JP5403909B2 - Polishing liquid composition - Google Patents

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本発明は、半導体装置の製造過程で行なわれる化学的機械的研磨(CMP)等において用いられる研磨液組成物に関する。また、上記研磨液組成物を用いた研磨方法および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a polishing liquid composition used in chemical mechanical polishing (CMP) or the like performed in the manufacturing process of a semiconductor device. The present invention also relates to a polishing method using the polishing composition and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置の高集積化にともない、例えば、メモリデバイス等の半導体装置の記憶容量は飛躍的に増大している。半導体装置の高集積化の実現には素子の微細化が必須である。素子の微細化の実現には、半導体装置の製造過程における研磨工程において、研磨工程を経て得られる表面(以下「研磨表面」と呼ぶ場合もある。)の平坦性を向上させることが必要不可欠である。   Along with the high integration of semiconductor devices, for example, the storage capacity of semiconductor devices such as memory devices has increased dramatically. Miniaturization of elements is indispensable for realizing high integration of semiconductor devices. In order to realize miniaturization of elements, it is indispensable to improve the flatness of the surface obtained through the polishing step (hereinafter sometimes referred to as “polishing surface”) in the polishing step in the manufacturing process of the semiconductor device. is there.

半導体装置を構成する酸化膜(例えば、酸化ケイ素膜)等を研磨するために用いられる研磨液組成物としては、例えば、砥粒と水溶性有機化合物とを含有する水系スラリー(例えば、特許文献1参照)、砥粒とキレート剤とを含有する水系スラリー(例えば、特許文献2参照)、砥粒と特定のアミノカルボン酸とを含有する水系スラリー(例えば、特許文献3参照)が知られている。   As a polishing liquid composition used for polishing an oxide film (for example, a silicon oxide film) or the like constituting a semiconductor device, for example, an aqueous slurry containing abrasive grains and a water-soluble organic compound (for example, Patent Document 1). Reference), aqueous slurry containing abrasive grains and a chelating agent (see, for example, Patent Document 2), and aqueous slurry containing abrasive grains and a specific aminocarboxylic acid (see, for example, Patent Document 3) are known. .

これらの水系スラリーに含まれる砥粒としては、例えばセリウムとジルコニウムとを含む複合酸化物粒子が用いられる(例えば、特許文献4および5参照)。上記特許文献4に記載された複合酸化物粒子では、原料となるセリウムの化合物(例えば、CeCl3)中のセリウムの酸化数は3であり、ジルコニウムの化合物(ZrOCl2)中のジルコニウムの酸化数は4である。上記複合酸化物粒子は下記のようにして調整される。 As abrasive grains contained in these aqueous slurries, for example, composite oxide particles containing cerium and zirconium are used (see, for example, Patent Documents 4 and 5). In the composite oxide particles described in Patent Document 4, the oxidation number of cerium in a cerium compound (for example, CeCl 3 ) as a raw material is 3, and the oxidation number of zirconium in a zirconium compound (ZrOCl 2 ). Is 4. The composite oxide particles are prepared as follows.

水溶液中で、セリウムの化合物およびジルコニウムの化合物と、アンモニアとを反応せしめて、セリウムとジルコニウムを含む非水溶性化合物を生成し、次いで、酸化処理、ろ過、および遠心分離を経て共沈物を得る。この共沈物を超純水などにより繰り返し洗浄した後、乾燥し、次いで、雰囲気温度が300℃以上のオーブン内で熱処理することにより、複合酸化物粒子が得られる。   In aqueous solution, cerium compound and zirconium compound are reacted with ammonia to produce a water-insoluble compound containing cerium and zirconium, and then a coprecipitate is obtained through oxidation treatment, filtration, and centrifugation. . The coprecipitate is repeatedly washed with ultrapure water or the like, dried, and then heat-treated in an oven having an atmospheric temperature of 300 ° C. or higher, whereby composite oxide particles are obtained.

一方、特許文献5に記載の研磨液組成物は、焼成工程を経ること無しに製造された複合酸化物粒子を含んでいる。特許文献5には、この研磨液組成物について、表面精度の高い表面を形成でき、複合酸化物粒子の粒子径が小さいにもかかわらず研磨速度が大きく、かつ、スクラッチ等の損傷の発生を抑制できると記載されている。この複合酸化物粒子の原料であるセリウムの化合物中のセリウムの酸化数は3または4であり、ジルコニウムの化合物中のジルコニウムの酸化数は4である。
WO99/43761 WO01/80296 特開2006−156825号公報 特開2001−348563号公報 特許第3782771号公報
On the other hand, the polishing liquid composition described in Patent Document 5 includes composite oxide particles produced without going through a firing step. Patent Document 5 discloses that this polishing composition can form a surface with high surface accuracy, has a high polishing rate despite the small particle size of the composite oxide particles, and suppresses the occurrence of damage such as scratches. It is stated that it can be done. The oxidation number of cerium in the compound of cerium that is the raw material of the composite oxide particles is 3 or 4, and the oxidation number of zirconium in the compound of zirconium is 4.
WO99 / 43761 WO01 / 80296 JP 2006-156825 A JP 2001-348563 A Japanese Patent No. 3782771

しかし、これらの研磨液組成物を用いた研磨では、研磨液組成物が水溶性有機化合物、キレート剤又はアミノカルボン酸を含むことで表面平坦性は向上するものの、研磨速度が十分に確保できなかった。   However, in polishing using these polishing liquid compositions, the polishing liquid composition contains a water-soluble organic compound, a chelating agent or an aminocarboxylic acid, so that the surface flatness is improved, but the polishing speed cannot be sufficiently secured. It was.

そこで、本発明では、短時間の研磨で高い表面平坦性を有する研磨表面を形成可能とする研磨液組成物、およびこれを用いた研磨方法、半導体装置の製造方法を提供する。   Therefore, the present invention provides a polishing composition capable of forming a polishing surface having high surface flatness by short-time polishing, a polishing method using the same, and a method for manufacturing a semiconductor device.

本発明の研磨液組成物は、セリウムとジルコニウムとを含む複合酸化物粒子と、分散剤と、水溶性有機化合物と、水系媒体とを含む研磨液組成物であって、CuKα1線(λ=0.154050nm)を照射することにより得られる前記複合酸化物粒子の粉末X線回折スペクトル中に、回折角2θ(θはブラック角)領域28.61〜29.67°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、回折角2θ領域33.14〜34.53°内に頂点があるピーク(第2ピーク)、回折角2θ領域47.57〜49.63°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および回折角2θ領域56.45〜58.91°内に頂点があるピーク(第4ピーク)、が各々存在し、前記第1ピークの半値幅が0.8°以下であり、前記粉末X線回折スペクトル中に、酸化セリウムに由来するピークa1、酸化ジルコニウムに由来するピークa2のうちの少なくとも1つのピークが存在する場合、前記ピークa1、a2の頂点の高さが第1ピークの頂点の高さの6.0%以下である。ただし、前記ピークa1の頂点は、回折角2θ領域28.40〜28.59°に存在し、前記ピークa2の頂点は、回折角2θ領域29.69〜31.60°に存在する。 The polishing liquid composition of the present invention is a polishing liquid composition containing composite oxide particles containing cerium and zirconium, a dispersant, a water-soluble organic compound, and an aqueous medium, and includes a CuKα1 line (λ = 0). In the powder X-ray diffraction spectrum of the composite oxide particles obtained by irradiating with .. 154,050 nm), a peak having a peak within the diffraction angle 2θ (θ is the black angle) region 28.61 to 29.67 ° 1 peak), a peak with a peak in the diffraction angle 2θ region 33.14 to 34.53 ° (second peak), a peak with a peak in the diffraction angle 2θ region 47.57 to 49.63 ° (third peak) ), And a peak (fourth peak) having a peak within a diffraction angle 2θ region of 56.5 to 58.91 °, and the half-width of the first peak is 0.8 ° or less, and the powder In the X-ray diffraction spectrum, Peak a 1 derived from beam, if at least one peak of the peak a 2 derived from the zirconium oxide is present, the height of the apex of the peak a 1, a 2 of the height of the apex of the first peak It is 6.0% or less. However, the apex of the peak a 1 exists in a diffraction angle 2θ region of 28.40 to 28.59 °, and the apex of the peak a 2 exists in a diffraction angle 2θ region of 29.69 to 31.60 °.

また、本発明の研磨液組成物は、セリウムとジルコニウムとを含む複合酸化物粒子と、分散剤と、水溶性有機化合物と、水系媒体とを含む研磨液組成物であって、前記複合酸化物粒子は、酸化数が4のセリウムの化合物と酸化数が4のジルコニウムの化合物とを含む溶液と、沈殿剤とを混合することにより、セリウムの化合物とジルコニウムの化合物とを加水分解させ、生じた沈殿物を分離し、次いで、焼成し、得られた焼成物を粉砕して得た複合酸化物粒子である。   The polishing liquid composition of the present invention is a polishing liquid composition containing composite oxide particles containing cerium and zirconium, a dispersant, a water-soluble organic compound, and an aqueous medium, wherein the composite oxide The particles were produced by hydrolyzing the cerium compound and the zirconium compound by mixing a solution containing a cerium compound having an oxidation number of 4 and a zirconium compound having an oxidation number of 4 with a precipitant. Composite oxide particles obtained by separating the precipitate, then calcining, and pulverizing the obtained calcined product.

本発明の研磨方法は、研磨対象物と研磨パッドとの間に、本発明の研磨液組成物を供給し、前記研磨対象物と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記研磨対象物に対して相対運動させることにより、前記研磨対象物を研磨する工程を含む。   In the polishing method of the present invention, the polishing liquid composition of the present invention is supplied between a polishing object and a polishing pad, and the polishing pad is polished while the polishing object and the polishing pad are in contact with each other. A step of polishing the polishing object by moving the object relative to the object;

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の一方の主面がわに薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記薄膜を本発明の研磨液組成物を用いて研磨する研磨工程とを含む。   The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a thin film forming step in which one main surface on a semiconductor substrate forms a thin film and a polishing step in which the thin film is polished with the polishing composition of the present invention. .

本発明によれば、短時間の研磨で高い表面平坦性を有する研磨表面を形成可能とする研磨液組成物、およびこれを用いた研磨方法、半導体装置の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polishing liquid composition which can form the grinding | polishing surface which has high surface flatness by grinding | polishing for a short time, the grinding | polishing method using the same, and the manufacturing method of a semiconductor device can be provided.

本実施形態の研磨液組成物では、水溶性有機化合物を添加剤として含むことにより、平坦性の高い研磨表面の形成を可能としながら、セリウムとジルコニアとを含む従来にない複合酸化物粒子を砥粒として使用することにより、研磨速度の向上を可能としている。   In the polishing liquid composition of the present embodiment, by containing a water-soluble organic compound as an additive, an unprecedented composite oxide particle containing cerium and zirconia can be ground while enabling formation of a highly flat polished surface. By using it as a grain, the polishing rate can be improved.

その理由は、以下のように推定される。本発明の研磨液組成物に含まれるセリウムとジルコニウムとを含む複合酸化物粒子(以下、単に複合酸化物粒子ともいう)は、後述するように、高速で研磨対象物を研磨可能とする砥粒として作用しうる。本発明の研磨液組成物を研磨対象表面に供した場合、水溶性有機化合物が、複合酸化物粒子表面及び/又は研磨対象表面に吸着し被膜を形成する。この被膜は、複合酸化物粒子の研磨対象表面への作用を阻害する。高い研磨荷重が研磨対象表面加わってはじめて、上記被膜が破壊され、複合酸化物粒子による研磨対象表面の研磨が可能となる。   The reason is estimated as follows. The composite oxide particles containing cerium and zirconium contained in the polishing liquid composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as composite oxide particles) are abrasive grains capable of polishing an object to be polished at high speed, as will be described later. Can act as When the polishing liquid composition of the present invention is applied to the surface to be polished, the water-soluble organic compound is adsorbed on the surface of the composite oxide particles and / or the surface to be polished to form a film. This coating inhibits the action of the composite oxide particles on the surface to be polished. Only after a high polishing load is applied to the surface to be polished, the coating film is destroyed, and the surface of the object to be polished can be polished with the composite oxide particles.

研磨対象表面の一例として凹凸表面を研磨する場合、研磨の進行具合を微視的観点から推測すると、初期段階においては、凸部には研磨装置に設定された設定荷重よりも高い研磨荷重がかかり、被膜が破壊されて研磨が進行する。一方、凹部には低い荷重がかかるので、凹部は被膜に保護され研磨され難くなる。すなわち、凸部が選択的に研磨され凹凸段差が小さくなり平坦化が進行する。   When polishing an uneven surface as an example of a surface to be polished, if the progress of polishing is estimated from a microscopic viewpoint, a polishing load higher than the set load set in the polishing apparatus is applied to the convex portion in the initial stage. The coating is destroyed and polishing proceeds. On the other hand, since a low load is applied to the concave portion, the concave portion is protected by the coating and is difficult to be polished. That is, the convex portion is selectively polished, the uneven step is reduced, and the flattening proceeds.

このように、本実施形態の研磨液組成物を用いれば、高速研磨を可能とする複合酸化物粒子による効果と相俟って、平坦性の優れた研磨表面を短時間で得ることができる。ただし、これらの推測は本発明を限定するものではない。   As described above, when the polishing composition of the present embodiment is used, a polished surface with excellent flatness can be obtained in a short time in combination with the effect of the composite oxide particles that enables high-speed polishing. However, these assumptions do not limit the present invention.

研磨装置に設定される設定荷重を、平坦な表面に対しては研磨がほとんど進行しないような値に設定しておけば、凹凸段差が解消した後、研磨がほとんど進行しなくなる。この場合、必要以上の研磨を容易に防ぐことができ、好ましい。   If the set load set in the polishing apparatus is set to such a value that the polishing hardly progresses on a flat surface, the polishing hardly progresses after the uneven step is eliminated. In this case, polishing more than necessary can be easily prevented, which is preferable.

本実施形態の研磨液組成物に含まれる複合酸化物粒子は、例えば、下記組成式によって表される。
CeXZr1-X2
ただし、xは、条件式0<x<1、好ましくは0.50<x<0.97、より好ましくは0.55<x<0.95、さらに好ましくは0.60<x<0.93、さらにより好ましくは0.65x<0.90、よりいっそう好ましくは0.70x<0.90を満たす数である。
The composite oxide particles contained in the polishing liquid composition of this embodiment are represented by the following composition formula, for example.
Ce X Zr 1-X O 2
However, x is a conditional expression 0 <x <1, preferably 0.50 <x <0.97, more preferably 0.55 <x <0.95, and still more preferably 0.60 <x <0.93. Even more preferably, the number satisfies 0.65x <0.90, and even more preferably 0.70x <0.90.

