(57)【要約】【課題】  仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性をさらに向上させることができる研磨組成物を提供する。【解決手段】  本発明の研磨組成物は、下記一般式（１）で示される２つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含み、該アルキレンジアミン構造の２つの窒素に、少なくとも１つのブロック型ポリエーテルが結合されたジアミン化合物であって、該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが結合してなるジアミン化合物と、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物と、水溶性高分子化合物と、を含むことを特徴とする研磨組成物である。    【化８】2011097050.tif 000016（式中、ＲはＣｎＨ２ｎで示されるアルキレン基を示し、ｎは１以上の整数である。）【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で示される２つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含み、該アルキレンジアミン構造の２つの窒素に、少なくとも１つのブロック型ポリエーテルが結合されたジアミン化合物であって、該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが結合してなるジアミン化合物と、
ポリアルキレングリコール構造を有する化合物と、
水溶性高分子化合物と、を含むことを特徴とする研磨組成物。
【化７】
2011097050.tif 000015
（式中、ＲはＣｎＨ２ｎで示されるアルキレン基を示し、ｎは１以上の整数である。）
【請求項２】
前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物が、ポリエチレングリコール構造を有する化合物であることを特徴とする請求項１記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記ジアミン化合物と、前記ポリエチレングリコール構造を有する化合物との含有量の和が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物が、ポリプロピレングリコール構造を有する化合物であることを特徴とする請求項１記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記ジアミン化合物と、前記ポリプロピレングリコール構造を有する化合物との含有量の和が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記ブロック型ポリエーテルは、下記一般式（２）〜（４）で示されるエーテル基から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の研磨組成物。
−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ                          …（２）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ                          …（３）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ              …（４）
（式中、ＥＯはオキシエチレン基を示し、ＰＯはオキシプロピレン基を示し、ａおよびｂは１以上の整数を示す。）
【請求項７】
前記水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の研磨組成物。
【請求項８】
アルカリ金属またはアルカリ土類金属元素の水酸化物またはその炭酸塩、第四アンモニウムおよびその塩、第一級アミン、第二級アミンおよび第三級アミンから選ばれる少なくとも１種である塩基性化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の研磨組成物。
【請求項９】
二酸化ケイ素、アルミナ、セリア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種である砥粒をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の研磨組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェハの研磨処理に用いる研磨組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハ研磨は、３段階または４段階の多段階の研磨を行うことで高精度の平坦化を実現している。第１段階および第２段階に行う１次研磨および２次研磨は、表面平滑化を主な目的とし、高い研磨レートが求められる。
