研磨用组合物、研磨用组合物的制造方法,以及研磨用组合物原液的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及研磨用组合物、研磨用组合物的制造方法、以及研磨用组合物原液的 制造方法。
【背景技术】
[0002] 为了实现在电脑中使用的ULSI (超大规模集成电路，Ultra Large Scale Integration)等的高度集成化和高速化，半导体装置的设计规则的微细化在逐年推进。与 此相伴，半导体装置中使用的基板上的纳米级的微小的表面缺陷对半导体装置的性能造成 不良影响的事例在增加。因此，管理以往未成为问题的微小的表面缺陷的重要性变高。
[0003] 基板上产生的微小的表面缺陷的一部分是因为磨粒等研磨材料、水溶性高分子等 添加剂、研磨垫肩、被研磨去除的基板的切肩、空气中的尘埃等异物吸附在基板表面，其在 清洗工序中未被去除而残留在基板上。
[0004] 为了减少这样的异物引起的表面缺陷，对研磨后的基板表面赋予亲水性、提高清 洗工序中的异物的去除效率是有效的。例如，专利文献1中公开了：以对研磨后的基板表面 赋予亲水性为目的，在研磨用组合物中使用调整了粘度的水溶性高分子。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2010-34509号公报
【发明内容】
[0008] 发明耍解决的问题
[0009] 本发明的目的在于提供容易抑制基板产生的微小的表面缺陷的研磨用组合物及 其制造方法。另外本发明的其他目的在于提供用于制备该研磨用组合物的研磨用组合物原 液的制造方法。
[0010] 用于解决问题的方案
[0011] 为了达成上述目的，本发明的一个方式中提供研磨用组合物，其为含有二氧化硅、 水溶性高分子以及水的研磨用组合物，包含至少一部分前述水溶性高分子的吸附物吸附在 前述二氧化硅上，研磨用组合物中的前述吸附物的碳换算浓度为4质量ppm以上、且前述吸 附物的碳换算浓度相对于研磨用组合物中的总碳浓度的百分率为15%以上。
[0012] 前述水溶性高分子的重均分子量优选为300000以下。
[0013] 前述水溶性高分子的重均分子量优选为200000以下。
[0014] 前述水溶性高分子的重均分子量优选为100000以下。
[0015] 本发明的其他方式提供制造上述方式的研磨用组合物的方法，其包括制备含有二 氧化硅、水溶性高分子以及水的研磨用组合物原液的工序和通过将前述研磨用组合物原液 以水或碱性水溶液进行稀释而得到研磨用组合物的工序，所述研磨用组合物中，包含前述 水溶性高分子的吸附物吸附在前述二氧化硅上，研磨用组合物中的前述吸附物的碳换算浓 度为4质量ppm以上、且前述吸附物的碳换算浓度相对于研磨用组合物中的总碳浓度的百 分率为15%以上。
[0016] 制备前述研磨用组合物原液的工序优选包括在二氧化硅和碱性化合物的混合物 中混合水溶性高分子，将得到的混合物过滤的工序。
[0017] 优选使前述研磨用组合物原液中的前述二氧化硅的含量为1质量％以上且20质 量％以下，并且使前述碱性化合物的含量为0. 01质量％以上且1质量％以下。
[0018] 优选将前述研磨用组合物原液中的前述二氧化硅的单位表面积的碱性化合物的 摩尔数设为8. 5X l(T6mol/m2以上。
[0019] 本发明的再一其他方式提供研磨用组合物原液的制造方法，其包括向二氧化硅和 碱性化合物的混合物中混合水溶性高分子，将得到的混合物过滤的工序。
[0020] 优选使前述研磨用组合物原液中的前述二氧化硅的含量为1质量％以上且20质 量％以下，并且使前述碱性化合物的含量为0. 01质量％以上且1质量％以下。
[0021 ] 优选使前述研磨用组合物原液中的前述二氧化硅的单位表面积的碱性化合物的 摩尔数为8. 5 X KT6HioΙ/m2以上。
[0022] 发明的效果
