95 % W上)。水溶性高分子的全部重复 单元可W实质上由ACMO单元构成。
[0108] 包含N-乙締基型的单体单元的聚合物的例子中,包括N-乙締基内酷胺型单体的均 聚物及共聚物(例如N-乙締基内酷胺型单体的共聚比率超过50重量%的共聚物)、N-乙締基 链状酷胺的均聚物及共聚物(例如N-乙締基链状酷胺的共聚比率超过50重量%的共聚物)。
[0109] 作为N-乙締基内酷胺型单体的具体例,可W举出N-乙締基化咯烧酬(VP)、N-乙締 基赃晚酬、N-乙締基吗嘟酬、N-乙締基己内酷胺(VC)、N-乙締基-1,3-嗯嗦-2-酬、N-乙締基- 3,5-吗嘟二酬等。作为包含N-乙締基内酷胺型的单体单元的聚合物的具体例,可W举出聚 乙締基化咯烧酬(PVP)、聚乙締基己内酷胺、VP和VC的无规共聚物、VP及VC的一者或两者与 其他乙締基单体(例如丙締酸系单体、乙締基醋系单体等)的无规共聚物、包含含有VP及VC 的一者或两者的聚合物链段的嵌段共聚物、接枝共聚物(例如PVP接枝在PVA上得到的接枝 共聚物)等。其中,优选作为VP的均聚物及VP的共聚物(例如,VP的共聚比率超过50重量%的 共聚物)的乙締基化咯烧酬系聚合物(PVP)。乙締基化咯烧酬系聚合物中,VP单元的摩尔数 在全部重复单元的摩尔数中所占的比率通常为50% W上,适宜为80% W上(例如90% W上, 典型地为95% W上)。水溶性高分子的全部重复单元可W实质上由VP单元构成。
[0110] 作为包含具有N-(甲基)丙締酷基的链状酷胺作为单体单元的聚合物的例子,可W 举出N-异丙基丙締酷胺的均聚物及N-异丙基丙締酷胺的共聚物(例如N-异丙基丙締酷胺的 共聚比率超过50重量%的共聚物)。
[011。 作为N-乙締基链状酷胺的具体例,可W举出N-乙締基乙酷胺、N-乙締基丙酷胺、N-乙締基下酷胺等。
[0112]作为侧基中具有氮原子的聚合物的其他例子,可W举出(甲基)丙締酸氨基乙醋、 (甲基)丙締酸-N,N-二甲基氨基乙醋、(甲基)丙締酸-N,N-二甲基氨基丙醋等具有氨基的乙 締基单体(例如具有(甲基)丙締酷基的单体)的均聚物及共聚物。
[0113] 另外,此处公开的水溶性高分子例如可W为径乙基纤维素系聚合物等纤维素衍生 物(纤维素系聚合物)。在此处公开的研磨用组合物包含纤维素衍生物作为水溶性高分子的 情况下,其使用量优选抑制为该研磨用组合物中含有的水溶性高分子的总量的10重量% W 下,进一步优选设为5重量%^下(典型地为1重量%^下)。由此,能够更高度地抑制因使用 来自天然物的纤维素衍生物而引起的杂质的混入、聚集的产生。此处公开的研磨用组合物 例如可W优选W实质上不含有纤维素衍生物(例如,纤维素衍生物在上述水溶性高分子的 总量中所占的比率小于1重量%,或检测不到纤维素衍生物)的方式实施。
