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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024089973
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】研磨用分散液
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20240627BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20240627BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240627BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550Z
C09G1/02
H01L21/304 622D
B24B37/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022205563
(22)【出願日】2022-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】000190116
【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健一
(72)【発明者】
【氏名】金島 実菜子
(72)【発明者】
【氏名】市川 宗樹
【テーマコード（参考）】
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C158AA07
3C158CB03
3C158CB10
3C158DA12
3C158DA17
3C158ED22
3C158ED26
5F057AA28
5F057BA11
5F057BB03
5F057BB06
5F057BB09
5F057BB11
5F057BB12
5F057CA11
5F057DA03
5F057EA01
5F057EA17
5F057EA21
5F057EA29
5F057EA31
(57)【要約】
【課題】研磨速度が優れた研磨用分散液を提供する。
【解決手段】基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液。前記研磨用分散液の２５℃におけるｐＨは２．０～７．０であることが好ましい。前記研磨用分散液のゼータ電位は－１００～０ｍＶであることが好ましい。前記π共役系導電性高分子がポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸であることが好ましい。前記研磨用分散液はさらに塩基性化合物を含むことが好ましい。
【選択図】なし
【解決手段】基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液。前記研磨用分散液の２５℃におけるｐＨは２．０～７．０であることが好ましい。前記研磨用分散液のゼータ電位は－１００～０ｍＶであることが好ましい。前記π共役系導電性高分子がポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸であることが好ましい。前記研磨用分散液はさらに塩基性化合物を含むことが好ましい。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液。
【請求項2】
２５℃におけるｐＨが２．０～７．０である、請求項１に記載の研磨用分散液。
【請求項3】
ゼータ電位が－１００～０ｍＶである、請求項１又は２に記載の研磨用分散液。
【請求項4】
前記π共役系導電性高分子がポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、請求項３に記載の研磨用分散液。
【請求項5】
さらに塩基性化合物を含む、請求項４に記載の研磨用分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、π共役系導電性高分子を含有する研磨用分散液に関する。
【背景技術】
【0002】
主鎖がπ共役系で構成されているπ共役系導電性高分子は、アニオン基を有するポリアニオンがドープすることによって導電性複合体を形成し、水に対する分散性が生じる。このような導電性複合体を含有する導電性高分子含有液を用いて形成した固体電解質層を備えたキャパシタが知られている（例えば特許文献１）。
【0003】
ところで、半導体デバイスやディスプレイパネルの製造において、種々の無機材料からなる基板を平坦化するために化学的機械的研磨（略称：ＣＭＰ）が行われる。具体的には砥粒と分散媒を含む研磨用組成物を基板表面に塗布し、その上から研磨パッドで基板表面を擦ることにより、基板表面を研磨し、平坦化する。この際、研磨用組成物にπ共役系導電性高分子の一種であるポリピロールを配合することにより、研磨速度を向上させ得ることが特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１００７４４号公報
【特許文献2】特許第４７９１０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、研磨速度が優れた研磨用分散液を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
