表面处理组合物、表面处理方法和半导体基板的制造方法

申请号 CN202311256598.6 申请日 2023-09-27 公开(公告)号 CN117778117A 公开(公告)日 2024-03-29
申请人 福吉米株式会社; 发明人 德岛荣至; 吉野努;
摘要 本 发明 为 表面处理 组合物、表面处理方法和 半导体 基板 的制造方法。本发明提供能够充分去除残留于完成了 研磨 的研磨对象物表面的残渣且降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的手段。一种表面处理组合物,其包含下述(A)~(C)成分且pH超过7.0。(A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物,(B)成分:非离子性高分子,(C)成分:由式A‑COO‑NH4+(A为 碳 原子 数1以上且10以下的烷基或苯基)所示的缓冲剂。
权利要求

1.一种表面处理组合物,其包含下述(A)~(C)成分且pH超过7.0,
(A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物;
(B)成分:非离子性高分子;
‑ +
(C)成分:由式A‑COONH4所示的缓冲剂,其中A为原子数1以上且10以下的烷基或苯基。
2.根据权利要求1所述的表面处理组合物,其中,所述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物中包含的氮原子的数量为2个以上且4个以下。
3.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其中,所述非离子性高分子包含氮原子。
4.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其中,所述非离子性高分子包含羟基,所述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物中的伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计为2个以上。
5.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其中,所述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为由下述式(a)所示的哌嗪系化合物,
所述式(a)中,
1 2
R和R各自独立地为氢原子、伯基、或为任选被伯氨基~叔氨基中的任意者取代的碳原子数1以上且10以下的烷基。
6.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其中,所述非离子性高分子包含选自由聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷、聚丙烯酰胺、聚N‑乙烯基乙酰胺、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种。
7.根据权利要求5所述的表面处理组合物,其中,所述非离子性高分子包含选自由聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚N‑乙烯基乙酰胺组成的组中的至少1种,
所述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为由所述式(a)所示的哌嗪系化合物。
8.根据权利要求5所述的表面处理组合物,其中,所述非离子性高分子包含选自由聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种,所述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为由所述式(a)所示的哌嗪系化合物,
1 2
所述式(a)中,R和R 各自独立地为氢原子、或者被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基。
9.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其中,所述缓冲剂为乙酸铵。
10.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其pH超过9.0。
11.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其实质上不包含磨粒。
12.根据权利要求1或2所述的表面处理组合物,其还包含下述(D)成分,(D)成分:pH调节剂。
13.根据权利要求12所述的表面处理组合物,其中,所述pH调节剂为氨。
14.一种表面处理方法,其中,使用权利要求1~13中任一项所述的表面处理组合物,对具有‑硅键的完成了研磨的研磨对象物进行表面处理,降低所述完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度,且减少所述完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣。
15.根据权利要求14所述的表面处理方法,其为冲洗研磨处理方法或清洗处理方法。
16.一种半导体基板的制造方法,其中,完成了研磨的研磨对象物为完成了研磨的半导体基板,所述制造方法包括如下工序:
研磨工序,使用包含磨粒的研磨用组合物,对具有硅‑硅键的研磨前半导体基板进行研磨,由此得到完成了研磨的半导体基板;及
表面处理工序,使用权利要求1~13中任一项所述的表面处理组合物,降低所述完成了研磨的半导体基板的表面粗糙度,且减少所述完成了研磨的半导体基板的表面处的包含所述磨粒的残渣。

说明书全文

表面处理组合物、表面处理方法和半导体基板的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及表面处理组合物、表面处理方法和半导体基板的制造方法。

背景技术

[0002] 近些年,伴随着半导体基板表面的多层布线化,在制造装置时,利用了对半导体基板进行物理研磨使其平坦化的所谓化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)技术。CMP是使用包含、氧化、氧化铈等的磨粒、防腐剂表面活性剂等的研磨用组合物(浆料),对半导体基板等研磨对象物(被研磨物)的表面进行平坦化的方法,研磨对象物(被研磨物)是由硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅、金属等构成的布线、柱塞等。
[0003] CMP工序后的半导体基板表面大量残留有杂质(也称为异物或残渣)。杂质中包括CMP中使用的研磨用组合物来源的磨粒、金属、防腐剂、表面活性剂等有机物、作为研磨对象物的含硅材料、对金属布线、柱塞等进行研磨而产生的含硅材料、金属、进而由各种垫等产生的垫屑等有机物等。
[0004] 半导体基板表面被这些杂质污染时,有对半导体的电特性产生不良影响、装置的可靠性降低的可能性。因此,在CMP工序后导入清洗工序,从半导体基板表面去除这些杂质是理想的。
[0005] 作为这种清洗用组合物,例如日本特开2015‑189899号公报(对应于美国专利申请公开第2017/0175053号说明书,以下相同)公开了一种研磨用组合物,其包含:含有特定原子且分子量为100以上的有机化合物、pH调节剂和0~1质量%的磨粒。

发明内容

[0006] 根据日本特开2015‑189899号公报公开的研磨用组合物,能够充分去除残留于CMP后的研磨对象物表面的杂质。然而,随着对半导体基板的表面粗糙度要求的品质逐渐变高,寻求不仅能够充分去除位于半导体基板表面的异物(残渣),且能够降低表面粗糙度的技术。
[0007] 因此,本发明是鉴于上述情况而进行的,其目的在于,提供能够充分去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣且降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的手段。
[0008] 本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究。其结果发现:通过包含具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物、非离子性高分子和作为缓冲剂发挥作用的单羧酸铵的性表面处理组合物,从而解决上述课题,由此完成了本发明。
[0009] 即,用于实现上述目的的一个方式为一种表面处理组合物,其包含下述(A)~(C)成分且pH超过7.0。
[0010] (A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物;
[0011] (B)成分:非离子性高分子;
[0012] (C)成分:由式A‑COO‑NH4+(A为原子数1以上且10以下的烷基或苯基)所示的缓冲剂。

具体实施方式

[0013] 以下对发明的详情进行说明。需要说明的是,本发明不仅限于以下的方式,在权利要求的范围内可以进行各种改变。另外,通过将本说明书中记载的实施方式任意组合,从而能够形成其他实施方式。通过将本说明书中记载的实施方式任意组合,从而能够形成其他实施方式。
[0014] 在整个本说明书中,单数形式的表述只要没有特别声明,则应理解为还包括其复数形式的概念。因此,单数形式的冠词(例如,英语的情况为“a”、“an”、“the”等)只要没有特别声明,则应理解为还包括其复数形式的概念。另外,本说明书中使用的术语只要没有特别声明,则应理解为以该领域中通常使用的含义使用。因此,只要没有特别定义,则本说明书中使用的全部专业术语和科学技术术语具有与本发明所属领域的本领域技术人员通常所理解的含义相同。在发生矛盾时,本说明书(包括定义)优先。
[0015] 本发明的一个方式提供一种表面处理组合物,其包含下述(A)~(C)成分且pH超过7.0。
[0016] (A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物;
[0017] (B)成分:非离子性高分子;
[0018] (C)成分:由式A‑COO‑NH4+(A为碳原子数1以上且10以下的烷基或苯基)所示的缓冲剂。
[0019] 以下,有时也将具有上述构成的表面处理组合物称为“本发明的表面处理组合物”或“本发明的一个方式所述的表面处理组合物”。
[0020] 根据这种本发明的一个方式所述的表面处理组合物,能够充分去除残留于完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)表面的残渣(例如磨粒残渣、有机物残渣)。另外,能够降低完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)的表面粗糙度。
[0021] 本发明人等如下那样地推测通过这种构成能够去除完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣、进而能够降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的机理。
[0022] 本发明的表面处理组合物包含特定的(A)~(C)成分。其中可以认为:(A)成分具有包含氮原子的非芳香族杂环,因此,比较容易吸附于完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)的表面。并且,(A)成分吸附至完成了研磨的研磨对象物的表面,对构成完成了研磨的研磨对象物的各原子进行亲核攻击,使该原子形成的键(尤其是硅‑硅键)伸长而容易断裂。可推测:其结果,促进完成了研磨的研磨对象物表面的蚀刻,通过蚀刻而使完成了研磨的研磨对象物的表面剥落,同时去除残渣,其结果,能够减少残渣。
[0023] 此处,本发明人等发现:通过使用例等来提高表面处理组合物的pH(即设为碱性条件),也能够促进表面的蚀刻,但另一方面,存在完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度变大的问题。
[0024] 针对这种问题,可以认为:(A)成分如上所述地吸附至完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)的表面,如所谓保护膜那样地发挥作用,由此,促进对于该表面的均匀蚀刻(抑制局部蚀刻),有助于降低表面粗糙度。即,可推测:利用(A)成分来促进对于完成了研磨的研磨对象物的表面的均匀蚀刻,因此,能够降低表面粗糙度。
[0025] 另外可推测:作为(C)成分而包含的单羧酸铵(尤其是(C)成分中包含的单羧酸阴离子)与作为(A)成分的具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物发生相互作用,由此促进(A)成分吸附至完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)的表面。因此,在表面处理组合物不含(C)成分的情况下,(A)成分无法充分地吸附至完成了研磨的研磨对象物的表面,因此得不到上述效果,无法实现残渣和表面粗糙度的降低(后述比较例10和11)。
[0026] 进而可以认为:(B)成分与上述(A)成分同样地吸附至完成了研磨的研磨对象物的表面而如保护膜那样地发挥作用,进而促进均匀的蚀刻。因此,本发明的表面处理组合物通过不仅包含(A)成分还包含(B)成分,从而表面粗糙度的降低效果优异。并且,(B)成分会使完成了研磨的研磨对象物的表面的润湿性改善,容易在该表面形成分子膜。因此,不仅抑制疏水性的有机物残渣附着于完成了研磨的研磨对象物的表面,也能够防止有机物残渣的再附着。因此,根据本发明的表面处理组合物,能够高效地去除残渣。
[0027] 像这样,根据本发明,能够充分去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣且降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度。
