研磨液组合物制造技术

本发明专利技术提供能够高速研磨硅、玻璃、氧化物、氮化物、金属等被研磨底材和被加工膜，而且很少发生刮痕的研磨液组合物，使用该研磨液组合物的被研磨底材的研磨方法以及使用该研磨液组合物提高被研磨底材研磨速度的方法。研磨液组合物，在水系介质中含有聚合物粒子以及无机粒子，该无机粒子的平均粒径为５－１７０ｎｍ，而且上述聚合物粒子的平均粒径Ｄｐ（ｎｍ）和上述无机粒子的平均粒径Ｄｉ（ｎｍ）满足下式（１）：Ｄｐ≤Ｄｉ＋５０ｎｍ，使用该研磨液组合物研磨被研磨底材的被研磨底材的研磨方法，以及使用上述研磨液组合物提高被研磨底材研磨速度的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及研磨液组合物，更具体说，是涉及在高速研磨下能够高效研磨被研磨底材的、尤其是用于氧化硅膜研磨的研磨液组合物，以及使用该研磨液组合物的研磨被研磨底材的方法和提高被研磨底材研磨速度的方法。
技术介绍
现在，在各种底材的生产中使用研磨各种底材的工序。例如，在半导体领域中，有硅片底材、砷化镓、磷化铟、氮化镓等化合物半导体片(ウエハ)底材，还有在片上形成的氧化硅膜、铝、铜、钨等金属膜，氮化硅、氮化钽、氮化钛等氮化膜的研磨工序，在硬盘领域中，有铝底材和玻璃底材的研磨工序，在透镜和液晶等显示装置领域中有玻璃的研磨。在这些被研磨底材的研磨工序中，为了提高生产性研磨速度很重要，为了提高研磨速度的技术有种种提案。例如，公开了使用含有无机粒子和聚合物粒子的聚集体的研磨剂(参照专利文献1，2，3)，但是这些研磨剂中的磨粒的分散稳定性差，有产生刮痕的危险。另一方面，公开了含有无机粒子和聚合物粒子的化学机械研磨用的水系分散体(参照专利文献4)，这种水系分散体，刮痕的降低效果优异，但是无机粒子的优选平均粒径在0.1μm以上，具体所记载的无机粒子的直径为0.18μm，0.24μm，直径过大，因此没有发现研磨速度提高的效果，不能说达到足够的研磨速度。专利文献12000-269169号公报专利文献22000-269170号公报专利文献32001-115143号公报专利文献42000-204353号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够高速研磨硅、玻璃、氧化物、氮化物、金属等被研磨底材和被加工膜，而且很少发生刮痕的研磨液组合物，使用该研磨液组合物的研磨被研磨底材的方法以及使用该研磨液组合物提高被研磨底材研磨速度的方法。即，本专利技术的要点是涉及(1)研磨液组合物，在水系介质中含有聚合物粒子以及无机粒子，该无机粒子的平均粒径为5-170nm，并且上述聚合物粒子的平均粒径Dp(nm)和上述无机粒子的平均粒径Di(nm)满足下式(1)Dp≤Di+50nm(1)(2)使用上述(1)记载的研磨液组合物研磨被研磨底材的方法和(3)使用上述(1)记载的研磨液组合物提高被研磨底材研磨速度的方法。通过在硅、玻璃、氧化物、氮化物、金属等被研磨底材和被加工膜的研磨中使用本专利技术的研磨液组合物，发现了刮痕的发生少以及能够高速研磨的效果。附图说明图1是在研磨中受到强剪切力情况下的研磨液组合物中直到聚合物粒子和无机粒子生成凝聚复合体粒子的阶段的概略图。图2是表示在实施例1-3、5-11以及比较例7-10中聚合物粒子的平均粒径Dp，无机粒子的平均粒径Di与研磨速度的关系的概略图。图2中“实”、“比”分别表示实施例、比较例。还有“○”表示相对于没有添加聚合物粒子、只含无机粒子的研磨液组合物研磨速度有所提高，“×”表示研磨速度与没有添加聚合物粒子、只含无机粒子的研磨液组合物相同或有所下降。实施本专利技术的具体方式本专利技术的研磨液组合物，如上所述，在水系介质中含有聚合物粒子和无机粒子，该无机粒子的平均粒径是5-170nm，而且上述聚合物粒子的平均粒径Dp(nm)和上述无机粒子的平均粒径Di(nm)满足下式(1)Dp≤Di+50nm (1)在本专利技术中，因为具有这样的构成，因此发现了能够高速研磨硅、玻璃、氧化物、氮化物、金属等被研磨底材和被加工膜的效果。作为在本专利技术中使用的聚合物粒子，可列举由热塑性树脂组成的粒子以及由热固性树脂组成的粒子。作为热塑性树脂，可列举聚苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚烯烃树酯、聚氯乙烯树脂、橡胶系树脂、聚酯树脂、聚酰胺树酯、聚缩醛树酯等。作为热固性树脂，可列举酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂等。作为该树脂对提高研磨速度的效果这一点来说，由热塑性树脂组成的粒子更优选，其中由聚苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂组成的粒子特别优选。