JP2016072582A - Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method - Google Patents

Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method Download PDF

Info

Publication number
JP2016072582A
JP2016072582A JP2014203746A JP2014203746A JP2016072582A JP 2016072582 A JP2016072582 A JP 2016072582A JP 2014203746 A JP2014203746 A JP 2014203746A JP 2014203746 A JP2014203746 A JP 2014203746A JP 2016072582 A JP2016072582 A JP 2016072582A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chemical mechanical
group
mechanical polishing
aqueous dispersion
polishing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014203746A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
達慶 河本
Tatsuyoshi Kawamoto
達慶 河本
洋平 大石
Yohei Oishi
洋平 大石
達也 山中
Tatsuya Yamanaka
達也 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
Priority to JP2014203746A priority Critical patent/JP2016072582A/en
Publication of JP2016072582A publication Critical patent/JP2016072582A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a chemical mechanical polishing aqueous dispersion which enables the large reduction in polishing rate for a Group III-V or Group IV metal film while achieving a high polishing rate on SiN film in the step of polishing a face to be polished, which has a Group III-V material or Group IV material, and SiN; and a chemical mechanical polishing method using such a dispersion.SOLUTION: A chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present invention is arranged for polishing a face to be polished, which has a Group III-V material or Group IV material and SiN. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion comprises (A)abrasive grains, and (B)dioxirane expressed by the following general formula (1). (In the formula (1), Rand Rindependently represent an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, which may be substituted with a hydroxy group or carboxy group; further Rand Rmay be bonded to each other to form a cyclic structure with 3-8C.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、化学機械研磨用水系分散体および化学機械研磨方法に関する。   The present invention relates to an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and a chemical mechanical polishing method.

近年、化学機械研磨(以下、「CMP」ともいう。)法は、LSI製造工程、特に多層配線形成工程における層間絶縁膜の平坦化、金属プラグ形成、埋め込み配線(ダマシン配線)形成において頻繁に利用されている。ゲートのソースやドレインの材質としては、これまでシリサイドなどが用いられてきたが、更なる高速性能が要求されるロジックデバイスでは、これにとって代わって、よりキャリヤ移動度の高いIII−V族材料やIV族材料の導入が有力視されている。   In recent years, the chemical mechanical polishing (hereinafter also referred to as “CMP”) method is frequently used in planarization of an interlayer insulating film, formation of a metal plug, and formation of embedded wiring (damascene wiring) in an LSI manufacturing process, particularly a multilayer wiring forming process. Has been. Silicide has been used as a material for the source and drain of the gate, but in a logic device that requires higher speed performance, a III-V group material having higher carrier mobility can be used instead. The introduction of Group IV materials is considered promising.

III−V族材料やIV族材料は、例えばFIN−FETのソースやドレインへの適用が期待されている。その形成順序としては、チャネル上のゲート誘電体層を形成するステップや前記ゲート誘電体層上にゲートを形成するステップの前にソースやドレインが形成される。ソースおよびドレインの形成プロセスの一例としては、SiN膜の上にフォトレジストを塗布、露光、現像してパターンを形成し、それをマスクにしてSiN/SiO/Siの順にエッチングしてトレンチを形成し、CVDでIII−V族材料やIV族材料を堆積させてIII−V族またはIV族メタル膜を形成した後に、CMPによりトレンチ以外の部分のIII−V族またはIV族メタル膜やSiN膜を除去するプロセスが挙げられる(例えば特許文献1参照)。 The III-V group material and the IV group material are expected to be applied to, for example, the source and drain of the FIN-FET. As for the formation order, the source and drain are formed before the step of forming the gate dielectric layer on the channel and the step of forming the gate on the gate dielectric layer. As an example of the source and drain formation process, a photoresist is applied on a SiN film, exposed and developed to form a pattern, and then a trench is formed by etching SiN / SiO 2 / Si in this order as a mask. Then, a group III-V material or a group IV material is deposited by CVD to form a group III-V or group IV metal film, and then a group III-V or group IV metal film or SiN film other than the trench is formed by CMP. (For example, refer to Patent Document 1).

このような研磨工程に用いられる化学機械研磨用水系分散体には従来も、砥粒としてジルコニア粒子、セリア粒子、アルミナ粒子やシリカ粒子等を使用し、研磨膜の化学特性に合わせて硫酸、硝酸、酢酸や水酸化カリウム、アンモニア等によって好適なpHに調整された組成物が用いられてきた。III−V族またはIV族メタル膜を除去するCMPでは、III−V族またはIV族メタル膜の表層部に形成される酸化層の機械的除去と、その酸化層の除去後に露出したメタルイオンの溶解による除去と、の競争的研磨が同時に進行するが、機械的除去が優勢になるように化学機械研磨用水系分散体の組成を調整することにより、比較的高圧となる凸部から優先的に研磨し平坦化を行うことができ、研磨終了時におけるトレンチ部のIII−V族またはIV族メタル膜の厚さを制御することができる。   Conventionally, chemical mechanical polishing aqueous dispersions used in such polishing processes use zirconia particles, ceria particles, alumina particles, silica particles, etc. as abrasive grains, and sulfuric acid, nitric acid according to the chemical characteristics of the polishing film. In addition, compositions adjusted to a suitable pH with acetic acid, potassium hydroxide, ammonia and the like have been used. In CMP for removing the III-V or IV group metal film, mechanical removal of the oxide layer formed on the surface layer of the III-V or IV group metal film and the removal of the metal ions exposed after the removal of the oxide layer are performed. Removal by dissolution and competitive polishing proceed simultaneously, but by adjusting the composition of the aqueous dispersion for chemical mechanical polishing so that mechanical removal becomes dominant, it is preferential from the convex portion that becomes relatively high pressure. Polishing and planarization can be performed, and the thickness of the III-V or IV group metal film in the trench at the end of polishing can be controlled.

上述したソースやドレインの形成において、化学機械研磨用水系分散体を用いてSiN膜とIII−V族またはIV族メタル膜とを研磨する場合、一定以上の研磨速度だけでなくソース及びドレイン表面の平滑性が特に重要となる。   In the formation of the source and drain described above, when the SiN film and the III-V group or IV group metal film are polished using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion, not only the polishing rate above a certain level but also the source and drain surface Smoothness is particularly important.

特開2011−61196号公報JP 2011-61196 A

しかしながら、上述したようなソース・ドレインの形成において、従来の化学機械研磨用水系分散体を用いてSiN膜を除去する工程では、その工程よりも前の工程で形成されたIII−V族またはIV族メタル膜も同時に研磨されてしまうため、平滑性が損なわれ、不純物が混入して、FET性能のゆらぎの原因となるという課題があった。   However, in the formation of the source / drain as described above, in the process of removing the SiN film using the conventional chemical mechanical polishing aqueous dispersion, the group III-V or IV formed in the previous process is used. Since the group metal film is also polished at the same time, there is a problem that smoothness is impaired and impurities are mixed in, causing fluctuations in FET performance.

