[go: up one dir, main page]

JP6618355B2 - Polishing liquid composition - Google Patents

Polishing liquid composition Download PDF

Info

Publication number
JP6618355B2
JP6618355B2 JP2015257176A JP2015257176A JP6618355B2 JP 6618355 B2 JP6618355 B2 JP 6618355B2 JP 2015257176 A JP2015257176 A JP 2015257176A JP 2015257176 A JP2015257176 A JP 2015257176A JP 6618355 B2 JP6618355 B2 JP 6618355B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polishing
less
cerium oxide
compound
oxide particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015257176A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017119783A (en
Inventor
陽彦 土居
陽彦 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2015257176A priority Critical patent/JP6618355B2/en
Publication of JP2017119783A publication Critical patent/JP2017119783A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6618355B2 publication Critical patent/JP6618355B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

本開示は、酸化セリウム粒子を含有する研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び研磨方法、並びに研磨液キットに関する。   The present disclosure relates to a polishing liquid composition containing cerium oxide particles, a semiconductor substrate manufacturing method and polishing method using the same, and a polishing liquid kit.

CMP(ケミカルメカニカルポリッシング)技術とは、加工しようとする被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で研磨液をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面凹凸部分を化学的に反応させると共に機械的に除去して平坦化させる技術である。   The CMP (Chemical Mechanical Polishing) technology is a method in which the polishing substrate and the polishing pad are relatively moved while supplying the polishing liquid to these contact portions in a state where the surface of the substrate to be polished and the polishing pad are in contact with each other. This is a technique in which the surface unevenness portion of the substrate to be polished is chemically reacted and mechanically removed and flattened by being moved.

現在では、半導体素子の製造工程における、層間絶縁膜の平坦化、シャロートレンチ素子分離構造(以下「素子分離構造」ともいう)の形成、プラグ及び埋め込み金属配線の形成等を行う際には、このCMP技術が必須の技術となっている。近年、半導体素子の多層化、高精細化が飛躍的に進み、半導体素子の歩留まり及びスループット(収量)の更なる向上が要求されるようになってきている。それに伴い、CMP工程に関しても、研磨傷フリーで且つより高速な研磨が望まれるようになってきている。例えば、シャロートレンチ素子分離構造の形成工程では、高研磨速度と共に、被研磨膜(例えば、酸化珪素膜)に対する研磨ストッパ膜(例えば、窒化珪素膜)の研磨選択性(換言すると、研磨ストッパ膜の方が被研磨膜よりも研磨されにくいという研磨の選択性)の向上が望まれている。   At present, when performing planarization of an interlayer insulating film, formation of a shallow trench isolation structure (hereinafter also referred to as “element isolation structure”), formation of a plug and a buried metal wiring, etc. in a semiconductor element manufacturing process, CMP technology has become an essential technology. In recent years, the multi-layered and high-definition of semiconductor elements have progressed dramatically, and further improvements in the yield and throughput of semiconductor elements have been demanded. Along with this, with respect to the CMP process, there is a demand for polishing without scratches and at a higher speed. For example, in the formation process of the shallow trench isolation structure, the polishing selectivity of the polishing stopper film (for example, silicon nitride film) with respect to the film to be polished (for example, silicon oxide film) (in other words, the polishing stopper film of the polishing stopper film) with high polishing speed. It is desired to improve the selectivity of polishing (which is harder to polish than the film to be polished).

特許文献1には、素子分離構造の形成に用いられる研磨剤として、酸化セリウム粒子と、分散剤と、遊離の―COOM基、フェノール性OH基、―SO3M基、―OSO3H基、―PO42基又は―PO32基等のアニオン性基を有する水溶性有機低分子(MはH,NH4,またはNa,K等の金属原子)から選ばれる添加剤と、水とを含むCMP研磨剤が開示されている。 In Patent Document 1, as an abrasive used for forming an element isolation structure, cerium oxide particles, a dispersant, a free —COOM group, a phenolic OH group, a —SO 3 M group, a —OSO 3 H group, An additive selected from water-soluble organic small molecules having an anionic group such as —PO 4 M 2 group or —PO 3 M 2 group (M is a metal atom such as H, NH 4 or Na, K), and water A CMP abrasive comprising:

特開2001−7060号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-7060

研磨砥粒としては、酸化セリウム(以下、「セリア」ともいう)粒子が挙げられる。研磨砥粒として用いられるセリア粒子としては、例えば、炭酸セリウムや硝酸セリウムなどのセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる焼成粉砕セリアのような、形状や大きさが様々なセリア粒子(以下、「不定形セリア」ともいう)が広く使用されている。しかし、不定形セリア等の研磨砥粒を用いた研磨では、研磨速度を確保しつつ研磨選択性を向上させることが課題であった。   Examples of the abrasive grains include cerium oxide (hereinafter also referred to as “ceria”) particles. As the ceria particles used as the abrasive grains, for example, ceria particles having various shapes and sizes (hereinafter referred to as “ceria pulverized ceria obtained by baking and crushing cerium compounds such as cerium carbonate and cerium nitrate”). Widely used is also referred to as “amorphous ceria”. However, in polishing using polishing grains such as amorphous ceria, it has been a problem to improve polishing selectivity while ensuring a polishing rate.

本開示は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上が可能な研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び研磨方法、並びに研磨液キットを提供する。   The present disclosure provides a polishing liquid composition capable of ensuring a polishing rate and improving polishing selectivity, a semiconductor substrate manufacturing method and polishing method using the same, and a polishing liquid kit.

本開示は、酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有する研磨液組成物であって、ゼータ電位が、−90mV以上0mV未満であり、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物に関する。   The present disclosure is a polishing composition comprising cerium oxide particles A and water, wherein the zeta potential is −90 mV or more and less than 0 mV, and the concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more. It is 1.035 or less, and the said recessed part index | exponent is related with the polishing liquid composition which is an average value of ratio (S / L) of the perimeter length S of the said particle | grains A, and the envelope perimeter length L.

本開示は、酸化セリウム粒子Aと、水と、アニオン性基を有する化合物Bとを配合してなる研磨液組成物であって、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、前記化合物Bの含有量が、前記酸化セリウム粒子Aの表面積に対して6.0×10-5g/m2以上3.8×10-1g/m2以下であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物に関する。 The present disclosure is a polishing composition comprising cerium oxide particles A, water, and an anionic group-containing compound B, wherein the concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1. 035 or less, and the content of the compound B is 6.0 × 10 −5 g / m 2 or more and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the cerium oxide particles A, The concave index relates to a polishing composition which is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.

本開示は、本開示に係る研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。   The present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate including a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to the present disclosure.

本開示は、本開示に係る研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含み、前記被研磨基板は、半導体基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法に関する。   The present disclosure relates to a method for polishing a substrate, including a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to the present disclosure, wherein the substrate to be polished is a substrate used for manufacturing a semiconductor substrate.

本開示は、酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有するスラリーであって、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物の製造に用いられる酸化セリウムスラリーに関する。   The present disclosure is a slurry containing cerium oxide particles A and water, wherein the recess index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035, and the recess index of the particles A is It is related with the cerium oxide slurry used for manufacture of polishing liquid composition which is an average value of ratio (S / L) of perimeter length S and envelope perimeter length L.

本開示は、研磨液組成物を製造するためのキットであって、酸化セリウム粒子Aを含有する分散液が容器に収納された容器入り粒子A分散液を含み、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液キットに関する。   The present disclosure is a kit for producing a polishing liquid composition, including a container-containing particle A dispersion in which a dispersion containing cerium oxide particles A is contained in a container, and the concave index of the cerium oxide particles A However, the concave index is related to the polishing liquid kit, which is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particles A to the envelope peripheral length L.

本開示によれば、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上が可能な研磨液組成物を提供できるという効果を奏し得る。   According to the present disclosure, it is possible to provide an effect that it is possible to provide a polishing liquid composition capable of ensuring a polishing rate and improving polishing selectivity.

図1は、粒子の周囲長S及び包絡周囲長Lを説明するための概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the peripheral length S and the envelope peripheral length L of a particle. 図2は、凹部指数1.017のセリア粒子の透過型電子顕微鏡(以下「TEM」ともいう)観察写真の一例である。FIG. 2 is an example of a transmission electron microscope (hereinafter also referred to as “TEM”) observation photograph of ceria particles having a recess index of 1.017. 図3は、凹部指数1.042のセリア粒子のTEM観察写真の一例である。FIG. 3 is an example of a TEM observation photograph of ceria particles having a recess index of 1.042.

本発明者らが鋭意検討した結果、セリア粒子を砥粒として含有する研磨液組成物において、驚くべきことに、セリア粒子の凹部を少なくし、研磨液組成物のゼータ電位を負の特定値とすることで、研磨速度を確保しつつ研磨選択性が向上することを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors, in a polishing liquid composition containing ceria particles as abrasive grains, surprisingly, the number of concave portions of ceria particles is reduced, and the zeta potential of the polishing liquid composition is set to a negative specific value. As a result, it was found that the polishing selectivity was improved while ensuring the polishing rate, and the present invention was completed.

本開示は、セリア粒子を砥粒として含有する研磨液組成物において、セリア粒子の形状を特定すると共に、研磨液組成物のゼータ電位を負の特定値にするか或いはアニオン性基を有する化合物を併用することで、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上が可能となるという知見に基づく。   In the polishing liquid composition containing ceria particles as abrasive grains, the present disclosure specifies a shape of the ceria particles and a compound having a negative specific value for the zeta potential of the polishing liquid composition or having an anionic group. It is based on the knowledge that, by using in combination, it is possible to ensure the polishing rate and improve the polishing selectivity.

本開示において「研磨選択性」は、研磨ストッパ膜の研磨速度に対する被研磨膜の研磨速度の比(被研磨膜の研磨速度/研磨ストッパ膜の研磨速度)と同義であり、「研磨選択性」が高いと、前記研磨速度比が大きいことを意味する。   In the present disclosure, “polishing selectivity” is synonymous with the ratio of the polishing rate of the film to be polished to the polishing rate of the polishing stopper film (polishing rate of the film to be polished / polishing rate of the polishing stopper film). A high value means that the polishing rate ratio is large.

