JP6068791B2 - Polishing composition - Google Patents
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Description
本発明は、III−V族化合物材料を含有する部分(以下、III−V族化合物材料部分ともいう)と酸化シリコンなどのケイ素材料を含有する部分(以下、ケイ素材料部分ともいう)とを有する研磨対象物を研磨する用途で使用される研磨用組成物に関する。本発明はまた、その研磨用組成物を用いた研磨方法及び基板の製造方法に関する。 The present invention has a portion containing a III-V compound material (hereinafter also referred to as a III-V compound material portion) and a portion containing a silicon material such as silicon oxide (hereinafter also referred to as a silicon material portion). The present invention relates to a polishing composition for use in polishing a polishing object. The present invention also relates to a polishing method and a substrate manufacturing method using the polishing composition.
シリコンよりもキャリアの輸送特性に優れるヒ化ガリウム(GaAs)などのIII−V族化合物材料は、次世代の半導体チャネル材料として期待をされている。III−V族化合物チャネルは、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨して形成することができる。この場合、ケイ素材料部分よりもIII−V族化合物材料部分を高選択的に研磨することができる研磨用組成物を用いれば、III−V族化合物材料部分を効率よく研磨除去することが可能である。また、酸化シリコン等のオキサイドロスが少なくなるため、配線層間の耐電圧が確保される。さらに、その後フォトリソグラフィ工程を行う際には、オキサイドロスが少ないために露光焦点合わせが容易となり、工程が安定する(特許文献1参照)。しかしながら、III−V族化合物のみからなるIII−V族化合物半導体基板を研磨する用途で従来使用されている例えば特許文献2又は特許文献3に記載のような研磨用組成物は、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨する用途で使用したときにIII−V族化合物材料部分に対する十分に高い研磨選択性を発揮しない。 Group III-V compound materials such as gallium arsenide (GaAs), which have better carrier transport properties than silicon, are expected as next-generation semiconductor channel materials. The III-V compound channel can be formed by polishing a polishing object having a III-V compound material portion and a silicon material portion. In this case, if a polishing composition that can polish the III-V group compound material portion more selectively than the silicon material portion is used, the III-V group compound material portion can be efficiently removed by polishing. is there. Further, since the oxide loss of silicon oxide or the like is reduced, a withstand voltage between the wiring layers is ensured. Further, when performing a photolithography process thereafter, exposure focus is easy because there is little oxide loss, and the process is stabilized (see Patent Document 1). However, for example, a polishing composition as described in Patent Document 2 or Patent Document 3 conventionally used for polishing a group III-V compound semiconductor substrate composed only of a group III-V compound is a group III-V. When used in an application for polishing an object to be polished having a compound material portion and a silicon material portion, a sufficiently high polishing selectivity for a III-V group compound material portion is not exhibited.
そこで本発明の目的は、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨する用途で使用したときにIII−V族化合物材料部分に対する高い研磨選択性を発揮することができる研磨用組成物を提供すること、またその研磨用組成物を用いた研磨方法及び基板の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to exhibit a high polishing selectivity for a III-V group compound material portion when used in an application for polishing a polishing object having a III-V group compound material portion and a silicon material portion. An object of the present invention is to provide a polishing composition that can be used, and to provide a polishing method and a substrate manufacturing method using the polishing composition.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様では、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを別々に有する研磨対象物において、III−V族化合物材料を含有する部分とケイ素材料を含有する部分とを同時に研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、平均一次粒子径が40nm以下である砥粒と、酸化剤と、前記ケイ素材料部分の表面OH基と結合してケイ素材料部分の加水分解を抑制する働きをするサプレッサー化合物とを含有する研磨用組成物を提供する。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, in a polishing object having a group III-V compound material part and a silicon material part separately, a part containing a group III-V compound material; A polishing composition used for simultaneously polishing a portion containing a silicon material, an abrasive having an average primary particle size of 40 nm or less, an oxidizing agent, and a surface OH group of the silicon material portion There is provided a polishing composition containing a suppressor compound that binds and suppresses hydrolysis of a silicon material portion .
本発明の第2の態様では、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを別々に有する研磨対象物において、III−V族化合物材料を含有する部分とケイ素材料を含有する部分とを同時に研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒と、酸化剤と、前記ケイ素材料部分の表面OH基と結合してケイ素材料部分の加水分解を抑制する働きをするサプレッサー化合物とを含有する研磨用組成物を提供する。 In the second aspect of the present invention, in a polishing object having a group III-V compound material portion and a silicon material portion separately, a portion containing a group III-V compound material and a portion containing a silicon material are simultaneously used. A polishing composition used in a polishing application, comprising abrasive grains, an oxidizing agent, and a suppressor compound that binds to a surface OH group of the silicon material portion and functions to suppress hydrolysis of the silicon material portion. The polishing composition containing this is provided.