そこで、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、III−V族材料またはIV族材料、およびSiNを有する被研磨面を研磨する工程において、SiN膜に対する高研磨速度が得られる一方で、III−V族またはIV族メタル膜に対する研磨速度を大幅に低減できる化学機械研磨用水系分散体、およびそれを用いた化学機械研磨方法を提供するものである。   Accordingly, some aspects of the present invention provide a high polishing rate for a SiN film in a step of polishing a surface to be polished having a Group III-V material or a Group IV material and SiN by solving the above problems. On the other hand, an aqueous dispersion for chemical mechanical polishing capable of significantly reducing the polishing rate for a III-V or IV group metal film and a chemical mechanical polishing method using the same are provided.

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本発明に係る化学機械研磨用水系分散体の一態様は、
III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨するための化学機械研磨用水系分散体であって、
(A)砥粒と、
(B)下記一般式(1)で示されるジオキシランと、
を含有することを特徴とする。

Figure 2016072582
(式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。) [Application Example 1]
One aspect of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present invention is:
An aqueous dispersion for chemical mechanical polishing for polishing a surface to be polished having a III-V material or a IV material and SiN,
(A) abrasive grains;
(B) dioxirane represented by the following general formula (1);
It is characterized by containing.
Figure 2016072582
(In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. Also, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)

[適用例2]
適用例1の化学機械研磨用水系分散体において、
前記(A)砥粒が、コロイダルシリカであることができる。
[Application Example 2]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of Application Example 1,
Said (A) abrasive grain can be colloidal silica.

[適用例3]
適用例1または適用例2の化学機械研磨用水系分散体において、
前記(A)砥粒の平均二次粒子径が、10nm以上150nm以下であることができる。
[Application Example 3]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of Application Example 1 or Application Example 2,
(A) The average secondary particle diameter of the abrasive grains may be 10 nm or more and 150 nm or less.

[適用例4]
適用例1ないし適用例3のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
前記(B)成分が、過酸化水素または下記一般式(2)で示される化合物と、下記一般式(3)で示される化合物との組合せにより生成された化合物であることができる。

Figure 2016072582
(式(2)中、Zは、水素イオン、アンモニウムイオンまたは1価の金属イオンを表す。)
Figure 2016072582
(式(3)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。) [Application Example 4]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of Application Examples 1 to 3,
The component (B) may be a compound produced by a combination of hydrogen peroxide or a compound represented by the following general formula (2) and a compound represented by the following general formula (3).
Figure 2016072582
(In the formula (2), Z + represents a hydrogen ion, an ammonium ion or a monovalent metal ion.)
Figure 2016072582
(In Formula (3), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. In addition, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)

[適用例5]
適用例4の化学機械研磨用水系分散体において、
前記一般式(2)で示される化合物が、過硫酸アンモニウムであることができる。
[Application Example 5]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of Application Example 4,
The compound represented by the general formula (2) may be ammonium persulfate.

[適用例6]
適用例4または適用例5の化学機械研磨用水系分散体において、
前記一般式(3)で示される化合物が、アセトンまたはフルクトースであることができる。
[Application Example 6]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion of Application Example 4 or Application Example 5,
The compound represented by the general formula (3) may be acetone or fructose.

[適用例7]
適用例1ないし適用例6のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体において、
pHが5以上であることができる。
[Application Example 7]
In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of Application Examples 1 to 6,
The pH can be 5 or higher.

[適用例8]
本発明に係る化学機械研磨方法の一態様は、
適用例1ないし適用例7のいずれか一例の化学機械研磨用水系分散体を用いて、III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨することを特徴とする。
[Application Example 8]
One aspect of the chemical mechanical polishing method according to the present invention is:
Using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of Application Example 1 to Application Example 7, a surface to be polished having a III-V group material or a Group IV material and SiN is polished.

上記化学機械研磨用水系分散体によれば、III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨する際に、SiN膜に対する高研磨速度が得られる一方で、III−V族またはIV族メタル膜に対する研磨速度を大幅に低減することができる。これにより、ソース・ドレインの形成でのSiN膜を除去する工程において、平滑性が極めて良好となるため、不純物が混入することによるFET性能のゆらぎを防止することができる。   According to the chemical mechanical polishing aqueous dispersion, a high polishing rate for the SiN film can be obtained when polishing a polished surface having a Group III-V material or a Group IV material and SiN. The polishing rate for the group IV or group IV metal film can be greatly reduced. Thereby, in the process of removing the SiN film in the formation of the source / drain, the smoothness becomes extremely good, so that it is possible to prevent the fluctuation of the FET performance due to the mixing of impurities.

本実施の形態に係る化学機械研磨方法の一具体例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a specific example of the chemical mechanical polishing method which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る化学機械研磨方法の一具体例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically a specific example of the chemical mechanical polishing method which concerns on this Embodiment. 化学機械研磨装置を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows a chemical mechanical polishing apparatus typically.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, Various modifications implemented in the range which does not change the summary of this invention are also included.

1.化学機械研磨用水系分散体
本発明の一実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨するための化学機械研磨用水系分散体であって、(A)砥粒と、(B)下記一般式(1)で示されるジオキシランと、を含有することを特徴とする。

Figure 2016072582
(式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。) 1. Chemical mechanical polishing aqueous dispersion The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to one embodiment of the present invention is a chemical mechanical polishing for polishing a surface to be polished having a Group III-V material or a Group IV material and SiN. An aqueous dispersion comprising (A) abrasive grains and (B) dioxirane represented by the following general formula (1).
Figure 2016072582
(In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group or an aryl group which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. Also, R 1 and R 2 are bonded to form a carbon. (You may form the cyclic structure of several 3-8.)

本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨する用途に使用される。III−V族材料とは、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等の周期表III族元素と、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス等のV族元素と、の化合物の総称である。III−V族材料としては、例えば、窒化ホウ素(BN)、リン化ガリウム(GaP)、リン化インジウム(InP)、ヒ化ガリウム(GaAs)、アンチモン化インジウム(InSb)、ヒ化インジウムガリウム(InGaAs)、アンチモン化インジウムガリウム(InGaSb)等が挙げられる。IV族材料としては、ゲルマニウム(Ge)、シリコンゲルマニウム(SiGe)等が挙げられる。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment is used for polishing a surface to be polished having a Group III-V material or a Group IV material and SiN. The III-V group material is a general term for compounds of Group III elements of the periodic table such as boron, aluminum, gallium, indium and thallium and Group V elements such as nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony and bismuth. Examples of the III-V group material include boron nitride (BN), gallium phosphide (GaP), indium phosphide (InP), gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), and indium gallium arsenide (InGaAs). ), Indium gallium antimonide (InGaSb), and the like. Examples of the group IV material include germanium (Ge) and silicon germanium (SiGe).

