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JP7475184B2 - Polishing composition for silicon oxide film - Google Patents

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JP7475184B2
JP7475184B2 JP2020069245A JP2020069245A JP7475184B2 JP 7475184 B2 JP7475184 B2 JP 7475184B2 JP 2020069245 A JP2020069245 A JP 2020069245A JP 2020069245 A JP2020069245 A JP 2020069245A JP 7475184 B2 JP7475184 B2 JP 7475184B2
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

本発明は、酸化珪素膜用研磨液組成物、及びこれを用いた半導体装置の製造方法及び研磨方法等に関する。 The present invention relates to a polishing composition for silicon oxide films, and a manufacturing method and polishing method for semiconductor devices using the same.

ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)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。 Chemical mechanical polishing (CMP) is a technique in which the surface of the substrate to be polished is brought into contact with a polishing pad, and a polishing liquid composition is supplied to the contact area while the substrate and polishing pad are moved relative to each other, chemically reacting with the uneven surface of the substrate to be polished and mechanically removing and planarizing it.

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、より平坦性が良好でありながら、高速で研磨できることが望まれるようになってきている。 Currently, CMP technology is essential in the manufacturing process of semiconductor devices when flattening interlayer insulating films, forming shallow trench isolation structures (hereinafter also referred to as "isolation structures"), forming plugs and buried metal wiring, etc. In recent years, semiconductor devices have become increasingly multi-layered and highly precise, and there is a demand for high-speed polishing while maintaining good flatness.

特許文献1には、シリコン酸化膜層の研磨速度向上を目的として、特定の官能化ヘテロ環とカチオン性ポリマー(第4級アミン)とを含む、化学機械的研磨用組成物が開示されている。特許文献2には、タングステン等の金属成分を含む基板の研磨に適したCMP組成物であって、シリカと、アミノ化合物と、ラジカル発生型酸化剤と、ヒドロキシル置換ポリ不飽和環状化合物等のラジカル捕捉剤と含むCMP組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a chemical mechanical polishing composition that contains a specific functionalized heterocycle and a cationic polymer (quaternary amine) for the purpose of improving the polishing rate of a silicon oxide film layer. Patent Document 2 discloses a CMP composition suitable for polishing a substrate containing a metal component such as tungsten, which contains silica, an amino compound, a radical-generating oxidizing agent, and a radical scavenger such as a hydroxyl-substituted polyunsaturated cyclic compound.

特表2018―513229号公報JP 2018-513229 A 特開2015―195391号公報JP 2015-195391 A

近年、半導体素子の微細化が進み、被研磨対象が有するパターン(凹凸部)の線幅には、数100μmと大きいものから、数μmと小さいものが混在している。凹凸を有する表面に対しては、凸部が優先的に研磨されるが、従来の研磨液組成物では、線幅の大小の相違やパターン密度の相違により線幅の異なる凸部の研磨速度が大きく異なる、という線幅依存性が大きいという問題がある。例えば、図1に示すように、線幅が小さい領域(S1)と線幅が大きい領域(S2)の両方を研磨する場合、領域S2よりも領域S1の凸部が優先的に研磨されてしまうため、仕上がりの平坦性が悪くなってしまう。 In recent years, semiconductor elements have become finer, and the line width of the pattern (unevenness) of the object to be polished ranges from several hundred μm to a few μm. For surfaces with unevenness, the convex parts are preferentially polished, but conventional polishing compositions have a problem of high line width dependency, in that the polishing speed of convex parts with different line widths varies greatly depending on the difference in line width or pattern density. For example, as shown in Figure 1, when polishing both a region with a small line width (S1) and a region with a large line width (S2), the convex parts of region S1 are preferentially polished over region S2, resulting in poor flatness of the finished product.

本発明は、凹凸パターンにおける研磨速度の線幅依存性の低減と、高速研磨の両立が可能な、酸化珪素膜用研磨液組成物、及びこれを用いた半導体装置の製造方法及び研磨方法等を提供する。 The present invention provides a polishing composition for silicon oxide films that can reduce the line width dependency of the polishing speed in a concave-convex pattern while simultaneously achieving high-speed polishing, as well as a manufacturing method and polishing method for a semiconductor device that use the same.

本発明は、一態様において、酸化セリウム粒子、好ましくは負帯電性の酸化セリウム粒子と、水溶性高分子化合物と、窒素含有複素芳香族化合物と、水系媒体とを含有し、前記水溶性高分子化合物は、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である、酸化珪素膜用研磨液組成物に関する。 In one aspect, the present invention relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films, which contains cerium oxide particles, preferably negatively charged cerium oxide particles, a water-soluble polymeric compound, a nitrogen-containing heteroaromatic compound, and an aqueous medium, and the water-soluble polymeric compound is a water-soluble polymeric compound that contains a structural unit a that contains a betaine structure and a structural unit b that is a structural unit other than the structural unit a and contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof.

本発明は、別の態様において、本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。 In another aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate, which includes a step of polishing a film to be polished using the polishing composition for silicon oxide films of the present invention.

本発明は、更に別の態様において、本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、研磨方法に関する。 In yet another aspect, the present invention relates to a polishing method including a step of polishing a film to be polished using the polishing composition for silicon oxide films of the present invention.

本発明は、更に別の態様において、酸化珪素膜用研磨液組成物を調製するための研磨液キットであって、
酸化セリウム粒子が水系媒体に分散した第1液と、
前記第1液が収納された容器とは別の容器に収納され、水系媒体を含む第2液とを含み、
前記第1液及び前記第2液のうちのいずれか一方又は双方が、水溶性高分子化合物を更に含有し、
前記第1液及び前記第2液のうちのいずれか一方又は双方が、窒素含有複素芳香族化合物を更に含有し、
前記水溶性高分子化合物が、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である、研磨液キットに関する。
In yet another aspect, the present invention provides a polishing liquid kit for preparing a polishing composition for a silicon oxide film, comprising:
a first liquid in which cerium oxide particles are dispersed in an aqueous medium;
a second liquid that is contained in a container separate from the container in which the first liquid is contained and that contains an aqueous medium;
One or both of the first liquid and the second liquid further contains a water-soluble polymer compound;
One or both of the first liquid and the second liquid further contains a nitrogen-containing heteroaromatic compound;
the water-soluble polymer compound includes a structural unit a having a betaine structure and a structural unit b which is a structural unit other than the structural unit a and includes at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof.

本発明は、更に別の態様において、酸化セリウム粒子が水系媒体に分散した分散液とともに使用される、酸化珪素膜研磨用添加剤組成物であって、
水系媒体と、前記水系媒体に溶解された水溶性高分子化合物及び窒素含有複素芳香族化合物とを含み、
前記水溶性高分子化合物は、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である、酸化珪素膜研磨用添加剤組成物に関する。
In yet another aspect, the present invention provides an additive composition for polishing a silicon oxide film, which is used together with a dispersion in which cerium oxide particles are dispersed in an aqueous medium, comprising:
The present invention comprises an aqueous medium, and a water-soluble polymer compound and a nitrogen-containing heteroaromatic compound dissolved in the aqueous medium,
The water-soluble polymer compound relates to an additive composition for polishing silicon oxide films, which is a water-soluble polymer compound containing a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b which is a structural unit other than the structural unit a and contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof.

本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物、本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物を調製するための研磨液キット、本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物の調製に使用される酸化珪素膜研磨用添加剤組成物を、相互に幅の異なる凹凸パターンを含む酸化珪素膜の研磨に使用すれば、凹凸パターンにおける研磨速度の線幅依存性の低減と、高速研磨の両立が行える。本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物を用いる、半導体装置の製造方法及び酸化珪素膜の研磨方法は、半導体装置の生産性の向上に寄与し得る。 When the silicon oxide film polishing composition of the present invention, the polishing liquid kit for preparing the silicon oxide film polishing liquid composition of the present invention, and the additive composition for silicon oxide film polishing used in preparing the silicon oxide film polishing liquid composition of the present invention are used to polish a silicon oxide film that includes uneven patterns of mutually different widths, it is possible to reduce the line width dependency of the polishing speed in the uneven pattern and achieve high-speed polishing. A method for manufacturing a semiconductor device and a method for polishing a silicon oxide film using the silicon oxide film polishing liquid composition of the present invention can contribute to improving the productivity of semiconductor devices.

図1は、半導体素子の一製造工程を示した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one manufacturing process of a semiconductor device.

本発明は、一又は複数の態様において、酸化セリウム粒子(成分A)と、水溶性高分子化合物(成分B)と、窒素含有複素芳香族化合物(成分C)と、水系媒体と、を含む、酸化珪素膜用研磨液組成物であって、前記成分Bが、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である。本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物(以下、「本発明の研磨液組成物」と略称する場合もある。)を、酸化珪素膜の研磨に使用すれば、凹凸パターンにおける研磨速度の線幅依存性の低減と、高速研磨の両立が行える。 In one or more embodiments, the present invention provides a polishing composition for silicon oxide films, comprising cerium oxide particles (component A), a water-soluble polymeric compound (component B), a nitrogen-containing heteroaromatic compound (component C), and an aqueous medium, wherein the component B is a water-soluble polymeric compound comprising a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b other than the structural unit a, the structural unit b containing at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof. By using the polishing composition for silicon oxide films of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as "polishing composition of the present invention") for polishing silicon oxide films, it is possible to achieve both a reduction in the line width dependency of the polishing rate in a concave-convex pattern and high-speed polishing.

本開示において、ベタイン構造とは、正電荷と負電荷とを同一分子内に持ち、電荷が中和されている構造を示す。前記ベタイン構造は、前記正電荷と負電荷とを、好ましくは隣り合わない位置に持ち、そして、好ましくは1つ以上の原子を介する位置に持つ。 In the present disclosure, a betaine structure refers to a structure having a positive charge and a negative charge in the same molecule, and the charges are neutralized. The betaine structure has the positive charge and the negative charge preferably in positions that are not adjacent to each other, and preferably in positions separated by one or more atoms.

