JP2018074048A - Polishing liquid composition for silicon wafer - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨されたシリコンウェーハ表面のヘイズ及びLPDを低減できるシリコンウェーハ用研磨液組成物、及び当該シリコンウェーハ用研磨液組成物を用いた研磨方法、並びに半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、シリカ粒子Aと、塩基性化合物Bと、分岐度が59.8以上のポリグリセリン及びポリグリセリン誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物Cと、を含み、pHが9以上12以下である、シリコンウェーハ用研磨液組成物に関する。
【選択図】なしA polishing composition for a silicon wafer that can reduce haze and LPD on the surface of a polished silicon wafer, a polishing method using the polishing composition for a silicon wafer, and a method for manufacturing a semiconductor substrate are provided.
The present invention includes silica particles A, a basic compound B, and at least one compound C selected from polyglycerin and polyglycerin derivatives having a degree of branching of 59.8 or more, and has a pH of 9 The present invention relates to a polishing composition for silicon wafers that is 12 or less.
[Selection figure] None
Description
本発明は、シリコンウェーハ用研磨液組成物、これを用いた研磨方法、並びに半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing composition for a silicon wafer, a polishing method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor substrate.
近年、半導体メモリの高記録容量化に対する要求の高まりから半導体装置のデザインルールは微細化が進んでいる。このため半導体装置の製造過程で行われるフォトリソグラフィーにおいて焦点深度は浅くなり、シリコンウェーハ(ベアウェーハ)の表面欠陥(LPD:Light point defects)や表面粗さ(ヘイズ)の低減に対する要求はますます厳しくなっている。 In recent years, design rules for semiconductor devices have been increasingly miniaturized due to increasing demand for higher recording capacity of semiconductor memories. For this reason, the depth of focus becomes shallower in photolithography performed in the manufacturing process of semiconductor devices, and the demand for reduction of surface defects (LPD: Light point defects) and surface roughness (haze) of silicon wafers (bare wafers) becomes more severe. It has become.
シリコンウェーハの品質を向上する目的で、シリコンウェーハの研磨は多段階で行われている。特に研磨の最終段階で行われる仕上げ研磨は、ヘイズの低減とパーティクルやスクラッチ、ピット等の表面欠陥の低減とを目的として行われている。 In order to improve the quality of silicon wafers, polishing of silicon wafers is performed in multiple stages. In particular, finish polishing performed at the final stage of polishing is performed for the purpose of reducing haze and reducing surface defects such as particles, scratches, and pits.
シリコンウェーハの研磨に用いられる研磨液組成物として、保存安定性の向上、良好な生産性が確保される研磨速度の担保、及びLPDとヘイズの低減を目的とし、シリカ粒子と、含窒素塩基性化合物と、ヒドロキシエチルアクリルアミド(HEAA)等のアクリルアミド誘導体に由来する構成単位を含む水溶性高分子化合物とを含むシリコンウェーハの研磨液組成物が開示されている(特許文献1)。また、仕上げ研磨に用いられる研磨液組成物として、ヘイズ及びLPDの低減の両立を目的とし、シリカ粒子と、含窒素塩基性化合物と、水酸基由来の酸素原子数とポリオキシアルキレン由来の酸素原子数の比が0.8〜10の水溶性高分子化合物としてポリグリセリン等を含むシリコンウェーハの研磨液組成物が開示されている(特許文献2)。 As a polishing liquid composition used for polishing silicon wafers, silica particles and nitrogen-containing basics are used for the purpose of improving storage stability, ensuring a polishing rate that ensures good productivity, and reducing LPD and haze. A silicon wafer polishing composition comprising a compound and a water-soluble polymer compound containing a structural unit derived from an acrylamide derivative such as hydroxyethylacrylamide (HEAA) is disclosed (Patent Document 1). Further, as a polishing composition used for finish polishing, for the purpose of coexistence of reduction of haze and LPD, silica particles, nitrogen-containing basic compound, hydroxyl group-derived oxygen atoms and polyoxyalkylene-derived oxygen atoms A polishing composition for silicon wafers containing polyglycerin or the like as a water-soluble polymer compound having a ratio of 0.8 to 10 is disclosed (Patent Document 2).
シリコンウェーハのヘイズ及びLPDの低減に対する要求はますます厳しくなっており、ヘイズ及びLPDをより低減可能な研磨液組成物が求められている。 The demand for reducing the haze and LPD of silicon wafers is becoming stricter, and there is a demand for a polishing composition that can further reduce haze and LPD.
そこで、本発明は、研磨されたシリコンウェーハ表面のヘイズ及びLPDを低減できるシリコンウェーハ用研磨液組成物、及びこれを用いた研磨方法、並びに半導体基板の製造方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a polishing composition for a silicon wafer that can reduce haze and LPD on the surface of a polished silicon wafer, a polishing method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor substrate.
本発明は、シリカ粒子Aと、塩基性化合物Bと、分岐度が59.8以上のポリグリセリン及びポリグリセリン誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物Cと、を含み、pHが9以上12以下である、シリコンウェーハ用研磨液組成物に関する。 The present invention includes silica particles A, basic compound B, and at least one compound C selected from polyglycerin and polyglycerin derivatives having a branching degree of 59.8 or more, and has a pH of 9 or more and 12 or less. The present invention relates to a certain silicon wafer polishing composition.
本発明は、本発明のシリコンウェーハ用研磨液組成物を用いて被研磨シリコンウェーハを研磨する工程を含む、研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing method including a step of polishing a silicon wafer to be polished using the polishing composition for a silicon wafer of the present invention.
本発明は、本発明のシリコンウェーハ用研磨液組成物を用いて被研磨シリコンウェーハを研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a silicon wafer to be polished using the polishing composition for silicon wafers of the present invention.
本発明によれば、研磨されたシリコンウェーハ表面のヘイズ及びLPDを低減できる、シリコンウェーハ用研磨液組成物、及び当該シリコンウェーハ用研磨液組成物を用いた研磨方法、並びに半導体基板の製造方法を提供できる。 According to the present invention, there are provided a polishing composition for a silicon wafer, a polishing method using the polishing composition for a silicon wafer, and a method for manufacturing a semiconductor substrate, which can reduce haze and LPD of the polished silicon wafer surface. Can be provided.
本発明は、シリカ粒子及び塩基性化合物を含むシリカウェーハ用研磨液組成物が、特定のポリグリセリンを含むことにより、該研磨液組成物で研磨されたシリコンウェーハの表面において、ヘイズ及びLPDの両方を低減できるという知見に基づく。 In the present invention, the polishing composition for silica wafers containing silica particles and a basic compound contains specific polyglycerin, so that both haze and LPD are formed on the surface of the silicon wafer polished with the polishing composition. Based on the knowledge that can be reduced.
すなわち、本発明は、シリカ粒子(以下、「成分A」ともいう)と、塩基性化合物(以下、「成分B」ともいう)と、分岐度が59.8以上のポリグリセリン及びポリグリセリン誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物C(以下、「成分C」ともいう)と、を含み、pHが9以上12以下である、シリコンウェーハ用研磨液組成物(以下、「本発明の研磨液組成物」ともいう)に関する。 That is, the present invention includes silica particles (hereinafter also referred to as “component A”), a basic compound (hereinafter also referred to as “component B”), polyglycerin having a degree of branching of 59.8 or more, and a polyglycerin derivative. A polishing liquid composition for silicon wafers (hereinafter referred to as “the polishing liquid composition of the present invention”) comprising at least one selected compound C (hereinafter also referred to as “component C”) and having a pH of 9 or more and 12 or less. ").
本発明の効果発現機構の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Cは、シリカ粒子Aへの吸着が抑制される一方で、被研磨シリコンウェーハに吸着する。これにより、ヘイズ及びLPDの悪化の原因となるシリカ粒子Aが直接被研磨シリコンウェーハに接触することが抑制され、且つ、ヘイズ及びLPDの悪化の原因となる塩基性化合物Bによるウェーハ表面の腐食が抑制されると考えられる。さらに、成分Cは、被研磨シリコンウェーハ表面に素早く吸着し、吸着後に硬い膜を形成することで、研磨されたシリコンウェーハの洗浄工程におけるパーティクル(シリカ粒子や研磨くず)の脱離性向上、並びに、ヘイズ及びLPDの低減にも寄与すると考えられる。
ただし、本発明はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
The details of the effect expression mechanism of the present invention are not clear, but are presumed as follows.
The component C contained in the polishing liquid composition of the present invention is adsorbed to the silicon wafer to be polished while the adsorption to the silica particles A is suppressed. Thereby, it is suppressed that the silica particle A which causes deterioration of haze and LPD directly contacts the silicon wafer to be polished, and corrosion of the wafer surface by the basic compound B which causes deterioration of haze and LPD. It is thought to be suppressed. Furthermore, component C quickly adsorbs on the surface of the silicon wafer to be polished, and forms a hard film after adsorption, thereby improving the detachability of particles (silica particles and polishing debris) in the cleaning process of the polished silicon wafer, and It is thought that it contributes also to reduction of haze and LPD.
However, the present invention is not limited to these mechanisms.
[シリカ粒子A(成分A)]
本発明の研磨液組成物には、研磨材としてシリカ粒子A(成分A)が含まれる。成分Aの具体例としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ等が挙げられるが、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、コロイダルシリカが好ましい。
[Silica particle A (component A)]
The polishing composition of the present invention contains silica particles A (component A) as an abrasive. Specific examples of component A include colloidal silica and fumed silica. Colloidal silica is preferred from the viewpoint of reducing haze and LPD.
成分Aの使用形態としては、操作性の観点から、スラリー状が好ましい。本発明の研磨液組成物に含まれる成分Aがコロイダルシリカである場合、アルカリ金属やアルカリ土類金属等によるシリコンウェーハの汚染を防止する観点から、コロイダルシリカは、アルコキシシランの加水分解物から得たものであることが好ましい。アルコキシシランの加水分解物から得られるシリカ粒子は、従来から公知の方法によって作製できる。 The usage form of component A is preferably a slurry from the viewpoint of operability. When component A contained in the polishing composition of the present invention is colloidal silica, colloidal silica is obtained from a hydrolyzate of alkoxysilane from the viewpoint of preventing contamination of the silicon wafer by alkali metal or alkaline earth metal. It is preferable that Silica particles obtained from the hydrolyzate of alkoxysilane can be produced by a conventionally known method.