本開示は、酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有する研磨液組成物であって、ゼータ電位が、−90mV以上0mV未満であり、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物に関する。さらに、本開示は、酸化セリウム粒子Aと、水と、アニオン性基を有する化合物Bとを配合してなる研磨液組成物であって、前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、前記化合物Bの含有量が、前記酸化セリウム粒子Aの表面積に対して6.0×10-5g/m2以上3.8×10-1g/m2以下であり、前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物に関する。本開示に係る研磨液組成物によれば、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上が可能となる。 The present disclosure is a polishing composition comprising cerium oxide particles A and water, wherein the zeta potential is −90 mV or more and less than 0 mV, and the concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more. It is 1.035 or less, and the said recessed part index | exponent is related with the polishing liquid composition which is an average value of ratio (S / L) of the perimeter length S of the said particle | grains A, and the envelope perimeter length L. Furthermore, the present disclosure provides a polishing composition comprising cerium oxide particles A, water, and a compound B having an anionic group, wherein the concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more. 1.035 or less, and the content of the compound B is 6.0 × 10 −5 g / m 2 or more and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the cerium oxide particles A. In addition, the concave index relates to a polishing composition, which is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S and the envelope peripheral length L of the particles A. According to the polishing composition according to the present disclosure, it is possible to ensure the polishing rate and improve the polishing selectivity.

[酸化セリウム粒子A]
本開示に係る研磨液組成物は、研磨砥粒として酸化セリウム粒子A(以下、単に「粒子A」ともいう)を含有する。粒子Aは、例えば、沈降法により製造できる。沈降法としては、例えば、特表2010−505735号公報等に記載の方法を採用することができる。
[Cerium oxide particles A]
The polishing composition according to the present disclosure contains cerium oxide particles A (hereinafter also simply referred to as “particles A”) as polishing abrasive grains. The particles A can be produced, for example, by a sedimentation method. As the sedimentation method, for example, a method described in JP-T-2010-505735 can be employed.

粒子Aの凹部指数は、研磨速度向上の観点から、1.000以上であって、1.010以上が好ましく、1.015以上がより好ましく、そして、1.035以下であって、1.030以下が好ましく、1.025以下がより好ましく、1.020以下が更に好ましい。本開示において粒子Aの凹部指数とは、電子顕微鏡等による投影画像の解析により得られる、粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値をいう。凹部指数の値が小さいほど、粒子Aの表面に凹部が少ないことを示す。例えば、図1に示されるような形状の粒子の場合、粒子の周囲長Sは、該粒子の輪郭に沿って算出される長さを示し、粒子の包絡周囲長Lは、該粒子の輪郭の凸部分と同数の頂点を持ち、該粒子の輪郭全てを内包する多角形(すなわち、粒子の輪郭の凸部分の全てが内接する多角形)の周囲長を示す。   The concave index of the particle A is 1.000 or more, preferably 1.010 or more, more preferably 1.015 or more, and 1.035 or less from the viewpoint of improving the polishing rate, and 1.030 or less. The following is preferable, 1.025 or less is more preferable, and 1.020 or less is still more preferable. In the present disclosure, the concave index of the particle A refers to an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S and the envelope peripheral length L of the particle A, which is obtained by analyzing a projection image using an electron microscope or the like. It shows that there are few recessed parts on the surface of the particle | grain A, so that the value of a recessed part index | exponent is small. For example, in the case of a particle having a shape as shown in FIG. 1, the peripheral length S of the particle indicates a length calculated along the contour of the particle, and the envelope peripheral length L of the particle indicates the contour of the particle. This indicates the perimeter of a polygon having the same number of vertices as the convex portion and enclosing all the contours of the particle (that is, a polygon in which all the convex portions of the particle contour are inscribed).

粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位は、通常、正であるが、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、負であることが好ましい。粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位を負にする方法としては、例えば、後述するアニオン性基を有する化合物Bを研磨液組成物中に添加する方法が挙げられる。本開示に係る研磨液組成物がアニオン性基を有する化合物Bを所定量含む場合、化合物Bが粒子Aに作用して、粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位を負にすることができる。この場合、粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位としては、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、好ましくは0mV未満、より好ましくは−30mV以下、更に好ましくは−60mV以下であり、そして、好ましくは−90mV以上、より好ましくは−80mV以上、更に好ましくは−70mVである。   The zeta potential of the particles A in the aqueous medium is usually positive, but is preferably negative from the viewpoints of ensuring the polishing rate, improving the polishing selectivity, and reducing the residual abrasive grains. As a method of making the zeta potential in the aqueous medium of the particles A negative, for example, a method of adding a compound B having an anionic group described later into the polishing composition can be mentioned. When the polishing liquid composition according to the present disclosure contains a predetermined amount of the compound B having an anionic group, the compound B acts on the particle A, and the zeta potential of the particle A in the aqueous medium can be made negative. In this case, the zeta potential of the particles A in the aqueous medium is preferably less than 0 mV, more preferably −30 mV or less, more preferably from the viewpoint of ensuring the polishing rate, improving the polishing selectivity, and reducing the residual abrasive grains. Preferably it is −60 mV or less, preferably −90 mV or more, more preferably −80 mV or more, and further preferably −70 mV.

粒子Aの平均一次粒子径は、研磨速度向上の観点から、好ましくは15nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは40nm以上であり、そして、研磨傷発生の抑制の観点から、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下である。本開示において粒子Aの平均一次粒子径は、BET(窒素吸着)法によって算出されるBET比表面積S(m2/g)を用いて算出される。BET比表面積は、実施例に記載の方法により測定できる。 The average primary particle diameter of the particles A is preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more, and further preferably 40 nm or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and preferably 300 nm or less from the viewpoint of suppressing the generation of polishing flaws. More preferably, it is 200 nm or less, More preferably, it is 150 nm or less. In the present disclosure, the average primary particle size of the particles A is calculated using a BET specific surface area S (m 2 / g) calculated by a BET (nitrogen adsorption) method. The BET specific surface area can be measured by the method described in Examples.

粒子Aの形状としては、研磨速度向上の観点から、表面に凹部が少ない形状が好ましく、例えば、略球状、多面体状が挙げられる。粒子Aとしては、例えば、図2に示されるような多面体セリアが挙げられる。   The shape of the particles A is preferably a shape having few concave portions on the surface from the viewpoint of improving the polishing rate, and examples thereof include a substantially spherical shape and a polyhedral shape. Examples of the particles A include polyhedral ceria as shown in FIG.

本開示に係る研磨液組成物中の粒子Aの含有量は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上の観点から、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.05質量%以上であり、そして、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.80質量%以下、更に好ましくは0.60質量%以下である。   The content of the particles A in the polishing liquid composition according to the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, from the viewpoint of ensuring the polishing rate and improving the polishing selectivity. More preferably, it is 0.05% by mass or more, and preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.80% by mass or less, and still more preferably 0.60% by mass or less.

[化合物B]
本開示に係る研磨液組成物は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、研磨助剤として、アニオン性基を有する化合物Bを含有することが好ましい。化合物Bは、研磨液組成物のゼータ電位を負にすること、粒子Aの表面に吸着して粒子Aのゼータ電位を負にすること、又は、研磨液組成物及び粒子Aのゼータ電位を負にすること、が可能である。
[Compound B]
The polishing composition according to the present disclosure preferably contains Compound B having an anionic group as a polishing aid from the viewpoints of ensuring a polishing rate, improving polishing selectivity, and reducing residual abrasive grains. Compound B makes the zeta potential of the polishing liquid composition negative, adsorbs on the surface of the particle A to make the zeta potential of the particle A negative, or makes the zeta potential of the polishing liquid composition and the particle A negative. It is possible to

化合物Bのアニオン性基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基、ホスホン酸基等が挙げられる。これらのアニオン性基は中和された塩の形態を取ってもよい。アニオン性基が塩の形態を取る場合の対イオンとしては、金属イオン、アンモニウムイオン、アルキルアンモニウムイオン等が挙げられ、半導体基板の品質向上の観点から、アンモニウムイオンが好ましい。   Examples of the anionic group of Compound B include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfate ester group, a phosphate ester group, and a phosphonic acid group. These anionic groups may take the form of neutralized salts. Examples of the counter ion when the anionic group is in the form of a salt include a metal ion, an ammonium ion, an alkylammonium ion, and the like. From the viewpoint of improving the quality of the semiconductor substrate, an ammonium ion is preferable.

化合物Bとしては、例えば、アニオン性ポリマーが挙げられる。化合物Bの具体例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸とモノメトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの共重合体、アニオン基を有する(メタ)アクリレートとモノメトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの共重合体、アルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸とモノメトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートとの共重合体、これらのアルカリ金属塩、及びこれらのアンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、半導体基板の品質向上の観点から、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、及びこれらのアンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種が好ましい。   As compound B, an anionic polymer is mentioned, for example. Specific examples of compound B include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, a copolymer of (meth) acrylic acid and monomethoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, (meth) acrylate having an anionic group, Copolymers of monomethoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, copolymers of alkyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid and monomethoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, alkali metal salts thereof, and these From the viewpoint of improving the quality of the semiconductor substrate, at least one selected from polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, and these ammonium salts is preferable.

化合物Bの重量平均分子量は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、好ましくは1000以上、より好ましくは10000以上、更に好ましくは20000以上であり、そして、好ましくは550万以下、より好ましくは100万以下、更に好ましくは10万以下である。   The weight average molecular weight of Compound B is preferably 1000 or more, more preferably 10,000 or more, still more preferably 20000 or more, from the viewpoints of ensuring the polishing rate, improving the polishing selectivity, and reducing the residual abrasive grains. Preferably it is 5.5 million or less, More preferably, it is 1 million or less, More preferably, it is 100,000 or less.

