TWI572703B - Silicon wafer grinding composition - Google Patents

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Description

矽晶圓研磨用組成物
本發明係關於使用於矽晶圓之研磨的研磨用組成物。
使用作為半導體製品之構成要素等的矽晶圓之表面，一般而言係經過研光(lapping)步驟(粗研磨步驟)與磨光(polishing)步驟(精密研磨步驟)，而加工為高等級之鏡面。磨光步驟典型而言係包含預備磨光步驟(預備研磨步驟)與最終磨光步驟(最終研磨步驟)。磨光步驟中之研磨方法，已知有於研磨液中含有水溶性聚合物之化學機械磨光法。該方法中，水溶性聚合物吸附或脫離研磨粒或矽晶圓，會對研磨表面之缺陷或霧度的減低做出貢獻。就關於矽晶圓之研磨用組成物的技術文獻而言，可列舉例如專利文獻1。再者，專利文獻2，係關於以研磨氧化矽的用途來使用之研磨劑的技術文獻。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4772156號公報
[專利文獻2]國際公開第2007/055278號
近年來，關於矽晶圓等之半導體基板或其他基板，變得要求更高等級之表面。因此，需要可實現霧度更低之基板表面的研磨用組成物。
因而本發明之目的為提供減低研磨對象物表面之霧度的性能優良的矽晶圓研磨用組成物。
依據本說明書，提供矽晶圓研磨用組成物。本發明之一態樣的矽晶圓研磨用組成物，係含有研磨粒、矽晶圓研磨促進劑、含有醯胺基之聚合物、與水。含有醯胺基之聚合物，於主鏈具有來自下述通式(1)表示之單體的構成單位A。此外，研磨粒之平均二次粒子徑為10nm以上且60nm以下。依照該矽晶圓研磨用組成物，可有效地減低矽晶圓表面之霧度。
再者，上述通式(1)中之R1為氫原子、碳數1以上6以下之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基。又，R2、R3，係相同或相異地，均為氫原子、碳數1以上18以下之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基或碳數6以上60以下之芳香族基，此等之中除了氫原子以外，係包含具有取代基者。惟，R2、R3兩者為氫原子者除外。
上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，研磨粒之平均一次粒子徑可為5nm以上且32nm以下。依照該態樣，會更良好地發揮霧度之減低效果。
又，上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，所含有之粒子之體積平均粒子徑DA可為10nm以上且80nm以下。依照該態樣，會更良好地發揮霧度之減低效果。
進一步地，上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，含有醯胺基之聚合物可為非離子性。藉由使用含有非離子性之含有醯胺基之聚合物的矽晶圓研磨用組成物，會適合地發揮霧度之減低效果。
進一步地，上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，通式(1)中之R1可為氫原子或甲基。依照含有具有該構成之含有醯胺基之聚合物的矽晶圓研磨用組成物，會更良好地發揮霧度之減低效果。
進一步地，上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，通式(1)中之R2、R3，係相同或相異地，均可 為氫原子、碳數1以上3以下之烷基、羥烷基、烷氧基烷基或乙醯基(惟，R2、R3兩者為氫原子者除外)。依照含有具有該構成之含有醯胺基之聚合物的矽晶圓研磨用組成物，會更良好地發揮霧度之減低效果。
進一步地，上述之一態樣之矽晶圓研磨用組成物中，研磨粒可為二氧化矽粒子。於使用二氧化矽粒子作為研磨粒之研磨中，會適合地發揮含有醯胺基之聚合物所致之霧度之減低效果。
以下說明本發明之一實施形態。再者，本說明書中特別述及之事項以外且為本發明實施所必要之事項，可為該領域中具有通常知識者基於習知技術掌握作為設計事項。本發明可基於本說明書所揭示之內容與該領域之技術常識來實施。
<關於含有醯胺基之聚合物>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，含有於主鏈具有來自下述通式(1)表示之單體a的構成單位A之含有醯胺基之聚合物。
此處，上述通式(1)中之R1為氫原子、碳數1以上6以下之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基。此等之中，尤以氫原子、碳數1以上6以下之烷基、苯基較佳；更佳為氫原子、碳數1或2之烷基；特佳為氫原子。
又，R2、R3，係由氫原子、可具有取代基之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基及芳香族基中選擇之基。上述可具有取代基之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基及乙醯基中之碳數的總數，係1以上40以下(較佳為1以上24以下、更佳為1以上14以下、又更佳為1以上10以下)，去除取代基後的上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基及乙醯基中之碳數，係1以上18以下(較佳為1以上8以下、更佳為1以上4以下)。上述可具有取代基之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基及乙醯基，可為鏈狀(直鏈狀或分支狀)或環狀，較佳為鏈狀。芳香族基，係具有取代基之芳基。上述芳香族基中之碳數的總數係6以上60以下(較佳為6以上36以下、更佳為6以上24以下、又更佳為6以上12以下)。
上述烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基及芳香族基可具有之取代基，包含羥基、鹵素原子(例如氯原子)、氰基。上述烷 基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基及乙醯基可具有之取代基，進一步包含上述之芳香族基。芳香族基可具有之取代基，進一步包含上述之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基及乙醯基。
此等之中，R2、R3尤以氫原子、碳數1以上18以下(更佳為1以上8以下(例如1以上4以下)、又更佳為1以上3以下)之烷基為佳。烷基可為直鏈狀亦可為分支狀。又，R2、R3亦佳為烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基或乙醯基。上述烷氧基，較佳為碳數1以上8以下(例如1以上6以下、典型為約1以上4以下)之烷氧基(例如甲氧基)。又，烷氧基烷基，較佳為碳數1以上8以下(例如1以上6以下、典型為約1以上4以下)之烷氧基烷基(例如甲氧基甲基、乙氧基甲基、丙氧基甲基、丁氧基甲基)。上述羥烷基，較佳為碳數1以上8以下(例如1以上6以下、更佳為1以上3以下、又更佳為1或2)之羥烷基(例如羥甲基、羥乙基、羥丙基)。其中尤以羥甲基或羥乙基較佳。R2、R3可相同亦可相異。惟，R2、R3兩者為氫原子者除外。
此處所揭示之單體a，可列舉例如丙烯醯胺之N-單取代體、N,N-二取代體及該等之α-取代體(例如甲基丙烯醯胺之N-單取代體、N,N-二取代體)等之丙烯醯胺衍生物。
上述N-單取代體之具體例子，可列舉例如N-甲基丙 烯醯胺、N-乙基丙烯醯胺、N-丙基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N-丁基丙烯醯胺、N-異丁基丙烯醯胺、N-tert-丁基丙烯醯胺、N-庚基丙烯醯胺、N-辛基丙烯醯胺、N-tert-辛基丙烯醯胺、N-十二基丙烯醯胺、N-十八基丙烯醯胺等之N-單烷基丙烯醯胺，或N-(2-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(1,1-二甲基-2-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(1-乙基-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(2-氯乙基)丙烯醯胺、N-(2,2,2-三氯-1-羥基乙基)丙烯醯胺等之取代N-單烷基丙烯醯胺。