成分Aの平均一次粒子径は、研磨速度の確保の観点から、10nm以上が好ましく、15nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましく、そして、研磨速度の確保、並びに、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、40nm以下が好ましく、35nm以下がより好ましく、30nm以下が更に好ましい。 The average primary particle size of component A is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and further preferably 20 nm or more, from the viewpoint of ensuring the polishing rate, and the viewpoint of ensuring the polishing rate and reducing haze and LPD. Therefore, 40 nm or less is preferable, 35 nm or less is more preferable, and 30 nm or less is still more preferable.
特に、成分Aとしてコロイダルシリカを用いた場合、成分Aの平均一次粒子径は、研磨速度の確保、並びにヘイズ及びLPDの低減の観点から、10nm以上が好ましく、15nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、40nm以下が好ましく、35nm以下がより好ましく、30nm以下が更に好ましい。 In particular, when colloidal silica is used as Component A, the average primary particle size of Component A is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and more preferably 20 nm or more from the viewpoints of ensuring the polishing rate and reducing haze and LPD. Further, from the same viewpoint, it is preferably 40 nm or less, more preferably 35 nm or less, and further preferably 30 nm or less.
本発明において、成分Aの平均一次粒子径は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて算出される。比表面積は、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。 In the present invention, the average primary particle size of component A is calculated using the specific surface area S (m 2 / g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. A specific surface area can be measured by the method as described in an Example, for example.
成分Aの会合度は、研磨速度の確保、並びにヘイズ及びLPDの低減の観点から、3.0以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.3以下が更に好ましく、そして、同様の観点から、1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.8以上が更に好ましい。成分Aがコロイダルシリカである場合、その会合度は、研磨速度の確保、並びにヘイズ及びLPDの低減の観点から、3.0以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、2.3以下が更に好ましく、そして、同様の観点から、1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.8以上が更に好ましい。 The degree of association of component A is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, still more preferably 2.3 or less, and the same viewpoint from the viewpoints of ensuring the polishing rate and reducing haze and LPD. Therefore, 1.1 or more is preferable, 1.5 or more is more preferable, and 1.8 or more is more preferable. When component A is colloidal silica, the degree of association is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.3 or less, from the viewpoints of ensuring the polishing rate and reducing haze and LPD. Preferably, from the same viewpoint, 1.1 or more is preferable, 1.5 or more is more preferable, and 1.8 or more is more preferable.
本発明において、成分Aの会合度とは、シリカ粒子の形状を表す係数であり、下記式により算出される。平均二次粒子径は、動的光散乱法によって測定される値であり、例えば、実施例に記載の装置を用いて測定できる。
会合度=平均二次粒子径/平均一次粒子径
In the present invention, the association degree of component A is a coefficient representing the shape of silica particles, and is calculated by the following formula. The average secondary particle diameter is a value measured by a dynamic light scattering method, and can be measured using, for example, the apparatus described in the examples.
Degree of association = average secondary particle size / average primary particle size
成分Aの会合度の調整方法としては、例えば、特開平6−254383号公報、特開平11−214338号公報、特開平11−60232号公報、特開2005−060217号公報、特開2005−060219号公報等に記載の方法を採用することができる。 Examples of the method for adjusting the degree of association of component A include, for example, JP-A-6-254383, JP-A-11-214338, JP-A-11-60232, JP-A-2005-060217, JP-A-2005-060219. It is possible to adopt the method described in the Gazette.
成分Aの形状は、いわゆる球型及び/又はいわゆるマユ型であることが好ましい。 The shape of component A is preferably so-called spherical and / or so-called mayu.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Aの含有量は、研磨速度の確保の観点から、SiO2換算で、0.04質量%以上が好ましく、0.09質量%以上がより好ましく、0.15質量%以上が更に好ましく、そして、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.5質量%以下が好ましく、0.4質量%以下がより好ましく、0.3質量%以下が更に好ましく、1質量%以下がより更に好ましい。 The content of Component A contained in the polishing composition of the present invention is preferably 0.04% by mass or more, more preferably 0.09% by mass or more, in terms of SiO 2 , from the viewpoint of securing the polishing rate, more preferably 0 .15% by mass or more is more preferable, and from the viewpoint of reduction of haze and LPD, 0.5% by mass or less is preferable, 0.4% by mass or less is more preferable, and 0.3% by mass or less is more preferable. The mass% or less is still more preferable.
[塩基性化合物B(成分B)]
本発明の研磨液組成物は、保存安定性の向上、研磨速度の確保、並びにヘイズ及びLPDの低減の観点から、水溶性の塩基性化合物B(成分B)を含む。そして、同様の観点から、成分Bは、水溶性であることが好ましく、すなわち水溶性の塩基性化合物であることが好ましい。本発明において、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度を有することをいい、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいい、「水溶性の塩基性化合物」とは、水に溶解したとき、塩基性を示す化合物をいう。
[Basic Compound B (Component B)]
The polishing composition of the present invention contains a water-soluble basic compound B (component B) from the viewpoints of improving storage stability, ensuring a polishing rate, and reducing haze and LPD. From the same viewpoint, Component B is preferably water-soluble, that is, it is preferably a water-soluble basic compound. In the present invention, “water-soluble” means having a solubility of 0.5 g / 100 mL or more in water (20 ° C.), preferably having a solubility of 2 g / 100 mL or more. The “basic compound” means a compound which shows basicity when dissolved in water.
成分Bとしては、例えば、アミン化合物及びアンモニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の含窒素塩基性化合物が挙げられる。アミン化合物及びアンモニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の含窒素塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチル−N,N−ジエタノ−ルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノ−ルアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン・六水和物、無水ピペラジン、1−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチルピペラジン、ジエチレントリアミン、及び水酸化テトラメチルアンモニウムから選ばれる1種又は2種以上の組合せが挙げられる。本発明に係る研磨液組成物に含まれうる含窒素塩基性化合物としては、ヘイズ及びLPDの低減、保存安定性の向上、並びに研磨速度の確保の観点から、アンモニアが好ましい。 Examples of Component B include at least one nitrogen-containing basic compound selected from amine compounds and ammonium compounds. Examples of at least one nitrogen-containing basic compound selected from amine compounds and ammonium compounds include ammonia, ammonium hydroxide, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, mono Ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methylethanolamine, N-methyl-N, N-diethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine N- (β-aminoethyl) ethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, Perazine hexahydrate, anhydrous piperazine, 1- (2-aminoethyl) piperazine, N- methylpiperazine, diethylenetriamine, and one or more combinations thereof selected from tetramethylammonium hydroxide. The nitrogen-containing basic compound that can be contained in the polishing composition according to the present invention is preferably ammonia from the viewpoints of reducing haze and LPD, improving storage stability, and ensuring a polishing rate.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Bの含有量は、ヘイズ及びLPDの低減、保存安定性の向上、並びに研磨速度の確保の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、そして、表面粗さ低減の観点から、0.1質量%以下が好ましく、0.05質量%以下がより好ましく、0.025質量%以下が更に好ましい。 The content of Component B contained in the polishing composition of the present invention is preferably 0.001% by mass or more, from the viewpoint of reducing haze and LPD, improving storage stability, and ensuring a polishing rate, and is 0.005. % By mass or more is more preferable, 0.01% by mass or more is more preferable, and from the viewpoint of reducing the surface roughness, 0.1% by mass or less is preferable, 0.05% by mass or less is more preferable, and 0.025% by mass. % Or less is more preferable.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Bの含有量の対する成分Aの含有量の比A/Bは、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましく、5.0以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。 The ratio A / B of the content of component A to the content of component B contained in the polishing liquid composition of the present invention is preferably 0.5 or more, and preferably 1.0 or more, from the viewpoint of reducing haze and LPD. More preferably, 5.0 or more is still more preferable, and from the same viewpoint, 100 or less is preferable, 50 or less is more preferable, and 30 or less is still more preferable.
[ポリグリセリン及びポリグリセリン誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物C(成分C)]
本発明の研磨液組成物は、ヘイズ及びLPDの低減、保存安定性の向上、並びに研磨速度の確保の観点から、分岐度が59.8以上のポリグリセリン及びポリグリセリン誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物C(成分C)を含有する。ポリグリセリン誘導体の一実施形態としては、例えば、ポリグリセリンと成分C以外の水溶性高分子とを高分子反応させたもの、ポリグリセリン同士を架橋したもの、ポリグリセリンに官能基が結合したもの等が挙げられる。成分C以外の水溶性高分子としては、カルボキシ基や水酸基を有する水溶性高分子が挙げられる。ポリグリセリン同士を架橋したものとしては、ポリグリセリンと2官能以上のエポキシ化合物とを反応させたものや、ポリグリセリンを縮合させたものが挙げられる。官能基としては、例えば、ポリオキシアルキレン基、脂肪酸エステル基、エーテル基等が挙げられる。成分Cのポリグリセリン誘導体の他の実施形態としては、例えば、ポリグリセリン縮合体、ポリグリセリン架橋体、ポリオキシアルキレンポリグリセルエーテル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、及びポリグリセリンアルキルエーテルから選ばれる1種以上が挙げられる。
[At least one compound C (component C) selected from polyglycerol and polyglycerol derivatives]
The polishing composition of the present invention is at least one selected from polyglycerin and polyglycerin derivatives having a degree of branching of 59.8 or more from the viewpoint of reducing haze and LPD, improving storage stability, and ensuring a polishing rate. Compound C (component C). As one embodiment of the polyglycerin derivative, for example, polyglycerin and a water-soluble polymer other than component C are polymer-reacted, polyglycerin cross-linked, functional group bonded to polyglycerin, etc. Is mentioned. Examples of the water-soluble polymer other than Component C include water-soluble polymers having a carboxy group or a hydroxyl group. As what bridge | crosslinked polyglycerol, what reacted polyglycerol and the bifunctional or more epoxy compound, and what condensed polyglycerol are mentioned. Examples of the functional group include a polyoxyalkylene group, a fatty acid ester group, and an ether group. Other embodiments of the polyglycerin derivative of component C include, for example, one or more selected from a polyglycerin condensate, a polyglycerin crosslinked product, a polyoxyalkylene polyglycerether, a polyglycerin fatty acid ester, and a polyglycerin alkyl ether. Can be mentioned.
