JP7569717B2 - Polishing liquid composition for silicon oxide film - Google Patents
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Description
本開示は、酸化セリウム粒子を含有する酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び基板の研磨方法に関する。 This disclosure relates to a polishing composition for silicon oxide films that contains cerium oxide particles, a method for manufacturing semiconductor substrates using the same, and a method for polishing substrates.
ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)技術とは、加工しようとする被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で研磨液をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面凹凸部分を化学的に反応させると共に機械的に除去して平坦化させる技術である。 Chemical mechanical polishing (CMP) is a technique in which the surface of the substrate to be polished is brought into contact with a polishing pad, and a polishing liquid is supplied to the contact area while the substrate and polishing pad are moved relative to each other, chemically reacting with the uneven surface of the substrate to be polished and mechanically removing and flattening it.
現在では、半導体素子の製造工程における、層間絶縁膜の平坦化、シャロートレンチ素子分離構造の形成、プラグ及び埋め込み金属配線の形成等を行う際には、このCMP技術が必須の技術となっている。近年、半導体素子の多層化、高精細化が飛躍的に進み、半導体素子の歩留まり及びスループット(収量)の更なる向上が要求されるようになってきている。それに伴い、CMP工程に関しても、研磨傷フリーで且つより高速な研磨が望まれるようになってきている。 Currently, CMP technology has become essential in the manufacturing process of semiconductor devices when performing operations such as planarizing interlayer insulating films, forming shallow trench isolation structures, and forming plugs and buried metal wiring. In recent years, semiconductor devices have become increasingly multi-layered and highly precise, and there is a demand for further improvements in the yield and throughput of semiconductor devices. Accordingly, there is a demand for scratch-free and faster polishing in the CMP process.
例えば、特許文献1は、特定の範囲の一次、二次粒径と密度を有するセリア粒子を使用することで、研磨速度と表面仕上げを両立することを開示する。
特許文献2は、特定の範囲の2種の研磨粒子を混合し、さらに官能化ピリジン、安息香酸、又はアミノ酸を含有することで研磨速度向上・面内均一性を改善できることを開示する。
For example, Patent Document 1 discloses that the use of ceria particles having primary and secondary particle sizes and density within specific ranges achieves both a good polishing rate and a good surface finish.
Patent Document 2 discloses that the removal rate and the in-plane uniformity can be improved by mixing two types of abrasive particles in specific ranges and further containing functionalized pyridine, benzoic acid, or amino acid.
近年の半導体分野においては高集積化が進んでおり、配線の複雑化や微細化が求められている。そのため、CMP研磨では、砥粒の粒径を小さくすることで欠陥の低減を図っているが、この場合研磨速度が低下する問題があり、酸化珪素膜の研磨速度の向上が要求されている。 In recent years, the semiconductor industry has become highly integrated, and there is a demand for more complex and finer wiring. For this reason, in CMP polishing, the grain size of the abrasive is reduced to reduce defects, but this causes a problem of a slower polishing speed, and there is a demand for an improvement in the polishing speed of silicon oxide films.
そこで、本開示は、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた基板の研磨方法及び半導体基板の製造方法を提供する。 Therefore, the present disclosure provides a polishing composition for silicon oxide films that can improve the polishing speed of silicon oxide films, a method for polishing substrates using the same, and a method for manufacturing semiconductor substrates.
本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子と水系媒体を含有する酸化珪素膜用研磨液組成物であって、酸化セリウム粒子として、平均粒子サイズが15nm以上50nm以下であり、密度が8g/cm3以上の酸化セリウム粒子(成分A)、及び平均粒子サイズが60nm以上1μm以下である酸化セリウム粒子(成分B)を含有し、pHが、3以上9以下であり、成分Aと成分Bの混合物の、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が50%、99%となる粒子径をそれぞれD50、D99としたとき、D50/D99の値が0.32以下である、研磨液組成物に関する。 In one aspect, the present disclosure relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films, which contains cerium oxide particles and an aqueous medium, the cerium oxide particles including cerium oxide particles (component A) having an average particle size of 15 nm or more and 50 nm or less and a density of 8 g/cm3 or more , and cerium oxide particles (component B) having an average particle size of 60 nm or more and 1 μm or less, a pH of 3 or more and 9 or less, and a D50/D99 value of 0.32 or less, where D50 and D99 are the particle sizes at which the cumulative frequency from the small particle size side is 50% and 99%, respectively, in a particle size distribution on a weight basis obtained by centrifugal sedimentation of a mixture of components A and B.
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法に関する。 In another aspect, the present disclosure relates to a polishing method that includes a step of polishing a film to be polished using the polishing composition of the present disclosure, the film to be polished being a silicon oxide film formed during the manufacturing process of a semiconductor substrate.
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。 In another aspect, the present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a film to be polished using the polishing composition of the present disclosure.
本開示によれば、一態様において、酸化珪素膜の研磨速度を向上できる酸化珪素膜用研磨液組成物を提供できる。 According to one aspect of the present disclosure, a polishing composition for silicon oxide films that can improve the polishing speed of silicon oxide films can be provided.
本開示は、一態様において、酸化セリウム(以下、「セリア」ともいう)粒子を砥粒として含む研磨液組成物において、密度が高い小径セリアは、大径セリアと所定の条件で混合されることで、研磨速度向上に寄与できるという知見に基づく。 In one aspect, the present disclosure is based on the finding that in a polishing composition containing cerium oxide (hereinafter also referred to as "ceria") particles as abrasive grains, small-diameter ceria with high density can contribute to improving the polishing rate by being mixed with large-diameter ceria under specified conditions.
本開示の効果の発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
酸化珪素膜の研磨には、一般的に、セリア粒子が使用されている。通常、セリア粒子中のセリウムは4価であり、まれに酸素原子が脱落して3価になる。セリア粒子中の3価のセリウムは、酸化珪素膜のSi-O結合を弱めて、酸化珪素膜が脆弱化し、研磨を促進させると考えられる。
高密度の小径セリア表面には、3価のセリウムの存在量が多いことを示唆するデータが得られている。また、高密度の小径セリアは、比較的高温で研磨速度が顕著に極大することが見出されている。
高密度の小径セリアが、大径セリアと混合されることで、研磨中に摩擦が増大して高温となり、小径セリアの機能が発揮され、研磨速度が向上すると考えられる。
また、本開示では、遠心沈降法により得られる粒度分布におけるD50/D99が0.32以下であることで、小径セリアの機能と大径セリアの物理的切削の双方が作用することで研磨速度が向上すると考えられる。なお、通常、粒度分布は、遠心沈降法や動的光散乱法等によって測定できることが知られているが、本開示では、セリアの粒度分布は、動的光散乱法に比べて分解能が高い遠心沈降法を採用している。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
Although the details of the mechanism by which the effects of the present disclosure are manifested are not clear, it is presumed as follows.
Ceria particles are generally used for polishing silicon oxide films. Usually, the cerium in the ceria particles is tetravalent, but occasionally an oxygen atom is lost to make it trivalent. It is believed that the trivalent cerium in the ceria particles weakens the Si-O bond in the silicon oxide film, weakening the silicon oxide film and facilitating polishing.
Data has been obtained that suggests that the amount of trivalent cerium present is large on the surface of high-density small-diameter ceria. It has also been found that the removal rate of high-density small-diameter ceria is significantly maximized at relatively high temperatures.
It is believed that the mixture of high-density small-diameter ceria with large-diameter ceria increases friction during polishing, resulting in high temperatures, allowing the small-diameter ceria to exert its functions and improve the polishing rate.
In addition, in the present disclosure, it is considered that the polishing rate is improved by the action of both the function of small-diameter ceria and the physical cutting of large-diameter ceria, since D50/D99 in the particle size distribution obtained by centrifugal sedimentation is 0.32 or less. It is known that the particle size distribution can usually be measured by centrifugal sedimentation, dynamic light scattering, etc., but in the present disclosure, the particle size distribution of ceria is measured by centrifugal sedimentation, which has a higher resolution than dynamic light scattering.
However, the present disclosure need not be construed as being limited to these mechanisms.
[酸化セリウム(セリア)粒子]
本開示の研磨液組成物は、研磨砥粒として成分Aの酸化セリウム粒子と、成分Bの酸化セリウム粒子を含有する。成分A及び成分Bは、それぞれ、1種類でもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
[Cerium oxide (ceria) particles]
The polishing liquid composition of the present disclosure contains, as polishing abrasive grains, cerium oxide particles of Component A and cerium oxide particles of Component B. Each of Component A and Component B may be one type or a combination of two or more types.
