layered silicate compound)
The basic structure of layered silicate compounds is that silicate tetrahedrons are connected in a planar manner, and the unit structure includes one or two silicate tetrahedral sheets and one alumina or magnesia octahedral sheet. It is a structure characterized by containing. Cations such as sodium, potassium, and calcium exist between the layers (between unit structures). Further, the layered silicate compound is a substance that has a property that crystals are peeled off thinly.
 本発明で用いられる層状ケイ酸塩化合物は、天然物であってもよく、合成品であってもよく、市販品であってもよく、これらの混合物であってもよい。層状ケイ酸塩化合物の合成方法としては、例えば、水熱合成反応法、固相反応法、溶融合成法等が挙げられる。 The layered silicate compound used in the present invention may be a natural product, a synthetic product, a commercially available product, or a mixture thereof. Examples of the method for synthesizing the layered silicate compound include a hydrothermal synthesis reaction method, a solid phase reaction method, and a melt synthesis method.
 該層状ケイ酸塩化合物の具体的な例としては、タルク、パイロフィライト、スメクタイト(サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スティブンサイト、ベントナイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト等)、バーミキュライト、雲母(金雲母、黒雲母、チンワルド雲母、白雲母、パラゴナイト、セラドナイト、海緑石等)、緑泥石(クリノクロア、シャモサイト、ニマイト、ペナンタイト、スドーアイト、ドンバサイト等)、脆雲母(クリントナイト、マーガライト等)、スーライト、蛇紋石(アンチゴライト、リザーダイト、クリソタイル、アメサイト、クロンステダイト、バーチェリン、グリーナライト、ガーニエライト等)、カオリン(カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト等)等が挙げられる。 Specific examples of the layered silicate compounds include talc, pyrophyllite, smectite (saponite, hectorite, sauconite, stevensite, bentonite, montmorillonite, beidellite, nontronite, etc.), vermiculite, mica (gold), Mica, biotite, Chinwald mica, muscovite, paragonite, celadonite, glauconite, etc.), chlorite (clinochlore, chamosite, nimite, pennantite, sudoite, donbasite, etc.), brittle mica (clintonite, margarite, etc.) , soulite, serpentine (antigorite, lizardite, chrysotile, amethyte, cronstedite, verchelin, greenalite, garnierite, etc.), kaolin (kaolinite, dickite, nacrite, halloysite, etc.), and the like.
 これら層状ケイ酸塩化合物は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。中でも、チキソ性や膨潤性に優れており、砥粒の沈降防止性や再分散性をより向上させやすいという観点から、スメクタイト(サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スティブンサイト、ベントナイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト等)が好ましく、ヘクトライト(ナトリウムヘクトライト)、ベントナイト(ナトリウムベントナイト)がより好ましい。 These layered silicate compounds can be used alone or in combination of two or more. Among them, smectite (saponite, hectorite, sauconite, stevensite, bentonite, montmorillonite, beidellite, Nontronite, etc.) are preferred, and hectorite (sodium hectorite) and bentonite (sodium bentonite) are more preferred.
 層状ケイ酸塩化合物の粒子径の下限は、0.01μm以上であることが好ましく、0.02μm以上であることがより好ましく、0.05μm以上であることがさらに好ましい。層状ケイ酸塩化合物の粒子径が大きくなるにつれて、砥粒の沈降防止性や再分散性が向上する。また、層状ケイ酸塩化合物の粒子径の上限は、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましい。層状ケイ酸塩化合物の粒子径が小さくなるにつれて、面精度が向上する。上記より、層状ケイ酸塩化合物の粒子径は、0.01μm以上10μm以下であることが好ましく、0.02μm以上8μm以下であることがより好ましく、0.05μm以上5μm以下であることがさらに好ましい。 The lower limit of the particle size of the layered silicate compound is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.02 μm or more, and even more preferably 0.05 μm or more. As the particle size of the layered silicate compound increases, the anti-sedimentation properties and redispersibility of the abrasive grains improve. Further, the upper limit of the particle size of the layered silicate compound is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, and even more preferably 5 μm or less. As the particle size of the layered silicate compound becomes smaller, the surface precision improves. From the above, the particle size of the layered silicate compound is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.02 μm or more and 8 μm or less, and even more preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less. .
 なお、本明細書において、層状ケイ酸塩化合物の粒子径は、電子顕微鏡を用いて求めた値と定義する。より具体的には、層状ケイ酸塩化合物の粒子径は、実施例に記載の方法により測定することができる。 Note that in this specification, the particle size of the layered silicate compound is defined as a value determined using an electron microscope. More specifically, the particle size of the layered silicate compound can be measured by the method described in Examples.
 研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、0.01質量%以上であることが好ましく、0.02質量%以上であることがより好ましい。砥粒の沈降防止および分散性向上の観点から、いくつかの態様において、研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、0.05質量%以上であってもよく、0.08質量%以上であってもよく、0.1質量%以上であってもよい。また、研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。このような範囲であれば、上記本発明の効果が効率よく得られる。研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、1質量%以下であってもよく、0.5質量%以下であってもよい。 The concentration (content) of the layered compound in the polishing composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more. From the viewpoint of preventing sedimentation of abrasive grains and improving dispersibility, in some embodiments, the concentration (content) of the layered compound in the polishing composition may be 0.05% by mass or more, and may be 0.08% by mass or more. It may be at least 0.1% by mass, or at least 0.1% by mass. Further, the concentration (content) of the layered compound in the polishing composition is preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Within this range, the effects of the present invention described above can be efficiently obtained. The concentration (content) of the layered compound in the polishing composition may be 1% by mass or less, or 0.5% by mass or less.
