JP2015205348A - Abrasive, abrasive set and substrate abrasion method - Google Patents

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久貴 南
利明 阿久津
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友洋 岩野
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Koji Fujisaki
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abrasive which can improve the abrasion selectivity of an insulating film for a stopper film.SOLUTION: An abrasive comprises an abrasive grain comprising a hydroxide particle of a tetravalent metal element, a compound in which at least one of oxyethylene and oxypropylene is added to ethylenediamine, and liquid medium.

Description

本発明は、研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法に関する。   The present invention relates to an abrasive, an abrasive set, and a method for polishing a substrate.

近年の半導体素子の製造工程では、高密度化・微細化のための加工技術の重要性がますます高まっている。加工技術の一つであるCMP(ケミカル・メカニカル・ポリッシング:化学機械研磨)技術は、半導体素子の製造工程において、シャロートレンチ分離(STI、シャロー・トレンチ・アイソレーション)の形成、プリメタル絶縁膜又は層間絶縁膜の平坦化、プラグ又は埋め込み金属配線の形成等に必須の技術となっている。   In recent semiconductor device manufacturing processes, the importance of processing technology for higher density and miniaturization is increasing. One of the processing technologies, CMP (Chemical Mechanical Polishing), is the formation of shallow trench isolation (STI, Shallow Trench Isolation), pre-metal insulating film or interlayer in the manufacturing process of semiconductor devices. This technique is indispensable for planarizing an insulating film, forming a plug or a buried metal wiring, and the like.

研磨剤として最も多用されているのは、砥粒として、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等のシリカ(酸化珪素)粒子を含むシリカ系研磨剤である。シリカ系研磨剤は汎用性が高いことが特徴であり、砥粒含有量、pH、添加剤等を適切に選択することで、絶縁膜及び導電膜を問わず幅広い種類の膜を研磨することができる。   The most frequently used abrasives are silica-based abrasives containing silica (silicon oxide) particles such as fumed silica and colloidal silica as abrasive grains. Silica-based abrasives are characterized by high versatility, and by appropriately selecting the abrasive content, pH, additives, etc., a wide variety of films can be polished regardless of insulating films and conductive films. it can.

一方で、主に酸化珪素膜等の絶縁膜を対象とした、砥粒としてセリウム化合物粒子を含む研磨剤の需要も拡大している。例えば、酸化セリウム(セリア)粒子を砥粒として含む酸化セリウム系研磨剤は、シリカ系研磨剤よりも低い砥粒含有量でも高速に酸化珪素膜を研磨できる(例えば、下記特許文献1、2参照)。   On the other hand, there is an increasing demand for abrasives containing cerium compound particles as abrasive grains mainly for insulating films such as silicon oxide films. For example, a cerium oxide-based abrasive containing cerium oxide (ceria) particles as abrasive grains can polish a silicon oxide film at high speed even with a lower abrasive grain content than a silica-based abrasive (see, for example, Patent Documents 1 and 2 below) ).

ところで、近年、半導体素子の製造工程では更なる配線の微細化を達成することが求められており、研磨時に発生する研磨傷が問題となっている。すなわち、従来の酸化セリウム系研磨剤を用いて研磨を行った際に微小な研磨傷が発生しても、この研磨傷の大きさが従来の配線幅より小さいものであれば問題にならなかったが、更なる配線の微細化を達成しようとする場合には、研磨傷が微小であっても問題となってしまう。   By the way, in recent years, in the manufacturing process of a semiconductor element, it has been required to achieve further miniaturization of wiring, and polishing scratches generated during polishing have become a problem. That is, even if a fine polishing flaw occurs when polishing using a conventional cerium oxide-based abrasive, there is no problem if the size of the polishing flaw is smaller than the conventional wiring width. However, when trying to achieve further miniaturization of the wiring, there is a problem even if the polishing scratches are minute.

この問題に対し、4価金属元素の水酸化物の粒子を用いた研磨剤が検討されている(例えば、下記特許文献3〜5参照)。また、4価金属元素の水酸化物の粒子の製造方法についても検討されている(例えば、下記特許文献6、7参照)。これらの技術は、4価金属元素の水酸化物の粒子が有する化学的作用を活かしつつ機械的作用を極力小さくすることによって、粒子による研磨傷を低減しようとするものである。   In order to solve this problem, an abrasive using a hydroxide particle of a tetravalent metal element has been studied (for example, see Patent Documents 3 to 5 below). Further, a method for producing hydroxide particles of a tetravalent metal element has been studied (for example, see Patent Documents 6 and 7 below). These techniques try to reduce polishing scratches caused by particles by making the mechanical action as small as possible while taking advantage of the chemical action of the hydroxide particles of the tetravalent metal element.

また、STIを形成するためのCMP工程等においては、凹凸パターンを有する基板の凸部上に配置されたストッパ膜(研磨停止層)と、凹凸パターンの凹部を埋めるように基板及びストッパ膜上に配置された絶縁膜(例えば酸化珪素膜)と、を有する積層体の研磨に際し、ストッパ膜を用いて絶縁膜が研磨されている。これは絶縁膜の研磨量(絶縁膜における除去される膜厚)を制御することが難しいためであり、ストッパ膜が露出するまで絶縁膜を研磨することにより研磨の程度を制御している。この場合、研磨においては、絶縁膜が充分に除去されるのに対してストッパ膜がほとんど除去されない必要がある。すなわち、研磨剤の研磨特性においては、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性(研磨速度比:絶縁膜の研磨速度/ストッパ膜の研磨速度)を高める必要がある。   In addition, in the CMP process for forming the STI, a stopper film (polishing stop layer) disposed on the convex portion of the substrate having the concavo-convex pattern, and the substrate and the stopper film so as to fill the concave portion of the concavo-convex pattern. In polishing a laminated body having an insulating film (for example, a silicon oxide film) disposed, the insulating film is polished using a stopper film. This is because it is difficult to control the polishing amount of the insulating film (film thickness removed in the insulating film), and the degree of polishing is controlled by polishing the insulating film until the stopper film is exposed. In this case, in the polishing, it is necessary that the stopper film is hardly removed while the insulating film is sufficiently removed. That is, in the polishing characteristics of the abrasive, it is necessary to increase the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film (polishing speed ratio: polishing speed of the insulating film / polishing speed of the stopper film).

このような要求に対して、添加剤を含む研磨剤が知られている(例えば、下記特許文献8参照)。この技術によれば、研磨剤が、4価金属元素の水酸化物の粒子と、カチオン性の重合体及び多糖類の少なくとも一方とを含むことにより、酸化珪素膜が高速に研磨され、窒化珪素膜に対する優れた研磨選択比を得ることができる。   In response to such a demand, an abrasive containing an additive is known (for example, see Patent Document 8 below). According to this technique, the abrasive contains the hydroxide particles of the tetravalent metal element and at least one of the cationic polymer and the polysaccharide, whereby the silicon oxide film is polished at high speed, and silicon nitride is obtained. An excellent polishing selectivity with respect to the film can be obtained.

特開平10−106994号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-106994 特開平08−022970号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-022970 国際公開第2002/067309号International Publication No. 2002/067309 国際公開第2012/070541号International Publication No. 2012/070541 国際公開第2012/070542号International Publication No. 2012/070542 特開2006−249129号公報JP 2006-249129 A 国際公開第2009/131133号International Publication No. 2009/131133 国際公開第2012/070544号International Publication No. 2012/070544

ストッパ膜としては従来窒化珪素膜が用いられているが、近年、ポリシリコン膜をストッパ膜として用いることが増えてきている。この場合、ポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に高める必要がある。しかしながら、ポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性に優れた研磨剤はあまり知られていない。   Conventionally, a silicon nitride film is used as the stopper film, but in recent years, the use of a polysilicon film as the stopper film is increasing. In this case, it is necessary to further improve the polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film. However, there are few known abrasives that have excellent polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film.

また、半導体素子の構造によって、用いられるストッパ膜が異なることがある。しかしながら、ある種のストッパ膜に対する研磨選択性が高い研磨剤であっても、別の種のストッパ膜に対しては高い研磨選択性が得られないことが多い。このように、多くの研磨剤は汎用性に劣り、ストッパ膜の種類によって研磨剤を使い分けているのが現状である。   Moreover, the stopper film used may differ with the structure of a semiconductor element. However, even if the polishing agent has high polishing selectivity for a certain type of stopper film, high polishing selectivity is often not obtained for another type of stopper film. In this way, many abrasives are inferior in versatility, and the present situation is that the abrasives are selectively used depending on the type of the stopper film.

本発明は、上記の課題を解決しようとするものであり、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることが可能な研磨剤、研磨剤セット、及び基体の研磨方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an abrasive, an abrasive set, and a substrate polishing method capable of improving the polishing selectivity of an insulating film with respect to a stopper film. And

より具体的には、本発明は、ポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることが可能な研磨剤、研磨剤セット、及び基体の研磨方法を提供することを目的とする。また、本発明は、窒化珪素膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることが可能であり、汎用性に優れた研磨剤、研磨剤セット、及び基体の研磨方法を提供することを目的とする。   More specifically, an object of the present invention is to provide a polishing agent, a polishing agent set, and a substrate polishing method capable of improving the polishing selectivity of an insulating film with respect to a polysilicon film. Another object of the present invention is to provide a polishing agent, a polishing agent set, and a substrate polishing method that are capable of improving the polishing selectivity of an insulating film with respect to a silicon nitride film and that are excellent in versatility. .

本発明に係る研磨剤の第1態様は、4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した化合物(以下、場合により「EOPO付加物」という。)と、液状媒体と、を含有する。   A first aspect of the abrasive according to the present invention is an abrasive comprising a hydroxide particle of a tetravalent metal element and a compound in which at least one of oxyethylene and oxypropylene is added to ethylenediamine (hereinafter referred to as “EOPO addition” in some cases). And a liquid medium.

第1態様に係る研磨剤によれば、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができる。これにより、ストッパ膜を用いて絶縁膜を良好に研磨することができる。   According to the abrasive | polishing agent which concerns on a 1st aspect, the grinding | polishing selectivity of the insulating film with respect to a stopper film can be improved. Thereby, the insulating film can be satisfactorily polished using the stopper film.

例えば、第1態様に係る研磨剤によれば、ポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができる。これにより、ストッパ膜としてポリシリコン膜を用いた場合であっても、ポリシリコン膜を用いて絶縁膜を良好に研磨することができる。また、第1態様に係る研磨剤によれば、窒化珪素膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができる。これにより、ストッパ膜として窒化珪素膜を用いた場合であっても、窒化珪素膜を用いて絶縁膜を良好に研磨することができる。このような第1態様に係る研磨剤は、ストッパ膜の種類によらず高い研磨選択性を得ることができるため、汎用性が高い。   For example, according to the abrasive | polishing agent which concerns on a 1st aspect, the grinding | polishing selectivity of the insulating film with respect to a polysilicon film can be improved. Thereby, even if a polysilicon film is used as the stopper film, the insulating film can be satisfactorily polished using the polysilicon film. Moreover, according to the abrasive | polishing agent which concerns on a 1st aspect, the grinding | polishing selectivity of the insulating film with respect to a silicon nitride film can be improved. As a result, even when a silicon nitride film is used as the stopper film, the insulating film can be satisfactorily polished using the silicon nitride film. Since the abrasive | polishing agent which concerns on such a 1st aspect can acquire high grinding | polishing selectivity irrespective of the kind of stopper film | membrane, versatility is high.

また、第1態様に係る研磨剤によれば、シャロートレンチ分離絶縁膜、プリメタル絶縁膜、層間絶縁膜等を平坦化するCMP技術において、絶縁膜を高速に研磨すると共に高度な平坦面を得ることもできる。更に、第1態様に係る研磨剤によれば、絶縁膜を高速に研磨すると共に、絶縁膜を低研磨傷で研磨することもできる。   Further, according to the polishing agent according to the first aspect, in the CMP technique for flattening the shallow trench isolation insulating film, the premetal insulating film, the interlayer insulating film, etc., the insulating film is polished at a high speed and an advanced flat surface is obtained. You can also. Furthermore, according to the abrasive | polishing agent which concerns on a 1st aspect, while being able to grind | polish an insulating film at high speed, an insulating film can also be grind | polished with a low grinding | polishing scratch.

本発明に係る研磨剤の第2態様は、上記第1態様に係る研磨剤がポリビニルピロリドンを更に含有する態様である。ポリビニルピロリドンを前記EOPO付加物と併用することにより、前記第1態様と比較して、絶縁膜の研磨速度が更に向上し、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   A second aspect of the abrasive according to the present invention is an aspect in which the abrasive according to the first aspect further contains polyvinylpyrrolidone. By using polyvinylpyrrolidone in combination with the EOPO adduct, the polishing rate of the insulating film can be further improved and the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film can be further improved as compared with the first embodiment.

本発明に係る研磨剤の第3態様は、上記第1態様に係る研磨剤がグリセリン化合物を更に含有する態様である。グリセリン化合物を前記EOPO付加物と併用することにより、前記第1態様と比較して、絶縁膜の研磨速度が更に向上すると共にストッパ膜の研磨速度が更に抑制されるため、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   A third aspect of the abrasive according to the present invention is an aspect in which the abrasive according to the first aspect further contains a glycerin compound. By using a glycerin compound in combination with the EOPO adduct, the polishing rate of the insulating film is further improved and the polishing rate of the stopper film is further suppressed as compared with the first embodiment. Polishing selectivity can be further improved.

本発明に係る研磨剤の第4態様は、上記第1態様に係る研磨剤がポリビニルピロリドンとグリセリン化合物とを更に含有する態様である。この場合、ポリビニルピロリドン及びグリセリン化合物の両方を前記EOPO付加物と併用することにより、前記第1態様と比較して、絶縁膜の研磨速度を更に向上させることができるため、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   The 4th aspect of the abrasive | polishing agent which concerns on this invention is an aspect in which the abrasive | polishing agent which concerns on the said 1st aspect further contains polyvinylpyrrolidone and a glycerol compound. In this case, by using both the polyvinylpyrrolidone and the glycerin compound together with the EOPO adduct, the polishing rate of the insulating film can be further improved as compared with the first aspect. Polishing selectivity can be further improved.

グリセリン化合物は、ポリグリセリン、ジグリセリン誘導体及びポリグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。これらの化合物を前記EOPO付加物と併用することにより、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   The glycerol compound is preferably at least one selected from the group consisting of polyglycerol, diglycerol derivatives and polyglycerol derivatives. By using these compounds together with the EOPO adduct, the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film can be further improved.

なお、本明細書において、「ポリグリセリン」は、グリセリンの平均重合度が3以上であるポリグリセリン(3量体以上のポリグリセリン)である。また、本明細書において、「ジグリセリン誘導体」は、ジグリセリンに官能基を導入した化合物であり、「ポリグリセリン誘導体」は、グリセリンの平均重合度が3以上であるポリグリセリンに官能基を導入した化合物である。詳しくは後述する。   In the present specification, “polyglycerin” is polyglycerin (polyglycerin of trimer or higher) having an average degree of polymerization of glycerin of 3 or more. In the present specification, “diglycerin derivative” is a compound in which a functional group is introduced into diglycerin, and “polyglycerin derivative” introduces a functional group into polyglycerol having an average degree of polymerization of glycerin of 3 or more. It is a compound. Details will be described later.

