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JP6732402B2 - Abrasive, abrasive set, and method for polishing substrate - Google Patents
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JP6732402B2 - Abrasive, abrasive set, and method for polishing substrate - Google Patents

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本発明は、研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法に関する。特に、本発明は、化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)用の研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法に関する。 The present invention relates to an abrasive, an abrasive set, and a method for polishing a substrate. Particularly, the present invention relates to an abrasive for chemical mechanical polishing (CMP), an abrasive set, and a method for polishing a substrate.

近年、半導体素子の製造工程では、更なる配線の微細化を達成することが求められており、研磨時に発生する研磨傷が問題となっている。例えば、従来の酸化セリウム系研磨剤を用いて研磨を行った際に微小な研磨傷が発生しても、この研磨傷の大きさが従来の配線幅より小さいものであれば問題にならなかったが、更なる配線の微細化を達成しようとする場合には、研磨傷が微小であっても問題となってしまう。 In recent years, further miniaturization of wiring has been required in the manufacturing process of semiconductor devices, and polishing scratches generated during polishing have become a problem. For example, even if minute polishing scratches are generated when polishing is performed using a conventional cerium oxide-based polishing agent, it is not a problem as long as the size of the polishing scratches is smaller than the conventional wiring width. However, when further miniaturization of the wiring is to be achieved, even if the polishing scratches are minute, there is a problem.

この問題に対し、4価金属元素の水酸化物の粒子を用いた研磨剤が検討されている(例えば、下記特許文献1〜3参照)。また、4価金属元素の水酸化物の粒子の製造方法についても検討されている(例えば、下記特許文献4、5参照)。これらの技術は、4価金属元素の水酸化物の粒子が有する化学的作用を活かしつつ機械的作用を極力小さくすることによって、粒子による研磨傷を低減しようとするものである。 To solve this problem, abrasives using particles of hydroxide of a tetravalent metal element have been studied (see, for example, Patent Documents 1 to 3 below). In addition, a method for producing particles of a hydroxide of a tetravalent metal element has also been studied (see, for example, Patent Documents 4 and 5 below). These techniques are intended to reduce polishing scratches caused by particles by making the mechanical action as small as possible while making full use of the chemical action of particles of a hydroxide of a tetravalent metal element.

ところで、近年、窒化珪素がハードマスク又はキャップの構成材料として用いられる半導体素子がある。このような半導体素子の製造工程では、窒化珪素の一部又は全部を除去する必要がある。窒化珪素を除去する方法としては、例えばドライエッチングが挙げられる。しかしながら、窒化珪素をCMPプロセスで除去することができれば、プロセスを簡略化できるため、スループットの向上及びコスト低減が可能である。 By the way, in recent years, there is a semiconductor element in which silicon nitride is used as a constituent material of a hard mask or a cap. In the manufacturing process of such a semiconductor device, it is necessary to remove a part or all of silicon nitride. Examples of the method for removing silicon nitride include dry etching. However, if the silicon nitride can be removed by the CMP process, the process can be simplified, so that the throughput can be improved and the cost can be reduced.

窒化珪素を除去するためのCMP用研磨剤としては、研磨砥粒(例えば、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、セリア等を含有する砥粒)、pH調整剤、添加剤等を組み合わせた研磨剤組成物が種々検討されている(例えば、下記特許文献6〜8参照)。 As a CMP polishing agent for removing silicon nitride, a polishing agent composition in which polishing abrasive grains (for example, abrasive grains containing fumed silica, colloidal silica, ceria, etc.), a pH adjusting agent, an additive, etc. are combined. Have been studied (for example, see Patent Documents 6 to 8 below).

国際公開第2002/067309号International Publication No. 2002/067309 国際公開第2012/070541号International Publication No. 2012/070541 国際公開第2012/070542号International Publication No. 2012/070542 特開2006−249129号公報JP, 2006-249129, A 国際公開第2012/070544号International Publication No. 2012/070544 特開2010−041037号公報JP, 2010-041037, A 特表2009−530811号公報Japanese Patent Publication No. 2009-530811 特許第5188980号Patent No. 5188980

しかしながら、窒化珪素の研磨速度に対しては、更に改善が求められており、窒化珪素を高速に研磨することが求められている。 However, further improvement is required for the polishing rate of silicon nitride, and it is required to polish silicon nitride at high speed.

本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、窒化珪素を高速に研磨できる研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an abrasive capable of polishing silicon nitride at high speed, an abrasive set, and a method for polishing a substrate.

本発明者は、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、トリアジン骨格を有するトリアジン化合物とを併用することにより窒化珪素を高速に研磨できることを見出した。 The present inventor has found that silicon nitride can be polished at high speed by using abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element in combination with a triazine compound having a triazine skeleton.

すなわち、本発明は、液状媒体と、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、トリアジン骨格を有するトリアジン化合物と、を含有する、研磨剤を提供する。本発明に係る研磨剤によれば、窒化珪素を高速に研磨することができる。 That is, the present invention provides an abrasive containing a liquid medium, abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, and a triazine compound having a triazine skeleton. According to the polishing agent of the present invention, silicon nitride can be polished at high speed.

ところで、近年研究が盛んに行われているトランジスタ構造であるFinFET構造、半導体素子のゲート部等のように、窒化珪素に加えて酸化珪素、ポリシリコン等の様々な被研磨材料を含む被研磨面を研磨する場合がある。このような場合、窒化珪素のみを除去する、又は、窒化珪素及び他の被研磨材料(例えば酸化珪素)の両方を除去するといったように、状況に応じて、対象物の研磨速度を制御することが必要である場合がある。しかしながら、窒化珪素は、酸化珪素、ポリシリコン等の被研磨材料と比べて充分な研磨速度が得られにくい(除去されにくい)ため、窒化珪素と他の被研磨材料との研磨速度の調整は課題とされている。これに対し、本発明に係る研磨剤によれば、窒化珪素と他の被研磨材料(例えば、酸化珪素等の絶縁材料;ポリシリコン、シリコン等のシリコン材料)との研磨速度を調整することができる。 By the way, a surface to be polished containing various materials to be polished such as silicon oxide, polysilicon, etc. in addition to silicon nitride, such as a FinFET structure which is a transistor structure which has been actively researched in recent years, and a gate portion of a semiconductor element. May be polished. In such a case, it is necessary to control the polishing rate of the object depending on the situation, such as removing only silicon nitride or removing both silicon nitride and another material to be polished (eg, silicon oxide). May be required. However, since silicon nitride is difficult to obtain a sufficient polishing rate (hard to be removed) as compared with a material to be polished such as silicon oxide or polysilicon, it is a problem to adjust the polishing rate between silicon nitride and another material to be polished. It is said that. On the other hand, according to the polishing agent of the present invention, it is possible to adjust the polishing rate between silicon nitride and another material to be polished (eg, an insulating material such as silicon oxide; a silicon material such as polysilicon or silicon). it can.

前記トリアジン化合物の含有量は、前記研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上であることが好ましい。これにより、窒化珪素を更に高速に研磨することができる。 The content of the triazine compound is preferably 0.001% by mass or more based on the total mass of the abrasive. This makes it possible to polish silicon nitride at a higher speed.

前記4価金属元素は、4価セリウムであることが好ましい。これにより、窒化珪素の研磨速度を更に向上させつつ、被研磨面における研磨傷の発生を抑制できる。 The tetravalent metal element is preferably tetravalent cerium. This makes it possible to suppress the occurrence of polishing scratches on the surface to be polished while further improving the polishing rate of silicon nitride.

前記砥粒は、当該砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液を遠心加速度1.59×10Gで50分遠心分離したときに不揮発分含量300ppm以上の液相を与えるものであることが好ましい。これにより、窒化珪素を更に高速に研磨することができる。なお、「ppm」は、質量ppm、すなわち「parts per million mass」を意味するものとする。 The abrasive grains have a nonvolatile content of 300 ppm or more when an aqueous dispersion in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass is centrifuged at a centrifugal acceleration of 1.59×10 5 G for 50 minutes. It is preferable to give it. This makes it possible to polish silicon nitride at a higher speed. In addition, "ppm" shall mean mass ppm, ie, "parts per million mass".

本発明の一態様は、窒化珪素を含む被研磨面の研磨への前記研磨剤の使用に関する。すなわち、本発明に係る研磨剤は、窒化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。 One aspect of the present invention relates to the use of the abrasive for polishing a surface to be polished containing silicon nitride. That is, the polishing agent according to the present invention is preferably used to polish a surface to be polished containing silicon nitride.

本発明は、前記研磨剤の構成成分が第一の液と第二の液とに分けて保存され、前記第一の液が前記砥粒及び液状媒体を含み、前記第二の液が前記トリアジン化合物及び液状媒体を含む、研磨剤セットを提供する。本発明に係る研磨剤セットによれば、本発明に係る研磨剤と同様の上記効果を得ることができる。 In the present invention, the constituents of the abrasive are stored separately in a first liquid and a second liquid, the first liquid contains the abrasive grains and a liquid medium, and the second liquid is the triazine. An abrasive set is provided that includes a compound and a liquid medium. According to the polishing agent set of the present invention, the same effects as those of the polishing agent of the present invention can be obtained.

本発明は、前記研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備え、前記被研磨面が窒化珪素を含む、基体の研磨方法を提供する。このような基体の研磨方法によれば、本発明に係る研磨剤と同様の上記効果を得ることができる。 The present invention provides a method for polishing a substrate, which comprises a step of polishing a surface to be polished of a substrate using the polishing agent, wherein the surface to be polished contains silicon nitride. According to such a substrate polishing method, the same effects as those of the polishing agent according to the present invention can be obtained.

本発明は、前記研磨剤セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備え、前記被研磨面が窒化珪素を含む、基体の研磨方法を提供する。このような基体の研磨方法によれば、本発明に係る研磨剤と同様の上記効果を得ることができる。 The present invention comprises a step of polishing a surface to be polished of a substrate using an abrasive obtained by mixing the first liquid and the second liquid in the abrasive set, wherein the surface to be polished is nitrided. Provided is a method of polishing a substrate containing silicon. According to such a substrate polishing method, the same effects as those of the polishing agent according to the present invention can be obtained.

本発明によれば、窒化珪素を高速に研磨できる研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法を提供することができる。また、本発明によれば、窒化珪素の研磨への研磨剤又は研磨剤セットの使用を提供できる。本発明によれば、窒化珪素と他の被研磨材料(例えば、酸化珪素等の絶縁材料;ポリシリコン、シリコン等のシリコン類)とを含む被研磨面において窒化珪素を研磨しつつ他の被研磨材料の研磨量を調整する研磨工程への研磨剤又は研磨剤セットの使用を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an abrasive, an abrasive set, and a method for polishing a substrate that can polish silicon nitride at high speed. The present invention can also provide the use of an abrasive or an abrasive set for polishing silicon nitride. According to the present invention, while polishing silicon nitride on a surface to be polished containing silicon nitride and another material to be polished (eg, an insulating material such as silicon oxide; silicon such as polysilicon and silicon), another material to be polished is polished. The use of an abrasive or abrasive set in the polishing process to control the amount of material abraded can be provided.

アングルロータの一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of an angle rotor. High−kメタルゲート製造工程の一部を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows a part of High-k metal gate manufacturing process. Fin−FETと呼ばれるマルチゲート素子の製造工程の一部を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows a part of manufacturing process of the multi-gate element called Fin-FET. トランジスタにおけるゲート構造の製造工程の一部を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows a part of manufacturing process of the gate structure in a transistor.

以下、本発明の一実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット、及び、前記研磨剤又は前記研磨剤セットを用いた基体の研磨方法について詳細に説明する。 Hereinafter, a polishing agent, a polishing agent set, and a method for polishing a substrate using the polishing agent or the polishing agent set according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<定義>
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
<Definition>
In the present specification, the term “process” is included in this term as long as the intended action of the process is achieved not only as an independent process but also when it cannot be clearly distinguished from other processes. Be done.

本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 In the present specification, the amount of each component in the composition refers to the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition. means.

本明細書において、「研磨速度(Polishing Rate)」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度(除去速度=Removal Rate)を意味する。 In the present specification, “polishing rate” means a rate at which a material is removed per unit time (removal rate=Removal Rate).

本明細書において、「研磨剤(Abrasive)」とは、研磨時に被研磨面に触れる組成物として定義される。「研磨剤」という語句自体は、研磨剤に含有される成分を何ら限定しない。後述するように、本実施形態に係る研磨剤は砥粒(Abrasive Grain)を含有する。砥粒は、「研磨粒子」(Abrasive Particle)ともいわれるが、本明細書では「砥粒」という。砥粒は、一般的には固体粒子である。この場合、研磨時に、砥粒が有する機械的作用、及び、砥粒(主に砥粒の表面)が有する化学的作用によって、除去対象物が除去(Remove)されると考えられるが、メカニズムはこれに限定されない。 In the present specification, the "abrasive" is defined as a composition that comes into contact with the surface to be polished during polishing. The phrase "abrasive" by itself does not limit the components contained in the abrasive. As described later, the polishing agent according to the present embodiment contains abrasive grains (Abrasive Grain). The abrasive grains are also called “abrasive particles”, but in the present specification, they are referred to as “abrasive grains”. Abrasive grains are generally solid particles. In this case, it is considered that the object to be removed is removed (removed) by the mechanical action of the abrasive grains and the chemical action of the abrasive grains (mainly the surface of the abrasive grains) during polishing. It is not limited to this.

<研磨剤及び研磨剤セット>
本実施形態に係る研磨剤は、例えばCMP用研磨剤である。具体的には、本実施形態に係る研磨剤は、液状媒体と、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、トリアジン骨格を有するトリアジン化合物とを少なくとも含有する。本実施形態に係る研磨剤によれば、窒化珪素を高速に研磨することができると共に、窒化珪素と他の被研磨材料との研磨速度を調整することができる。他の被研磨材料としては、絶縁材料(本明細書において「窒化珪素」は絶縁材料に含まれないものとする。)、シリコン材料等が挙げられる。絶縁材料としては、酸化珪素等が挙げられる。シリコン材料としては、ポリシリコン、シリコン等のシリコン類などが挙げられる。
<Abrasive and abrasive set>
The polishing agent according to this embodiment is, for example, a polishing agent for CMP. Specifically, the polishing agent according to the present embodiment contains at least a liquid medium, abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, and a triazine compound having a triazine skeleton. According to the polishing agent of the present embodiment, silicon nitride can be polished at a high speed, and the polishing rate of silicon nitride and another polishing target material can be adjusted. Examples of other materials to be polished include an insulating material (in this specification, "silicon nitride" is not included in the insulating material), a silicon material, and the like. Examples of the insulating material include silicon oxide. Examples of the silicon material include polysilicon and silicon such as silicon.