本開示の効果発現メカニズムの詳細について明らかではないが、以下のように推察される。
図1に示したように、相対的に線幅の小さい凹凸パターンの方が、線幅の大きい凹凸パターンよりも研磨速度が速くなる場合がある。その理由は、相対的に線幅の小さい凸部の方が、研磨圧力による研磨パッドの押し込み(変形)が大きくなり、摩擦力が大きくなることに起因すると考えられる。水溶性高分子化合物(成分B)が、適度な強度で、酸化珪素膜と酸化セリウム粒子に吸着し、酸化珪素膜と酸化セリウム粒子との間のバインダーとして機能して、研磨速度が向上するものの、研磨液組成物に、前記成分Bが含まれていると、相対的に線幅の大きい凹凸パターンの方が、線幅の小さい凹凸パターンよりも研磨速度が速くなるという、逆の現象が生じることを発見した。そして、本発明者らは、研磨液組成物中に前記成分Bと窒素含有複素芳香族化合物(成分C)の両方が含まれていることにより、成分Cが成分Bの相対的に線幅の小さい凹凸パターンに対するバインダー機能を補うことにより、相互に線幅の異なるパターンについて研磨速度の均一性が向上し、研磨速度の線幅依存性が低減することを見出した。
Although the details of the mechanism by which the effects of the present disclosure are manifested are not clear, it is presumed as follows.
As shown in FIG. 1, the polishing rate of a concave-convex pattern having a relatively small line width may be faster than that of a concave-convex pattern having a large line width. The reason for this is considered to be due to the fact that the convex portion having a relatively small line width is pushed (deformed) by the polishing pressure to a greater extent, resulting in a greater frictional force. Although the water-soluble polymer compound (component B) is adsorbed to the silicon oxide film and the cerium oxide particles with a moderate strength and functions as a binder between the silicon oxide film and the cerium oxide particles to improve the polishing rate, it has been discovered that when the polishing liquid composition contains the component B, the polishing rate of a concave-convex pattern having a relatively large line width is faster than that of a concave-convex pattern having a small line width, and the inventors have found that the polishing liquid composition contains both the component B and the nitrogen-containing heteroaromatic compound (component C), and the component C complements the binder function of the concave-convex pattern having a relatively small line width of the component B, thereby improving the uniformity of the polishing rate for patterns having different line widths and reducing the line width dependency of the polishing rate.

[酸化セリウム粒子(成分A)]
本発明の研磨液組成物は、研磨砥粒として酸化セリウム(以下、「セリア」ともいう)粒子(以下、単に「成分A」ともいう)を含有する。成分Aは、1種類でもよいし、2種類以上の組合せであってもよい。
成分Aは、正帯電性でも負帯電性でもよい。セリア残留抑制の観点から、成分Aとしては、負帯電性の酸化セリウム粒子(以下、「負帯電セリア」ともいう)であることが好ましい。成分Aが負帯電セリアであると、負帯電性を示す酸化珪素膜との静電的な相互作用が弱くなり、セリアの酸化珪素膜への残留が低減できると考えられる。成分Aの帯電性は、例えば、電気音響法(ESA法:Electorokinetic Sonic Amplitude)により求められる砥粒粒子表面における電位(表面電位)を測定することにより確認できる。表面電位は、例えば、「ゼータプローブ」(協和界面化学社製)を用いて測定でき、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。成分Aの表面電位は、セリア残留抑制の観点から、-10mV以下が好ましく、-25mV以下がより好ましく、-50mV以下が更に好ましい。そして、成分Aの表面電位は、研磨速度低下抑制の観点から、-150mV以上が好ましく、-100mV以上がより好ましい。
[Cerium oxide particles (component A)]
The polishing composition of the present invention contains cerium oxide (hereinafter also referred to as "ceria") particles (hereinafter also simply referred to as "Component A") as abrasive grains. Component A may be one type or a combination of two or more types.
Component A may be positively or negatively charged. From the viewpoint of suppressing ceria residue, component A is preferably negatively charged cerium oxide particles (hereinafter also referred to as "negatively charged ceria"). When component A is negatively charged ceria, it is considered that the electrostatic interaction with the silicon oxide film exhibiting negative charging is weakened, and the residue of ceria on the silicon oxide film can be reduced. The chargeability of component A can be confirmed, for example, by measuring the electric potential (surface potential) on the surface of the abrasive grain obtained by an electroacoustic method (ESA method: Electrokinetic Sonic Amplitude). The surface potential can be measured, for example, using a "Zeta Probe" (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), and specifically, it can be measured by the method described in the Examples. From the viewpoint of suppressing ceria residue, the surface potential of component A is preferably -10 mV or less, more preferably -25 mV or less, and even more preferably -50 mV or less. And, from the viewpoint of suppressing a decrease in the polishing rate, the surface potential of component A is preferably -150 mV or more, more preferably -100 mV or more.

成分Aの製造方法、形状、及び表面状態については特に限定されなくてもよい。成分Aとしては、例えば、コロイダルセリア、不定形セリア、セリアコートシリカ等が挙げられる。コロイダルセリアは、例えば、特表2010-505735号公報の実施例1~4に記載の方法で、ビルドアッププロセスにより得ることができる。不定形セリアとしては、例えば、粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアの一実施形態としては、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が挙げられる。粉砕セリアのその他の実施形態としては、例えば、無機酸や有機酸の存在下でセリア粒子を湿式粉砕することにより得られる単結晶粉砕セリアが挙げられる。湿式粉砕時に使用される無機酸としては、例えば硝酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、カルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、具体的には、ポリアクリル酸アンモニウム等のポリカルボン酸塩、ピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びp-ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。例えば、湿式粉砕時にピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びp-ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種を使用した場合、正帯電セリアを得ることができ、湿式粉砕時にポリアクリル酸アンモニウム等のポリカルボン酸塩を使用した場合、負帯電セリアを得ることができる。湿式粉砕方法としては、例えば、遊星ビーズミル等による湿式粉砕が挙げられる。セリアコートシリカとしては、例えば、特開2015-63451号公報の実施例1~14もしくは特開2013-119131号公報の実施例1~4に記載の方法で、シリカ粒子表面の少なくとも一部が粒状セリアで被覆された構造を有する複合粒子が挙げられ、該複合粒子は、例えば、シリカ粒子にセリアを沈着させることで得ることができる。 The manufacturing method, shape, and surface state of component A may not be particularly limited. Examples of component A include colloidal ceria, amorphous ceria, and ceria-coated silica. Colloidal ceria can be obtained by a build-up process, for example, by the method described in Examples 1 to 4 of JP-A 2010-505735. Examples of amorphous ceria include pulverized ceria. One embodiment of pulverized ceria includes sintered pulverized ceria obtained by sintering and pulverizing a cerium compound such as cerium carbonate or cerium nitrate. Other embodiments of pulverized ceria include single crystal pulverized ceria obtained by wet-pulverizing ceria particles in the presence of an inorganic acid or an organic acid. Examples of inorganic acids used during wet-pulverization include nitric acid, and examples of organic acids include organic acids having a carboxyl group, specifically at least one selected from polycarboxylates such as ammonium polyacrylate, picolinic acid, glutamic acid, aspartic acid, aminobenzoic acid, and p-hydroxybenzoic acid. For example, when at least one selected from picolinic acid, glutamic acid, aspartic acid, aminobenzoic acid, and p-hydroxybenzoic acid is used during wet grinding, positively charged ceria can be obtained, and when a polycarboxylate such as ammonium polyacrylate is used during wet grinding, negatively charged ceria can be obtained. Examples of wet grinding methods include wet grinding using a planetary bead mill or the like. Examples of ceria-coated silica include composite particles having a structure in which at least a part of the surface of silica particles is coated with granular ceria, as described in Examples 1 to 14 of JP 2015-63451 A or Examples 1 to 4 of JP 2013-119131 A, and the composite particles can be obtained, for example, by depositing ceria on silica particles.

成分Aの形状としては、例えば、略球状、多面体状、ラズベリー状が挙げられる。 Examples of the shape of component A include roughly spherical, polyhedral, and raspberry shapes.

成分Aの平均一次粒子径は、研磨速度向上の観点から、5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましく、そして、研磨傷発生の抑制の観点から、300nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、150nm以下が更に好ましく、100nm以下が更に好ましく、50nm以下が更に好ましい。本開示において成分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。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the average primary particle size of component A is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 20 nm or more, and from the viewpoint of suppressing the occurrence of polishing scratches, it is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, even more preferably 150 nm or less, even more preferably 100 nm or less, and even more preferably 50 nm or less. In the present disclosure, the average primary particle size of component A is calculated using the BET specific surface area S ( m2 /g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. The BET specific surface area can be measured by the method described in the Examples.

本発明の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、酸化珪素膜の研磨速度向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、0.15質量%以上が更により好ましく、そして、研磨傷発生抑制の観点から、6質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、0.5質量%以下が更により好ましい。より具体的には、成分Aの含有量は、0.01質量%以上6質量%以下が好ましく、0.05質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上1質量%以下が更に好ましく、0.15質量%以上0.5質量%以下が更により好ましい。成分Aが2種以上の組合せである場合、成分Aの含有量はそれらの合計含有量をいう。 The content of component A in the polishing composition of the present invention is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, even more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 0.15% by mass or more, from the viewpoint of improving the polishing rate of the silicon oxide film, and is preferably 6% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, even more preferably 1% by mass or less, and even more preferably 0.5% by mass or less, from the viewpoint of suppressing the occurrence of polishing scratches. More specifically, the content of component A is preferably 0.01% by mass or more and 6% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 3% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or more and 1% by mass or less, and even more preferably 0.15% by mass or more and 0.5% by mass or less. When component A is a combination of two or more types, the content of component A refers to the total content thereof.

[水溶性高分子化合物(成分B)]
本発明の研磨液組成物は、研磨速度向上の観点から、ベタイン構造を含む構成単位aと構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物(以下、単に「成分B」ともいう)を含む。構成単位bは、構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む。ここで、「水溶性」とは、水(20℃)に対して0.5g/100mL以上の溶解度、好ましくは2g/100mL以上の溶解度を有することをいう。成分Bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
[Water-soluble polymer compound (component B)]
The polishing composition of the present invention contains a water-soluble polymeric compound (hereinafter, also simply referred to as "component B") containing a betaine structure-containing structural unit a and a structural unit b, from the viewpoint of improving the polishing rate. The structural unit b is a structural unit other than the structural unit a, and contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof. Here, "water-soluble" means that the compound has a solubility of 0.5 g/100 mL or more in water (20° C.), preferably a solubility of 2 g/100 mL or more. Component B may be one type or a combination of two or more types.

構成単位aのベタイン構造は、研磨速度向上の観点から、好ましくは、スルホベタイン構造、カルボベタイン構造、又はホスホベタイン構造であり、より好ましくはカルボベタイン構造、又はホスホベタイン構造であり、更に好ましくはホスホベタイン構造である。尚、ホスホベタイン構造とはベタイン構造の負電荷が解離したリン酸基によるものであり、スルホベタイン構造とは、ベタイン構造の負電荷が解離したスルホン酸基によるものであり、カルボベタイン構造とは、ベタイン構造の負電荷が解離したカルボキシ基によるものである。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the betaine structure of the structural unit a is preferably a sulfobetaine structure, a carbobetaine structure, or a phosphobetaine structure, more preferably a carbobetaine structure or a phosphobetaine structure, and even more preferably a phosphobetaine structure. The phosphobetaine structure is a betaine structure with a phosphate group from which the negative charge has been dissociated, the sulfobetaine structure is a betaine structure with a sulfonic acid group from which the negative charge has been dissociated, and the carbobetaine structure is a betaine structure with a carboxy group from which the negative charge has been dissociated.