[成分A]
成分Aは、平均粒子サイズが15nm以上50nm以下であり、密度が8g/cm3以上の酸化セリウム粒子、好ましくは焼成酸化セリウム粒子である。
ここで、「焼成酸化セリウム粒子」とは、セリウム化合物を焼成して得られる酸化セリウム粒子(セリア粒子)である。焼成酸化セリウム粒子としては、例えば、セリウム化合物を焼成、粉砕して得られる焼成粉砕酸化セリウムが挙げられる。焼成酸化前のセリウム化合物としては、例えば、炭酸セリウムや硝酸セリウム等が挙げられる。なお、焼成酸化セリウム粒子は、一又は複数の実施形態において、焼成セリアと呼ばれることもある。焼成粉砕セリウム粒子は、一又は複数の実施形態において、焼成粉砕セリアとも呼ばれることもある。
[Component A]
Component A is cerium oxide particles, preferably calcined cerium oxide particles, having an average particle size of 15 nm or more and 50 nm or less and a density of 8 g/cm 3 or more.
Here, the term "calcined cerium oxide particles" refers to cerium oxide particles (ceria particles) obtained by calcining a cerium compound. Examples of the calcined cerium oxide particles include calcined pulverized cerium oxide obtained by calcining and pulverizing a cerium compound. Examples of the cerium compound before calcination and oxidation include cerium carbonate and cerium nitrate. In one or more embodiments, the calcined cerium oxide particles may be referred to as calcined ceria. In one or more embodiments, the calcined pulverized cerium particles may be referred to as calcined pulverized ceria.
成分Aの形状としては、例えば、略球状、多面体状、ラズベリー状が挙げられる。 The shape of component A can be, for example, roughly spherical, polyhedral, or raspberry-shaped.
成分Aの平均粒子サイズは、研磨速度向上の観点から、15nm以上であり、20nm以上が好ましく、22nm以上がより好ましく、同様の観点から、50nm以下であり、40nm以下が好ましく、30nm以下がより好ましい。成分Aの平均粒子サイズは、同様の観点から、15nm以上50nm以下であり、20nm以上50nm以下が好ましく、20nm以上40nm以下がより好ましく、22nm以上30nm以下が更に好ましい。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the average particle size of component A is 15 nm or more, preferably 20 nm or more, and more preferably 22 nm or more, and from the same viewpoint, it is 50 nm or less, preferably 40 nm or less, and more preferably 30 nm or less. From the same viewpoint, the average particle size of component A is 15 nm or more and 50 nm or less, preferably 20 nm or more and 50 nm or less, more preferably 20 nm or more and 40 nm or less, and even more preferably 22 nm or more and 30 nm or less.
本開示において、「平均粒子サイズ」は、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小径側からの累積頻度が50%となる粒径をいう。
本開示において、遠心沈降法は、一又は複数の実施形態において、粒子を沈降速度差によってサイズごとに分級して検出する方法(ディスク遠心沈降光透過法)である。遠心沈降法による粒度分布は、例えば、ディスク遠心式粒子径分布測定装置(CPS Disc Centrifuge)を用いて測定できる。以下の説明において、遠心沈降法による粒度分布は、「CPS測定による粒度分布」ということもある。平均粒子サイズは、実施例に記載の測定方法により算出できる。
In the present disclosure, the "average particle size" refers to a particle size at which the cumulative frequency from the small diameter side is 50% in a particle size distribution calculated by weight obtained by centrifugal sedimentation.
In the present disclosure, the centrifugal sedimentation method, in one or more embodiments, is a method of classifying and detecting particles by size based on the difference in sedimentation velocity (disk centrifugal sedimentation light transmission method). The particle size distribution by the centrifugal sedimentation method can be measured, for example, using a disk centrifugal particle size distribution measuring device (CPS Disc Centrifuge). In the following description, the particle size distribution by the centrifugal sedimentation method is sometimes referred to as "particle size distribution by CPS measurement". The average particle size can be calculated by the measurement method described in the examples.
成分Aの密度は、研磨速度向上の観点から、8g/cm3以上であり、8.5g/cm3以上が好ましく、8.7g/cm3以上がより好ましく、同様の観点から、10g/cm3以下が好ましく、9.8g/cm3以下がより好ましい。成分Aの密度は、同様の観点から、8g/cm3以上10g/cm3以下が好ましく、8.5g/cm3以上10g/cm3以下がより好ましく、8.7g/cm3以上9.8g/cm3以下が更に好ましい。
本開示において、「密度」は、ピクノメーターで測定される値をいう。密度は、実施例に記載の方法により測定されうる。
From the viewpoint of improving the polishing rate, the density of component A is 8 g/ cm3 or more, preferably 8.5 g/cm3 or more , and more preferably 8.7 g/cm3 or more , and from the same viewpoint, it is preferably 10 g/cm3 or less , and more preferably 9.8 g/cm3 or less . From the same viewpoint, the density of component A is preferably 8 g/cm3 or more and 10 g/cm3 or less, more preferably 8.5 g/cm3 or more and 10 g/cm3 or less , and even more preferably 8.7 g/cm3 or more and 9.8 g/cm3 or less .
In the present disclosure, "density" refers to a value measured by a pycnometer. The density can be measured by the method described in the Examples.
成分Aは、一又は複数の実施形態において、4価のセリアを用いて製造できる。例えば、4価のセリア前駆体よりナノ結晶セリアを生成し、これを焼成により結晶成長させることで単結晶セリア(小径セリア)を得て、この単結晶セリアを粉砕することにより、小径で高密度の焼成セリア(成分A)を製造できる。成分Aの平均粒子サイズ及び密度は、ナノ結晶セリアのサイズ、焼成条件、粉砕条件により制御できる。例えば、密度を増加させるためには、焼成時の温度を高温にすればよい。 In one or more embodiments, component A can be produced using tetravalent ceria. For example, nanocrystalline ceria is produced from a tetravalent ceria precursor, and this is fired to grow crystals to obtain single-crystalline ceria (small-diameter ceria). This single-crystalline ceria is then pulverized to produce small-diameter, high-density fired ceria (component A). The average particle size and density of component A can be controlled by the size of the nanocrystalline ceria, the firing conditions, and the pulverization conditions. For example, the density can be increased by increasing the firing temperature.
本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、研磨速度向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.07質量%以上が更に好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、2質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下が更に好ましく、0.4質量%以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、同様の観点から、0.01質量%以上2質量%以下が好ましく、0.05質量%以上1質量%以下がより好ましく、0.07質量%以上0.5質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以上0.4質量%以下が更に好ましい。成分Aが2種以上の酸化セリウム粒子の組合せである場合、成分Aの含有量はそれらの合計含有量をいう。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the content of component A in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, even more preferably 0.07 mass% or more, and even more preferably 0.1 mass% or more, and from the same viewpoint, it is preferably 2 mass% or less, more preferably 1 mass% or less, even more preferably 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.4 mass% or less. From the same viewpoint, the content of component A in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.01 mass% or more and 2 mass% or less, more preferably 0.05 mass% or more and 1 mass% or less, even more preferably 0.07 mass% or more and 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.1 mass% or more and 0.4 mass% or less. When component A is a combination of two or more types of cerium oxide particles, the content of component A refers to the total content thereof.
[成分B]
成分Bは、平均粒子サイズが60nm以上1μm以下の酸化セリウム粒子である。成分Bは、成分Aよりも平均粒子サイズが大きい。
[Component B]
Component B is cerium oxide particles having an average particle size of 60 nm to 1 μm. Component B has a larger average particle size than Component A.
成分Bの製造方法、形状、及び表面状態については特に限定されなくてもよい。成分Bとしては、例えば、コロイダルセリア、不定形セリア、セリアコートシリカ等が挙げられる。
コロイダルセリアは、例えば、特表2010-505735号公報の実施例1~4に記載の方法で、ビルドアッププロセスにより得ることができる。コロイダルセリアは、一又は複数の実施形態において、湿式酸化セリウム(以下、「湿式セリア」ともいう)の一例である。
不定形セリアとしては、例えば、粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアの一実施形態としては、例えば、炭酸セリウムや硝酸セリウムなどのセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる焼成粉砕酸化セリウムが挙げられる。粉砕セリアのその他の実施形態としては、例えば、無機酸や有機酸の存在下でセリア粒子を湿式粉砕することにより得られる単結晶粉砕セリアが挙げられる。湿式粉砕時に使用される無機酸としては、例えば硝酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、カルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、具体的には、ピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びp-ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。湿式粉砕方法としては、例えば、遊星ビーズミル等による湿式粉砕が挙げられる。
セリアコートシリカとしては、例えば、特開2015-63451号公報の実施例1~14もしくは特開2013-119131号公報の実施例1~4に記載の方法で、シリカ粒子表面の少なくとも一部が粒状セリアで被覆された構造を有する複合粒子が挙げられ、該複合粒子は、例えば、シリカ粒子にセリアを沈着させることで得ることができる。
There are no particular limitations on the manufacturing method, shape, and surface state of Component B. Examples of Component B include colloidal ceria, amorphous ceria, and ceria-coated silica.