[0028] 需要说明的是,上述机理基于推测,本发明完全不限定于上述机理。
[0029] 以下,详细说明本发明的实施方式,但本发明不仅仅限定于以下的实施方式,可以在权利要求书内进行各种改变。另外,本说明书中记载的实施方式可通过任意组合而制成其他实施方式。本说明书中,只要没有特别记载,操作和物性等的测定在室温(20℃以上且25℃以下)/相对湿度40%RH以上且50%RH以下的条件下进行。另外,“X和/或Y”是指包括X、Y各自和组合了它们的含义。
[0030] [残渣]
[0031] 本说明书中,残渣表示附着于完成了研磨的研磨对象物的表面的异物。残渣的例子没有特别限制,例如可列举出研磨对象物来源的残渣、后述的有机物残渣、研磨用组合物中包含的磨粒来源的微粒残渣(磨粒残渣)、微粒残渣和有机物残渣以外的成分所构成的残渣、微粒残渣和有机物残渣的混合物等其他残渣等。
[0032] 总残渣数不依赖于种类而表示全部残渣的总数。总残渣数可以使用晶圆缺陷检查装置进行测定。另外,残渣数表示特定的残渣总数。残渣数的测定方法的详情记载于后述的实施例
[0033] 本说明书中,有机物残渣表示:附着于完成了研磨的研磨对象物(表面处理对象物)表面的异物中由有机低分子化合物、高分子化合物等有机物、有机盐等构成的成分。
[0034] 附着于完成了研磨的研磨对象物的有机物残渣例如可列举出:由后述的研磨工序或冲洗研磨工序中使用的垫产生的垫屑、或研磨工序中使用的研磨用组合物或冲洗研磨工序中使用的表面处理组合物中包含的添加剂来源的成分等。
[0035] 需要说明的是,由于有机物残渣与其他异物的颜色和形状存在大幅不同,因此判断异物是否为有机物残渣时可以通过SEM观察以目视来进行。另外,判断异物是否为有机物残渣时也可以根据需要利用基于能量色散型X射线分析装置(EDX)的元素分析进行判断。有机物残渣数可以使用晶圆缺陷检查装置、和SEM或EDX元素分析进行测定。
[0036] [完成了研磨的研磨对象物]
[0037] 本说明书中,完成了研磨的研磨对象物是指研磨工序中经研磨后的研磨对象物。作为研磨工序,没有特别限制,优选为CMP工序。
[0038] 作为本发明的一个方式所述的完成了研磨的研磨对象物中包含的材料,没有特别限定,但从通过(A)成分的吸附促进充分蚀刻且容易获得本发明效果的观点出发,优选为Si系材料。作为Si系材料,可列举出例如包含硅‑硅键的材料(硅材料)、包含氮‑硅键的材料、包含氧‑硅键的材料等。需要说明的是,完成了研磨的研磨对象物可以由上述材料中的多种材料构成。
[0039] 这些之中,从更显著地获得本发明的一个方式所述的表面处理组合物的效果的方面出发,完成了研磨的研磨对象物中包含的材料优选为包含硅‑硅键的材料(硅材料)。即,本发明的一个方式所述的表面处理组合物优选用于具有由包含硅‑硅键的材料(硅材料)形成的表面的基板的表面处理。
[0040] 此处,作为包含硅‑硅键的材料,可列举出多晶硅(多晶质硅)、非晶硅(非晶质硅)、单晶硅等。这些材料可以掺杂有杂质。此时,杂质可以为n型、p型中的任意者,作为p型杂质的例子,可列举出(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)等第13族元素,作为n型杂质的例子,可列举出磷(P)、砷(As)、铋(Bi)、锑(Sb)等第15族元素。
[0041] 包含硅‑硅键的材料(硅材料)优选包含选自由多晶硅、非晶硅和单晶硅组成的组中的至少1种材料。从能够更显著地获得本发明效果的观点出发,包含硅‑硅键的材料(硅材料)更优选为多晶硅、非晶硅或单晶硅。即,本发明的一个方式所述的表面处理组合物特别优选用于具有由多晶硅、非晶硅或单晶硅形成的表面的基板(完成了研磨的研磨对象物)的表面处理。进而,从容易促进蚀刻、进一步提高表面粗糙度的降低效果的方面出发,本发明的一个方式所述的表面处理组合物最优选用于具有由多晶硅或非晶硅形成的表面的基板(完成了研磨的研磨对象物)的表面处理。
[0042] [表面处理组合物]
[0043] 本发明的一个方式所述的表面处理组合物用于减少完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣。另外,本发明的表面处理组合物用于降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度。
[0044] 本说明书中,也将作为(A)成分的具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物简称为“本发明的环式胺化合物”或“环式胺化合物”。另外,也将作为(B)成分的非离子性高分子简‑ +称为“本发明的非离子性高分子”或“非离子性高分子”。也将作为(C)成分的由式A‑COONH4(A为碳原子数1以上且10以下的烷基或苯基)所示的缓冲剂简称为“本发明的缓冲剂”或“本发明的单羧酸铵”或“单羧酸铵”。
[0045] <(A)成分>
[0046] 本发明的一个方式所述的表面处理组合物中,作为(A)成分,包含具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物。
[0047] 本说明书中,“含氮非芳香族杂环”是指:至少包含氮原子和碳原子作为环的构成元素的非芳香族性环状结构。此处,“非芳香族性”表示不具有“芳香族性”也不具有“反芳香族性”。即,“非芳香族杂环”表示不具有芳香族性也不具有反芳香族性的非芳香族性的杂环。需要说明的是,“反芳香族性”表示具有呈现平面的环状结构,构成环状结构的原子全部构成共轭π电子系,该共轭π电子系具有4n个(其中,n为1以上的整数)π电子。
[0048] 从更显著地获得本发明的一个方式所述的表面处理组合物的效果的方面出发,环式胺化合物中包含的含氮非芳香族杂环优选为含氮脂肪族杂环,更优选为单环性含氮脂肪族杂环。
[0049] 关于“含氮非芳香族杂环”,其成环原子数没有特别限定,优选为5以上,更优选为6以上。其上限也没有特别限定,优选为10以下,更优选为8以下。此处,“成环原子数”表示原子键合成环状而得到的结构(例如单环、稠环和环集合)的化合物(杂环化合物)的构成该环自身的原子的数量。不构成环的原子(例如将构成环的原子的键终结的氢原子)、该环被取代基取代时的取代基中所包含的原子不包括在成环原子数内。例如,哌嗪环的成环原子数为6。
[0050] 本发明的环式胺化合物中包含的氮原子的数量没有特别限定,优选为2个以上,更优选为3个以上。通过具有多个氮原子,从而环式胺化合物容易吸附至完成了研磨的研磨对象物的表面而促进均匀的蚀刻,进一步提高残渣和表面粗糙度的减少效果。另外,其上限也没有特别限定,优选为5以下,更优选为4以下。通过设为这种上限,从而在使用本发明的表面处理组合物后的后清洗处理中,能够容易地去除(A)成分自身。另外,环式胺化合物对于完成了研磨的研磨对象物表面的亲核攻击适度受到限制,其结果,可抑制过度的蚀刻,能够进一步降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度。
[0051] 因此,具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物中包含的氮原子的数量优选为2个以上且4个以下,更优选为3个。需要说明的是,“环式胺化合物中包含的氮原子”是指:在含氮非芳香族杂环中包含的氮原子的基础上,也包括在含氮非芳香族杂环上进行取代的取代基中包含的氮原子。因此,含氮非芳香族杂环中和该环结构上取代的取代基中分别存在的氮原子的数量的总数优选落入上述范围内。
[0052] 本发明的环式胺化合物中包含的氮原子的形态没有特别限定,可以为叔氮原子、仲氮原子、伯氮原子中的任意者,另外,可以不键合于碳原子。即,本发明的环式胺化合物中,氮原子所键合的碳原子数可以为0~3个中的任意者。本说明书中,“叔氮原子”是指键合有3个碳原子的氮原子。同样地,“仲氮原子”是指键合有2个碳原子的氮原子,“伯氮原子”是指键合有1个碳原子的氮原子。
[0053] 从能够以良好的平衡提高降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的效果和减少该表面的残渣的效果出发,一个实施方式中,本发明的环式胺化合物中包含的伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计优选为2个以上。即,本发明的环式胺化合物优选为具有2个以上伯氮原子的形态、具有2个以上仲氮原子的形态、或者具有1个以上伯氮原子和1个以上仲氮原子的形态中的任意者,更优选为具有2个以上伯氮原子的形态、或者具有1个以上伯氮原子和1个以上仲氮原子的形态,特别优选为具有1个以上伯氮原子和1个以上仲氮原子的形态。像这样,若环式胺化合物具有伯/仲氮原子,则如后所述那样,尤其是将具有羟基(‑OH)的非离子性高分子用作(B)成分时,进一步提高残渣的减少效果。需要说明的是,伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计的上限没有特别限定,作为一例,优选为5以下,更优选为4以下,特别优选为3以下。
[0054] 其他实施方式中,本发明的环式胺化合物优选具有各为1个以上的伯氮原子、仲氮原子和叔氮原子。需要说明的是,这些氮原子数的上限没有特别限定,作为一例,伯氮原子数的上限、仲氮原子数的上限和叔氮原子数的上限分别优选为3个以下。进而,从同样的观点出发,环式胺化合物更优选具有各为1个的伯氮原子、仲氮原子和叔氮原子。像这样可推测:环式胺化合物通过具有多个键合形态不同的氮原子,从而对完成了研磨的研磨对象物表面的蚀刻得以进一步促进,进一步提高残渣的减少效果。
[0055] 从促进完成了研磨的研磨对象物的表面的蚀刻、进一步减少残渣的观点出发,在环式胺化合物中,含氮非芳香族杂环中存在的氮原子的数量优选为1个以上,更优选为2个以上。另一方面,其上限没有特别限定,与上述同样地,从(A)成分自身的去除性的观点出发,含氮非芳香族杂环中存在的氮原子的数量优选为3个以下。
[0056] 因此,在(A)成分中,含氮非芳香族杂环中包含的氮原子的数量优选为1个以上且3个以下,更优选为2个。
[0057] 这种环式胺化合物之中,作为(A)成分的环式胺化合物优选具有选自由吡咯烷骨架、哌啶骨架、哌嗪骨架和二氮杂环庚烷骨架组成的组中的至少1种,更优选具有哌嗪骨架。
[0058] 作为具有哌嗪骨架的环式胺化合物,可列举出例如无水哌嗪、哌嗪六水合物、1‑甲基哌嗪、2‑甲基哌嗪、1‑乙基哌嗪、2‑乙基哌嗪、1‑(正丙基)哌嗪、2‑(正丙基)哌嗪、1‑异丙基哌嗪、1‑烯丙基哌嗪、1‑(正丁基)哌嗪、1‑异丁基哌嗪、1‑羟基乙氧基乙基哌嗪、1‑苯基哌嗪、1‑氨基哌嗪、1‑氨基‑4‑甲基哌嗪、1‑(2‑羟乙基)哌嗪、1‑哌嗪甲酸乙酯、1‑甲酰基哌嗪、1‑乙酰基哌嗪、1‑环戊基哌嗪、1‑环己基哌嗪、1‑(2‑甲氧基乙基)哌嗪、1‑胡椒基哌嗪、1‑(二苯基甲基)哌嗪、2‑哌嗪、1‑甲基‑3‑苯基哌嗪、1,4‑双(3‑氨基丙基)哌嗪、1‑(2‑二甲基氨基乙基)‑4‑甲基哌嗪、1‑(2‑氨基乙基)哌嗪(氨基乙基哌嗪:AEP)、1,4‑双(3‑氨基丙基)哌嗪、1,4‑二甲基哌嗪、2,5‑二甲基哌嗪、2,6‑二甲基哌嗪、1,4‑二乙基哌嗪、1,4‑二甲基哌嗪‑2‑酮、1,4‑二乙基哌嗪‑2‑酮、1,4‑二甲酰基哌嗪、1‑(4‑氨基苯基)‑4‑甲基哌嗪、1,
4‑二乙酰基‑2,5‑哌嗪二酮、1‑甲基‑4‑(1,4’‑联哌嗪‑4‑基)哌嗪、1‑(4‑氨基苯基)‑4‑(4‑甲氧基苯基)哌嗪、1,4‑二甲基哌嗪‑2,3‑二酮、哌嗪‑2‑甲酸等。这些哌嗪化合物可以单独使用1种,或者,也可以组合使用2种以上。一个实施方式中,(A)成分优选包含选自由无水哌嗪、1‑乙基哌嗪、1‑氨基‑4‑甲基哌嗪、1,4‑双(3‑氨基丙基)哌嗪、1‑(2‑二甲基氨基乙基)‑
4‑甲基哌嗪和1‑(2‑氨基乙基)哌嗪(氨基乙基哌嗪)组成的组中的至少1种。
[0059] 进而,从能够以良好的平衡提高降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的效果和减少该表面的残渣的效果出发,本发明的具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物优选为下述式(a)所示的哌嗪系化合物。
[0060]
[0061] 上述式(a)中,
[0062] R1和R2各自独立地为氢原子、伯氨基(‑NH2)、或为任选被伯氨基~叔氨基中任意者取代的碳原子数1以上且10以下的烷基。
[0063] 上述式(a)中,R1和R2彼此任选相同或不同。另外,作为R1和R2的碳原子数1以上且10以下的烷基可以为直链状,也可以为支链状,还可以为环状。
[0064] 作为直链状烷基的具体例,可列举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基。
[0065] 作为支链状烷基的具体例,可列举出异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、叔戊基、新戊基、1,2‑二甲基丙基、异己基、1,3‑二甲基丁基、1‑异丙基丙基、1,2‑二甲基丁基、1,4‑二甲基戊基、3‑乙基戊基、2‑甲基‑1‑异丙基丙基、1‑乙基‑3‑甲基丁基、2‑乙基己基、3‑甲基‑1‑异丙基丁基、2‑甲基‑1‑异丙基、1‑叔丁基‑2‑甲基丙基、异癸基等。
[0066] 作为环状(脂环式)烷基的具体例,可列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等碳原子数3以上且10以下的环烷基。
[0067] 其中,作为R1和R2的烷基,均优选为直链状或支链状,更优选为直链状。
[0068] 关于上述烷基,从减少有机物残渣的观点出发,碳原子数的上限优选为8以下,更优选为6以下,进一步优选为5以下,特别优选为3以下。另一方面,碳原子数的下限优选为21 2
以上。因此,作为一例,作为R和R 的烷基的碳原子数优选为1以上且8以下,更优选为1以上且6以下,进一步优选为1以上且5以下,特别优选为1以上且3以下,最优选为2。
