JP2000256654A - Cmp abrasive material and abrasion of substrate - Google Patents

Cmp abrasive material and abrasion of substrate

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JP2000256654A
JP2000256654A JP5711599A JP5711599A JP2000256654A JP 2000256654 A JP2000256654 A JP 2000256654A JP 5711599 A JP5711599 A JP 5711599A JP 5711599 A JP5711599 A JP 5711599A JP 2000256654 A JP2000256654 A JP 2000256654A
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JP
Japan
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polishing
film
substrate
cmp
cerium oxide
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Application number
JP5711599A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Koyama
直之 小山
Toranosuke Ashizawa
寅之助 芦沢
Masato Yoshida
誠人 吉田
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide CMP abrasive material which is easy in waste liquor treatment, capable of abrading the surface to be abraded of a silicon oxide film and the like at high speed without a mark, and renders a ratio of the abrasion rate of the silicon oxide film to that of silicon nitride film of not smaller than 10, and a method of abrading substrates by using these CMP abrasive materials. SOLUTION: The abrasive material is composed of cerium oxide particles, a cerium oxide slurry containing a dispersing agent and water, and an additive liquid containing a biodegradable additive and water. The additive liquid containing a biodegradable additive is preserved at a pH of not lower than 10 or at a pH of not higher than 5. A method of abrading a substrate comprises pressing a substrate on which a film to be abraded has been formed to the abrasive cloth of an abrasion surface plate, pressurizing the substrate, and operating the substrate and the abrasion surface plate while supplying the CMP abrasive material between the film to be abraded and the abrasive cloth to effect the abrasion of the film.

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。
及びこれら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. CMP polishing agent.
And a method for polishing a substrate using these CMP abrasives.

【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(ChemicalVapor Dep
osition、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、フュームドシリカ系の
研磨剤が一般的に検討されていた。フュ−ムドシリカ系
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 a manufacturing process of a semiconductor device, a plasma CVD (Chemical Vapor Depth) is used.
fumed silica-based polishing agents are generally considered as CMP polishing agents for planarizing an inorganic insulating film layer such as a silicon oxide insulating film formed by a method such as oxidation, chemical vapor deposition, or low-pressure-CVD. It had been. Fumed silica-based abrasives are produced by subjecting silica particles to grain growth by a method such as thermal decomposition of tetrachlorosilicic acid 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
来のヒュ−ムド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. Conventional fumed silica abrasives have a small polishing rate ratio of about 3 between the silicon oxide film and the stopper film, and do 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 polishing slurry waste liquid cannot be subjected to sewage treatment as it is and must be separated from waste water. CMP
When additives other than abrasive particles are added to the abrasive, it is desirable to separate the additives from the wastewater, but at present it is poor in 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、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2記載の発明は、請求項1記載の発明に加えて、
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。
An object of the present invention is to provide a CMP polishing agent capable of polishing a surface to be polished such as a silicon oxide insulating film at a high speed without scratching.
The invention according to claim 2 is, in addition to the invention according to claim 1,
An object of the present invention is to provide a CMP polishing slurry which can easily treat a waste liquid.
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、酸化セリウム
粒子、分散剤、生分解性を有する添加剤及び水を含むC
MP研磨剤に関する。本発明の研磨剤は、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並びに
生分解性を有する添加剤と水を含む添加液からなること
ができる。生分解性を有する添加剤を含む添加液は、p
H10以上またはpH5以下で保存したものであること
が好ましい。本発明の研磨剤は、酸化珪素膜研磨速度と
窒化珪素膜研磨速度の比が10以上であることが好まし
い。本発明の研磨方法は、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、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ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a C-containing cerium oxide particle, a dispersant, a biodegradable additive and water.
It relates to an MP abrasive. The abrasive of the present invention can be composed of a cerium oxide slurry containing cerium oxide particles, a dispersant, and water, and an additive liquid containing a biodegradable additive and water. The additive liquid containing the biodegradable additive is p
It is preferably stored at H10 or higher or pH 5 or lower. The polishing slurry of the present invention preferably has a ratio of the polishing rate of the silicon oxide film to the polishing rate of the silicon nitride film of 10 or more. In the polishing method of the present invention, the substrate on which the film to be polished is pressed against the polishing cloth of the polishing platen is pressed, and the substrate and the polishing platen are supplied while the CMP abrasive is supplied between the polishing film and the polishing cloth. The film to be polished by moving is polished.