上記第1及び第2の態様の研磨用組成物は中性のpHを有することが好ましい。
本発明の第3の態様では、上記第1又は第2の態様の研磨用組成物を用いて、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを別々に有する研磨対象物において、III−V族化合物材料を含有する部分とケイ素材料を含有する部分とを同時に研磨する方法を提供する。
It is preferable that the polishing composition of the said 1st and 2nd aspect has neutral pH .
In the third aspect of the present invention, in the polishing object having the group III-V compound material part and the silicon material part separately using the polishing composition of the first or second aspect , III-V Provided is a method for simultaneously polishing a portion containing a group compound material and a portion containing a silicon material .
本発明の第4の態様では、上記第1又は第2の態様の研磨用組成物を用いて、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを別々に有する研磨対象物において、III−V族化合物材料を含有する部分とケイ素材料を含有する部分とを同時に研磨することにより、基板を製造する方法を提供する。 In the fourth aspect of the present invention, in the polishing object having the III-V group compound material part and the silicon material part separately using the polishing composition of the first or second aspect , III-V Provided is a method for manufacturing a substrate by simultaneously polishing a portion containing a group compound material and a portion containing a silicon material .
本発明によれば、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨する用途で使用したときにIII−V族化合物材料部分に対する高い研磨選択性を発揮することができる研磨用組成物と、その研磨用組成物を用いた研磨方法及び基板の製造方法とが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when using in the use which grind | polishes the grinding | polishing target object which has a III-V group compound material part and a silicon material part, the high grinding | polishing selectivity with respect to a III-V group compound material part can be exhibited. A polishing composition, a polishing method using the polishing composition, and a method for manufacturing a substrate are provided.
第1の実施形態
以下、本発明の第1の実施形態を説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、特定の砥粒と、酸化剤を水に混合して調製される。従って、研磨用組成物は、特定の砥粒、及び酸化剤を含有する。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
The polishing composition of the present embodiment is prepared by mixing specific abrasive grains and an oxidizing agent in water. Accordingly, the polishing composition contains specific abrasive grains and an oxidizing agent.
この研磨用組成物は、III−V族化合物材料部分とケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨する用途、さらに言えばその研磨対象物を研磨して基板を製造する用途においてIII−V族化合物材料部分を選択的に研磨する目的で使用される。III−V族化合物材料の例としては、リン化ガリウム(GaP)、リン化インジウム(InP)、ヒ化ガリウム(GaAs)、ヒ化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等が挙げられる。また、ケイ素材料の例としては、ポリシリコン、酸化シリコン、窒化シリコン等が挙げられる。 This polishing composition is used for polishing a polishing object having a III-V compound material portion and a silicon material portion, and more specifically, for polishing a polishing object to produce a substrate. Used for the purpose of selectively polishing the compound material portion. Examples of III-V group compound materials include gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), gallium arsenide (GaAs), indium arsenide (InAs), indium antimonide (InSb), and the like. Examples of the silicon material include polysilicon, silicon oxide, silicon nitride, and the like.
(砥粒)
研磨用組成物中に含まれる砥粒は、40nm以下の平均一次粒子径を有している。40nm以下という平均一次粒子径の小さい砥粒を使用した場合、平均一次粒子径が40nmを超える砥粒を使用した場合に比べて、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度が研磨用組成物によるIII−V族化合物材料部分の研磨速度よりも大きく低下するという有利がある。なお、砥粒の平均一次粒子径の値は、例えば、BET法で測定される砥粒の比表面積に基づいて計算することができる。
(Abrasive grains)
The abrasive grains contained in the polishing composition have an average primary particle size of 40 nm or less. When abrasive grains having a small average primary particle diameter of 40 nm or less are used, the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is higher than that when abrasive grains having an average primary particle diameter exceeding 40 nm are used. There is an advantage that the polishing rate of the III-V group compound material portion is greatly reduced. In addition, the value of the average primary particle diameter of an abrasive grain can be calculated based on the specific surface area of the abrasive grain measured by BET method, for example.