ポリグリセリンの製造方法としては、例えば、グリセリンを脱水縮合する方法、グリシドール、グリセリンカーボネイト、又はエピクロロヒドリン等を重合する方法等が挙げられ、重合度や環状グリセリン低減の観点から、グリシドールを重合する方法が好ましい。ポリグリセリン誘導体は、グリシドールを付加重合させる化合物を変更することや、ポリグリセリンを縮合や架橋反応させることにより製造されうる。グリシドールを付加重合させる化合物としては、グリセリン、特開2015−44955号公報の段落[0035]に記載の多価アルコール、ポリオキシアルキレン化合物等が挙げられる。
前記重合には、例えば、活性炭触媒や酸触媒を用いることができ、重合度の観点から、酸触媒が好ましい。酸触媒としては、例えば、BF3錯体などをはじめとするルイス酸、ブレンステッド酸、及びヘテロポリ酸等が挙げられ、安全性の観点から、ブレンステッド酸又はリン酸系酸触媒を使用することが好ましい。ブレンステッド酸としては、ギ酸、酢酸をはじめとする炭素数1〜4のカルボン酸等が挙げられる。リン酸系酸触媒としては、リン酸、無水リン酸、ポリリン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸等のリン酸類;メチルアシッドホスフェート、エチルアシッドホスフェート、イソプロピルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル;が挙げられ、これらは1種単独で又は2種以上混合して使用することができる。前記重合に使用されうる触媒量や重合温度は、得ようとする重合度などに対応して適宜設定することができる。重合に酸触媒を使用した場合、陰イオン交換樹脂を用いて酸触媒を除去してもよい。酸触媒の使用量は、表面粗さ低減の観点から、ポリグリセリンに対し100ppm以下が好ましく、50ppm以下がより好ましく、30ppm以下が更に好ましい。
Examples of the method for producing polyglycerin include a method of dehydrating and condensing glycerin, a method of polymerizing glycidol, glycerin sulfonate, epichlorohydrin, and the like. Is preferred. The polyglycerin derivative can be produced by changing the compound for addition polymerization of glycidol, or by polyglycerin condensation or crosslinking reaction. Examples of the compound for addition polymerization of glycidol include glycerin, polyhydric alcohols described in paragraph [0035] of JP-A-2015-44955, and polyoxyalkylene compounds.
For the polymerization, for example, an activated carbon catalyst or an acid catalyst can be used, and an acid catalyst is preferable from the viewpoint of the degree of polymerization. Examples of the acid catalyst include Lewis acids such as BF3 complex, Bronsted acid, and heteropolyacid. From the viewpoint of safety, it is preferable to use Bronsted acid or phosphoric acid acid catalyst. . Examples of the Bronsted acid include C1-C4 carboxylic acids such as formic acid and acetic acid. Phosphoric acid catalysts include phosphoric acid, phosphoric anhydride, polyphosphoric acid, orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, etc .; methyl acid phosphate, ethyl acid phosphate, isopropyl acid phosphate Acidic phosphate esters such as butyl acid phosphate, 2-ethylhexyl acid phosphate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of catalyst and polymerization temperature that can be used for the polymerization can be appropriately set according to the degree of polymerization to be obtained. When an acid catalyst is used for the polymerization, the acid catalyst may be removed using an anion exchange resin. The amount of the acid catalyst used is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and still more preferably 30 ppm or less with respect to polyglycerin from the viewpoint of reducing the surface roughness.
成分Cの分岐度は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、59.8以上であって、60.0以上が好ましく、60.5以上がより好ましく、61.0以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、100以下が好ましく、80.0以下がより好ましく、70.0以下が更に好ましい。本発明において「分岐度」とは、成分Cにおけるグリセリン残基の繰り返し単位に枝分かれ構造がどれほどあるかを意味する。ここでは、分岐度の数値が大きいほど、枝分かれ構造が多いことを示している。成分Cの分岐度は、13C−NMRにより測定できる。具体的には、実施例に記載の方法により測定できる。 The branching degree of Component C is 59.8 or more, preferably 60.0 or more, more preferably 60.5 or more, still more preferably 61.0 or more, from the viewpoint of reducing haze and LPD, and the like In view of the above, 100 or less is preferable, 80.0 or less is more preferable, and 70.0 or less is still more preferable. In the present invention, the “branch degree” means how many branch structures are present in the repeating unit of the glycerin residue in Component C. Here, it shows that there are many branching structures, so that the numerical value of a branching degree is large. The degree of branching of component C can be measured by 13 C-NMR. Specifically, it can be measured by the method described in the examples.
成分Cの重合度は、研磨液組成物の安定性の観点から、3,000以下が好ましく、1,000以下がより好ましく、200以下が更に好ましく、そして、ヘイズ及びLPDの低減の観点からの観点から、15以上が好ましく、25以上がより好ましく、30以上が更に好ましい。成分Cの重合度は、水酸基価により算出できる。 The degree of polymerization of Component C is preferably 3,000 or less, more preferably 1,000 or less, still more preferably 200 or less, from the viewpoint of the stability of the polishing composition, and from the viewpoint of reducing haze and LPD. From a viewpoint, 15 or more are preferable, 25 or more are more preferable, and 30 or more are still more preferable. The degree of polymerization of Component C can be calculated from the hydroxyl value.
成分Cの重量平均分子量は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、25万未満が好ましく、8万以下がより好ましく、2万以下が更に好ましく、1万以下がより更に好ましく、そして、同様の観点から、1,000以上が好ましく、2,000以上がより好ましい。成分Cの重量平均分子量は後の実施例に記載の方法により測定される。 The weight average molecular weight of Component C is preferably less than 250,000, more preferably 80,000 or less, still more preferably 20,000 or less, even more preferably 10,000 or less, and the same viewpoint from the viewpoint of haze and LPD reduction. Therefore, 1,000 or more is preferable, and 2,000 or more is more preferable. The weight average molecular weight of component C is measured by the method described in the following examples.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Cの含有量は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。 The content of Component C contained in the polishing composition of the present invention is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and 0.02% by mass from the viewpoint of haze and LPD reduction. The above is more preferable, and from the same viewpoint, it is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Cの含有量に対する成分Aの含有量の比A/Cは、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.1以上が好ましく、0.5以上がより好ましく、1.0以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。 The ratio A / C of the content of component A to the content of component C contained in the polishing liquid composition of the present invention is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, from the viewpoint of reducing haze and LPD. Preferably, 1.0 or more is more preferable, and from the same viewpoint, 100 or less is preferable, 50 or less is more preferable, and 30 or less is more preferable.
本発明の研磨液組成物における成分Cの成分Aへの吸着量は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、1質量%未満が更に好ましく、そして、0質量%以上が好ましい。本発明において、吸着量は、TOC法により算出できる。具体的には、実施例に記載の方法により算出できる。 The amount of component C adsorbed to component A in the polishing composition of the present invention is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less from the viewpoint of haze and LPD reduction. The amount is more preferably less than 1% by mass, and more preferably 0% by mass or more. In the present invention, the adsorption amount can be calculated by the TOC method. Specifically, it can be calculated by the method described in the examples.
[水系媒体(成分D)]
本発明の研磨液組成物は、水系媒体(以下、「成分D」ともいう)を含んでいてもよい。成分Dとしては、例えば、イオン交換水や超純水等の水、又は水と溶媒との混合媒体等が挙げられ、上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)が好ましい。成分Dとしては、なかでも、ヘイズ低減の観点から、イオン交換水又は超純水がより好ましく、超純水が更に好ましい。成分Dが水と溶媒との混合媒体である場合、混合媒体全体に対する水の割合は、経済性の観点からは、95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましく、実質的に100質量%が更に好ましい。
[Aqueous medium (component D)]
The polishing composition of the present invention may contain an aqueous medium (hereinafter also referred to as “component D”). Examples of the component D include water such as ion-exchanged water and ultrapure water, or a mixed medium of water and a solvent. The solvent is a solvent that can be mixed with water (for example, alcohol such as ethanol). Is preferred. As component D, from the viewpoint of haze reduction, ion-exchanged water or ultrapure water is more preferable, and ultrapure water is more preferable. When Component D is a mixed medium of water and a solvent, the ratio of water to the entire mixed medium is preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and substantially 100% by mass from the viewpoint of economy. % Is more preferable.
本発明の研磨液組成物中の成分Dの含有量は、例えば、成分A〜成分C、並びに後述する成分E及びその他の任意成分の残余とすることができる。 Content of the component D in the polishing liquid composition of this invention can be made into the remainder of the component E-the component E mentioned later, and other arbitrary components, for example.
本発明の研磨液組成物の25℃におけるpHは、研磨速度の確保の観点から、9.0以上であって、9.5以上が好ましく、10.0以上がより好ましく、そして、同様の観点から、12.0以下が好ましく、11.5以下がより好ましく、11.0以下が更に好ましい。pHの調整は、成分B及び後述するpH調整剤から選ばれる1種以上を適宜添加して行うことができる。ここで、25℃におけるpHは、pHメータ(東亜電波工業株式会社、HM−30G)を用いて測定でき、pHメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して1分後の数値とすることができる。 The pH of the polishing composition of the present invention at 25 ° C. is 9.0 or more, preferably 9.5 or more, more preferably 10.0 or more, and the same viewpoint from the viewpoint of ensuring the polishing rate. To 12.0 or less, more preferably 11.5 or less, and even more preferably 11.0 or less. The pH can be adjusted by appropriately adding at least one selected from Component B and a pH adjuster described later. Here, the pH at 25 ° C. can be measured using a pH meter (Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., HM-30G), and the electrode of the pH meter is immersed in the polishing composition, and the value after 1 minute is taken. it can.