Colloidal ceria can be obtained by a build-up process, for example, by the method described in Examples 1 to 4 of JP-A 2010-505735. In one or more embodiments, colloidal ceria is an example of wet cerium oxide (hereinafter, also referred to as "wet ceria").
An example of the amorphous ceria is pulverized ceria. An example of the pulverized ceria is sintered pulverized cerium oxide obtained by sintering and pulverizing a cerium compound such as cerium carbonate or cerium nitrate. Another example of the pulverized ceria is single crystal pulverized ceria obtained by wet-pulverizing ceria particles in the presence of an inorganic acid or an organic acid. An example of the inorganic acid used in the wet-pulverization is nitric acid, and an example of the organic acid is an organic acid having a carboxyl group, specifically at least one selected from picolinic acid, glutamic acid, aspartic acid, aminobenzoic acid, and p-hydroxybenzoic acid. An example of the wet-pulverization method is wet-pulverization using a planetary bead mill or the like.
Examples of ceria-coated silica include composite particles having a structure in which at least a portion of the surface of silica particles is coated with granular ceria, as described in Examples 1 to 14 of JP2015-63451A or Examples 1 to 4 of JP2013-119131A. The composite particles can be obtained, for example, by depositing ceria on silica particles.
成分Bの形状としては、例えば、略球状、多面体状、ラズベリー状が挙げられる。 Examples of the shape of component B include roughly spherical, polyhedral, and raspberry shapes.
成分Bの平均粒子サイズは、研磨速度向上の観点から、60nm以上であり、70nm以上が好ましく、80nm以上がより好ましく、90nm以上が更に好ましい。研磨傷低減の観点から、1μm以下であり、500nm以下が好ましく、250nm以下がより好ましく、125nm以下が更に好ましい。成分Bの平均粒子サイズは、同様の観点から、60nm以上1μm以下であり、70nm以上500nm以下が好ましく、80nm以上250nm以下がより好ましく、90nm以上125nm以下が更に好ましい。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the average particle size of component B is 60 nm or more, preferably 70 nm or more, more preferably 80 nm or more, and even more preferably 90 nm or more. From the viewpoint of reducing polishing scratches, it is 1 μm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 250 nm or less, and even more preferably 125 nm or less. From the same viewpoint, the average particle size of component B is 60 nm or more and 1 μm or less, preferably 70 nm or more and 500 nm or less, more preferably 80 nm or more and 250 nm or less, and even more preferably 90 nm or more and 125 nm or less.
成分Bの密度は、研磨速度向上の観点から、8g/cm3未満が好ましく、7.8g/cm3以下がより好ましく、7.5g/cm3以下が更に好ましい。研磨傷低減の観点から、6g/cm3以上が好ましく、6.3g/cm3以上がより好ましく、6.6g/cm3以上が更に好ましい。成分Bの密度は、同様の観点から、6g/cm3以上8g/cm3未満が好ましく、6.3g/cm3以上7.8g/cm3以下がより好ましく、6.6g/cm3以上7.5g/cm3以下が更に好ましい。上記の方法で得られる成分Bの密度は、通常、8g/cm3未満である。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the density of component B is preferably less than 8 g/cm 3 , more preferably 7.8 g/cm 3 or less, and even more preferably 7.5 g/cm 3 or less. From the viewpoint of reducing polishing scratches, it is preferably 6 g/cm 3 or more, more preferably 6.3 g/cm 3 or more, and even more preferably 6.6 g/cm 3 or more. From the same viewpoint, the density of component B is preferably 6 g/cm 3 or more and less than 8 g/cm 3 , more preferably 6.3 g/cm 3 or more and 7.8 g/cm 3 or less, and even more preferably 6.6 g/cm 3 or more and 7.5 g/cm 3 or less. The density of component B obtained by the above method is usually less than 8 g/cm 3 .
本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、研磨速度向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.07質量%以上が更に好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、そして、研磨傷低減の観点から、4質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましく、1.5質量%以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、同様の観点から、0.01質量%以上4質量%以下が好ましく、0.05質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.07質量%以上2質量%以下が更に好ましく、0.1質量%以上1.5質量%以下が更に好ましい。成分Bが2種以上の酸化セリウム粒子の組合せである場合、成分Bの含有量はそれらの合計含有量をいう。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the content of component B in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, even more preferably 0.07 mass% or more, and even more preferably 0.1 mass% or more, and from the viewpoint of reducing polishing scratches, it is preferably 4 mass% or less, more preferably 3 mass% or less, even more preferably 2 mass% or less, and even more preferably 1.5 mass% or less. From the same viewpoint, the content of component B in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.01 mass% or more and 4 mass% or less, more preferably 0.05 mass% or more and 3 mass% or less, even more preferably 0.07 mass% or more and 2 mass% or less, and even more preferably 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less. When component B is a combination of two or more types of cerium oxide particles, the content of component B refers to the total content thereof.
本開示の研磨液組成物中の成分Aと成分Bの混合物の、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が50%、99%となる粒子径をそれぞれD50、D99としたときのD50/D99の値は、研磨速度向上の観点から、0.32以下であり、0.3以下が好ましく、0.3未満がより好ましく、0.25以下が更に好ましい。D50/D99の値は、研磨傷低減の観点から、0.01以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.08以上が更に好ましく、0.1以上が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中のD50/D99の値は、同様の観点から、0.01以上0.32以下が好ましく、0.05以上0.3以下がより好ましく、0.08以上0.3未満が更に好ましく、0.1以上0.25以下が更に好ましい。 In the particle size distribution of the mixture of components A and B in the polishing liquid composition of the present disclosure, which is calculated by centrifugal sedimentation, the particle sizes at which the cumulative frequency from the small particle size side is 50% and 99% are D50 and D99, respectively. From the viewpoint of improving the polishing rate, the value of D50/D99 is 0.32 or less, preferably 0.3 or less, more preferably less than 0.3, and even more preferably 0.25 or less. From the viewpoint of reducing polishing scratches, the value of D50/D99 is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, even more preferably 0.08 or more, and even more preferably 0.1 or more. From the same viewpoint, the value of D50/D99 in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.01 or more and 0.32 or less, more preferably 0.05 or more and 0.3 or less, even more preferably 0.08 or more and less than 0.3, and even more preferably 0.1 or more and 0.25 or less.
本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量と成分Bの含有量の重量比(A/B)は、研磨傷低減の観点から、1/6以上が好ましく、1/4以上がより好ましく、1/3以上が更に好ましい。研磨速度向上の観点から、4/1以下が好ましく、3/1以下がより好ましく、2/1以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の重量比(A/B)は、研磨速度向上の観点から、1/6以上4/1以下が好ましく、1/4以上3/1以下がより好ましく、1/3以上2/1以下が更に好ましい。 The weight ratio (A/B) of the content of component A to the content of component B in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 1/6 or more, more preferably 1/4 or more, and even more preferably 1/3 or more, from the viewpoint of reducing polishing scratches. From the viewpoint of improving the polishing speed, it is preferably 4/1 or less, more preferably 3/1 or less, and even more preferably 2/1 or less. From the viewpoint of improving the polishing speed, the weight ratio (A/B) in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 1/6 or more and 4/1 or less, more preferably 1/4 or more and 3/1 or less, and even more preferably 1/3 or more and 2/1 or less.
本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量と成分Bの含有量の合計は、研磨速度向上の観点から、0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.2質量%以上が更に好ましく、0.3質量%以上が更に好ましい。研磨傷低減の観点から、6質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましく、2質量%以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量と成分Bの含有量の合計は、同様の観点から、0.05質量%以上6質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上3質量%以下が更に好ましく、0.3質量%以上2質量%以下が更に好ましい。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the total content of component A and the total content of component B in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.05 mass% or more, more preferably 0.1 mass% or more, even more preferably 0.2 mass% or more, and even more preferably 0.3 mass% or more. From the viewpoint of reducing polishing scratches, it is preferably 6 mass% or less, more preferably 5 mass% or less, even more preferably 3 mass% or less, and even more preferably 2 mass% or less. From the same viewpoint, the total content of component A and the total content of component B in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.05 mass% or more and 6 mass% or less, more preferably 0.1 mass% or more and 5 mass% or less, even more preferably 0.2 mass% or more and 3 mass% or less, and even more preferably 0.3 mass% or more and 2 mass% or less.