この複合酸化物粒子をX線(Cu−Kα1線、λ=0.154050nm)回折法にて分析することにより得られるスペクトルには、下記ピークが観察される。   The following peaks are observed in the spectrum obtained by analyzing the composite oxide particles by the X-ray (Cu-Kα1 ray, λ = 0.154050 nm) diffraction method.

スペクトル中、少なくとも、回折角2θ領域28.61〜29.67°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、回折角2θ領域33.14〜34.53°内に頂点があるピーク(第2ピーク)、回折角2θ領域47.57〜49.63°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および、回折角2θ領域56.45〜58.91°内に頂点があるピーク(第4ピーク)が観察される。   In the spectrum, at least a peak having a peak within a diffraction angle 2θ region of 28.61 to 29.67 ° (first peak) and a peak having a peak within a diffraction angle 2θ region of 33.14 to 34.53 ° (second peak). Peak), a peak having a peak in the diffraction angle 2θ region 47.57 to 49.63 ° (third peak), and a peak having a peak in the diffraction angle 2θ region 56.45 to 58.91 ° (fourth peak). Peak) is observed.

研磨速度を向上させる観点から、複合酸化物粒子は、スペクトル中、少なくとも、回折角2θ領域28.61〜29.39°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、回折角2θ領域33.14〜34.16°内に頂点があるピーク(第2ピーク)、回折角2θ領域47.57〜49.08°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および、回折角2θ領域56.45〜58.25°内に頂点があるピーク(第4ピーク)が観察されるものであると好ましく、さらには、回折角2θ領域28.61〜29.25°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、回折角2θ領域33.14〜34.04°内に頂点があるピーク(第2ピーク)、回折角2θ領域47.57〜48.90°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および、回折角2θ領域56.45〜58.02°内に頂点があるピーク(第4ピーク)が観察されるものであると好ましく、回折角2θ領域28.64〜29.11°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、回折角2θ領域33.18〜33.79内に頂点があるピーク(第2ピーク)、回折角2θ領域47.63〜48.53°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および、回折角2θ領域56.51〜57.60°内に頂点があるピーク(第4ピーク)が観察されるものであるとよりいっそう好ましい。   From the viewpoint of improving the polishing rate, the composite oxide particles have a peak (first peak) having a peak within at least a diffraction angle 2θ region of 28.61 to 29.39 ° in the spectrum, and a diffraction angle 2θ region of 33.14. Peak having a vertex within ˜34.16 ° (second peak), peak having a vertex within diffraction angle 2θ region 47.57 to 49.08 ° (third peak), and diffraction angle 2θ region 56.45 It is preferable that a peak (fourth peak) having a vertex within ˜58.25 ° is observed, and further, a peak having a vertex within the diffraction angle 2θ region of 28.61 to 29.25 ° (first peak). Peak), peak with a peak in the diffraction angle 2θ region 33.14 to 34.04 ° (second peak), peak with a peak in the diffraction angle 2θ region 47.57 to 48.90 ° (third peak) , And diffraction angle 2θ region 56.45- It is preferable that a peak having a vertex within 8.02 ° (fourth peak) is observed, and a peak having a vertex within the diffraction angle 2θ region of 28.64 to 29.11 ° (first peak), times. Peak (second peak) having an apex within the folding angle 2θ region 33.18 to 33.79, peak (third peak) having an apex within the diffraction angle 2θ region 47.63 to 48.53 °, and diffraction angle It is even more preferable that a peak (fourth peak) having an apex within the 2θ region of 56.51 to 57.60 ° is observed.

第2ピークの面積は、第1ピークの面積の10〜50%、第3ピークの面積は、第1ピークの面積の35〜75%、第4ピークの面積は、第1ピークの面積の20〜65%であると好ましい。平坦化時間短縮の観点から、第2ピークの面積は、第1ピークの面積の15〜45%、第3ピークの面積は、第1ピークの面積の40〜70%、第4ピークの面積は、第1ピークの面積の25〜60%であるとさらに好ましく、第2ピークの面積は、第1ピークの面積の20〜40%、第3ピークの面積は、第1ピークの面積の45〜65%、第4ピークの面積は、第1ピークの面積の30〜55%であるとより好ましい。   The area of the second peak is 10 to 50% of the area of the first peak, the area of the third peak is 35 to 75% of the area of the first peak, and the area of the fourth peak is 20 of the area of the first peak. It is preferable that it is -65%. From the viewpoint of shortening the planarization time, the area of the second peak is 15 to 45% of the area of the first peak, the area of the third peak is 40 to 70% of the area of the first peak, and the area of the fourth peak is More preferably, it is 25-60% of the area of the first peak, the area of the second peak is 20-40% of the area of the first peak, and the area of the third peak is 45-45 of the area of the first peak. The area of 65% and the fourth peak is more preferably 30 to 55% of the area of the first peak.

スペクトル中に、酸化セリウムに由来するピークa1、酸化ジルコニウムに由来するピークa2のうちの少なくとも1つのピークが存在する場合もある。この場合、ピークa1、a2の頂点の高さは、スクラッチ低減の観点から、ともに第1ピークの頂点の高さの6.0%以下であり、好ましくは3.0%以下、より好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0%である。 There may be a case where at least one of the peak a 1 derived from cerium oxide and the peak a 2 derived from zirconium oxide exists in the spectrum. In this case, the peak heights of the peaks a 1 and a 2 are both 6.0% or less of the height of the peak of the first peak, preferably 3.0% or less, more preferably from the viewpoint of scratch reduction. Is 1.0% or less, more preferably 0%.

ピークa1の頂点が存在する回折角2θ領域は28.40°〜28.59°であり、ピークa2の頂点が存在する回折角2θ領域は29.69°〜31.60°である。これらの2θ領域に関する値は、国際回折データICDD(International Center for Diffraction Data)における、酸化セリウムおよび酸化ジルコニウムについての値に基づいている。具体的には、ピークa1の頂点が存在する回折角2θ領域28.40〜28.59°は、立方晶系の酸化セリウムについての値である。ピークa2の頂点が存在する2θ領域29.69〜31.60°は、正方晶系の酸化ジルコニウムの2θ(29.69°)と、単斜晶系の酸化ジルコニウムの2θ(31.60°)に基づいている。 The diffraction angle 2θ region where the apex of the peak a 1 exists is 28.40 ° to 28.59 °, and the diffraction angle 2θ region where the apex of the peak a 2 exists is 29.69 ° to 31.60 °. These values for the 2θ region are based on values for cerium oxide and zirconium oxide in the international diffraction data ICDD (International Center for Diffraction Data). Specifically, the diffraction angle 2θ region 28.40 to 28.59 ° where the peak of peak a 1 exists is a value for cubic cerium oxide. The 2θ region 29.69 to 31.60 ° where the peak of peak a 2 is present is 2θ (29.69 °) of tetragonal zirconium oxide and 2θ (31.60 °) of monoclinic zirconium oxide. ).

第1ピークの半値幅は0.8°以下であるが、研磨速度を向上させる観点から、0.7°以下が好ましく、0.6°以下がより好ましく、0.5°以下がさらに好ましく、0.45以下がよりいっそう好ましい。この半値幅は、シェラー式に示されるように、結晶子サイズと相関がある。結晶成長により結晶子サイズが大きくなると半値幅は小さくなる。   The half width of the first peak is 0.8 ° or less, but from the viewpoint of improving the polishing rate, 0.7 ° or less is preferable, 0.6 ° or less is more preferable, 0.5 ° or less is more preferable, 0.45 or less is even more preferable. This half-value width correlates with the crystallite size as shown in the Scherrer equation. The full width at half maximum decreases as the crystallite size increases due to crystal growth.

本実施形態の複合酸化物粒子では、後述のとおり、酸化セリウムが、酸化数が4のセリウムの化合物に由来し、かつ、酸化ジルコニウムが、酸化数が4のジルコニウムの化合物に由来することにより、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが均一に溶け合った1つの固相を形成しており、上記X線回折スペクトルが観察されると考えられる。特許文献4記載の研磨液組成物に含まれる複合酸化物粒子のように、複合酸化物粒子中の酸化セリウムが、酸化数が3のセリウムの化合物に由来する場合、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが均一に溶け合った1つの固相の形成が十分に行なわれず、酸化セリウムに由来するピークa1、酸化ジルコニウムに由来するピークa2のうちの少なくとも1つのピークが観察される。 In the composite oxide particles of the present embodiment, as described later, cerium oxide is derived from a cerium compound having an oxidation number of 4, and zirconium oxide is derived from a zirconium compound having an oxidation number of 4, It is considered that one solid phase in which cerium oxide and zirconium oxide are uniformly dissolved is formed, and the X-ray diffraction spectrum is observed. When the cerium oxide in the composite oxide particles is derived from a cerium compound having an oxidation number of 3, like the composite oxide particles contained in the polishing liquid composition described in Patent Document 4, cerium oxide and zirconium oxide are Formation of one solid phase that is uniformly dissolved is not sufficiently performed, and at least one of a peak a 1 derived from cerium oxide and a peak a 2 derived from zirconium oxide is observed.

また、本実施形態の研磨液組成物に含まれる複合酸化物粒子のX線回折スペクトルでは、第1ピークの半値幅が小さく第1ピークは非常にシャープである。これは、後述のとおり、その製造過程で十分な焼成が行なわれることにより、上記固相の結晶子サイズが増大するため、即ち、結晶性が向上するためであると考えられる。特許文献5に記載の研磨液組成物に含まれる複合酸化物粒子は、その製造過程で十分な焼成を経ていないので、上記固相の結晶性が十分ではない。そして、X線回折スペクトル中の第1ピークの半値幅は大きく第1ピークはブロードである。   In addition, in the X-ray diffraction spectrum of the composite oxide particles contained in the polishing liquid composition of the present embodiment, the first peak has a small half width and the first peak is very sharp. As will be described later, this is considered to be because the crystallite size of the solid phase is increased, that is, the crystallinity is improved by performing sufficient firing in the manufacturing process. Since the composite oxide particles contained in the polishing composition described in Patent Document 5 have not undergone sufficient firing during the production process, the crystallinity of the solid phase is not sufficient. The half width of the first peak in the X-ray diffraction spectrum is large and the first peak is broad.

このように、本実施形態の研磨液組成物は、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが均一に溶け合った1つの固相を有し、その結晶性が高い複合酸化物粒子を含んでいるので、従来の研磨液組成物よりも、より高速で研磨対象物を研磨可能としていると考えられる。   As described above, the polishing liquid composition of this embodiment has one solid phase in which cerium oxide and zirconium oxide are uniformly dissolved, and includes complex oxide particles having high crystallinity. It is considered that the object to be polished can be polished at a higher speed than the polishing liquid composition.

複合酸化物粒子中における、原子のモル比(Ce/Zr)は、研磨速度を向上させる観点から、(99/1)〜(5/95)であると好ましく、(97/3)〜(16/84)であるとより好ましく、(96/4)〜(40/60)であるとさらに好ましく、(95/5)〜(50/50)であるとさらにより好ましく、(94/6)〜(60/40)である
といっそう好ましく、(93/7)〜(70/30)であるとよりいっそう好ましい。
The atomic ratio (Ce / Zr) in the composite oxide particles is preferably (99/1) to (5/95) from the viewpoint of improving the polishing rate, and (97/3) to (16 / 84), more preferably (96/4) to (40/60), even more preferably (95/5) to (50/50), (94/6) to (60/40) is more preferred, and (93/7) to (70/30) is even more preferred.

複合酸化物(CexZr1-x2)粒子中における、Zrに対するCeの原子比率xは、スクラッチ低減の観点から、好ましくは0.60〜0.93、より好ましくは0.65〜0.90、さらに好ましくは0.70〜0.90である。 In the composite oxide (Ce x Zr 1-x O 2) particles, the atomic ratio x of Ce is for Zr, from the viewpoint of reducing scratches, preferably 0.60 to 0.93, more preferably 0.65 to 0 .90, more preferably 0.70 to 0.90.

複合酸化物粒子の体積中位径(D50)は、研磨速度をさらに向上させる観点から、30nm以上が好ましく、より好ましくは40nm以上、さらに好ましくは50nm以上である。また、D50は、研磨液組成物中において分散安定性をさらに向上させる観点から、1000nm以下が好ましく、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは250nm以下である。したがって、複合酸化物粒子の体積中位径(D50)は、30〜1000nmが好ましく、より好ましくは40〜500nm、さらに好ましくは50〜250nmである。   From the viewpoint of further improving the polishing rate, the volume median diameter (D50) of the composite oxide particles is preferably 30 nm or more, more preferably 40 nm or more, and further preferably 50 nm or more. Further, D50 is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, and still more preferably 250 nm or less, from the viewpoint of further improving the dispersion stability in the polishing composition. Therefore, the volume median diameter (D50) of the composite oxide particles is preferably 30 to 1000 nm, more preferably 40 to 500 nm, and still more preferably 50 to 250 nm.

ここで、体積中位径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。体積中位径(D50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布計(商品名LA−920、堀場製作所製)で測定した体積基準のメジアン径として得られる。   Here, the volume median diameter (D50) means a particle diameter at which the cumulative volume frequency calculated by the volume fraction is 50% when calculated from the smaller particle diameter. The volume median diameter (D50) is obtained as a volume-based median diameter measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (trade name LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).

複合酸化物粒子の平均一次粒子径は、研磨速度をさらに向上させる観点から、10nm以上が好ましく、より好ましくは20nm以上、さらに好ましくは30nm以上である。また、複合酸化物粒子の平均一次粒子径は、研磨対象物を研磨することにより得られる研磨表面の鏡面状態をさらに向上させる観点から、200nm以下が好ましく、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。したがって、複合酸化物粒子の平均一次粒子径は、10〜200nmが好ましく、より好ましくは20〜150nm、さらに好ましくは30〜100nmである。   From the viewpoint of further improving the polishing rate, the average primary particle size of the composite oxide particles is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and further preferably 30 nm or more. The average primary particle diameter of the composite oxide particles is preferably 200 nm or less, more preferably 150 nm or less, and still more preferably 100 nm, from the viewpoint of further improving the mirror surface state of the polishing surface obtained by polishing the polishing object. It is as follows. Therefore, the average primary particle diameter of the composite oxide particles is preferably 10 to 200 nm, more preferably 20 to 150 nm, and still more preferably 30 to 100 nm.