[成分E:ポリオキシアルキレン化合物]
本発明の研磨液組成物は、成分C以外のポリオキシアルキレン化合物(成分E)をさらに含んでいてもよい。成分Eは、被研磨シリコンウェーハに吸着することができる。そのため、成分Eは、成分Bによるウェーハ表面の腐食を抑制しつつ、ウェーハ表面に濡れ性を付与することにより、ウェーハ表面の乾燥により生じると考えられるウェーハ表面へのパーティクルの付着を抑制するよう作用しうる。さらに、研磨されたシリコンウェーハの洗浄工程において、成分Eが、成分Aとシリコンウェーハとの間におこる相互作用を弱めることができる。したがって、成分Eは、成分Cと相まって、表面粗さ及び表面欠陥の低減を増進するものと考えられる。
[Component E: Polyoxyalkylene compound]
The polishing liquid composition of the present invention may further contain a polyoxyalkylene compound (component E) other than component C. Component E can be adsorbed on the silicon wafer to be polished. Therefore, component E acts to suppress adhesion of particles to the wafer surface, which is considered to be caused by drying of the wafer surface, by imparting wettability to the wafer surface while suppressing corrosion of the wafer surface by component B. Yes. Further, in the cleaning process of the polished silicon wafer, the component E can weaken the interaction between the component A and the silicon wafer. Therefore, component E, in combination with component C, is believed to enhance the reduction of surface roughness and surface defects.
成分Eは、多価アルコールのアルキレンオキシド付加物であり、例えば、多価アルコールにエチレンオキシドやプロピレンオキシドやブチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加重合させて得られる多価アルコール誘導体である。成分Eは、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、エチレンオキシ基及びプロピレンオキシ基から選ばれる少なくとも1種のアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。成分Eに含まれるアルキレンオキシ基としては、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、EOからなると好ましい。成分Eが、EOとPOの両方を含む場合、EOとPOの配列はブロックでもランダムでもよい。 Component E is an alkylene oxide adduct of a polyhydric alcohol, for example, a polyhydric alcohol derivative obtained by addition polymerization of an alkylene oxide such as ethylene oxide, propylene oxide, or butylene oxide to a polyhydric alcohol. Component E preferably contains at least one alkyleneoxy group selected from an ethyleneoxy group and a propyleneoxy group from the viewpoint of reducing haze and LPD. The alkyleneoxy group contained in Component E is preferably composed of EO from the viewpoint of reducing haze and LPD. When the component E contains both EO and PO, the arrangement of EO and PO may be block or random.
成分Eの原料となる多価アルコールの水酸基数は、シリコンウェーハ表面への成分Eの吸着強度を高める観点、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、2個以上が好ましく、研磨速度の確保の観点から、10個以下が好ましく、8個以下がより好ましく、6個以下が更に好ましく、4個以下がより更に好ましい。 The number of hydroxyl groups of the polyhydric alcohol used as the raw material for component E is preferably 2 or more from the viewpoint of increasing the adsorption strength of component E on the surface of the silicon wafer, from the viewpoint of reducing haze and LPD, and from the viewpoint of securing the polishing rate. The number is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, still more preferably 6 or less, and still more preferably 4 or less.
成分Eの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)及びポリプロピレングリコール等のアルキレングリコールアルキレンオキシド付加物;グリセリンアルキレンオキシド付加物;及びペンタエリスリトールアルキレンオキシド付加物から選ばれる1種又は2種以上の組合せが挙げられ、これらの中でも、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、エチレングリコールアルキレンオキシド付加物が好ましい。 Specific examples of component E include one or more selected from alkylene glycol alkylene oxide adducts such as polyethylene glycol (PEG) and polypropylene glycol; glycerin alkylene oxide adducts; and pentaerythritol alkylene oxide adducts. A combination is mentioned, Among these, an ethylene glycol alkylene oxide adduct is preferable from a viewpoint of reduction of haze and LPD.
成分Eの重量平均分子量は、成分Eの被研磨シリコンウェーハへの吸着量を増大させて、ヘイズ及びLPDを低減する観点から、500以上が好ましく、700以上がより好ましく、900以上が更に好ましく、そして、成分Eのシリカ粒子への吸着量を増大させて、ヘイズ及びLPDを低減する観点から、25万以下が好ましく、10万以下がより好ましく、2万以下が更に好ましく、1万以下がより更に好ましく、6,000以下がより更に好ましい。成分Eの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づき算出できる。
〈測定条件〉
装置:HLC−8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
カラム:α−M + α−M(カチオン)
溶離液:50mmol/L LiBr,1質量%酢酸,溶媒:エタノール/水=3/7
流量:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI 検出器
標準物質:分子量が既知の単分散ポリエチレングリコール
The weight average molecular weight of component E is preferably 500 or more, more preferably 700 or more, still more preferably 900 or more, from the viewpoint of increasing the adsorption amount of component E to the polished silicon wafer and reducing haze and LPD. And from the viewpoint of increasing the adsorption amount of the component E to the silica particles and reducing haze and LPD, 250,000 or less is preferable, 100,000 or less is more preferable, 20,000 or less is further preferable, and 10,000 or less is more. Further preferred is 6,000 or less. The weight average molecular weight of component E can be calculated based on a peak in a chromatogram obtained by applying a gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions.
<Measurement condition>
Apparatus: HLC-8320 GPC (manufactured by Tosoh Corporation, integrated detector)
Column: α-M + α-M (cation)
Eluent: 50 mmol / L LiBr, 1% by mass acetic acid, solvent: ethanol / water = 3/7
Flow rate: 0.6mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: RI Detector Standard: Monodispersed polyethylene glycol with known molecular weight
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Eの含有量は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.00001質量ppm以上が好ましく、0.0001質量ppm以上がより好ましく、0.001質量ppmがより好ましい。そして、同様の観点から、0.1質量ppm以下が好ましく、0.05質量ppm以下がより好ましい。 The content of Component E contained in the polishing composition of the present invention is preferably 0.00001 ppm by mass or more, more preferably 0.0001 ppm by mass or more, and 0.001 ppm by mass from the viewpoint of reducing haze and LPD. Is more preferable. And from the same viewpoint, 0.1 mass ppm or less is preferable, and 0.05 mass ppm or less is more preferable.
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Eの含有量に対する成分Cの含有量の比(C/E)は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、0.1以上が好ましく、1以上がより好ましく、2以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、3,000以下が好ましく、1000以下がより好ましく、100以下が更に好ましく、20以下がより更に好ましい。 The ratio of the content of component C to the content of component E contained in the polishing liquid composition of the present invention (C / E) is preferably 0.1 or more, more preferably 1 or more, from the viewpoint of reducing haze and LPD. Preferably, 2 or more is more preferable, and from the same viewpoint, 3,000 or less is preferable, 1000 or less is more preferable, 100 or less is more preferable, and 20 or less is still more preferable.
[その他の任意成分]
本発明の研磨液組成物は、本発明の効果が妨げられない範囲で、更に、成分C,E以外の水溶性高分子化合物(成分F)、pH調整剤、防腐剤、アルコール類、キレート剤、アニオン性界面活性剤、及び成分C,E,F以外のノニオン性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種のその他の任意成分が含まれてもよい。前記その他の任意成分は、本発明の効果を損なわない範囲で研磨液組成物中に含有されることが好ましく、研磨液組成物中の前記その他の任意成分の含有量は、0質量%以上が好ましく、0質量%超がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、そして、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
[Other optional ingredients]
The polishing composition of the present invention is a water-soluble polymer compound (component F) other than components C and E, a pH adjuster, an antiseptic, an alcohol, and a chelating agent as long as the effects of the present invention are not hindered. , Anionic surfactants, and at least one other optional component selected from nonionic surfactants other than components C, E, and F may be included. The other optional component is preferably contained in the polishing liquid composition as long as the effects of the present invention are not impaired. The content of the other optional component in the polishing liquid composition is 0% by mass or more. Preferably, more than 0% by mass is more preferable, 0.1% by mass or more is further preferable, 10% by mass or less is preferable, and 5% by mass or less is more preferable.
成分Fとしては、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、例えば、親水基を有する高分子化合物が挙げられる。本発明において、水溶性高分子化合物の「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。成分Eの重量平均分子量は、研磨速度の確保、並びに表面粗さ及び表面欠陥の低減の観点から、10,000以上が好ましく、50,000以上がより好ましい。成分Eを構成する供給源である単量体としては、例えば、アミド基、水酸基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、及びスルホン酸基から選ばれる1種以上の水溶性基を有する単量体が挙げられる。成分Eの具体例としては、例えば、ポリアミド、ポリ(N−アシルアルキレンイミン)、セルロース誘導体、及びポリビニルアルコールから選ばれる1種以上が挙げられる。ポリアミドとしては、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリオキサゾリン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリジエチルアクリルアミド、ポリイソプロピルアクリルアミド、及びポリヒドロキシエチルアクリルアミドから選ばれる1種以上が挙げられる。ポリ(N−アシルアルキレンイミン)としては、ポリ(N−アセチルエチレンイミン)、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)、ポリ(N−カプロイルエチレンイミン)、ポリ(N−ベンゾイルエチレンイミン)、ポリ(N−ノナデゾイルエチレンイミン)、ポリ(N−アセチルプロピレンイミン)及びポリ(N−ブチオニルエチレンイミン)から選ばれる1種以上が挙げられる。セルロース誘導体としては、例えば、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロース、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、ヒドロキシエチルエチルセルロース、及びカルボキシメチルエチルセルロースから選ばれる1種以上が挙げられる。 Component F includes, for example, a polymer compound having a hydrophilic group from the viewpoint of reducing haze and LPD. In the present invention, “water-soluble” of the water-soluble polymer compound means having a solubility of 0.5 g / 100 mL or more, preferably 2 g / 100 mL or more, in water (20 ° C.). The weight average molecular weight of Component E is preferably 10,000 or more, and more preferably 50,000 or more, from the viewpoints of ensuring a polishing rate and reducing surface roughness and surface defects. Examples of the monomer that is a supply source constituting Component E include monomers having one or more water-soluble groups selected from amide groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, carboxylic acid ester groups, and sulfonic acid groups. Can be mentioned. Specific examples of component E include one or more selected from polyamide, poly (N-acylalkylenimine), cellulose derivatives, and polyvinyl alcohol. Examples of the polyamide include one or more selected from polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyoxazoline, polydimethylacrylamide, polydiethylacrylamide, polyisopropylacrylamide, and polyhydroxyethylacrylamide. As poly (N-acylalkylenimine), poly (N-acetylethyleneimine), poly (N-propionylethyleneimine), poly (N-caproylethyleneimine), poly (N-benzoylethyleneimine), poly ( N-nonadezoylethyleneimine), poly (N-acetylpropyleneimine), and poly (N-butionylethyleneimine). Examples of the cellulose derivative include one or more selected from carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl ethyl cellulose, and carboxymethyl ethyl cellulose.
pH調整剤としては、例えば、酸性化合物が挙げられる。酸性化合物としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸;酢酸、シュウ酸、コハク酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸、安息香酸等の有機酸;から選ばれる1種以上が挙げられる。 Examples of the pH adjuster include acidic compounds. Examples of the acidic compound include one or more selected from inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and phosphoric acid; organic acids such as acetic acid, oxalic acid, succinic acid, glycolic acid, malic acid, citric acid, and benzoic acid. It is done.