グリセリン化合物は、ポリグリセリン及びジグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることがより好ましい。これにより、他のグリセリン化合物を使用した場合と比較して、絶縁膜の研磨速度を更に向上させることができる。   The glycerol compound is more preferably at least one selected from the group consisting of polyglycerol and diglycerol derivatives. Thereby, compared with the case where another glycerol compound is used, the polishing rate of an insulating film can further be improved.

グリセリン化合物は、ポリグリセリンであることが更に好ましい。これにより、他のグリセリン化合物を使用した場合と比較して、ストッパ膜の研磨速度を更に抑制させることができる。特に、ストッパ膜がポリシリコン膜である場合に、ストッパ膜の研磨速度を更に抑制することができる。   More preferably, the glycerin compound is polyglycerin. Thereby, compared with the case where other glycerol compounds are used, the polishing rate of the stopper film can be further suppressed. In particular, when the stopper film is a polysilicon film, the polishing rate of the stopper film can be further suppressed.

また、この効果は、前記第4態様の研磨剤(ポリビニルピロリドン及びグリセリン化合物の両方を前記EOPO付加物と併用した研磨剤)において、より顕著である。すなわち、前記グリセリン化合物としてポリグリセリンを用いる場合に、絶縁膜の研磨速度が更に向上し、かつ、ストッパ膜の研磨速度が更に抑制されるため、結果として、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   In addition, this effect is more remarkable in the abrasive of the fourth aspect (abrasive that uses both polyvinylpyrrolidone and a glycerin compound in combination with the EOPO adduct). That is, when polyglycerin is used as the glycerin compound, the polishing rate of the insulating film is further improved and the polishing rate of the stopper film is further suppressed. As a result, the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film is increased. Further improvement can be achieved.

4価金属元素の水酸化物の粒子は、希土類金属元素の水酸化物の粒子及び水酸化ジルコニウムの粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。これにより、絶縁膜の研磨速度を更に向上させることができる。   The tetravalent metal element hydroxide particles are preferably at least one selected from the group consisting of rare earth metal hydroxide particles and zirconium hydroxide particles. Thereby, the polishing rate of the insulating film can be further improved.

前記EOPO付加物の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.01質量%以上10質量%以下であることが好ましい。これにより、ストッパ膜の研磨速度を更に抑制させることができる。   The content of the EOPO adduct is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive. Thereby, the polishing rate of the stopper film can be further suppressed.

また、本発明の一態様は、酸化珪素を含む被研磨面の研磨への前記研磨剤の使用に関し、例えば、酸化珪素を含む被研磨面を研磨して余分の酸化珪素を除去(remove)する研磨への前記研磨剤の使用に関する。すなわち、本発明に係る研磨剤の一態様は、酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましく、例えば、酸化珪素を含む被研磨面を研磨して余分の酸化ケイ素を除去するために使用されることが好ましい。   Further, one embodiment of the present invention relates to the use of the above polishing agent for polishing a surface to be polished containing silicon oxide. For example, the surface to be polished containing silicon oxide is polished to remove excess silicon oxide. It relates to the use of said abrasive for polishing. That is, one embodiment of the abrasive according to the present invention is preferably used for polishing a surface to be polished containing silicon oxide. For example, the surface to be polished containing silicon oxide is polished to remove excess silicon oxide. It is preferably used for removing.

本発明に係る研磨剤セットは、前記研磨剤の構成成分が第1の液と第2の液とに分けて保存され、第1の液が砥粒及び液状媒体を含み、第2の液が前記EOPO付加物及び液状媒体を含む。本発明に係る研磨剤セットによれば、本発明に係る研磨剤と同様の上記効果を得ることができる。   In the abrasive set according to the present invention, the constituents of the abrasive are stored separately in a first liquid and a second liquid, the first liquid includes abrasive grains and a liquid medium, and the second liquid is Including the EOPO adduct and a liquid medium. According to the abrasive | polishing agent set which concerns on this invention, the said effect similar to the abrasive | polishing agent which concerns on this invention can be acquired.

本発明に係る研磨剤セットは、第2の液がポリビニルピロリドンを更に含む態様であってもよく、第2の液がグリセリン化合物を更に含む態様であってもよい。   In the abrasive set according to the present invention, the second liquid may further include polyvinyl pyrrolidone, or the second liquid may further include a glycerin compound.

本発明に係る基体の研磨方法は、前記研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える。本発明に係る基体の研磨方法によれば、前記研磨剤を用いることにより、本発明に係る研磨剤と同様の上記効果を得ることができる。   The substrate polishing method according to the present invention includes a step of polishing a surface to be polished of the substrate using the abrasive. According to the substrate polishing method of the present invention, the same effect as that of the abrasive according to the present invention can be obtained by using the abrasive.

本発明によれば、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができる。これにより、ストッパ膜を用いて絶縁膜を良好に研磨することができる。   According to the present invention, the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film can be improved. Thereby, the insulating film can be satisfactorily polished using the stopper film.

例えば、本発明によれば、ポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができると共に窒化珪素膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることができる。これにより、ストッパ膜としてポリシリコン膜又は窒化珪素膜等を用いた場合であっても、ストッパ膜を用いて絶縁膜を良好に研磨することができる。   For example, according to the present invention, the polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film can be improved and the polishing selectivity of the insulating film with respect to the silicon nitride film can be improved. Thereby, even when a polysilicon film or a silicon nitride film is used as the stopper film, the insulating film can be polished satisfactorily using the stopper film.

また、本発明によれば、半導体素子の製造における基体表面の平坦化技術として、例えば、シャロートレンチ分離絶縁膜、プリメタル絶縁膜、層間絶縁膜等を平坦化するCMP技術において、絶縁膜を高速に研磨すると共に高度な平坦面を得ることもできる。更に、本発明によれば、絶縁膜を高速に研磨すると共に、絶縁膜を低研磨傷で研磨することもできる。   In addition, according to the present invention, as a technique for planarizing a substrate surface in the manufacture of a semiconductor device, for example, in a CMP technique for planarizing a shallow trench isolation insulating film, a premetal insulating film, an interlayer insulating film, etc., the insulating film can be formed at high speed. It is possible to obtain a highly flat surface while polishing. Furthermore, according to the present invention, the insulating film can be polished at high speed, and the insulating film can be polished with low polishing scratches.

以下、本発明の実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット、及び、これらを用いた基体の研磨方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the abrasive | polishing agent which concerns on embodiment of this invention, an abrasive | polishing agent set, and the grinding | polishing method of the base | substrate using these are demonstrated in detail.

<定義>
本明細書において、「研磨剤」(abrasive)とは、研磨時に被研磨面に触れる組成物として定義される。「研磨剤」という語句自体は、研磨剤に含有される成分をなんら限定しない。後述するように、本実施形態に係る研磨剤は砥粒(abrasive grain)を含有する。砥粒は、「研磨粒子」(abrasiveparticle)ともいわれるが、本明細書では「砥粒」という。砥粒は、一般的には固体粒子であって、研磨時に、砥粒がもつ機械的作用及び砥粒(主に砥粒の表面)の化学的作用によって、除去対象物が除去(remove)されると考えられるが、これに限定されない。
<Definition>
As used herein, “abrasive” is defined as a composition that touches the surface to be polished during polishing. The phrase “abrasive” itself does not limit the components contained in the abrasive. As will be described later, the abrasive according to the present embodiment contains abrasive grains. Abrasive grains are also referred to as “abrasive particles”, but are referred to herein as “abrasive grains”. Abrasive grains are generally solid particles, and the object to be removed is removed during polishing by the mechanical action of the abrasive grains and the chemical action of the abrasive grains (mainly the surface of the abrasive grains). However, it is not limited to this.

<研磨剤>
本実施形態に係る研磨剤は、例えばCMP用の研磨剤(以下「CMP用研磨剤」という)として用いることができる。本実施形態に係る研磨剤の第1態様は、具体的には、(A)4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、(B)エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した化合物(EOPO付加物)と、液状媒体と、を含有する。本実施形態に係る研磨剤の第2態様は、(A)4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、(B)前記EOPO付加物と、(C)ポリビニルピロリドンと、液状媒体と、を含有する。本実施形態に係る研磨剤の第3態様は、(A)4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、(B)前記EOPO付加物と、(D)グリセリン化合物と、液状媒体と、を含有する。本実施形態に係る研磨剤の第4態様は、(A)4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、(B)前記EOPO付加物と、(C)ポリビニルピロリドンと、(D)グリセリン化合物と、液状媒体と、を含有する。以下、必須成分、及び任意に添加できる成分について説明する。
<Abrasive>
The abrasive according to this embodiment can be used as, for example, an abrasive for CMP (hereinafter referred to as “CMP abrasive”). Specifically, the first aspect of the abrasive according to the present embodiment is (A) abrasive grains containing hydroxide particles of a tetravalent metal element, and (B) at least one of oxyethylene and oxypropylene in ethylenediamine. Containing a compound (EOPO adduct) and a liquid medium. The second aspect of the abrasive according to the present embodiment includes (A) abrasive grains containing hydroxide particles of a tetravalent metal element, (B) the EOPO adduct, (C) polyvinylpyrrolidone, and a liquid medium. And containing. A third aspect of the abrasive according to the present embodiment includes (A) abrasive grains containing hydroxide particles of a tetravalent metal element, (B) the EOPO adduct, (D) a glycerin compound, and a liquid medium. And containing. A fourth aspect of the abrasive according to the present embodiment includes (A) abrasive grains containing hydroxide particles of a tetravalent metal element, (B) the EOPO adduct, (C) polyvinyl pyrrolidone, and (D ) A glycerin compound and a liquid medium are contained. Hereinafter, essential components and components that can be optionally added will be described.

[砥粒]
本実施形態に係る研磨剤は、砥粒として4価金属元素の水酸化物の粒子を含有する。前記4価金属元素の水酸化物の粒子は、シリカ又はセリアからなる従来の砥粒と比較して、絶縁膜の構成材料(例えば酸化珪素)との反応性が高く、絶縁膜を高研磨速度で研磨することができる。また、シリカ又はセリアからなる従来の砥粒と比較して、低研磨傷で研磨することができる。
[Abrasive grain]
The abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment contains the particle | grains of the hydroxide of a tetravalent metal element as an abrasive grain. The hydroxide particles of the tetravalent metal element are more reactive with the constituent material of the insulating film (for example, silicon oxide) than the conventional abrasive grains made of silica or ceria, and the insulating film is polished at a high polishing rate. Can be polished. Moreover, it can grind | polish with a low grinding | polishing damage | wound compared with the conventional abrasive grain which consists of silica or ceria.

本実施形態に係る研磨剤において4価金属元素の水酸化物の粒子と併用することのできる他の砥粒としては、シリカ、アルミナ、セリア等の粒子が挙げられる。また、4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒として、4価金属元素の水酸化物とシリカとを含む複合粒子等を用いることもできる。   Other abrasive grains that can be used in combination with the hydroxide particles of the tetravalent metal element in the abrasive according to the present embodiment include particles of silica, alumina, ceria, and the like. In addition, as abrasive grains containing tetravalent metal element hydroxide particles, composite particles containing tetravalent metal element hydroxide and silica can also be used.

前記砥粒において前記4価金属元素の水酸化物の粒子の含有量は、砥粒全体を基準として80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上が更に好ましく、98質量%以上が特に好ましく、99質量%以上が極めて好ましい。研磨剤の調製が容易であると共に研磨特性にも更に優れる観点から、前記砥粒が前記4価金属元素の水酸化物の粒子からなる(砥粒の100質量%が前記4価金属元素の水酸化物の粒子である)ことが最も好ましい。   In the abrasive grains, the content of the tetravalent metal element hydroxide particles is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, based on the whole abrasive grains. Mass% or more is particularly preferable, and 99 mass% or more is extremely preferable. From the viewpoint of easy preparation of an abrasive and further excellent polishing characteristics, the abrasive grains are composed of hydroxide particles of the tetravalent metal element (100% by mass of the abrasive grains is water of the tetravalent metal element). Most preferred are oxide particles).

4価金属元素の水酸化物の粒子は、希土類金属元素の水酸化物の粒子及び水酸化ジルコニウムの粒子からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。4価金属元素の水酸化物の粒子としては、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、希土類金属元素の水酸化物の粒子が好ましい。4価を取りうる希土類金属元素としては、セリウム、プラセオジム、テルビウム等のランタノイドなどが挙げられ、中でも、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、セリウムが好ましい。希土類金属元素の水酸化物の粒子と水酸化ジルコニウムの粒子とを併用してもよく、希土類金属元素の水酸化物の粒子から二種以上を選択して使用することもできる。   The tetravalent metal element hydroxide particles are preferably at least one selected from the group consisting of rare earth metal hydroxide particles and zirconium hydroxide particles. The tetravalent metal element hydroxide particles are preferably rare earth metal hydroxide particles from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. Examples of the rare earth metal element capable of taking tetravalence include lanthanoids such as cerium, praseodymium, and terbium. Among these, cerium is preferable from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. Rare earth metal hydroxide particles and zirconium hydroxide particles may be used in combination, or two or more rare earth metal hydroxide particles may be selected and used.

4価金属元素の水酸化物の粒子を作製する方法としては、4価金属元素の塩とアルカリ液とを混合する手法が使用できる。この方法は、例えば、「希土類の科学」〔足立吟也編、株式会社化学同人、1999年〕304〜305頁に説明されている。   As a method for producing hydroxide particles of a tetravalent metal element, a technique of mixing a salt of a tetravalent metal element and an alkali solution can be used. This method is described in, for example, “Science of rare earths” (edited by Adiya Ginya, Kagaku Dojin, 1999), pages 304-305.

4価金属元素の塩としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、M(SO、M(NH(NO、M(NH(SO(Mは希土類金属元素を示す。)、Zr(SO・4HO等が挙げられる。Mとしては、化学的に活性なセリウム(Ce)が好ましい。 As a salt of a tetravalent metal element, a conventionally known salt can be used without particular limitation, and M (SO 4 ) 2 , M (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 , M (NH 4 ) 4 (SO 4 ) 4 (M represents a rare earth metal element), Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O, and the like. M is preferably chemically active cerium (Ce).

アルカリ液としては、従来公知のものを特に制限なく使用できる。アルカリ液中の塩基性化合物としては、イミダゾール、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、グアニジン、トリエチルアミン、ピリジン、ピペリジン、ピロリジン、キトサン等の有機塩基;アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の無機塩基などが挙げられる。これらのうち、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、アンモニア及びイミダゾールが好ましく、イミダゾールがより好ましい。前記方法で合成された4価金属元素の水酸化物の粒子は、洗浄して金属不純物を除去できる。4価金属元素の水酸化物の粒子の洗浄では、遠心分離等で固液分離を数回繰り返す方法などが使用できる。また、遠心分離、透析、限外濾過、イオン交換樹脂等によるイオンの除去などの工程で洗浄することもできる。   A conventionally well-known thing can be especially used as an alkaline liquid without a restriction | limiting. Basic compounds in the alkaline solution include organic bases such as imidazole, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), guanidine, triethylamine, pyridine, piperidine, pyrrolidine, chitosan; ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide. Inorganic bases such as Among these, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, ammonia and imidazole are preferable, and imidazole is more preferable. The hydroxide particles of the tetravalent metal element synthesized by the above method can be washed to remove metal impurities. For washing the hydroxide particles of the tetravalent metal element, a method of repeating solid-liquid separation several times by centrifugation or the like can be used. Moreover, it can also wash | clean in processes, such as centrifugation, dialysis, ultrafiltration, and the removal of ion by an ion exchange resin.