[水系媒体]
本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましく、実質的に100質量%が更に好ましい。被研磨基板の表面清浄性の観点から、水系媒体としては、水が好ましく、イオン交換水及び超純水がより好ましく、超純水が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分A、成分B、及び必要に応じて配合される後述する成分C及び任意成分を除いた残余とすることができる。
[Aqueous medium]
The aqueous medium contained in the polishing liquid composition of the present disclosure includes water such as distilled water, ion-exchanged water, pure water, and ultrapure water, or a mixed solvent of water and a solvent. The above-mentioned solvent includes a solvent miscible with water (e.g., alcohol such as ethanol). When the aqueous medium is a mixed solvent of water and a solvent, the ratio of water to the entire mixed medium is not particularly limited as long as the effect of the present disclosure is not hindered, and from the viewpoint of economy, for example, 95% by mass or more is preferable, 98% by mass or more is more preferable, and substantially 100% by mass is even more preferable. From the viewpoint of surface cleanliness of the polished substrate, the aqueous medium is preferably water, more preferably ion-exchanged water and ultrapure water, and even more preferably ultrapure water. The content of the aqueous medium in the polishing liquid composition of the present disclosure can be the remainder excluding component A, component B, and component C described below and optional components that are blended as necessary.
[添加剤(成分C)]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上の観点から、10ppm水溶液をサイクリックボルタンメトリー(Ag/AgCl電極基準)で測定したときの還元電位が0.45V以上0.95V以下となる化合物(成分C)を含有してもよい。
[Additive (Component C)]
In one or a plurality of embodiments, the polishing liquid composition of the present disclosure may contain, from the viewpoint of improving the polishing rate, a compound (component C) having a reduction potential of 0.45 V or more and 0.95 V or less when a 10 ppm aqueous solution is measured by cyclic voltammetry (with an Ag/AgCl electrode as a reference).
前記還元電位は、研磨速度向上の観点から、0.45V以上が好ましく、0.5V以上がより好ましく、0.55V以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、0.95V以下が好ましく、0.92V以下がより好ましく、0.89V以下が更に好ましい。還元電位は、実施例に記載の方法により測定できる。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the reduction potential is preferably 0.45 V or more, more preferably 0.5 V or more, and even more preferably 0.55 V or more, and from the same viewpoint, it is preferably 0.95 V or less, more preferably 0.92 V or less, and even more preferably 0.89 V or less. The reduction potential can be measured by the method described in the Examples.
成分Cは、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上の観点から、複素芳香環骨格を含む還元性化合物であることが好ましい。成分Cとしては、例えば、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩が挙げられる。成分Cは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。 In one or more embodiments, from the viewpoint of improving the polishing rate, Component C is preferably a reducing compound containing a heteroaromatic ring skeleton. Examples of Component C include an N-oxide compound or a salt thereof that contains a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group. Component C may be one type or a combination of two or more types.
<N-オキシド化合物>
本開示の研磨液組成物に含まれる成分Cは、一態様において、含窒素複素芳香環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分Cは、1種類単独で用いてもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
よって、本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子(成分A及びB)と、N-オキシド化合物(成分C)と、水系媒体とを含有し、成分Cは、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩である、酸化珪素膜用研磨液組成物に関する。
<N-oxide compound>
In one embodiment, Component C contained in the polishing liquid composition of the present disclosure is an N-oxide compound or a salt thereof, which contains a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom of the nitrogen-containing heteroaromatic ring is substituted with a hydroxyl group. Examples of the salt include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, and ammonium salts. Component C may be used alone or in combination of two or more types.
Thus, in one aspect, the present disclosure relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films, which contains cerium oxide particles (components A and B), an N-oxide compound (component C), and an aqueous medium, wherein component C is an N-oxide compound or a salt thereof that contains a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group.
本態様において、N-オキシド化合物とは、一又は複数の実施形態において、N-オキシド基(N→O基)を有する化合物を示す。N-オキシド化合物は、N→O基を1又は2以上有することができ、入手容易性の点からは、N→O基の数は1つが好ましい。
本態様において、「少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換された含窒素複素芳香環骨格」とは、含窒素複素芳香環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換された構造を示す。
In this aspect, in one or more embodiments, the N-oxide compound refers to a compound having an N-oxide group (N→O group). The N-oxide compound can have one or more N→O groups, and from the viewpoint of availability, the number of N→O groups is preferably one.
In this embodiment, the term "nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group" refers to a structure in which at least one hydrogen atom of a nitrogen-containing heteroaromatic ring is substituted with a hydroxyl group.
本態様において、成分Cの含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも1つの窒素原子がN-オキシドを形成する。成分Cに含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は2環の縮合環が挙げられる。成分Cに含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、1~3個が挙げられ、研磨速度向上の観点から、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。
成分Cに含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンN-オキシド骨格、キノリンN-オキシド骨格等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。本開示において、ピリジンN-オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。キノリンN-オキシド骨格とは、キノリン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。
In this embodiment, at least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton of Component C forms an N-oxide. In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in Component C may be a monocyclic or bicyclic fused ring. In one or more embodiments, the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in Component C may be 1 to 3, and from the viewpoint of improving the polishing rate, 1 or 2 is preferable, and 1 is more preferable.
In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in Component C may be at least one selected from a pyridine N-oxide skeleton, a quinoline N-oxide skeleton, and the like. In the present disclosure, the pyridine N-oxide skeleton refers to a structure in which a nitrogen atom contained in a pyridine ring forms an N-oxide. The quinoline N-oxide skeleton refers to a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.
成分Cとしては、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらの中でも、研磨速度向上の観点から、成分Cとしては、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基に置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物又はその塩が好ましい。
成分Cは、一又は複数の実施形態において、2-ヒドロキシピリジンN-オキシドが挙げられる。
In one or more embodiments, Component C may be at least one selected from an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, an N-oxide compound having a quinoline ring in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, and salts thereof. Among these, from the viewpoint of improving the polishing rate, Component C is preferably an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom of the pyridine ring is substituted with a hydroxyl group, or a salt thereof.
In one or more embodiments, component C includes 2-hydroxypyridine N-oxide.
本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、研磨速度向上の観点から、0.0001質量%以上が好ましく、0.001質量%以上がより好ましく、0.006質量%以上が更に好ましく、0.01質量%以上がより更に好ましく、そして、同様の観点から、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましく、0.06質量%以下がより更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、0.0001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.001質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.006質量%以上0.1質量%以下が更に好ましく、0.01質量%以上0.06質量%以下がより更に好ましい。成分Cが2種以上の組合せである場合、成分Cの含有量はそれらの合計の含有量をいう。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the content of component C in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.0001 mass% or more, more preferably 0.001 mass% or more, even more preferably 0.006 mass% or more, and even more preferably 0.01 mass% or more, and from the same viewpoint, it is preferably 1 mass% or less, more preferably 0.5 mass% or less, even more preferably 0.1 mass% or less, and even more preferably 0.06 mass% or less. The content of component C in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.0001 mass% or more and 1 mass% or less, more preferably 0.001 mass% or more and 0.5 mass% or less, even more preferably 0.006 mass% or more and 0.1 mass% or less, and even more preferably 0.01 mass% or more and 0.06 mass% or less. When component C is a combination of two or more types, the content of component C refers to the total content thereof.
本開示の研磨液組成物中における成分Aと成分Bの合計と成分Cとの質量比(A+B)/C(成分A及び成分Bの合計含有量/成分Cの含有量)は、研磨速度向上の観点から、0.1以上が好ましく、10以上がより好ましく、25以上が更に好ましく、50以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、6000以下が好ましく、600以下がより好ましく、300以下が更に好ましく、200以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中における質量比A/Bは、0.1以上6000以下が好ましく、10以上600以下がより好ましく、25以上300以下が更に好ましく、50以上200以下が更に好ましい。 The mass ratio (A+B)/C (total content of components A and B/content of component C) of the total of components A and B in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.1 or more, more preferably 10 or more, even more preferably 25 or more, and even more preferably 50 or more, from the viewpoint of improving the polishing rate, and from the same viewpoint, is preferably 6000 or less, more preferably 600 or less, even more preferably 300 or less, and even more preferably 200 or less. The mass ratio A/B in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.1 or more and 6000 or less, more preferably 10 or more and 600 or less, even more preferably 25 or more and 300 or less, and even more preferably 50 or more and 200 or less.
