WO2024071086A1 - 研磨用組成物の製造方法および研磨用組成物 - Google Patents

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WO2024071086A1
WO2024071086A1 PCT/JP2023/034854 JP2023034854W WO2024071086A1 WO 2024071086 A1 WO2024071086 A1 WO 2024071086A1 JP 2023034854 W JP2023034854 W JP 2023034854W WO 2024071086 A1 WO2024071086 A1 WO 2024071086A1
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WO
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raw
cellulose derivative
polishing
surfactant
weight
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PCT/JP2023/034854
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Inventor
雄彦 村瀬
公亮 土屋
久典 丹所
Original Assignee
株式会社フジミインコーポレーテッド
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a polishing composition and a polishing composition.
  • the present invention also relates to a method for producing a substrate protective agent and a substrate protective agent.
  • Precision polishing using polishing compositions is performed on the surfaces of materials such as metals, semi-metals, non-metals, and their oxides.
  • the surface of silicon wafers used as components of semiconductor devices is generally finished to a high-quality mirror surface through a lapping process (rough polishing process) and a polishing process (precision polishing process).
  • the polishing process typically includes a preliminary polishing process and a finish polishing process (final polishing process).
  • Patent documents 1 and 2 are cited as technical documents related to polishing compositions that are primarily used for polishing semiconductor substrates such as silicon wafers.
  • a polishing composition used to polish semiconductor substrates such as silicon wafers and other substrates is required to achieve a surface with low haze and few surface defects after polishing.
  • Some such polishing compositions contain, in addition to abrasive grains and water, water-soluble polymers for the purpose of protecting the surface of the object to be polished and improving wettability.
  • cellulose derivatives are examples of commonly used water-soluble polymers.
  • Patent Documents 1 and 2 describe techniques for reducing surface defects in polishing compositions that use hydroxyethyl cellulose (HEC), but even these techniques have sometimes been unable to fully meet recent demands for surface quality after polishing.
  • HEC hydroxyethyl cellulose
  • the present invention aims to provide a method for producing a polishing composition containing a cellulose derivative that is effective in reducing surface defects after polishing, a method for producing a substrate protective agent, a substrate protective agent, and a polishing composition.
  • a method for producing a polishing composition containing abrasive grains, a basic compound, a cellulose derivative, and a surfactant includes a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1); or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • This method of producing a polishing composition makes it easy to produce a polishing composition in which the number and/or amount of coarse particles derived from cellulose derivatives is reduced. With this polishing composition, it is possible to effectively reduce surface defects (e.g., LPD-N) after polishing while taking advantage of the advantages of using cellulose derivatives.
  • surface defects e.g., LPD-N
  • step (B2) or step (C1) the raw surfactant is added in a state where it is heated to a temperature higher than room temperature.
  • the raw surfactant heated to an appropriate temperature it is easier to more suitably reduce the number and/or amount of coarse particles derived from the cellulose derivative.
  • a method for producing a substrate protective agent containing a cellulose derivative and a surfactant includes a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to produce a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the heated raw cellulose derivative solution; or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to produce an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • a substrate protective agent having a reduced number and/or amount of coarse particles derived from the cellulose derivative is easily produced.
  • a substrate protective agent By using such a substrate protective agent, it is possible to effectively reduce surface defects (e.g., LPD-N) after polishing while taking advantage of the advantages of using a cellulose derivative.
  • a substrate protective agent containing a cellulose derivative and a surfactant refers to a group of substances that can adsorb to at least the surface of a substrate to be polished and adjust its polishing performance when polishing with a polishing composition.
  • the substrate protective agent is prepared by a method including a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1); or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • a substrate protective agent having such a composition tends to reduce the number and/or amount of coarse particles derived from the cellulose derivative in the substrate protective agent.
  • a substrate protective agent By using such a substrate protective agent, it is possible to effectively reduce surface defects (e.g., LPD-N) after polishing while taking advantage of the advantages of using a cellulose derivative.
  • a polishing composition contains an abrasive grain, a basic compound, and a substrate protective agent.
  • the substrate protective agent contains a cellulose derivative and a surfactant, and is prepared by the following method. That is, the substrate protective agent is prepared by a method that includes a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1); or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • Such a polishing composition reduces the number and/or amount of coarse particles derived from the cellulose derivative in the composition, making it possible to effectively reduce surface defects after polishing while still taking advantage of the advantages of using a cellulose derivative.
  • Such a polishing composition is effective in reducing defects that cannot be eliminated by processes such as polishing, cleaning, and drying, which are known as LPD-N (Light Point Defect Non-cleanable).
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein may be preferably used for polishing a surface made of a silicon material.
  • a high-quality surface made of a silicon material e.g., with reduced LPD-N
  • the substrate protective agent disclosed herein may also be preferably used for rinsing a surface made of a silicon material.
  • the polishing composition disclosed herein may be a concentrated liquid.
  • the polishing composition disclosed herein may be manufactured, distributed, and stored as a concentrated liquid.
  • a polishing method includes a step of polishing a surface of a silicon material using the polishing composition and/or the substrate protectant.
  • the polishing method can achieve a high-quality surface of a silicon material (e.g., with reduced LPD-N).
  • room temperature in this specification refers to a temperature between 20°C and 25°C.
  • a substrate protective agent comprising a cellulose derivative and a surfactant.
  • a method for producing the substrate protective agent includes a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in water to prepare a raw cellulose derivative solution, a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1).
  • the method for producing the substrate protective agent includes a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • one aspect of the present invention relates to a polishing composition
  • a polishing composition comprising an abrasive grain, a basic compound, a cellulose derivative, and a surfactant.
  • the polishing composition is characterized in that it contains a substrate protective agent prepared by any of the methods disclosed herein.
  • the method for producing the polishing composition further comprises a step (D) of mixing the prepared substrate protective agent, the abrasive grain, and the basic compound.
  • the mechanism by which the present invention provides a polishing composition and/or a substrate protective agent that is effective in reducing surface defects after polishing is not particularly limited, but can be speculated, for example, as follows.
  • a solution containing the raw cellulose derivative is subjected to a heat treatment, and then the raw surfactant can be added to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the heat treatment.
  • a heat treatment can be applied to an additive mixture containing the raw cellulose derivative and the raw surfactant.
  • the heat treatment weakens hydrogen bonds between the molecules of the raw cellulose derivative, and tends to eliminate molecular aggregation and entanglement.
  • the raw surfactant acts favorably on the raw cellulose derivative and inhibits re-aggregation when the raw cellulose derivative is in this state and the raw surfactant is present.
  • This treatment eliminates aggregation and entanglement of the raw cellulose derivative, inhibits re-generation of associations, and makes it easier to maintain the dispersion state. As a result, the size and/or amount of associations that originate from the raw cellulose derivative and may cause surface defects can be suppressed. It is believed that the number of surface defects (e.g., LPD-N) on the polishing surface can be reduced by using such a polishing composition and/or substrate protective agent.
  • LPD-N surface defects
  • polishing composition and/or substrate protective agent and the manufacturing method thereof are described below, but the present invention is not limited to the following description.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein contains a cellulose derivative and a surfactant.
  • the cellulose derivative and surfactant used in the manufacturing process of the polishing composition and/or substrate protective agent may be referred to as the "raw cellulose derivative” and the “raw surfactant”, respectively.
  • “raw cellulose derivative” may be read as “cellulose derivative”
  • “raw surfactant” may be read as “surfactant”.
  • the raw cellulose derivative (or cellulose derivative, the same applies below) disclosed herein is a polymer containing ⁇ -glucose units as the main repeating unit.
  • Specific examples of the raw cellulose derivative include hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.
  • the raw cellulose derivative may be used alone or in combination of two or more.
  • the cellulose derivative refers to a cellulose in which a part of the hydroxyl groups of cellulose is replaced with another substituent. Among them, from the viewpoint of improving the surface quality after polishing, hydroxyethyl cellulose (HEC) can be preferably used as the raw cellulose derivative.
  • the raw cellulose derivative is preferably a polymer derived from a natural product. Since there are limitations to the control of purity and foreign matter in natural product-derived polymers, it is easier to obtain the effects of the technology disclosed herein.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the raw cellulose derivative (or cellulose derivative) is not particularly limited. From the viewpoint of protecting the surface to be polished and improving the polishing performance, the Mw of the raw cellulose derivative (or cellulose derivative) is usually 0.5 ⁇ 10 4 or more, preferably 1 ⁇ 10 4 or more, more preferably 10 ⁇ 10 4 or more. In a more preferred embodiment, the Mw may be, for example, 15 ⁇ 10 4 or more, further 20 ⁇ 10 4 or more, or 25 ⁇ 10 4 or more. In addition, from the viewpoint of filterability, the Mw of the raw cellulose derivative (or cellulose derivative) can be about 300 ⁇ 10 4 or less, and 150 ⁇ 10 4 or less is appropriate. The Mw may be, for example, 100 ⁇ 10 4 or less, 50 ⁇ 10 4 or less, or 40 ⁇ 10 4 or less.
  • the Mw of the raw cellulose derivative can be a value based on gel permeation chromatography (GPC) (water-based, polyethylene oxide equivalent).
  • GPC gel permeation chromatography
  • a Tosoh Corporation model "HLC-8320GPC” can be used as the GPC measuring device.
  • the measurement conditions are as follows. The same method is also used in the examples described later. [GPC measurement conditions] Sample concentration: 0.1% by weight Column: TSKgel GMPWXL Detector: differential refractometer Eluent: 0.1 mol/L NaNO3 aqueous solution Flow rate: 1.0 mL/min Measurement temperature: 40°C Sample injection volume: 200 ⁇ L
  • the content of the raw cellulose derivative in the raw cellulose derivative solution is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0.75% by weight or more, and even more preferably 1.0% by weight or more.
  • the content of the raw cellulose derivative in the raw cellulose derivative solution is preferably 4% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and even more preferably 2% by weight or less.
  • a raw cellulose derivative in a powder form.
  • a raw surfactant (or surfactant, the same applies hereinafter) is used.
  • the raw surfactant By using the raw surfactant, the generation of associations derived from cellulose derivatives is suppressed, and defects on the polished surface (e.g., LPD-N) tend to be reduced.
  • the raw surfactant any of anionic, cationic, nonionic, and amphoteric surfactants can be used. Usually, anionic or nonionic raw surfactants can be preferably used. From the viewpoint of reducing haze and from the viewpoints of low foaming and ease of pH adjustment, nonionic raw surfactants are more preferable.
  • nonionic surfactant examples include oxyalkylene polymers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol; polyoxyalkylene derivatives (e.g., polyoxyalkylene adducts) such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkylamines, polyoxyalkylene alkylglucosides, polyoxyethylene fatty acid esters, polyoxyethylene glyceryl ether fatty acid esters, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters; and copolymers of multiple types of oxyalkylenes (e.g., diblock copolymers, triblock copolymers, random copolymers, and alternating copolymers).
  • the starting surfactants can be used alone or in combination of two or more.
  • nonionic surfactants include block copolymers of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) (diblock copolymers, PEO (polyethylene oxide)-PPO (polypropylene oxide)-PEO type triblock copolymers, PPO-PEO-PPO type triblock copolymers, etc.), random copolymers of EO and PO, polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene propyl ether, polyoxyethylene butyl ether, polyoxyethylene pentyl ether, polyoxyethylene hexyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene-2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene nonyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene isodecyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene
  • ethylphenyl ether polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene dodecylphenyl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene laurylamine, polyoxyethylene stearylamine, polyoxyethylene oleylamine, polyoxyethylene methyl glucoside, polyoxypropylene methyl glucoside, polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene monostearate, polyoxyethylene distearate, polyoxyethylene monooleate, polyoxyethylene dioleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitoate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tetraoleate, polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, ethylenediaminetetrapolyoxyethylene polyoxypropylene (poloxamine);
  • preferred surfactants include block copolymers of EO and PO (particularly triblock copolymers of the PEO-PPO-PEO type), random copolymers of EO and PO, and polyoxyethylene alkyl ethers (e.g., polyoxyethylene decyl ether).
  • polyoxyethylene alkyl ethers those with an EO addition mole number of about 1 to 10 (e.g., about 3 to 8) can be preferably used.
  • the molecular weight of the raw surfactant is, for example, less than 5000, and is preferably 4500 or less from the viewpoint of reducing the association of cellulose derivatives or from the viewpoint of filterability and washability, and may be, for example, less than 4000.
  • the molecular weight of the raw surfactant is usually appropriate to be 200 or more from the viewpoint of surface activity, and is preferably 250 or more (for example, 300 or more) from the viewpoint of haze reduction effect, etc.
  • the more preferable range of the molecular weight of the raw surfactant may vary depending on the type of the raw surfactant.
  • the molecular weight is, for example, preferably less than 2000, more preferably 1900 or less (for example, less than 1800), and even more preferably 1500 or less, and may be 1000 or less (for example, 500 or less).
  • the weight average molecular weight may be, for example, 500 or more, 1000 or more, even 1500 or more, 2000 or more, or even 2500 or more.
  • the upper limit of the weight average molecular weight is, for example, less than 5000, preferably 4500 or less, and may be, for example, less than 4000, less than 3800, or less than 3500.
  • the molecular weight of the raw surfactant may be the molecular weight calculated from the chemical formula, or the weight average molecular weight value determined by GPC (water-based, polyethylene glycol equivalent).
  • GPC water-based, polyethylene glycol equivalent
  • the same measurement conditions for GPC can be used as for the above-mentioned cellulose derivatives.
  • polyoxyethylene alkyl ether it is preferable to use the molecular weight calculated from the chemical formula
  • a block copolymer of EO and PO it is preferable to use the weight average molecular weight determined by the above-mentioned GPC.
  • the solvent disclosed herein is not particularly limited as long as it can dissolve the raw cellulose derivative, but preferably contains water. It is preferable that 90% by volume or more of the solvent is water, and more preferably 95% by volume or more (e.g., 99 to 100% by volume) of the solvent is water.
  • As the water ion-exchanged water (deionized water), pure water, ultrapure water, distilled water, etc. can be preferably used.
  • the water used has a total content of transition metal ions of, for example, 100 ppb or less.
  • the purity of the water can be increased by operations such as removing impurity ions with an ion exchange resin, removing foreign matter with a filter, and distillation.
  • the solvent may be an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent.
  • organic solvent there are no particular limitations on the organic solvent, and any known organic solvent can be used.
  • organic solvents that are miscible with water such as lower alcohols and lower ketones, are preferably used. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein is produced by a method including a step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution.
  • “dissolve” means to dissolve or disperse. It is preferable that “dissolve” means to make at least a part of the cellulose derivative dissolved, and in this case, the remaining part may be dispersed in the solvent, but it is particularly preferable to make the cellulose derivative completely dissolved.
  • the method for dissolving the raw cellulose derivative in a solvent is not particularly limited, but a method in which the raw cellulose derivative is added to a solvent and stirred is preferred. There is no particular limit to the stirring method, and any known method can be used as appropriate. There is no particular limit to the stirring time.
  • the raw cellulose derivative solution may also contain a basic compound.
  • a basic compound refers to a compound that dissolves in water and has the function of increasing the pH of the aqueous solution.
  • Examples of basic compounds that can be used include organic or inorganic basic compounds containing nitrogen, hydroxides of alkali metals, hydroxides of alkaline earth metals, quaternary phosphonium compounds, various carbonates and hydrogen carbonates, etc.
  • Examples of basic compounds containing nitrogen include quaternary ammonium compounds, ammonia, amines (preferably water-soluble amines), etc. Such basic compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • At least one basic compound selected from, for example, alkali metal hydroxides, quaternary ammonium hydroxides, and ammonia can be preferably used.
  • potassium hydroxide, tetraalkylammonium hydroxide (for example, tetramethylammonium hydroxide), and ammonia are more preferable, and ammonia is particularly preferable.
  • the content of the basic compound in the raw cellulose derivative solution is not particularly limited, but is preferably 0.0001% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, and even more preferably 0.01% by weight or more.
  • the content of the basic compound in the raw cellulose derivative solution is not particularly limited, but is preferably 10% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and even more preferably 0.1% by weight or less.
  • the raw cellulose derivative solution does not have to contain a basic compound.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein is produced by a method including a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1).
  • the raw cellulose derivative solution obtained through the step (A) of producing the raw cellulose derivative solution is subjected to a heat treatment at an appropriate heating temperature and heating time in the step (B1).
  • the method of the heat treatment is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate.