【0009】[0009]

【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30
0nm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 a method for producing the cerium oxide particles.
It is preferably 0 nm or less. In addition, since it is used for polishing a semiconductor chip, the content of alkali metals and halogens is preferably suppressed to 10 ppm or less in cerium oxide particles.

【0010】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。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(19
80)527〜532頁に説明されている。
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. Since the cerium oxide particles produced by the above method are agglomerated, it is preferable to mechanically pulverize the particles. 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.
80) pages 527-532.

【0011】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添加剤
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0.5重量%以上20重量%以下の範囲が好まし
い。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。また、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と水溶性陰イオン性分散剤、水溶性
非イオン性分散剤、水溶性陽イオン性分散剤、水溶性両
性分散剤から選ばれた少なくとも1種類を含む2種類以
上の分散剤を使用してもよい。
[0011] The CMP polishing slurry of the present invention is, for example,
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 additive. Here, the concentration of the cerium oxide particles is not limited, but is preferably in the range of 0.5% by weight or more and 20% by weight or less from the viewpoint of easy handling of the dispersion. In addition, since it is used as a dispersant for polishing semiconductor chips, the content of alkali metals such as sodium ions and potassium ions, halogens, and sulfur is preferably suppressed to 10 ppm or less. For example, ammonium acrylate as a copolymerization component A polymer dispersant containing is preferred. Also selected from a polymer dispersant containing ammonium acrylate as a copolymer component and a water-soluble anionic dispersant, a water-soluble nonionic dispersant, a water-soluble cationic dispersant, and a water-soluble amphoteric dispersant. Two or more dispersants, including at least one, may be used.

【0012】水溶性陰イオン性分散剤としては、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
分散剤等が挙げられ、水溶性非イオン性分散剤として
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、水溶性陽イオン性分散剤と
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、水溶性両性分散剤
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 anionic dispersant include triethanolamine lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether triethanolamine sulfate, and a special polycarboxylic acid type polymer dispersant. Nonionic dispersants include, for example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene higher alcohol ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene Ethylene nonyl phenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyethylene derivative, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan Nopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbate tetraoleate, polyethylene glycol monolaurate, polyethylene glycol mono Stearate, polyethylene glycol distearate, polyethylene glycol monooleate, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, alkyl alkanolamide, and the like.Examples of the water-soluble cationic dispersant include coconut Amine acetate, stearylamine acetate, and the like, and examples of the water-soluble amphoteric dispersant include lauryl betaine, Allyl betaine, lauryl dimethylamine oxide, 2-alkyl -N- carboxymethyl -N- hydroxyethyl imidazolinium betaine.

【0013】これらの分散剤添加量は、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、
0.01重量部以上2.0重量部以下の範囲が好まし
い。分散剤の分子量は、100〜50,000が好まし
く、1,000〜10,000がより好ましい。分散剤
の分子量が100未満の場合は、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50, 000を越えた場合は、粘
度が高くなり、CMP研磨剤の保存安定性が低下するか
らである。
The amount of the dispersant added is based on 100 parts by weight of the cerium oxide particles based on the relationship between the dispersibility of the particles in the slurry and the prevention of sedimentation and the relationship between the polishing scratches and the amount of the dispersant added.
The range is preferably from 0.01 part by weight to 2.0 parts by weight. The molecular weight of the dispersant is preferably from 100 to 50,000, more preferably from 1,000 to 10,000. If the molecular weight of the dispersant is less than 100, a sufficient polishing rate cannot be obtained when polishing the silicon oxide film or the silicon nitride film, and if the molecular weight of the dispersant exceeds 50,000, the viscosity is high. This is because the storage stability of the CMP abrasive drops.