【０００３】
第３段階または第４段階の最終段階に行う仕上げ研磨は、ヘイズ（表面曇り）の抑制を主な目的としている。具体的には、加工圧力を低くしてヘイズを抑制するとともに、スラリー組成を１次研磨および２次研磨に使用する組成から変更して研磨と同時に表面の親水化も行う。
【０００４】
仕上げ用研磨組成物として、たとえば、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とを含むブロック型ポリエーテル、二酸化ケイ素、塩基性化合物、ヒドロキシエチルセルロースおよびポリビニルアルコールから選ばれる少なくとも一種、および水を含有するものなどがあるが、ブロック型ポリエーテルやヒドロキシエチルセルロースおよびポリビニルアルコールを含むことで、泡立ち易くなるという問題がある。
【０００５】
特許文献１記載の研磨組成物は、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とを含むブロック型ポリエーテルに代えて、たとえば、一般式（８）で示される化合物を研磨助剤として添加することで、研磨組成物の泡立ちを抑制するとともに、ＬＰＤ（light point defects）、ヘイズ（表面曇り）など特に仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０４１６９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性に対する要求は厳しくなっており、さらなる表面特性の向上が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性をさらに向上させることができる研磨組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、下記一般式（１）で示される２つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含み、該アルキレンジアミン構造の２つの窒素に、少なくとも１つのブロック型ポリエーテルが結合されたジアミン化合物であって、該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが結合してなるジアミン化合物と、
ポリアルキレングリコール構造を有する化合物と、
水溶性高分子化合物と、を含むことを特徴とする研磨組成物である。
【００１０】
【化１】
2011097050.tif 000002
（式中、ＲはＣｎＨ２ｎで示されるアルキレン基を示し、ｎは１以上の整数である。）
【００１１】
また本発明は、前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物が、ポリエチレングリコール構造を有する化合物であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記ジアミン化合物と、前記ポリエチレングリコール構造を有する化合物との含有量の和が６００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物が、ポリプロピレングリコール構造を有する化合物であることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記ジアミン化合物と、前記ポリプロピレングリコール構造を有する化合物との含有量の和が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記ブロック型ポリエーテルは、下記一般式（２）〜（４）で示されるエーテル基から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする。
【００１６】
−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ                          …（２）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ                          …（３）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ              …（４）
（式中、ＥＯはオキシエチレン基を示し、ＰＯはオキシプロピレン基を示し、ａおよびｂは１以上の整数を示す。）
【００１７】
また本発明は、前記水溶性高分子化合物は、水溶性多糖類であることを特徴とする。