以下、必須成分、及び、任意に添加できる成分について説明する。 The essential components and the components that can be optionally added will be described below.

(砥粒)
本実施形態に係る研磨剤は、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒を含有する。「4価金属元素の水酸化物」は、4価の金属(M4+)と、少なくとも一つの水酸化物イオン(OH)とを含む化合物である。4価金属元素の水酸化物は、水酸化物イオン以外の陰イオン(例えば、硝酸イオンNO 、硫酸イオンSO 2−)を含んでいてもよい。例えば、4価金属元素の水酸化物は、4価金属元素に結合した陰イオン(例えば硝酸イオン、硫酸イオン)を含んでいてもよい。前記4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子等の従来の砥粒と比較して、窒化珪素を高研磨速度で研磨できる。また、絶縁材料との反応性が高いため、絶縁材料も高研磨速度で研磨できる。
(Abrasive)
The polishing agent according to this embodiment contains abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element. The “hydroxide of tetravalent metal element” is a compound containing a tetravalent metal (M 4+ ) and at least one hydroxide ion (OH ). The hydroxide of the tetravalent metal element may contain anions other than hydroxide ions (for example, nitrate ion NO 3 , sulfate ion SO 4 2− ). For example, the hydroxide of a tetravalent metal element may include an anion (eg, nitrate ion, sulfate ion) bonded to the tetravalent metal element. The abrasive grains containing the hydroxide of the tetravalent metal element can polish silicon nitride at a higher polishing rate than conventional abrasive grains such as silica particles, alumina particles, and ceria particles. Further, since the reactivity with the insulating material is high, the insulating material can also be polished at a high polishing rate.

4価金属元素は、窒化珪素を更に高速に研磨すると共に被研磨面における研磨傷の発生を抑制する観点から、希土類元素及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。4価金属元素としては、窒化珪素を更に高速に研磨すると共に被研磨面における研磨傷の発生を更に抑制する観点から、希土類元素が好ましい。4価を取り得る希土類元素としては、セリウム、プラセオジム、テルビウム等のランタノイドなどが挙げられ、入手が容易であると共に窒化珪素の研磨速度に更に優れる観点から、セリウム(4価セリウム)がより好ましい。希土類元素の水酸化物とジルコニウムの水酸化物とを併用してもよく、希土類元素から二種以上を選択して使用することもできる。 The tetravalent metal element preferably contains at least one selected from the group consisting of rare earth elements and zirconium from the viewpoint of polishing silicon nitride at a higher speed and suppressing the occurrence of polishing scratches on the surface to be polished. The tetravalent metal element is preferably a rare earth element from the viewpoint of polishing silicon nitride at a higher speed and further suppressing the occurrence of polishing scratches on the surface to be polished. Examples of the rare earth element capable of having a valence of 4 include lanthanoids such as cerium, praseodymium, and terbium. Cerium (tetravalent cerium) is more preferable because it is easily available and has a further excellent polishing rate for silicon nitride. A rare earth element hydroxide and a zirconium hydroxide may be used in combination, or two or more kinds of rare earth elements may be selected and used.

4価金属元素の水酸化物は、4価金属元素を含む塩と、塩基性化合物(アルカリ源)とを反応させることにより作製できる。例えば、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒を作製する方法としては、4価金属元素を含む塩と、塩基性化合物を含むアルカリ液とを混合する手法が使用できる。この方法は、例えば、「希土類の科学」[足立吟也編、株式会社化学同人、1999年]304〜305頁に説明されている。また、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒を作製する方法としては、前記特許文献5に記載の方法を用いてもよい。 The hydroxide of a tetravalent metal element can be prepared by reacting a salt containing a tetravalent metal element with a basic compound (alkali source). For example, as a method for producing abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, a method of mixing a salt containing a tetravalent metal element and an alkaline solution containing a basic compound can be used. This method is described, for example, in "Science of Rare Earths" [edited by Adachi Ginya, Kagaku Dojin, 1999], pages 304-305. Further, as a method for producing abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, the method described in Patent Document 5 may be used.

4価金属元素を含む塩としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、M(SO、M(NH(NO、M(NH(SO(Mは希土類元素を示す。)、Zr(SO・4HO等が挙げられ、中でも、M(NH(NOが好ましい。Mとしては、化学的に活性なセリウム(Ce)が好ましい。以上より、4価金属元素を含む塩としては、Ce(NH(NOがより好ましい。 As the salt containing a tetravalent metal element, conventionally known salts can be used without particular limitation, and M(SO 4 ) 2 , M(NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 and M(NH 4 ) 4 (SO 4 ) can be used. 4 (M represents a rare earth element), Zr(SO 4 ) 2 .4H 2 O and the like, among which M(NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 is preferable. As M, chemically active cerium (Ce) is preferable. From the above, Ce(NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 is more preferable as the salt containing a tetravalent metal element.

塩基性化合物としては、従来公知のものを特に制限なく使用できる。塩基性化合物としては、イミダゾール、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、グアニジン、トリエチルアミン、ピリジン、ピペリジン、ピロリジン、キトサン等の有機塩基;アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の無機塩基などが挙げられる。これらのうち、窒化珪素及び絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、アンモニア及びイミダゾールからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、イミダゾールがより好ましい。 As the basic compound, conventionally known compounds can be used without particular limitation. Examples of the basic compound include imidazole, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), guanidine, triethylamine, pyridine, piperidine, pyrrolidine, chitosan, and other organic bases; ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, and other inorganic bases. And so on. Of these, at least one selected from the group consisting of ammonia and imidazole is preferable, and imidazole is more preferable, from the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride and the insulating material.

前記方法で合成された4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、洗浄して金属不純物を除去できる。砥粒の洗浄方法としては、遠心分離等で固液分離を数回繰り返す方法などが使用できる。遠心分離、透析、限外濾過、イオン交換樹脂等によるイオンの除去などの工程で砥粒を洗浄することもできる。 The abrasive grains containing the hydroxide of a tetravalent metal element synthesized by the above method can be washed to remove metal impurities. As a method for cleaning the abrasive grains, a method in which solid-liquid separation is repeated several times by centrifugation or the like can be used. The abrasive grains can also be washed in steps such as centrifugation, dialysis, ultrafiltration, and ion removal using an ion exchange resin or the like.

前記で得られた砥粒が凝集している場合、適切な方法で砥粒を液状媒体(例えば水)中に分散させることが好ましい。砥粒を液状媒体に分散させる方法としては、通常の撹拌機による分散処理;ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を用いた機械的な分散処理;遠心分離、透析、限外ろ過、イオン交換樹脂等による夾雑イオンの除去処理などが挙げられる。分散方法及び粒径制御方法については、例えば、「分散技術大全集」[株式会社情報機構、2005年7月]第三章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」に記述されている方法を用いることができる。前記洗浄処理を行って、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒を含有する分散液の電気伝導度を下げる(例えば500mS/m以下)ことによっても、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒の分散性を高めることができる。前記洗浄処理を分散処理として適用してもよく、前記洗浄処理と分散処理とを併用してもよい。 When the abrasive particles obtained above are aggregated, it is preferable to disperse the abrasive particles in a liquid medium (for example, water) by an appropriate method. As a method for dispersing the abrasive grains in the liquid medium, a dispersion treatment using an ordinary stirrer; a mechanical dispersion treatment using a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, etc.; centrifugation, dialysis, ultrafiltration, ion exchange An example is a treatment of removing contaminant ions with a resin or the like. For the dispersion method and the particle size control method, for example, the method described in "Dispersion Technology Daizenshu" [Information Agency, Inc., July 2005], Chapter 3, "Latest Development Trends of Various Dispersers and Selection Criteria". Can be used. By performing the cleaning treatment to reduce the electric conductivity of the dispersion liquid containing the abrasive particles containing the hydroxide of the tetravalent metal element (for example, 500 mS/m or less), the hydroxide of the tetravalent metal element can be removed. The dispersibility of the contained abrasive grains can be increased. The cleaning treatment may be applied as a dispersion treatment, or the cleaning treatment and the dispersion treatment may be used in combination.

本実施形態に係る研磨剤において、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、他の砥粒とを併用してもよい。このような他の砥粒としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子等が挙げられる。4価金属元素の水酸化物を含む砥粒として、4価金属元素の水酸化物粒子とシリカ粒子とを含む複合粒子等を用いることもできる。 In the polishing agent according to the present embodiment, the abrasive containing a hydroxide of a tetravalent metal element may be used in combination with another abrasive. Examples of such other abrasive grains include silica particles, alumina particles, and ceria particles. As the abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, composite particles containing hydroxide particles of a tetravalent metal element and silica particles can be used.

前記4価金属元素の水酸化物の含有量の下限は、砥粒の全質量を基準として80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、98質量%以上が特に好ましく、99質量%以上が極めて好ましい。前記砥粒は、研磨剤の調製が容易であると共に研磨特性に更に優れる観点から、前記4価金属元素の水酸化物からなる(実質的に砥粒の100質量%が前記4価金属元素の水酸化物である)ことが好ましい。 The lower limit of the content of the hydroxide of the tetravalent metal element is preferably 80 mass% or more, more preferably 90 mass% or more, further preferably 95 mass% or more, and 98 mass% based on the total mass of the abrasive grains. The above is particularly preferable, and 99% by mass or more is extremely preferable. The abrasive grains are composed of a hydroxide of the tetravalent metal element (substantially 100% by mass of the abrasive grains is the tetravalent metal element, from the viewpoint of easy preparation of an abrasive and further excellent polishing characteristics). Hydroxide) is preferred.

4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、窒化珪素の研磨速度を更に向上させる観点から、当該砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液において、波長400nmの光に対して吸光度1.00以上を与えるものであることが好ましい。なお、砥粒の含有量を所定量に調整した「水分散液」とは、所定量の砥粒と水とを含む液を意味する。研磨速度の向上効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、4価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて、4価の金属(M4+)、1〜3つの水酸化物イオン(OH)及び1〜3つの陰イオン(Xc−)からなるM(OH)(式中、a+b×c=4である)を含む粒子が砥粒の一部として生成するものと考えられる(なお、このような粒子も「4価金属元素の水酸化物を含む砥粒」である)。M(OH)では、電子吸引性の陰イオン(Xc−)が作用して水酸化物イオンの反応性が向上しており、M(OH)の存在量が増加するに伴い研磨速度が向上するものと考えられる。そして、M(OH)を含む粒子が波長400nmの光を吸光するため、M(OH)の存在量が増加して波長400nmの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。 From the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride, the abrasive containing a hydroxide of a tetravalent metal element is a water dispersion liquid in which the content of the abrasive is adjusted to 1.0% by mass, and light having a wavelength of 400 nm is used. It is preferable to give an absorbance of 1.00 or more. The "water dispersion liquid" having the content of abrasive grains adjusted to a predetermined amount means a liquid containing a predetermined amount of abrasive grains and water. The reason why the effect of improving the polishing rate can be obtained is not always clear, but the present inventor thinks as follows. That is, a tetravalent metal (M 4+ ), 1 to 3 hydroxide ions (OH ), and 1 to 3 anions (X c ) according to the production conditions of a hydroxide of a tetravalent metal element and the like. It is considered that particles containing M(OH) a X b (in the formula, a+b×c=4) are formed as a part of the abrasive grains (these particles are also referred to as “tetravalent metal”). "Abrasive grains containing elemental hydroxide"). In M(OH) a X b , the electron-withdrawing anion (X c− ) acts to improve the reactivity of the hydroxide ion, and the abundance of M(OH) a X b increases. It is considered that the polishing rate is improved as a result. Since the M (OH) particles containing a X b is the absorbance of light of wavelength 400nm, with the absorbance increases with respect to light having a wavelength of 400nm abundance of M (OH) a X b is increased, the polishing rate Is expected to improve.

なお、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、例えば、M(OH)(式中、a+b×c=4dである)のように複核化合物又は複核錯体であってもよい。以下においては、M(OH)を一例として説明する。 The abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element may be, for example, a multinuclear compound or a multinuclear complex such as M d (OH) a X b (in the formula, a+b×c=4d). Good. In the following, M(OH) a X b will be described as an example.

4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、M(OH)だけでなく、M(OH)、MO等も含み得る。陰イオン(Xc−)としては、NO 、SO 2−等が挙げられる。 Abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element may include not only M(OH) a X b, but also M(OH) 4 , MO 2 and the like. Examples of the anion (X c− ) include NO 3 and SO 4 2− .

なお、砥粒がM(OH)を含むことは、砥粒を純水でよく洗浄した後にFT−IR ATR法(Fourier transform Infra Red Spectrometer Attenuated Total Reflection法、フーリエ変換赤外分光光度計全反射測定法)で陰イオン(Xc−)に該当するピークを検出する方法により確認できる。XPS法(X-ray Photoelectron Spectroscopy、X線光電子分光法)により、陰イオン(Xc−)の存在を確認することもできる。 It should be noted that the fact that the abrasive grains include M(OH) a X b means that after the abrasive grains are thoroughly washed with pure water, the FT-IR ATR method (Fourier transform Infra Red Spectrometer Attenuated Total Reflection method, Fourier transform infrared spectrophotometer) is used. It can be confirmed by a method of detecting a peak corresponding to an anion (X c− ) by a total reflection measurement method). The presence of anions (X c− ) can also be confirmed by the XPS method (X-ray Photoelectron Spectroscopy).

前記砥粒は、窒化珪素の研磨速度を更に向上させる観点から、当該砥粒の含有量を0.0065質量%に調整した水分散液において、波長290nmの光に対して吸光度1.000以上を与えるものであることが好ましい。このような研磨速度の向上効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、4価金属元素の水酸化物の製造条件等に応じて生成するM(OH)を含む粒子は、計算上、波長290nm付近に吸収のピークを有し、例えばCe4+(OHNO からなる粒子は波長290nmに吸収のピークを有する。そのため、M(OH)の存在量が増加して波長290nmの光に対する吸光度が高くなるに伴い、研磨速度が向上するものと考えられる。 From the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride, the abrasive grains have an absorbance of 1.000 or more for light with a wavelength of 290 nm in an aqueous dispersion in which the content of the abrasive grains is adjusted to 0.0065 mass %. It is preferable to give it. The reason why such an effect of improving the polishing rate is obtained is not always clear, but the present inventor thinks as follows. That is, the particles containing M(OH) a X b generated according to the production conditions of the hydroxide of the tetravalent metal element or the like have a peak of absorption in the vicinity of a wavelength of 290 nm in calculation, and for example, Ce 4+ (OH ) Particles of 3 NO 3 have an absorption peak at a wavelength of 290 nm. Therefore, it is considered that the polishing rate is improved as the abundance of M(OH) a X b increases and the absorbance with respect to the light having a wavelength of 290 nm increases.