III−V族材料やIV族材料は、例えばFIN−FETのソースやドレインへの適用が期待されているが、従来の化学機械研磨用水系分散体を用いてIII−V族材料やIV族材料を化学機械研磨してもエッチング作用が強く働いてしまうため、平滑な被研磨面が得られにくかった。本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、SiN膜に対する高速研磨を実現できる一方、III−V族材料やIV族材料に対する研磨速度を大幅に低減できるため、ソース・ドレインの形成でのSiN膜を除去する工程において、平滑性が極めて良好となり、不純物が混入することによるFET性能のゆらぎを防止できるという作用効果を奏する。   III-V group materials and IV group materials are expected to be applied to the source and drain of FIN-FETs, for example, but using conventional chemical mechanical polishing aqueous dispersions, group III-V materials and group IV materials Even if chemical mechanical polishing was performed, the etching action worked strongly, and it was difficult to obtain a smooth polished surface. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment can realize high-speed polishing of the SiN film, but can greatly reduce the polishing rate of the III-V group material and the IV group material. In the step of removing the SiN film, the smoothness is extremely good, and there is an effect that the fluctuation of the FET performance due to the mixing of impurities can be prevented.

まず、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体を構成する各成分について説明する。   First, each component constituting the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment will be described.

1.1.(A)砥粒
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、(A)砥粒を含有する。(A)砥粒は、被研磨面を機械的に研磨する効果を有する。(A)砥粒としては、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の無機粒子;ポリメタクリル酸メチル等の有機粒子が挙げられる。
1.1. (A) Abrasive Grain The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to this embodiment contains (A) abrasive grains. (A) Abrasive grains have the effect of mechanically polishing the surface to be polished. (A) As an abrasive grain, inorganic particles, such as a silica, a ceria, an alumina, a zirconia, and a titania; Organic particles, such as polymethyl methacrylate, are mentioned.

シリカ粒子としては、(a)気相中で塩化ケイ素、塩化アルミニウムまたは塩化チタン等を酸素および水素と反応させるヒュームド法により合成されたヒュームドシリカ;(b)金属アルコキシドから加水分解縮合して合成するゾルゲル法により合成されたシリカ;(c)精製により不純物を除去した無機コロイド法等により合成されたコロイダルシリカ等が挙げられる。これらの中でも、被研磨面のスクラッチの発生を抑制する観点から、コロイダルシリカが好ましい。   Silica particles include: (a) fumed silica synthesized by the fumed method in which silicon chloride, aluminum chloride, titanium chloride or the like is reacted with oxygen and hydrogen in the gas phase; (b) synthesized by hydrolytic condensation from metal alkoxide. And silica synthesized by a sol-gel method; (c) colloidal silica synthesized by an inorganic colloid method in which impurities are removed by purification. Among these, colloidal silica is preferable from the viewpoint of suppressing generation of scratches on the surface to be polished.

(A)砥粒の平均二次粒子径は、好ましくは10nm以上150nm以下、より好ましくは20nm以上90nm以下である。平均二次粒子径が前記範囲内にあると、SiN膜に対する研磨速度が大きく、スクラッチの発生が抑制され、かつ粒子の沈降・分離が発生しにくい安定な化学機械研磨用水系分散体を得ることができる。この平均二次粒子径は、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置を用いて散乱光強度の揺らぎを観測し、光子相関法により自己相関関数を求め、キュムラント法およびヒストグラム法解析を適用することにより求めることができる。   (A) The average secondary particle diameter of the abrasive grains is preferably 10 nm or more and 150 nm or less, more preferably 20 nm or more and 90 nm or less. When the average secondary particle diameter is within the above range, a stable chemical mechanical polishing aqueous dispersion is obtained in which the polishing rate for the SiN film is large, the generation of scratches is suppressed, and the precipitation and separation of particles are difficult to occur. Can do. This average secondary particle size is measured by measuring the intensity of scattered light using a particle size distribution measuring device based on the dynamic light scattering method, obtaining the autocorrelation function by the photon correlation method, and analyzing the cumulant method and the histogram method. Can be obtained by applying.

(A)砥粒の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは0.5質量%以上15質量%以下であり、より好ましくは1質量%以上10質量%以下であり、特に好ましくは2質量%以上8質量%以下である。(A)砥粒の含有量が前記範囲にあると、SiN膜に対する十分な研磨速度が得られると共に、粒子の沈降・分離が発生しにくい安定な化学機械研磨用水系分散体が得られやすい。   (A) Content of abrasive grains is preferably 0.5% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, with respect to the total mass of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion. Especially preferably, it is 2 mass% or more and 8 mass% or less. (A) When the content of the abrasive grains is within the above range, a sufficient polishing rate for the SiN film can be obtained, and a stable chemical mechanical polishing aqueous dispersion in which particles are not easily settled and separated can be easily obtained.

1.2.(B)ジオキシラン
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、(B)下記一般式(1)で示されるジオキシラン(以下、「(B)ジオキシラン」ともいう。)を含有する。
1.2. (B) Dioxirane The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to this embodiment contains (B) dioxirane represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as “(B) dioxirane”).

Figure 2016072582
(式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。)
Figure 2016072582
(In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. Also, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)

ここで、上記式(1)中のRおよびRがアルキル基である場合には、炭素数1〜24のアルキル基であることが好ましい。RおよびRがアルケニル基である場合には、炭素数2〜24のアルケニル基であることが好ましい。また、RおよびRは、同一の環系の構成部分であってもよい。この場合特に好ましいのは、RおよびRが合計して炭素数3〜8となる環状構造である。 Here, when R 1 and R 2 in the formula (1) is an alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. When R 1 and R 2 are alkenyl groups, they are preferably alkenyl groups having 2 to 24 carbon atoms. R 1 and R 2 may also be constituent parts of the same ring system. Particularly preferred in this case is a cyclic structure in which R 1 and R 2 total 3 to 8 carbon atoms.

このような(B)成分としては、例えば、ジメチルジオキシラン、ジエチルジオキシラン、メチルエチルジオキシラン、ジフェニルジオキシラン等が挙げられる。   Examples of such component (B) include dimethyldioxirane, diethyldioxirane, methylethyldioxirane, diphenyldioxirane, and the like.

本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体では、(B)ジオキシランをそのまま添加することもできるがやや不安定な化合物であるため、(B1)酸化剤と(B2)ケトンとを組み合わせて添加することにより、これらを水系分散体中で反応させて(B)ジオキシランが生成されるようにすることが好ましい。   In the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment, (B) dioxirane can be added as it is, but since it is a slightly unstable compound, (B1) an oxidizing agent and (B2) a ketone are combined. By adding, it is preferable to react these in an aqueous dispersion so that (B) dioxirane is produced.