防腐剤としては、例えば、ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、(5−クロロ−)2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、過酸化水素、及び次亜塩素酸塩から選ばれる1種以上が挙げられる。 Examples of preservatives include benzalkonium chloride, benzethonium chloride, 1,2-benzisothiazolin-3-one, (5-chloro-) 2-methyl-4-isothiazolin-3-one, hydrogen peroxide, and the following 1 or more types chosen from chlorite are mentioned.
アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、2−メチル−2−プロパノオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール及びグリセリンから選ばれる1種以上が挙げられる。 Examples of alcohols include one or more selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, isopropyl alcohol, 2-methyl-2-propanool, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin.
キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸アンモニウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、トリエチレンテトラミン六酢酸、及びトリエチレンテトラミン六酢酸ナトリウムから選ばれる1種以上が挙げられる。 Chelating agents include ethylenediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid sodium, nitrilotriacetic acid, nitrilotriacetic acid sodium, nitrilotriacetic acid ammonium, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, hydroxyethylethylenediamine sodium triacetate, triethylenetetramine hexaacetic acid, and triethylene 1 or more types chosen from sodium tetramine hexaacetate are mentioned.
アニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩;アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩等のスルホン酸塩;高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩;アルキルリン酸エステル等のリン酸エステル塩;から選ばれる1種以上が挙げられる。 Examples of the anionic surfactant include fatty acid soaps, carboxylates such as alkyl ether carboxylates; sulfonates such as alkylbenzene sulfonates and alkylnaphthalene sulfonates; higher alcohol sulfates, alkyl ether sulfates 1 type or more chosen from sulfate ester salts, such as; phosphate ester salts, such as alkyl phosphate ester.
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、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、ポリオキシアルキレン(硬化)ヒマシ油等のポリエチレングリコール型;ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコシド等の多価アルコール型;及び脂肪酸アルカノールアミドから選ばれる1種以上が挙げられる。 Nonionic surfactants include, for example, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbit fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, One or more types selected from polyethylene glycol types such as polyoxyalkylene (hardened) castor oil; polyhydric alcohol types such as sucrose fatty acid esters and alkylglycosides; and fatty acid alkanolamides.
上記において説明した研磨液組成物中の各成分の含有量は、研磨液組成物の使用時における含有量である。本発明の研磨液組成物は、その保存安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存及び供給されてもよい。この場合、製造及び輸送コストをさらに低くできる点で好ましい。本発明の研磨液組成物の濃縮液は、使用時に、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して使用すればよい。 Content of each component in the polishing liquid composition demonstrated above is content at the time of use of polishing liquid composition. The polishing composition of the present invention may be stored and supplied in a concentrated state as long as its storage stability is not impaired. In this case, it is preferable in that the production and transportation costs can be further reduced. The concentrated liquid of the polishing liquid composition of the present invention may be used by appropriately diluting with the above-mentioned aqueous medium as necessary at the time of use.
次に、前記研磨液組成物の濃縮液の調製方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for preparing a concentrated liquid of the polishing liquid composition will be described.
前記研磨液組成物の濃縮液は、例えば、成分A、成分B及び成分Cと、必要に応じて上述した成分D、成分E及びその他の任意成分とを混合することによって調製できる。 The concentrated liquid of the polishing composition can be prepared, for example, by mixing Component A, Component B, and Component C with the above-described Component D, Component E, and other optional components as necessary.
成分Aの水系媒体への分散は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミル、又はビーズミル等の撹拌機等を用いて行うことができる。成分Aの凝集等により生じた粗大粒子が水系媒体中に含まれる場合、遠心分離やフィルターを用いたろ過等により、当該粗大粒子を除去すると好ましい。成分Aの水系媒体への分散は、成分Cの存在下で行うと好ましい。 The dispersion of component A in the aqueous medium can be performed using, for example, a stirrer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, or a bead mill. When the coarse particles generated by the aggregation of the component A are contained in the aqueous medium, it is preferable to remove the coarse particles by centrifugation or filtration using a filter. The dispersion of component A in the aqueous medium is preferably carried out in the presence of component C.
[半導体基板の製造方法及び研磨方法]
本発明の研磨液組成物は、例えば、半導体基板の製造方法における、被研磨シリコンウェーハを研磨する研磨工程や、被研磨シリコンウェーハを研磨する研磨工程を含む研磨方法に用いられうる。本発明の研磨液組成物の研磨対象である被研磨シリコンウェーハとしては、例えば、単結晶100面シリコンウェーハ、111面シリコンウェーハ、110面シリコンウェーハ等が挙げられ、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、単結晶100面シリコンウェーハが好ましい。前記シリコンウェーハの抵抗率としては、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、好ましくは0.0001Ω・cm以上、より好ましくは0.001Ω・cm以上、更に好ましくは0.01Ω・cm以上、更に好ましくは0.1Ω・cm以上であり、そして、好ましくは100Ω・cm以下、より好ましくは50Ω・cm以下、更に好ましくは20Ω・cm以下である。
[Manufacturing method and polishing method of semiconductor substrate]
The polishing liquid composition of the present invention can be used, for example, in a polishing method including a polishing step for polishing a silicon wafer to be polished and a polishing step for polishing a silicon wafer to be polished in a method for manufacturing a semiconductor substrate. Examples of the silicon wafer to be polished which is a polishing target of the polishing composition of the present invention include a single crystal 100-plane silicon wafer, a 111-plane silicon wafer, a 110-plane silicon wafer, and the like, from the viewpoint of reducing haze and LPD. A single crystal 100-plane silicon wafer is preferred. The resistivity of the silicon wafer is preferably 0.0001 Ω · cm or more, more preferably 0.001 Ω · cm or more, still more preferably 0.01 Ω · cm or more, and still more preferably, from the viewpoint of reducing haze and LPD. It is 0.1 Ω · cm or more, preferably 100 Ω · cm or less, more preferably 50 Ω · cm or less, and further preferably 20 Ω · cm or less.
前記被研磨シリコンウェーハを研磨する研磨工程は、例えば、単結晶シリコンインゴットを薄円板状にスライスすることにより得られた単結晶シリコンウェーハを平面化するラッピング(粗研磨)工程と、ラッピング単結晶されたシリコンウェーハをエッチングした後、単結晶シリコンウェーハ表面を鏡面化する仕上げ研磨工程とを含むことができる。本発明の研磨液組成物は、表面粗さ低減の観点から、上記仕上げ研磨工程で用いられるとより好ましい。 The polishing process for polishing the silicon wafer to be polished includes, for example, a lapping (rough polishing) process for planarizing a single crystal silicon wafer obtained by slicing a single crystal silicon ingot into a thin disk shape, and a lapping single crystal After the etched silicon wafer is etched, a final polishing process for mirror-finishing the surface of the single crystal silicon wafer can be included. The polishing composition of the present invention is more preferably used in the finish polishing step from the viewpoint of reducing the surface roughness.
本発明の半導体基板の製造方法(以下、「本発明の製造方法」と略称する場合もある。)及び本発明の研磨方法(以下、「本発明の研磨方法」と略称する場合もある。)は、被研磨シリコンウェーハを研磨する研磨工程の前に、本発明の研磨液組成物の濃縮液を希釈する希釈工程を含んでいてもよい。希釈媒には、例えば、水系媒体を用いることができる。希釈倍率は、希釈した後の研磨時の濃度を確保できれば、特に限定されなくてもよく、製造及び輸送コストをさらに低くできる観点から、2倍以上が好ましく、10倍以上がより好ましく、30倍以上が更に好ましく、55倍以上がより更に好ましく、そして、保存安定性の観点から、160倍以下が好ましく、120倍以下がより好ましく、100倍以下が更に好ましく、60倍以下がより更に好ましい。 Semiconductor substrate manufacturing method of the present invention (hereinafter also referred to as “the manufacturing method of the present invention”) and polishing method of the present invention (hereinafter also referred to as “the polishing method of the present invention”). May include a dilution step of diluting the concentrated liquid of the polishing composition of the present invention before the polishing step of polishing the silicon wafer to be polished. For example, an aqueous medium can be used as the diluent. The dilution factor is not particularly limited as long as the concentration at the time of polishing after dilution can be secured, and is preferably 2 times or more, more preferably 10 times or more, and 30 times from the viewpoint of further reducing the production and transportation costs. The above is further preferable, 55 or more is more preferable, and from the viewpoint of storage stability, 160 or less is preferable, 120 or less is more preferable, 100 or less is more preferable, and 60 or less is more preferable.