ここで、平均一次粒子径(nm)は、BET(窒素吸着)法によって算出される比表面積S(m2/g)を用いて下記式で算出される粒径(真球換算)を意味する。
平均一次粒子径(nm)=820/S
Here, the average primary particle size (nm) means the particle size (true sphere conversion) calculated by the following formula using the specific surface area S (m 2 / g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. .
Average primary particle diameter (nm) = 820 / S

研磨液組成物中の複合酸化物粒子の含有量は、研磨速度をさらに向上させる観点から、0.1重量%以上が好ましく、より好ましくは0.2重量%以上、さらに好ましくは0.4重量%以上であり、よりさらに好ましくは0.5重量%である。また、複合酸化物粒子の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点、およびコストを低減させる観点から、8重量%以下が好ましく、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下であり、よりさらに好ましくは3重量%以下である。したがって、複合酸化物粒子の含有量は、0.1〜8重量%が好ましく、より好ましくは0.2〜5重量%、さらに好ましくは0.4〜4重量%、よりさらに好ましくは0.5〜3重量%である。   From the viewpoint of further improving the polishing rate, the content of the composite oxide particles in the polishing composition is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, and further preferably 0.4% by weight. % Or more, and more preferably 0.5% by weight. Further, the content of the composite oxide particles is preferably 8% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and still more preferably 4% by weight or less, from the viewpoint of further improving the dispersion stability and reducing the cost. And more preferably 3% by weight or less. Accordingly, the content of the composite oxide particles is preferably 0.1 to 8% by weight, more preferably 0.2 to 5% by weight, still more preferably 0.4 to 4% by weight, and still more preferably 0.5. ~ 3 wt%.

複合酸化物粒子は、市販品であってもよいし、自家調製したものであってもよい。次に、複合酸化物粒子の製造方法の一例について説明する。   The composite oxide particles may be commercially available products or may be prepared in-house. Next, an example of a method for producing composite oxide particles will be described.

複合酸化物粒子は、酸化数が4のセリウムの化合物(以下、セリウム(IV)化合物ともいう。)と酸化数が4のジルコニウムの化合物(以下、ジルコニウム(IV)化合物ともいう。)とを含む溶液と、沈殿剤とを混合することにより、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを加水分解させ、生じた沈殿物を分離し、次いで、焼成し、得られた焼成物を粉砕することにより得ることができる。   The composite oxide particles include a cerium compound having an oxidation number of 4 (hereinafter also referred to as a cerium (IV) compound) and a zirconium compound having an oxidation number of 4 (hereinafter also referred to as a zirconium (IV) compound). By mixing the solution and a precipitant, the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound are hydrolyzed, the resulting precipitate is separated, then calcined, and the obtained calcined product is pulverized. Can be obtained.

セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液は、例えば、硝酸セリウム等の水溶性セリウム(IV)化合物と、硝酸ジルコニウム等の水溶性のジルコニウム(IV)化合物とを、各々水などの溶媒に溶解させてから、混合して調整すればよい。   The solution containing the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound is, for example, a water-soluble cerium (IV) compound such as cerium nitrate and a water-soluble zirconium (IV) compound such as zirconium nitrate, respectively. It may be prepared by dissolving in the solvent and mixing.

上記セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液に、沈殿剤(塩基溶液)を添加すれば、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とが加水分解されて、沈殿物が生成される。セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液を攪拌しながら沈殿剤を添加することが好ましい。沈殿剤としては、アンモニア溶液;水酸化ナトリウム溶液や水酸化カリウム溶液等の水酸化アルカリ溶液;ナトリウム、カリウム、若しくはアンモニアの炭酸塩溶液;重炭酸塩溶液等が用いられる。沈殿剤は、なかでも、アンモニア、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウムの水溶液が好ましく、アンモニア水溶液がさらに好ましい。沈殿剤の規定度は、約1〜5Nであると好ましく、約2〜3Nであるとより好ましい。   If a precipitant (base solution) is added to the solution containing the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound, the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound are hydrolyzed, and the precipitate is formed. Generated. It is preferable to add a precipitant while stirring a solution containing a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound. As the precipitating agent, ammonia solution; alkaline hydroxide solution such as sodium hydroxide solution or potassium hydroxide solution; carbonate solution of sodium, potassium or ammonia; bicarbonate solution or the like is used. The precipitant is preferably an aqueous solution of ammonia, sodium hydroxide or potassium hydroxide, more preferably an aqueous ammonia solution. The normality of the precipitating agent is preferably about 1 to 5N, and more preferably about 2 to 3N.

セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液に、沈殿剤を添加して得られる溶液のpHは、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが高度に固溶した状態の複合酸化物粒子を得る観点から、7〜11が好ましく、より好ましくは7.5〜9.5である。   The pH of the solution obtained by adding a precipitant to a solution containing a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound is a composite oxide particle in which cerium oxide and zirconium oxide are in a highly solid solution state. From a viewpoint, 7-11 are preferable, More preferably, it is 7.5-9.5.

セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液と沈殿剤との混合時間は、特に制限はないが、15分以上であると好ましく、30分以上であるとより好ましい。セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液と沈殿剤との反応は、室温などの任意の適切な温度で行うことができる。セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液と沈殿剤とを混合することにより生じた沈殿物は、デカンテーション、乾燥、ろ過および/または遠心分離のような通常の固体/液体分離技術によって母液から分離できる。得られた沈殿物は、次いで水等で洗浄される。   The mixing time of the solution containing the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound and the precipitating agent is not particularly limited, but is preferably 15 minutes or more, and more preferably 30 minutes or more. The reaction between the solution containing the cerium (IV) compound and the zirconium (IV) compound and the precipitating agent can be performed at any suitable temperature such as room temperature. The precipitate produced by mixing a solution containing a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound and a precipitating agent is subjected to normal solid / liquid separation such as decantation, drying, filtration and / or centrifugation. Separable from mother liquor by technology. The resulting precipitate is then washed with water or the like.

溶液中のセリウム(IV)化合物は、単にセリウム(IV)化合物が水系媒体中に添加された状態で含まれていると好ましいが、酸化数が3のセリウムを含むセリウムの化合物を水系媒体中で電解酸化して、3価のセリウムを4価のセリウムとしてもよい。セリウム(IV)化合物は、セリウムの化合物全量中、85重量%以上含まれていると好ましく、87重量%以上含まれているとより好ましく、90重量%以上含まれているとさらに好ましく、95重量%以上含まれているとさらにより好ましい。   The cerium (IV) compound in the solution is preferably simply contained in a state where the cerium (IV) compound is added to the aqueous medium, but the cerium compound containing cerium having an oxidation number of 3 is contained in the aqueous medium. It is possible to electrolytically oxidize trivalent cerium into tetravalent cerium. The cerium (IV) compound is preferably contained in an amount of 85% by weight or more, more preferably 87% by weight or more, further preferably 90% by weight or more in the total amount of the cerium compound, and 95% by weight. Even more preferably, it is contained in an amount of at least%.

セリウム(IV)化合物としては、具体的には、硫酸セリウム(IV)、硫酸四アンモニウムセリウム(IV)、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)等の水溶性の塩が挙げられる。なお、酸化数が4のセリウム塩を使用するのは、酸化数が3のセリウム塩に比較して、加水分解され易く、また加水分解速度の点から、ジルコニウム(IV)化合物(例えば、酸化数4のジルコニウム塩)との同時並行的加水分解に適しているからである。   Specific examples of the cerium (IV) compound include water-soluble salts such as cerium sulfate (IV), tetraammonium cerium sulfate (IV), and diammonium cerium nitrate (IV). The cerium salt having an oxidation number of 4 is more easily hydrolyzed than the cerium salt having an oxidation number of 3 and also has a zirconium (IV) compound (for example, an oxidation number from the viewpoint of hydrolysis rate). This is because it is suitable for simultaneous hydrolysis with a zirconium salt of 4).

溶液中に含まれるジルコニウム(IV)化合物としては、オキシ塩化ジルコニウム(塩化ジルコニル)、オキシ硫酸ジルコニウム(硫酸ジルコニル)、オキシ酢酸ジルコニウム(酢酸ジルコニル)、オキシ硝酸ジルコニウム(硝酸ジルコニル)、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等の水溶性のジルコニウム(IV)塩が挙げられる。   Zirconium (IV) compounds contained in the solution include zirconium oxychloride (zirconyl chloride), zirconium oxysulfate (zirconyl sulfate), zirconium oxyacetate (zirconyl acetate), zirconium oxynitrate (zirconyl nitrate), zirconium chloride, zirconium nitrate And water-soluble zirconium (IV) salts such as zirconium acetate and zirconium sulfate.

このように、溶液中のセリウムとジルコニウムの酸化数がともに4であり、沈殿剤である塩基溶液が溶液中に添加されることにより溶液のpHが上昇すると、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物がほぼ同じpH領域で加水分解され、水酸化セリウムおよび水酸化ジルコニウムがほぼ同時に沈殿し、互いに高度に混合した状態の沈殿物が得られる。この沈殿物を熱処理することで、沈殿物中に、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが均一に溶け合って1つの固相となった部分が生じる。セリウムの酸化数が3であると、セリウム(III)化合物とジルコニウム(IV)化合物が加水分解され水酸化物の沈殿が生じるpH領域が異なるため、両者の混合状態が不十分な沈殿物が得られる。この沈殿物を熱処理すると、酸化セリウムあるいは酸化ジルコニウムが分離した部分が生じる。   As described above, when the oxidation number of cerium and zirconium in the solution is 4 and the pH of the solution is increased by adding the base solution as a precipitant to the solution, the cerium (IV) compound and zirconium (IV ) The compound is hydrolyzed in approximately the same pH region, and cerium hydroxide and zirconium hydroxide precipitate almost simultaneously, resulting in a highly mixed precipitate with each other. By heat-treating this precipitate, a portion in which cerium oxide and zirconium oxide are uniformly dissolved to form one solid phase is generated in the precipitate. If the oxidation number of cerium is 3, the pH range in which the cerium (III) compound and the zirconium (IV) compound are hydrolyzed and the hydroxide precipitates is different, so that a precipitate in which the mixing state of both is insufficient is obtained. It is done. When this precipitate is heat-treated, a portion where cerium oxide or zirconium oxide is separated is generated.

セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを含む溶液中に含まれるセリウム元素の酸化物換算量およびジルコニウム元素の酸化物換算量の合計を100重量%とすると、セリウム元素の酸化物換算量は、7〜99重量%であると好ましく、より好ましくは20〜98重量%であり、さらに好ましくは50〜96重量%である。ジルコニウム元素の酸化物換算量は、1〜93重量%であると好ましく、より好ましくは2〜80重量%であり、さらに好ましくは4〜50重量%である。   When the total amount of oxide equivalent of cerium element and zirconium element equivalent contained in the solution containing the cerium (IV) compound and zirconium (IV) compound is 100% by weight, the oxide equivalent amount of cerium element Is preferably 7 to 99% by weight, more preferably 20 to 98% by weight, and still more preferably 50 to 96% by weight. The oxide equivalent amount of zirconium element is preferably 1 to 93% by weight, more preferably 2 to 80% by weight, and further preferably 4 to 50% by weight.

沈殿物の焼成温度は、酸化セリウムと酸化ジルコニウムとが均一に溶け合った固相の結晶性を向上させ、良好な研磨速度を確保する観点から、900〜1500℃が好ましく、より好ましくは1000〜1400℃であり、さらに好ましくは1100〜1300℃である。加熱時間は、通常、1〜10時間が好ましく、より好ましくは2〜8時間であり、さらに好ましくは3〜7時間である。焼成は例えば、連続式焼成炉等の加熱手段を用いて行える。上記焼成温度は、粒子表面の温度であり、連続式焼成炉内の雰囲気温度と等しい。   The firing temperature of the precipitate is preferably 900 to 1500 ° C., more preferably 1000 to 1400, from the viewpoint of improving the crystallinity of the solid phase in which cerium oxide and zirconium oxide are uniformly dissolved and ensuring a good polishing rate. It is 1 degreeC, More preferably, it is 1100-1300 degreeC. The heating time is usually preferably 1 to 10 hours, more preferably 2 to 8 hours, and further preferably 3 to 7 hours. Firing can be performed using a heating means such as a continuous firing furnace. The firing temperature is the temperature of the particle surface and is equal to the ambient temperature in the continuous firing furnace.

焼成物を粉砕する手段は、特に限定はされないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、振動ミル等の粉砕装置が挙げられる。粉砕手段の設定条件は、所望の平均粒径範囲の粒子または所望の体積粒子径範囲の粒子を形成するために適宜設定すればよい。粉砕メディアとしては、ジルコニアボール等が挙げられる。   The means for pulverizing the fired product is not particularly limited, and examples thereof include pulverizers such as a ball mill, a bead mill, and a vibration mill. The setting conditions of the pulverizing means may be appropriately set in order to form particles having a desired average particle size range or particles having a desired volume particle size range. Examples of the grinding media include zirconia balls.

本発明の研磨液組成物は、既述した複合酸化物粒子に加え、高い表面平坦性を有する研磨表面の形成に寄与する、水溶性有機化合物を含む。水溶性有機化合物としては、−SO3H基、−SO3a基(NaはH原子と置換して塩を形成し得る原子もしくは原子団)、−COOH基、−COONb基(NbはH原子と置換して塩を形成し得る原子もしくは原子団)の少なくとも1つを有する水溶性有機化合物が挙げられる。水溶性有機化合物が塩である場合は、水溶性有機化合物がアルカリ金属を含まない非金属塩であると好ましい。研磨液組成物に含まれる水溶性有機化合物は1種のみならず、2種以上であってもよい。 The polishing liquid composition of the present invention contains a water-soluble organic compound that contributes to the formation of a polished surface having high surface flatness in addition to the composite oxide particles described above. The water-soluble organic compound, -SO 3 H group, -SO 3 N a group (N a is atomic or atomic group capable of forming a salt by substituting the H atom), - COOH group, --COON b group (N Examples of b include water-soluble organic compounds having at least one of atoms or atomic groups that can be substituted with H atoms to form a salt. When the water-soluble organic compound is a salt, the water-soluble organic compound is preferably a nonmetallic salt that does not contain an alkali metal. The water-soluble organic compound contained in the polishing liquid composition may be not only one type but also two or more types.

水溶性有機化合物としては、例えば、アクリル酸系重合体、有機酸、その塩、酸性アミノ酸、その塩、中性または塩基性のアミノ酸、および両イオン性の水溶性低分子有機化合物(以下、単に低分子有機化合物ともいう。)からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。低分子有機化合物の分子量は、研磨液組成物の安定性を確保可能とする観点から、1000以下が好ましく、500以下がより好ましく、300以下がさらに好ましい。   Examples of water-soluble organic compounds include acrylic acid polymers, organic acids, salts thereof, acidic amino acids, salts thereof, neutral or basic amino acids, and amphoteric water-soluble low-molecular organic compounds (hereinafter simply referred to as “water-soluble organic compounds”). At least one selected from the group consisting of low molecular organic compounds. The molecular weight of the low molecular weight organic compound is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 300 or less, from the viewpoint of ensuring the stability of the polishing composition.

アクリル酸系重合体の好ましい具体例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリメタクリル酸アンモニウム等が挙げられる。   Preferable specific examples of the acrylic acid polymer include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyammonium acrylate, polyammonium methacrylate, and the like.