本開示において重量平均分子量は、液体クロマトグラフィー(株式会社日立製作所製、L−6000型高速液体クロマトグラフィー)を使用し、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によって下記条件で測定できる。
検出器:ショーデックスRI SE−61示差屈折率検出器
カラム:東ソー株式会社製のG4000PWXLとG2500PWXLを直列につないだものを使用した。
溶離液:0.2Mリン酸緩衝液/アセトニトリル=90/10(容量比)で0.5g/100mLの濃度に調整し、20μLを用いた。
カラム温度:40℃
流速:1.0mL/min
標準ポリマー:分子量が既知の単分散ポリエチレングリコール
In the present disclosure, the weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using liquid chromatography (manufactured by Hitachi, Ltd., L-6000 type high performance liquid chromatography) under the following conditions.
Detector: Shodex RI SE-61 differential refractive index detector Column: G4000PWXL and G2500PWXL manufactured by Tosoh Corporation were connected in series.
Eluent: 0.2 M phosphate buffer / acetonitrile = 90/10 (volume ratio) was adjusted to a concentration of 0.5 g / 100 mL, and 20 μL was used.
Column temperature: 40 ° C
Flow rate: 1.0 mL / min
Standard polymer: Monodispersed polyethylene glycol with known molecular weight

本開示に係る研磨液組成物中の化合物Bの含有量は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、そして、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下、更に好ましくは0.6質量%以下である。   The content of Compound B in the polishing liquid composition according to the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more, more preferably, from the viewpoints of ensuring a polishing rate, improving polishing selectivity, and reducing residual abrasive grains. 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or less. is there.

本開示に係る研磨液組成物中の粒子Aと化合物Bとの質量比(B/A)は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、好ましくは0.002以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.2以上であり、そして、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.6以下、更に好ましくは1.1以下である。   The mass ratio (B / A) between the particles A and the compounds B in the polishing composition according to the present disclosure is preferably 0 from the viewpoints of securing the polishing rate, improving the polishing selectivity, and reducing the residual abrasive grains. 0.002 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.2 or more, and preferably 2.0 or less, more preferably 1.6 or less, and even more preferably 1.1 or less.

本開示に係る研磨液組成物中における化合物Bの含有量は、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、粒子Aの表面積に対して、6.0×10-5g/m2以上が好ましく、2.1×10-4g/m2以上がより好ましく、5.1×10-4g/m2以上が更に好ましく、そして、3.8×10-1g/m2以下が好ましく、1.8×10-1g/m2以下がより好ましく、1.3×10-1g/m2以下が更に好ましい。本開示において、化合物Bの含有量は、含有される粒子Aの総表面積に対する化合物Bの重量の比([化合物Bの重量]/[粒子Aの総表面積])で表される。前記粒子Aの総表面積は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)に本開示に係る研磨液組成物におけるセリア粒子の含有量を乗じて算出できる。 The content of Compound B in the polishing liquid composition according to the present disclosure is 6.0 × with respect to the surface area of the particles A from the viewpoint of ensuring the polishing rate, improving the polishing selectivity, and reducing the residual abrasive grains. 10 −5 g / m 2 or more is preferable, 2.1 × 10 −4 g / m 2 or more is more preferable, 5.1 × 10 −4 g / m 2 or more is more preferable, and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less is preferable, 1.8 × 10 −1 g / m 2 or less is more preferable, and 1.3 × 10 −1 g / m 2 or less is more preferable. In the present disclosure, the content of the compound B is represented by a ratio of the weight of the compound B to the total surface area of the contained particles A ([weight of the compound B] / [total surface area of the particle A]). The total surface area of the particles A can be calculated by multiplying the specific surface area S (m 2 / g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method by the content of ceria particles in the polishing liquid composition according to the present disclosure.

[水]
本開示に係る研磨液組成物は、媒体として水を含有する。該水は、半導体基板の品質向上の観点から、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水からなるとより好ましい。本開示に係る研磨液組成物における水の含有量は、粒子A、水、必要に応じて添加される化合物B及び下記任意成分の質量の合計を100質量%とすると、粒子A、化合物B及び任意成分を除いた残余とすることができる。
[water]
The polishing liquid composition according to the present disclosure contains water as a medium. The water is more preferably water such as ion-exchanged water, distilled water or ultrapure water from the viewpoint of improving the quality of the semiconductor substrate. The content of water in the polishing liquid composition according to the present disclosure is as follows: Particle A, Compound B, Compound B added as necessary, and the total of the following optional components: 100% by mass. It can be set as the remainder except arbitrary components.

[その他の成分]
本開示に係る研磨液組成物は、研磨速度の確保及び研磨選択性向上の効果を損なわない範囲で、その他の成分を含有することができる。その他の成分としては、pH調整剤、化合物B以外の研磨助剤等が挙げられる。さらに、その他の成分としては、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、研磨速度向上剤、界面活性剤、高分子化合物等が挙げられる。これらの任意成分の含有量は、被研磨膜の研磨速度確保の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.0025質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、研磨選択性の向上の観点から、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。
[Other ingredients]
The polishing liquid composition according to the present disclosure can contain other components as long as the effects of ensuring the polishing rate and improving the polishing selectivity are not impaired. Examples of other components include pH adjusters and polishing aids other than Compound B. Furthermore, examples of other components include a thickener, a dispersant, a rust inhibitor, a basic substance, a polishing rate improver, a surfactant, and a polymer compound. The content of these optional components is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.0025% by mass or more, still more preferably 0.01% by mass or more, from the viewpoint of securing the polishing rate of the film to be polished. From the viewpoint of improving selectivity, it is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less.

前記pH調整剤としては、例えば、酸性化合物及びアルカリ化合物が挙げられる。酸性化合物としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸;酢酸、シュウ酸、クエン酸、及びリンゴ酸等の有機酸;等が挙げられる。なかでも、汎用性の観点から、塩酸、硝酸及び酢酸から選ばれる少なくとも1種が好ましく、塩酸及び酢酸から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。アルカリ化合物としては、例えば、アンモニア、及び水酸化カリウム等の無機アルカリ化合物;アルキルアミン、及びアルカノールアミン等の有機アルカリ化合物;等が挙げられる。なかでも、半導体基板の品質向上の観点から、アンモニア及びアルキルアミンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、アンモニアがより好ましい。   Examples of the pH adjuster include acidic compounds and alkali compounds. Examples of the acidic compound include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid; organic acids such as acetic acid, oxalic acid, citric acid, and malic acid; Among these, from the viewpoint of versatility, at least one selected from hydrochloric acid, nitric acid and acetic acid is preferable, and at least one selected from hydrochloric acid and acetic acid is more preferable. Examples of the alkali compound include inorganic alkali compounds such as ammonia and potassium hydroxide; organic alkali compounds such as alkylamine and alkanolamine; and the like. Among these, from the viewpoint of improving the quality of the semiconductor substrate, at least one selected from ammonia and alkylamine is preferable, and ammonia is more preferable.

前記化合物B以外の研磨助剤としては、アニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤等が挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリアクリル酸等のアニオン性モノマー、アルキルエーテル酢酸塩、アルキルエーテルリン酸塩、及びアルキルエーテル硫酸塩等が挙げられる。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリアクリルアミド等のノニオン性ポリマー、及びポリオキシアルキレンアルキルエーテル等が挙げられる。   Examples of the polishing aid other than the compound B include anionic surfactants and nonionic surfactants. Examples of the anionic surfactant include anionic monomers such as polyacrylic acid, alkyl ether acetates, alkyl ether phosphates, and alkyl ether sulfates. Examples of nonionic surfactants include nonionic polymers such as polyacrylamide, and polyoxyalkylene alkyl ethers.

[研磨液組成物]
本開示に係る研磨液組成物は、粒子A及び水を含むスラリーと、更に所望により、化合物B及びその他の任意成分を公知の方法で配合する工程を含む製造方法によって製造できる。例えば、本開示に係る研磨液組成物は、粒子A及び水、必要に応じて化合物B及びその他の任意成分を配合してなるものである。したがって、本開示は、粒子Aと水とを含有する、研磨液組成物の製造に用いられる酸化セリウムスラリー(以下、本開示に係るスラリーともいう)に関する。そして、本開示に係るスラリーは、化合物Bを含有することができる。本開示において「配合する」とは、粒子A及び水、並びに必要に応じて化合物B及びその他の任意成分を同時に又は順に混合することを含む。混合する順序は特に限定されない。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。本開示に係る研磨液組成物の製造方法における各成分の配合量は、上述した本開示に係る研磨液組成物中の各成分の含有量と同じとすることができる。
[Polishing liquid composition]
The polishing liquid composition according to the present disclosure can be produced by a production method including a slurry containing particles A and water and, if desired, a compound B and other optional components by a known method. For example, the polishing liquid composition according to the present disclosure is formed by blending particles A and water, and optionally compound B and other optional components. Therefore, this indication is related with the cerium oxide slurry (henceforth the slurry concerning this indication) used for manufacture of polish composition which contains particles A and water. And the slurry concerning this indication can contain compound B. In the present disclosure, “compounding” includes mixing the particles A and water, and optionally the compound B and other optional components simultaneously or sequentially. The order of mixing is not particularly limited. The said mixing | blending can be performed using mixers, such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, and a wet ball mill, for example. The compounding quantity of each component in the manufacturing method of the polishing liquid composition which concerns on this indication can be made the same as content of each component in the polishing liquid composition which concerns on this indication mentioned above.

本開示に係る研磨液組成物の実施形態は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される、いわゆる1液型であってもよいし、使用時に混合される、いわゆる2液型であってもよい。2液型の研磨液組成物では、第1液と第2液とに分かれており、研磨液組成物は、例えば、粒子Aが水に混合された第1液と、化合物Bが水に溶解された第2液とから構成され、第1液と第2液とが混合されるものであってもよい。第1液と第2液との混合は、研磨対象の表面への供給前に行われてもよいし、これらは別々に供給されて被研磨基板の表面上で混合されてもよい。   The embodiment of the polishing composition according to the present disclosure may be a so-called one-component type that is supplied to the market in a state where all components are mixed in advance, or may be a so-called two-component type that is mixed at the time of use. It may be. The two-component type polishing liquid composition is divided into a first liquid and a second liquid. For example, the polishing liquid composition includes a first liquid in which particles A are mixed in water, and a compound B dissolved in water. It is comprised from the made 2nd liquid, and a 1st liquid and a 2nd liquid may be mixed. The mixing of the first liquid and the second liquid may be performed before supply to the surface to be polished, or these may be supplied separately and mixed on the surface of the substrate to be polished.

