JP2000192015A - Polishing agent for use in cmp and method for polishing substrate therewith - Google Patents

Polishing agent for use in cmp and method for polishing substrate therewith

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JP2000192015A
JP2000192015A JP36835698A JP36835698A JP2000192015A JP 2000192015 A JP2000192015 A JP 2000192015A JP 36835698 A JP36835698 A JP 36835698A JP 36835698 A JP36835698 A JP 36835698A JP 2000192015 A JP2000192015 A JP 2000192015A
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Japan
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polishing
cmp
cerium oxide
substrate
film
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JP36835698A
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Japanese (ja)
Inventor
Toranosuke Ashizawa
寅之助 芦沢
Keizo Hirai
圭三 平井
Satohiko Akahori
聡彦 赤堀
Yoshio Kurihara
美穂 栗原
Naoyuki Koyama
直之 小山
Takayuki Senda
孝之 千田
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing agent which can be easily disposed of when it becomes a waste liquor and a method for polishing the surface of a substrate without leaving scratches thereon. SOLUTION: Provided are a polishing agent for use in CMP comprising cerium oxide particles, a dispersant, a biodegradable surfactant, and water and a method for polishing a substrate which comprises pressing a substrate on which a surface to be polished is formed against the polishing cloth of a polishing surface plate under applied pressure and polishing the surface by moving the substrate and the plate while feeding the polishing agent into the gap between the plate and the cloth.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子製造技
術に使用される研磨方法に関し、基板表面の平坦化工
程、特に、層間絶縁膜の平坦化工程、シャロー・トレン
チ分離の形成工程等において使用されるCMP研磨剤及
びこのCMP研磨剤を使用した基板の研磨方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polishing method used in a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a polishing method for a substrate surface, particularly for an interlayer insulating film and a shallow trench isolation forming step. The present invention relates to a CMP polishing agent to be used and a method for polishing a substrate using the CMP polishing agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の超々大規模集積回路では、実装密
度を高める傾向にあり、種々の微細加工技術が研究、開
発されている。既に、デザインルールは、サブハーフミ
クロンのオーダーになっている。このような厳しい微細
化の要求を満足するために開発されている技術の一つに
CMP(ケミカルメカニカルポリッシング)技術があ
る。この技術は、半導体装置の製造工程において、露光
を施す層を完全に平坦化し、露光技術の負担を軽減し、
歩留まりを安定させることができるため、例えば、層間
絶縁膜の平坦化、シャロー・トレンチ分離等を行う際に
必須となる技術である。
2. Description of the Related Art At present, ultra-large-scale integrated circuits tend to increase the packing density, and various microfabrication techniques have been studied and developed. Already, design rules are on the order of sub-half microns. One of the technologies that have been developed to satisfy such strict requirements for miniaturization is a CMP (Chemical Mechanical Polishing) technology. This technology completely flattens the layer to be exposed in the semiconductor device manufacturing process, reducing the burden of the exposure technology,
Since the yield can be stabilized, the technique is indispensable when performing, for example, planarization of an interlayer insulating film, isolation of a shallow trench, and the like.

【0003】従来、半導体装置の製造工程において、プ
ラズマ−CVD(Chemical Vapor Deposition、化学的
蒸着法)、低圧−CVD等の方法で形成される酸化珪素
絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化するためのCMP研磨剤
として、コロイダルシリカ系の研磨剤が一般的に検討さ
れていた。コロイダルシリカ系の研磨剤は、シリカ粒子
を四塩化珪酸を熱分解する等の方法で粒成長させ、pH調
整を行って製造している。しかしながら、この様な研磨
剤は無機絶縁膜の研磨速度が十分な速度をもたず、実用
化には低研磨速度という技術課題があった。
Conventionally, in the process of manufacturing a semiconductor device, an inorganic insulating film layer such as a silicon oxide insulating film formed by a method such as plasma-CVD (Chemical Vapor Deposition) or low-pressure-CVD is used to planarize. Colloidal silica-based polishing agents have been generally studied as CMP polishing agents. Colloidal silica-based abrasives are produced by subjecting silica particles to grain growth by a method such as thermal decomposition of silicic acid tetrachloride and adjusting the pH. However, such a polishing agent does not have a sufficient polishing rate for the inorganic insulating film, and there is a technical problem of a low polishing rate for practical use.

【0004】デザインルール0.5μm以上の世代で
は、集積回路内の素子分離にLOCOS(シリコン局所
酸化)が用いられていた。その後さらに加工寸法が微細
化すると素子分離幅の狭い技術が要求され、シャロー・
トレンチ分離が用いられつつある。シャロー・トレンチ
分離では、基板上に成膜した余分の酸化珪素膜を除くた
めにCMPが使用され、研磨を停止させるために、酸化
珪素膜の下に研磨速度の遅いストッパ膜が形成される。
ストッパ膜には窒化珪素などが使用され、酸化珪素膜と
ストッパ膜との研磨速度比が大きいことが望ましい。従
来のコロイダルシリカ系の研磨剤は、上記の酸化珪素膜
とストッパ膜の研磨速度比が3程度と小さく、シャロー
・トレンチ分離用としては実用に耐える特性を有してい
なかった。
In the generation of the design rule of 0.5 μm or more, LOCOS (local oxidation of silicon) has been used for element isolation in an integrated circuit. After that, when the processing dimensions are further reduced, the technology for narrowing the element separation width is required,
Trench isolation is being used. In the shallow trench isolation, CMP is used to remove an excess silicon oxide film formed on the substrate, and a stopper film having a low polishing rate is formed below the silicon oxide film to stop polishing.
Silicon nitride or the like is used for the stopper film, and it is desirable that the polishing rate ratio between the silicon oxide film and the stopper film is large. The conventional colloidal silica-based polishing agent has a small polishing rate ratio of about 3 between the silicon oxide film and the stopper film, and does not have practically usable characteristics for shallow trench isolation.

【0005】一方、フォトマスクやレンズ等のガラス表
面研磨剤として、酸化セリウム研磨剤が用いられてい
る。酸化セリウム粒子はシリカ粒子やアルミナ粒子に比
べ硬度が低く、したがって、研磨表面に傷が入りにくい
ことから、仕上げ鏡面研磨に有用である。しかしなが
ら、ガラス表面研磨用酸化セリウム研磨剤にはナトリウ
ム塩を含む分散剤を使用しているため、そのまま半導体
用研磨剤として適用することはできない。
On the other hand, cerium oxide abrasives have been used as abrasives for glass surfaces such as photomasks and lenses. Cerium oxide particles have a lower hardness than silica particles and alumina particles and are therefore less likely to scratch the polished surface, and thus are useful for finish mirror polishing. However, since a cerium oxide abrasive for polishing a glass surface uses a dispersant containing a sodium salt, it cannot be directly used as an abrasive for semiconductors.