前記で得られた4価金属元素の水酸化物の粒子が凝集している場合、適切な方法で液状媒体(例えば水)中に分散させることが好ましい。液状媒体に4価金属元素の水酸化物の粒子を分散させる方法としては、通常の撹拌機による分散処理;ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等による機械的な分散;遠心分離、透析、限外ろ過、イオン交換樹脂等による夾雑イオンの除去などが挙げられる。分散方法及び粒径制御方法については、例えば、「分散技術大全集」〔株式会社情報機構、2005年7月〕第3章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」に記述されている方法を用いることができる。また、前記の洗浄処理を行って、4価金属元素の水酸化物の粒子を含む分散液の電気伝導度を下げる(例えば500mS/m以下)ことによっても、4価金属元素の水酸化物の粒子の分散性を高めることができるため、前記洗浄処理を分散処理として適用又は併用してもよい。   When the hydroxide particles of the tetravalent metal element obtained above are aggregated, it is preferably dispersed in a liquid medium (for example, water) by an appropriate method. As a method of dispersing tetravalent metal element hydroxide particles in a liquid medium, a dispersion process using an ordinary stirrer; mechanical dispersion using a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, etc .; centrifugation, dialysis, limiting Examples thereof include external filtration and removal of contaminating ions by an ion exchange resin. For the dispersion method and the particle size control method, for example, the method described in “Dispersion Technology Complete Collection” [Information Organization Co., Ltd., July 2005] Chapter 3, “Latest Development Trends and Selection Criteria of Various Dispersers” Can be used. Further, by reducing the electrical conductivity of the dispersion containing the hydroxide particles of the tetravalent metal element (for example, 500 mS / m or less) by performing the above-described washing treatment, the hydroxide of the tetravalent metal element is also reduced. Since the dispersibility of the particles can be improved, the washing treatment may be applied or used in combination as a dispersion treatment.

なお、上記で説明したような砥粒の製造方法については、上記特許文献8に詳しく説明されており、その説明は本発明に引用される。   In addition, about the manufacturing method of an abrasive grain demonstrated above, it describes in detail in the said patent document 8, The description is referred to this invention.

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

なお、4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒がM(OH)を含むことは、砥粒を純水でよく洗浄した後にFT−IR ATR法(Fourier transform Infra Red Spectrometer Attenuated Total Reflection法、フーリエ変換赤外分光光度計全反射測定法)で陰イオン(Xc−)に該当するピークを検出する方法により確認できる。XPS法(X-ray Photoelectron Spectroscopy、X線光電子分光法)により、陰イオン(Xc−)の存在を確認することもできる。 Note that the abrasive grains containing tetravalent metal element hydroxide particles contain M (OH) a X b after the abrasive grains are thoroughly washed with pure water and then subjected to FT-IR ATR (Fourier transform Infra Red Spectrometer). This can be confirmed by a method of detecting a peak corresponding to an anion (X c− ) by an Attenuated Total Reflection method or a Fourier transform infrared spectrophotometer total reflection measurement method). The presence of an anion (X c− ) can also be confirmed by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy).

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

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

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

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

一方、砥粒の含有量1.0質量%の水分散液において光透過率が高い場合、その水分散液に存在する砥粒は、前記「粗大粒子」が少ない状態であると考えられる。このように粗大粒子の存在量が少ない場合は、研磨剤に添加剤を添加しても、凝集の核になるような粗大粒子が少ないため、砥粒同士の凝集が抑えられるか、又は、凝集粒子の大きさが小さくなる。その結果として、単位面積当たりの被研磨面に作用する砥粒数(有効砥粒数)が維持され、被研磨面に接する砥粒の比表面積が維持されるため、研磨速度の低下が生じ難くなり、絶縁膜の研磨速度が向上し易くなると考えられる。   On the other hand, when the light transmittance is high in an aqueous dispersion having an abrasive content of 1.0% by mass, it is considered that the abrasive grains present in the aqueous dispersion are in a state where there are few “coarse particles”. In this way, when the amount of coarse particles is small, even if an additive is added to the abrasive, there are few coarse particles that become the core of agglomeration. Particle size is reduced. As a result, the number of abrasive grains (number of effective abrasive grains) acting on the surface to be polished per unit area is maintained, and the specific surface area of the abrasive grains in contact with the surface to be polished is maintained. Thus, it is considered that the polishing rate of the insulating film is easily improved.

水分散液における吸光度及び光透過率は、例えば、日立製作所(株)製の分光光度計(装置名:U3310)を用いて測定できる。具体的には例えば、砥粒の含有量を1.0質量%又は0.0065質量%に調整した水分散液を測定サンプルとして調製する。この測定サンプルを1cm角のセルに約4mL入れ、装置内にセルを設置する。次に、波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、得られたチャートから吸光度及び光透過率を判断する。   The absorbance and light transmittance in the aqueous dispersion can be measured using, for example, a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. Specifically, for example, an aqueous dispersion in which the content of abrasive grains is adjusted to 1.0 mass% or 0.0065 mass% is prepared as a measurement sample. About 4 mL of this measurement sample is put into a 1 cm square cell, and the cell is set in the apparatus. Next, the absorbance is measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance and light transmittance are determined from the obtained chart.

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

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

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

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

なお、クロマトグラフィーを行う前に、脱気装置を用いて溶離液の脱気処理を行うことが好ましいが、使用できない場合は溶離液を事前に超音波等で脱気処理することが好ましい。   In addition, it is preferable to perform a deaeration process of the eluent using a deaerator before performing the chromatography. However, if the eluent cannot be used, it is preferable to deaerate the eluent in advance with ultrasonic waves or the like.

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

研磨剤中の砥粒の平均粒径の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、1nm以上が好ましく、2nm以上がより好ましく、3nm以上が更に好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことを更に抑制する観点から、300nm以下が好ましく、250nm以下がより好ましく、200nm以下が更に好ましい。上記観点から、砥粒の平均粒径は、1nm以上300nm以下であることがより好ましい。   From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the lower limit of the average grain size of the abrasive grains in the abrasive is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more, and further preferably 3 nm or more. The upper limit of the average grain size of the abrasive grains is preferably 300 nm or less, more preferably 250 nm or less, and still more preferably 200 nm or less, from the viewpoint of further suppressing the surface to be polished from being scratched. From the above viewpoint, the average grain size of the abrasive grains is more preferably 1 nm or more and 300 nm or less.

砥粒の「平均粒径」とは、研磨剤中の砥粒の平均二次粒子径を意味する。砥粒の平均粒径の測定に際しては、光回折散乱式粒度分布計(例えば、COULTER Electronics社製、商品名:COULTER N4SD、又は、マルバーンインスツルメンツ社製、商品名:ゼータサイザー3000HSA)などを使用できる。   The “average particle diameter” of the abrasive grains means the average secondary particle diameter of the abrasive grains in the abrasive. When measuring the average particle size of the abrasive grains, a light diffraction scattering type particle size distribution meter (for example, COULTER Electronics, trade name: COULTER N4SD, or Malvern Instruments, trade name: Zeta Sizer 3000HSA) can be used. .

砥粒の含有量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.005質量%以上が好ましく、0.01質量%以上がより好ましく、0.02質量%以上が更に好ましく、0.04質量%以上が特に好ましい。砥粒の含有量の上限は、研磨剤の保存安定性を高くする観点から、研磨剤の全質量を基準として20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。上記観点から、前記砥粒の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.005質量%以上20質量%以下であることがより好ましい。   From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the lower limit of the abrasive content is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, based on the total mass of the abrasive. 02 mass% or more is still more preferable, and 0.04 mass% or more is especially preferable. The upper limit of the abrasive content is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of increasing the storage stability of the abrasive. preferable. From the above viewpoint, the content of the abrasive grains is more preferably 0.005% by mass or more and 20% by mass or less based on the total mass of the abrasive.

また、砥粒の含有量を更に少なくすることにより、コスト及び研磨傷を更に低減できる点で好ましい。砥粒の含有量が少なくなると、絶縁膜等に対する研磨速度も低下する傾向がある。一方、4価金属元素の水酸化物を含む砥粒は、少量でも所定の研磨速度を得ることができるため、研磨速度と、砥粒の含有量を少なくすることによる利点とのバランスをとりつつ、砥粒の含有量を更に低減することができる。このような観点で、砥粒の含有量は、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましく、0.5質量%以下が特に好ましく、0.3質量%以下が極めて好ましい。   Further, it is preferable in that the cost and polishing scratches can be further reduced by further reducing the content of abrasive grains. When the content of abrasive grains decreases, the polishing rate for an insulating film or the like also tends to decrease. On the other hand, abrasive grains containing a hydroxide of a tetravalent metal element can obtain a predetermined polishing rate even with a small amount, so that the balance between the polishing rate and the advantage of reducing the content of abrasive grains is balanced. Further, the content of abrasive grains can be further reduced. From such a viewpoint, the content of the abrasive grains is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, particularly preferably 0.5% by mass or less, and 0.3% by mass. % Or less is very preferable.

[添加剤]
本実施形態に係る研磨剤は、添加剤を含有する。ここで「添加剤」とは、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性;砥粒の分散性、保存安定性等の研磨剤特性などを調整するために、液状媒体及び砥粒以外に研磨剤が含有する物質を指す。
[Additive]
The abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment contains an additive. Here, the “additive” means a polishing agent other than the liquid medium and the abrasive grains in order to adjust polishing characteristics such as polishing rate and polishing selectivity; and abrasive characteristics such as abrasive dispersibility and storage stability. Refers to the substance contained.

{第1の添加剤}
本実施形態に係る研磨剤は、第1の添加剤として、エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した化合物(EOPO付加物)を含有する。第1の添加剤は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させる効果がある。第1の添加剤がストッパ膜と相互作用することにより、砥粒とストッパ膜との相互作用を減少させることができると考えられる。
{First additive}
The abrasive | polishing agent which concerns on this embodiment contains the compound (EOPO adduct) which at least one of oxyethylene and oxypropylene added to ethylenediamine as a 1st additive. The first additive has an effect of improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. It is considered that the interaction between the abrasive grains and the stopper film can be reduced by the interaction of the first additive with the stopper film.

「エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加する」とは、エチレンジアミンの窒素原子に結合する水素原子が、オキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方によって置換されることを意味する。窒素原子に結合する4つの水素原子をエチレンジアミンが有しているため、4つの置換基をエチレンジアミンに付加することができるが、少なくとも一つの置換基が付加した構造であればよい。置換基としては、オキシエチレン−オキシプロピレン共重合体、オキシエチレン単独重合体、オキシプロピレン単独重合体、オキシエチレン(単体)、オキシプロピレン(単体)等が挙げられる。第1の添加剤は、エチレンジアミンにオキシエチレン−オキシプロピレン共重合体が付加した構造を有する化合物を含むことが好ましい。   “At least one of oxyethylene and oxypropylene is added to ethylenediamine” means that a hydrogen atom bonded to a nitrogen atom of ethylenediamine is substituted by at least one of oxyethylene and oxypropylene. Since ethylenediamine has four hydrogen atoms bonded to a nitrogen atom, four substituents can be added to ethylenediamine, but any structure having at least one substituent added thereto may be used. Examples of the substituent include oxyethylene-oxypropylene copolymer, oxyethylene homopolymer, oxypropylene homopolymer, oxyethylene (single), and oxypropylene (single). The first additive preferably contains a compound having a structure in which an oxyethylene-oxypropylene copolymer is added to ethylenediamine.

第1の添加剤としては、下記一般式(I)で表される化合物(Sequential poloxamine)、下記一般式(II)で表される化合物(Reversepoloxamine)等が挙げられる。

Figure 2015205348

[式(I)中、a11、a12、a13及びa14は、それぞれ独立に0〜1000の整数を示し、b11、b12、b13及びb14は、それぞれ独立に0〜500の整数を示す。但し、a11、a12、a13、a14、b11、b12、b13及びb14の少なくとも一つは1以上である。] Examples of the first additive include a compound represented by the following general formula (I) (Sequential poloxamine), a compound represented by the following general formula (II) (Reversepoloxamine), and the like.
Figure 2015205348

[In Formula (I), a11, a12, a13 and a14 each independently represent an integer of 0 to 1000, and b11, b12, b13 and b14 each independently represent an integer of 0 to 500. However, at least one of a11, a12, a13, a14, b11, b12, b13, and b14 is 1 or more. ]

Figure 2015205348

[式(II)中、a21、a22、a23及びa24は、それぞれ独立に0〜1000の整数を示し、b21、b22、b23及びb24は、それぞれ独立に0〜500の整数を示す。但し、a21、a22、a23、a24、b21、b22、b23及びb24の少なくとも一つは1以上である。]
Figure 2015205348

[In Formula (II), a21, a22, a23 and a24 each independently represents an integer of 0 to 1000, and b21, b22, b23 and b24 each independently represents an integer of 0 to 500. However, at least one of a21, a22, a23, a24, b21, b22, b23 and b24 is 1 or more. ]

一般式(I)で表される化合物において、a11、a12、a13及びa14は、互いに同一の数値でもよく、互いに異なる数値でもよい。一般式(I)で表される化合物において、b11、b12、b13及びb14は、互いに同一の数値でもよく、互いに異なる数値でもよい。一般式(II)で表される化合物において、a21、a22、a23及びa24は、互いに同一の数値でもよく、互いに異なる数値でもよい。一般式(II)で表される化合物において、b21、b22、b23及びb24は、互いに同一の数値でもよく、互いに異なる数値でもよい。   In the compound represented by the general formula (I), a11, a12, a13 and a14 may be the same numerical values or may be different numerical values. In the compound represented by the general formula (I), b11, b12, b13 and b14 may be the same numerical values or different numerical values. In the compound represented by the general formula (II), a21, a22, a23 and a24 may be the same numerical values or different numerical values. In the compound represented by the general formula (II), b21, b22, b23 and b24 may be the same numerical values or different numerical values.

一般式(I)で表される化合物は、a11、a12、a13及びa14の少なくとも一つが1以上であり、且つ、b11、b12、b13及びb14の少なくとも一つが1以上である化合物を含むことが好ましい。一般式(II)で表される化合物は、a21、a22、a23及びa24の少なくとも一つが1以上であり、且つ、b21、b22、b23及びb24の少なくとも一つが1以上である化合物を含むことが好ましい。一般式(I)で表される化合物は、エチレンジアミン由来の窒素原子に結合したオキシエチレン−オキシプロピレン共重合体を少なくとも一つ含むことが好ましい。一般式(II)で表される化合物は、エチレンジアミン由来の窒素原子に結合したオキシエチレン−オキシプロピレン共重合体を少なくとも一つ含むことが好ましい。   The compound represented by the general formula (I) includes a compound in which at least one of a11, a12, a13 and a14 is 1 or more and at least one of b11, b12, b13 and b14 is 1 or more. preferable. The compound represented by the general formula (II) includes a compound in which at least one of a21, a22, a23 and a24 is 1 or more and at least one of b21, b22, b23 and b24 is 1 or more. preferable. The compound represented by the general formula (I) preferably contains at least one oxyethylene-oxypropylene copolymer bonded to a nitrogen atom derived from ethylenediamine. The compound represented by the general formula (II) preferably contains at least one oxyethylene-oxypropylene copolymer bonded to a nitrogen atom derived from ethylenediamine.