又，上述N-單取代體之別的具體例子，可列舉例如N-烯丙基丙烯醯胺等之N-單烯基丙烯醯胺，或N-(1,1-二甲基丙炔基)丙烯醯胺等之N-單炔基丙烯醯胺，或N-苯基丙烯醯胺、N-苄基丙烯醯胺、N-[4-(苯基胺基)苯基]丙烯醯胺等之含有芳香族基之丙烯醯胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-羥甲基丙烯醯胺、N-羥乙基丙烯醯胺、N-羥丙基丙烯醯胺等之N-單羥烷基丙烯醯胺，或N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-丁氧基甲基丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基丙烯醯胺等之N-烷氧基烷基丙烯醯胺，或N-甲氧基丙烯醯胺、N-乙氧基丙烯醯胺、N-丙氧基丙烯醯胺、N-丁氧基丙烯醯胺等之N-烷氧基丙烯醯胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-乙醯基丙烯醯胺或N-二丙酮丙烯醯 胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-甲基甲基丙烯醯胺、N-乙基甲基丙烯醯胺、N-丙基甲基丙烯醯胺、N-異丙基甲基丙烯醯胺、N-丁基甲基丙烯醯胺、N-異丁基甲基丙烯醯胺、N-tert-丁基甲基丙烯醯胺、N-庚基甲基丙烯醯胺、N-辛基甲基丙烯醯胺、N-tert-辛基甲基丙烯醯胺、N-十二基甲基丙烯醯胺、N-十八基甲基丙烯醯胺等之N-單烷基甲基丙烯醯胺，或N-(2-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(1,1-二甲基-2-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(1-乙基-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(2-氯乙基)甲基丙烯醯胺、N-(2,2,2-三氯-1-羥基乙基)甲基丙烯醯胺等之取代N-單烷基甲基丙烯醯胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-烯丙基甲基丙烯醯胺等之N-單烯基甲基丙烯醯胺，或N-(1,1-二甲基丙炔基)甲基丙烯醯胺等之N-單炔基甲基丙烯醯胺，或N-苯基甲基丙烯醯胺、N-苄基甲基丙烯醯胺、N-[4-(苯基胺基)苯基]甲基丙烯醯胺等之含有芳香族基之甲基丙烯醯胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-羥乙基甲基丙烯醯胺、N-羥丙基甲基丙烯醯胺等之N-單羥烷基甲基丙烯醯胺，或N-甲氧基甲基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基甲基丙烯醯胺、N-丁氧基甲基甲基丙烯醯胺、N-異丁 氧基甲基甲基丙烯醯胺等之N-烷氧基烷基甲基丙烯醯胺，或N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-丙氧基甲基丙烯醯胺、N-丁氧基甲基丙烯醯胺等之N-烷氧基甲基丙烯醯胺。
進一步地，上述N-單取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-乙醯基甲基丙烯醯胺或N-二丙酮甲基丙烯醯胺。
此等之中，尤以N-(2-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(1,1-二甲基-2-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(1-乙基-羥基乙基)丙烯醯胺、N-(2-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(1,1-二甲基-2-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N-(1-乙基-羥基乙基)甲基丙烯醯胺等之具有羥烷基者較佳。
又，上述N,N-二取代體之具體例子，可列舉N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺、N,N-二丙基丙烯醯胺、N,N-二異丙基丙烯醯胺、N,N-二丁基丙烯醯胺、N,N-二異丁基丙烯醯胺、N,N-二-tert-丁基丙烯醯胺、N,N-二庚基丙烯醯胺、N,N-二辛基丙烯醯胺、N,N-二-tert-辛基丙烯醯胺、N,N-二-十二基丙烯醯胺、N,N-二-十八基丙烯醯胺等之N,N-二烷基丙烯醯胺，或N,N-雙(2-羥基乙基)丙烯醯胺、N,N-雙(2-氰基乙基)丙烯醯胺等之取代N,N-二烷基丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之別的具體例子，可列舉例如N,N-二烯丙基丙烯醯胺等之N,N-二烯基丙烯醯胺，或N,N-二苯基丙烯醯胺、N,N-二苄基丙烯醯 胺等之含有芳香族基之丙烯醯胺，或N,N-二羥甲基丙烯醯胺、N,N-二羥乙基丙烯醯胺、N,N-二羥丙基丙烯醯胺等之N,N-二羥烷基丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-甲基-N-甲氧基丙烯醯胺、N-甲基-N-乙氧基丙烯醯胺、N-甲基-N-丙氧基丙烯醯胺、N-甲基-N-丁氧基丙烯醯胺、N-乙基-N-甲氧基丙烯醯胺、N-乙基-N-乙氧基丙烯醯胺、N-乙基-N-丁氧基丙烯醯胺、N-丙基-N-甲氧基丙烯醯胺、N-丙基-N-乙氧基丙烯醯胺、N-丁基-N-甲氧基丙烯醯胺、N-丁基-N-乙氧基丙烯醯胺等之N-烷氧基-N-烷基丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N,N-二乙醯基丙烯醯胺或N,N-二丙酮丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N,N-二甲基甲基丙烯醯胺、N,N-二乙基甲基丙烯醯胺、N,N-二丙基甲基丙烯醯胺、N,N-二異丙基甲基丙烯醯胺、N,N-二丁基甲基丙烯醯胺、N,N-二異丁基甲基丙烯醯胺、N,N-二-tert-丁基甲基丙烯醯胺、N,N-二庚基甲基丙烯醯胺、N,N-二辛基甲基丙烯醯胺、N,N-二-tert-辛基甲基丙烯醯胺、N,N-二-十二基甲基丙烯醯胺、N,N-二-十八基甲基丙烯醯胺等之N,N-二烷基甲基丙烯醯胺，或N,N-雙(2-羥基乙基)甲基丙烯醯胺、N,N-雙(2-氰基乙基)甲基丙烯醯胺等之取代N,N-二烷基甲基丙烯 醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N,N-二烯丙基甲基丙烯醯胺等之N-二烯基甲基丙烯醯胺，或N,N-二苯基甲基丙烯醯胺、N,N-二芾基甲基丙烯醯胺等之含有芳香族基之甲基丙烯醯胺，或N,N-二羥甲基甲基丙烯醯胺、N,N-二羥乙基甲基丙烯醯胺、N,N-二羥丙基甲基丙烯醯胺等之N,N-二羥烷基甲基丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N-甲基-N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-甲基-N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-甲基-N-丙氧基甲基丙烯醯胺、N-甲基-N-丁氧基甲基丙烯醯胺、N-乙基-N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙基-N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-乙基-N-丁氧基甲基丙烯醯胺、N-丙基-N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-丙基-N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-丁基-N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-丁基-N-乙氧基甲基丙烯醯胺等之N-烷氧基-N-烷基甲基丙烯醯胺。
進一步地，上述N,N-二取代體之另外別的具體例子，可列舉例如N,N-二乙醯基甲基丙烯醯胺或N,N-二丙酮甲基丙烯醯胺。
上述單體a可1種單獨或組合2種以上使用。