このようにして生成された(B)ジオキシランは、SiN膜表面に1個の酸素原子を移転させる。これにより、SiN膜表面が酸化されて脆弱な改質層が作り出される。次いで、(B)ジオキシランが(B2)ケトンに還元されて次のサイクルに用いられる。このサイクルを繰り返すことによって、SiN膜表面の高速研磨が実現されると考えられる。また、(B2)ケトンの一部は、その分子内のカルボニル基がIII−V族材料またはIV族材料と結合して不溶性の錯体を形成し、不溶性の脆性膜を形成すると考えられる。その結果、III−V族またはIV族メタル膜に対する過度なエッチングが抑制され、これら
の膜に対する研磨速度を低減することができると考えられる。
The (B) dioxirane thus produced transfers one oxygen atom to the surface of the SiN film. As a result, the SiN film surface is oxidized and a fragile modified layer is created. Next, (B) dioxirane is reduced to (B2) ketone and used in the next cycle. By repeating this cycle, it is considered that high-speed polishing of the SiN film surface is realized. In addition, it is considered that a part of the (B2) ketone has a carbonyl group in the molecule bonded to a group III-V material or a group IV material to form an insoluble complex, thereby forming an insoluble brittle film. As a result, it is considered that excessive etching on the III-V group or IV group metal film is suppressed, and the polishing rate for these films can be reduced.

一方、(B2)ケトンを添加せずに(B1)酸化剤のみを添加した場合には、(B1)酸化剤が(B2)ケトンを経由せずに直接III−V族またはIV族メタル膜に作用するため、III−V族またはIV族メタル膜表面が酸化されて脆弱な改質層が作り出される。また、(B2)ケトンを添加していないため、上述したような不溶性の脆性膜がIII−V族またはIV族メタル膜の表面に形成されない。そのため、III−V族またはIV族メタル膜に対する研磨速度を低減することができないものと考えられる。   On the other hand, when (B2) only the oxidizing agent is added without adding (B2) ketone, (B1) the oxidizing agent is directly applied to the III-V or IV group metal film without passing through (B2) ketone. Therefore, the surface of the III-V or IV group metal film is oxidized to create a fragile modified layer. In addition, since (B2) no ketone is added, the insoluble brittle film as described above is not formed on the surface of the III-V or IV group metal film. Therefore, it is considered that the polishing rate for the III-V group or IV group metal film cannot be reduced.

なお、上記メカニズムは推測によるものであり、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は上記メカニズムに何ら制限されるものではない。   In addition, the said mechanism is based on estimation and the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment is not limited to the above mechanism.

(B1)酸化剤としては、例えば、過酸化水素または下記一般式(2)で示される化合物が挙げられる。

Figure 2016072582
(式(2)中、Zは、水素イオン、アンモニウムイオンまたは1価の金属イオンを表す。) Examples of (B1) oxidizing agent include hydrogen peroxide or a compound represented by the following general formula (2).
Figure 2016072582
(In the formula (2), Z + represents a hydrogen ion, an ammonium ion or a monovalent metal ion.)

上記一般式(2)で示される化合物の具体例としては、ペルオキソ二硫酸、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。これらの(B1)酸化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの(B1)酸化剤のうち、酸化力、研磨対象膜との相性、および取り扱いやすさなどを考慮すると、過硫酸アンモニウムが特に好ましい。   Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include peroxodisulfuric acid, sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate. These (B1) oxidizing agents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Of these (B1) oxidizing agents, ammonium persulfate is particularly preferable in view of oxidizing power, compatibility with the film to be polished, ease of handling, and the like.

(B1)酸化剤の含有割合は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは0.01質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上8質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。(B1)酸化剤の含有量が前記範囲未満の場合には、(B2)ケトンを十分に酸化させることができずに、SiN膜に対する高研磨速度が得られない場合がある。一方、前記範囲を超えると、III−V族またはIV族メタル膜に対するエッチング作用が強くなりすぎて、III−V族またはIV族メタル膜の研磨速度が増大する傾向がある。   (B1) The content of the oxidizing agent is preferably 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 8% by mass or less, with respect to the total mass of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion. Especially preferably, it is 0.5 mass% or more and 5 mass% or less. When the content of (B1) oxidizing agent is less than the above range, (B2) the ketone cannot be sufficiently oxidized, and a high polishing rate for the SiN film may not be obtained. On the other hand, if it exceeds the above range, the etching action on the III-V or IV group metal film becomes too strong, and the polishing rate of the III-V or IV group metal film tends to increase.

(B2)ケトンとしては、例えば、下記一般式(3)で示される化合物が挙げられる。

Figure 2016072582
(式(3)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。) (B2) As ketone, the compound shown by following General formula (3) is mentioned, for example.
Figure 2016072582
(In Formula (3), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. In addition, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)

ここで、上記式(3)中のRおよびRがアルキル基である場合には、炭素数1〜24のアルキル基であることが好ましい。RおよびRがアルケニル基である場合には、炭素数2〜24のアルケニル基であることが好ましい。また、RおよびRは、同一の環系の構成部分であってもよい。この場合特に好ましいのは、RおよびRが合計して炭素数3〜8となる環状構造である。 Here, when R 1 and R 2 in the formula (3) is an alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. When R 1 and R 2 are alkenyl groups, they are preferably alkenyl groups having 2 to 24 carbon atoms. R 1 and R 2 may also be constituent parts of the same ring system. Particularly preferred in this case is a cyclic structure in which R 1 and R 2 total 3 to 8 carbon atoms.

上記一般式(3)で示される化合物の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、アルキルフェニルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン等の他、ジヒドロキシアセトン、フルクトース、エリトルロース、キシルロース、リブロース、プシコース、ソルボース、タガトース、セドヘプツロース、コリオース等のケトースが挙げられる。これらの中でも、アセトン、フルクトースが特に好ましい。上記例示した(B2)ケトンは、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, alkyl phenyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, and cyclooctanone. Other examples include ketoses such as dihydroxyacetone, fructose, erythrulose, xylulose, ribulose, psicose, sorbose, tagatose, sedoheptulose, coliose and the like. Among these, acetone and fructose are particularly preferable. The (B2) ketones exemplified above may be used alone or in combination of two or more.

(B2)ケトンの含有割合は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、好ましくは0.001質量%以上1質量%以下、より好ましくは0.01質量%以上0.5質量%以下、特に好ましくは0.05質量%以上0.2質量%以下である。(B2)ケトンの含有割合が上記範囲内であれば、上述した(B2)ケトンの触媒的なサイクルを進行させることができるので、SiN膜の高速研磨を実現することが可能となる。また、上述した(B2)ケトンの脆性膜が形成されるので、III−V族またはIV族メタル膜に対する研磨速度を低減することが可能となる。   The content ratio of (B2) ketone is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 0.5% by mass with respect to the total mass of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion. Hereinafter, it is particularly preferably 0.05% by mass or more and 0.2% by mass or less. If the content ratio of (B2) ketone is within the above range, the above-described catalytic cycle of (B2) ketone can be advanced, so that high-speed polishing of the SiN film can be realized. Moreover, since the brittle film of (B2) ketone described above is formed, the polishing rate for the III-V group or IV group metal film can be reduced.