在聚合物粒子是由热塑性树脂组成的粒子的情况下，研磨速度的提高效果很大。这种情况的理由还不明确，但可以推断研磨液组合物在研磨中受到较强的剪切力，聚合物粒子在卷入无机粒子的同时凝聚起来，生成高研磨力的凝聚复合体粒子(例如，参照图1)，在聚合物粒子是由热塑性树脂组成的粒子的情况下，这种凝聚复合体粒子容易生成以及长大，结果，研磨速度的提高效果变大。作为聚苯乙烯树脂，可列举聚苯乙烯以及苯乙烯系共聚物。苯乙烯系共聚物是由苯乙烯和各种乙烯性不饱和单体组成的共聚物，作为可以共聚的乙烯性不饱和单体可列举丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸等羧酸系单体，(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯，(甲基)丙烯酸丁酯、2-(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸酯系单体，苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺叔-丁基磺酸(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)等磺酸系单体，二甲基氨乙基甲基丙烯酸酯、二甲基氨丙基甲基丙烯酰胺、乙烯基吡啶等氨基系单体，氯化甲基丙烯酰胺丙基三甲基铵、氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵等季铵盐系单体，甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯等非离子系单体，二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、亚乙基二丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等交联性单体等。作为(甲基)丙烯酸树脂，可列举聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸丁酯、聚(甲基)丙烯酸2-乙基己酯以及丙烯酸系共聚物等。作为丙烯酸系共聚物，为由(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸酯系单体中的一种以上与各种乙烯性不饱和单体组成的共聚物，作为可以共聚的乙烯性不饱和单体，可列举与苯乙烯系共聚物情况相同的单体。其中，在聚合物粒子是由聚苯乙烯树脂、(甲基)丙烯酸树脂组成的情况，可以将聚合物粒子交联使用。交联能够通过适当共聚上述可以共聚的交联性单体来进行。这种交联程度通过交联度来表示，从相应于聚合物粒子的添加量而产生提高研磨速度的效果的观点来看，交联度低的一方是优选的，具体地讲理想的是在50以下，优选30以下。在聚合物粒子是由交联度在50以下的树脂组成的粒子的情况下，研磨速度的提高效果大。这种情况的理由还不明确，但可推测为聚合物粒子是由交联度在50以下的树脂组成的粒子的情况，研磨液组合物在研磨中受到较强的剪切力，在聚合物粒子卷入无机粒子的同时凝聚起来，高研磨力的凝聚复合体粒子很容易生成和长大，结果，研磨速度的提高效果变大(例如，参照图1)。另外，从提高被研磨面的面内均匀性的观点来看，交联度高的一方是优选的，具体说理想的是在0.5以上，优选1以上。这里的交联度是相对于聚合物的可以共聚的交联性单体的加入重量％。构成聚合物粒子的树脂，从提高研磨速度的效果这一点来看，优选其玻璃化转变温度在200℃以下，较优选180℃以下，更优选150℃以下。作为玻璃化转变温度在200℃以下的树脂，可列举聚乙烯(-120℃)、聚丙烯(-10℃)、聚苯乙烯(100℃)、聚丙烯酸甲酯(3℃)、聚甲基丙烯酸甲酯(115℃间规，45℃等规)、聚甲基丙烯酸丁酯(21℃)、聚氯乙烯(87℃)、聚氯丁二烯(-50℃)、聚乙酸乙烯酯(28℃)等树脂。还有，玻璃化转变温度的值是在“高分子和复合材料的力学性质”(株)化学同人第316-318页所记载的值。在聚合物粒子为由玻璃化转变温度在200℃以下的树脂组成的粒子的情况下，研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
研磨液组合物，在水系介质中含有聚合物粒子以及无机粒子，该无机粒子的平均粒径为５－１７０ｎｍ，而且上述聚合物粒子的平均粒径Ｄｐ（ｎｍ）和上述无机粒子的平均粒径Ｄｉ（ｎｍ）满足下式（１）　　　　Ｄｐ≤Ｄｉ＋５０ｎｍ　　（１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米田康洋，萩原敏也，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]