本開示に係る研磨液組成物のpHは、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上の観点から、好ましくは2.5以上、より好ましくは3.0以上、更に好ましくは3.5以上、更により好ましくは4.0以上、更により好ましくは5.5以上であり、そして、好ましくは8.5以下、より好ましくは8.0以下、更に好ましくは7.5以下である。本開示において、研磨液組成物のpHは、25℃における値であって、pHメータを用いて測定した値である。本開示における研磨液組成物のpHは、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。   The pH of the polishing composition according to the present disclosure is preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more, still more preferably 3.5 or more, from the viewpoint of ensuring the polishing rate and improving the polishing selectivity. More preferably 4.0 or more, still more preferably 5.5 or more, and preferably 8.5 or less, more preferably 8.0 or less, and still more preferably 7.5 or less. In the present disclosure, the pH of the polishing composition is a value at 25 ° C. and is a value measured using a pH meter. Specifically, the pH of the polishing composition in the present disclosure can be measured by the method described in Examples.

本開示に係る研磨液組成物のゼータ電位は、研磨速度の確保及び研磨選択性向上、並びに残留砥粒の低減の観点から、好ましくは負(0mV未満)、より好ましくは−51mV以下、更に好ましくは−70mV以下、更に好ましくは−75mV以下、更に好ましくは−77mV以下、更に好ましくは−78mV以下であり、そして、好ましくは−90mV以上、より好ましくは−85mV以上、更に好ましくは−82mV以上、更に好ましくは−80mV以上である。   The zeta potential of the polishing composition according to the present disclosure is preferably negative (less than 0 mV), more preferably −51 mV or less, further preferably, from the viewpoints of ensuring a polishing rate, improving polishing selectivity, and reducing residual abrasive grains. Is −70 mV or less, more preferably −75 mV or less, more preferably −77 mV or less, further preferably −78 mV or less, and preferably −90 mV or more, more preferably −85 mV or more, and further preferably −82 mV or more. More preferably, it is −80 mV or more.

本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、研磨液組成物を研磨に使用する時点での前記各成分の含有量をいう。本開示に係る研磨液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存および供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを低くできる点で好ましい。そしてこの濃縮液は、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して研磨工程で使用することができる。希釈割合としては5〜100倍が好ましい。   In the present disclosure, “content of each component in the polishing liquid composition” refers to the content of each component at the time when the polishing liquid composition is used for polishing. The polishing composition according to the present disclosure may be stored and supplied in a concentrated state as long as its stability is not impaired. In this case, it is preferable in that the manufacturing / transportation cost can be reduced. This concentrated liquid can be appropriately diluted with the above-mentioned aqueous medium as necessary and used in the polishing step. The dilution ratio is preferably 5 to 100 times.

[被研磨膜]
本開示に係る研磨液組成物が研磨の対象とする被研磨膜としては、例えば、酸化珪素膜が挙げられる。したがって、本開示に係る研磨液組成物は、半導体基板の素子分離構造を形成する工程で行われる研磨に好適に使用できる。
[Polished film]
An example of a film to be polished by the polishing liquid composition according to the present disclosure includes a silicon oxide film. Therefore, the polishing liquid composition according to the present disclosure can be suitably used for polishing performed in the step of forming an element isolation structure of a semiconductor substrate.

[研磨液キット]
本開示は、研磨液組成物を製造するためのキットであって、前記粒子Aを含有する分散液が容器に収納された容器入り粒子A分散液を含む、研磨液キットに関する。本開示に係る研磨液キットは、前記容器入り粒子A分散液とは別の容器に収納された前記化合物Bをさらに含むことができる。本開示によれば、研磨速度の確保及び研磨選択性の向上が可能な研磨液組成物が得られうる研磨液キットを提供できる。
[Polishing liquid kit]
The present disclosure relates to a polishing liquid kit for producing a polishing liquid composition, which includes a container-containing particle A dispersion in which a dispersion containing the particles A is contained in a container. The polishing liquid kit according to the present disclosure may further include the compound B stored in a container different from the container-containing particle A dispersion. According to the present disclosure, it is possible to provide a polishing liquid kit from which a polishing liquid composition capable of ensuring a polishing rate and improving polishing selectivity can be obtained.

本開示に係る研磨液キットとしては、例えば、前記粒子Aを含有する分散液(第1液)と、被研磨物の研磨に用いる研磨液組成物に配合され得る他の成分を含む溶液(第2液)とが、相互に混合されていない状態で保存されており、これらが使用時に混合される研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。研磨液組成物に配合され得る他の成分としては、例えば、化合物B、酸、酸化剤、複素環芳香族化合物、脂肪族アミン化合物、脂環式アミン化合物等が挙げられる。前記第1液及び第2液には、各々必要に応じて任意成分が含まれていても良い。該任意成分としては、例えば、増粘剤、分散剤、防錆剤、塩基性物質、研磨速度向上剤、界面活性剤、高分子化合物等が挙げられる。   The polishing liquid kit according to the present disclosure includes, for example, a solution (first liquid) containing the particles A and a solution (first liquid) that can be blended in a polishing liquid composition used for polishing an object to be polished. 2 liquid) is stored in a state where they are not mixed with each other, and a polishing liquid kit (2 liquid type polishing liquid composition) in which these are mixed at the time of use is mentioned. Examples of other components that can be blended in the polishing liquid composition include compound B, acid, oxidizing agent, heterocyclic aromatic compound, aliphatic amine compound, and alicyclic amine compound. The first liquid and the second liquid may each contain an optional component as necessary. Examples of the optional component include a thickener, a dispersant, a rust inhibitor, a basic substance, a polishing rate improver, a surfactant, and a polymer compound.

[半導体基板の製造方法]
本開示は、本開示に係る研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程(以下、「本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程」ともいう)を含む、半導体基板の製造方法(以下、「本開示に係る半導体基板の製造方法」ともいう。)に関する。本開示に係る半導体基板の製造方法によれば、研磨工程における研磨速度を確保しつつ、研磨選択性を向上できるため、基板品質が向上した半導体基板を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
[Method for Manufacturing Semiconductor Substrate]
The present disclosure includes a step of polishing a film to be polished using the polishing liquid composition according to the present disclosure (hereinafter, also referred to as “polishing step using the polishing liquid composition according to the present disclosure”). The present invention relates to a method (hereinafter also referred to as “a method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure”). According to the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure, it is possible to improve the polishing selectivity while ensuring the polishing rate in the polishing step. Therefore, it is possible to achieve an effect that a semiconductor substrate with improved substrate quality can be efficiently manufactured.

本開示に係る半導体基板の製造方法の具体例としては、まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒すことよりその表面に二酸化シリコン層を成長させ、次いで、当該二酸化シリコン層上に窒化珪素(Si34)膜又はポリシリコン膜等の研磨ストッパ膜を、例えばCVD法(化学気相成長法)にて形成する。次に、シリコン基板と前記シリコン基板の一方の主面側に配置された研磨ストッパ膜とを含む基板、例えば、シリコン基板の二酸化シリコン層上に研磨ストッパ膜が形成された基板に、フォトリソグラフィー技術を用いてトレンチを形成する。次いで、例えば、シランガスと酸素ガスを用いたCVD法により、トレンチ埋め込み用の被研磨膜である酸化珪素(SiO2)膜を形成し、研磨ストッパ膜が被研磨膜(酸化珪素膜)で覆われた被研磨基板を得る。酸化珪素膜の形成により、前記トレンチは酸化珪素膜の酸化珪素で満たされ、研磨ストッパ膜の前記シリコン基板側の面の反対面は酸化珪素膜によって被覆される。このようにして形成された酸化珪素膜のシリコン基板側の面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された段差を有する。次いで、CMP法により、酸化珪素膜を、少なくとも研磨ストッパ膜のシリコン基板側の面の反対面が露出するまで研磨し、より好ましくは、酸化珪素膜の表面と研磨ストッパ膜の表面とが面一になるまで酸化珪素膜を研磨する。本開示に係る研磨液組成物は、このCMP法による研磨を行う工程に用いることができる。 As a specific example of the method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure, first, a silicon dioxide layer is grown on the surface of the silicon substrate by exposing the silicon substrate to oxygen in an oxidation furnace, and then silicon nitride ( A polishing stopper film such as a Si 3 N 4 ) film or a polysilicon film is formed by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method). Next, a photolithography technique is applied to a substrate including a silicon substrate and a polishing stopper film disposed on one main surface side of the silicon substrate, for example, a substrate in which a polishing stopper film is formed on a silicon dioxide layer of a silicon substrate. Is used to form a trench. Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film, which is a film to be polished for trench filling, is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas, and the polishing stopper film is covered with the film to be polished (silicon oxide film). A polished substrate is obtained. By forming the silicon oxide film, the trench is filled with silicon oxide of the silicon oxide film, and the surface opposite to the surface of the polishing stopper film on the silicon substrate side is covered with the silicon oxide film. The surface opposite to the surface on the silicon substrate side of the silicon oxide film thus formed has a step formed corresponding to the unevenness of the lower layer. Next, the silicon oxide film is polished by CMP until at least the opposite surface of the surface of the polishing stopper film on the silicon substrate side is exposed. More preferably, the surface of the silicon oxide film and the surface of the polishing stopper film are flush with each other. The silicon oxide film is polished until The polishing composition according to the present disclosure can be used in the step of polishing by the CMP method.

CMP法による研磨では、被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で、本開示に係る研磨液組成物をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面の凹凸部分を平坦化させる。本開示に係る半導体基板の製造方法において、シリコン基板の二酸化シリコン層と研磨ストッパ膜との間に他の絶縁膜が形成されていてもよいし、被研磨膜(例えば、酸化珪素膜)と研磨ストッパ膜との間に他の絶縁膜が形成されていてもよい。   In polishing by the CMP method, the surface of the substrate to be polished and the polishing pad are in contact with each other, and the polishing substrate composition and the polishing pad are relatively moved while supplying the polishing composition according to the present disclosure to these contact portions. By doing so, the uneven portions on the surface of the substrate to be polished are flattened. In the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure, another insulating film may be formed between the silicon dioxide layer of the silicon substrate and the polishing stopper film, or the polishing target film (for example, a silicon oxide film) and the polishing may be performed. Another insulating film may be formed between the stopper film.