【0006】また、最近は産業廃棄物の処理が社会問題
化しつつある。CMP研磨剤はリサイクルが難しく、使
用後のCMP研磨剤は産業廃棄物として廃棄される。C
MP研磨剤廃液中に含まれる研磨粒子はそのまま下水処
理できないために廃水と分離する必要がある。CMP研
磨剤中に研磨粒子以外に添加剤が加えられている場合に
は、添加剤も廃水から分離するのが望ましいが、簡便な
分離技術に乏しいのが現状である。
[0006] Recently, the treatment of industrial waste is becoming a social problem. CMP abrasives are difficult to recycle, and used CMP abrasives are discarded as industrial waste. C
Abrasive particles contained in the MP abrasive waste liquid cannot be subjected to sewage treatment, and must be separated from waste water. When additives other than the abrasive particles are added to the CMP abrasive, it is desirable to separate the additives from the wastewater, but at present, there is little simple separation technology.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、廃液処理が容易なCMP研磨剤を提供するものであ
る。請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明に加え
て、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面を傷なく、高速に研磨
することが可能なCMP研磨剤を提供するものである。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明に加
えて、保存安定性を改良したCMP研磨剤を提供するも
のである。請求項4記載の発明は、請求項1〜3記載の
発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁
膜研磨速度の比を10以上にするCMP研磨剤を提供す
るものである。請求項5記載の発明は、基板の被研磨面
を、傷なく、研磨することが可能な基板の研磨方法を提
供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The first aspect of the present invention is to provide a CMP polishing agent which can easily treat a waste liquid. According to a second aspect of the present invention, there is provided, in addition to the first aspect, a CMP polishing agent capable of polishing a surface to be polished such as a silicon oxide insulating film at a high speed without any damage.
A third aspect of the present invention provides a CMP abrasive having improved storage stability in addition to the first or second aspect of the present invention. A fourth aspect of the present invention provides a CMP polishing slurry in which the ratio of the polishing rate of the silicon oxide insulating film to the polishing rate of the silicon nitride insulating film is 10 or more, in addition to the first to third aspects of the present invention. The fifth aspect of the present invention provides a substrate polishing method capable of polishing a surface to be polished of a substrate without damage.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。 (1)酸化セリウム粒子、分散剤、生分解性を有する界
面活性剤及び水を含有してなるCMP研磨剤。 (2)生分解性を有する界面活性剤が、ポリアミノ酸及
びこれらの誘導体、ポリエーテル及びその誘導体、ポリ
ビニルアルコール類及びその誘導体、ポリアセタールカ
ルボン酸及びその誘導体、不飽和モノ又はジカルボン酸
とビニルアルコール、酢酸ビニル又はシクロヘキセノン
とを共重合して得られるポリカルボン酸類及びその誘導
体、側鎖にカルボキシル基を有するポリエステル及びそ
の誘導体並びに多糖類及びその誘導体である項(1)記
載のCMP研磨剤。
The present invention relates to the following. (1) A CMP polishing slurry containing cerium oxide particles, a dispersant, a biodegradable surfactant, and water. (2) surfactants having biodegradability include polyamino acids and derivatives thereof, polyethers and derivatives thereof, polyvinyl alcohols and derivatives thereof, polyacetal carboxylic acids and derivatives thereof, unsaturated mono- or dicarboxylic acids and vinyl alcohol, The CMP polishing slurry according to item (1), which is a polycarboxylic acid and a derivative thereof obtained by copolymerizing vinyl acetate or cyclohexenone, a polyester having a carboxyl group in a side chain and a derivative thereof, and a polysaccharide and a derivative thereof.

【0009】(3)酸化セリウム粒子、分散剤及び水を
含む酸化セリウムスラリーと生分解性を有する界面活性
剤及び水を含む添加液とからなる項(1)又は(2)記
載のCMP研磨剤。 (4)酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が
10以上である項(1)〜(3)のいずれかに記載のC
MP研磨剤。
(3) The CMP polishing slurry according to item (1) or (2), comprising a cerium oxide slurry containing cerium oxide particles, a dispersant and water, and an additive liquid containing a biodegradable surfactant and water. . (4) The C according to any one of (1) to (3), wherein the ratio of the polishing rate of the silicon oxide film to the polishing rate of the silicon nitride film is 10 or more.
MP abrasive.

【0010】(5)研磨する膜を形成した基板を研磨定
盤の研磨布に押しあて加圧し、項(1)〜(4)のいず
れかに記載のCMP研磨剤を研磨膜と研磨布との間に供
給しながら、基板と研磨定盤を動かして研磨する膜を研
磨する基板の研磨方法。
(5) The substrate on which the film to be polished is formed is pressed against the polishing cloth of the polishing platen and pressurized, and the CMP polishing slurry according to any of (1) to (4) is applied to the polishing film and the polishing cloth. A substrate polishing method for polishing a film to be polished by moving a substrate and a polishing platen while supplying between the substrates.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】一般に酸化セリウムは、炭酸塩、
硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩のセリウム化合物を酸化す
ることによって得られる。TEOS−CVD法等で形成
される酸化珪素膜の研磨に使用する酸化セリウム研磨剤
は、一次粒子径が大きく、かつ結晶ひずみが少ないほ
ど、すなわち結晶性が良いほど高速研磨が可能である
が、研磨傷が入りやすい傾向がある。そこで、本発明で
用いる酸化セリウム粒子は、その製造方法を限定するも
のではないが、酸化セリウム結晶子径は5nm以上300
nm以下であることが好ましい。また、半導体チップ研磨
に使用することから、アルカリ金属及びハロゲン類の含
有率は酸化セリウム粒子中10ppm以下に抑えることが
好ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Generally, cerium oxide is a carbonate,
It is obtained by oxidizing cerium compounds of nitrates, sulfates and oxalates. A cerium oxide abrasive used for polishing a silicon oxide film formed by a TEOS-CVD method or the like can perform high-speed polishing as the primary particle diameter is larger and the crystal distortion is smaller, that is, the crystallinity is better. Polishing scratches tend to occur. Therefore, the cerium oxide particles used in the present invention are not limited to the production method, but the cerium oxide crystallite diameter is 5 nm or more and 300 nm or more.
It is preferably not more than nm. Further, since it is used for polishing semiconductor chips, it is preferable that the content of alkali metals and halogens be suppressed to 10 ppm or less in the cerium oxide particles.

【0012】本発明において、酸化セリウム粉末を作製
する方法として焼成または過酸化水素等による酸化法が
使用できる。焼成温度は350℃以上900℃以下が好
ましい。
In the present invention, as a method for producing cerium oxide powder, calcination or an oxidation method using hydrogen peroxide or the like can be used. The firing temperature is preferably from 350 ° C. to 900 ° C.

