JP2022164423A - Polishing liquid composition for silicon oxide film - Google Patents

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哲史 山口
Tetsushi Yamaguchi
将来 井上
Masaki Inoue
初樹 杉原
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Abstract

To provide a polishing liquid composition for silicon oxide films which can improve the polishing rate of a convex portion of a silicon oxide film on a substrate surface (convex removable rate), a method for producing a semiconductor substrate using the same, and a method for polishing a substrate.SOLUTION: This invention relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films that contains cerium oxide particles (component A), a heterocyclic aromatic compound (component B), and a water-based medium. The component A has an oxygen storage content of 50 μmol/g or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、酸化セリウム粒子を含有する酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び基板の研磨方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films containing cerium oxide particles, a method for manufacturing a semiconductor substrate using the same, and a method for polishing a substrate.

ケミカルメカニカルポリッシング(CMP)技術とは、加工しようとする被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で研磨液をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面凹凸部分を化学的に反応させると共に機械的に除去して平坦化させる技術である。 A chemical mechanical polishing (CMP) technique is a technique in which the surface of a substrate to be polished and a polishing pad are brought into contact with each other, and a polishing liquid is supplied to the contact area between the substrate and the polishing pad. This is a technique for chemically reacting uneven portions on the surface of the substrate to be polished and mechanically removing and flattening the substrate by moving the substrate.

現在では、半導体素子の製造工程における、層間絶縁膜の平坦化、シャロートレンチ素子分離構造の形成、プラグ及び埋め込み金属配線の形成等を行う際には、このCMP技術が必須の技術となっている。近年、半導体素子の多層化、高精細化が飛躍的に進み、半導体素子の歩留まり及びスループット(収量)の更なる向上が要求されるようになってきている。それに伴い、CMP工程に関しても、研磨傷フリーで且つより高速な研磨が望まれるようになってきている。 At present, this CMP technology is essential for the planarization of interlayer insulating films, the formation of shallow trench isolation structures, the formation of plugs and embedded metal wiring, etc. in the manufacturing process of semiconductor devices. . 2. Description of the Related Art In recent years, the number of layers of semiconductor elements and the increase in definition thereof have progressed dramatically, and there has been a demand for further improvement in the yield and throughput of semiconductor elements. Accordingly, in the CMP process as well, scratch-free and faster polishing has been desired.

例えば、特許文献1には、湿式セリア粒子、官能化ヘテロ環、pH調節剤、及び水性単体を含み、pH約1~6のCMP用研磨液組成物が提案されている。同文献の請求項2~3等には、前記湿式セリア粒子が、三座(tridentate)ヒドロキシル基を含む表面を有し、2.0×10-5モル/m2以上の三座ヒドロキシル基の表面被覆率を有し、ラマンスペクトルが458cm-1におけるピーク及び583cm-1におけるピークを含み、前記458cm-1におけるピーク強度対583cm-1におけるピーク強度の比が100以下であることが記載されている。 For example, Patent Document 1 proposes a polishing liquid composition for CMP having a pH of about 1 to 6, containing wet ceria particles, a functionalized heterocycle, a pH adjusting agent, and an aqueous monomer. Claims 2 and 3, etc. of the same document state that the wet ceria particles have a surface containing tridentate hydroxyl groups, It has a surface coverage, a Raman spectrum includes a peak at 458 cm -1 and a peak at 583 cm -1 , and the ratio of the peak intensity at 458 cm -1 to the peak intensity at 583 cm -1 is 100 or less. there is

特表2018-512475号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-512475

近年の半導体分野においては高集積化が進んでおり、配線の複雑化や微細化が求められている。そのため、CMPでは、砥粒の粒径を小さくすることで欠陥の低減を図っているが、この場合、研磨速度が低下する問題があり、酸化珪素膜の研磨速度の向上が要求されている。
特に、3次元NAND型フラッシュメモリの層間絶縁膜のCMPによる平坦化工程においては、被研磨基板上に階段状にスタックされたフィルムのアレイ部とその周辺部とで酸化珪素膜の表面凹凸の段差が大きいため、CMPによる平坦化に時間がかかるという問題がある。例えば、参考文献International Conference on Planarization/CMP technology(ICPT), p106 (2016)には、図2に示されるようにCMP前にエキストラエッチング(extra-etching process)を行うことによって、凸部を微細化し、CMP効率を向上し、研磨時間を短縮する方法が提案されている。一方、記録容量の増大に伴い、アレイ部の厚みはさらに向上し、表面凹凸の段差がさらに大きくなる。したがって、このような微細な凸部を高速に除去することがより一層求められるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, the field of semiconductors has progressed toward higher integration, and wiring has been required to become more complicated and finer. Therefore, in CMP, the grain size of abrasive grains is reduced to reduce defects.
In particular, in the planarization process by CMP of the interlayer insulating film of the three-dimensional NAND type flash memory, there is a step difference in the surface unevenness of the silicon oxide film between the array portion of the film stacked stepwise on the substrate to be polished and its peripheral portion. is large, there is a problem that planarization by CMP takes a long time. For example, in the reference International Conference on Planarization/CMP technology (ICPT), p106 (2016), as shown in FIG. , methods have been proposed to improve CMP efficiency and reduce polishing time. On the other hand, as the recording capacity increases, the thickness of the array portion is further improved, and the unevenness of the surface is further increased. Therefore, it is becoming more and more demanded to remove such fine protrusions at high speed.

そこで、本開示は、基板表面の酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)を向上可能な酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び基板の研磨方法を提供する。 Accordingly, the present disclosure provides a polishing liquid composition for a silicon oxide film capable of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of silicon oxide film protrusions on a substrate surface, a method for manufacturing a semiconductor substrate using the same, and a method for polishing a substrate. I will provide a.

本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子(成分A)と、複素芳香族化合物(成分B)と、水系媒体とを含有し、成分Aの酸素貯蔵量が50μmol/g以上である、酸化珪素膜用研磨液組成物に関する。 In one aspect of the present disclosure, silicon oxide containing cerium oxide particles (component A), a heteroaromatic compound (component B), and an aqueous medium, wherein component A has an oxygen storage capacity of 50 μmol/g or more It relates to a film-polishing liquid composition.

本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法に関する。 In one aspect, the present disclosure includes a step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition of the present disclosure, wherein the film-to-be-polished is a silicon oxide film formed in the process of manufacturing a semiconductor substrate. Regarding the method.

本開示は、一態様において、本開示の記載の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。 The present disclosure, in one aspect, relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising polishing a film-to-be-polished using the polishing composition described in the present disclosure.

本開示によれば、一態様において、基板表面の酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)を向上可能な酸化珪素膜用研磨液組成物を提供できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a polishing liquid composition for a silicon oxide film that can improve the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions on the substrate surface.

図1は、評価用ウエハを説明するための概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an evaluation wafer. 図2は、3次元NAND型フラッシュメモリの層間絶縁膜のCMP前にエキストラエッチングすることを説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining extra etching before CMP of an interlayer insulating film of a three-dimensional NAND flash memory.

本開示は、一態様において、所定の酸素貯蔵量を有する酸化セリウム(以下、「セリア」ともいう)粒子と複素芳香族化合物とを組み合わせることで、基板表面の酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)、例えば、エキストラエッチング後の基板に存在する酸化珪素膜凸部の研磨速度を向上できるという知見に基づく。 In one aspect of the present disclosure, by combining cerium oxide (hereinafter also referred to as “ceria”) particles having a predetermined oxygen storage capacity and a heteroaromatic compound, the polishing rate of the silicon oxide film protrusions on the substrate surface ( It is based on the knowledge that the removal rate of protrusions), for example, the polishing rate of protrusions of a silicon oxide film existing on a substrate after extra etching can be improved.

すなわち、本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子(成分A)と、複素芳香族化合物(成分B)と、水系媒体とを含有し、成分Aの酸素貯蔵量が50μmol/g以上である、酸化珪素膜用研磨液組成物(以下、「本開示の研磨液組成物」ともいう)に関する。本開示の研磨液組成物によれば、基板表面の酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)を向上できる。 That is, in one aspect, the present disclosure contains cerium oxide particles (component A), a heteroaromatic compound (component B), and an aqueous medium, and the oxygen storage amount of component A is 50 μmol/g or more. The present invention relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films (hereinafter also referred to as "polishing liquid composition of the present disclosure"). According to the polishing composition of the present disclosure, it is possible to improve the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions on the substrate surface.