前記オキシエチレン−オキシプロピレン共重合体としては、オキシエチレンとオキシプロピレンのランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体等が挙げられ、中でも、製造の容易性及び入手容易性の観点から、ブロック共重合体が好ましい。   Examples of the oxyethylene-oxypropylene copolymer include a random copolymer of oxyethylene and oxypropylene, an alternating copolymer, a block copolymer, etc. Among them, from the viewpoint of ease of production and availability. A block copolymer is preferred.

第1の添加剤としては、ポロキサミン(Poloxamin)類を含むことが好ましい。ここでポロキサミン類とは、ポロキサミン及びリバースポロキサミンを指す。ポロキサミンは、オキシエチレン−オキシプロピレン共重合体(エチレングリコール−プロピレングリコール共重合体)におけるオキシプロピレン部分がエチレンジアミンの窒素原子に結合した化合物(上記式(I)においてa11、a12、a13、a14、b11、b12、b13及びb14が1以上である化合物)である。ポロキサミンとしては、Tetronicシリーズ(BASF社製)、アデカプルロニックTRシリーズ(ADEKA社製)等を用いることができる。   The first additive preferably contains poloxamines. Here, poloxamines refer to poloxamine and reverse poloxamine. Poloxamine is a compound in which an oxypropylene moiety in an oxyethylene-oxypropylene copolymer (ethylene glycol-propylene glycol copolymer) is bonded to a nitrogen atom of ethylenediamine (in the above formula (I), a11, a12, a13, a14, b11). , B12, b13 and b14 are 1 or more). As the poloxamine, Tetronic series (manufactured by BASF), Adekapluronic TR series (manufactured by ADEKA) or the like can be used.

リバースポロキサミンは、オキシエチレン−オキシプロピレン共重合体におけるオキシエチレン部分がエチレンジアミンの窒素原子に結合した化合物(上記式(II)においてa21、a22、a23、a24、b21、b22、b23及びb24が1以上である化合物)である。このような化合物としては、アデカプルロニックTRシリーズのリバースタイプ(ADEKA社製)等を用いることができる。   Reverse poloxamine is a compound in which an oxyethylene moiety in an oxyethylene-oxypropylene copolymer is bonded to a nitrogen atom of ethylenediamine (in formula (II), a21, a22, a23, a24, b21, b22, b23 and b24 are One or more compounds). As such a compound, Adeka Pluronic TR series reverse type (manufactured by ADEKA) or the like can be used.

第1の添加剤におけるオキシプロピレン部分(プロピレングリコール部分)の分子量の合計の上限は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、2.0万以下が好ましく、1.5万以下がより好ましく、1.0万以下が更に好ましい。第1の添加剤におけるオキシプロピレン部分の分子量の合計の下限は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、300以上が好ましく、500以上がより好ましく、700以上が更に好ましく、1200以上が特に好ましい。上記の観点から、第1の添加剤におけるオキシプロピレン部分の分子量の合計は、300以上2.0万以下であることがより好ましい。   The upper limit of the total molecular weight of the oxypropylene part (propylene glycol part) in the first additive is preferably 20,000 or less, and preferably 15,000, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. The following is more preferable, and 10,000 or less is more preferable. The lower limit of the total molecular weight of the oxypropylene moiety in the first additive is preferably 300 or more, more preferably 500 or more, still more preferably 700 or more, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. 1200 or more is particularly preferable. From the above viewpoint, the total molecular weight of the oxypropylene moiety in the first additive is more preferably 300 or more and 20,000 or less.

第1の添加剤におけるオキシエチレン部分(エチレングリコール部分)全体の質量比率(総分子中に占めるオキシエチレン部分全体の質量割合)の上限は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、60%以下が更に好ましい。第1の添加剤におけるオキシエチレン部分全体の質量比率の下限は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、3%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、10%以上が更に好ましい。上記の観点から、第1の添加剤におけるオキシエチレン部分全体の質量比率は、3%以上80%以下であることがより好ましい。   The upper limit of the mass ratio of the entire oxyethylene moiety (ethylene glycol moiety) in the first additive (the mass ratio of the entire oxyethylene moiety in the total molecule) is a viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. Therefore, 80% or less is preferable, 70% or less is more preferable, and 60% or less is still more preferable. The lower limit of the mass ratio of the entire oxyethylene portion in the first additive is preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and more preferably 10% or more from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. Further preferred. From the above viewpoint, the mass ratio of the entire oxyethylene portion in the first additive is more preferably 3% or more and 80% or less.

第1の添加剤におけるオキシプロピレン部分の分子量、及び、オキシエチレン部分全体の質量比率は、下記の方法により測定することができる。
使用機器:FT−NMR(例えば、JEOL製 500MHz)
溶媒:重クロロホルム、重DMSO(ジメチルスルホキシド)又は重水
測定方法:第1の添加剤について1H−NMRスペクトルを測定し、シグナルを積算することで、オキシエチレン部分と、オキシプロピレン部分と、エチレンジアミン部分とのモル比を算出する。
The molecular weight of the oxypropylene moiety in the first additive and the mass ratio of the entire oxyethylene moiety can be measured by the following method.
Equipment used: FT-NMR (for example, 500 MHz manufactured by JEOL)
Solvent: deuterated chloroform, deuterated DMSO (dimethyl sulfoxide) or deuterated water Measuring method: 1H-NMR spectrum is measured for the first additive, and the signals are integrated to obtain an oxyethylene part, an oxypropylene part, and an ethylenediamine part. The molar ratio of is calculated.

一般式(I)で表される化合物としては、下記一般式(Ia)で表される化合物等が挙げられる。一般式(II)で表される化合物としては、下記(IIa)で表される化合物等が挙げられる。

Figure 2015205348

[式(Ia)中、a11、a12、a13及びa14は、それぞれ独立に0〜1000の整数を示し、b11、b12、b13及びb14は、それぞれ独立に0〜500の整数を示す。但し、a11、a12、a13、a14、b11、b12、b13及びb14の少なくとも一つは1以上である。]
Figure 2015205348

[式(IIa)中、a21、a22、a23及びa24は、それぞれ独立に0〜1000の整数を示し、b21、b22、b23及びb24は、それぞれ独立に0〜500の整数を示す。但し、a21、a22、a23、a24、b21、b22、b23及びb24の少なくとも一つは1以上である。] Examples of the compound represented by the general formula (I) include compounds represented by the following general formula (Ia). Examples of the compound represented by the general formula (II) include compounds represented by the following (IIa).
Figure 2015205348

[In formula (Ia), a11, a12, a13 and a14 each independently represent an integer of 0 to 1000, and b11, b12, b13 and b14 each independently represent an integer of 0 to 500. However, at least one of a11, a12, a13, a14, b11, b12, b13, and b14 is 1 or more. ]
Figure 2015205348

[In Formula (IIa), a21, a22, a23 and a24 each independently represents an integer of 0 to 1000, and b21, b22, b23 and b24 each independently represents an integer of 0 to 500. However, at least one of a21, a22, a23, a24, b21, b22, b23 and b24 is 1 or more. ]

式(I)におけるa11、a12、a13及びa14、並びに、式(II)におけるa21、a22、a23及びa24のそれぞれは、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。a11、a12、a13、a14、a21、a22、a23及びa24のそれぞれは、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、910以下が好ましく、680以下がより好ましく、400以下が更に好ましい。   Each of a11, a12, a13 and a14 in the formula (I) and a21, a22, a23 and a24 in the formula (II) is one or more from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. Preferably, 2 or more is more preferable. Each of a11, a12, a13, a14, a21, a22, a23 and a24 is preferably 910 or less, more preferably 680 or less, and even more preferably 400 or less, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. preferable.

式(I)におけるb11、b12、b13及びb14、並びに、式(II)におけるb21、b22、b23及びb24のそれぞれは、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23及びb24のそれぞれは、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、350以下が好ましく、320以下がより好ましく、300以下が更に好ましい。   Each of b11, b12, b13 and b14 in the formula (I) and b21, b22, b23 and b24 in the formula (II) is at least one from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. Preferably, 2 or more is more preferable. Each of b11, b12, b13, b14, b21, b22, b23, and b24 is preferably 350 or less, more preferably 320 or less, and even more preferably 300 or less, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. preferable.

第1の添加剤は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を調整する目的で、単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。また、重合度等が異なる複数の化合物を組み合わせて使用することもできる。   The first additive can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. In addition, a plurality of compounds having different degrees of polymerization can be used in combination.

第1の添加剤の含有量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましく、0.05質量%以上が更に好ましく、0.10質量%以上が特に好ましい。第1の添加剤の含有量の上限は、研磨剤の粘度が過剰に高くなることを抑制する観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記の観点で、第1の添加剤の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.01質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。なお、第1の添加剤として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。   From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the lower limit of the content of the first additive is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more based on the total mass of the abrasive. 0.05 mass% or more is more preferable, and 0.10 mass% or more is particularly preferable. The upper limit of the content of the first additive is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of suppressing the viscosity of the abrasive from becoming excessively high. . In view of the above, the content of the first additive is more preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive. In addition, when using a some compound as a 1st additive, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

{第2の添加剤}
本実施形態に係る研磨剤は、第2の添加剤として、(C)ポリビニルピロリドン及び(D)グリセリン化合物からなる群より選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。
{Second additive}
The abrasive according to this embodiment preferably contains at least one selected from the group consisting of (C) polyvinylpyrrolidone and (D) glycerin compound as the second additive.

第2の添加剤は、それぞれ単独に、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる効果がある。ポリビニルピロリドンについては、砥粒と絶縁膜との相互作用が増大するため、絶縁膜の研磨速度が更に向上すると考えられる。また、グリセリン化合物については、グリセリン化合物の水酸基が砥粒及び絶縁膜と相互作用して砥粒及び絶縁膜が水素結合で橋渡しされることにより、砥粒と絶縁膜との相互作用が増大するため、絶縁膜の研磨速度が更に向上すると考えられる。   Each of the second additives has an effect of further improving the polishing rate of the insulating film. For polyvinylpyrrolidone, the interaction between the abrasive grains and the insulating film is increased, and it is considered that the polishing rate of the insulating film is further improved. As for the glycerin compound, since the hydroxyl group of the glycerin compound interacts with the abrasive grains and the insulating film, and the abrasive grains and the insulating film are bridged by hydrogen bonds, the interaction between the abrasive grains and the insulating film increases. It is considered that the polishing rate of the insulating film is further improved.

第2の添加剤は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性、平坦性及び絶縁膜の研磨速度を調整する目的で、それぞれ単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。また、重合度等が異なる複数の化合物を組み合わせて使用することもできる。   The second additive can be used alone or in combination of two or more for the purpose of adjusting the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film, the flatness and the polishing rate of the insulating film. In addition, a plurality of compounds having different degrees of polymerization can be used in combination.

(ポリビニルピロリドン)
前記ポリビニルピロリドンの重合平均分子量の上限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、200万以下が好ましく、150万以下がより好ましく、100万以下が更に好ましく、75万以下が特に好ましく、50万以下が極めて好ましい。ポリビニルピロリドンの重合平均分子量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、1000以上が好ましく、2000以上がより好ましく、5000以上が更に好ましく、1万以上が特に好ましい。上記の観点から、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、1000以上200万以下であることがより好ましい。
(Polyvinylpyrrolidone)
From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the upper limit of the polymerization average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone is preferably 2 million or less, more preferably 1.5 million or less, still more preferably 1 million or less, and particularly preferably 750,000 or less, 500,000 or less is very preferable. From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the lower limit of the polymerization average molecular weight of polyvinylpyrrolidone is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more, still more preferably 5000 or more, and particularly preferably 10,000 or more. From the above viewpoint, the weight average molecular weight of polyvinylpyrrolidone is more preferably 1000 or more and 2 million or less.

なお、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量は、例えば、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法(GPC)により下記の条件で測定することができる。   In addition, the weight average molecular weight of polyvinylpyrrolidone can be measured on condition of the following by the gel permeation chromatography method (GPC) using the calibration curve of a standard polystyrene, for example.

使用機器:日立L−6000型〔株式会社日立製作所製〕
カラム:ゲルパックGL−R420+ゲルパックGL−R430+ゲルパックGL−R440〔日立化成工業株式会社製 商品名、計3本〕
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流量:1.75mL/分
検出器:L−3300RI〔株式会社日立製作所製〕
Equipment used: Hitachi L-6000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Column: Gel Pack GL-R420 + Gel Pack GL-R430 + Gel Pack GL-R440 [trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., 3 in total]
Eluent: Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C
Flow rate: 1.75 mL / min Detector: L-3300RI [manufactured by Hitachi, Ltd.]

ポリビニルピロリドンの含有量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましく、0.008質量%以上が特に好ましい。ポリビニルピロリドンの含有量の上限は、研磨剤の粘度が過剰に高くなることを抑制する観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記の観点で、ポリビニルピロリドンの含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。なお、ポリビニルピロリドンとして複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。   The lower limit of the content of polyvinylpyrrolidone is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. 005% by mass or more is more preferable, and 0.008% by mass or more is particularly preferable. The upper limit of the content of polyvinylpyrrolidone is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of suppressing the viscosity of the abrasive from becoming excessively high. In view of the above, the content of polyvinyl pyrrolidone is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive. In addition, when using a some compound as polyvinylpyrrolidone, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

(グリセリン化合物)
グリセリン化合物とは、グリセリン骨格を有する化合物である。グリセリン化合物は、ポリグリセリン、ジグリセリン誘導体及びポリグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましく、ポリグリセリン及びジグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種であることがより好ましく、ポリグリセリンであることが更に好ましい。
(Glycerin compound)
A glycerin compound is a compound having a glycerin skeleton. The glycerol compound is preferably at least one selected from the group consisting of polyglycerol, diglycerol derivatives and polyglycerol derivatives, more preferably at least one selected from the group consisting of polyglycerol and diglycerol derivatives. More preferred is polyglycerin.

ポリグリセリンは、グリセリンの平均重合度が3以上であるポリグリセリン(平均3量体以上であるポリグリセリン)として定義される。ポリグリセリンの平均重合度は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、4以上が好ましい。ポリグリセリンの平均重合度の上限は特に制限はないが、入手容易性の観点から、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。   Polyglycerol is defined as polyglycerol having an average degree of polymerization of glycerol of 3 or more (polyglycerol having an average trimer or more). The average degree of polymerization of polyglycerol is preferably 4 or more from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. The upper limit of the average degree of polymerization of polyglycerol is not particularly limited, but is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, and still more preferably 30 or less, from the viewpoint of availability.