また本発明は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属元素の水酸化物またはその炭酸塩、第四アンモニウムおよびその塩、第一級アミン、第二級アミンおよび第三級アミンから選ばれる少なくとも１種である塩基性化合物をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、二酸化ケイ素、アルミナ、セリア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種である砥粒をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、下記一般式（１）で示される２つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含み、該アルキレンジアミン構造の２つの窒素に、少なくとも１つのブロック型ポリエーテルが結合されたジアミン化合物であって、該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが結合してなるジアミン化合物と、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物と、水溶性高分子化合物と、を含むことを特徴とする研磨組成物である。
【００２０】
【化２】
2011097050.tif 000003
（式中、ＲはＣｎＨ２ｎで示されるアルキレン基を示し、ｎは１以上の整数である。）
【００２１】
このようなジアミン化合物（以下では「研磨助剤」という。）とポリアルキレングリコール構造を有する化合物とを併用することで、仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性を向上させることができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物として、ポリエチレングリコール構造を有する化合物を用いることができる。
【００２３】
また本発明によれば、前記ジアミン化合物と、前記ポリエチレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を６００ｐｐｍ以下することで、仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性をさらに向上させることができる。
【００２４】
また本発明によれば、前記ポリアルキレングリコール構造を有する化合物として、ポリプロピレングリコール構造を有する化合物を用いることができる。
【００２５】
また本発明によれば、前記ジアミン化合物と、前記ポリプロピレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を５００ｐｐｍ以下することで、仕上げ研磨後のシリコンウェハの表面特性をさらに向上させることができる。
【００２６】
また本発明によれば、前記ブロック型ポリエーテルは、下記一般式（２）〜（４）で示されるエーテル基から選ばれる少なくとも１種を用いることが可能である。
【００２７】
−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ                          …（２）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ                          …（３）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ              …（４）
（式中、ＥＯはオキシエチレン基を示し、ＰＯはオキシプロピレン基を示し、ａおよびｂは１以上の整数を示す。）
【００２８】
また本発明によれば、前記水溶性高分子化合物として、水溶性多糖類を用いることが好ましい。
【００２９】
また本発明によれば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属元素の水酸化物またはその炭酸塩、第四アンモニウムおよびその塩、第一級アミン、第二級アミンおよび第三級アミンから選ばれる少なくとも１種である塩基性化合物をさらに含むことが好ましい。
【００３０】
また本発明によれば、二酸化ケイ素、アルミナ、セリア、ジルコニアから選ばれる少なくとも１種である砥粒をさらに含むことが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
本発明の研磨組成物は、下記一般式（１）で示される２つの窒素を有するアルキレンジアミン構造を含み、該アルキレンジアミン構造の２つの窒素に、少なくとも１つのブロック型ポリエーテルが結合されたジアミン化合物であって、該ブロック型ポリエーテルが、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが結合してなるジアミン化合物である研磨助剤と、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物と、水溶性高分子化合物と、を含むことを特徴とする研磨組成物である。
【００３２】
【化３】
2011097050.tif 000004
（式中、ＲはＣｎＨ２ｎで示されるアルキレン基を示し、ｎは１以上の整数である。）
【００３３】