本開示の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
酸化珪素膜の研磨には、一般的に、セリア粒子が使用されている。通常、セリア粒子中のセリウムは4価であり、まれに酸素(O)が脱落して3価になる。セリア粒子中の3価のセリウムは、酸化珪素膜のSi-O結合を弱めて、酸化珪素膜が脆弱化し、研磨を促進させると考えられる。
本開示では、所定の酸素貯蔵量を有するセリア粒子(成分A)と複素芳香族化合物(成分B)とを併用することで、セリア粒子の酸化珪素膜への吸着を促進し、凸部でのセリア粒子の接触確率を向上するため、基板表面の酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)を向上できると考えられる。さらに、還元性を有する複素芳香族化合物においては、上記の作用に加え、セリア粒子の酸素脱落を促進し、酸化珪素膜の脆弱化を促進し、研磨速度がさらに促進すると考えられる。
但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
Although the details of the mechanism by which the effects of the present disclosure are manifested are not clear, it is speculated as follows.
Ceria particles are generally used for polishing a silicon oxide film. Normally, cerium in ceria particles is tetravalent, and in rare cases oxygen (O) is dropped to become trivalent. It is believed that the trivalent cerium in the ceria particles weakens the Si—O bond of the silicon oxide film, weakens the silicon oxide film, and promotes polishing.
In the present disclosure, by using ceria particles (component A) having a predetermined oxygen storage capacity and a heteroaromatic compound (component B) in combination, adsorption of the ceria particles to the silicon oxide film is promoted, and In order to improve the contact probability of the ceria particles, it is thought that the speed of polishing the convex portions of the silicon oxide film on the substrate surface (protrusion elimination speed) can be improved. Furthermore, in addition to the above effects, the reducing heteroaromatic compound is believed to promote the desorption of oxygen from the ceria particles, promote the weakening of the silicon oxide film, and further promote the polishing rate.
However, the present disclosure need not be construed as being limited to these mechanisms.

[被研磨膜]
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜の研磨に用いられる研磨液組成物(酸化珪素膜用研磨液組成物)であり、酸化珪素膜の研磨を必要とする工程に使用できる。例えば、本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、半導体基板の素子分離構造を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、層間絶縁膜を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、埋め込み金属配線を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、又は、埋め込みキャパシタを形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨に使用できる。また、本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、3次元NAND型フラッシュメモリ等の3次元半導体装置の製造に使用できる。
特に、本開示の研磨液組成物は、酸化珪素膜凸部を有する基板の研磨に好適に用いることができる。酸化珪素膜凸部とは、一又は複数の実施形態において、基板表面上の酸化珪素膜の凸部であり、例えば、幅10μm~500μm、高さ4μm~10μmの凸部が挙げられる。酸化珪素膜凸部は、一又は複数の実施形態において、3次元NAND型フラッシュメモリの層間絶縁膜のCMP前のエキストラエッチング(extra-etching process)によって形成されうる。酸化珪素膜凸部は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板表面上の酸化珪素膜凸部である。酸化珪素膜凸部を有する基板は、一又は複数の実施形態において、3次元NAND型フラッシュメモリの層間絶縁膜のCMP前にエキストラエッチングされた後の基板である。本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板を研磨するためのものである。
[Film to be Polished]
In one or more embodiments, the polishing liquid composition of the present disclosure is a polishing liquid composition (polishing liquid composition for silicon oxide film) used for polishing a silicon oxide film, and requires polishing of a silicon oxide film. It can be used in the process of For example, in one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure is used to polish a silicon oxide film in the step of forming an element isolation structure of a semiconductor substrate, It can be used for polishing a film, polishing a silicon oxide film in the process of forming an embedded metal wiring, or polishing a silicon oxide film in the process of forming an embedded capacitor. In addition, in one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure can be used for manufacturing a three-dimensional semiconductor device such as a three-dimensional NAND flash memory.
In particular, the polishing composition of the present disclosure can be suitably used for polishing a substrate having silicon oxide film protrusions. In one or a plurality of embodiments, the silicon oxide film protrusions are protrusions of the silicon oxide film on the substrate surface, and include, for example, protrusions having a width of 10 μm to 500 μm and a height of 4 μm to 10 μm. In one or more embodiments, the silicon oxide film protrusion can be formed by an extra-etching process before CMP of the interlayer insulating film of the three-dimensional NAND flash memory. In one or more embodiments, the silicon oxide film protrusions are silicon oxide film protrusions on the substrate surface after extra etching. In one or more embodiments, the substrate having silicon oxide film protrusions is a substrate after extra etching before CMP of the interlayer insulating film of the three-dimensional NAND flash memory. In one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure is for polishing a substrate after extra etching.

[酸化セリウム(セリア)粒子(成分A)]
本開示の研磨液組成物は、研磨砥粒としてセリア粒子(以下、単に「成分A」ともいう)を含有する。成分Aは、1種類でもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
[Cerium oxide (ceria) particles (component A)]
The polishing composition of the present disclosure contains ceria particles (hereinafter also simply referred to as “component A”) as abrasive grains. Component A may be of one type or a combination of two or more types.

成分Aは、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、酸素貯蔵能が高いことが好ましい。本開示において、酸素貯蔵能とは、セリウムイオンの酸化還元に伴い、酸素を吸放出する機能をいい、酸素貯蔵量の数値が大きいほど、酸素貯蔵能に優れ、酸化還元特性が高いと判断できる。成分Aの酸素貯蔵量は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、50μmol/g以上であって、75μmol/g以上が好ましく、100μmol/g以上がより好ましく、125μmol/g以上が更に好ましく、150μmol/g以上が更に好ましい。また、成分Aの酸素貯蔵量は、セリア粒子の長期安定性の観点から、500μmol/g以下が好ましく、300μmol/g以下がより好ましく、250μmol/g以下が更に好ましい。本開示において、酸素貯蔵量は、熱重量示差熱分析装置を用いて測定でき、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。成分Aの酸素貯蔵量は、セリア粒子の結晶性を制御することにより調整することができる。 Component A preferably has a high oxygen storage capacity from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. In the present disclosure, the oxygen storage capacity refers to the function of absorbing and releasing oxygen along with the oxidation-reduction of cerium ions, and it can be determined that the larger the value of the oxygen storage capacity, the better the oxygen storage capacity and the higher the oxidation-reduction characteristics. . The oxygen storage amount of component A is 50 μmol/g or more, preferably 75 μmol/g or more, more preferably 100 μmol/g or more, from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film convex portions. 125 μmol/g or more is more preferable, and 150 μmol/g or more is even more preferable. In addition, the oxygen storage amount of component A is preferably 500 μmol/g or less, more preferably 300 μmol/g or less, and even more preferably 250 μmol/g or less, from the viewpoint of long-term stability of the ceria particles. In the present disclosure, the oxygen storage amount can be measured using a thermogravimetric differential thermal analyzer, specifically by the method described in the Examples. The oxygen storage capacity of component A can be adjusted by controlling the crystallinity of the ceria particles.

成分Aの製造方法、形状、及び表面状態については特に限定されなくてもよい。成分Aとしては、例えば、コロイダルセリア、不定形セリア、セリアコートシリカ等が挙げられる。
コロイダルセリアは、例えば、特表2010-505735号公報の実施例1~4に記載の方法で、ビルドアッププロセスにより得ることができる。
不定形セリアとしては、例えば、粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアの一実施形態としては、例えば、炭酸セリウムや硝酸セリウムなどのセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる焼成粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアのその他の実施形態としては、例えば、無機酸や有機酸の存在下でセリア粒子を湿式粉砕することにより得られる単結晶粉砕セリアが挙げられる。湿式粉砕時に使用される無機酸としては、例えば硝酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、カルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、具体的には、酢酸、プロピオン酸、ピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びp-ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。湿式粉砕方法としては、例えば、遊星ビーズミル等による湿式粉砕が挙げられる。
セリアコートシリカとしては、例えば、特開2015-63451号公報の実施例1~14もしくは特開2013-119131号公報の実施例1~4に記載の方法で、シリカ粒子表面の少なくとも一部が粒状セリアで被覆された構造を有する複合粒子が挙げられ、該複合粒子は、例えば、シリカ粒子にセリアを沈着させることで得ることができる。
The manufacturing method, shape, and surface state of Component A are not particularly limited. Examples of component A include colloidal ceria, amorphous ceria, and ceria-coated silica.
Colloidal ceria can be obtained by a build-up process, for example, by the method described in Examples 1 to 4 of JP-A-2010-505735.
Examples of amorphous ceria include pulverized ceria. An embodiment of the pulverized ceria includes, for example, calcined and pulverized ceria obtained by calcining and pulverizing a cerium compound such as cerium carbonate or cerium nitrate. Other embodiments of ground ceria include, for example, single crystal ground ceria obtained by wet grinding ceria particles in the presence of an inorganic acid or an organic acid. Examples of inorganic acids used for wet pulverization include nitric acid, and examples of organic acids include organic acids having a carboxyl group, specifically acetic acid, propionic acid, picolinic acid, glutamic acid, and asparagine. At least one selected from acids, aminobenzoic acid and p-hydroxybenzoic acid can be used. Examples of wet pulverization methods include wet pulverization using a planetary bead mill or the like.
As ceria-coated silica, for example, at least a part of the silica particle surface is granular by the method described in Examples 1 to 14 of JP-A-2015-63451 or Examples 1-4 of JP-A-2013-119131. Composite particles having a structure coated with ceria can be mentioned, and the composite particles can be obtained, for example, by depositing ceria on silica particles.

成分Aの形状としては、例えば、略球状、多面体状、ラズベリー状が挙げられる。 Examples of the shape of component A include substantially spherical, polyhedral, and raspberry-like.

成分Aの平均一次粒子径は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、そして、研磨傷発生の抑制の観点から、300nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましく、45nm以下が更に好ましい。同様の観点から、成分Aの平均一次粒子径は、5nm以上300nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が更に好ましく、10nm以上45nm以下が更に好ましい。本開示において成分Aの平均一次粒子径は、BET(窒素吸着)法によって算出されるBET比表面積S(m2/g)を用いて算出される。BET比表面積は、実施例に記載の方法により測定できる。 The average primary particle size of component A is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film convex portions. It is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less, and even more preferably 45 nm or less. From the same viewpoint, the average primary particle size of component A is preferably 5 nm or more and 300 nm or less, more preferably 10 nm or more and 200 nm or less, still more preferably 10 nm or more and 100 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 45 nm or less. In the present disclosure, the average primary particle size of component A is calculated using the BET specific surface area S (m 2 /g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. The BET specific surface area can be measured by the method described in Examples.