前記4価金属元素の水酸化物(例えばM(OH))は、波長450nm以上、特に波長450〜600nmの光を吸光しない傾向がある。従って、不純物を含むことにより研磨に対して悪影響が生じることを抑制して、更に優れた研磨速度で窒化珪素を研磨する観点で、前記砥粒は、当該砥粒の含有量を0.0065質量%に調整した水分散液において、波長450〜600nmの光に対して吸光度0.010以下を与えるものであることが好ましい。 The hydroxide of the tetravalent metal element (for example, M(OH) a X b ) tends not to absorb light having a wavelength of 450 nm or more, particularly 450 to 600 nm. Therefore, from the viewpoint of suppressing the adverse effect on polishing due to the inclusion of impurities and polishing silicon nitride at a further excellent polishing rate, the abrasive grains have a content of the abrasive grains of 0.0065 mass. It is preferable that the aqueous dispersion liquid adjusted to 50% gives an absorbance of 0.010 or less with respect to light having a wavelength of 450 to 600 nm.

前記砥粒は、窒化珪素の研磨速度を更に向上させる観点から、当該砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液において、波長500nmの光に対して光透過率50%/cm以上を与えるものであることが好ましい。このような研磨速度の向上効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は次のように考えている。すなわち、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒が有する砥粒としての作用は、機械的作用よりも化学的作用の方が支配的になると考えられる。そのため、砥粒の大きさよりも砥粒の数の方が、より研磨速度に寄与すると考えられる。 From the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride, the abrasive grains have a light transmittance of 50%/50% with respect to light having a wavelength of 500 nm in an aqueous dispersion in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass. It is preferable that it gives cm or more. The reason why such an effect of improving the polishing rate is obtained is not always clear, but the present inventor thinks as follows. That is, it is considered that the chemical action is more dominant than the mechanical action in the action of the abrasive grains containing the hydroxide of the tetravalent metal element as the abrasive grains. Therefore, it is considered that the number of abrasive grains contributes more to the polishing rate than the size of the abrasive grains.

砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液において光透過率が低い場合、その水分散液に存在する砥粒は、粒径の大きい粒子(以下「粗大粒子」という。)が相対的に多く存在すると考えられる。このような砥粒を含む研磨剤に添加剤を添加すると、粗大粒子を核として他の粒子が凝集する。その結果、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数(有効砥粒数)が減少し、被研磨面に接する砥粒の比表面積が減少するため、研磨速度が低下する場合があると考えられる。 When the light transmittance is low in an aqueous dispersion in which the content of the abrasive is adjusted to 1.0% by mass, the abrasive present in the aqueous dispersion has a large particle size (hereinafter referred to as "coarse particle"). Are considered to exist relatively in large numbers. When an additive is added to the abrasive containing such abrasive grains, other particles are aggregated with the coarse particles as the core. As a result, the number of abrasive grains acting on the surface-to-be-polished per unit area (the number of effective abrasive grains) decreases, and the specific surface area of the abrasive grains in contact with the surface-to-be-polished decreases, so that the polishing rate may decrease. Conceivable.

一方、砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液において光透過率が高い場合、その水分散液に存在する砥粒は、前記「粗大粒子」が少ない状態であると考えられる。このように粗大粒子の存在量が少ない場合は、研磨剤に添加剤を添加しても、凝集の核になるような粗大粒子が少ないため、砥粒同士の凝集が抑えられるか、又は、凝集粒子の大きさが小さくなる。その結果、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数(有効砥粒数)が維持され、被研磨面に接する砥粒の比表面積が維持されるため、研磨速度が低下し難くなり、窒化珪素の研磨速度が向上し易くなると考えられる。 On the other hand, when the light transmittance is high in the water dispersion liquid in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass, it is considered that the abrasive grains present in the water dispersion liquid are in a state where the “coarse particles” are small. To be In this way, when the amount of coarse particles is small, even if an additive is added to the polishing agent, there are few coarse particles that become nuclei for aggregation, so that aggregation of the abrasive grains is suppressed, or aggregation. The size of the particles becomes smaller. As a result, the number of abrasive grains acting on the surface-to-be-polished per unit area (effective number of abrasive grains) is maintained, and since the specific surface area of the abrasive grains in contact with the surface-to-be-polished is maintained, the polishing rate is less likely to decrease, It is considered that the polishing rate of silicon nitride is likely to be improved.

研磨剤に含まれる砥粒が水分散液において与える吸光度及び光透過率は、例えば、株式会社日立製作所製の分光光度計(装置名:U3310)を用いて測定できる。具体的には例えば、砥粒の含有量を1.0質量%又は0.0065質量%に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを1cm角のセルに約4mL(Lは「リットル」を示す。以下同じ)入れ、装置内にセルを設置する。次に、波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、得られたチャートから吸光度及び光透過率を判断する。 The absorbance and light transmittance that the abrasive grains contained in the abrasive give in the aqueous dispersion can be measured using, for example, a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. Specifically, for example, an aqueous dispersion in which the content of abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass or 0.0065% by mass is prepared as a measurement sample. This measurement sample is placed in a 1 cm square cell in an amount of about 4 mL (L indicates “liter”; the same applies hereinafter), and the cell is installed in the device. Next, the absorbance is measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance and the light transmittance are judged from the obtained chart.

研磨剤に含まれる砥粒が水分散液において与える吸光度及び光透過率は、砥粒以外の固体成分、及び、水以外の液体成分を除去した後、所定の砥粒の含有量の水分散液を調製し、当該水分散液を用いて測定することができる。研磨剤に含まれる成分によっても異なるが、固体成分又は液体成分の除去には、数千G以下の重力加速度をかけられる遠心機を用いた遠心分離、数万G以上の重力加速度をかけられる超遠心機を用いた超遠心分離等の遠心分離法;分配クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー等のクロマトグラフィー法;自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、限外ろ過等のろ過法;減圧蒸留、常圧蒸留等の蒸留法などを用いることができ、これらを適宜組み合わせてもよい。 Absorbance and light transmittance that the abrasive particles contained in the abrasive give in the aqueous dispersion, solid components other than the abrasive particles, and, after removing the liquid component other than water, the aqueous dispersion of the content of the predetermined abrasive Can be prepared and measured using the aqueous dispersion. Depending on the components contained in the polishing agent, solid components or liquid components can be removed by centrifugation using a centrifuge that can apply a gravitational acceleration of several thousand G or less, or by applying a gravitational acceleration of tens of thousands G or more. Centrifugation methods such as ultracentrifugation using a centrifuge; chromatography methods such as partition chromatography, adsorption chromatography, gel permeation chromatography, ion exchange chromatography; natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration, ultrafiltration. And the like; distillation methods such as vacuum distillation and atmospheric distillation can be used, and these may be appropriately combined.

例えば、重量平均分子量が数万以上(例えば5万以上)の化合物を含む場合は、クロマトグラフィー法、ろ過法等が挙げられ、ゲル浸透クロマトグラフィー、限外ろ過が好ましい。ろ過法を用いる場合は、研磨剤に含まれる砥粒は、適切な条件の設定により、フィルタを通過させることができる。重量平均分子量が数万以下(例えば5万未満)の化合物を含む場合は、クロマトグラフィー法、ろ過法、蒸留法等が挙げられ、ゲル浸透クロマトグラフィー、限外ろ過、減圧蒸留が好ましい。複数種類の砥粒が含まれる場合、ろ過法、遠心分離法等が挙げられ、ろ過法の場合はろ液に、遠心分離法の場合は液相に、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒がより多く含まれる。 For example, when a compound having a weight average molecular weight of tens of thousands or more (for example, 50,000 or more) is included, a chromatography method, a filtration method and the like can be mentioned, and gel permeation chromatography and ultrafiltration are preferable. When the filtration method is used, the abrasive grains contained in the abrasive can be passed through the filter by setting appropriate conditions. When the compound having a weight average molecular weight of tens of thousands or less (for example, less than 50,000) is included, chromatography method, filtration method, distillation method and the like can be mentioned, and gel permeation chromatography, ultrafiltration and vacuum distillation are preferable. When a plurality of types of abrasive grains are contained, a filtration method, a centrifugal separation method and the like can be mentioned. Abrasives containing a hydroxide of a tetravalent metal element in the filtrate in the case of the filtration method and in the liquid phase in the case of the centrifugal separation method. Contains more grains.

前記クロマトグラフィー法で砥粒を分離する方法として、例えば、下記条件によって、砥粒及び/又は他成分を分取することができる。 As a method of separating the abrasive grains by the chromatography method, for example, the abrasive grains and/or other components can be separated under the following conditions.

試料溶液:研磨剤100μL
検出器:株式会社日立製作所製、UV−VISディテクター、商品名「L−4200」、波長:400nm
インテグレータ:株式会社日立製作所製、GPCインテグレータ、商品名「D−2500」
ポンプ:株式会社日立製作所製、商品名「L−7100」
カラム:日立化成株式会社製、水系HPLC用充填カラム、商品名「GL−W550S」
溶離液:脱イオン水
測定温度:23℃
流速:1mL/min(圧力:40〜50kg/cm程度)
測定時間:60分
Sample solution: Abrasive 100 μL
Detector: Hitachi Ltd., UV-VIS detector, trade name "L-4200", wavelength: 400 nm
Integrator: Hitachi, Ltd., GPC integrator, product name "D-2500"
Pump: Hitachi, Ltd., trade name "L-7100"
Column: Hitachi Chemical Co., Ltd., packing column for aqueous HPLC, trade name "GL-W550S"
Eluent: Deionized water Measuring temperature: 23℃
Flow rate: 1 mL/min (pressure: about 40-50 kg/cm 2 )
Measurement time: 60 minutes

なお、クロマトグラフィーを行う前に、脱気装置を用いて溶離液の脱気処理を行うことが好ましい。脱気装置を使用できない場合は、溶離液を事前に超音波等で脱気処理することが好ましい。 It should be noted that it is preferable to degas the eluent using a degasser before performing the chromatography. When the degassing device cannot be used, it is preferable that the eluent is degassed by ultrasonic waves or the like in advance.

研磨剤に含まれる成分によっては、上記条件では砥粒を分取できない可能性がある。この場合、試料溶液量、カラム種類、溶離液種類、測定温度、流速等を最適化することで分離することができる。また、研磨剤のpHを調整することで、研磨剤に含まれる成分の留出時間を調整し、砥粒と分離できる可能性がある。研磨剤に不溶成分がある場合、必要に応じて、ろ過、遠心分離等で不溶成分を除去することが好ましい。 Depending on the components contained in the abrasive, the abrasive grains may not be separated under the above conditions. In this case, the separation can be performed by optimizing the sample solution amount, column type, eluent type, measurement temperature, flow rate, and the like. Further, by adjusting the pH of the polishing agent, it is possible to adjust the distillation time of the components contained in the polishing agent and separate them from the abrasive grains. When the abrasive contains an insoluble component, it is preferable to remove the insoluble component by filtration, centrifugation, or the like, if necessary.

前記砥粒は、窒化珪素の更に優れた研磨速度を得る観点から、当該砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液を遠心加速度1.59×10Gで50分遠心分離したときに不揮発分含量300ppm以上の上澄み液(液相)を与えるものであることが好ましい。 From the viewpoint of obtaining a more excellent polishing rate of silicon nitride, the abrasive grains are centrifuged for 50 minutes at a centrifugal acceleration of 1.59×10 5 G with an aqueous dispersion liquid in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0 mass %. It is preferable to give a supernatant (liquid phase) having a nonvolatile content of 300 ppm or more when separated.

遠心分離後の上澄み液に含まれる不揮発分含量が高い場合に研磨速度の向上効果が得られる理由について、本発明者は次のように考えている。一般的に、砥粒を含む研磨剤において、遠心加速度1.59×10Gで50分遠心分離した場合には、ほとんど全ての砥粒が沈降する。しかしながら、本実施形態に係る研磨剤は、含まれる砥粒の粒径が充分に小さいため、前記条件で遠心分離を行っても沈降しない微細粒子が多く含まれる。すなわち、不揮発分含量が増加するに伴い砥粒中の微細粒子の割合が増加し、被研磨面に接する砥粒の表面積が増大するものと考えられる。これにより、化学的作用による研磨の進行が促進され、研磨速度が向上すると考えられる。 The present inventor considers the reason why the polishing rate improving effect is obtained when the content of non-volatile matter in the supernatant after centrifugation is high. Generally, in an abrasive containing abrasive grains, almost all the abrasive grains settle when centrifugally separated for 50 minutes at a centrifugal acceleration of 1.59×10 5 G. However, the abrasive according to the present embodiment contains a large amount of fine particles that do not settle even if centrifugation is performed under the above conditions, because the abrasive particles contained therein have a sufficiently small particle size. That is, it is considered that the proportion of fine particles in the abrasive grains increases as the nonvolatile content increases, and the surface area of the abrasive grains in contact with the surface to be polished increases. It is considered that this promotes the progress of polishing due to the chemical action and improves the polishing rate.

砥粒の含有量が1.0質量%に調整された水分散液を遠心分離した際の上澄み液の不揮発分含量の下限は、窒化珪素の更に優れた研磨速度を容易に得る観点から、400ppm以上がより好ましく、500ppm以上が更に好ましく、600ppm以上が特に好ましく、700ppm以上が極めて好ましく、750ppm以上が非常に好ましい。上澄み液の不揮発分含量の上限は、例えば10000ppm(1.0質量%)である。 The lower limit of the nonvolatile content of the supernatant liquid when the aqueous dispersion in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass is centrifuged is 400 ppm from the viewpoint of easily obtaining a more excellent polishing rate of silicon nitride. The above is more preferable, 500 ppm or more is further preferable, 600 ppm or more is particularly preferable, 700 ppm or more is extremely preferable, and 750 ppm or more is very preferable. The upper limit of the nonvolatile content of the supernatant is, for example, 10,000 ppm (1.0% by mass).