前記希釈工程で希釈される研磨液組成物の濃縮液は、製造及び輸送コスト低減、保存安定性の向上の観点から、例えば、成分Aを1〜20質量%、成分Bを0.1〜5質量%、成分Cを0.1〜10量%含んでいると好ましい。 The concentrate of the polishing composition diluted in the dilution step is, for example, 1 to 20% by mass of component A and 0.1 to 5 of component B from the viewpoints of manufacturing and transportation cost reduction and storage stability improvement. It is preferable to contain 0.1 to 10% by mass of component C.
前記希釈工程で希釈される研磨液組成物の濃縮液は、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、ニッケル含有量が、100ppb以下が好ましく、20ppb以下がより好ましく、5ppb以下が更に好ましく、1ppb未満がより更に好ましく、そして、コスト低減の観点から、0ppbより大きいことが好ましい。同様の観点から、研磨液組成物の濃縮液中に含まれる鉄、銅、銀の各含有量も、100ppb以下が好ましく、20ppb以下がより好ましく、5ppb以下が更に好ましく、そして、0ppbより大きいことが好ましい。 From the viewpoint of reducing haze and LPD, the concentrate of the polishing composition diluted in the dilution step preferably has a nickel content of 100 ppb or less, more preferably 20 ppb or less, still more preferably 5 ppb or less, and less than 1 ppb. Further more preferably, it is preferably larger than 0 ppb from the viewpoint of cost reduction. From the same viewpoint, the content of iron, copper, and silver contained in the concentrated liquid of the polishing composition is preferably 100 ppb or less, more preferably 20 ppb or less, still more preferably 5 ppb or less, and more than 0 ppb. Is preferred.
前記被研磨シリコンウェーハを研磨する工程では、例えば、研磨パッドを貼り付けた定盤で被研磨シリコンウェーハを挟み込み、3〜20kPaの研磨圧力で被研磨シリコンウェーハを研磨することができる。 In the step of polishing the silicon wafer to be polished, for example, the silicon wafer to be polished can be sandwiched with a surface plate to which a polishing pad is attached, and the silicon wafer to be polished can be polished at a polishing pressure of 3 to 20 kPa.
上記研磨圧力とは、研磨時に被研磨シリコンウェーハの被研磨面に加えられる定盤の圧力をいう。研磨圧力は、研磨速度を向上させ経済的に研磨を行う観点から、3kPa以上が好ましく、4kPa以上がより好ましく、5kPa以上が更に好ましく、5.5kPa以上がより更に好ましい。そして、表面品質を向上させ、且つ研磨されたシリコンウェーハにおける残留応力を緩和する観点から、研磨圧力は、20kPa以下が好ましく、18kPa以下がより好ましく、16kPa以下が更に好ましい。 The polishing pressure refers to the pressure of the surface plate applied to the surface to be polished of the silicon wafer to be polished at the time of polishing. The polishing pressure is preferably 3 kPa or more, more preferably 4 kPa or more, still more preferably 5 kPa or more, and even more preferably 5.5 kPa or more from the viewpoint of improving the polishing rate and economically polishing. From the viewpoint of improving the surface quality and relaxing the residual stress in the polished silicon wafer, the polishing pressure is preferably 20 kPa or less, more preferably 18 kPa or less, and even more preferably 16 kPa or less.
前記被研磨シリコンウェーハを研磨する工程では、例えば、研磨パッドを貼り付けた定盤で被研磨シリコンウェーハを挟み込み、15℃以上40℃以下の研磨液組成物及び研磨パッド表面温度で被研磨シリコンウェーハを研磨することができる。研磨液組成物の温度及び研磨パッド表面温度としては、ヘイズ及びLPDの低減の観点から、15℃以上又は20℃以上が好ましく、ヘイズ低減の観点から、40℃以下又は30℃以下が好ましい。 In the step of polishing the silicon wafer to be polished, for example, the silicon wafer to be polished is sandwiched by a surface plate to which a polishing pad is attached, and the silicon wafer to be polished is polished at a polishing liquid composition of 15 ° C. or higher and 40 ° C. or lower and a polishing pad surface temperature. Can be polished. The temperature of the polishing composition and the surface temperature of the polishing pad are preferably 15 ° C. or higher or 20 ° C. or higher from the viewpoint of haze and LPD reduction, and preferably 40 ° C. or lower or 30 ° C. or lower from the viewpoint of haze reduction.
本発明の製造方法及び本発明の研磨方法は、前記研磨液組成物を用いて被研磨シリコンウェーハを研磨する工程の後に、研磨された被研磨シリコンウェーハを洗浄する工程を更に含むことができる。 The production method of the present invention and the polishing method of the present invention can further include a step of cleaning the polished silicon wafer after the step of polishing the silicon wafer to be polished using the polishing composition.
[研磨液キット]
本発明は、本発明の研磨液組成物を製造するための研磨液キットであって、シリカ粒子(成分A)を含有する分散液が容器に収納された容器入りシリカ分散液を含む、研磨液キット(以下、「本発明のキット」と略称する場合もある。)に関する。本発明のキットによれば、ヘイズを低減可能な研磨液組成物が得られうる。
本発明のキットの一実施形態としては、例えば、成分A、成分B及び成分Dを含むシリカ分散液と、成分C及び成分Dを含む添加剤水溶液とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合される研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。本発明のキットの他の実施形態としては、例えば、成分A、成分B及び成分Dを含むシリカ分散液と、成分B、成分C及び成分Dを含む添加剤水溶液とを相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。前記シリカ分散液及び添加剤水溶液にはそれぞれ、必要に応じて上述した成分E及びその他の任意成分が含まれていてもよい。
[Polishing liquid kit]
The present invention is a polishing liquid kit for producing the polishing liquid composition of the present invention, which includes a silica dispersion liquid in a container in which a dispersion liquid containing silica particles (component A) is contained in a container. The present invention relates to a kit (hereinafter sometimes abbreviated as “kit of the present invention”). According to the kit of the present invention, a polishing composition capable of reducing haze can be obtained.
One embodiment of the kit of the present invention includes, for example, a silica dispersion containing component A, component B and component D and an aqueous additive solution containing component C and component D in a state where they are not mixed with each other. A polishing liquid kit (two-component polishing liquid composition) mixed at the time of use can be mentioned. In another embodiment of the kit of the present invention, for example, a silica dispersion containing component A, component B and component D and an aqueous additive solution containing component B, component C and component D are not mixed with each other. And a polishing liquid kit (two-component polishing liquid composition) in which these are mixed at the time of use and diluted with an aqueous medium as necessary. Each of the silica dispersion and the aqueous additive solution may contain the above-described component E and other optional components as necessary.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these are illustrations, Comprising: This invention is not restrict | limited to these Examples.
1.研磨液組成物の調製
表1に示す成分A、成分B含有水溶液、成分C又は非成分C、必要に応じ成分E、及び超純水を撹拌混合して実施例1〜14及び比較例1〜2の研磨液組成物の濃縮液を得た。表1中の各成分の含有量は、濃縮液を50倍希釈して得た研磨液組成物についての値、すなわち、研磨液組成物の使用時における各成分の含有量の値である。超純水の含有量は、成分A、成分B、成分C又は非成分C、成分Eを除いた残余である。各研磨液組成物(使用時)の25℃におけるpHは、10.6±0.1であった。
1. Preparation of Polishing Liquid Composition Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 14 were prepared by stirring and mixing component A, component B-containing aqueous solution, component C or non-component C, component E, and ultrapure water as necessary. A concentrated solution of the polishing composition of No. 2 was obtained. The content of each component in Table 1 is the value for the polishing composition obtained by diluting the concentrated solution 50 times, that is, the value of the content of each component when the polishing composition is used. The content of ultrapure water is the remainder excluding component A, component B, component C or non-component C, and component E. The pH at 25 ° C. of each polishing composition (when used) was 10.6 ± 0.1.
成分Aとしては、実施例1〜10、13〜14及び比較例1〜2では、コロイダルシリカ(平均一次粒子径35nm、平均二次粒子径70nm、会合度2.0)、実施例11では、コロイダルシリカ(平均一次粒子径24nm、平均二次粒子径49nm、会合度2.0)、実施例12では、コロイダルシリカ(平均一次粒子径16nm、平均二次粒子径26nm、会合度1.6)を用いた。成分B含有水溶液としては、28質量%アンモニア水(キシダ化学社製、試薬特級)を用いた。成分Eとして、実施例13ではD1(ポリエチレングリコール分子量1,000)を、実施例14ではD2(ポリエチレングリコール分子量2,000)を、用いた。 As component A, in Examples 1-10, 13-14 and Comparative Examples 1-2, colloidal silica (average primary particle size 35 nm, average secondary particle size 70 nm, association degree 2.0), in Example 11, Colloidal silica (average primary particle diameter 24 nm, average secondary particle diameter 49 nm, association degree 2.0), colloidal silica (average primary particle diameter 16 nm, average secondary particle diameter 26 nm, association degree 1.6) in Example 12 Was used. As the component B-containing aqueous solution, 28% by mass aqueous ammonia (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., reagent special grade) was used. As component E, D1 (polyethylene glycol molecular weight 1,000) was used in Example 13, and D2 (polyethylene glycol molecular weight 2,000) was used in Example 14.
成分Cとしては、実施例1〜14では、下記C1〜C7を使用し、比較例1〜2では、下記C8、C9を使用した。
C1:ポリグリセリン、ダイセル社製、重合度20
C2:ポリグリセリン、ダイセル社製の「XPW」、重合度40
C3:ポリグリセリン、ダイセル社製、重合度50
C4:ポリグリセリン、ダイセル社製、重合度60
C5:ポリグリセリン、ダイセル社製、重合度80
C6:ポリグリセリン、ダイセル社製、重合度100
C7:下記のようにして合成した架橋ポリグリセリン
C8:ポリグリセリン、ダイセル社製の「X」、重合度40
C9:下記のようにして合成したHEAA単独重合体(pHEAA)
As the component C, the following C1 to C7 were used in Examples 1 to 14, and the following C8 and C9 were used in Comparative Examples 1 and 2.