［１］ 基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液。
［２］ ２５℃におけるｐＨが２．０～７．０である、［１］に記載の研磨用分散液。
［３］ ゼータ電位が－１００～０ｍＶである、［１］又は［２］に記載の研磨用分散液。
［４］ 前記π共役系導電性高分子がポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、［１］～［３］のいずれか一項に記載の研磨用分散液。
［５］ さらに塩基性化合物を含む、［１］～［４］のいずれか一項に記載の研磨用分散液。
［２］ ２５℃におけるｐＨが２．０～７．０である、［１］に記載の研磨用分散液。
［３］ ゼータ電位が－１００～０ｍＶである、［１］又は［２］に記載の研磨用分散液。
［４］ 前記π共役系導電性高分子がポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、［１］～［３］のいずれか一項に記載の研磨用分散液。
［５］ さらに塩基性化合物を含む、［１］～［４］のいずれか一項に記載の研磨用分散液。
【発明の効果】
【0007】
本発明の研磨用分散液によれば、ＣＭＰにおける研磨速度を向上させることができる。
【0008】
本発明はＳＤＧｓ目標１２「つくる責任 つかう責任」に資すると考えられる。
【0009】
本明細書及び特許請求の範囲において、「～」で示す数値範囲の下限値及び上限値はその数値範囲に含まれるものとする。
【発明を実施するための形態】
【0010】
≪研磨用分散液≫
本発明の第一態様は、基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液である。
本発明の第一態様は、基材の無機材料からなる表面を化学的機械的研磨する際に使用される研磨用分散液であって、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、砥粒と、分散媒とを含む研磨用分散液である。
【0011】
＜導電性複合体＞
本態様の導電性複合体は、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
ポリアニオンにおいては、一部のアニオン基のみがπ共役系導電性高分子にドープしており、ドープに関与しない余剰のアニオン基を有している。余剰のアニオン基は親水基であるため、導電性複合体は水分散性を有する。
本態様の導電性複合体は、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
ポリアニオンにおいては、一部のアニオン基のみがπ共役系導電性高分子にドープしており、ドープに関与しない余剰のアニオン基を有している。余剰のアニオン基は親水基であるため、導電性複合体は水分散性を有する。
【0012】
［π共役系導電性高分子］
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
【0013】
ポリチオフェン系導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリ（３－メチルチオフェン）、ポリ（３－エチルチオフェン）、ポリ（３－プロピルチオフェン）、ポリ（３－ブチルチオフェン）、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）、ポリ（３－ヘプチルチオフェン）、ポリ（３－オクチルチオフェン）、ポリ（３－デシルチオフェン）、ポリ（３－ドデシルチオフェン）、ポリ（３－オクタデシルチオフェン）、ポリ（３－ブロモチオフェン）、ポリ（３－クロロチオフェン）、ポリ（３－ヨードチオフェン）、ポリ（３－シアノチオフェン）、ポリ（３－フェニルチオフェン）、ポリ（３，４－ジメチルチオフェン）、ポリ（３，４－ジブチルチオフェン）、ポリ（３－ヒドロキシチオフェン）、ポリ（３－メトキシチオフェン）、ポリ（３－エトキシチオフェン）、ポリ（３－ブトキシチオフェン）、ポリ（３－ヘキシルオキシチオフェン）、ポリ（３－ヘプチルオキシチオフェン）、ポリ（３－オクチルオキシチオフェン）、ポリ（３－デシルオキシチオフェン）、ポリ（３－ドデシルオキシチオフェン）、ポリ（３－オクタデシルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジヒドロキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジメトキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジエトキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジプロポキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジブトキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジヘキシルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジヘプチルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジオクチルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジデシルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ジドデシルオキシチオフェン）、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４－プロピレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４－ブチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３－メチル－４－メトキシチオフェン）、ポリ（３－メチル－４－エトキシチオフェン）、ポリ（３－カルボキシチオフェン）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシチオフェン）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシエチルチオフェン）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシブチルチオフェン）が挙げられる。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ（Ｎ－メチルピロール）、ポリ（３－メチルピロール）、ポリ（３－エチルピロール）、ポリ（３－ｎ－プロピルピロール）、ポリ（３－ブチルピロール）、ポリ（３－オクチルピロール）、ポリ（３－デシルピロール）、ポリ（３－ドデシルピロール）、ポリ（３，４－ジメチルピロール）、ポリ（３，４－ジブチルピロール）、ポリ（３－カルボキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシエチルピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシブチルピロール）、ポリ（３－ヒドロキシピロール）、ポリ（３－メトキシピロール）、ポリ（３－エトキシピロール）、ポリ（３－ブトキシピロール）、ポリ（３－ヘキシルオキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－ヘキシルオキシピロール）が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ（２－メチルアニリン）、ポリ（３－イソブチルアニリン）、ポリ（２－アニリンスルホン酸）、ポリ（３－アニリンスルホン酸）が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性に優れることから、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、１種類でもよいし、２種類以上でもよい。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ（Ｎ－メチルピロール）、ポリ（３－メチルピロール）、ポリ（３－エチルピロール）、ポリ（３－ｎ－プロピルピロール）、ポリ（３－ブチルピロール）、ポリ（３－オクチルピロール）、ポリ（３－デシルピロール）、ポリ（３－ドデシルピロール）、ポリ（３，４－ジメチルピロール）、ポリ（３，４－ジブチルピロール）、ポリ（３－カルボキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシエチルピロール）、ポリ（３－メチル－４－カルボキシブチルピロール）、ポリ（３－ヒドロキシピロール）、ポリ（３－メトキシピロール）、ポリ（３－エトキシピロール）、ポリ（３－ブトキシピロール）、ポリ（３－ヘキシルオキシピロール）、ポリ（３－メチル－４－ヘキシルオキシピロール）が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ（２－メチルアニリン）、ポリ（３－イソブチルアニリン）、ポリ（２－アニリンスルホン酸）、ポリ（３－アニリンスルホン酸）が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性に優れることから、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、１種類でもよいし、２種類以上でもよい。
【0014】
［ポリアニオン］
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に２つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル（例えば、ポリ（４－スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸）、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンカルボン酸）、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、２種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記導電性複合体を形成するポリアニオンは一種でもよいし、二種以上でもよい。