前記遠心分離を行う装置としては、チューブが所定の角度で配置されてなるアングルロータ、及び、チューブの角度が可変であり遠心分離中にチューブが水平又はほぼ水平になるスイングロータのいずれも使用することができる。 As the apparatus for performing the centrifugal separation, both an angle rotor in which tubes are arranged at a predetermined angle and a swing rotor in which the tubes have a variable angle and the tubes are horizontal or nearly horizontal during centrifugation are used. be able to.

図1は、アングルロータの一例を示す断面模式図である。アングルロータARは、回転軸A1を中心として左右対称であり、図1では、その一方側(図中左側)のみを図示し、他方側(図中右側)を省略している。図1において、A2はチューブ角であり、Rminは回転軸A1からチューブまでの最小半径であり、Rmaxは回転軸A1からチューブまでの最大半径である。Ravは回転軸A1からチューブまでの平均半径であり、「(Rmin+Rmax)/2」として求められる。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an angle rotor. The angle rotor AR is symmetrical with respect to the rotation axis A1. In FIG. 1, only one side (left side in the figure) of the angle rotor AR is shown and the other side (right side in the figure) is omitted. In FIG. 1, A2 is the tube angle, R min is the minimum radius from the rotation axis A1 to the tube, and R max is the maximum radius from the rotation axis A1 to the tube. R av is an average radius from the rotation axis A1 to the tube, and is calculated as “(R min +R max )/2”.

このような遠心分離装置において、遠心加速度[単位:G]は下記式(1)から求めることができる。
遠心加速度[G]=1118×R×N×10−8 ・・・(1)
[式中、Rは回転半径(cm)を示し、Nは1分間当たりの回転数(rpm=min−1)を示す。]
In such a centrifugal separator, the centrifugal acceleration [unit: G] can be calculated from the following equation (1).
Centrifugal acceleration [G]=1118×R×N 2 ×10 −8 (1)
[In the formula, R represents the radius of rotation (cm), and N represents the number of revolutions per minute (rpm=min −1 ). ]

本実施形態においては、式(1)中の回転半径Rとして図1中の平均半径Ravの値を用いて、遠心加速度が1.59×10Gとなるように回転数Nを設定して遠心分離を行う。なお、図1のようなアングルロータに代えてスイングロータを使用する場合は、遠心分離中のチューブの状態から最小半径Rmin、最大半径Rmax、平均半径Ravをそれぞれ求めて条件を設定する。 In the present embodiment, the value of the average radius R av in FIG. 1 is used as the rotation radius R in Expression (1), and the rotation speed N is set so that the centrifugal acceleration is 1.59×10 5 G. Centrifuge. When a swing rotor is used instead of the angle rotor as shown in FIG. 1, the minimum radius R min , the maximum radius R max , and the average radius R av are obtained from the state of the tube during centrifugation to set the conditions. ..

前記砥粒は、例えば、アングルロータとして日立工機株式会社製の超遠心分離機70P−72を用いて、大粒子と微細粒子とに分離できる。70P−72を用いた水分散液の遠心分離は、具体的には例えば、以下のようにして行うことができる。まず、砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液を調製し、これを遠沈管(チューブ)に充填した後に遠沈管をロータに設置する。そして、回転数50000min−1で50分間回転させた後、ロータから遠沈管を取出し、遠沈管内の上澄み液を採取する。上澄み液の不揮発分含量は、採取した上澄み液の質量と、上澄み液を乾燥した後の残留分の質量とを量ることにより算出できる。 The abrasive grains can be separated into large particles and fine particles using, for example, an ultracentrifuge 70P-72 manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd. as an angle rotor. The centrifugation of the aqueous dispersion liquid using 70P-72 can be specifically performed as follows, for example. First, an aqueous dispersion in which the content of abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass is prepared, and this is filled in a centrifuge tube, and then the centrifuge tube is installed in a rotor. Then, after rotating at a rotation speed of 50,000 min −1 for 50 minutes, the centrifuge tube is taken out from the rotor, and the supernatant liquid in the centrifuge tube is collected. The nonvolatile content of the supernatant can be calculated by weighing the mass of the collected supernatant and the mass of the residue after drying the supernatant.

砥粒の平均粒径の下限は、窒化珪素及び絶縁材料の更に優れた研磨速度を得る観点から、1nm以上が好ましく、2nm以上がより好ましく、3nm以上が更に好ましく、5nm以上が特に好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことを更に抑制する観点から、300nm以下が好ましく、250nm以下がより好ましく、200nm以下が更に好ましい。上記観点から、砥粒の平均粒径は、1nm以上300nm以下であることがより好ましい。 The lower limit of the average particle size of the abrasive grains is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, still more preferably 3 nm or more, and particularly preferably 5 nm or more, from the viewpoint of obtaining a more excellent polishing rate for silicon nitride and the insulating material. The upper limit of the average particle size of the abrasive grains is preferably 300 nm or less, more preferably 250 nm or less, and further preferably 200 nm or less, from the viewpoint of further suppressing scratches on the surface to be polished. From the above viewpoint, the average grain size of the abrasive grains is more preferably 1 nm or more and 300 nm or less.

砥粒の「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径を意味する。砥粒の平均粒径は、例えば、研磨剤、又は、後述する研磨剤セットにおけるスラリについて、光子相関法で測定できる。具体的には例えば、砥粒の平均粒径は、マルバーン社製の装置名:ゼータサイザー3000HS、ベックマンコールター社製の装置名:N5等で測定できる。N5を用いた測定方法は、下記のとおりである。具体的には例えば、砥粒の含有量を0.2質量%に調整した水分散液を調製し、この水分散液を1cm角のセルに約4mL入れ、装置内にセルを設置する。分散媒の屈折率を1.33、粘度を0.887mPa・sに設定し、25℃において測定を行い、表示される平均粒径値を砥粒の平均粒径として採用できる。 The "average particle size" of the abrasive grains means the average secondary particle size of the abrasive grains. The average particle size of the abrasive grains can be measured, for example, by a photon correlation method for an abrasive or a slurry in an abrasive set described below. Specifically, for example, the average particle size of the abrasive grains can be measured by a device name: Zetasizer 3000HS manufactured by Malvern Instruments Ltd., a device name: N5 manufactured by Beckman Coulter Ltd., or the like. The measuring method using N5 is as follows. Specifically, for example, an aqueous dispersion in which the content of abrasive grains is adjusted to 0.2 mass% is prepared, and about 4 mL of this aqueous dispersion is placed in a 1 cm square cell, and the cell is installed in the apparatus. It is possible to set the refractive index of the dispersion medium to 1.33 and the viscosity to 0.887 mPa·s, perform the measurement at 25° C., and use the displayed average particle size value as the average particle size of the abrasive grains.

砥粒の含有量の下限は、窒化珪素及び絶縁材料の更に優れた研磨速度を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、0.04質量%以上が特に好ましい。砥粒の含有量の上限は、研磨剤の保存安定性が高くなる観点から、研磨剤の全質量を基準として20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。上記観点から、砥粒の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.005質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。 The lower limit of the content of abrasive grains is preferably 0.005 mass% or more, and more preferably 0.01 mass% or more, based on the total mass of the polishing agent, from the viewpoint of obtaining a more excellent polishing rate for silicon nitride and the insulating material. It is preferably 0.02 mass% or more, more preferably 0.04 mass% or more. The upper limit of the content of abrasive grains is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of increasing the storage stability of the abrasive. preferable. From the above viewpoint, the content of the abrasive grains is more preferably 0.005 mass% or more and 20 mass% or less based on the total mass of the abrasive.

また、砥粒の含有量を更に少なくすることにより、コスト及び研磨傷を更に低減できる点で好ましい。従来、砥粒の含有量が少なくなると、窒化珪素等の研磨速度が低下する傾向がある。一方、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、少量でも所定の研磨速度を得ることができるため、研磨速度と、砥粒の含有量を少なくすることによる利点とのバランスをとりつつ、砥粒の含有量を更に低減することができる。このような観点で、砥粒の含有量の上限は、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下が更に好ましく、0.5質量%以下が特に好ましく、0.3質量%以下が極めて好ましい。 Further, by further reducing the content of the abrasive grains, the cost and polishing scratches can be further reduced, which is preferable. Conventionally, when the content of abrasive grains decreases, the polishing rate of silicon nitride or the like tends to decrease. On the other hand, an abrasive containing a hydroxide of a tetravalent metal element can obtain a predetermined polishing rate even with a small amount, so that the polishing rate is balanced with the advantage obtained by reducing the content of the abrasive. The content of abrasive grains can be further reduced. From such a viewpoint, the upper limit of the content of the abrasive grains is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, further preferably 1.0% by mass or less, and 0.5% by mass or less. Is particularly preferable, and 0.3% by mass or less is extremely preferable.

(液状媒体)
本実施形態に係る研磨剤における液状媒体としては、特に制限はないが、脱イオン水、超純水等の水が好ましい。液状媒体の含有量は、他の構成成分の含有量を除いた研磨剤の残部でよく、特に限定されない。
(Liquid medium)
The liquid medium in the polishing agent according to the present embodiment is not particularly limited, but water such as deionized water or ultrapure water is preferable. The content of the liquid medium may be the balance of the abrasive excluding the contents of the other constituents, and is not particularly limited.

(添加剤)
本実施形態に係る研磨剤は、添加剤を含有する。ここで、「添加剤」とは、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性;砥粒の分散性、保存安定性等の研磨剤特性などを調整するために、液状媒体及び砥粒以外に研磨剤が含有する物質を指す。添加剤は、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
(Additive)
The polishing agent according to this embodiment contains an additive. Here, the "additive" means polishing properties other than the liquid medium and the abrasive grains in order to adjust the polishing properties such as polishing rate and polishing selectivity; abrasive properties such as dispersibility of abrasive grains and storage stability. Refers to the substance contained in the agent. The additives may be used alone or in combination of two or more.

[第一の添加剤]
本実施形態に係る研磨剤は、第一の添加剤として、トリアジン骨格を有するトリアジン化合物を含有する。第一の添加剤は、窒化珪素の研磨速度を高める効果がある。この効果が得られる理由としては、第一の添加剤が窒化珪素と砥粒との親和性を高めることで研磨速度を高めていると推測される。
[First additive]
The polishing agent according to this embodiment contains a triazine compound having a triazine skeleton as a first additive. The first additive has the effect of increasing the polishing rate of silicon nitride. It is presumed that the reason why this effect is obtained is that the first additive increases the polishing rate by increasing the affinity between silicon nitride and the abrasive grains.

トリアジン化合物としては、1,3,5−トリアジン骨格を有するトリアジン化合物(以下、「1,3,5−トリアジン化合物」という)、1,2,4−トリアジン骨格を有するトリアジン化合物(以下、「1,2,4−トリアジン化合物」という)、1,2,3−トリアジン骨格を有するトリアジン化合物(以下、「1,2,3−トリアジン化合物」という)等が挙げられる。 As the triazine compound, a triazine compound having a 1,3,5-triazine skeleton (hereinafter referred to as "1,3,5-triazine compound"), a triazine compound having a 1,2,4-triazine skeleton (hereinafter referred to as "1 , 2,4-triazine compound"), a triazine compound having a 1,2,3-triazine skeleton (hereinafter referred to as "1,2,3-triazine compound"), and the like.

1,3,5−トリアジン化合物としては、1,3,5−トリアジン、1,3,5−トリアジン誘導体等が挙げられる。1,3,5−トリアジン誘導体としては、1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン(慣用名:メラミン)、2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)エチル]−1,3,5−トリアジン、4,6−ジアミノ−2−ヒドロキシ−1,3,5−トリアジン、6−アミノ−2,4−ジヒドロキシ−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリフルオロ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン、6−フルオロ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン、1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン、N,N−ジメチル−1,3,5−トリアジン−2,4−ジアミン、2,4−ビス(メチルアミノ)−1,3,5−トリアジン、1,3,5−トリアジン−2−アミン、2,4,6−トリメチル−1,3,5−トリアジン、2−アミノ−4,6−ジメチル−1,3,5−トリアジン、N−メチル−1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン、2,4−ジメチル−1,3,5−トリアジン、2−メチルアミノ−1,3,5−トリアジン、2−ジメチルアミノ−1,3,5−トリアジン、2−エチルアミノ−1,3,5−トリアジン、4−(メチルアミノ)−6−メチル−1,3,5−トリアジン−2−アミン、4−メチル−1,3,5−トリアジン−2−アミン、2−エチル−4,6−ジメチル−1,3,5−トリアジン、N−エチル−4−メチル−s−トリアジン−2−アミン、4−エチル−s−トリアジン−2−アミン等が挙げられる。 Examples of the 1,3,5-triazine compound include 1,3,5-triazine and 1,3,5-triazine derivatives. Examples of the 1,3,5-triazine derivative include 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine (conventional name: melamine) and 2,4,6-tris[bis(methoxymethyl)amino]-1. ,3,5-Triazine, 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine, 4,6-diamino-2-hydroxy-1, 3,5-triazine, 6-amino-2,4-dihydroxy-1,3,5-triazine, 2,4,6-trifluoro-1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6-methyl -1,3,5-triazine, 6-fluoro-1,3,5-triazine-2,4-diamine, 1,3,5-triazine-2,4-diamine, N,N-dimethyl-1,3 ,5-Triazine-2,4-diamine, 2,4-bis(methylamino)-1,3,5-triazine, 1,3,5-triazine-2-amine, 2,4,6-trimethyl-1 ,3,5-Triazine, 2-amino-4,6-dimethyl-1,3,5-triazine, N-methyl-1,3,5-triazine-2,4,6-triamine, 2,4-dimethyl -1,3,5-triazine, 2-methylamino-1,3,5-triazine, 2-dimethylamino-1,3,5-triazine, 2-ethylamino-1,3,5-triazine, 4- (Methylamino)-6-methyl-1,3,5-triazin-2-amine, 4-methyl-1,3,5-triazin-2-amine, 2-ethyl-4,6-dimethyl-1,3 , 5-triazine, N-ethyl-4-methyl-s-triazin-2-amine, 4-ethyl-s-triazin-2-amine and the like can be mentioned.