【0013】上記の方法により製造された酸化セリウム
粒子は凝集しているため、機械的に粉砕することが好ま
しい。粉砕方法として、ジェットミル等による乾式粉砕
や遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。ジ
ェットミルは例えば化学工業論文集第6巻第5号(198
0)527〜532頁に説明されている。
Since the cerium oxide particles produced by the above method are agglomerated, it is preferable to mechanically pulverize them. As the pulverization method, a dry pulverization method using a jet mill or the like or a wet pulverization method using a planetary bead mill or the like is preferable. The jet mill is described in, for example, Chemical Industry Transactions, Vol. 6, No. 5 (198
0) described on pages 527-532.

【0014】本発明におけるCMP研磨剤は、例えば、
上記の特徴を有する酸化セリウム粒子と分散剤と水から
なる組成物を分散させ、さらに生分解性を有する界面活
性剤を添加することによって得られる。ここで、酸化セ
リウム粒子の濃度に制限はないが、分散液の取り扱いや
すさから0.3重量%以上20重量%以下の範囲が好ま
しく、0.5重量%以上10重量%以下の範囲がより好
ましい。
In the present invention, for example, the CMP abrasive is
It can be obtained by dispersing a composition comprising cerium oxide particles having the above characteristics, a dispersant, and water, and further adding a biodegradable surfactant. Here, the concentration of the cerium oxide particles is not limited, but is preferably in the range of 0.3% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably in the range of 0.5% by weight or more and 10% by weight or less from the viewpoint of easy handling of the dispersion. preferable.

【0015】また、分散剤として、半導体チップ研磨に
使用することから、ナトリウムイオン、カリウムイオン
等のアルカリ金属及びハロゲン、イオウの含有率は10
ppm以下に抑えることが好まし好ましい。
Further, since it is used as a dispersant for polishing semiconductor chips, the content of alkali metals such as sodium ions and potassium ions, halogen and sulfur is 10%.
It is preferably and preferably suppressed to ppm or less.

【0016】分散剤としては、高分子分散剤、水溶性陰
イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面活性剤、水
溶性陽イオン性界面活性剤及び水溶性両性界面活性剤か
ら選ばれる1種又は2種以上の化合物が使用される。
The dispersant is selected from polymer dispersants, water-soluble anionic surfactants, water-soluble nonionic surfactants, water-soluble cationic surfactants and water-soluble amphoteric surfactants. One or more compounds are used.

【0017】高分子分散剤としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸の重合体又
はそのアンモニウム塩、共重合成分としてアクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸とアク
リル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸アルキ
ル、アクリル酸ヒドロキシエチル等のアクリル酸ヒドロ
キシアルキル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル等のメタクリル酸アルキル、メタクリル酸ヒドロキシ
エチル等のメタクリル酸ヒドロキシアルキル、酢酸ビニ
ル、ビニルアルコール等の共重合性単量体との共重合体
又はそのアンモニウム塩等があり、これらの重合体又は
共重合体において不飽和カルボン酸は重合前にアンモニ
ウム塩とされていてもよい。また、これらの重合体又は
共重合体において不飽和カルボン酸の割合は、1〜10
0モル%であることが好ましく、特に、10〜100モ
ル%であることが好ましい。
Examples of the polymer dispersant include a polymer of an unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid, or an ammonium salt thereof, and acrylic acid as a copolymer component;
Unsaturated carboxylic acids such as methacrylic acid and maleic acid; alkyl acrylates such as methyl acrylate and ethyl acrylate; hydroxyalkyl acrylates such as hydroxyethyl acrylate; alkyl methacrylate such as methyl methacrylate and ethyl methacrylate; methacrylic acid Hydroxyalkyl methacrylates such as hydroxyethyl acid, vinyl acetate, copolymers with copolymerizable monomers such as vinyl alcohol, or ammonium salts thereof, and the like, and in these polymers or copolymers, unsaturated carboxylic acid is It may be converted into an ammonium salt before the polymerization. In these polymers or copolymers, the proportion of unsaturated carboxylic acid is 1 to 10
It is preferably 0 mol%, and particularly preferably 10 to 100 mol%.

【0018】分散剤として、半導体チップ研磨に使用す
ることから、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のア
ルカリ金属及びハロゲン、イオウの含有率は10ppm以
下に抑えることが好ましく、例えば、共重合成分として
アクリル酸アンモニウム塩を含む高分子分散剤が好まし
い。
Since it is used as a dispersant for polishing semiconductor chips, the content of alkali metals such as sodium ions and potassium ions, halogen and sulfur is preferably suppressed to 10 ppm or less. For example, ammonium acrylate is used as a copolymer component. Polymer dispersants containing salts are preferred.

【0019】水溶性陰イオン性界面活性剤としては、例
えば、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫
酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
硫酸トリエタノールアミン、特殊ポリカルボン酸型高分
子界面活性剤等が挙げられる。
Examples of the water-soluble anionic surfactant include triethanolamine lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether triethanolamine sulfate, and a special polycarboxylic acid type polymer surfactant.

【0020】水溶性非イオン性界面活性剤としては、例
えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキ
シエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステア
リルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、
ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキ
シエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチ
レンノニルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンア
ルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキ
シエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチ
レンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン
ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソル
ビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリ
オレエート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソル
ビット、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリ
エチレングリコールモノステアレート、ポリエチレング
リコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノ
オレエート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリ
オキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアルカノールア
ミド等が挙げられ、水溶性陽イオン性界面活性剤として
は、例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリル
アミンアセテート等が挙げられる。
Examples of the water-soluble nonionic surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether,
Polyoxyethylene higher alcohol ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyethylene derivative, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxy Ethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbite tetraoleate, polyethylene glycol monolaurate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene Glycol distearate, polyethylene glycol monooleate, poly Carboxymethyl ethylene alkyl amines, polyoxyethylene hardened castor oil, and alkyl alkanolamide. Examples of the water-soluble cationic surfactants, for example, coconut amine acetate, stearyl amine acetate, and the like.

【0021】水溶性両性界面活性剤としては、例えば、
ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメ
チルアミンオキサイド、2−アルキル−N−カルボキシ
メチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイ
ン等が挙げられる。
Examples of the water-soluble amphoteric surfactant include, for example,
Lauryl betaine, stearyl betaine, lauryl dimethylamine oxide, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, and the like.

【0022】分散剤の添加量は、スラリー中の粒子の分
散性及び沈降防止、さらに研磨傷と分散剤添加量との関
係から酸化セリウム粒子100重量部に対して、0.0
1重量部以上2.0重量部以下の範囲が好ましい。
The amount of the dispersant added is preferably 0.00.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the cerium oxide particles in view of the dispersibility of the particles in the slurry and the prevention of sedimentation.
The range is preferably from 1 part by weight to 2.0 parts by weight.