有機酸およびその塩の好ましい具体例としては、リンゴ酸、乳酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸―水和物、琥珀酸、アジピン酸、フマル酸、またはこれらのアンモニウム塩等が挙げられる。   Preferable specific examples of the organic acid and its salt include malic acid, lactic acid, tartaric acid, gluconic acid, citric acid-hydrate, succinic acid, adipic acid, fumaric acid, or ammonium salts thereof.

酸性アミノ酸およびその塩の好ましい具体例としては、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびこれらのアンモニウム塩等が挙げられる。   Preferable specific examples of acidic amino acids and salts thereof include aspartic acid, glutamic acid, and ammonium salts thereof.

中性または塩基性の好ましい具体例としては、グリシン、4−アミノ酪酸、6−アミノヘキサン酸、12−アミノラウリン酸、アルギニン、グリシルグリシン等が挙げられる。   Preferable specific examples of neutral or basic include glycine, 4-aminobutyric acid, 6-aminohexanoic acid, 12-aminolauric acid, arginine, glycylglycine and the like.

低分子有機化合物の好ましい具体例としては、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、シクロヘキサンジアミン四酢酸(CyDTA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トリエチレンテトラミン六酢酸(TTHA)、L−グルタミン酸二酢酸(GLDA)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン1,1−ジホスホン酸(HEDP)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、β−アラニン二酢酸(β−ADA)、α−アラニン二酢酸(α−ADA)、アスパラギン酸二酢酸(ASDA)、エチレンジアミンニコハク酸(EDDS)、イミノジ酢酸(IDA)、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸(HEIDA)、1,3−プロパンジアミン四酢酸(1,3−PDTA)、アスパラギン酸、セリン、システイン、アザセリン、アスパラギン、2−アミノ酪酸、4−アミノ酪酸、アラニン、β−アラニン、アルギニン、アロイソロイシン、アロトレオニン、イソロイシン、エチオニン、エルゴチオネイン、オルニチン、カナバニン、S−(カルボキシメチル)−システイン、キヌレニン、グリシン、グルタミン、グルタミン酸、クレアチン、サルコシン、シスタチオニン、シスチン、システイン酸、シトルリン、β−(3,4−ジヒドロキシフェニル)−アラニン、3,5−ジヨードチロシン、タウリン、チロキシン、チロシン、トリプトファン、トレオニン、ノルバリン、ノルロイシン、バリン、ヒスチジン、4−ヒドロキシプロリン、δ−ヒドロキシリシン、フェニルアラニン、プロリン、ホモセリン、メチオニン、1−メチルヒスチジン、3−メチルヒスチジン、ランチオニン、リシン、ロイシン、m−アミノ安息香酸、p−アミノ安息香酸、β−アミノイソ吉草酸、3−アミノクロトン酸、o−アミノケイ皮酸、m−アミノアミノベンゼンスルホン酸、p−アミノベンゼンスルホン酸、2−アミノペンタン酸、4−アミノペンタン酸、5−アミノペンタン酸、2−アミノ−2−メチル酪酸、3−アミノ酪酸、イサチン酸、2−キノリンカルボン酸、3−キノリンカルボン酸、4−キノリンカルボン酸、5−キノリンカルボン酸、2,3−キノリンジカルボン酸、2,4−キノリンジカルボン酸、グアニジノ酢酸、2,3−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸、3,4−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノフェノール、3,4−ジアミノフェノール、2,4,6−トリアミノフェノール、2−ピリジンカルボン酸、ニコチン酸、イソニコチン酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、2,4−ピリジンジカルボン酸、2,5−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、3,4−ピリジンジカルボン酸、3,5−ピリジンジカルボン酸、2,4,5−ピリジントリカルボン酸、2,4,5−ピリジントリカルボン酸、3,4,5−ピリジントリカルボン酸、N−フェニルグリシン、N−フェニルグリシン−o−カルボン酸、フェノール−2,4−ジスルホン酸、o−フェノールスルホン酸、m−フェノールスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、フタルアニル酸、o−(メチルアミノ)フェノール、m−(メチルアミノ)フェノール、p−(メチルアミノ)フェノール、カルボキシベタイン、スルホベタイン、イミダゾリニウムベタイン、レシチン等が挙げられる。また、これらの化合物のプロトンの1つまたは2つ以上を、F、Cl、Br、およびI等の原子、またはOH、CN、およびNO2等の原子団で置換した誘導体等が挙げられる。これらのなかでも、過剰な研磨によるディッシング現象を抑制し、平坦性の優れた研磨表面を得る観点から、下記キレート剤がさらに好ましい。なお、ディッシング現象とは、複数の凹部と複数の凸部とを有する凹凸面の研磨において凹部が過剰に研磨されることにより、研磨により得られた研磨面のうちの特に凹部に対応する箇所が皿状にくぼむ現象のことである。このディッシング現象は、隣り合う凸部間距離がより大きい場合、すなわち、凹凸面を平面視した時に見える凹部の総面積の割合が大きい場合(凹部面密度が大きい場合)、顕著に発生する。 Specific examples of the low molecular weight organic compound include dihydroxyethyl glycine (DHEG), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), cyclohexanediaminetetraacetic acid (CyDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), diethylenetriamine-5 Acetic acid (DTPA), triethylenetetramine hexaacetic acid (TTHA), L-glutamic acid diacetic acid (GLDA), aminotri (methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene 1,1-diphosphonic acid (HEDP), ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid) ), Diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), β-alanine diacetate (β-ADA), α-alanine diacetate (α-ADA), aspartate diacetate (ASDA), ethylenediamine Succinic acid (EDDS), iminodiacetic acid (IDA), hydroxyethyliminodiacetic acid (HEIDA), 1,3-propanediaminetetraacetic acid (1,3-PDTA), aspartic acid, serine, cysteine, azaserine, asparagine, 2- Aminobutyric acid, 4-aminobutyric acid, alanine, β-alanine, arginine, alloisoleucine, allothreonine, isoleucine, ethionine, ergothioneine, ornithine, canavanine, S- (carboxymethyl) -cysteine, kynurenine, glycine, glutamine, glutamic acid, creatine , Sarcosine, cystathionine, cystine, cysteic acid, citrulline, β- (3,4-dihydroxyphenyl) -alanine, 3,5-diiodotyrosine, taurine, thyroxine, tyrosine, tryptophan, threonine , Norvaline, norleucine, valine, histidine, 4-hydroxyproline, δ-hydroxylysine, phenylalanine, proline, homoserine, methionine, 1-methylhistidine, 3-methylhistidine, lanthionine, lysine, leucine, m-aminobenzoic acid, p -Aminobenzoic acid, β-aminoisovaleric acid, 3-aminocrotonic acid, o-aminocinnamic acid, m-aminoaminobenzenesulfonic acid, p-aminobenzenesulfonic acid, 2-aminopentanoic acid, 4-aminopentanoic acid, 5-aminopentanoic acid, 2-amino-2-methylbutyric acid, 3-aminobutyric acid, isatinic acid, 2-quinolinecarboxylic acid, 3-quinolinecarboxylic acid, 4-quinolinecarboxylic acid, 5-quinolinecarboxylic acid, 2,3 -Quinoline dicarboxylic acid, 2,4-quinoline dicarboxylic acid , Guanidinoacetic acid, 2,3-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminobenzoic acid, 2,5-diaminobenzoic acid, 3,4-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,4-diaminophenol 3,4-diaminophenol, 2,4,6-triaminophenol, 2-pyridinecarboxylic acid, nicotinic acid, isonicotinic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,5 -Pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid, 2,4,5-pyridinetricarboxylic acid, 2,4,5-pyridinetricarboxylic acid, 3 , 4,5-pyridinetricarboxylic acid, N-phenylglycine, N-phenylglycine-o-carboxylic acid, phenol-2,4-disulfo Acid, o-phenolsulfonic acid, m-phenolsulfonic acid, p-phenolsulfonic acid, phthalanilic acid, o- (methylamino) phenol, m- (methylamino) phenol, p- (methylamino) phenol, carboxybetaine , Sulfobetaine, imidazolinium betaine, lecithin and the like. Also, one or more protons of these compounds, F, Cl, Br, and atoms of I, etc. or OH, CN, and substituted derivatives thereof in NO atomic groups, such as 2,. Among these, the following chelating agents are more preferable from the viewpoint of suppressing a dishing phenomenon due to excessive polishing and obtaining a polished surface with excellent flatness. Note that the dishing phenomenon is that a portion corresponding to the concave portion of the polished surface obtained by polishing is excessively polished by polishing the concave and convex surface having a plurality of concave portions and a plurality of convex portions. It is a phenomenon of depression in a dish shape. This dishing phenomenon occurs remarkably when the distance between adjacent convex portions is larger, that is, when the ratio of the total area of the concave portions visible when the concave and convex surfaces are viewed in plan is large (when the concave surface density is large).

上記キレート剤としては、DHEG、EDTA、CyDTA、NTA、HEDTA、DTPA、TTHA、GLDA、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、HEDP、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、β−ADA、α−ADA、ASDA、EDDS、IDA、HEIDA、1,3−PDTA、アスパラギン酸、セリン、システイン等が挙げられる。これらの中で、より好ましいのは、DHEG、EDTA、NTA、β−ADA、α−ADA、ASDA、EDDS、HEIDA、アスパラギン酸、セリン、システインである。   Examples of the chelating agent include DHEG, EDTA, CyDTA, NTA, HEDTA, DTPA, TTHA, GLDA, aminotri (methylenephosphonic acid), HEDP, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), and β-ADA. , Α-ADA, ASDA, EDDS, IDA, HEIDA, 1,3-PDTA, aspartic acid, serine, cysteine and the like. Among these, DHEG, EDTA, NTA, β-ADA, α-ADA, ASDA, EDDS, HEIDA, aspartic acid, serine, and cysteine are more preferable.

また、キレート剤の中では、濃縮時の研磨液組成物の安定性を確保可能とする観点から、DHEGがさらに好ましい。   Among chelating agents, DHEG is more preferable from the viewpoint of ensuring the stability of the polishing composition at the time of concentration.

両イオン性の水溶性の低分子有機化合物のなかでも特にDHEGは、分子内にアニオン基、カチオン基、ノニオン基がバランスよく存在するため、複合酸化物粒子に吸着しても粒子のゼータ電位や親水性を大きく低下させることがなく、さらに、分散剤の効果に影響を与えにくいと推定される。また、DHEGは、複合酸化物粒子の凝集等を十分に抑制可能とし、複合酸化物粒子の濃度が高い場合であっても複合酸化物粒子の分散安定性を確保可能である。よって、DHEGを含む本実施形態の研磨液組成物は、品質が安定した高濃度の研磨液組成物としても提供され得る。   Among amphoteric, water-soluble, low-molecular-weight organic compounds, especially DHEG has an anion group, a cation group, and a nonion group in a balanced state in the molecule. It is presumed that the hydrophilicity is not greatly reduced and the effect of the dispersant is hardly affected. Further, DHEG can sufficiently suppress aggregation of the composite oxide particles and the like, and can ensure the dispersion stability of the composite oxide particles even when the concentration of the composite oxide particles is high. Therefore, the polishing composition of this embodiment containing DHEG can also be provided as a high concentration polishing composition with stable quality.

低分子有機化合物は、通常、遊離酸または塩の形で研磨液組成物の製造に用いられるが、水系媒体に対する溶解性が高い塩が研磨液組成物の製造に用いられると好ましい。   The low molecular weight organic compound is usually used in the production of the polishing liquid composition in the form of a free acid or a salt, but a salt having high solubility in an aqueous medium is preferably used in the production of the polishing liquid composition.

上記塩の好ましい具体例として、アンモニウム化合物塩、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩等が挙げられるが、LSIの好ましい電気特性が得られる観点から、アンモニウム化合物塩がより好ましい。   Specific examples of the salt include ammonium compound salts, lithium salts, sodium salts, potassium salts, cesium salts, and the like. From the viewpoint of obtaining preferable electrical characteristics of LSI, ammonium compound salts are more preferable.

アンモニウム化合物塩構成するアミン類の好ましい例としては、アンモニア、炭素数が1〜10の直鎖状または分岐状の飽和もしくは不飽和アルキル基を有する第1アミン、第2アミン、第3アミン、あるいは炭素数が6〜10の少なくとも1つの芳香環を有する第1アミン、第2アミン、第3アミン、また、ピペリジン、ピペラジン等の環式構造を有するアミン、テトラメチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム化合物が挙げられる。   Preferable examples of amines constituting the ammonium compound salt include ammonia, a primary amine having a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a secondary amine, a tertiary amine, or A primary amine having at least one aromatic ring having 6 to 10 carbon atoms, a secondary amine, a tertiary amine, an amine having a cyclic structure such as piperidine and piperazine, and a tetraalkylammonium compound such as tetramethylammonium. Can be mentioned.

本実施形態の研磨液組成物に含まれる水溶性有機化合物の含有量は、平坦性の優れた研磨表面を得る観点から、0.02〜15重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜10重量%、さらに好ましくは0.1〜8重量%、よりさらに好ましくは0.2〜6重量%である。   From the viewpoint of obtaining a polished surface with excellent flatness, the content of the water-soluble organic compound contained in the polishing composition of the present embodiment is preferably 0.02 to 15% by weight, more preferably 0.05 to 10%. % By weight, more preferably 0.1 to 8% by weight, and still more preferably 0.2 to 6% by weight.

なお、本発明の研磨液組成物では、水溶性有機化合物として添加される物質と、後述する分散剤として添加される物質とが相互に異なる場合のみならず、同一である場合もある。水溶性有機化合物として添加される物質と、後述する分散剤として添加される物質とが同一である場合、好適な分散性と、研磨表面の好適な平坦性の実現とが可能なように、水溶性有機化合物の好ましい含有量(例えば、0.02〜15重量%)と分散剤の好ましい含有量(例えば、0.0005〜0.5重量%)の合計量の範囲で、水溶性有機化合物と分散剤の合計量を選択すればよい。   In the polishing composition of the present invention, a substance added as a water-soluble organic compound and a substance added as a dispersant described later may be the same as well as different from each other. When the substance added as the water-soluble organic compound is the same as the substance added as the dispersant described later, the water-soluble organic compound is used so that suitable dispersibility and suitable flatness of the polishing surface can be realized. Water-soluble organic compound within the range of the total amount of the preferable content of the organic organic compound (for example, 0.02 to 15% by weight) and the preferable content of the dispersant (for example, 0.0005 to 0.5% by weight) What is necessary is just to select the total amount of a dispersing agent.