1,2,4−トリアジン化合物としては、1,2,4−トリアジン、1,2,4−トリアジン誘導体等が挙げられる。1,2,4−トリアジン誘導体としては、3−アミノ−5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジン、1,2,4−トリアジン−3−アミン、1,2,4−ベンゾトリアジン、3−メチル−1,2,4−ベンゾトリアジン、3−メチル−1,2,4−トリアジン、5−メチル−1,2,4−トリアジン、6−メチル−1,2,4−トリアジン、3,5−ジメチル−1,2,4−トリアジン、5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジン、3,5,6−トリメチル−1,2,4−トリアジン、6−メチル−1,2,4−トリアジン−3−アミン等が挙げられる。 Examples of the 1,2,4-triazine compound include 1,2,4-triazine and 1,2,4-triazine derivatives. As the 1,2,4-triazine derivative, 3-amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazine, 1,2,4-triazine-3-amine, 1,2,4-benzotriazine, 3-methyl-1,2,4-benzotriazine, 3-methyl-1,2,4-triazine, 5-methyl-1,2,4-triazine, 6-methyl-1,2,4-triazine, 3 ,5-dimethyl-1,2,4-triazine, 5,6-dimethyl-1,2,4-triazine, 3,5,6-trimethyl-1,2,4-triazine, 6-methyl-1,2 , 4-triazin-3-amine and the like.

1,2,3−トリアジン化合物としては、1,2,3−トリアジン、1,2,3−トリアジン誘導体等が挙げられる。1,2,3−トリアジン誘導体としては、4,6−ジメチル−1,2,3−トリアジン、4−メチル−1,2,3−トリアジン、2,5−ジヒドロ−2,4,6−トリメチル−1,2,3−トリアジン、5−メチル−1,2,3−トリアジン、4,5−ジメチル−1,2,3−トリアジン等が挙げられる。 Examples of the 1,2,3-triazine compound include 1,2,3-triazine and 1,2,3-triazine derivatives. Examples of the 1,2,3-triazine derivative include 4,6-dimethyl-1,2,3-triazine, 4-methyl-1,2,3-triazine and 2,5-dihydro-2,4,6-trimethyl. Examples include -1,2,3-triazine, 5-methyl-1,2,3-triazine and 4,5-dimethyl-1,2,3-triazine.

トリアジン化合物は、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。トリアジン化合物は、いずれも窒化珪素の研磨速度を高める効果がある。トリアジン化合物は、トリアジン化合物の種類に応じて、窒化珪素以外の他の被研磨材料の研磨速度を上下させる効果がある。他の被研磨材料としては、絶縁材料(本明細書において「窒化珪素」は絶縁材料に含まれないものとする。)、シリコン材料等が挙げられる。絶縁材料としては、酸化珪素等が挙げられる。シリコン材料としては、ポリシリコン、シリコン等のシリコン類などが挙げられる。 The triazine compounds may be used alone or in combination of two or more. Each of the triazine compounds has an effect of increasing the polishing rate of silicon nitride. The triazine compound has an effect of increasing or decreasing the polishing rate of the material to be polished other than silicon nitride depending on the type of the triazine compound. Examples of other materials to be polished include an insulating material (in this specification, "silicon nitride" is not included in the insulating material), a silicon material, and the like. Examples of the insulating material include silicon oxide. Examples of the silicon material include polysilicon and silicon such as silicon.

窒化珪素の研磨速度を高めつつ、絶縁材料の研磨速度を低くできるトリアジン化合物としては、メラミン、2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)エチル]−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。 Examples of the triazine compound capable of decreasing the polishing rate of the insulating material while increasing the polishing rate of silicon nitride include melamine and 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3. , 5-triazine and the like.

窒化珪素の研磨速度を高めつつ、絶縁材料の研磨速度も高くできるトリアジン化合物としては、2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン、3−アミノ−5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジン等が挙げられる。 Examples of the triazine compound capable of increasing the polishing rate of the insulating material while increasing the polishing rate of silicon nitride include 2,4,6-tris[bis(methoxymethyl)amino]-1,3,5-triazine and 3-amino- 5,6-dimethyl-1,2,4-triazine and the like can be mentioned.

窒化珪素の研磨速度を高めつつ、シリコン材料(ポリシリコン、シリコン等のシリコン類など)の研磨速度を低くできるトリアジン化合物としては、メラミン、2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)エチル]−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。 Examples of triazine compounds that can increase the polishing rate of silicon nitride and decrease the polishing rate of silicon materials (silicon such as polysilicon and silicon) include melamine and 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl -1-Imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine and the like can be mentioned.

トリアジン化合物の含有量の下限は、窒化珪素の更に優れた研磨速度を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、0.03質量%以上が特に好ましく、0.05質量%以上が極めて好ましい。トリアジン化合物の含有量の上限は、特に制限されないが、溶解安定性に優れる観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5.0質量%以下がより好ましく、3.0質量%以下が更に好ましく、2.0質量%以下が特に好ましく、1.0質量%以下が極めて好ましく、0.5質量%以下が非常に好ましく、0.3質量%以下がより一層好ましい。上記観点から、トリアジン化合物の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。 The lower limit of the content of the triazine compound is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, based on the total mass of the polishing agent, from the viewpoint of obtaining a further excellent polishing rate of silicon nitride. 0.01% by mass or more is more preferable, 0.03% by mass or more is particularly preferable, and 0.05% by mass or more is extremely preferable. The upper limit of the content of the triazine compound is not particularly limited, but from the viewpoint of excellent dissolution stability, 10% by mass or less is preferable, 5.0% by mass or less is more preferable, and 3.0% by mass or less is based on the total mass of the abrasive. It is more preferably not more than mass%, particularly preferably not more than 2.0 mass%, very preferably not more than 1.0 mass%, very preferably not more than 0.5 mass%, and even more preferably not more than 0.3 mass%. From the above viewpoint, the content of the triazine compound is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive.

[第二の添加剤]
本実施形態に係る研磨剤は、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性;砥粒の分散性、保存安定性等の研磨剤特性などを調整する目的で、前記第一の添加剤の他に、第二の添加剤を更に含有していてもよい。
[Second additive]
In addition to the first additive, the polishing agent according to the present embodiment is used for the purpose of adjusting polishing characteristics such as polishing rate and polishing selectivity; polishing agent characteristics such as dispersibility of abrasive grains and storage stability. , And may further contain a second additive.

第二の添加剤としては、カルボン酸、アミノ酸等が挙げられる。これらは、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。これらの化合物を用いることにより、砥粒の分散性及び研磨特性のバランスが向上する。なお、アミノ酸はカルボキシル基を有するが、カルボン酸としては、アミノ酸に該当する化合物を除く。また、カルボン酸及びアミノ酸としては、トリアジン骨格を有するカルボン酸及びアミノ酸を除く。 Examples of the second additive include carboxylic acid and amino acid. These may be used alone or in combination of two or more. By using these compounds, the dispersibility of abrasive grains and the balance of polishing characteristics are improved. Although amino acids have a carboxyl group, carboxylic acids exclude compounds corresponding to amino acids. Further, as the carboxylic acid and amino acid, carboxylic acid and amino acid having a triazine skeleton are excluded.

カルボン酸は、pHを安定化させると共に窒化珪素及び絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果がある。カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸等が挙げられる。 The carboxylic acid has the effects of stabilizing the pH and further improving the polishing rate of silicon nitride and the insulating material. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid and lactic acid.

アミノ酸は、前記4価金属元素の水酸化物を含む砥粒の分散性を向上させ、窒化珪素及び絶縁材料の研磨速度を更に向上させる効果がある。アミノ酸としては、アルギニン、リシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、ヒスチジン、プロリン、チロシン、トリプトファン、セリン、トレオニン、グリシン、α−アラニン、β−アラニン、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、ロイシン、バリン、イソロイシン等が挙げられる。 Amino acids have the effects of improving the dispersibility of the abrasive grains containing the hydroxide of the tetravalent metal element and further improving the polishing rate of silicon nitride and the insulating material. The amino acids include arginine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine, glutamine, histidine, proline, tyrosine, tryptophan, serine, threonine, glycine, α-alanine, β-alanine, methionine, cysteine, phenylalanine, leucine, valine, isoleucine. Etc.

第二の添加剤を使用する場合、第二の添加剤の含有量の下限は、砥粒の沈降を抑制しつつ第二の添加剤の添加効果を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上が好ましく、0.003質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましい。第二の添加剤の含有量の上限は、砥粒の沈降を抑制しつつ第二の添加剤の添加効果を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5.0質量%以下がより好ましく、3.0質量%以下が更に好ましい。上記観点から、第二の添加剤の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。 When using the second additive, the lower limit of the content of the second additive, from the viewpoint of obtaining the effect of addition of the second additive while suppressing the sedimentation of the abrasive grains, based on the total mass of the abrasive Is preferably 0.001 mass% or more, more preferably 0.003 mass% or more, still more preferably 0.005 mass% or more. The upper limit of the content of the second additive is preferably 10% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of obtaining the effect of adding the second additive while suppressing the sedimentation of the abrasive grains. 0 mass% or less is more preferable, and 3.0 mass% or less is still more preferable. From the above viewpoint, the content of the second additive is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive.

[水溶性高分子]
本実施形態に係る研磨剤は、平坦性、面内均一性、酸化珪素に対する窒化珪素の研磨選択性(窒化珪素の研磨速度/酸化珪素の研磨速度)、ポリシリコンに対する窒化珪素の研磨選択性(窒化珪素の研磨速度/ポリシリコンの研磨速度)等の研磨特性を調整する目的で、水溶性高分子を含有していてもよい。ここで、「水溶性高分子」とは、25℃において水100gに対して0.1g以上溶解する高分子として定義する。なお、第一の添加剤に該当する高分子は「水溶性高分子」に含まれないものとする。
[Water-soluble polymer]
The polishing agent according to the present embodiment has flatness, in-plane uniformity, polishing selectivity of silicon nitride with respect to silicon oxide (polishing rate of silicon nitride/polishing rate of silicon oxide), polishing selectivity of silicon nitride with respect to polysilicon ( A water-soluble polymer may be contained for the purpose of adjusting polishing characteristics such as polishing rate of silicon nitride/polishing rate of polysilicon). Here, the "water-soluble polymer" is defined as a polymer that dissolves in 0.1 g or more in 100 g of water at 25°C. The polymer corresponding to the first additive is not included in the "water-soluble polymer".

水溶性高分子としては、特に制限はなく、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン、グアーガム、デキストリン、シクロデキストリン、プルラン等の多糖類;ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマ;ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体等のグリセリン系ポリマなどが挙げられる。水溶性高分子は、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。 The water-soluble polymer is not particularly limited, and polysaccharides such as alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, curdlan, guar gum, dextrin, cyclodextrin and pullulan; polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrolein and other vinyl-based polymers Polymers: glycerin-based polymers such as polyglycerin and polyglycerin derivatives can be mentioned. The water-soluble polymer may be used alone or in combination of two or more.

水溶性高分子を使用する場合、水溶性高分子の含有量の下限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として0.0001質量%以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましい。水溶性高分子の含有量の上限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果を得る観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下が更に好ましく、0.5質量%以下が特に好ましい。上記の観点から、水溶性高分子の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.0001質量%以上5.0質量%以下がより好ましい。 In the case of using a water-soluble polymer, the lower limit of the content of the water-soluble polymer is from the viewpoint of obtaining the effect of adding the water-soluble polymer while suppressing the settling of abrasive grains, based on the total mass of the abrasive. 0001 mass% or more is preferable, 0.001 mass% or more is more preferable, and 0.01 mass% or more is still more preferable. The upper limit of the content of the water-soluble polymer is preferably 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive, and 5.0% by mass, from the viewpoint of obtaining the effect of adding the water-soluble polymer while suppressing the sedimentation of the abrasive grains. % Or less is more preferable, 1.0% by mass or less is further preferable, and 0.5% by mass or less is particularly preferable. From the above viewpoint, the content of the water-soluble polymer is more preferably 0.0001% by mass or more and 5.0% by mass or less based on the total mass of the abrasive.

[その他の添加剤]
本実施形態に係る研磨剤は、研磨特性を調整する目的で、前記第一の添加剤、前記第二の添加剤及び水溶性高分子の他に、その他の添加剤を更に含有していてもよい。その他の添加剤としては、酸化剤(例えば過酸化水素)、並びに、後述するpH調整剤及び緩衝剤等が挙げられる。これらは、一種類を単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
[Other additives]
The abrasive according to the present embodiment may further contain other additives in addition to the first additive, the second additive and the water-soluble polymer for the purpose of adjusting polishing characteristics. Good. Examples of other additives include an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide), and a pH adjusting agent and a buffering agent described later. These may be used alone or in combination of two or more.

(研磨剤の特性)
本実施形態に係る研磨剤のpHの下限は、窒化珪素及び絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、3.0以上が好ましく、3.5以上がより好ましく、4.0以上が更に好ましく、4.5以上が特に好ましい。研磨剤のpHの上限は、窒化珪素及び絶縁材料の研磨速度を更に向上させる観点から、9.0以下が好ましく、8.5以下がより好ましく、8.0以下が更に好ましく、7.5以下が特に好ましい。上記の観点から、研磨剤のpHは、3.0以上9.0以下がより好ましい。pHは液温25℃におけるpHと定義する。
(Characteristics of abrasives)
From the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride and the insulating material, the lower limit of the pH of the polishing agent according to the present embodiment is preferably 3.0 or more, more preferably 3.5 or more, still more preferably 4.0 or more. , 4.5 or higher is particularly preferable. The upper limit of the pH of the polishing agent is preferably 9.0 or less, more preferably 8.5 or less, still more preferably 8.0 or less, and 7.5 or less from the viewpoint of further improving the polishing rate of silicon nitride and the insulating material. Is particularly preferable. From the above viewpoint, the pH of the polishing agent is more preferably 3.0 or more and 9.0 or less. The pH is defined as the pH at a liquid temperature of 25°C.

研磨剤のpHは、無機酸、有機酸等の酸成分;アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、イミダゾール、2−メチルイミダゾール等のアルカリ成分などによって調整できる。また、pHを安定化させるため、緩衝液を添加してもよい。このような緩衝液としては、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。 The pH of the polishing agent can be adjusted with acid components such as inorganic acids and organic acids; alkali components such as ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), imidazole and 2-methylimidazole. In addition, a buffer solution may be added to stabilize the pH. Examples of such buffer solution include acetate buffer solution and phthalate buffer solution.