本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程において、研磨パッドの回転数は、例えば、30〜200r/分、被研磨基板の回転数は、例えば、130〜200r/分、研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、例えば、20〜500g重/cm2、研磨液組成物の供給速度は、例えば、10〜500mL/分以下に設定できる。研磨液組成物が2液型研磨液組成物の場合、第1液及び第2液のそれぞれの供給速度(又は供給量)を調整することで、被研磨膜及び研磨ストッパ膜のそれぞれの研磨速度や、被研磨膜と研磨ストッパ膜との研磨速度比(研磨選択性)を調整できる。 In the polishing step using the polishing composition according to the present disclosure, the number of rotations of the polishing pad is, for example, 30 to 200 r / min, and the number of rotations of the substrate to be polished is, for example, 130 to 200 r / min. The polishing load set in the polishing apparatus can be set to, for example, 20 to 500 g weight / cm 2 , and the supply rate of the polishing composition can be set to, for example, 10 to 500 mL / min or less. When the polishing liquid composition is a two-part polishing liquid composition, the respective polishing speeds of the film to be polished and the polishing stopper film are adjusted by adjusting the respective supply speeds (or supply amounts) of the first liquid and the second liquid. In addition, the polishing rate ratio (polishing selectivity) between the film to be polished and the polishing stopper film can be adjusted.

本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程において、研磨時間は、研磨選択性向上の観点から、好ましくは10秒以上、より好ましくは20秒以上であり、そして、生産性向上の観点から、好ましくは3分以下、より好ましくは2分以下、更に好ましくは1分以下である。   In the polishing step using the polishing composition according to the present disclosure, the polishing time is preferably 10 seconds or more, more preferably 20 seconds or more, from the viewpoint of improving polishing selectivity, and from the viewpoint of improving productivity. , Preferably 3 minutes or less, more preferably 2 minutes or less, still more preferably 1 minute or less.

本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程において、被研磨膜(例えば、酸化珪素膜)の研磨速度は、研磨選択性向上観点から、好ましくは600nm/分以下、より好ましくは500nm/分以下、更に好ましくは400nm/分以下であり、そして、生産性向上の観点から、好ましくは30nm/分以上、より好ましくは50nm/分以上、更に好ましくは100nm/分以上である。   In the polishing step using the polishing liquid composition according to the present disclosure, the polishing rate of the film to be polished (for example, a silicon oxide film) is preferably 600 nm / min or less, more preferably 500 nm / min, from the viewpoint of improving polishing selectivity. In the following, it is more preferably 400 nm / min or less, and from the viewpoint of improving productivity, it is preferably 30 nm / min or more, more preferably 50 nm / min or more, and further preferably 100 nm / min or more.

本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程において、研磨ストッパ膜(例えば、窒化珪素膜)の研磨速度は、研磨選択性向上及び研磨時間の短縮化の観点から、好ましくは80nm/分以下、より好ましくは40nm/分以下、更に好ましくは15nm/分以下である。   In the polishing process using the polishing composition according to the present disclosure, the polishing rate of the polishing stopper film (for example, silicon nitride film) is preferably 80 nm / min or less from the viewpoint of improving the polishing selectivity and shortening the polishing time. More preferably, it is 40 nm / min or less, and further preferably 15 nm / min or less.

本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程において、研磨速度比(被研磨膜の研磨速度/研磨ストッパ膜の研磨速度)は、研磨時間の短縮化の観点から、好ましくは4.8以上、より好ましくは10.0以上、更に好ましくは20.0以上である。本開示において研磨選択性は、研磨ストッパの研磨速度に対する被研磨膜の研磨速度の比(被研磨膜の研磨速度/研磨ストッパ膜の研磨速度)と同義であり、研磨選択性が高いとは、研磨速度比が大きいことを意味する。   In the polishing step using the polishing composition according to the present disclosure, the polishing rate ratio (polishing rate of the film to be polished / polishing rate of the polishing stopper film) is preferably 4.8 or more from the viewpoint of shortening the polishing time. More preferably, it is 10.0 or more, More preferably, it is 20.0 or more. In the present disclosure, the polishing selectivity is synonymous with the ratio of the polishing rate of the film to be polished to the polishing rate of the polishing stopper (polishing rate of the film to be polished / polishing rate of the polishing stopper film), and high polishing selectivity means This means that the polishing rate ratio is large.

[研磨方法]
本開示は、本開示に係る研磨液組成物を用いた研磨工程を含む、基板の研磨方法(以下、本開示に係る研磨方法ともいう)に関する。
[Polishing method]
The present disclosure relates to a substrate polishing method (hereinafter, also referred to as a polishing method according to the present disclosure) including a polishing step using the polishing composition according to the present disclosure.

本開示に係る研磨方法を使用することにより、研磨工程における研磨速度を確保しつつ、研磨選択性を向上できるため、基板品質が向上した半導体基板の生産性を向上できるという効果が奏されうる。具体的な研磨の方法及び条件は、上述した本開示に係る半導体基板の製造方法と同じようにすることができる。   By using the polishing method according to the present disclosure, it is possible to improve the polishing selectivity while ensuring the polishing rate in the polishing step, and thus the effect that the productivity of the semiconductor substrate with improved substrate quality can be improved. Specific polishing methods and conditions can be the same as those of the semiconductor substrate manufacturing method according to the present disclosure described above.

本開示は、さらに以下の組成物、製造方法に関する。   The present disclosure further relates to the following compositions and production methods.

<1> 酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有する研磨液組成物であって、
ゼータ電位が、−90mV以上0mV未満であり、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物。
<1> A polishing composition comprising cerium oxide particles A and water,
The zeta potential is −90 mV or more and less than 0 mV,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The concave portion index is a polishing liquid composition that is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.