[任意成分]
本開示の研磨液組成物は、pH調整剤、界面活性剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、防腐剤、塩基性物質、研磨速度向上剤、窒化珪素膜研磨抑制剤、ポリシリコン膜研磨抑制剤、カウンターイオン等の任意成分をさらに含有することができる。本開示の研磨液組成物が任意成分をさらに含有する場合、本開示の研磨液組成物中の任意成分の含有量は、研磨速度向上の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.0025質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、そして、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の任意成分の含有量は、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.0025質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上0.1質量%以下が更に好ましい。
[Optional ingredients]
The polishing liquid composition of the present disclosure may further contain optional components such as pH adjusters, surfactants, thickeners, dispersants, rust inhibitors, preservatives, basic substances, polishing rate enhancers, silicon nitride film polishing inhibitors, polysilicon film polishing inhibitors, and counter ions. When the polishing liquid composition of the present disclosure further contains optional components, the content of the optional components in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.001 mass% or more, more preferably 0.0025 mass% or more, even more preferably 0.01 mass% or more, and preferably 1 mass% or less, more preferably 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.1 mass% or less, from the viewpoint of improving the polishing rate. The content of the optional components in the polishing liquid composition of the present disclosure is preferably 0.001 mass% or more and 1 mass% or less, more preferably 0.0025 mass% or more and 0.5 mass% or less, and even more preferably 0.01 mass% or more and 0.1 mass% or less.
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、官能化ピリジン、安息香酸、アミノ酸又はそれらの組合せを含まないものとすることができる。 In one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure may not contain functionalized pyridine, benzoic acid, amino acid, or combinations thereof.
[研磨液組成物]
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分A、成分B及び水系媒体、並びに、所望により上述した成分C及び任意成分を公知の方法で配合する工程を含む製造方法によって製造できる。例えば、本開示の研磨液組成物は、少なくとも成分A、成分B及び水系媒体を配合してなるものとすることができる。成分A及び/又は成分Bが複数種類の酸化セリウム粒子の組合せである場合、成分A及び/又は成分Bは、複数種類の酸化セリウム粒子をそれぞれ配合することにより得ることができる。成分Cが複数種類のN-オキシド化合物の組合せである場合、成分Cは、複数種類のN-オキシド化合物をそれぞれ配合することにより得ることができる。
本開示において「配合する」とは、成分A、成分B及び水系媒体、並びに必要に応じて上述した成分C及び任意成分を同時に又は順に混合することを含む。混合する順序は特に限定されない。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。本開示の研磨液組成物の製造方法における各成分の配合量は、上述した本開示の研磨液組成物中の各成分の含有量と同じとすることができる。
[Polishing composition]
The polishing composition of the present disclosure can be produced, for example, by a production method including a step of blending component A, component B, and an aqueous medium, and, if desired, the above-mentioned component C and any optional components, by a known method. For example, the polishing composition of the present disclosure can be produced by blending at least component A, component B, and an aqueous medium. When component A and/or component B are a combination of multiple types of cerium oxide particles, component A and/or component B can be obtained by blending multiple types of cerium oxide particles, respectively. When component C is a combination of multiple types of N-oxide compounds, component C can be obtained by blending multiple types of N-oxide compounds, respectively.
In the present disclosure, "blending" includes mixing component A, component B, and the aqueous medium, and, if necessary, the above-mentioned component C and any optional components simultaneously or in sequence. The order of mixing is not particularly limited. The blending can be performed using a mixer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, or a wet ball mill. The blending amount of each component in the method for producing the polishing liquid composition of the present disclosure can be the same as the content of each component in the above-mentioned polishing liquid composition of the present disclosure.
本開示の研磨液組成物の実施形態は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される、いわゆる1液型であってもよいし、使用時に混合される、いわゆる2液型であってもよい。2液型の研磨液組成物の一実施形態としては、成分Aを含む第1液と、成分Bを含む第2液とから構成され、使用時に第1液と第2液とが混合されるものが挙げられる。第1液と第2液との混合は、研磨対象の表面への供給前に行われてもよいし、これらは別々に供給されて被研磨基板の表面上で混合されてもよい。第1液及び第2液はそれぞれ必要に応じて上述した成分C及び任意成分を含有することができる。 The embodiment of the polishing liquid composition of the present disclosure may be a so-called one-liquid type in which all components are supplied to the market in a premixed state, or a so-called two-liquid type in which the components are mixed at the time of use. One embodiment of a two-liquid type polishing liquid composition is composed of a first liquid containing component A and a second liquid containing component B, and the first liquid and the second liquid are mixed at the time of use. The first liquid and the second liquid may be mixed before being supplied to the surface to be polished, or they may be supplied separately and mixed on the surface of the substrate to be polished. The first liquid and the second liquid may each contain the above-mentioned component C and optional components as necessary.
本開示の研磨液組成物のpHは、研磨速度向上の観点から、3以上であって、3.5以上が好ましく、4以上がより好ましく、4.5以上が更に好ましく、そして、9以下であって、8.5以下が好ましく、8以下がより好ましく、8未満が更に好ましく、7以下が更に好ましく、6以下が更に好ましい。本開示の研磨液組成物のpHは、3以上9以下であって、3.5以上9以下が好ましく、4以上8.5以下がより好ましく、4.5以上8以下が更に好ましく、4.5以上8未満が更に好ましく、4.5以上7以下が更に好ましく、4.5以上6以下が更に好ましい。本開示において、研磨液組成物のpHは、25℃における値であって、pHメータを用いて測定でき、実施例に記載の方法で測定できる。 From the viewpoint of improving the polishing rate, the pH of the polishing liquid composition of the present disclosure is 3 or more, preferably 3.5 or more, more preferably 4 or more, even more preferably 4.5 or more, and 9 or less, preferably 8.5 or less, more preferably 8 or less, even more preferably less than 8, even more preferably 7 or less, and even more preferably 6 or less. The pH of the polishing liquid composition of the present disclosure is 3 or more and 9 or less, preferably 3.5 or more and 9 or less, more preferably 4 or more and 8.5 or less, even more preferably 4.5 or more and 8 or less, even more preferably 4.5 or more and less than 8, even more preferably 4.5 or more and 7 or less, and even more preferably 4.5 or more and 6 or less. In the present disclosure, the pH of the polishing liquid composition is a value at 25°C, and can be measured using a pH meter and can be measured by the method described in the examples.
本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、研磨時、すなわち、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点での前記各成分の含有量をいう。本開示の研磨液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存および供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを低くできる点で好ましい。そしてこの濃縮液は、必要に応じて水で適宜希釈して研磨工程で使用することができる。希釈割合としては5~100倍が好ましい。 In the present disclosure, "the content of each component in the polishing liquid composition" refers to the content of each component at the time of polishing, i.e., at the time when the polishing liquid composition begins to be used for polishing. The polishing liquid composition of the present disclosure may be stored and supplied in a concentrated state to the extent that its stability is not impaired. In this case, it is preferable in that production and transportation costs can be reduced. This concentrated liquid can then be appropriately diluted with water as necessary for use in the polishing process. The dilution ratio is preferably 5 to 100 times.
[被研磨膜]
本開示の研磨液組成物を用いて研磨される被研磨膜としては、例えば、酸化珪素膜が挙げられる。したがって、本開示の研磨液組成物は、酸化珪素膜の研磨を必要とする工程に使用できる。すなわち、本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜の研磨に用いられる研磨液組成物(酸化珪素膜用研磨液組成物)である。一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物は、半導体基板の素子分離構造を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、層間絶縁膜を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、埋め込み金属配線を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、又は、埋め込みキャパシタを形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨に好適に使用できる。その他の一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物は、3次元NAND型フラッシュメモリ等の3次元半導体装置の製造に好適に使用できる。
[Film to be polished]
Examples of films to be polished using the polishing composition of the present disclosure include silicon oxide films. Therefore, the polishing composition of the present disclosure can be used in processes that require the polishing of silicon oxide films. That is, in one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure is a polishing composition (polishing composition for silicon oxide films) used for polishing silicon oxide films. In one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure can be suitably used for polishing silicon oxide films performed in a process for forming an element isolation structure of a semiconductor substrate, polishing silicon oxide films performed in a process for forming an interlayer insulating film, polishing silicon oxide films performed in a process for forming embedded metal wiring, or polishing silicon oxide films performed in a process for forming embedded capacitors. In one or more other embodiments, the polishing composition of the present disclosure can be suitably used for manufacturing three-dimensional semiconductor devices such as three-dimensional NAND-type flash memories.