本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、成分A、成分B及び水の合計含有量を100質量%とすると、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、0.2質量%以上が更に好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、0.4質量%以上が更に好ましく、そして、コスト低減の観点から、5質量%以下が好ましく、2.5質量%以下がより好ましく、1質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Aの含有量は、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上2.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以上1質量%以下が更に好ましい。成分Aが2種以上のセリア粒子の組合せである場合、成分Aの含有量はそれらの合計含有量をいう。 The content of Component A in the polishing liquid composition of the present disclosure is such that, when the total content of Component A, Component B, and water is 100% by mass, the rate of polishing the convex portions of the silicon oxide film (the rate of eliminating convex portions) is improved. From the viewpoint, it is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.3% by mass or more. 0.4% by mass or more is more preferable, and from the viewpoint of cost reduction, 5% by mass or less is preferable, 2.5% by mass or less is more preferable, and 1% by mass or less is even more preferable. From the same point of view, the content of component A in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more and 5% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or more and 2.5% by mass or less, 0.1% by mass or more and 1% by mass or less is more preferable. When component A is a combination of two or more types of ceria particles, the content of component A refers to their total content.

[複素芳香族化合物(成分B)]
本開示の研磨液組成物に含まれる複素芳香族化合物(以下、単に「成分B」ともいう)としては、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基、チオール基又はカルボキシル基で置換された含窒素複素芳香族化合物が挙げられ、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基又はチオール基で置換された含窒素複素芳香族化合物が好ましく、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香族化合物がより好ましい。成分Bは、1種でもよいし、2種以上の組合せでもよい。
[Heteroaromatic Compound (Component B)]
In one or a plurality of embodiments, the heteroaromatic compound contained in the polishing composition of the present disclosure (hereinafter also simply referred to as “component B”) has a polishing rate of silicon oxide film protrusions (protrusion elimination rate) From the viewpoint of improvement, nitrogen-containing heteroaromatic compounds in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, a thiol group, or a carboxyl group include nitrogen-containing heteroaromatic compounds in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group or a thiol group. Heteroaromatic compounds are preferred, and nitrogen-containing heteroaromatic compounds in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group are more preferred. Component B may be one type or a combination of two or more types.

成分Bとしては、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(以下、「成分B1」ともいう)、少なくとも1つの水素原子がチオール基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(以下、「成分B2」ともいう)、及び、少なくとも1つのカルボキシル基を有する含窒素複素芳香環骨格を含む化合物又はその塩(以下、「成分B3」ともいう)から選ばれる少なくとも1種が好ましく、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(成分B1)、及び、少なくとも1つの水素原子がチオール基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(成分B2)から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(成分B1)が更に好ましい。 Component B is an N-oxide compound containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group, from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions, or A salt thereof (hereinafter also referred to as "component B1"), an N-oxide compound containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a thiol group, or a salt thereof (hereinafter also referred to as "component B2" ), and a compound containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having at least one carboxyl group or a salt thereof (hereinafter also referred to as “component B3”), wherein at least one hydrogen atom is a hydroxyl group N-oxide compound or salt thereof (component B1) comprising a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton substituted with and N- At least one selected from oxide compounds or salts thereof (component B2) is more preferable, and an N-oxide compound or a salt thereof (component B1 ) is more preferred.

本開示において、N-オキシド化合物とは、一又は複数の実施形態において、N-オキシド基(N→O基)を有する化合物を示す。N-オキシド化合物は、N→O基を1又は2以上有することができ、入手容易性の点からは、N→O基の数は1つが好ましい。 In the present disclosure, an N-oxide compound refers, in one or more embodiments, to a compound having an N-oxide group (N→O group). The N-oxide compound can have one or more N→O groups, and one N→O group is preferred from the standpoint of availability.

<N-オキシド化合物(成分B1)>
本開示の研磨液組成物に含まれる成分Bは、一又は複数の実施形態において、含窒素複素芳香環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(成分B1)である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分B1は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
<N-oxide compound (component B1)>
Component B contained in the polishing composition of the present disclosure, in one or more embodiments, comprises a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom of the nitrogen-containing heteroaromatic ring is substituted with a hydroxyl group. - an oxide compound or a salt thereof (component B1). Examples of the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, ammonium salts and the like. Component B1 may be used singly or in combination of two or more.

本開示において、「少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香環骨格」とは、含窒素複素芳香環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された構造を示す。
本開示において、成分B1の含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも1つの窒素原子がN-オキシドを形成する。成分B1に含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は2環の縮合環が挙げられる。成分B1に含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、1~3個が挙げられ、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。
成分B1に含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンN-オキシド骨格、キノリンN-オキシド骨格等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。本開示において、ピリジンN-オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。キノリンN-オキシド骨格とは、キノリン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。
In the present disclosure, "a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group" refers to a structure in which at least one hydrogen atom of the nitrogen-containing heteroaromatic ring is substituted with a hydroxyl group.
In the present disclosure, at least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic skeleton of component B1 forms an N-oxide. In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component B1 includes a monocyclic or bicyclic condensed ring. In one or a plurality of embodiments, the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component B1 is 1 to 3, from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. Therefore, 1 or 2 is preferred, and 1 is more preferred.
In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component B1 includes at least one selected from a pyridine N-oxide skeleton, a quinoline N-oxide skeleton, and the like. In the present disclosure, the pyridine N-oxide skeleton indicates a structure in which the nitrogen atoms contained in the pyridine ring form an N-oxide. A quinoline N-oxide skeleton indicates a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.

成分B1としては、一又は複数の実施形態において、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、キノリン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらの中でも、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、成分B1としては、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシ基で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物又はその塩が好ましい。 As component B1, in one or more embodiments, an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom of the pyridine ring is substituted with a hydroxy group, a quinoline ring in which at least one hydrogen atom of the quinoline ring is substituted with a hydroxy group at least one selected from N-oxide compounds having a quinoline ring and salts thereof. Among these, N-oxide having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom of the pyridine ring is substituted with a hydroxy group, as the component B1, from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. A compound or a salt thereof is preferred.

成分B1としては、例えば、2-ヒドロキシピリジンN-オキシド及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種等が挙げられる。 Component B1 includes, for example, at least one selected from 2-hydroxypyridine N-oxide and salts thereof.

<N-オキシド化合物(成分B2)>
本開示の研磨液組成物に含まれる成分Bは、一又は複数の実施形態において、含窒素複素芳香環骨格の少なくとも1つの水素原子がチオール基で置換された含窒素複素芳香環骨格を含む、N-オキシド化合物又はその塩(成分B2)である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分B2は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
<N-oxide compound (component B2)>
Component B contained in the polishing composition of the present disclosure, in one or more embodiments, contains a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom of the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton is substituted with a thiol group. N-oxide compounds or salts thereof (component B2). Examples of the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, ammonium salts and the like. Component B2 may be used singly or in combination of two or more.

本開示において、「少なくとも1つの水素原子がチオール基で置換された含窒素複素芳香環骨格」とは、含窒素複素芳香環の少なくとも1つの水素原子がチオール基で置換された構造を示す。
本開示において、成分B2の含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも1つの窒素原子がN-オキシドを形成する。成分B2に含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は2環の縮合環が挙げられる。成分B2に含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、1~3個が挙げられ、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。
成分B2に含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンN-オキシド骨格、キノリンN-オキシド骨格等から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。本開示において、ピリジンN-オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。キノリンN-オキシド骨格とは、キノリン環に含まれる窒素原子がN-オキシドを形成している構成を示す。
In the present disclosure, "a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a thiol group" refers to a structure in which at least one hydrogen atom of the nitrogen-containing heteroaromatic ring is substituted with a thiol group.
In the present disclosure, at least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic skeleton of component B2 forms an N-oxide. Nitrogen-containing heteroaromatic rings contained in component B2 include, in one or more embodiments, monocyclic or bicyclic condensed rings. In one or a plurality of embodiments, the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component B2 is 1 to 3, from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions. Therefore, 1 or 2 is preferred, and 1 is more preferred.
In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component B2 includes at least one selected from a pyridine N-oxide skeleton, a quinoline N-oxide skeleton, and the like. In the present disclosure, the pyridine N-oxide skeleton indicates a structure in which the nitrogen atoms contained in the pyridine ring form an N-oxide. A quinoline N-oxide skeleton indicates a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.

成分B2としては、一又は複数の実施形態において、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がチオール基(-SH)で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、キノリン環の少なくとも1つの水素原子がチオール基(-SH)で置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。これらの中でも、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、成分B2としては、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がチオール基(-SH)で置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物又はその塩が好ましい。 As component B2, in one or more embodiments, an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom on the pyridine ring is substituted with a thiol group (—SH), at least one hydrogen atom on the quinoline ring is At least one selected from N-oxide compounds having a quinoline ring substituted with a thiol group (-SH) and salts thereof. Among these, a pyridine ring in which at least one hydrogen atom of the pyridine ring is substituted with a thiol group (—SH) is used as the component B2 from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. or salts thereof are preferred.