【0014】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、通常の攪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。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0.01μm未満であると研磨速度が低くな
りすぎ、1.0μmを越えると研磨する膜に傷がつきや
すくなるからである。
As a method for dispersing these cerium oxide particles in water, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, or the like can be used in addition to a usual dispersion treatment using a stirrer. The average particle size of the cerium oxide particles in the CMP polishing slurry thus produced is 0.01 μm to
It is preferably 1.0 μm. If the average particle size of the cerium oxide particles is less than 0.01 μm, the polishing rate becomes too low, and if it exceeds 1.0 μm, the film to be polished is easily damaged.

【0015】また、生分解性を有する添加剤には、アザ
セリン、アスパラギン、アスパラギン酸、2−アミノ酪
酸、4−アミノ酪酸、アラニン、β−アラニン、アルギ
ニン、アロイソロイシン、アロトレオニン、イソロイシ
ン、エチオニン、エルゴチオネイン、オルニチン、カナ
バニン、S−(カルボキシメチル)−システイン、キヌ
レニン、グリシン、グルタミン、グルタミン酸、クレア
チン、サルコシン、シスタチオニン、シスチン、システ
イン、システイン酸、シトルリン、β−(3,4−ジヒ
ドロキシフェニル)−アラニン、3,5−ジヨードチロ
シン、セリン、タウリン、チロキシン、トリプトファ
ン、トレオニン、ノルバリン、ノルロイシン、バリン、
ヒスチジン、4−ヒドロキシプロリン、δ−ヒドロキシ
リシン、フェニルアラニン、プロリン、ホモセリン、メ
チオニン、1−メチルヒスチジン、3−メチルヒスチジ
ン、ランチオニン、リシン、ロイシンの中から、1種ま
たは2種以上のアミノ酸を構成単位とするポリアミノ酸
及びその誘導体、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、イソク
エン酸、アコニット酸、オキサロ酢酸、グリセリン酸、
シトラマル酸、デソキサル酸、テトラヒドロキシコハク
酸、3−ヒドロキシグルタル酸から選択される、1種ま
たは2種以上のオキシカルボン酸を構成単位とする水溶
性ポリエステル、ポリグリオキシル酸、ポリグリオキシ
ル酸塩及びそれら誘導体、ペクチン酸、アルギン酸、キ
トサン、デンプン、グリコーゲン、カロニン、ラミナラ
ン、デキストラン、イヌリン、レバン、カードラン、プ
ルラン等の多糖類、カルボキシメチルセルロース、デキ
ストラン硫酸、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース等の多糖類誘導体、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメ
チレングリコール、アルキルポリエチレングリコール、
アルケニルポリエチレングリコール、ポリエチレングリ
コールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアル
ケニルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアル
キルエーテル、アルキルポリエチレングリコールアルケ
ニルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアル
キルエーテル、アルケニルポリエチレングリコールアル
ケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコール、
アルケニルポリプロピレングリコール、ポリプロピレン
グリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコー
ルアルケニルエーテル、アルキルポリプロピレングリコ
ールアルキルエーテル、アルキルポリプロピレングリコ
ールアルケニルエーテル、アルケニルポリプロピレング
リコールアルキルエーテル、アルケニルポリプロピレン
グリコールアルケニルエーテル(アルキル基及びアルケ
ニル基としては、炭素数が1から8まで)、ポリビニル
アルコール及びその誘導体もしくは、ビニルアルコール
と、(A)ビニルホルマール、ビニルアセタール、ビニ
ルアミン、ビニルイソブチルエーテル、ビニルピロリド
ンとを構成成分とするポリビニルアルコール系共重合
体、(B)アクロレイン、メタアクロレインを構成単位
とするアクロレイン系重合体に対し、(C)アクリル
酸、メタアクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン
酸、クロトン酸、イソクロトン酸、4−ペンテン酸、ア
リルマロン酸、グルタコン酸、シトラコン酸、メサコン
酸、2−メチルクロトン酸、2−メチルイソクロトン酸
から選択される不飽和モノ及びジカルボン酸をグラフト
共重合して得られるアクロレイン系重合体と不飽和モノ
及びジカルボン酸のグラフト共重合体、及びその誘導
体、(C)から選択される1種または2種以上の不飽和
モノ及びジカルボン酸に対し、(D)ビニルアルコー
ル、酢酸ビニル、シクロヘキセノン、シクロペンタノン
を共重合して得られるアクリル酸系共重合体の中から使
用することができる。