[0114] 此处公开的水溶性高分子的重均分子量(Mw)为2X IO3W上。因此,本说明书中的 水溶性高分子可W定义成Mw为2 X IO3W上的化合物。另一方面,对水溶性高分子的分子量 的上限没有特别限定。例如可W使用重均分子量(Mw)为200 X IO4W下(例如150 X IO4W下, 典型地为100 X IO4W下)的水溶性高分子。从更好地防止聚集物的产生的观点出发,通常, 优选使用Mw小于100 X 104(更优选为80 X IO4W下,进一步优选为50 X IO4W下,典型地为40 X IO4W下,例如30X IO4W下)的水溶性高分子。另外,从研磨用组合物的过滤性、清洗性等 观点出发,可W优选使用Mw为25X IO4W下便优选为20X IO4W下,进一步优选为ISXlO4W 下,例如10 X 104 W下)的水溶性高分子。另外,从减少雾度、表面缺陷的观点出发,水溶性高 分子的Mw的下限优选为4 X IO3W上(例如6 X 10?上)。其中,更优选Mw为1 X IO4W上的水溶 性高分子。
[0115] 此处公开的技术中,对水溶性高分子的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的关系 没有特别限制。从防止聚集物的产生等观点出发,例如可W优选使用分子量分布(Mw/Mn)为 5.OW下的水溶性高分子。从研磨用组合物的性能稳定性等观点出发,水溶性高分子的Mw/ Mn优选为4.OW下,更优选为3.5W下,进一步优选为3.OW下(例如2.5W下)。
[0116] 需要说明的是,在原理上Mw/Mn为1.OW上。从原料的获取容易性、合成容易性的观 点出发,通常,可W优选使用Mw/Mn为1.05W上的水溶性高分子。
[0117] 需要说明的是,作为水溶性高分子的Mw及Mn,可W采用基于水系的凝胶渗透色谱 法(GPC)的值(水系,换算为聚氧乙締)。
[0118] 虽然没有特别限定,但在此处公开的研磨用组合物包含磨粒的情况下,水溶性高 分子的含量(高分子Me-end、高分子MA-end、高分子Ml-end W及其他水溶性高分子的总计量)相对 于磨粒100重量份例如可W设为0.01重量份W上。从提高研磨后的表面平滑性(例如减少雾 度、缺陷)的观点出发,水溶性高分子的含量相对于磨粒100重量份适宜为0.02重量份W上, 优选为0.03重量份W上,更优选为0.05重量份W上(例如0.1重量份W上)。另外,从研磨速 度、清洗性等观点出发,水溶性高分子的含量相对于磨粒100重量份例如可W设为40重量份 W下,通常适宜为20重量份W下,优选为15重量份W下,更优选为10重量份W下。
[0119] < 水〉
[0120] 作为此处公开的研磨用组合物中包含的水,可W优选使用离子交换水(去离子 水)、纯水、超纯水、蒸馈水等。关于所使用的水,为了尽量避免阻碍研磨用组合物中含有的 其他成分的作用,例如优选过渡金属离子的总含量为I(K)PPbW下。例如,可W通过利用离子 交换树脂去除杂质离子、利用过滤器去除杂质、蒸馈等操作来提高水的纯度。
[0121] 此处公开的研磨用组合物根据需要还可W含有能够与水均匀混合的有机溶剂(低 级醇、低级酬等)。通常,优选研磨用组合物中包含的溶剂的90体积% W上为水,更优选95体 积% W上(典型地为99~100体积% )为水。
[0122]此处公开的研磨用组合物(典型地为浆料状的组合物)例如可W优选W如下的形 态实施:其固体成分含量(non-volatile content;NV)为0.01重量%~50重量%,剩余部分 为水系溶剂(水或水与上述有机溶剂的混合溶剂)的形态;或者,剩余部分为水系溶剂及挥 发性化合物(例如氨)的形态。更优选上述NV为0.05重量%~40重量%的形态。需要说明的 是,上述固体成分含量(NV)是指使研磨用组合物在105°C下干燥24小时后的残留物在上述 研磨用组合物中所占的重量的比率。