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に２つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル（例えば、ポリ（４－スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸）、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸）、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（２－アクリルアミド－２－メチルプロパンカルボン酸）、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、２種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記導電性複合体を形成するポリアニオンは一種でもよいし、二種以上でもよい。
【0015】
ポリアニオンの重量平均分子量Ｍｗは、例えば１０００～１００万とすることができる。
ここでポリアニオンの重量平均分子量Ｍｗは、ゲルろ過クロマトグラフィを用いて測定し、プルラン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
ここでポリアニオンの重量平均分子量Ｍｗは、ゲルろ過クロマトグラフィを用いて測定し、プルラン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
【0016】
前記導電性複合体の体積平均粒子径は１０～１０００ｎｍであることが好ましい。
上記範囲であると研磨用分散液中における分散性が高まり、研磨速度の向上が高まる。
前記導電性複合体の平均粒子径は、動的光散乱法（ＤＬＳ）により測定し、キュムラント法で解析した平均粒子径である。
上記範囲であると研磨用分散液中における分散性が高まり、研磨速度の向上が高まる。
前記導電性複合体の平均粒子径は、動的光散乱法（ＤＬＳ）により測定し、キュムラント法で解析した平均粒子径である。
【0017】
本態様の研磨用分散液の総質量に対する前記導電性複合体（すなわちπ共役系導電性高分子及び全ポリアニオン）の含有量は、０．００００２～５．００質量％が好ましく、０．０００５～２．００質量％がより好ましく、０．００１～１．００質量％がさらに好ましい。上記好適な範囲であると、研磨用分散液中における導電性複合体の分散性をより高めることができる。
【0018】
本態様の研磨用分散液に含まれる砥粒１００質量部に対して、前記導電性複合体（すなわちπ共役系導電性高分子及び全ポリアニオン）の含有量は、０．０１～１０００質量部が好ましく、０．０５～５００質量部がより好ましく、０．１～１００質量部がさらに好ましい。上記好適な範囲であると、研磨速度をより向上させることができる。
【0019】
［砥粒］
砥粒としては、公知のＣＭＰに使用される砥粒が適用でき、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、シリカ、チタニア、セリア（酸化セリウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、ゲルマニア、マグネシア、窒化珪素、それらの共形成生成物、及びそれらの組み合わせから成る群より選択された金属酸化物の砥粒が挙げられる。シリカとしては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカが挙げられる。
砥粒としては、公知のＣＭＰに使用される砥粒が適用でき、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）、シリカ、チタニア、セリア（酸化セリウム）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）、ゲルマニア、マグネシア、窒化珪素、それらの共形成生成物、及びそれらの組み合わせから成る群より選択された金属酸化物の砥粒が挙げられる。シリカとしては、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカが挙げられる。
【0020】
砥粒の質量平均粒子径は、例えば０．００５～１０．０μｍとすることができ、０．０１～５．０μｍが好ましい。
【0021】
本態様の研磨用分散液の総質量に対する砥粒の含有量は、例えば０．１～２０質量％の範囲で調整することが好ましく、例えば０．５～１５質量％または１～１０質量％とすることができる。
【0022】
［分散媒］
本態様の研磨用分散液に含まれる分散媒は、導電性複合体が親水性であることから、水を含む水系分散媒であることが好ましい。また、水以外の分散媒を含んでもよい。水以外の分散媒は、前記導電性複合体の分散性を著しく損なうものでなければ特に限定されない。導電性複合体はポリアニオンに由来する余剰のアニオン基を有し、水に対する分散性が高いので、水以外の分散媒は水溶性有機溶剤が好ましい。ここで水溶性有機溶剤は、２０℃の水１００ｇに対する溶解量が１ｇ以上の有機溶剤であり、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。分散媒として含まれる水溶性有機溶剤は１種でもよいし、２種以上でもよい。