上述含有醯胺基之聚合物較佳為非離子性。換言之，較佳為實質上不含陰離子性或陽離子性之構成單位的聚合物。此處，實質上不含陰離子性或陽離子性之構 成單位，係指此等構成單位之莫耳比未達0.02%(例如未達0.001%)。藉由使用含有非離子性之含有醯胺基之聚合物的矽晶圓研磨用組成物，會適合地發揮缺陷或霧度之減低效果。其理由雖無明確之必要，但可認為非離子性之含有醯胺基之聚合物，藉由於研磨時適度吸附於研磨粒或矽晶圓，而對霧度減低做出貢獻。又，上述適度的吸附，可認為係適合地抑制洗淨步驟中之研磨粒或研磨屑的殘留，來對缺陷減低做出貢獻。
上述含有醯胺基之聚合物之分子量並無特殊限定。例如含有醯胺基之聚合物之重量平均分子量(Mw)，由霧度減低等之觀點而言，典型為未達15×104、較佳為未達10×104、更佳為未達5×104、又更佳為未達3×104。又，含有醯胺基之聚合物之Mw，典型為5×103以上，由霧度減低等之觀點而言較佳為1×104以上、更佳為1.5×104以上。
上述含有醯胺基之聚合物之重量平均分子量(Mw)與數平均分子量(Mn)之關係並無特殊限制。由防止凝集物產生等之觀點而言，例如較佳可使用分子量分布(Mw/Mn)為5.0以下者。由矽晶圓研磨用組成物之性能安定性等之觀點而言，含有醯胺基之聚合物之Mw/Mn，較佳為4.0以下、更佳為3.5以下、又更佳為3.0以下(例如2.5以下)。再者，原理上、Mw/Mn為1.0以上。就原料之獲得容易性或合成容易性之觀點而言，通常較佳可使用Mw/Mn為1.05以上之含有醯胺基之 聚合物。
再者，含有醯胺基之聚合物之Mw及Mn，可採用基於水系之凝膠滲透層析(GPC)之值(水系、以聚環氧乙烷換算)。
此處所揭示之含有醯胺基之聚合物，較佳為實質上僅由構成單位A所構成。換言之，含有醯胺基之聚合物，於該聚合物之分子構造中所含之全部構成單位的莫耳數中，構成單位A之莫耳數所佔之比例(莫耳比)係以99莫耳%以上(例如99.9莫耳%以上、典型為99.9~100莫耳%)較佳。作為如此聚合物之適合的例子，可列舉此處所揭示之僅由單體a之1種所構成之均聚物或由單體a之2種以上所構成之共聚物。
又，此處所揭示之含有醯胺基之聚合物，在不大幅損及發明效果之範圍內，亦可為包含來自可與單體a共聚合之單體b的1種或2種以上之構成單位(以下亦稱為「構成單位B」)的共聚物。上述構成單位B，係定義為與構成單位A相異者。構成單位B，又可為不含有二級醯胺基及三級醯胺基者。含有醯胺基之聚合物中之上述構成單位B之比例(莫耳比)可為未達50莫耳%(例如未達30莫耳%、典型為未達10莫耳%)。
再者，上述「莫耳%」，係將來自一單體(包含單體a及單體b)之一構成單位視為1分子所算出的莫耳比。因此，上述之構成單位A、B之比例，可分別對應於用於聚合之全部單體成分中，單體a或單體b所佔之莫 耳比。
<關於水>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，典型而言，於上述含有醯胺基之聚合物以外，係含有水。水較佳可使用離子交換水(去離子水)、純水、超純水、蒸餾水等。所使用之水，因為要極力避免阻礙矽晶圓研磨用組成物中含有之其他成分的作用，例如過渡金屬離子之合計含量較佳為100ppb以下。例如，可藉由以離子交換樹脂去除雜質離子、以過濾器去除異物、蒸餾等之操作，來提高水的純度。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，亦可依需要進一步含有可與水均勻混合之有機溶劑(低級醇、低級酮等)。通常，較佳為矽晶圓研磨用組成物中所含之溶劑的90體積%以上為水、更佳為95體積%以上(典型為99~100體積%)為水。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物(典型為漿料狀之組成物)，較佳能夠以如下形態實施：例如其固體成分含量(non-volatile content；NV)為0.01質量%以上且50質量%以下，且剩餘部分為水系溶劑(水或水與上述有機溶劑之混合溶劑)之形態、或剩餘部分為水系溶劑及揮發性化合物(例如氨)之形態。更佳為上述固體成分含量NV為0.05質量%以上且40質量%以下之形態。再者，上述固體成分含量(NV)，係指將矽晶圓研磨用組 成物於105℃乾燥24小時後之殘留物佔上述矽晶圓研磨用組成物的質量比例。
<關於研磨粒>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，於含有醯胺基之聚合物及水以外，係含有研磨粒。研磨粒具有機械性研磨矽晶圓之表面的功能。又，研磨粒於此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物中，係具有將吸附於該研磨粒表面之上述含有醯胺基之聚合物對矽晶圓摩擦之功能、或將吸附於矽晶圓之上述含有醯胺基之聚合物剝離的功能。藉此，調整以矽晶圓研磨促進劑進行之化學研磨。
此處所揭示之研磨粒之材質並無特殊限制，可依矽晶圓研磨用組成物之使用目的或使用態樣等來適當選擇。研磨粒之例子可列舉無機粒子、有機粒子、及有機無機複合粒子。
無機粒子之具體例子，可列舉二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、氧化鈰粒子、氧化鉻粒子、二氧化鈦粒子、氧化鋯粒子、氧化鎂粒子、二氧化錳粒子、氧化鋅粒子、鐵丹粒子等之氧化物粒子，或氮化矽粒子、氮化硼粒子等之氮化物粒子，或碳化矽粒子、碳化硼粒子等之碳化物粒子，或金剛石粒子，或碳酸鈣、碳酸鋇等之碳酸鹽等。有機粒子之具體例子，可列舉聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粒子或聚(甲基)丙烯酸粒子(此處(甲基)丙烯酸，係指包括丙烯酸及甲基丙烯酸的意思)、聚丙烯腈粒子等。如此之 研磨粒，可1種單獨使用、亦可組合2種以上使用。
上述研磨粒，較佳為無機粒子，其中尤以由金屬或半金屬之氧化物所構成之粒子為佳。此處所揭示之技術中可使用之研磨粒的適合的例子，可列舉二氧化矽粒子。其理由係因若使用由與研磨對象物(矽晶圓)相同之元素及氧原子所構成之二氧化矽粒子作為研磨粒，則研磨後不產生與矽相異之金屬或半金屬的殘留物，並無因矽晶圓表面污染或與矽相異之金屬或半金屬於研磨對象物內部擴散所致之作為矽晶圓之電特性的劣化等之虞之故。
由該觀點而言，較佳之矽晶圓研磨用組成物的一形態，可例示僅含有二氧化矽粒子作為研磨粒的矽晶圓研磨用組成物。又，二氧化矽係具有容易得到高純度者的性質。此亦可列舉作為二氧化矽粒子係較佳研磨粒的理由。二氧化矽粒子之具體例子，可列舉膠體二氧化矽、發煙二氧化矽、沈降二氧化矽等。
就於研磨對象物表面不易產生刮痕，可實現霧度更低之表面的觀點而言，較佳之二氧化矽粒子，可列舉膠體二氧化矽及發煙二氧化矽。其中尤以膠體二氧化矽較佳。其中，作為矽晶圓之磨光(特別是最終磨光)所用之矽晶圓研磨用組成物的研磨粒者，較佳尤可採用膠體二氧化矽。
構成二氧化矽粒子之二氧化矽的真比重，較佳為1.5以上、更佳為1.6以上、又更佳為1.7以上。藉由二氧化矽之真比重增大，於研磨矽晶圓時，可提高研磨 速度(每單位時間去除研磨對象物之表面的量)。就減低於研磨對象物之表面(研磨面)所產生之刮痕的觀點而言，較佳為真比重2.2以下之二氧化矽粒子。二氧化矽之真比重，可採用以使用乙醇作為取代液之液體取代法所測定之測定值。
此處所揭示之技術中，矽晶圓研磨用組成物中所含之研磨粒，可為一次粒子之形態、亦可為複數個一次粒子締合之二次粒子形態。又，一次粒子形態之研磨粒與二次粒子形態之研磨粒亦可混合存在。於較佳之一態樣中，至少一部分研磨粒係以二次粒子之形態包含於矽晶圓研磨用組成物中。
研磨粒之平均一次粒子徑DP1並無特殊限制，就研磨效率等之觀點而言，較佳為5nm以上、更佳為10nm以上。由得到更高之研磨效果的觀點而言，平均一次粒子徑DP1，較佳為15nm以上、更佳為20nm以上(例如超過20nm)。又，平均一次粒子徑DP1，通常以32nm以下為適當，較佳為30nm以下。由容易得到更高等級之表面等之觀點而言，平均一次粒子徑DP1，較佳為28nm以下(典型為未達28nm)、更佳為25nm以下。於較佳之一態樣中，研磨粒之平均一次粒子徑DP1，可為未達25nm，例如亦可為24nm以下。
再者，此處所揭示之技術中，研磨粒之平均一次粒子徑DP1，例如可由藉由BET法所測定之比表面積S(m2/g)，以平均一次粒子徑DP1(nm)=2727/S之公式 算出。研磨粒之比表面積測定，例如可使用Micromeritics公司製之表面積測定裝置、商品名「Flow Sorb II 2300」來進行。