前記ポリグリセリンとしては、ポリグリセリン#310、ポリグリセリン#500、ポリグリセリン#750(商品名:いずれも阪本薬品工業株式会社製)等が挙げられる。   Examples of the polyglycerin include polyglycerin # 310, polyglycerin # 500, and polyglycerin # 750 (trade names: all manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd.).

ジグリセリン誘導体は、ジグリセリンに官能基を導入した化合物である。官能基としては、ポリオキシアルキレン基、脂肪酸エステル基、エーテル基等が挙げられる。ポリオキシアルキレン基を導入したジグリセリン誘導体としては、ポリオキシアルキレンジグリセリルエーテル等が挙げられる。脂肪酸エステル基を導入したジグリセリン誘導体としては、ジグリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。エーテル基を導入したジグリセリン誘導体としては、ジグリセリンアルキルエーテル、ジグリセリンポリアルキルエーテル等が挙げられる。   A diglycerin derivative is a compound in which a functional group is introduced into diglycerin. Examples of the functional group include a polyoxyalkylene group, a fatty acid ester group, and an ether group. Examples of the diglycerin derivative having a polyoxyalkylene group introduced include polyoxyalkylene diglyceryl ether. Diglycerin fatty acid ester etc. are mentioned as a diglycerol derivative which introduce | transduced the fatty acid ester group. Examples of the diglycerin derivative introduced with an ether group include diglycerin alkyl ether and diglycerin polyalkyl ether.

ジグリセリン誘導体は、ポリオキシアルキレンジグリセリルエーテル、ジグリセリン脂肪酸エステル、ジグリセリンアルキルエーテル及びジグリセリンポリアルキルエーテルからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。これにより、絶縁膜の研磨速度を更に向上させ、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させることができる。   The diglycerin derivative is preferably at least one selected from the group consisting of polyoxyalkylene diglyceryl ether, diglycerin fatty acid ester, diglycerin alkyl ether and diglycerin polyalkyl ether. Thereby, the polishing rate of the insulating film can be further improved, and the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film can be further improved.

前記ポリオキシアルキレンジグリセリルエーテルとしては、ポリオキシエチレンジグリセリルエーテル(阪本薬品工業株式会社製、SC−Eシリーズ、SC−Pシリーズ等)、ポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル(坂本薬品工業株式会社製、SY−DPシリーズ等)などが挙げられる。ジグリセリン脂肪酸エステルとしては、阪本薬品工業株式会社製のMCA−150等が挙げられる。ジグリセリンアルキルエーテルとしては、3−[2−アルコキシ−1−(メトキシメチル)エトキシ]−1,2−プロパンジオール等が挙げられる。   Examples of the polyoxyalkylene diglyceryl ether include polyoxyethylene diglyceryl ether (Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., SC-E series, SC-P series, etc.), polyoxypropylene diglyceryl ether (Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., SY-DP series, etc.). Examples of the diglycerin fatty acid ester include MCA-150 manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd. Examples of the diglycerin alkyl ether include 3- [2-alkoxy-1- (methoxymethyl) ethoxy] -1,2-propanediol.

ポリグリセリン誘導体は、グリセリンの平均重合度が3以上であるポリグリセリンに官能基を導入した化合物である。官能基としては、ポリオキシアルキレン基、脂肪酸エステル基、エーテル基等が挙げられる。ポリグリセリン誘導体におけるポリグリセリン骨格の平均重合度は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、3以上であり、4以上が好ましい。ポリグリセリン誘導体におけるポリグリセリン骨格の平均重合度の上限は、製造上の観点から、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、30以下が更に好ましい。   A polyglycerin derivative is a compound in which a functional group is introduced into polyglycerin having an average degree of polymerization of glycerin of 3 or more. Examples of the functional group include a polyoxyalkylene group, a fatty acid ester group, and an ether group. The average degree of polymerization of the polyglycerol skeleton in the polyglycerol derivative is 3 or more and preferably 4 or more from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. From the viewpoint of production, the upper limit of the average degree of polymerization of the polyglycerol skeleton in the polyglycerol derivative is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, and even more preferably 30 or less.

ポリグリセリン誘導体としては、ポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルとしては、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル(坂本薬品工業株式会社製、#310−EO60等)、ポリオキシプロピレンポリグリセリルエーテル等が挙げられる。ポリグリセリン脂肪酸エステルとしては、グリセリン脂肪酸エステル(坂本薬品工業株式会社製、SYグリスターシリーズ等)等が挙げられる。ポリグリセリンアルキルエーテルとしては、ペンタグリセリンドデシルエーテル等が挙げられる。   Examples of the polyglycerin derivative include polyoxyalkylene polyglyceryl ether, polyglycerin fatty acid ester, polyglycerin alkyl ether, and the like. Examples of the polyoxyalkylene polyglyceryl ether include polyoxyethylene polyglyceryl ether (Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., # 310-EO60, etc.), polyoxypropylene polyglyceryl ether, and the like. Examples of the polyglycerin fatty acid ester include glycerin fatty acid ester (Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., SY glycerase series, etc.). Examples of the polyglycerin alkyl ether include pentaglycerin dodecyl ether.

グリセリン化合物の重合平均分子量の上限は、特に制限はないが、作業性及び起泡性の観点から、5000以下が好ましく、3000以下がより好ましく、2000以下が更に好ましい。グリセリン化合物の重合平均分子量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、250以上が好ましく、400以上がより好ましく、500以上が更に好ましい。上記の観点から、グリセリン化合物の重量平均分子量は、250以上5000以下であることがより好ましい。   The upper limit of the polymerization average molecular weight of the glycerin compound is not particularly limited, but is preferably 5000 or less, more preferably 3000 or less, and still more preferably 2000 or less from the viewpoint of workability and foamability. From the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film, the lower limit of the polymerization average molecular weight of the glycerin compound is preferably 250 or more, more preferably 400 or more, and still more preferably 500 or more. From the above viewpoint, the weight average molecular weight of the glycerin compound is more preferably 250 or more and 5000 or less.

なお、グリセリン化合物の重量平均分子量は、例えば、ポリビニルピロリドンの重量平均分子量と同様の条件で、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法(GPC)により測定することができる。   The weight average molecular weight of the glycerin compound can be measured, for example, by gel permeation chromatography (GPC) using a standard polystyrene calibration curve under the same conditions as the weight average molecular weight of polyvinylpyrrolidone.

グリセリン化合物の含有量の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましく、0.008質量%以上が特に好ましい。グリセリン化合物の含有量の上限は、研磨剤の粘度が過剰に高くなることを抑制する観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記の観点で、グリセリン化合物の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。なお、グリセリン化合物として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。   The lower limit of the content of the glycerin compound is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. 005% by mass or more is more preferable, and 0.008% by mass or more is particularly preferable. The upper limit of the content of the glycerin compound is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of suppressing the viscosity of the abrasive from becoming excessively high. In view of the above, the content of the glycerin compound is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive. In addition, when using a some compound as a glycerol compound, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

なお、第2の添加剤として、ポリビニルピロリドンとグリセリン化合物とを併用する場合、第2の添加剤の含有量(ポリビニルピロリドンの含有量とグリセリン化合物の含有量との合計)の下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上が好ましく、0.002質量%以上がより好ましく、0.005質量%以上が更に好ましく、0.008質量%以上が特に好ましい。第2の添加剤の含有量の上限は、研磨剤の粘度が過剰に高くなることを抑制する観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。上記の観点で、前記第2の添加剤の含有量は、研磨剤の全質量を基準として0.001質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。   When the polyvinyl pyrrolidone and the glycerin compound are used in combination as the second additive, the lower limit of the content of the second additive (the total of the content of the polyvinyl pyrrolidone and the content of the glycerin compound) is an insulating film. From the viewpoint of further improving the polishing rate, the amount is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.002% by mass or more, still more preferably 0.005% by mass or more, based on the total mass of the abrasive. A mass% or more is particularly preferred. The upper limit of the content of the second additive is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the abrasive, from the viewpoint of suppressing the viscosity of the abrasive from becoming excessively high. . In view of the above, the content of the second additive is more preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive.

{その他の添加剤}
本実施形態に係る研磨剤は、研磨速度等の研磨特性;砥粒の分散性、保存安定性等の研磨剤特性などを調整する目的で、前記第1の添加剤及び第2の添加剤とは異なるその他の添加剤を更に含有していてもよい。
{Other additives}
The abrasive according to the present embodiment includes the first additive and the second additive for the purpose of adjusting polishing characteristics such as polishing rate; abrasive characteristics such as abrasive dispersibility and storage stability. May further contain other different additives.

その他の添加剤としては、カルボン酸、アミノ酸、水溶性高分子、酸化剤(例えば過酸化水素)等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of other additives include carboxylic acid, amino acid, water-soluble polymer, oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide) and the like, and these can be used alone or in combination of two or more.

その他の添加剤を使用する場合、その含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつ添加剤の添加効果が得られる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.0001質量%以上10質量%以下が好ましい。なお、その他の添加剤として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。   When other additives are used, the content is 0.0001% by mass or more and 10% by mass based on the total mass of the abrasive from the viewpoint of obtaining the additive effect while suppressing sedimentation of the abrasive grains. The following is preferred. In addition, when using a some compound as another additive, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

カルボン酸は、pHを安定化させると共に絶縁膜の研磨速度を更に向上させる効果がある。カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸等が挙げられる。   Carboxylic acid has the effect of stabilizing the pH and further improving the polishing rate of the insulating film. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and lactic acid.

アミノ酸は、前記砥粒(特に、前記4価金属元素の水酸化物の粒子)の分散性を向上させ、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる効果がある。アミノ酸としては、アルギニン、リシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、ヒスチジン、プロリン、チロシン、トリプトファン、セリン、トレオニン、グリシン、アラニン、β−アラニン、メチオニン、システイン、フェニルアラニン、ロイシン、バリン、イソロイシン等が挙げられる。   The amino acid has an effect of improving dispersibility of the abrasive grains (particularly, hydroxide particles of the tetravalent metal element) and further improving the polishing rate of the insulating film. Amino acids include arginine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine, glutamine, histidine, proline, tyrosine, tryptophan, serine, threonine, glycine, alanine, β-alanine, methionine, cysteine, phenylalanine, leucine, valine, isoleucine, etc. Can be mentioned.

水溶性高分子は、平坦性、面内均一性、窒化珪素膜に対する酸化珪素膜の研磨選択性(酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素膜の研磨速度)、ポリシリコン膜に対する酸化珪素膜の研磨選択性等の研磨特性を調整する効果がある。ここで、「水溶性高分子」とは、水100gに対して0.1g以上溶解する高分子として定義する。なお、第1の添加剤及び第2の添加剤に該当する高分子は「水溶性高分子」に含まれないものとする。   Water-soluble polymers are flatness, in-plane uniformity, polishing selectivity of silicon oxide film to silicon nitride film (silicon oxide film polishing rate / silicon nitride film polishing rate), silicon oxide film polishing to polysilicon film There is an effect of adjusting polishing characteristics such as selectivity. Here, the “water-soluble polymer” is defined as a polymer that dissolves 0.1 g or more in 100 g of water. The polymer corresponding to the first additive and the second additive is not included in the “water-soluble polymer”.

前記水溶性高分子としては、特に制限はなく、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン、デキストリン、シクロデキストリン、キトサン、キトサン誘導体、プルラン等の多糖類;
ポリビニルアルコール、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマ;
ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド等のアクリル系ポリマ;
ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルアミン類等のアミンポリマ;
ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物などが挙げられる。前記水溶性高分子の中でも、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、ポリアリルアミンが好ましい。水溶性高分子は、単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。
The water-soluble polymer is not particularly limited, and is a polysaccharide such as alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, curdlan, dextrin, cyclodextrin, chitosan, chitosan derivative, pullulan;
Vinyl polymers such as polyvinyl alcohol and polyacrolein;
Acrylic polymers such as polyacrylamide and polydimethylacrylamide;
Amine polymers such as polyallylamine, polyethyleneimine, polydiallylamines;
Examples include polyethylene glycol, polyoxypropylene, and polyoxyethylene-polyoxypropylene condensate. Among the water-soluble polymers, polyallylamine is preferable from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. A water-soluble polymer can be used individually or in combination of 2 or more types.

前記水溶性高分子の重合平均分子量は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、100以上が好ましく、300以上がより好ましく、500以上が更に好ましく、1000以上が特に好ましい。前記水溶性高分子の重合平均分子量は、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を更に向上させる観点から、100万以下が好ましく、70万以下がより好ましく、50万以下が更に好ましく、30万以下が特に好ましい。なお、前記水溶性高分子の重量平均分子量は、第2の添加剤の重量平均分子量と同様の方法により測定することができる。   The polymerization average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 100 or more, more preferably 300 or more, still more preferably 500 or more, and particularly preferably 1000 or more from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. The polymerization average molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 1,000,000 or less, more preferably 700,000 or less, further preferably 500,000 or less, and more preferably 300,000 or less, from the viewpoint of further improving the polishing selectivity of the insulating film with respect to the stopper film. Is particularly preferred. The weight average molecular weight of the water-soluble polymer can be measured by the same method as the weight average molecular weight of the second additive.

前記水溶性高分子を使用する場合、前記水溶性高分子の含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨剤の全質量を基準として0.0001質量%以上が好ましく、0.00015質量%以上がより好ましく、0.0002質量%以上が更に好ましい。前記水溶性高分子の含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨剤の全質量を基準として10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましく、1質量%以下が特に好ましい。前記水溶性高分子として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。   When the water-soluble polymer is used, the content of the water-soluble polymer is 0 based on the total mass of the abrasive from the viewpoint of obtaining the effect of adding the water-soluble polymer while suppressing sedimentation of abrasive grains. 0.0001 mass% or more is preferable, 0.00015 mass% or more is more preferable, and 0.0002 mass% or more is still more preferable. The content of the water-soluble polymer is preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less based on the total mass of the abrasive from the viewpoint of obtaining the effect of adding the water-soluble polymer while suppressing sedimentation of abrasive grains. Is more preferable, 3% by mass or less is further preferable, and 1% by mass or less is particularly preferable. When using a some compound as said water-soluble polymer, it is preferable that the sum total of content of each compound satisfy | fills the said range.

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

[研磨剤の特性]
本実施形態に係る研磨剤のpH(25℃)は、研磨剤の保存安定性に優れる観点、及び、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、3.0以上12.0以下が好ましい。研磨剤のpHは、主に研磨速度に影響する。pHの下限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、4.0以上がより好ましく、4.5以上が更に好ましく、5.0以上が特に好ましい。また、pHの上限は、絶縁膜の研磨速度を更に向上させる観点から、11.0以下がより好ましく、10.0以下が更に好ましい。
[Abrasive properties]
The pH (25 ° C.) of the abrasive according to this embodiment is preferably 3.0 or more and 12.0 or less from the viewpoint of excellent storage stability of the abrasive and further improving the polishing rate of the insulating film. The pH of the abrasive mainly affects the polishing rate. The lower limit of pH is more preferably 4.0 or more, further preferably 4.5 or more, and particularly preferably 5.0 or more, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film. Further, the upper limit of the pH is more preferably 11.0 or less, and even more preferably 10.0 or less, from the viewpoint of further improving the polishing rate of the insulating film.