  • the heating temperature in the above step (B1) is not particularly limited. From the viewpoint of effectively dissolving the entanglements of the raw cellulose derivative, the heating temperature in the above step (B1) is usually appropriate to be 30°C or higher, preferably 45°C or higher, more preferably 50°C or higher (e.g. 55°C or higher), and even more preferably 60°C or higher. Furthermore, the heating temperature in the above step (B1) should not exceed the boiling point of the raw cellulose derivative solution, and is preferably 95°C or lower, more preferably 75°C or lower, and may be 70°C or lower, 65°C or lower, or 60°C or lower.
  • the heating time in the above step (B1) is not particularly limited.
  • the heating time in the above step (B1) is the time for which the raw cellulose derivative solution is held at the above heating temperature. From the viewpoint of suitably dissolving the entanglements of the raw cellulose derivative, the heating time in the above step (B1) is appropriately about 20 seconds or more, and is preferably about 40 seconds or more (e.g., 1 minute or more).
  • the upper limit of the heating time in the above step (B1) is not particularly limited. From the viewpoint of production efficiency, the heating time in the above step (B1) may be about 180 minutes or less, about 60 minutes or less, or about 30 minutes or less.
  • step (B2) a raw surfactant is added to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the heat treatment in step (B1).
  • the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1) may be in a heated state or may be cooled once.
  • the method for producing a polishing composition and/or a substrate protective agent may include a step (B3) of cooling the heated raw cellulose derivative solution between the step (B1) and the step (B2).
  • the method for cooling the raw cellulose derivative solution is not particularly limited, and may be, for example, left to cool.
  • the cooling temperature is also not particularly limited.
  • the raw cellulose derivative solution may be cooled to room temperature.
  • the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1) is preferably in a heated state.
  • the surfactant when the raw surfactant is added, the surfactant may or may not be heated to a temperature higher than room temperature.
  • a raw surfactant heated to a suitable temperature tends to be uniformly dispersed in the liquid and easily exert its function as a surfactant. From the viewpoint of further enhancing the effect of adding the raw surfactant and from the viewpoint of suppressing a decrease in the temperature of the raw cellulose derivative solution that has been through the above step (B1), it is preferable that the raw surfactant added in the above step (B2) is heated to a temperature higher than room temperature.
  • the temperature of the raw surfactant added in the above step (B2) can be selected according to the type of raw surfactant, but in some embodiments, it is 30°C or higher, preferably 35°C or higher, and more preferably 40°C or higher.
  • the temperature of the raw surfactant added in the above step (B2) is usually 75°C or lower, preferably 65°C or lower (for example, 60°C or lower), and may be 55°C or lower, 50°C or lower, or 45°C or lower.
  • the raw surfactant is added in the form of a solution to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to step (B1) above.
  • the content of the raw surfactant in the raw surfactant solution is not particularly limited. From the viewpoint of handling, the content of the raw surfactant in the raw surfactant solution can be, for example, 0.01 to 100% by weight, preferably 0.1 to 95% by weight, and more preferably 1 to 90% by weight.
  • the content of the raw cellulose derivative in the mixed liquid of the raw cellulose derivative and the surfactant obtained through the above step (B2) is not particularly limited.
  • the content of the raw cellulose derivative in the mixed liquid can be, for example, 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, and more preferably 1.0% by weight or more. From the viewpoint of filterability, the content of the raw cellulose derivative in the mixed liquid is preferably 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, and even more preferably 3% by weight or less.
  • the content of the raw surfactant in the mixed liquid of the raw cellulose derivative and the surfactant obtained through the above step (B2) is not particularly limited.
  • the content of the raw surfactant in the mixed liquid can be, for example, 0.005% by weight or more, and from the viewpoint of substrate protection, is preferably 0.01% by weight or more, and more preferably 0.03% by weight or more.
  • the content of the raw surfactant in the mixed liquid is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.75% by weight or less, and even more preferably 0.5% by weight or less.
  • the ratio of the content of the raw cellulose derivative to the content of the raw surfactant in the mixed liquid of the raw cellulose derivative and the surfactant obtained through the above step (B2) is not particularly limited. From the viewpoint of substrate protection, the above content ratio is preferably 3.0 or more by weight, more preferably 5.0 or more, even more preferably 10 or more, may be 12 or more, or may be 15 or more. The above content ratio is, for example, 100 or less by weight, preferably 50 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 25 or less, and may be 20 or less.
  • the mixture of the cellulose derivative and the surfactant prepared through the above step (B2) may be used as it is as a substrate protective agent.
  • the substrate protective agent may be produced by further carrying out processes such as dilution, concentration, pH adjustment, and filtration after the above step (B2).
  • the polishing composition and substrate protective agent disclosed herein are produced by a method including a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixture, and a step (C2) of heating the additive mixture.
  • the raw surfactant when the raw surfactant is added, the raw surfactant may or may not be heated to a temperature higher than room temperature.
  • a raw surfactant heated to a suitable temperature tends to be uniformly dispersed in the liquid and easily exert its function as a surfactant.
  • the surfactant added in the above step (C1) is heated to a temperature higher than room temperature.
  • the temperature of the raw surfactant added in the above step (C1) can be selected depending on the type of surfactant, but in some embodiments, it is 30°C or higher, preferably 35°C or higher, and more preferably 40°C or higher.
  • the temperature of the surfactant added in the above step (C1) is usually 75°C or lower, preferably 65°C or lower (for example, 60°C or lower), and may be 55°C or lower, 50°C or lower, or 45°C or lower.
  • the raw surfactant is added to the raw cellulose derivative solution in the form of a solution.
  • the content of the raw surfactant in the raw surfactant solution is not particularly limited. From the viewpoint of handling, the content of the raw surfactant in the raw surfactant solution can be, for example, 0.01 to 100% by weight, preferably 0.1 to 95% by weight, and more preferably 1 to 90% by weight.
  • the content of the raw cellulose derivative in the additive mixture prepared in step (C1) is not particularly limited.
  • the content of the raw cellulose derivative in the additive mixture can be, for example, 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, and more preferably 1.0% by weight or more. From the viewpoint of filterability, the content of the raw cellulose derivative in the additive mixture is preferably 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, and even more preferably 3% by weight or less.
  • the content of the raw surfactant in the additive mixture prepared in step (C1) is not particularly limited.
  • the content of the raw surfactant in the additive mixture can be, for example, 0.005% by weight or more, preferably 0.01% by weight or more, and more preferably 0.03% by weight or more. From the viewpoint of filterability, the content of the raw surfactant in the additive mixture is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less (for example, 0.25% by weight or less), and even more preferably 0.1% by weight or less.
  • the ratio of the content of the raw cellulose derivative to the content of the raw surfactant in the additive mixture prepared in the above step (C1) is not particularly limited.
  • the above content ratio is preferably 3.0 or more by weight, more preferably 5.0 or more, even more preferably 10 or more, may be 12 or more, or may be 15 or more.
  • the above content ratio is, for example, 100 or less by weight, preferably 50 or less, more preferably 30 or less, even more preferably 25 or less, and may be 20 or less.
  • step (C2) ⁇ Heating of additive mixture (C2)>
  • the additive mixture prepared in step (C1) is subjected to a heat treatment at an appropriate temperature and for an appropriate period of time in step (C2).
  • the method of the heat treatment is not particularly limited, and any known method can be used.
  • the heating temperature in the above step (C2) is not particularly limited. From the viewpoint of suitably dissolving the entanglements of the raw cellulose derivative, the heating temperature in step (C2) is usually appropriate to be 30°C or higher, preferably 45°C or higher, more preferably 50°C or higher (e.g. 55°C or higher), and even more preferably 60°C or higher. Furthermore, the heating temperature in step (C2) should not exceed the boiling point of the additive mixture, and is preferably 95°C or lower, more preferably 75°C or lower, and may be 70°C or lower, 65°C or lower, or 60°C or lower.
  • the heating time in the above step (C2) is also not particularly limited.
  • the heating time is the time during which the additive mixture is held at the above heating temperature.
  • the heating time in the step (C2) is appropriately about 20 seconds or more, and is preferably about 40 seconds or more (e.g., 1 minute or more).
  • the heating time in the above step (C2) may be about 180 minutes or less, about 60 minutes or less, or about 30 minutes or less.
  • the mixture of the cellulose derivative and the surfactant obtained through the above step (C2) may be used as the substrate protective agent in this application as is.
  • the substrate protective agent may be produced by further performing processes such as dilution, concentration, pH adjustment, and filtration after the above step (C2).
  • the polishing composition disclosed herein contains a substrate protective agent prepared by any of the methods disclosed herein.
  • the method for producing the polishing composition disclosed herein further includes a step (D) of mixing the substrate protective agent, abrasive grains, and a basic compound.
  • the mixing method and mixing conditions of the various components in the above mixing step (D) are not particularly limited.
  • other components may be added to the substrate protective agent prepared by any of the methods disclosed herein, or the above polishing additive may be added to other components.
  • the order of addition of the various components is also not particularly limited, and they may be added simultaneously, sequentially, or only some of the components may be added simultaneously.
  • well-known mixing devices such as a blade type agitator, ultrasonic disperser, and homomixer can be used.
  • polishing composition and/or substrate protective agent in some embodiments are described below.
  • the polishing composition disclosed herein includes abrasive grains.
  • the abrasive grains function to mechanically polish the surface of the object to be polished.
  • the material and properties of the abrasive grains are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose and mode of use of the polishing composition.
  • Examples of abrasive grains include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • inorganic particles include oxide particles such as silica particles, alumina particles, cerium oxide particles, chromium oxide particles, titanium dioxide particles, zirconium oxide particles, magnesium oxide particles, manganese dioxide particles, zinc oxide particles, and red iron oxide particles; nitride particles such as silicon nitride particles and boron nitride particles; carbide particles such as silicon carbide particles and boron carbide particles; diamond particles; carbonates such as calcium carbonate and barium carbonate, and the like.
  • oxide particles such as silica particles, alumina particles, cerium oxide particles, chromium oxide particles, titanium dioxide particles, zirconium oxide particles, magnesium oxide particles, manganese dioxide particles, zinc oxide particles, and red iron oxide particles
  • nitride particles such as silicon nitride particles and boron nitride particles
  • carbide particles such as silicon carbide particles and boron carbide particles
  • diamond particles carbonates such as calcium carbonate and barium carbonate, and the like.
  • organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles, poly(meth)acrylic acid particles (here, (meth)acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid in a comprehensive sense), polyacrylonitrile particles, and the like.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • poly(meth)acrylic acid particles here, (meth)acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid in a comprehensive sense
  • polyacrylonitrile particles and the like.
  • Such abrasive grains may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • abrasive grains are preferably inorganic particles, and among these, particles made of metal or semi-metal oxides are preferred, with silica particles being particularly preferred.
  • polishing compositions that can be used for polishing objects having a silicon surface, such as silicon wafers described below (e.g., finish polishing), it is particularly useful to use silica particles as abrasive grains.
  • silica particles include colloidal silica, fumed silica, precipitated silica, etc.
  • Silica particles can be used alone or in combination of two or more types.
  • the use of colloidal silica is particularly preferred because it is easy to obtain a polished surface with excellent surface quality after polishing.
  • colloidal silica for example, colloidal silica produced by the ion exchange method using water glass (sodium silicate) as a raw material, and alkoxide method colloidal silica (colloidal silica produced by the hydrolysis and condensation reaction of alkoxysilane) can be preferably used.
  • Colloidal silica can be used alone or in combination of two or more types.
  • the true specific gravity of the silica constituting the silica particles is preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, and even more preferably 1.7 or more. There is no particular upper limit to the true specific gravity of the silica, but it is typically 2.3 or less, for example 2.2 or less.
  • the true specific gravity of the silica particles can be measured by a liquid substitution method using ethanol as the substitution liquid.
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains is not particularly limited, but from the viewpoint of polishing rate, etc., it is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. From the viewpoint of obtaining a higher polishing effect (e.g., effects such as reducing haze and removing defects), the above average primary particle diameter is preferably 15 nm or more, and more preferably 20 nm or more (e.g., more than 20 nm). From the viewpoint of preventing scratches, etc., the average primary particle diameter of the abrasive grains is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 45 nm or less.
  • the average primary particle diameter of the abrasive grains may be 43 nm or less, may be less than 40 nm, or may be less than 38 nm.
  • the specific surface area can be measured, for example, using a surface area measuring device manufactured by Micromeritics, product name "Flow Sorb II 2300".
  • the average secondary particle diameter of the abrasive grains is not particularly limited and may be appropriately selected, for example, from the range of about 15 nm to 300 nm. From the viewpoint of improving the polishing rate, the average secondary particle diameter is preferably 30 nm or more, and more preferably 35 nm or more. In some embodiments, the average secondary particle diameter may be, for example, 40 nm or more, 42 nm or more, and preferably 44 nm or more. In addition, the average secondary particle diameter is usually advantageously 250 nm or less, preferably 200 nm or less, and more preferably 150 nm or less. In some preferred embodiments, the average secondary particle diameter is 120 nm or less, more preferably 100 nm or less, and even more preferably 70 nm or less.
  • the average secondary particle size refers to the particle size (volume average particle size) measured by dynamic light scattering.
  • the average secondary particle size of the abrasive grains can be measured by dynamic light scattering using, for example, a product named "Nanotrack UPA-UT151” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.
  • the shape (outer shape) of the abrasive grains may be spherical or non-spherical.
  • specific examples of non-spherical particles include a peanut shape (i.e., the shape of a peanut shell), a cocoon shape, a confetti candy shape, and a rugby ball shape.
  • abrasive grains (typically silica particles) in which most of the particles are peanut-shaped or cocoon-shaped may be preferably used.
  • the average value of the long axis/short axis ratio (average aspect ratio) of the abrasive grains (typically silica particles) is in principle 1.0 or more, preferably 1.05 or more, more preferably 1.1 or more, and may be 1.2 or more. By increasing the average aspect ratio, a higher polishing rate can be realized. Furthermore, from the viewpoint of reducing scratches, etc., the average aspect ratio of the abrasive grains (typically silica particles) is preferably 3.0 or less, more preferably 2.0 or less, even more preferably 1.5 or less, and may be 1.4 or less.
  • the shape (outer shape) and average aspect ratio of abrasive grains can be determined, for example, by observation with an electron microscope.
  • a specific procedure for determining the average aspect ratio is, for example, to use a scanning electron microscope (SEM) to draw the smallest rectangle circumscribing each particle image for a predetermined number (e.g., 200) of silica particles whose individual particle shapes can be recognized. Then, for the rectangle drawn for each particle image, the long side length (long axis value) is divided by the short side length (short axis value) to calculate the long axis/short axis ratio (aspect ratio).
  • the average aspect ratio can be found by arithmetically averaging the aspect ratios of the above-mentioned predetermined number of particles.
  • the polishing composition disclosed herein may contain abrasive grains other than silica grains (hereinafter also referred to as "non-silica abrasive grains") to the extent that the effects of the present invention are not significantly hindered.
  • non-silica abrasive grains include inorganic particles, organic particles, and organic-inorganic composite particles.
  • inorganic particles include oxide particles such as alumina particles, cerium oxide particles, chromium oxide particles, titanium dioxide particles, zirconium oxide particles, magnesium oxide particles, manganese dioxide particles, zinc oxide particles, and red iron oxide particles; nitride particles such as silicon nitride particles and boron nitride particles; carbide particles such as silicon carbide particles and boron carbide particles; diamond particles; carbonates such as calcium carbonate and barium carbonate, and the like.
  • organic particles include polymethylmethacrylate (PMMA) particles, poly(meth)acrylic acid particles (here, (meth)acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid in a comprehensive sense), polyacrylonitrile particles, and the like.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PMMA poly(meth)acrylic acid particles
  • (meth)acrylic acid refers to acrylic acid and methacrylic acid in a comprehensive sense
  • polyacrylonitrile particles and the like.
  • Such abrasive grains
  • the technology disclosed herein can be preferably implemented in an embodiment in which substantially only silica particles are used as abrasive grains. From this perspective, the proportion of silica particles in the total amount of abrasive grains is appropriately 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, and more preferably 98% by weight or more (e.g., 99 to 100% by weight).
  • the polishing composition disclosed herein contains a basic compound.
  • the basic compound refers to a compound that dissolves in water and has the function of increasing the pH of the aqueous solution.
  • the use of a basic compound makes it easier to improve the solubility of the water-soluble polymer in the liquid to be filtered.
  • an organic or inorganic basic compound containing nitrogen, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, a quaternary phosphonium compound, various carbonates and hydrogen carbonates, etc. can be used.
  • the basic compound containing nitrogen include a quaternary ammonium compound, ammonia, an amine (preferably a water-soluble amine), etc.