<2> 好ましくはアニオン性基を有する化合物Bをさらに含有する、<1>に記載の研磨液組成物。
<3> 化合物Bの含有量が、酸化セリウム粒子Aの表面積に対して、6.0×10-5g/m2以上3.8×10-1g/m2以下である、<2>に記載の研磨液組成物。
<4> 少なくとも酸化セリウム粒子Aと、水と、アニオン性基を有する化合物Bとを配合してなる研磨液組成物であって、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記化合物Bの含有量が、前記酸化セリウム粒子Aの表面積に対して6.0×10-5g/m2以上3.8×10-1g/m2以下であり、
前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物。
<5> 化合物Bが、好ましくはポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸アンモニウム塩及びポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種である、<2>から<4>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<6> 化合物Bの重量平均分子量は、好ましくは1000以上、より好ましくは10000以上、更に好ましくは20000以上である、<2>から<5>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<7> 化合物Bの重量平均分子量は、好ましくは550万以下、より好ましくは100万以下、更に好ましくは10万以下である、<2>から<6>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<8> 化合物Bの含有量は、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である、<2>から<7>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<9> 化合物Bの含有量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下、更に好ましくは0.6質量%以下である、<2>から<8>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<10> 粒子Aと化合物Bとの質量比(B/A)は、好ましくは0.002以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.2以上である、<2>から<9>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<11> 粒子Aと化合物Bとの質量比(B/A)は、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.6以下、更に好ましくは1.1以下である、<2>から<10>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<12> 化合物Bの含有量は、粒子Aの表面積に対して、6.0×10-5g/m2以上が好ましく、2.1×10-4g/m2以上がより好ましく、5.1×10-4g/m2以上が更に好ましい、<2>から<11>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<13> 化合物Bの含有量は、粒子Aの表面積に対して、3.8×10-1g/m2以下が好ましく、1.8×10-1g/m2以下がより好ましく、1.3×10-1g/m2以下が更に好ましい、<2>から<12>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<14> 粒子Aの凹部指数は、1,000以上であり、1.010以上が好ましく、1.015以上がより好ましい、<1>から<13>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<15> 粒子Aの凹部指数は、1.035以下であり、1.030以下が好ましく、1.025以下がより好ましく、1.020以下が更に好ましい、<1>から<14>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<16> 粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位は、好ましくは0mV未満、より好ましくは−30mV以下、更に好ましくは−60mV以下である、<1>から<15>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<17> 粒子Aの水性媒体中でのゼータ電位は、好ましくは−90mV以上、より好ましくは−80mV以上、更に好ましくは−70mVである、<1>から<16>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<18> 粒子Aの平均一次粒子径は、好ましくは15nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは40nm以上である、<1>から<17>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<19> 粒子Aの平均一次粒子径は、好ましくは300nm以下、より好ましくは200nm以下、更に好ましくは150nm以下である、<1>から<18>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<20> 粒子Aの含有量は、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.05質量%以上である、<1>から<19>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<21> 粒子Aの含有量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.80質量%以下、更に好ましくは0.60質量%以下である。<1>から<20>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<22> pHは、好ましくは2.5以上、より好ましくは3.0以上、更に好ましくは3.5以上、更により好ましくは4.0以上、更により好ましくは5.5以上である、<1>から<21>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<23> pHは、好ましくは8.5以下、より好ましくは8.0以下、更に好ましくは7.5以下である、<1>から<22>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<24> pHが、好ましくは2.5以上8.5以下である、<1>から<23>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<25> 研磨液組成物のゼータ電位は、好ましくは負(0mV未満)、より好ましくは−51mV以下、更に好ましくは−70mV以下、更に好ましくは−75mV以下、更に好ましくは−77mV以下、更に好ましくは−78mV以下である、<1>から<24>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<26> 研磨液組成物のゼータ電位は、好ましくは−90mV以上、より好ましくは−85mV以上、更に好ましくは−82mV以上、更に好ましくは−80mV以上である、<1>から<27>のいずれかに記載の研磨液組成物。
<27> 酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有するスラリーであって、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035であり、
前記凹部指数は、該粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物の製造に用いられる酸化セリウムスラリー。
<28> 好ましくはアニオン性基を有する化合物Bをさらに含有する、<27>に記載のスラリー。
<29> <1>から<26>のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法。
<30> 研磨時間は、好ましくは10秒以上、より好ましくは20秒以上である、<29>に記載の半導体基板の製造方法。
<31> 研磨時間は、好ましくは3分以下、より好ましくは2分以下、更に好ましくは1分以下である、<29>又は<30>に記載の半導体基板の製造方法。
<32> 被研磨膜の研磨速度は、好ましくは600nm/分以下、より好ましくは500nm/分以下、更に好ましくは400nm/分以下である、<29>から<31>のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
<33> 被研磨膜の研磨速度は、好ましくは30nm/分以上、より好ましくは50nm/分以上、更に好ましくは100nm/分以上である、<29>から<32>のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
<34> 研磨ストッパ膜の研磨速度は、好ましくは80nm/分以下、より好ましくは40nm/分以下、更に好ましくは15nm/分以下である、<29>から<33>のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
<35> 研磨速度比(被研磨膜の研磨速度/研磨ストッパ膜の研磨速度)は、好ましくは4.8以上、より好ましくは10.0以上、更に好ましくは20.0以上である、<29>から<34>のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。
<36> <1>から<26>のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含み、前記被研磨基板は、半導体基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法。
<37> 研磨液組成物を製造するためのキットであって、
酸化セリウム粒子Aを含有する分散液が容器に収納された容器入り粒子A分散液を含み、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記凹部指数は、該粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、
研磨液キット。
<38> 好ましくは前記容器入り粒子A分散液とは別の容器に収納されたアニオン性基を有する化合物Bをさらに含む、<37>に記載の研磨液キット。
<2> The polishing composition according to <1>, preferably further containing a compound B having an anionic group.
<3> The content of the compound B is 6.0 × 10 −5 g / m 2 or more and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the cerium oxide particles A. <2> The polishing liquid composition as described in 2. above.
<4> A polishing composition comprising at least cerium oxide particles A, water, and a compound B having an anionic group,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The content of the compound B is 6.0 × 10 −5 g / m 2 or more and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the cerium oxide particles A,
The concave portion index is a polishing liquid composition that is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.
<5> The polishing liquid according to any one of <2> to <4>, wherein compound B is preferably at least one selected from polyacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid ammonium salt, and polystyrenesulfonic acid ammonium salt. Composition.
<6> The polishing composition according to any one of <2> to <5>, wherein the compound B has a weight average molecular weight of preferably 1000 or more, more preferably 10,000 or more, and still more preferably 20000 or more.
<7> The polishing composition according to any one of <2> to <6>, wherein the compound B has a weight average molecular weight of preferably 5.5 million or less, more preferably 1,000,000 or less, and even more preferably 100,000 or less. .
<8> The content of Compound B is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and still more preferably 0.1% by mass or more. Any one of <2> to <7> A polishing liquid composition according to claim 1.
<9> The content of Compound B is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, and still more preferably 0.6% by mass or less. Any one of <2> to <8> A polishing liquid composition according to claim 1.
<10> The mass ratio (B / A) between the particles A and the compound B is preferably 0.002 or more, more preferably 0.02 or more, and still more preferably 0.2 or more. <2> to <9 > The polishing liquid composition in any one of>.
<11> The mass ratio (B / A) between the particles A and the compound B is preferably 2.0 or less, more preferably 1.6 or less, and even more preferably 1.1 or less. <2> to <10 > The polishing liquid composition in any one of>.
<12> The content of the compound B is preferably 6.0 × 10 −5 g / m 2 or more, more preferably 2.1 × 10 −4 g / m 2 or more with respect to the surface area of the particles A. The polishing composition according to any one of <2> to <11>, which is more preferably 1 × 10 −4 g / m 2 or more.
<13> The content of the compound B is preferably 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less, more preferably 1.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the particles A. The polishing composition according to any one of <2> to <12>, more preferably 3 × 10 −1 g / m 2 or less.
<14> The polishing composition according to any one of <1> to <13>, wherein the concave index of the particle A is 1,000 or more, preferably 1.010 or more, and more preferably 1.015 or more.
<15> The concave index of the particle A is 1.035 or less, preferably 1.030 or less, more preferably 1.025 or less, and further preferably 1.020 or less, any one of <1> to <14> The polishing liquid composition as described in 2. above.
<16> The polishing according to any one of <1> to <15>, wherein the zeta potential of the particles A in the aqueous medium is preferably less than 0 mV, more preferably -30 mV or less, and still more preferably -60 mV or less. Liquid composition.
<17> The polishing according to any one of <1> to <16>, wherein the zeta potential of the particle A in the aqueous medium is preferably −90 mV or more, more preferably −80 mV or more, and further preferably −70 mV. Liquid composition.
<18> The polishing composition according to any one of <1> to <17>, wherein the average primary particle diameter of the particles A is preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more, and still more preferably 40 nm or more.
<19> The polishing composition according to any one of <1> to <18>, wherein the average primary particle diameter of the particles A is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, and even more preferably 150 nm or less.
<20> The content of the particles A is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and still more preferably 0.05% by mass or more. Any one of <1> to <19> A polishing liquid composition according to claim 1.
<21> The content of the particles A is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.80% by mass or less, and still more preferably 0.60% by mass or less. The polishing composition according to any one of <1> to <20>.
<22> The pH is preferably 2.5 or more, more preferably 3.0 or more, still more preferably 3.5 or more, still more preferably 4.0 or more, and even more preferably 5.5 or more. The polishing composition according to any one of <1> to <21>.
<23> The polishing composition according to any one of <1> to <22>, wherein the pH is preferably 8.5 or less, more preferably 8.0 or less, and even more preferably 7.5 or less.
<24> The polishing composition according to any one of <1> to <23>, wherein the pH is preferably 2.5 or more and 8.5 or less.
<25> The zeta potential of the polishing composition is preferably negative (less than 0 mV), more preferably -51 mV or less, still more preferably -70 mV or less, still more preferably -75 mV or less, still more preferably -77 mV or less, and even more preferably. Is a polishing composition according to any one of <1> to <24>, which is −78 mV or less.
<26> The zeta potential of the polishing composition is preferably −90 mV or more, more preferably −85 mV or more, still more preferably −82 mV or more, and further preferably −80 mV or more. Any of <1> to <27> A polishing liquid composition according to claim 1.
<27> A slurry containing cerium oxide particles A and water,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035,
The said recessed index is a cerium oxide slurry used for manufacture of polishing liquid composition which is an average value of ratio (S / L) of perimeter length S of this particle A, and envelope perimeter length L.
<28> The slurry according to <27>, further preferably containing a compound B having an anionic group.
<29> A method for producing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to any one of <1> to <26>.
<30> The method for producing a semiconductor substrate according to <29>, wherein the polishing time is preferably 10 seconds or longer, more preferably 20 seconds or longer.
<31> The method for producing a semiconductor substrate according to <29> or <30>, wherein the polishing time is preferably 3 minutes or less, more preferably 2 minutes or less, and still more preferably 1 minute or less.
<32> The semiconductor according to any one of <29> to <31>, wherein the polishing rate of the film to be polished is preferably 600 nm / min or less, more preferably 500 nm / min or less, and still more preferably 400 nm / min or less. A method for manufacturing a substrate.
<33> The semiconductor according to any one of <29> to <32>, wherein the polishing rate of the film to be polished is preferably 30 nm / min or more, more preferably 50 nm / min or more, and further preferably 100 nm / min or more. A method for manufacturing a substrate.
<34> The semiconductor according to any one of <29> to <33>, wherein the polishing rate of the polishing stopper film is preferably 80 nm / min or less, more preferably 40 nm / min or less, and further preferably 15 nm / min or less. A method for manufacturing a substrate.
<35> The polishing rate ratio (polishing rate of the film to be polished / polishing rate of the polishing stopper film) is preferably 4.8 or more, more preferably 10.0 or more, still more preferably 20.0 or more, <29 > To <34>. A method for producing a semiconductor substrate according to any one of <34>.
<36> including a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to any one of <1> to <26>, wherein the substrate to be polished is a substrate used for manufacturing a semiconductor substrate. A method for polishing a substrate.
<37> A kit for producing a polishing composition,
A dispersion containing cerium oxide particles A includes a container-containing particle A dispersion stored in a container;
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The concave index is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.
Polishing fluid kit.
<38> The polishing liquid kit according to <37>, preferably further comprising a compound B having an anionic group housed in a container different from the container-containing particle A dispersion.

1.研磨液組成物の調製
水と砥粒(粒子A)と添加剤(化合物B)とを下記表1の含有量となるように混合して実施例1〜11及び比較例1〜6の研磨液組成物を得た。研磨液組成物のpHは、1N塩酸水溶液もしくは1Nアンモニウム水溶液を用いて調整した。実施例1〜11及び比較例1〜6の研磨液組成物のpHは6であった。
1. Preparation of Polishing Liquid Composition The polishing liquids of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6 were prepared by mixing water, abrasive grains (particles A), and additives (compound B) so as to have the contents shown in Table 1 below. A composition was obtained. The pH of the polishing composition was adjusted using a 1N hydrochloric acid aqueous solution or a 1N ammonium aqueous solution. The pH of the polishing composition of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 6 was 6.

粒子Aとしては、以下のセリア粒子を使用した。
・粒子A1:凹部指数1.017、平均一次粒径82nm、BET比表面積10.2m2/g(図2参照)
・粒子A2:凹部指数1.025、平均一次粒径82nm、BET比表面積10.5m2/g
・粒子A3:凹部指数1.042、平均一次粒径70nm、BET比表面積11.8m2/g(図3参照)
As the particle A, the following ceria particles were used.
Particle A1: Recess index 1.017, average primary particle size 82 nm, BET specific surface area 10.2 m 2 / g (see FIG. 2)
Particle A2: Recess index 1.025, average primary particle size 82 nm, BET specific surface area 10.5 m 2 / g
Particle A3: Recess index 1.042, average primary particle size 70 nm, BET specific surface area 11.8 m 2 / g (see FIG. 3)

添加剤(化合物B)としては、以下の化合物を使用した。
・化合物B1:ポリアクリル酸アンモニウム塩(重量平均分子量23,000)
・化合物B2:ポリメタクリル酸アンモニウム塩(重量平均分子量30,000)
・化合物B3:ポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩(重量平均分子量10,000)
・化合物B4:ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(重量平均分子量5,000)
化合物B1〜B3は、アニオン性基を有する化合物である。
As the additive (compound B), the following compounds were used.
Compound B1: polyacrylic acid ammonium salt (weight average molecular weight 23,000)
Compound B2: polymethacrylic acid ammonium salt (weight average molecular weight 30,000)
Compound B3: polystyrene sulfonate ammonium salt (weight average molecular weight 10,000)
Compound B4: polydiallyldimethylammonium chloride (weight average molecular weight 5,000)
Compounds B1 to B3 are compounds having an anionic group.