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

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

本実施形態に係る研磨剤は、砥粒と、第1の添加剤と、液状媒体とを少なくとも含む一液式研磨剤として保存してもよく、スラリ(第1の液)と添加液(第2の液)とを混合して前記研磨剤となるように前記研磨剤の構成成分をスラリと添加液とに分けた二液式の研磨剤セットとして保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒及び液状媒体を少なくとも含む。添加液は、例えば、第1の添加剤及び液状媒体を少なくとも含む。前記添加剤(第1の添加剤、第2の添加剤及びその他の添加剤)は、添加液に含まれることが好ましい。特に、前記第2の添加剤が添加液に含まれる場合には、砥粒の凝集を抑制し易くなる。なお、前記研磨剤の構成成分は、三液以上に分けた研磨剤セットとして保存してもよい。   The abrasive according to this embodiment may be stored as a one-part abrasive containing at least abrasive grains, a first additive, and a liquid medium. A slurry (first liquid) and an additive liquid (first liquid) 2 components) may be mixed and stored as a two-component abrasive set in which the constituents of the abrasive are divided into a slurry and an additive solution. The slurry includes at least abrasive grains and a liquid medium, for example. The additive liquid includes, for example, at least a first additive and a liquid medium. The additive (first additive, second additive, and other additives) is preferably included in the additive solution. In particular, when the second additive is contained in the additive liquid, it becomes easy to suppress the aggregation of abrasive grains. The constituents of the abrasive may be stored as an abrasive set divided into three or more liquids.

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

一液式研磨剤の場合、研磨定盤上への研磨剤の供給方法としては、例えば、研磨剤を直接送液して供給する方法;研磨剤用貯蔵液及び液状媒体を別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法;研磨剤用貯蔵液及び液状媒体をあらかじめ混合しておき供給する方法等を用いることができる。   In the case of a one-component abrasive, the method for supplying the abrasive onto the polishing surface plate is, for example, a method in which the abrasive is directly fed and supplied; a storage solution for abrasive and a liquid medium are sent through separate pipes. And a method of supplying them by mixing them, mixing them, and a method of supplying a stock solution for abrasives and a liquid medium after mixing them in advance.

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

なお、本実施形態に係る研磨剤セットは、上記必須成分を少なくとも含有する研磨剤と、酸化剤(例えば過酸化水素)等の任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。この場合、研磨剤及び添加液が混合されて得られた混合液(当該混合液も「研磨剤」に相当する)を用いて研磨が行われる。また、本実施形態に係る研磨剤セットは、三液以上に分けた研磨剤セットとして、上記必須成分の一部を少なくとも含有する液と、上記必須成分の残部を少なくとも含有する液と、任意成分を少なくとも含む添加液とに分けた態様であってもよい。研磨剤セットを構成する各液は、液状媒体の含有量を減じた貯蔵液として保存されてもよい。   The abrasive set according to the present embodiment may be divided into an abrasive containing at least the essential components and an additive liquid containing at least an optional component such as an oxidizing agent (for example, hydrogen peroxide). . In this case, polishing is performed using a mixed liquid obtained by mixing the abrasive and the additive liquid (the mixed liquid also corresponds to “abrasive”). Further, the abrasive set according to the present embodiment is an abrasive set divided into three or more liquids, a liquid containing at least a part of the essential components, a liquid containing at least the remainder of the essential components, and an optional component. The mode may be divided into the additive solution containing at least. Each liquid constituting the abrasive set may be stored as a storage liquid in which the content of the liquid medium is reduced.

<基体の研磨方法>
本実施形態に係る基体の研磨方法は、前記研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備える。研磨工程では、例えば、被研磨膜を有する基体の該被研磨膜を研磨定盤の研磨パッド(研磨布)に押圧した状態で、前記研磨剤を被研磨膜と研磨パッドとの間に供給しながら、基体と研磨定盤とを相対的に動かして被研磨膜を研磨する。研磨工程では、例えば、被研磨膜の少なくとも一部を研磨により除去する。
<Polishing method of substrate>
The substrate polishing method according to the present embodiment includes a polishing step of polishing the surface to be polished of the substrate using the abrasive. In the polishing step, for example, the abrasive is supplied between the film to be polished and the polishing pad in a state where the film to be polished of the substrate having the film to be polished is pressed against the polishing pad (polishing cloth) of the polishing surface plate. However, the film to be polished is polished by relatively moving the substrate and the polishing surface plate. In the polishing step, for example, at least a part of the film to be polished is removed by polishing.

研磨対象である基体としては、基板等が挙げられ、例えば、半導体素子製造に係る基板(例えば、STIパターン、ゲートパターン、配線パターン等が形成された半導体基板)上に被研磨膜が形成された基板が挙げられる。被研磨膜としては、酸化珪素膜等の絶縁膜;ポリシリコン膜;窒化珪素膜などが挙げられる。被研磨膜は、単一の膜であってもよく、複数の膜であってもよい。複数の膜が被研磨面に露出している場合、それらを被研磨膜と見なすことができる。   Examples of the substrate to be polished include a substrate. For example, a film to be polished is formed on a substrate for manufacturing a semiconductor element (for example, a semiconductor substrate on which an STI pattern, a gate pattern, a wiring pattern, etc. are formed). A substrate is mentioned. Examples of the film to be polished include an insulating film such as a silicon oxide film; a polysilicon film; a silicon nitride film. The film to be polished may be a single film or a plurality of films. When a plurality of films are exposed on the surface to be polished, they can be regarded as a film to be polished.

このような基板上に形成された被研磨膜(例えば酸化珪素膜等の絶縁膜)を前記研磨剤で研磨し、余分な部分を除去することによって、被研磨膜の表面の凹凸を解消し、被研磨膜の表面全体にわたって平滑な面とすることができる。本実施形態に係る研磨剤は、酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。   Polishing a film to be polished (such as an insulating film such as a silicon oxide film) formed on such a substrate with the above-mentioned polishing agent, and removing the excess portion, eliminates the unevenness of the surface of the film to be polished, A smooth surface can be obtained over the entire surface of the film to be polished. The abrasive according to this embodiment is preferably used for polishing a surface to be polished containing silicon oxide.

本実施形態では、少なくとも表面に酸化珪素を含む絶縁膜(例えば酸化珪素膜)と、絶縁膜の下層に配置されたストッパ膜と、ストッパ膜の下に配置された半導体基板とを有する基体における絶縁膜を研磨することができる。ストッパ膜は、被研磨膜よりも研磨速度が低い膜であり、ポリシリコン膜、窒化珪素膜等が好ましい。このような基体では、ストッパ膜が露出した時に研磨を停止させることにより、絶縁膜が過剰に研磨されることを防止できるため、絶縁膜の研磨後の平坦性を向上させることができる。   In the present embodiment, insulation in a base body having an insulating film (for example, a silicon oxide film) containing at least silicon oxide on the surface, a stopper film disposed under the insulating film, and a semiconductor substrate disposed under the stopper film. The film can be polished. The stopper film has a lower polishing rate than the film to be polished, and is preferably a polysilicon film, a silicon nitride film, or the like. In such a substrate, by stopping polishing when the stopper film is exposed, it is possible to prevent the insulating film from being excessively polished, so that the flatness of the insulating film after polishing can be improved.

本実施形態に係る研磨剤により研磨される被研磨膜の作製方法としては、低圧CVD法、準常圧CVD法、プラズマCVD法等に代表されるCVD法;回転する基板に液体原料を塗布する回転塗布法などが挙げられる。   As a method for producing a film to be polished by the abrasive according to this embodiment, a CVD method represented by a low pressure CVD method, a quasi-atmospheric pressure CVD method, a plasma CVD method, etc .; a liquid material is applied to a rotating substrate Examples include a spin coating method.

酸化珪素膜は、低圧CVD法を用いて、例えば、モノシラン(SiH)と酸素(O)を熱反応させることにより得られる。また、酸化珪素膜は、準常圧CVD法を用いて、例えば、テトラエトキシシラン(Si(OC)とオゾン(O)を熱反応させることにより得られる。その他の例として、テトラエトキシシランと酸素をプラズマ反応させることにより、同様に酸化珪素膜が得られる。 The silicon oxide film can be obtained, for example, by thermally reacting monosilane (SiH 4 ) and oxygen (O 2 ) using a low pressure CVD method. The silicon oxide film can be obtained by, for example, thermally reacting tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and ozone (O 3 ) using a quasi-atmospheric pressure CVD method. As another example, a silicon oxide film can be similarly obtained by causing plasma reaction between tetraethoxysilane and oxygen.

酸化珪素膜は、回転塗布法を用いて、例えば、無機ポリシラザン、無機シロキサン等を含む液体原料を基板上に塗布し、炉体等で熱硬化反応させることにより得られる。   The silicon oxide film is obtained by applying a liquid raw material containing, for example, inorganic polysilazane, inorganic siloxane or the like on a substrate using a spin coating method and performing a thermosetting reaction in a furnace body or the like.

ポリシリコン膜の製膜方法としては、モノシランを熱反応させる低圧CVD法、モノシランをプラズマ反応させるプラズマCVD法等が挙げられる。   Examples of the method for forming a polysilicon film include a low pressure CVD method in which monosilane is thermally reacted, a plasma CVD method in which monosilane is subjected to plasma reaction, and the like.

以上のような方法で得られた酸化珪素膜、ポリシリコン膜等の膜質を安定化させるために、必要に応じて200〜1000℃の温度で熱処理をしてもよい。また、以上のような方法で得られた酸化珪素膜には、埋込み性を高めるために微量のホウ素(B)、リン(P)、炭素(C)等が含まれていてもよい。   In order to stabilize film quality such as a silicon oxide film and a polysilicon film obtained by the above method, heat treatment may be performed at a temperature of 200 to 1000 ° C. as necessary. In addition, the silicon oxide film obtained by the above method may contain a small amount of boron (B), phosphorus (P), carbon (C), or the like in order to improve the embedding property.

以下、絶縁膜が形成された半導体基板の研磨方法を一例に挙げて、本実施形態に係る研磨方法を更に説明する。本実施形態に係る研磨方法において、研磨装置としては、被研磨面を有する半導体基板等の基体を保持可能なホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置を使用できる。前記ホルダー及び前記研磨定盤のそれぞれには、回転数が変更可能なモータ等が取り付けてある。研磨装置としては、アプライドマテリアルズ社製の研磨装置:Reflexion等を使用できる。   Hereinafter, the polishing method according to this embodiment will be further described by taking as an example a polishing method for a semiconductor substrate on which an insulating film is formed. In the polishing method according to the present embodiment, as a polishing apparatus, a general polishing apparatus having a holder capable of holding a substrate such as a semiconductor substrate having a surface to be polished and a polishing surface plate to which a polishing pad can be attached. Can be used. Each of the holder and the polishing surface plate is provided with a motor capable of changing the number of rotations. As a polishing apparatus, a polishing apparatus manufactured by Applied Materials, such as Reflexion, can be used.

前記研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡体、非発泡体等が使用できる。研磨パッドの材質としては、ポリウレタン、アクリル、ポリエステル、アクリル−エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ4−メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド(例えば、ナイロン(商標名)、アラミド)、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂などの樹脂が使用できる。研磨パッドの材質としては、特に、研磨速度及び平坦性の観点から、発泡ポリウレタン、非発泡ポリウレタンが好ましい。研磨パッドには、研磨剤がたまるような溝加工が施されていることが好ましい。   As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foam, non-foam, or the like can be used. As the material of the polishing pad, polyurethane, acrylic, polyester, acrylic-ester copolymer, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, poly-4-methylpentene, cellulose, cellulose ester, polyamide (for example, nylon (trade name), Aramid), polyimide, polyimide amide, polysiloxane copolymer, oxirane compound, phenol resin, polystyrene, polycarbonate, epoxy resin and the like can be used. As the material of the polishing pad, foamed polyurethane and non-foamed polyurethane are particularly preferable from the viewpoint of polishing speed and flatness. It is preferable that the polishing pad is grooved so as to collect the abrasive.

研磨条件に制限はないが、定盤の回転速度は、半導体基板が飛び出さないように200min−1以下が好ましく、半導体基板にかける研磨圧力(加工荷重)は、研磨傷が発生することを充分に抑制する観点から、100kPa以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等で連続的に研磨剤を研磨パッドに供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。 Although there is no limitation on polishing conditions, the rotation speed of the surface plate is preferably 200 min −1 or less so that the semiconductor substrate does not pop out, and the polishing pressure (working load) applied to the semiconductor substrate is sufficient to cause polishing flaws. 100 kPa or less is preferable from the viewpoint of suppressing the above. During polishing, it is preferable to continuously supply the polishing agent to the polishing pad with a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, it is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with the abrasive | polishing agent.

研磨終了後の半導体基板は、流水中でよく洗浄して基板に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を併用してもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを併用してもよい。また、洗浄後は、半導体基板に付着した水滴をスピンドライヤ等を用いて払い落としてから半導体基板を乾燥させることが好ましい。   The semiconductor substrate after the polishing is preferably washed well under running water to remove particles adhering to the substrate. For cleaning, dilute hydrofluoric acid or ammonia water may be used in addition to pure water, and a brush may be used in combination to increase cleaning efficiency. Further, after cleaning, it is preferable to dry the semiconductor substrate after water droplets adhering to the semiconductor substrate are removed using a spin dryer or the like.

本実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法は、STIの形成に好適に使用できる。STIを形成するためには、前記ストッパ膜(例えばポリシリコン膜)に対する絶縁膜(例えば酸化珪素膜)の研磨速度比は、30以上であることが好ましい。前記研磨速度比が30未満であると、ストッパ膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の大きさが小さく、STIを形成する際に所定の位置で研磨を停止しにくくなる傾向がある。一方、前記研磨速度比が30以上であれば、研磨の停止が容易になり、STIの形成に更に好適である。   The abrasive | polishing agent, abrasive | polishing agent set, and grinding | polishing method which concern on this embodiment can be used conveniently for formation of STI. In order to form STI, it is preferable that the polishing rate ratio of the insulating film (for example, silicon oxide film) to the stopper film (for example, polysilicon film) is 30 or more. When the polishing rate ratio is less than 30, the polishing rate of the insulating film relative to the polishing rate of the stopper film is small, and it is difficult to stop polishing at a predetermined position when forming the STI. On the other hand, if the polishing rate ratio is 30 or more, it is easy to stop polishing, which is more suitable for formation of STI.

本実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法は、プリメタル絶縁膜の研磨にも使用できる。プリメタル絶縁膜の構成材料としては、酸化珪素の他、例えば、リン−シリケートガラス、ボロン−リン−シリケートガラスが使用され、更に、シリコンオキシフロリド、フッ化アモルファスカーボン等も使用できる。   The abrasive | polishing agent, abrasive | polishing agent set, and grinding | polishing method which concern on this embodiment can be used also for grinding | polishing of a premetal insulating film. As a constituent material of the premetal insulating film, for example, phosphorus-silicate glass or boron-phosphorus-silicate glass is used in addition to silicon oxide, and silicon oxyfluoride, fluorinated amorphous carbon, or the like can also be used.