このような研磨助剤を含むことにより、本発明の研磨組成物は、シリコンウェハ表面に対する接触角および表面張力が小さくなることによって研磨組成物の泡立ちを抑制するとともに、水溶性高分子に加えてポリアルキレングリコール構造を有する化合物を研磨助剤と併用することで、ＬＰＤ（light point defects）、ヘイズ（表面曇り）およびぬれ性（親水化）など仕上げ研磨に要求される被研磨物の研磨後の表面特性（以下では「仕上げ表面特性」ともいう。）をさらに向上させることができる。
【００３４】
以下、本発明の研磨組成物について詳細に説明する。
研磨助剤は、その構造上、基本骨格となるアルキレンジアミン構造と、ブロック型ポリエーテルとを有し、アルキレンジアミン構造による消泡性と、ブロック型ポリエーテルによる仕上げ表面特性向上効果とを併せ持つ。
【００３５】
研磨助剤がこれらの効果を発揮するためには、ブロック型ポリエーテルが、下記一般式（２）〜（４）で示されるエーテル基から選ばれる少なくとも１種のエーテル基を含むことが好ましい。
−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ                          …（２）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ                          …（３）
−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ              …（４）
（式中、ａおよびｂは１以上の整数を示す。）
【００３６】
また、エーテル基に含まれるオキシエチレン基の数ａは１〜５００であり、好ましくは１〜２００であり、より好ましくは１〜２５である。エーテル基に含まれるオキシプロピレン基の数ｂは１〜２００であり、好ましくは１〜５０であり、より好ましくは１〜２５である。オキシエチレン基の数ａが５００を超える場合や、オキシプロピレン基の数ｂが２００を超える場合は、ブロック型ポリエーテル構造の立体障害により、研磨助剤のウェハ表面への吸着が難しくなり、さらには砥粒を凝集させる原因となり得る。
【００３７】
また、ブロック型ポリエーテル中のエーテル基は、オキシエチレン基ＥＯとオキシプロピレン基ＰＯの質量比が、ＥＯ：ＰＯ＝１０：９０〜９５：５であることが好ましい。より好ましくは、オキシエチレン基ＥＯの質量よりもオキシプロピレン基ＰＯの質量が大きい、すなわちＰＯの質量＞ＥＯの質量であり、特に好ましくは、ＥＯ：ＰＯ＝１０：９０〜４０：６０である。
【００３８】
アルキレンジアミン構造とブロック型ポリエーテルに起因する効果をよりバランス良く発揮するためには、アルキレンジアミン構造が有するアルキレン基の炭素数と、ブロック型ポリエーテル中のオキシエチレン基ＥＯの数およびオキシプロピレン基ＰＯの数とが好適な関係となることが重要となる。
【００３９】
本発明の研磨助剤においては、アルキレンジアミン構造が有するアルキレン基Ｒの炭素数をｎとし、ブロック型ポリエーテル中のオキシエチレン基ＥＯの数をａ、オキシプロピレン基ＰＯの数をｂとしたとき、アルキレンジアミン構造が有する１つの窒素にのみブロック型ポリエーテルが結合している場合には、下記式（５）を満たし、アルキレンジアミン構造が有する２つの窒素にブロック型ポリエーテルが結合している場合には、下記式（６）を満たすことが好ましい。
１≦ｎ≦２ａ＋２ｂ                                  …（５）
１≦ｎ≦２×（２ａ＋２ｂ）                          …（６）
【００４０】
アルキレン基の炭素数と、オキシエチレン基ＥＯの数およびオキシプロピレン基ＰＯの数とをこのような範囲とすることで、消泡性と仕上げ表面特性向上効果とをよりバランス良く発揮することができる。
【００４１】
研磨助剤が有するブロック型ポリエーテルがこのような範囲を満たすことによって、さらなる研磨特性の向上効果が発揮される。
【００４２】
被研磨物表面に吸着しなかった研磨助剤は、金属表面のコーティング物質として機能し、被研磨物表面への金属汚染などを防止することができる。たとえば、被研磨物の保持部材などにはステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられているが、このＳＵＳ部材からクロム、ニッケル、鉄などの金属成分が研磨組成物中に溶出して被研磨物であるウェハ表面を汚染することになる。研磨助剤が存在すると、研磨助剤によってステンレス鋼の表面がコーティングされ、金属成分の研磨組成物への溶出を抑えることができる。このような研磨助剤の作用により、被研磨物への金属汚染の防止を実現することができる。
【００４３】
本発明の研磨組成物において、研磨助剤と併用するポリアルキレングリコール構造を有する化合物としては、炭素数が２〜４のアルキレンオキシド鎖を有するものを用いることができ、ポリエチレングリコール構造を有する化合物、ポリプロピレングリコール構造を有する化合物およびポリブチレングリコール構造を有する化合物などを用いることができる。これらの中でもポリエチレングリコール構造を有する化合物またはポリプロピレングリコール構造を有する化合物を用いることが好ましい。
【００４４】