(構成単位a)
成分Bは、研磨速度向上の観点から、構成単位aとして、好ましくは下記式(1)で表される構成単位a1を含む。構成単位aは、例えば、ベタイン構造を含む不飽和単量体を由来とする構成単位である。構成単位aは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
(Structural unit a)
From the viewpoint of improving the polishing rate, component B preferably contains a structural unit a1 represented by the following formula (1) as the structural unit a. The structural unit a is, for example, a structural unit derived from an unsaturated monomer containing a betaine structure. The structural unit a may be one type or a combination of two or more types.

前記式(1)中、
1~R3は、同一又は異なって、水素原子、メチル基、又はエチル基、
4は、炭素数1以上4以下のアルキレン基、又は-Y1-OPO3 --Y2-、
1、Y2は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下のアルキレン基、
5、R6は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下の炭化水素基、
1は、O又はNR7
7は、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、
2は、炭素数1以上4以下の炭化水素基、-R17SO3 -、又は-R18COO-
17、R18は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下のアルキレン基、を示す。
ただし、X2は、R4が炭素数1以上4以下のアルキレン基のとき、-R17SO3 -、又は-R18COO-であり、R4が-Y1-OPO3 --Y2-のとき、炭素数1以上4以下の炭化水素基である。
In the formula (1),
R 1 to R 3 are the same or different and each is a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group;
R 4 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -;
Y 1 and Y 2 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms;
R 5 and R 6 are the same or different and each is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
X1 is O or NR7 ;
R7 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
X2 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, -R17SO3- or -R18COO- ;
R 17 and R 18 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
However, X 2 is --R 17 SO 3 -- or --R 18 COO -- when R 4 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms when R 4 is --Y 1 --OPO 3 --Y 2 --.

1及びR2は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、それぞれ、水素原子が好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 1 and R 2 are each preferably a hydrogen atom.

3は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 3 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

1は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、O(酸素原子)が好ましい。 X 1 is preferably O (oxygen atom) from the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate.

4は、研磨速度向上の観点から、炭素数2又は3のアルキレン基、又は-Y1-OPO3 --Y2-が好ましく、炭素数2のアルキレン基、又は-Y1-OPO3 --Y2-がより好ましく、-Y1-OPO3 --Y2-が更に好ましく、そして、不飽和単量体の入手容易性及び単量体の重合性の観点からは、炭素数2のアルキレン基が好ましい。 From the viewpoint of improving the polishing rate, R 4 is preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, or -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -, more preferably an alkylene group having 2 carbon atoms or -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -, and even more preferably -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -. From the viewpoint of easy availability of the unsaturated monomer and polymerizability of the monomer, R 4 is preferably an alkylene group having 2 carbon atoms.

1、Y2は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、それぞれ、炭素数2又は3のアルキレン基が好ましく、炭素数2のアルキレン基がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, Y 1 and Y 2 are each preferably an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 carbon atoms.

5、R6は、不飽和単量体の入手性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、それぞれ、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 5 and R 6 are each preferably a methyl group or an ethyl group, and more preferably a methyl group.

2は、R4が炭素数1以上4以下のアルキレン基のとき、-R17SO3 -、又は-R18COO-であり、研磨速度向上の観点から、-R18COO-が好ましい。X2は、R4が-Y1-OPO3 --Y2-のとき、炭素数1以上4以下の炭化水素基であり、研磨速度向上の観点から、メチル基がより好ましい。 When R 4 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, X 2 is -R 17 SO 3 - or -R 18 COO - , and from the viewpoint of improving the polishing rate, -R 18 COO - is preferable. When R 4 is -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -, X 2 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and from the viewpoint of improving the polishing rate, a methyl group is more preferable.

17の炭素数は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、1以上3以下が好ましく、2以上3以下がより好ましい。R18の炭素数は、不飽和単量体の入手容易性の観点、単量体の重合性の観点及び研磨速度向上の観点から、1以上3以下が好ましく、1以上2以下がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improving the polishing rate, the number of carbon atoms in R 17 is preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 2 or more and 3 or less. From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improving the polishing rate, the number of carbon atoms in R 18 is preferably 1 or more and 3 or less, and more preferably 1 or more and 2 or less.

成分Bを合成するにあたり、構成単位aを与えるモノマー(以下、モノマーaともいう)の具体例としては、研磨速度向上の観点から、好ましくは、スルホベタインメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、及びカルボキシベタインメタクリレートから選ばれる少なくとも一種の単量体が好ましく、メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)及びカルボキシベタインメタクリレートから選ばれる少なくとも一種の単量体がより好ましく、メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)が更に好ましい。 When synthesizing component B, specific examples of monomers that provide structural unit a (hereinafter also referred to as monomer a) are, from the viewpoint of improving the polishing rate, preferably at least one monomer selected from sulfobetaine methacrylate, methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), and carboxybetaine methacrylate, more preferably at least one monomer selected from methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC) and carboxybetaine methacrylate, and even more preferably methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC).

(構成単位b)
成分Bは、研磨速度向上の観点から、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bを含む。これらの基を構成する窒素原子は、好ましくはアルキレン基(但し、前記アルキレン基の水素原子は水酸基で置換されていてもよい。)の炭素原子に隣接し、より好ましくは炭素が2以上のアルキレン基(但し、前記アルキレン基の水素原子は水酸基で置換されていてもよい。)の炭素原子に隣接している。構成単位bは、研磨速度向上の観点から、好ましくは第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含み、より好ましくは、第4級アンモニウム基、及びその塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む。構成単位bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
(Structural unit b)
From the viewpoint of improving the polishing rate, component B includes a structural unit b containing at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and a salt thereof. The nitrogen atoms constituting these groups are preferably adjacent to a carbon atom of an alkylene group (however, the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group), and more preferably adjacent to a carbon atom of an alkylene group having two or more carbons (however, the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group). From the viewpoint of improving the polishing rate, structural unit b preferably contains at least one group selected from a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and a salt thereof, and more preferably contains at least one group selected from a quaternary ammonium group and a salt thereof. The structural unit b may be one type or a combination of two or more types.

成分Bが、ベタイン構造を含む構成単位aと第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含む共重合体であるので、構成単位aが、酸化珪素膜の親水化に寄与して、酸化セリウム粒子が酸化珪素膜表面に効率良く供給されるとともに、構成単位bが、酸化珪素膜への相互作用を発現し、成分Bの酸化珪素膜への吸着及び酸化珪素膜の親水化を促すことにより、酸化珪素膜の研磨速度が向上するものと推察される。 Since component B is a copolymer containing a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b containing at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof, it is presumed that the structural unit a contributes to the hydrophilization of the silicon oxide film, and the cerium oxide particles are efficiently supplied to the surface of the silicon oxide film, while the structural unit b exhibits an interaction with the silicon oxide film, promoting the adsorption of component B to the silicon oxide film and the hydrophilization of the silicon oxide film, thereby improving the polishing speed of the silicon oxide film.

構成単位bとしては、研磨速度向上の観点から、例えば、下記式(2)で表される構成単位b1が好ましい。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the structural unit b is preferably, for example, the structural unit b1 represented by the following formula (2).

ただし、式(2)中、
8~R10は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基、
3は、O又はNR19
19は、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、
11は、炭素数1以上22以下のアルキレン基(ただし、前記アルキレン基の水素原子は水酸基で置換されていてもよい。)、
4は、N+121314又はNR1516
12~R14は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下の炭化水素基、
15~R16は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、を示す。
However, in formula (2),
R 8 to R 10 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group;
X3 is O or NR19 ;
R 19 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
R 11 is an alkylene group having 1 to 22 carbon atoms (however, a hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group);
X4 is N + R 12 R 13 R 14 or NR 15 R 16 ;
R 12 to R 14 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
R 15 and R 16 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.

8及びR9は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、それぞれ、水素原子が好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 8 and R 9 are each preferably a hydrogen atom.

10は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、水素原子又はメチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 10 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a methyl group.

3は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、Oが好ましい。 X3 is preferably O from the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate.

4は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、N+121314が好ましく、R12~R14は、同様の観点から、それぞれ、同一又は異なって、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。R15~R16は、同様の観点から、水素原子が好ましい。構成単位bは、中和された塩の形態を取ってもよい。対イオンとしては、塩化物イオン等のハロゲンイオン、メチル硫酸イオン、エチル硫酸イオン等が挙げられ、入手性の観点から塩化物イオンが好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, X4 is preferably N + R 12 R 13 R 14 , and from the same viewpoint, R 12 to R 14 are each the same or different and are preferably a methyl group or an ethyl group, more preferably a methyl group. From the same viewpoint, R 15 to R 16 are preferably a hydrogen atom. The structural unit b may take the form of a neutralized salt. Examples of the counter ion include halogen ions such as chloride ions, methyl sulfate ions, ethyl sulfate ions, etc., and from the viewpoint of availability, chloride ions are preferred.

11は、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、炭素数1以上22以下のアルキレン基(ただし、前記炭化水素基の水素原子は水酸基で置換されていてもよい。)が好ましく、前記アルキレン基の炭素数は、同様の観点から、2以上が好ましく、3以下が好ましく、そして、3がより好ましい。 From the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing rate, R 11 is preferably an alkylene group having 1 to 22 carbon atoms (however, a hydrogen atom of the hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group), and from the similar viewpoints, the number of carbon atoms of the alkylene group is preferably 2 or more, preferably 3 or less, and more preferably 3.

成分Bを合成するにあたり、構成単位bを与えるモノマー(以下、モノマーbともいう)の具体例としては、不飽和単量体の入手容易性、単量体の重合性及び研磨速度向上の観点から、構造中に1級アミン、2級アミン、3級アミンを有するメタクリレート等のアミノ基を有する不飽和単量体、構造中に4級アンモニウムカチオンを有するメタクリレート等のカチオン基を有する不飽和単量体、メタクリロイルオキシエチルジメチルエチルアミニウム(MOEDES)、メタクリル酸2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアミニオ)プロピル(THMPA)、メタクリロイルエチルトリメチルアミニウム(MOETMA)、メタクリル酸2-アミノエチル(MOEA)及びメタクリル酸2-(ジエチルアミノ)エチル(MOEDEA)から選ばれる少なくとも一種の単量体が好ましく、THMPA、MOEA及びMOEDEAから選ばれる少なくとも一種の単量体がより好ましく、THMPAが更に好ましい。 In synthesizing component B, specific examples of monomers that provide structural unit b (hereinafter also referred to as monomer b) are, from the viewpoints of availability of the unsaturated monomer, polymerizability of the monomer, and improvement of the polishing speed, preferably at least one monomer selected from unsaturated monomers having an amino group such as methacrylate having a primary amine, secondary amine, or tertiary amine in the structure, unsaturated monomers having a cationic group such as methacrylate having a quaternary ammonium cation in the structure, methacryloyloxyethyldimethylethylaminium (MOEDES), 2-hydroxy-3-(trimethylaminio)propyl methacrylate (THMPA), methacryloylethyltrimethylaminium (MOETMA), 2-aminoethyl methacrylate (MOEA), and 2-(diethylamino)ethyl methacrylate (MOEDEA), more preferably at least one monomer selected from THMPA, MOEA, and MOEDEA, and even more preferably THMPA.