研磨液組成物のpH及びゼータ電位、粒子Aの平均一次粒径、BET比表面積及び凹部指数は以下の方法により測定した。   The pH and zeta potential of the polishing composition, the average primary particle size of the particles A, the BET specific surface area, and the recess index were measured by the following methods.

(a)研磨液組成物のpH測定
研磨液組成物の25℃におけるpH値は、pHメータ(東亜電波工業株式会社、HM−30G)を用いて測定した値であり、電極の研磨液組成物への浸漬後1分後の数値である。
(A) Measurement of pH of polishing liquid composition The pH value at 25 ° C of the polishing liquid composition is a value measured using a pH meter (Toa Denki Kogyo Co., Ltd., HM-30G). It is a numerical value 1 minute after immersion in the water.

(b)粒子Aの平均一次粒径
粒子Aの平均一次粒径(nm)は、下記BET(窒素吸着)法によって得られる比表面積S(m2/g)を用い、セリア粒子の真密度を7.2g/cm3として算出した。
(B) Average primary particle size of particle A The average primary particle size (nm) of particle A is the specific surface area S (m 2 / g) obtained by the following BET (nitrogen adsorption) method, and the true density of ceria particles is It was calculated as 7.2 g / cm 3 .

(c)粒子AのBET比表面積の測定方法
比表面積は、セリア粒子A分散液を120℃で3時間熱風乾燥した後、メノウ乳鉢で細かく粉砕しサンプルを得た。測定直前に120℃の雰囲気下で15分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置 フローソーブIII2305、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。
(C) Method for Measuring BET Specific Surface Area of Particle A The specific surface area was obtained by crushing ceria particle A dispersion at 120 ° C. for 3 hours with hot air and then finely pulverizing it in an agate mortar. Immediately before the measurement, the sample was dried for 15 minutes in an atmosphere of 120 ° C., and then measured by a nitrogen adsorption method (BET method) using a specific surface area measuring device (Micromeritic automatic specific surface area measuring device Flowsorb III 2305, manufactured by Shimadzu Corporation).

(d)粒子Aの凹部指数
粒子Aの一次粒子の包絡周囲長及び周囲長は、電子顕微鏡(日立製作所社製、「S−4800」)により得られる画像を用いて測定した。包絡周囲長は、画像解析ソフト(Mitani corporation製 WinROOF 2013)を用いて、粒子Aの一次粒子の輪郭の凸部分と同数の頂点を持ち、該輪郭全てを内包する多角形の周囲長から算出した。粒子A50個について前記測定を行い、周囲長と包絡周囲長との比(周囲長/包絡周囲長)の平均値を凹部指数とした。凹部指数の値が小さいほど、粒子Aの一次粒子の表面に凹部が少ないことを示す。
(D) Concave Index of Particle A The envelope peripheral length and peripheral length of the primary particles of the particle A were measured using an image obtained by an electron microscope (“S-4800” manufactured by Hitachi, Ltd.). The envelope perimeter was calculated from the perimeter of a polygon having the same number of vertices as the convex portion of the contour of the primary particle of particle A using image analysis software (WinROOF 2013 manufactured by Mitani Corporation). . The measurement was performed on 50 particles A, and the average value of the ratio of the peripheral length to the envelope peripheral length (perimeter length / envelope peripheral length) was defined as the recess index. It shows that there are few recessed parts in the surface of the primary particle of the particle | grains A, so that the value of a recessed part index | exponent is small.

(e)研磨液組成物のゼータ電位の測定
アジレントテクノロジーズ社製「ゼータプローブ」を用いて以下の条件で測定した。
・測定温度:25±2℃
・測定試料:研磨液組成物
・Density Ratio:7.13g/ml
(E) Measurement of zeta potential of polishing liquid composition Measurement was performed under the following conditions using "Zeta Probe" manufactured by Agilent Technologies.
・ Measurement temperature: 25 ± 2 ℃
・ Measurement sample: Polishing liquid composition ・ Density Ratio: 7.13 g / ml

2.研磨液組成物(実施例1〜11、比較例1〜6)の評価
[試験片の作成]
シリコンウェーハの片面に、TEOS−プラズマCVD法で厚さ2000nmの酸化珪素膜(酸化膜)を形成したものから、40mm×40mmの正方形片を切り出し、酸化膜試験片を得た。
2. Evaluation of polishing composition (Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 6) [Creation of test pieces]
From a silicon oxide film (oxide film) having a thickness of 2000 nm formed on one side of a silicon wafer by TEOS-plasma CVD method, a 40 mm × 40 mm square piece was cut out to obtain an oxide film test piece.

[酸化珪素膜(被研磨膜)の研磨速度の測定]
研磨装置として、定盤径300mmのムサシノ電子社製「MA−300」を用いた。また、研磨パッドとしては、ニッタ・ハース社製の硬質ウレタンパッド「IC−1000/Sub400」を用いた。前記研磨装置の定盤に、前記研磨パッドを貼り付けた。前記試験片をホルダーにセットし、試験片の酸化珪素膜を形成した面が下になるように(酸化膜が研磨パッドに面するように)ホルダーを研磨パッドに載せた。さらに、試験片にかかる荷重が300g重/cm2となるように、錘をホルダーに載せた。研磨パッドを貼り付け
た定盤の中心に、研磨液組成物を50mL/分の速度で滴下しながら、定盤及びホルダーのそれぞれを同じ回転方向に90r/分で1分間回転させて、酸化膜試験片の研磨を行った。研磨後、超純水を用いて洗浄し、乾燥して、酸化膜試験片を後述の光干渉式膜厚測定装置による測定対象とした。
[Measurement of polishing rate of silicon oxide film (film to be polished)]
As a polishing apparatus, “MA-300” manufactured by Musashino Electronics Co., Ltd. having a surface plate diameter of 300 mm was used. As the polishing pad, a hard urethane pad “IC-1000 / Sub400” manufactured by Nitta Haas was used. The polishing pad was attached to the surface plate of the polishing apparatus. The test piece was set in a holder, and the holder was placed on the polishing pad so that the surface of the test piece on which the silicon oxide film was formed faced down (so that the oxide film faces the polishing pad). Further, a weight was placed on the holder so that the load applied to the test piece was 300 g weight / cm 2 . While dropping the polishing composition at a rate of 50 mL / min on the center of the surface plate to which the polishing pad is attached, each of the surface plate and the holder is rotated in the same rotational direction at 90 r / min for 1 minute to form an oxide film. The specimen was polished. After polishing, the substrate was washed with ultrapure water and dried, and the oxide film test piece was used as a measurement object by an optical interference type film thickness measuring device described later.

研磨前及び研磨後において、光干渉式膜厚測定装置(大日本スクリーン社製「ラムダエースVM−1000」)を用いて、酸化膜の膜厚を測定した。酸化膜の研磨速度は下記式により算出し、下記表1に示した。
酸化膜の研磨速度(nm/分)
=[研磨前の酸化膜厚さ(nm)−研磨後の酸化膜厚さ(nm)]/研磨時間(分)
Before and after polishing, the thickness of the oxide film was measured using an optical interference type film thickness measuring device (“Lambda Ace VM-1000” manufactured by Dainippon Screen). The polishing rate of the oxide film was calculated by the following formula and is shown in Table 1 below.
Polishing rate of oxide film (nm / min)
= [Oxide film thickness before polishing (nm)-Oxide film thickness after polishing (nm)] / Polishing time (min)

[窒化珪素膜(酸化ストッパ膜)の研磨速度の測定]
試験片として酸化珪素膜試験片の代わりに窒化珪素膜試験片を用いること以外は、前記[酸化珪素膜の研磨速度の測定]と同様に、窒化珪素膜(窒化膜)の研磨、膜厚の測定及び研磨速度の算出を行った。窒化膜の研磨速度を下記表1に示した。
[Measurement of polishing rate of silicon nitride film (oxidation stopper film)]
Except for using a silicon nitride film test piece instead of the silicon oxide film test piece as the test piece, the polishing of the silicon nitride film (nitride film), the film thickness Measurement and polishing rate were calculated. The polishing rate of the nitride film is shown in Table 1 below.

[研磨速度比]
窒化珪素膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度の比を研磨速度比とし、下記式により算出し、下記表1に示した。研磨速度比の値が大きいほど、研磨選択性が高いことを示す。
研磨速度比=酸化珪素膜の研磨速度(nm/分)/窒化珪素膜の研磨速度(nm/分)
[Polishing speed ratio]
The ratio of the polishing rate of the silicon oxide film to the polishing rate of the silicon nitride film was defined as the polishing rate ratio, and was calculated by the following formula and shown in Table 1 below. It shows that polishing selectivity is so high that the value of polishing rate ratio is large.
Polishing rate ratio = polishing rate of silicon oxide film (nm / min) / polishing rate of silicon nitride film (nm / min)

[残留砥粒量の評価方法]
研磨後の酸化膜試験片を測定試料とし、微小部蛍光X線分析装置(HORIBA社製「XGT−5000」)を用いて、以下の条件で測定した。
測定時間 :60秒
XGT径 :100um
パルス処理時間 :P3
X線管電圧 :30kV
管電流 :0.22mA
得られたCeの蛍光X線強度(単位:cps)を、残留砥粒量とした。
[Evaluation method of residual abrasive grain amount]
The oxide film test piece after polishing was used as a measurement sample, and measurement was performed under the following conditions using a micro fluorescent X-ray analyzer (“XGT-5000” manufactured by HORIBA).
Measurement time: 60 seconds XGT diameter: 100 um
Pulse processing time: P3
X-ray tube voltage: 30 kV
Tube current: 0.22 mA
The fluorescent X-ray intensity (unit: cps) of the obtained Ce was defined as the amount of residual abrasive grains.