C1: Polyglycerol, manufactured by Daicel Corporation, degree of polymerization 20
C2: Polyglycerin, “XPW” manufactured by Daicel Corporation, polymerization degree 40
C3: Polyglycerin, manufactured by Daicel, polymerization degree 50
C4: Polyglycerin, manufactured by Daicel, polymerization degree 60
C5: Polyglycerin, manufactured by Daicel, polymerization degree 80
C6: Polyglycerin, manufactured by Daicel, polymerization degree 100
C7: Cross-linked polyglycerin synthesized as follows C8: Polyglycerin, “X” manufactured by Daicel, polymerization degree 40
C9: HEAA homopolymer synthesized as follows (pHEAA)
<C7:架橋ポリグリセリンの合成>
90質量%ポリグリセリン水溶液(「PGL 20PW」、ダイセル社製)55.6g、グリセロールジグリシジルエーテル(ALDRICH試薬)6.12g、85質量%リン酸(キシダ化学試薬)0.1g、イオン交換水14.0gを混合し、120℃で4時間架橋反応を行い、ポリマー溶液を得た。次いで、28質量%アンモニア水(キシダ化学試薬)を用いてポリマー溶液のpHを7に調整した。そして、pH調整されたポリマー溶液を3日間透析(透析チューブ、コスモ・バイオ社製、分画分子量3,500)を行った後、凍結乾燥を行い、無色粉末の架橋ポリグリセリン(重量平均分子量:9,500)を得た。
<C9:pHEAAの合成>
ヒドロキシエチルアクリルアミド150g(1.30moL、興人製)を100gのイオン交換水に溶解し、モノマー水溶液を調製した。また、別に、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド 0.035g(重合開始剤、「V−50」、1.30mmoL、和光純薬製)を70gのイオン交換水に溶解し、重合開始剤水溶液を調製した。ジムロート冷却管、温度計及び三日月形テフロン(登録商標)製撹拌翼を備えた2Lセパラブルフラスコに、イオン交換水1,180gを投入した後、セパラブルフラスコ内を窒素置換した。次いで、オイルバスを用いてセパラブルフラスコ内の温度を68℃に昇温した後、予め調製した上記モノマー水溶液と上記重合開始剤水溶液を各々3.5時間かけて撹拌を行っているセパラブルフラスコ内に滴下した。滴下終了後、反応溶液の温度及び撹拌を4時間保持し、無色透明の10質量%ポリヒドロキシエチルアクリルアミド(pHEAA、重量平均分子量:700,000)水溶液1,500gを得た。
<C7: Synthesis of crosslinked polyglycerol>
90 mass% polyglycerin aqueous solution (“PGL 20PW”, manufactured by Daicel) 55.6 g, glycerol diglycidyl ether (ALDRICH reagent) 6.12 g, 85 mass% phosphoric acid (Kishida Chemical Reagent) 0.1 g, ion-exchanged water 14 0.0 g was mixed and a crosslinking reaction was performed at 120 ° C. for 4 hours to obtain a polymer solution. Next, the pH of the polymer solution was adjusted to 7 using 28% by mass aqueous ammonia (Kishida Chemical Reagent). The pH-adjusted polymer solution was dialyzed for 3 days (dialysis tube, manufactured by Cosmo Bio, fractionated molecular weight 3,500), then freeze-dried, and colorless powdered crosslinked polyglycerin (weight average molecular weight: 9,500) was obtained.
<C9: Synthesis of pHEAA>
150 g of hydroxyethyl acrylamide (1.30 mol, manufactured by Kojin) was dissolved in 100 g of ion exchange water to prepare an aqueous monomer solution. Separately, 0.035 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (polymerization initiator, “V-50”, 1.30 mmol, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 70 g of ion-exchanged water. Then, an aqueous polymerization initiator solution was prepared. After putting 1,180 g of ion-exchanged water into a 2 L separable flask equipped with a Dimroth condenser, thermometer, and crescent Teflon (registered trademark) stirring blade, the inside of the separable flask was purged with nitrogen. Next, the temperature in the separable flask is raised to 68 ° C. using an oil bath, and then the separable flask in which the monomer aqueous solution and the polymerization initiator aqueous solution prepared in advance are each stirred for 3.5 hours. It was dripped in. After completion of the dropping, the temperature and stirring of the reaction solution were maintained for 4 hours to obtain 1,500 g of a colorless and transparent 10% by mass polyhydroxyethylacrylamide (pHEAA, weight average molecular weight: 700,000) aqueous solution.
2.各種パラメーターの測定方法
(1)成分Aの平均一次粒子径の測定
成分Aの平均一次粒子径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出した。
平均一次粒子径(nm)=2727/S
2. Measurement method of various parameters (1) Measurement of average primary particle diameter of component A The average primary particle diameter (nm) of component A is based on the specific surface area S (m 2 / g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. The following formula was used.
Average primary particle diameter (nm) = 2727 / S
成分Aの比表面積は、下記の[前処理]をした後、測定サンプル約0.1gを測定セルに小数点以下4桁まで精量し、比表面積の測定直前に110℃の雰囲気下で30分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置「フローソーブIII2305」、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。
[前処理]
(a)スラリー状の成分Aを硝酸水溶液でpH2.5±0.1に調整する。
(b)pH2.5±0.1に調整されたスラリー状の成分Aをシャーレにとり150℃の熱風乾燥機内で1時間乾燥させる。
(c)乾燥後、得られた試料をメノウ乳鉢で細かく粉砕する。
(d)粉砕された試料を40℃のイオン交換水に懸濁させ、孔径1μmのメンブランフィルターで濾過する。
(e)フィルター上の濾過物を20gのイオン交換水(40℃)で5回洗浄する。
(f)濾過物が付着したフィルターをシャーレにとり、110℃の雰囲気下で4時間乾燥させる。
(g)乾燥した濾過物(成分A)をフィルター屑が混入しないようにとり、乳鉢で細かく粉砕して測定サンプルを得た。
The specific surface area of the component A was subjected to the following [pretreatment], then weighed about 0.1 g of a measurement sample into the measurement cell to 4 digits after the decimal point, and immediately under the measurement at 110 ° C. for 30 minutes immediately before the measurement of the specific surface area. After drying, the surface area was measured by a nitrogen adsorption method (BET method) using a specific surface area measurement device (Micromeritic automatic specific surface area measurement device “Flowsorb III2305”, manufactured by Shimadzu Corporation).
[Preprocessing]
(A) The slurry-like component A is adjusted to pH 2.5 ± 0.1 with an aqueous nitric acid solution.
(B) The slurry-like component A adjusted to pH 2.5 ± 0.1 is placed in a petri dish and dried in a hot air dryer at 150 ° C. for 1 hour.
(C) After drying, the obtained sample is finely ground in an agate mortar.
(D) The pulverized sample is suspended in ion exchange water at 40 ° C. and filtered through a membrane filter having a pore size of 1 μm.
(E) The filtrate on the filter is washed 5 times with 20 g of ion exchange water (40 ° C.).
(F) The filter with the filtrate attached is taken in a petri dish and dried in an atmosphere of 110 ° C. for 4 hours.
(G) The dried filtrate (component A) was taken so that filter waste was not mixed and finely pulverized in a mortar to obtain a measurement sample.
(2)成分Aの平均二次粒子径
成分Aの平均二次粒子径(nm)は、成分Aの濃度が0.25質量%となるように研磨材をイオン交換水に添加した後、得られた水分散液をDisposable Sizing Cuvette(ポリスチレン製 10mmセル)に下底からの高さ10mmまで入れ、動的光散乱法(装置名:「ゼータサイザーNano ZS」、シスメックス社製)を用いて測定した。
(2) Average secondary particle diameter of component A The average secondary particle diameter (nm) of component A is obtained after adding the abrasive to ion-exchanged water so that the concentration of component A is 0.25% by mass. The obtained aqueous dispersion was placed in a Disposable Sizing Cuvette (polystyrene 10 mm cell) up to a height of 10 mm from the bottom, and measured using a dynamic light scattering method (device name: “Zetasizer Nano ZS”, manufactured by Sysmex Corporation). did.
(3)成分C1〜9の重量平均分子量の測定
成分C1〜9の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づき算出した。
(3) Measurement of weight average molecular weight of components C1-9 The weight average molecular weight of components C1-9 is calculated based on the peak in the chromatogram obtained by applying the gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions. did.
<測定条件:pHEAA(成分C9)>
装置:HLC−8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
カラム:GMPWXL+GMPWXL(アニオン)
溶離液:0.2Mリン酸バッファー/CH3CN=9/1
流量:0.5mL/min
カラム温度:40℃
検出器:ショーデックスRI SE−61示差屈折率検出器
標準物質:分子量が既知の単分散ポリエチレングリコール
<Measurement conditions: pHEAA (component C9)>
Apparatus: HLC-8320 GPC (manufactured by Tosoh Corporation, integrated detector)
Column: GMPWXL + GMPWXL (anion)
Eluent: 0.2M phosphate buffer / CH 3 CN = 9/1
Flow rate: 0.5mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: Shodex RI SE-61 Differential refractive index detector Standard material: Monodispersed polyethylene glycol of known molecular weight
<測定条件:ポリグリセリン(成分C1〜C8)>
装置:HLC−8320 GPC(東ソー社製、検出器一体型)
カラム:α−M+α−M(カチオン)
溶離液:0.15mol/L Na2SO4,1質量%酢酸,溶媒:水
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出器:ショーデックスRI SE−61示差屈折率検出器
標準物質:分子量が既知のプルラン
<Measurement conditions: polyglycerin (components C1 to C8)>
Apparatus: HLC-8320 GPC (manufactured by Tosoh Corporation, integrated detector)
Column: α-M + α-M (cation)
Eluent: 0.15 mol / L Na2SO4, 1% by mass acetic acid, solvent: water flow rate: 1.0 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: Shodex RI SE-61 Differential refractive index detector Standard material: Pullulan with known molecular weight
(4)成分C1〜8の分岐度
成分C1〜8の分岐度は、下記条件により算出した。ここでは、分岐度の数値が大きいほど、枝分かれ構造が多いことを示す。
試料:成分C1〜8 200mgを重水0.6mLに溶解
使用装置: 400MHz13C−NMR(アジレント・テクノロジー株式会社製「Agilent 400−MR DD2」)
測定条件:13C−NMR測定、パルス間隔時間10秒、テトラメチルシランを標準ピーク(σ:0.0ppm)として測定
積算回数:5000回
積分に用いる各ピーク範囲
・L1:62.86〜63.93ppm
・T:64.96〜65.28ppm
・L2:74.62〜74.81ppm(このピークの積分値は、炭素2つ分含まれている=計算時1/2)
・D:79.53〜83.05ppm
分岐度は、上記各ピーク積算値から下記式によって算出される。
分岐度(DB)=2D/(2D+L1+L2/2)×100
(4) Branching degree of component C1-8 The branching degree of component C1-8 was computed on the following conditions. Here, it shows that there are many branching structures, so that the numerical value of a branching degree is large.