  • Such a basic compound can be used alone or in combination of two or more.
  • At least one basic compound selected from, for example, alkali metal hydroxides, quaternary ammonium hydroxides, and ammonia can be preferably used.
  • potassium hydroxide, tetraalkylammonium hydroxide (for example, tetramethylammonium hydroxide), and ammonia are more preferable, and ammonia is particularly preferable.
  • the polishing composition disclosed herein typically contains water.
  • water ion-exchanged water (deionized water), pure water, ultrapure water, distilled water, etc. can be preferably used.
  • the water used preferably has a total transition metal ion content of, for example, 100 ppb or less.
  • the purity of the water can be increased by removing impurity ions with an ion exchange resin, removing foreign matter with a filter, distillation, or other operations.
  • the polishing composition disclosed herein may further contain an organic solvent (lower alcohol, lower ketone, etc.) that can be mixed uniformly with water, if necessary. It is preferable that 90% by volume or more of the solvent contained in the polishing composition is water, and more preferably 95% by volume or more (for example, 99 to 100% by volume) is water.
  • an organic solvent lower alcohol, lower ketone, etc.
  • the polishing composition disclosed herein contains a cellulose derivative as a water-soluble polymer.
  • the above-mentioned cellulose derivative can be included in the substrate protective agent prepared by any of the methods disclosed herein.
  • the type and weight average molecular weight (Mw) of the cellulose derivative contained in the polishing composition are not particularly limited, but can be suitably selected from the same range as the type and weight average molecular weight (Mw) of the raw cellulose derivative described above.
  • the cellulose derivative can be used alone or in combination of two or more.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein may contain any water-soluble polymer other than a cellulose derivative, provided that the effects of the present invention are not significantly impaired.
  • the type of any water-soluble polymer is not particularly limited, and any polymer having at least one functional group selected from a cationic group, an anionic group, and a nonionic group can be used.
  • the any water-soluble polymer may have a hydroxyl group, a carboxyl group, an acyl group, an acyloxy group, a sulfo group, an amide group, a quaternary ammonium structure, a heterocyclic structure, a vinyl structure, a polyoxyalkylene structure, or the like.
  • the optional water-soluble polymer examples include starch derivatives; polymers containing oxyalkylene units such as copolymers of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO); vinyl alcohol-based polymers such as polyvinyl alcohol (PVA); polymers containing nitrogen atoms such as polymers containing N-vinyl monomer units, imine derivatives, and polymers containing N-(meth)acryloyl monomer units.
  • the optional water-soluble polymer is preferably a vinyl alcohol-based polymer or a polymer containing N-(meth)acryloyl monomer units.
  • the optional water-soluble polymers can be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of simplifying the composition, the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein may not contain any water-soluble polymer other than the cellulose derivative.
  • the polishing composition disclosed herein contains a surfactant.
  • the above-mentioned surfactant can be contained in the substrate protective agent prepared by any of the methods disclosed herein.
  • the type and weight average molecular weight (Mw) of the surfactant contained in the polishing composition are not particularly limited, but can be suitably selected from the same range as the type and weight average molecular weight (Mw) of the raw surfactant described above.
  • the surfactant can be used alone or in combination of two or more.
  • the polishing composition disclosed herein may further contain, as necessary, known additives that can be used in polishing compositions (e.g., polishing compositions used in the finish polishing step of silicon wafers), such as organic acids, organic acid salts, inorganic acids, inorganic acid salts, chelating agents, preservatives, and fungicides, within the range that does not significantly impair the effects of the present invention.
  • known additives that can be used in polishing compositions (e.g., polishing compositions used in the finish polishing step of silicon wafers), such as organic acids, organic acid salts, inorganic acids, inorganic acid salts, chelating agents, preservatives, and fungicides, within the range that does not significantly impair the effects of the present invention.
  • organic acids and their salts, and inorganic acids and their salts can be used alone or in combination of two or more.
  • organic acids include fatty acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and phthalic acid, itaconic acid, citric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, glycolic acid, malonic acid, gluconic acid, alanine, glycine, lactic acid, organic sulfonic acids such as hydroxyethylidene diphosphate (HEDP) and methanesulfonic acid, and organic phosphonic acids such as nitrilotris(methylene phosphoric acid) (NTMP) and phosphonobutane tricarboxylic acid (PBTC).
  • fatty acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid
  • aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and
  • organic acid salts include alkali metal salts (sodium salts, potassium salts, lithium salts, etc.) and ammonium salts of organic acids.
  • inorganic acids include hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, phosphonic acid, nitric acid, phosphinic acid, boric acid, and carbonic acid.
  • inorganic acid salts include alkali metal salts (sodium salts, potassium salts, lithium salts, etc.) and ammonium salts of inorganic acids.
  • the chelating agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the chelating agents include aminocarboxylic acid chelating agents and organic phosphonic acid chelating agents. Suitable examples of the chelating agents include ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta(methylenephosphonic acid), and diethylenetriaminepentaacetic acid.
  • the preservatives and antifungal agents include isothiazolinone compounds, paraoxybenzoic acid esters, phenoxyethanol, etc.
  • the polishing composition disclosed herein is preferably substantially free of oxidizing agents. If an oxidizing agent is contained in the polishing composition, the surface of the substrate (e.g., silicon wafer) may be oxidized by supplying the polishing composition to the substrate, resulting in an oxide film, which may result in a decrease in the polishing rate.
  • the oxidizing agent include hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), sodium persulfate, ammonium persulfate, and sodium dichloroisocyanurate.
  • the polishing composition being substantially free of oxidizing agents means that the oxidizing agent is not intentionally contained at least.
  • a polishing composition that inevitably contains a small amount of oxidizing agent (e.g., the molar concentration of the oxidizing agent in the polishing composition is 0.001 mol/L or less, preferably 0.0005 mol/L or less, more preferably 0.0001 mol/L or less, even more preferably 0.00005 mol/L or less, and particularly preferably 0.00001 mol/L or less) due to raw materials, manufacturing method, etc., can be included in the concept of a polishing composition that does not substantially contain an oxidizing agent.
  • the molar concentration of the oxidizing agent in the polishing composition is 0.001 mol/L or less, preferably 0.0005 mol/L or less, more preferably 0.0001 mol/L or less, even more preferably 0.00005 mol/L or less, and particularly preferably 0.00001 mol/L or less
  • the pH of the polishing composition disclosed herein is not particularly limited, and an appropriate pH can be adopted according to the substrate and the like.
  • the pH of the polishing composition is suitably 8.0 or more, preferably 8.5 or more, more preferably 9.0 or more.
  • the pH of the polishing composition is usually suitably 12.0 or less, preferably 11.0 or less, more preferably 10.8 or less, and even more preferably 10.5 or less.
  • the pH of the polishing composition can be determined by using a pH meter (for example, a glass electrode type hydrogen ion concentration indicator (model number F-72) manufactured by Horiba, Ltd.) and performing three-point calibration using standard buffer solutions (phthalate pH buffer, pH: 4.01 (25°C), neutral phosphate pH buffer, pH: 6.86 (25°C), carbonate pH buffer, pH: 10.01 (25°C)), then placing the glass electrode in the composition to be measured and measuring the value after it has stabilized for at least two minutes.
  • a pH meter for example, a glass electrode type hydrogen ion concentration indicator (model number F-72) manufactured by Horiba, Ltd.
  • standard buffer solutions phthalate pH buffer, pH: 4.01 (25°C), neutral phosphate pH buffer, pH: 6.86 (25°C), carbonate pH buffer, pH: 10.01 (25°C)
  • the substrate protective agent disclosed herein is a group of substances that can adjust the polishing performance by adsorbing at least to the surface of the substrate to be polished when polishing with a polishing composition, specifically including a cellulose derivative and a surfactant.
  • a cellulose derivative contained in the substrate protective agent tends to have a reduced size and/or amount of associations and improved dispersibility compared to the raw cellulose derivative. For this reason, the substrate protective agent tends to have a high light transmittance.
  • the visible light transmittance of the substrate protective agent disclosed herein is preferably 85% or more, more preferably 90% or more (e.g., 92% or more), and even more preferably 95% or more (e.g., 98% or more).
  • the upper limit of the visible light transmittance of the substrate protective agent is not particularly limited. In principle, the visible light transmittance of the substrate protective agent is 100% or less, and may be 99% or less.
  • the visible light transmittance is the average visible light transmittance in the wavelength range of 380 to 780 nm.
  • the content of the cellulose derivative in the substrate protective agent disclosed herein is not particularly limited.
  • the content of the cellulose derivative in the substrate protective agent can be, for example, 0.0001% by weight or more, preferably 0.0005% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, even more preferably 0.003% by weight or more, may be 0.005% by weight or more, 0.01% by weight or more, 0.05% by weight or more, 0.1% by weight or more, 0.5% by weight or more, or 1.0% by weight or more.
  • the content of the cellulose derivative in the substrate protective agent is preferably 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, even more preferably 3% by weight or less, may be 1% by weight or less, 0.5% by weight or less, 0.1% by weight or less, 0.05% by weight or less, 0.01% by weight or less, or 0.008% by weight or less.
  • the content of the surfactant in the substrate protective agent is not particularly limited.
  • the content of the surfactant in the substrate protective agent can be, for example, 0.00005% by weight or more, preferably 0.0001% by weight or more, more preferably 0.0003% by weight or more, even more preferably 0.0005% by weight or more, may be 0.0008% by weight or more, may be 0.001% by weight or more, may be 0.005% by weight or more, may be 0.01% by weight or more, or may be 0.03% by weight or more.
  • the content of the surfactant in the substrate protective agent is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less (for example, 0.25% by weight or less), even more preferably 0.1% by weight or less, may be 0.05% by weight or less, may be 0.03% by weight or less, may be 0.01% by weight or less, may be 0.005% by weight or less, or may be 0.003% by weight or less.
  • the polishing composition disclosed herein is typically supplied to the surface of a substrate in the form of a polishing liquid containing the polishing composition, and is used to polish the substrate.
  • the polishing liquid can be prepared, for example, by diluting any of the polishing compositions disclosed herein (typically diluting with water).
  • the polishing composition can be used as it is as a polishing liquid.
  • Another example of the polishing liquid containing the polishing composition disclosed herein is a polishing liquid obtained by adjusting the pH of the composition.
  • the content of abrasive grains (typically silica particles) in the polishing liquid is not particularly limited, and may be, for example, 0.001% by weight or more, preferably 0.05% by weight or more, and more preferably 0.10% by weight or more. By increasing the content of abrasive grains, a higher polishing rate can be realized.
  • the content is suitably 10% by weight or less, preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and even more preferably 2% by weight or less, and may be, for example, 1% by weight or less, 0.75% by weight or less, or 0.5% by weight or less. This makes it easier to maintain the surface quality.
  • the content of the basic compound in the polishing liquid is not particularly limited. From the viewpoint of improving the polishing rate, it is usually appropriate that the content is 0.0005% by weight or more, preferably 0.001% by weight or more, and more preferably 0.003% by weight or more. Also, from the viewpoint of improving the surface quality (e.g., reducing haze), it is appropriate that the content is less than 0.1% by weight, preferably less than 0.05% by weight, and more preferably less than 0.03% by weight (e.g., less than 0.025% by weight, or even less than 0.01% by weight).
  • the content of the cellulose derivative in the polishing liquid is not particularly limited. For example, it can be 0.0001% by weight or more. From the viewpoint of reducing haze, etc., the preferred content is 0.0005% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, even more preferably 0.002% by weight or more, for example 0.005% by weight or more. From the viewpoint of polishing rate, etc., the content is preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and even more preferably 0.05% by weight or less (for example 0.02% by weight or less, further 0.015% by weight or less).
  • the total content of the water-soluble polymer in the polishing liquid is not particularly limited.
  • it can be 0.0001% by weight or more.
  • the preferred content is 0.0005% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, even more preferably 0.002% by weight or more, for example 0.005% by weight or more.
  • the above content is preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and even more preferably 0.05% by weight or less (for example 0.02% by weight or less, even more preferably 0.015% by weight or less).
  • the content of the surfactant in the polishing liquid is not particularly limited.
  • the content of the surfactant can be, for example, 0.00001% by weight or more from the viewpoint of improving the dispersibility of the cellulose derivative and cleaning properties.
  • the content is preferably 0.0002% by weight or more, more preferably 0.0003% by weight or more, and even more preferably 0.0005% by weight or more.
  • the content is preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0.01% by weight or less, and even more preferably 0.005% by weight or less (for example, 0.002% by weight or less).
  • the polishing composition disclosed herein may be in a concentrated form (i.e., in the form of a concentrated polishing liquid) before being supplied to a substrate.
  • a concentrated polishing composition is advantageous in terms of convenience and cost reduction during production, distribution, storage, etc.
  • the concentration ratio is not particularly limited, and can be, for example, about 2 to 100 times in volume terms, and usually about 5 to 50 times (for example, about 10 to 40 times) is appropriate.
  • Such a concentrated liquid can be diluted at a desired timing to prepare a polishing liquid (working slurry), and the polishing liquid can be supplied to a substrate. The dilution can be performed, for example, by adding water to the concentrated liquid and mixing.
  • the content of abrasive grains in the concentrated liquid can be, for example, 25% by weight or less. From the viewpoint of the dispersion stability and filterability of the polishing composition, the content is usually preferably 20% by weight or less, and more preferably 15% by weight or less. In some preferred embodiments, the content of abrasive grains may be 10% by weight or less, or may be 5% by weight or less.
  • the content of abrasive grains in the concentrated liquid can be, for example, 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0.7% by weight or more, and even more preferably 1% by weight or more.
  • the content of the basic compound in the concentrated solution can be, for example, less than 15% by weight. From the viewpoint of storage stability, etc., the content is usually preferably 0.7% by weight or less, and more preferably 0.4% by weight or less. Also, from the viewpoint of convenience and cost reduction during production, distribution, storage, etc., the content of the basic compound in the concentrated solution can be, for example, 0.005% by weight or more, preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.02% by weight or more, and even more preferably 0.05% by weight or more.
  • the content of the cellulose derivative in the concentrated liquid can be, for example, 3% by weight or less.
  • the content is usually preferably 1% by weight or less, and more preferably 0.5% by weight or less.
  • the content is usually 0.001% by weight or more, preferably 0.005% by weight or more, and more preferably 0.01% by weight or more.
  • the surfactant content in the concentrated solution can be, for example, 0.25% by weight or less, preferably 0.15% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and may be 0.05% by weight or less, or may be 0.025% by weight or less.
  • the surfactant content in the concentrated solution can be, for example, 0.0001% by weight or more, preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.005% by weight or more, and even more preferably 0.01% by weight or more.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein can be applied to polishing substrates having various materials and shapes.
  • the substrate material can be, for example, silicon material, aluminum, nickel, tungsten, copper, tantalum, titanium, stainless steel, or other metals or semimetals, or alloys thereof; quartz glass, aluminosilicate glass, glassy carbon, or other glassy materials; alumina, silica, sapphire, silicon nitride, tantalum nitride, titanium carbide, or other ceramic materials; silicon carbide, gallium nitride, gallium arsenide, or other compound semiconductor substrate materials; polyimide resin, or other resin materials; and the like.
  • the substrate may be made of a plurality of these materials.
  • the shape of the substrate is not particularly limited.
  • the polishing composition disclosed herein can be applied to polishing a substrate having a flat surface, such as a plate or polyhedron, or polishing the edge of the substrate (e.g., polishing the edge of a wafer).
  • the substrate protective agent disclosed herein can also be applied to rinsing the substrate.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein may be particularly preferably used for polishing a surface made of a silicon material (typically, polishing a silicon wafer).
  • silicon materials include silicon single crystal, amorphous silicon, and polysilicon.
  • the polishing composition disclosed herein may be particularly preferably used for polishing a surface made of silicon single crystal (e.g., polishing a silicon wafer).
  • the substrate protective agent disclosed herein may, in some embodiments, also be applied to rinsing the substrate.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein can be preferably applied to a polishing process of a substrate (e.g., a silicon wafer).
  • a substrate e.g., a silicon wafer.
  • the substrate Prior to the polishing process with the polishing composition disclosed herein, the substrate may be subjected to a general treatment that can be applied to a substrate in a process upstream of the polishing process, such as lapping or etching.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein is effective when used in the finishing step of a substrate (e.g., a silicon wafer) or in the polishing step immediately preceding the finishing step, and use in the finishing polishing step is particularly preferred.