 上記より、研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上2質量%以下であることがより好ましい。いくつかの態様において、研磨用組成物中の層状化合物の濃度(含有量)は、0.05質量%以上1質量%以下であってもよく、0.08質量%以上0.5質量%以下であってもよく、0.1質量%以上0.5質量%以下であってもよい。 From the above, the concentration (content) of the layered compound in the polishing composition is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.02% by mass or more and 2% by mass or less. preferable. In some embodiments, the concentration (content) of the layered compound in the polishing composition may be 0.05% by mass or more and 1% by mass or less, and 0.08% by mass or more and 0.5% by mass or less. It may be 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less.
 特に限定されるものではないが、研磨用組成物に層状化合物を含有させることによる効果をより良く発揮させる観点から、研磨用組成物における層状化合物の濃度(複数の層状化合物を含む場合には、それらの合計濃度)D[質量%]と、砥粒の濃度(複数の砥粒を含む場合には、それらの合計濃度)A[質量%]との比(D/A)は、0.008以上とすることが適切であり、0.01以上とすることが好ましく、例えば0.03以上、0.04以上、0.05以上とすることができる。D/Aは特に限定されないが、5.0以下とすることが適切であり、2.0以下とすることが好ましく、例えば1.0以下、0.5以下、0.2以下とすることができる。上記より、D/Aは、0.008以上5.0以下とすることが適切であり、0.01以上2.0以下とすることが好ましく、例えば0.03以上1.0以下、0.04以上0.5以下、0.05以上0.2以下とすることができる。 Although not particularly limited, from the viewpoint of better exhibiting the effect of containing a layered compound in the polishing composition, the concentration of the layered compound in the polishing composition (if it contains multiple layered compounds, The ratio (D/A) of the abrasive grain concentration (total concentration thereof) D [mass %] and abrasive grain concentration (if a plurality of abrasive grains are included, their total concentration) A [mass %] is 0.008 It is appropriate to set it above, and it is preferable to set it as 0.01 or more, for example, it can be set as 0.03 or more, 0.04 or more, 0.05 or more. D/A is not particularly limited, but it is appropriate to set it to 5.0 or less, preferably 2.0 or less, for example, 1.0 or less, 0.5 or less, 0.2 or less. can. From the above, it is appropriate that D/A is 0.008 or more and 5.0 or less, preferably 0.01 or more and 2.0 or less, for example, 0.03 or more and 1.0 or less, 0.01 or more and 2.0 or less. 04 or more and 0.5 or less, or 0.05 or more and 0.2 or less.
 [分散媒]
 本発明に係る研磨用組成物は、各成分を分散するための分散媒を含む。分散媒としては水が好ましい。他の成分の作用を阻害することを抑制するという観点から、不純物をできる限り含有しない水が好ましく、具体的には、イオン交換樹脂にて不純物イオンを除去した後、フィルタを通して異物を除去した純水や超純水、または蒸留水が好ましい。
[Dispersion medium]
The polishing composition according to the present invention includes a dispersion medium for dispersing each component. Water is preferred as the dispersion medium. From the viewpoint of preventing the effects of other ingredients from being inhibited, it is preferable to use water that contains as few impurities as possible. Specifically, after removing impurity ions with an ion exchange resin, pure water is obtained by removing impurity ions through a filter. Water, ultrapure water, or distilled water is preferred.
 [研磨用組成物のpH]
 本発明の研磨用組成物のpHの下限は、特に制限されないが、1.0以上であることが好ましい。研磨用組成物のpHは、例えば、1.0超であってもよく、1.5以上であってもよく、1.5超であってもよく、2.0以上であってもよい。また、pHの上限は、特に制限されないが、8.0以下であることが好ましく、8.0未満であることがより好ましく、7.0以下であることがさらに好ましく、7.0未満であることが特に好ましい。金属塩Aの緩衝作用向上の観点から、pHの上限は、6.5以下であってもよく、6.0以下であってもよい。上記より、本発明の研磨用組成物のpHは、1.0以上8.0以下であってもよく、1.0超8.0未満であってもよく、1.5以上7.0以下であってもよく、1.5超7.0未満であってもよく、2.0以上6.5以下であってもよい。
[pH of polishing composition]
The lower limit of the pH of the polishing composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1.0 or more. The pH of the polishing composition may be, for example, more than 1.0, more than 1.5, more than 1.5, or more than 2.0. Further, the upper limit of pH is not particularly limited, but is preferably 8.0 or less, more preferably less than 8.0, even more preferably 7.0 or less, and less than 7.0. It is particularly preferable. From the viewpoint of improving the buffering effect of the metal salt A, the upper limit of the pH may be 6.5 or less, or may be 6.0 or less. From the above, the pH of the polishing composition of the present invention may be 1.0 or more and 8.0 or less, more than 1.0 and less than 8.0, and 1.5 or more and 7.0 or less. may be greater than 1.5 and less than 7.0, and may be greater than or equal to 2.0 and less than or equal to 6.5.
 研磨用組成物のpHは、下記で説明する酸またはその塩や、塩基またはその塩の添加により調整することができる。 The pH of the polishing composition can be adjusted by adding an acid or a salt thereof, a base or a salt thereof, which will be explained below.
 [他の成分]
 本発明の研磨用組成物は、必要に応じて、pHを調整する酸またはその塩もしくは塩基またはその塩、金属塩A以外の金属塩B、研磨対象物の表面や砥粒表面に作用する水溶性高分子、研磨対象物の腐食を抑制する防食剤やキレート剤、その他の機能を有する防腐剤、防黴剤等の他の成分をさらに含んでもよい。
[Other ingredients]
The polishing composition of the present invention may optionally include an acid or a salt thereof or a base or a salt thereof for adjusting the pH, a metal salt B other than the metal salt A, and an aqueous solution that acts on the surface of the object to be polished or the surface of the abrasive grain. The polishing material may further contain other components such as a synthetic polymer, an anticorrosive or chelating agent that suppresses corrosion of the object to be polished, a preservative having other functions, and a fungicide.