1.3.pH
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体のpHは、特に制限されないが、pHが5未満の酸性条件下では、(B)ジオキシランがBaeyer−Villiger酸化によって壊れやすいので、pHを5以上とすることが好ましく、6以上11以下であることがより好ましく、7以上10以下であることが特に好ましい。pH調整剤としては、例えば、水酸化カリウム、エチレンジアミン、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)等の塩基性化合物;フタル酸、マレイン酸、クエン酸等の有機酸およびこれらの塩;硝酸、塩酸、硫酸等の無機酸およびこれらの塩等が挙げられる。
1.3. pH
The pH of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment is not particularly limited, but under acidic conditions where the pH is less than 5, (B) dioxirane is fragile due to Baeyer-Villiger oxidation, so the pH is 5 or more. Preferably, it is 6 or more and 11 or less, more preferably 7 or more and 10 or less. Examples of the pH adjuster include basic compounds such as potassium hydroxide, ethylenediamine and TMAH (tetramethylammonium hydroxide); organic acids such as phthalic acid, maleic acid and citric acid and salts thereof; nitric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid And inorganic acids such as these and salts thereof.

1.4.その他の添加剤
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、必要に応じて界面活性剤、水溶性高分子、防食剤等を添加することができる。
1.4. Other Additives To the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment, a surfactant, a water-soluble polymer, an anticorrosive, and the like can be added as necessary.

界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤;カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤;エーテル型界面活性剤、エーテルエステル型界面活性剤、エステル型界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。界面活性剤の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、1質量%以下、好ましくは0.001質量%以上0.1質量%以下である。   Surfactants include cationic surfactants such as aliphatic amine salts and aliphatic ammonium salts; anionic surfactants such as carboxylate salts, sulfonate salts, sulfate ester salts, and phosphate ester salts; ether type interfaces Nonionic surfactants such as an activator, an ether ester type surfactant, an ester type surfactant, and an acetylene type surfactant may be mentioned. The content of the surfactant is 1% by mass or less, preferably 0.001% by mass or more and 0.1% by mass or less, with respect to the total mass of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.

水溶性高分子としては、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。水溶性高分子の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の粘度が2mPa・s未満となるような範囲で調整すればよい。   Examples of the water-soluble polymer include polyacrylamide, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and hydroxyethyl cellulose. The content of the water-soluble polymer may be adjusted in such a range that the viscosity of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion is less than 2 mPa · s.

防食剤としては、ベンゾトリアゾールおよびその誘導体が挙げられる。防食剤の含有量は、化学機械研磨用水系分散体の全質量に対して、1質量%以下、好ましくは0.001質量%以上0.1質量%以下である。   Anticorrosives include benzotriazole and its derivatives. The content of the anticorrosive is 1% by mass or less, preferably 0.001% by mass or more and 0.1% by mass or less, based on the total mass of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion.

1.5.化学機械研磨用水系分散体の調製方法
本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、水等の溶媒に前記各成分を溶解または分散させることにより調製することができる。溶解または分散させる方法は特に限定されるものではなく、均一に溶解または分散できればどのような方法を適用してもよい。また、各成分の混合順序や混合方法についても特に限定されない。また、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体は、濃縮タイプの原液として調製し、使用時に水等の溶媒で希釈して使用することもできる。
1.5. Method for Preparing Chemical Mechanical Polishing Aqueous Dispersion The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment can be prepared by dissolving or dispersing each component in a solvent such as water. The method of dissolving or dispersing is not particularly limited, and any method may be applied as long as it can be uniformly dissolved or dispersed. Also, the mixing order and mixing method of each component are not particularly limited. In addition, the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment can be prepared as a concentrated stock solution and diluted with a solvent such as water when used.

2.化学機械研磨方法
本実施の形態に係る化学機械研磨方法は、上述の化学機械研磨用水系分散体を用いて、III−V族材料またはIV族材料と、SiNと、を有する被研磨面を研磨することを特徴とする。上述したようにIII−V族材料およびIV族材料は、例えばFIN−FETのソース・ドレインへの適用が期待されている。以下、本実施の形態に係る化学機械研磨方法の一具体例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
2. Chemical mechanical polishing method The chemical mechanical polishing method according to the present embodiment uses the above-described chemical mechanical polishing aqueous dispersion to polish a surface to be polished having a Group III-V material or a Group IV material and SiN. It is characterized by doing. As described above, the III-V group material and the IV group material are expected to be applied to the source / drain of, for example, a FIN-FET. Hereinafter, a specific example of the chemical mechanical polishing method according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1(A)ないし図2(G)は、本実施の形態に係る化学機械研磨方法を用いてソース・ドレインを形成する工程を模式的に示す断面図である。   FIG. 1A to FIG. 2G are cross-sectional views schematically showing a process of forming a source / drain using the chemical mechanical polishing method according to the present embodiment.

まず、図1(A)に示すように、シリコン基板10(Si)の上に、CVD法または熱酸化法を用いてストッパーとしてのシリコン酸化膜12(SiO)を形成する。さらに、シリコン酸化膜12の上に、CVD法を用いてシリコン窒化膜14(SiN)を形成する。次いで、図1(B)に示すように、シリコン窒化膜14の上にフォトレジスト16を塗布、露光、現像してパターンを形成する。そして、図1(C)に示すように、そのフォトレジスト16をマスクにしてSiN/SiO/Siの順にエッチングしてトレンチ18を形成する。次いで、図1(D)に示すように、CVD法によりトレンチ18を充填するようにIII−V族材料を堆積させて、III−V族メタル膜20を形成する。このようにして被処理体100が得られる。 First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 12 (SiO 2 ) as a stopper is formed on a silicon substrate 10 (Si) using a CVD method or a thermal oxidation method. Further, a silicon nitride film 14 (SiN) is formed on the silicon oxide film 12 using a CVD method. Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist 16 is applied, exposed and developed on the silicon nitride film 14 to form a pattern. Then, as shown in FIG. 1C, a trench 18 is formed by etching in the order of SiN / SiO 2 / Si using the photoresist 16 as a mask. Next, as shown in FIG. 1D, a group III-V material is deposited so as to fill the trench 18 by a CVD method to form a group III-V metal film 20. In this way, the workpiece 100 is obtained.

被処理体100のシリコン窒化膜14の上に堆積したトレンチ以外の部分のIII−V族メタル膜20を除去するために、III−V族メタル膜用の化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研磨を行う。そうすると、シリコン窒化膜14がストッパーとなり、シリコン窒化膜14の表面で研磨を停止することができる。こうして、図2(E)に示すように、トレンチ以外の部分のIII−V族メタル膜20を除去することができる。   In order to remove the III-V group metal film 20 other than the trench deposited on the silicon nitride film 14 of the workpiece 100, a chemical mechanical polishing aqueous dispersion for the group III-V metal film is used. Perform chemical mechanical polishing. Then, the silicon nitride film 14 becomes a stopper, and polishing can be stopped on the surface of the silicon nitride film 14. In this way, as shown in FIG. 2E, the III-V group metal film 20 in portions other than the trench can be removed.