研磨粒之平均二次粒子徑DP2，就研磨速度等之觀點而言，較佳為10nm以上、更佳為20nm以上。就得到更高之研磨效果的觀點而言，平均二次粒子徑DP2，較佳為30nm以上、更佳為35nm以上、又更佳為40nm以上(例如超過40nm)。又，就得到更高等級之表面的觀點而言，研磨粒之平均二次粒子徑DP2，係60nm以下為適當、較佳為50nm以下(例如未達50nm)。於較佳之一態樣中，研磨粒之平均二次粒子徑DP2，可為48nm以下，例如亦可為46nm以下。
研磨粒之平均二次粒子徑DP2，可藉由以作為對象之研磨粒的水分散液為測定樣品，例如藉由使用了日機裝股份有限公司製之粒子徑分布測定裝置、型式「UPA-UT151」的動態光散射法來測定。測定樣品之水分散液中之研磨粒的濃度並無特殊限定，就測定精度之觀點而言，研磨粒之濃度較佳為0.5質量%以下、更佳為0.2質量%以下。
研磨粒之平均二次粒子徑DP2，一般而言為與研磨粒之平均一次粒子徑DP1為相同或以上(DP2/DP1≧1)，典型而言係大於DP1(DP2/DP1>1)。雖無特殊限定，然就研磨效果及研磨後之表面平滑性的觀點而言，研磨粒之DP2/DP1，通常係1.2以上且3以下之範 圍為適當、較佳為1.5以上且2.5以下之範圍、更佳為1.7以上且2.3以下(例如超過1.8且2.2以下)之範圍。
研磨粒之形狀(外形)，可為球形、亦可為非球形。呈非球形之研磨粒之具體例子，可列舉花生形狀(亦即落花生之殼的形狀)、繭型形狀、金平糖形狀、橄欖球形狀等。例如，較佳可採用研磨粒之多數呈花生形狀之研磨粒。
研磨粒之一次粒子的長徑/短徑比之平均值(平均縱橫比)，並無特殊限定，較佳為1.05以上、更佳為1.1以上。藉由研磨粒之平均縱橫比之增大，可實現更高的研磨速度。又，研磨粒之平均縱橫比，就刮痕減低等之觀點而言，較佳為3.0以下、更佳為2.0以下、又更佳為1.5以下。
上述研磨粒之形狀(外形)或平均縱橫比，例如可藉由電子顯微鏡觀察予以確認。確認平均縱橫比之具體的順序，例如使用掃描型電子顯微鏡(SEM)，對於可認識獨立之粒子的形狀之特定個數(例如200個)的研磨粒粒子，對各粒子影像描繪外接之最小長方形。此外，針對對於各粒子影像所描繪之長方形，算出其長邊之長度(長徑值)除以短邊之長度(短徑值)所得之值，作為長徑/短徑比(縱橫比)。藉由將上述特定個數之粒子的縱橫比予以算術平均，可求出平均縱橫比。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，係含有於主鏈具有構成單位A之含有醯胺基之聚合物，且研磨粒 之平均二次粒子徑為10nm以上且60nm以下。如此地，藉由使用尺寸較以往一般的研磨粒更小的研磨粒，且於矽晶圓研磨用組成物中含有於主鏈具有構成單位A之含有醯胺基之聚合物，可有效地減低矽晶圓表面之霧度。可得到如此效果之理由，推測係因含有醯胺基之聚合物之適合的基板表面保護效果與尺寸小的研磨粒所致之均勻的研磨效果之協同作用之故，但其並非限定本發明的範圍者。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物之適合的例子，可例示通式(1)中之R1為氫原子或甲基，R2、R3均為氫原子、碳數1以上3以下之烷基、羥烷基、烷氧基烷基或乙醯基(惟，R2、R3兩者為氫原子者除外)，且研磨粒之平均二次粒子徑為60nm以下(較佳為50nm以下)者。
又，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物之別的適合的例子，可例示通式(1)中之R1為氫原子，R2、R3均為氫原子、碳數1以上3以下之烷基、羥烷基、烷氧基烷基或乙醯基(惟，R2、R3兩者為氫原子者除外)，且研磨粒之平均二次粒子徑為60nm以下(較佳為50nm以下)者。
進一步地，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物之另外別的適合的例子，可例示通式(1)中之R1為氫原子，R2、R3均為氫原子、碳數1以上3以下之羥烷基或烷氧基烷基(惟，R2、R3兩者為氫原子者除外)，且研磨粒之平均二次粒子徑為60nm以下(較佳為50nm以下) 者。
<關於矽晶圓研磨促進劑>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，典型而言，於含有醯胺基之聚合物、研磨粒及水以外，係含有矽晶圓研磨促進劑。矽晶圓研磨促進劑，係有藉由添加於矽晶圓研磨用組成物中，而將研磨對象之面進行化學研磨的作用，其係對研磨速度提高做出貢獻的成分。矽晶圓研磨促進劑，具有將矽予以化學蝕刻的作用，典型而言為鹼性化合物。矽晶圓研磨用組成物中所含的鹼性化合物，會增大矽晶圓研磨用組成物之pH，且提高研磨粒或含有醯胺基之聚合物之分散狀態，因此可有用於矽晶圓研磨用組成物之分散安定性的提高或研磨粒之機械研磨作用的提高。
鹼性化合物，可使用含氮之有機或無機鹼性化合物、鹼金屬或鹼土類金屬之氫氧化物、各種碳酸鹽或碳酸氫鹽等。可列舉例如鹼金屬之氫氧化物、氫氧化四級銨或其鹽、氨、胺等。鹼金屬之氫氧化物之具體例子，可列舉氫氧化鉀、氫氧化鈉等。碳酸鹽或碳酸氫鹽之具體例子，可列舉碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉等。氫氧化四級銨或其鹽之具體例子，可列舉氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨等。胺之具體例子，可列舉甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、單乙醇胺、N-(β-胺基乙基)乙醇胺、六亞甲二胺、二乙三胺、三乙四胺、無水哌 嗪、哌嗪六水合物、1-(2-胺基乙基)哌嗪、N-甲基哌嗪、胍、咪唑或***等之唑類等。如此之鹼性化合物，可1種單獨或組合2種以上使用。
就研磨速度提高等之觀點而言較佳之鹼性化合物，可列舉氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸鈉。此等之中尤佳者，可例示氨、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化四甲基銨及氫氧化四乙基銨。更佳者可列舉氨及氫氧化四甲基銨。特佳之鹼性化合物可列舉氨。
<關於界面活性劑>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳能夠以含有界面活性劑(典型而言為分子量未達1×104之水溶性有機化合物)的態樣來實施。藉由使用界面活性劑，可提高矽晶圓研磨用組成物之分散安定性。又，可變得容易減低研磨面之霧度。界面活性劑可1種單獨或組合2種以上使用。
界面活性劑較佳可採用陰離子性或非離子性者。就低起泡性或pH調整之容易性的觀點而言，更佳為非離子性之界面活性劑。可列舉例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚伸丁二醇等之氧伸烷基聚合物，或聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油基醚脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐脂 肪酸酯等之聚氧伸烷基加成物，或複數種之氧伸烷基之共聚物(二嵌段型、三嵌段型、隨機型、交互型)等之非離子性界面活性劑。
非離子性界面活性劑之具體例子，可列舉環氧乙烷(EO)與環氧丙烷(PO)之嵌段共聚物(二嵌段體、PEO(聚環氧乙烷)-PPO(聚環氧丙烷)-PEO型三嵌段體、PPO-PEO-PPO型三嵌段體等)、EO與PO之隨機共聚物、聚氧乙二醇、聚氧乙烯丙基醚、聚氧乙烯丁基醚、聚氧乙烯戊基醚、聚氧乙烯己基醚、聚氧乙烯辛基醚、聚氧乙烯-2-乙基己基醚、聚氧乙烯壬基醚、聚氧乙烯癸基醚、聚氧乙烯異癸基醚、聚氧乙烯十三基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯鯨蠟基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯異硬脂基醚、聚氧乙烯油醯基醚、聚氧乙烯苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯十二基苯基醚、聚氧乙烯苯乙烯化苯基醚、聚氧乙烯月桂胺、聚氧乙烯硬脂胺、聚氧乙烯油醯基胺、聚氧乙烯硬脂基醯胺、聚氧乙烯油醯基醯胺、聚氧乙烯單月桂酸酯、聚氧乙烯單硬脂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯、聚氧乙烯單油酸酯、聚氧乙烯二油酸酯、單月桂酸聚氧乙烯山梨醇酐、單棕櫚酸聚氧乙烯山梨醇酐、單硬脂酸聚氧乙烯山梨醇酐、單油酸聚氧乙烯山梨醇酐、三油酸聚氧乙烯山梨醇酐、四油酸聚氧乙烯山梨醇、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯硬化蓖麻油等。此等之中尤佳之界面活性劑，可列舉EO與PO之嵌段共聚物(特別是PEO-PPO-PEO型之三嵌段 體)、EO與PO之隨機共聚物及聚氧乙烯烷基醚(例如聚氧乙烯癸基醚)。