成分B2としては、例えば、2-メルカプトピリジンN-オキシド又はその塩等が挙げられる。 Component B2 includes, for example, 2-mercaptopyridine N-oxide or a salt thereof.

<含窒素複素芳香環化合物(成分B3)>
本開示の研磨液組成物に含まれる成分Bは、一又は複数の実施形態において、少なくとも1つの水素原子がカルボキシル基に置換された含窒素複素芳香環骨格を含む化合物又はその塩(成分B3)である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、エタノールアミン塩等の有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分B3は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
<Nitrogen-Containing Heteroaromatic Ring Compound (Component B3)>
Component B contained in the polishing composition of the present disclosure is, in one or more embodiments, a compound or a salt thereof containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton in which at least one hydrogen atom is substituted with a carboxyl group (component B3) is. Examples of the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts such as ethanolamine salts, and ammonium salts. Component B3 may be used singly or in combination of two or more.

成分B3に含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は2環の縮合環が挙げられる。成分B3に含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、1~3個が挙げられ、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、1又は2個が好ましく、1個がより好ましい。
成分B3に含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジン骨格が挙げられる。
Nitrogen-containing heteroaromatic rings contained in component B3 include, in one or more embodiments, monocyclic or bicyclic condensed rings. In one or more embodiments, the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component B3 is 1 to 3, from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions. Therefore, 1 or 2 is preferred, and 1 is more preferred.
In one or more embodiments, the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component B3 includes a pyridine skeleton.

成分B3としては、ピリジン環に少なくとも1つのカルボキシル基を有する化合物又はその塩が好ましく、例えば、ピコリン酸、ピコリン酸N-オキシド、ニコチン酸、イソニコチン酸等が挙げられる。 Component B3 is preferably a compound having at least one carboxyl group on the pyridine ring or a salt thereof, such as picolinic acid, picolinic acid N-oxide, nicotinic acid, and isonicotinic acid.

成分Bは、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、成分Bの10ppm水溶液をサイクリックボルタンメトリー(Ag/AgCl電極基準、25℃)で測定したときの還元電位が0.45V以上となる化合物であることが好ましい。前記還元電位は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、0.45V以上が好ましく、0.50V以上がより好ましく、0.55V以上が更に好ましく、0.60V以上が更に好ましく、0.65V以上が更に好ましく、0.70V以上が更に好ましく、0.75V以上が更に好ましく、0.80V以上が更に好ましく、0.85V以上が更に好ましく、そして、0.95V以下が好ましく、0.90V以下がより好ましい。還元電位は、実施例に記載の方法により測定できる。 Component B has a reduction potential when a 10 ppm aqueous solution of Component B is measured by cyclic voltammetry (Ag/AgCl electrode standard, 25° C.) from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of silicon oxide film convex portions. A compound having a voltage of 0.45 V or more is preferable. The reduction potential is preferably 0.45 V or higher, more preferably 0.50 V or higher, still more preferably 0.55 V or higher, and 0.60 V from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film convex portion. more preferably 0.65 V or more, more preferably 0.70 V or more, still more preferably 0.75 V or more, still more preferably 0.80 V or more, still more preferably 0.85 V or more, and 0.95 V The following is preferable, and 0.90 V or less is more preferable. The reduction potential can be measured by the method described in Examples.

本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、一又は複数の実施形態において、成分A、成分B、及び水系媒体の合計含有量を100質量%とすると、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.005質量%以上がより好ましく、そして、セリア粒子の分散性確保の観点から、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましく、0.05質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Bの含有量は、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.5質量%以下がより好ましく、0.005質量%以上0.1質量%以下が更に好ましく、0.005質量%以上0.05質量%以下が更に好ましい。成分Bが2種以上の組合せである場合、成分Bの含有量はそれらの合計の含有量をいう。 In one or more embodiments, the content of Component B in the polishing composition of the present disclosure is From the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed), it is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, and from the viewpoint of ensuring the dispersibility of the ceria particles, it is preferably 1% by mass or less. , is more preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, and even more preferably 0.05% by mass or less. From the same viewpoint, the content of component B in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or more and 0.5% by mass or less, 0.005% by mass or more and 0.1% by mass or less is more preferable, and 0.005% by mass or more and 0.05% by mass or less is even more preferable. When component B is a combination of two or more, the content of component B refers to the total content thereof.

本開示の研磨液組成物中における成分Aと成分Bとの質量比A/B(成分Aの含有量/成分Bの含有量)は、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、1以上がより好ましく、5以上が更に好ましく、10以上が更に好ましく、20以上が更に好ましく、26以上が更に好ましく、32以上が更に好ましく、そして、100以下が好ましく、50以下がより好ましく、40以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中における質量比A/Bは、1以上100以下が好ましく、5以上50以下がより好ましく、10以上40以下が更に好ましい。 In one or more embodiments, the mass ratio A/B (content of component A/content of component B) between component A and component B in the polishing composition of the present disclosure is From the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed), it is more preferably 1 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, still more preferably 20 or more, still more preferably 26 or more, further preferably 32 or more, and , is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, and even more preferably 40 or less. From the same viewpoint, the mass ratio A/B in the polishing composition of the present disclosure is preferably 1 or more and 100 or less, more preferably 5 or more and 50 or less, and even more preferably 10 or more and 40 or less.

[水系媒体]
本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、95質量%以上が好ましく、98質量%以上がより好ましく、実質的に100質量%が更に好ましい。被研磨基板の表面清浄性の観点から、水系媒体としては、水が好ましく、イオン交換水及び超純水がより好ましく、超純水が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分A、成分B、及び必要に応じて配合される後述する任意成分を除いた残余とすることができる。
[Aqueous medium]
The aqueous medium contained in the polishing composition of the present disclosure includes water such as distilled water, ion-exchanged water, pure water and ultrapure water, or a mixed solvent of water and a solvent. Examples of the solvent include water-miscible solvents (for example, alcohol such as ethanol). When the aqueous medium is a mixed solvent of water and a solvent, the ratio of water to the entire mixed medium may not be particularly limited as long as the effects of the present disclosure are not hindered. , is preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, and even more preferably substantially 100% by mass. From the viewpoint of surface cleanliness of the substrate to be polished, the aqueous medium is preferably water, more preferably ion-exchanged water or ultrapure water, and still more preferably ultrapure water. The content of the aqueous medium in the polishing composition of the present disclosure can be the balance after removing component A, component B, and optional components described later that are blended as necessary.

[式(I)で表される化合物(成分C)]
本開示の研磨液組成物は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上の観点から、下記式(I)で表される化合物(以下、単に「成分C」ともいう)をさらに含有することができる。成分Cは、1種であってもよいし、2種以上の組合せであってもよい。
[Compound represented by formula (I) (component C)]
The polishing composition of the present disclosure is a compound represented by the following formula (I) (hereinafter also simply referred to as “component C”) from the viewpoint of further improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of silicon oxide film protrusions. ) can be further included. Component C may be one type or a combination of two or more types.

Figure 2022164423000001
Figure 2022164423000001

前記式(I)中、R1及びR2は同一又は異なって、ヒドロキシル基又はその塩を示し、R3は、H、-NH2、-NHCH3、-NC26、-N+(CH33、アルキル基、フェニル基、シチジン基、グアニジノ基又はアルキルグアニジノ基を示し、Xは、結合手又は炭素数1以上12以下のアルキレン基を示し、nは0又は1を示す。 In formula (I), R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydroxyl group or a salt thereof, and R 3 is H, —NH 2 , —NHCH 3 , —NC 2 H 6 , —N + ( CH 3 ) 3 represents an alkyl group, a phenyl group, a cytidine group, a guanidino group or an alkylguanidino group, X represents a bond or an alkylene group having from 1 to 12 carbon atoms, and n represents 0 or 1.

式(I)において、R1及びR2はそれぞれ、研磨液組成物への溶解性の観点から、ヒドロキシル基が好ましい。
3は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上の観点から、H、-NH2、-N+(CH33、アルキル基、フェニル基、シチジン基、又はアルキルグアニジノ基が好ましく、アルキルグアニジノ基又はフェニル基がより好ましく、アルキルグアニジノ基が更に好ましい。アルキル基としては、研磨液組成物への溶解性の観点から、炭素数1以上12以下のアルキル基が好ましく、炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましく、炭素数4のアルキル基(ブチル基)が更に好ましい。アルキルグアニジノ基としては、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上の観点から、炭素数2以上12以下のアルキルグアニジノ基がより好ましく、炭素数2以上4以下のアルキルグアニジノ基が更に好ましく、メチルグアニジノ基が更に好ましく、1-メチルグアニジノ基が更に好ましい。
Xは、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上の観点から、炭素数1以上12以下のアルキレン基が好ましく、炭素数1以上10以下のアルキレン基がより好ましく、炭素数1以上8以下のアルキレン基が更に好ましく、炭素数1以上6以下のアルキレン基が更に好ましく、炭素数1以上4以下のアルキレン基が好ましく、炭素数2又は3のアルキレン基が更に好ましく、炭素数2のアルキレン基(エチレン基)が好ましい。
nは、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上の観点から、1が好ましい。
In formula (I), each of R 1 and R 2 is preferably a hydroxyl group from the viewpoint of solubility in the polishing composition.
R 3 is H, —NH 2 , —N + (CH 3 ) 3 , alkyl group, phenyl group, cytidine group, or An alkylguanidino group is preferred, an alkylguanidino group or a phenyl group is more preferred, and an alkylguanidino group is even more preferred. From the viewpoint of solubility in the polishing composition, the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 4 carbon atoms (butyl group) is more preferred. The alkylguanidino group is more preferably an alkylguanidino group having 2 or more and 12 or less carbon atoms, and more preferably an alkylguanidino group having 2 or more and 4 or less carbon atoms, from the viewpoint of further improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions. is more preferred, a methylguanidino group is more preferred, and a 1-methylguanidino group is even more preferred.
X is preferably an alkylene group having 1 or more and 12 or less carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 or more and 10 or less carbon atoms, from the viewpoint of further improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. An alkylene group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is preferable, and an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms is more preferable. An alkylene group of number 2 (ethylene group) is preferred.
n is preferably 1 from the viewpoint of further improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions.