[0069] 上述烷基任选被伯氨基~叔氨基中的任意者取代,也可以未经取代。需要说明的是,在本说明书中,“伯氨基”是指‑NH2。同样地,“仲氨基”是指:在氮原子上具有各为1个的氢原子和有机基团,且构成该有机基团的1个碳原子与上述氮原子的键为单键的结构的官A A能团(‑NHR;其中,R表示有机基团)。另外,同样地,“叔氨基”是指:在氮原子上具有2个相同或不同的有机基团,且构成各有机基团的1个碳原子与上述氮原子的键均为单键的结构的B C B C
官能团(‑N(R)(R);其中,R 和R各自独立地表示有机基团)。需要说明的是,作为构成上述A A B C B C
仲氨基(‑NHR)的R以及构成上述叔氨基(‑N(R)(R))的R和R的有机基团是指包含碳原子的基团。
[0070] 上述RA、RB或RC各自独立地优选为基,更优选为烷基或芳基,更优选为烷基。
[0071] 作为上述RA、RB和RC的烷基的碳原子数没有特别限定,从(A)成分自身的去除性优异的观点出发,优选为1以上且10以下。此处,碳原子数1以上且10以下的烷基可以为直链1 2
状,也可以为支链状,还可以为环状,这种烷基的各具体例可列举出与针对作为上述R和R的烷基而列举的具体例相同的基团。
[0072] 作为具有上述烷基的仲氨基,可列举出例如甲基氨基、乙基氨基、正丙基氨基、正丁基氨基、异丁基氨基、正己基氨基、正庚基氨基、正辛基氨基、正壬基氨基、正癸基氨基等碳原子数1以上且10以下的烷基氨基。另外,作为具有上述那样的烷基的叔氨基,可列举出例如二甲基氨基、二乙基氨基、二正丙基氨基、二正丁基氨基、甲基乙基氨基等碳原子数2以上且20以下的二烷基氨基。
[0073] 上述式(a)中,作为R1和R2的烷基被伯氨基~叔氨基中的任意者取代时,该烷基优选被伯或叔氨基取代,更优选被伯氨基取代。
[0074] 其中,上述式(a)中,R1和R2各自独立地优选为氢原子、伯氨基(‑NH2)、或为任选被1 2
伯氨基或叔氨基取代的碳原子数1以上且5以下的烷基。另外,R和R各自独立地更优选为氢原子、伯氨基(‑NH2)、或为任选被伯氨基(‑NH2)或二烷基氨基取代的碳原子数1以上且5以下
1 2
的烷基。进而,R和R各自独立地进一步优选为氢原子、伯氨基(‑NH2)、或为任选被伯氨基取
1 2
代的碳原子数1以上且5以下的烷基。另外,R和R 各自独立地更进一步优选为氢原子、伯氨
1 2
基(‑NH2)、或为任选被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基。另外,R和R各自独立
1
地特别优选为氢原子、或为任选被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基。另外,R 和
2
R各自独立地最优选为氢原子、或者被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基。
[0075] 本发明的环式胺化合物的分子量没有特别限定,优选小于1,000,更优选为500以下,进一步优选为300以下,更进一步优选为230以下,特别优选为180以下,最优选为150以下。另一方面,分子量的下限没有特别限定,优选为50以上,更优选为60以上,特别优选为80以上,最优选为100以上。作为一例,环式胺化合物的分子量优选为50以上且小于1,000,更优选为60以上且500以下,进一步优选为80以上且300以下,更进一步优选为80以上且230以下,特别优选为100以上且180以下,最优选为100以上且150以下。
[0076] 需要说明的是,环式胺化合物(低分子量化合物)的分子量可利用气相色谱‑质谱分析(GC‑MS)法等公知方法进行测定。另外,通过利用NMR等方法来确定该化合物的结构,并根据该结构来进行计算,从而能够确定分子量。
[0077] 可用作(A)成分的环式胺化合物可通过合成来制造,或者,也可以为市售品。作为(A)成分的环式胺化合物可以单独使用1种,或者,也可以组合使用2种以上。
[0078] 表面处理组合物中的(A)成分的含量根据所使用的(A)成分的种类、期望效果来适当设定。将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(A)成分的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.005质量%以上,特别优选为0.01质量%以上。另外,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),表面处理组合物中的(A)成分的含量上限优选为0.5质量%以下,更优选为0.3质量%以下,特别优选为0.1质量%以下。通过设为这种上限值,从而抑制(A)成分自身成为残渣,能够高效地去除残渣。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(A)成分的含量为0.001质量%以上且0.5质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(A)成分的含量为
0.005质量%以上且0.3质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(A)成分的含量为0.01质量%以上且0.1质量%以下。需要说明的是,表面处理组合物包含2种以上的(A)成分时,(A)成分的含量是指它们的总量。
[0079] <(B)成分>
[0080] 本发明的表面处理组合物包含非离子性高分子作为(B)成分。此处所谓的“非离子性高分子”是指在分子内不具有羧酸基、磺酸基、磷酸基等阴离子性基团、氨基、季铵基等阳离子性基团的高分子。
[0081] 当表面处理组合物包含阴离子性高分子来代替(B)成分的情况下,上述(A)成分与阴离子性高分子发生聚集,导致难以制备各成分均匀分散的表面处理组合物。另外,当表面处理组合物包含聚乙烯亚胺等阳离子性高分子来代替(B)成分的情况下,在碱性条件下(即,在pH超过7.0的条件下)带负电的完成了研磨的研磨对象物的表面与阳离子性高分子进行离子键合,由此形成保护膜,因此,不会进行充分的蚀刻,难以减少残渣和表面粗糙度。
[0082] 对于这些高分子而言,非离子性高分子不会损害上述(A)成分对于完成了研磨的研磨对象物、磨粒残渣、有机物残渣等的ζ电位的控制(使其带正电),使完成了研磨的研磨对象物的表面的润湿性改善,由此能够促进完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣的去除(抑制有机物残渣等的附着、再附着)。
[0083] 非离子性高分子是具有相同的(均聚物;homopolymer)或彼此不同的(共聚物;copolymer)重复结构单元的高分子,典型地可以是重均分子量(Mw)为1000以上的化合物。
非离子性高分子为共聚物时的共聚物的方式可以是嵌段共聚物、无规共聚物、接枝共聚物、交替共聚物中的任意者。
[0084] 作为非离子性水溶性高分子的例子,例如可列举出聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚N‑乙烯基乙酰胺、多胺类、聚乙烯醚类(聚乙烯甲醚、聚乙烯乙醚、聚乙烯异丁醚等)、聚甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、羟乙基纤维素等水溶性的多糖类、藻酸多元醇酯、水溶性脲树脂、糊精衍生物酪蛋白等。另外,不仅可以使用具有这种主链结构者,而且还可以适宜使用在侧链具有非离子性聚合物结构的接枝共聚物。进而,也可以使用乙烯‑乙烯醇共聚物、丁烯二醇‑乙烯醇共聚物之类的共聚物。这些非离子性高分子可以单独使用1种,或者,也可以组合使用2种以上。
[0085] 这些之中,从进一步提高去除残渣的效果的观点出发,作为非离子性高分子,优选包含(1)含有氮原子的非离子性高分子和/或(2)含有羟基的非离子性高分子。
[0086] 作为上述(1)和(2)的非离子性高分子的适合例,可列举出以下的高分子:聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚N‑乙烯基乙酰胺、聚乙二醇、羟乙基纤维素、丁二醇‑乙烯醇共聚物等。因此,一个实施方式中,作为(B)成分的非离子性高分子优选包含选自由聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚N‑乙烯基乙酰胺、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种。进而,其他实施方式中,非离子性高分子优选包含选自由聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚N‑乙烯基乙酰胺组成的组中的至少1种。进而,其他实施方式中,非离子性高分子优选包含聚乙烯醇或聚乙烯基吡咯烷酮。进而,另一个实施方式中,非离子性高分子优选包含聚乙烯基吡咯烷酮。这些非离子性高分子容易吸附至完成了研磨的研磨对象物(尤其是包含硅‑硅键的完成了研磨的研磨对象物)的表面,因此,容易形成水分子膜。其结果,可特别有效地抑制有机物残渣的附着/再附着,去除残渣的效果进一步提高。
[0087] 关于作为非离子性高分子而优选为上述(1)和(2)的非离子性高分子的理由,可以如下那样地考虑。
[0088] 在使用如上述(1)那样包含氮原子的非离子性高分子的情况下,该非离子性高分子中包含的氮原子与存在于具有由硅材料形成的表面的基板(完成了研磨的研磨对象物)表面的羟基(‑OH)容易分别被极化为正(δ+)、负(δ‑),因此,上述非离子性高分子容易吸附至具有由硅材料形成的表面的基板(完成了研磨的研磨对象物)的表面。因此可以认为:容易形成上述那样的水分子膜,其结果,能够有效地抑制有机物残渣的附着、再附着。因此,本发明的一个实施方式中,非离子性高分子优选包含氮原子。另外,本发明的一个实施方式中,更优选的是,非离子性高分子包含选自由聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚N‑乙烯基乙酰胺组成的组中的至少1种,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)为上述式(a)所示的哌嗪系化合物。进而,本发明的一个实施方式中,更优选的是,非离子性高分子包含聚乙烯基吡咯烷酮和/或聚N‑乙烯基乙酰胺,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)为上述式(a)所示的哌嗪系化合物。进而,本发明的一个实施方式中,更优选的是,非离子性高分子包含聚乙烯基吡咯烷酮,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)为上述式(a)所示的哌嗪系化合物。进而,上述各实施方式中,上述式(a)所示的哌嗪系化合物的优选形态援用<(A)成分>一项中记载的形态。
[0089] 可以认为:在使用如上述(2)那样包含羟基(‑OH)的非离子性高分子的情况下,该非离子性高分子比较容易吸附至具有由硅材料形成的表面的基板(完成了研磨的研磨对象物)的表面,因此,容易形成上述那样的水分子膜,其结果,能够有效地抑制有机物残渣的附着、再附着。此处,本发明人等发现:在上述(2)的形态中使用特定的(A)成分的情况下,尤其是减少残渣的效果提高。具体而言,在使用包含羟基(‑OH)的非离子性高分子的情况下,通过使用伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计为2以上的环式胺化合物作为(A)成分,从而能够得到优异的减少残渣的效果。
[0090] 上述(2)的形态中,关于(A)成分优选为具有上述结构的环式胺化合物的理由,可以如下那样地考虑。
[0091] 若(A)成分中包含伯氮原子/仲氮原子,则这些氮原子容易被极化为负(δ‑),键合于氮原子的氢原子容易被极化为正(δ+)。并且可以认为:与叔氮原子相比,伯氮原子/仲氮原子的这种极化更大。
[0092] 另一方面,可以认为:(B)成分中包含的羟基(‑OH)中,氧原子被极化为负(δ‑)、氢原子被极化为正(δ+)。如此,(B)成分的羟基(尤其是氢原子)容易吸附至(A)成分中包含的伯氮原子/仲氮原子,其结果,借助吸附在完成了研磨的研磨对象物上的(A)成分,(B)成分也容易吸附在完成了研磨的研磨对象物上。即,利用具有合计为2个以上的伯氮原子和/或仲氮原子的(A)成分,(B)成分在完成了研磨的研磨对象物的表面容易形成水分子膜(保护膜)。因此可以认为:完成了研磨的研磨对象物的表面润湿性进一步改善,能够有效地抑制有机物残渣的附着、再附着。需要说明的是,上述机理基于推测,本发明完全不限定于上述机理。
[0093] 因此,本发明的一个实施方式中,优选的是,非离子性高分子包含羟基,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)的伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计为2个以上。此处,该实施方式中,环式胺化合物的优选形态援用在<(A)成分>一项中记载的形态。作为一例,优选的是,非离子性高分子包含羟基,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)具有2个以上伯氮原子的形态或者具有1个以上伯氮原子和1个以上仲氮原子的形态,更优选为具有1个以上伯氮原子和1个以上仲氮原子的形态。进而,上述各实施方式中,非离子性高分子优选包含选自由聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种。
[0094] 进而,本发明的一个实施方式中,优选的是,非离子性高分子包含选自由聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种,且具有含氮非1 2
芳香族杂环的环式胺化合物为上述式(a)中的R 和R各自独立地为氢原子或被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基的哌嗪系化合物。进而,本发明的一个实施方式中,优选的是,非离子性高分子包含聚乙烯醇和/或聚乙二醇,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合
1 2