本実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法は、酸化珪素膜のような絶縁膜以外の膜にも適用できる。このような膜としては、Hf系、Ti系、Ta系酸化物等の高誘電率膜;シリコン、アモルファスシリコン、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、有機半導体等の半導体膜;GeSbTe等の相変化膜;ITO等の無機導電膜;ポリイミド系、ポリベンゾオキサゾール系、アクリル系、エポキシ系、フェノール系等のポリマ樹脂膜などが挙げられる。   The abrasive, the abrasive set, and the polishing method according to the present embodiment can be applied to a film other than an insulating film such as a silicon oxide film. Examples of such films include high dielectric constant films such as Hf-based, Ti-based, and Ta-based oxides; semiconductor films such as silicon, amorphous silicon, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, and organic semiconductors; GeSbTe Phase change film; inorganic conductive film such as ITO; polymer resin film such as polyimide, polybenzoxazole, acrylic, epoxy, and phenol.

本実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法は、膜状の研磨対象だけでなく、ガラス、シリコン、SiC、SiGe、Ge、GaN、GaP、GaAs、サファイヤ又はプラスチック等から構成される各種基板にも適用できる。   The polishing agent, the polishing agent set, and the polishing method according to the present embodiment are not only film-like objects to be polished, but also various types composed of glass, silicon, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, sapphire, plastic, or the like. It can also be applied to substrates.

本実施形態に係る研磨剤、研磨剤セット及び研磨方法は、半導体素子の製造だけでなく、TFT、有機EL等の画像表示装置;フォトマスク、レンズ、プリズム、光ファイバー、単結晶シンチレータ等の光学部品;光スイッチング素子、光導波路等の光学素子;固体レーザ、青色レーザLED等の発光素子;磁気ディスク、磁気ヘッド等の磁気記憶装置の製造に用いることができる。   The polishing agent, the polishing agent set, and the polishing method according to the present embodiment are not only for manufacturing semiconductor elements, but also for image display devices such as TFTs and organic ELs; optical parts such as photomasks, lenses, prisms, optical fibers, and single crystal scintillators Optical elements such as optical switching elements and optical waveguides; light emitting elements such as solid lasers and blue laser LEDs; and magnetic storage devices such as magnetic disks and magnetic heads.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to this.

<4価金属元素の水酸化物の粒子の合成>
350gのCe(NH(NO50質量%水溶液(日本化学産業株式会社製、製品名:CAN50液)を7825gの純水に溶解して溶液を得た。次いで、この溶液を攪拌しながら、750gのイミダゾール水溶液(10質量%水溶液)を5mL/分の速度で滴下して、水酸化セリウムを含む粒子の沈殿物を得た。
<Synthesis of tetravalent metal element hydroxide particles>
350 g of Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 50% by mass aqueous solution (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., product name: CAN50 solution) was dissolved in 7825 g of pure water to obtain a solution. Next, while stirring this solution, 750 g of an imidazole aqueous solution (10% by mass aqueous solution) was dropped at a rate of 5 mL / min to obtain a precipitate of particles containing cerium hydroxide.

得られた水酸化セリウムを含む沈殿物を遠心分離(4000min−1、5分間)した後に、デカンテーションで液相を除去することによって固液分離を施した。また、得られた粒子10gと水990gを混合し、超音波洗浄機を用いて粒子を水に分散させて、水酸化セリウムスラリ用貯蔵液(粒子の含有量:1.0質量%)を調製した。 The obtained precipitate containing cerium hydroxide was centrifuged (4000 min −1 , 5 minutes), and then the liquid phase was removed by decantation to perform solid-liquid separation. Also, 10 g of the obtained particles and 990 g of water are mixed, and the particles are dispersed in water using an ultrasonic cleaner to prepare a cerium hydroxide slurry storage liquid (particle content: 1.0 mass%). did.

マルバーンインスツルメンツ社製、商品名ゼータサイザー3000HSAを用いて水酸化セリウムスラリ用貯蔵液における粒子の平均粒径(Z−average Size)を測定したところ、25nmであった。測定法は下記のとおりである。まず、1.0質量%の粒子を含む測定サンプルを1cm角のセルに約1mL入れ、ゼータサイザー3000HSA内にセルを設置した。測定サンプルの屈折率を1.33、測定サンプルの粘度を0.887mPa・sとし、25℃において測定を行い、Z−average Sizeとして表示される値を読み取った。   It was 25 nm when the average particle diameter (Z-average Size) of the particle | grains in the stock solution for cerium hydroxide slurries was measured using the product name Zetasizer 3000HSA made from Malvern Instruments. The measuring method is as follows. First, about 1 mL of a measurement sample containing 1.0% by mass of particles was placed in a 1 cm square cell, and the cell was placed in the Zetasizer 3000HSA. The refractive index of the measurement sample was 1.33, the viscosity of the measurement sample was 0.887 mPa · s, measurement was performed at 25 ° C., and the value displayed as Z-average Size was read.

水酸化セリウムスラリ用貯蔵液を適量採取し、粒子の含有量が0.0065質量%となるように水で希釈して測定サンプル(水分散液)を得た。測定サンプルを1cm角のセルに約4mL入れ、日立製作所(株)製の分光光度計(装置名:U3310)内にセルを設置した。波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、波長290nmの光に対する吸光度と、波長450〜600nmの光に対する吸光度とを測定した。波長290nmの光に対する吸光度は1.192であり、波長450〜600nmの光に対する吸光度は0.010未満であった。   An appropriate amount of the cerium hydroxide slurry storage solution was collected and diluted with water so that the particle content was 0.0065% by mass to obtain a measurement sample (aqueous dispersion). About 4 mL of the measurement sample was placed in a 1 cm square cell, and the cell was installed in a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. Absorbance was measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance to light having a wavelength of 290 nm and the absorbance to light having a wavelength of 450 to 600 nm were measured. Absorbance with respect to light having a wavelength of 290 nm was 1.192, and absorbance with respect to light having a wavelength of 450 to 600 nm was less than 0.010.

水酸化セリウムスラリ用貯蔵液(粒子の含有量:1.0質量%)を1cm角のセルに約4mL入れ、日立製作所(株)製の分光光度計(装置名:U3310)内にセルを設置した。波長200〜600nmの範囲で吸光度測定を行い、波長400nmの光に対する吸光度と、波長500nmの光に対する光透過率とを測定した。波長400nmの光に対する吸光度は2.25であり、波長500nmの光に対する光透過率は92%/cmであった。   About 4 mL of cerium hydroxide slurry storage solution (particle content: 1.0 mass%) is placed in a 1 cm square cell, and the cell is installed in a spectrophotometer (device name: U3310) manufactured by Hitachi, Ltd. did. Absorbance was measured in the wavelength range of 200 to 600 nm, and the absorbance with respect to light with a wavelength of 400 nm and the light transmittance with respect to light with a wavelength of 500 nm were measured. Absorbance with respect to light with a wavelength of 400 nm was 2.25, and light transmittance with respect to light with a wavelength of 500 nm was 92% / cm.

水酸化セリウムスラリ用貯蔵液を適量採取し、真空乾燥して砥粒を単離し、純水で充分に洗浄して得られた試料について、FT−IR ATR法による測定を行ったところ、OH基に基づくピークの他に、NO基に基づくピークが観測された。また、同試料について、窒素に対するXPS(N−XPS)測定を行ったところ、NHに基づくピークは観測されず、NOに基づくピークが観測された。これらの結果より、上記水酸化セリウムスラリ用貯蔵液に含まれる砥粒は、セリウム元素に結合したNO基を有する粒子を少なくとも一部含有することが確認された。 An appropriate amount of cerium hydroxide slurry stock was collected, vacuum dried to isolate the abrasive grains, and the sample obtained by washing thoroughly with pure water was measured by FT-IR ATR method. In addition to the peak based on, a peak based on the NO 3 group was observed. Further, when XPS (N-XPS) measurement was performed on the sample, a peak based on NH 4 was not observed, and a peak based on NO 3 was observed. From these results, it was confirmed that the abrasive grains contained in the cerium hydroxide slurry storage liquid contain at least a part of particles having NO 3 groups bonded to the cerium element.

<CMP用研磨剤の調製>
実施例1〜16及び比較例1〜3で用いるCMP用研磨剤は、CMP用研磨剤の全質量基準で、砥粒として前記水酸化セリウムを含む粒子を0.05質量%、表1に示す(B)EOPO付加物を0〜0.5質量%、(C)ポリビニルピロリドンを0〜0.3質量%、(D)グリセリン化合物を0〜0.1質量%、pH調整剤としてイミダゾールを0.005質量%、残部に純水を含有するように調製した。
<Preparation of abrasive for CMP>
The polishing slurry for CMP used in Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3 shows 0.05% by mass of particles containing the cerium hydroxide as abrasive grains based on the total mass of the polishing slurry for CMP. (B) 0-0.5% by mass of EOPO adduct, (C) 0-0.3% by mass of polyvinylpyrrolidone, (D) 0-0.1% by mass of glycerin compound, 0 as imidazole as pH adjuster. It was prepared so that 0.005 mass% and pure water was contained in the balance.

具体的には、前記水酸化セリウムスラリ用貯蔵液に水を加えて5〜10倍に希釈し、水酸化セリウムを含む粒子を砥粒として含有するスラリを得た。次に、砥粒以外の含有成分を純水に溶解させて添加液を得た。次いで、前記スラリと、前記添加液とを混合、撹拌してCMP用研磨剤を調製した。   Specifically, water was added to the cerium hydroxide slurry storage solution and diluted 5 to 10 times to obtain a slurry containing particles containing cerium hydroxide as abrasive grains. Next, components other than abrasive grains were dissolved in pure water to obtain an additive solution. Next, the slurry and the additive solution were mixed and stirred to prepare an abrasive for CMP.

<液状特性評価>
これらのCMP用研磨剤のpHと、CMP用研磨剤中の砥粒の平均粒径を下記の条件で評価した。
(pH)
測定温度:25±5℃
測定装置:電気化学計器株式会社製、型番PHL−40
測定方法:標準緩衝液(フタル酸塩pH緩衝液、pH:4.01(25℃);中性リン酸塩pH緩衝液、pH6.86(25℃))を用いて2点校正した後、電極をCMP用研磨剤に入れて、2分以上経過して安定した後のpHを前記測定装置により測定した。
<Liquid property evaluation>
The pH of these CMP abrasives and the average particle size of abrasive grains in the CMP abrasive were evaluated under the following conditions.
(PH)
Measurement temperature: 25 ± 5 ° C
Measuring device: manufactured by Electrochemical Instrument Co., Ltd., model number PHL-40
Measurement method: After calibrating two points using a standard buffer (phthalate pH buffer, pH: 4.01 (25 ° C.); neutral phosphate pH buffer, pH 6.86 (25 ° C.)), The electrode was placed in a CMP abrasive and the pH after the passage of 2 minutes or more and stabilized was measured with the measuring device.

(砥粒の平均粒径)
マルバーンインスツルメンツ社製、商品名ゼータサイザー3000HSAを用いてCMP用研磨剤中の砥粒の平均粒径(Z−average Size)を測定した。測定法は下記のとおりである。まず、CMP用研磨剤を1cm角のセルに約1mL入れ、ゼータサイザー3000HSA内にセルを設置した。測定サンプルの屈折率を1.33、測定サンプルの粘度を0.887mPa・sに調整し、25℃において測定を行い、Z−average Sizeとして表示される値を読み取った。砥粒の平均粒径は、実施例1〜16及び比較例1〜3のCMP用研磨剤のいずれにおいても25nmであった。
(Average grain size of abrasive grains)
The average particle size (Z-average Size) of the abrasive grains in the CMP abrasive was measured using a product name Zeta Sizer 3000HSA manufactured by Malvern Instruments. The measuring method is as follows. First, about 1 mL of the polishing slurry for CMP was placed in a 1 cm square cell, and the cell was placed in the Zetasizer 3000HSA. The refractive index of the measurement sample was adjusted to 1.33, the viscosity of the measurement sample was adjusted to 0.887 mPa · s, the measurement was performed at 25 ° C., and the value displayed as Z-average Size was read. The average particle size of the abrasive grains was 25 nm in any of the polishing abrasives for CMP of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3.

<CMP評価>
実施例1〜16及び比較例1〜3のCMP用研磨剤を用いて下記研磨条件で酸化珪素膜及びポリシリコン膜を研磨した。また、実施例11及び比較例1のCMP用研磨剤を用いて下記研磨条件で窒化珪素膜を研磨した。
<CMP evaluation>
The silicon oxide film and the polysilicon film were polished under the following polishing conditions using the CMP abrasives of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3. Further, the silicon nitride film was polished under the following polishing conditions using the CMP polishing slurry of Example 11 and Comparative Example 1.

(CMP研磨条件)
研磨装置:Reflexion(APPLIED MATERIALS社製)
CMP用研磨剤流量:200mL/分
被研磨基板:(a)厚さ1μmの酸化珪素膜をシリコン基板上にプラズマCVD法で形成した基板、(b)厚さ0.15μmのポリシリコン膜をシリコン基板上に形成した基板、(c)厚さ0.5μmの窒化珪素膜をシリコン基板上に形成した基板。
研磨パッド:独立気泡を持つ発泡ポリウレタン樹脂(ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番IC1000)
研磨圧力:14.7kPa(2psi)
基板と研磨定盤との相対速度:85m/分
研磨時間:1分
洗浄:CMP処理後、超音波水による洗浄を行った後、スピンドライヤで乾燥させた。
(CMP polishing conditions)
Polishing equipment: Reflexion (manufactured by APPLIED MATERIALS)
Polishing agent flow rate for CMP: 200 mL / min Substrate to be polished: (a) A substrate in which a silicon oxide film having a thickness of 1 μm is formed on a silicon substrate by a plasma CVD method, (b) A polysilicon film having a thickness of 0.15 μm is formed by silicon A substrate formed on a substrate, and (c) a substrate in which a silicon nitride film having a thickness of 0.5 μm is formed on a silicon substrate.
Polishing pad: Foam polyurethane resin with closed cells (Rohm and Haas Japan, model number IC1000)
Polishing pressure: 14.7 kPa (2 psi)
Relative speed between substrate and polishing platen: 85 m / min Polishing time: 1 minute Cleaning: After CMP treatment, cleaning with ultrasonic water was performed and then drying with a spin dryer.

(研磨品評価項目)
前記条件で研磨及び洗浄した被研磨基板について、酸化珪素膜の研磨速度(SiORR)、ポリシリコン膜の研磨速度(p−SiRR)、及び、窒化珪素膜の研磨速度(SiNRR)を次式より求めた。なお、研磨前後での酸化珪素膜、ポリシリコン膜及び窒化珪素膜の膜厚差は、光干渉式膜厚装置(フィルメトリクス社製、商品名:F80)を用いて求めた。
(研磨速度:RR)=(研磨前後での酸化珪素膜、ポリシリコン膜又は窒化珪素膜の膜厚差(nm))/(研磨時間(分))
(Abrasive product evaluation items)
For the substrate to be polished and cleaned under the above conditions, the polishing rate of the silicon oxide film (SiO 2 RR), the polishing rate of the polysilicon film (p-SiRR), and the polishing rate of the silicon nitride film (SiNRR) are I asked more. Note that the difference in film thickness between the silicon oxide film, the polysilicon film, and the silicon nitride film before and after polishing was determined using an optical interference film thickness apparatus (manufactured by Filmetrics, product name: F80).
(Polishing rate: RR) = (Difference in thickness of silicon oxide film, polysilicon film or silicon nitride film before and after polishing (nm)) / (Polishing time (min))

CMP用研磨剤のpH、酸化珪素膜の研磨速度(SiORR)、ポリシリコン膜の研磨速度(p−SiRR)、及び、窒化珪素膜の研磨速度(SiNRR)等を表1及び表2に示す。 Tables 1 and 2 show the pH of the polishing slurry for CMP, the polishing rate of the silicon oxide film (SiO 2 RR), the polishing rate of the polysilicon film (p-SiRR), the polishing rate of the silicon nitride film (SiNRR), and the like. Show.