研磨用組成物中の砥粒は、無機粒子及び有機粒子のいずれであってもよい。無機粒子の具体例としては、シリカ、アルミナ、セリア、チタニアなどの金属酸化物からなる粒子が挙げられる。有機粒子の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子が挙げられる。その中でもシリカ粒子が好ましく、特に好ましいのはコロイダルシリカである。 The abrasive grains in the polishing composition may be either inorganic particles or organic particles. Specific examples of the inorganic particles include particles made of a metal oxide such as silica, alumina, ceria, titania and the like. Specific examples of the organic particles include polymethyl methacrylate (PMMA) particles. Among these, silica particles are preferable, and colloidal silica is particularly preferable.
研磨用組成物中の砥粒の含有量は、20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。砥粒の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、砥粒の凝集が起こりにくくなる。 The content of abrasive grains in the polishing composition is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less. As the content of the abrasive grains decreases, the material cost of the polishing composition can be suppressed, and the aggregation of the abrasive grains is less likely to occur.
砥粒の平均二次粒子径は170nm以下であることが好ましく、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは120nm以下である。砥粒の平均二次粒子径が小さくなるにつれて、研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨することによりスクラッチのより少ない研磨面を得ることが容易になる。砥粒の平均二次粒子径の値は、例えば、レーザー光散乱法により測定することができる。 The average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 170 nm or less, more preferably 150 nm or less, and still more preferably 120 nm or less. As the average secondary particle diameter of the abrasive grains decreases, it becomes easier to obtain a polished surface with less scratches by polishing the object to be polished using the polishing composition. The value of the average secondary particle diameter of the abrasive grains can be measured by, for example, a laser light scattering method.
(酸化剤)
研磨用組成物中に含まれる酸化剤の種類は特に限定されないが、0.3V以上の標準電極電位を有していることが好ましい。0.3V以上の標準電極電位を有する酸化剤を使用した場合には、0.3V未満の標準電極電位を有する酸化剤を使用した場合に比べて、研磨用組成物によるIII−V族化合物材料部分の研磨速度が向上するという有利がある。0.3V以上の標準電極電位を有する酸化剤の具体例としては、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、有機酸化剤、オゾン水、銀( I I ) 塩、鉄( I I I ) 塩、並びに過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソリン酸、ペルオキソ硫酸、ペルオキソホウ酸、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸、過フタル酸、次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸、塩素酸、亜塩素酸、過塩素酸、臭素酸、ヨウ素酸、過ヨウ素酸、硫酸、過硫酸、クエン酸、ジクロロイソシアヌル酸及びそれらの塩等が挙げられる。これらの中でも、研磨用組成物によるIII−V族化合物材料部分の研磨速度が大きく向上することから、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、及びジクロロイソシアヌル酸ナトリウムが好ましい。
(Oxidant)
Although the kind of oxidizing agent contained in polishing composition is not specifically limited, It is preferable to have a standard electrode potential of 0.3V or more. When an oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.3 V or higher is used, the III-V group compound material by the polishing composition is used compared to the case of using an oxidizing agent having a standard electrode potential of less than 0.3 V. There is an advantage that the polishing rate of the portion is improved. Specific examples of the oxidizing agent having a standard electrode potential of 0.3 V or more include hydrogen peroxide, sodium peroxide, barium peroxide, organic oxidizing agent, ozone water, silver (I I) salt, iron (I I I) Permanganate, chromic acid, dichromic acid, peroxodisulfuric acid, peroxophosphoric acid, peroxosulfuric acid, peroxoboric acid, performic acid, peracetic acid, perbenzoic acid, perphthalic acid, hypochlorous acid, hypochlorous acid Examples include bromic acid, hypoiodous acid, chloric acid, chlorous acid, perchloric acid, bromic acid, iodic acid, periodic acid, sulfuric acid, persulfuric acid, citric acid, dichloroisocyanuric acid, and salts thereof. Among these, hydrogen peroxide, ammonium persulfate, and sodium dichloroisocyanurate are preferable because the polishing rate of the group III-V compound material portion by the polishing composition is greatly improved.
なお、標準電極電位とは、酸化反応に関与するすべての化学種が標準状態にあるときに次式で表される。
E0=−△G0/nF=(RT/nF)lnK
ここで、E0は標準電極電位、△G0は酸化反応の標準ギブスエネルギー変化、Kはその平行定数、Fはファラデー定数、Tは絶対温度、nは酸化反応に関与する電子数である。従って、標準電極電位は温度により変動するので、本明細書中においては25℃における標準電極電位を採用している。なお、水溶液系の標準電極電位は、例えば改訂4版化学便覧(基礎編)II、pp464−468(日本化学会編)等に記載されている。
The standard electrode potential is expressed by the following formula when all chemical species involved in the oxidation reaction are in the standard state.