 酸としては、無機酸および有機酸のいずれも用いることができる。無機酸の例としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、ホウ酸、炭酸、次亜リン酸、亜リン酸、およびリン酸等が挙げられる。また、有機酸としては、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、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、ジグリコール酸、2-フランカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、3-フランカルボン酸、2-テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、フェノキシ酢酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、スルホコハク酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フェニルホスホン酸、ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸等が挙げられる。さらに、塩としては、第1族元素塩、第2族元素塩、アルミニウム塩、アンモニウム塩、アミン塩、および第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これら酸またはその塩は、単独でもまたは2種以上組み合わせても用いることができる。これらの中でも、硝酸、硫酸が好ましい。 As the acid, both inorganic acids and organic acids can be used. Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, boric acid, carbonic acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, and phosphoric acid. Examples of organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric 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, pimelic acid, Maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, diglycolic acid, 2-furancarboxylic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, 2-tetrahydrofurancarboxylic acid, methoxyacetic acid, methoxy Examples include phenylacetic acid, phenoxyacetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, sulfosuccinic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, phenylphosphonic acid, hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, and the like. Further, examples of the salts include Group 1 element salts, Group 2 element salts, aluminum salts, ammonium salts, amine salts, and quaternary ammonium salts. These acids or salts thereof can be used alone or in combination of two or more. Among these, nitric acid and sulfuric acid are preferred.
 研磨用組成物中の酸またはその塩の濃度(含有量)は、上記のpHの範囲となるように適宜調整すればよい。 The concentration (content) of the acid or its salt in the polishing composition may be adjusted as appropriate so that it falls within the above pH range.
 塩基またはその塩の例としては、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン、水酸化第四アンモニウム等の有機塩基、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の第2族元素の水酸化物、およびアンモニア等が挙げられる。 Examples of bases or their salts include amines such as aliphatic amines and aromatic amines, organic bases such as quaternary ammonium hydroxide, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, magnesium hydroxide, Examples include hydroxides of Group 2 elements such as calcium hydroxide, and ammonia.
 研磨用組成物中の塩基またはその塩の濃度(含有量)は、上記のpHの範囲となるように適宜調整すればよい。 The concentration (content) of the base or its salt in the polishing composition may be adjusted as appropriate so as to fall within the above pH range.
 金属塩Bとしては、例えば、アルカリ土類金属塩(第2族元素塩)を挙げることができる。金属塩Bは、1種のアルカリ土類金属塩を単独で用いてもよく、2種以上のアルカリ土類金属塩を組み合わせて用いてもよい。金属塩Bは、アルカリ土類金属に属する元素として、Mg、Ca、Sr、Baのうちのいずれか1種または2種以上を含むことが好ましい。なかでもCa、Srのうちのいずれかが好ましく、Caがより好ましい。 Examples of the metal salt B include alkaline earth metal salts (Group 2 element salts). As the metal salt B, one type of alkaline earth metal salt may be used alone, or two or more types of alkaline earth metal salts may be used in combination. It is preferable that the metal salt B contains one or more of Mg, Ca, Sr, and Ba as elements belonging to alkaline earth metals. Among them, either Ca or Sr is preferred, and Ca is more preferred.
 金属塩Bにおける塩の種類は特に限定されず、無機酸塩であっても有機酸塩であってもよい。無機酸塩の例としては、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸等のハロゲン化水素酸や、硝酸、硫酸、炭酸、ケイ酸、ホウ酸、リン酸等の塩が挙げられる。有機酸塩の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、グリシン酸、酪酸、クエン酸、酒石酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸;メチルホスホン酸、ベンゼンホスホン酸、トルエンホスホン酸等の有機ホスホン酸;エチルリン酸等の有機リン酸;等の塩が挙げられる。 The type of salt in metal salt B is not particularly limited, and may be an inorganic acid salt or an organic acid salt. Examples of inorganic acid salts include hydrohalic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydrofluoric acid, and salts of nitric acid, sulfuric acid, carbonic acid, silicic acid, boric acid, and phosphoric acid. Examples of organic acid salts include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, benzoic acid, glycinic acid, butyric acid, citric acid, tartaric acid, and trifluoroacetic acid; methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and toluene. Examples include salts of organic sulfonic acids such as sulfonic acid; organic phosphonic acids such as methylphosphonic acid, benzenephosphonic acid, and toluenephosphonic acid; organic phosphoric acids such as ethylphosphonic acid;
 金属塩Bの選択肢となり得るアルカリ土類金属塩の具体例としては、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム等の塩化物;臭化マグネシウム等の臭化物;フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のフッ化物;硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム等の硝酸塩;硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の炭酸塩;酢酸カルシウム、酢酸ストロンチウム、安息香酸カルシウム、クエン酸カルシウム等のカルボン酸塩;等が挙げられる。 Specific examples of alkaline earth metal salts that can be selected as metal salt B include chlorides such as magnesium chloride, calcium chloride, strontium chloride, and barium chloride; bromides such as magnesium bromide; magnesium fluoride, calcium fluoride, and fluoride. Fluorides such as strontium chloride and barium fluoride; Nitrates such as magnesium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, and barium nitrate; Sulfates such as magnesium sulfate, calcium sulfate, strontium sulfate, and barium sulfate; Magnesium carbonate, calcium carbonate, and strontium carbonate , carbonates such as barium carbonate; carboxylates such as calcium acetate, strontium acetate, calcium benzoate, calcium citrate; and the like.