【0023】分散剤の分子量は、標準ポリスチレンの検
量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー
により測定した重量平均分子量で、100〜50,00
0が好ましく、1,000〜10,000がより好まし
い。分散剤の分子量が小さすぎると、酸化珪素膜あるい
は窒化珪素膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得ら
れず、分散剤の分子量が大きすぎると、粘度が高くな
り、CMP研磨剤の保存安定性が低下する。
The molecular weight of the dispersant is 100 to 50,000 as a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using a standard polystyrene calibration curve.
0 is preferable, and 1,000 to 10,000 is more preferable. If the molecular weight of the dispersant is too small, a sufficient polishing rate cannot be obtained when polishing a silicon oxide film or a silicon nitride film, and if the molecular weight of the dispersant is too large, the viscosity becomes high and the CMP slurry is stored. Stability decreases.

【0024】これらの酸化セリウム粒子を水中に分散さ
せる方法としては、通常の撹拌機による分散処理の他に
ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミルなどを
用いることができる。
As a method for dispersing the cerium oxide particles in water, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, or the like can be used in addition to the usual dispersion treatment using a stirrer.

【0025】こうして作製されたCMP研磨剤中の酸化
セリウム粒子の平均粒径は、0.01μm〜1.0μm
であることが好ましい。酸化セリウム粒子の平均粒径が
小さすぎるとと研磨速度が低くなりすぎ、大きすぎると
研磨する膜に傷がつきやすくなるからである。
The average particle size of the cerium oxide particles in the thus prepared CMP abrasive is 0.01 μm to 1.0 μm.
It is preferred that If the average particle size of the cerium oxide particles is too small, the polishing rate will be too low, and if it is too large, the film to be polished will be easily damaged.

【0026】本発明において、生分解性を有する界面活
性剤には、ポリ(アスパラギン酸)、ポリ(グルタミン
酸)、ポリ(リシン)、アスパラギン酸−グルタミン酸
共重合体、アスパラギン酸−リシン共重合体、グルタミ
ン酸−リシン共重合体等のポリアミノ酸及びこれらの誘
導体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、ポリテトラエチレングリコール等のポリエーテル
及びその誘導体、ポリビニルアルコール、ポリ(エーテ
ル−ケトン)等のポリビニルアルコール類及びその誘導
体、ポリグリオキシル酸等のポリアセタールカルボン酸
及びその誘導体、アクリル酸−ビニルアルコール共重合
体、アクリル酸−シクロヘキセノン共重合体、メタクリ
ル酸−ビニルアルコール共重合体、メタクリル酸−シク
ロヘキセノン共重合体、フマル酸−ビニルアルコール共
重合体、フマル酸−シクロヘキセノン共重合体、マレイ
ン酸−ビニルアルコール共重合体、マレイン酸−シクロ
ヘキセノン共重合体等の不飽和モノ及びジカルボン酸と
ビニルアルコール、酢酸ビニルまたはシクロヘキセノン
とを共重合して得られるポリカルボン酸類及びその誘導
体、ポリ(α−リンゴ酸)、ポリ(β−リンゴ酸)、ポ
リ(α,β−リンゴ酸)、等の側鎖にカルボキシル基を
有するポリエステル及びその誘導体、澱粉、キトサン、
アルギン酸、カルボキシメチルセルロース、メチルセル
ロース、プルラン、カードラン等の多糖類及びその誘導
体などが好ましい。
In the present invention, surfactants having biodegradability include poly (aspartic acid), poly (glutamic acid), poly (lysine), aspartic acid-glutamic acid copolymer, aspartic acid-lysine copolymer, Polyamino acids such as glutamic acid-lysine copolymers and derivatives thereof, polyethers and derivatives thereof such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetraethylene glycol, and polyvinyl alcohols and derivatives thereof such as polyvinyl alcohol and poly (ether-ketone) , Polyacetal carboxylic acids such as polyglyoxylic acid and derivatives thereof, acrylic acid-vinyl alcohol copolymer, acrylic acid-cyclohexenone copolymer, methacrylic acid-vinyl alcohol copolymer, methacrylic acid-cyclohexenone copolymer , Fumaric acid-vinyl alcohol copolymer, fumaric acid-cyclohexenone copolymer, maleic acid-vinyl alcohol copolymer, maleic acid-cyclohexenone copolymer and other unsaturated mono- and dicarboxylic acids and vinyl alcohol, acetic acid Polycarboxylic acids and their derivatives obtained by copolymerization with vinyl or cyclohexenone, poly (α-malic acid), poly (β-malic acid), poly (α, β-malic acid), etc. Polyester having a carboxyl group and its derivatives, starch, chitosan,
Preferred are polysaccharides such as alginic acid, carboxymethylcellulose, methylcellulose, pullulan and curdlan, and derivatives thereof.

【0027】これらの生分解性を有する界面活性剤添加
量は、CMP研磨剤中の粒子の分散性及び沈降防止、さ
らに研磨傷と界面活性剤添加量との関係から酸化セリウ
ム粒子100重量部に対して、0.01重量部以上10
00重量部以下の範囲が好ましく、また、30重量部以
上とすることがより好ましい。また、生分解性を有する
界面活性剤の分子量は、標準ポリスチレンの検量線を用
いてゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測
定した重量平均分子量で、100〜500,000が好
ましく、1,000〜50,000が好ましい。界面活
性剤の分子量が小さすぎると、酸化珪素膜あるいは窒化
珪素膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得られず、
界面活性剤の分子量が大きすぎると、粘度が高くなり、
CMP研磨剤の保存安定性が低下する。
The amount of the biodegradable surfactant added is 100 parts by weight of the cerium oxide particles in view of the dispersibility of the particles in the CMP abrasive and the prevention of sedimentation and the relationship between the polishing scratches and the amount of the surfactant added. 0.01 parts by weight or more
The range is preferably not more than 00 parts by weight, and more preferably not less than 30 parts by weight. The molecular weight of the biodegradable surfactant is preferably 100 to 500,000, more preferably 1,000 to 50,000, as a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using a standard polystyrene calibration curve. Is preferred. If the molecular weight of the surfactant is too small, a sufficient polishing rate cannot be obtained when polishing a silicon oxide film or a silicon nitride film,
If the molecular weight of the surfactant is too large, the viscosity increases,
The storage stability of the CMP abrasive decreases.

【0028】酸化セリウム粒子、分散剤、及び水からな
る酸化セリウムスラリーと、生分解性を有する界面活性
剤及び水からなる添加液とを分けたCMP研磨剤として
保存すると酸化セリウム粒子が凝集しないため、保存安
定性が増し、研磨傷の発生防止、研磨速度の安定化が得
られて好ましい。上記のCMP研磨剤で基板を研摩する
際に、添加液は、酸化セリウムスラリーと別々に研磨定
盤上に供給し、研磨定盤上で混合するか、研磨直前に酸
化セリウムスラリーと混合し研磨定盤上に供給する方法
がとられる。
If a cerium oxide slurry composed of cerium oxide particles, a dispersant, and water and an additive solution composed of a biodegradable surfactant and water are stored as a separate CMP abrasive, the cerium oxide particles do not agglomerate. This is preferable because storage stability is increased, polishing scratches are prevented from occurring, and the polishing rate is stabilized. When polishing a substrate with the above-mentioned CMP polishing agent, the additive liquid is supplied separately to the polishing platen and the cerium oxide slurry and mixed on the polishing platen, or mixed with the cerium oxide slurry immediately before polishing to polish. The method of supplying on a surface plate is taken.