E0 = −ΔG0 / nF = (RT / nF) lnK
Here, E0 is the standard electrode potential, ΔG0 is the standard Gibbs energy change of the oxidation reaction, K is its parallel constant, F is the Faraday constant, T is the absolute temperature, and n is the number of electrons involved in the oxidation reaction. Accordingly, since the standard electrode potential varies depending on the temperature, the standard electrode potential at 25 ° C. is adopted in this specification. The standard electrode potential of the aqueous solution system is described in, for example, the revised 4th edition, Chemical Handbook (Basic Edition) II, pp 464-468 (Edited by Chemical Society of Japan).
研磨用組成物中の酸化剤の含有量は0.01mol/L以上であることが好ましく、より好ましくは0.1mol/L以上である。酸化剤の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物によるIII−V族化合物材料部分の研磨速度が向上する。 The content of the oxidizing agent in the polishing composition is preferably 0.01 mol / L or more, more preferably 0.1 mol / L or more. As the content of the oxidizing agent increases, the polishing rate of the III-V group compound material portion by the polishing composition is improved.
研磨用組成物中の酸化剤の含有量はまた、100mol/L以下であることが好ましく、より好ましくは50mol/L以下である。酸化剤の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、研磨使用後の研磨用組成物の処理、すなわち廃液処理の負荷を軽減することができる。 The content of the oxidizing agent in the polishing composition is also preferably 100 mol / L or less, more preferably 50 mol / L or less. As the content of the oxidizing agent decreases, the material cost of the polishing composition can be reduced, and the load on the processing of the polishing composition after polishing, that is, the waste liquid treatment can be reduced.
(pH調整剤)
研磨用組成物のpHは中性であること、より具体的には6〜8の範囲内であることが好ましい。pHが中性である場合には、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度が低下するという有利がある。
(PH adjuster)
The pH of the polishing composition is preferably neutral, more specifically in the range of 6-8. When the pH is neutral, there is an advantage that the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is decreased.
研磨用組成物のpHを所望の値に調整するのにpH調整剤を使用してもよい。使用するpH調整剤は酸及びアルカリのいずれであってもよく、また無機及び有機の化合物のいずれであってもよい。 A pH adjusting agent may be used to adjust the pH of the polishing composition to a desired value. The pH adjuster to be used may be either acid or alkali, and may be any of inorganic and organic compounds.
本実施形態によれば以下の作用効果が得られる。
・ 本実施形態の研磨用組成物では、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度を低下させるために、40nm以下という平均一次粒子径の小さい砥粒が使用されている。そのため、この研磨用組成物はIII−V族化合物材料部分に対する高い研磨選択性を有する。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In the polishing composition of this embodiment, abrasive grains having a small average primary particle diameter of 40 nm or less are used in order to reduce the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition. Therefore, this polishing composition has high polishing selectivity for the III-V group compound material portion.
・ 研磨用組成物のpHが中性である場合には、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度がさらに低下するために、III−V族化合物材料部分に対する研磨用組成物の研磨選択性がさらに向上する。 When the pH of the polishing composition is neutral, the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is further reduced, so that the polishing selectivity of the polishing composition with respect to the III-V compound material portion Is further improved.
第2の実施形態
以下、本発明の第2の実施形態を説明する。
第2の実施形態の研磨用組成物は、砥粒と酸化剤とサプレッサー化合物を水に混合して調製される。従って、研磨用組成物は、砥粒、酸化剤及びサプレッサー化合物を含有する。
Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
The polishing composition of the second embodiment is prepared by mixing abrasive grains, an oxidizing agent, and a suppressor compound with water. Therefore, polishing composition contains an abrasive grain, an oxidizing agent, and a suppressor compound.
第2の実施形態の研磨用組成物も、第1の実施形態の研磨用組成物と同様、ヒ化ガリウムなどのIII−V族化合物材料部分と酸化シリコンなどのケイ素材料部分とを有する研磨対象物を研磨する用途、さらに言えばその研磨対象物を研磨して基板を製造する用途においてIII−V族化合物材料部分を選択的に研磨する目的で使用される。 The polishing composition of the second embodiment also has a III-V group compound material portion such as gallium arsenide and a silicon material portion such as silicon oxide, as in the polishing composition of the first embodiment. It is used for the purpose of selectively polishing a group III-V compound material in an application for polishing an object, more specifically in an application for polishing a polishing object and manufacturing a substrate.
(砥粒)
第2の実施形態の研磨用組成物中に含まれる砥粒は、40nm以下の平均一次粒子径を有している必要がなく、この点を除けば第1の実施形態の研磨用組成物中に含まれる砥粒と同じである。
(Abrasive grains)
The abrasive grains contained in the polishing composition of the second embodiment do not need to have an average primary particle size of 40 nm or less. Except for this point, the abrasive grains in the polishing composition of the first embodiment It is the same as the abrasive grains contained in.