  • the finishing polishing step refers to the final polishing step in the manufacturing process of the target object (i.e., a step after which no further polishing is performed).
  • the polishing composition disclosed herein may also be used in a polishing step upstream of the finishing polishing (referring to a preliminary polishing step between the rough polishing step and the final polishing step, which typically includes at least a primary polishing step and may further include secondary, tertiary, etc. polishing steps), for example, a polishing step performed immediately preceding the finishing polishing.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein is effective, for example, when applied to polishing (typically finish polishing or polishing immediately prior to finish polishing) of silicon wafers that have been prepared in an upstream process to have a surface roughness of 0.01 nm to 100 nm. Application to finish polishing is particularly preferred.
  • the surface roughness Ra of the substrate can be measured, for example, using a laser scanning surface roughness meter "TMS-3000WRC" manufactured by Schmitt Measurement System Inc.
  • the polishing composition used in the technology disclosed herein may be a single-component type or a multi-component type, including a two-component type.
  • the polishing composition may be configured so that a polishing liquid is prepared by mixing part A, which contains at least abrasive grains among the components of the polishing composition, and part B, which contains at least a portion of the remaining components, and mixing and diluting these at an appropriate time as necessary.
  • Part B may be any of the substrate protectants disclosed herein.
  • Part A may have been subjected to one or more filtrations.
  • the polishing composition and/or substrate protective agent disclosed herein can be used for polishing a substrate, for example, in an embodiment including the following operations.
  • a preferred embodiment of a method for polishing a silicon wafer as a substrate using the polishing composition disclosed herein will be described. That is, prepare a polishing liquid containing any of the polishing compositions or substrate protective agents disclosed herein.Preparing the polishing liquid may include adjusting the concentration (e.g., diluting), adjusting pH, etc., of the polishing composition to prepare the polishing liquid. Alternatively, the polishing composition may be used as it is as the polishing liquid.
  • the polishing liquid is supplied to the substrate, and the substrate is polished in a conventional manner.
  • the silicon wafer that has been through the lapping process is set in a general polishing device, and the polishing liquid is supplied to the surface of the silicon wafer to be polished through the polishing pad of the polishing device.
  • the polishing pad is pressed against the surface of the silicon wafer to be polished, and the two are moved relative to one another (e.g., rotated). Through this polishing process, the polishing of the substrate is completed.
  • the polishing pad used in the above polishing process is not particularly limited.
  • polishing pads of a polyurethane foam type, a nonwoven fabric type, a suede type, etc. can be used.
  • Each polishing pad may or may not contain abrasive grains.
  • a polishing pad that does not contain abrasive grains is preferably used.
  • the substrate polished using the polishing composition disclosed herein is typically cleaned. Cleaning can be performed using an appropriate cleaning solution.
  • the cleaning solution used is not particularly limited, and for example, SC-1 cleaning solution (a mixture of ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and water (H 2 O)), SC-2 cleaning solution (a mixture of HCl, H 2 O 2 , and H 2 O), ozone water cleaning solution, hydrofluoric acid cleaning solution, and the like, which are common in the field of semiconductors and the like, can be used.
  • the temperature of the cleaning solution can be, for example, in the range of room temperature (typically about 15° C. to 25° C.) or higher, up to about 90° C. From the viewpoint of improving the cleaning effect, a cleaning solution of about 50° C. to 85° C. can be preferably used.
  • the technology disclosed herein may include a method for manufacturing a polished product (e.g., a method for manufacturing a silicon wafer) that includes a polishing step using any of the polishing methods described above, and the provision of a polished product (e.g., a silicon wafer) manufactured by the method.
  • a method for manufacturing a polished product e.g., a method for manufacturing a silicon wafer
  • a polishing step using any of the polishing methods described above e.g., a silicon wafer
  • a method for producing a polishing composition comprising an abrasive grain, a basic compound, a cellulose derivative, and a surfactant, comprising: A step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1); or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixed liquid, and a step (C2) of heating the additive mixed liquid;
  • a method for producing a polishing composition comprising: [2] The method for producing a polishing composition according to the above [1], wherein in the step (B2) or the step (C1), the raw surfactant is added in a state of being heated to a temperature higher than room temperature.
  • a method for producing a substrate protective agent containing a cellulose derivative and a surfactant comprising the steps of: A step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution that has been subjected to the step (B1); or a step (C1) of adding a raw surfactant to the raw cellulose derivative solution to prepare an additive mixed liquid, and a step (C2) of heating the additive mixed liquid;
  • a method for producing a substrate protective agent comprising: [4] A substrate protective agent comprising a cellulose derivative and a surfactant, A step (A) of dissolving a raw cellulose derivative in a solvent to prepare a raw cellulose derivative solution, and the following steps: a step (B1) of heating the raw cellulose derivative solution, and a step (B2) of adding a raw sur
  • a polishing method comprising a step of polishing a surface of a silicon material with the polishing composition according to any one of [5] to [7] above.
  • a polishing composition comprising an abrasive, a basic compound, and a substrate protective agent, The substrate protective agent includes a cellulose derivative and a surfactant, A polishing composition, wherein the substrate protecting agent has a visible light transmittance of 85% or more.
  • Example 1 [Dissolution of raw HEC]
  • DIW deionized water
  • raw HEC raw hydroxyethyl cellulose powder
  • Mw weight average molecular weight
  • ammonia water was added to prepare a raw hydroxyethyl cellulose aqueous solution (hereinafter also referred to as "raw HEC aqueous solution”) having a raw HEC concentration of 1.3% and an ammonia concentration of 0.01%.
  • Example 2 The substrate protective agents of each example were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature and heating time of the raw HEC aqueous solution in [Heating of raw HEC aqueous solution] in Example 1 were changed as shown in Table 1.
  • Example 11 In the [Heating of raw HEC aqueous solution] of Example 1, the raw HEC aqueous solution was heated and held at 60° C. for 30 minutes. Thereafter, it was allowed to cool to room temperature, and the raw surfactant (1% aqueous solution) heated to 43° C. was added to the raw HEC aqueous solution at room temperature, in the same manner as in Example 1, except that the substrate protective agent of this example was prepared.
  • Example 12 A raw HEC aqueous solution was prepared in the same manner as in [Dissolution of raw HEC] in Example 1.
  • a raw surfactant (1% aqueous solution) warmed to 43°C was added to the obtained raw HEC aqueous solution and stirred, and then the resulting mixture was heated and held at 60°C for 30 minutes. The heated mixture was then allowed to cool to room temperature, thereby obtaining a substrate protective agent according to this example having a hydroxyethyl cellulose concentration of 1.2% and a surfactant concentration of 0.067%.
  • polyoxyethylene decyl ether (C10PEO5) with a weight average molecular weight (Mw) of 378 and an ethylene oxide addition mole number of 5 was used as the raw surfactant.
  • Example 13 The substrate protective agent of this example was prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating time of the raw HEC aqueous solution in [Heating of raw HEC aqueous solution] in Example 1 was changed as shown in Table 1, and that in [Addition of raw surfactant] in Example 1, the raw surfactant (1% aqueous solution) at room temperature (i.e., not warmed) was added to the heated raw HEC aqueous solution.
  • Comparative Example 2 The substrate protective agent of this example was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that in the [Addition of raw surfactant] step in Comparative Example 1, the raw surfactant (1% aqueous solution) at room temperature (i.e., not heated) was added to the raw HEC aqueous solution (i.e., non-heated raw HEC aqueous solution).
  • the substrate protective agents of Examples 1 to 10 and 13 which were prepared by adding a raw surfactant to a heated aqueous raw HEC solution; the substrate protective agent of Example 11, which was prepared by cooling a heated aqueous raw HEC solution to room temperature and then adding a raw surfactant; and the substrate protective agent of Example 12, which was prepared by mixing an unheated aqueous raw HEC solution with a raw surfactant and then heating the mixture, all had higher transmittance than the substrate protective agents of Comparative Examples 1 and 2, which were prepared by mixing an unheated aqueous raw HEC solution with a raw surfactant.
  • Example 3 in which the raw surfactant was heated to 43°C when added, with Example 13, in which the raw surfactant was at room temperature, it was confirmed that the transmittance of the substrate protection agent tends to improve by using a heated surfactant.
  • Example 14 A substrate protective agent according to Example 3 of Test Example 1 was prepared.
  • an abrasive grain was mixed with ammonia and deionized water to prepare an abrasive grain-containing liquid.
  • Colloidal silica having an average primary particle size of 35 nm was used as the abrasive grain.
  • the abrasive grain-containing liquid was mixed with the substrate protective agent according to Example 3 of Test Example 1 to prepare a concentrated liquid of the polishing composition according to this example.
  • the resulting concentrated polishing composition was diluted 20 times by volume with deionized water to obtain the polishing composition of this example, which has an abrasive grain content of 0.125%, an ammonia content of 0.0050%, a hydroxyethyl cellulose (HEC) content of 0.0100%, and a polyoxyethylene decyl ether (C10PEO5) content of 0.0005%.
  • ⁇ Evaluation of surface quality of polished surface> (Polishing silicon wafers) As a substrate, a commercially available silicon single crystal wafer having a diameter of 300 mm (conductivity type: P type, crystal orientation: ⁇ 100>, COP (Crystal Originated Particle)-free) that had been subjected to lapping and etching was pre-polished under the following polishing condition 1 to prepare a silicon wafer.
  • the pre-polishing was performed using a polishing solution containing 1.0% abrasive grains (colloidal silica with an average primary particle size of 35 nm) and 0.068% potassium hydroxide in deionized water.
  • Polishing device Single-wafer polishing device manufactured by Okamoto Machine Tools Works, model "PNX-332B” Polishing load: 20 kPa Rotation speed of the platen: 20 rpm Head (carrier) rotation speed: 20 rpm Polishing pad: Nitta DuPont, product name "SUBA400” Polishing liquid supply rate: 1.0 L/min Polishing liquid temperature: 20° C. Temperature of cooling water for surface plate: 20°C Polishing time: 3 minutes
  • polishing compositions prepared above for each example were used as the polishing liquid to polish the silicon wafers after the pre-polishing described above under the following polishing condition 2, and then polished under polishing condition 3.
  • Polishing device Single-wafer polishing device manufactured by Okamoto Machine Tools Works, model "PNX-332B” Polishing load: 16 kPa Rotation speed of the platen: 50 rpm Head (carrier) rotation speed: 52 rpm Polishing pad: Fujibo Ehime product name "POLYPAS275NX” Polishing liquid supply rate: 1.5 L/min Polishing liquid temperature: 20° C. Temperature of cooling water for surface plate: 20°C Polishing time: 4 minutes
  • Polishing device Single-wafer polishing device manufactured by Okamoto Machine Tools Works, model "PNX-332B” Polishing load: 20 kPa Rotation speed of the platen: 50 rpm Head (carrier) rotation speed: 52 rpm Polishing pad: Fujibo Ehime product name "POLYPAS275NX” Polishing liquid supply rate: 1.5 L/min Polishing liquid temperature: 20° C. Temperature of cooling water for surface plate: 20°C Polishing time: 4 minutes
  • first and second washing tanks were prepared, and the above-mentioned cleaning solution was contained in each of these washing tanks and maintained at 70° C.
  • the polished silicon wafer was immersed in the first washing tank for 10 minutes, then passed through a rinse tank in which it was immersed in ultrapure water and subjected to ultrasonic waves, immersed in the second washing tank for 10 minutes, passed through a rinse tank in which it was immersed in ultrapure water and subjected to ultrasonic waves, and dried using a spin dryer.
  • ⁇ LPD-N number measurement> The number of LPD-N larger than 36 nm on the cleaned silicon wafer surface was measured in DCO mode using a wafer inspection device manufactured by KLA Tencor Corporation under the product name "Surfscan SP5". The results obtained were converted into relative values with the number of LPD-N in Comparative Example 3 taken as 100%, and the obtained values are shown in the corresponding columns of Table 2.