[研磨液キット]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を製造するためのキット(以下、「本開示の研磨液キット」ともいう)に関する。
本開示の研磨液キットとしては、例えば、成分A、成分B及び水系媒体を含む研磨砥粒分散液と、その他の成分(成分C又は任意成分)を含む水溶液と、を相互に混合されない状態で含む、研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。前記研磨砥粒分散液と前記添加剤水溶液とは、使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される。前記研磨砥粒分散液に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記添加剤水溶液には、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の一部が含まれていてもよい。前記研磨砥粒分散液及び前記添加剤水溶液にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分が含まれていてもよい。
本開示の研磨液キットによれば、研磨速度を確保しつつ、研磨選択性の向上が可能な研磨液組成物が得られうる。
[Polishing liquid kit]
In another aspect, the present disclosure relates to a kit for producing the polishing liquid composition of the present disclosure (hereinafter also referred to as the "polishing liquid kit of the present disclosure").
The polishing liquid kit of the present disclosure may be, for example, a polishing liquid kit (two-liquid type polishing liquid composition) that includes a polishing abrasive dispersion containing component A, component B, and an aqueous medium, and an aqueous solution containing other components (component C or optional components) in a mutually unmixed state. The polishing abrasive dispersion and the additive aqueous solution are mixed at the time of use, and diluted with an aqueous medium as necessary. The aqueous medium contained in the polishing abrasive dispersion may be the entire amount of the aqueous medium used to prepare the polishing liquid composition, or may be a part of it. The additive aqueous solution may contain a part of the aqueous medium used to prepare the polishing liquid composition. The polishing abrasive dispersion and the additive aqueous solution may each contain the above-mentioned optional components as necessary.
According to the polishing liquid kit of the present disclosure, a polishing liquid composition can be obtained that can improve polishing selectivity while ensuring the polishing rate.
[研磨方法]
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法(以下、「本開示の研磨方法」ともいう)に関する。本開示の研磨方法を使用することにより、酸化珪素膜の研磨速度向上が可能であるため、品質が向上した半導体基板の生産性を向上できるという効果が奏されうる。本開示の研磨方法における研磨の方法及び条件は、後述する本開示の半導体基板の製造方法と同じようにすることができる。
[Polishing method]
In one aspect, the present disclosure relates to a polishing method (hereinafter also referred to as the "polishing method of the present disclosure") that includes a step of polishing a film to be polished using the polishing liquid composition of the present disclosure, the film to be polished being a silicon oxide film formed in the manufacturing process of a semiconductor substrate. By using the polishing method of the present disclosure, it is possible to improve the polishing speed of the silicon oxide film, and therefore it is possible to achieve an effect of improving the productivity of semiconductor substrates with improved quality. The polishing method and conditions in the polishing method of the present disclosure can be the same as those in the manufacturing method of a semiconductor substrate of the present disclosure described below.
[半導体基板の製造方法]
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて酸化珪素膜を研磨する工程(研磨工程)を含む、半導体基板の製造方法に関する。
本開示は、一態様において、本開示の研磨方法を用いて酸化珪素膜を研磨する工程(研磨工程)を含む、半導体基板の製造方法に関する。
本開示において「本開示の半導体基板の製造方法」という場合には、上記二態様を指しうる。
本開示の半導体基板の製造方法によれば、酸化珪素膜の研磨速度向上が可能であるため、品質が向上した半導体基板を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
[Method of manufacturing semiconductor substrate]
In one aspect, the present disclosure relates to a method for producing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a silicon oxide film with the polishing composition of the present disclosure (polishing step).
In one aspect, the present disclosure relates to a method for producing a semiconductor substrate, comprising a step of polishing a silicon oxide film using the polishing method of the present disclosure (polishing step).
In the present disclosure, the term "the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure" can refer to the above two aspects.
According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure, it is possible to improve the polishing speed of a silicon oxide film, and therefore it is possible to achieve the effect of efficiently manufacturing semiconductor substrates with improved quality.
本開示の半導体基板の製造方法の一又は複数の実施形態としては、まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒すことよりその表面に二酸化シリコン層を成長させ、次いで、当該二酸化シリコン層上に窒化珪素(Si3N4)膜又はポリシリコン膜等の研磨ストッパ膜を、例えばCVD法(化学気相成長法)にて形成する。次に、シリコン基板と前記シリコン基板の一方の主面側に配置された研磨ストッパ膜とを含む基板、例えば、シリコン基板の二酸化シリコン層上に研磨ストッパ膜が形成された基板に、フォトリソグラフィー技術を用いてトレンチを形成する。次いで、例えば、シランガスと酸素ガスを用いたCVD法により、トレンチ埋め込み用の被研磨膜である酸化珪素(SiO2)膜を形成し、研磨ストッパ膜が被研磨膜(酸化珪素膜)で覆われた被研磨基板を得る。酸化珪素膜の形成により、前記トレンチは酸化珪素膜の酸化珪素で満たされ、研磨ストッパ膜の前記シリコン基板側の面の反対面は酸化珪素膜によって被覆される。このようにして形成された酸化珪素膜のシリコン基板側の面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された段差を有する。次いで、CMP法により、酸化珪素膜を、少なくとも研磨ストッパ膜のシリコン基板側の面の反対面が露出するまで研磨し、より好ましくは、酸化珪素膜の表面と研磨ストッパ膜の表面とが面一になるまで酸化珪素膜を研磨する。本開示の研磨液組成物は、このCMP法による研磨を行う工程に用いることができる。酸化珪素膜の下層の凹凸に対応して形成された凸部の幅は、例えば、0.5μm以上5000μm以下であり、凹部の幅は、例えば、0.5μm以上5000μm以下である。 In one or more embodiments of the method for manufacturing a semiconductor substrate according to the present disclosure, first, a silicon dioxide layer is grown on the surface of a silicon substrate by exposing the silicon substrate to oxygen in an oxidation furnace, and then a polishing stopper film such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film or a polysilicon film is formed on the silicon dioxide layer by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method). Next, a trench is formed by photolithography in a substrate including a silicon substrate and a polishing stopper film disposed on one main surface side of the silicon substrate, for example, a substrate in which a polishing stopper film is formed on a silicon dioxide layer of the silicon substrate. Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film, which is a polishing film to be filled in the trench, is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas, to obtain a polishing substrate in which the polishing stopper film is covered with the polishing film (silicon oxide film). By forming the silicon oxide film, the trench is filled with silicon oxide of the silicon oxide film, and the surface of the polishing stopper film opposite to the surface on the silicon substrate side is covered with the silicon oxide film. The surface of the silicon oxide film formed in this manner opposite to the surface on the silicon substrate side has a step formed corresponding to the unevenness of the underlying layer. Next, the silicon oxide film is polished by a CMP method until at least the surface opposite to the surface on the silicon substrate side of the polishing stopper film is exposed, and more preferably, the silicon oxide film is polished until the surface of the silicon oxide film and the surface of the polishing stopper film are flush with each other. The polishing liquid composition of the present disclosure can be used in the step of performing polishing by this CMP method. The width of the convex portion formed corresponding to the unevenness of the underlying layer of the silicon oxide film is, for example, 0.5 μm or more and 5000 μm or less, and the width of the concave portion is, for example, 0.5 μm or more and 5000 μm or less.
CMP法による研磨では、被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で、本開示の研磨液組成物をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面の凹凸部分を平坦化させる。
なお、本開示の半導体基板の製造方法において、シリコン基板の二酸化シリコン層と研磨ストッパ膜との間に他の絶縁膜が形成されていてもよいし、被研磨膜(例えば、酸化珪素膜)と研磨ストッパ膜(例えば、窒化珪素膜)との間に他の絶縁膜が形成されていてもよい。
In polishing by the CMP method, the surface of the substrate to be polished is brought into contact with a polishing pad, and the substrate to be polished and the polishing pad are moved relative to each other while the polishing liquid composition of the present disclosure is supplied to the contact site, thereby planarizing the uneven portions of the surface of the substrate to be polished.
In the semiconductor substrate manufacturing method of the present disclosure, another insulating film may be formed between the silicon dioxide layer of the silicon substrate and the polishing stopper film, or another insulating film may be formed between the film to be polished (e.g., a silicon oxide film) and the polishing stopper film (e.g., a silicon nitride film).
前記研磨工程において、研磨パッドの回転数は、例えば、30~200r/分、被研磨基板の回転数は、例えば、30~200r/分、研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、例えば、20~500g重/cm2、研磨液組成物の供給速度は、例えば、10~500mL/分以下に設定できる。研磨液組成物が2液型研磨液組成物の場合、第1液及び第2液のそれぞれの供給速度(又は供給量)を調整することで、被研磨膜及び研磨ストッパ膜のそれぞれの研磨速度や、被研磨膜と研磨ストッパ膜との研磨速度比(研磨選択性)を調整できる。 In the polishing step, the rotation speed of the polishing pad can be set to, for example, 30 to 200 r/min, the rotation speed of the substrate to be polished can be set to, for example, 30 to 200 r/min, the polishing load set in the polishing apparatus equipped with the polishing pad can be set to, for example, 20 to 500 gf/cm 2 , and the supply rate of the polishing composition can be set to, for example, 10 to 500 mL/min or less. When the polishing composition is a two-liquid type polishing composition, the respective polishing rates of the polishing target film and the polishing stopper film, and the polishing rate ratio (polishing selectivity) between the polishing target film and the polishing stopper film can be adjusted by adjusting the respective supply rates (or supply amounts) of the first liquid and the second liquid.