(構成単位bと構成単位aのモル比)
成分Bにおける構成単位bと構成単位aのモル比(構成単位b/構成単位a)は、研磨速度向上の観点から、好ましくは90/10以下、より好ましくは70/30以下、更に好ましくは40/60以下であり、同様の観点から、好ましくは5/95以上、より好ましくは15/85以上である。より具体的には、モル比(構成単位b/構成単位a)は、好ましくは5/95以上90/10以下、より好ましくは15/85以上70/30以下、更に好ましくは15/85以上40/60以下である。尚、本開示において、モル比(構成単位b/構成単位a)は、成分Bの重合に用いるモノマーbとモノマーaのモル比とみなすことができる。
(Molar ratio of structural unit b to structural unit a)
The molar ratio of the structural unit b to the structural unit a in component B (structural unit b/structural unit a) is preferably 90/10 or less, more preferably 70/30 or less, and even more preferably 40/60 or less from the viewpoint of improving the polishing rate, and from the same viewpoint, it is preferably 5/95 or more, more preferably 15/85 or more. More specifically, the molar ratio (structural unit b/structural unit a) is preferably 5/95 or more and 90/10 or less, more preferably 15/85 or more and 70/30 or less, and even more preferably 15/85 or more and 40/60 or less. In the present disclosure, the molar ratio (structural unit b/structural unit a) can be regarded as the molar ratio of monomer b and monomer a used in the polymerization of component B.

(構成単位a及び構成単位b以外の構成単位)
成分Bは、本発明の効果を損なわない範囲で、構成単位a及び構成単位b以外の構成単位を含有してもよい。構成単位a及び構成単位b以外の構成単位としては、スチレン等の疎水性不飽和単量体に由来する構成単位が好ましい。
(Structural units other than structural unit a and structural unit b)
Component B may contain a structural unit other than the structural unit a and the structural unit b, as long as the effects of the present invention are not impaired. As the structural unit other than the structural unit a and the structural unit b, a structural unit derived from a hydrophobic unsaturated monomer such as styrene is preferable.

成分B中の構成単位aの含有量と構成単位bの含有量の合計は、好ましくは99質量%以上、より好ましくは99.5質量%以上、更に好ましくは99.9質量%以上、より更に好ましくは99.95質量%以上であり、100質量%であってもよい。尚、本開示において、成分B中の構成単位aの含有量と構成単位bの含有量の合計は、成分Bの重合に用いた全モノマーの質量に対する、モノマーbの質量とモノマーaの質量の合計とみなすことができる。 The sum of the content of structural unit a and the content of structural unit b in component B is preferably 99% by mass or more, more preferably 99.5% by mass or more, even more preferably 99.9% by mass or more, and even more preferably 99.95% by mass or more, and may be 100% by mass. In this disclosure, the sum of the content of structural unit a and the content of structural unit b in component B can be regarded as the sum of the mass of monomer b and the mass of monomer a relative to the mass of all monomers used in the polymerization of component B.

(成分Bの重量平均分子量)
成分Bの重量平均分子量は、研磨速度向上の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは10,000以上、更に好ましくは50,000以上、更に好ましくは100,000以上、更に好ましくは300,000以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは3,000,000以下、より好ましくは2,000,000以下、更に好ましくは1,000,000以下、更に好ましくは700,000以下である。より具体的には、成分Bの重量平均分子量は、好ましくは1,000以上3,000,000以下、より好ましくは5,000以上2,000,000以下、更に好ましくは10,000以上1,000,000以下である。尚、成分Bの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定できる。
(Weight average molecular weight of component B)
From the viewpoint of improving the polishing rate, the weight average molecular weight of component B is preferably 1,000 or more, more preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, more preferably 50,000 or more, more preferably 100,000 or more, and more preferably 300,000 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 3,000,000 or less, more preferably 2,000,000 or less, more preferably 1,000,000 or less, and more preferably 700,000 or less. More specifically, the weight average molecular weight of component B is preferably 1,000 or more and 3,000,000 or less, more preferably 5,000 or more and 2,000,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less. The weight average molecular weight of component B can be measured by the method described in the examples.

本発明の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、研磨速度向上の観点から、好ましくは0.0005質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.002質量%以上、更により好ましくは0.003質量%以上、更により好ましくは0.005質量%以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.7質量%以下、更に好ましくは0.4質量%以下、更により好ましくは0.2質量%以下、更により好ましくは0.08質量%以下である。より具体的には、成分Bの含有量は、好ましくは0.0005質量%以上1質量%以下、より好ましくは0.001質量%以上0.7質量%以下、更に好ましくは0.002質量%以上0.4質量%以下、更により好ましくは0.003質量%以上0.2質量%以下、更により好ましくは0.005質量%以上0.08質量%以下である。成分Bが2種以上の組合せである場合、成分Bの含有量はそれらの合計含有量をいう。 The content of component B in the polishing composition of the present invention is preferably 0.0005% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, even more preferably 0.002% by mass or more, even more preferably 0.003% by mass or more, and even more preferably 0.005% by mass or more, from the viewpoint of improving the polishing rate, and from the same viewpoint, it is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.7% by mass or less, even more preferably 0.4% by mass or less, even more preferably 0.2% by mass or less, and even more preferably 0.08% by mass or less. More specifically, the content of component B is preferably 0.0005% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or more and 0.7% by mass or less, even more preferably 0.002% by mass or more and 0.4% by mass or less, even more preferably 0.003% by mass or more and 0.2% by mass or less, and even more preferably 0.005% by mass or more and 0.08% by mass or less. When component B is a combination of two or more kinds, the content of component B refers to the total content thereof.

本発明の研磨液組成物における成分Aと成分Bの質量比A/B(成分Aの含有量/成分Bの含有量)は、研磨速度向上の観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは5以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは500以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは120以下、更に好ましくは80以下、更に好ましくは40以下である。より具体的には、質量比A/Bは、好ましくは0.1以上500以下、より好ましくは1以上200以下、更に好ましくは5以上80以下である。 The mass ratio A/B of components A and B (content of component A/content of component B) in the polishing composition of the present invention is preferably 0.1 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 5 or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and from the same viewpoint, is preferably 500 or less, more preferably 200 or less, even more preferably 120 or less, even more preferably 80 or less, and even more preferably 40 or less. More specifically, the mass ratio A/B is preferably 0.1 or more and 500 or less, more preferably 1 or more and 200 or less, and even more preferably 5 or more and 80 or less.

[窒素含有複素芳香族化合物(成分C)]
本発明の研磨液組成物に含まれる成分Cは、研磨速度の線幅依存性を低減する観点から、好ましくは、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含むN-オキシド化合物又はその塩である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分Cは、1種類単独で用いてもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
[Nitrogen-containing heteroaromatic compound (component C)]
From the viewpoint of reducing the line width dependency of the polishing rate, Component C contained in the polishing composition of the present invention is preferably an N-oxide compound containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, or a salt thereof. Examples of the salt include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, and ammonium salts. Component C may be used alone or in combination of two or more types.

本開示において、N-オキシド化合物とは、一又は複数の実施形態において、N-オキシド基(N→O基)を有する化合物を示す。N-オキシド化合物は、N→O基を1又は2以上有することができ、入手容易性の点からは、N→O基の数は1つが好ましい。 In this disclosure, in one or more embodiments, an N-oxide compound refers to a compound having an N-oxide group (N→O group). An N-oxide compound can have one or more N→O groups, and from the standpoint of availability, the number of N→O groups is preferably one.

本開示において、含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも1つの窒素原子がN-オキシドを形成する。成分Cに含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は2環の縮合環が挙げられる。成分Cに含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、1~3個が挙げられ、研磨速度向上、及び、研磨速度の線幅依存性を低減する観点から、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。成分Cに含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンN-オキシド骨格、キノリンN-オキシド骨格等から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。本開示において、ピリジンN-オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。キノリンN-オキシドと骨格は、キノリン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。 In the present disclosure, at least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton forms an N-oxide. In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C may be a monocyclic or bicyclic condensed ring. In one or more embodiments, the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C may be 1 to 3, and from the viewpoints of improving the polishing rate and reducing the line width dependency of the polishing rate, 1 or 2 is preferable, and 1 is more preferable. In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component C may be at least one selected from a pyridine N-oxide skeleton, a quinoline N-oxide skeleton, and the like. In the present disclosure, the pyridine N-oxide skeleton refers to a structure in which a nitrogen atom contained in a pyridine ring forms an N-oxide. The quinoline N-oxide skeleton refers to a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.

成分Cとしては、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。これらの中でも、研磨速度向上の観点から、成分Bとしては、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物又はその塩が好ましい。 In one or more embodiments, component C may be at least one selected from an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxy group, an N-oxide compound having a quinoline ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxy group, and salts thereof. Among these, from the viewpoint of improving the polishing rate, component B is preferably an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxy group, or a salt thereof.

成分Cの具体例としては、2-ヒドロキシピリジンN-オキシド、3-ヒドロキシピリジンN-オキシド、8-ヒドロキシキノリンN-オキシド等が挙げられる。 Specific examples of component C include 2-hydroxypyridine N-oxide, 3-hydroxypyridine N-oxide, and 8-hydroxyquinoline N-oxide.

本発明の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、研磨速度向上、及び、研磨速度の線幅依存性を低減する観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、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%以下が更に好ましく、0.05質量%以下が更に好ましい。より具体的には、成分Cの含有量は、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.002質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.005質量%以上0.1質量%以下が更に好ましく、0.01質量%以上0.05質量%以下が更に好ましい。成分Cが2種以上の組合せである場合、成分Cの含有量は、それらの合計の含有量をいう。 The content of component C in the polishing composition of the present invention is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, even more preferably 0.005% by mass or more, and even more preferably 0.01% by mass or more, from the viewpoint of improving the polishing rate and reducing the line width dependency of the polishing rate, and from the same viewpoint, it is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, even more preferably 0.1% by mass or less, and even more preferably 0.05% by mass or less. More specifically, the content of component C is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.002% by mass or more and 0.5% by mass or less, even more preferably 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less, and even more preferably 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less. When component C is a combination of two or more types, the content of component C refers to the total content thereof.