Abstract

セルロース誘導体を含む組成において、研磨後の表面欠陥の低減に有効な研磨用組成物、基板保護剤およびこれらの製造方法を提供する。砥粒と、塩基性化合物と、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む研磨用組成物の製造方法が提供される。上記製造方法は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、添加剤混合液を加熱する工程(C2);と、を含む。

Description

研磨用組成物の製造方法および研磨用組成物
 本発明は、研磨用組成物の製造方法および研磨用組成物に関する。また本発明は、基板保護剤の製造方法および基板保護剤にも関する。本出願は、2022年9月30日に出願された日本国特許出願2022-158494号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
 金属や半金属、非金属、その酸化物等の材料表面に対して、研磨用組成物を用いた精密研磨が行われている。例えば、半導体装置の構成要素等として用いられるシリコンウェーハの表面は、一般に、ラッピング工程(粗研磨工程)とポリシング工程(精密研磨工程)とを経て高品位の鏡面に仕上げられる。上記ポリシング工程は、典型的には、予備研磨工程と仕上げ研磨工程(最終研磨工程)とを含む。シリコンウェーハ等の半導体基板を研磨する用途で主に使用される研磨用組成物に関する技術文献として、特許文献1および2が挙げられる。
日本国特許出願公開2012-89862号公報 日本国特許出願公開2015-124231号公報
 シリコンウェーハ等の半導体基板その他の基板を研磨するのに用いられる研磨用組成物(例えば仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物)には、研磨後においてヘイズが低くかつ表面欠陥の少ない表面を実現する性能が求められる。かかる研磨用組成物には、砥粒および水に加えて、研磨対象物表面の保護や濡れ性向上等の目的で水溶性高分子を含むものがある。なかでも汎用の水溶性高分子としてセルロース誘導体が挙げられる。
 しかし、セルロース誘導体は、天然物であるセルロースを原料とするため品質がばらつきやすい。そのため、従来、セルロース誘導体を含む組成の研磨用組成物では、表面欠陥の原因となり得るミクロな凝集を精度よく抑制することは困難であった。例えば特許文献1,2には、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)を用いた研磨用組成物において表面欠陥を低減する技術が記載されているが、かかる技術によっても研磨後の表面品質に関する近年の要求レベルには十分に対応できない場合があった。
 そこで本発明は、セルロース誘導体を含む組成において、研磨後の表面欠陥の低減に有効な研磨用組成物の製造方法、基板保護剤の製造方法、基板保護剤、および研磨用組成物を提供することを目的とする。
 本明細書によると、砥粒と、塩基性化合物と、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む研磨用組成物の製造方法が提供される。上記研磨用組成物の製造方法は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:上記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2);とを含む。
 かかる研磨用組成物の製造方法によると、セルロース誘導体に由来する粗大粒子の数および/または量が低減した研磨用組成物が実現しやすい。かかる研磨用組成物によると、セルロース誘導体の使用による利点を活かしつつ、研磨後の表面欠陥(例えばLPD-N)を効果的に低減することができる。
 いくつかの態様において、上記工程(B2)または上記工程(C1)において、上記原料界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められた状態で添加される。適切な温度に加熱された原料界面活性剤を添加することにより、より好適にセルロース誘導体に由来する粗大粒子の数および/または量を低減させやすい。
 また、本明細書によると、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤の製造方法が提供される。上記基板保護剤の製造方法は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:上記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、上記加熱された原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2);と、を含む。かかる構成の基板保護剤の製造方法によると、セルロース誘導体に由来する粗大粒子の数および/または量が低減した基板保護剤が製造されやすい。かかる基板保護剤を用いると、セルロース誘導体の使用による利点を活かしつつ、研磨後の表面欠陥(例えばLPD-N)を効果的に低減することができる。
 さらに、本明細書によると、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤が提供される。基板保護剤とは、研磨用組成物を用いて研磨するに当たり、少なくとも研磨対象基板の表面に吸着してその研磨性能を調整し得る物質群のことを言う。上記基板保護剤は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:上記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2);と、を含む方法によって調製される。
 かかる構成の基板保護剤によると、該基板保護剤中のセルロース誘導体に由来する粗大粒子の数および/または量が低減している傾向にある。かかる基板保護剤を用いると、セルロース誘導体の使用による利点を活かしつつ、研磨後の表面欠陥(例えばLPD-N)を効果的に低減することができる。
 本明細書によると、砥粒と、塩基性化合物と、基板保護剤と、を含む研磨用組成物が提供される。上記基板保護剤は、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含み、かつ、以下の方法によって調製されたものである。すなわち、上記基板保護剤は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2);と、を含む方法によって調製される。
 かかる研磨用組成物によると、該組成物中のセルロース誘導体に由来する粗大粒子の数および/または量が低減しているため、セルロース誘導体の使用による利点を活かしつつ、研磨後の表面欠陥を効果的に低減することができる。かかる研磨用組成物は、例えば、LPD-N(Light Point Defect Non-cleanable)と称される、研磨、洗浄、乾燥等の処理によっては解消できない欠陥の低減に有効である。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、シリコン材料からなる表面の研磨に好ましく用いられ得る。上記研磨用組成物および/または上記基板保護剤を用いてシリコン材料からなる表面に対し研磨を行うことにより、高品質の(例えばLPD-Nが低減した)シリコン材料からなる表面を実現することができる。また、ここに開示される基板保護剤は、シリコン材料からなる表面のリンスにも好ましく用いられ得る。
 ここに開示される研磨用組成物は、濃縮液であり得る。ここに開示される研磨用組成物は、濃縮液で製造、流通、保存され得る。
 いくつかの態様において、上記研磨用組成物および/または上記基板保護剤を用いてシリコン材料からなる表面を研磨する工程を含む研磨方法が提供される。上記研磨方法によると、高品質の(例えばLPD-Nが低減した)シリコン材料からなる表面を実現することができる。
 以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、特記しない限りにおいて、本明細書において「室温」とは20℃以上25℃以下の温度を指す。
 <研磨用組成物、基板保護剤およびこれらの製造方法>
 本発明の一態様は、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤に関する。好ましい一態様において、上記基板保護剤の製造方法は、原料セルロース誘導体を水に溶解して、原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、上記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)と、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2)とを含む。
 また、他の好ましい一態様において、上記基板保護剤の製造方法は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して、原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、と、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2)とを含む。
 さらに、本発明の一態様は、砥粒と、塩基性化合物と、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む研磨用組成物に関する。上記研磨用組成物は、ここに開示されるいずれかの方法により調製された基板保護剤を含むことを特徴とする。いくつかの態様において、上記研磨用組成物の製造方法は、さらに、上記調製された基板保護剤と、砥粒と、塩基性化合物とを混合する工程(D)を含む。
 本発明によって、研磨後の表面欠陥の低減に有効な研磨用組成物および/または基板保護剤が得られるメカニズムについては、特に限定されないが、例えば以下のように推測することができる。
 ここに開示される技術では、原料セルロース誘導体を含む溶液に加熱処理が施されたのち、当該加熱処理が施された原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤が添加され得る。あるいは、ここに開示される技術では、原料セルロース誘導体と原料界面活性剤を含む添加剤混合液に対して加熱処理が施され得る。上記加熱処理により、原料セルロース誘導体の分子間の水素結合が弱められて、分子の凝集や絡み合いが解消される傾向にある。その状態の原料セルロース誘導体とともに、原料界面活性剤が存在することにより、原料界面活性剤が原料セルロース誘導体に好適に作用して再凝集を抑制する。かかる処理によると、原料セルロース誘導体の凝集や絡み合いが解消し、さらに会合体の再発生が抑制されて、分散状態が保持されやすい。これらの結果、原料セルロース誘導体に由来し、表面欠陥の原因となり得る会合体のサイズおよび/または量を抑制することができる。かかる研磨用組成物および/または基板保護剤によると、研磨面の表面欠陥(例えばLPD-N)の個数が低減し得ると考えられる。
 以下、研磨用組成物および/または基板保護剤およびその製造方法について、説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
 なお、ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、セルロース誘導体および界面活性剤を含む。本明細書において、上記研磨用組成物および/または基板保護剤の製造過程で用いられるセルロース誘導体および界面活性剤のことをそれぞれ、「原料セルロース誘導体」および「原料界面活性剤」と呼ぶことがある。本明細書中の「原料セルロース誘導体」は「セルロース誘導体」と読み替えることも可能であり、「原料界面活性剤」は「界面活性剤」と読み替えることも可能である。
 (原料セルロース誘導体)
 ここに開示される原料セルロース誘導体(またはセルロース誘導体、以下同じ。)は、主たる繰返し単位としてβ-グルコース単位を含むポリマーである。原料セルロース誘導体の具体例としては、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。原料セルロース誘導体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、セルロース誘導体とは、セルロースの持つ水酸基の一部が他の置換基に置換されたものをいう。なかでも、研磨後の表面品質向上の観点から、上記原料セルロース誘導体としては、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)が好ましく用いられ得る。
 特に限定されないが、上記原料セルロース誘導体は、天然物に由来するポリマーであることが好ましい。天然物由来ポリマーは、純度や異物の制御に限界があるため、ここに開示される技術による効果が得られやすい。
 原料セルロース誘導体(またはセルロース誘導体)の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されない。研磨対象面の保護性や研磨性能向上の観点から、原料セルロース誘導体(またはセルロース誘導体)のMwは、通常、0.5×10以上が適当であり、好ましくは1×10以上、より好ましくは10×10以上である。さらに好ましい一態様において、上記Mwは、例えば15×10以上、さらには20×10以上であってもよく、25×10以上でもよい。また、原料セルロース誘導体(またはセルロース誘導体)のMwは、ろ過性の観点から、凡そ300×10以下とすることができ、150×10以下が適当である。上記Mwは、例えば100×10以下であってもよく、50×10以下でもよく、40×10以下でもよい。
 なお、本明細書において、原料セルロース誘導体(またはセルロース誘導体)のMwとしては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)に基づく値(水系、ポリエチレンオキサイド換算)を採用することができる。GPC測定装置としては、東ソー社製の機種名「HLC-8320GPC」を用いるとよい。測定条件は以下のとおりとするとよい。後述の実施例についても同様の方法が採用される。
  [GPC測定条件]
  サンプル濃度:0.1重量%
  カラム:TSKgel GMPWXL
  検出器:示差屈折計
  溶離液:0.1mol/L NaNO水溶液
  流速:1.0mL/分
  測定温度:40℃
  サンプル注入量:200μL
 本発明の一実施形態によれば、原料セルロース誘導体溶液における原料セルロース誘導体の含有量は、0.5重量%以上であることが好ましく、0.75重量%以上であるとより好ましく、1.0重量%以上であるとさらに好ましい。本発明の一実施形態において、原料セルロース誘導体溶液における原料セルロース誘導体の含有量は、溶解性の観点から、4重量%以下であると好ましく、3重量%以下であるとより好ましく、2重量%以下であるとさらに好ましい。
 本発明の一実施形態に係る原料セルロース誘導体としては、粉体の状態のものを用いることが好ましい。
 (原料界面活性剤)
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤の製造方法では、原料界面活性剤(または界面活性剤、以下同じ。)が用いられる。原料界面活性剤を用いることにより、セルロース誘導体に由来する会合体の発生が抑制され、研磨面の欠陥(例えばLPD-N)が低減する傾向にある。原料界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性のいずれのものも使用可能である。通常は、アニオン性またはノニオン性の原料界面活性剤を好ましく採用し得る。ヘイズ低減の観点および低起泡性やpH調整の容易性の観点から、ノニオン性の原料界面活性剤がより好ましい。例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオキシアルキレン重合体;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンアルキルグルコシド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリルエーテル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のポリオキシアルキレン誘導体(例えば、ポリオキシアルキレン付加物);複数種のオキシアルキレンの共重合体(例えば、ジブロック型共重合体、トリブロック型共重合体、ランダム型共重合体、交互共重合体);等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。原料界面活性剤は、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。
 ノニオン性界面活性剤の具体例としては、エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)とのブロック共重合体(ジブロック型共重合体、PEO(ポリエチレンオキサイド)-PPO(ポリプロピレンオキサイド)-PEO型トリブロック体、PPO-PEO-PPO型のトリブロック共重合体等)、EOとPOとのランダム共重合体、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンプロピルエーテル、ポリオキシエチレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンペンチルエーテル、ポリオキシエチレンヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレン-2-エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンメチルグルコシド、ポリオキシプロピレンメチルグルコシド、ポリオキシエチレンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイン酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルチミン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン(ポロキサミン);等が挙げられる。なかでも好ましい界面活性剤として、EOとPOとのブロック共重合体(特に、PEO-PPO-PEO型のトリブロック共重合体)、EOとPOとのランダム共重合体およびポリオキシエチレンアルキルエーテル(例えばポリオキシエチレンデシルエーテル)が挙げられる。ポリオキシエチレンアルキルエーテルとしては、EO付加モル数が1~10程度(例えば3~8程度)のものを好ましく採用することができる。
 原料界面活性剤(または界面活性剤)の分子量は、例えば5000未満であり、セルロース誘導体の会合体を低減させる観点あるいは濾過性や洗浄性等の観点から4500以下が好ましく、例えば4000未満でもよい。また、原料界面活性剤の分子量は、界面活性能等の観点から、通常、200以上であることが適当であり、ヘイズ低減効果等の観点から250以上(例えば300以上)であることが好ましい。原料界面活性剤の分子量のより好ましい範囲は、該原料界面活性剤の種類によっても異なり得る。例えば、原料界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを用いる場合、その分子量は、例えば2000未満であることが好ましく、1900以下(例えば1800未満)であることがより好ましく、1500以下であることがさらに好ましく、1000以下(例えば500以下)であってもよい。また、例えば原料界面活性剤としてEOとPOとのブロック共重合体を用いる場合、その重量平均分子量は、例えば500以上であってよく、1000以上であってもよく、さらには1500以上であってもよく、2000以上、さらには2500以上であってもよい。上記重量平均分子量の上限は、例えば5000未満であり、4500以下が好ましく、例えば4000未満でもよく、3800未満でもよく、3500未満でもよい。
 原料界面活性剤(または界面活性剤)の分子量としては、化学式から算出される分子量を採用してもよく、あるいは、GPCにより求められる重量平均分子量の値(水系、ポリエチレングリコール換算)を採用してもよい。GPCの測定条件については、上述のセルロース誘導体と同じ測定条件を採用できる。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの場合、化学式から算出される分子量を採用することが好ましく、EOとPOとのブロック共重合体の場合、上記GPCにより求められる重量平均分子量を採用することが好ましい。
 (溶媒)
 ここに開示される溶媒は、原料セルロース誘導体を溶解させることができるものであれば特に制限されないが、水を含むことが好ましい。溶媒中の90体積%以上が水であることが好ましく、溶媒中の95体積%以上(例えば99~100体積%)が水であることがより好ましい。水としては、イオン交換水(脱イオン水)、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。使用する水は、研磨用組成物および/または基板保護剤に含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下であることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂による不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。
 また、溶媒は、有機溶媒であってもよく、水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。有機溶媒としては、特に制限されず公知の有機溶媒を用いることができる。水と有機溶媒との混合溶媒とする場合は、水と混和する有機溶媒である低級アルコール、低級ケトン等が好ましく用いられる。これら有機溶媒は、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。
 <原料セルロース誘導体溶液の作製(A)>
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して、原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)を含む方法で製造される。ここで本明細書において、「溶解する」とは、溶解することまたは分散することを表す。そして、「溶解する」ことは、少なくとも一部が溶解した状態とすることが好ましく、この際、他の残りの一部は溶媒に分散した状態であってもよいが、完全に溶解した状態とすることが特に好ましい。