【0029】本発明のCMP研磨剤には、さらに、N,
N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタ
ノールアミン、アミノエチルエタノールアミン等の添加
剤が添加されてもよい。
The CMP polishing slurry of the present invention further comprises N,
Additives such as N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, aminoethylethanolamine and the like may be added.

【0030】本発明のCMP研磨剤が使用される無機絶
縁膜の作製方法として、低圧CVD法、プラズマCVD
法等が挙げられる。低圧CVD法による酸化珪素膜形成
は、Si源としてモノシラン:SiH4、酸素源として
酸素:O2を用いる。このSiH4−O2系酸化反応を4
00℃以下の低温で行わせることにより得られる。場合
によっては、CVD後1000℃またはそれ以下の温度
で熱処理される。高温リフローによる表面平坦化を図る
ためにリン:Pをドープするときには、SiH4−O2
PH3系反応ガスを用いることが好ましい。プラズマC
VD法は、通常の熱平衡下では高温を必要とする化学反
応が低温でできる利点を有する。プラズマ発生法には、
容量結合型と誘導結合型の2つが挙げられる。反応ガス
としては、Si源としてSiH4、酸素源としてN2Oを
用いたSiH4−N2O系ガスとテトラエトキシシラン
(TEOS)をSi源に用いたTEOS−O2系ガス
(TEOS−プラズマCVD法)が挙げられる。基板温
度は250℃〜400℃、反応圧力は67〜400Paの
範囲が好ましい。このように、本発明の酸化珪素膜には
リン、ホウ素等の元素がドープされていても良い。
As a method of forming an inorganic insulating film using the CMP polishing slurry of the present invention, low pressure CVD, plasma CVD, etc.
And the like. In forming a silicon oxide film by low-pressure CVD, monosilane: SiH 4 is used as a Si source, and oxygen: O 2 is used as an oxygen source. The SiH4-O 2 system oxidation reaction 4
It is obtained by performing at a low temperature of 00 ° C. or less. In some cases, heat treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. or lower after CVD. When doping phosphorus: P for planarizing the surface by high-temperature reflow, SiH 4 —O 2
It is preferable to use a PH 3 based reaction gas. Plasma C
The VD method has an advantage that a chemical reaction requiring a high temperature can be performed at a low temperature under ordinary thermal equilibrium. In the plasma generation method,
There are two types, a capacitive coupling type and an inductive coupling type. As a reaction gas, a SiH 4 -N 2 O-based gas using SiH 4 as a Si source and N 2 O as an oxygen source and a TEOS-O 2 -based gas (TEOS-) using tetraethoxysilane (TEOS) as a Si source are used. Plasma CVD). The substrate temperature is preferably in the range of 250 ° C. to 400 ° C., and the reaction pressure is preferably in the range of 67 to 400 Pa. As described above, the silicon oxide film of the present invention may be doped with an element such as phosphorus and boron.

【0031】同様に、低圧CVD法による窒化珪素膜形
成は、Si源としてジクロルシラン:SiH2Cl2、窒
素源としてアンモニア:NH3を用いる。このSiH2
2−NH3系酸化反応を900℃の高温で行わせること
により得られる。プラズマCVD法は、反応ガスとして
は、Si源としてSiH4、窒素源としてNH3を用いた
SiH4−NH3系ガスが挙げられる。基板温度は300
℃〜400℃が好ましい。
Similarly, in forming a silicon nitride film by low-pressure CVD, dichlorosilane: SiH 2 Cl 2 is used as a Si source, and ammonia: NH 3 is used as a nitrogen source. This SiH 2 C
The l 2 -NH 3 based oxidation reaction can be obtained by performed at a high temperature of 900 ° C.. In the plasma CVD method, a SiH 4 —NH 3 gas using SiH 4 as a Si source and NH 3 as a nitrogen source is used as a reaction gas. Substrate temperature is 300
C. to 400 C. is preferred.

【0032】基板として、半導体基板すなわち回路素子
と配線パターンが形成された段階の半導体基板、回路素
子が形成された段階の半導体基板等の半導体基板上に酸
化珪素膜層あるいは窒化珪素膜層が形成された基板が使
用できる。
As a substrate, a silicon oxide film layer or a silicon nitride film layer is formed on a semiconductor substrate such as a semiconductor substrate in which circuit elements and wiring patterns are formed, and a semiconductor substrate in which circuit elements are formed. Substrate can be used.

【0033】このような半導体基板上に形成された酸化
珪素膜層あるいは窒化珪素膜層を上記CMP研磨剤で研
磨することによって、酸化珪素膜層表面の凹凸を解消
し、半導体基板全面にわたって平滑な面とすることがで
きる。また、シャロー・トレンチ分離にも使用できる。
シャロー・トレンチ分離に使用するためには、酸化珪素
膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比、酸化珪素膜研磨
速度/窒化珪素膜研磨速度が10以上であることが必要
である。この比が10未満では、酸化珪素膜研磨速度と
窒化珪素膜研磨速度の差が小さく、シャロー・トレンチ
分離をする際、所定の位置で研磨を停止することができ
なくなるためである。この比が10以上の場合は窒化珪
素膜の研磨速度がさらに小さくなって研磨の停止が容易
になり、シャロー・トレンチ分離により好適である。ま
た、シャロー・トレンチ分離に使用するためには、研磨
時に傷の発生が少ないことが必要である。
By polishing the silicon oxide film layer or silicon nitride film layer formed on such a semiconductor substrate with the above-mentioned CMP polishing agent, unevenness on the surface of the silicon oxide film layer is eliminated, and the entire surface of the semiconductor substrate is smoothed. Plane. It can also be used for shallow trench isolation.
For use in shallow trench isolation, it is necessary that the ratio of the polishing rate of the silicon oxide film to the polishing rate of the silicon nitride film and the polishing rate of the silicon oxide film / the polishing rate of the silicon nitride film be 10 or more. If the ratio is less than 10, the difference between the polishing rate of the silicon oxide film and the polishing rate of the silicon nitride film is small, and it becomes impossible to stop polishing at a predetermined position when performing shallow trench isolation. When this ratio is 10 or more, the polishing rate of the silicon nitride film is further reduced, and the polishing can be easily stopped, which is more suitable for shallow trench isolation. In addition, in order to use it for shallow trench isolation, it is necessary that the generation of scratches during polishing be small.