成分Cとしては、例えば、クレアチノールホスファート、O-ホスホリルエタノールアミン、ホスホコリンクロリドナトリウム水和物、ブチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、シチジン5-リン酸等が挙げられる。これらのなかでも、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)のさらなる向上及び入手性の観点から、成分Cは、クレアチノールホスファート、フェニルホスホン酸及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Component C includes, for example, creatinol phosphate, O-phosphorylethanolamine, phosphocholine chloride sodium hydrate, butylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, cytidine 5-phosphate and the like. Among these, component C is at least one selected from creatinol phosphate, phenylphosphonic acid and salts thereof, from the viewpoint of further improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of silicon oxide film protrusions (protrusion elimination rate) and availability. Seeds are preferred.

本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.0015質量%以上、更に好ましくは0.002質量%以上である。そして、セリア粒子の分散性確保の観点から、1質量%以下が好ましく、0.1質量%以下がより好ましく、0.05質量%以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物中の成分Cの含有量は、0.001質量%以上1質量%以下が好ましく、0.0015質量%以上0.1質量%以下がより好ましく、0.002質量%以上0.05質量%以下が更に好ましい。成分Cが2種以上の組合せである場合、成分Cの含有量はそれらの合計の含有量をいう。 The content of component C in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.0015, from the viewpoint of improving the polishing rate (protrusion elimination rate) of the silicon oxide film protrusions. It is at least 0.002% by mass, more preferably at least 0.002% by mass. From the viewpoint of ensuring the dispersibility of the ceria particles, it is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and even more preferably 0.05% by mass or less. From the same viewpoint, the content of component C in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more and 1% by mass or less, more preferably 0.0015% by mass or more and 0.1% by mass or less, 0.002% by mass or more and 0.05% by mass or less is more preferable. When component C is a combination of two or more, the content of component C refers to the total content thereof.

[その他の成分]
本開示の研磨液組成物は、本開示の効果が損なわれない範囲で、その他の成分をさらに配合してなるものであってもよい。その他の成分としては、例えば、pH調整剤、界面活性剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、防腐剤、塩基性物質、研磨速度向上剤、カウンターイオン等が挙げられる。本開示の研磨液組成物がその他の成分をさらに含有する場合、本開示の研磨液組成物中のその他の成分の含有量は、研磨速度向上の観点から、0.001質量%以上が好ましく、0.0025質量%以上がより好ましく、0.01質量%以上が更に好ましく、そして、1質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。
[Other ingredients]
The polishing composition of the present disclosure may further contain other components as long as the effects of the present disclosure are not impaired. Other components include, for example, pH adjusters, surfactants, thickeners, dispersants, rust inhibitors, preservatives, basic substances, polishing speed improvers, counterions and the like. When the polishing composition of the present disclosure further contains other components, the content of the other components in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more from the viewpoint of improving the polishing rate. 0.0025% by mass or more is more preferable, 0.01% by mass or more is still more preferable, and 1% by mass or less is preferable, 0.5% by mass or less is more preferable, and 0.1% by mass or less is even more preferable.

[研磨液組成物]
本開示の研磨液組成物は、例えば、成分A、成分B及び水系媒体、並びに、所望により上述した任意成分(成分C、その他の成分)を公知の方法で配合する工程を含む製造方法によって製造できる。例えば、本開示の研磨液組成物は、少なくとも成分A、成分B及び水系媒体を配合してなるものとすることができる。成分Aが複数種類のセリア粒子の組合せである場合、成分Aは、複数種類のセリア粒子をそれぞれ配合することにより得ることができる。成分Bが複数種類の複素芳香族化合物の組合せである場合、成分Bは、複数種類の複素芳香族化合物をそれぞれ配合することにより得ることができる。本開示において「配合する」とは、成分A、成分B及び水系媒体、並びに必要に応じて上述した任意成分(成分C、その他の成分)を同時に又は順に混合することを含む。混合する順序は特に限定されない。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。本開示の研磨液組成物の製造方法における各成分の配合量は、上述した本開示の研磨液組成物中の各成分の含有量と同じとすることができる。
[Polishing liquid composition]
The polishing composition of the present disclosure is manufactured by a manufacturing method including, for example, a step of blending component A, component B, an aqueous medium, and optionally the above optional components (component C and other components) by a known method. can. For example, the polishing composition of the present disclosure can be made by blending at least component A, component B and an aqueous medium. When component A is a combination of multiple types of ceria particles, component A can be obtained by blending multiple types of ceria particles. When component B is a combination of multiple types of heteroaromatic compounds, component B can be obtained by blending multiple types of heteroaromatic compounds. In the present disclosure, "blending" includes mixing component A, component B, an aqueous medium, and optionally the above optional components (component C and other components) simultaneously or in order. The order of mixing is not particularly limited. The blending can be performed using a mixer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, and a wet ball mill. The blending amount of each component in the method for producing the polishing composition of the present disclosure can be the same as the content of each component in the polishing composition of the present disclosure described above.

本開示の研磨液組成物の実施形態は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される、いわゆる1液型であってもよいし、使用時に混合される、いわゆる2液型であってもよい。2液型の研磨液組成物としては、例えば、成分Aを含む第1液と、成分Bを含む第2液とから構成され、使用時に第1液と第2液とが混合されるものが挙げられる。第1液と第2液との混合は、研磨対象の表面への供給前に行われてもよいし、これらは別々に供給されて被研磨基板の表面上で混合されてもよい。第1液及び第2液はそれぞれ必要に応じて上述した任意成分を含有することができる。 Embodiments of the polishing composition of the present disclosure may be a so-called one-component type in which all components are premixed and supplied to the market, or a so-called two-component type in which they are mixed at the time of use. There may be. The two-part polishing composition is composed of, for example, a first liquid containing a component A and a second liquid containing a component B, and the first liquid and the second liquid are mixed at the time of use. mentioned. The first liquid and the second liquid may be mixed before being supplied to the surface to be polished, or they may be separately supplied and mixed on the surface of the substrate to be polished. The first liquid and the second liquid can each contain the optional components described above as necessary.

本開示の研磨液組成物のpHは、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)向上の観点から、3.5以上が好ましく、4以上がより好ましく、4.5以上が更に好ましく、そして、9以下が好ましく、8.5以下がより好ましく、8以下が更に好ましく、8未満が更に好ましく、7以下が更に好ましく、6以下が更に好ましい。同様の観点から、本開示の研磨液組成物のpHは、3.5以上9以下が好ましく、4以上8.5以下がより好ましく、4.5以上8以下が更に好ましく、4.5以上8未満が更に好ましく、4.5以上7以下が更に好ましく、4.5以上6以下が更に好ましい。本開示において、研磨液組成物のpHは、25℃における値であって、pHメータを用いて測定でき、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。 The pH of the polishing composition of the present disclosure is preferably 3.5 or higher, more preferably 4 or higher, and even more preferably 4.5 or higher, from the viewpoint of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film convex portions. , and preferably 9 or less, more preferably 8.5 or less, still more preferably 8 or less, still more preferably less than 8, still more preferably 7 or less, and even more preferably 6 or less. From the same viewpoint, the pH of the polishing composition of the present disclosure is preferably 3.5 to 9, more preferably 4 to 8.5, even more preferably 4.5 to 8, and 4.5 to 8. Less than is more preferable, 4.5 or more and 7 or less is still more preferable, and 4.5 or more and 6 or less is still more preferable. In the present disclosure, the pH of the polishing composition is a value at 25° C. and can be measured using a pH meter, specifically by the method described in Examples.

本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、研磨時、すなわち、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点での前記各成分の含有量をいう。本開示の研磨液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存および供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを低くできる点で好ましい。そしてこの濃縮液は、必要に応じて水で適宜希釈して研磨工程で使用することができる。希釈割合としては5~100倍が好ましい。 In the present disclosure, "the content of each component in the polishing composition" refers to the content of each component at the time of polishing, that is, when the polishing composition is started to be used for polishing. The polishing composition of the present disclosure may be stored and supplied in a concentrated state to the extent that its stability is not impaired. In this case, it is preferable in that manufacturing and transportation costs can be reduced. This concentrated solution can be diluted with water as necessary and used in the polishing process. The dilution ratio is preferably 5 to 100 times.