また、前記条件で研磨及び洗浄した被研磨基板(ブランケットウエハ)を0.5質量%のフッ化水素の水溶液に15秒間浸漬した後に、60秒間水洗した。続いて、PVAブラシで被研磨膜表面を、水を供給しながら1分間洗浄した後に、乾燥させた。アプライドマテリアルズ製Complusを用いて、被研磨膜表面の0.2μm以上の欠陥を検出した。更に、Complusで得られた欠陥検出座標とアプライドマテリアルズ製SEM Visionを用いて、被研磨膜表面を観測したところ、被研磨膜表面における0.2μm以上の研磨傷の個数は、実施例1〜16及び比較例1〜3のいずれにおいても0〜3(個/ウエハ)程度であり、研磨傷の発生が充分に抑制されていた。   Further, the substrate to be polished (blanket wafer) polished and cleaned under the above conditions was immersed in an aqueous solution of 0.5% by mass of hydrogen fluoride for 15 seconds, and then washed with water for 60 seconds. Subsequently, the surface of the film to be polished was washed with a PVA brush for 1 minute while supplying water, and then dried. A defect of 0.2 μm or more on the surface of the film to be polished was detected using Applied Materials Complus. Furthermore, when the surface of the film to be polished was observed using the defect detection coordinates obtained by Complus and SEM Vision made by Applied Materials, the number of polishing scratches of 0.2 μm or more on the surface of the film to be polished was found to be 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 3 were about 0 to 3 (pieces / wafer), and the occurrence of polishing flaws was sufficiently suppressed.

Figure 2015205348
Figure 2015205348

Figure 2015205348
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なお、表1に記載される各化合物は以下の通りである。   In addition, each compound described in Table 1 is as follows.

(EOPO付加物)
TR−304:アデカ製、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、上記式(Ia)の化合物、オキシプロピレン部分の分子量の合計:約750、オキシエチレン部分全体の質量割合:40%
TR−702:アデカ製、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、上記式(Ia)の化合物、オキシプロピレン部分の分子量の合計:約2800、オキシエチレン部分全体の質量割合:20%
TR−704:アデカ製、エチレンジアミンテトラポリオキシエチレンポリオキシプロピレン、上記式(Ia)の化合物、オキシプロピレン部分の分子量の合計:約2800、オキシエチレン部分全体の質量割合:40%
TR−913R:アデカ製、エチレンジアミンテトラポリオキシプロピレンポリオキシエチレン、上記式(IIa)の化合物、オキシプロピレン部分の分子量の合計:約4500、オキシエチレン部分全体の質量割合:約30%
(EOPO adduct)
TR-304: manufactured by ADEKA, ethylenediaminetetrapolyoxyethylenepolyoxypropylene, the compound of the above formula (Ia), the total molecular weight of the oxypropylene part: about 750, the mass ratio of the entire oxyethylene part: 40%
TR-702: manufactured by ADEKA, ethylenediaminetetrapolyoxyethylenepolyoxypropylene, the compound of the above formula (Ia), the total molecular weight of the oxypropylene part: about 2800, the mass ratio of the whole oxyethylene part: 20%
TR-704: manufactured by ADEKA, ethylenediaminetetrapolyoxyethylenepolyoxypropylene, the compound of the above formula (Ia), the total molecular weight of the oxypropylene part: about 2800, the mass ratio of the entire oxyethylene part: 40%
TR-913R: manufactured by ADEKA, ethylenediaminetetrapolyoxypropylenepolyoxyethylene, the compound of the above formula (IIa), the total molecular weight of the oxypropylene part: about 4500, the mass ratio of the whole oxyethylene part: about 30%

(ポリビニルピロリドン)
PVP K15:日本触媒製、重量平均分子量:1万
PVP K30:日本触媒製、重量平均分子量:4.5万
PVP K90:日本触媒製、重量平均分子量:36万
(Polyvinylpyrrolidone)
PVP K15: manufactured by Nippon Shokubai, weight average molecular weight: 10,000 PVP K30: manufactured by Nippon Shokubai, weight average molecular weight: 45,000 PVP K90: manufactured by Nippon Shokubai, weight average molecular weight: 360,000

(グリセリン化合物)
ポリグリセリン4量体:坂本薬品工業製、重量平均分子量:300
ポリグリセリン10量体:坂本薬品工業製、重量平均分子量:680
ポリグリセリン20量体:坂本薬品工業製、重量平均分子量:1300
SC−E2000:阪本薬品工業製、ジグリセリンポリエーテル(ポリオキシエチレンジグリセリルエーテル)、重量平均分子量:2000
SC−P1000:阪本薬品工業製、ジグリセリンポリエーテル(ポリオキシプロピレンジグリセリルエーテル、重量平均分子量:1000
#310−EO60:阪本薬品工業製、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、ポリグリセリン骨格の平均重合度:4、重量平均分子量:3000
(Glycerin compound)
Polyglycerin tetramer: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., weight average molecular weight: 300
Polyglycerin 10mer: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., weight average molecular weight: 680
Polyglycerin 20mer: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., weight average molecular weight: 1300
SC-E2000: Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., diglycerin polyether (polyoxyethylene diglyceryl ether), weight average molecular weight: 2000
SC-P1000: manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., diglycerin polyether (polyoxypropylene diglyceryl ether, weight average molecular weight: 1000
# 310-EO60: manufactured by Sakamoto Pharmaceutical Co., Ltd., polyoxyethylene polyglyceryl ether, average degree of polymerization of polyglycerin skeleton: 4, weight average molecular weight: 3000

以下、表1及び表2に示す結果について詳しく説明する。   Hereinafter, the results shown in Tables 1 and 2 will be described in detail.

実施例1では、CMP用研磨剤の作製において、TR−304を0.5質量%用いた。実施例1のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は35であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 1, 0.5 mass% of TR-304 was used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 1 was 35, which was higher than Comparative Examples 1 to 3.

実施例2では、CMP用研磨剤の作製において、TR−702を0.5質量%用いた。実施例2のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は32であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 2, 0.5% by mass of TR-702 was used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 2 was 32, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例3では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%用いた。実施例3のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は40であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 3, 0.5 mass% of TR-704 was used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 3 was 40, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例4では、CMP用研磨剤の作製において、TR−913Rを0.5質量%用いた。実施例4のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は53であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 4, 0.5% by mass of TR-913R was used in the production of the CMP abrasive. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 4 was 53, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例5では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K30を0.1質量%用いた。実施例5のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は78であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 5, 0.5% by mass of TR-704 and 0.1% by mass of PVP K30 were used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 5 was 78, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例6では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K30を0.3質量%用いた。実施例6のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は70であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 6, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5% by mass of TR-704 and 0.3% by mass of PVP K30 were used. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 6 was 70, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例7では、CMP用研磨剤の作製において、TR−913Rを0.5質量%、PVP K30を0.3質量%用いた。実施例7のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は63であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 7, 0.5% by mass of TR-913R and 0.3% by mass of PVP K30 were used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 7 was 63, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例8では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、ポリグリセリン20量体を0.1質量%用いた。実施例8のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は84であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 8, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5% by mass of TR-704 and 0.1% by mass of polyglycerol 20-mer were used. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 8 was 84, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例9では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、ポリグリセリン4量体を0.01質量%用いた。実施例9のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は171であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 9, 0.5 mass% TR-704, 0.3 mass% PVP K30, and 0.01 mass% polyglycerin tetramer were used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 9 was 171 and was higher than Comparative Examples 1 to 3.

実施例10では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、ポリグリセリン10量体を0.01質量%用いた。実施例10のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は222であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 10, in the preparation of the polishing slurry for CMP, 0.5 mass% TR-704, 0.3 mass% PVP K30, and 0.01 mass% polyglycerin 10-mer were used. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 10 was 222, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例11では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、ポリグリセリン20量体を0.01質量%用いた。実施例11のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は250であり、比較例1〜3より高い値を示した。実施例11の窒化珪素膜に対する絶縁膜の研磨選択性は9であり、比較例1より高い値を示した。   In Example 11, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5 mass% of TR-704, 0.3 mass% of PVP K30, and 0.01 mass% of polyglycerin 20-mer were used. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 11 was 250, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the silicon nitride film of Example 11 was 9, which was higher than that of Comparative Example 1.

実施例12では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K15を0.3質量%、ポリグリセリン20量体を0.01質量%用いた。実施例12のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は262であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 12, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5 mass% of TR-704, 0.3 mass% of PVP K15, and 0.01 mass% of polyglycerin 20-mer were used. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 12 was 262, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例13では、CMP用研磨剤の作製において、TR−704を0.5質量%、PVP K90を0.3質量%、ポリグリセリン20量体を0.01質量%用いた。実施例13のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は194であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 13, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5% by mass of TR-704, 0.3% by mass of PVP K90, and 0.01% by mass of polyglycerin 20-mer were used. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 13 was 194, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例14では、CMP用研磨剤の作製において、TR−913Rを0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、SC−E2000を0.1質量%用いた。実施例14のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は85であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 14, in the production of the polishing slurry for CMP, 0.5% by mass of TR-913R, 0.3% by mass of PVP K30, and 0.1% by mass of SC-E2000 were used. The polishing selectivity of the insulating film to the polysilicon film of Example 14 was 85, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例15では、CMP用研磨剤の作製において、TR−913Rを0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、SC−P1000を0.1質量%用いた。実施例15のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は95であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 15, 0.5 mass% TR-913R, 0.3 mass% PVP K30, and 0.1 mass% SC-P1000 were used in the production of the polishing slurry for CMP. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 15 was 95, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

実施例16では、CMP用研磨剤の作製において、TR−913Rを0.5質量%、PVP K30を0.3質量%、#310−EO60を0.1質量%用いた。実施例16のポリシリコン膜に対する絶縁膜の研磨選択性は64であり、比較例1〜3より高い値を示した。   In Example 16, in the preparation of the polishing slurry for CMP, 0.5 mass% of TR-913R, 0.3 mass% of PVP K30, and 0.1 mass% of # 310-EO60 were used. The polishing selectivity of the insulating film with respect to the polysilicon film of Example 16 was 64, which was higher than those of Comparative Examples 1 to 3.

本発明によれば、ストッパ膜に対する絶縁膜の研磨選択性を向上させることが可能な研磨剤、研磨剤セット、及び基体の研磨方法を提供することができる。また、本発明によれば、シャロートレンチ分離絶縁膜、プリメタル絶縁膜、層間絶縁膜等を平坦化するCMP技術において、絶縁膜を高速に研磨すると共に高度な平坦面を得ることもできる。本発明によれば、絶縁膜を高速に研磨すると共に、絶縁膜を低研磨傷で研磨することもできる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the abrasive | polishing agent which can improve the polish selectivity of the insulating film with respect to a stopper film, an abrasive | polishing agent set, and the grinding | polishing method of a base | substrate can be provided. Further, according to the present invention, in the CMP technique for flattening the shallow trench isolation insulating film, the premetal insulating film, the interlayer insulating film, etc., it is possible to polish the insulating film at high speed and obtain a highly flat surface. According to the present invention, the insulating film can be polished at high speed, and the insulating film can be polished with low polishing scratches.

Claims (14)

4価金属元素の水酸化物の粒子を含む砥粒と、エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した化合物と、液状媒体と、を含有する、研磨剤。   An abrasive comprising abrasive grains containing hydroxide particles of a tetravalent metal element, a compound obtained by adding at least one of oxyethylene and oxypropylene to ethylenediamine, and a liquid medium. ポリビニルピロリドンを更に含有する、請求項1に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent of Claim 1 which further contains polyvinylpyrrolidone. グリセリン化合物を更に含有する、請求項1に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent of Claim 1 which further contains a glycerol compound. ポリビニルピロリドンと、グリセリン化合物とを更に含有する、請求項1に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent of Claim 1 which further contains polyvinylpyrrolidone and a glycerol compound. 前記グリセリン化合物が、ポリグリセリン、ジグリセリン誘導体及びポリグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項3又は4に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent of Claim 3 or 4 whose said glycerol compound is at least 1 type selected from the group which consists of a polyglycerol, a diglycerol derivative, and a polyglycerol derivative. 前記グリセリン化合物が、ポリグリセリン及びジグリセリン誘導体からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項3又は4に記載の研磨剤。   The abrasive according to claim 3 or 4, wherein the glycerin compound is at least one selected from the group consisting of polyglycerin and diglycerin derivatives. 前記グリセリン化合物がポリグリセリンである、請求項3又は4に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent of Claim 3 or 4 whose said glycerol compound is a polyglycerol. 前記4価金属元素の水酸化物の粒子が、希土類金属元素の水酸化物の粒子及び水酸化ジルコニウムの粒子からなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨剤。   The hydroxide particle of the tetravalent metal element is at least one selected from the group consisting of rare earth metal element hydroxide particles and zirconium hydroxide particles. The abrasive | polishing agent as described in. エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した前記化合物の含有量が、研磨剤の全質量を基準として0.01質量%以上10質量%以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の研磨剤。   The content of the compound obtained by adding at least one of oxyethylene and oxypropylene to ethylenediamine is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the abrasive. The polishing agent according to item. 酸化珪素を含む被研磨面を研磨するために使用される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨剤。   The abrasive | polishing agent as described in any one of Claims 1-9 used in order to grind | polish the to-be-polished surface containing a silicon oxide. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の研磨剤の構成成分が第1の液と第2の液とに分けて保存され、前記第1の液が、前記砥粒、及び、液状媒体を含み、前記第2の液が、エチレンジアミンにオキシエチレン及びオキシプロピレンの少なくとも一方が付加した前記化合物、及び、液状媒体を含む、研磨剤セット。   The constituent of the abrasive according to any one of claims 1 to 10 is stored separately in a first liquid and a second liquid, and the first liquid contains the abrasive grains and a liquid medium. And the second liquid contains the compound obtained by adding at least one of oxyethylene and oxypropylene to ethylenediamine, and a liquid medium. 前記第2の液がポリビニルピロリドンを更に含む、請求項11に記載の研磨剤セット。   The abrasive | polishing agent set of Claim 11 with which the said 2nd liquid further contains polyvinylpyrrolidone. 前記第2の液がグリセリン化合物を更に含む、請求項11又は12に記載の研磨剤セット。   The abrasive | polishing agent set of Claim 11 or 12 with which the said 2nd liquid further contains a glycerol compound. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の研磨剤を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える、基体の研磨方法。   A method for polishing a substrate, comprising a step of polishing a surface to be polished of the substrate using the abrasive according to any one of claims 1 to 10.
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