前記研磨工程において、被研磨膜(酸化珪素膜)の研磨速度は、生産性向上の観点から、50nm/分以上が好ましく、80nm/分以上がより好ましく、90nm/分以上が更に好ましい。 In the polishing process, the polishing speed of the film to be polished (silicon oxide film) is preferably 50 nm/min or more, more preferably 80 nm/min or more, and even more preferably 90 nm/min or more, from the viewpoint of improving productivity.
以下、実施例により本開示をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本開示はこれら実施例に制限されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail below with reference to examples, but these are merely illustrative and the present disclosure is not limited to these examples.
1.各パラメータの測定方法
(1)研磨液組成物のpH
研磨液組成物の25℃におけるpH値は、pHメータ(東亜電波工業社製、「HM-30G」)を用いて測定した値であり、pHメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して1分後の数値である。
1. Method for measuring each parameter (1) pH of polishing composition
The pH value of the polishing composition at 25° C. was measured using a pH meter (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., "HM-30G"), and was the value measured one minute after the electrode of the pH meter was immersed in the polishing composition.
(2)遠心沈降法(CPS測定)による酸化セリウム粒子のD50及びD99の測定方法
酸化セリウム粒子をイオン交換水で希釈し、酸化セリウム粒子を0.4質量%含有する分散液を調製して試料とし、下記測定装置を用いて遠心沈降法による粒度分布を測定した。遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小径側からの累積頻度が50%、99%となる粒径をそれぞれD50、D99とした。成分A、成分BのD50をそれぞれの平均粒子サイズとした。
<測定条件>
測定装置:CPS Instruments社製の「CPS DC24000 UHR」測定範囲:0.02~3μm
粒子の消衰係数:0.1
粒子の形状因子:1.2 or 1.0
回転数:17,000rpm
校正用標準粒子径:0.476μm
標準粒子密度:1.0465(13%、34℃)
密度勾配溶液:スクロース水溶液(8%、24%)
溶媒の粘度:1.16cp(13%、34℃)
溶媒の屈折率:1.3592(18%、34℃)
測定温度:15~45℃
測定時間:3~420分
(2) Measurement method of D50 and D99 of cerium oxide particles by centrifugal sedimentation (CPS measurement) Cerium oxide particles were diluted with ion-exchanged water to prepare a dispersion containing 0.4 mass% of cerium oxide particles as a sample, and the particle size distribution was measured by centrifugal sedimentation using the following measuring device. The particle sizes at which the cumulative frequency from the small diameter side in the particle size distribution in weight conversion obtained by centrifugal sedimentation was 50% and 99%, respectively, were defined as D50 and D99. The D50 of component A and component B were defined as their average particle sizes.
<Measurement conditions>
Measuring device: "CPS DC24000 UHR" manufactured by CPS Instruments. Measurement range: 0.02 to 3 μm.
Particle extinction coefficient: 0.1
Particle shape factor: 1.2 or 1.0
Revolutions per minute: 17,000 rpm
Calibration standard particle size: 0.476μm
Standard particle density: 1.0465 (13%, 34°C)
Density gradient solution: sucrose aqueous solution (8%, 24%)
Solvent viscosity: 1.16 cp (13%, 34° C.)
Refractive index of solvent: 1.3592 (18%, 34°C)
Measurement temperature: 15-45℃
Measurement time: 3 to 420 minutes
(3)酸化セリウム粒子の密度
酸化セリウム粒子を、ホットスターラー(アズワン製、CERAMIC HOT PLATE CHP-170DF)を用いて400℃で2時間乾燥後、電気炉(フルテック製、FT-101)を用いて650℃で1時間焼成する。次に、サンプルを全自動ピクノメーター(Quantachrome社製、ULTRAPYC 1200e)を用いて密度を測定した。
(3) Density of cerium oxide particles The cerium oxide particles were dried for 2 hours at 400° C. using a hot stirrer (CERAMIC HOT PLATE CHP-170DF, manufactured by AS ONE Co., Ltd.), and then baked for 1 hour at 650° C. using an electric furnace (FT-101, manufactured by Furutech Co., Ltd.). Next, the density of the sample was measured using a fully automatic pycnometer (ULTRAPYC 1200e, manufactured by Quantachrome Corporation).
(4)還元電位及び酸化電位
1)支持電解質として用いる硫酸ナトリウム水溶液が0.1mol/Lになるよう超純水にて調製し、窒素置換を3時間以上行う。
2)ガラスバイアル(20mL)に硫酸ナトリウム水溶液を9.9mL秤量する。
3)ガラス状カーボン(グラッシーカーボン)作用電極の表面を、1μm研磨用ダイヤモンド及びダイヤモンド研磨用パッド(何れもビー・エー・エス社製)を用い、電極を垂直に押し当て、8の字を描くように十分研磨をする。続いて、0.05μmのアルミナ及びアルミナ研磨用パッド(何れもビー・エー・エス社製)を用い、電極表面が鏡面になるまで8の字を描くように十分研磨をする。その後、電極表面を超純水で洗浄し乾燥させる。
4)ガラス状カーボン電極、銀/銀塩化銀参照電極、白金カウンター電極をALS電気化学アナライザー(モデル611D)に接続し、硫酸ナトリウム水溶液に浸漬させて3極式電気化学セルを組み立てる。
5)サイクリックボルタンメトリー変数を高電位1V、低電位1V、スキャン速度0.1V/s、スィープセグメント5wに設定し、電位-電流データポイントをモニターに表示する。
6)ガラスバイアル内にテフロン(登録商標)チューブを通し窒素置換を十分に行った後、支持電解質のみで測定を行う。このとき、窒素置換が不十分であると、溶存酸素由来のピークが検出される。
7)測定サンプル(添加剤:1000ppm)を超純水にて調製し、窒素置換を十分に行った後、該測定サンプル0.1mLをガラスバイアル内の硫酸ナトリウム水溶液9.9mLに添加し、添加剤の10ppm水溶液を得た。
8)Open Circuit Potentialを測定し、サイクリックボルタンメトリー変数の初期電位に設定し、測定を行う。このとき、溶存酸素由来のピークが検出されていないことを確認し、測定サンプル由来のサイクリックボルタモグラムから酸化還元電位を確認する。
(4) Reduction Potential and Oxidation Potential 1) An aqueous solution of sodium sulfate used as a supporting electrolyte is prepared with ultrapure water to a concentration of 0.1 mol/L, and nitrogen replacement is carried out for 3 hours or more.
2) Weigh out 9.9 mL of an aqueous sodium sulfate solution into a glass vial (20 mL).
3) The surface of the glassy carbon working electrode is polished sufficiently by pressing the electrode vertically with a 1 μm polishing diamond and a diamond polishing pad (both manufactured by BAS Co., Ltd.) to draw a figure 8. Then, using a 0.05 μm alumina and an alumina polishing pad (both manufactured by BAS Co., Ltd.), the electrode surface is polished sufficiently by drawing a figure 8 until it becomes a mirror surface. After that, the electrode surface is washed with ultrapure water and dried.
4) A glassy carbon electrode, a silver/silver-silver chloride reference electrode, and a platinum counter electrode are connected to an ALS electrochemical analyzer (Model 611D) and immersed in an aqueous sodium sulfate solution to assemble a three-electrode electrochemical cell.
5) Set the cyclic voltammetry parameters as follows: high potential 1 V, low potential 1 V, scan rate 0.1 V/s, sweep segment 5 w, and display potential-current data points on the monitor.
6) After thoroughly replacing the nitrogen gas in the glass vial by inserting a Teflon tube into the vial, the measurement is carried out using only the supporting electrolyte. If the nitrogen replacement is insufficient, a peak due to dissolved oxygen will be detected.
7) A measurement sample (additive: 1000 ppm) was prepared in ultrapure water and thoroughly substituted with nitrogen. After that, 0.1 mL of the measurement sample was added to 9.9 mL of an aqueous sodium sulfate solution in a glass vial to obtain a 10 ppm aqueous solution of the additive.
8) Measure the Open Circuit Potential, set it as the initial potential of the cyclic voltammetry variables, and perform the measurement. At this time, it is confirmed that no peaks derived from dissolved oxygen are detected, and the redox potential is confirmed from the cyclic voltammogram derived from the measurement sample.