物为上述式(a)中的R 和R各自独立地为氢原子或被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基的哌嗪系化合物。进而,本发明的一个实施方式中,优选的是,非离子性高分子包含
1 2
聚乙烯醇,且具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为上述式(a)中的R和R各自独立地为氢原子或被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基的哌嗪系化合物。
[0095] 非离子性高分子的重均分子量(Mw)的下限优选为1,000以上、更优选为3,000以上、进一步优选超过5,000、特别优选为8,000以上、最优选超过10,000。另外,非离子性高分子的重均分子量(Mw)的上限优选为1,000,000以下、更优选为100,000以下、进一步优选为80,000以下、特别优选为50,000以下、最优选小于50,000。作为一例,非离子性高分子的重均分子量(Mw)优选为1,000以上且1,000,000以下、更优选为3,000以上且100,000以下、进一步优选超过5,000且为80,000以下、特别优选为8,000以上且50,000以下、最优选超过10,
000且小于50,000。
[0096] 需要说明的是,非离子性高分子的重均分子量(Mw)可以作为利用了凝胶渗透色谱法(GPC)的聚乙二醇换算的值而测定,测定方法的详情记载于后述的实施例中。
[0097] 可以用作(B)成分的非离子性高分子可以通过合成而制造,或者也可以是市售品。作为市售品的例子,可列举出JMR(注册商标)‑10HH、JMR(注册商标)‑3HH(均为JAPAN VAM&POVAL CO.,LTD.)、PITZCOL(注册商标)K30A、K30L(均为第一工业制药株式会社)、CMC Daicel(注册商标)1150、1170(均为DAICEL MIRAIZU LTD.)、GE191‑104、107(均为昭和电工公司)等。
[0098] 作为(B)成分的非离子性高分子可以单独使用1种,或者也可以组合使用2种以上。
[0099] 表面处理组合物中的(B)成分的含量根据所使用的(B)成分的种类、期望效果来适当设定。将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(B)成分的含量优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.01质量%以上,特别优选为0.03质量%以上。另外,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),表面处理组合物中的(B)成分的含量上限优选为1.5质量%以下,更优选为1.0质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下,特别优选为0.3质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(B)成分的含量为0.0001质量%以上且1.5质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(B)成分的含量为0.001质量%以上且1.0质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(B)成分的含量为0.01质量%以上且0.5质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(B)成分的含量为0.03质量%以上且0.3质量%以下。需要说明的是,在表面处理组合物包含2种以上(B)成分的情况下,(B)成分的含量是指它们的总量。
[0100] 代替上述成分或者在上述成分的基础上,表面处理组合物中的(A)成分与(B)成分的混合比根据所使用的(A)成分、(B)成分的种类以及期望效果来适当设定。(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)优选为0.01以上、更优选为0.05以上、进一步优选为0.1以上、特别优选超过0.1。(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)优选为10以下、更优选为5以下、进一步优选为3以下、特别优选小于3。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)为0.01以上且10以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)为0.05以上且5以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)为0.1以上且3以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(B)成分的混合比((A)成分/(B)成分含有比)(质量比)超过0.1且小于3。
[0101] <(C)成分>
[0102] 本发明的表面处理组合物除上述(A)和(B)成分之外包含(C)成分。(C)成分包含由‑ +式:A‑COONH4所示的缓冲剂(单羧酸铵)。本说明书中,“缓冲剂”是指为了使pH保持恒定而对表面处理组合物(溶液)赋予缓冲作用的物质。
[0103] (C)成分可以包含上述式:A‑COO‑NH4+所示的缓冲剂以外的成分(例如,公知的缓冲‑ +剂),从基于本发明的效果进一步改善等的观点出发,(C)成分优选由上述式:A‑COO NH4 所‑ +
示的缓冲剂构成((C)成分为上述式:A‑COONH4所示的缓冲剂)。由于(C)成分的存在而能够有效地去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣。另外,能够将完成了研磨的研磨‑ +
对象物的表面粗糙度抑制得低。即,本发明的优选形态中,(C)成分由上述式A‑COONH4 所示‑ +
的缓冲剂构成((C)成分为由上述式A‑COONH4所示的缓冲剂)。
[0104] 上述式A‑COO‑NH4+中,A为碳原子数1以上且10以下的烷基或苯基。此处,作为烷基,1 2
可例示出与针对作为上述式(a)的R 和R的烷基而列举出的具体例相同的烷基。这些当中,从基于本发明的效果进一步改善等的观点出发,A优选为碳数1以上且8以下的直链状或支链的烷基,更优选为碳数1以上且3以下的直链状或支链的烷基,进一步优选为甲基(乙酸铵)或乙基(丙酸铵),特别优选为甲基(乙酸铵)。即,本发明的优选的方式中,缓冲剂由A为‑ +
碳数1以上且8以下的直链状或支链的烷基的上述式:A‑COO NH4表示。本发明的更优选的方‑ +
式中,缓冲剂由A为碳数1以上且3以下的直链状或支链的烷基的上述式:A‑COONH4表示。本‑ +
发明的进一步优选的方式中,缓冲剂由A为甲基或乙基的上述式:A‑COONH4表示(缓冲剂为乙酸铵或丙酸铵)。本发明的特别优选的方式中,缓冲剂为乙酸铵。
[0105] 表面处理组合物中的(C)成分的含量根据所使用的(C)成分的种类、期望效果来适当设定。将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(C)成分的含量优选为0.001质量%以上,更优选为0.005质量%以上,特别优选为0.01质量%以上。另外,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),表面处理组合物中的(C)成分的含量上限优选为0.5质量%以下,更优选为0.3质量%以下,特别优选为0.1质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(C)成分的含量为0.001质量%以上且0.5质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(C)成分的含量为0.005质量%以上且0.3质量%以下。本发明的一个实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),(C)成分的含量为0.01质量%以上且0.1质量%以下。需要说明的是,表面处理组合物包含2种以上(C)成分的情况下,(C)成分的含量是指它们的总量。
[0106] 代替上述成分或者在上述成分的基础上,表面处理组合物中的(A)成分与(C)成分的混合比根据所使用的(A)成分、(C)成分的种类以及期望效果来适当设定。(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)优选为0.01以上、更优选为0.1以上、进一步优选为0.5以上、特别优选超过0.5。(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)优选为10以下、更优选为5以下、进一步优选为3以下、特别优选小于3。
[0107] 本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)为0.01以上且10以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)为0.1以上且5以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)为0.5以上且3以下。本发明的一个实施方式中,(A)成分相对于(C)成分的混合比((A)成分/(C)成分含有比)(质量比)超过0.5且小于3。
[0108]
[0109] 本发明的表面处理组合物必须包含上述(A)~(C)成分,但除这些之外,优选进一步包含pH调节剂。即,本发明的优选的方式中,表面处理组合物进一步包含(D)成分:
[0110] (D)成分:pH调节剂。
[0111] pH调节剂没有特别限制,可以使用表面处理组合物的领域中使用的公知的pH调节剂,可以使用公知的酸、碱、或它们的盐等。作为pH调节剂的例子,例如可列举出甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、没食子酸、苯六甲酸、肉桂酸草酸丙二酸琥珀酸戊二酸己二酸、富酸、马来酸、乌头酸、氨基酸、氨茴酸等羧酸;磺酸、有机膦酸等有机酸硝酸、碳酸、盐酸、磷酸、次磷酸、亚磷酸、膦酸、硼酸、氢氟酸、正磷酸、焦磷酸、多聚磷酸、偏磷酸、六偏磷酸等无机酸;氢氧化(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等碱金属的氢氧化物;碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)等碱金属的碳酸盐;第2族元素的氢氧化物;氨(氢氧化铵);氢氧化季铵化合物等有机碱等。pH调节剂可以使用合成品,也可以使用市售品。另外,这些pH调节剂可以单独使用或者也可以组合使用2种以上。其中,优选氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、氨,更优选氢氧化钾、氢氧化钠、氨,特别优选氨。即,本发明的优选的方式中,pH调节剂为选自由氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和氨组成的组中的至少一种。本发明的更优选的方式中,pH调节剂为选自由氢氧化钾、氢氧化钠和氨组成的组中的至少一种。本发明的特别优选的方式中,pH调节剂为氨。
[0112] 表面处理组合物中的pH调节剂的含量可以适宜选择下述详述的成为期望的表面处理组合物的pH值的量。
[0113] <表面处理组合物的pH>
[0114] 本发明的表面处理组合物的pH超过7.0。若表面处理组合物的pH为7.0以下,则无法充分去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣。从基于本发明的效果进一步改善(尤其是去除残渣)等观点出发,表面处理组合物的pH优选为7.5以上,更优选超过7.5,进一步优选超过8.5,特别优选超过9.0,最优选超过10.0。表面处理组合物的pH优选小于12.5,更优选小于12.0,进一步优选小于11.5,特别优选小于11.0。即,本发明的一个实施方式中,表面处理组合物的pH为7.5以上且小于12.5。本发明的一个实施方式中,表面处理组合物的pH超过7.5且小于12.0。本发明的一个实施方式中,表面处理组合物的pH超过8.5且小于11.5。本发明的一个实施方式中,表面处理组合物的pH超过9.0且小于11.0。本发明的一个实施方式中,表面处理组合物的pH超过10.0且小于11.0。需要说明的是,表面处理组合物的pH采用通过实施例中记载的方法而测得的值。
[0115] <溶剂>
[0116] 本发明的表面处理组合物优选包含溶剂。溶剂具有使各成分分散或溶解的功能。溶剂优选包含水,更优选仅为水。另外,为了进行各成分的分散或溶解,溶剂可以为水与有机溶剂的混合溶剂。在此情况下,作为使用的有机溶剂,例如可列举出作为与水混合的有机溶剂的丙酮、乙腈、乙醇、甲醇、异丙醇、甘油、乙二醇、丙二醇、三乙醇胺等。另外,可以不与水混合地使用这些有机溶剂,也可以在将各成分分散或溶解后与水混合。这些有机溶剂可以单独使用或组合使用2种以上。
[0117] 对于水,从防止完成了研磨的研磨对象物的污染、阻碍其他成分的作用的观点出发,优选尽可能不含残渣的水。例如,优选过渡金属离子的总计含量为100ppb以下的水。此处,水的纯度例如可以通过使用离子交换树脂的残渣离子的去除、基于过滤器的异物的去除、蒸馏等操作而提高。具体而言,例如优选使用去离子水(离子交换水)、纯水、超纯水、蒸馏水等。
[0118] <表面活性剂>
[0119] 本发明的表面处理组合物可以进一步包含表面活性剂,也可以不包含。表面活性剂的种类没有特别限定,可以为非离子性、阴离子性、阳离子性和两性的表面活性剂中的任意者。