 水溶性高分子の例としては、ポリアクリル酸等のポリカルボン酸、ポリホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸等のポリスルホン酸、キタンサンガム、アルギン酸ナトリウム等の多糖類、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ソルビタンモノオレエート、単一種または複数種のオキシアルキレン単位を有するオキシアルキレン系重合体等が挙げられる。また、上記の化合物の塩も水溶性高分子として好適に用いることができる。 Examples of water-soluble polymers include polycarboxylic acids such as polyacrylic acid, polysulfonic acids such as polyphosphonic acid and polystyrene sulfonic acid, polysaccharides such as chitansan gum and sodium alginate, cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose and carboxymethyl cellulose, and polyethylene glycol. , polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, sorbitan monooleate, and oxyalkylene polymers having one or more types of oxyalkylene units. Moreover, salts of the above compounds can also be suitably used as water-soluble polymers.
 防食剤の例としては、アミン類、ピリジン類、テトラフェニルホスホニウム塩、ベンゾトリアゾール類、トリアゾール類、テトラゾール類、安息香酸等が挙げられる。キレート剤の例としては、グルコン酸等のカルボン酸系キレート剤、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリメチルテトラアミン等のアミン系キレート剤、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸等のポリアミノポリカルボン系キレート剤、2-アミノエチルホスホン酸、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、エタン-1,1-ジホスホン酸、エタン-1,1,2-トリホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、1-ホスホノブタン-2,3,4-トリカルボン酸等の有機ホスホン酸系キレート剤、フェノール誘導体、1,3-ジケトン等が挙げられる。 Examples of anticorrosive agents include amines, pyridines, tetraphenylphosphonium salts, benzotriazoles, triazoles, tetrazoles, benzoic acid, and the like. Examples of chelating agents include carboxylic acid chelating agents such as gluconic acid, amine chelating agents such as ethylenediamine, diethylenetriamine, and trimethyltetraamine, ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, and triethylenetetraminehexaacetic acid. , polyaminopolycarboxylic chelating agents such as diethylenetriaminepentaacetic acid, 2-aminoethylphosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, aminotri(methylenephosphonic acid), ethylenediaminetetrakis (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta( Organic phosphonic acid chelating agents such as methylenephosphonic acid), ethane-1,1-diphosphonic acid, ethane-1,1,2-triphosphonic acid, methanehydroxyphosphonic acid, and 1-phosphonobutane-2,3,4-tricarboxylic acid. , phenol derivatives, 1,3-diketones, and the like.
 防腐剤の例としては、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。防黴剤の例としてはオキサゾリジン-2,5-ジオン等のオキサゾリン等が挙げられる。 Examples of preservatives include sodium hypochlorite. Examples of antifungal agents include oxazolines such as oxazolidine-2,5-dione.
 [研磨対象物]
 本発明に係る研磨対象物は特に限定されない。例えば、本発明に係る研磨対象物は、半導体材料により構成された表面を有する基板、すなわち半導体基板である。半導体基板の構成材料の例としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の第14族元素からなる半導体;SiC、SiGe、ZnS、ZnSe、InP、AlN、GaAs、GaN、AlGaAs、InGaAs、GaP、ZnTe、CdTd等の化合物半導体;等が挙げられる。これらの中でも、化合物半導体基板が好ましく、SiC(炭化ケイ素)基板がより好ましい。
[Object to be polished]
The object to be polished according to the present invention is not particularly limited. For example, the object to be polished according to the present invention is a substrate having a surface made of a semiconductor material, that is, a semiconductor substrate. Examples of constituent materials of the semiconductor substrate include semiconductors made of Group 14 elements such as silicon and germanium; SiC, SiGe, ZnS, ZnSe, InP, AlN, GaAs, GaN, AlGaAs, InGaAs, GaP, ZnTe, and CdTd. Compound semiconductors such as; and the like can be mentioned. Among these, compound semiconductor substrates are preferred, and SiC (silicon carbide) substrates are more preferred.
 また、本発明に係る研磨対象物に含まれる材料は、例えば、500Hv以上のビッカース硬度を有する。上記ビッカース硬度は、好ましくは700Hv以上であり、例えば1000Hv以上、あるいは1500Hv以上である。研磨対象物に含まれる材料のビッカース硬度は、1800Hv以上であってもよく、2000Hv以上でもよく、2200Hv以上でもよい。研磨対象物に含まれる材料のビッカース硬度の上限は特に限定されず、例えば凡そ7000Hv以下であってよく、5000Hv以下でもよく、3000Hv以下でもよい。なお、本明細書において、ビッカース硬度は、JIS R 1610:2003に基づいて測定することができる。上記JIS規格に対応する国際規格は、ISO 14705:2000である。 Further, the material included in the object to be polished according to the present invention has a Vickers hardness of 500 Hv or more, for example. The Vickers hardness is preferably 700 Hv or more, for example 1000 Hv or more, or 1500 Hv or more. The Vickers hardness of the material included in the object to be polished may be 1800 Hv or more, 2000 Hv or more, or 2200 Hv or more. The upper limit of the Vickers hardness of the material included in the object to be polished is not particularly limited, and may be, for example, approximately 7000 Hv or less, 5000 Hv or less, or 3000 Hv or less. In addition, in this specification, Vickers hardness can be measured based on JIS R 1610:2003. The international standard corresponding to the above JIS standard is ISO 14705:2000.
 上記より、本発明に係る研磨対象物に含まれる材料のビッカース硬度は、700Hv以上7000Hv以下であってもよく、1000Hv以上5000Hv以下であってもよく、1500Hv以上3000Hv以下であってもよい。いくつかの態様において、研磨対象物に含まれる材料のビッカース硬度は、1800Hv以上3000Hv以下であってもよく、2000Hv以上3000Hv以下であってもよい。 From the above, the Vickers hardness of the material included in the polishing object according to the present invention may be 700 Hv or more and 7000 Hv or less, 1000 Hv or more and 5000 Hv or less, or 1500 Hv or more and 3000 Hv or less. In some embodiments, the Vickers hardness of the material included in the object to be polished may be 1800 Hv or more and 3000 Hv or less, or 2000 Hv or more and 3000 Hv or less.