本実施形態に係る研磨剤のpHは、pHメータ(例えば、電気化学計器株式会社製の型番PHL−40)で測定できる。具体的には例えば、フタル酸塩pH緩衝液(pH4.01)と中性リン酸塩pH緩衝液(pH6.86)とを標準緩衝液として用いてpHメータを2点校正した後、pHメータの電極を研磨剤に入れて、2min以上経過して安定した後の値を測定する。このとき、標準緩衝液及び研磨剤の液温は共に25℃とする。 The pH of the polishing slurry according to this embodiment can be measured with a pH meter (for example, model number PHL-40 manufactured by Electrochemical Instruments Co., Ltd.). Specifically, for example, a phthalate pH buffer (pH 4.01) and a neutral phosphate pH buffer (pH 6.86) are used as standard buffers to calibrate the pH meter at two points, and then the pH meter is calibrated. The electrode is put in an abrasive and the value is measured after 2 minutes or more has been stabilized and then measured. At this time, both the standard buffer solution and the polishing agent have a liquid temperature of 25°C.

本実施形態に係る研磨剤は、砥粒、第一の添加剤及び液状媒体を少なくとも含む一液式研磨剤として保存してもよく、スラリ(第一の液)と添加液(第二の液)とを混合して前記研磨剤となるように前記研磨剤の構成成分をスラリと添加液とに分けた二液式の研磨剤セット(例えばCMP用研磨剤セット)として保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒及び液状媒体を少なくとも含む。添加液は、例えば、第一の添加剤及び液状媒体を少なくとも含む。第一の添加剤、第二の添加剤、水溶性高分子及び緩衝液は、スラリ及び添加液のうち添加液に含まれることが好ましい。なお、前記研磨剤の構成成分は、三液以上に分けた研磨剤セットとして保存してもよい。 The abrasive according to the present embodiment may be stored as a one-liquid type abrasive containing at least abrasive grains, a first additive, and a liquid medium, and a slurry (first liquid) and an additive liquid (second liquid). ) May be mixed and stored as a two-component type polishing agent set (for example, CMP polishing agent set) in which the constituents of the polishing agent are divided into a slurry and an additive liquid so as to form the polishing agent. The slurry contains, for example, at least abrasive grains and a liquid medium. The additive liquid contains, for example, at least a first additive and a liquid medium. The first additive, the second additive, the water-soluble polymer, and the buffer solution are preferably contained in the additive solution among the slurry and the additive solution. The constituents of the abrasive may be stored as an abrasive set divided into three or more liquids.

前記研磨剤セットにおいては、研磨直前又は研磨時に、スラリ及び添加液が混合されて研磨剤が調製される。また、一液式研磨剤は、液状媒体の含有量を減じた研磨剤用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に液状媒体で希釈して用いられてもよい。二液式の研磨剤セットは、液状媒体の含有量を減じたスラリ用貯蔵液及び添加液用貯蔵液として保存されると共に、研磨時に液状媒体で希釈して用いられてもよい。 In the polishing agent set, a slurry and an additive solution are mixed immediately before or during polishing to prepare a polishing agent. Further, the one-liquid type polishing agent may be stored as a storage solution for polishing agent in which the content of the liquid medium is reduced, and may be used by diluting with the liquid medium during polishing. The two-liquid type polishing agent set may be stored as a slurry storage liquid and an additive liquid storage liquid in which the content of the liquid medium is reduced, and may be used by diluting with the liquid medium during polishing.

一液式研磨剤を用いて研磨する場合、研磨定盤上への研磨剤の供給方法としては、研磨剤を直接送液して供給する方法;研磨剤用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法;あらかじめ研磨剤用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法等を用いることができる。 In the case of polishing using a one-liquid type polishing agent, the method of supplying the polishing agent onto the polishing surface plate is a method of directly feeding and supplying the polishing agent; a storage liquid for polishing agent and a liquid medium are provided in separate pipes. It is possible to use a method in which the liquid is fed in, and these are combined, mixed and supplied; a method in which the storage liquid for abrasive and the liquid medium are mixed and supplied in advance.

スラリと添加液とに分けた二液式の研磨剤セットとして保存する場合、これら二液の配合を任意に変えることにより研磨速度を調整できる。研磨剤セットを用いて研磨する場合、研磨定盤上への研磨剤の供給方法としては、例えば、下記に示す方法が挙げられる。例えば、スラリと添加液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流、混合させて供給する方法;スラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法;あらかじめスラリ及び添加液を混合しておき供給する方法;あらかじめスラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び液状媒体を混合しておき供給する方法を用いることができる。また、前記研磨剤セットにおけるスラリと添加液とをそれぞれ研磨定盤上へ供給する方法を用いることもできる。この場合、研磨定盤上においてスラリ及び添加液が混合されて得られる研磨剤を用いて被研磨面が研磨される。 When the slurry is stored as a two-component type abrasive set divided into a slurry and an additive liquid, the polishing rate can be adjusted by arbitrarily changing the composition of these two liquids. When polishing is performed using an abrasive set, examples of the method for supplying the abrasive onto the polishing platen include the following methods. For example, a method in which a slurry and an additive liquid are sent through separate pipes, and these pipes are joined, mixed and supplied; a slurry storage liquid, an additive liquid storage liquid and a liquid medium are sent through separate pipes. , A method of merging, mixing and supplying these; a method of previously mixing and supplying the slurry and the additive liquid; a method of previously mixing and supplying the slurry storage liquid, the additive liquid storage liquid and the liquid medium be able to. It is also possible to use a method in which the slurry and the additive liquid in the above-mentioned polishing agent set are respectively supplied onto the polishing platen. In this case, the surface to be polished is polished using the polishing agent obtained by mixing the slurry and the additive liquid on the polishing platen.

<基体の研磨方法>
本実施形態に係る基体の研磨方法は、前記一液式研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備えていてもよく、前記研磨剤セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備えていてもよい。
<Substrate polishing method>
The method for polishing a substrate according to the present embodiment may include a polishing step of polishing the surface to be polished of the substrate using the one-liquid type polishing agent, and mixing the slurry and the additive liquid in the polishing agent set. A polishing step of polishing the surface to be polished of the substrate using the polishing agent obtained as described above may be provided.

本実施形態に係る基体の研磨方法において、被研磨面は、例えば窒化珪素を含む。研磨工程は、前記一液式研磨剤、又は、前記研磨剤セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨剤を用いて、窒化珪素と他の被研磨材料とを含む被研磨面において特定の被研磨材料(例えば窒化珪素)を選択的に研磨する研磨工程であってもよい。この場合、基体は、例えば、窒化珪素を含む部材と、他の被研磨材料を含む部材とを有していてもよい。他の被研磨材料としては、絶縁材料(本明細書において「窒化珪素」は絶縁材料に含まれないものとする。)、シリコン材料等が挙げられる。絶縁材料としては、酸化珪素等が挙げられる。シリコン材料としては、ポリシリコン、シリコン等のシリコン類などが挙げられる。 In the method for polishing a substrate according to this embodiment, the surface to be polished contains, for example, silicon nitride. In the polishing step, the one-liquid type polishing agent or the polishing agent obtained by mixing the slurry and the additive liquid in the polishing agent set is used to polish the surface to be polished containing silicon nitride and another polishing target material. It may be a polishing step of selectively polishing a specific material to be polished (eg, silicon nitride). In this case, the base may have, for example, a member containing silicon nitride and a member containing another material to be polished. Examples of other materials to be polished include an insulating material (in this specification, "silicon nitride" is not included in the insulating material), a silicon material, and the like. Examples of the insulating material include silicon oxide. Examples of the silicon material include polysilicon and silicon such as silicon.

窒化珪素の研磨速度は、75nm/min以上が好ましく、100nm/min以上がより好ましく、120nm/min以上が更に好ましく、130nm/min以上が特に好ましい。研磨速度が75nm/min以上であることにより、デバイス製造におけるスループット向上に大きく貢献できる。 The polishing rate of silicon nitride is preferably 75 nm/min or more, more preferably 100 nm/min or more, further preferably 120 nm/min or more, particularly preferably 130 nm/min or more. When the polishing rate is 75 nm/min or more, it can greatly contribute to improvement in throughput in device manufacturing.

研磨工程では、例えば、被研磨材料(窒化珪素、及び/又は、窒化珪素以外の被研磨材料)を有する基体の当該被研磨材料を研磨定盤の研磨パッド(研磨布)に押圧した状態で、前記研磨剤を被研磨材料と研磨パッドとの間に供給し、基体と研磨定盤とを相対的に動かして被研磨材料を研磨する。研磨工程では、例えば、被研磨材料の少なくとも一部を研磨により除去する。被研磨材料は、例えば膜状(被研磨膜)であってもよい。 In the polishing step, for example, in a state where the material to be polished of the substrate having the material to be polished (silicon nitride and/or material to be polished other than silicon nitride) is pressed against the polishing pad (polishing cloth) of the polishing platen, The polishing agent is supplied between the material to be polished and the polishing pad, and the substrate and the polishing platen are relatively moved to polish the material to be polished. In the polishing step, for example, at least a part of the material to be polished is removed by polishing. The material to be polished may be in the form of a film (film to be polished), for example.

研磨対象である基体としては、基板等が挙げられる。基体としては、半導体素子製造に係る基板(例えば、STIパターン、ゲートパターン、配線パターン等が形成された半導体基板)上に被研磨材料が形成された基体などが挙げられる。 Examples of the substrate to be polished include a substrate and the like. Examples of the base include a base on which a material to be polished is formed on a substrate (for example, a semiconductor substrate on which an STI pattern, a gate pattern, a wiring pattern, etc. are formed) related to semiconductor device manufacturing.

本実施形態に係る基体の研磨方法の具体例について、図面を用いて詳細に説明する。 A specific example of the method for polishing a substrate according to this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図2は、High−kメタルゲート製造工程の一部を示す断面模式図である。まず、図2(a)に示す基板100aを用意する。基板100aでは、シリコン基板1の上に、ポリシリコン等のダミーゲート材料2からなる凸部が間隔をおいて設けられている。ダミーゲート材料2から構成される凹凸形状に追従するように窒化珪素のキャップ材料3が設けられている。凹部を埋め込み、かつ、キャップ材料3全体が覆われるように酸化珪素等の絶縁材料(例えば絶縁膜)4が設けられている。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the high-k metal gate manufacturing process. First, the substrate 100a shown in FIG. 2A is prepared. In the substrate 100a, convex portions made of a dummy gate material 2 such as polysilicon are provided on the silicon substrate 1 at intervals. A cap material 3 of silicon nitride is provided so as to follow the uneven shape formed of the dummy gate material 2. An insulating material (for example, an insulating film) 4 such as silicon oxide is provided so as to fill the recess and cover the entire cap material 3.

次に、絶縁材料を除去可能であり、かつ、窒化珪素の研磨速度の小さい公知のCMP用研磨剤を用いて基板100aを研磨する。これにより、絶縁材料4の表層部を除去して凸部のキャップ材料3を露出させることにより、図2(b)に示す基板100bを得る。 Next, the substrate 100a is polished using a known CMP polishing agent that can remove the insulating material and has a low polishing rate for silicon nitride. As a result, the surface layer portion of the insulating material 4 is removed to expose the cap material 3 of the convex portion, thereby obtaining the substrate 100b shown in FIG. 2B.

続いて、本実施形態に係る研磨剤を用いて凸部のキャップ材料3を除去し、ダミーゲート材料2が露出した段階で研磨を停止することにより、図2(c)に示す基板100cを得る。ここで用いる研磨剤としては、窒化珪素に対して高い研磨速度を有し、かつ、ポリシリコン等のダミーゲート材料に対して低い研磨速度を示す研磨剤を用いることが好ましい。 Subsequently, the cap material 3 of the convex portion is removed by using the polishing agent according to the present embodiment, and the polishing is stopped when the dummy gate material 2 is exposed to obtain the substrate 100c shown in FIG. 2C. .. As the polishing agent used here, it is preferable to use a polishing agent having a high polishing rate for silicon nitride and a low polishing rate for a dummy gate material such as polysilicon.

図3は、Fin−FETと呼ばれるマルチゲート素子の製造工程の一部を示す断面模式図である。図3(a)に示すように、所定の形状に加工されたシリコン基板11と、酸化珪素等の絶縁材料12と、窒化珪素のハードマスク13とを有する基板110aを用意する。ハードマスク13は、シリコン基板11上に設けられている。絶縁材料12は、シリコン基板11及びハードマスク13を覆うように設けられている。 FIG. 3 is a schematic sectional view showing a part of a manufacturing process of a multi-gate element called Fin-FET. As shown in FIG. 3A, a substrate 110a having a silicon substrate 11 processed into a predetermined shape, an insulating material 12 such as silicon oxide, and a hard mask 13 of silicon nitride is prepared. The hard mask 13 is provided on the silicon substrate 11. The insulating material 12 is provided so as to cover the silicon substrate 11 and the hard mask 13.

次に、絶縁材料を除去可能であり、かつ、窒化珪素の研磨速度の小さい公知のCMP用研磨剤を用いて基板110aを研磨する。これにより、絶縁材料12の表層部を除去してハードマスク13を露出させることにより、図3(b)に示す基板110bを得る。 Next, the substrate 110a is polished using a known CMP polishing agent that can remove the insulating material and has a low polishing rate for silicon nitride. As a result, the surface layer portion of the insulating material 12 is removed to expose the hard mask 13 to obtain the substrate 110b shown in FIG. 3B.

続いて、本実施形態に係る研磨剤を用いてハードマスク13を除去し、シリコン基板11が露出した段階で研磨を停止することにより、図3(c)に示す基板110cを得る。ここで用いる研磨剤としては、窒化珪素に対して高い研磨速度を有し、かつ、酸化珪素等の絶縁材料に対して低い研磨速度を示す研磨剤を用いることが好ましい。 Subsequently, the hard mask 13 is removed using the polishing agent according to the present embodiment, and polishing is stopped when the silicon substrate 11 is exposed to obtain a substrate 110c shown in FIG. 3C. As the polishing agent used here, it is preferable to use a polishing agent having a high polishing rate for silicon nitride and a low polishing rate for an insulating material such as silicon oxide.

図4は、トランジスタにおけるゲート構造の製造工程の一部を示す断面模式図である。図4(a)に示すように、所定の形状に加工されたシリコン基板21と、酸化珪素等の絶縁材料22と、窒化珪素のキャップ材料23と、ポリシリコン等のダミーゲート材料24とを有する基板120aを用意する。絶縁材料22及びダミーゲート材料24は、シリコン基板21上に設けられている。キャップ材料23は、シリコン基板21、絶縁材料22及びダミーゲート材料24を覆うように設けられている。 FIG. 4 is a schematic sectional view showing a part of the manufacturing process of the gate structure in the transistor. As shown in FIG. 4A, it has a silicon substrate 21 processed into a predetermined shape, an insulating material 22 such as silicon oxide, a cap material 23 of silicon nitride, and a dummy gate material 24 such as polysilicon. A substrate 120a is prepared. The insulating material 22 and the dummy gate material 24 are provided on the silicon substrate 21. The cap material 23 is provided so as to cover the silicon substrate 21, the insulating material 22, and the dummy gate material 24.