Sample: 200 mg of components C1-8 dissolved in 0.6 mL of heavy water Device used: 400 MHz 13 C-NMR (“Agilent 400-MR DD2” manufactured by Agilent Technologies)
Measurement conditions: 13 C-NMR measurement, pulse interval time 10 seconds, tetramethylsilane as standard peak (σ: 0.0 ppm), measurement integration number: each peak range used for integration 5000 times, L1: 62.86-63. 93ppm
T: 64.96-65.28 ppm
L2: 74.62 to 74.81 ppm (the integrated value of this peak includes two carbons = 1/2 when calculated)
D: 79.53 to 83.05 ppm
The degree of branching is calculated from the respective peak integrated values according to the following formula.
Branching degree (DB) = 2D / (2D + L1 + L2 / 2) × 100
(5)成分C1〜9の成分Aへの吸着量
成分A、成分B、成分C又は非成分Cが表1に示す含有量となるように各研磨液組成物の濃縮液をイオン交換水に添加した後、15分静置する。その後、遠心分離処理(25000rpm、1時間)を行い、シリカを含む沈降物と上澄み液を分離し、上澄み液のTOC値を測定する。別途、各濃度の成分C1〜9の水溶液のTOC値から検量線を作成し、この検量線と上澄み液のTOC値から成分Aへ吸着した成分C1〜9の吸着率を計算した。
(5) Adsorption amount of component C1-9 to component A The concentrated solution of each polishing composition is ion-exchanged water so that component A, component B, component C or non-component C has the content shown in Table 1. After the addition, let stand for 15 minutes. Then, centrifugation (25000 rpm, 1 hour) is performed, the sediment containing a silica and a supernatant liquid are isolate | separated, and the TOC value of a supernatant liquid is measured. Separately, a calibration curve was created from the TOC values of aqueous solutions of components C1 to 9 at each concentration, and the adsorption rate of components C1 to 9 adsorbed on component A was calculated from the calibration curve and the TOC value of the supernatant.
3.研磨方法
上記の研磨液組成物の濃縮液をイオン交換水で50倍希釈して得た研磨液組成物(pH10.6±0.1(25℃))について、それぞれ研磨直前にフィルター(コンパクトカートリッジフィルター「MCP−LX−C10S」、アドバンテック社製)にてろ過を行い、下記の研磨条件で下記のシリコンウェーハ(直径200mmのシリコン片面鏡面ウェーハ、伝導型:P、結晶方位:100、抵抗率:0.1Ω・cm以上100Ω・cm未満)に対して仕上げ研磨を行った。当該仕上げ研磨に先立ってシリコンウェーハに対して市販の研磨液組成物を用いてあらかじめ粗研磨を実施した。粗研磨を終了し仕上げ研磨に供したシリコンウェーハのヘイズは、2〜3ppmであった。ヘイズは、KLA Tencor社製「Surfscan SP1−DLS」を用いて測定される暗視野ワイド斜入射チャンネル(DWO)での値である。
3. Polishing method About the polishing liquid composition (pH 10.6 ± 0.1 (25 ° C.)) obtained by diluting the concentrated liquid of the polishing liquid composition with ion-exchanged water 50 times, a filter (compact cartridge) was used immediately before polishing. Filtration is performed with a filter “MCP-LX-C10S” (manufactured by Advantech), and the following silicon wafer (silicon single-sided mirror wafer having a diameter of 200 mm, conductivity type: P, crystal orientation: 100, resistivity: under the following polishing conditions. Final polishing was performed on 0.1 Ω · cm to less than 100 Ω · cm. Prior to the final polishing, rough polishing was performed on the silicon wafer in advance using a commercially available polishing composition. The haze of the silicon wafer subjected to the final polishing after finishing the rough polishing was 2 to 3 ppm. The haze is a value in a dark field wide oblique incidence channel (DWO) measured using “Surfscan SP1-DLS” manufactured by KLA Tencor.
<仕上げ研磨条件>
研磨機:片面8インチ研磨機「GRIND−X SPP600s」(岡本工作製)
研磨パッド:スエードパッド(東レ コーテックス社製、アスカー硬度:64、厚さ:1.37mm、ナップ長:450um、開口径:60um)
シリコンウェーハ研磨圧力:100g/cm2
定盤回転速度:60rpm
研磨時間:5分
研磨液組成物の供給速度:150g/cm2
研磨液組成物の温度:23℃
キャリア回転速度:62rpm
<Finishing polishing conditions>
Polishing machine: Single-sided 8-inch polishing machine "GRIND-X SPP600s" (manufactured by Okamoto)
Polishing pad: Suede pad (manufactured by Toray Cortex, Asker hardness: 64, thickness: 1.37 mm, nap length: 450 um, opening diameter: 60 um)
Silicon wafer polishing pressure: 100 g / cm 2
Surface plate rotation speed: 60 rpm
Polishing time: 5 minutes Feed rate of the polishing composition: 150 g / cm 2
Polishing liquid composition temperature: 23 ° C.
Carrier rotation speed: 62rpm
4.洗浄方法
仕上げ研磨後、シリコンウェーハに対して、オゾン洗浄と希フッ酸洗浄を下記のとおり行った。オゾン洗浄では、20ppmのオゾンを含んだ水溶液をノズルから流速1L/min、600rpmで回転するシリコンウェーハの中央に向かって3分間噴射した。このときオゾン水の温度は常温とした。次に希フッ酸洗浄を行った。希フッ酸洗浄では、0.5質量%のフッ化水素アンモニウム(特級、ナカライテクス株式会社)を含んだ水溶液をノズルから流速1L/min、600rpmで回転するシリコンウェーハの中央に向かって6秒間噴射した。上記オゾン洗浄と希フッ酸洗浄を1セットとして計2セット行い、最後にスピン乾燥を行った。スピン乾燥では1,500rpmでシリコンウェーハを回転させた。
4). Cleaning method After final polishing, the silicon wafer was subjected to ozone cleaning and dilute hydrofluoric acid cleaning as follows. In ozone cleaning, an aqueous solution containing 20 ppm of ozone was sprayed from a nozzle toward the center of a silicon wafer rotating at 600 rpm and a flow rate of 1 L / min for 3 minutes. At this time, the temperature of the ozone water was normal temperature. Next, dilute hydrofluoric acid cleaning was performed. In dilute hydrofluoric acid cleaning, an aqueous solution containing 0.5% by mass of ammonium hydrogen fluoride (special grade, Nacalai Tex Co., Ltd.) is sprayed from the nozzle for 6 seconds toward the center of a silicon wafer rotating at a flow rate of 1 L / min and 600 rpm. did. The above ozone cleaning and dilute hydrofluoric acid cleaning were performed as a set, for a total of 2 sets, and finally spin drying was performed. In spin drying, the silicon wafer was rotated at 1,500 rpm.
5.シリコンウェーハのヘイズ及びLPDの評価
洗浄後のシリコンウェーハ表面のヘイズ(ppm)の評価には、KLA Tencor社製の「Surfscan SP1−DLS」(商品名)を用いて測定される、暗視野ワイド斜入射チャンネル(DWO)での値を用いた。また、LPD(個)は、ヘイズ測定時に同時に測定され、シリコンウェーハ表面の粒子径が45nm以上のパーティクル数を測定することによって評価した。ヘイズの数値は小さいほど表面の平坦性が高いことを示す。また、LPDの数値(パーティクル数)が小さいほど表面欠陥が少ないことを示す。ヘイズ及びLPDの評価結果を表1に示した。ヘイズ及びLPDの測定は、各々2枚のシリコンウェーハに対して行い、各々平均値を表1に示した。
5. Evaluation of Haze and LPD of Silicon Wafer For evaluation of haze (ppm) on the surface of a silicon wafer after cleaning, dark field wide obliqueness measured using “Surfscan SP1-DLS” (trade name) manufactured by KLA Tencor. The value at the incident channel (DWO) was used. Further, LPD (pieces) was measured at the same time as haze measurement, and evaluated by measuring the number of particles having a particle diameter of 45 nm or more on the surface of the silicon wafer. A smaller haze value indicates higher surface flatness. Moreover, it shows that there are few surface defects, so that the numerical value (particle number) of LPD is small. The evaluation results of haze and LPD are shown in Table 1. Haze and LPD measurements were performed on two silicon wafers, and the average values are shown in Table 1.
表1に示されるように、実施例1〜14の研磨液組成物を用いた場合、比較例1〜2の研磨液組成物を用いた場合に比べて、研磨されたシリコンウェーハのヘイズ及びLPDが低減されていた。 As shown in Table 1, when the polishing liquid compositions of Examples 1 to 14 were used, the haze and LPD of the polished silicon wafer were compared to when the polishing liquid compositions of Comparative Examples 1 and 2 were used. Was reduced.
本発明の研磨液組成物を用いれば、研磨されたシリコンウェーハ表面のヘイズ及びLPDを低減できる。よって、本発明の研磨液組成物は、様々な半導体基板の製造過程で用いられる研磨液組成物として有用であり、なかでも、シリコンウェーハの仕上げ研磨用の研磨液組成物として有用である。 By using the polishing composition of the present invention, haze and LPD on the polished silicon wafer surface can be reduced. Therefore, the polishing liquid composition of the present invention is useful as a polishing liquid composition used in various semiconductor substrate manufacturing processes, and is particularly useful as a polishing liquid composition for finish polishing of silicon wafers.
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