【0034】研磨する装置としては、半導体基板を保持
するホルダーと研磨布(パッド)を貼り付けた(回転数
が変更可能なモータ等を取り付けてある)定盤を有する
一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般
的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂など
が使用でき、特に制限がない。また、研磨布にはCMP
研磨剤がたまるような溝加工を施すことが好ましい。研
磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は半導体基板
が飛び出さないように200rpm以下の低回転が好まし
く、半導体基板にかける圧力は研磨後に傷が発生しない
ように1kg/cm2以下が好ましい。研磨している間、研磨
布にはスラリーをポンプ等で連続的に供給する。この供
給量には制限はないが、研磨布の表面が常にスラリーで
覆われていることが好ましい。
As an apparatus for polishing, a general polishing apparatus having a holder for holding a semiconductor substrate and a platen on which a polishing cloth (pad) is attached (a motor or the like capable of changing the number of rotations is attached) is used. it can. As the polishing cloth, general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous fluororesin and the like can be used, and there is no particular limitation. The polishing cloth is CMP
It is preferable to perform a groove process in which the abrasive is accumulated. The polishing conditions are not limited, but the rotation speed of the surface plate is preferably 200 rpm or less so that the semiconductor substrate does not pop out, and the pressure applied to the semiconductor substrate is 1 kg / cm 2 or less so that scratches do not occur after polishing. Is preferred. During polishing, the slurry is continuously supplied to the polishing cloth by 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 slurry.

【0035】研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く
洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着
した水滴を払い落としてから乾燥させることが好まし
い。このようにして平坦化されたシャーロー・トレンチ
を形成したあと、酸化珪素絶縁膜層の上に、アルミニウ
ム配線を形成し、その配線間及び配線上に再度上記方法
により酸化珪素絶縁膜を形成後、上記CMP研磨剤を用
いて研磨することによって、絶縁膜表面の凹凸を解消
し、半導体基板全面にわたって平滑な面とする。この工
程を所定数繰り返すことにより、所望の層数の半導体を
製造する。
After the polishing, the semiconductor substrate is preferably washed well in running water, and then dried using a spin drier or the like to remove water droplets adhering to the semiconductor substrate. After forming the shallow trench thus flattened, an aluminum wiring is formed on the silicon oxide insulating film layer, and a silicon oxide insulating film is formed again between the wirings and on the wiring by the above method. By polishing using the above-mentioned CMP polishing agent, irregularities on the surface of the insulating film are eliminated, and a smooth surface is formed over the entire surface of the semiconductor substrate. By repeating this process a predetermined number of times, a semiconductor having a desired number of layers is manufactured.

【0036】本発明のCMP研磨剤は、半導体基板に形
成された酸化珪素膜だけでなく、所定の配線を有する配
線板に形成された酸化珪素膜、ガラス、窒化珪素等の無
機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プリズムなどの光学
ガラス、ITO等の無機導電膜、ガラス及び結晶質材料
で構成される光集積回路・光スイッチング素子・光導波
路、光ファイバーの端面、シンチレータ等の光学用単結
晶、固体レーザ単結晶、青色レーザLED用サファイヤ
基板、SiC、GaP、GaAS等の半導体単結晶、磁
気ディスク用ガラス基板、磁気ヘッド等を研磨すること
ができる。
The CMP polishing slurry of the present invention can be used not only for a silicon oxide film formed on a semiconductor substrate, but also for a silicon oxide film formed on a wiring board having predetermined wiring, an inorganic insulating film such as glass and silicon nitride, Optical glasses such as masks, lenses, prisms, etc .; inorganic conductive films such as ITO; optical integrated circuits, optical switching elements, optical waveguides composed of glass and crystalline materials, end faces of optical fibers, optical single crystals such as scintillators, solids A laser single crystal, a sapphire substrate for a blue laser LED, a semiconductor single crystal such as SiC, GaP, and GaAs, a glass substrate for a magnetic disk, and a magnetic head can be polished.

【0037】[0037]

【実施例】次に、実施例により本発明を説明する。Next, the present invention will be described by way of examples.

【0038】作製例1(酸化セリウム粒子の作製) 炭酸セリウム水和物2kgを白金製容器に入れ、700℃
で2時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約
1kg得た。この粉末をX線回折法で相同定を行ったとこ
ろ酸化セリウムであることを確認した。酸化セリウム粉
末10重量%になるように脱イオン水と混合し、横型湿
式超微粒分散粉砕機を用いて1400rpmで120分間
粉砕処理をした。得られた研磨液を110℃で3時間乾
燥することにより酸化セリウム粒子を得た。この酸化セ
リウム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から粒子径
が5nm〜60nmであること、さらにBET法による比表
面積測定の結果が39.5m2/gであることがわかった。
Preparation Example 1 (Preparation of Cerium Oxide Particles) 2 kg of cerium carbonate hydrate was placed in a platinum container at 700 ° C.
The mixture was calcined in the air for 2 hours to obtain about 1 kg of a yellowish white powder. When this powder was subjected to phase identification by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the powder was cerium oxide. Cerium oxide powder was mixed with deionized water so as to have a concentration of 10% by weight, and pulverized at 1,400 rpm for 120 minutes using a horizontal wet ultrafine particle pulverizer. The obtained polishing liquid was dried at 110 ° C. for 3 hours to obtain cerium oxide particles. Observation with a transmission electron microscope showed that the cerium oxide particles had a particle size of 5 nm to 60 nm, and that the specific surface area measured by the BET method was 39.5 m 2 / g.

【0039】作製例2(酸化セリウム粒子の作製) 炭酸セリウム水和物2kgを白金製容器に入れ、700℃
で2時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約
1kg得た。この粉末をX線回折法で相同定を行ったとこ
ろ酸化セリウムであることを確認した。酸化セリウム粉
末1kgをジェットミルを用いて乾式粉砕を行った。この
酸化セリウム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から
粒子径が5nm〜60nmであること、さらにBET法によ
る比表面積測定の結果、41.2m2/gであることがわか
った。
Preparation Example 2 (Preparation of Cerium Oxide Particles) 2 kg of hydrated cerium carbonate was placed in a platinum container at 700 ° C.
The mixture was calcined in the air for 2 hours to obtain about 1 kg of a yellowish white powder. When this powder was subjected to phase identification by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the powder was cerium oxide. 1 kg of cerium oxide powder was dry-ground using a jet mill. Observation with a transmission electron microscope revealed that the cerium oxide particles had a particle diameter of 5 nm to 60 nm, and furthermore, had a specific surface area measured by the BET method that was 41.2 m 2 / g.