[0023] 根据本发明的研磨用组合物，容易抑制基板产生的微小的表面缺陷。根据本发明 的研磨用组合物的制造方法，能够得到容易抑制基板产生的微小的表面缺陷的研磨用组合 物。根据本发明的研磨用组合物原液的制造方法，能够得到在容易抑制基板产生的微小的 表面缺陷的研磨用组合物的制备中使用的研磨用组合物原液。
【具体实施方式】
[0024] 以下，说明本发明的一个实施方式。
[0025] 本实施方式的研磨用组合物至少含有二氧化硅、水溶性高分子以及水。本实施方 式的研磨用组合物例如可以用于研磨硅基板等半导体基板的用途。
[0026] 研磨组合物中的水成为其他成分的分散介质或溶剂。水优选为不会抑制研磨用组 合物中含有的其他成分的功能。作为这样的水的例子，例如可列举出过渡金属离子的总含 量为IOOppb以下的水。水的纯度例如可以通过使用离子交换树脂去除杂质离子、通过过滤 器去除颗粒、蒸馏等操作来提高。具体而言，优选使用离子交换水、纯水、超纯水、蒸馏水等。
[0027] 研磨用组合物中的二氧化硅具有作为对研磨对象进行物理研磨的磨粒的功能。另 外，二氧化硅也作为将水溶性高分子运送至研磨对象表面的载体的功能。
[0028] 作为使用的二氧化硅，例如可列举出：胶态二氧化硅、气相二氧化硅、溶胶凝胶法 二氧化硅等。使用胶态二氧化硅或气相二氧化硅、尤其是胶态二氧化硅的情况下，研磨造成 的基板表面产生的划痕减少，故优选。这些二氧化硅可以单独地使用一种，也可以组合使用 两种以上。
[0029] 二氧化硅的平均一次粒径优选为5nm以上、更优选为IOnm以上。伴随二氧化硅的 平均一次粒径的增大，研磨效率提高。另外，二氧化硅的平均一次粒径优选为IOOnm以下、 更优选为40nm以下。伴随二氧化硅的平均一次粒径的减少，研磨后的基板表面的粗糙度改 良。需要说明的是，二氧化硅的平均一次粒径由以BET法测定的比表面积来求出。
[0030] 二氧化硅优选具有如下的粒度分布：将体积基准的90%累积平均粒径（D90)除以 体积基准的10%累积平均粒径（DlO)得到的值（D90/D10)为1以上且4以下。体积基准的 10%累积平均粒径（DlO)和90%累积平均粒径（D90)是指，由粒径小的颗粒开始依次对颗 粒体积进行累计时，在该累计体积的值分别至全部颗粒的总体积的10%和90%时，进行了 体积累计的颗粒的平均二次粒径。通过使二氧化硅具有上述的粒度分布，从而研磨后的基 板表面存在变为均质的倾向。需要说明的是，二氧化硅的粒度分布例如可以使用利用动态 光散射法的粒度分布测定装置来求出。
[0031] 研磨用组合物中的二氧化硅的含量优选为0.01质量％以上。伴随着二氧化硅的 含量的增大，变得易于得到高研磨速度，并且可对基板表面赋予高亲水性。另外，研磨用组 合物中的二氧化硅的含量优选为5质量％以下、更优选为1质量％以下、进一步优选为0. 5 质量％以下。伴随着二氧化硅的含量的减少，二氧化硅的分散稳定性提高，二氧化硅的残渣 变得难以吸附在研磨后的基板表面。
[0032] 研磨用组合物中的水溶性高分子吸附在研磨后的基板表面上，有提高基板表面的 润湿性的作用。作为水溶性高分子，例如可列举出：纤维素衍生物、聚乙烯吡咯烷酮、包含聚 乙烯吡咯烷酮的共聚物。作为纤维素衍生物，例如可列举出：羟乙基纤维素、实施了水解处 理的羟乙基纤维素。作为包含聚乙烯吡咯烷酮的共聚物，例如可列举出聚乙烯醇和聚乙烯 吡咯烷酮的接枝聚合物。水溶性高分子可以单独地使用一种，也可以组合使用两种以上。
[0033] 水溶性高分子的重均分子量以聚环氧乙烷换算优选为10000以上、更优选为 30000以上、进一步优选为50000以上。随着水溶性高分子的重均分子量的增大，可对基 板表面赋予高亲水性。另外，水溶性高分子的重均分子量优选为1000000以下、更优选为 300000以下、进一步优选为200000以下、最优选为1000