界面活性劑之分子量，典型為未達1×104，由矽晶圓研磨用組成物之過濾性或研磨對象物之洗淨性等之觀點而言，較佳為9500以下。又，界面活性劑之分子量，典型為200以上，就霧度減低效果等之觀點而言較佳為250以上、更佳為300以上(例如500以上)。再者，界面活性劑之分子量，可採用藉由GPC所求得之重量平均分子量(Mw)(水系，以聚乙二醇換算)或由化學式算出之分子量。
界面活性劑之分子量之更佳範圍，亦可依界面活性劑之種類而相異。例如，使用EO與PO之嵌段共聚物作為界面活性劑時，較佳係Mw為1000以上者、更佳係2000以上者、又更佳係5000以上者。
<關於任意聚合物>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，於含有醯胺基之聚合物以外，亦可依需要，含有與含有醯胺基之聚合物相異之水溶性聚合物(以下亦稱為「任意聚合物」)。該任意聚合物之種類並無特殊限制，可由於矽晶圓研磨用組成物之領域中公知的水溶性聚合物中適當選擇。
任意聚合物，可為於分子中具有由陽離子性基、陰離子性基及非離子性基中選出之至少1種官能基者。任意聚合物，例如可為於分子中具有羥基、羧基、醯 氧基、磺基、一級醯胺構造、四級氮構造、雜環構造、乙烯基構造、聚氧伸烷基構造等者。就凝集物之減低或洗淨性提高等之觀點而言，作為任意聚合物，較佳可採用非離子性之聚合物。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物中之任意聚合物的適合之例子，可例示含有氧伸烷基單位之聚合物、含有氮原子之聚合物、乙烯醇系聚合物等。
含有氧伸烷基單位之聚合物的例子，可列舉PEO、EO與PO之嵌段共聚物、EO與PO之隨機共聚物等。EO與PO之嵌段共聚物，可為含有PEO嵌段與PPO嵌段之二嵌段體、三嵌段體等。上述三嵌段體之例子，包含PEO-PPO-PEO型三嵌段體及PPO-PEO-PPO型三嵌段體。通常更佳為PEO-PPO-PEO型三嵌段體。
於EO與PO之嵌段共聚物或隨機共聚物中，構成該共聚物之EO與PO的莫耳比(EO/PO)，由對水之溶解性或洗淨性等之觀點而言，較佳為大於1、更佳為2以上、又更佳為3以上(例如5以上)。
含有氮原子之聚合物，於主鏈含有氮原子之聚合物及於側鏈官能基(懸掛基、pendant group)具有氮原子之聚合物均可使用。於主鏈含有氮原子之聚合物的例子，可列舉N-醯基伸烷亞胺型單體之均聚物及共聚物。N-醯基伸烷亞胺型單體之具體例子，可列舉N-乙醯基伸乙亞胺、N-丙醯基伸乙亞胺等。於懸掛基具有氮原子之聚合物，可列舉例如含有N-乙烯基型之單體單位的聚合物 等。例如，可採用N-乙烯基吡咯啶酮之均聚物及共聚物等。
乙烯醇系聚合物，典型而言係包含乙烯醇單位作為主要重複單位之聚合物(PVA)。該聚合物中，乙烯醇單位之莫耳數佔全部重複單位之莫耳數的比例，通常係50%以上、較佳為65%以上、更佳為70%以上，例如75%以上。亦可全部重複單位實質上由乙烯醇單位構成。PVA中，乙烯醇單位以外之重複單位的種類並無特殊限定，例如可為由乙酸乙烯酯單位、丙酸乙烯酯單位、己酸乙烯酯單位等中選擇之1種或2種以上。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物中可含有之任意聚合物的其他例子，可列舉羥基乙基纖維素、羥基丙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、乙基羥基乙基纖維素、羧基甲基纖維素等之纖維素衍生物及聚三葡萄糖(pullulan)。
任意聚合物之分子量及分子量分布(Mw/Mn)並無特殊限定。例如，亦可將上述含有醯胺基之聚合物之較佳Mw及分子量分布，適用於任意聚合物之較佳Mw及分子量分布。
任意聚合物之使用量，係以矽晶圓研磨用組成物中所含之Mw 1×104以上之水溶性聚合物成分(包含上述之含有醯胺基之聚合物及依需要使用之任意聚合物)的總量之50質量%以下為適當，較佳為30質量%以下、 更佳為15質量%以下(例如10質量%以下)。此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳能夠以實質上不含有任意聚合物(例如，任意聚合物佔上述水溶性聚合物成分總量之比例未達1質量%、或未檢測出任意聚合物)之態樣來實施。
又，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物含有纖維素衍生物作為任意聚合物時，其使用量較佳為抑制於該矽晶圓研磨用組成物中所含之Mw 1×104以上之水溶性聚合物成分的總量之10質量%以下、更佳為5質量%以下(典型為1質量%以下)。藉此，可更高度地抑制使用來自天然物之纖維素衍生物所造成的異物混入或凝集的產生。此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳例如能夠以實質上不含有纖維素衍生物(例如，纖維素衍生物佔上述水溶性聚合物成分之總量的比例未達1質量%、或未檢測出纖維素衍生物)之態樣來實施。
<關於其他成分>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，在不顯著防礙本發明之效果的範圍內，亦可依需要進一步含有鉗合劑、有機酸、有機酸鹽、無機酸、無機酸鹽、防腐劑、防黴劑等之可用於研磨用組成物(典型而言為矽晶圓之最終磨光所用之研磨用組成物)之公知的添加劑。
鉗合劑之例子，可列舉胺基羧酸系鉗合劑及有機膦酸系鉗合劑。胺基羧酸系鉗合劑之例子，包含乙二 胺四乙酸、乙二胺四乙酸鈉、氮基三乙酸、氮基三乙酸鈉、氮基三乙酸銨、羥基乙基乙二胺三乙酸、羥基乙基乙二胺三乙酸鈉、二乙三胺五乙酸、二乙三胺五乙酸鈉、三乙四胺六乙酸及三乙四胺六乙酸鈉。
有機膦酸系鉗合劑之例子，包含2-胺基乙基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、胺基三(亞甲基膦酸)、乙二胺肆(亞甲基膦酸)、二乙三胺五(亞甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、乙烷-1-羥基-1,1-二膦酸、乙烷-1-羥基-1,1,2-三膦酸、乙烷-1,2-二羧基-1,2-二膦酸、甲烷羥基膦酸、2-膦醯基丁烷-1,2-二羧酸、1-膦醯基丁烷-2,3,4-三羧酸及α-甲基膦醯基琥珀酸。
此等之中，更佳為有機膦酸系鉗合劑，其中尤佳者可列舉乙二胺肆(亞甲基膦酸)及二乙三胺五(亞甲基膦酸)。特佳之鉗合劑，可列舉乙二胺肆(亞甲基膦酸)。
有機酸之例子，可列舉甲酸、乙酸、丙酸等之脂肪酸，或安息香酸、鄰苯二甲酸等之芳香族羧酸。進一步地，有機酸之例子，可列舉檸檬酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸、有機磺酸、有機膦酸等。有機酸鹽之例子，可列舉有機酸之鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)或銨鹽等。
無機酸之例子，可列舉硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸等。無機酸鹽之例子，可列舉無機酸之鹼金屬鹽(鈉鹽、鉀鹽等)或銨鹽。有機酸及其鹽、以及無機酸及其 鹽，可1種單獨或組合2種以上使用。
防腐劑及防黴劑之例子，可列舉異噻唑啉系化合物、對羥安息香酸酯類、苯氧基乙醇等。
<關於矽晶圓研磨用組成物之用途>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，可使用於由單結晶矽所構成之研磨對象物(矽晶圓)之研磨。研磨對象物之形狀並無特殊限制。此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳可適用於例如板狀或多面體狀等之具有平面之研磨對象物之研磨、或研磨對象物之端部之研磨(例如晶圓邊緣之研磨)。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳可使用於研磨對象物之最終磨光。因此，依本說明書，係提供包含使用了上述矽晶圓研磨用組成物之最終磨光步驟的研磨對象物之製造方法(例如矽晶圓之製造方法)。再者，最終磨光，係指目標物之製造製程中的最後的磨光步驟(亦即，於該步驟之後不進行進一步磨光之步驟)。