The biodegradable additives include azaserine, asparagine, aspartic acid, 2-aminobutyric acid, 4-aminobutyric acid, alanine, β-alanine, arginine, alloisoleucine, allothreonine, isoleucine, ethionine, Ergothioneine, ornithine, canavanine, S- (carboxymethyl) -cysteine, kynurenine, glycine, glutamine, glutamic acid, creatine, sarcosine, cystathionine, cystine, cysteine, cysteic acid, citrulline, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -alanine , 3,5-diiodotyrosine, serine, taurine, thyroxine, tryptophan, threonine, norvaline, norleucine, valine,
One or more amino acids from histidine, 4-hydroxyproline, δ-hydroxylysine, phenylalanine, proline, homoserine, methionine, 1-methylhistidine, 3-methylhistidine, lanthionine, lysine, and leucine Polyamino acids and derivatives thereof, malic acid, tartaric acid, citric acid, isocitric acid, aconitic acid, oxaloacetic acid, glyceric acid,
Water-soluble polyester, polyglyoxylic acid, polyglyoxylate and a water-soluble polyester having one or more kinds of oxycarboxylic acids selected from citramalic acid, desoxalic acid, tetrahydroxysuccinic acid and 3-hydroxyglutaric acid as constituent units Derivatives, pectic acid, alginic acid, chitosan, starch, glycogen, caronine, laminaran, dextran, polysaccharides such as inulin, levan, curdlan, pullulan, polysaccharide derivatives such as carboxymethylcellulose, dextran sulfate, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose Polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, alkyl polyethylene glycol,
Alkenyl polyethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol alkenyl ether, alkyl polyethylene glycol alkyl ether, alkyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkenyl polyethylene glycol alkyl ether, alkenyl polyethylene glycol alkenyl ether, alkyl polypropylene glycol,
Alkenyl polypropylene glycol, polypropylene glycol alkyl ether, polypropylene glycol alkenyl ether, alkyl polypropylene glycol alkyl ether, alkyl polypropylene glycol alkenyl ether, alkenyl polypropylene glycol alkyl ether, alkenyl polypropylene glycol alkenyl ether (alkyl groups and alkenyl groups each having 1 carbon atom) To 8), polyvinyl alcohol and its derivatives, or a polyvinyl alcohol copolymer containing vinyl alcohol and (A) vinyl formal, vinyl acetal, vinyl amine, vinyl isobutyl ether, vinyl pyrrolidone as components, (B) acrolein , Acrolein whose constituent unit is metaacrolein For the polymer, (C) acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 4-pentenoic acid, allylmalonic acid, glutaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, 2-methyl Acrolein-based polymer obtained by graft copolymerization of unsaturated mono- and dicarboxylic acids selected from crotonic acid and 2-methylisocrotonic acid, and a graft copolymer of unsaturated mono- and dicarboxylic acids, and derivatives thereof, (C (D) vinyl alcohol, vinyl acetate, cyclohexenone, cyclopentanone with one or more unsaturated mono- and dicarboxylic acids selected from the group consisting of acrylic acid-based copolymers. Can be used from inside.