本発明の研磨液組成物中における成分Aと成分Cとの質量比A/C(成分Aの含有量/成分Cの含有量)は、研磨速度向上の観点から、0.001以上が好ましく、0.1以上がより好ましく、0.7以上が更に好ましく、1.6以上が更に好ましく、3以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、そして、6000以下が好ましく、200以下がより好ましく、70以下が更に好ましく、25以下が更に好ましい。より具体的には、質量比A/Cは、0.001以上6000以下が好ましく、0.1以上200以下がより好ましく、0.7以上70以下が更に好ましく、1.6以上25以下が更に好ましい。 The mass ratio A/C (content of component A/content of component C) of components A and C in the polishing composition of the present invention is preferably 0.001 or more, more preferably 0.1 or more, even more preferably 0.7 or more, even more preferably 1.6 or more, even more preferably 3 or more, even more preferably 10 or more, and preferably 6000 or less, more preferably 200 or less, even more preferably 70 or less, and even more preferably 25 or less, from the viewpoint of improving the polishing rate. More specifically, the mass ratio A/C is preferably 0.001 or more and 6000 or less, more preferably 0.1 or more and 200 or less, even more preferably 0.7 or more and 70 or less, and even more preferably 1.6 or more and 25 or less.

本発明の研磨液組成物中における成分Bと成分Cとの質量比B/C(成分Bの含有量/成分Cの含有量)は、研磨速度向上、及び、研磨速度の線幅依存性を低減する観点から、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.1以上が更に好ましく、0.5以上が更に好ましく、そして、100以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が更に好ましく、5以下が更に好ましい。より具体的には、質量比B/Cは、0.01以上100以下が好ましく、0.05以上20以下がより好ましく、0.1以上10以下が更に好ましく、0.5以上5以下が更に好ましい。 The mass ratio B/C (content of component B/content of component C) of components B to C in the polishing composition of the present invention is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, even more preferably 0.1 or more, even more preferably 0.5 or more, and preferably 100 or less, more preferably 20 or less, even more preferably 10 or less, and even more preferably 5 or less, from the viewpoint of improving the polishing rate and reducing the line width dependency of the polishing rate. More specifically, the mass ratio B/C is preferably 0.01 or more and 100 or less, more preferably 0.05 or more and 20 or less, even more preferably 0.1 or more and 10 or less, and even more preferably 0.5 or more and 5 or less.

[水系媒体]
本発明の研磨液組成物は、媒体として、水系媒体を含有する。水系媒体としては、水、及び水と水に可溶な溶媒との混合物が挙げられる。前記水に可溶な溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールが挙げられ、酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点からエタノールが好ましい。また、前記水系媒体としては、半導体装置の品質向上、及び揮発性が低いことによる研磨液組成物のハンドリング性の向上並びに酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点から、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水がより好ましい。
[Aqueous medium]
The polishing composition of the present invention contains an aqueous medium as a medium. Examples of the aqueous medium include water and a mixture of water and a water-soluble solvent. Examples of the water-soluble solvent include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol, and ethanol is preferred from the viewpoint of improving safety when polishing a silicon oxide film. In addition, the aqueous medium is more preferably water such as ion-exchanged water, distilled water, and ultrapure water from the viewpoints of improving the quality of semiconductor devices, improving the handling of the polishing composition due to its low volatility, and improving safety when polishing a silicon oxide film.

本発明の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分A、成分B、成分C及び下記任意成分を除いた残余とすることができる。 The content of the aqueous medium in the polishing composition of the present invention can be the remainder excluding components A, B, C, and the optional components described below.

[任意成分]
本発明の研磨液組成物は、pH調整剤、界面活性剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、防腐剤、塩基性物質、研磨速度向上剤、窒化珪素膜研磨抑制剤、ポリシリコン膜研磨抑制剤等の任意成分をさらに含有することができる。本発明の研磨液組成物が任意成分をさらに含有する場合、本発明の研磨液組成物中の任意成分の含有量は、研磨速度向上の観点から、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、そして、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。より具体的には、任意成分の含有量は、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.0025質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下が更に好ましい。
[Optional ingredients]
The polishing composition of the present invention may further contain optional components such as pH adjusters, surfactants, thickeners, dispersants, rust inhibitors, preservatives, basic substances, polishing rate enhancers, silicon nitride film polishing inhibitors, and polysilicon film polishing inhibitors. When the polishing composition of the present invention further contains optional components, the content of the optional components in the polishing composition of the present invention is preferably 0.001 mass% or more, more preferably 0.0025 mass% or more, even more preferably 0.01 mass% or more, and preferably 1 mass% or less, more preferably 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.1 mass% or less, from the viewpoint of improving the polishing rate. More specifically, the content of the optional components is preferably 0.001 mass% or more and 1 mass% or less, more preferably 0.0025 mass% or more and 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.01 mass% or more and 0.1 mass% or less.

[研磨液組成物]
本発明の研磨液組成物は、酸化セリウム粒子(成分A)及び水系媒体を含む分散液(スラリー)と、成分Bと、成分Cと、必要に応じて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、本発明の研磨液組成物は、成分A及び水系媒体を含むスラリー、成分Bと成分Cと水系媒体とを含む溶液と、必要に応じてその他の任意成分を配合してなるものである。本発明において「配合する」とは、成分A、成分B、成分C及び水系媒体、並びに必要に応じて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。本発明の研磨液組成物の製造方法における各成分の配合量は、上述した本発明の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 composition]
The polishing composition of the present invention can be produced by a production method including a step of blending a dispersion (slurry) containing cerium oxide particles (component A) and an aqueous medium, component B, component C, and other optional components as necessary, by a known method. For example, the polishing composition of the present invention is obtained by blending a slurry containing component A and an aqueous medium, a solution containing component B, component C, and an aqueous medium, and other optional components as necessary. In the present invention, "blending" includes mixing component A, component B, component C, and an aqueous medium, and other optional components as necessary, simultaneously or in sequence. The order of mixing is not particularly limited. The blending can be performed using a mixer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, and a wet ball mill. The blending amount of each component in the production method of the polishing composition of the present invention can be the same as the content of each component in the polishing composition of the present invention described above.

本発明の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。 The polishing composition of the present invention may be of the so-called one-component type, in which all components are premixed and supplied to the market, or of the so-called two-component type, in which components are mixed at the time of use.

本発明の研磨液組成物のpHは、研磨速度向上の観点から、好ましくは2.5以上、より好ましくは3以上、更に好ましくは3.5以上、更により好ましくは4以上、更により好ましくは5.5以上であり、保存安定性の観点から好ましくは12以下、より好ましくは11.5以下、更に好ましくは11以下である。本発明の研磨液組成物が、窒化珪素膜上の酸化珪素膜の研磨に使用される場合、本発明の研磨液組成物のpHは、酸化珪素膜の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以上、更に好ましくは3.5以上、更により好ましくは4以上であり、そして、好ましくは9.5以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは8.5以下、更により好ましくは7.5以下である。本発明において、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。本発明の研磨液組成物の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 of the present invention is preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, even more preferably 3.5 or more, even more preferably 4 or more, and even more preferably 5.5 or more from the viewpoint of improving the polishing rate, and is preferably 12 or less, more preferably 11.5 or less, and even more preferably 11 or less from the viewpoint of storage stability. When the polishing composition of the present invention is used for polishing a silicon oxide film on a silicon nitride film, the pH of the polishing composition of the present invention is preferably 2.5 or more, more preferably 3 or more, even more preferably 3.5 or more, even more preferably 4 or more, and is preferably 9.5 or less, more preferably 8 or less, even more preferably 8.5 or less, and even more preferably 7.5 or less, from the viewpoint of ensuring the polishing rate of the silicon oxide film and improving the polishing selectivity. In the present invention, the pH of the polishing composition is a value at 25°C, and is a value measured using a pH meter. The pH of the polishing composition of the present invention can be specifically measured by the method described in the Examples.

本発明の「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。本発明の研磨液組成物は、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 invention, the "content of each component in the polishing composition" refers to the content of each component at the time when the polishing composition is used for polishing. The polishing composition of the present invention may be stored and supplied in a concentrated state to the extent that its stability is not impaired. In this case, it is preferable in that the manufacturing and transportation costs can be reduced. If necessary, this concentrated liquid can be appropriately diluted with the above-mentioned aqueous medium and used in the polishing process. The dilution ratio is preferably 5 to 100 times.

[被研磨膜]
本発明の研磨液組成物を用いれば、酸化珪素膜の高速研磨が可能であるので、3次元的に記録素子が配置された3次元NAND型フラッシュメモリ等を構成する酸化珪素膜の研磨や、半導体装置等の素子分離構造を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨に好適に使用できる。
[Film to be polished]
The polishing composition of the present invention enables high-speed polishing of silicon oxide films, and can therefore be suitably used for polishing silicon oxide films constituting a three-dimensional NAND-type flash memory in which recording elements are arranged three-dimensionally, or for polishing silicon oxide films used in the process of forming an element isolation structure of a semiconductor device or the like.

[研磨液キット]
本発明は、他の態様において、酸化珪素膜用研磨液組成物を調製するための研磨液キットであって、酸化セリウム粒子(成分A)が水系媒体に分散した第1液と、前記第1液が収納された容器とは別の容器に収納され、水系媒体を含む第2液とを含み、前記第1液及び前記第2液のうちのいずれか一方又は双方が、水溶性高分子化合物(成分B)を更に含有し、前記第1液及び前記第2液のうちのいずれか一方又は双方が、窒素含有複素芳香族化合物(成分C)を更に含有し、前記水溶性高分子化合物(成分B)が、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である、研磨液キットである。本発明の磨液キットは、例えば、酸化セリウム粒子(成分A)が水系媒体に分散された酸化セリウム粒子分散液(第1液)と、その残余(第2液)とから構成され、各々が別の容器に収容され、相互に混合されていない状態で保存されており、使用時に混合される。
[Polishing liquid kit]
In another aspect, the present invention is a polishing liquid kit for preparing a polishing liquid composition for silicon oxide film, comprising a first liquid in which cerium oxide particles (component A) are dispersed in an aqueous medium, and a second liquid which is contained in a container separate from the container in which the first liquid is contained and contains an aqueous medium, wherein either or both of the first liquid and the second liquid further contain a water-soluble polymer compound (component B), either or both of the first liquid and the second liquid further contain a nitrogen-containing heteroaromatic compound (component C), and the water-soluble polymer compound (component B) is a water-soluble polymer compound which contains a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b which is a structural unit other than the structural unit a and contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof. The polishing liquid kit of the present invention is composed of, for example, a cerium oxide particle dispersion liquid (first liquid) in which cerium oxide particles (component A) are dispersed in an aqueous medium, and the remainder (second liquid), each of which is contained in a separate container and stored in an unmixed state, and is mixed when used.