又，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，亦可使用於較最終磨光更上游的磨光步驟(係指粗研磨步驟與最終研磨步驟之間的預備研磨步驟。典型而言至少包含1次磨光步驟，進而可包含2次、3次．．．等之磨光步驟)，例如正要進行最終磨光之前所進行之磨光步驟。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，例如有效於適用於矽晶圓之磨光，該磨光係藉由較最終磨光更上 游之磨光步驟，而經配製為表面粗度0.01nm以上且100nm以下之表面狀態的矽晶圓之磨光(典型而言係最終磨光或正要進行最終磨光之前的磨光)。
<關於研磨液>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，典型而言係以含有該矽晶圓研磨用組成物之研磨液的形態被供給至研磨對象物，而使用於該研磨對象物之研磨。上述研磨液，例如可為將此處所揭示之任一矽晶圓研磨用組成物予以稀釋(典型而言為以水稀釋)所配製者。或者，亦可將該矽晶圓研磨用組成物直接作為研磨液使用。
亦即，此處所揭示之技術中，矽晶圓研磨用組成物之概念，係包含被供給至研磨對象物而使用於該研磨對象物之研磨的研磨液(工作漿料)、與稀釋而作為研磨液使用之濃縮液(研磨液之原液)的雙方。此處所揭示之含有矽晶圓研磨用組成物之研磨液的其他例子，可列舉調整該矽晶圓研磨用組成物之pH而成的研磨液。
研磨液中之含有醯胺基之聚合物的含量並無特殊限制，例如可為1×10-4質量%以上。就霧度減低等之觀點而言，較佳之含量為5×10-4質量%以上、更佳為1×10-3質量%以上，例如2×10-3質量%以上。又，就研磨速度等之觀點而言，研磨液中之含有醯胺基之聚合物的含量較佳為0.2質量%以下、更佳為0.1質量%以下(例如0.05質量%以下)。
研磨液中之研磨粒的含量並無特殊限制，典型而言為0.01質量%以上、較佳為0.05質量%以上、更佳為0.1質量%以上，例如0.15質量%以上。藉由研磨粒的含量增大，可實現更高之研磨速度。由實現霧度更低之表面的觀點而言，通常，研磨液中之研磨粒的含量係以10質量%以下為適當、較佳為7質量%以下、更佳為5質量%以下、又更佳為2質量%以下，例如1質量%以下。
此處所揭示之研磨液中之矽晶圓研磨促進劑的含量並無特殊限制。由研磨速度提高等之觀點而言，通常其含量較佳為研磨液之0.001質量%以上、更佳為0.003質量%以上。又，就霧度減低等之觀點而言，研磨液中之矽晶圓研磨促進劑的含量較佳為未達0.4質量%、更佳為未達0.25質量%。
研磨液之pH的下限值並無特殊限定。例如pH較佳為8.0以上、更佳為9.0以上、最佳為9.5以上。研磨液之pH若為8.0以上(更佳為9.0以上、最佳為9.5以上)，則矽晶圓之研磨速度提高，可效率良好地得到表面精度高之矽晶圓。又，研磨液中之粒子之分散安定性會提高。
研磨液之pH的上限值並無特殊限制，較佳為12.0以下、更佳為11.0以下。研磨液之pH若為12.0以下(更佳為11.0以下)，則可防止研磨液中所含的研磨粒(特別是膠體二氧化矽、發煙二氧化矽、沈降二氧化矽等之二氧化矽粒子)因鹼性化合物而溶解，抑制研磨粒之 機械研磨作用的降低。
pH例如可藉由上述鹼性化合物、上述其他成分當中的有機酸或無機酸而調整。上述pH較佳可適用於矽晶圓之研磨所用的研磨液(例如最終磨光用之研磨液)。研磨液之pH，係使用pH計(例如堀場製作所股份有限公司製之玻璃電極式氫離子濃度指示計(型號F-23))，使用標準緩衝液(鄰苯二甲酸鹽pH緩衝液pH：4.01(25℃)、中性磷酸鹽pH緩衝液pH：6.86(25℃)、碳酸鹽pH緩衝液pH：10.01(25℃))，3點校正後，將玻璃電極置入研磨液，測定經過2分鐘以上而安定後的值。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物含有界面活性劑時，研磨液中之界面活性劑的含量並無特殊限制，例如可為1×10-4質量%以上。就霧度減低等之觀點而言，較佳之含量為5×10-4質量%以上、更佳為1×10-3質量%以上，例如2×10-3質量%以上。又，就洗淨性或研磨速度等之觀點而言，研磨液中之界面活性劑的含量較佳為0.2質量%以下、更佳為0.1質量%以下(例如0.05質量%以下)。
又，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物含有界面活性劑時，含有醯胺基之聚合物的含量w1與界面活性劑的含量w2之質量比(w1/w2)並無特殊限制，例如可為0.01以上且100以下之範圍、較佳為0.05以上且50以下之範圍、更佳為0.1以上且30以下之範圍。
相對於研磨粒100質量份而言，界面活性劑的含量，例如以20質量份以下為適當、較佳為15質量份以下、更佳為10質量份以下(例如6質量份以下)。由更良好地發揮界面活性劑之使用效果的觀點而言，相對於研磨粒100質量份而言，界面活性劑的含量，係以0.001質量份以上為適當、較佳為0.005質量份以上、更佳為0.01質量份以上(例如0.1質量份以上)。
或者，由組成之單純化等之觀點而言，此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，較佳亦能夠以實質上不含有界面活性劑的態樣來實施。
<關於濃縮液>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，於被供給至研磨對象物之前亦可為經濃縮之形態(亦即，研磨液之濃縮液的形態)。如此地經濃縮之形態的矽晶圓研磨用組成物，由製造、流通、保存等時的便利性或成本減低等之觀點而言為有利。濃縮倍率，例如以體積換算可為2倍以上且100倍以下左右，通常係5倍以上且50倍以下左右為適當。較佳之一態樣的矽晶圓研磨用組成物之濃縮倍率係10倍以上且40倍以下，例如為15倍以上且25倍以下。
如此地，濃縮液形態之矽晶圓研磨用組成物，能夠以於期望時間點稀釋而配製研磨液，且將該研磨液供給至研磨對象物之態樣來使用。上述稀釋典型而言，可藉由於上述濃縮液中添加前述水系溶劑並混合來進行。 又，上述水系溶劑為混合溶劑時，可僅添加該水系溶劑之構成成分當中之一部分成分來進行稀釋、亦能夠添加以與上述水系溶劑不同的含量比含有該等構成成分的混合溶劑來進行稀釋。又，如後述，於多劑型之矽晶圓研磨用組成物中，可於稀釋該等當中之一部分之劑後與其他劑混合而配製研磨液、亦可於混合複數種劑後，稀釋該混合物來配製研磨液。
上述濃縮液之NV，例如可為50質量%以下。就矽晶圓研磨用組成物之安定性(例如研磨粒之分散安定性)或過濾性等之觀點而言，通常濃縮液之NV，係以40質量%以下為適當、較佳為30質量%以下、更佳為20質量%以下，例如15質量%以下。又，就製造、流通、保存等時的便利性或成本減低等之觀點而言，濃縮液之NV，係以0.5質量%以上為適當、較佳為1質量%以上、更佳為3質量%以上，例如5質量%以上。
上述濃縮液中的含有醯胺基之聚合物的含量，例如可為3質量%以下。就矽晶圓研磨用組成物之過濾性或洗淨性等之觀點而言，通常，濃縮液中的含有醯胺基之聚合物的含量，較佳為1質量%以下、更佳為0.5質量%以下。又，濃縮液中的含有醯胺基之聚合物的含量，就製造、流通、保存等時的便利性或成本減低等之觀點而言，通常以1×10-3質量%以上為適當、較佳為5×10-3質量%以上、更佳為1×10-2質量%以上。
上述濃縮液中之研磨粒的含量，例如可為50 質量%以下。就矽晶圓研磨用組成物之安定性(例如研磨粒之分散安定性)或過濾性等之觀點而言，通常，濃縮液中之研磨粒的含量，較佳為45質量%以下、更佳為40質量%以下。於較佳之一態樣中，濃縮液中之研磨粒的含量可為30質量%以下、亦可為20質量%以下(例如15質量%以下)。又，由製造、流通、保存等時之便利性或成本減低等之觀點而言，濃縮液中之研磨粒的含量，例如可為0.5質量%以上、較佳為1質量%以上、更佳為3質量%以上(例如5質量%以上)。
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，可為一劑型、亦可為以二劑型為首的多劑型。例如，可混合含有矽晶圓研磨用組成物之構成成分當中的一部分成分之A液(例如含有研磨粒(例如二氧化矽粒子)、矽晶圓研磨促進劑與水之分散液)、與含有剩餘成分之B液(例如含含有醯胺基之聚合物的液體)，而構成為可用於研磨對象物之研磨。