本実施形態の研磨液組成物中における、水溶性有機化合物と複合酸化物粒子との重量比(水溶性有機化合物/複合酸化物粒子)は、高い表面平坦性を有する研磨表面を形成する観点から、1/30以上が好ましく、より好ましくは1/20以上、さらに好ましくは1/10以上である。上記重量比は、研磨速度をより向上させる観点から、15/1以下が好ましく、より好ましくは12/1以下、さらに好ましくは10/1以下である。したがって、上記重量比は、1/30〜15/1が好ましく、より好ましくは1/20〜12/1、さらに好ましくは1/10〜10/1である。   The weight ratio of the water-soluble organic compound to the composite oxide particles (water-soluble organic compound / composite oxide particles) in the polishing composition of the present embodiment is from the viewpoint of forming a polished surface having high surface flatness. 1/30 or more is preferable, more preferably 1/20 or more, and still more preferably 1/10 or more. The weight ratio is preferably 15/1 or less, more preferably 12/1 or less, and even more preferably 10/1 or less, from the viewpoint of further improving the polishing rate. Accordingly, the weight ratio is preferably 1/30 to 15/1, more preferably 1/20 to 12/1, and still more preferably 1/10 to 10/1.

また、水溶性有機化合物としてDHEGを含む研磨液組成物の場合、研磨液組成物に含まれるDHEGの含有量は、平坦性のより優れた研磨表面を得る観点から、0.1〜15重量%が好ましく、より好ましくは0.2〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜8重量%、よりさらに好ましくは1.0〜6重量%である。   Further, in the case of a polishing liquid composition containing DHEG as a water-soluble organic compound, the content of DHEG contained in the polishing liquid composition is 0.1 to 15% by weight from the viewpoint of obtaining a polished surface with better flatness. Is preferable, more preferably 0.2 to 10% by weight, still more preferably 0.5 to 8% by weight, and still more preferably 1.0 to 6% by weight.

本実施形態の研磨液組成物における、DHEGと複合酸化物粒子との重量比(DHEG/複合酸化物粒子)は、ディッシングの発生を効果的に抑制する観点から、1/5以上が好ましく、より好ましくは1/4以上、さらに好ましくは1/3以上である。また、重量比(DHEG/複合酸化物粒子)は、研磨速度をより向上させる観点から、15/1以下が好ましく、より好ましくは12/1以下、さらに好ましくは10/1以下である。したがって、上記重量比は、1/5〜15/1が好ましく、より好ましくは1/4〜12/1、さらに好ましくは1/3〜10/1である。   In the polishing composition of the present embodiment, the weight ratio of DHEG and composite oxide particles (DHEG / composite oxide particles) is preferably 1/5 or more from the viewpoint of effectively suppressing the occurrence of dishing. Preferably it is 1/4 or more, more preferably 1/3 or more. The weight ratio (DHEG / composite oxide particles) is preferably 15/1 or less, more preferably 12/1 or less, and even more preferably 10/1 or less, from the viewpoint of further improving the polishing rate. Accordingly, the weight ratio is preferably 1/5 to 15/1, more preferably 1/4 to 12/1, and still more preferably 1/3 to 10/1.

本実施形態の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、水、または水と溶媒との混合媒体等が挙げられ、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)が好ましい。水系媒体としては、なかでも、水が好ましく、イオン交換水がより好ましい。   Examples of the aqueous medium contained in the polishing liquid composition of the present embodiment include water, a mixed medium of water and a solvent, and the solvent includes a solvent that can be mixed with water (for example, alcohol such as ethanol). Is preferred. Among these, water is preferable as the aqueous medium, and ion-exchanged water is more preferable.

本実施形態の研磨液組成物に含まれる分散剤は水溶性であると好ましい。水溶性の分散剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、およびアクリル酸系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。上記分散剤は、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、およびアクリル酸系重合体からなる群から選ばれる少なくとも1種であるとより好ましい。上記分散剤は、アクリル酸系重合体であるとさらに好ましい。分散剤は、水系媒体と混合される前に、複合酸化物粒子の表面に物理吸着されていてもよいし、または、複合酸化物粒子の表面に化学的に結合されていてもよい。   The dispersant contained in the polishing composition of this embodiment is preferably water-soluble. The water-soluble dispersant is preferably at least one selected from the group consisting of a cationic surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an acrylic acid polymer. More preferably, the dispersant is at least one selected from the group consisting of an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an acrylic acid polymer. The dispersant is more preferably an acrylic acid polymer. The dispersant may be physically adsorbed on the surface of the composite oxide particle before being mixed with the aqueous medium, or may be chemically bonded to the surface of the composite oxide particle.

カチオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪族アミン塩、脂肪族アンモニウム塩等が挙げられる。   Examples of the cationic surfactant include aliphatic amine salts and aliphatic ammonium salts.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸石鹸、アルキルエーテルカルボン酸塩等のカルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩等のスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩等の硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル等のリン酸エステル塩などが挙げられる。   Examples of the anionic surfactant include fatty acid soaps, carboxylates such as alkyl ether carboxylates, sulfonates such as alkylbenzene sulfonates and alkylnaphthalene sulfonates, higher alcohol sulfates, alkyl ether sulfates. And sulfate ester salts such as alkyl phosphate esters and the like.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル型、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル等のエーテルエステル型、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル等のエステル型などが挙げられる。   Nonionic surfactants include, for example, ether types such as polyoxyethylene alkyl ether, ether ester types such as glycerin ester polyoxyethylene ether, ester types such as polyethylene glycol fatty acid ester, glycerin ester, and sorbitan ester. Can be mentioned.

アクリル酸系重合体は、ホモポリマー、コポリマーのいずれであってもよい。ホモポリマーとしては、好ましくは、アクリル酸、アクリル酸非金属塩、またはアクリル酸エステル等の単量体(a)に由来の構成単位(A)を含むホモポリマーが挙げられる。コポリマーとしては、好ましくは、アクリル酸、アクリル酸非金属塩、アクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体(a)に由来の構成単位(A)と、下記単量体(b)に由来する構成単位(B)とを含むコポリマーや、アクリル酸、アクリル酸非金属塩、アクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも2種の単量体(a)に由来の各構成単位(A)を含むコポリマーが挙げられる。   The acrylic acid polymer may be a homopolymer or a copolymer. The homopolymer preferably includes a homopolymer containing the structural unit (A) derived from the monomer (a) such as acrylic acid, a non-metallic salt of acrylic acid, or an acrylic ester. As the copolymer, preferably, the structural unit (A) derived from at least one monomer (a) selected from the group consisting of acrylic acid, a non-metallic salt of acrylic acid, and an acrylic ester, and the following monomer ( Each structural unit derived from at least two types of monomers (a) selected from the group consisting of a copolymer comprising the structural unit (B) derived from b), acrylic acid, a non-metallic salt of acrylic acid, and an acrylic ester Mention may be made of copolymers comprising (A).

アクリル酸非金属塩としては、例えば、アクリル酸アンモニウム塩、アクリル酸アミン塩等が挙げられる。アクリル酸系重合体は、これらのアクリル酸塩に由来の構成単位を、1種含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。   Examples of acrylic acid nonmetal salts include ammonium acrylate salts and amine acrylate salts. The acrylic acid polymer may contain one or more kinds of structural units derived from these acrylates.

アクリル酸系重合体が共重合体である場合、構成単位(A)を50モル%を越えて含むが、70モル%を越えて含んでいると好ましく、80モル%を越えて含んでいるとより好ましく、90モル%を越えて含んでいるとさらに好ましい。   When the acrylic acid polymer is a copolymer, it contains more than 50 mol% of the structural unit (A), preferably more than 70 mol%, and more than 80 mol%. More preferably, it is more preferable to contain more than 90 mol%.

単量体(b)は、カルボン酸(塩)基を有し、かつ、重合可能な二重結合を有する単量体であり、例えば、イタコン酸、無水イタコン酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、無水フマル酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、グルタコン酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、フォスフィノカルボン酸、α−ハロアクリル酸、β−カルボン酸、またはこれらの塩、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸オクチル等のメタアクリル酸アルキルエステル類等が挙げられる。   The monomer (b) is a monomer having a carboxylic acid (salt) group and having a polymerizable double bond, such as itaconic acid, itaconic anhydride, methacrylic acid, maleic acid, Maleic anhydride, fumaric acid, fumaric anhydride, citraconic acid, citraconic anhydride, glutaconic acid, vinyl acetic acid, allyl acetic acid, phosphinocarboxylic acid, α-haloacrylic acid, β-carboxylic acid, or salts thereof, methacrylic And alkyl methacrylates such as methyl acrylate, ethyl methacrylate, and octyl methacrylate.

アクリル酸系重合体が塩である場合は、例えば、酸型のアクリル酸単量体を単独で重合、あるいは単量体(b)と共重合したのち、所定のアルカリで中和することによっても得られる。上記塩としては、例えば、アクリル酸と2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸との共重合体のアンモニウム塩等が挙げられる。   When the acrylic acid polymer is a salt, for example, an acid type acrylic acid monomer may be polymerized alone or copolymerized with the monomer (b) and then neutralized with a predetermined alkali. can get. Examples of the salt include an ammonium salt of a copolymer of acrylic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.

アクリル酸系重合体は、分散安定性をさらに向上させる観点から、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸アンモニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ポリアクリル酸アンモニウムがより好ましい。   From the viewpoint of further improving the dispersion stability, the acrylic acid polymer is preferably at least one selected from the group consisting of polyacrylic acid and ammonium polyacrylate, and more preferably ammonium polyacrylate.

アクリル酸系重合体は、分散安定性をさらに向上させる観点から、その重量平均分子量が500〜50000であると好ましく、500〜10000であるとより好ましく、1000〜10000であるとさらに好ましい。   From the viewpoint of further improving dispersion stability, the acrylic acid polymer preferably has a weight average molecular weight of 500 to 50,000, more preferably 500 to 10,000, and even more preferably 1,000 to 10,000.

上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を下記の条件で適用して得たクロマトグラム中のピークに基づいて算出した値である。
カラム:G4000PWXL+G2500PWXL(東ソー株式会社)
溶離液:(0.2Mリン酸バッファー)/(CH3CN)=9/1(容量比)
流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
検出器:RI検出器
標準物質:ポリアクリル酸換算
The weight average molecular weight is a value calculated based on a peak in a chromatogram obtained by applying a gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions.
Column: G4000PWXL + G2500PWXL (Tosoh Corporation)
Eluent: (0.2 M phosphate buffer) / (CH 3 CN) = 9/1 (volume ratio)
Flow rate: 1.0 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Detector: RI detector Standard material: Polyacrylic acid equivalent

研磨液組成物中の分散剤の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、0.0005重量%以上が好ましく、より好ましくは0.001重量%以上、さらに好ましくは0.002重量%以上である。また、研磨液組成物中の分散剤の含有量は、0.5重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下、さらに好ましくは0.05重量%以下である。したがって、分散剤の含有量は、0.0005〜0.5重量%が好ましく、より好ましくは0.001〜0.1重量%、さらに好ましくは0.002〜0.05重量%である。   The content of the dispersant in the polishing composition is preferably 0.0005% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, and still more preferably 0.002% by weight from the viewpoint of further improving the dispersion stability. That's it. The content of the dispersant in the polishing composition is preferably 0.5% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and still more preferably 0.05% by weight or less. Therefore, the content of the dispersant is preferably 0.0005 to 0.5% by weight, more preferably 0.001 to 0.1% by weight, and still more preferably 0.002 to 0.05% by weight.

本実施形態の研磨液組成物には、本発明の効果が妨げられない範囲で、さらに、pH調整剤、防腐剤、および酸化剤から選ばれる少なくとも1種の任意成分が含まれていてもよい。   The polishing composition of this embodiment may further contain at least one optional component selected from a pH adjuster, a preservative, and an oxidizing agent as long as the effects of the present invention are not hindered. .

pH調整剤としては、塩基性化合物、または酸性化合物等が挙げられる。塩基性化合物としては、アンモニア、水酸化カリウム、水溶性有機アミンおよび四級アンモニウムハイドロオキサイド等が挙げられる。酸性化合物としては、硫酸、塩酸、硝酸またはリン酸等の無機酸、酢酸、シュウ酸、コハク酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸または安息香酸等の有機酸等が挙げられる。   Examples of the pH adjuster include basic compounds and acidic compounds. Examples of basic compounds include ammonia, potassium hydroxide, water-soluble organic amines and quaternary ammonium hydroxides. Examples of the acidic compound include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid, oxalic acid, succinic acid, glycolic acid, malic acid, citric acid and benzoic acid.

防腐剤としては、ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、(5−クロロ−)2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン、過酸化水素、または次亜塩素酸塩等が挙げられる。   Examples of preservatives include benzalkonium chloride, benzethonium chloride, 1,2-benzisothiazolin-3-one, (5-chloro-) 2-methyl-4-isothiazolin-3-one, hydrogen peroxide, or hypochlorite Examples include acid salts.

酸化剤としては、過マンガン酸、ペルオキソ酸等の過酸化物、クロム酸、または硝酸、並びにこれらの塩等が挙げられる。   Examples of the oxidizing agent include peroxides such as permanganic acid and peroxo acid, chromic acid, nitric acid, and salts thereof.

本実施形態の研磨液組成物の25℃におけるpHは、特に制限されないが、研磨速度をさらに向上できることから2〜10が好ましく、より好ましくは3〜9、さらに好ましくは4〜8であり、さらにより好ましくは4.5〜7である。ここで、25℃におけるpHは、pHメータ(東亜電波工業株式会社、HM−30G)を用いて測定でき、電極の研磨液組成物への浸漬後1分後の数値である。   The pH at 25 ° C. of the polishing composition of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 2 to 10, more preferably 3 to 9, more preferably 4 to 8, since the polishing rate can be further improved. More preferably, it is 4.5-7. Here, the pH at 25 ° C. can be measured using a pH meter (Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., HM-30G), and is a value one minute after immersion of the electrode in the polishing composition.

なお、上記において説明した各成分の含有量は、使用時における含有量であるが、本実施形態の研磨液組成物は、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・輸送コストをさらに低くできる点で好ましい。濃縮液は、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して使用すればよい。   The content of each component described above is the content at the time of use, but the polishing liquid composition of the present embodiment is stored and supplied in a concentrated state as long as the stability is not impaired. May be. In this case, it is preferable in that the manufacturing and transportation costs can be further reduced. The concentrate may be used after appropriately diluted with the above-mentioned aqueous medium as necessary.