(酸化剤)
第2の実施形態の研磨用組成物中に含まれる酸化剤は、第1の実施形態の研磨用組成物中に含まれる酸化剤と同じである。
(Oxidant)
The oxidizing agent contained in the polishing composition of the second embodiment is the same as the oxidizing agent contained in the polishing composition of the first embodiment.
(サプレッサー化合物)
第2の実施形態の研磨用組成物中に含まれるサプレッサー化合物は、ケイ素材料部分の表面OH基と結合してケイ素材料部分の加水分解を抑制する働きをする。詳細には、ケイ素材料部分の表面OH基とサプレッサー化合物の持つ酸素原子の間で水素結合が形成されると考えられる。また、ケイ素材料部分の表面OH基とサプレッサー化合物のもつ窒素原子との間で水素結合が形成されると考えられる。そのため、サプレッサー化合物を使用した場合には、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度が低下するという有利がある。このメカニズムを考えると、サプレッサー化合物は酸素原子を持つ化合物及び窒素原子を持つ窒素含有化合物であることが好ましい。酸素原子を持つサプレッサー化合物の具体例としては、1−プロパノール、2−プロパノール、2−プロピン−1−オール、アリルアルコール、エチレンシアノヒドリン、1−ブタノール、2−ブタノール、(S)−(+)−2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、t−ブチルアルコール、パーフルオロ−t−ブチルアルコール、クロチルアルコール、1−ペンタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、S−アミルアルコール、1−ヘキサノール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノール、シクロヘキサノール、DL−3−ヘキシルアルコール、1−ヘプタノール、2−エチルヘキシルアルコール、(S)−(+)−2−オクタノール、1−オクタノール、DL−3−オクチルアルコール、2−ヒドロキシベンジルアルコール、2−ニトロベンジルアルコール、3,5−ジヒドロキシベンジルアルコール、3,5−ジニトロベンジルアルコール、3−フルオロベンジルアルコール、3−ヒドロキシベンジルアルコール、4−フルオロベンジルアルコール、4−ヒドロキシベンジルアルコール、ベンジルアルコール、m−(トリフルオロメチル)ベンジルアルコール、m−アミノベンジルアルコール、m−ニトロベンジルアルコール、o−アミノベンジルアルコール、o−ヒドロキシベンジルアルコール、p−ヒドロキシベンジルアルコール、p−ニトロベンジルアルコール、2−(p−フルオロフェニル)エタノール、2−アミノフェネチルアルコール、2−メトキシベンジルアルコール、2−メチル−3−ニトロベンジルアルコール、2−メチルベンジルアルコール、2−ニトロフェネチルアルコール、2−フェニルエタノール、3,4−ジメチルベンジルアルコール、3−メチル−2−ニトロベンジルアルコール、3−メチル−4−ニトロベンジルアルコール、3−メチルベンジルアルコール、4−フルオロフェネチルアルコール、4−ヒドロキシ−3−メトキシベンジルアルコール、4−メトキシベンジルアルコール、4−メチル−3−ニトロベンジルアルコール、5−メチル−2−ニトロベンジルアルコール、DL−α−ヒドロキシエチルベンゼン、o−(トリフルオロメチル)ベンジルアルコール、p−(トリフルオロメチル)ベンジルアルコール、p−アミノフェネチルアルコール、p−ヒドロキシフェニルエタノール、p−メチルベンジルアルコール及びS−フェネチルアルコール等のアルコール、
4−メチルフェノール、4−エチルフェノール及び4−プロピルフェノール等のフェノール、
グリセリンエステル、ソルビタンエステル、メトキシ酢酸、エトキシ酢酸、3−エトキシプロピオン酸、ポリオキシエチレン(以下、POEという)ソルビタン脂肪酸エステル、POEグリコール脂肪酸エステル、POEヘキシタン脂肪酸エステル及びアラニンエチルエステル等のエステル、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコール、アルキルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコール、アルケニルポリエチレングリコールアルキルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアルケニルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、アルキルポリプロピレングリコールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレングリコール、アルケニルポリプロピレングリコールアルキルエーテル及びアルケニルポリプロピレングリコールアルケニルエーテル、POEアルキレンジグリセリルエーテル、POEアルキルエーテル、POEアルキルフェニルエーテル、POEポリプロピレンアルキルエーテル等のエーテル、及びポリオキシプロピレン/ポリオキシエチレンのブロック/ランダムコポリマー等が挙げられる。
(Suppressor compound)
The suppressor compound contained in the polishing composition of the second embodiment functions to bind to the surface OH group of the silicon material portion and suppress hydrolysis of the silicon material portion. Specifically, it is considered that a hydrogen bond is formed between the surface OH group of the silicon material portion and the oxygen atom of the suppressor compound. Further, it is considered that a hydrogen bond is formed between the surface OH group of the silicon material portion and the nitrogen atom of the suppressor compound. Therefore, when a suppressor compound is used, there is an advantage