[研磨液キット]
本開示は、その他の態様において、本開示の研磨液組成物を製造するためのキット(以下、「本開示の研磨液キット」ともいう)に関する。
本開示の研磨液キットとしては、例えば、成分A及び水系媒体を含む研磨砥粒分散液と、成分Bを含む添加剤水溶液と、を相互に混合されない状態で含む、研磨液キット(2液型研磨液組成物)が挙げられる。前記研磨砥粒分散液と前記添加剤水溶液とは、使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される。前記研磨砥粒分散液に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記添加剤水溶液には、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の一部が含まれていてもよい。前記研磨砥粒分散液及び前記添加剤水溶液にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分(成分C、その他の成分)が含まれていてもよい。
本開示の研磨液キットによれば、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)を向上可能な研磨液組成物を得ることができる。
[Polishing liquid kit]
In another aspect, the present disclosure relates to a kit for producing the polishing composition of the present disclosure (hereinafter also referred to as "polishing liquid kit of the present disclosure").
As the polishing liquid kit of the present disclosure, for example, a polishing liquid kit (two-liquid type polishing liquid composition). The abrasive grain dispersion and the additive aqueous solution are mixed at the time of use and diluted with an aqueous medium as necessary. The aqueous medium contained in the abrasive grain dispersion may be the total amount or a part of the aqueous medium used for preparing the polishing composition. The aqueous additive solution may contain a part of the aqueous medium used for preparing the polishing composition. The abrasive grain dispersion and the additive aqueous solution may each contain optional components (component C and other components) as required.
According to the polishing liquid kit of the present disclosure, it is possible to obtain a polishing liquid composition capable of improving the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions.

[研磨方法]
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法(以下、本開示の研磨方法ともいう)に関する。被研磨膜としては、上述した本開示の研磨液組成物における被研磨膜が挙げられる。例えば、本開示の研磨方法における被研磨膜は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板表面上の酸化珪素膜凸部である。本開示の研磨方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む。被研磨基板は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板であり、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜凸部を有する基板である。本開示の研磨方法を使用することにより、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)の向上が可能であるため、品質が向上した半導体基板の生産性を向上できるという効果が奏されうる。本開示の研磨方法における研磨の方法及び条件は、後述する本開示の半導体基板の製造方法と同じようにすることができる。
[Polishing method]
In one aspect, the present disclosure includes a step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition of the present disclosure, wherein the film-to-be-polished is a silicon oxide film formed in the process of manufacturing a semiconductor substrate. The present invention relates to a method (hereinafter also referred to as a polishing method of the present disclosure). Examples of the film to be polished include the film to be polished in the above-described polishing composition of the present disclosure. For example, in one or more embodiments, the film to be polished in the polishing method of the present disclosure is a silicon oxide film protrusion on the substrate surface after extra etching. The polishing method of the present disclosure, in one or more embodiments, includes the step of polishing a substrate to be polished using the polishing liquid composition of the present disclosure. In one or more embodiments, the substrate to be polished is a substrate after extra etching, and in one or more embodiments, it is a substrate having silicon oxide film protrusions. By using the polishing method of the present disclosure, it is possible to improve the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions, so that it is possible to improve the productivity of semiconductor substrates with improved quality. sell. The polishing method and conditions in the polishing method of the present disclosure can be the same as those of the semiconductor substrate manufacturing method of the present disclosure, which will be described later.

[半導体基板の製造方法]
本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程(研磨工程)を含む、半導体基板の製造方法(以下、「本開示の半導体基板の製造方法」ともいう)に関する。被研磨膜としては、上述した本開示の研磨液組成物における被研磨膜が挙げられる。例えば、本開示の半導体基板の製造方法における被研磨膜は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板表面上の酸化珪素膜凸部である。本開示の半導体基板の製造方法は、一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨基板を研磨する工程を含む。被研磨基板は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の基板であり、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜凸部を有する基板である。本開示の半導体基板の製造方法によれば、酸化珪素膜凸部の研磨速度(凸部解消速度)の向上が可能であるため、品質が向上した半導体基板を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
[Method for manufacturing semiconductor substrate]
In one aspect of the present disclosure, a method for manufacturing a semiconductor substrate (hereinafter referred to as "method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure") includes a step of polishing a film to be polished using a polishing composition of the present disclosure (polishing step). Also called). Examples of the film to be polished include the film to be polished in the above-described polishing composition of the present disclosure. For example, in one or a plurality of embodiments, the film to be polished in the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure is a silicon oxide film protrusion on the substrate surface after extra etching. In one or more embodiments, the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure includes the step of polishing a substrate to be polished using the polishing liquid composition of the present disclosure. In one or more embodiments, the substrate to be polished is a substrate after extra etching, and in one or more embodiments, it is a substrate having silicon oxide film protrusions. According to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure, it is possible to improve the polishing speed (protrusion elimination speed) of the silicon oxide film protrusions, so that it is possible to efficiently manufacture semiconductor substrates with improved quality. sell.

本開示の半導体基板の製造方法の具体例としては、まず、シリコン基板上に、二酸化シリコン膜、次いで、当該二酸化シリコン層上に窒化珪素(Si34)膜を交互に積層する。その後、ポリシリコンによるチャネル形成、積層膜のトリミング、電荷トラップ層形成、タングステン(W)ゲートを形成し、アレイを形成する。その後、アレイ上に二酸化シリコン層をCVD法(化学気相成長法)等にて積層する。このようにして形成された酸化珪素膜は、アレイ部と周辺部では大きな段差を有する。次いで、CMPにより、アレイ部の酸化珪素膜を、周辺部と同じ高さになるまで研磨する。図2に示されるようにCMP前にエキストラエッチング(extra-etching process)を行うことによって、凸部を微細化し、CMP効率を向上し、研磨時間を短縮する方法が提案されている。
本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、エキストラエッチング後の酸化珪素膜凸部を有する基板の研磨に好適に用いることができる。酸化珪素膜凸部とは、一又は複数の実施形態において、基板表面上の酸化珪素膜の凸部であり、例えば、幅10μm~500μm、高さ4μm~10μmの凸部が挙げられる。
As a specific example of the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure, first, a silicon dioxide film is alternately laminated on a silicon substrate, and then a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film is laminated on the silicon dioxide layer. After that, a polysilicon channel is formed, a laminated film is trimmed, a charge trap layer is formed, a tungsten (W) gate is formed, and an array is formed. Thereafter, a silicon dioxide layer is deposited on the array by CVD (chemical vapor deposition) or the like. The silicon oxide film thus formed has a large step between the array portion and the peripheral portion. Then, by CMP, the silicon oxide film in the array portion is polished until it becomes the same height as the peripheral portion. As shown in FIG. 2, a method has been proposed in which an extra-etching process is performed before CMP to make the protrusions finer, improve the CMP efficiency, and shorten the polishing time.
In one or more embodiments, the polishing composition of the present disclosure can be suitably used for polishing a substrate having silicon oxide film protrusions after extra etching. In one or a plurality of embodiments, the silicon oxide film protrusions are protrusions of the silicon oxide film on the substrate surface, and include, for example, protrusions having a width of 10 μm to 500 μm and a height of 4 μm to 10 μm.

CMPによる研磨では、被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で、本開示の研磨液組成物をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面の凹凸部分を平坦化させる。 In CMP polishing, the substrate to be polished and the polishing pad are relatively moved while the polishing liquid composition of the present disclosure is supplied to the contact portion of the substrate in contact with the polishing pad. to flatten the irregularities on the surface of the substrate to be polished.

前記研磨工程において、研磨パッドの回転数は、例えば、30~200rpm/分、被研磨基板の回転数は、例えば、30~200rpm/分、研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、例えば、20~500g重/cm2、研磨液組成物の供給速度は、例えば、10~500mL/分以下に設定できる。研磨液組成物が2液型研磨液組成物の場合、第1液及び第2液のそれぞれの供給速度(又は供給量)を調整することで、被研磨膜の研磨速度を調整できる。 In the polishing step, the number of revolutions of the polishing pad is, for example, 30 to 200 rpm/min, the number of revolutions of the substrate to be polished is, for example, 30 to 200 rpm/min, and the polishing load set to the polishing apparatus equipped with the polishing pad is , for example, 20 to 500 g weight/cm 2 , and the supply rate of the polishing composition can be set, for example, to 10 to 500 mL/min or less. When the polishing liquid composition is a two-component polishing liquid composition, the polishing rate of the film-to-be-polished can be adjusted by adjusting the supply speed (or supply amount) of each of the first liquid and the second liquid.

前記研磨工程において、被研磨膜(酸化珪素膜)の研磨速度は、生産性向上の観点から、50nm/分以上が好ましく、80nm/分以上がより好ましく、90nm/分以上が更に好ましい。 In the polishing step, the polishing rate of the film to be polished (silicon oxide film) is preferably 50 nm/min or more, more preferably 80 nm/min or more, and even more preferably 90 nm/min or more, from the viewpoint of improving productivity.

以下、実施例により本開示を説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES The present disclosure will be described below with reference to Examples, but the present disclosure is not limited thereto.

1.各パラメータの測定方法
(1)研磨液組成物のpH
研磨液組成物の25℃におけるpH値は、pHメータ(東亜電波工業社製、「HM-30G」)を用いて測定した値であり、pHメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して1分後の数値である。
1. Measurement method of each parameter (1) pH of polishing composition
The pH value of the polishing composition at 25° C. is a value measured using a pH meter (“HM-30G” manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.). It is the number after minutes.