[0120] 作为非离子性表面活性剂的例子,可列举出除上述(B)成分以外的化合物,例如可列举出聚氧亚乙基十二烷基醚、聚氧亚乙基油醚等烷基醚型;聚氧亚乙基辛基苯基醚等烷基苯基醚型;聚氧亚乙基月桂基酯等烷基酯型;聚氧亚乙基十二烷基氨基醚等烷基胺型;聚氧亚乙基月桂酰胺等烷基酰胺型;聚氧亚乙基聚氧丙烯醚等聚丙二醇醚型;油酸二乙醇酰胺等烷醇酰胺型;聚氧亚烷基烯丙基苯基醚等烯丙基苯基醚型等。此外,丙二醇、二乙二醇、单乙醇胺、脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、叔炔二醇、烷醇酰胺等也可以用作非离子性表面活性剂。需要说明的是,上述(B)成分可以作为非离子性表面活性剂发挥作用,因此也可以不添加另外的非离子性表面活性剂。
[0121] 作为阴离子性表面活性剂的例子,例如可列举出肉豆蔻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、月桂酸钠、月桂酸钾等羧酸型;辛基硫酸钠等硫酸酯型;十二烷基磷酸酯、十二烷基磷酸钠等磷酸酯型;丁二酸二辛酯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等磺酸型等。
[0122] 作为阳离子性表面活性剂的例子,可列举出例如月桂基胺盐酸盐等胺类等。
[0123] 作为两性表面活性剂的例子,例如可列举出卵磷脂、烷基氧化胺、N‑烷基‑N,N‑二甲基铵甜菜碱等烷基甜菜碱、磺基甜菜碱等。
[0124] 表面活性剂可以单独使用1种,或者组合使用2种以上。另外,表面活性剂可以使用市售品,也可以使用合成品。
[0125] 表面处理组合物包含表面活性剂时,将表面处理组合物的总质量设为100质量%,表面活性剂的含量的下限优选0.01质量%以上,更优选0.05质量%以上。另外,将表面处理组合物的总质量设为100质量%,表面处理组合物中的表面活性剂的含量的上限优选5质量%以下,更优选1质量%以下。需要说明的是,表面处理组合物包含2种以上的表面活性剂时,表面活性剂的含量是指它们的总计量。
[0126] <螯合剂>
[0127] 本发明的表面处理组合物可以进一步包含螯合剂,也可以不包含。作为螯合剂,可列举出氨基羧酸系螯合剂和有机膦酸系螯合剂。氨基羧酸系螯合剂的例子包括乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠、次氮基三乙酸、次氮基三乙酸钠、次氮基三乙酸铵、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二乙三胺五乙酸、二乙三胺五乙酸钠、三亚乙基四胺六乙酸和三亚乙基四胺六乙酸钠。有机膦酸系螯合剂的例子包括2‑氨基乙基膦酸、1‑羟基乙叉基‑1,1‑二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTPO)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)、乙烷‑1,1‑二膦酸、乙烷‑1,1,2‑三膦酸、乙烷‑1‑羟基‑1,1‑二膦酸、乙烷‑1‑羟基‑1,1,
2‑三膦酸、乙烷‑1,2‑二羧基‑1,2‑二膦酸、甲烷羟基膦酸、2‑膦酰基丁烷‑1,2‑二羧酸、1‑膦酰基丁烷‑2,3,4‑三羧酸和α‑甲基膦酰基琥珀酸。这些当中更优选有机膦酸系螯合剂。其中作为优选的例子,可列举出乙二胺四(亚甲基膦酸)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)和二乙三胺五乙酸。作为特别优选的螯合剂,可列举出乙二胺四(亚甲基膦酸)和二乙三胺五(亚甲基膦酸)。
[0128] 螯合剂可以单独使用1种,或者组合使用2种以上。另外,螯合剂可以使用市售品,也可以使用合成品。
[0129] 表面处理组合物包含螯合剂时,将表面处理组合物的总质量设为100质量%,螯合剂的含量的下限优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.002质量%以上。螯合剂的含量的上限优选为1质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.3质量%以下,特别优选为0.15质量%以下。需要说明的是,表面处理组合物包含2种以上的螯合剂时,螯合剂的含量是指它们的总计量。
[0130] <其他添加剂>
[0131] 本发明的一个方式所述的表面处理组合物在不阻碍本发明效果的范围内,可以根据需要以任意的比例含有其他添加剂。即,本发明的一个方式所述的表面处理组合物可以进一步包含其他添加剂,也可以不包含。但是,本发明的一个方式的表面处理组合物的必需成分之外的成分由于可能成为异物(残渣)的原因,而期望尽可能不添加(不含有)。因此,其他添加剂的添加量优选尽可能少。作为其他添加剂,例如可列举出防霉剂(防腐剂)、溶解气体、还原剂、氧化剂等。本发明的表面处理组合物包含非离子性高分子、且为碱性。因此,在这些之中,本发明的表面处理组合物优选包含防霉剂(防腐剂)。本发明的表面处理组合物包含防霉剂(防腐剂)时可以使用的防霉剂(防腐剂)没有特别限制,可以根据非离子性高分子((B)成分)的种类进行适宜选择。具体而言,可列举出2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮、5‑氯‑2‑甲基‑4‑异噻唑啉‑3‑酮、1,2‑苯并异噻唑‑3(2H)‑酮(BIT)等异噻唑啉系防腐剂、和苯氧乙醇等。
[0132] 或者,防霉剂(防腐剂)可以是下述化学式1所示的化合物。
[0133] (化学式1)
[0134]
[0135] 前述化学式1中,R1~R5各自独立地为氢原子、或为由选自由碳原子、氢原子和氧原子组成的组中的至少2种原子构成的取代基。
[0136] 作为由选自由碳原子、氢原子和氧原子组成的组中的至少2种原子构成的取代基的例子,例如可列举出羟基、羧基、碳数1以上且20以下的烷基、碳数1以上且20以下的羟基烷基、碳数1以上且20以下的烷氧基、碳数1以上且20以下的羟基烷氧基、碳数2以上且21以下的烷氧基羰基、碳数6以上且30以下的芳基、碳数7以上且31以下的芳烷基(芳基烷基)、碳数6以上且30以下的芳氧基、碳数6以上且30以下的芳氧基羰基、碳数8以上且32以下的芳烷氧基羰基、碳数2以上且20以下的酰基、碳数2以上且20以下的酰氧基等。
[0137] 进而具体而言,作为碳数1以上且20以下的烷基的例子,可列举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等直链状的烷基;异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、叔戊基、新戊基、3‑甲基戊基、1,1‑二乙基丙基、1,1‑二甲基丁基、1‑甲基‑1‑丙基丁基、1,1‑二丙基丁基、1,1‑二甲基‑2‑甲基丙基、1‑甲基‑1‑异丙基‑2‑甲基丙基等支链状的烷基;环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、降片烯基等环状的烷基等。
[0138] 作为碳数1以上且20以下的羟基烷基的例子,可列举出羟基甲基、2‑羟乙基、2‑羟基‑正丙基、3‑羟基‑正丙基、2‑羟基‑正丁基、3‑羟基‑正丁基、4‑羟基‑正丁基、2‑羟基‑正戊基、3‑羟基‑正戊基、4‑羟基‑正戊基、5‑羟基‑正戊基、2‑羟基‑正己基、3‑羟基‑正己基、4‑羟基‑正己基、5‑羟基‑正己基、6‑羟基‑正己基等。
[0139] 作为碳数1以上且20以下的烷氧基的例子,可列举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、正壬氧基、正癸氧基等直链状的烷氧基;异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、叔戊氧基、新戊氧基、3‑甲基戊氧基、1,1‑二乙基丙氧基、1,1‑二甲基丁氧基、1‑甲基‑1‑丙基丁氧基、1,1‑二丙基丁氧基、1,1‑二甲基‑2‑甲基丙氧基、1‑甲基‑1‑异丙基‑2‑甲基丙氧基等支链状的烷氧基;环丁氧基、环戊氧基、环己氧基、环庚氧基、环辛氧基、降冰片烯氧基等环状的烷氧基等。
[0140] 作为碳数1以上且20以下的羟基烷氧基的例子,可列举出羟基甲氧基、2‑羟基乙氧基、2‑羟基‑正丙氧基、3‑羟基‑正丙氧基、2‑羟基‑正丁氧基、3‑羟基‑正丁氧基、4‑羟基‑正丁氧基、2‑羟基‑正戊氧基、3‑羟基‑正戊氧基、4‑羟基‑正戊氧基、5‑羟基‑正戊氧基、2‑羟基‑正己氧基、3‑羟基‑正己氧基、4‑羟基‑正己氧基、5‑羟基‑正己氧基、6‑羟基‑正己氧基等。
[0141] 作为碳数2以上且21以下的烷氧基羰基的例子,可列举出甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、己氧基羰基、辛氧基羰基、癸氧基羰基等。
[0142] 作为碳数6以上且30以下的芳基的例子,可列举出苯基、基、邻氨基苯甲酰基、芘基等。
[0143] 作为碳数7以上且31以下的芳烷基(芳基烷基)的例子,可列举出苄基、苯乙基(苯基乙基)等,作为碳数6以上且30以下的芳氧基的例子,可列举出苯氧基(苯基氧基)、萘氧基、氨茴氧基、芘氧基等。
[0144] 作为碳数7以上且31以下的芳氧基羰基的例子,可列举出苯氧基羰基、萘氧基羰基、氨茴氧基羰基、芘氧基羰基等。
[0145] 作为碳数8以上且32以下的芳烷氧基羰基,可列举出苄氧基羰基、苯乙氧基羰基等。
[0146] 作为碳数1以上且20以下的酰基的例子,可列举出甲酰基(formyl group)、乙酰基(acetyl group)、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、辛酰基、癸酰基、苯甲酰基等。
[0147] 作为碳数1以上且20以下的酰氧基的例子,可列举出甲酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、戊酰氧基、己酰氧基、辛酰氧基、癸酰氧基、苯甲酰氧基等。
[0148] 进而,上述化学式1所示的防霉剂优选选自由下述化学式1‑a~1‑c所示的化合物组成的组中的至少1种。
[0149]
[0150] 前述化学式1‑a~1‑c中,R1~R3各自独立地表示由选自由碳原子、氢原子和氧原子组成的组中的至少2种原子构成的取代基。
[0151] 由选自由碳原子、氢原子和氧原子组成的组中的至少2种原子构成的取代基的例子与上述同样,因此此处省略说明。
[0152] 作为上述化学式1所示的化合物的更具体的例子,可列举出对羟基苯甲酸甲酯(4‑羟基苯甲酸甲酯)、对羟基苯甲酸乙酯(4‑羟基苯甲酸乙酯)、对羟基苯甲酸丁酯(4‑羟基苯甲酸丁酯)、对羟基苯甲酸苄酯(4‑羟基苯甲酸苄酯)等对羟基苯甲酸酯(4‑羟基苯甲酸酯);水杨酸、水杨酸甲酯、苯酚、儿茶酚、间苯二酚、对苯二酚、异丙酚、甲酚、百里酚、苯氧乙醇、苯基苯酚(2‑苯基苯酚、3‑苯基苯酚、4‑苯基苯酚)、2‑苯基乙醇(苯乙醇)等。
[0153] 这些当中,从更有效地发挥本发明的期望的效果的观点出发,作为上述化学式1所示的化合物,优选选自由对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丁酯和苯基苯酚组成的组中的至少1种,更优选对羟基苯甲酸丁酯。
[0154] 或者,防霉剂(防腐剂)可以为不饱和脂肪酸。作为不饱和脂肪酸的例子,可列举出巴豆酸、肉豆蔻油酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻油酸等单不饱和脂肪酸;山梨酸、亚油酸、二十碳二烯酸等二不饱和脂肪酸;亚麻酸、皮诺敛酸、桐酸等三不饱和脂肪酸;十八碳四烯酸、花生四烯酸等四不饱和脂肪酸;十八碳五烯酸、二十碳五烯酸等五不饱和脂肪酸;二十二碳六烯酸、二十四碳六烯酸等六不饱和脂肪酸;等。
[0155] 这些当中,从更有效地发挥本发明的期望的效果的观点出发,作为不饱和脂肪酸,优选山梨酸。
[0156] 另外,除上述以外,可以使用1,2‑戊二醇、1,2‑己二醇、1,2‑辛二醇等1,2‑烷二醇;2‑乙基己基甘油醚(乙基己基甘油)等烷基甘油醚;癸酸、脱氢乙酸等化合物作为防霉剂(防腐剂)。
[0157] 上述防霉剂(防腐剂)可以单独使用,或者也可以组合使用2种以上。
[0158] 表面处理组合物包含防霉剂(防腐剂)时的防霉剂(防腐剂)的含量(浓度)的下限没有特别限制,优选为0.0001质量%以上,更优选为0.001质量%以上,进一步优选为0.005质量%以上,特别优选为0.01质量%以上。另外,防霉剂(防腐剂)的含量(浓度)的上限没有特别限制,优选为5质量%以下,更优选为1质量%以下,进一步优选为0.5质量%以下,特别优选为0.1质量%以下。即,表面处理组合物中的防霉剂(防腐剂)的含量(浓度)优选为0.0001质量%以上且5质量%以下、更优选为0.001质量%以上且1质量%以下、进一步优选为0.005质量%以上且0.5质量%以下、特别优选为0.01质量%以上且0.1质量%以下。若在这样的范围内,则可以得到足以灭活或破坏微生物的效果。需要说明的是,表面处理组合物包含2种以上的防霉剂(防腐剂)的情况下,上述含量是指它们的总计量。
[0159] 本发明的一实施方式中,表面处理组合物实质上由具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水、以及选自由防霉剂、有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成的组中的至少一者构成。本发明的一实施方式中,表面处理组合物实质上由具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水、以及防霉剂和有机溶剂中的至少一者构成。本发明的一实施方式中,表面处理组合物实质上由具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水构成。上述方式中,“表面处理组合物实质上由X构成”是指:将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物)时的X的总计含量超过99质量%(上限:100质量%)。表面处理组合物优选由X构成(上述总计含量=100质量%)。