<關於矽晶圓研磨用組成物中所含有之粒子>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物中，可含有研磨粒單質者、或吸附有研磨粒與含有醯胺基之聚合物而成者等，來作為粒子。上述粒子，例如可為研磨粒粒子，或於1個研磨粒粒子之表面吸附有聚合物之1分子或複數分子的形態、於1分子之聚合物吸附有2個以上之研磨粒粒子的形態、吸附有2個以上之研磨粒粒子與2分子以上之聚 合物的形態、於研磨粒及含有醯胺基之聚合物進一步吸附有矽晶圓研磨用組成物中之其他成分(例如界面活性劑)的形態等。
研磨對象物之研磨所用的矽晶圓研磨用組成物中，一般而言可認為混合存在有如上述例示之複數形態的粒子。於測定該矽晶圓研磨用組成物中之粒子的平均粒子徑時，可藉由該值變得大於研磨粒粒子之平均粒子徑的值，來確認吸附有研磨粒與含有醯胺基之聚合物而成之粒子存在於矽晶圓研磨用組成物中。
供給至研磨對象物之研磨液(工作漿料)中的粒子尺寸，例如，可藉由使用該研磨液作為測定樣品，進行基於動態光散射法之粒子徑測定來確認。該粒子徑測定，例如可使用日機裝股份有限公司製之粒子徑分布測定裝置、型式「UPA-UT151」來進行。依本發明者等人的探討，藉由使用由上述粒子徑測定所得之體積平均粒子徑DA為特定值以下(具體而言為80nm以下、較佳為70nm以下、更佳為68nm以下、特佳為65nm以下)的研磨液，相較於使用DA較大之研磨液而言，可顯著減低霧度及微小缺陷之數目(例如藉由微小缺陷檢查所檢出之微小缺陷的數目)。
上述體積平均粒子徑DA之下限，由微小缺陷數減低之觀點而言並無特殊限制。由研磨效果(例如霧度之減低、缺陷之去除等之效果)等之觀點而言，DA係以10nm以上為適當、較佳為20nm以上、更佳為30nm以 上。由以更高水準兼顧微小缺陷之減低與研磨效果的觀點而言，DA較佳為35nm以上、更佳為40nm以上。此處所揭示之技術之較佳的一態樣，可列舉DA為45nm以上之態樣。依照滿足該DA之研磨液，可效率良好地實現以特別高水準地兼顧了微小缺陷之減低與霧度之減低的研磨面。
該體積平均粒子徑DA，可藉由例如研磨粒之選擇(尺寸(DP1、DP2等)、形狀、粒子徑分布等)、含有醯胺基之聚合物之選擇(組成、Mw、Mw/Mn、分子構造等)、含有醯胺基之聚合物相對於研磨粒之使用量、有無界面活性劑之使用及使用時之種類或量等之選擇，來調節為所期望之數值範圍。
DA之測定，如上述所述，可將實際上供給至研磨對象物之濃度的矽晶圓研磨用組成物作為測定樣品來進行。又，大致而言，在維持各成分之比率之下，即使將NV於0.01質量%以上且5質量%以下左右、較佳為0.05質量%以上且0.5質量%以下左右、更佳為0.1質量%以上且0.5質量%以下之範圍內改變，則DA之值並不太變動。因此，實用上，例如藉由使研磨粒的含量成為約0.3質量%之濃度下所測定之DA值(亦即，使用上述濃度之矽晶圓研磨用組成物作為測定樣品所得之DA值)成為上述範圍，則不限於將該矽晶圓研磨用組成物以研磨粒濃度約0.3質量%之研磨液的形態使用於研磨的情況，即使將該矽晶圓研磨用組成物於其他之研磨粒濃度(例如，於0.01 質量%以上且5質量%以下左右的範圍且與約0.3質量%相異的濃度)使用的情況，亦可得到上述效果。再者，此處所稱之「約0.3」，係將有效數字之下一位數四捨五入時成為0.3之範圍，其係指0.25以上且未達0.35(例如0.34以下)之數值範圍。
測定樣品之pH，期望為與實際上供給至研磨對象物之矽晶圓研磨用組成物(研磨液)的pH不顯著相異的pH。例如，較佳為對於pH8.0以上且12.0以下(更佳為pH9.0以上且11.0以下、典型為pH10.0以上且10.5以下左右)之測定樣品測定DA。上述pH之範圍，較佳可適用於例如矽晶圓之最終磨光用的研磨用組成物。
矽晶圓研磨用組成物中之粒子之體積平均粒子徑DA與研磨粒之平均二次粒子徑DP2的關係，原理上為滿足DA/DP2≧1、典型而言為DA/DP2>1(較佳為DA/DP2≧1.05、更佳為DA/DP2≧1.08)。由更加良好地減低霧度及微小缺陷之觀點而言，DA/DP2較佳為2.00以下、更佳為1.50以下、又更佳為1.30以下。
矽晶圓研磨用組成物中之粒子之體積平均粒子徑DA與研磨粒之平均一次粒子徑DP1的關係，原理上為滿足DA/DP1≧1、典型而言為DA/DP1>1。雖無特殊限制，但就霧度減低等之觀點而言，較佳為DA/DP1≧1.30、更佳為DA/DP1≧1.50、特佳為DA/DP1>2.00。又，就霧度減低等之觀點而言，較佳為DA/DP1≦5.00、更佳為DA/DP1≦3.00、又更佳為DA/DP1≦2.50。
<關於矽晶圓研磨用組成物之配製>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物之製造方法，並無特殊限定。例如，使用翼式攪拌機、超音波分散機、乳化均質機(homomixer)等之周知的混合裝置，將矽晶圓研磨用組成物中所含的各成分混合即可。混合此等成分之態樣並無特殊限定，例如可將全部成分一次混合、亦能夠以適當設定之順序混合。
<關於研磨>
此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物，例如能夠以包含以下操作之態樣，而使用於研磨對象物之研磨。以下，說明使用此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物來研磨研磨對象物之方法的適合的一態樣。
亦即，準備含有此處所揭示之任一種矽晶圓研磨用組成物之研磨液(典型而言為漿料狀之研磨液，亦有稱為研磨漿料者)。準備上述研磨液，可包含對矽晶圓研磨用組成物施加濃度調整(例如稀釋)、pH調整等之操作來配製研磨液。或者，亦可將上述矽晶圓研磨用組成物直接作為研磨液使用。又，多劑型之矽晶圓研磨用組成物的情況時，準備上述研磨液，可包含混合該等之藥劑、於該混合之前稀釋1種或複數種藥劑、於該混合之後稀釋該混合物等。
接著，將該研磨液供給至研磨對象物，以一 般方法研磨。例如，進行矽晶圓之最終磨光的情況時，係將經研光步驟及預備磨光步驟之矽晶圓設置於一般的研磨裝置，通過該研磨裝置之研磨墊對上述矽晶圓之表面(研磨對象面)供給研磨液。典型而言，係一邊連續供給上述研磨液，同時將研磨墊對矽晶圓表面壓抵，使兩者相對移動(例如旋轉移動)。經過該研磨步驟，研磨對象物之研磨即結束。
再者，上述研磨步驟中使用之研磨墊並無特殊限定。例如，可使用不織布型、絨面革型等之任意者。
<關於潤洗>
經使用此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物來研磨之研磨對象物，可使用除了不含研磨粒以外，係含有與上述矽晶圓研磨用組成物相同成分之潤洗液來潤洗。換言之，使用矽晶圓研磨用組成物來研磨研磨對象物之方法，亦可具有使用除了不含研磨粒以外，係含有與上述矽晶圓研磨用組成物相同成分之潤洗液，來潤洗上述研磨對象物之步驟(潤洗步驟)。
藉由潤洗步驟，可減低研磨對象物之表面缺陷或霧度之原因的研磨粒等之殘留物。潤洗步驟可於磨光步驟與磨光步驟之間進行、亦可於最終磨光步驟之後且後述洗淨步驟之前來進行。藉由使用除了不含研磨粒以外，係含有與上述矽晶圓研磨用組成物相同成分之潤洗液來進行潤洗，可不阻礙吸附於矽晶圓表面之上述含有醯胺基之 聚合物的作用，進一步減低缺陷或霧度。
該潤洗液，典型而言可為含有矽晶圓研磨促進劑、含有醯胺基之聚合物與水的矽晶圓研磨用組成物(具體而言，係使用於矽晶圓研磨之潤洗的組成物。亦稱為潤洗用組成物)。關於該矽晶圓之潤洗用組成物的組成等，除了不含研磨粒以外，基本上係與上述矽晶圓研磨用組成物相同，因此此處不重複說明。
<關於洗淨>
又，使用此處所揭示之矽晶圓研磨用組成物所研磨之研磨對象物，典型而言係於研磨後(必要的話係於潤洗後)洗淨。該洗淨可使用適當的洗淨液進行。所使用之洗淨液並無特殊限定，例如可使用半導體等之領域中一般的SC-1洗淨液(氫氧化銨(NH4OH)、過氧化氫(H2O2)與水(H2O)之混合液。以下，將使用SC-1洗淨液來進行洗淨稱為「SC-1洗淨」)、SC-2洗淨液(HCl、H2O2與H2O之混合液)等。洗淨液之溫度，例如可為常溫以上且90℃以下左右。由提高洗淨效果之觀點而言，較佳可使用50℃以上且85℃以下左右的洗淨液。
以下，說明本發明相關之數個實施例，但並非意圖將本發明限定為該實施例所示者。再者，以下說明中，「份」及「%」，若無特別指明，係為質量基準。
<關於矽晶圓研磨用組成物之配製> (實施例1)