ポリエチレングリコール構造を有する化合物としては、ポリエチレングリコールやモノラウリン酸ポリエチレングリコール、モノオレイン酸ポリエチレングリコールおよびモノステアリン酸ポリエチレングリコールなどのポリオキシエチレン脂肪酸モノエステル化合物、ジラウリン酸ポリエチレングリコールおよびジオレイン酸ポリエチレングリコールなどのポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル化合物などを用いることができ、これらの中でもポリエチレングリコールまたはモノオレイン酸ポリエチレングリコールを用いることが好ましい。ポリプロピレングリコール構造を有する化合物としては、ポリプロピレングリコールやモノラウリン酸ポリプロピレングリコール、モノオレイン酸ポリプロピレングリコールおよびモノステアリン酸ポリプロピレングリコールなどのポリオキシプロピレン脂肪酸モノエステル化合物、ジラウリン酸ポリプロピレングリコールおよびジオレイン酸ポリプロピレングリコールなどのポリオキシプロピレン脂肪酸ジエステル化合物などを用いることができ、これらの中でもポリプロピレングリコールを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の研磨組成物における研磨助剤の含有量は、１ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下であり、好ましくは１ｐｐｍ以上４５０ｐｐｍ以下である。
【００４６】
研磨助剤とポリエチレングリコール構造を有する化合物とを併用する場合、研磨助剤の含有量は、１ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ未満であり、好ましくは１００ｐｐｍ以上４５０ｐｐｍ以下である。ポリプロピレングリコール構造を有する化合物と併用する場合は、１ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ未満であり、好ましくは１００ｐｐｍ以上４５０ｐｐｍ以下である。ポリエチレングリコール構造を有する化合物と併用する場合に含有量が６００ｐｐｍ以上、ポリプロピレングリコール構造を有する化合物と併用する場合に含有量が５００ｐｐｍ以上であると過剰量となり、仕上げ表面特性が劣化する。
【００４７】
上記のように、研磨助剤と、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物とを併用することで、研磨助剤を単独で用いた場合よりも仕上げ表面特性を向上させることができる。
【００４８】
本発明の研磨組成物におけるポリアルキレングリコール構造を有する化合物の含有量は、１ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下であり、好ましくは１ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下である。
【００４９】
さらに、研磨助剤とポリアルキレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を６００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。研磨助剤とポリエチレングリコール構造を有する化合物とを併用する場合は、研磨助剤とポリエチレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を６００ｐｐｍ以下とすることが好ましく、研磨助剤とポリプロピレングリコール構造を有する化合物とを併用する場合は、研磨助剤とポリプロピレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を５００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００５０】
ポリアルキレングリコール構造を有する化合物は、研磨助剤と協働して被研磨物の表面にコーティング膜を形成する。研磨助剤は、被研磨物表面に付着し、コーティング効果によって仕上げ表面特性を向上させると考えられるが、一方でブロック型ポリエーテル構造の立体障害により含有量を高くしてもコーティング膜の形成には限界がある。ポリアルキレングリコール構造を有する化合物は、立体障害を避けて研磨助剤同士の隙間に入り込み、より緻密なコーティング膜を形成することで、仕上げ表面特性をさらに向上させる。研磨助剤とポリアルキレングリコール構造を有する化合物との含有量の和を所定量以下とすることで、すべりの発生を抑え、仕上げ表面特性をさらに向上させる。
【００５１】
また、研磨助剤の構造上、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物に比べ少量の添加でも被研磨物に対する作用が強くなると考えられる。そのため、研磨助剤とポリエチレングリコールとを併用する場合、ポリアルキレングリコール構造を有する化合物よりも研磨助剤の含有量を多くするほうがヘイズ値を低く抑えることができる。しかしながら、研磨助剤は、疎水性のブロック型ポリエーテル構造を有するので、過剰に含有させると疎水性作用が強くなり被研磨物の表面が撥水しやすくなり、その結果ＬＰＤが劣化してしまう。