that the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is reduced. Considering this mechanism, the suppressor compound is preferably a compound having an oxygen atom and a nitrogen-containing compound having a nitrogen atom. Specific examples of suppressor compounds having an oxygen atom include 1-propanol, 2-propanol, 2-propyn-1-ol, allyl alcohol, ethylene cyanohydrin, 1-butanol, 2-butanol, (S)-(+)- 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, t-butyl alcohol, perfluoro-t-butyl alcohol, crotyl alcohol, 1-pentanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 2-methyl-2- Butanol, 3-methyl-1-butanol, S-amyl alcohol, 1-hexanol, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanol, cyclohexanol, DL-3-hexyl alcohol, 1-heptanol, 2-ethylhexyl alcohol, (S)-(+)-2 Octanol, 1-octanol, DL-3-octyl alcohol, 2-hydroxybenzyl alcohol, 2-nitrobenzyl alcohol, 3,5-dihydroxybenzyl alcohol, 3,5-dinitrobenzyl alcohol, 3-fluorobenzyl alcohol, 3-hydroxy Benzyl alcohol, 4-fluorobenzyl alcohol, 4-hydroxybenzyl alcohol, benzyl alcohol, m- (trifluoromethyl) benzyl alcohol, m-aminobenzyl alcohol, m-nitrobenzyl alcohol, o-aminobenzyl alcohol, o-hydroxybenzyl Alcohol, p-hydroxybenzyl alcohol, p-nitrobenzyl alcohol, 2- (p-fluorophenyl) ethanol, 2-aminophenethyl alcohol, 2- Toxibenzyl alcohol, 2-methyl-3-nitrobenzyl alcohol, 2-methylbenzyl alcohol, 2-nitrophenethyl alcohol, 2-phenylethanol, 3,4-dimethylbenzyl alcohol, 3-methyl-2-nitrobenzyl alcohol, 3 -Methyl-4-nitrobenzyl alcohol, 3-methylbenzyl alcohol, 4-fluorophenethyl alcohol, 4-hydroxy-3-methoxybenzyl alcohol, 4-methoxybenzyl alcohol, 4-methyl-3-nitrobenzyl alcohol, 5-methyl 2-nitrobenzyl alcohol, DL-α-hydroxyethylbenzene, o- (trifluoromethyl) benzyl alcohol, p- (trifluoromethyl) benzyl alcohol, p-aminophenethyl alcohol, p- Hydroxyphenyl ethanol, p- methylbenzyl alcohol and S- pheneticillin alcohols such as chill alcohol,
Phenols such as 4-methylphenol, 4-ethylphenol and 4-propylphenol,
Glycerin ester, sorbitan ester, methoxyacetic acid, ethoxyacetic acid, 3-ethoxypropionic acid, polyoxyethylene (hereinafter referred to as POE) sorbitan fatty acid ester, POE glycol fatty acid ester, POE hexitan fatty acid ester and alanine ethyl ester,
Polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol alkenyl ether, alkyl polyethylene glycol, alkyl polyethylene glycol alkyl ether, alkyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkenyl polyethylene glycol, alkenyl polyethylene glycol alkyl ether, alkenyl polyethylene glycol Alkenyl ether, polypropylene glycol alkyl ether, polypropylene glycol alkenyl ether, alkyl polypropylene glycol, alkyl polypropylene glycol alkyl ether, alkyl polypropylene glycol alkenyl ether, alkenyl poly Ethers such as pyrene glycol, alkenyl polypropylene glycol alkyl ether and alkenyl polypropylene glycol alkenyl ether, POE alkylene diglyceryl ether, POE alkyl ether, POE alkyl phenyl ether, POE polypropylene alkyl ether, and polyoxypropylene / polyoxyethylene block / random A copolymer etc. are mentioned.