 原料セルロース誘導体を溶媒に溶解させる方法は、特に制限されないが、原料セルロース誘導体を溶媒に添加し、攪拌する方法が好ましい。攪拌方法は特に制限されず、公知の方法を適宜用いることができる。攪拌時間は特に制限されない。
 また、原料セルロース誘導体溶液は、塩基性化合物を含んでいてもよい。本明細書において塩基性化合物とは、水に溶解して水溶液のpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物としては、窒素を含む有機または無機の塩基性化合物、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、第四級ホスホニウム化合物、各種の炭酸塩や炭酸水素塩等を用いることができる。窒素を含む塩基性化合物の例としては、第四級アンモニウム化合物、アンモニア、アミン(好ましくは水溶性アミン)等が挙げられる。このような塩基性化合物は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 これらの塩基性化合物のうち、例えば、アルカリ金属水酸化物、水酸化第四級アンモニウムおよびアンモニアから選択される少なくとも一種の塩基性化合物を好ましく使用し得る。なかでも水酸化カリウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム)およびアンモニアがより好ましく、アンモニアが特に好ましい。
 原料セルロース誘導体溶液における塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、0.0001重量%以上であることが好ましく、0.001重量%以上であるとより好ましく、0.01重量%以上であるとさらに好ましい。原料セルロース誘導体溶液における塩基性化合物の含有量は、特に限定されないが、10重量%以下であると好ましく、1重量%以下であるとより好ましく、0.1重量%以下であるとさらに好ましい。なお、原料セルロース誘導体溶液は、塩基性化合物を含んでいなくてもよい。
 <原料セルロース誘導体溶液の加熱(B1)>
 いくつかの態様において、ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、上記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)と、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2)と、を含む方法で製造される。かかる態様において、上記の原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)を経て得られた原料セルロース誘導体溶液には、工程(B1)において適切な加熱温度および加熱時間での加熱処理が施される。加熱処理の方法は特に制限されず、公知の方法を適宜用いることができる。
 上記工程(B1)における加熱温度は、特に限定されない。原料セルロース誘導体の絡み合いを好適に解消する観点から、上記工程(B1)における加熱温度は、通常30℃以上であることが適切であり、45℃以上であることが好ましく、より好ましくは50℃以上(例えば55℃以上)であり、さらに好ましくは60℃以上である。また上記工程(B1)における加熱温度は、上記原料セルロース誘導体溶液の沸点を超えるべきではなく、好ましくは95℃以下であり、より好ましくは75℃以下であり、70℃以下であってもよく、65℃以下であってもよく、60℃以下であってもよい。
 上記工程(B1)における加熱時間は、特に限定されない。上記工程(B1)における加熱時間は、原料セルロース誘導体溶液を上記加熱温度に保持する時間である。原料セルロース誘導体の絡み合いを好適に解消する観点から、工程(B1)における加熱時間は、凡そ20秒以上であることが適切であり、好ましくは凡そ40秒以上(例えば1分以上)である。上記工程(B1)における加熱時間の上限は特に限定されない。製造効率化の観点からは、上記工程(B1)における加熱時間は、凡そ180分以下としてもよく、凡そ60分以下でもよく、凡そ30分以下でもよい。
 <加熱を経た原料セルロース誘導体溶液への原料界面活性剤の添加(B2)>
 上記工程(B1)において加熱処理が施された原料セルロース誘導体溶液に対し、工程(B2)において原料界面活性剤が添加される。ここで、原料界面活性剤が添加される際に、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液は、加熱された状態であってもよいし、一旦冷却されていてもよい。すなわち、いくつかの態様において、研磨用組成物および/または基板保護剤の製造方法は、上記工程(B1)と上記工程(B2)との間に、上記加熱された原料セルロース誘導体溶液を冷却する工程(B3)を含んでいてもよい。上記冷却工程(B3)において、原料セルロース誘導体溶液の冷却の方法は、特に限定されず、例えば放冷であり得る。また、冷却温度も特に限定されない。例えば、上記原料セルロース誘導体溶液は室温まで冷却され得る。原料セルロース誘導体の絡み合いを解消する観点からは、ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤の製造方法は、工程(B2)において原料界面活性剤が添加される際に、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液は、加熱された状態であることが好ましい。
 上記工程(B2)において、原料界面活性剤が添加される際に、該界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められた状態であってもよいし、温められていなくてもよい。好適な温度に加熱された原料界面活性剤は、液体中で均一に分散して、界面活性剤としての機能を発揮しやすくなる傾向にある。原料界面活性剤を添加する効果をより高める観点および上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液の温度が低下するのを抑制する観点から、上記工程(B2)において添加される原料界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められていることが好ましい。上記工程(B2)において添加される原料界面活性剤の温度は、原料界面活性剤の種類に応じて選択され得るが、いくつかの態様において30℃以上であり、好ましくは35℃以上であり、より好ましくは40℃以上である。上記工程(B2)において添加される原料界面活性剤の温度は、通常75℃以下であることが適切であり、好ましくは65℃以下(例えば60℃以下)であり、55℃以下でもよく、50℃以下でもよく、45℃以下でもよい。
 いくつかの態様において、原料界面活性剤は、溶液の形態で、上記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に添加される。かかる態様において、上記原料界面活性剤溶液における原料界面活性剤の含有量は、特に限定されない。ハンドリングの観点から、上記原料界面活性剤溶液における原料界面活性剤の含有量は、例えば0.01~100重量%とすることができ、好ましくは0.1~95重量%であり、より好ましくは1~90重量%である。
 上記工程(B2)を経て得られる原料セルロース誘導体と界面活性剤の混合液における、原料セルロース誘導体の含有量は、特に限定されない。上記混合液における原料セルロース誘導体の含有量は、例えば0.1重量%以上とすることができ、好ましくは0.5重量%以上であり、より好ましくは1.0重量%以上である。ろ過性の観点からは、上記混合液における原料セルロース誘導体の含有量は、5重量%以下であると好ましく、より好ましくは4重量%以下であり、さらに好ましくは3重量%以下である。
 上記工程(B2)を経て得られる原料セルロース誘導体と界面活性剤の混合液における、原料界面活性剤の含有量は、特に限定されない。上記混合液における原料界面活性剤の含有量は、例えば0.005重量%以上とすることができ、基板保護性の観点からは、好ましくは0.01重量%以上であり、より好ましくは0.03重量%以上である。上記混合液における原料界面活性剤の含有量は、1重量%以下であると好ましく、より好ましくは0.75重量%以下であり、さらに好ましくは0.5重量%以下である。
 上記工程(B2)を経て得られる原料セルロース誘導体と界面活性剤の混合液における、原料界面活性剤の含有量に対する原料セルロース誘導体の含有量の比は、特に限定されない。基板保護性の観点から、上記の含有量比は、重量基準で、3.0以上であることが好ましく、より好ましくは5.0以上であり、さらに好ましくは10以上であり、12以上でもよく、15以上でもよい。上記の含有量比は、重量基準で、例えば100以下であり、好ましくは50以下であり、より好ましくは30以下であり、さらに好ましくは25以下であり、20以下であってもよい。
 上記工程(B2)を経て調製されるセルロース誘導体と界面活性剤の混合液を、そのまま基板保護剤として用いてもよい。あるいは、基板保護剤は、上記工程(B2)の後に、希釈、濃縮、pH調整、ろ過等の処理をさらに施されて製造されてもよい。
 <原料セルロース誘導体溶液への原料界面活性剤の添加(C1)>
 いくつかの態様において、ここに開示される研磨用組成物および基板保護剤は、上記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、上記添加剤混合液を加熱する工程(C2)と、を含む方法で製造される。
 上記工程(C1)において、原料界面活性剤が添加される際に、該原料界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められている状態であってもよいし、温められていなくてもよい。好適な温度に加熱された原料界面活性剤は、液体中で均一に分散して、界面活性剤としての機能を発揮しやすくなる傾向にある。界面活性剤を添加する効果をより高める観点から、上記工程(C1)において添加される界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められている状態であることが好ましい。上記工程(C1)において添加される原料界面活性剤の温度は、界面活性剤の種類に応じて選択され得るが、いくつかの態様において30℃以上であり、好ましくは35℃以上であり、より好ましくは40℃以上である。上記工程(C1)において添加される界面活性剤の温度は、通常75℃以下であることが適切であり、好ましくは65℃以下(例えば60℃以下)であり、55℃以下でもよく、50℃以下でもよく、45℃以下でもよい。
 いくつかの態様において、原料界面活性剤は、溶液の形態で、原料セルロース誘導体溶液に添加される。かかる態様において、上記原料界面活性剤溶液における原料界面活性剤の含有量は、特に限定されない。ハンドリングの観点から、上記原料界面活性剤溶液における原料界面活性剤の含有量は、例えば0.01~100重量%とすることができ、好ましくは0.1~95重量%であり、より好ましくは1~90重量%である。
 上記工程(C1)において調製される添加剤混合液における、原料セルロース誘導体の含有量は、特に限定されない。上記添加剤混合液における原料セルロース誘導体の含有量は、例えば0.1重量%以上とすることができ、好ましくは0.5重量%以上であり、より好ましくは1.0重量%以上である。ろ過性の観点からは、上記添加剤混合液における原料セルロース誘導体の含有量は、5重量%以下であると好ましく、より好ましくは4重量%以下であり、さらに好ましくは3重量%以下である。
 上記工程(C1)において調製される添加剤混合液における、原料界面活性剤の含有量は、特に限定されない。上記添加剤混合液における原料界面活性剤の含有量は、例えば0.005重量%以上とすることができ、好ましくは0.01重量%以上であり、より好ましくは0.03重量%以上である。ろ過性の観点からは、上記添加剤混合液における原料界面活性剤の含有量は、1重量%以下であると好ましく、より好ましくは0.5重量%以下(例えば0.25重量%以下)であり、さらに好ましくは0.1重量%以下である。
 上記工程(C1)において調製される添加剤混合液における、原料界面活性剤の含有量に対する原料セルロース誘導体の含有量の比は、特に限定されない。基板保護性の観点から、上記の含有量比は、重量基準で、3.0以上であることが好ましく、より好ましくは5.0以上であり、さらに好ましくは10以上であり、12以上でもよく、15以上でもよい。分散性向上の観点からは、上記の含有量比は、重量基準で、例えば100以下であり、好ましくは50以下であり、より好ましくは30以下であり、さらに好ましくは25以下であり、20以下であってもよい。
 <添加剤混合液の加熱(C2)>
 上記工程(C1)により調製される添加剤混合液には、工程(C2)において適切な加熱温度および加熱時間での加熱処理が施される。加熱処理の方法は特に制限されず、公知の方法を適宜用いることができる。
 上記工程(C2)における加熱温度は、特に限定されない。原料セルロース誘導体の絡み合いを好適に解消する観点から、工程(C2)における加熱温度は、通常30℃以上であることが適切であり、45℃以上であることが好ましく、より好ましくは50℃以上(例えば55℃以上)であり、さらに好ましくは60℃以上である。また工程(C2)における加熱温度は、上記添加剤混合液の沸点を超えるべきではなく、好ましくは95℃以下であり、より好ましくは75℃以下であり、70℃以下であってもよく、65℃以下であってもよく、60℃以下であってもよい。
 上記工程(C2)における加熱時間も、特に限定されない。加熱時間は、添加剤混合液を上記加熱温度に保持する時間である。原料セルロース誘導体の絡み合いを好適に解消する観点から、工程(C2)における加熱時間は、凡そ20秒以上であることが適切であり、好ましくは凡そ40秒以上(例えば1分以上)である。上記工程(C2)における加熱時間の上限は特に限定されない。製造効率化の観点からは、上記工程(C2)における加熱時間は、凡そ180分以下としてもよく、凡そ60分以下でもよく、凡そ30分以下でもよい。
 上記工程(C2)を経て得られるセルロース誘導体と界面活性剤の混合液を、そのまま本願における基板保護剤としてもよい。あるいは、基板保護剤は、上記工程(C2)の後に、希釈、濃縮、pH調整、ろ過等の処理をさらに施されて製造されてもよい。
 <基板保護剤と、砥粒と、塩基性化合物とを混合する工程(D)>
 ここに開示される研磨用組成物は、ここに開示されるいずれかの方法で調製された基板保護剤を含む。いくつかの態様において、ここに開示される研磨用組成物の製造方法は、さらに、上記基板保護剤と、砥粒と、塩基性化合物とを混合する工程(D)を含む。
 上記混合工程(D)における各種成分の混合方法、混合条件等は、特に制限されない。例えば、ここに開示されるいずれかの方法で調製された基板保護剤に対して他の成分を添加してもよいし、他の成分に対して上記研磨添加剤を添加してもよい。また、各種成分の添加の順序も特に制限されず、これらを同時に添加しても、順次添加しても、いくつかの成分のみ同時に添加してもよい。混合装置についても、特に限定されない。例えば、翼式攪拌機、超音波分散機、ホモミキサー等の周知の混合装置を用いることができる。
 以下、いくつかの態様における、研磨用組成物および/または基板保護剤が含有する成分について説明する。
 (砥粒)
 ここに開示される研磨用組成物は、砥粒を含む。砥粒は、研磨対象物の表面を機械的に研磨する働きをする。砥粒の材質や性状は特に制限されず、研磨用組成物の使用目的や使用態様等に応じて適宜選択することができる。砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子;窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子;炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子;ダイヤモンド粒子;炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子やポリ(メタ)アクリル酸粒子(ここで(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を包括的に指す意味である。)、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。このような砥粒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
 上記砥粒としては、無機粒子が好ましく、なかでも金属または半金属の酸化物からなる粒子が好ましく、シリカ粒子が特に好ましい。後述するシリコンウェーハ等のようにシリコンからなる表面を有する研磨対象物の研磨(例えば仕上げ研磨)に用いられ得る研磨用組成物では、砥粒としてシリカ粒子を採用することが特に有意義である。
 シリカ粒子の具体例としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、沈降シリカ等が挙げられる。シリカ粒子は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。研磨後において表面品位に優れた研磨面が得られやすいことから、コロイダルシリカの使用が特に好ましい。コロイダルシリカとしては、例えば、イオン交換法により水ガラス(珪酸Na)を原料として作製されたコロイダルシリカや、アルコキシド法コロイダルシリカ(アルコキシシランの加水分解縮合反応により製造されたコロイダルシリカ)を好ましく採用することができる。コロイダルシリカは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 シリカ粒子を構成するシリカの真比重は、1.5以上であることが好ましく、より好ましくは1.6以上、さらに好ましくは1.7以上である。シリカの真比重の上限は特に限定されないが、典型的には2.3以下であり、例えば2.2以下である。シリカ粒子の真比重としては、置換液としてエタノールを用いた液体置換法による測定値を採用し得る。
 砥粒(典型的にはシリカ粒子)の平均一次粒子径は特に限定されないが、研磨レート等の観点から、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上である。より高い研磨効果(例えば、ヘイズの低減、欠陥の除去等の効果)を得る観点から、上記平均一次粒子径は、15nm以上が好ましく、20nm以上(例えば20nm超)がより好ましい。また、スクラッチ防止等の観点から、砥粒の平均一次粒子径は、好ましくは100nm以下、より好ましくは50nm以下、さらに好ましくは45nm以下である。より低ヘイズの表面を得やすくする観点から、いくつかの態様において、砥粒の平均一次粒子径は、43nm以下でもよく、40nm未満でもよく、38nm未満でもよい。
 なお、本明細書において平均一次粒子径とは、BET法により測定される比表面積(BET値)から、平均一次粒子径(nm)=6000/(真密度(g/cm)×BET値(m/g))の式により算出される粒子径(BET粒子径)をいう。上記比表面積は、例えば、マイクロメリテックス社製の表面積測定装置、商品名「Flow Sorb II 2300」を用いて測定することができる。
 砥粒(典型的にはシリカ粒子)の平均二次粒子径は特に限定されず、例えば15nm~300nm程度の範囲から適宜選択し得る。研磨レート向上の観点から、上記平均二次粒子径は30nm以上であることが好ましく、35nm以上であることがより好ましい。いくつかの態様において、上記平均二次粒子径は、例えば40nm以上であってもよく、42nm以上でもよく、好ましくは44nm以上でもよい。また、上記平均二次粒子径は、通常、250nm以下であることが有利であり、200nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましい。いくつかの好ましい態様において、上記平均二次粒子径は120nm以下であり、より好ましくは100nm以下、さらに好ましくは70nm以下である。
 なお、本明細書において平均二次粒子径とは、動的光散乱法により測定される粒子径(体積平均粒子径)をいう。砥粒の平均二次粒子径は、例えば、日機装社製の製品名「ナノトラック UPA-UT151」を用いた動的光散乱法により測定することができる。
 砥粒(典型的にはシリカ粒子)の形状(外形)は、球形であってもよく、非球形であってもよい。非球形をなす粒子の具体例としては、ピーナッツ形状(すなわち、落花生の殻の形状)、繭型形状、金平糖形状、ラグビーボール形状等が挙げられる。例えば、粒子の多くがピーナッツ形状または繭型形状をした砥粒(典型的にはシリカ粒子)を好ましく採用し得る。
 特に限定するものではないが、砥粒(典型的にはシリカ粒子)の長径/短径比の平均値(平均アスペクト比)は、原理的に1.0以上であり、好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1以上であり、1.2以上であってもよい。平均アスペクト比の増大によって、より高い研磨レートが実現され得る。また、砥粒(典型的にはシリカ粒子)の平均アスペクト比は、スクラッチ低減等の観点から、好ましくは3.0以下であり、より好ましくは2.0以下、さらに好ましくは1.5以下であり、1.4以下であってもよい。
 砥粒(典型的にはシリカ粒子)の形状(外形)や平均アスペクト比は、例えば、電子顕微鏡観察により把握することができる。平均アスペクト比を把握する具体的な手順としては、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、独立した粒子の形状を認識できる所定個数(例えば200個)のシリカ粒子について、各々の粒子画像に外接する最小の長方形を描く。そして、各粒子画像に対して描かれた長方形について、その長辺の長さ(長径の値)を短辺の長さ(短径の値)で除した値を長径/短径比(アスペクト比)として算出する。上記所定個数の粒子のアスペクト比を算術平均することにより、平均アスペクト比を求めることができる。
 ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、シリカ粒子以外の砥粒(以下、「非シリカ砥粒」ともいう。)を含んでもよい。非シリカ砥粒の例としては、無機粒子、有機粒子、および有機無機複合粒子が挙げられる。無機粒子の具体例としては、アルミナ粒子、酸化セリウム粒子、酸化クロム粒子、二酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化マグネシウム粒子、二酸化マンガン粒子、酸化亜鉛粒子、ベンガラ粒子等の酸化物粒子;窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子等の窒化物粒子;炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子等の炭化物粒子;ダイヤモンド粒子;炭酸カルシウムや炭酸バリウム等の炭酸塩等が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子やポリ(メタ)アクリル酸粒子(ここで(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸およびメタクリル酸を包括的に指す意味である。)、ポリアクリロニトリル粒子等が挙げられる。このような砥粒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 ここに開示される技術は、砥粒として、実質的にシリカ粒子のみを用いる態様で好ましく実施され得る。そのような観点から、砥粒の総量に占めるシリカ粒子の割合は90重量%以上が適当であり、好ましくは95重量%以上、より好ましくは98重量%以上(例えば99~100重量%)である。
 (塩基性化合物)
 ここに開示される研磨用組成物は、塩基性化合物を含む。本明細書において塩基性化合物とは、水に溶解して水溶液のpHを上昇させる機能を有する化合物を指す。塩基性化合物を用いると、濾過対象液における水溶性高分子の溶解性が向上しやすくなる。塩基性化合物としては、窒素を含む有機または無機の塩基性化合物、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、第四級ホスホニウム化合物、各種の炭酸塩や炭酸水素塩等を用いることができる。窒素を含む塩基性化合物の例としては、第四級アンモニウム化合物、アンモニア、アミン(好ましくは水溶性アミン)等が挙げられる。このような塩基性化合物は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
 これらの塩基性化合物のうち、例えば、アルカリ金属水酸化物、水酸化第四級アンモニウムおよびアンモニアから選択される少なくとも一種の塩基性化合物を好ましく使用し得る。なかでも水酸化カリウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム)およびアンモニアがより好ましく、アンモニアが特に好ましい。
 (水)
 ここに開示される研磨用組成物は、典型的には水を含む。研磨用組成物に含まれる水としては、イオン交換水(脱イオン水)、純水、超純水、蒸留水等を好ましく用いることができる。使用する水は、研磨用組成物に含有される他の成分の働きが阻害されることを極力回避するため、例えば遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下であることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂による不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって水の純度を高めることができる。なお、ここに開示される研磨用組成物は、必要に応じて、水と均一に混合し得る有機溶剤(低級アルコール、低級ケトン等)をさらに含有してもよい。研磨用組成物に含まれる溶媒の90体積%以上が水であることが好ましく、95体積%以上(例えば99~100体積%)が水であることがより好ましい。
 (水溶性高分子)
 ここに開示される研磨用組成物は、水溶性高分子として、セルロース誘導体を含む。上記セルロース誘導体は、ここに開示されるいずれかの方法により調製される基板保護剤に含まれ得る。研磨用組成物に含まれるセルロース誘導体の種類および重量平均分子量(Mw)については、特に限定されないが、上述する原料セルロース誘導体の種類および重量平均分子量(Mw)と同じ範囲から好適に選択され得る。セルロース誘導体は、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。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、本発明の効果を著しく阻害しない範囲において、セルロース誘導体以外の任意水溶性高分子を含んでもよい。任意水溶性高分子の種類は特に制限されず、カチオン基、アニオン基およびノニオン基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものを使用することができる。任意水溶性高分子は、水酸基、カルボキシル基、アシル基、アシルオキシ基、スルホ基、アミド基、第四級アンモニウム構造、複素環構造、ビニル構造、ポリオキシアルキレン構造等を有するものであり得る。
 任意水溶性高分子の例としては、デンプン誘導体;エチレンオキサイド(EO)とプロピレンオキサイド(PO)との共重合体等のオキシアルキレン単位を含むポリマー;ポリビニルアルコール(PVA)等のビニルアルコール系ポリマー;N-ビニル型のモノマー単位を含むポリマー、イミン誘導体、N-(メタ)アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマー等の窒素原子を含有するポリマー;等が挙げられる。研磨用組成物に用いられて研磨性能を向上させ得るという観点から、任意水溶性高分子としては、ビニルアルコール系ポリマー、N-(メタ)アクリロイル型のモノマー単位を含むポリマーが好ましい。任意水溶性高分子は、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。組成の単純化の観点より、ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、セルロース誘導体以外の任意水溶性高分子を含まなくてもよい。
 (界面活性剤)
 ここに開示される研磨用組成物は、界面活性剤を含む。上記界面活性剤は、ここに開示されるいずれかの方法により調製される基板保護剤に含まれ得る。研磨用組成物に含まれる界面活性剤の種類および重量平均分子量(Mw)については、特に限定されないが、上述する原料界面活性剤の種類および重量平均分子量(Mw)と同じ範囲から好適に選択され得る。界面活性剤は、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。
 (その他の成分)
 ここに開示される研磨用組成物は、本発明の効果が著しく妨げられない範囲で、例えば有機酸、有機酸塩、無機酸、無機酸塩、キレート剤、防腐剤、防カビ剤等の、研磨用組成物(例えばシリコンウェーハの仕上げ研磨工程に用いられる研磨用組成物)に用いられ得る公知の添加剤を、必要に応じてさらに含有してもよい。
 有機酸およびその塩、ならびに無機酸およびその塩は、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。有機酸の例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等の脂肪酸、安息香酸、フタル酸等の芳香族カルボン酸、イタコン酸、クエン酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、グリコール酸、マロン酸、グルコン酸、アラニン、グリシン、乳酸、ヒドロキシエチリデン二リン酸(HEDP)、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸、ニトリロトリス(メチレンリン酸)(NTMP)、ホスホノブタントリカルボン酸(PBTC)等の有機ホスホン酸等が挙げられる。有機酸塩の例としては、有機酸のアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等)やアンモニウム塩等が挙げられる。無機酸の例としては、塩酸、リン酸、硫酸、ホスホン酸、硝酸、ホスフィン酸、ホウ酸、炭酸等が挙げられる。無機酸塩の例としては、無機酸のアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等)やアンモニウム塩が挙げられる。
 上記キレート剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。上記キレート剤の例としては、アミノカルボン酸系キレート剤および有機ホスホン酸系キレート剤が挙げられる。キレート剤の好適例としては、例えば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)およびジエチレントリアミン五酢酸が挙げられる。上記防腐剤および防カビ剤の例としては、イソチアゾリン系化合物、パラオキシ安息香酸エステル類、フェノキシエタノール等が挙げられる。
 ここに開示される研磨用組成物は、酸化剤を実質的に含まないことが好ましい。研磨用組成物中に酸化剤が含まれていると、当該研磨用組成物が基板(例えばシリコンウェーハ)に供給されることで該基板の表面が酸化されて酸化膜が生じ、これにより研磨レートが低下してしまうことがあり得るためである。ここでいう酸化剤の具体例としては、過酸化水素(H)、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム等が挙げられる。なお、研磨用組成物が酸化剤を実質的に含まないとは、少なくとも意図的には酸化剤を含有させないことをいう。したがって、原料や製法等に由来して微量(例えば、研磨用組成物中における酸化剤のモル濃度が0.001モル/L以下、好ましくは0.0005モル/L以下、より好ましくは0.0001モル/L以下、さらに好ましくは0.00005モル/L以下、特に好ましくは0.00001モル/L以下)の酸化剤が不可避的に含まれている研磨用組成物は、ここでいう酸化剤を実質的に含有しない研磨用組成物の概念に包含され得る。
 <pH>
 ここに開示される研磨用組成物のpHは特に限定されず、基板等に応じて適当なpHが採用され得る。いくつかの態様において、研磨用組成物のpHは8.0以上が適当であり、好ましくは8.5以上、より好ましくは9.0以上である。研磨用組成物のpHが高くなると、研磨レートが向上する傾向にある。一方、シリカ粒子の溶解を防いで機械的な研磨作用の低下を抑制する観点から、研磨用組成物のpHは、通常、12.0以下であることが適当であり、11.0以下であることが好ましく、10.8以下であることがより好ましく、10.5以下であることがさらに好ましい。
 なお、ここに開示される技術において、研磨用組成物のpHは、pHメーター(例えば、堀場製作所製のガラス電極式水素イオン濃度指示計(型番F-72))を使用し、標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液 pH:4.01(25℃)、中性リン酸塩pH緩衝液 pH:6.86(25℃)、炭酸塩pH緩衝液 pH:10.01(25℃))を用いて3点校正した後で、ガラス電極を測定対象の組成物に入れて、2分以上経過して安定した後の値を測定することにより把握することができる。
 <基板保護剤>
 ここに開示される基板保護剤は、研磨用組成物を用いて研磨するに当たり、少なくとも研磨対象基板の表面に吸着してその研磨性能を調整し得る物質群であり、具体的にはセルロース誘導体および界面活性剤を含む。ここで、上記基板保護剤に含まれる上記セルロース誘導体は、原料セルロース誘導体と比較して、会合体のサイズおよび/または量が低減し、分散性が向上している傾向にある。このため、上記基板保護剤は光透過率が高いものになりやすい。特に限定されないが、ここに開示される基板保護剤の可視光透過率は、85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上(例えば92%以上)であり、さらに好ましくは95%以上(例えば98%以上)である。上記基板保護剤の可視光透過率の上限は特に限定されない。原理的には、上記基板保護剤の可視光透過率は100%以下であり、99%以下であってもよい。なお、上記可視光透過率は、波長域380~780nmにおける可視光平均透過率である。
 ここに開示される基板保護剤におけるセルロース誘導体の含有量は、特に限定されない。上記基板保護剤におけるセルロース誘導体の含有量は、例えば0.0001重量%以上とすることができ、好ましくは0.0005重量%以上であり、より好ましくは0.001重量%以上であり、さらに好ましくは0.003重量%以上であり、0.005重量%以上でもよく、0,01重量%以上でもよく、0.05重量%以上でもよく、0.1重量%以上でもよく、0.5重量%以上でもよく、1.0重量%以上でもよい。上記基板保護剤におけるセルロース誘導体の含有量は、5重量%以下であると好ましく、より好ましくは4重量%以下であり、さらに好ましくは3重量%以下であり、1重量%以下でもよく、0.5重量%以下でもよく、0.1重量%以下でもよく、0.05重量%以下でもよく、0.01重量%以下でもよく、0.008重量%以下でもよい。
 基板保護剤における界面活性剤の含有量は、特に限定されない。上記基板保護剤における界面活性剤の含有量は、例えば0.00005重量%以上とすることができ、好ましくは0.0001重量%以上であり、より好ましくは0.0003重量%以上であり、さらに好ましくは0.0005重量%以上であり、0.0008重量%以上でもよく、0.001重量%以上でもよく、0.005重量%以上でもよく、0.01重量%以上でもよく、0.03重量%以上でもよい。上記基板保護剤における界面活性剤の含有量は、1重量%以下であると好ましく、より好ましくは0.5重量%以下(例えば0.25重量%以下)であり、さらに好ましくは0.1重量%以下であり、0.05重量%以下でもよく、0.03重量%以下でもよく、0.01重量%以下でもよく、0.005重量%以下でもよく、0.003重量%以下でもよい。
 <研磨液>
 ここに開示される研磨用組成物は、典型的には該研磨用組成物を含む研磨液の形態で基板の表面上に供給され、その基板の研磨に用いられる。上記研磨液は、例えば、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物を希釈(典型的には、水により希釈)して調製されたものであり得る。あるいは、該研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。ここに開示される研磨用組成物を含む研磨液の他の例として、該組成物のpHを調整してなる研磨液が挙げられる。
 研磨液における砥粒(典型的にはシリカ粒子)の含有量は特に制限されず、例えば0.001重量%以上であり、0.05重量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.10重量%以上である。砥粒含有量の増大によって、より高い研磨レートが実現され得る。上記含有量は、10重量%以下が適当であり、好ましくは7重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下であり、例えば1重量%以下であってもよく、0.75重量%以下でもよく、0.5重量%以下でもよい。これにより、表面品質の維持を実現しやすくなる。
 研磨液における塩基性化合物の含有量は、特に制限されない。研磨レート向上等の観点から、通常は、上記含有量を0.0005重量%以上とすることが適当であり、0.001重量%以上とすることが好ましく、0.003重量%以上とすることがさらに好ましい。また、表面品質向上(例えばヘイズ低減)等の観点から、上記含有量は、0.1重量%未満とすることが適当であり、0.05重量%未満とすることが好ましく、0.03重量%未満(例えば0.025重量%未満、さらには0.01重量%未満)とすることがより好ましい。
 研磨液におけるセルロース誘導体の含有量は、特に限定されない。例えば0.0001重量%以上とすることができる。ヘイズ低減等の観点から、好ましい含有量は0.0005重量%以上であり、より好ましくは0.001重量%以上、さらに好ましくは0.002重量%以上、例えば0.005重量%以上である。また、研磨レート等の観点から、上記含有量を0.2重量%以下とすることが好ましく、0.1重量%以下とすることがより好ましく、0.05重量%以下(例えば0.02重量%以下、さらには0.015重量%以下)とすることがさらに好ましい。
 研磨液がセルロース誘導体以外の任意水溶性高分子を含む場合において、研磨液における水溶性高分子の合計含有量は、特に限定されない。例えば0.0001重量%以上とすることができる。ヘイズ低減等の観点から、好ましい含有量は0.0005重量%以上であり、より好ましくは0.001重量%以上、さらに好ましくは0.002重量%以上、例えば0.005重量%以上である。また、研磨レート等の観点から、上記含有量を0.2重量%以下とすることが好ましく、0.1重量%以下とすることがより好ましく、0.05重量%以下(例えば0.02重量%以下、さらには0.015重量%以下)とすることがさらに好ましい。
 研磨液における界面活性剤の含有量は、特に制限はない。通常、上記界面活性剤の含有量は、セルロース誘導体の分散性向上および洗浄性等の観点から、例えば0.00001重量%以上とすることができる。ヘイズ低減等の観点から、好ましい含有量は0.0002重量%以上であり、より好ましくは0.0003重量%以上、さらに好ましくは0.0005重量%以上である。また、研磨レート等の観点から、上記含有量を0.1重量%以下とすることが好ましく、0.01重量%以下とすることがより好ましく、0.005重量%以下(例えば0.002重量%以下)とすることがさらに好ましい。
 <濃縮液>
 ここに開示される研磨用組成物は、基板に供給される前には濃縮された形態(すなわち、研磨液の濃縮液の形態)であってもよい。このように濃縮された形態の研磨用組成物は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から有利である。濃縮倍率は特に限定されず、例えば、体積換算で2倍~100倍程度とすることができ、通常は5倍~50倍程度(例えば10倍~40倍程度)が適当である。このような濃縮液は、所望のタイミングで希釈して研磨液(ワーキングスラリー)を調製し、該研磨液を基板に供給する態様で使用することができる。上記希釈は、例えば、上記濃縮液に水を加えて混合することにより行うことができる。
 研磨用組成物(すなわち濃縮液)を希釈して研磨に用いる場合、上記濃縮液における砥粒の含有量は、例えば25重量%以下とすることができる。研磨用組成物の分散安定性や濾過性等の観点から、通常、上記含有量は、好ましくは20重量%以下であり、より好ましくは15重量%以下である。いくつかの好ましい態様において、砥粒の含有量を10重量%以下としてもよく、5重量%以下としてもよい。また、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から、濃縮液における砥粒の含有量は、例えば0.1重量%以上とすることができ、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは0.7重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上である。
 いくつかの態様において、上記濃縮液における塩基性化合物の含有量は、例えば、15重量%未満とすることができる。保存安定性等の観点から、通常、上記含有量は、好ましくは0.7重量%以下であり、より好ましくは0.4重量%以下である。また、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から、濃縮液における塩基性化合物の含有量は、例えば0.005重量%以上とすることができ、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.02重量%以上、さらに好ましくは0.05重量%以上である。
 いくつかの態様において、上記濃縮液におけるセルロース誘導体の含有量は、例えば、3重量%以下とすることができる。研磨用組成物の濾過性や洗浄性等の観点から、通常、上記含有量は、好ましくは1重量%以下であり、より好ましくは0.5重量%以下である。また、上記含有量は、製造、流通、保存等の際における利便性やコスト低減等の観点から、通常は0.001重量%以上であることが適当であり、好ましくは0.005重量%以上、より好ましくは0.01重量%以上である。
 いくつかの態様において、上記濃縮液における界面活性剤の含有量は、例えば0.25重量%以下とすることができ、好ましくは0.15重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下であり、0.05重量%以下であってもよく、0.025重量%以下でもよい。また、上記濃縮液における界面活性剤の含有量は、例えば0.0001重量%以上とすることができ、好ましくは0.001重量%以上、より好ましくは0.005重量%以上、さらに好ましくは0.01重量%以上である。
 <用途>
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、種々の材質および形状を有する基板の研磨に適用され得る。基板の材質は、例えば、シリコン材料、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、チタン、ステンレス鋼等の金属もしくは半金属、またはこれらの合金;石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ガラス状カーボン等のガラス状物質;アルミナ、シリカ、サファイア、窒化ケイ素、窒化タンタル、炭化チタン等のセラミック材料;炭化ケイ素、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム等の化合物半導体基板材料;ポリイミド樹脂等の樹脂材料;等であり得る。これらのうち複数の材質により構成された基板であってもよい。基板の形状は特に制限されない。ここに開示される研磨用組成物は、例えば、板状や多面体状等の、平面を有する基板の研磨、もしくは基板の端部の研磨(例えばウェーハエッジの研磨)に適用され得る。ここに開示される基板保護剤は、いくつかの態様において、上記基板のリンスにも適用され得る。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、シリコン材料からなる表面の研磨(典型的にはシリコンウェーハの研磨)に特に好ましく使用され得る。シリコン材料の具体例としては、シリコン単結晶、アモルファスシリコンおよびポリシリコン等が挙げられる。ここに開示される研磨用組成物は、シリコン単結晶からなる表面の研磨(例えばシリコンウェーハの研磨)に特に好ましく使用され得る。ここに開示される基板保護剤は、いくつかの態様において、上記基板のリンスにも適用され得る。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、基板(例えばシリコンウェーハ)のポリシング工程に好ましく適用することができる。基板には、ここに開示される研磨用組成物によるポリシング工程の前に、ラッピングやエッチング等の、ポリシング工程より上流の工程において基板に適用され得る一般的な処理が施されていてもよい。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、基板(例えばシリコンウェーハ)の仕上げ工程またはその直前のポリシング工程に用いることが効果的であり、仕上げポリシング工程における使用が特に好ましい。ここで、仕上げポリシング工程とは、目的物の製造プロセスにおける最後のポリシング工程(すなわち、その工程の後にはさらなるポリシングを行わない工程)を指す。ここに開示される研磨用組成物は、また、仕上げポリシングよりも上流のポリシング工程(粗研磨工程と最終研磨工程との間の予備研磨工程を指す。典型的には少なくとも1次ポリシング工程を含み、さらに2次、3次・・・等のポリシング工程を含み得る。)、例えば仕上げポリシングの直前に行われるポリシング工程に用いられてもよい。