例如,“表面处理组合物实质上由具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水、以及防霉剂和有机溶剂中的至少一者构成”是指:将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水、以及防霉剂和有机溶剂的总计含量超过99质量%(上限:100质量%),表面处理组合物优选由具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物((A)成分)、非离子性高分子((B)成分)、缓冲剂((C)成分)、pH调节剂((D)成分)和水、以及防霉剂和有机溶剂中的至少一者构成(上述总计含量=100质量%)。
[0160] 为了进一步改善残渣(异物)去除效果,本发明的表面处理组合物优选实质上不含有磨粒。此处,“实质上不含有磨粒”是指相对于表面处理组合物整体,磨粒的含量低于0.01质量%的情况。即,本发明的一实施方式中,将表面处理组合物的总质量设为100质量%(相对于表面处理组合物),磨粒的含量低于0.01质量%(下限:0质量%)。
[0161] <表面处理组合物的制造方法>
[0162] 本发明的表面处理组合物的制造方法没有特别限制,例如,可以通过将(A)成分(具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物)、(B)成分(非离子性高分子)和(C)成分(缓冲剂)、以及根据需要选自由(D)成分(pH调节剂)、表面活性剂、螯合剂、水、有机溶剂、防霉剂(防腐剂)和其他添加剂组成的组中的至少一者进行搅拌混合而得到。本发明的一实施方式中,可以通过将(A)成分(具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物)、(B)成分(非离子性高分子)、(C)成分(缓冲剂)、(D)成分(pH调节剂)和水、以及选自由防霉剂、有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成的组中的至少一者进行搅拌混合,从而制造本发明的表面处理组合物。本发明的一实施方式中,可以通过将(A)成分(具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物)、(B)成分(非离子性高分子)、(C)成分(缓冲剂)、(D)成分(pH调节剂)和水、以及防霉剂和有机溶剂中的至少一者进行搅拌混合,从而制造本发明的表面处理组合物。本发明的一实施方式中,可以通过将(A)成分(具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物)、(B)成分(非离子性高分子)、(C)成分(缓冲剂)、(D)成分(pH调节剂)和水进行搅拌混合,从而制造本发明的表面处理组合物。混合各成分时的温度没有特别限制,优选10℃以上且40℃以下,也可以为了提高溶解速度而进行加热。另外,混合时间也没有特别限制。
[0163] [表面处理方法]
[0164] 根据本发明的表面处理组合物,能够充分去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣。另外,能够降低完成了研磨的研磨对象物(尤其是具有硅‑硅键的完成了研磨的基板)的表面粗糙度。因此,本发明提供一种表面处理方法,其包括如下步骤:使用本发明的表面处理组合物对完成了研磨的研磨对象物进行表面处理。此处,完成了研磨的研磨对象物可以含有包含硅‑硅键的材料(硅材料)。即,本发明的一个方式提供一种表面处理方法,其使用本发明的表面处理组合物,对具有硅‑硅键的完成了研磨的研磨对象物进行表面处理,降低前述完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度,且减少前述完成了研磨的研磨对象物表面的残渣。需要说明的是,在本说明书中,“表面处理方法”是指减少完成了研磨的研磨对象物表面的残渣的方法,是进行广义上的清洗的方法。
[0165] 根据本发明的表面处理方法,能够充分地去除残留于完成了研磨的研磨对象物表面的残渣。即,本发明还提供一种使前述完成了研磨的研磨对象物表面的残渣减少的方法,其具备如下步骤:使用本发明的表面处理组合物对完成了研磨的研磨对象物进行表面处理。另外,本发明提供一种减少前述完成了研磨的研磨对象物表面的残渣的方法,其具备如下步骤:使用本发明的表面处理组合物,对含有包含硅‑硅键的材料(硅材料)的完成了研磨的研磨对象物进行表面处理。
[0166] 另外,根据本发明的表面处理方法,能够降低完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度。即,本发明还提供一种降低前述完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的方法,其具备如下步骤:使用本发明的表面处理组合物,对完成了研磨的研磨对象物进行表面处理。另外,本发明提供一种降低前述完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度的方法,其具备如下步骤:使用本发明的表面处理组合物,对含有包含硅‑硅键的材料(硅材料)的完成了研磨的研磨对象物进行表面处理。
[0167] 本发明的表面处理方法可利用使本发明的表面处理组合物直接接触完成了研磨的研磨对象物的方法来进行。
[0168] 作为表面处理方法,主要可列举出:(I)基于冲洗研磨处理的方法、(II)基于清洗处理的方法。即,本发明的一实施方式中,表面处理方法是冲洗研磨处理方法或清洗处理方法(上述表面处理通过冲洗研磨处理或清洗处理而进行)。冲洗研磨处理和清洗处理是为了去除完成了研磨的研磨对象物的表面上的异物(磨粒(微粒)残渣、高分子、垫屑等有机物残渣、金属污染物等)并得到清洁的表面而实施的。以下对上述(I)和(II)进行说明。
[0169] (I)冲洗研磨处理
[0170] 本发明的表面处理组合物可适宜用于冲洗研磨处理。即,本发明的表面处理组合物可以优选用作冲洗研磨用组合物。对于冲洗研磨处理,对研磨对象物进行最终研磨(精研磨),得到完成了研磨的研磨对象物后,为了去除该完成了研磨的研磨对象物的表面上的异物,在安装有研磨垫的研磨平板(压板)上进行。此时,通过使本发明的表面处理组合物与完成了研磨的研磨对象物直接接触,从而进行冲洗研磨处理。其结果,完成了研磨的研磨对象物表面的异物可通过基于研磨垫的摩擦(物理作用)和基于表面处理组合物的化学作用而去除。异物当中,特别是磨粒(微粒)残渣、有机物残渣容易通过物理作用而去除。因此,冲洗研磨处理中,通过利用在研磨平板(压板)上与研磨垫的摩擦而能够有效地去除磨粒(微粒)残渣、有机物残渣。此处,在使用本发明的表面处理组合物进行的表面处理中,通过基于研磨垫的摩擦力(物理作用)和基于表面处理组合物的化学作用,能够对完成了研磨的研磨对象物表面进行蚀刻。并且,在该蚀刻的同时,磨粒残渣、有机物残渣被去除,因此,进一步改善这些残渣的减少效率。另外,此时,对完成了研磨的研磨对象物的表面均匀地进行蚀刻,因此,也能够降低表面粗糙度。
[0171] 即,本说明书中,冲洗研磨处理、冲洗研磨方法和冲洗研磨工序分别是指使用研磨垫来减少表面处理对象物的表面粗糙度和该表面的残渣的处理、方法和工序。
[0172] 具体而言,冲洗研磨处理可以通过如下方式进行:将研磨工序后的完成了研磨的研磨对象物表面设置于研磨装置的研磨平板(压板),使研磨垫与完成了研磨的半导体基板接触,并边向该接触部分供给表面处理组合物边使完成了研磨的研磨对象物与研磨垫相对滑动,由此进行冲洗研磨处理。
[0173] 作为研磨装置,可以使用:安装有用以保持研磨对象物的支架和能改变转速的马达等、且具有能粘贴研磨垫(研磨布)的研磨平板的通常的研磨装置。
[0174] 冲洗研磨处理也可以使用单面研磨装置、双面研磨装置中的任意者来进行。另外,上述研磨装置优选除研磨用组合物的喷出喷嘴之外具备表面处理组合物的喷出喷嘴。研磨装置的冲洗研磨处理时的工作条件没有特别限制,若为本领域技术人员则可以适宜设定。
[0175] 作为研磨垫,可以没有限制地使用通常的非织造布、聚氨酯和多孔氟树脂等。优选对研磨垫实施了槽加工用以积存表面处理组合物。
[0176] 对于冲洗研磨条件也没有特别限制,例如,研磨平板的转速、研磨头(载体)转速优‑1 ‑1选为10rpm(0.17s )以上且100rpm(1.67s )以下,向完成了研磨的研磨对象物施加的压力(研磨压力)优选为0.5psi(3.4kPa)以上且10psi(68.9kPa)以下。对于向研磨垫供给表面处理组合物的方法也没有特别限制,例如,可以采用使用等来进行连续供给的方法(浇注)。
对于其供给量没有限制,但优选的是研磨垫的表面始终被表面处理组合物覆盖,优选为
10mL/分钟以上且5000mL/分钟以下。对于冲洗研磨时间也没有特别限制,优选为5秒以上且
180秒以下。
[0177] 在基于本发明的表面处理组合物的冲洗研磨处理之后,优选将完成了研磨的研磨对象物(表面处理对象物)提起并取出,同时向其施加本发明的表面处理组合物。
[0178] (II)清洗处理
[0179] 本发明的表面处理组合物也可以用于清洗处理。即,本发明的表面处理组合物可以优选用作清洗用组合物。清洗处理是出于如下目的而优选进行的:对研磨对象物进行最终研磨(精研磨)后,在进行上述冲洗研磨处理后,或在使用本发明的表面处理组合物以外的冲洗研磨用组合物进行其他冲洗研磨处理而得到完成了研磨的研磨对象物(清洗对象物)后,去除完成了研磨的研磨对象物(清洗对象物)表面上的异物而进行的。需要说明的是,清洗处理与上述冲洗研磨处理根据进行这些处理的场所而分类,清洗处理是不在研磨平板(压板)上的场所进行的表面处理,优选为从研磨平板(压板)上取下完成了研磨的研磨对象物后进行的表面处理。清洗处理中,使本发明的表面处理组合物与完成了研磨的研磨对象物直接接触,能够去除该对象物的表面上的异物。
[0180] 作为进行清洗处理的方法的例子,可列举出如下方法:(i)在保持有完成了研磨的研磨对象物的状态下,使清洗刷子与完成了研磨的研磨对象物的单面或两面接触,边向其接触部分供给表面处理组合物边用清洗刷子擦拭清洗对象物的表面的方法;(ii)将完成了研磨的研磨对象物浸渍于表面处理组合物中,进行声波处理、搅拌的方法(浸渍式)等。上述方法中,完成了研磨的研磨对象物表面的异物可通过基于清洗刷子的摩擦力或由超声波处理、搅拌产生的机械力、以及基于表面处理组合物的化学作用而被去除。
[0181] 上述(i)的方法中,作为使表面处理组合物与完成了研磨的研磨对象物接触的接触方法,没有特别限定,可列举出边从喷嘴向完成了研磨的研磨对象物上流动表面处理组合物边使完成了研磨的研磨对象物高速旋转的旋转式;对完成了研磨的研磨对象物喷雾表面处理组合物进行清洗的喷雾式等。
[0182] 从在短时间内能够实现更有效的污染去除的方面考虑,清洗处理优选采用旋转式、喷雾式,进一步优选为旋转式。
[0183] 作为用于进行这样的清洗处理的装置,有:对收纳于盒中的多张完成了研磨的研磨对象物同时进行表面处理的间歇式清洗装置、将1张完成了研磨的研磨对象物安装于支架来进行表面处理的单片式清洗装置等。从缩短清洗时间等的观点出发,优选使用单片式清洗装置的方法。
[0184] 进而,作为用于进行清洗处理的装置,可列举出:具备从研磨平板(压板)上取下完成了研磨的研磨对象物后用清洗刷子擦拭该对象物的清洗用设备的研磨装置。通过使用这样的研磨装置,从而能够更有效地进行完成了研磨的研磨对象物的清洗处理。
[0185] 作为上述研磨装置,可以使用:具有保持完成了研磨的研磨对象物的支架、能改变转速的马达、清洗刷子等的通常的研磨装置。作为研磨装置,也可以使用单面研磨装置或双面研磨装置中的任意者。需要说明的是,CMP工序之后,进行冲洗研磨工序时,该清洗处理使用与冲洗研磨工序中使用的研磨装置同样的装置来进行时更有效而优选。
[0186] 清洗刷子没有特别限制,优选为树脂制刷子。树脂制刷子的材质没有特别限制,优选PVA(聚乙烯醇)。清洗刷子更优选为PVA制海绵。
[0187] 对于清洗条件也没有特别限制,可以根据表面处理对象物(完成了研磨的研磨对象物)的种类、以及成为去除对象的残渣的种类和量进行适宜设定。例如,清洗刷子的转速‑1 ‑1优选为10rpm(0.17s )以上且200rpm(3.33s )以下,清洗对象物的转速优选为10rpm
‑1 ‑1
(0.17s )以上且100rpm(1.67s )以下。对于向清洗刷子供给表面处理组合物的方法也没有特别限制,例如,可以采用使用泵等来进行连续供给的方法(浇注)。对于其供给量没有限制,但优选的是清洗刷子和清洗对象物的表面始终被表面处理组合物覆盖,优选为10mL/分钟以上且5000mL/分钟以下。对于清洗时间也没有特别限制,但在使用本发明的一方式的表面处理组合物的工序中,优选为5秒以上且180秒以下。若为这样的范围,则能够更有效地去除异物。
[0188] 清洗时的表面处理组合物的温度没有特别限制,通常可以为室温,在不损害性能的范围内,可以加热至40℃以上且70℃以下左右。
[0189] 上述(ii)的方法中,对于基于浸渍的清洗方法的条件没有特别限制,可以使用公知的方法。
[0190] 也可以在进行基于上述(I)或(II)的方法的表面处理之前进行基于水的清洗。
[0191] (后清洗处理)
[0192] 另外,作为表面处理方法,优选:在使用了本发明的表面处理组合物的前述(I)或(II)的表面处理之后,对完成了研磨的研磨对象物进行进一步清洗处理。本说明书中,将该清洗处理称为后清洗处理。作为后清洗处理,没有特别限制,例如可列举出简单地对表面处理对象物浇注水的方法、简单地将表面处理对象物浸渍于水的方法等。另外,可列举出如下方法:与基于上述说明的(II)的方法的表面处理同样地,在保持有表面处理对象物的状态下,使清洗刷子与表面处理对象物的单面或两面接触,边向其接触部分供给水或水溶液(例如,NH3水溶液)或边以水和水溶液(例如,NH3水溶液)的任意顺序进行供给(供给水后供给水溶液或供给水溶液后供给水),边用清洗刷子擦拭表面处理对象物的表面的方法(刷子清洗);将表面处理对象物浸渍于水中,进行超声波处理、搅拌的方法(浸渍式)等。这些当中,优选为如下方法:在保持有表面处理对象物的状态下,边使清洗刷子与表面处理对象物的单面或两面接触并向该接触部分供给水或水溶液(例如,NH3水溶液)或边以水和水溶液(例如,NH3水溶液)的任意顺序进行供给(供给水后供给水溶液或供给NH3水溶液后供给水),边用清洗刷子擦拭表面处理对象物的表面的方法。需要说明的是,作为后清洗处理的装置和条件,可以参照前述的(II)的表面处理的说明。此处,作为后清洗处理中使用的水,特别优选使用去离子水。