[012引 < 磨粒〉
[0124] 此处公开的研磨用组合物优选含有磨粒。对此处公开的磨粒的材质、性状没有特 别限制,可W根据研磨用组合物的使用目的、使用方式等适宜选择。作为磨粒的例子,可W 举出无机颗粒、有机颗粒、及有机无机复合颗粒。作为无机颗粒的具体例,可W举出二氧化 娃颗粒、氧化侣颗粒、氧化姉颗粒、氧化铭颗粒、二氧化铁颗粒、氧化错颗粒、氧化儀颗粒、二 氧化儘颗粒、氧化锋颗粒、=氧化二铁颗粒等氧化物颗粒;氮化娃颗粒、氮化棚颗粒等氮化 物颗粒;碳化娃颗粒、碳化棚颗粒等碳化物颗粒;金刚石颗粒;碳酸巧、碳酸领等碳酸盐等。 作为有机颗粒的具体例,可W举出聚甲基丙締酸甲醋(PMMA)颗粒、聚(甲基)丙締酸颗粒(此 处,所谓(甲基)丙締酸是指包括丙締酸及甲基丙締酸的意思。)、聚丙締腊颗粒等。运样的磨 粒可W单独使用1种,也可W组合使用巧巾W上。
[0125] 作为上述磨粒,优选无机颗粒,其中,优选由金属或半金属的氧化物形成的颗粒。 作为此处公开的技术中可W使用的磨粒的适宜的例子,可W举出二氧化娃颗粒。其理由是 因为:如果使用包含与研磨对象物(娃晶圆)相同的元素和氧原子的二氧化娃颗粒作为磨 粒,则在研磨后不会产生与娃不同的金属或半金属的残留物,不会担屯、由于娃晶圆表面的 污染、与娃不同的金属或半金属扩散到研磨对象物内部而导致的作为娃晶圆的电特性的劣 化等。作为从上述观点出发而优选的研磨用组合物的一个方式,可W例示仅含有二氧化娃 颗粒作为磨粒的研磨用组合物。另外,二氧化娃具有易于获得高纯度的物质的性质。也可W 举出运一点作为优选二氧化娃颗粒作为磨粒的理由。作为二氧化娃颗粒的具体例,可W举 出胶态二氧化娃、气相二氧化娃、沉淀二氧化娃等。从难W在研磨对象物表面产生划痕、能 够实现雾度更低的表面运样的观点出发,作为优选的二氧化娃颗粒,可W举出胶态二氧化 娃及气相二氧化娃。其中,优选胶态二氧化娃。其中,作为娃晶圆的抛光(特别是最终抛光) 中使用的研磨用组合物的磨粒,可W优选采用胶态二氧化娃。
[01%]构成二氧化娃颗粒的二氧化娃的真比重优选为1.5W上,更优选为1.6W上,进一 步优选为1.7W上。通过二氧化娃的真比重增大,在对娃晶圆进行研磨时,研磨速度(每单位 时间的去除研磨对象物的表面的量)能够提高。从减少研磨对象物的表面(研磨面)产生的 划痕的观点出发,优选真比重为2.2W下的二氧化娃颗粒。作为二氧化娃的真比重,可W采 用通过使用乙醇作为置换液的液体置换法得到的测定值。
[0127]此处公开的技术中,研磨用组合物中包含的磨粒可W为一次颗粒的形态,也可W 为多个一次颗粒聚集而成的二次颗粒的形态。另外,也可W是一次颗粒的形态的磨粒和二 次颗粒的形态的磨粒混合存在。优选的一个形态中,至少部分磨粒W二次颗粒的形态包含 在研磨用组合物中。