続いて、シリコン窒化膜14を除去するために、本実施の形態に係る化学機械研磨用水系分散体を用いて化学機械研磨を行う。そうすると、シリコン窒化膜14が優先的に除去されて、シリコン酸化膜12がストッパーとなり、シリコン酸化膜12の表面で研磨を停止することができる。こうして、図2(F)に示すように、シリコン窒化膜14が除去され、トレンチのIII−V族メタル膜20が凸部として残存した状態となる。   Subsequently, in order to remove the silicon nitride film 14, chemical mechanical polishing is performed using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present embodiment. Then, the silicon nitride film 14 is preferentially removed, and the silicon oxide film 12 becomes a stopper, and polishing can be stopped on the surface of the silicon oxide film 12. In this way, as shown in FIG. 2F, the silicon nitride film 14 is removed, and the III-V group metal film 20 in the trench remains as a convex portion.

最後に、機械的除去が優勢となるように組成を調整した化学機械研磨用水系分散体を用いることにより、比較的高圧となる凸部から優先的に研磨し平坦化を行うことができ、トレンチ部のIII−V族メタル膜20の厚さを制御しながら研磨除去する。こうして、図2(G)に示すようなソース・ドレインが得られる。   Finally, by using a chemical mechanical polishing aqueous dispersion whose composition is adjusted so that mechanical removal is dominant, it is possible to preferentially polish and planarize from a relatively high-pressure convex portion. The portion of the III-V group metal film 20 is polished and removed while controlling the thickness. Thus, a source / drain as shown in FIG. 2G is obtained.

上述の化学機械研磨では、例えば、図3に示すような化学機械研磨装置200を用いることができる。図3は、化学機械研磨装置200を模式的に示す斜視図である。スラリー供給ノズル42からスラリー44を供給し、かつ研磨布46が貼付されたターンテーブル48を回転させながら、半導体基板50を保持したキャリアーヘッド52を当接させるこ
とにより行う。なお、図3には、水供給ノズル54およびドレッサー56も併せて示してある。
In the chemical mechanical polishing described above, for example, a chemical mechanical polishing apparatus 200 as shown in FIG. 3 can be used. FIG. 3 is a perspective view schematically showing the chemical mechanical polishing apparatus 200. The slurry 44 is supplied from the slurry supply nozzle 42 and the carrier head 52 holding the semiconductor substrate 50 is brought into contact with the turntable 48 to which the polishing cloth 46 is attached while rotating. In FIG. 3, the water supply nozzle 54 and the dresser 56 are also shown.

キャリアーヘッド52の研磨荷重は、10〜1000hPaの範囲内で選択することができ、好ましくは30〜500hPaである。また、ターンテーブル48およびキャリアーヘッド52の回転数は10〜400rpmの範囲内で適宜選択することができ、好ましくは30〜150rpmである。スラリー供給ノズル42から供給されるスラリー44の流量は、10〜1,000cm/分の範囲内で選択することができ、好ましくは50〜400cm/分である。 The polishing load of the carrier head 52 can be selected within the range of 10 to 1000 hPa, and preferably 30 to 500 hPa. Moreover, the rotation speed of the turntable 48 and the carrier head 52 can be suitably selected within the range of 10 to 400 rpm, and preferably 30 to 150 rpm. Flow rate of the slurry 44 supplied from the slurry supply nozzle 42 may be selected within the range of 10~1,000cm 3 / min, preferably 50~400cm 3 / min.

この研磨工程では、市販の化学機械研磨装置を用いることができる。市販の化学機械研磨装置として、例えば、株式会社荏原製作所製、型式「EPO−112」、「EPO−222」;ラップマスターSFT社製、型式「LGP−510」、「LGP−552」;アプライドマテリアル社製、型式「Mirra」等が挙げられる。   In this polishing step, a commercially available chemical mechanical polishing apparatus can be used. As a commercially available chemical mechanical polishing apparatus, for example, “EPO-112”, “EPO-222” manufactured by Ebara Manufacturing Co., Ltd .; “LGP-510”, “LGP-552” manufactured by LAPMASTER SFT, Inc .; A model “Mirra”, etc., is available.

3.実施例
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。実施例、比較例中の「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準である。
3. Examples Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples. “Part” and “%” in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.

3.1.コロイダルシリカ粒子を含む水分散体の調製
3容量のテトラエトキシシランと1容量のエタノールとを混合して原料溶液を得た。反応槽にあらかじめエタノール、イオン交換水、およびアンモニアを混合した反応溶媒を仕込んだ。反応溶媒の温度を20℃に維持するように冷却しながら、反応溶媒9容量当たり1容量の原料溶液を反応槽に滴下して、コロイダルシリカのアルコール分散体を得た。
3.1. Preparation of aqueous dispersion containing colloidal silica particles 3 volumes of tetraethoxysilane and 1 volume of ethanol were mixed to obtain a raw material solution. A reaction solvent in which ethanol, ion-exchanged water, and ammonia were mixed in advance was charged into the reaction vessel. While cooling so as to maintain the temperature of the reaction solvent at 20 ° C., 1 volume of the raw material solution per 9 volumes of the reaction solvent was dropped into the reaction tank to obtain an alcohol dispersion of colloidal silica.

次いで、ロータリーエバポレーターを用い、得られたアルコール分散体の温度を80℃に維持しながらイオン交換水を添加しつつアルコールを除去する操作を数回繰り返した。この操作により、コロイダルシリカ粒子を含む水分散体を調製した。この水分散体の一部を取り出しイオン交換水で希釈したサンプルについて、動的光散乱式粒度分布測定装置(株式会社堀場製作所製、型式「LB550」)を用い、算術平均径を平均二次粒子径として測定したところ70nmであった。   Next, using a rotary evaporator, the operation of removing the alcohol while adding ion-exchanged water was repeated several times while maintaining the temperature of the obtained alcohol dispersion at 80 ° C. By this operation, an aqueous dispersion containing colloidal silica particles was prepared. A sample obtained by taking out a part of this aqueous dispersion and diluting with ion-exchanged water was measured using a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., model “LB550”), and the arithmetic average diameter was determined as the average secondary particle. It was 70 nm when measured as a diameter.

3.2.化学機械研磨用水系分散体の調製
イオン交換水50質量部、上記で得られたコロイダルシリカ粒子を含む水分散体をシリカに換算して1.5質量部、過硫酸アンモニウム4質量部、フルクトース0.1質量部を添加し、これらを15分間撹拌した。最後に、全成分の合計量が100質量部、表1に記載の所定のpHとなるように水酸化カリウム及びイオン交換水を加えた後、孔径1μmのフィルターで濾過することにより、化学機械研磨用水系分散体Aを得た。
3.2. Preparation of Chemical Mechanical Polishing Aqueous Dispersion 50 parts by mass of ion-exchanged water, 1.5 parts by mass of the aqueous dispersion containing the colloidal silica particles obtained above in terms of silica, 4 parts by mass of ammonium persulfate, 0. 1 part by weight was added and these were stirred for 15 minutes. Finally, after adding potassium hydroxide and ion-exchanged water so that the total amount of all components becomes 100 parts by mass and the predetermined pH shown in Table 1, chemical mechanical polishing is performed by filtering with a filter having a pore size of 1 μm. An aqueous dispersion A was obtained.