【0016】これらの生分解性を有する添加剤添加量
は、CMP研磨剤中の粒子の分散性及び沈降防止、さら
に研磨傷と添加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1,000
重量部以下の範囲が好ましい。また生分解性を有する添
加剤の分子量は、100〜500,000が好ましく、
1,000〜50,000が好ましい。添加剤の分子量
が100未満の場合は、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、添加剤
の分子量が500,000を越えた場合は、粘度が高く
なり、CMP研磨剤の保存安定性が低下するからであ
る。
The amount of the additive having biodegradability is determined based on the dispersibility and prevention of sedimentation of the particles in the CMP polishing slurry, and further, based on the relationship between polishing scratches and the additive amount, 100 parts by weight of the cerium oxide particles. , 0.01 parts by weight or more, 1,000
A range of not more than parts by weight is preferred. The molecular weight of the biodegradable additive is preferably from 100 to 500,000,
1,000 to 50,000 is preferred. When the molecular weight of the additive is less than 100, a sufficient polishing rate cannot be obtained when polishing the silicon oxide film or the silicon nitride film, and when the molecular weight of the additive exceeds 500,000, the viscosity becomes high. This is because the storage stability of the CMP abrasive drops.

【0017】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、生分解性を有する添加剤及
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。
When a cerium oxide slurry composed of cerium oxide particles, a dispersant, and water and an additive liquid composed of a biodegradable additive and water are stored as a separate CMP abrasive, the cerium oxide particles do not aggregate, It is preferable because storage stability is increased, polishing scratches are prevented from being generated, 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.

【0018】本発明のCMP研磨剤は、上記CMP研磨
剤をそのまま使用してもよいが、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を添加してCM
P研磨剤とすることができる。
As the CMP abrasive of the present invention, the above-mentioned CMP abrasive may be used as it is, but additives such as N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine and aminoethylethanolamine are added. And CM
P abrasive can be used.

【0019】本発明のCMP研磨剤に用いる添加液は、
保存中の微生物の繁殖を抑制するため、pH5以下もし
くはpH10以上で保存するのが好ましい。これ以外の
pHでは保存中に微生物が繁殖しやすい。
The additive used for the CMP polishing slurry of the present invention is:
In order to suppress the growth of microorganisms during storage, it is preferable to store at pH 5 or lower or pH 10 or higher. At a pH other than this, microorganisms tend to propagate during storage.

【0020】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
400℃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 −O
2 −PH3 系反応ガスを用いることが好ましい。プラズ
マCVD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N
2 Oを用いたSiH4 −N2 O系ガスとテトラエトキシ
シラン(TEOS)をSi源に用いたTEOS−O2
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67〜400
Pa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。同様に、低圧CVD法による窒化珪素膜形成は、S
i源としてジクロルシラン:SiH2 Cl2 、窒素源と
してアンモニア:NH3 を用いる。このSiH2 Cl2
−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3
00℃〜400℃が好ましい。
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. This is obtained by performing the SiH 4 —O 2 -based oxidation reaction at a low temperature of 400 ° 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
It is preferred to use 2 -PH 3 system reaction gas. The plasma CVD method has an advantage that a chemical reaction requiring a high temperature can be performed at a low temperature under normal thermal equilibrium. The plasma generation method includes two types, a capacitive coupling type and an inductive coupling type. As a reaction gas, SiH 4 is used as a Si source, and N 2 is used as an oxygen source.
2 O The SiH 4 -N 2 O-based gas and TEOS-O 2 based gas of tetraethoxysilane (TEOS) was used in the Si source used (TEOS-plasma CVD method). The substrate temperature is 250 ° C to 400 ° C, and the reaction pressure is 67 to 400.
The range of Pa is preferable. As described above, the silicon oxide film of the present invention may be doped with elements such as phosphorus and boron. Similarly, silicon nitride film formation by low pressure CVD
Dichlorosilane: SiH 2 Cl 2 is used as an i source, and ammonia: NH 3 is used as a nitrogen source. This SiH 2 Cl 2
It can be obtained by performing an -NH 3 -based oxidation reaction 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 3
00 ° C to 400 ° C is preferred.

【0021】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。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。ここで、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 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. By polishing the silicon oxide film layer or the silicon nitride film layer formed on such a semiconductor substrate with the above-mentioned CMP polishing agent, the unevenness on the surface of the silicon oxide film layer is eliminated,
A smooth surface can be provided over the entire surface of the semiconductor substrate. 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. Here, as a polishing apparatus, 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. Further, it is preferable that the polishing cloth is subjected to a groove processing for accumulating a CMP abrasive. 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 jump out, and the pressure applied to the semiconductor substrate is 1 kg / kg so as not to cause scratches after polishing.
cm 2 or less 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.

【0022】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 flattened in this manner, 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-described 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.

【0023】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・プリズム等の光学ガ
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 glass 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, optical fiber end faces, 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.