[0128] 对磨粒的平均一次粒径化I没有特别限制,从研磨效率等观点出发,优选为5nmW 上,更优选为IOnmW上。从获得更高的研磨效果(例如雾度的降低、缺陷的去除等效果)的观 点出发,平均一次粒径Dpi优选为15皿W上,更优选为20nmW上(例如超过20皿)。另外,从易 于获得平滑性更高的表面的观点出发,磨粒的平均一次粒径化1优选为IOOnm W下,更优选为 50nmW下,进一步优选为40nmW下。从易于获得更高品质的表面(例如减少了LPD化ight 化int Defect,光点缺陷)、PID等缺陷的表面)等的观点出发,此处公开的技术也可W优选 W使用平均一次粒径化1为35nmW下(更优选为32nmW下,例如小于30nm)的磨粒的方式实 施。
[0129] 需要说明的是,此处公开的技术中,磨粒的平均一次粒径化1例如可W由利用肥T法 巧憶的比表面积S(m2/g)、通过平均一次粒径化1(皿)= 2727/S的式子算出。磨粒的比表面积 的测定可W使用例如Micromeritics Instrument Co巧oration制造的表面积测定装置、商 品名"Flow Sorb II 2300"进行。
[0130] 对磨粒的平均二次粒径化2没有特别限定,但从研磨速度等观点出发,优选为IOnm W上,更优选为20nmW上。从获得更高研磨效果的观点出发,平均二次粒径化2优选为30nmW 上,更优选为35nmW上,进一步优选为40nmW上(例如超过40nm)。另外,从得到平滑性更高 的表面的观点出发,磨粒的平均二次粒径化2适宜为200nmW下,优选为ISOnmW下,更优选为 IOOnmW下。从易于得到更高品质的表面(例如减少了 LPD、PID等缺陷的表面)等观点出发, 此处公开的技术也可W优选W使用平均二次粒径化2小于70nm(更优选为60nmW下,例如小 于50nm)的磨粒的方式实施。
[0131] 磨粒的平均二次粒径化2可如下测定:将对象磨粒的水分散液作为测定样品,通过 使用例如日机装株式会社制造的型号"UPA-UTisr的动态光散射法进行测定。
[0132] 磨粒的平均二次粒径化2通常为磨粒的平均一次粒径化1的同等W上(Dp2/Dpi > 1), 典型的是大于Dpi(Dp2/Dpi〉1)。虽然没有特别限定,但从研磨效果及研磨后的表面平滑性的 观点出发,磨粒的Dp2/Dpi通常在1.2~3的范围内是适宜的,优选为1.5~2.5的范围,更优选 为1.7~2.3(例如超过1.9且为2.2W下)的范围。
[0133] 磨粒的形状(外形)可W为球形,也可W为非球形。作为形成非球形的磨粒的具体 例,可W举出花生形状(即落花生的壳的形状)、虽型形状、金平糖形状、橄揽球形状等。例 如,可W优选采用磨粒的大多数制成花生形状的磨粒。
[0134] 虽然没有特别限定,但是磨粒的一次颗粒的长径/短径比的平均值(平均长径比) 优选为1.05W上,进一步优选为1.1 W上。通过磨粒的平均长径比的增大,能够实现更高的 研磨速度。另外,从减少划痕等的观点出发,磨粒的平均长径比优选为3.OW下,更优选为 2.OW下,进一步优选为1.5W下。
[0135] 上述磨粒的形状(外形)、平均长径比例如可W通过电子显微镜观察来把握。作为 把握平均长径比的具体的步骤,例如使用扫描型电子显微镜(SEM),对于能够识别独立颗粒 的形状的规定个数(例如200个)的磨粒颗粒,描绘与各颗粒图像外接的最小的长方形。然 后,关于对各颗粒图像描绘出的长方形,将用其长边的长度(长径的值)除W短边的长度(短 径的值)所得的值作为长径/短径比(长径比)而算出。通过对上述规定个数的颗粒的长径比 进行算术平均,能够求出平均长径比。