上記の過硫酸アンモニウムもしくはフルクトースに変えて表1に示す成分を添加して表1に示すpHに調整したこと以外は、上記の化学機械研磨用水系分散体Aの調製方法と同様にして化学機械研磨用水系分散体B〜Mを調製した。   The chemical mechanical polishing was carried out in the same manner as the preparation method of the chemical mechanical polishing aqueous dispersion A except that the components shown in Table 1 were added instead of ammonium persulfate or fructose and the pH was adjusted to that shown in Table 1. Aqueous dispersions B to M were prepared.

3.3.評価方法
3.3.1.ブランケットウエハの評価
化学機械研磨装置(ラップマスターSFT社製、型式「ラップマスターLGP−510」)に多孔質ポリウレタン製研磨パッド(ニッタ・ハース社製、品番「IC1000」)を装着し、化学機械研磨用水系分散体A〜Mのいずれか1種を供給しながら、直径3インチの単結晶InP基板またはSiN基板を被研磨体として、下記研磨条件にて2分間化学
機械研磨処理を行い、下記の手法によって研磨速度を評価した。その結果を表1に示す。
<研磨条件>
・研磨装置:ラップマスターSFT社製、型式「ラップマスターLGP−510」
・研磨パッド:ロデール・ニッタ株式会社製、「IC1000/K−Groove」
・化学機械研磨用水系分散体供給速度:100mL/分
・定盤回転数:90rpm
・研磨ヘッド回転数:90rpm
・研磨ヘッド押し付け圧:100hPa
3.3. Evaluation method 3.3.1. Blanket Wafer Evaluation A chemical mechanical polishing apparatus (Lap Master SFT, model “Lap Master LGP-510”) is equipped with a porous polyurethane polishing pad (Nita Haas, product number “IC1000”), and chemical mechanical polishing is performed. While supplying any one of the aqueous dispersions A to M, a chemical mechanical polishing treatment was performed for 2 minutes under the following polishing conditions using a single crystal InP substrate or SiN substrate having a diameter of 3 inches as an object to be polished. The polishing rate was evaluated by the method. The results are shown in Table 1.
<Polishing conditions>
Polishing apparatus: manufactured by Lapmaster SFT, model “Lapmaster LGP-510”
Polishing pad: Rodel Nitta Co., Ltd. “IC1000 / K-Groove”
・ Chemical mechanical polishing aqueous dispersion supply speed: 100 mL / min ・ Surface plate rotation speed: 90 rpm
・ Rotation speed of polishing head: 90 rpm
Polishing head pressing pressure: 100 hPa

<InP基板の研磨速度の評価>
精密天秤を用いて研磨処理後の単結晶InP基板の重量を測定し、化学機械研磨により減少した重量と比重から膜厚を計算し、それと研磨時間から研磨速度を算出した。評価基準は下記の通りであり、研磨速度と評価結果を表1に併せて示す。
・InP基板の研磨速度が10Å/分未満であった場合、良好であるとして「○」
・InP基板の研磨速度が10Å/分以上であった場合、不良であるとして「×」
<Evaluation of polishing rate of InP substrate>
The weight of the single crystal InP substrate after polishing treatment was measured using a precision balance, the film thickness was calculated from the weight and specific gravity decreased by chemical mechanical polishing, and the polishing rate was calculated from the polishing time. The evaluation criteria are as follows, and the polishing rate and evaluation results are also shown in Table 1.
・ If the polishing rate of the InP substrate is less than 10 Å / min, “Good”
・ If the polishing rate of the InP substrate is 10 Å / min or more, it is determined that the defect is “x”

<SiN基板の研磨速度の評価>
精密天秤を用いて研磨処理後の単結晶SiN基板の重量を測定し、化学機械研磨により減少した重量と比重から膜厚を計算し、それと研磨時間から研磨速度を算出した。評価基準は下記の通りであり、研磨速度と評価結果を表1に併せて示す。
・SiN基板の研磨速度が200Å/分以上であった場合、良好であるとして「○」
・SiN基板の研磨速度が200Å/分未満であった場合、不良であるとして「×」
<Evaluation of polishing rate of SiN substrate>
The weight of the single crystal SiN substrate after the polishing treatment was measured using a precision balance, the film thickness was calculated from the weight and specific gravity reduced by chemical mechanical polishing, and the polishing rate was calculated from the polishing time. The evaluation criteria are as follows, and the polishing rate and evaluation results are also shown in Table 1.
・ If the polishing rate of the SiN substrate is 200 Å / min or more, “Good”
・ If the polishing rate of the SiN substrate is less than 200 Å / min, it is determined that it is defective.

3.4.評価結果
実施例1〜7、比較例1〜6で使用した化学機械研磨用水系分散体の組成、および評価結果を下表1に示す。
3.4. Evaluation results The composition of the chemical mechanical polishing aqueous dispersions used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 and the evaluation results are shown in Table 1 below.

Figure 2016072582
Figure 2016072582

上表1からわかるように、実施例1〜7の化学機械研磨用水系分散体を用いた場合には、いずれも、InP膜の研磨において低い研磨速度が達成され、またInP膜のエッチン
グ溶解が低減されることがわかった。
As can be seen from Table 1 above, when the chemical mechanical polishing aqueous dispersions of Examples 1 to 7 were used, a low polishing rate was achieved in polishing the InP film, and the InP film was dissolved by etching. It was found that it was reduced.

比較例1〜6の化学機械研磨用水系分散体においては、十分なSiN研磨速度はあるものの、InP膜の研磨において研磨速度が高かった。   In the chemical mechanical polishing aqueous dispersions of Comparative Examples 1 to 6, although there was a sufficient SiN polishing rate, the polishing rate was high in polishing the InP film.

なお、本発明に係る化学機械研磨用水系分散体は、GaAs、GaN、InP、InGaAs、GaN、GaSb、InAs、InSb、AlN、AlGaN、InGaAs、InGaSb等のIII−V族材料およびGe、SiGe等のIV族材料を主な研磨対象とするが、Cu、Al、W、Ti、TiN、Ta、TaN、V、Mo、Ru、Zr、Mn、Ni、Fe、Ag、Mg、Mn、HfまたはSiの化合物からなる層、これらの元素または化合物からなる層を含む積層構造に対しても有効であると期待される。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to the present invention includes GaAs, GaN, InP, InGaAs, GaN, GaSb, InAs, InSb, AlN, AlGaN, InGaAs, InGaSb, and other III-V group materials, Ge, SiGe, etc. The group IV material is mainly polished, but Cu, Al, W, Ti, TiN, Ta, TaN, V, Mo, Ru, Zr, Mn, Ni, Fe, Ag, Mg, Mn, Hf or Si It is expected to be effective for a layer composed of the above compound and a laminated structure including a layer composed of these elements or compounds.