本実施形態の研磨液組成物が上記濃縮液である場合、複合酸化物粒子の含有量は、製造・輸送コストをさらに低くする観点から、1重量%以上が好ましく、より好ましくは2重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上であり、さらにより好ましくは4重量%以上である。また、濃縮液中における複合酸化物粒子の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、20重量%以下が好ましく、より好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下、さらにより好ましくは8重量%以上である。したがって、濃縮液中における複合酸化物粒子の含有量は、1〜20重量%が好ましく、より好ましくは2〜15重量%、さらに好ましくは3〜10重量%であり、さらにより好ましくは4〜8重量%である。   When the polishing liquid composition of the present embodiment is the concentrated liquid, the content of the composite oxide particles is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more from the viewpoint of further reducing production / transport costs. More preferably, it is 3% by weight or more, and still more preferably 4% by weight or more. In addition, the content of the composite oxide particles in the concentrate is preferably 20% by weight or less, more preferably 15% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, and still more from the viewpoint of further improving the dispersion stability. Preferably it is 8 weight% or more. Therefore, the content of the composite oxide particles in the concentrate is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, still more preferably 3 to 10% by weight, and even more preferably 4 to 8%. % By weight.

本実施形態の研磨液組成物が上記濃縮液である場合、低分子有機化合物の含有量は、製造・輸送コストをさらに低くする観点から、0.08重量%以上が好ましく、より好ましくは0.2重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上であり、さらにより好ましくは1重量%以上である。また、濃縮液中における低分子有機化合物の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、40重量%以下が好ましく、より好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは15重量%以下、さらにより好ましくは12重量%以上である。したがって、濃縮液中における低分子有機化合物の含有量は、0.08〜40重量%が好ましく、より好ましくは0.2〜20重量%、さらに好ましくは0.5〜15重量%であり、さらにより好ましくは1〜12重量%である。   When the polishing composition of the present embodiment is the concentrated solution, the content of the low molecular weight organic compound is preferably 0.08% by weight or more, more preferably 0.8%, from the viewpoint of further reducing production and transportation costs. It is 2% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and even more preferably 1% by weight or more. In addition, the content of the low molecular weight organic compound in the concentrate is preferably 40% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, and still more preferably, from the viewpoint of further improving the dispersion stability. Preferably it is 12 weight% or more. Therefore, the content of the low molecular weight organic compound in the concentrate is preferably 0.08 to 40% by weight, more preferably 0.2 to 20% by weight, still more preferably 0.5 to 15% by weight, More preferably, it is 1 to 12% by weight.

低分子有機化合物としてDHEGを含む研磨液組成物が上記濃縮液である場合、DHEGの含有量は、製造・輸送コストをさらに低くする観点から、0.4重量%以上が好ましく、より好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは2重量%以上であり、さらにより好ましくは3重量%以上である。また、濃縮液中におけるDHEGの含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、40重量%以下が好ましく、より好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは15重量%以下、さらにより好ましくは12重量%以上である。したがって、濃縮液中におけるDHEGの含有量は、0.4〜40重量%が好ましく、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜15重量%であり、さらにより好ましくは3〜12重量%である。   When the polishing liquid composition containing DHEG as the low-molecular organic compound is the concentrated liquid, the content of DHEG is preferably 0.4% by weight or more, more preferably 1 from the viewpoint of further reducing production and transportation costs. % By weight or more, more preferably 2% by weight or more, and even more preferably 3% by weight or more. The content of DHEG in the concentrate is preferably 40% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, and still more preferably 12% from the viewpoint of further improving the dispersion stability. % By weight or more. Therefore, the content of DHEG in the concentrate is preferably 0.4 to 40% by weight, more preferably 1 to 20% by weight, still more preferably 2 to 15% by weight, and even more preferably 3 to 12% by weight. %.

本実施形態の研磨液組成物が上記濃縮液である場合、分散剤の含有量は、製造・輸送コストをさらに低くする観点から、0.001重量%以上が好ましく、より好ましくは0.003重量%以上、さらに好ましくは0.005重量%以上であり、さらにより好ましくは0.01重量%以上である。また、濃縮液中における分散剤の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、1.0重量%以下が好ましく、より好ましくは0.3重量%以下、さらに好ましくは0.2重量%以下であり、さらにより好ましくは0.1重量%以下である。したがって、濃縮液中における分散剤の含有量は、0.001〜1.0重量%が好ましく、より好ましくは0.003〜0.3重量%、さらに好ましくは0.005〜0.2重量%あり、さらにより好ましくは0.01〜0.1重量%である。   When the polishing liquid composition of the present embodiment is the concentrated liquid, the content of the dispersant is preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.003% by weight, from the viewpoint of further reducing production / transport costs. % Or more, more preferably 0.005% by weight or more, and still more preferably 0.01% by weight or more. The content of the dispersant in the concentrate is preferably 1.0% by weight or less, more preferably 0.3% by weight or less, and still more preferably 0.2% by weight from the viewpoint of further improving the dispersion stability. Or even more preferably 0.1% by weight or less. Therefore, the content of the dispersant in the concentrate is preferably 0.001 to 1.0% by weight, more preferably 0.003 to 0.3% by weight, and still more preferably 0.005 to 0.2% by weight. And even more preferably 0.01 to 0.1% by weight.

次に、本実施形態の研磨液組成物の製造方法の一例について説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the polishing liquid composition of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の研磨液組成物の製造方法の一例は、何ら制限されず、例えば、複合酸化物粒子と、分散剤と、水溶性有機化合物(例えば、DHEG)と、水系媒体と、必要に応じて任意成分とを混合することによって調製できる。   An example of the manufacturing method of the polishing liquid composition of this embodiment is not restrict | limited at all, For example, complex oxide particle | grains, a dispersing agent, a water-soluble organic compound (for example, DHEG), an aqueous medium, and as needed And can be prepared by mixing with optional components.

これらの各成分の混合順序については特に制限はなく、全ての成分を同時に混合してもよいし、予め、分散剤を溶解した水系媒体に複合酸化物粒子を分散させた複合酸化物粒子スラリーを調製した後、当該スラリーに、低分子有機化合物と残りの水系媒体とを含む混合物を混合してもよい。複合酸化物粒子の凝集等を十分に防止する観点からは、後者が好ましい。   The mixing order of these components is not particularly limited, and all the components may be mixed at the same time, or a composite oxide particle slurry in which composite oxide particles are dispersed in an aqueous medium in which a dispersant is dissolved in advance. After the preparation, a mixture containing the low molecular organic compound and the remaining aqueous medium may be mixed with the slurry. From the viewpoint of sufficiently preventing aggregation of the composite oxide particles, the latter is preferable.

複合酸化物粒子の水系媒体への分散は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミル、またはビーズミル等の撹拌機等を用いて行うことができる。複合酸化物粒子が凝集等してできた粗大粒子が水系媒体中に含まれる場合、遠心分離やフィルターろ過等により、当該粗大粒子を除去すると好ましい。複合酸化物粒子の水系媒体への分散は、分散剤の存在下で行うと好ましい。   The dispersion of the composite oxide particles in the aqueous medium can be performed using, for example, a stirrer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, or a bead mill. When coarse particles formed by aggregation of composite oxide particles are contained in the aqueous medium, it is preferable to remove the coarse particles by centrifugation, filter filtration, or the like. The dispersion of the composite oxide particles in the aqueous medium is preferably performed in the presence of a dispersant.

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.

本実施形態の半導体基板の製造方法は、半導体基板上の一方の主面がわに薄膜を形成する薄膜形成工程と、薄膜の半導体基板がわの面の反対面に凹凸パターンを形成する凹凸面形成工程と、凹凸面を、本実施形態の研磨液組成物を用いて研磨する研磨工程とを含む。薄膜形成工程は必要に応じて複数回行なわれる。   The manufacturing method of the semiconductor substrate of this embodiment includes a thin film forming step in which one main surface on the semiconductor substrate forms a crocodile thin film, and a concavo-convex surface in which the thin film semiconductor substrate forms a concavo-convex pattern on the opposite surface of the crocodile surface. A formation process and the grinding | polishing process of grind | polishing an uneven surface using the polishing liquid composition of this embodiment are included. The thin film forming process is performed a plurality of times as necessary.

また、本実施形態の半導体基板の製造方法は、半導体基板上の一方の主面がわに、凹凸面を有する薄膜を形成する薄膜形成工程と、凹凸面を本実施形態の研磨液組成物を用いて研磨する研磨工程とを含む。薄膜形成工程は必要に応じて複数回行なわれる。   Also, the manufacturing method of the semiconductor substrate of this embodiment includes a thin film forming step of forming a thin film having an uneven surface on one main surface on the semiconductor substrate, and the polishing liquid composition of this embodiment on the uneven surface. Polishing process using and polishing. The thin film forming process is performed a plurality of times as necessary.

薄膜形成工程において形成される薄膜としては、例えば、絶縁層、金属層や半導体層などの導体層があげられる。上記絶縁層に含まれる材料としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、またはポリシリコン等があげられる。   As a thin film formed in a thin film formation process, conductor layers, such as an insulating layer, a metal layer, and a semiconductor layer, are mention | raise | lifted, for example. Examples of the material contained in the insulating layer include silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon.

薄膜形成法は、薄膜を構成する材料に応じて適宜選択すればよいが、例えば、CVD法、PVD法、塗布法、またはメッキ法等があげられる。   The thin film forming method may be appropriately selected according to the material constituting the thin film, and examples thereof include a CVD method, a PVD method, a coating method, and a plating method.

凹凸面の形成方法は、従来公知のリソグラフィー法等があげられる。リソグラフィー法では、フォトレジストの塗布、露光、現像、エッチングおよびフォトレジスト除去等がこの順に行なわれる。また、凹凸面は下層の凹凸に対応して形成されることもある。   Examples of the method for forming the uneven surface include conventionally known lithography methods. In the lithography method, photoresist application, exposure, development, etching, photoresist removal, and the like are performed in this order. In addition, the uneven surface may be formed corresponding to the unevenness in the lower layer.

凹凸表面の研磨は、凹凸表面および/または研磨パッド表面に本実施形態の研磨液組成物を供給し、凹凸表面に、例えば、研磨パッドを接触させ、所定の圧力(荷重)を凹凸面にかけながら、凹凸面を有する薄膜および研磨パッドのうちの少なくとも一方を相対的に動かすことにより行える。研磨処理は、従来公知の研磨装置により行うことができる。   For polishing the uneven surface, the polishing composition of the present embodiment is supplied to the uneven surface and / or the surface of the polishing pad, for example, a polishing pad is brought into contact with the uneven surface, and a predetermined pressure (load) is applied to the uneven surface. This can be done by relatively moving at least one of the thin film having an uneven surface and the polishing pad. The polishing treatment can be performed by a conventionally known polishing apparatus.

研磨液組成物は、そのまま用いてもよいし、濃縮液であれば希釈してから用いればよい。濃縮液を希釈する場合、その希釈倍率は特に制限されず、濃縮液における各成分の濃度や研磨条件等に応じて適宜決定すればよい。   The polishing composition may be used as it is, or may be used after being diluted if it is a concentrated solution. When diluting the concentrate, the dilution factor is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the concentration of each component in the concentrate, polishing conditions, and the like.

希釈倍率の具体例としては、1.5倍以上が好ましく、より好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上、さらにより好ましくは4倍以上である。20倍以下が好ましく、より好ましくは15倍以下、さらに好ましくは10倍以下、さらにより好ましくは8倍以下である。したがって、希釈倍率は、1.5〜20倍が好ましく、より好ましくは2〜15倍、さらに好ましくは3〜10倍、さらにより好ましくは4〜8倍である。   As a specific example of the dilution rate, 1.5 times or more is preferable, more preferably 2 times or more, still more preferably 3 times or more, and still more preferably 4 times or more. It is preferably 20 times or less, more preferably 15 times or less, still more preferably 10 times or less, and even more preferably 8 times or less. Therefore, the dilution factor is preferably 1.5 to 20 times, more preferably 2 to 15 times, still more preferably 3 to 10 times, and even more preferably 4 to 8 times.

半導体基板の材料としては、例えば、Si、またはGe等の元素半導体、GaAs,InP、またはCdS等の化合物半導体、InGaAs,HgCdTe等の混晶半導体等があげられる。   Examples of the material of the semiconductor substrate include elemental semiconductors such as Si or Ge, compound semiconductors such as GaAs, InP, or CdS, mixed crystal semiconductors such as InGaAs, HgCdTe, and the like.

本実施形態の研磨液組成物がより好適に用いられる薄膜の材質または材料としては、アルミニウム、ニッケル、タングステン、銅、タンタル、またはチタン等の金属;ケイ素等の半金属;上記金属を主成分とした合金;ガラス、ガラス状カーボン、またはアモルファスカーボン等のガラス状物質;アルミナ、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、窒化タンタル、または窒化チタン等のセラミック材料;ポリイミド樹脂等の樹脂等の、半導体装置を構成する材料として従来公知のものがあげられる。なかでも、薄膜は、本実施形態の研磨液組成物による研磨が良好に作用するという理由から、ケイ素を含んでいると好ましく、より好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素およびポリシリコンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいると好ましく、酸化ケイ素がさらに好ましい。酸化ケイ素としては、石英、ガラス、二酸化ケイ素、テトラエトキシシラン(TEOS)等があげられる。酸化ケイ素を含む薄膜には、リン、ホウ素等の元素がドープされていてもよく、そのような、薄膜の具体例としては、BPSG(Boro-Phospho-Silicate Glass)膜、PSG(Phospho-Silicate Glass)膜等があげられる。これらの、元素ドープがなされた酸化ケイ素膜は、元素ドープがなされていない酸化ケイ素膜に比べて研磨され易いため、研磨液組成物中には、平坦化を促進するために、より多量の水溶性有機化合物を含有させておく必要がある。しかし、水溶性有機化合物を多く含む研磨液組成物では、複合酸化物粒子が凝集し、沈降するという問題がある。水溶性有機化合物としてDHEGを含む本実施形態の研磨液組成物の一例では、DHEGの含有量が、例えば0.2〜20重量%であっても複合酸化物粒子の凝集が十分に抑制されており、分散安定性が極めて高い。そのため、当該研磨液組成物の一例は、BPSG膜、PSG膜等の研磨に特に適している。   The material or material of the thin film in which the polishing composition of the present embodiment is more preferably used includes a metal such as aluminum, nickel, tungsten, copper, tantalum, or titanium; a semimetal such as silicon; A glassy material such as glass, glassy carbon, or amorphous carbon; a ceramic material such as alumina, silicon dioxide, silicon nitride, tantalum nitride, or titanium nitride; a semiconductor device such as a resin such as a polyimide resin. A conventionally well-known thing is mention | raise | lifted as a material. Among these, the thin film preferably contains silicon for the reason that polishing with the polishing composition of the present embodiment works well, more preferably selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, and polysilicon. And at least one selected from the group consisting of silicon oxide and more preferably silicon oxide. Examples of silicon oxide include quartz, glass, silicon dioxide, and tetraethoxysilane (TEOS). The thin film containing silicon oxide may be doped with elements such as phosphorus and boron. Specific examples of such a thin film include BPSG (Boro-Phospho-Silicate Glass) film and PSG (Phospho-Silicate Glass). ) Membrane and the like. Since these elementally doped silicon oxide films are easier to polish than silicon oxide films that are not elementally doped, in the polishing composition, a larger amount of water solution is used to promote planarization. It is necessary to contain an organic compound. However, the polishing composition containing a large amount of the water-soluble organic compound has a problem that the composite oxide particles aggregate and settle. In an example of the polishing composition of this embodiment containing DHEG as the water-soluble organic compound, the aggregation of the composite oxide particles is sufficiently suppressed even when the DHEG content is, for example, 0.2 to 20% by weight. And dispersion stability is extremely high. Therefore, an example of the polishing composition is particularly suitable for polishing BPSG films, PSG films, and the like.