本態様の研磨用分散液に含まれる分散媒は、導電性複合体が親水性であることから、水を含む水系分散媒であることが好ましい。また、水以外の分散媒を含んでもよい。水以外の分散媒は、前記導電性複合体の分散性を著しく損なうものでなければ特に限定されない。導電性複合体はポリアニオンに由来する余剰のアニオン基を有し、水に対する分散性が高いので、水以外の分散媒は水溶性有機溶剤が好ましい。ここで水溶性有機溶剤は、２０℃の水１００ｇに対する溶解量が１ｇ以上の有機溶剤であり、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。分散媒として含まれる水溶性有機溶剤は１種でもよいし、２種以上でもよい。
【0023】
研磨用分散液中の不揮発成分を除いた分散媒の総質量に対する水の含有量は、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９０質量％以上がさらに好ましく、１００質量％であってもよい。上記下限値以上で水を含むと、研磨用分散液に含まれる導電性複合体の分散性が高まる。
【0024】
［塩基性化合物］
本態様の研磨用分散液には１種以上の塩基性化合物を含んでもよい。塩基性化合物を含むと研磨用分散液のｐＨを上昇させ、所望の範囲に調整することができる。
塩基性化合物は、ポリアニオンの余剰のアニオン基からプロトンを受け取るブレンステッド塩基として機能するものである。この機能を果たすために、塩基性化合物の水に対する溶解量は、２０℃の水１００ｇに対して、０．００１ｇ以上であることが好ましい。前記溶解量の上限値は特に制限されないが、例えば０．１ｇ程度であっても充分に上記機能は果たし得る。
本態様の研磨用分散液には１種以上の塩基性化合物を含んでもよい。塩基性化合物を含むと研磨用分散液のｐＨを上昇させ、所望の範囲に調整することができる。
塩基性化合物は、ポリアニオンの余剰のアニオン基からプロトンを受け取るブレンステッド塩基として機能するものである。この機能を果たすために、塩基性化合物の水に対する溶解量は、２０℃の水１００ｇに対して、０．００１ｇ以上であることが好ましい。前記溶解量の上限値は特に制限されないが、例えば０．１ｇ程度であっても充分に上記機能は果たし得る。
【0025】
塩基性化合物としては、窒素を含む有機または無機の塩基性化合物、アルカリ金属または第２族金属の水酸化物、各種の炭酸塩や炭酸水素塩等を用いることができる。例えば、アルカリ金属の水酸化物、水酸化第四級アンモニウムまたはその塩、アンモニア、アミン等が挙げられる。
アルカリ金属の水酸化物の具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
炭酸塩または炭酸水素塩の具体例としては、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。
水酸化第四級アンモニウムまたはその塩の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。
アルカリ金属の水酸化物の具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
炭酸塩または炭酸水素塩の具体例としては、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。
水酸化第四級アンモニウムまたはその塩の具体例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等が挙げられる。
【0026】
アミンとしては、脂肪族１級アミン、脂肪族２級アミン、脂肪族３級アミン、窒素含有芳香族化合物等が挙げられる。
脂肪族１級アミンとしては、モノエチルアミン、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、エタノールアミン等が挙げられる。
脂肪族２級アミンとしては、ジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジナフチルアミン等が挙げられる。
脂肪族３級アミンとしては、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリナフチルアミン等が挙げられる。
脂肪族１級アミンとしては、モノエチルアミン、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、エタノールアミン等が挙げられる。
脂肪族２級アミンとしては、ジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジナフチルアミン等が挙げられる。
脂肪族３級アミンとしては、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリナフチルアミン等が挙げられる。
【0027】
窒素含有芳香族化合物（少なくとも１つの窒素原子が環構造を形成する芳香族化合物）としては、例えば、ピロール、インドール、イミダゾール、２－メチルイミダゾール、２－プロピルイミダゾール、Ｎ－メチルイミダゾール、Ｎ－プロピルイミダゾール、Ｎ－ブチルイミダゾール、１－（２－ヒドロキシエチル）イミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール、１－アセチルイミダゾール、２－アミノベンズイミダゾール、２－アミノ－１－メチルベンズイミダゾール、２－ヒドロキシベンズイミダゾール、２－（２－ピリジル）ベンズイミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン及びこれらのアルキル置換体（例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル等の炭素数１～４のアルキル基での置換体）、ハロゲン置換体（例えば、フロロ、クロロ、ブロム等のハロゲン基での置換体）、ニトリル置換体等の誘導体が挙げられる。