 1500Hv以上のビッカース硬度を有する材料としては、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ガリウム等が挙げられる。ここに開示される技術における研磨対象物は、機械的かつ化学的に安定な上記材料の単結晶表面を有するものであり得る。なかでも、研磨対象物表面は、炭化ケイ素および窒化ガリウムのうちのいずれかから構成されていることが好ましく、炭化ケイ素から構成されていることがより好ましい。炭化ケイ素は、電力損失が少なく耐熱性等に優れる化合物半導体基板材料として期待されており、研磨除去速度の向上により生産性を改善することの実用上の利点は特に大きい。ここに開示される技術は、炭化ケイ素の単結晶表面の研磨に対して特に好ましく適用され得る。 Materials having a Vickers hardness of 1500 Hv or more include silicon carbide, silicon nitride, titanium nitride, gallium nitride, and the like. The object to be polished in the technique disclosed herein may have a single crystal surface of the above-mentioned material which is mechanically and chemically stable. Among these, the surface of the object to be polished is preferably made of either silicon carbide or gallium nitride, and more preferably made of silicon carbide. Silicon carbide is expected to be a compound semiconductor substrate material with low power loss and excellent heat resistance, and the practical advantage of improving productivity by increasing polishing removal rate is particularly large. The technique disclosed herein can be particularly preferably applied to polishing the surface of a silicon carbide single crystal.
 [研磨用組成物の製造方法]
 本発明の研磨用組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、砥粒、酸化剤、金属塩A、層状化合物、および必要に応じて他の成分を、分散媒中で攪拌混合することにより得ることができる。
[Method for producing polishing composition]
The method for producing the polishing composition of the present invention is not particularly limited, and includes, for example, stirring and mixing the abrasive grains, oxidizing agent, metal salt A, layered compound, and other components as necessary in a dispersion medium. It can be obtained by
 各成分を混合する際の温度は特に制限されないが、10℃以上40℃以下が好ましく、溶解速度を上げるために加熱してもよい。また、混合時間も特に制限されない。 The temperature at which each component is mixed is not particularly limited, but is preferably 10°C or higher and 40°C or lower, and may be heated to increase the dissolution rate. Further, the mixing time is not particularly limited either.
 層状化合物と砥粒粒子との弱い相互作用の形成を促進させて、砥粒の沈降をさらに抑制し、砥粒の再分散性をさらに向上させるという観点から、本発明の研磨用組成物を製造した後、所定温度で所定期間保管し、この保管後の研磨用組成物を用いて研磨対象物である半導体基板を研磨することが好ましい。 The polishing composition of the present invention was produced from the viewpoint of promoting the formation of a weak interaction between the layered compound and the abrasive grains, further suppressing the sedimentation of the abrasive grains, and further improving the redispersibility of the abrasive grains. After that, it is preferable to store the polishing composition at a predetermined temperature for a predetermined period of time, and to polish a semiconductor substrate, which is an object to be polished, using the polishing composition after this storage.
 具体的には、保管温度の下限は、10℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましい。また、保管温度の上限は特に制限されないが、80℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましい。 Specifically, the lower limit of the storage temperature is preferably 10°C or higher, more preferably 40°C or higher. Further, the upper limit of the storage temperature is not particularly limited, but is preferably 80°C or lower, and more preferably 60°C or lower.
 さらに、保管期間の下限は20日以上が好ましく、60日以上がより好ましい。また、保管期間の上限は特に制限されない。 Furthermore, the lower limit of the storage period is preferably 20 days or more, more preferably 60 days or more. Further, there is no particular upper limit on the storage period.
 [研磨方法]
 上述のように、本発明の研磨用組成物は、半導体基板の研磨に好適に用いられる。
[Polishing method]
As described above, the polishing composition of the present invention is suitably used for polishing semiconductor substrates.
 本発明の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する際には、通常の研磨に用いられる装置や条件を用いて行うことができる。一般的な研磨装置としては、片面研磨装置や、両面研磨装置があり、片面研磨装置では、テンプレートと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物(好ましくは基板状の研磨対象物)を保持し、研磨用組成物を供給しながら研磨対象物の片面に研磨布を貼付した定盤を押しつけて定盤を回転させることにより、研磨対象物の片面を研磨する。両面研磨装置では、キャリアと呼ばれる保持具を用いて研磨対象物を保持し、上方より研磨用組成物を供給しながら、研磨対象物の対向面に研磨布が貼付された定盤を押しつけ、それらを相対方向に回転させることにより研磨対象物の両面を研磨する。このとき、研磨パッドおよび研磨用組成物と、研磨対象物との摩擦による物理的作用と、研磨用組成物が研磨対象物にもたらす化学的作用とによって研磨される。 When polishing an object to be polished using the polishing composition of the present invention, it can be carried out using equipment and conditions used for ordinary polishing. General polishing devices include single-sided polishing devices and double-sided polishing devices.In single-sided polishing devices, a holder called a template is used to hold the object to be polished (preferably a substrate-like object to be polished), and the polishing device is polished. One side of the object to be polished is polished by pressing a surface plate with an abrasive cloth attached to one side of the object to be polished and rotating the surface plate while supplying the polishing composition. In double-sided polishing equipment, the object to be polished is held using a holder called a carrier, and a polishing composition is supplied from above while a surface plate with a polishing cloth affixed to the opposite surface of the object is pressed against the surface of the object. Both sides of the object to be polished are polished by rotating them in relative directions. At this time, the object is polished by a physical action caused by friction between the polishing pad and the polishing composition and the object to be polished, and a chemical action brought about by the polishing composition on the object.