2.研磨液組成物の調製(実施例1~7及び比較例1~13)
酸化セリウム粒子(成分A、成分B)、添加剤(成分C)及び水を混合して実施例1~7及び比較例1~13の研磨液組成物を得た。研磨液組成物中の各成分の含有量は、表1~3に示すとおり。水の含有量は、成分A、成分B、及び成分Cを除いた残余である。実施例1~7及び比較例1~13の研磨液組成物のpHは5であった。pH調整はアンモニア若しくは硝酸を用いて実施した。
2. Preparation of polishing compositions (Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 13)
Cerium oxide particles (component A, component B), an additive (component C), and water were mixed to obtain polishing liquid compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 13. The contents of each component in the polishing liquid compositions are as shown in Tables 1 to 3. The content of water is the remainder excluding components A, B, and C. The pH of the polishing liquid compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 13 was 5. The pH was adjusted using ammonia or nitric acid.
実施例1~7及び比較例1~13の研磨液組成物の調製に用いた成分A、成分B、並びに成分Cを以下に示す。
[成分A]
酸化セリウム粒子a1:粒径26nm、密度9g/cm3、焼成酸化セリウム
酸化セリウム粒子a2:粒径53nm、密度7.6g/cm3、湿式酸化セリウム(コロイダルセリア)、ソルベイ・スペシャルケム・ジャパン社製の“HC-30”
酸化セリウム粒子a3:粒径76nm、密度7.9g/cm3、焼成酸化セリウム
[成分B]
酸化セリウム粒子b1:粒径97nm、密度7.4g/cm3、焼成酸化セリウム
酸化セリウム粒子b2:粒径111nm、密度6.9g/cm3、湿式酸化セリウム(コロイダルセリア)、ソルベイ・スペシャルケム・ジャパン製の“HC-60”
[成分C]
2-ヒドロキシピリジンN-オキシド(東京化成工業株式会社製、還元電位:0.87V)
Components A, B, and C used in preparing the polishing compositions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 13 are shown below.
[Component A]
Cerium oxide particles a1: particle size 26 nm, density 9 g/cm 3 , calcined cerium oxide Cerium oxide particles a2: particle size 53 nm, density 7.6 g/cm 3 , wet cerium oxide (colloidal ceria), "HC-30" manufactured by Solvay SpecialChem Japan Ltd.
Cerium oxide particles a3: particle size 76 nm, density 7.9 g/cm 3 , calcined cerium oxide [component B]
Cerium oxide particles b1: particle size 97 nm, density 7.4 g/cm 3 , calcined cerium oxide Cerium oxide particles b2: particle size 111 nm, density 6.9 g/cm 3 , wet cerium oxide (colloidal ceria), "HC-60" manufactured by Solvay SpecialChem Japan
[Component C]
2-Hydroxypyridine N-oxide (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., reduction potential: 0.87 V)
焼成酸化セリウムの製造方法
焼成酸化セリウム粒子a1、a3、及びb1は、セリウム化合物を焼成して製造した。また、焼成酸化セリウム粒子a1、a3、及びb1の形状を走査型電子顕微鏡(SEM)観察の結果、粒子a1及びa3が多面体状であり、粒子b1が不定形であった。
The calcined cerium oxide particles a1, a3, and b1 were produced by calcining a cerium compound. The shapes of the calcined cerium oxide particles a1, a3, and b1 were observed with a scanning electron microscope (SEM), and as a result, the particles a1 and a3 were polyhedral, and the particle b1 was irregular.
湿式酸化セリウム
湿式酸化セリウム粒子a2及びb2の形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)観察の結果、多面体状であった。
Wet Cerium Oxide The wet cerium oxide particles a2 and b2 were found to have a polyhedral shape as a result of observation with a scanning electron microscope (SEM).
3.研磨液組成物の評価
[研磨速度の測定]
被研磨物として、8インチシリコンウエハ上にSiO2膜が全面に2000nmの膜厚で形成されたベタ膜基板を用意した。
研磨装置(荏原製作所製、F-REX200)、研磨パッド(ニッタハース製、上層:IC1000、下層:SUBA400)を使用した。
研磨条件は、加工圧力:3psi(288gf/cm2)、研磨液組成物流量:200ml/分、研磨ヘッドの回転数:107rpm、プラテン回転数:100rpm、研磨時間:60秒であった。
次に、光干渉式膜厚測定装置(Nano metrics製のNanospec 6100)を用いて、研磨前後での被研磨物の厚みの減少量から、1分間当たりの研磨レート(研磨速度)を求めた。
3. Evaluation of polishing composition [Measurement of polishing rate]
As an object to be polished, a plain film substrate was prepared in which a SiO 2 film was formed on the entire surface of an 8-inch silicon wafer to a thickness of 2000 nm.
A polishing machine (Ebara Corporation, F-REX200) and polishing pads (Nitta Haas, upper layer: IC1000, lower layer: SUBA400) were used.
The polishing conditions were: processing pressure: 3 psi (288 gf/cm 2 ), polishing composition flow rate: 200 ml/min, polishing head rotation speed: 107 rpm, platen rotation speed: 100 rpm, polishing time: 60 seconds.
Next, the polishing rate (polishing speed) per minute was determined from the amount of reduction in thickness of the workpiece before and after polishing using an optical interference film thickness measuring device (Nanospec 6100 manufactured by Nanometrics).
研磨液組成物中の酸化セリウム粒子(成分A及び成分B)の合計濃度が0.5質量%である研磨液組成物を用いた研磨の結果を表1及び2に示す。 The results of polishing using a polishing composition in which the total concentration of cerium oxide particles (component A and component B) in the polishing composition is 0.5 mass % are shown in Tables 1 and 2.
研磨液組成物中の酸化セリウム粒子(成分A及び成分B)の合計濃度が1.5質量%である研磨液組成物を用いた研磨の結果を表3に示す。 Table 3 shows the results of polishing using a polishing composition in which the total concentration of cerium oxide particles (component A and component B) in the polishing composition is 1.5 mass %.
表1に示されるように、実施例1及び2の研磨液組成物は、比較例1~6の研磨液組成物に比べて、研磨速度が向上していた。
表2に示されるように、実施例3及び4の研磨液組成物は、比較例7~9の研磨液組成物に比べて、研磨速度が向上していた。
表3に示されるように、実施例5~7の研磨液組成物は、比較例10~13の研磨液組成物に比べて、研磨速度が向上していた。また、添加剤(成分C)を含む実施例6及び7の研磨泳組成物は、添加剤(成分C)を含まない研磨液組成物実施例5の研磨液組成物よりも、研磨速度が向上していた。
As shown in Table 1, the polishing compositions of Examples 1 and 2 had improved removal rates compared to the polishing compositions of Comparative Examples 1 to 6.
As shown in Table 2, the polishing compositions of Examples 3 and 4 had improved removal rates compared to the polishing compositions of Comparative Examples 7 to 9.
As shown in Table 3, the polishing compositions of Examples 5 to 7 had improved polishing rates compared to the polishing compositions of Comparative Examples 10 to 13. Furthermore, the polishing compositions of Examples 6 and 7, which contained the additive (component C), had improved polishing rates compared to the polishing composition of Example 5, which did not contain the additive (component C).
本開示の研磨液組成物は、高密度化又は高集積化用の半導体基板の製造方法において有用である。 The polishing composition disclosed herein is useful in a method for manufacturing semiconductor substrates for high density or high integration.
Claims (11)
酸化セリウム粒子として、
平均粒子サイズが15nm以上50nm以下であり、密度が8g/cm3以上の酸化セリウム粒子(成分A)、及び
平均粒子サイズが60nm以上1μm以下である酸化セリウム粒子(成分B)を含有し、
pHが、3以上9以下であり、
成分Aと成分Bの混合物の、遠心沈降法により得られる重量換算での粒度分布において小粒径側からの累積頻度が50%、99%となる粒子径をそれぞれD50、D99としたとき、D50/D99の値が0.32以下である、研磨液組成物。 A polishing composition for silicon oxide films, comprising cerium oxide particles and an aqueous medium,
As cerium oxide particles,
The cerium oxide particles (component A) have an average particle size of 15 nm or more and 50 nm or less and a density of 8 g/cm3 or more , and the cerium oxide particles (component B) have an average particle size of 60 nm or more and 1 μm or less,
The pH is 3 or more and 9 or less,
A polishing liquid composition, in which when D50 and D99 are the particle sizes at which the cumulative frequency from the small particle size side is 50% and 99%, respectively, in a particle size distribution in weight conversion obtained by centrifugal sedimentation of a mixture of components A and B, the value of D50/D99 is 0.32 or less.
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