【0028】
研磨用分散液に含まれる塩基性化合物の含有量は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンの合計１００質量部（つまり導電性複合体１００質量部）に対して、例えば、１質量部以上１０００質量部以下の範囲で適宜調整すればよい。
【0029】
［任意の添加剤］
研磨用分散液は、任意の添加剤を含有してもよく、その含有割合は、添加剤の種類に応じて適宜決められるが、π共役系導電性高分子及びポリアニオンの合計１００質量部（つまり導電性複合体１００質量部）に対して、例えば、１～１０００質量部とすることができる。ここで、任意の添加剤は、前記導電性複合体、前記砥粒、前記分散媒、及び前記塩基性化合物以外の化合物である。
研磨用分散液は、任意の添加剤を含有してもよく、その含有割合は、添加剤の種類に応じて適宜決められるが、π共役系導電性高分子及びポリアニオンの合計１００質量部（つまり導電性複合体１００質量部）に対して、例えば、１～１０００質量部とすることができる。ここで、任意の添加剤は、前記導電性複合体、前記砥粒、前記分散媒、及び前記塩基性化合物以外の化合物である。
【0030】
［ｐＨ］
本態様の研磨用分散液の２５℃におけるｐＨは、２．０～７．０が好ましく、２．０～５．０、又は２．５～４．０範囲としてもよい。
上記の好適な範囲のｐＨは、基材の表面の等電点より低く、砥粒の構成材料の等電点よりも高い状態となりやすい。この状態であると、基材の表面に対する砥粒の親和性が静電相互作用により高まり、結果として研磨速度をより高めることができる。
本態様の研磨用分散液の２５℃におけるｐＨは、２．０～７．０が好ましく、２．０～５．０、又は２．５～４．０範囲としてもよい。
上記の好適な範囲のｐＨは、基材の表面の等電点より低く、砥粒の構成材料の等電点よりも高い状態となりやすい。この状態であると、基材の表面に対する砥粒の親和性が静電相互作用により高まり、結果として研磨速度をより高めることができる。
【0031】
［ゼータ電位］
本態様の研磨用分散液のゼータ電位は、－１００～０ｍＶであることが好ましく、－１００～－２０ｍＶ、又は－８０ｍＶ～－４０ｍＶの範囲としてもよい。上記範囲であると、本態様の研磨用分散液を用いたＣＭＰの研磨速度をより一層向上させることができる。
ここで、ゼータ電位の測定原理としては、電気泳動光散乱法を採用する。電気泳動光散乱法としては例えばゼータ電位測定システムＥＬＳＺ（大塚電子社製）、ナノ粒子径測定装置ＮＡＮＯＴＲＡＣ ＷＡＶＥ（マイクロトラック・ベル社製）、粒子径・ゼータ電位・分子量測定装置ゼータサイザー（マルバーン・パナリティカル社製）にて測定することができる。測定条件は、研磨用分散液のｐＨを所望の範囲（例えば２．０～７．０、２５℃）に調整し、研磨用分散液の総質量に対する砥粒及び導電性複合体の合計含有量を０．０１～０．１質量％とし、温度を２５℃として測定とする。
本態様の研磨用分散液のゼータ電位は、－１００～０ｍＶであることが好ましく、－１００～－２０ｍＶ、又は－８０ｍＶ～－４０ｍＶの範囲としてもよい。上記範囲であると、本態様の研磨用分散液を用いたＣＭＰの研磨速度をより一層向上させることができる。
ここで、ゼータ電位の測定原理としては、電気泳動光散乱法を採用する。電気泳動光散乱法としては例えばゼータ電位測定システムＥＬＳＺ（大塚電子社製）、ナノ粒子径測定装置ＮＡＮＯＴＲＡＣ ＷＡＶＥ（マイクロトラック・ベル社製）、粒子径・ゼータ電位・分子量測定装置ゼータサイザー（マルバーン・パナリティカル社製）にて測定することができる。測定条件は、研磨用分散液のｐＨを所望の範囲（例えば２．０～７．０、２５℃）に調整し、研磨用分散液の総質量に対する砥粒及び導電性複合体の合計含有量を０．０１～０．１質量％とし、温度を２５℃として測定とする。
【0032】
≪研磨用分散液の製造方法≫
本発明の研磨用分散液は、上述した導電性複合体と、砥粒と、分散媒と、必要に応じて塩基性化合物やその他の任意成分を混合して製造することができる。
各材料は公知方法により得られ、市販品を用いてもよい。
本発明の研磨用分散液は、上述した導電性複合体と、砥粒と、分散媒と、必要に応じて塩基性化合物やその他の任意成分を混合して製造することができる。
各材料は公知方法により得られ、市販品を用いてもよい。
【0033】
≪研磨用分散液の使用方法≫
本発明にかかる研磨用分散液は、基材の無機材料からなる表面に研磨パッドを接触させながら擦り、その表面を化学的機械的に研磨する際に、基材表面と研磨パッドの間に介在させる用途で用いられる。
本発明にかかる研磨用分散液は、基材の無機材料からなる表面に研磨パッドを接触させながら擦り、その表面を化学的機械的に研磨する際に、基材表面と研磨パッドの間に介在させる用途で用いられる。
【0034】
（基材）
基材としては、例えば、半導体デバイスの製造に使用される半導体基板や、フラットパネルディスプレイ等の製造に使用されるガラス基板等が挙げられる。基材の全体が無機材料である必要はなく、研磨対象となる表面の構成材料が無機材料であればよい。