(2)セリア粒子(成分A)の平均一次粒径
セリア粒子(成分A)の平均一次粒径(nm)は、下記BET(窒素吸着)法によって得られる比表面積S(m2/g)を用い、セリア粒子の真密度を7.2g/cm3として算出した。
( 2 ) Average Primary Particle Size of Ceria Particles (Component A) was used, and the true density of the ceria particles was calculated as 7.2 g/cm 3 .

(3)セリア粒子(成分A)のBET比表面積
比表面積は、セリア分散液を120℃で3時間熱風乾燥した後、メノウ乳鉢で細かく粉砕しサンプルを得た。測定直前に120℃の雰囲気下で15分間乾燥した後、比表面積測定装置(マイクロメリティック自動比表面積測定装置「フローソーブIII2305」、島津製作所製)を用いて窒素吸着法(BET法)により測定した。
(3) BET Specific Surface Area of Ceria Particles (Component A) The specific surface area was obtained by drying a ceria dispersion liquid with hot air at 120° C. for 3 hours and then pulverizing it finely with an agate mortar. After drying for 15 minutes in an atmosphere of 120 ° C. immediately before the measurement, it was measured by the nitrogen adsorption method (BET method) using a specific surface area measuring device (Micromeritic automatic specific surface area measuring device "Flowsorb III 2305", manufactured by Shimadzu Corporation). .

(4)セリア粒子の酸素貯蔵量
セリア粒子の酸素貯蔵量は、熱重量示差熱分析装置(Thermo plus TG8110、Rigaku製)により、下記に示す方法により測定した。
セリア分散液を600℃で3時間熱風乾燥した後、メノウ乳鉢で細かく粉砕した。その後、セリア粒子をPtパンに入れ、装置にセットした。窒素:水素=1:1のガスを装置内に充填し、室温から800℃まで昇温し、セリア粒子の還元を実施した。800℃に保持したまま、系内を窒素置換し、30分保持した。次いで、酸素:窒素=1:9のガスにてセリア粒子を酸化させた。この際にセリア粒子が吸収する酸素量を用い、酸素貯蔵量(μmol/g)を算出した。
(4) Oxygen Storage Amount of Ceria Particles The oxygen storage amount of ceria particles was measured by the following method using a thermogravimetric differential thermal analyzer (Thermo plus TG8110, manufactured by Rigaku).
The ceria dispersion was dried with hot air at 600° C. for 3 hours and then finely pulverized in an agate mortar. After that, the ceria particles were placed in a Pt pan and set in the apparatus. A gas of nitrogen:hydrogen=1:1 was filled in the apparatus, and the temperature was raised from room temperature to 800° C. to reduce the ceria particles. While maintaining the temperature at 800° C., the inside of the system was replaced with nitrogen and maintained for 30 minutes. Next, the ceria particles were oxidized with a gas of oxygen:nitrogen=1:9. At this time, the amount of oxygen absorbed by the ceria particles was used to calculate the oxygen storage amount (μmol/g).

(5)還元電位
1)支持電解質として用いる硫酸ナトリウム水溶液が0.1mol/Lになるよう超純水にて調製し、窒素置換を3時間以上行う。
2)ガラスバイアル(20mL)に硫酸ナトリウム水溶液を9.9mL秤量する。
3)ガラス状カーボン(グラッシーカーボン)作用電極の表面を、1μm研磨用ダイヤモンド及びダイヤモンド研磨用パッド(何れもビー・エー・エス社製)を用い、電極を垂直に押し当て、8の字を描くように十分研磨をする。続いて、0.05μmのアルミナ及びアルミナ研磨用パッド(何れもビー・エー・エス社製)を用い、電極表面が鏡面になるまで8の字を描くように十分研磨をする。その後、電極表面を超純水で洗浄し乾燥させる。
4)ガラス状カーボン電極、銀/塩化銀参照電極、白金カウンター電極をALS電気化学アナライザー(モデル611D)に接続し、硫酸ナトリウム水溶液に浸漬させて3極式電気化学セルを組み立てる。
5)サイクリックボルタンメトリー変数を高電位1V、低電位1V、スキャン速度0.1V/s、スィープセグメント5wに設定し、電位-電流データポイントをモニターに表示する。
6)ガラスバイアル内にテフロン(登録商標)チューブを通し窒素置換を十分に行った後、支持電解質のみで測定を行う。このとき、窒素置換が不十分であると、溶存酸素由来のピークが検出される。
7)測定サンプル(添加剤:1000ppm)を超純水にて調製し、窒素置換を十分に行った後、該測定サンプル0.1mLをガラスバイアル内の硫酸ナトリウム水溶液9.9mLに添加し、添加剤の10ppm水溶液を得た。
8)Open Circuit Potentialを測定し、サイクリックボルタンメトリー変数の初期電位に設定し、測定を行う。このとき、溶存酸素由来のピークが検出されていないことを確認し、測定サンプル由来のサイクリックボルタモグラムから酸化還元電位を確認する。
(5) Reduction potential 1) An aqueous sodium sulfate solution used as a supporting electrolyte is prepared with ultrapure water so as to have a concentration of 0.1 mol/L, and nitrogen substitution is performed for 3 hours or more.
2) 9.9 mL of sodium sulfate aqueous solution is weighed into a glass vial (20 mL).
3) The surface of the glassy carbon (glassy carbon) working electrode is pressed vertically using a 1 μm polishing diamond and a diamond polishing pad (both manufactured by BAS) to draw a figure 8. Polish enough to Subsequently, using 0.05 μm alumina and an alumina polishing pad (both manufactured by BAS), the electrode surface is sufficiently polished in a figure-of-eight pattern until it becomes a mirror surface. Thereafter, the electrode surface is washed with ultrapure water and dried.
4) Connect a glassy carbon electrode, a silver/silver chloride reference electrode, and a platinum counter electrode to an ALS electrochemical analyzer (model 611D) and immerse in an aqueous sodium sulfate solution to assemble a 3-electrode electrochemical cell.
5) Set the cyclic voltammetry variables to 1 V high, 1 V low, 0.1 V/s scan rate, 5 w sweep segments, and display the potential-current data points on the monitor.
6) After a Teflon (registered trademark) tube is passed through the glass vial and the glass vial is sufficiently purged with nitrogen, the measurement is performed only with the supporting electrolyte. At this time, if the nitrogen substitution is insufficient, a peak derived from dissolved oxygen is detected.
7) A measurement sample (additive: 1000 ppm) was prepared with ultrapure water, and after sufficient nitrogen substitution, 0.1 mL of the measurement sample was added to 9.9 mL of an aqueous sodium sulfate solution in a glass vial, and added. A 10 ppm aqueous solution of the agent was obtained.
8) Measure the Open Circuit Potential and set it to the initial potential of the cyclic voltammetry variable and take the measurement. At this time, it is confirmed that no peak derived from dissolved oxygen is detected, and the oxidation-reduction potential is confirmed from the cyclic voltammogram derived from the measurement sample.

2.研磨液組成物の調製(実施例1~12及び比較例1~2)
(実施例1~9、12及び比較例1~2)
セリア粒子(表1及び表3に示す成分A)、複素芳香族化合物(表2及び表3に示す成分B)及び水を混合して実施例1~9、12及び比較例1~2の研磨液組成物を得た。各研磨液組成物中の各成分の含有量は、表3に示すとおりである。水の含有量は、成分Aと成分Bとを除いた残余である。
(実施例10~11)
セリア粒子(表1及び表3に示す成分A)、複素芳香族化合物(表2及び表3に示す成分B)、化合物(表3に示す成分C)及び水を混合して実施例10~11の研磨液組成物を得た。各研磨液組成物中の各成分の含有量は、表3に示すとおりである。水の含有量は、成分Aと成分Bと成分Cとを除いた残余である。
実施例1~12及び比較例1~2の研磨液組成物のpHは5であった。pH調整はアンモニアもしくは硝酸を用いて実施した。
2. Preparation of polishing composition (Examples 1-12 and Comparative Examples 1-2)
(Examples 1-9, 12 and Comparative Examples 1-2)
Ceria particles (component A shown in Tables 1 and 3), heteroaromatic compounds (component B shown in Tables 2 and 3) and water were mixed to polish Examples 1 to 9, 12 and Comparative Examples 1 and 2. A liquid composition was obtained. The content of each component in each polishing composition is as shown in Table 3. The content of water is the remainder after component A and component B are removed.
(Examples 10-11)
Ceria particles (Component A shown in Tables 1 and 3), heteroaromatic compounds (Component B shown in Tables 2 and 3), compounds (Component C shown in Table 3), and water were mixed to form Examples 10 and 11. was obtained. The content of each component in each polishing composition is as shown in Table 3. The content of water is the remainder after component A, component B and component C are removed.
The pH of the polishing compositions of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-2 was 5. pH adjustments were performed using ammonia or nitric acid.