[0136] <碱性化合物〉
[0137] 此处公开的研磨用组合物典型而言可W含有碱性化合物。此处,碱性化合物是指 具有通过添加到研磨用组合物中而提高该组合物的抑的功能的化合物。碱性化合物起到对 成为研磨对象的面进行化学研磨的作用,能够有助于研磨速度的提高。另外,碱性化合物能 够有助于研磨用组合物(特别是包含磨粒的组成的研磨用组合物)的分散稳定性的提高。
[0138] 作为碱性化合物,可W使用含有氮的有机或无机的碱性化合物、碱金属或碱±金 属的氨氧化物、各种碳酸盐、碳酸氨盐等。例如,可W举出碱金属的氨氧化物、氨氧化季锭或 其盐、氨、胺等。作为碱金属的氨氧化物的具体例,可W举出氨氧化钟、氨氧化钢等。作为碳 酸盐或碳酸氨盐的具体例,可W举出碳酸氨锭、碳酸锭、碳酸氨钟、碳酸钟、碳酸氨钢、碳酸 钢等。作为氨氧化季锭或其盐的具体例,可W举出四甲基氨氧化锭、四乙基氨氧化锭、四下 基氨氧化锭等。作为胺的具体例,可W举出甲胺、二甲胺、=甲胺、乙胺、二乙胺、=乙胺、乙 二胺、单乙醇胺、N-(e-氨基乙基)乙醇胺、六亚甲基二胺、二亚乙基S胺、S亚乙基四胺、无 水赃嗦、赃嗦六水合物、1-(2-氨基乙基)赃嗦、N-甲基赃嗦、脈、咪挫、S挫等挫类等。运样的 碱性化合物可W单独使用1种,或组合使用巧巾W上。
[0139] 作为从提高研磨速度等观点出发而优选的碱性化合物,可W举出氨、氨氧化钟、氨 氧化钢、四甲基氨氧化锭、四乙基氨氧化锭、碳酸氨锭、碳酸锭、碳酸氨钟、碳酸钟、碳酸氨钢 及碳酸钢。作为其中优选的例子,可W列举氨、氨氧化钟、氨氧化钢、四甲基氨氧化锭及四乙 基氨氧化锭。作为更优选的例子,可W举出氨及四甲基氨氧化锭。作为特别优选的碱性化合 物,可W举出氨。
[0140] <表面活性剂〉
[0141] 此处公开的研磨用组合物根据需要可W优选W包含表面活性剂(典型地为分子量 小于2X IO3的水溶性有机化合物)的方式实施。通过表面活性剂的使用,研磨用组合物的分 散稳定性能够提高。另外,降低研磨面的雾度可W变容易。表面活性剂可W单独使用1种,或 者组合使用巧巾W上。需要说明的是,此处公开的技术也可W优选W不包含表面活性剂的方 式实施。
[0142] 作为表面活性剂,可W优选采用阴离子性或非离子性的表面活性剂。从低起泡性、 抑调节的容易性的观点出发,更优选非离子性的表面活性剂。例如可W举出聚乙二醇、聚丙 二醇、聚下二醇等氧化締聚合物;聚氧乙締烷基酸、聚氧乙締烷基苯基酸、聚氧乙締烷基胺、 聚氧乙締脂肪酸醋、聚氧乙締甘油酸脂肪酸醋、聚氧乙締脱水山梨糖醇脂肪酸醋等聚氧化 締加成物;多种氧化締的共聚物(二嵌段型、=嵌段型、无规型、交替型);等非离子性表面活 性剂。
[0143] 作为非离子性表面活性剂的具体例,可W举出:氧乙締化0)和氧丙締(PO)的嵌段 共聚物(二嵌段体、PEO(聚氧乙締)-PP0(聚氧丙締)-PE0型S嵌段体、PPO-PEO-PPO型S嵌段 体等)、E0和PO的无规共聚物、聚乙二醇、聚氧乙締丙基酸、聚氧乙締下基酸、聚氧乙締戊基 酸、聚氧乙締己基酸、聚氧乙締辛基酸、聚氧乙締-2-乙基己基酸、聚氧乙締壬基酸、聚氧乙 締癸基酸、聚氧乙締
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