【００５２】
また、研磨助剤の含有量とポリエチレングリコール構造を有する化合物の含有量とでは、研磨助剤の含有量を多くするほうが好ましく、研磨助剤の含有量とポリプロピレングリコール構造を有する化合物の含有量とでは、研磨助剤の含有量を多くするほうが好ましい。
【００５３】
たとえばポリペンチレングリコール構造を有する化合物などのポリブチレングリコール構造を有する化合物よりも炭素数が大きなポリアルキレングリコール構造を有する化合物を用いると疎水性の作用が強くなり少量の添加で被研磨物の表面が撥水化しやすくなり、研磨助剤と同様にＬＰＤが劣化してしまう。したがって、本発明では、炭素数が比較的小さなポリエチレングリコール構造を有する化合物またはポリプロピレングリコール構造を有する化合物を用いる。
【００５４】
本発明の研磨組成物に含まれる水溶性高分子化合物は、好ましくは、水溶性多糖類である。
【００５５】
水溶性多糖類としては、非イオン性のヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）が好ましい。水溶性多糖類の平均重量分子量は３，０００，０００未満が好ましく、より好ましくは１００，０００〜１，５００，０００である。
【００５６】
水溶性多糖類の分子量が小さすぎると被研磨物表面の親水化が発揮できず、分子量が大きすぎると凝集してしまう。
【００５７】
本発明の研磨組成物における水溶性高分子化合物の含有量は、研磨組成物全量の０．０１〜３重量％である。
【００５８】
本発明の研磨組成物は、ｐＨを調整するために、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物またはその炭酸塩などのｐＨ調整剤を含んでいてもよい。
【００５９】
本発明の研磨組成物のｐＨは、このようなｐＨ調整剤を用いて調整され、アルカリ性で８〜１２の範囲であり、好ましくは９〜１１である。
【００６０】
本発明の研磨組成物は、本発明の好ましい特性を損なわない範囲で塩基性化合物を含んでいてもよい。塩基性化合物としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属元素の水酸化物またはその炭酸塩、第四アンモニウムおよびその塩、第一級アミン、第二級アミンおよび第三級アミンから選ばれる少なくとも１種であり、好ましくはアンモニアである。
【００６１】
本発明の研磨組成物における塩基性化合物の含有量は、研磨組成物全量の０．００１〜１０重量％であり、好ましくは００１〜２重量％である。塩基性化合物の含有量が０．００１重量％未満だと、研磨速度が低下し、１０重量％を超えると他の組成とのバランスが崩れ、研磨速度が低下する。
【００６２】
本発明の研磨組成物においては、砥粒を含まずとも十分な効果が発揮されるが、本発明の好ましい特性を損なわない範囲で、砥粒を含んでいてもよい。たとえば、より高速な研磨速度が求められるような場合は、砥粒を含む方が好ましい。
【００６３】
なお、砥粒としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、二酸化ケイ素、アルミナ、セリア、ジルコニアなどが挙げられる。特に二酸化ケイ素としては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、および沈殿法シリカから選ばれる少なくとも１種類であり、好ましくはコロイダルシリカである。
【００６４】
本発明の研磨組成物における砥粒の含有量は、たとえば、研磨組成物全量の０．０１〜１５重量％である。
【００６５】
本発明の研磨組成物は、その好ましい特性を損なわない範囲で、従来からこの分野の研磨組成物に常用される各種の添加剤の１種または２種以上を含むことができる。
【００６６】
本発明の研磨組成物で用いられる水としては特に制限はないが、半導体デバイスなどの製造工程での使用を考慮すると、たとえば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水などが好ましい。
【００６７】
本発明の研磨組成物は、たとえば以下のような工程で製造する。
研磨組成物が、砥粒を含まず、研磨助剤、水溶性高分子化合物、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールおよび塩基性化合物を含む添加剤からなる場合は、これらの化合物をそれぞれ適量、さらに全量が１００重量％になる量の水を用い、これらの成分を一般的な手順に従って、所望のｐＨとなるように水中に均一に溶解または分散させることによって製造することができる。
【００６８】
砥粒を含む場合は、別途砥粒分散液を調製し、所定の砥粒濃度となるようにこれを混合すればよい。
【００６９】
なお、本発明の他の実施形態として、リンス液として使用することも可能である。特に、研磨仕上げ時にリンス液として使用する場合は、砥粒および塩基性化合物は含まない、すなわち、研磨助剤と水溶性高分子化合物とポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールを含む組成が好ましい。