表1に示されるように、粒子Aの凹部指数が1.000以上1.035以下で、研磨液組成物のゼータ電位が−90mV以上0mV未満である実施例1〜11は、ゼータ電位が正である比較例1〜2,6、ゼータ電位が−90mV未満の比較例3、凹部指数が1.035を超える比較例4〜5に比べて、研磨速度を確保しつつ、研磨選択性を向上できた。また、凹部指数が1.000以上1.035以下である粒子A及び所定量の化合物Bを含有する実施例1〜11は、化合物Bの含有量が6.0×10-5g/m2未満である比較例1〜2、化合物Bの含有量が3.8×10-1g/m2を超える比較例3、凹部指数が1.035を超える比較例4〜5、化合物B(アニオン性化合物)ではなくポリジメチルジアリルアンモニウムクロリド(カチオン性化合物)を含有する比較例6に比べて、研磨速度を確保しつつ、研磨選択性を向上できた。 As shown in Table 1, Examples 1 to 11 in which the concave index of the particle A is 1.000 or more and 1.035 or less and the zeta potential of the polishing composition is −90 mV or more and less than 0 mV have a positive zeta potential. Compared with Comparative Examples 1 and 2 and Comparative Example 3 with a zeta potential of less than −90 mV and Comparative Examples 4 to 5 with a recess index exceeding 1.035, the polishing selectivity is improved while improving the polishing selectivity. did it. Further, in Examples 1 to 11 containing the particle A having a recess index of 1.000 or more and 1.035 or less and a predetermined amount of the compound B, the content of the compound B is 6.0 × 10 −5 g / m 2. Comparative Examples 1 and 2 that are less than 1, Comparative Example 3 in which the content of Compound B exceeds 3.8 × 10 −1 g / m 2 , Comparative Examples 4 to 5 in which the recess index exceeds 1.035, Compound B (anion) As compared with Comparative Example 6 containing polydimethyldiallylammonium chloride (cationic compound) instead of the active compound), the polishing selectivity was improved while ensuring the polishing rate.

以上説明したとおり、本開示に係る研磨液組成物は、高密度化又は高集積化用の半導体基板の製造方法において有用である。   As described above, the polishing composition according to the present disclosure is useful in a method for manufacturing a semiconductor substrate for high density or high integration.

Claims (12)

多面体状の酸化セリウム粒子Aと、水と、アニオン性基を有する化合物Bとを含有する研磨液組成物であって、
ゼータ電位が、−90mV以上0mV未満であり、
前記酸化セリウム粒子Aと前記アニオン性基を有する化合物Bとの質量比B/Aが、0.2以上1.6以下であり、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物。
A polishing liquid composition comprising polyhedral cerium oxide particles A, water, and a compound B having an anionic group ,
The zeta potential is −90 mV or more and less than 0 mV,
The mass ratio B / A between the cerium oxide particles A and the compound B having an anionic group is 0.2 or more and 1.6 or less,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The concave portion index is a polishing liquid composition that is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.
前記化合物Bの含有量が、酸化セリウム粒子Aの表面積に対して6.0×10-5g/m2以上3.8×10-1g/m2以下である、請求項に記載の研磨液組成物。 The content of the compound B is 3.8 × 10 -1 g / m 2 or less 6.0 × 10 -5 g / m 2 or more of the surface area of the cerium oxide particles A, according to claim 1 Polishing liquid composition. 少なくとも多面体状の酸化セリウム粒子Aと、水と、アニオン性基を有する化合物Bとを配合してなる研磨液組成物であって、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記化合物Bの含有量が、前記酸化セリウム粒子Aの表面積に対して5.1×10 -4 g/m2以上3.8×10-1g/m2以下であり、
前記凹部指数は、前記粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物。
A polishing liquid composition comprising at least polyhedral cerium oxide particles A, water, and a compound B having an anionic group,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The content of the compound B is 5.1 × 10 −4 g / m 2 or more and 3.8 × 10 −1 g / m 2 or less with respect to the surface area of the cerium oxide particles A,
The concave portion index is a polishing liquid composition that is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.
前記化合物Bが、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリメタクリル酸アンモニウム塩及びポリスチレンスルホン酸アンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項からのいずれかに記載の研磨液組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the compound B is at least one selected from a polyacrylic acid ammonium salt, a polymethacrylic acid ammonium salt, and a polystyrene sulfonic acid ammonium salt. pHが、2.5以上8.5以下である、請求項1からのいずれかに記載の研磨液組成物。 The polishing composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the pH is 2.5 or more and 8.5 or less. 前記酸化セリウム粒子Aの平均一次粒子径が、15nm以上300nm以下である、請求項1から5のいずれかに記載の研磨液組成物。The polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 5, wherein an average primary particle diameter of the cerium oxide particles A is 15 nm or more and 300 nm or less. 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法。   A method for producing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to claim 1. 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含み、前記被研磨基板は、半導体基板の製造に用いられる基板である、基板の研磨方法。   A method for polishing a substrate, comprising a step of polishing a substrate to be polished using the polishing composition according to claim 1, wherein the substrate to be polished is a substrate used for production of a semiconductor substrate. 多面体状の酸化セリウム粒子Aと、水と、を含有するスラリーであって、
前記酸化セリウム粒子Aの平均一次粒子径が、15nm以上300nm以下であり、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035であり、
前記凹部指数は、該粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、研磨液組成物の製造に用いられる酸化セリウムスラリー。
A slurry containing polyhedral cerium oxide particles A and water,
The average primary particle diameter of the cerium oxide particles A is 15 nm or more and 300 nm or less,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035,
The said recessed index is a cerium oxide slurry used for manufacture of polishing liquid composition which is an average value of ratio (S / L) of perimeter length S of this particle A, and envelope perimeter length L.
アニオン性基を有する化合物Bをさらに含有する、請求項9に記載のスラリー。   The slurry of Claim 9 which further contains the compound B which has an anionic group. 請求項1から6のいずれかに記載の研磨液組成物を製造するためのキットであって、
多面体状の酸化セリウム粒子Aを含有する分散液が容器に収納された容器入り粒子A分散液を含み、
前記酸化セリウム粒子Aの凹部指数が、1.000以上1.035以下であり、
前記凹部指数は、該粒子Aの周囲長Sと包絡周囲長Lとの比(S/L)の平均値である、
研磨液キット。
A kit for producing the polishing composition according to any one of claims 1 to 6 ,
A dispersion containing polyhedral cerium oxide particles A includes a container-containing particle A dispersion stored in a container,
The concave index of the cerium oxide particles A is 1.000 or more and 1.035 or less,
The concave index is an average value of the ratio (S / L) of the peripheral length S of the particle A to the envelope peripheral length L.
Polishing fluid kit.
前記容器入り粒子A分散液とは別の容器に収納されたアニオン性基を有する化合物Bをさらに含む、請求項11に記載の研磨液キット。   The polishing liquid kit according to claim 11, further comprising a compound B having an anionic group housed in a container different from the container-containing particle A dispersion.
JP2015257176A 2015-12-28 2015-12-28 Polishing liquid composition Active JP6618355B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015257176A JP6618355B2 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Polishing liquid composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015257176A JP6618355B2 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Polishing liquid composition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017119783A JP2017119783A (en) 2017-07-06
JP6618355B2 true JP6618355B2 (en) 2019-12-11

Family

ID=59271784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015257176A Active JP6618355B2 (en) 2015-12-28 2015-12-28 Polishing liquid composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6618355B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110431209B (en) 2017-03-14 2022-06-28 福吉米株式会社 Polishing composition, method for producing same, polishing method using same, and method for producing substrate
JP7106907B2 (en) * 2018-03-19 2022-07-27 昭和電工マテリアルズ株式会社 Structure and its manufacturing method
JP7041714B2 (en) * 2019-06-26 2022-03-24 花王株式会社 Abrasive liquid composition for silicon oxide film

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017119783A (en) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6434501B2 (en) CMP composition having high removal rate and low defects selective to oxides and nitrides
JP5893700B1 (en) Polishing liquid composition for silicon oxide film
EP3055375A1 (en) Wet process ceria compositions for polishing substrates, and methods related thereto
WO2018124017A1 (en) Cerium oxide abrasive grains
TW201412907A (en) Polishing solution, preservation solution and polishing method for cmp
JPWO2018062403A1 (en) Polishing liquid composition
KR20170097090A (en) Cmp compositons exhibiting reduced dishing in sti wafer polishing
EP3055377A1 (en) Wet-process ceria compositions for selectively polishing substrates, and methods related thereto
KR20200101918A (en) Polishing liquid composition for silicon oxide film
JP6618355B2 (en) Polishing liquid composition
TWI662096B (en) Cmp compositions selective for oxide and nitride with improved dishing and pattern selectivity
TW202219207A (en) Silica-based slurry for selective polishing of carbon-based films
TWI625372B (en) Method for grinding low dielectric substrate
JP6811090B2 (en) Abrasive liquid composition for silicon oxide film
KR20170012415A (en) Cmp compositions selective for oxide over polysilicon and nitride with high removal rate and low defectivity
JP6783609B2 (en) Metal oxide particle dispersion
JP2023142077A (en) Polishing liquid composition for silicon oxide films
JP6797665B2 (en) Abrasive liquid composition
WO2018124013A1 (en) Cerium oxide abrasive grain
TW202415733A (en) Silica-based slurry compositions containing high molecular weight polymers for use in cmp of dielectrics
JP2023142078A (en) Polishing liquid composition for silicon oxide films
KR20230109650A (en) Polishing liquid composition for silicon oxide film
JP2022085857A (en) Abrasive liquid composition for silicon oxide film

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180907

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190816

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191112

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6618355

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250