 本発明の研磨用組成物を用いた研磨方法で使用される研磨パッドは、例えば、ポリウレタンタイプ、発泡ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の材質の違いの他、その硬度や厚み等の物性の違い、さらに砥粒を含むもの、砥粒を含まないもの等、種々あるが、これらを制限なく使用することができる。 The polishing pad used in the polishing method using the polishing composition of the present invention has different materials, such as polyurethane type, foamed polyurethane type, nonwoven fabric type, and suede type, as well as physical properties such as hardness and thickness. There are many different types, including those that contain abrasive grains and those that do not contain abrasive grains, but these can be used without restriction.
 本発明の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する際には、一度研磨に使用された研磨用組成物を回収し、再度研磨に使用することができる。研磨用組成物の再使用する方法の一例として、研磨装置から排出された研磨用組成物をタンク内に回収し、再度研磨装置内へ循環させて使用する方法が挙げられる。研磨用組成物を循環使用することは、廃液として排出される研磨用組成物の量を減らすことで環境負荷が低減できる点と、使用する研磨用組成物の量を減らすことで研磨対象物の研磨にかかる製造コストを抑制できる点で有用である。 When polishing an object to be polished using the polishing composition of the present invention, the polishing composition once used for polishing can be recovered and used again for polishing. An example of a method for reusing the polishing composition is a method in which the polishing composition discharged from the polishing device is collected into a tank, and the polishing composition is circulated into the polishing device again for use. Circulating the polishing composition reduces the environmental impact by reducing the amount of polishing composition discharged as waste liquid, and reduces the amount of polishing composition used to reduce the impact on the object to be polished. This is useful in that it can reduce manufacturing costs associated with polishing.
 本発明の研磨用組成物を循環使用する際には、研磨により消費・損失された砥粒、酸化剤、金属塩A、層状化合物、およびその他の添加剤の一部または全部を組成物調整剤として循環使用中に添加することができる。この場合、組成物調整剤としては、砥粒、酸化剤、金属塩A、層状化合物、およびその他の添加剤の一部または全部を任意の混合比率で混合したものとしてもよい。組成物調整剤を追加で添加することにより、研磨用組成物が再利用されるのに好適な組成物に調整され、研磨が好適に維持される。組成物調整剤に含有される砥粒、酸化剤、金属塩A、層状化合物、およびその他の添加剤の濃度は任意であり、特に限定されないが、循環タンクの大きさや研磨条件に応じて適宜調整されるのが好ましい。 When using the polishing composition of the present invention in circulation, some or all of the abrasive grains, oxidizing agent, metal salt A, layered compound, and other additives consumed or lost during polishing can be replaced with a composition conditioner. It can be added during cyclic use. In this case, the composition adjusting agent may be a mixture of abrasive grains, an oxidizing agent, metal salt A, a layered compound, and some or all of other additives at an arbitrary mixing ratio. By additionally adding a composition adjusting agent, the polishing composition is adjusted to a composition suitable for reuse, and polishing is suitably maintained. The concentrations of the abrasive grains, oxidizing agent, metal salt A, layered compound, and other additives contained in the composition adjusting agent are arbitrary and not particularly limited, but can be adjusted as appropriate depending on the size of the circulation tank and polishing conditions. Preferably.
 本発明の研磨用組成物は一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。また、本発明の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水等の希釈液を使って、例えば、10倍以上に希釈することによって調製されてもよい。 The polishing composition of the present invention may be a one-component type or a multi-component type such as a two-component type. Further, the polishing composition of the present invention may be prepared by diluting the stock solution of the polishing composition, for example, 10 times or more using a diluent such as water.
 本発明の実施形態を詳細に説明したが、これは説明的かつ例示的なものであって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであることは明らかである。 Although embodiments of the invention have been described in detail, it is to be understood that this is intended to be illustrative and exemplary, and not restrictive, and that the scope of the invention is to be construed in accordance with the appended claims. It is.
 本発明は、下記態様および形態を包含する。 The present invention includes the following aspects and forms.
 1.砥粒と、酸化剤と、水和金属イオンのpKaが7.0より小さい金属カチオンと、アニオンとの塩である金属塩Aと、層状化合物と、分散媒と、を含み、前記金属塩Aを8mM以上含む、研磨用組成物:
 2.前記層状化合物は、層状ケイ酸塩化合物である、上記1.に記載の研磨用組成物:
 3.前記砥粒の平均二次粒子径が1.8μm以下である、上記1.または2.に記載の研磨用組成物:
 4.前記酸化剤は、過マンガン酸類である、上記1.~3.のいずれかに記載の研磨用組成物:
 5.前記研磨用組成物は半導体基板の研磨に用いられる研磨用組成物であって、前記半導体基板は、化合物半導体基板である、上記1.~4.のいずれかに記載の研磨用組成物:
 6.上記1.~5.のいずれかに記載の研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む、研磨方法。
1. The metal salt A includes abrasive grains, an oxidizing agent, a metal cation whose hydrated metal ion has a pKa of less than 7.0, a metal salt A which is a salt of an anion, a layered compound, and a dispersion medium. A polishing composition containing 8mM or more of:
2. 1. above, wherein the layered compound is a layered silicate compound. Polishing composition described in:
3. 1. above, wherein the average secondary particle diameter of the abrasive grains is 1.8 μm or less; or 2. Polishing composition described in:
4. 1. The oxidizing agent is permanganic acids. ~3. The polishing composition according to any one of:
5. 1. The polishing composition is a polishing composition used for polishing a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is a compound semiconductor substrate. ~4. The polishing composition according to any one of:
6. Above 1. ~5. A polishing method comprising polishing a semiconductor substrate using the polishing composition according to any one of the above.
 本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。 The present invention will be explained in more detail using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.