また、窒素原子を持つサプレッサー化合物の具体例としては、ビスヘキサメチレントリアミン(BHMT)、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)、テトラメチルアミン(TMA)、テトラエチルアミン(TEA)、ヒドロキシルアミン(HA)、ポリエチレンアミン(PEA)、水酸化コリン(CH)、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム、キトサン等のアミン化合物が挙げられる。 Specific examples of suppressor compounds having nitrogen atoms include bishexamethylenetriamine (BHMT), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetramethylamine (TMA), tetraethylamine (TEA), hydroxylamine (HA), Examples include amine compounds such as polyethyleneamine (PEA), choline hydroxide (CH), dimethylamine, trimethylamine, triethylamine, propylenediamine, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium diethyldithiocarbamate, and chitosan.
研磨用組成物中のサプレッサー化合物の含有量は10質量ppm以上であることが好ましく、より好ましくは50質量ppm以上である。サプレッサー化合物の含有量が多くなるにつれて、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度が低下する。 The content of the suppressor compound in the polishing composition is preferably 10 ppm by mass or more, more preferably 50 ppm by mass or more. As the suppressor compound content increases, the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition decreases.
研磨用組成物中のサプレッサー化合物の含有量はまた、100000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは50000質量ppm以下である。サプレッサー化合物の含有量が少なくなるにつれて、研磨用組成物の材料コストを抑えることができるのに加え、研磨使用後の研磨用組成物の処理、すなわち廃液処理の負荷を軽減することができる。 The content of the suppressor compound in the polishing composition is also preferably 100000 mass ppm or less, more preferably 50000 mass ppm or less. As the content of the suppressor compound decreases, the material cost of the polishing composition can be reduced, and in addition, the treatment of the polishing composition after polishing, that is, the load of waste liquid treatment can be reduced.
(pH調整剤)
第2の実施形態の研磨用組成物も、第1の実施形態の研磨用組成物と同様、中性であること、より具体的には6〜8の範囲内であることが好ましい。pHが中性である場合には、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度が低下するという有利がある。
(PH adjuster)
Similarly to the polishing composition of the first embodiment, the polishing composition of the second embodiment is preferably neutral, more specifically within the range of 6-8. When the pH is neutral, there is an advantage that the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is decreased.
第2の実施形態の研磨用組成物のpHを所望の値に調整するのにpH調整剤を使用してもよい。使用するpH調整剤は酸及びアルカリのいずれであってもよく、また無機及び有機の化合物のいずれであってもよい。 A pH adjusting agent may be used to adjust the pH of the polishing composition of the second embodiment to a desired value. The pH adjuster to be used may be either acid or alkali, and may be any of inorganic and organic compounds.
第2の実施形態によれば以下の作用効果が得られる。
・ 第2の実施形態の研磨用組成物では、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度を低下させるために、サプレッサー化合物が使用されている。そのため、この研磨用組成物はIII−V族化合物材料部分に対する高い研磨選択性を有する。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.
In the polishing composition of the second embodiment, a suppressor compound is used to reduce the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition. Therefore, this polishing composition has high polishing selectivity for the III-V group compound material portion.
・ 研磨用組成物のpHが中性である場合には、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度がさらに低下するために、III−V族化合物材料部分に対する研磨用組成物の研磨選択性がさらに向上する。 When the pH of the polishing composition is neutral, the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is further reduced, so that the polishing selectivity of the polishing composition with respect to the III-V compound material portion Is further improved.
前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・ 第1及び第2の実施形態の研磨用組成物は、二種類以上の砥粒を含有してもよい。第1の実施形態の研磨用組成物が二種類以上の砥粒を含有する場合、一部の砥粒については必ずしも40nm以下の平均一次粒子径を有している必要はない。
The embodiment may be modified as follows.
-The polishing composition of 1st and 2nd embodiment may contain a 2 or more types of abrasive grain. When the polishing composition of the first embodiment contains two or more kinds of abrasive grains, some abrasive grains do not necessarily have an average primary particle diameter of 40 nm or less.
・ 第1及び第2の実施形態の研磨用組成物は、二種類以上の酸化剤を含有してもよい。
・ 第2の実施形態の研磨用組成物は、二種類以上のサプレッサー化合物を含有してもよい。
-The polishing composition of 1st and 2nd embodiment may contain a 2 or more types of oxidizing agent.
-The polishing composition of 2nd Embodiment may contain a 2 or more types of suppressor compound.