酸化セリウム粒子分散液(第1液)と、その残余(第2液)とから構成され、各々が別の容器に収容され、相互に混合されていない状態で保存されており、使用時に混合される。成分Bは、第1液及び第2液のうちのいずれか一方又は双方に含まれていてもよい。成分Cは、第1液及び第2液のうちのいずれか一方又は双方に含まれていてもよい。前記第1液及び第2液には、各々、必要に応じて任意成分として、上記した[任意成分]が含まれていても良い。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。 It is composed of a cerium oxide particle dispersion liquid (first liquid) and the remainder (second liquid), each of which is contained in a separate container and stored in an unmixed state, and is mixed when used. Component B may be contained in either or both of the first and second liquids. Component C may be contained in either or both of the first and second liquids. The first and second liquids may each contain the above-mentioned [optional components] as optional components as necessary. The first and second liquids may be mixed before being supplied to the surface of the object to be polished, or they may be supplied separately and mixed on the surface of the substrate to be polished.

第1液及び第2液における各成分の含有量は、第1液と第2液とを混合した際に、研磨液組成物を研磨に使用する時点での研磨液組成物における好ましい含有量となるように設定してもよいし、第1液と第2液と水とを混合した際に、研磨液組成物を研磨に使用する時点での研磨液組成物における好ましい含有量となるように設定してもよい。 The content of each component in the first liquid and the second liquid may be set so that when the first liquid and the second liquid are mixed, the content will be the preferred content in the polishing liquid composition at the time when the polishing liquid composition is used for polishing, or when the first liquid, the second liquid, and water are mixed, the content will be the preferred content in the polishing liquid composition at the time when the polishing liquid composition is used for polishing.

[酸化珪素膜研磨用添加剤組成物]
本発明は、他の態様において、酸化セリウム粒子が水系媒体に分散した分散液(第1液)と共に使用され、水系媒体と、水系媒体に溶解された、水溶性高分子化合物(成分B)及び窒素含有複素芳香族化合物(成分C)を含む酸化珪素膜研磨用添加剤組成物(以下、「添加剤組成物」と略称する。)に関する。前記水溶性高分子化合物(成分B)は、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物である。添加剤組成物には、必要に応じて任意成分として、上記した[任意成分]が含まれていても良い。添加剤組成物は、添加剤組成物とは別に供給される酸化セリウム粒子の水分散液と、使用時に混合され、必要に応じて水系媒体や任意成分が混合されることにより、凹凸パターンにおける研磨速度の線幅依存性の低減と、高速研磨の両立が可能な、研磨液組成物が得られる。
[Additive composition for polishing silicon oxide film]
In another aspect, the present invention relates to an additive composition for polishing silicon oxide films (hereinafter, abbreviated as "additive composition"), which is used together with a dispersion liquid (first liquid) in which cerium oxide particles are dispersed in an aqueous medium, and which contains an aqueous medium, a water-soluble polymer compound (component B) and a nitrogen-containing heteroaromatic compound (component C) dissolved in the aqueous medium. The water-soluble polymer compound (component B) is a water-soluble polymer compound containing a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b other than the structural unit a, which contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof. The additive composition may contain the above-mentioned [optional component] as an optional component as required. The additive composition is mixed with an aqueous dispersion liquid of cerium oxide particles supplied separately from the additive composition at the time of use, and an aqueous medium and optional components are mixed as required, thereby obtaining a polishing liquid composition that can reduce the line width dependency of the polishing speed in a concave-convex pattern and achieve high-speed polishing at the same time.

添加剤組成物における、成分Bの含有量は、添加剤組成物の濃縮化の観点から、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.03質量%以上であり、そして、酸化セリウム粒子の水分散液との混合時の取り扱い容易性の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。より具体的には、添加剤組成物における、成分Bの含有量は、好ましくは0.005質量%以上30質量%以下、より好ましくは0.01質量%以上10質量%以下、更に好ましくは0.03質量%以上5質量%以下である。 The content of component B in the additive composition is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and even more preferably 0.03% by mass or more, from the viewpoint of concentrating the additive composition, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of ease of handling when mixed with the aqueous dispersion of cerium oxide particles. More specifically, the content of component B in the additive composition is preferably 0.005% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and even more preferably 0.03% by mass or more and 5% by mass or less.

添加剤組成物における、成分Cの含有量は、添加剤組成物の濃縮化の観点から、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.03質量%以上であり、そして、酸化セリウム粒子の水分散液との混合時の取り扱い容易性の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。より具体的には、添加剤組成物における、成分Cの含有量は、好ましくは0.005質量%以上30質量%以下、より好ましくは0.01質量%以上10質量%以下、更に好ましくは0.03質量%以上5質量%以下である。 The content of component C in the additive composition is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and even more preferably 0.03% by mass or more, from the viewpoint of concentrating the additive composition, and is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, from the viewpoint of ease of handling when mixed with the aqueous dispersion of cerium oxide particles. More specifically, the content of component C in the additive composition is preferably 0.005% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and even more preferably 0.03% by mass or more and 5% by mass or less.

[半導体装置の製造方法]
本発明は、他の態様において、本発明の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程(以下、「本発明の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、「本発明の半導体基板の製造方法」ともいう。)に関する。本発明の半導体基板の製造方法は、例えば、本発明の研磨液組成物を用いて、酸化珪素膜の窒化珪素膜と接する面の反対面、例えば、酸化珪素膜の凹凸段差面を研磨する工程を含む、半導体装置の製造方法に関する。本発明の半導体装置の製造方法によれば、酸化珪素膜の高速研磨が可能であるので、半導体装置を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device]
In another aspect, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate (hereinafter also referred to as "the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention"), which includes a step of polishing a film to be polished with the polishing composition of the present invention (hereinafter also referred to as "the polishing step using the polishing composition of the present invention"). The method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which includes, for example, a step of polishing a surface of a silicon oxide film opposite to a surface in contact with a silicon nitride film, for example, an uneven step surface of a silicon oxide film, with the polishing composition of the present invention. According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a silicon oxide film can be polished at high speed, and therefore an effect of efficiently manufacturing a semiconductor device can be achieved.

酸化珪素膜の凹凸段差面は、例えば、酸化珪素膜を化学気相成長法等の方法で形成した際に酸化珪素膜の下層の凹凸段差に対応して自然に形成されものであってもよいし、リソグラフィー法等を用いて凹凸パターンを形成することにより得られたものであってもよい。 The uneven step surface of the silicon oxide film may be formed naturally in correspondence with the uneven steps of the lower layer of the silicon oxide film when the silicon oxide film is formed by a method such as chemical vapor deposition, or may be obtained by forming an uneven pattern using a method such as lithography.

本発明の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。本発明の研磨液組成物は、このCMP法による研磨を行う工程に用いることができる。 In a specific example of the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, a silicon dioxide layer is grown on the surface of a silicon substrate by exposing the silicon substrate to oxygen in an oxidation furnace, and then a polishing stopper film such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film or a polysilicon film is formed on the silicon dioxide layer by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method). Next, a trench is formed by photolithography in 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. Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film, which is a polishing film to be filled in the trench, is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas, to obtain a polishing substrate in which the polishing stopper film is covered with the polishing film (silicon oxide film). By forming the silicon oxide film, the trench is filled with silicon oxide of the silicon oxide film, and the surface of the polishing stopper film opposite to the surface on the silicon substrate side is covered with the silicon oxide film. The surface of the silicon oxide film formed in this manner opposite to the surface on the silicon substrate side has a step formed in accordance with the unevenness of the underlying layer. Next, the silicon oxide film is polished by CMP until at least the surface of the polishing stopper film opposite to the surface on the silicon substrate side is exposed, and more preferably, the silicon oxide film is polished until the surface of the silicon oxide film and the surface of the polishing stopper film become flush with each other. The polishing composition of the present invention can be used in the step of performing polishing by CMP.

本発明の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、30~200r/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。 In a polishing process using the polishing composition of the present invention, the rotation speed of the polishing pad can be, for example, 30 to 200 r/min, the rotation speed of the substrate to be polished can be, for example, 30 to 200 r/min, the polishing load set in the polishing apparatus equipped with the polishing pad can be, for example, 20 to 500 gf/ cm2 , and the supply rate of the polishing composition can be, for example, 10 to 500 mL/min or less.

本発明の研磨液組成物を用いた研磨工程において、用いられる研磨パッドの材質等については、従来公知のものが使用できる。研磨パッドの材質としては、例えば、硬質発泡ポリウレタン等の有機高分子発泡体や無発泡体等が挙げられるが、なかでも、硬質発泡ポリウレタンが好ましい。 In the polishing process using the polishing composition of the present invention, the polishing pad may be made of any conventional material. Examples of the polishing pad material include organic polymer foams such as rigid polyurethane foam and non-foamed materials, with rigid polyurethane foam being preferred.

[酸化珪素膜の研磨方法]
本発明は、他の態様において、本発明の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、研磨方法(以下、「本発明の研磨方法」ともいう)に関する。本発明の研磨方法は、例えば、本発明の酸化珪素膜用研磨液組成物を用いて、酸化珪素膜を研磨する工程を含み、前記酸化珪素膜は、半導体装置の製造過程で形成される絶縁膜である、酸化珪素膜の研磨方法に関する。前記工程において、例えば、窒化珪素膜上の酸化珪素膜を研磨する工程を含む。
[Method of polishing silicon oxide film]
In another aspect, the present invention relates to a polishing method (hereinafter also referred to as "polishing method of the present invention") comprising a step of polishing a film to be polished with the polishing composition of the present invention. The polishing method of the present invention relates to a method for polishing a silicon oxide film, which comprises, for example, a step of polishing a silicon oxide film with the polishing composition for silicon oxide film of the present invention, and the silicon oxide film is an insulating film formed in the manufacturing process of a semiconductor device. The step includes, for example, a step of polishing a silicon oxide film on a silicon nitride film.

本発明の研磨方法を使用することにより、研磨速度を向上できるため、半導体装置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、上述した本発明の半導体装置の製造方法と同じようにすることができる。 By using the polishing method of the present invention, the polishing speed can be improved, which can have the effect of improving the productivity of semiconductor devices. The specific polishing method and conditions can be the same as those of the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention described above.

以下に、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 The present disclosure will be explained in detail below with reference to examples, but the present disclosure is not limited to these examples.