使用研磨粒、水溶性聚合物及氨水，得到研磨粒的含量為6.8%、水溶性聚合物的含量為0.16%、氨(NH3)的含量為0.2%之研磨用組成物的濃縮液。將該濃縮液以超純水稀釋為20倍，配製實施例1之研磨用組成物。
作為研磨粒，係使用平均一次粒子徑24nm、平均二次粒子徑46nm之膠體二氧化矽。上述平均一次粒子徑，係使用Micromeritics公司製之表面積測定裝置、商品名「Flow Sorb II 2300」所測定者。又，上述平均二次粒子徑，係使用日機裝股份有限公司製之粒子徑分布測定裝置、型式「UPA-UT151」所測定之體積平均二次粒子徑。
作為水溶性聚合物，係使用Mw為2.5×104之N-(2-羥基乙基)丙烯醯胺之聚合物(以下表述為「HEAA」)。
實施例1之研磨用組成物中之研磨粒的含量為0.34%、水溶性聚合物的含量為0.008%、氨(NH3)的含量為0.010%。該研磨用組成物之pH為10.1。
以該研磨用組成物(研磨粒濃度0.34%)為測定樣品，藉由日機裝股份有限公司製之粒子徑分布測定裝置、型式「UPA-UT151」，基於動態光散射法進行粒子徑測定。其結果，上述測定樣品中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為50nm。
(實施例2)
除了使用Mw為4.8×104之HEAA，且使研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為54nm以外，係與實施例1相同方式地配製實施例2之研磨用組成物。
(實施例3)
除了使用Mw為12×104之HEAA，且使研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為65nm以外，係與實施例1相同方式地配製實施例3之研磨用組成物。
(比較例1)
除了使用平均一次粒子徑35nm、平均二次粒子徑66nm之膠體二氧化矽作為研磨粒，且使研磨用組成物中之研磨粒的含量為0.46%、HEAA之Mw為2.5×104、研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為69nm以外，係與實施例1相同方式地配製比較例1之研磨用組成物。
(比較例2)
除了使用Mw 5×104之聚丙烯醯基嗎啉(以下記載為「PACMO」)以取代HEAA，且使研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為48nm以外，係與實施例1相同方式地配製比較例2之研磨用組成物。
(比較例3)
除了使用皂化度95莫耳%以上、Mw 1.3×104之聚乙烯醇(以下記載為「PVA」)以取代HEAA，且使研磨用組成物中之PVA的含量為0.017%、研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為46nm以外，係與實施例1相同方式地配製比較例3之研磨用組成物。
(比較例4)
除了使用Mw 5×104之聚乙烯基吡咯啶酮(以下記載為「PVP」)以取代HEAA，且使研磨用組成物中之PVP的含量為0.017%、研磨用組成物中所含之粒子之體積平均粒子徑DA為48nm以外，係與實施例1相同方式地配製比較例4之研磨用組成物。
<關於矽晶圓之研磨>
將上述各例之研磨用組成物直接作為研磨液使用，將矽晶圓表面以下述條件研磨。作為矽晶圓，係使用將進行粗研磨，直徑300mm、傳導型P型、結晶方位為<100>、阻抗率為0.1Ω．cm以上且未達100Ω．cm者，使用研磨漿料(Fujimi Incorporated股份有限公司製、商品名「GLANZOX 2100」)進行預備研磨，藉以將表面粗度調整為0.1nm以上且10nm以下者。
<研磨條件>
研磨機：岡本工作機械製作所股份有限公司製之葉片式研磨機、型式「PNX-332B」
研磨桌台：使用上述研磨機所具有之3桌台當中後段的2桌台，實施預備研磨後之最終研磨的第1段及第2段。
(以下條件係各桌台相同)
研磨荷重：15kPa
定盤旋轉速度：30rpm
研磨頭旋轉速度：30rpm
研磨時間：2分鐘
研磨液之溫度：20℃
研磨液之供給速度：2.0公升/分(使用恆定流)
<關於洗淨>
使用將氨水(NH4OH之濃度29質量%)、過氧化氫水(H2O2之濃度31質量%)與去離子水(DIW)，以氨水：過氧化氫水：去離子水=1：3：30(體積比)之比率混合的洗淨液，洗淨研磨後之矽晶圓(SC-1洗淨)。
更具體而言，係準備2個安裝有頻率950kHz之超音波振盪器之洗淨槽，於該等第1及第2洗淨槽各自中容納上述洗淨液，保持於60℃。而後將研磨後之矽晶圓，以使超音波振盪器作動之狀態浸漬於第1洗淨槽6分鐘後，以使超音波振盪器作動之狀態浸漬於容納有超純水之潤洗槽中進行潤洗，進一步以使超音波振盪器作動之狀 態浸漬於第2洗淨槽中6分鐘。
<關於霧度之測定>
對於洗淨後之矽晶圓表面，使用KLA-Tencor公司製之晶圓檢查裝置、商品名「Surfscan SP2」，以DWO模式測定霧度(單位為ppm)。將所得結果以比較例1之霧度值為100%，換算為相對值，示於表1。
<關於濕潤性之評估>
由卸載研磨後之矽晶圓後的矽晶圓表面之親水距離，評估研磨組成物之濕潤性。本評估中，係於研磨後之矽晶圓表面的親水距離，亦即上述卸載後之矽晶圓表面，以目視觀察自濕潤的區域外緣起至該矽晶圓之中心為止的直徑方向的最短距離，藉由該距離，由以下2個水準來評估濕潤性。所得結果示於表1之「濕潤性」欄。
A：親水距離為145mm以上且150mm以下。
C：親水距離為未達145mm。
如表1所示，實施例1~3及比較例1中，係使用HEAA(於主鏈具有構成單位A之含有醯胺基之聚合物)作為水溶性聚合物。使用HEAA作為水溶性聚合物時，使用平均二次粒子徑60nm以下之研磨粒的實施例1~3之研磨用組成物，相較於使用平均二次粒子徑66nm之研磨粒的比較例1而言，霧度減低效果優良。
另一方面，比較例2~4中，係使用HEAA以外之水溶性聚合物(PACMO、PVA、PVP)。該比較例2~4之研磨用組成物，雖研磨粒之平均二次粒子徑為60nm以下，但相較於比較例1而言，霧度有增大之傾向。由此，可知關於使平均二次粒子徑為60nm以下所致之霧度減低效果，於使用了HEAA(亦即於主鏈具有構成單位A之含有醯胺基之聚合物)時會特別有效地發揮。
換言之，可說藉由組合而應用研磨粒之平均二次粒子徑之規定、與於主鏈具有構成單位A之含有醯胺 基之聚合物，作為該組合所致之相乘效果，會實現霧度大幅減低的研磨用組成物。
再者，實施例1~3之研磨用組成物，相較於使用PACMO或PVA之比較例2、3而言，對矽晶圓之濕潤性良好。由濕潤性之觀點，亦以使用於主鏈具有構成單位A之含有醯胺基之聚合物為佳。
以上，詳細說明了本發明之具體例子，但此等僅為例示，並非限定申請專利範圍者。申請專利範圍記載之技術中，係包含將以上例示之具體例子進行各種變化、變更者。

Claims (7)

  1. 一種矽晶圓研磨用組成物，其係含有研磨粒、矽晶圓研磨促進劑、含有醯胺基之聚合物、與水，前述含有醯胺基之聚合物，係於主鏈具有來自下述通式(1)表示之單體的構成單位A，且前述研磨粒之平均二次粒子徑為10nm以上且60nm以下，且該組成物之pH為9.5~12.0， 再者，上述通式(1)中之R1為氫原子、碳數1以上6以下之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基、苯基、苄基、氯基、二氟甲基、三氟甲基或氰基；又，R2、R3，係相同或相異地，均為氫原子、碳數1以上18以下之烷基、烯基、炔基、芳烷基、烷氧基、烷氧基烷基、羥烷基、乙醯基或碳數6以上60以下之芳香族基，此等之中除了氫原子以外，係包含具有取代基者；惟，R2、R3兩者為氫原子者除外。
  2. 如請求項1之矽晶圓研磨用組成物，其中前述研磨粒之平均一次粒子徑為5nm以上且32nm以下。
  3. 如請求項1或2之矽晶圓研磨用組成物，其中所含有之粒子之體積平均粒子徑DA為10nm以上且80nm以下。
  4. 如請求項1或2之矽晶圓研磨用組成物，其中前述含有醯胺基之聚合物為非離子性。
  5. 如請求項1或2之矽晶圓研磨用組成物，其中前述通式(1)中之R1為氫原子或甲基。
  6. 如請求項1或2之矽晶圓研磨用組成物，其中前述通式(1)中之R2、R3，係相同或相異地，均為氫原子、碳數1以上3以下之烷基、羥烷基、烷氧基烷基或乙醯基(惟，R2、R3兩者為氫原子者除外)。
  7. 如請求項1或2之矽晶圓研磨用組成物，其中前述研磨粒為二氧化矽粒子。
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