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を包含する。また本発明は、上記の実施形態で説明した構成の本質的でない部分を他の構成に置き換えた構成を包含する。さらに本発明は、上記の実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成をも包含する。さらに本発明は、上記の実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成をも包含する。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). The present invention also includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the above embodiment is replaced with another configuration. Furthermore, the present invention includes a configuration that achieves the same effects as the configuration described in the above embodiment or a configuration that can achieve the same object. Furthermore, the present invention includes a configuration obtained by adding a known technique to the configuration described in the above embodiment.

10…シリコン基板、12…シリコン酸化膜、14…シリコン窒化膜、16…フォトレジスト、18…トレンチ、20…III−V族メタル膜、42…スラリー供給ノズル、44…スラリー、46…研磨布、48…ターンテーブル、50…半導体基板、52…キャリアーヘッド、54…水供給ノズル、56…ドレッサー、100…被処理体、200…化学機械研磨装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate, 12 ... Silicon oxide film, 14 ... Silicon nitride film, 16 ... Photoresist, 18 ... Trench, 20 ... III-V group metal film, 42 ... Slurry supply nozzle, 44 ... Slurry, 46 ... Polishing cloth, DESCRIPTION OF SYMBOLS 48 ... Turntable, 50 ... Semiconductor substrate, 52 ... Carrier head, 54 ... Water supply nozzle, 56 ... Dresser, 100 ... To-be-processed object, 200 ... Chemical mechanical polishing apparatus

Claims (8)

III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨するための化学機械研磨用水系分散体であって、
(A)砥粒と、
(B)下記一般式(1)で示されるジオキシランと、
を含有することを特徴とする、化学機械研磨用水系分散体。
Figure 2016072582
(式(1)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。)
An aqueous dispersion for chemical mechanical polishing for polishing a surface to be polished having a III-V material or a IV material and SiN,
(A) abrasive grains;
(B) dioxirane represented by the following general formula (1);
An aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, comprising:
Figure 2016072582
(In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. Also, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)
前記(A)砥粒が、コロイダルシリカである、請求項1に記載の化学機械研磨用水系分散体。   2. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 1, wherein the abrasive grains (A) are colloidal silica. 3. 前記(A)砥粒の平均二次粒子径が、10nm以上150nm以下である、請求項1または請求項2に記載の化学機械研磨用水系分散体。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 1 or 2, wherein the average secondary particle size of the abrasive grains (A) is 10 nm or more and 150 nm or less. 前記(B)成分が、過酸化水素または下記一般式(2)で示される化合物と、下記一般式(3)で示される化合物との組合せにより生成された化合物である、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。
Figure 2016072582
(式(2)中、Zは、水素イオン、アンモニウムイオンまたは1価の金属イオンを表す。)
Figure 2016072582
(式(3)中、RおよびRはそれぞれ独立に、ヒドロキシ基もしくはカルボキシ基で置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を表す。また、RとRが結合して炭素数3〜8の環状構造を形成していてもよい。)
The component (B) is a compound formed by a combination of hydrogen peroxide or a compound represented by the following general formula (2) and a compound represented by the following general formula (3): 4. The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of 3 above.
Figure 2016072582
(In the formula (2), Z + represents a hydrogen ion, an ammonium ion or a monovalent metal ion.)
Figure 2016072582
(In Formula (3), R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group, which may be substituted with a hydroxy group or a carboxy group. In addition, R 1 and R 2 are bonded. And a cyclic structure having 3 to 8 carbon atoms may be formed.)
前記一般式(2)で示される化合物が、過硫酸アンモニウムである、請求項4に記載の化学機械研磨用水系分散体。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 4, wherein the compound represented by the general formula (2) is ammonium persulfate. 前記一般式(3)で示される化合物が、アセトンまたはフルクトースである、請求項4または請求項5に記載の化学機械研磨用水系分散体。   The chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to claim 4 or 5, wherein the compound represented by the general formula (3) is acetone or fructose. pHが5以上である、請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体。   The aqueous dispersion for chemical mechanical polishing according to any one of claims 1 to 6, wherein the pH is 5 or more. 請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の化学機械研磨用水系分散体を用いて、III−V族材料またはIV族材料とSiNとを有する被研磨面を研磨することを特徴とする、化学機械研磨方法。   A polishing surface having a group III-V material or a group IV material and SiN is polished using the chemical mechanical polishing aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 7. A chemical mechanical polishing method.
JP2014203746A 2014-10-02 2014-10-02 Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method Pending JP2016072582A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014203746A JP2016072582A (en) 2014-10-02 2014-10-02 Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014203746A JP2016072582A (en) 2014-10-02 2014-10-02 Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016072582A true JP2016072582A (en) 2016-05-09

Family

ID=55867396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014203746A Pending JP2016072582A (en) 2014-10-02 2014-10-02 Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016072582A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6023125B2 (en) Chemical mechanical polishing slurry composition and method for copper using it and through silicon via application
TWI542676B (en) CMP polishing solution and grinding method using the same
TWI452124B (en) Polishing liquid for CMP and grinding method using same
US20030143848A1 (en) Chemical mechanical polishing slurry and method for using same
WO2010067844A1 (en) Polishing solution for cmp and polishing method using the polishing solution
JP2001507739A (en) Composition for oxide CMP
US20080274620A1 (en) Chemical mechanical polishing agent kit and chemical mechanical polishing method using the same
JP2003124160A (en) Polishing composition and polishing method using it
TWI794163B (en) Polishing composition, polishing method, and manufacturing method of semiconductor substrate
JPH1121546A (en) Chemical/mechanical polishing slurry useful for copper substrate
JP2000160139A (en) Grinding composition and grinding method using the same
EP1851286A2 (en) Novel polishing slurries and abrasive-free solutions having a multifunctional activator
CN111378381A (en) Chemical mechanical polishing solution
US20080182413A1 (en) Selective chemistry for fixed abrasive cmp
TW201333128A (en) Chemical-mechanical polishing liquid
TWI510605B (en) Chemical mechanical polishing solution
JP4637398B2 (en) Polishing composition and polishing method using the same
JP6021584B2 (en) Method of polishing using an adjustable polishing compound
JP6015931B2 (en) Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method
JP4707864B2 (en) Polishing composition and polishing method using the same
JP2013038211A (en) Polishing liquid for cmp and polishing method using the same
JP2015074737A (en) Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing and chemical mechanical polishing method
KR100479804B1 (en) Slurry compositions for metal cmp
JP2016072582A (en) Chemical mechanical polishing aqueous dispersion and chemical mechanical polishing method
TW201610127A (en) Polishing liquid for cmp and polishing method using same