前記表面を構成する無機材料としては、シリコン（ｐＨ２．５）、サファイア（ｐＨ９．０）、窒化ガリウム（ｐＨ５．０）、シリコンカーバイド（ｐＨ３．５）等が挙げられる。ここで括弧内のｐＨは、各材料のおよその等電点を示す。
基材としては、例えば、半導体デバイスの製造に使用される半導体基板や、フラットパネルディスプレイ等の製造に使用されるガラス基板等が挙げられる。基材の全体が無機材料である必要はなく、研磨対象となる表面の構成材料が無機材料であればよい。
前記表面を構成する無機材料としては、シリコン（ｐＨ２．５）、サファイア（ｐＨ９．０）、窒化ガリウム（ｐＨ５．０）、シリコンカーバイド（ｐＨ３．５）等が挙げられる。ここで括弧内のｐＨは、各材料のおよその等電点を示す。
【0035】
（研磨パッド）
研磨パッドは、任意の好適な研磨パッドであることができる。例えば、米国特許第５４８９２３３号明細書、同第６０６２９６８号明細書、同第６１１７０００号明細書、及び同第６１２６５３２号明細書に記載された研磨パッドが挙げられる。
研磨パッドは、任意の好適な研磨パッドであることができる。例えば、米国特許第５４８９２３３号明細書、同第６０６２９６８号明細書、同第６１１７０００号明細書、及び同第６１２６５３２号明細書に記載された研磨パッドが挙げられる。
【0036】
≪研磨用分散液の作用メカニズム≫
被研磨物である基材表面及び、砥粒は表面電荷をもっており、基材表面と砥粒の間で働く静電的相互作用が研磨速度に大きく影響する。例えば、基材表面と砥粒が静電的に同符号である場合、静電斥力によって研磨速度は下がる。一方、静電的に異符号である場合、静電引力により研磨速度が向上する。
例えば、砥粒を構成するシリカの等電点がｐＨ約２．５、基材表面を構成するアルミナの等電点がｐＨ約９．０である。ここで、研磨用分散液のｐＨが基材表面の等電点より低ければ、基材表面の表面電荷は正となる。一方、研磨用分散液のｐＨが砥粒の等電点より高ければ、砥粒の表面電荷は負となる。このとき、砥粒と基材表面の互いの表面電荷が異符号をとり、静電引力が働くので、研磨速度が向上する。つまり、砥粒としてシリカを用い、基材表面がアルミナである場合、研磨用分散液のｐＨは２．５超９．０未満が好ましい。
被研磨物である基材表面及び、砥粒は表面電荷をもっており、基材表面と砥粒の間で働く静電的相互作用が研磨速度に大きく影響する。例えば、基材表面と砥粒が静電的に同符号である場合、静電斥力によって研磨速度は下がる。一方、静電的に異符号である場合、静電引力により研磨速度が向上する。
例えば、砥粒を構成するシリカの等電点がｐＨ約２．５、基材表面を構成するアルミナの等電点がｐＨ約９．０である。ここで、研磨用分散液のｐＨが基材表面の等電点より低ければ、基材表面の表面電荷は正となる。一方、研磨用分散液のｐＨが砥粒の等電点より高ければ、砥粒の表面電荷は負となる。このとき、砥粒と基材表面の互いの表面電荷が異符号をとり、静電引力が働くので、研磨速度が向上する。つまり、砥粒としてシリカを用い、基材表面がアルミナである場合、研磨用分散液のｐＨは２．５超９．０未満が好ましい。
【実施例0037】
（製造例１）
１０００ｍｌのイオン交換水に２０６ｇのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、８０℃で攪拌しながら、予め１０ｍｌの水に溶解した１．１４ｇの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を２０分間滴下し、この溶液を１２時間攪拌した。
得られたスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に１０質量％に希釈した硫酸を１０００ｍｌ添加し、ポリスチレンスルホン酸含有液を得て、限外ろ過法によりポリスチレンスルホン酸含有溶液の約１０００ｍｌの溶媒を除去した。残液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去し、ポリスチレンスルホン酸を水洗した。この限外ろ過操作を３回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
１０００ｍｌのイオン交換水に２０６ｇのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、８０℃で攪拌しながら、予め１０ｍｌの水に溶解した１．１４ｇの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を２０分間滴下し、この溶液を１２時間攪拌した。
得られたスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に１０質量％に希釈した硫酸を１０００ｍｌ添加し、ポリスチレンスルホン酸含有液を得て、限外ろ過法によりポリスチレンスルホン酸含有溶液の約１０００ｍｌの溶媒を除去した。残液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去し、ポリスチレンスルホン酸を水洗した。この限外ろ過操作を３回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
【0038】
（製造例２）
３，４－エチレンジオキシチオフェン１４．２ｇと、製造例１で得たポリスチレンスルホン酸３６．７ｇとを２０００ｍｌのイオン交換水に溶かした溶液とを２０℃で混合させた。