【0040】作製例3(酸化セリウムスラリーの作製
1) 上記酸化セリウム粒子の作製1で作製した酸化セリウム
粒子125gとアクリル酸とアクリル酸メチルを3:1
で共重合した重量平均分子量10,000のポリアクリ
ル酸共重合体のアンモニウム塩水溶液(40重量%)3
gと脱イオン水2372gを混合し、撹拌をしながら超
音波分散を行った。超音波周波数は40kHzで、分散時
間10分で分散を行った。得られたスラリーを0.8ミ
クロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加える
ことにより2重量%の酸化セリウムスラリー(A−1)
を得た。酸化セリウムスラリー(A−1)のpHは8.5
であった。酸化セリウムスラリー(A−1)の粒度分布
をレーザー回折式粒度分布計で調べたところ、平均粒子
径が0.20μmと小さいことがわかった。また、1.
0μm以下の粒子が95.0%であった。
Preparation Example 3 (Preparation 1 of Cerium Oxide Slurry) 125 g of the cerium oxide particles prepared in Preparation 1 of cerium oxide particles, acrylic acid and methyl acrylate were used in a ratio of 3: 1.
Ammonium salt aqueous solution (40% by weight) of a polyacrylic acid copolymer having a weight average molecular weight of 10,000 copolymerized with
g and 2372 g of deionized water were mixed and ultrasonically dispersed while stirring. Dispersion was performed at an ultrasonic frequency of 40 kHz and a dispersion time of 10 minutes. The resulting slurry was filtered through a 0.8 micron filter, and 2% by weight cerium oxide slurry (A-1) was added by adding deionized water.
I got The pH of the cerium oxide slurry (A-1) was 8.5.
Met. When the particle size distribution of the cerium oxide slurry (A-1) was examined with a laser diffraction type particle size distribution analyzer, it was found that the average particle size was as small as 0.20 μm. Also, 1.
95.0% of the particles were 0 μm or less.

【0041】作製例4(酸化セリウムスラリーの作製
2) 酸化セリウム粒子の作製1で作製した酸化セリウム粒子
の代わりに酸化セリウム粒子の作製2で作製した酸化セ
リウム粒子を使用した以外は酸化セリウム研磨液の作製
1と同様の方法で酸化セリウムスラリー(A−2)を作
製した。この酸化セリウムスラリー(A−2)のpHは
8.7であった。酸化セリウムスラリー(A−2)の粒
度分布を調べたところ、平均粒子径が0.21μmと小
さいことがわかった。また、1.0μm以下の粒子が9
5.0%であった。
Preparation Example 4 (Preparation of cerium oxide slurry 2) A cerium oxide polishing liquid except that the cerium oxide particles prepared in Preparation 2 of cerium oxide particles were used instead of the cerium oxide particles prepared in Preparation 1 of cerium oxide particles. A cerium oxide slurry (A-2) was prepared in the same manner as in Preparation 1 above. The pH of the cerium oxide slurry (A-2) was 8.7. Examination of the particle size distribution of the cerium oxide slurry (A-2) revealed that the average particle size was as small as 0.21 μm. In addition, particles of 1.0 μm or less
It was 5.0%.

【0042】実施例1〜4 (絶縁膜層の研磨)多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド
を貼りつけた定盤上に、基板取り付け用の吸着パッドを
貼り付けたホルダーにTEOS−プラズマCVD法で作
製した酸化珪素膜を形成した直径125mmのシリコンウ
エハを絶縁膜面を下にしてセットし、研磨荷重が300
g/cm2になるように重りをのせた。定盤上に表1に示す
酸化セリウムスラリー(固形分:2重量%)と添加液を
各々25ml/minの速度で送り、定盤の直前で1液になる
ようにノズルを調節して滴下しながら、定盤を40rpm
で2分間回転させ、絶縁膜を研磨した。研磨後ウエハを
ホルダーから取り外して、流水で良く洗浄後、超音波洗
浄機によりさらに20分間洗浄した。洗浄後、スピンド
ライヤーで水滴を除去し、120℃の乾燥機で10分間
乾燥させた。光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後
の膜厚変化を測定し、研磨速度を計算した。同様にし
て、TEOS−プラズマCVD法で作製した酸化珪素膜
の代わりに低圧CVD法で作製した窒化珪素膜を同じ条
件で研磨し、研磨前後の膜厚変化を測定し、研磨速度を
計算した。結果を表1に示す。
Examples 1 to 4 (Polishing of insulating film layer) A TEOS-plasma CVD method was applied to a holder on which a suction pad for attaching a substrate was attached on a surface plate on which a polishing pad made of porous urethane resin was attached. A silicon wafer having a diameter of 125 mm on which the formed silicon oxide film was formed was set with the insulating film face down, and the polishing load was 300.
A weight was placed so as to give g / cm 2 . The cerium oxide slurry (solid content: 2% by weight) shown in Table 1 and the additive liquid were each sent at a rate of 25 ml / min onto the surface plate, and the nozzle was adjusted and dropped immediately before the surface plate so that one solution was obtained. While the surface plate is 40rpm
For 2 minutes to polish the insulating film. After polishing, the wafer was removed from the holder, washed well with running water, and further washed with an ultrasonic cleaner for 20 minutes. After washing, water droplets were removed with a spin drier, and dried with a dryer at 120 ° C. for 10 minutes. The change in film thickness before and after polishing was measured using an optical interference type film thickness measuring device, and the polishing rate was calculated. Similarly, instead of a silicon oxide film formed by the TEOS-plasma CVD method, a silicon nitride film formed by a low-pressure CVD method was polished under the same conditions, a change in film thickness before and after polishing was measured, and a polishing rate was calculated. Table 1 shows the results.

【0043】膜厚測定の結果から、いずれの実施例にお
いても、TEOS−プラズマCVD法で作製した酸化珪
素膜及び低圧CVD法で作製した窒化珪素膜は、ウエハ
全面にわたって均一の厚みになっていることがわかっ
た。また、水銀灯の光源下での目視観察では絶縁膜表面
に傷はみられなかった。
From the results of the film thickness measurement, in each of the examples, the silicon oxide film formed by the TEOS-plasma CVD method and the silicon nitride film formed by the low-pressure CVD method have a uniform thickness over the entire surface of the wafer. I understand. Further, no damage was observed on the surface of the insulating film by visual observation under a light source of a mercury lamp.