 [実施例1~10、比較例1~3]
 (研磨用組成物の調製)
 砥粒(平均二次粒子径0.4μm)が1.0質量%の濃度(含有量)となるように水で希釈し、層状化合物を下記表1に示す濃度(含有量)となるように加え、さらに酸化剤、および金属塩Aを下記表1に示す濃度(含有量)となるように加えて室温(25℃)で攪拌し、実施例1~10および比較例1~3の研磨用組成物を得た。なお、実施例1~10および比較例2~3の研磨用組成物のpHは3.7であり、比較例1の研磨用組成物のpHは硝酸を使用して3.0に調整した。
[Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 3]
(Preparation of polishing composition)
The abrasive grains (average secondary particle diameter 0.4 μm) were diluted with water to a concentration (content) of 1.0% by mass, and the layered compound was diluted to a concentration (content) shown in Table 1 below. In addition, an oxidizing agent and metal salt A were added to the concentrations (contents) shown in Table 1 below, and the mixture was stirred at room temperature (25°C) to prepare the polishing agents of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3. A composition was obtained. The pH of the polishing compositions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 2 to 3 was 3.7, and the pH of the polishing composition of Comparative Example 1 was adjusted to 3.0 using nitric acid.
 <砥粒>
 酸化アルミニウム(アルミナ):平均二次粒子径は、株式会社堀場製作所製のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA-950を用いて測定した。
<Abrasive>
Aluminum oxide (alumina): The average secondary particle diameter was measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-950 manufactured by Horiba, Ltd.
 <層状化合物>
 ベントナイト:粒子径0.15μm
 ヘクトライト:粒子径4.0μm、または1.3μm
 なお層状化合物の粒子径は、以下の測定により求めたものである。すなわち、株式会社日立ハイテクノロジーズ製の走査型電子顕微鏡“SU8000”を用いて100個の層状ケイ酸塩化合物粒子を観察し、それぞれの粒子画像に外接する最小の長方形を描く。そして、粒子画像に対して描かれたそれぞれの長方形について、その長辺の長さを測定し、それを平均した値を層状化合物の粒子径とした。
<Layered compound>
Bentonite: particle size 0.15μm
Hectorite: particle size 4.0μm or 1.3μm
Note that the particle diameter of the layered compound was determined by the following measurement. That is, 100 layered silicate compound particles are observed using a scanning electron microscope "SU8000" manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the smallest rectangle circumscribing each particle image is drawn. Then, the length of the long side of each rectangle drawn on the particle image was measured, and the average value thereof was defined as the particle diameter of the layered compound.
 (砥粒の沈降防止性の評価)
 調製した後に、25℃で1~2日保管した後の研磨用組成物を用いて、容量100mlの比色管(アズワン株式会社製)に研磨用組成物を100mlの目盛りまで入れてから2時間静置した。静置後に、砥粒層と上澄み液との界面の嵩の目盛りを読み取り、下記基準により判定した。評価A、B、およびCが合格である:
 A:40mlより多い
 B:30mlより多く40ml以下
 C:20mlより多く30ml以下
 D:20ml以下。
(Evaluation of anti-settling properties of abrasive grains)
Using the polishing composition that had been prepared and stored at 25°C for 1 to 2 days, the polishing composition was poured into a 100ml capacity colorimetric tube (manufactured by As One Corporation) up to the 100ml mark for 2 hours. I left it still. After standing still, the scale of the volume of the interface between the abrasive grain layer and the supernatant liquid was read and judged according to the following criteria. Ratings A, B, and C are passing:
A: More than 40 ml B: More than 30 ml but not more than 40 ml C: More than 20 ml and not more than 30 ml D: Not more than 20 ml.
 (砥粒の再分散性の評価)
 調製した後に、25℃で1~2日保管した後の研磨用組成物を用いて、容量1000mlのPP容器(アズワン株式会社製)に、研磨用組成物を800mlの目盛りまで入れ、72時間静置した。静置後、PP容器を上下に振り混ぜ、砥粒の沈殿が再分散してなくなるまでの回数を測定し、下記基準により判定した。評価A、B、およびCが合格である:
 A:1回以上3回以下
 B:4回以上6回以下
 C:7回以上9回以下
 D:10回以上。
(Evaluation of redispersibility of abrasive grains)
After preparing and storing the polishing composition for 1 to 2 days at 25°C, put the polishing composition into a 1000ml capacity PP container (manufactured by As One Co., Ltd.) up to the 800ml mark, and let it stand still for 72 hours. I placed it. After standing still, the PP container was shaken up and down, and the number of times until the abrasive grain precipitate was redispersed and disappeared was measured, and judged according to the following criteria. Ratings A, B, and C are passing:
A: 1 to 3 times B: 4 to 6 times C: 7 to 9 times D: 10 times or more.
 (研磨の評価)
 調製した後に、25℃で1~2日保管した後の研磨用組成物を用いて、下記の研磨条件で研磨を行い、研磨除去速度を求めた。また、研磨後の各研磨対象物の表面粗さを下記方法により測定した:
 <研磨条件>
 研磨装置:EJ-380IN(日本エンギス株式会社製)
 研磨パッド:SUBA800(ニッタ・デュポン株式会社製)
 研磨荷重:300g/cm
 定盤回転数:80rpm(80min-1
 研磨時間:30min
 <研磨対象物>
 SiC基板:2インチN型 4H-SiC 4°off ビッカース硬度2000Hv以上2400Hv以下。
(Evaluation of polishing)
After preparing and storing the polishing composition at 25° C. for 1 to 2 days, polishing was performed under the following polishing conditions to determine the polishing removal rate. In addition, the surface roughness of each polished object after polishing was measured using the following method:
<Polishing conditions>
Polishing device: EJ-380IN (manufactured by Nippon Engis Co., Ltd.)