次に、本実施形態に係る研磨剤を用いてキャップ材料23の表層部を除去し、絶縁材料22が露出した段階で研磨を停止することにより、図4(b)に示す基板120bを得る。ここで用いる研磨剤としては、窒化珪素に対して高い研磨速度を有し、かつ、酸化珪素等の絶縁材料に対して低い研磨速度を示す研磨剤を用いることが好ましい。 Next, the surface layer portion of the cap material 23 is removed using the polishing agent according to the present embodiment, and polishing is stopped when the insulating material 22 is exposed to obtain the substrate 120b shown in FIG. 4B. As the polishing agent used here, it is preferable to use a polishing agent having a high polishing rate for silicon nitride and a low polishing rate for an insulating material such as silicon oxide.

以下、本実施形態に係る基体(半導体基板等)の研磨方法を更に説明する。本実施形態に係る研磨方法において、研磨装置としては、被研磨面を有する基体(半導体基板等)を保持可能なホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置を使用できる。ホルダー及び研磨定盤のそれぞれには、例えば、回転数が変更可能なモータ等が取り付けてある。研磨装置としては、APPLIED MATERIALS社製の研磨装置(商品名:Mirra−3400、Reflexion LK)、株式会社荏原製作所製の研磨装置(商品名:F REX−300)等が挙げられる。 Hereinafter, the method for polishing the substrate (semiconductor substrate or the like) according to this embodiment will be further described. In the polishing method according to the present embodiment, as a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a holder capable of holding a substrate (semiconductor substrate or the like) having a surface to be polished and a polishing surface plate to which a polishing pad can be attached Can be used. Each of the holder and the polishing platen is provided with, for example, a motor whose rotation speed can be changed. Examples of the polishing device include a polishing device manufactured by APPLIED MATERIALS (trade name: Mirara-3400, Reflexion LK), a polishing device manufactured by EBARA CORPORATION (trade name: FREX-300), and the like.

研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡体、非発泡体等が使用できる。研磨パッドの材質としては、ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、アクリル−エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ4−メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド(例えば、ナイロン(商標名)及びアラミド)、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂が使用できる。研磨パッドの材質としては、特に、研磨速度及び平坦性に更に優れる観点から、発泡ポリウレタン及び非発泡ポリウレタンが好ましい。研磨パッドには、研磨剤がたまるような溝加工が施されていてもよい。 As the polishing pad, general non-woven fabric, foam, non-foam or the like can be used. Materials for the polishing pad include polyurethane, acryl, polyester, acryl-ester copolymer, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, poly-4-methylpentene, cellulose, cellulose ester, polyamide (for example, nylon (trademark) and Resins such as aramid), polyimide, polyimide amide, polysiloxane copolymer, oxirane compound, phenol resin, polystyrene, polycarbonate, and epoxy resin can be used. As the material of the polishing pad, foamed polyurethane and non-foamed polyurethane are preferable from the viewpoint of further excellent polishing rate and flatness. The polishing pad may be grooved so that the polishing agent may accumulate.

研磨条件に制限はないが、研磨定盤の回転速度は、基体が飛び出さないように200min−1以下が好ましく、基体にかける研磨圧力(加工荷重)は、研磨傷が発生することを充分に抑制し易い観点から、100kPa以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等で連続的に研磨剤を研磨パッドに供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。 Although the polishing conditions are not limited, the rotation speed of the polishing platen is preferably 200 min −1 or less so that the substrate does not jump out, and the polishing pressure (processing load) applied to the substrate is sufficient to cause polishing scratches. From the viewpoint of easy suppression, 100 kPa or less is preferable. During polishing, it is preferable to continuously supply the polishing agent to the polishing pad with a pump or the like. Although the supply amount is not limited, it is preferable that the surface of the polishing pad is always covered with the abrasive.

研磨終了後の基体は、流水中でよく洗浄して、基体に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を用いてもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを用いてもよい。また、洗浄後は、基体に付着した水滴を、スピンドライヤ等を用いて払い落としてから基体を乾燥させることが好ましい。 It is preferable that the substrate after polishing is thoroughly washed in running water to remove particles attached to the substrate. For cleaning, dilute hydrofluoric acid or aqueous ammonia may be used in addition to pure water, and a brush may be used to enhance cleaning efficiency. After washing, it is preferable to dry off the substrate after removing water droplets attached to the substrate using a spin dryer or the like.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<4価金属元素の水酸化物の合成>
7.603Lの水を容器に入れた後、濃度50質量%の硝酸セリウムアンモニウム水溶液(化学式:Ce(NH(NO、式量:548.2g/mol、日本化学産業株式会社製、商品名50%CAN液)を0.715L加えて混合した。その後、液温を40℃に調整して金属塩水溶液(金属塩濃度:0.114mol/L)を得た。
<Synthesis of hydroxide of tetravalent metal element>
After putting 7.603 L of water in a container, a cerium ammonium nitrate aqueous solution having a concentration of 50% by mass (chemical formula: Ce(NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 , formula weight: 548.2 g/mol, Nippon Kagaku Sangyo Co., Ltd. (Manufactured under the trade name of 50% CAN solution) (0.715 L) was added and mixed. Then, the liquid temperature was adjusted to 40° C. to obtain an aqueous metal salt solution (metal salt concentration: 0.114 mol/L).

次に、イミダゾールを水に溶解させて濃度0.7mol/Lの水溶液を4.566L用意した後、液温を40℃に調整してアルカリ液を得た。 Next, imidazole was dissolved in water to prepare 4.566 L of an aqueous solution having a concentration of 0.7 mol/L, and then the liquid temperature was adjusted to 40° C. to obtain an alkaline liquid.

前記金属塩水溶液の入った容器を、水を張った水槽に入れた。外部循環装置クールニクスサーキュレータ(東京理化器械株式会社(EYELA)製、商品名クーリングサーモポンプ CTP101)を用いて、水槽の水温を40℃に調整した。水温を40℃に保持しつつ、撹拌速度400min−1で金属塩水溶液を撹拌しながら、前記アルカリ液を混合速度8.5×10−6/min(8.5mL/min)で容器内に加え、4価セリウムの水酸化物を含む砥粒を含有するスラリ前駆体1を得た。スラリ前駆体1のpHは2.2であった。なお、羽根部全長5cmの3枚羽根ピッチパドルを用いて金属塩水溶液を撹拌した。 The container containing the metal salt aqueous solution was placed in a water tank filled with water. The water temperature of the water tank was adjusted to 40° C. using an external circulation device Coolnix circulator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd. (EYELA), product name Cooling Thermo Pump CTP101). While maintaining the water temperature at 40° C., while stirring the metal salt aqueous solution at a stirring rate of 400 min −1 , the alkaline liquid was mixed in a container at a mixing rate of 8.5×10 −6 m 3 / min (8.5 mL/min). In addition to the above, a slurry precursor 1 containing abrasive grains containing a hydroxide of tetravalent cerium was obtained. The pH of the slurry precursor 1 was 2.2. The aqueous metal salt solution was stirred using a 3-blade pitch paddle having a blade length of 5 cm.

分画分子量50000の中空糸フィルタを用いて、得られたスラリ前駆体1を循環させながら限外ろ過して、導電率が50mS/m以下になるまでイオン分を除去することにより、スラリ前駆体2を得た。前記限外ろ過は、液面センサを用いて、スラリ前駆体1の入ったタンクの水位を一定にするように水を添加しながら行った。得られたスラリ前駆体2を適量とり、乾燥前後の質量を量ることにより、スラリ前駆体2の不揮発分含量(4価セリウムの水酸化物を含む砥粒の含量)を算出した。なお、この段階で不揮発分含量が1.0質量%未満であった場合には、水を添加せずに限外ろ過を更に行うことにより、1.1質量%を超える程度に濃縮した。最後に、適量の水を追加し、セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液(砥粒の含有量:1.0質量%)を調製した。 The slurry precursor 1 is subjected to ultrafiltration using a hollow fiber filter having a molecular weight cut-off of 50,000 to circulate the slurry precursor 1 to remove an ionic component until the conductivity becomes 50 mS/m or less, thereby obtaining a slurry precursor. Got 2. The ultrafiltration was performed using a liquid level sensor while adding water so that the water level in the tank containing the slurry precursor 1 was kept constant. An appropriate amount of the obtained slurry precursor 2 was taken and the mass before and after drying was measured to calculate the nonvolatile content of the slurry precursor 2 (content of abrasive grains containing hydroxide of tetravalent cerium). In addition, when the nonvolatile content was less than 1.0 mass% at this stage, ultrafiltration was further performed without adding water to concentrate to a level exceeding 1.1 mass %. Finally, an appropriate amount of water was added to prepare a storage solution for cerium hydroxide slurry (abrasive grain content: 1.0% by mass).

<平均粒径の測定>
セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液を適量採取し、砥粒の含有量が0.2質量%となるように水で希釈して測定サンプル(水分散液)を得た。測定サンプルを1cm角のセルに約4mL入れ、ベックマンコールター社製の装置名:N5内にセルを設置した。分散媒の屈折率を1.33、粘度を0.887mPa・sに設定し、25℃において測定を行い、表示された平均粒径値を平均二次粒径とした。結果は21nmであった。
<Measurement of average particle size>
An appropriate amount of a storage liquid for cerium hydroxide slurry was sampled and diluted with water so that the content of the abrasive grains was 0.2% by mass to obtain a measurement sample (water dispersion liquid). About 4 mL of the measurement sample was placed in a 1 cm square cell, and the cell was installed in a device name: N5 manufactured by Beckman Coulter. The dispersion medium was set to have a refractive index of 1.33 and a viscosity of 0.887 mPa·s, the measurement was carried out at 25° C., and the displayed average particle size was taken as the average secondary particle size. The result was 21 nm.

<吸光度及び光透過率の測定>
セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液(砥粒の含有量:1.0質量%)を適量採取し、砥粒の含有量が0.0065質量%(65ppm)となるように水で希釈して測定サンプル(水分散液)を得た。測定サンプルを1cm角のセルに約4mL入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計(装置名:U3310)内にセルを設置した。波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、波長290nmの光に対する吸光度と、波長450〜600nmの光に対する吸光度とを測定した。波長290nmの光に対する吸光度は、1.248であった。波長450〜600nmの光に対する吸光度は、0.010以下であった。
<Measurement of absorbance and light transmittance>
Measure an appropriate amount of a storage liquid for cerium hydroxide slurry (abrasive grain content: 1.0% by mass) and dilute it with water so that the abrasive grain content will be 0.0065% by mass (65 ppm). A sample (aqueous dispersion) was obtained. About 4 mL of the measurement sample was put in a 1 cm square cell, and the cell was installed in a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. The absorbance was measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance with respect to the light with a wavelength of 290 nm and the absorbance with respect to the light with a wavelength of 450 to 600 nm were measured. The absorbance for light having a wavelength of 290 nm was 1.248. The absorbance for light having a wavelength of 450 to 600 nm was 0.010 or less.

セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液(砥粒の含有量:1.0質量%)を1cm角のセルに約4mL入れ、株式会社日立製作所製の分光光度計(装置名:U3310)内にセルを設置した。波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、波長400nmの光に対する吸光度と、波長500nmの光に対する光透過率とを測定した。波長400nmの光に対する吸光度は、1.436であった。波長500nmの光に対する光透過率は、99%/cmであった。 About 4 mL of a storage solution for cerium hydroxide slurry (content of abrasive grains: 1.0% by mass) was put into a 1 cm square cell, and the cell was placed in a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. installed. The absorbance was measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance for light having a wavelength of 400 nm and the light transmittance for light having a wavelength of 500 nm were measured. The absorbance for light having a wavelength of 400 nm was 1.436. The light transmittance for light with a wavelength of 500 nm was 99%/cm.

<上澄み液の不揮発分含量の測定>
セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液(砥粒の含有量:1.0質量%)を日立工機株式会社製の超遠心分離機(装置名:70P−72)に付属の遠沈管(チューブ)に充填し、前記超遠心分離機を用いて回転数50000min−1で50分間遠心分離した。前記超遠心分離機において、チューブ角は26°、最小半径Rminは3.53cm、最大半径Rmaxは7.83cm、平均半径Ravは5.68cmであった。平均半径Ravから計算される遠心加速度は、158756G≒1.59×10Gであった。遠心分離後の遠沈管から上澄み液を5.0gとり、アルミシャーレに入れて150℃で1時間乾燥させた。乾燥前後の質量を量ることにより、上澄み液に含まれる不揮発分含量(4価セリウムの水酸化物を含む砥粒の含量)を算出したところ、764ppmであった。
<Measurement of the nonvolatile content of the supernatant>
The cerium hydroxide slurry storage solution (abrasive grain content: 1.0% by mass) was placed in a centrifuge tube (tube) attached to the Hitachi Koki ultracentrifuge (apparatus name: 70P-72). It was filled and centrifuged for 50 minutes at a rotation speed of 50,000 min −1 using the ultracentrifuge. In the ultracentrifuge, the tube angle was 26°, the minimum radius R min was 3.53 cm, the maximum radius R max was 7.83 cm, and the average radius R av was 5.68 cm. The centrifugal acceleration calculated from the average radius R av was 158756 G≈1.59×10 5 G. After centrifugation, 5.0 g of the supernatant was taken from the centrifuge tube, placed in an aluminum petri dish, and dried at 150° C. for 1 hour. The non-volatile content (content of abrasive grains containing hydroxide of tetravalent cerium) in the supernatant was calculated by measuring the mass before and after drying, and it was 764 ppm.

<CMP用研磨剤の調製>
[実施例1]
1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン(以下、「メラミン」という。)[東京化成工業株式会社製]0.2質量%、酢酸0.06質量%及び水99.74質量%を含有する添加液用貯蔵液500gと、セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液100gと、水400gとを混合することにより、表1に記載される組成のCMP用研磨剤(1000g)を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、メラミンを0.1質量%、酢酸を0.03質量%含有する。
<Preparation of CMP Abrasive>
[Example 1]
1,3,5-triazine-2,4,6-triamine (hereinafter referred to as "melamine") [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] 0.2% by mass, acetic acid 0.06% by mass and water 99.74% by mass. % Of the additive-containing stock solution, 100 g of the cerium hydroxide slurry stock solution, and 400 g of water were mixed to prepare a CMP abrasive (1000 g) having the composition shown in Table 1. .. The CMP abrasive contains 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide, 0.1% by mass of melamine, and 0.03% by mass of acetic acid.