得られた混合溶液を２０℃に保ち、掻き混ぜながら、２００ｍｌのイオン交換水に溶かした２９．６４ｇの過硫酸アンモニウムと８．０ｇの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、３時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌ溶液を除去した。この操作を３回繰り返した。
得られた溶液に２００ｍｌの１０質量％に希釈した硫酸と２０００ｍｌのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去した。残液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去し、溶液に含まれるポリスチレンスルホン酸ドープポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ）を水洗した。この操作を８回繰り返し、１．０質量％のＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ水分散液を得た。
３，４－エチレンジオキシチオフェン１４．２ｇと、製造例１で得たポリスチレンスルホン酸３６．７ｇとを２０００ｍｌのイオン交換水に溶かした溶液とを２０℃で混合させた。
得られた混合溶液を２０℃に保ち、掻き混ぜながら、２００ｍｌのイオン交換水に溶かした２９．６４ｇの過硫酸アンモニウムと８．０ｇの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、３時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌ溶液を除去した。この操作を３回繰り返した。
得られた溶液に２００ｍｌの１０質量％に希釈した硫酸と２０００ｍｌのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去した。残液に２０００ｍｌのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約２０００ｍｌの溶媒を除去し、溶液に含まれるポリスチレンスルホン酸ドープポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ）を水洗した。この操作を８回繰り返し、１．０質量％のＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ水分散液を得た。
【0039】
［研磨用分散液の調製例１］
次の方法により本発明に係る研磨用分散液を調製した。
市販の砥粒を含む研磨用分散液１００ｇ（型番：ＬＵＤＯＸ ＳＭ、シグマアルドリッチ製、濃度３０質量％、砥粒：シリカ）に、製造例２で得た導電性複合体分散液１０ｇ（砥粒３００質量部に対して、導電性複合体１質量部）を加え、室温で撹拌することによって本発明に係る研磨用分散液Ｓを調製した。
次の方法により本発明に係る研磨用分散液を調製した。
市販の砥粒を含む研磨用分散液１００ｇ（型番：ＬＵＤＯＸ ＳＭ、シグマアルドリッチ製、濃度３０質量％、砥粒：シリカ）に、製造例２で得た導電性複合体分散液１０ｇ（砥粒３００質量部に対して、導電性複合体１質量部）を加え、室温で撹拌することによって本発明に係る研磨用分散液Ｓを調製した。
【0040】
［ｐＨの測定］
各例で調製した研磨用分散液について、市販のｐＨメータを用いて常法により、温度２５℃でのｐＨを測定した。調製例１で得た研磨用分散液ＳのｐＨは２．０であった。
各例で調製した研磨用分散液について、市販のｐＨメータを用いて常法により、温度２５℃でのｐＨを測定した。調製例１で得た研磨用分散液ＳのｐＨは２．０であった。
【0041】
［ゼータ電位の測定］
各例で調製した研磨用分散液について、蒸留水で希釈して砥粒の含有濃度を０．１質量％に調整したものを試料として、ゼータ電位・粒径・分子量測定システム（ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ、大塚電子社製）を用いて、２５℃でのゼータ電位を測定した。
調製例１で得た研磨用分散液Ｓのゼータ電位は－１０ｍＶであった。
各例で調製した研磨用分散液について、蒸留水で希釈して砥粒の含有濃度を０．１質量％に調整したものを試料として、ゼータ電位・粒径・分子量測定システム（ＥＬＳＺ－２０００ＺＳ、大塚電子社製）を用いて、２５℃でのゼータ電位を測定した。
調製例１で得た研磨用分散液Ｓのゼータ電位は－１０ｍＶであった。
【0042】
［研磨速度の測定］
市販の卓上研磨機を用いて、荷重２０ｋＰａ、研磨ヘッド及びプラテン回転数をそれぞれ１００ｒｐｍとし、被研磨物のサファイア基板を、研磨用分散液Ｓを用いて１０分間研磨した。研磨前後の質量差を測定し、表面積及び基材密度から研磨速度を算出した。
市販の卓上研磨機を用いて、荷重２０ｋＰａ、研磨ヘッド及びプラテン回転数をそれぞれ１００ｒｐｍとし、被研磨物のサファイア基板を、研磨用分散液Ｓを用いて１０分間研磨した。研磨前後の質量差を測定し、表面積及び基材密度から研磨速度を算出した。
【0043】
本発明に係る研磨用分散液Ｓを用いた場合と、導電性複合体を配合しない市販の研磨用分散液を用いた場合と比較して、研磨用分散液Ｓを用いた方が研磨速度は優れていた。