【0024】[0024]

【実施例】次に、実施例により本発明を説明する。 実施例及び比較例 (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10nm〜60
nm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。 (酸化セリウムスラリーの作製)上記の方法で作製した
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で共重合した分子量10,000のポリア
クリル酸アンモニウム塩水溶液(40重量%)3gと脱
イオン水2372gを混合し、攪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1
0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、1.0
μm以下の粒子が95.0%であった。 (添加液の作製)分子量5,000のポリアスパラギン
酸アンモニウム塩10gに、脱イオン水990gを加
え、1重量%のポリアスパラギン酸アンモニウム塩を含
む添加液を得た。 (絶縁膜層の研磨)多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド
を貼り付けた定盤上に、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3
00g/cm2 になるように重りをのせた。定盤上に上
記の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。また、膜厚測定の結果から、
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。 (生分解性の評価)添加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20
0ml、無機塩液0.8ml(K2 HPO4 0.46
%、Na2 HPO4 ・12H2 O1.16%、MgSO
4 ・7H2 O 0.05%、FeCl3 ・6H2
0.01%、CaCl2 ・2H2 O 0.005%、N
4 Cl 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BO
D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。 (生菌数の測定)あらかじめ固形化させておいた寒天培
地上に、希釈した添加液を塗布し、30℃で24〜48
時間培養し、生成したコロニーの数を測定した。表1に
示すように、酸化セリウムスラリーと添加液を調製して
CMP研磨剤を作製し、絶縁膜層を研磨した。その結果
を表1に示す。表1から明らかなように、本発明による
CMP研磨剤に含まれる添加剤は、使用前の保存性が良
好で、なおかつ使用後の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。
Next, the present invention will be described by way of examples. Examples and Comparative Examples (Production of cerium oxide particles) 2 kg of cerium carbonate hydrate
Was placed in a platinum container, and calcined at 700 ° C. for 2 hours in the air 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 1400 rpm for 120 minutes using a horizontal wet ultrafine particle dispersion pulverizer.
The obtained polishing liquid was dried at 110 ° C. for 3 hours to obtain cerium oxide particles. The cerium oxide particles have a particle size of 10 nm to 60 nm as observed by a transmission electron microscope.
nm, and the specific surface area measured by the BET method was found to be 39.5 m 2 / g. (Preparation of cerium oxide slurry) 125 g of cerium oxide particles prepared by the above method and 3 g of an aqueous solution of polyammonium ammonium salt (40% by weight) having a molecular weight of 10,000 obtained by copolymerizing acrylic acid and methyl acrylate at a ratio of 3: 1 2372 g of deionized water was mixed and ultrasonically dispersed while stirring. Ultrasonic frequency is 40kHz, dispersion time 1
Dispersion was performed at 0 minutes. The obtained slurry was filtered through a 0.8-micron filter, and further, deionized water was added to obtain a 2% by weight cerium oxide slurry (A-1). The pH of the cerium oxide slurry (A-1) was 8.5. 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, 1.0
95.0% of particles having a particle size of μm or less. (Preparation of Additive Liquid) To 10 g of ammonium polyaspartate having a molecular weight of 5,000, 990 g of deionized water was added to obtain an additive liquid containing 1% by weight of ammonium polyaspartate. (Polishing of insulating film layer) A silicon oxide film formed by a TEOS-plasma CVD method is formed on a surface plate on which a polishing pad made of a porous urethane resin is bonded, and on a holder on which a suction pad for mounting a substrate is bonded. A 125 mm diameter silicon wafer is set with the insulating film face down, and the polishing load is 3
A weight was placed so as to be 00 g / cm 2 . The above-mentioned cerium oxide slurry (solid content: 2% by weight) and the additive liquid were sent onto the platen at a rate of 25 ml / min, and the nozzle was adjusted and dropped so that one liquid was obtained immediately before the platen. The platen was rotated at 40 rpm 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. Also, from the results of the film thickness measurement,
It was found that the silicon oxide film formed by the TEOS-plasma CVD method and the silicon nitride film formed by the low-pressure CVD method had a uniform thickness over the entire surface of the wafer. Also,
No damage was found on the insulating film surface by visual observation under the light source of a mercury lamp. (Evaluation of biodegradability)
Performed according to K 6950. Activated sludge suspension 20 in a glass culture bottle (300 ml) equipped with a burette
0 ml, inorganic salt solution 0.8 ml (K 2 HPO 4 0.46
%, Na 2 HPO 4 · 12H 2 O1.16%, MgSO
4 · 7H 2 O 0.05%, FeCl 3 · 6H 2 O
0.01%, CaCl 2 .2H 2 O 0.005%, N
H 4 Cl 0.1%) and about 1 ml of the sample solution were added, and a decomposition test was performed at 25 ° C. using a BOD measuring device equipped with a thermostat. The BOD (biochemical oxygen consumption) was measured over time for about 28 days. BO due to fluctuations in atmospheric pressure
A value obtained by subtracting a blank test value to correct a change in the D value was defined as a true BOD value. The degree of biodegradation was calculated as (true BOD value) / (theoretical oxygen consumption) x 100. (Measurement of viable cell count) The diluted additive solution was applied on an agar medium which had been solidified in advance, and the mixture was added at 30 ° C for 24 to 48 hours.
After culturing for an hour, the number of generated colonies was measured. As shown in Table 1, a cerium oxide slurry and an additive solution were prepared to prepare a CMP abrasive, and the insulating film layer was polished. Table 1 shows the results. As is evident from Table 1, the additives contained in the CMP polishing slurry according to the present invention have good preservability before use and easy waste liquid treatment after use.
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. It can be seen that a CMP abrasive and a method for polishing a substrate using these CMP abrasives can be obtained.