【0044】(生分解性の評価)界面活性剤の生分解性
の評価はJIS K 6950に準じて行った。ビュー
レットを備えたガラス製の培養瓶(300ml)に活性汚
泥懸濁液200ml、無機塩液0.8ml(K2HPO
4 0.46%、Na2HPO4・12H2O 1.16
%、MgSO4・7H2O 0.05%、FeCl3・6
2O 0.01%、CaCl2・2H2O 0.005
%、NH4Cl 0.1%)、サンプル液約1mlを加
え、恒温装置を備えたBOD測定装置を用いて、25℃
にて分解試験を行った。約28日間、BOD(生物化学
的酸素消費量)を経時的に測定した。大気圧の変動によ
るBOD値の変化を補正するため空試験値を差し引いた
値を真のBOD値とした。生分解度は(真のBOD値)
÷(理論的酸素消費量)×100として算出した。結果
を表1に示す。
(Evaluation of Biodegradability) The biodegradability of the surfactant was evaluated according to JIS K 6950. In a glass culture bottle (300 ml) equipped with a burette, 200 ml of activated sludge suspension and 0.8 ml of inorganic salt solution (K 2 HPO
4 0.46%, Na 2 HPO 4 · 12H 2 O 1.16
%, MgSO 4 · 7H 2 O 0.05%, FeCl 3 · 6
H 2 O 0.01%, CaCl 2 .2H 2 O 0.005
%, NH 4 Cl 0.1%) and about 1 ml of the sample solution, and the mixture was added at 25 ° C. using a BOD measuring device equipped with a thermostat.
A decomposition test was performed. The BOD (biochemical oxygen consumption) was measured over time for about 28 days. A value obtained by subtracting a blank test value to correct a change in the BOD value due to a change in the atmospheric pressure was defined as a true BOD value. Biodegradation is (true BOD value)
÷ (theoretical oxygen consumption) × 100. Table 1 shows the results.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1から明らかなように、本発明によるC
MP研磨剤に含まれる界面活性剤の生分解性は良好で、
廃液処理が容易なことが分る。また、本発明のCMP研
磨剤及び基板の研磨方法を用いることによって、基板を
傷なく、研磨することが可能で、かつ、酸化珪素膜研磨
速度/窒化珪素膜研磨速度の比を10以上にするCMP
研磨剤、及びこれらCMP研磨剤を使用した基板の研磨
方法が得られることが分かる。
As is apparent from Table 1, C according to the present invention is
The biodegradability of the surfactant contained in the MP abrasive is good,
It can be seen that waste liquid treatment is easy. Further, by using the CMP polishing slurry and the substrate polishing method of the present invention, the substrate can be polished without being damaged, and the ratio of the polishing rate of the silicon oxide film / the polishing rate of the silicon nitride film is set to 10 or more. CMP
It can be seen that an abrasive and a method for polishing a substrate using these CMP abrasives can be obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】請求項1記載のCMP研磨剤は廃液処理
が容易で、半導体素子製造技術に使用される研磨方法に
好適である。請求項2記載のCMP研磨剤は、請求項1
記載の効果を奏し、さらに、酸化珪素絶縁膜等の被研磨
面を傷なく、高速に研磨することが可能な点が優れる。
請求項3記載のCMP研磨剤は、請求項2記載の効果を
奏し、さらに、保存安定性を改良した点が優れる。請求
項4記載のCMP研磨剤は、請求項3記載の効果を奏
し、さらに、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜
研磨速度の比を10以上にする点でシャロー・トレンチ
分離に好適である。請求項5記載の基板の研磨方法は、
基板の被研磨面を、傷なく、研磨することに優れ、半導
体素子製造技術に使用される研磨方法に好適である。
According to the first aspect of the present invention, the CMP polishing slurry can easily treat a waste liquid and is suitable for a polishing method used in a semiconductor device manufacturing technique. The CMP abrasive according to the second aspect is the first aspect of the invention.
The effect described above is exhibited, and further, the surface to be polished such as a silicon oxide insulating film can be polished at high speed without being damaged.
The CMP polishing agent according to the third aspect has the effect of the second aspect, and is further excellent in that storage stability is improved. The CMP polishing agent according to the fourth aspect has the effect of the third aspect and is suitable for shallow trench isolation in that the ratio of the polishing rate of the silicon oxide insulating film to the polishing rate of the silicon nitride insulating film is 10 or more. is there. The method for polishing a substrate according to claim 5,
It is excellent in polishing a surface to be polished of a substrate without being damaged, and is suitable for a polishing method used in a semiconductor element manufacturing technique.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤堀 聡彦 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 栗原 美穂 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社茨城研究所内 (72)発明者 小山 直之 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 (72)発明者 千田 孝之 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式 会社筑波開発研究所内 Fターム(参考) 3C058 AA07 AC04 CA01 CB01 CB02 CB06 CB10 DA02 DA12 4G076 AA02 AA24 AA26 AB02 AB09 BA39 BA46 BB08 CA02 CA15 CA21 CA26 CA28 DA30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Akahori 4-3-1, Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Ibaraki Research Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd. 1 Ibaraki Research Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Naoyuki Koyama 48, Wadai, Tsukuba, Ibaraki Prefecture Hitachi Chemical Co., Ltd. F-term in Tsukuba Development Laboratories (reference) 3C058 AA07 AC04 CA01 CB01 CB02 CB06 CB10 DA02 DA12 4G076 AA02 AA24 AA26 AB02 AB09 BA39 BA46 BB08 CA02 CA15 CA21 CA26 CA28 DA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化セリウム粒子、分散剤、生分解性を
有する界面活性剤及び水を含有してなるCMP研磨剤。
1. A CMP polishing slurry containing cerium oxide particles, a dispersant, a biodegradable surfactant and water.
【請求項2】 生分解性を有する界面活性剤が、ポリア
ミノ酸及びこれらの誘導体、ポリエーテル及びその誘導
体、ポリビニルアルコール類及びその誘導体、ポリアセ
タールカルボン酸及びその誘導体、不飽和モノ又はジカ
ルボン酸とビニルアルコール、酢酸ビニル又はシクロヘ
キセノンとを共重合して得られるポリカルボン酸類及び
その誘導体、側鎖にカルボキシル基を有するポリエステ
ル及びその誘導体並びに多糖類及びその誘導体である請
求項1記載のCMP研磨剤。
2. A biodegradable surfactant is a polyamino acid and a derivative thereof, a polyether and a derivative thereof, a polyvinyl alcohol and a derivative thereof, a polyacetal carboxylic acid and a derivative thereof, an unsaturated mono- or dicarboxylic acid and a vinyl. The CMP polishing slurry according to claim 1, which is a polycarboxylic acid and a derivative thereof obtained by copolymerizing alcohol, vinyl acetate or cyclohexenone, a polyester and a derivative thereof having a carboxyl group in a side chain, and a polysaccharide and a derivative thereof.
【請求項3】 酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む
酸化セリウムスラリーと生分解性を有する界面活性剤及
び水を含む添加液とからなる請求項1又は2記載のCM
P研磨剤。
3. The CM according to claim 1, comprising a cerium oxide slurry containing cerium oxide particles, a dispersant and water, and an additive liquid containing a biodegradable surfactant and water.
P abrasive.
【請求項4】 酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速
度の比が10以上である請求項1〜3のいずれかに記載
のCMP研磨剤。
4. The CMP polishing slurry according to claim 1, wherein a ratio between a polishing rate of the silicon oxide film and a polishing rate of the silicon nitride film is 10 or more.
【請求項5】 研磨する膜を形成した基板を研磨定盤の
研磨布に押しあて加圧し、請求項1〜4のいずれかに記
載のCMP研磨剤を研磨膜と研磨布との間に供給しなが
ら、基板と研磨定盤を動かして研磨する膜を研磨する基
板の研磨方法。
5. The substrate on which a film to be polished is formed is pressed against a polishing cloth of a polishing platen and pressurized, and the CMP abrasive according to claim 1 is supplied between the polishing film and the polishing cloth. A substrate polishing method for polishing a film to be polished while moving a substrate and a polishing platen.
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