[実施例2]
メラミンを2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジンに変更したこと、及び、添加液用貯蔵液における酢酸0.06質量%をイミダゾール0.004質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジンを0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Example 2]
The melamine was changed to 2,4,6-tris[bis(methoxymethyl)amino]-1,3,5-triazine, and 0.06% by mass of acetic acid in the stock solution for additive liquid was added to 0.004% by mass of imidazole. An abrasive for CMP having the composition shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content was changed to %. The abrasive for CMP is 0.1 mass% of abrasive grains containing cerium hydroxide and 0.1 mass% of 2,4,6-tris[bis(methoxymethyl)amino]-1,3,5-triazine. %, and 0.002 mass% of imidazole.

[実施例3]
メラミンを2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)エチル]−1,3,5−トリアジンに変更したこと以外は実施例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾイル)エチル]−1,3,5−トリアジンを0.1質量%、酢酸を0.03質量%含有する。
[Example 3]
As shown in Table 1, in the same manner as in Example 1 except that melamine was changed to 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-1,3,5-triazine. A polishing agent for CMP having the above composition was prepared. The abrasive for CMP is 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide, 2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazoyl)ethyl]-1,3,5. -Containing 0.1% by weight of triazine and 0.03% by weight of acetic acid.

[実施例4]
メラミンを3−アミノ−5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジンに変更したこと、及び、添加液用貯蔵液における酢酸0.06質量%をイミダゾール0.004質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、3−アミノ−5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジンを0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Example 4]
Other than changing melamine to 3-amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazine and changing 0.06% by mass of acetic acid in the stock solution for additive liquid to 0.004% by mass of imidazole. In the same manner as in Example 1, a CMP abrasive having the composition shown in Table 1 was prepared. The polishing agent for CMP contained 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide, 0.1% by mass of 3-amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazine, and 0.1% by mass of imidazole. 002 mass% is contained.

[比較例1]
イミダゾール0.004質量%、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)0.2質量%及び水99.796質量%を含有する添加液用貯蔵液500gと、セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液100gと、水400gとを混合することにより、表1に記載される組成のCMP用研磨剤(1000g)を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)を0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Comparative Example 1]
500 g of a storage solution for an additive solution containing 0.004% by mass of imidazole, 0.2% by mass of tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate and 99.796% by mass of water, and 100 g of a storage solution for a cerium hydroxide slurry, An abrasive (1000 g) for CMP having the composition shown in Table 1 was prepared by mixing with 400 g of water. The CMP abrasive contains 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide, 0.1% by mass of tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate, and 0.002% by mass of imidazole.

[比較例2]
イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)を1,3,5−トリス(4,5−エポキシペンチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンに変更した以外は比較例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、1,3,5−トリス(4,5−エポキシペンチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンを0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Comparative example 2]
Changed tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate to 1,3,5-tris(4,5-epoxypentyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione Except for the above, a CMP abrasive having the composition shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. The polishing agent for CMP contains 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide and 1,3,5-tris(4,5-epoxypentyl)-1,3,5-triazine-2,4. It contains 0.1% by mass of 6(1H,3H,5H)-trione and 0.002% by mass of imidazole.

[比較例3]
イミダゾール0.004質量%及び水99.996質量%を含有する添加液用貯蔵液500gと、セリウム水酸化物スラリ用貯蔵液100gと、水400gとを混合することにより、表1に記載される組成のCMP用研磨剤(1000g)を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Comparative Example 3]
It is described in Table 1 by mixing 500 g of the stock solution for the additive solution containing 0.004% by mass of imidazole and 99.996% by mass of water, 100 g of the stock solution for cerium hydroxide slurry, and 400 g of water. An abrasive for CMP having the composition (1000 g) was prepared. The CMP abrasive contains 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide and 0.002% by mass of imidazole.

[比較例4]
イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)をピラジンアミドに変更した以外は比較例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、ピラジンアミドを0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Comparative Example 4]
An abrasive for CMP having the composition shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate was changed to pyrazine amide. The CMP abrasive contains 0.1% by mass of abrasive grains containing cerium hydroxide, 0.1% by mass of pyrazine amide, and 0.002% by mass of imidazole.

[比較例5]
イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)を1−アミノベンゾトリアゾールに変更した以外は比較例1と同様にして、表1に記載される組成のCMP用研磨剤を調製した。当該CMP用研磨剤は、セリウム水酸化物を含む砥粒を0.1質量%、1−アミノベンゾトリアゾールを0.1質量%、イミダゾールを0.002質量%含有する。
[Comparative Example 5]
An abrasive for CMP having a composition shown in Table 1 was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate was changed to 1-aminobenzotriazole. The abrasive for CMP contains 0.1 mass% of abrasive grains containing cerium hydroxide, 0.1 mass% of 1-aminobenzotriazole, and 0.002 mass% of imidazole.

<液状特性評価>
前記で得られたCMP用研磨剤のpHを下記の条件で評価した。
<Liquid property evaluation>
The pH of the CMP polishing agent obtained above was evaluated under the following conditions.

(pH測定条件)
測定温度:25±5℃
測定装置:電気化学計器株式会社製、型番PHL−40
測定方法:標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液、pH:4.01(25℃);中性リン酸塩pH緩衝液、pH6.86(25℃))を用いて2点校正した後、電極をCMP用研磨剤に入れて、2min以上経過して安定した後のpHを前記測定装置により測定した。
(PH measurement conditions)
Measurement temperature: 25±5℃
Measuring device: manufactured by Electrochemical Instruments Co., Ltd., model number PHL-40
Measurement method: After performing two-point calibration using a standard buffer solution (phthalate pH buffer solution, pH: 4.01 (25°C); neutral phosphate pH buffer solution, pH 6.86 (25°C)), The electrode was put in a polishing agent for CMP and the pH after being stabilized for 2 minutes or more was measured by the measuring device.

<CMP評価:ブランケットウエハ評価>
前記CMP用研磨剤のそれぞれを用いて下記CMP条件で被研磨基板を研磨した。
<CMP evaluation: blanket wafer evaluation>
Each of the CMP polishing agents was used to polish a substrate to be polished under the following CMP conditions.

(CMP条件)
・研磨装置:Mirra−3400(APPLIED MATERIALS社製)
・CMP用研磨剤流量:200mL/min
・被研磨基板:パターンが形成されていないブランケットウエハとして、厚さ1000nmの酸化珪素膜をシリコン基板上にプラズマCVD法で形成した基板と、厚さ200nmの窒化珪素膜をシリコン基板上にCVD法で形成した基板と、厚さ200nmのポリシリコン膜をシリコン基板上にCVD法で形成した基板とを用いた。
・研磨パッド:独立気泡を有する発泡ポリウレタン樹脂(ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番IC1010)、ショアD硬度=60
・研磨圧力:20kPa(3.0psi)
・基板及び研磨定盤の回転数:基板/研磨定盤=93/87min−1
・研磨時間:1min
・ウエハの洗浄及び乾燥:CMP処理後、PVC(ポリ塩化ビニル)ブラシによる洗浄を行い、続いて、スピンドライヤで乾燥させた。
(CMP condition)
Polishing device: Mira-3400 (manufactured by APPLIED MATERIALS)
・CMP abrasive flow rate: 200 mL/min
Substrate to be polished: As a blanket wafer on which no pattern is formed, a substrate in which a silicon oxide film having a thickness of 1000 nm is formed on a silicon substrate by a plasma CVD method, and a silicon nitride film having a thickness of 200 nm is formed on a silicon substrate by a CVD method. The substrate formed in 1. and the substrate in which a 200 nm-thick polysilicon film was formed on the silicon substrate by the CVD method were used.
Polishing pad: foamed polyurethane resin having closed cells (Rohm and Haas Japan Co., Ltd., model number IC1010), Shore D hardness=60
・Polishing pressure: 20 kPa (3.0 psi)
-Number of rotations of substrate and polishing platen: substrate/polishing platen = 93/87 min -1
・Polishing time: 1 min
-Wafer cleaning and drying: After CMP treatment, cleaning with a PVC (polyvinyl chloride) brush was performed, and subsequently, drying was performed with a spin dryer.

(ブランケットウエハ研磨速度の測定)
前記条件で研磨及び洗浄した各被研磨膜(酸化珪素膜、窒化珪素膜、ポリシリコン膜)の研磨速度(酸化珪素膜の研磨速度:SiORR、窒化珪素膜の研磨速度:SiNRR、ポリシリコン膜の研磨速度:p−SiRR)を下記式より求めた。また、研磨選択比SiNRR/p−SiRR/SiORRを求めた。なお、研磨前後での各被研磨膜の膜厚差は、光干渉式膜厚装置(フィルメトリクス社製、商品名:F80)を用いて求めた。
(研磨速度:RR)=(研磨前後での各被研磨膜の膜厚差(nm))/(研磨時間(min))
(Measurement of blanket wafer polishing rate)
Polishing rate of each film to be polished (silicon oxide film, silicon nitride film, polysilicon film) polished and washed under the above conditions (polishing rate of silicon oxide film: SiO 2 RR, polishing rate of silicon nitride film: SiNRR, polysilicon) The polishing rate of the film: p-SiRR) was calculated from the following formula. Further, to determine the polishing selectivity ratio SiNRR / p-SiRR / SiO 2 RR. The film thickness difference between the films to be polished before and after polishing was determined using an optical interference film thickness device (manufactured by Filmetrics, Inc., trade name: F80).
(Polishing rate: RR)=(difference in film thickness of each film to be polished before and after polishing (nm))/(polishing time (min))

実施例及び比較例で得られた各測定結果を表1に示す。なお、表1中の記号は下記の通りである。
A1:1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリアミン(慣用名:メラミン)
A2:2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジン
A3:2,4−ジアミノ−6−[2−(2−メチル−1−イミダゾイル)エチル]−1,3,5−トリアジン
A4:3−アミノ−5,6−ジメチル−1,2,4−トリアジン
A5:イソシアヌル酸トリス(2−ヒドロキシエチル)
A6:1,3,5−トリス(4,5−エポキシペンチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン
A7:ピラジンアミド
A8:1−アミノベンゾトリアゾール
Table 1 shows each measurement result obtained in Examples and Comparative Examples. The symbols in Table 1 are as follows.
A1: 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine (conventional name: melamine)
A2: 2,4,6-Tris[bis(methoxymethyl)amino]-1,3,5-triazine A3:2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazoyl)ethyl]- 1,3,5-Triazine A4:3-Amino-5,6-dimethyl-1,2,4-triazine A5: Tris(2-hydroxyethyl) isocyanurate
A6:1,3,5-tris(4,5-epoxypentyl)-1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione A7:pyrazineamide A8:1-aminobenzo Triazole

Figure 0006732402
Figure 0006732402

本発明によれば、窒化珪素を高速に研磨できる研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法を提供できる。また、本発明によれば、トリアジン化合物の種類を調整することによって、窒化珪素の研磨速度を高く維持しつつ、他の被研磨材料の研磨速度を調整できる。 According to the present invention, it is possible to provide an abrasive, an abrasive set and a polishing method capable of polishing silicon nitride at high speed. Further, according to the present invention, by adjusting the type of the triazine compound, it is possible to maintain the polishing rate of silicon nitride at a high level and adjust the polishing rates of other materials to be polished.

1,11,21…シリコン基板、2,24…ダミーゲート材料、3,23…キャップ材料、4,12,22…絶縁材料、13…ハードマスク、100a,100b,100c,110a,110b,110c,120a,120b…基板、AR…アングルロータ、A1…回転軸、A2…チューブ角、Rmin…最小半径、Rmax…最大半径、Rav…平均半径。 1, 11, 21... Silicon substrate, 2, 24... Dummy gate material, 3, 23... Cap material, 4, 12, 22... Insulating material, 13... Hard mask, 100a, 100b, 100c, 110a, 110b, 110c, 120a, 120b... Substrate, AR... Angle rotor, A1... Rotation axis, A2... Tube angle, R min ... Minimum radius, R max ... Maximum radius, R av ... Average radius.

Claims (6)

窒化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用される研磨剤であって、
液状媒体と、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒と、トリアジン骨格を有するトリアジン化合物と、を含有し、
前記トリアジン化合物の含有量が0.001〜0.3質量%である、研磨剤。
A polishing agent used for polishing a surface to be polished containing silicon nitride,
Containing a liquid medium, abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element, and a triazine compound having a triazine skeleton,
An abrasive containing the triazine compound in an amount of 0.001 to 0.3% by mass.
前記4価金属元素が4価セリウムである、請求項1に記載の研磨剤。 The polishing agent according to claim 1, wherein the tetravalent metal element is tetravalent cerium. 前記砥粒は、当該砥粒の含有量を1.0質量%に調整した水分散液を遠心加速度1.59×10Gで50分遠心分離したときに不揮発分含量300ppm以上の液相を与えるものである、請求項1又は2に記載の研磨剤。 The abrasive grains have a nonvolatile content of 300 ppm or more when an aqueous dispersion in which the content of the abrasive grains is adjusted to 1.0% by mass is centrifuged at a centrifugal acceleration of 1.59×10 5 G for 50 minutes. The abrasive according to claim 1, which is provided. 請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤の構成成分が第一の液と第二の液とに分けて保存され、前記第一の液が前記砥粒及び液状媒体を含み、前記第二の液が前記トリアジン化合物及び液状媒体を含む、研磨剤セット。 The constituents of the polishing agent according to any one of claims 1 to 4 are separately stored in a first liquid and a second liquid, and the first liquid contains the abrasive grains and a liquid medium, An abrasive set, wherein the second liquid contains the triazine compound and a liquid medium. 請求項1〜のいずれか一項に記載の研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備え、前記被研磨面が窒化珪素を含む、基体の研磨方法。 Using the polishing agent according to any one of claims 1 to 3 comprising the step of polishing the surface of the substrate, the surface to be polished containing silicon nitride, a substrate polishing method. 請求項に記載の研磨剤セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備え、前記被研磨面が窒化珪素を含む、基体の研磨方法。 5. A step of polishing a surface to be polished of a substrate using an abrasive obtained by mixing the first liquid and the second liquid in the polishing agent set according to claim 4 , wherein the surface to be polished is A method of polishing a substrate containing silicon nitride.
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