実施例1~12及び比較例1~2の研磨液組成物の調製に用いた成分A、成分B及び(成分C)の詳細は表1、表2及び下記に示すとおりである。
(成分B)
B1:2-ヒドロキシピリジンN-オキシド(東京化成工業株式会社製)
B2:2-メルカプトピリジンN-オキシド(東京化成工業株式会社製)
B3:ピコリン酸(東京化成工業株式会社製)
(成分C)
C1:クレアチノールホスファート(東京化成工業社製)[式(I)中、R1:OH、R2:OH、R3:1-メチルグアニジノ基、X:エチレン基、n:1である。]
C2:フェニルホスホン酸(東京化成工業社製)[式(I)中、R1:OH、R2:OH、R3:フェニル基、X:結合手、n:0である。]
Details of Component A, Component B and (Component C) used in the preparation of the polishing compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Tables 1 and 2 and below.
(Component B)
B1: 2-hydroxypyridine N-oxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
B2: 2-mercaptopyridine N-oxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
B3: picolinic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
(Component C)
C1: creatinol phosphate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) [In formula (I), R 1 : OH, R 2 : OH, R 3 : 1-methylguanidino group, X: ethylene group, n: 1. ]
C2: Phenylphosphonic acid (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) [In formula (I), R 1 : OH, R 2 : OH, R 3 : phenyl group, X: bond, n: 0. ]

Figure 2022164423000002
Figure 2022164423000002

Figure 2022164423000003
Figure 2022164423000003

3.研磨液組成物(実施例1~12及び比較例1~2)の評価
[評価用サンプル]
評価用サンプルとして、図1に示すウエハ(直径200mm)を使用した。この評価用サンプルは、シリコン基板上に膜厚6μmの酸化珪素膜が形成された後、ドライエッチングによって、図1に示すように、格子状の凹凸部が形成されている。凹部は、縦20mm×横20mm×深さ4μmの大きさである。酸化珪素膜はP-TEOSにより形成されている。この評価用サンプルは、エキストラエッチング後の酸化珪素膜凸部を有する基板のモデル基板である。
3. Evaluation of Polishing Liquid Compositions (Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2) [Evaluation Sample]
A wafer (200 mm in diameter) shown in FIG. 1 was used as an evaluation sample. In this evaluation sample, after forming a silicon oxide film with a thickness of 6 μm on a silicon substrate, dry etching is performed to form a grid-like uneven portion as shown in FIG. The recess has a size of 20 mm long×20 mm wide×4 μm deep. The silicon oxide film is made of P-TEOS. This evaluation sample is a model substrate of a substrate having silicon oxide film protrusions after extra etching.

[研磨条件]
研磨装置:片面研磨機[荏原製作所製、FREX-200]
研磨パッド:硬質ウレタンパッド「IC-1000/Suba400」[ニッタ・ハース社製]
定盤回転数:100rpm
ヘッド回転数:107rpm
研磨荷重:280hPa
研磨液供給量:200mL/分
研磨時間:1分間
[Polishing conditions]
Polishing device: Single-sided polishing machine [FREX-200, manufactured by Ebara Corporation]
Polishing pad: Hard urethane pad "IC-1000/Suba400" [manufactured by Nitta Haas]
Surface plate rotation speed: 100 rpm
Head rotation speed: 107 rpm
Polishing load: 280hPa
Amount of polishing liquid supplied: 200 mL/min Polishing time: 1 minute

[凸部解消速度]
実施例1~12及び比較例1~2の各研磨液組成物を用いて、上記研磨条件で評価用サンプルを研磨した。
研磨前後の配線幅500umの凸部の酸化ケイ素膜の膜厚をASET-F5X(KLA製)を用い測定した。凸部解消速度は下記式により求め、比較例1の研磨速度を100としたときの結果を表3に示した。
凸部解消速度=[研磨前の凸部の酸化ケイ素膜厚(Å)-研磨後の凸部の酸化ケイ素膜厚(Å)]/研磨時間(分)
[Protrusion elimination speed]
Using each of the polishing liquid compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 and 2, samples for evaluation were polished under the above polishing conditions.
Before and after polishing, the film thickness of the silicon oxide film on the convex portion with a wiring width of 500 μm was measured using ASET-F5X (manufactured by KLA). The convex elimination speed was determined by the following formula, and Table 3 shows the results when the polishing speed of Comparative Example 1 was set to 100.
Protrusion elimination rate = [silicon oxide film thickness on protruding part before polishing (Å) - silicon oxide film thickness on protruding part after polishing (Å)]/polishing time (min)

Figure 2022164423000004
Figure 2022164423000004

表3に示されるように、酸素貯蔵量が50μmol/g以上の酸化セリウム粒子と複素芳香族化合物とを併用した実施例1~12は、酸素貯蔵量が50μmol/g未満の酸化セリウム粒子を用いた比較例1に比べて凸部解消速度が向上していた。なお、酸素貯蔵量が50μmol/g以上の酸化セリウム粒子を用いたが、複素芳香族化合物を用いなかった比較例2は研磨が進行しなかった。 As shown in Table 3, Examples 1 to 12 in which cerium oxide particles having an oxygen storage amount of 50 μmol/g or more and a heteroaromatic compound were used in combination used cerium oxide particles having an oxygen storage amount of less than 50 μmol/g. Compared to Comparative Example 1, which was used, the convex elimination speed was improved. In Comparative Example 2, in which cerium oxide particles having an oxygen storage amount of 50 μmol/g or more were used, but no heteroaromatic compound was used, polishing did not progress.

本開示の研磨液組成物は、高密度化又は高集積化用の半導体基板の製造方法において有用である。 The polishing composition of the present disclosure is useful in methods of manufacturing semiconductor substrates for high density or high integration.

Claims (12)

酸化セリウム粒子(成分A)と、複素芳香族化合物(成分B)と、水系媒体とを含有し、
成分Aの酸素貯蔵量が50μmol/g以上である、酸化珪素膜用研磨液組成物。
Containing cerium oxide particles (component A), a heteroaromatic compound (component B), and an aqueous medium,
A polishing liquid composition for silicon oxide films, wherein component A has an oxygen storage amount of 50 μmol/g or more.
成分Aの酸素貯蔵量が100μmol/g以上である、請求項1に記載の研磨液組成物。 2. The polishing composition according to claim 1, wherein component A has an oxygen storage capacity of 100 [mu]mol/g or more. 成分Bは、成分Bの10ppm水溶液をサイクリックボルタンメトリー(Ag/AgCl電極基準、25℃)で測定したときの還元電位が0.45V以上となる化合物である、請求項1又は2に記載の研磨液組成物。 3. The polishing according to claim 1, wherein component B is a compound having a reduction potential of 0.45 V or more when a 10 ppm aqueous solution of component B is measured by cyclic voltammetry (Ag/AgCl electrode standard, 25° C.). liquid composition. 成分Bは、少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基で置換された含窒素複素芳香族化合物である、請求項1から3のいずれかに記載の研磨液組成物。 4. The polishing composition according to any one of claims 1 to 3, wherein component B is a nitrogen-containing heteroaromatic compound in which at least one hydrogen atom is substituted with a hydroxyl group. 成分Bは、ピリジン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたピリジン環を有するN-オキシド化合物、キノリン環の少なくとも1つの水素原子がヒドロキシル基に置換されたキノリン環を有するN-オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項1から4のいずれかに記載の研磨液組成物。 Component B is an N-oxide compound having a pyridine ring in which at least one hydrogen atom on the pyridine ring is substituted with a hydroxyl group, or an N-oxide having a quinoline ring in which at least one hydrogen atom on the quinoline ring is substituted with a hydroxyl group. The polishing composition according to any one of claims 1 to 4, which is at least one selected from compounds and salts thereof. 成分Bは、2-ヒドロキシピリジンN-オキシド及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項1から5のいずれかに記載の研磨液組成物。 6. The polishing composition according to any one of claims 1 to 5, wherein component B is at least one selected from 2-hydroxypyridine N-oxide and salts thereof. 下記式(I)で表される化合物(成分C)をさらに含有する、請求項1から6いずれかに記載の研磨液組成物。
Figure 2022164423000005
前記式(I)中、R1及びR2は同一又は異なって、ヒドロキシル基又はその塩を示し、R3は、H、-NH2、-NHCH3、-NC26、-N+(CH33、アルキル基、フェニル基、シチジン基、グアニジノ基又はアルキルグアニジノ基を示し、Xは、結合手又は炭素数1以上12以下のアルキレン基を示し、nは0又は1を示す。
7. The polishing composition according to any one of claims 1 to 6, further comprising a compound (component C) represented by formula (I) below.
Figure 2022164423000005
In formula (I), R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydroxyl group or a salt thereof, and R 3 is H, —NH 2 , —NHCH 3 , —NC 2 H 6 , —N + ( CH 3 ) 3 represents an alkyl group, a phenyl group, a cytidine group, a guanidino group or an alkylguanidino group, X represents a bond or an alkylene group having from 1 to 12 carbon atoms, and n represents 0 or 1.
成分Cはクレアチノールホスファート、フェニルホスホン酸及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項7に記載の研磨液組成物。 8. The polishing composition according to claim 7, wherein component C is at least one selected from creatinol phosphate, phenylphosphonic acid and salts thereof. エキストラエッチング後の基板を研磨するための、請求項1から8のいずれかに記載の研磨液組成物。 9. The polishing composition according to any one of claims 1 to 8, for polishing a substrate after extra etching. 請求項1から9のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法。 10. Polishing, comprising the step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the film-to-be-polished is a silicon oxide film formed in the process of manufacturing a semiconductor substrate. Method. 請求項1から9のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising the step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition according to any one of claims 1 to 9. 前記被研磨膜は、エキストラエッチング後の基板表面上の酸化珪素膜凸部である、請求項10又は11に記載の方法。 12. The method according to claim 10, wherein said film to be polished is a silicon oxide film protrusion on the substrate surface after extra etching.
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