以下では、本発明の実施例および比較例について説明する。
【００７０】
（組成例１）
砥粒          ：コロイダルシリカ                    １０．５重量％
ポリエチレングリコール（分子量８０００）        表１に示す含有量Ａ
研磨助剤      ：下記一般式（７）で示す化合物    表１に示す含有量Ｃ
水溶性高分子  ：ＨＥＣ                              ０．３５重量％
塩基性化合物  ：アンモニア                            ０．４重量％
残部          ：水
【００７１】
【化４】
2011097050.tif 000005
【００７２】
ここで、式中、ＲはＣ２Ｈ４（ｎ＝２）で示されるエチレン基であり、オキシエチレン基ＥＯの数ａが１６であり、オキシプロピレン基の数ｂが１９である。また、分子量は７２４０であり、オキシエチレン基ＥＯとオキシプロピレン基ＰＯの質量比が、ＥＯ：ＰＯ＝４０：６０である。
【００７３】
（組成例２）
ポリエチレングリコールに代えてポリプロピレングリコールを用いたこと以外は組成例１と同様にして組成例２を得た。なお、表２においてポリプロピレングリコールの含有量は、含有量Ｂとして記載している。
【００７４】
（参考例）
ポリエチレングリコールおよび研磨助剤を用いないこと以外は組成例１と同様にして参考例を得た。
【００７５】
［研磨試験］
組成例１，２および参考例をそれぞれ２０倍希釈したものを用いて以下の条件で研磨試験を行い、ＬＰＤ、ヘイズ値、研磨速度およびぬれ性について評価した。結果を表１，２に示す。
被研磨基板：８インチシリコンウェハ
研磨装置：Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ片面研磨機
研磨パッド：ＳＵＰＲＥＭＥ  ＲＮ−Ｈ（ニッタ・ハース株式会社製）
研磨定盤回転速度：１１５ｒｐｍ
キャリア回転速度：１００ｒｐｍ
研磨荷重面圧：１００ｇｆ／ｃｍ２
研磨組成物の流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：５ｍｉｎ
【００７６】
ＬＰＤおよびヘイズ値は、ウェハ表面検査装置（ＬＳ６６００、日立電子エンジニアリング株式会社製）を用いて測定した。ＬＰＤは、粒径が６０ｎｍ以上のサイズの粒子について測定した。
【００７７】
研磨速度は、単位時間当たりに研磨によって除去されたウェハの厚み（ｎｍ／ｍｉｎ）で表わされる。研磨によって除去されたウェハの厚みは、ウェハ重量の減少量を測定し、ウェハの被研磨面の面積で割ることで算出した。
【００７８】
ぬれ性は、研磨後のウェハ表面を目視することで評価した。評価基準は以下の通りである。
○（良好）：ウェハ表面の全面が親水化されていた。
△（普通）：ウェハ表面のうちエッジの１〜５ｍｍ程度に撥水部分が見られた。
×（不可）：ウェハ表面の全面が撥水状態であった。
【００７９】
【表１】
2011097050.tif 000006
【００８０】
【表２】
2011097050.tif 000007
【００８１】
まず研磨助剤を用いることにより、研磨助剤無しに比べＬＰＤとヘイズが向上することがわかる。また研磨助剤の含有量を増加させるとＬＰＤとヘイズが含有量の増加に伴って向上していることがわかる。
【００８２】
研磨助剤とポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールとを併用すると、ヘイズはさらに向上し、研磨助剤単独では達成困難な表面特性が得られた。また、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの含有量を増加させるとヘイズは向上することがわかる。
【００８３】
研磨助剤とポリエチレングリコールとの含有量の和については、表１に示す組成例１の結果（実施例１〜６、比較例１〜６）から６００ｐｐｍまでは表面特性全体が向上しているが、８００ｐｐｍになると、研磨速度が大きく低下して、研磨が進行しなくなり、その結果ウェハ表面が親水化されず、ＬＰＤおよびヘイズが大きく劣化した。
【００８４】
研磨助剤とポリプロピレングリコールとの含有量の和については、表２に示す組成例２の結果（実施例７、比較例７，８）から５００ｐｐｍまでは表面特性全体が向上しているが、５５０ｐｐｍになると、研磨速度が大きく低下して、研磨が進行しなくなり、その結果ウェハ表面が親水化されず、ＬＰＤおよびヘイズが大きく劣化した。
【００８５】
また、含有量の和が同じもの同士を比較した場合、すなわち実施例２と実施例４と比較した場合、実施例３と実施例５を比較した場合、研磨助剤の含有量が同じかまたは多い実施例４，５のほうがヘイズは向上し、より好ましい構成であることがわかった。
【００８６】
（組成例３）
研磨助剤を変更した以外は組成例１と同様にして組成例３を得た。組成例３で用いた研磨助剤は、下記一般式（８）で示す化合物である。