[0193] 通过用本发明的一方式的表面处理组合物进行表面处理,从而成为极其容易去除残渣的状态。因此,用本发明的一方式的表面处理的表面处理组合物进行表面处理后,通过使用水进行进一步的清洗处理,从而能够极其良好地去除残渣。
[0194] [半导体基板的制造方法]
[0195] 本发明的表面处理方法可适宜用于完成了研磨的研磨对象物为完成了研磨的半导体基板的情况。即,本发明还提供一种半导体基板的制造方法,其中,完成了研磨的研磨对象物为完成了研磨的半导体基板,所述制造方法包括如下工序:对于该完成了研磨的半导体基板,通过上述表面处理方法,使完成了研磨的半导体基板的表面的残渣减少。
[0196] 此时,完成了研磨的研磨对象物优选含有包含硅‑硅键的材料(硅材料)。即,本发明的一个方式还提供一种半导体基板的制造方法,其中,完成了研磨的研磨对象物为完成了研磨的半导体基板,所述制造方法包括如下工序:研磨工序,使用包含磨粒的研磨用组合物,对含有包含硅‑硅键的材料(硅材料)的研磨前半导体基板进行研磨,由此得到完成了研磨的半导体基板;及表面处理工序,使用本发明的表面处理组合物,降低前述完成了研磨的半导体基板的表面粗糙度,且减少前述完成了研磨的半导体基板的表面的包含前述磨粒的残渣。
[0197] 对于应用上述制造方法的半导体基板的详情,通过上述表面处理组合物进行表面处理的完成了研磨的研磨对象物的说明如下所述。
[0198] 另外,半导体基板的制造方法只要包括使用本发明的表面处理组合物对完成了研磨的半导体基板的表面进行表面处理的工序(表面处理工序)就没有特别限制。作为上述制造方法,例如可列举出具有用于形成完成了研磨的半导体基板的研磨工序和清洗工序的方法。另外,作为其他一例,可列举出除了研磨工序和清洗工序之外,在研磨工序和清洗工序之间具有冲洗研磨工序的方法。以下对这些各工序进行说明。
[0199] <研磨工序>
[0200] 半导体基板的制造方法中可能包括的研磨工序是对半导体基板进行研磨而形成完成了研磨的半导体基板的工序。
[0201] 研磨工序只要是对半导体基板进行研磨就没有特别限制,优选为化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)工序。另外,研磨工序可以是由单一工序构成的研磨工序,也可以是由多个工序构成的研磨工序。作为由多个工序构成的研磨工序,例如可列举出:在预研磨工序(粗研磨工序)之后进行精研磨工序的工序、在1次研磨工序之后进行1次或2次以上的2次研磨工序,然后进行精研磨工序的工序等。使用了本发明的表面处理组合物的表面处理工序优选在上述精研磨工序后进行。
[0202] 作为研磨用组合物,可以根据半导体基板的特性而适宜使用公知的研磨用组合物。作为研磨用组合物,没有特别限制,例如可列举出包含磨粒、水溶性高分子、pH调节剂和溶剂的研磨用组合物等。
[0203] 作为研磨装置,可以使用:安装有用以保持研磨对象物的支架和能改变转速的马达等、且具有能粘贴研磨垫(研磨布)的研磨平板的通常的研磨装置。作为研磨装置,也可以使用单面研磨装置或双面研磨装置中的任意者。
[0204] <表面处理工序>
[0205] 表面处理工序是指使用本发明的表面处理组合物使完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣减少的工序。半导体基板的制造方法中,在冲洗研磨工序之后,也可以进行作为表面处理工序的清洗工序,也可以仅进行冲洗研磨工序或仅进行清洗工序。
[0206] (冲洗研磨工序)
[0207] 冲洗研磨工序在半导体基板的制造方法中可以设置于研磨工序和清洗工序之间。冲洗研磨工序是通过本发明的一方式的表面处理方法(冲洗研磨处理方法)使完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的半导体基板)的表面的异物减少的工序。
[0208] 冲洗研磨工序中使用的冲洗研磨方法的详情如上述冲洗研磨处理的说明中记载所述。
[0209] (清洗工序)
[0210] 清洗工序在半导体基板的制造方法中可以设置于研磨工序之后,也可以设置于冲洗研磨工序之后。清洗工序是通过本发明的一方式的表面处理方法(清洗方法)来减少完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的半导体基板)的表面的异物的工序。
[0211] 清洗工序中使用的清洗方法的详情与上述(后清洗处理)同样。
[0212] 本发明包括下述方式和形态。
[0213] 1.一种表面处理组合物,其包含下述(A)~(C)成分且pH超过7.0。
[0214] (A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物
[0215] (B)成分:非离子性高分子
[0216] (C)成分:由式A‑COO‑NH4+(A为碳原子数1以上且10以下的烷基或苯基)所示的缓冲剂;
[0217] 2.根据上述1.所述的表面处理组合物,其中,前述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物中包含的氮原子的数量为2个以上且4个以下;
[0218] 3.根据上述1.或2.所述的表面处理组合物,其中,前述非离子性高分子包含氮原子;
[0219] 4.根据上述1.或2.所述的表面处理组合物,其中,前述非离子性高分子包含羟基,[0220] 前述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物中的伯氮原子的数量与仲氮原子的数量的合计为2个以上;
[0221] 5.根据上述1.~4.中任一项所述的表面处理组合物,其中,前述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为上述式(a)所示的哌嗪系化合物。
[0222] 上述式(a)中,
[0223] R1和R2各自独立地为氢原子、伯氨基、或为任选被伯氨基~叔氨基中的任意者取代的碳原子数1以上且10以下的烷基;
[0224] 6.根据上述1.~5.中任一项所述的表面处理组合物,其中,前述非离子性高分子包含选自由聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚N‑乙烯基乙酰胺、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种;
[0225] 7.根据上述5.所述的表面处理组合物,其中,前述非离子性高分子包含选自由聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚N‑乙烯基乙酰胺组成的组中的至少1种,
[0226] 前述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为上述式(a)所示的哌嗪系化合物;
[0227] 8.根据上述5.所述的表面处理组合物,其中,前述非离子性高分子包含选自由聚乙烯醇、聚乙二醇、羟乙基纤维素和丁二醇‑乙烯醇共聚物组成的组中的至少1种,[0228] 前述具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物为上述式(a)所示的哌嗪系化合物,[0229] 上述式(a)中,R1和R2各自独立地为氢原子、或为任选被伯氨基取代的碳原子数1以上且3以下的烷基;
[0230] 9.根据上述1.~8.中任一项所述的表面处理组合物,其中,前述缓冲剂为乙酸铵;
[0231] 10.根据上述1.~9.中任一项所述的表面处理组合物,其pH超过9.0;
[0232] 11.根据上述1.~10.中任一项所述的表面处理组合物,其实质上不包含磨粒;
[0233] 12.根据上述1.~11.中任一项所述的表面处理组合物,其还包含下述(D)成分。
[0234] (D)成分:pH调节剂;
[0235] 13.根据上述12.所述的表面处理组合物,其中,前述pH调节剂为氨;
[0236] 14.根据上述12.或13.所述的表面处理组合物,其实质上由前述(A)成分、前述(B)成分、前述(C)成分、前述(D)成分和水、以及选自由防霉剂、有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成的组中的至少一者构成;
[0237] 15.根据上述12.~14.中任一项所述的表面处理组合物,其实质上由前述(A)成分、前述(B)成分、前述(C)成分、前述(D)成分和水、以及选自防霉剂和有机溶剂中的至少一者构成;
[0238] 16.根据上述12.~15.中任一项所述的表面处理组合物,其实质上由前述(A)成分、前述(B)成分、前述(C)成分、前述(D)成分和水构成;
[0239] 17.一种表面处理方法,其中,使用上述1.~16.中任一项所述的表面处理组合物,对具有硅‑硅键的完成了研磨的研磨对象物进行表面处理,降低前述完成了研磨的研磨对象物的表面粗糙度,且减少前述完成了研磨的研磨对象物的表面的残渣;
[0240] 18.根据上述17.所述的表面处理方法,其为冲洗研磨处理方法或清洗处理方法;
[0241] 19.一种半导体基板的制造方法,其中,完成了研磨的研磨对象物为完成了研磨的半导体基板,所述制造方法包括如下工序:
[0242] 研磨工序,使用包含磨粒的研磨用组合物,对具有硅‑硅键的研磨前半导体基板进行研磨,由此得到完成了研磨的半导体基板;及
[0243] 表面处理工序,使用上述1.~16.中任一项所述的表面处理组合物,降低前述完成了研磨的半导体基板的表面粗糙度,且减少前述完成了研磨的半导体基板的表面的包含前述磨粒的残渣。
[0244] 实施例
[0245] 使用以下的实施例和比较例对本发明进行进一步详细地说明。但是,本发明的保护范围不仅限于以下的实施例。需要说明的是,只要没有特别记载,“%”和“份”分别是指“质量%”和“质量份”。另外,下述实施例中,只要没有特别记载,操作在室温(25℃)/相对湿度40%RH以上且50%RH以下的条件下进行。
[0246] [(A)~(D)成分的准备]
[0247] 准备下述(A)~(D)成分。
[0248] <(A)成分:具有含氮非芳香族杂环的环式胺化合物>
[0249] ·氨基乙基哌嗪(东京化成工业公司制制品名:N‑(2‑Aminoethyl)piperazine;分子量为129)
[0250] ·1‑氨基‑4‑甲基哌嗪(东京化成工业公司制制品名:1‑Amino‑4‑methylpiperazine;分子量为115)
[0251] ·1‑(2‑二甲基氨基乙基)‑4‑甲基哌嗪(东京化成工业公司制制品名:1‑(2‑Dimethylaminoethyl)‑4‑methylpiperazine;分子量为171)
[0252] ·1‑乙基哌嗪(东京化成工业公司制制品名:1‑Ethylpiperazine;分子量为114)[0253] ·1,4‑双(3‑氨基丙基)哌嗪(东京化成工业公司制制品名:1,4‑Bis(3‑aminopropyl)piperazine;分子量为200)
[0254] ·无水哌嗪(富士胶片和光纯药公司制制品名:Piperazine Anhydrous;分子量为86)。
[0255] <(A’)成分:其他胺化合物>
[0256] ·3‑二甲基氨基‑1‑丙醇(东京化成工业公司制制品名:3‑(Dimethylamino)‑1‑propanol;分子量为103)
[0257] ·N‑甲基苄胺(东京化成工业公司制制品名:N‑Methylbenzylamine;分子量为121)
[0258] ·二乙二醇胺(2‑(2‑氨基乙氧基)乙醇)(富士胶片和光纯药公司制制品名:DGA;分子量105)
[0259] ·氨(关东化学公司制制品名:EL ammonia water;分子量为17)。
[0260] <(B)成分:非离子性高分子>
[0261] ·聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)(第一工业制药公司制制品名:PITZCOL(注册商标)K30A;Mw=45,000)
[0262] ·聚乙烯醇(PVA)(JAPAN VAM&POVAL公司制制品名:JMR(注册商标)‑10HH;Mw=10,000)
[0263] ·聚‑N‑乙烯基乙酰胺(PNVA)(昭和电工公司制制品名:GE191‑107;Mw=50,000)。
[0264] <(C)成分:pH缓冲剂>
[0265] ·乙酸铵(关东化学公司制;分子量为77)。
[0266] <(C’)成分:其他pH缓冲剂>
[0267] ·磷酸氢二铵(富士胶片和光纯药公司制;分子量为132)
[0268] ·硫酸铵(关东化学公司制;分子量为132)。
[0269] <(D)成分:pH调节剂>
[0270] ·氨(关东化学公司制制品名:EL ammonia water;分子量为17)。
[0271] 上述(B)成分和(B’)成分的重均分子量(Mw)利用下述方法进行测定。
[0272] [重均分子量(Mw)的测定]
[0273] (B)成分的重均分子量(Mw)使用通过凝胶渗透色谱法(GPC)测得的重均分子量(聚乙二醇换算)的值。重均分子量通过下述的装置和条件进行测定:
[0274] GPC装置:株式会社岛津制作所制
[0275] 型号:Prominence+ELSD检测器(ELSD‑LTII)
[0276] 柱:VP‑ODS(株式会社岛津制作所制)
[0277] 流动相A:MeOH
[0278] B:1%乙酸水溶液
[0279] 流量:1mL/分钟
[0280] 检测器:ELSD temp.40℃、Gain 8、N2GAS 350kPa
[0281] 干燥机温度:40℃
[0282] 注入量:40μL。
[0283] [表面处理组合物的pH的测定]
[0284] 表面处理组合物(液温:25℃)的pH通过pH计(株式会社堀场制作所制制品名:LAQUA(注册商标))进行确认。需要说明的是,以下说明的研磨用组合物的pH也利用同样的方法进行测定。
[0285] [表面处理组合物的制备]
[0286] (实施例1)
[0287] 将作为(A)成分的氨基乙基哌嗪、作为(B)成分的聚乙烯基吡咯烷酮(Mw=45,000)、作为(C)成分的乙酸铵、作为(D)成分的氨和作为溶剂的蒸馏水在25℃下搅拌混合5分钟,由此制备表面处理组合物1。