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、例えば、上流の工程によって表面粗さ0.01nm~100nmの表面状態に調製されたシリコンウェーハのポリシング(典型的には仕上げポリシングまたはその直前のポリシング)への適用が効果的である。仕上げポリシングへの適用が特に好ましい。基板の表面粗さRaは、例えば、Schmitt Measurement System Inc.社製のレーザースキャン式表面粗さ計「TMS-3000WRC」を用いて測定することができる。
 ここに開示される技術において使用される研磨用組成物は、一剤型であってもよく、二剤型を始めとする多剤型であってもよい。例えば、研磨用組成物の構成成分のうち少なくとも砥粒を含むパートAと、残りの成分の少なくとも一部を含むパートBとを混合し、これらを必要に応じて適切なタイミングで混合および希釈することにより研磨液が調製されるように構成されていてもよい。パートBは、ここに開示されるいずれかの基板保護剤であり得る。パートAは、1または2以上の濾過を経たものであり得る。
 <研磨>
 ここに開示される研磨用組成物および/または基板保護剤は、例えば以下の操作を含む態様で、基板の研磨に使用することができる。以下、ここに開示される研磨用組成物を用いて基板としてのシリコンウェーハを研磨する方法の好適な一態様につき説明する。
 すなわち、ここに開示されるいずれかの研磨用組成物または基板保護剤を含む研磨液を用意する。上記研磨液を用意することには、研磨用組成物に濃度調整(例えば希釈)、pH調整等の操作を加えて研磨液を調製することが含まれ得る。あるいは、研磨用組成物をそのまま研磨液として使用してもよい。
 次いで、その研磨液を基板に供給し、常法により研磨する。例えば、シリコンウェーハの仕上げ研磨を行う場合、典型的には、ラッピング工程を経たシリコンウェーハを一般的な研磨装置にセットし、該研磨装置の研磨パッドを通じて上記シリコンウェーハの研磨対象面に研磨液を供給する。典型的には、上記研磨液を連続的に供給しつつ、シリコンウェーハの研磨対象面に研磨パッドを押しつけて両者を相対的に移動(例えば回転移動)させる。かかる研磨工程を経て基板の研磨が完了する。
 上記研磨工程に使用される研磨パッドは、特に限定されない。例えば、発泡ポリウレタンタイプ、不織布タイプ、スウェードタイプ等の研磨パッドを用いることができる。各研磨パッドは、砥粒を含んでもよく、砥粒を含まなくてもよい。通常は、砥粒を含まない研磨パッドが好ましく用いられる。
 ここに開示される研磨用組成物を用いて研磨された基板は、典型的には洗浄される。洗浄は、適当な洗浄液を用いて行うことができる。使用する洗浄液は特に限定されず、例えば、半導体等の分野において一般的なSC-1洗浄液(水酸化アンモニウム(NHOH)と過酸化水素(H)と水(HO)との混合液)、SC-2洗浄液(HClとHとHOとの混合液)、オゾン水洗浄液、フッ酸洗浄液等を用いることができる。洗浄液の温度は、例えば室温(典型的には約15℃~25℃)以上、約90℃程度までの範囲とすることができる。洗浄効果を向上させる観点から、50℃~85℃程度の洗浄液を好ましく使用し得る。
 上述したように、ここに開示される技術には、上述したいずれかの研磨方法によるポリシング工程を含む研磨物の製造方法(例えば、シリコンウェーハの製造方法)および該方法により製造された研磨物(例えばシリコンウェーハ)の提供が含まれ得る。
 この明細書により開示される事項には、以下のものが含まれる。
 [1] 砥粒と、塩基性化合物と、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む研磨用組成物の製造方法であって、
 原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
 前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
 前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
 と、を含む研磨用組成物の製造方法。
 [2] 前記工程(B2)または前記工程(C1)において、前記原料界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められた状態で添加される、上記[1]に記載の研磨用組成物の製造方法。
 [3] セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤の製造方法であって、
 原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
 前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
 前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
 と、を含む、基板保護剤の製造方法。
 [4] セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤であって、
 原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
 前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
 前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
 と、を含む方法によって調製される基板保護剤。
 [5] 砥粒と、塩基性化合物と、基板保護剤と、を含む研磨用組成物であって、
 前記基板保護剤は、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含み、
 ここで、前記基板保護剤は、
 原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して、原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
 前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
 前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
 と、を含む方法によって調製されたものである、研磨用組成物。
 [6] シリコン材料からなる表面の研磨に用いられる、上記[5]に記載の研磨用組成物。
 [7] 上記[5]または[6]に記載の研磨用組成物の濃縮液。
 [8] 上記[5]~[7]のいずれかに記載の研磨用組成物を用いてシリコン材料からなる表面を研磨する工程を含む、研磨方法。
 [9] 砥粒と、塩基性化合物と、基板保護剤と、を含む研磨用組成物であって、
 前記基板保護剤は、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含み、
 前記基板保護剤の可視光透過率は、85%以上である、研磨用組成物。
 以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り重量基準である。
<試験例1>
<基板保護剤の調製>
 (実施例1)
[原料HECの溶解]
 室温において、ガラス製のビーカーに脱イオン水(DIW)を入れ、撹拌しながら、重量平均分子量(Mw)28万の原料ヒドロキシエチルセルロース(以下、「原料HEC」ともいう。)の粉体を投入し溶解させた。その後、アンモニア水を添加することにより、原料HECの濃度が1.3%であり、アンモニアの濃度が0.01%である原料ヒドロキシエチルセルロース水溶液(以下、「原料HEC水溶液」ともいう。)を調製した。
[原料HEC水溶液の加熱]
 得られた原料HEC水溶液100mLを加熱し、60℃で1分間保持した。
[原料界面活性剤の添加]
 上記加熱された原料HEC水溶液100mLに対して、43℃に温められた状態の原料界面活性剤(1%水溶液)を投入して撹拌した後、室温になるまで放冷することにより、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が1.2%であり、原料界面活性剤の濃度が0.067%である、本例に係る基板保護剤を得た。原料界面活性剤としては、重量平均分子量(Mw)が378でありエチレンオキサイド付加モル数5のポリオキシエチレンデシルエーテル(C10PEO5)を用いた。
 (実施例2~10)
 実施例1の[原料HEC水溶液の加熱]における原料HEC水溶液の加熱温度および加熱時間を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、各例に係る基板保護剤を調製した。
 (実施例11)
 実施例1の[原料HEC水溶液の加熱]において、原料HEC水溶液を加熱し、60℃で30分間保持した。その後、室温になるまで放冷し、上記室温になった原料HEC水溶液に対して、43℃に温められた状態の原料界面活性剤(1%水溶液)を投入したこと以外は、実施例1と同様にして、本例に係る基板保護剤を調製した。
 (実施例12)
 実施例1の[原料HECの溶解]と同様の方法で、原料HEC水溶液を調製した。得られた原料HEC水溶液に対して、43℃に温められた原料界面活性剤(1%水溶液)を投入して撹拌した後、得られた混合液を加熱し、60℃で30分間保持した。その後、加熱された混合液を室温になるまで放冷することにより、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が1.2%であり、界面活性剤の濃度が0.067%である、本例に係る基板保護剤を得た。原料界面活性剤としては、実施例1と同様に、重量平均分子量(Mw)が378でありエチレンオキサイド付加モル数5のポリオキシエチレンデシルエーテル(C10PEO5)を用いた。
 (実施例13)
 実施例1の[原料HEC水溶液の加熱]における原料HEC水溶液の加熱時間を表1のように変更したことと、実施例1の[原料界面活性剤の添加]において、加熱された原料HEC水溶液に対して、室温の状態の(すなわち、温められていない)原料界面活性剤(1%水溶液)を投入したこと以外は、実施例1と同様にして、本例に係る基板保護剤を調製した。
 (比較例1)
[原料HEC水溶液の加熱]
 室温において、ガラス製のビーカーに脱イオン水(DIW)を入れ、撹拌しながら、重量平均分子量(Mw)が28万の原料ヒドロキシエチルセルロース(原料HEC)の粉体を投入し溶解させた。その後、アンモニア水を添加することにより、原料HECの濃度が1.3%であり、アンモニアの濃度が0.01%である原料HEC水溶液を調製した。
[原料界面活性剤の添加]
 得られた原料HEC水溶液(すなわち、非加熱の原料HEC水溶液)100mLに対して、43℃に温められた原料界面活性剤(1%水溶液)を投入して撹拌した後、室温になるまで放冷することにより、ヒドロキシエチルセルロースの濃度が1.2%であり、界面活性剤の濃度が0.067%である、本例に係る基板保護剤を得た。原料界面活性剤としては、実施例1と同様に、重量平均分子量(Mw)が378でありエチレンオキサイド付加モル数5のポリオキシエチレンデシルエーテル(C10PEO5)を用いた。
 (比較例2)
 比較例1における[原料界面活性剤の添加]において、原料HEC水溶液(すなわち、非加熱の原料HEC水溶液)に対して、室温の状態の(すなわち、温められていない)原料界面活性剤(1%水溶液)を投入したこと以外は、比較例1と同様にして、本例に係る基板保護剤を得た。
<透過率の評価>
 得られた各例に係る基板保護剤の波長域380~780nmの可視光平均透過率を、紫外可視分光光度計(島津製作所製、型番「UV-2450」)を用いて測定した。上記測定は、各例に係る基板保護剤を調整後1日経過してから行った。以下に測定条件を示す。
  [測定条件]
  測定サンプルの濃度:ヒドロキシエチルセルロース1.2%、界面活性剤0.067%
  測定サンプルの量:10g
  測定サンプルの温度:室温
  スキャンスピード:中速
  サンプリングピッチ:1nm
  スリット幅:2mm
 得られた透過率を以下の3段階で評価し、表1の該当欄に示す。
  透過率95%以上:E(優)
  透過率85%以上95%未満:G(良)
  透過率85%未満:P(不良)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示される結果から明らかなように、加熱された原料HEC水溶液に原料界面活性剤を加えて調製された実施例1~10および13の基板保護剤と、加熱された原料HEC水溶液を一旦、室温まで冷却した後に原料界面活性剤を加えて調製された実施例11の基板保護剤と、未加熱の原料HEC水溶液と原料界面活性剤とを混合した後に当該混合液を加熱して調製された実施例12の基板保護剤はいずれも、非加熱原料HEC水溶液と原料界面活性剤を混合して調製された比較例1および2の基板保護剤に比べて、透過率が高いことが確かめられた。特に、原料HEC水溶液の加熱温度を60℃以上とした実施例1~7の基板保護剤は、より優れた透過率を示した。透過率の高さは、基板保護剤におけるHEC会合体のサイズまたは量が低減したことに起因すると考えられる。
 また、原料界面活性剤の添加時において、43℃に温められた状態の原料界面活性剤を用いた実施例3と、室温の状態の原料界面活性剤を用いた実施例13との対比により、温められた界面活性剤を用いることにより、基板保護剤の透過率が向上する傾向にあることが確かめられた。
<試験例2>
<研磨用組成物の調製>
 (実施例14)
 試験例1の実施例3に係る基板保護剤を用意した。また、砥粒とアンモニアおよび脱イオン水を混合し、砥粒含有液を調製した。砥粒としては平均一次粒子径35nmのコロイダルシリカを使用した。上記砥粒含有液と、上記の試験例1の実施例3に係る基板保護剤とを混合することにより、本例に係る研磨用組成物の濃縮液を調製した。
 得られた研磨用組成物の濃縮液を脱イオン水で体積比20倍に希釈することにより、砥粒の含有量を0.125%、アンモニアの含有量を0.0050%、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)の含有量を0.0100%、ポリオキシエチレンデシルエーテル(C10PEO5)の含有量を0.0005%とする、本例に係る研磨用組成物を得た。
 (比較例3)
 試験例1の実施例3に係る基板保護剤を用いる代わりに、試験例1の比較例1に係る基板保護剤を用いたこと以外は、実施例14と同様にして、本例に係る研磨用組成物を調製した。
 <研磨面の表面品質の評価>
 (シリコンウェーハの研磨)
 基板として、ラッピングおよびエッチングを終えた直径300mmの市販シリコン単結晶ウェーハ(伝導型:P型、結晶方位:<100>、COP(Crystal Originated Particle:結晶欠陥)フリー)を下記の研磨条件1により予備ポリシングしたシリコンウェーハを用意した。予備ポリシングは、脱イオン水中に砥粒(平均一次粒子径が35nmのコロイダルシリカ)1.0%および水酸化カリウム0.068%を含む研磨液を使用して行った。
  [研磨条件1]
 研磨装置:岡本工作機械製作所製の枚葉研磨装置 型式「PNX-332B」
 研磨荷重:20kPa
 定盤の回転速度:20rpm
 ヘッド(キャリア)の回転速度:20rpm
 研磨パッド:ニッタ・デュポン社製、製品名「SUBA400」
 研磨液の供給レート:1.0L/分
 研磨液の温度:20℃
 定盤冷却水の温度:20℃
 研磨時間:3分
 上記で調製した各例に係る研磨用組成物を研磨液として使用し、上記予備ポリシング後のシリコンウェーハを下記の研磨条件2により研磨し、続けて研磨条件3により研磨した。
  [研磨条件2]
 研磨装置:岡本工作機械製作所製の枚葉研磨装置 型式「PNX-332B」
 研磨荷重:16kPa
 定盤の回転速度:50rpm
 ヘッド(キャリア)の回転速度:52rpm
 研磨パッド:フジボウ愛媛社製 製品名「POLYPAS275NX」
 研磨液の供給レート:1.5L/分
 研磨液の温度:20℃
 定盤冷却水の温度:20℃
 研磨時間:4分
  [研磨条件3]
 研磨装置:岡本工作機械製作所製の枚葉研磨装置 型式「PNX-332B」
 研磨荷重:20kPa
 定盤の回転速度:50rpm
 ヘッド(キャリア)の回転速度:52rpm
 研磨パッド:フジボウ愛媛社製 製品名「POLYPAS275NX」
 研磨液の供給レート:1.5L/分
 研磨液の温度:20℃
 定盤冷却水の温度:20℃
 研磨時間:4分
 研磨後のシリコンウェーハを研磨装置から取り外し、NHOH(29%):H(31%):脱イオン水(DIW)=1:1:12(体積比)の洗浄液を用いて洗浄した(SC-1洗浄)。具体的には、第1および第2の2つの洗浄槽を用意し、それらの洗浄槽の各々に上記洗浄液を収容して70℃に保持した。研磨後のシリコンウェーハを第1の洗浄槽に10分浸漬し、その後超純水に浸漬して超音波を付与するリンス槽を経て、第2の洗浄槽に10分浸漬した後、超純水に浸漬して超音波を付与するリンス槽を経て、スピンドライヤーを用いて乾燥させた。
<LPD-N数測定>
 洗浄後のシリコンウェーハ表面につき、ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置、商品名「Surfscan SP5」を用いて、DCOモードで36nmより大きいLPD-Nの個数を測定した。得られた結果を、比較例3についてのLPD-N数を100%とする相対値に換算し、得られた値を表2の該当欄に記載した。
<LPD数測定>
 洗浄後のシリコンウェーハ表面につき、ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置、商品名「Surfscan SP5」を用いて、DCOモードで19nmより大きいLPDの個数を測定した。得られた結果を、比較例3についてのLPD数を100%とする相対値に換算し、得られた値を表2の該当欄に記載した。
 <ヘイズ測定>
 洗浄後のシリコンウェーハ表面につき、ケーエルエー・テンコール社製のウェーハ検査装置、商品名「Surfscan SP5」を用いて、DW2Oモードでヘイズ(ppm)を測定した。得られた結果を、比較例3についてのヘイズ値を100%とする相対値に換算し、得られた値を表2の該当欄に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示されるように、試験例1の実施例3に係る基板保護剤を用いて調製した実施例14の研磨用組成物は、試験例1の比較例1に係る基板保護剤を用いて調製した比較例3の研磨用組成物に比べて、顕著にLPD-Nの数が低減することが確かめられた。
 以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

Claims (8)

  1.  砥粒と、塩基性化合物と、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む研磨用組成物の製造方法であって、
     原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
     前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
     前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
     と、を含む研磨用組成物の製造方法。
  2.  前記工程(B2)または前記工程(C1)において、前記原料界面活性剤は、室温よりも高い温度に温められた状態で添加される、請求項1に記載の研磨用組成物の製造方法。
  3.  セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤の製造方法であって、
     原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
     前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
     前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
     と、を含む、基板保護剤の製造方法。
  4.  セルロース誘導体と、界面活性剤とを含む基板保護剤であって、
     原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
     前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
     前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
     と、を含む方法によって調製される基板保護剤。
  5.  砥粒と、塩基性化合物と、基板保護剤と、を含む研磨用組成物であって、
     前記基板保護剤は、セルロース誘導体と、界面活性剤とを含み、
     ここで、前記基板保護剤は、
     原料セルロース誘導体を溶媒に溶解して、原料セルロース誘導体溶液を作る工程(A)と、以下の工程:
     前記原料セルロース誘導体溶液を加熱する工程(B1)、および、前記工程(B1)を経た前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加する工程(B2);または、
     前記原料セルロース誘導体溶液に原料界面活性剤を添加して添加剤混合液を作る工程(C1)、および、前記添加剤混合液を加熱する工程(C2);
     と、を含む方法によって調製されたものである、研磨用組成物。
  6.  シリコン材料からなる表面の研磨に用いられる、請求項5に記載の研磨用組成物。
  7.  請求項5または6に記載の研磨用組成物の濃縮液。
  8.  請求項5または6に記載の研磨用組成物を用いてシリコン材料からなる表面を研磨する工程を含む、研磨方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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