1.研磨液組成物の調製
[実施例1~11及び比較例1~4の研磨液組成物の調製]
酸化セリウム粒子が水系媒体に分散した酸化セリウム粒子スラリーと、水溶性高分子化合物及び窒素含有複素芳香族化合物が水系媒体に溶解し、必要に応じてpH調整剤を添加して得た添加剤組成物とを混合して、実施例1~11及び比較例1~4の研磨液組成物を調製した。但し、比較例1の研磨液組成物については、水溶性高分子化合物及び窒素含有複素芳香族化合物は未添加であり、比較例2の研磨液組成物については、窒素含有複素芳香族化合物は未添加である。pH調整剤には、1N硝酸水溶液又は1Nアンモニウム水溶液を用いた。実施例1~11及び比較例1~4の研磨液組成物の25℃におけるpHは表2に示した通りである。各研磨液組成物における、酸化セリウム粒子、水溶性高分子化合物、及び窒素含有複素芳香族化合物の含有量は、各々、表2に記載の通りとした。水系媒体の含有量は、酸化セリウム粒子、水溶性高分子化合物、及び窒素含有複素芳香族化合物を除いた残余である。水系媒体には、水を用いた。
1. Preparation of polishing compositions [Preparation of polishing compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4]
Polishing liquid compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared by mixing a cerium oxide particle slurry in which cerium oxide particles were dispersed in an aqueous medium with an additive composition obtained by dissolving a water-soluble polymeric compound and a nitrogen-containing heteroaromatic compound in an aqueous medium and adding a pH adjuster as necessary. However, the water-soluble polymeric compound and the nitrogen-containing heteroaromatic compound were not added to the polishing liquid composition of Comparative Example 1, and the nitrogen-containing heteroaromatic compound was not added to the polishing liquid composition of Comparative Example 2. A 1N nitric acid aqueous solution or a 1N ammonium aqueous solution was used as the pH adjuster. The pH at 25°C of the polishing liquid compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 is as shown in Table 2. The contents of the cerium oxide particles, the water-soluble polymeric compound, and the nitrogen-containing heteroaromatic compound in each polishing liquid composition were as shown in Table 2. The content of the aqueous medium is the remainder excluding the cerium oxide particles, the water-soluble polymeric compound, and the nitrogen-containing heteroaromatic compound. Water was used as the aqueous medium.

実施例1~11及び比較例1~4の研磨液組成物の調製に用いた酸化セリウム粒子の詳細は下記の通りである。
負帯電セリア(粉砕セリア、平均一次粒子径=37.9nm、表面電位=-57.2mV)
Details of the cerium oxide particles used in preparing the polishing compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 are as follows.
Negatively charged ceria (ground ceria, average primary particle size = 37.9 nm, surface potential = -57.2 mV)

実施例1~11、比較例3~4の研磨液組成物の調製に用いた、窒素含有複素芳香族化合物の詳細は下記及び表2に示した通りである。
C1:2-ヒドロキシピリジンN-オキシド(東京化成工業株式会社製)
C2:3-ヒドロキシピリジンN-オキシド(東京化成工業株式会社製)
Details of the nitrogen-containing heteroaromatic compounds used in the preparation of the polishing compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 3 and 4 are shown below and in Table 2.
C1: 2-hydroxypyridine N-oxide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
C2: 3-hydroxypyridine N-oxide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

実施例1~11、比較例2~4の研磨液組成物の調製に用いた、水溶性高分子化合物の構成モノマーの詳細は下記及び表1に示した通りである。
・MPC:2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン
・THMPA:メタクリル酸2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアミニオ)プロピル
・MOEA:メタクリル酸2-アミノエチル
Details of the constituent monomers of the water-soluble polymer compounds used in the preparation of the polishing compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 2 to 4 are shown below and in Table 1.
MPC: 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine THMPA: 2-hydroxy-3-(trimethylaminio)propyl methacrylate MOEA: 2-aminoethyl methacrylate

[水溶性高分子化合物B1]
THMAP(メタクリル酸2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアミニオ)プロピル)とMPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)のコポリマー(Lipidure-C、日油(株)製、重量平均分子量500,000)
[Water-soluble polymer compound B1]
Copolymer of THMAP (2-hydroxy-3-(trimethylaminio)propyl methacrylate) and MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) (Lipidure-C, NOF Corporation, weight average molecular weight 500,000)

[水溶性高分子化合物B2の製造]
内容量500mLの4つ口フラスコに超純水を52g入れ、65℃まで昇温させた。そこに2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(東京化成工業(株)製)5.0g、ブレンマーQA(日油(株)製)0.42g、超純水35gを混合させた溶液と、V-50(和光純薬工業(株)製)0.048g、超純水17gを混合させた溶液を別々に2時間かけて滴下して重合した。6時間熟成させた後に室温に戻し、水溶性高分子化合物B2を含有するポリマー水溶液を得た。水溶性高分子化合物B2における構成単位のモル比(THMPA/MPC)は5/95であり、水溶性高分子化合物B2の重量平均分子量は300,000であった。
[Production of Water-soluble Polymer Compound B2]
52 g of ultrapure water was placed in a 500 mL four-neck flask and heated to 65°C. A solution of 5.0 g of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.42 g of Blenmar QA (NOF Corp.), and 35 g of ultrapure water, and a solution of 0.048 g of V-50 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 17 g of ultrapure water were separately added dropwise over 2 hours to polymerize. After aging for 6 hours, the mixture was returned to room temperature to obtain an aqueous polymer solution containing water-soluble polymer compound B2. The molar ratio (THMPA/MPC) of the structural units in water-soluble polymer compound B2 was 5/95, and the weight average molecular weight of water-soluble polymer compound B2 was 300,000.

[水溶性高分子化合物B3の製造]
内容量500mLの4つ口フラスコに超純水を57g入れ、65℃まで昇温させた。そこに2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(東京化成工業(株)製)5.0g、メタクリル酸2-アミノエチル塩酸塩(SIGMA-ALDRICH製)0.70g、超純水38gを混合させた溶液と、V-50(和光純薬工業(株)製)0.057g、超純水19gを混合させた溶液を別々に2時間かけて滴下して重合した。6時間熟成させた後に室温に戻し、水溶性高分子化合物B3を含有するポリマー水溶液を得た。水溶性高分子化合物B3における構成単位のモル比(MOEA/MPC)は20/80であり、水溶性高分子化合物B3の重量平均分子量は330,000であった。
[Production of Water-soluble Polymer Compound B3]
57 g of ultrapure water was placed in a 500 mL four-neck flask and heated to 65°C. A solution of 5.0 g of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.70 g of 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride (SIGMA-ALDRICH), and 38 g of ultrapure water, and a solution of 0.057 g of V-50 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 19 g of ultrapure water were separately added dropwise over 2 hours to polymerize. After aging for 6 hours, the mixture was returned to room temperature to obtain an aqueous polymer solution containing water-soluble polymer compound B3. The molar ratio (MOEA/MPC) of the structural units in water-soluble polymer compound B3 was 20/80, and the weight average molecular weight of water-soluble polymer compound B3 was 330,000.

[水溶性高分子化合物B4]
MPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)とBMA(ブチルメタアクリレート)とMAA(メタクリル酸Na)のコポリマー(Lipidure-A、日油(株)製、重量平均分子量500,000)
[Water-soluble polymer compound B4]
Copolymer of MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), BMA (butyl methacrylate) and MAA (sodium methacrylate) (Lipidure-A, NOF Corporation, weight average molecular weight 500,000)

[水溶性高分子化合物B5]
DADMAC(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)のホモポリマー(ユニセンスFPA100L、センカ(株)製、重量平均分子量350,000 )
[Water-soluble polymer compound B5]
Homopolymer of DADMAC (diallyldimethylammonium chloride) (Unisense FPA100L, manufactured by Senka Co., Ltd., weight average molecular weight 350,000)

2.各種パラメーターの測定方法
[水溶性高分子化合物の重量平均分子量]
研磨液組成物の調製に用いた水溶性高分子化合物の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づき算出した。
装置:HLC-8320 GPC(東ソー株式会社、検出器一体型)
カラム:TSKgel α-M(東ソー(株)製)を2本直列に連結
溶離液:0.15molNa2SO4/1%CH3COOH/水
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI 検出器
標準物質:プルラン
2. Measurement methods for various parameters [Weight average molecular weight of water-soluble polymer compound]
The weight average molecular weight of the water-soluble polymer compound used in preparing the polishing composition was calculated based on a peak in a chromatogram obtained by applying gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
Apparatus: HLC-8320 GPC (Tosoh Corporation, detector integrated type)
Column: Two TSKgel α-M columns (manufactured by Tosoh Corporation) connected in series Eluent: 0.15 mol Na 2 SO 4 /1% CH 3 COOH/water Flow rate: 1.0 mL/min
Column temperature: 40°C
Detector: RI Detector standard material: Pullulan

[研磨液組成物のpH]
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。
[pH of polishing composition]
The pH value of the polishing composition at 25° C. was measured using a pH meter (Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., HM-30G) and was the value one minute after the electrode was immersed in the polishing composition.

[酸化セリウム粒子の平均一次粒子径]
酸化セリウム粒子の平均一次粒子径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出される粒径(真球換算)を意味し、下記式により算出される。
下記式中、比表面積Sは、酸化セリウム粒子のスラリー10gを110℃で減圧乾燥して水分を除去したものをメノウ乳鉢で解砕し、得られた粉末を流動式比表面積自動測定装置フローソーブ2300(島津製作所製)を用いて測定することにより求めた。
平均一次粒子径(nm)=820/S
[Average primary particle size of cerium oxide particles]
The average primary particle diameter (nm) of cerium oxide particles means the particle diameter (converted into a spherical particle) calculated by the following formula using the specific surface area S ( m2 /g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method, and is calculated by the following formula.
In the following formula, the specific surface area S was determined by drying 10 g of a slurry of cerium oxide particles under reduced pressure at 110° C. to remove moisture, crushing the resultant powder in an agate mortar, and measuring the powder using a flow type automatic specific surface area measuring device Flowsorb 2300 (manufactured by Shimadzu Corporation).
Average primary particle size (nm) = 820/S

[酸化セリウムの表面電位]
酸化セリウム粒子の表面電位(mV)は、表面電位測定装置(協和界面化学社製「ゼータプローブ」)にて測定した。超純水を用い、酸化セリウム濃度0.15%に調整し、表面電位測定装置に投入し、粒子密度7.13g/ml、粒子誘電率7の条件にて表面電位を測定した。測定回数は3回行い、それらの平均値を測定結果とした。
[Surface potential of cerium oxide]
The surface potential (mV) of the cerium oxide particles was measured using a surface potential measuring device (Zeta Probe manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Ultrapure water was used to adjust the cerium oxide concentration to 0.15%, which was then introduced into the surface potential measuring device, and the surface potential was measured under conditions of a particle density of 7.13 g/ml and a particle dielectric constant of 7. The measurement was performed three times, and the average value was used as the measurement result.