[0288] 此处,各成分的含量如下所述:相对于表面处理组合物1的总量,(A)成分的含量设为0.03质量%(0.3g/L),(B)成分的含量设为0.06质量%(0.6g/L),(C)成分的含量设为0.03质量%(0.3g/L),(D)成分(pH调节剂)的含量设为表面处理组合物1的pH成为10.5的量。
[0289] (实施例2~20、比较例1~11)
[0290] 如表1中记载那样地分别变更(A)/(A’)成分、(B)成分、(C)/(C’)成分、(D)成分和pH,除此之外,与实施例1同样操作,制备表面处理组合物2~31。需要说明的是,在表1中,“‑”表示未添加该成分。
[0291] (比较例12)
[0292] 如后所述那样,未进行使用表面处理组合物的冲洗研磨处理,对各基板表面进行评价,作为比较例12。
[0293] 需要说明的是,上述制备的表面处理组合物1~31不含磨粒(磨粒的含量=0质量%)。另外,以下的表1中,在“N原子种类”的项目中,分别用数字表示(A)成分或(A’)成分中包含的氮原子为伯氮原子、仲氮原子、叔氮原子中的哪一者。需要说明的是,关于为与碳原子键合的氮原子,为了方便而记作“0”。
[0294] [表1]
[0295]
[0296] [表1(续)]
[0297]
[0298] [表1(续)]
[0299]
[0300] [完成了研磨的研磨对象物的准备]
[0301] 准备通过下述化学机械研磨(CMP)工序进行研磨后的完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的多晶硅基板、完成了研磨的非晶硅基板和完成了研磨的单晶硅基板)。
[0302] (CMP工序)
[0303] 作为研磨对象物,准备利用CVD在表面形成有厚度 的多晶硅膜的硅晶片(多晶硅基板)(300mm晶片、Advanced Materials Technology公司制)、利用CVD在表面形成有厚度 的非晶硅膜的硅晶片(非晶硅基板)(300mm晶片、Advanced Materials 
Technology公司制)和硅晶片(单晶硅基板)(300mm晶片、p型、晶体取向<100>、无COP)。此处,COP(Crystal Originated Particle)是指形成于硅晶片表面的凹状缺陷,其是由形成硅晶片的单晶硅的晶体缺陷、或研磨材料(磨粒)所致的超过一定宽度和深度的划伤(划痕)引起的。
[0304] 针对上述准备的多晶硅基板、非晶硅基板和单晶硅基板,使用下述组成的研磨用组合物,利用下述条件来进行研磨,得到完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的多晶硅基板、完成了研磨的非晶硅基板和完成了研磨的单晶硅基板)。
[0305] <研磨用组合物>
[0306] 首先,准备下述组成的二氧化硅浆料:
[0307] ·胶体二氧化硅(平均一次粒径:35nm、平均二次粒径:70nm)10质量%
[0308] ·聚乙烯基吡咯烷酮(第一工业制药公司制制品名:PITZCOL(注册商标)K30A;Mw=45,000)0.25质量%
[0309] ·氨(关东化学公司制制品名:EL ammonia water(NH3浓度:28.0%~30.0%))0.33质量%(以NH3计)
[0310] ·溶剂:蒸馏水。
[0311] 接着,通过将上述二氧化硅浆料用蒸馏水稀释5倍,从而制备研磨用组合物。所得研磨用组合物的pH为10.0。
[0312] <研磨装置和研磨条件>
[0313] 研磨装置:株式会社荏原制作所制FREX300E
[0314] 研磨垫:Fujibo Holdings Inc.制发泡聚氨酯垫
[0315] H800‑Type1
[0316] 调节机(修整工具):尼龙刷子(3M公司制)
[0317] 研磨压力:2.0psi(1psi=6894.76Pa、以下相同)
[0318] 研磨平板转速:80rpm
[0319] 研磨头转速:80rpm
[0320] 研磨用组合物的供给:浇注
[0321] 研磨用组合物供给量:200mL/分钟
[0322] 研磨时间:30秒钟。
[0323] [冲洗研磨处理]
[0324] 通过上述CMP工序将研磨对象物(多晶硅基板、非晶硅基板和单晶硅基板)表面分别研磨后,从研磨平板(压板)上取下完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的多晶硅基板、完成了研磨的非晶硅基板和完成了研磨的单晶硅基板)。接着,在相同研磨装置内,将完成了研磨的研磨对象物安装在另一研磨平板(压板)上,在下述的条件下,使用上述实施例和比较例中制备的各表面处理组合物1~31,对完成了研磨的研磨对象物表面进行冲洗研磨处理。
[0325] <冲洗研磨装置和冲洗研磨条件>
[0326] 研磨装置:株式会社荏原制作所制FREX300E
[0327] 研磨垫:Fujibo Holdings Inc.制发泡聚氨酯垫
[0328] H800‑Type1
[0329] 调节机(修整工具):尼龙刷子(3M公司制)
[0330] 研磨压力:1.0psi
[0331] 平板转速:80rpm
[0332] 研磨头转速:80rpm
[0333] 表面处理组合物的供给:浇注
[0334] 表面处理组合物供给量:300mL/分钟
[0335] 研磨时间:60秒钟。
[0336] [后清洗处理]
[0337] 冲洗研磨处理后,使用0.3%NH3水溶液进行基板表面的刷子清洗20秒,然后进行基于去离子水的清洗40秒,由此得到:完成了冲洗研磨的研磨对象物(使用实施例和比较例的表面处理组合物1~31得到的完成了冲洗研磨的多晶硅基板1~31、使用实施例和比较例的表面处理组合物1~31得到的完成了冲洗研磨的非晶硅基板1~31、以及使用实施例和比较例的表面处理组合物1~31得到的完成了冲洗研磨的单晶硅基板1~31)。需要说明的是,作为比较例12,针对各基板进行CMP工序后,不进行冲洗研磨处理(基于表面处理组合物的处理),进行上述后清洗处理,由此分别得到多晶硅基板32、非晶硅基板32和单晶硅基板32。
[0338] [评价]
[0339] (润湿性(接触)评价)
[0340] 与上述[完成了研磨的研磨对象物的准备]一项中记载的方法同样操作,准备完成了研磨的研磨对象物(完成了研磨的多晶硅基板、完成了研磨的非晶硅基板和完成了研磨的单晶硅基板)。接着,在下述研磨装置内,将完成了研磨的研磨对象物安装在研磨平板(压板)上,在下述的条件下,使用上述实施例和比较例中制备的各表面处理组合物1~10、21~31,对完成了研磨的研磨对象物表面进行冲洗研磨处理。
[0341] <冲洗研磨装置和冲洗研磨条件(润湿性评价用)>
[0342] 研磨装置:ENGIS JAPAN公司制Lapping machine EJ‑380IN‑CH
[0343] 研磨垫:Fujibo Holdings Inc.制发泡聚氨酯垫
[0344] H800‑Type1
[0345] 调节机(修整工具):尼龙刷子(3M公司制)
[0346] 研磨压力:1.0psi
[0347] 研磨平板转速:80rpm
[0348] 研磨头转速:80rpm
[0349] 研磨用组合物的供给:浇注
[0350] 表面处理组合物供给量:100mL/分钟
[0351] 研磨时间:60秒钟。
[0352] 如上所述那样地进行冲洗研磨处理后,不进行后清洗处理,得到完成了冲洗研磨的研磨对象物(完成了冲洗研磨的多晶硅基板1’~10’、21’~31’、完成了冲洗研磨的非晶硅基板1’~10’、21’~31’和完成了冲洗研磨的单晶硅基板1’~10’、21’~31’)以及作为比较例12的多晶硅基板32’、非晶硅基板32’和单晶硅基板32’。针对这些完成了冲洗研磨的研磨对象物以及作为比较例12的各基板32’,利用空气吹淋器来去除表面的水分,其后,使用θ/2法进行水接触角的测定。需要说明的是,在测定中使用协和界面科学公司制的晶片清洗处理评价装置CA‑X200。
[0353] 如上所述那样,可推测:若使用本发明的表面处理组合物,则(A)成分(和(B)成分)吸附于基板表面,由此促进基板表面的蚀刻,且(A)成分在基板表面如保护膜那样地发挥作用,能够抑制局部的蚀刻而降低表面粗糙度。此处,基板表面的水接触角小表示其表面的润湿性高,可认为这是因为:(A)成分的氮原子部分吸附至基板表面,亲水性提高。因此可以认为:基板表面显示出高润湿性表示如上述机理那样地,(A)成分发挥了作用。
[0354] (表面粗糙度(Ra、算术平均粗糙度)的测定)
[0355] 使用原子力显微镜(Bruker Japan公司制、全自动原子力轮廓加工机床InSight CAP),分别对完成了冲洗研磨的研磨对象物(完成了冲洗研磨的多晶硅基板1~31、完成了冲洗研磨的非晶硅基板1~31和完成了冲洗研磨的单晶硅基板1~31)以及作为比较例12的多晶硅基板32、非晶硅基板32和单晶硅基板32的表面粗糙度(Ra)进行评价。具体而言,利用原子力显微镜对基板上的5mm见方的范围进行扫描,测定表面粗糙度(Ra)。在基板上的5个点进行该测定,确认其平均值。
[0356] 表面粗糙度(Ra)优选为尽量小的值。作为一例,在多晶硅基板中,表面粗糙度(Ra)如果小于0.27nm则可以接受,优选为0.25nm以下、更优选小于0.25nm。在非晶硅基板中,如果小于0.23nm则可接受,优选为0.20nm以下、更优选为0.18nm以下。在单晶硅基板中,如果小于0.24nm则可以接受,优选为0.23nm以下、更优选为0.21nm以下。
[0357] (残渣评价)
[0358] 使用KLA‑Tencor公司制的光学检査机Surfscan(注册商标)SP5,针对完成了冲洗研磨的研磨对象物(完成了冲洗研磨的多晶硅基板1~31、完成了冲洗研磨的非晶硅基板1~31和完成了冲洗研磨的单晶硅基板1~31)、以及作为比较例12的多晶硅基板32、非晶硅基板32和单晶硅基板32,评价表面上的残渣数。
[0359] 具体而言,针对将距(完成了冲洗研磨的)多晶硅基板的单面的外周端部的距离为5mm宽的部分(将外周端部设为0mm时,从0mm起至5mm为止的区域)去除后的剩余部分,计数直径超过70nm的残渣的数量。然后,关于上述(完成了冲洗研磨的)多晶硅基板,使用Hitachi High‑Tech公司制的Review SEM RS6000,通过SEM观察来测定磨粒残渣数和有机物残渣数。首先,通过SEM观察,对将距(完成了冲洗研磨的)多晶硅基板的单面的外周端部的距离为5mm宽的部分去除后的剩余部分中存在的残渣进行取样100个。接着,从取样出的
100个残渣中,通过基于目视的SEM观察来判别残渣的种类(磨粒或有机物残渣),对于磨粒残渣(SiO2残渣)和有机物残渣(垫屑、高分子等),分别测定其个数。
[0360] 与上述同样操作,针对(完成了冲洗研磨的)非晶硅基板和(完成了冲洗研磨的)单晶硅基板,也评价其表面上的残渣数。需要说明的是,针对(完成了冲洗研磨的)非晶硅基板,计数直径超过70nm的残渣的数量,针对(完成了冲洗研磨的)单晶硅基板,计数直径超过50nm的残渣的数量。
[0361] 磨粒残渣(SiO2残渣)数优选尽可能少。作为一例,在多晶硅基板中,磨粒残渣(SiO2残渣)数如果为20个以下则可以接受,优选为15个以下、更优选为10个以下。在非晶硅基板中,如果为15个以下则可以接受,优选为10个以下、更优选为5个以下。在单晶硅基板中,如果为100个以下则可以接受,优选为80个以下、更优选为70个以下。
[0362] 另外,有机物残渣(垫屑、高分子等)数也优选尽可能少。作为一例,在多晶硅基板中,有机物残渣(垫屑、高分子等)数如果为30个以下则可以接受,优选为25个以下、更优选小于25。在非晶硅基板中,如果为50个以下则可以接受,优选为45个以下、更优选为35个以下。在单晶硅基板中,如果小于70个则可以接受,优选为60个以下、更优选为55个以下。
[0363] (基于QCM法的吸附量测定)
[0364] 使用晶体振子微平衡法(Quartz crystal microbalance法:QCM法),测定表面处理组合物中包含的成分相对于金(Au)表面的吸附量。需要说明的是,在测定中使用QCM‑D测定装置Q‑Sense‑Pro(Altech公司制)。另外,作为电极,与多晶硅等同样地具有疏水性表面,因此,使用Au电极。
[0365] 测定步骤如下所示:首先,将180μL的纯水置于测定装置中,在25℃下使其稳定。其后,将各表面处理组合物以20μL/min的流量流通5分钟,测定表面处理组合物中包含的成分相对于Au电极表面的吸附量((A)成分与(B)成分的总吸附量)。
[0366] 如上所述那样,可推测:若使用本发明的表面处理组合物,则(A)成分和(B)成分吸附于基板表面,由此得到表面粗糙度的降低效果和残渣的减少效果。此处,表面处理组合物的含有成分相对于作为疏水性表面模型的Au表面的吸附量大表示(A)成分、(B)成分容易吸附至该基板表面。因此,可以认为:在上述吸附量测定中显示出大数值表示如上述机理那样地,(A)成分和(B)成分发挥了作用。
[0367] 将上述各评价的结果示于下述表2。需要说明的是,关于未对接触角进行评价的基板,在表2中记作“‑”。
[0368] [表2]
[0369]
[0370] [表2(续)]
[0371]
[0372] [表2(续)]
[0373]
[0374] 从上述表2可以明确:根据实施例的表面处理组合物,与比较例的表面处理组合物相比,能够降低多晶硅基板、非晶硅基板和单晶硅基板的表面粗糙度。另外可知:根据实施例的表面处理组合物,能够充分去除多晶硅基板、非晶硅基板和单晶硅基板上的残渣。
[0375] 上述是刚制造表面处理组合物后进行评价的结果,在长期保存或储藏的情况下,优选包含防霉剂(防腐剂)。需要说明的是,由于防霉剂(防腐剂)几乎不会或不对上述结果产生影响,因此认为包含防霉剂(防腐剂)的表面处理组合物也得到与上述同样的结果。
[0376] 本申请基于2022年9月29日申请的日本专利申请号第2022‑155743号和2023年3月29日申请的日本专利申请号第2023‑052681号,通过参照而将该公开内容整体援引至本说明书中。
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