【0025】 [0025]

【表1】[Table 1]

【0026】[0026]

【発明の効果】請求項1記載の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、廃液処理が容易な点が優れる。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CM
P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1
0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 present invention, the surface to be polished such as the silicon oxide insulating film according to the first aspect can be polished at high speed without being damaged, and is suitable for a polishing method used in semiconductor device manufacturing technology. The CMP polishing slurry according to claim 2 has the effect according to claim 1,
Furthermore, the point that waste liquid treatment is easy is excellent. The CMP abrasive according to claim 3 has the effect according to claim 2, and furthermore,
Excellent storage stability is excellent. The CM according to claim 4
The P polishing agent has the effect of claim 3 and further has a ratio of the polishing rate of the silicon oxide insulating film to the polishing rate of the silicon nitride insulating film of 1
It is suitable for shallow trench isolation because it is 0 or more. The method for polishing a substrate according to the fifth aspect is excellent in polishing the surface to be polished of the substrate without being damaged, and is suitable for a polishing method used in a semiconductor device manufacturing technique.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 誠人 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 CB02 CB03 CB04 CB10 DA02 DA12 DA17 4G076 AA02 AB09 AC04 BA39 BC08 BD01 BG06 CA26 CA28 DA30 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Masato Yoshida 48 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Prefecture F-term in Tsukuba Development Laboratory, Hitachi Chemical Co., Ltd. 3C058 AA07 CB02 CB03 CB04 CB10 DA02 DA12 DA17 4G076 AA02 AB09 AC04 BA39 BC08 BD01 BG06 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
する添加剤及び水を含むCMP研磨剤。
1. A CMP polishing slurry containing cerium oxide particles, a dispersant, a biodegradable additive and water.
【請求項2】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並びに生分解性を有する添加剤と水
を含む添加液からなることを特徴とする請求項1記載の
CMP研磨剤。
2. The CMP polishing slurry according to claim 1, comprising a cerium oxide slurry containing cerium oxide particles, a dispersant and water, and an additive liquid containing a biodegradable additive and water.
【請求項3】生分解性を有する添加剤を含む添加液が、
pH10以上またはpH5以下で保存されたものである
請求項2記載のCMP研磨剤。
3. An additive liquid containing a biodegradable additive,
The CMP polishing slurry according to claim 2, which is stored at a pH of 10 or more or 5 or less.
【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記載のCMP研磨
剤。
4. The CMP polishing slurry according to claim 1, wherein a ratio of a polishing rate of the silicon oxide film to 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各項記載の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 CMP according to claim 1, wherein the substrate on which the film to be polished is formed is pressed against a polishing cloth of a polishing platen and pressurized.
A substrate polishing method for polishing a film to be polished by moving a substrate and a polishing plate while supplying an abrasive between the polishing film and the polishing cloth.
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