Polishing pad: SUBA800 (manufactured by Nitta DuPont Co., Ltd.)
Polishing load: 300g/ cm2
Surface plate rotation speed: 80 rpm (80 min -1 )
Polishing time: 30min
<Object to be polished>
SiC substrate: 2 inch N type 4H-SiC 4°off Vickers hardness 2000Hv or more and 2400Hv or less.
 <研磨除去速度>
 研磨前後の研磨対象物の質量の差から研磨除去速度を算出した。得られた各例の研磨除去速度を、比較例1の結果を100とした相対値で示す。
<Polishing removal rate>
The polishing removal rate was calculated from the difference in mass of the polished object before and after polishing. The polishing removal rate of each example obtained is shown as a relative value with the result of Comparative Example 1 set as 100.
 <表面粗さRa>
 研磨後の研磨対象物の表面粗さRaを、原子間力顕微鏡(パークシステムズ社製、NX-HDM)を用いて測定した。なお、表面粗さRaは、粗さ曲線の高さ方向の振幅の平均を示すパラメーターであって、一定視野内での研磨対象物表面の高さの算術平均を示す。
<Surface roughness Ra>
The surface roughness Ra of the polished object after polishing was measured using an atomic force microscope (manufactured by Park Systems, NX-HDM). Note that the surface roughness Ra is a parameter indicating the average amplitude of the roughness curve in the height direction, and indicates the arithmetic mean of the height of the surface of the polishing object within a certain field of view.
 <貯蔵安定性>
 上記で調製した研磨用組成物につき、60℃の環境下で保存する加速試験を行うことにより貯蔵安定性を評価した。具体的には、透明なポリエチレン樹脂製容器に各例に係る研磨用組成物を満たして密封し、該容器を60℃の環境下に静置して、容器内の研磨用組成物のpHが2以上高くなるまでの日数を貯蔵安定性として記録した。なお、60℃で保存する加速試験において貯蔵安定性が19日であることは、アレニウス則に基づく換算により、25℃での保存における貯蔵安定性が概ね12か月であることに相当する。下記表1に示す値は、60℃で保存する加速試験における日数である。
<Storage stability>
The storage stability of the polishing composition prepared above was evaluated by conducting an accelerated test in which it was stored in a 60°C environment. Specifically, a transparent polyethylene resin container is filled with the polishing composition according to each example and sealed, and the container is left standing in an environment of 60° C. until the pH of the polishing composition in the container is adjusted. The number of days until the temperature increased by 2 or more was recorded as storage stability. Note that the storage stability of 19 days in the accelerated test of storage at 60°C corresponds to approximately 12 months of storage stability when stored at 25°C based on Arrhenius law. The values shown in Table 1 below are the number of days in an accelerated test of storage at 60°C.
 実施例1~10および比較例1~3の研磨用組成物の組成および評価結果を、下記表1に示す。なお、下記表1中の「-」は、その成分を添加しなかったことを表す。 The compositions and evaluation results of the polishing compositions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below. Note that "-" in Table 1 below indicates that the component was not added.
 上記表1から明らかなように、層状化合物を含む実施例の研磨用組成物を用いた場合、砥粒の沈降防止性および再分散性、ならびに研磨性能において良好な結果が得られた。特に、層状化合物を添加していない比較例1と比べて、研磨除去速度やRa等の研磨性能を維持しつつ、砥粒の沈降防止性および再分散性が向上することが分かった。また、他の分散剤を用いた比較例2、3と比べて、研磨除去速度やRa等の研磨性能を維持しつつ、砥粒の再分散性が向上することがわかった。 As is clear from Table 1 above, when the polishing composition of the example containing the layered compound was used, good results were obtained in terms of anti-sedimentation properties and redispersibility of abrasive grains, and polishing performance. In particular, compared to Comparative Example 1 in which no layered compound was added, it was found that the anti-sedimentation properties and redispersibility of abrasive grains were improved while maintaining polishing performance such as polishing removal rate and Ra. Furthermore, compared to Comparative Examples 2 and 3 in which other dispersants were used, it was found that the redispersibility of abrasive grains was improved while maintaining polishing performance such as polishing removal rate and Ra.
 本出願は、2022年7月26日に出願された日本特許出願番号第2022-118579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込まれる。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2022-118579 filed on July 26, 2022, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

Claims (6)

  1.  砥粒と、酸化剤と、水和金属イオンのpKaが7.0より小さい金属カチオンと、アニオンとの塩である金属塩Aと、層状化合物と、分散媒と、を含み、
     前記金属塩Aを8mM以上含む、研磨用組成物。
    abrasive grains, an oxidizing agent, a metal cation with a hydrated metal ion having a pKa of less than 7.0, a metal salt A which is a salt of an anion, a layered compound, and a dispersion medium,
    A polishing composition containing 8mM or more of the metal salt A.
  2.  前記層状化合物は、層状ケイ酸塩化合物である、請求項1に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1, wherein the layered compound is a layered silicate compound.
  3.  前記砥粒の平均二次粒子径が1.8μm以下である、請求項1または2に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 or 2, wherein the abrasive grains have an average secondary particle diameter of 1.8 μm or less.
  4.  前記酸化剤は、過マンガン酸類である、請求項1または2に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 or 2, wherein the oxidizing agent is a permanganate.
  5.  前記研磨用組成物は半導体基板の研磨に用いられる研磨用組成物であって、前記半導体基板は、化合物半導体基板である、請求項1または2に記載の研磨用組成物。 The polishing composition according to claim 1 or 2, wherein the polishing composition is a polishing composition used for polishing a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is a compound semiconductor substrate.
  6.  請求項1または2に記載の研磨用組成物を用いて半導体基板を研磨する工程を含む、研磨方法。 A polishing method comprising the step of polishing a semiconductor substrate using the polishing composition according to claim 1 or 2.
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