本実施形態の半導体装置の製造方法は、凸部を速やかに研磨可能とし、より平坦性の高い研磨表面の形成を可能とする観点から、凹凸表面の全面が同一材料から形成されている場合に有用である。   The manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment allows the convex portions to be polished quickly, and from the viewpoint of enabling the formation of a polished surface with higher flatness, when the entire surface of the concave and convex surfaces is formed from the same material. Useful.

相互に隣合う凸部と凹部との段差(H)は(例えば、図4A参照)、50〜2000nmが好ましく、より好ましくは100〜1500nmである。なお、「段差(H)」は、凸部の頂点と凹部の底点との間の距離を意味し、プロファイル測定装置(商品名HRP−100、KLA Tencor社製)により求めることができる。   The step (H) between the protrusions and the recesses adjacent to each other (see, for example, FIG. 4A) is preferably 50 to 2000 nm, more preferably 100 to 1500 nm. “Step (H)” means the distance between the apex of the convex portion and the bottom point of the concave portion, and can be determined by a profile measuring device (trade name HRP-100, manufactured by KLA Tencor).

研磨工程で用いられる研磨パッドの材質等については、特に制限されるものではなく、従来公知のものが使用できる。研磨パッドの材質としては、例えば、不織布、硬質発泡ポリウレタン等の有機高分子発泡体や無発泡体等があげられるいが、なかでも、硬質発泡ポリウレタンが好ましい。   The material of the polishing pad used in the polishing process is not particularly limited, and conventionally known materials can be used. Examples of the material for the polishing pad include non-foamed and non-foamed organic polymer foams such as non-woven fabric and hard foamed polyurethane. Among them, hard foamed polyurethane is preferred.

研磨液組成物の供給速度は、研磨速度をさらに向上させる観点から、研磨対象表面1cm2あたり0.01g/分以上が好ましく、より好ましくは0.05g/分以上、さらに好ましくは0.1g/分以上である。また、研磨液組成物の供給速度は、低コスト化および廃液処理の容易化の観点から、凹凸表面1cm2あたり10g/分以下が好ましく、より好ましくは5g/分以下、さらに好ましくは3g/分以下である。したがって、研磨液組成物の供給速度は、研磨対象表面1cm2あたり0.01〜10g/分が好ましく、より好ましくは0.05〜5g/分、さらに好ましくは0.1〜3g/分である。 From the viewpoint of further improving the polishing rate, the supply rate of the polishing liquid composition is preferably 0.01 g / min or more per 1 cm 2 of the surface to be polished, more preferably 0.05 g / min or more, and further preferably 0.1 g / min. More than a minute. In addition, the supply rate of the polishing composition is preferably 10 g / min or less, more preferably 5 g / min or less, and further preferably 3 g / min, per 1 cm 2 of the uneven surface, from the viewpoint of cost reduction and waste liquid treatment. It is as follows. Therefore, the supply rate of the polishing composition is preferably 0.01 to 10 g / min, more preferably 0.05 to 5 g / min, still more preferably 0.1 to 3 g / min per 1 cm 2 of the surface to be polished. .

本実施形態の研磨液組成物は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される1液型に限定されず、用時混合される2液型であってもよい。2液型の研磨液組成物では、上記水系媒体が、第1水系媒体と第2水系媒体とに分かれており、研磨液組成物は、複合酸化物粒子と分散剤と第1水系媒体とを含む水系媒体組成物(I)と、水溶性有機化合物と第2水系媒体とを含む水系媒体組成物(II)とから構成される。水系媒体組成物(I)は複合酸化物粒子、分散剤以外に水溶性有機化合物の一部を含んでいてもよい。水系媒体組成物(II)は、水溶性有機化合物以外に複合酸化物粒子の一部および分散剤の一部を含んでいてもよい。   The polishing liquid composition of the present embodiment is not limited to the one-liquid type supplied to the market in a state where all components are mixed in advance, and may be a two-liquid type mixed at the time of use. In the two-pack type polishing composition, the aqueous medium is divided into a first aqueous medium and a second aqueous medium, and the polishing liquid composition comprises composite oxide particles, a dispersant, and a first aqueous medium. An aqueous medium composition (I) containing, and an aqueous medium composition (II) containing a water-soluble organic compound and a second aqueous medium. The aqueous medium composition (I) may contain a part of the water-soluble organic compound in addition to the composite oxide particles and the dispersant. The aqueous medium composition (II) may contain part of the composite oxide particles and part of the dispersant in addition to the water-soluble organic compound.

水系媒体組成物(I)と水系媒体組成物(II)の混合は、凹凸表面への供給前に行われてもよいし、別々に供給されて凹凸表面上で混合されてもよい。水系媒体組成物(I)と伴に使用され、水溶性有機化合物と第2水系媒体とを含んだ水系媒体組成物(II)(添加剤水溶液)は、研磨最中、平坦化促進液として作用する。   The mixing of the aqueous medium composition (I) and the aqueous medium composition (II) may be performed before supply to the uneven surface, or may be separately supplied and mixed on the uneven surface. The aqueous medium composition (II) (additive aqueous solution) used together with the aqueous medium composition (I) and containing the water-soluble organic compound and the second aqueous medium acts as a planarization promoting liquid during polishing. To do.

次に、2液型の研磨液組成物の一例の各成分の含有量等について説明する。ただし、この例では、水系媒体組成物(I)は水溶性有機化合物を含まず、水系媒体組成物(II)は、複合酸化物粒子および分散剤を含まないものとする。   Next, the content and the like of each component of an example of a two-pack type polishing liquid composition will be described. However, in this example, the aqueous medium composition (I) does not contain a water-soluble organic compound, and the aqueous medium composition (II) does not contain composite oxide particles and a dispersant.

上記2液型の研磨液組成物における、各成分の含有量については、水系媒体組成物(I)と水系媒体組成物(II)とが混合された時に1液型の研磨液組成物のそれ同様になっていればよいが、水系媒体組成物(I)中における複合酸化物粒子の含有量、水系媒体組成物(I)中における分散剤の含有量、水系媒体組成物(II)中の水溶性有機化合物の含有量は、例えば、下記のとおりであると好ましい。   The content of each component in the two-part polishing liquid composition is that of the one-part polishing liquid composition when the aqueous medium composition (I) and the aqueous medium composition (II) are mixed. As long as it is the same, the content of the composite oxide particles in the aqueous medium composition (I), the content of the dispersant in the aqueous medium composition (I), the content in the aqueous medium composition (II) For example, the content of the water-soluble organic compound is preferably as follows.

水系媒体組成物(I)中における複合酸化物粒子の含有量は、研磨速度をさらに向上させる観点から、0.1重量%以上が好ましく、より好ましくは0.2重量%以上、さらに好ましくは0.4重量%以上であり、よりさらに好ましくは0.5重量%以上である。また、水系媒体組成物(I)中における複合酸化物粒子の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点およびコスト低減の観点から、8重量%以下が好ましく、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは4重量%以下であり、よりさらに好ましくは3重量%以下である。したがって、複合酸化物粒子の含有量は、0.1〜8重量%が好ましく、より好ましくは0.2〜5重量%、さらに好ましくは0.4〜4重量%、よりさらに好ましくは0.5〜3重量%である。   From the viewpoint of further improving the polishing rate, the content of the composite oxide particles in the aqueous medium composition (I) is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.2% by weight or more, and still more preferably 0. .4% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more. Further, the content of the composite oxide particles in the aqueous medium composition (I) is preferably 8% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, from the viewpoint of further improving the dispersion stability and cost reduction. More preferably, it is 4 weight% or less, More preferably, it is 3 weight% or less. Accordingly, the content of the composite oxide particles is preferably 0.1 to 8% by weight, more preferably 0.2 to 5% by weight, still more preferably 0.4 to 4% by weight, and still more preferably 0.5. ~ 3 wt%.

水系媒体組成物(I)中における分散剤の含有量は、分散安定性をさらに向上させる観点から、0.0005重量%以上が好ましく、より好ましくは0.001重量%以上、さらに好ましくは0.002重量%以上である。また、水系媒体組成物(I)中における分散剤の含有量は、0.5重量%以下が好ましく、より好ましくは0.1重量%以下、さらに好ましくは0.05重量%以下である。したがって、複合酸化物粒子の含有量は、0.0005〜0.5重量%が好ましく、より好ましくは0.001〜0.1重量%、さらに好ましくは 0.002〜0.05重量%である。   From the viewpoint of further improving the dispersion stability, the content of the dispersant in the aqueous medium composition (I) is preferably 0.0005% by weight or more, more preferably 0.001% by weight or more, and still more preferably 0.00. 002% by weight or more. Further, the content of the dispersant in the aqueous medium composition (I) is preferably 0.5% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and still more preferably 0.05% by weight or less. Therefore, the content of the composite oxide particles is preferably 0.0005 to 0.5% by weight, more preferably 0.001 to 0.1% by weight, and still more preferably 0.002 to 0.05% by weight. .

水系媒体組成物(II)(添加剤水溶液)中における水溶性有機化合物の含有量は、平坦性の優れた研磨表面を得る観点から、0.04〜60重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜50重量%、さらに好ましくは0.2〜40重量%、よりさらに好ましくは0.4〜30重量%である。   The content of the water-soluble organic compound in the aqueous medium composition (II) (additive aqueous solution) is preferably 0.04 to 60% by weight, more preferably 0. 0% from the viewpoint of obtaining a polished surface with excellent flatness. It is 1 to 50% by weight, more preferably 0.2 to 40% by weight, and still more preferably 0.4 to 30% by weight.

また、水系媒体組成物(I)と水系媒体組成物(II)(添加剤水溶液)との混合比(水系媒体組成物(I)の重量/水系媒体組成物(II)の重量)は、液の供給精度の観点および均一な混合液が得られる観点から、1/2〜50/1が好ましく、より好ましくは2/1〜40/1、さらに好ましくは5/1〜30/1、よりさらに好ましくは10/1〜20/1である。   The mixing ratio of the aqueous medium composition (I) and the aqueous medium composition (II) (additive aqueous solution) (weight of the aqueous medium composition (I) / weight of the aqueous medium composition (II)) is: Is preferably 1/2 to 50/1, more preferably 2/1 to 40/1, still more preferably 5/1 to 30/1, and still more preferably from the viewpoint of supply accuracy and a uniform mixed solution. Preferably it is 10/1-20/1.

水系媒体組成物(I)の25℃におけるpHは、分散安定性をさらに向上させる観点から2〜11が好ましく、より好ましくは3〜10、さらに好ましくは4〜10、よりさらに好ましくは5〜9である。   The pH of the aqueous medium composition (I) at 25 ° C. is preferably from 2 to 11, more preferably from 3 to 10, more preferably from 4 to 10, and even more preferably from 5 to 9 from the viewpoint of further improving the dispersion stability. It is.

水系媒体組成物(II)の25℃における好ましいpHは、水溶性有機化合物の種類に応じて異なるが、水系媒体組成物(II)と水系媒体組成物(I)とが混合されて得られる研磨液組成物のpHが、上述した好ましいpHとなるように決定すればよい。例えば、水溶性有機化合物がDHEGである場合、水系媒体組成物(II)の25℃におけるpHは、複合酸化物粒子の分散安定性をさらに向上させる観点から3〜10が好ましく、より好ましくは3〜8、さらに好ましくは4〜7、よりさらに好ましくは4〜6である。   The preferred pH of the aqueous medium composition (II) at 25 ° C. varies depending on the type of the water-soluble organic compound, but polishing obtained by mixing the aqueous medium composition (II) and the aqueous medium composition (I). What is necessary is just to determine so that pH of a liquid composition may become the preferable pH mentioned above. For example, when the water-soluble organic compound is DHEG, the pH of the aqueous medium composition (II) at 25 ° C. is preferably 3 to 10, more preferably 3 from the viewpoint of further improving the dispersion stability of the composite oxide particles. It is -8, More preferably, it is 4-7, More preferably, it is 4-6.

研磨液組成物が1液型、2液型のいずれであっても、研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、荷重が大きすぎることに起因して生じる平坦化への悪影響および傷の発生を抑制する観点から、好ましくは100kPa以下、より好ましくは70kPa以下、さらに好ましくは50kPa以下である。また、設定研磨荷重は、研磨時間の短縮化の観点から、好ましくは5kPa以上、より好ましくは10kPa以上である。したがって、設定研磨荷重は、5〜100kPaが好ましく、より好ましくは10〜70kPa、さらに好ましくは10〜50kPaである。   Whether the polishing composition is a one-component type or a two-component type, the polishing load set in the polishing apparatus equipped with the polishing pad has an adverse effect on the flattening caused by the load being too large and From the viewpoint of suppressing the occurrence of scratches, it is preferably 100 kPa or less, more preferably 70 kPa or less, and even more preferably 50 kPa or less. The set polishing load is preferably 5 kPa or more, more preferably 10 kPa or more, from the viewpoint of shortening the polishing time. Therefore, the set polishing load is preferably 5 to 100 kPa, more preferably 10 to 70 kPa, and still more preferably 10 to 50 kPa.

研磨パッドの回転数は、30〜200rpmが好ましく、より好ましくは45〜150rpmであり、さらに好ましくは60〜100rpmである。研磨対象物の回転数は、130〜200rpmが好ましく、より好ましくは45〜150rpmであり、さらに好ましくは60〜100rpmである。   The number of rotations of the polishing pad is preferably 30 to 200 rpm, more preferably 45 to 150 rpm, and still more preferably 60 to 100 rpm. As for the rotation speed of a grinding | polishing target object, 130-200 rpm is preferable, More preferably, it is 45-150 rpm, More preferably, it is 60-100 rpm.

上記研磨工程は、半導体装置の製造過程におけるあらゆる研磨に利用できる。具体例としては、例えば、(1)埋込み素子分離膜を形成する工程で行なわれる研磨、(2)層間絶縁膜を平坦化する工程で行なわれる研磨、(3)埋込み金属配線(例えば、ダマシン配線等)を形成する工程で行なわれる研磨、(4)埋め込みキャパシタを形成する工程で行なわれる研磨等があげられる。なかでも、本実形態の半導体装置の製造方法において行なわれる研磨工程は、(1)および(2)に適用されることが好ましい。   The polishing step can be used for any polishing in the manufacturing process of a semiconductor device. As specific examples, for example, (1) polishing performed in a step of forming an embedded isolation film, (2) polishing performed in a step of planarizing an interlayer insulating film, and (3) embedded metal wiring (for example, damascene wiring) Etc.) and (4) polishing performed in the step of forming the embedded capacitor. Especially, it is preferable that the polishing process performed in the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is applied to (1) and (2).