3.研磨液組成物(実施例1~11、比較例1~4)の評価
[評価用サンプル]
評価用サンプルとして市販のCMP特性評価用ウエハ(Advantec社製の「T-TEOS MIT864 PTウエハ」、直径200mm)を用意し、これを40mm×40mmに切断した。この評価用サンプルは、シリコン基板上に1層目として膜厚150nmの窒化珪素膜と2層目として膜厚450nmの酸化珪素膜が凸部として配置されており、凹部も同様に膜厚450nmの酸化珪素膜が配置され、凸部と凹部の段差が350nmになるよう、エッチングにより線状凹凸パターンが形成されている。酸化珪素膜はP-TEOSにより形成されており、凸部及び凹部の線幅がそれぞれ25μmのものと、500μmのものを測定対象として使用した。
3. Evaluation of Polishing Compositions (Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 4) [Evaluation Samples]
As an evaluation sample, a commercially available CMP characteristic evaluation wafer (Advantec's "T-TEOS MIT864 PT wafer", diameter 200 mm) was prepared and cut into 40 mm x 40 mm. This evaluation sample has a silicon substrate on which a silicon nitride film with a thickness of 150 nm as a first layer and a silicon oxide film with a thickness of 450 nm as a second layer are arranged as convex portions, and a silicon oxide film with a thickness of 450 nm is also arranged in the concave portions, and a linear concave-convex pattern is formed by etching so that the step between the convex portions and the concave portions is 350 nm. The silicon oxide film is formed of P-TEOS, and the measurement targets used were those with line widths of 25 μm and 500 μm for the convex portions and the concave portions, respectively.

[研磨条件]
研磨装置:片面研磨機[テクノライズ製「TR15M-TRK1」、定盤径380mm]研磨パッド:硬質ウレタンパッド[ニッタ・ハース社製「IC-1000/Suba400」]
定盤回転数:90rpm
ヘッド回転数:90rpm
研磨荷重:300g重/cm2
研磨液供給量:50mL/分
研磨時間:1分間
[Polishing conditions]
Polishing device: Single-sided polishing machine [Technorise "TR15M-TRK1", platen diameter 380 mm] Polishing pad: Hard urethane pad [Nitta Haas "IC-1000/Suba400"]
Plate rotation speed: 90 rpm
Head rotation speed: 90 rpm
Polishing load: 300 g/ cm2
Polishing solution supply amount: 50 mL/min Polishing time: 1 minute

[研磨速度の測定]
実施例1~11及び比較例1~4の各研磨液組成物を用いて、上記研磨条件で評価用サンプルを研磨した。研磨後、超純水を用いて洗浄し、乾燥して、評価用サンプルを後述の光干渉式膜厚測定装置による測定対象とした。
研磨前及び研磨後において、光干渉式膜厚測定装置(SCREENセミコンダクターソリューションズ社製「VM-1230」)を用いて、酸化珪素膜の膜厚を測定した。酸化珪素膜の研磨速度は下記式により算出した。算出結果を表2に示した。
酸化珪素膜の研磨速度(nm/分)
=[研磨前の酸化珪素膜厚さ(nm)-研磨後の酸化珪素膜厚さ(nm)]/研磨時間(分)
[Measurement of polishing rate]
The evaluation samples were polished under the above-mentioned polishing conditions using each of the polishing compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 4. After polishing, the evaluation samples were washed with ultrapure water and dried, and were used as measurement targets using an optical interference film thickness measuring device described below.
The thickness of the silicon oxide film was measured before and after polishing using an optical interference film thickness measuring device ("VM-1230" manufactured by SCREEN Semiconductor Solutions). The polishing rate of the silicon oxide film was calculated by the following formula. The calculation results are shown in Table 2.
Polishing speed of silicon oxide film (nm/min)
= [thickness of silicon oxide film before polishing (nm) - thickness of silicon oxide film after polishing (nm)] / polishing time (min)

[線幅依存性]
線幅25μmの酸化珪素膜の研磨速度に対する、線幅500μmの酸化珪素膜の研磨速度比を、下記式により算出し、下記表2に示した。研磨速度比が1に近いほど、研磨速度の線幅依存性が少ないことを示す。
研磨速度比=線幅500μmの酸化珪素膜の研磨速度(nm/分)/線幅25μmの酸化珪素膜の研磨速度(nm/分)
[Line width dependency]
The polishing speed ratio of a silicon oxide film having a line width of 500 μm to the polishing speed of a silicon oxide film having a line width of 25 μm was calculated by the following formula and shown in the following Table 2. The polishing speed ratio closer to 1 indicates that the polishing speed is less dependent on the line width.
Polishing rate ratio=polishing rate (nm/min) of silicon oxide film having a line width of 500 μm/polishing rate (nm/min) of silicon oxide film having a line width of 25 μm

表2に示されるように、実施例1~11の研磨液組成物は、比較例1~4の研磨液組成物と比較して、線幅依存性の低減と、高研磨速度の両立が可能である。 As shown in Table 2, the polishing compositions of Examples 1 to 11 are capable of achieving both reduced line width dependency and high polishing speed compared to the polishing compositions of Comparative Examples 1 to 4.

以上説明したとおり、本発明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装置の製造方法において有用である。 As described above, the polishing composition of the present invention is useful in the manufacturing method of semiconductor devices for high density or high integration.

Claims (7)

酸化セリウム粒子と、水溶性高分子化合物と、窒素含有複素芳香族化合物と、水系媒体とを含有し、
前記水溶性高分子化合物は、ベタイン構造を含む構成単位aと前記構成単位a以外の構成単位であって、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の基を含む構成単位bとを含んだ水溶性高分子化合物であり、
前記窒素含有複素芳香族化合物は、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含むN-オキシド化合物及びその塩から選ばれる少なくとも一種の化合物である、酸化珪素膜用研磨液組成物。
The composition contains cerium oxide particles, a water-soluble polymer compound, a nitrogen-containing heteroaromatic compound, and an aqueous medium,
The water-soluble polymer compound is a water-soluble polymer compound including a structural unit a containing a betaine structure and a structural unit b which is a structural unit other than the structural unit a and contains at least one group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, a quaternary ammonium group, and salts thereof ;
The nitrogen-containing heteroaromatic compound is at least one compound selected from the group consisting of N-oxide compounds and salts thereof, which contain a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group .
前記構成単位aが、下記式(1)で表される構成単位a1を含む、請求項1に記載の研磨液組成物。
Figure 0007475184000005
前記式(1)中、
1~R3は、同一又は異なって、水素原子、メチル基、又はエチル基、
4は、炭素数1以上4以下のアルキレン基、又は-Y1-OPO3 --Y2-、
1、Y2は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下のアルキレン基、
5、R6は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下の炭化水素基、
1は、O又はNR7
7は、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、
2は、炭素数1以上4以下の炭化水素基、-R17SO3 -、又は-R18COO-
17、R18は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下のアルキレン基、を示す。
ただし、X2は、R4が炭素数1以上4以下のアルキレン基のとき、-R17SO3 -、又は-R18COO-であり、R4が-Y1-OPO3 --Y2-のとき、炭素数1以上4以下の炭化水素基である。
The polishing composition according to claim 1 , wherein the structural unit a comprises a structural unit a1 represented by the following formula (1):
Figure 0007475184000005
In the formula (1),
R 1 to R 3 are the same or different and each is a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group;
R 4 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, or -Y 1 -OPO 3 - -Y 2 -;
Y 1 and Y 2 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms;
R 5 and R 6 are the same or different and each is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
X1 is O or NR7 ;
R7 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
X2 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, -R17SO3- or -R18COO- ;
R 17 and R 18 are the same or different and each represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
However, X 2 is --R 17 SO 3 -- or --R 18 COO -- when R 4 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms when R 4 is --Y 1 --OPO 3 --Y 2 --.
前記構成単位bが、下記式(2)で表される構成単位b1を含む、請求項2に記載の研磨液組成物。
Figure 0007475184000006
ただし、式(2)中、
8~R10は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基、
3は、O又はNR19
19は、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、
11は、炭素数1以上22以下のアルキレン基(ただし、前記アルキレン基の水素原子は水酸基で置換されていてもよい。)、
4は、N+121314又はNR1516
12~R14は、同一又は異なって、炭素数1以上4以下の炭化水素基、
15~R16は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1以上4以下の炭化水素基、を示す。
The polishing composition according to claim 2 , wherein the structural unit b includes a structural unit b1 represented by the following formula (2):
Figure 0007475184000006
However, in formula (2),
R 8 to R 10 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group;
X3 is O or NR19 ;
R 19 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
R 11 is an alkylene group having 1 to 22 carbon atoms (however, a hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a hydroxyl group);
X4 is N + R 12 R 13 R 14 or NR 15 R 16 ;
R 12 to R 14 are the same or different and each represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms;
R 15 and R 16 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
前記窒素含有複素芳香族化合物は、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種の化合物である、請求項1からのいずれかに記載の研磨液組成物。 4. The polishing composition according to claim 1, wherein the nitrogen-containing heteroaromatic compound is at least one compound selected from the group consisting of an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, an N-oxide compound having a quinoline ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, and salts thereof. 前記酸化セリウム粒子は、負帯電性の酸化セリウム粒子である、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 claim 1 , wherein the cerium oxide particles are negatively charged cerium oxide particles. 前記研磨液組成物中における前記水溶性高分子化合物と前記窒素含有複素芳香族化合物の質量比(水溶性高分子化合物/窒素含有複素芳香族化合物)が、0.01以上100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。 6. The polishing composition according to claim 1, wherein a mass ratio of the water-soluble polymer compound to the nitrogen-containing heteroaromatic compound in the polishing composition (water-soluble polymer compound/nitrogen-containing heteroaromatic compound) is 0.01 or more and 100 or less. 前記研磨液組成物の25℃におけるpHは、3.5以上8.5以下である、請求項1からのいずれかの項に記載の研磨液組成物。 The polishing composition according to claim 1 , wherein the pH of the polishing composition at 25° C. is 3.5 or more and 8.5 or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013175731A (en) 2008-12-11 2013-09-05 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing liquid for cmp and polishing method using the same
JP2017045822A (en) 2015-08-26 2017-03-02 日立化成株式会社 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same
JP2017190381A (en) 2016-04-12 2017-10-19 花王株式会社 Surface treatment agent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007103485A (en) 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp Polishing method, and polishing liquid used therefor
JP2013175731A (en) 2008-12-11 2013-09-05 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing liquid for cmp and polishing method using the same
JP2017045822A (en) 2015-08-26 2017-03-02 日立化成株式会社 Polishing liquid for CMP and polishing method using the same
JP2017190381A (en) 2016-04-12 2017-10-19 花王株式会社 Surface treatment agent

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