・ 第1の実施形態の研磨用組成物は、サプレッサー化合物をさらに含有してもよい。この場合、研磨用組成物によるケイ素材料部分の研磨速度がさらに低下するために、III−V族化合物材料部分に対する研磨用組成物の研磨選択性がさらに向上する。 -The polishing composition of 1st Embodiment may further contain a suppressor compound. In this case, since the polishing rate of the silicon material portion by the polishing composition is further reduced, the polishing selectivity of the polishing composition with respect to the III-V group compound material portion is further improved.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、防腐剤のような公知の添加剤を必要に応じてさらに含有してもよい。
・ 前記実施形態の研磨用組成物は一液型であってもよいし、二液型をはじめとする多液型であってもよい。
-Polishing composition of the said embodiment may further contain well-known additives like a preservative as needed.
The polishing composition of the above embodiment may be a one-component type or a multi-component type including a two-component type.
・ 前記実施形態の研磨用組成物は、研磨用組成物の原液を水で希釈することにより調製されてもよい。
次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
-The polishing composition of the said embodiment may be prepared by diluting the undiluted | stock solution of polishing composition with water.
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described.
コロイダルシリカ及び酸化剤を、必要に応じてサプレッサー化合物及びpH調整剤とともに水と混合することにより、実施例7〜16、参考例1〜6及び比較例1の研磨用組成物を調製した。各研磨用組成物中の成分の詳細、及び各研磨用組成物のpHを測定した結果を表1に示す。 Polishing compositions of Examples 7 to 16 , Reference Examples 1 to 6, and Comparative Example 1 were prepared by mixing colloidal silica and an oxidizing agent with water together with a suppressor compound and a pH adjuster as necessary. The details of the components in each polishing composition and the results of measuring the pH of each polishing composition are shown in Table 1.
実施例7〜16、参考例1〜6及び比較例1の各研磨用組成物を用いて、ヒ化ガリウムブランケットウェーハ及びオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)ブランケットウェーハの表面を、表2に記載の条件で研磨したときに求められる研磨速度の値を表3の“GaAsの研磨速度”欄及び“TEOSの研磨速度”欄に示す。研磨速度の値は、TEOSブランケットウェーハについては光干渉式膜厚測定装置を用いて測定される研磨前後のウェーハの厚みの差を研磨時間で除することにより求め、ヒ化ガリウムブランケットウェーハについては、研磨前後のウェーハの重量の差を密度と研磨時間で除することによって求めた。また、こうして求めた実施例7〜16、参考例1〜6及び比較例1の各研磨用組成物によるヒ化ガリウムの研磨速度を同じ研磨用組成物によるTEOSの研磨速度で除して得られる値を表3の“GaAsの研磨速度/TEOSの研磨速度”欄に示す。TEOSの研磨速度の値は、300Å/min以下の場合に合格レベルであるが、より好ましくは200Å/min以下、さらに好ましくは100Å/min以下である。ヒ化ガリウムの研磨速度をTEOSの研磨速度で除した値は、5以上の場合に合格レベルであるが、より好ましくは10以上、さらに好ましくは15以上である。 Using the polishing compositions of Examples 7 to 16 , Reference Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, the surfaces of the gallium arsenide blanket wafer and the tetraethyl orthosilicate (TEOS) blanket wafer were subjected to the conditions described in Table 2. The values of the polishing rate required when polishing are shown in the “GaAs polishing rate” column and the “TEOS polishing rate” column in Table 3. The value of the polishing rate is obtained by dividing the difference in thickness of the wafer before and after polishing measured by using an optical interference film thickness measuring device for the TEOS blanket wafer by the polishing time, and for the gallium arsenide blanket wafer, The difference in weight of the wafer before and after polishing was determined by dividing by the density and polishing time. Further, it is obtained by dividing the polishing rate of gallium arsenide by each of the polishing compositions of Examples 7 to 16 , Reference Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 by the polishing rate of TEOS by the same polishing composition. The value is shown in the column “Polishing rate of GaAs / Polishing rate of TEOS” in Table 3. The TEOS polishing rate is acceptable when it is 300 Å / min or less, more preferably 200 Å / min or less, and even more preferably 100 Å / min or less. The value obtained by dividing the polishing rate of gallium arsenide by the polishing rate of TEOS is a pass level when it is 5 or more, more preferably 10 or more, and still more preferably 15 or more.
これに対し、比較例1の研磨用組成物の場合には、ヒ化ガリウムの研磨速度をTEOSの研磨速度で除した値が合格レベルに達しておらず、III−V族化合物材料部分を選択的に研磨する目的で満足に使用できるレベルの結果が得られなかった。 On the other hand, in the case of the polishing composition of Comparative Example 1, the value obtained by dividing the polishing rate of gallium arsenide by the polishing rate of TEOS did not reach the acceptable level, and the III-V group compound material portion was selected. Results that could be used satisfactorily for the purpose of mechanical polishing.
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