【００８７】
【化５】
2011097050.tif 000008
【００８８】
ここで、式中、ＲはＣ２Ｈ４（ｎ＝２）で示されるエチレン基であり、オキシエチレン基ＥＯの数ａが１５であり、オキシプロピレン基の数ｂが１７である。また、分子量は６７００であり、オキシエチレン基ＥＯとオキシプロピレン基ＰＯの質量比が、ＥＯ：ＰＯ＝４０：６０である。なお、表３において、上記の研磨助剤の含有量は、含有量Ｄとして記載している。
【００８９】
（組成例４）
ポリエチレングリコールに代えてポリプロピレングリコールを用いたこと以外は組成例３と同様にして組成例４を得た。
【００９０】
組成例３，４をそれぞれ２０倍希釈したものを用いて上記の組成例１，２を用いた場合と同じ条件で研磨試験を行い、ＬＰＤ、ヘイズ値、研磨速度およびぬれ性について評価した。結果を表３，４に示す。
【００９１】
【表３】
2011097050.tif 000009
【００９２】
【表４】
2011097050.tif 000010
【００９３】
組成例１，２から研磨助剤を変更したが、同様の効果すなわち研磨助剤とポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールとを併用すると、ヘイズはさらに向上し、研磨助剤単独では達成困難な表面特性が得られた。また、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの含有量を増加させるとヘイズは向上することがわかった。
【００９４】
研磨助剤とポリエチレングリコールとの含有量の和については、表３に示す組成例３の結果（実施例８〜１０、比較例９，１０）から６００ｐｐｍまでは表面特性全体が向上しているが、８００ｐｐｍになると、研磨速度が大きく低下して、研磨が進行しなくなり、その結果ウェハ表面が親水化されず、ＬＰＤおよびヘイズが劣化した。
【００９５】
研磨助剤とポリプロピレングリコールとの含有量の和については、表４に示す組成例４の結果（実施例１１〜１３）から、少なくとも２５０ｐｐｍまでは表面特性全体が向上していることがわかった。
【００９６】
（組成例５）
研磨助剤を変更した以外は組成例１と同様にして組成例５を得た。組成例５で用いた研磨助剤は、下記一般式（９）で示す化合物である。
【００９７】
【化６】
2011097050.tif 000011
【００９８】
ここで、式中、ＲはＣ２Ｈ４（ｎ＝２）で示されるエチレン基であり、オキシエチレン基ＥＯの数ａが９であり、オキシプロピレン基の数ｂが７である。また、分子量は５０００であり、オキシエチレン基ＥＯとオキシプロピレン基ＰＯの質量比が、ＥＯ：ＰＯ＝３２：６８である。なお、表５において、上記の研磨助剤の含有量は、含有量Ｅとして記載している。
【００９９】
（組成例６）
ポリエチレングリコールに代えてポリプロピレングリコールを用いたこと以外は組成例５と同様にして組成例６を得た。
【０１００】
組成例５，６をそれぞれ２０倍希釈したものを用いて上記の組成例１，２を用いた場合と同じ条件で研磨試験を行い、ＬＰＤ、ヘイズ値、研磨速度およびぬれ性について評価した。結果を表５，６に示す。
【０１０１】
【表５】
2011097050.tif 000012
【０１０２】
【表６】
2011097050.tif 000013
【０１０３】
組成例１〜４から研磨助剤を変更したが、同様の効果すなわち研磨助剤とポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールとを併用すると、ヘイズはさらに向上し、研磨助剤単独では達成困難な表面特性が得られた。
【０１０４】
研磨助剤とポリエチレングリコールとの含有量の和については、表５に示す組成例５の結果（実施例１４、比較例１１）から４００ｐｐｍでは表面特性全体が向上した。なお、含有量の和が８００ｐｐｍでは、研磨速度が大きく低下して、研磨が進行しなくなり、その結果ウェハ表面が親水化されず、ＬＰＤおよびヘイズが劣化した。
【０１０５】
研磨助剤とポリプロピレングリコールとの含有量の和については、表６に示す組成例６の結果（実施例１５）から２００ｐｐｍでは表面特性全体が向上した。
【０１０６】
（組成例７）
ポリエチレングリコールに代えてモノオレイン酸ポリエチレングリコールを用いたこと以外は組成例１と同様にして組成例７を得た。なお、表７において、モノオレイン酸ポリエチレングリコールの含有量は、含有量Ｆとして記載している。
【０１０７】
組成例７を２０倍希釈したものを用いて上記の組成例１，２を用いた場合と同じ条件で研磨試験を行い、ＬＰＤ、ヘイズ値、研磨速度およびぬれ性について評価した。結果を表７に示す。
【０１０８】
【表７】
2011097050.tif 000014
【０１０９】
モノオレイン酸ポリエチレングリコールを用いた場合でも、ヘイズが向上し、研磨助剤単独では達成困難な表面特性が得られた。
【０１１０】
研磨助剤とモノオレイン酸ポリエチレングリコールとの含有量の和については、表７に示す組成例７の結果（実施例１６，１７）から、少なくとも６００ｐｐｍまでは表面特性全体が向上していることがわかった。