本実形態の半導体装置の製造方法は、必要に応じて、洗浄工程、熱処理工程、および不純物拡散工程等を含んでもよい。   The manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment may include a cleaning process, a heat treatment process, an impurity diffusion process, and the like, if necessary.

上記半導体装置としては、例えば、メモリーIC(Integrated Circuit)、ロジックICおよびシステムLSI(Large−Scale Integration)等が挙げられる。   Examples of the semiconductor device include a memory IC (Integrated Circuit), a logic IC, and a system LSI (Large-Scale Integration).

次に、半導体装置の製造過程の埋込み素子分離膜を形成する工程で行なわれる研磨について図面を用いて説明する。   Next, polishing performed in the process of forming the buried element isolation film in the manufacturing process of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.

図1Aに示すように、半導体基板1を酸化炉内で酸素に晒すことにより形成された二酸化シリコン酸化膜(図示せず)上に、シリコン窒化(Si34)膜2を、例えばCVD法(化学気相成長法)にて形成する。次いで、図1Bに示すように、フォトリソグラフィー技術を用いてシャロートレンチを形成する。次に、図1Cに示すように、例えばシランガスと酸素ガスを用いたCVD法により、トレンチ埋め込み用の酸化膜(SiO2膜)3を形成する。このようにして形成された酸化膜3の半導体基板1がわの面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された、段差Hを有する凸凹を有する。次いで、CMP法により、シリコン窒化膜2の表面と酸化膜3の表面がほぼ面一になるまで酸化膜3を研磨する(図1D参照)。本実施形態の研磨液組成物は、このCMP法のよる研磨を行う際に用いられる。 As shown in FIG. 1A, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 2 is formed on a silicon dioxide oxide film (not shown) formed by exposing the semiconductor substrate 1 to oxygen in an oxidation furnace, for example, by CVD. (Chemical vapor deposition method). Next, as shown in FIG. 1B, a shallow trench is formed using a photolithography technique. Next, as shown in FIG. 1C, an oxide film (SiO 2 film) 3 for filling the trench is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas. The surface opposite to the side of the semiconductor substrate 1 of the oxide film 3 formed in this way has irregularities having a level difference H formed corresponding to the irregularities of the lower layer. Next, the oxide film 3 is polished by CMP until the surface of the silicon nitride film 2 and the surface of the oxide film 3 are substantially flush (see FIG. 1D). The polishing composition of this embodiment is used when polishing by this CMP method.

次に、半導体装置の製造過程の層間絶縁膜を平坦化する工程で行なわれる研磨について図面を用いて説明する。   Next, polishing performed in the step of planarizing the interlayer insulating film in the manufacturing process of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.

図2Aに示すように、半導体基板11の一方の主面がわに、金属薄膜(例えばAl薄膜)19を、例えば、スパッタリング法にて形成する。図2Aに示した例では、半導体基板11には、不純物がドープされた不純物拡散領域として、ソース12およびドレイン13が形成されている。そして、この図において、金属薄膜19よりも下層には、その表面がシリサイド化されたゲート電極15、ゲート電極15の両端部に配置されたサイドウォール14、SiO2等からなる絶縁層16,17、絶縁層16,17を貫通して金属薄膜19とゲート電極15とを層間接続するタングステンプラグ18が配置されている。 As shown in FIG. 2A, a metal thin film (for example, an Al thin film) 19 is formed on one main surface of the semiconductor substrate 11 by sputtering, for example. In the example shown in FIG. 2A, a source 12 and a drain 13 are formed in the semiconductor substrate 11 as an impurity diffusion region doped with impurities. In this figure, below the metal thin film 19, there are a gate electrode 15 whose surface is silicided, sidewalls 14 disposed at both ends of the gate electrode 15, insulating layers 16 and 17 made of SiO 2 and the like. A tungsten plug 18 is disposed through the insulating layers 16 and 17 to connect the metal thin film 19 and the gate electrode 15 to each other.

次に、図2Bに示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いて金属薄膜19をパターニングし、引出し電極20を形成する。これにより、CMOS構造が完成される。   Next, as shown in FIG. 2B, the metal thin film 19 is patterned using a photolithography technique and a dry etching technique to form an extraction electrode 20. Thereby, the CMOS structure is completed.

次に、図3Aに示すように、例えばシランガスと酸素ガスを用いたCVD法により、酸化膜(SiO2膜)21を形成する。この酸化膜21の、半導体基板11と向い合う面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された、段差Hを有する凸凹を有する。次いで、CMP法により酸化膜21を研磨する(図3B参照)。本実施形態の研磨液組成物は、このCMP法のよる研磨を行う際に用いられる。 Next, as shown in FIG. 3A, an oxide film (SiO 2 film) 21 is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas. The opposite surface of the oxide film 21 to the surface facing the semiconductor substrate 11 has an unevenness having a step H formed corresponding to the unevenness of the lower layer. Next, the oxide film 21 is polished by CMP (see FIG. 3B). The polishing composition of this embodiment is used when polishing by this CMP method.

(砥粒スラリーの調製)
(1)Ce0.75Zr0.252粒子スラリー
分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム、重量平均分子量6000)が添加された水中で、ビーズミルにより焼成物A(Ce0.75Zr0.252粒子)が湿式粉砕されることにより得られた、体積中位径が150nmのCe0.75Zr0.252粒子のスラリー(Ce0.75Zr0.252粒子:25重量%)を用意した。焼成物Aは、未焼成Ce0.75Zr0.252粒子(商品名Actalys9320、ローディア社製)が1160℃で6時間、連続式焼成炉で焼成されることにより得られたものである。なお、焼成物Aは、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを原料として用いて得られたものである。
(Preparation of abrasive slurry)
(1) Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particle slurry The fired product A (Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particles) is wet-ground by a bead mill in water to which a dispersant (ammonium polyacrylate, weight average molecular weight 6000) has been added. Thus, a slurry of Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particles having a volume median diameter of 150 nm (Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particles: 25% by weight) was prepared. The fired product A is obtained by firing unfired Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particles (trade name Actalys 9320, manufactured by Rhodia) in a continuous firing furnace at 1160 ° C. for 6 hours. The fired product A is obtained using a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound as raw materials.

(2)CeO2粒子スラリー
分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム、重量平均分子量6000)が添加された水中で、ビーズミルにより焼成物であるCeO2粒子(バイコウスキー社製、純度99.9%)が湿式粉砕されることにより得られた、体積中位径が130nmのCeO2粒子のスラリー(CeO2粒子:40重量%)を用意した。なお、CeO2粒子は、セリウム(IV)化合物を原料として用いて得られたものである。
(2) CeO 2 particle slurry CeO 2 particles (product of Baikowski, purity 99.9%), which is a fired product by a bead mill, in water to which a dispersant (ammonium polyacrylate, weight average molecular weight 6000) is added. A slurry of CeO 2 particles having a volume median diameter of 130 nm (CeO 2 particles: 40% by weight) obtained by wet pulverization was prepared. The CeO 2 particles are obtained using a cerium (IV) compound as a raw material.

(3)Ce0.87Zr0.132粒子スラリー
分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム、重量平均分子量6000)が添加された水中で、ビーズミルにより焼成物B(Ce0.87Zr0.132粒子)が湿式粉砕されることにより得られた、体積中位径が150nmのCe0.87Zr0.132粒子のスラリー(Ce0.87Zr0.132粒子:25重量%)を用意した。上記焼成物Bは、未焼成Ce0.87Zr0.132粒子(ローディア社製)が1100℃で6時間、連続式焼成炉で焼成されることにより得られたものである。なお、焼成物Bは、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを原料として用いて得られたものである。
(3) Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particle slurry The fired product B (Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particles) is wet-ground by a bead mill in water to which a dispersant (ammonium polyacrylate, weight average molecular weight 6000) has been added. A slurry of Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particles having a volume median diameter of 150 nm (Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particles: 25% by weight) was prepared. The fired product B is obtained by firing unfired Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particles (manufactured by Rhodia) at 1100 ° C. for 6 hours in a continuous firing furnace. The fired product B is obtained using a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound as raw materials.

(4)Ce0.80Zr0.202粒子スラリー
分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム、重量平均分子量6000)が添加された水中で、ビーズミルにより焼成物C(Ce0.80Zr0.202粒子)が湿式粉砕されることにより得られた、体積中位径が150nmのCe0.80Zr0.202粒子のスラリー(Ce0.80Zr0.202粒子:25重量%)を用意した。上記焼成物Cは、未焼成Ce0.80Zr0.202粒子(商品名Actalys9315、ローディア社製)が1160℃で6時間、連続式焼成炉で焼成されることにより得られたものである。なお、焼成物Cは、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを原料として用いて得られたものである。
(4) Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particle slurry The fired product C (Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particles) is wet-ground by a bead mill in water to which a dispersant (ammonium polyacrylate, weight average molecular weight 6000) has been added. Thus, a slurry of Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particles having a volume median diameter of 150 nm (Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particles: 25 wt%) was prepared. The fired product C is obtained by firing unfired Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particles (trade name Actalys 9315, manufactured by Rhodia) at 1160 ° C. for 6 hours in a continuous firing furnace. The fired product C is obtained using a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound as raw materials.

(5)Ce0.62Zr0.382粒子スラリー
分散剤(ポリアクリル酸アンモニウム、重量平均分子量6000)が添加された水中で、ビーズミルにより焼成物D(Ce0.62Zr0.382粒子)が湿式粉砕されることにより得られた、体積中位径が150nmのCe0.62Zr0.382粒子のスラリー(Ce0.62Zr0.382粒子:25重量%)を用意した。焼成物Dは、未焼成Ce0.62Zr0.382粒子(商品名Actalys9330、ローディア社製)が1240℃で6時間、連続式焼成炉で焼成されることにより得られたものである。なお、焼成物Dは、セリウム(IV)化合物とジルコニウム(IV)化合物とを原料として用いて得られたものである。
(5) Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particle slurry The fired product D (Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particles) is wet-ground by a bead mill in water to which a dispersant (ammonium polyacrylate, weight average molecular weight 6000) is added. Thus, a slurry of Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particles having a volume median diameter of 150 nm (Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particles: 25% by weight) was prepared. The fired product D is obtained by firing unfired Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particles (trade name Actals 9330, manufactured by Rhodia) in a continuous firing furnace at 1240 ° C. for 6 hours. The fired product D is obtained using a cerium (IV) compound and a zirconium (IV) compound as raw materials.

なお、複合酸化物粒子およびCeO2粒子の体積中位径は、レーザー回折・散乱式粒度分布計(商品名LA−920、堀場製作所)で測定した体積基準のメジアン径として算出した。 The volume median diameters of the composite oxide particles and CeO 2 particles were calculated as volume-based median diameters measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (trade name LA-920, Horiba Seisakusho).

上記複合酸化物粒子およびCeO2粒子をX線回折法にて分析した結果を下記表1に示している。粉末X線回折法による測定条件は下記のとおりとした。
(測定条件)
装置:(株)リガク製、粉末X線解析装置 RINT2500VC
X線発生電圧:40kV
放射線 :Cu−Kα1線(λ=0.154050nm)
電流 :120mA
Scan Speed:10°/min
測定ステップ:0.02°/min
The results of analyzing the composite oxide particles and CeO 2 particles by X-ray diffraction are shown in Table 1 below. The measurement conditions by the powder X-ray diffraction method were as follows.
(Measurement condition)
Apparatus: Rigaku Co., Ltd., powder X-ray analyzer RINT2500VC
X-ray generation voltage: 40 kV
Radiation: Cu-Kα1 line (λ = 0.154050 nm)
Current: 120 mA
Scan Speed: 10 ° / min
Measurement step: 0.02 ° / min

Figure 0005403909
Figure 0005403909

各ピークの頂点の高さ、第1ピークの半値幅、および各ピークの面積は、得られた粉末X線回折スペクトルから、粉末X線回折装置付属の粉末X線回折パターン総合解析ソフトJADE(MDI社)を用いて算出した。上記ソフトによる算出処理は、上記ソフトの取扱説明書(Jade(Ver.5)ソフトウェア、取扱説明書 Manual No.MJ13133E02、理学電機株式会社)に基づいてなされている。   The height of the apex of each peak, the half width of the first peak, and the area of each peak are calculated from the obtained powder X-ray diffraction spectrum using the powder X-ray diffraction pattern comprehensive analysis software JADE (MDI) attached to the powder X-ray diffractometer. ). The calculation process by the software is performed based on an instruction manual (Jade (Ver. 5) software, instruction manual Manual No. MJ13133E02, Rigaku Corporation) of the software.

酸化セリウム由来のピークおよび/または酸化ジルコニウム由来のピークが、複合酸化物由来のピークのショルダーピークとしてスペクトル中に存在する場合は、例えば、上記ソフトによりピーク分離をして、各々のピークの頂点の高さ、各ピークの面積を求めることができる。   When the peak derived from cerium oxide and / or the peak derived from zirconium oxide is present in the spectrum as the shoulder peak of the peak derived from the composite oxide, for example, the peak separation is performed by the above software, and the peak of each peak is obtained. The height and area of each peak can be determined.

(実施例1)
下記表2に示す組成となるように研磨液組成物を以下のようにして調製した。まず、DHEG(商品名キレストGA、キレスト(株)製)をイオン交換水と混合した。得られた混合液に、当該混合液を攪拌しながら、Ce0.87Zr0.132粒子スラリーを加え、さらに、10%アンモニア水溶液でpH6.2に調整することにより、研磨液組成物を調製した。
Example 1
A polishing liquid composition was prepared as follows so as to have the composition shown in Table 2 below. First, DHEG (trade name Kyrest GA, manufactured by Kyrest Co., Ltd.) was mixed with ion-exchanged water. A slurry composition was prepared by adding a Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particle slurry to the obtained mixed liquid while stirring the mixed liquid, and adjusting the pH to 6.2 with a 10% aqueous ammonia solution.

(実施例2〜3、参考例1
Ce0.87Zr0.132粒子スラリーに代えてCe0.80Zr0.202粒子スラリー、Ce0.75Zr0.252粒子スラリー、または、Ce0.62Zr0.382粒子スラリーを用いたこと以外は実施例1と同様にして下記表2に示す組成となるように研磨液組成物を調製した。
(Examples 2 and 3, Reference Example 1 )
Example 1 except that a Ce 0.80 Zr 0.20 O 2 particle slurry, a Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particle slurry, or a Ce 0.62 Zr 0.38 O 2 particle slurry was used instead of the Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particle slurry. Then, a polishing composition was prepared so as to have the composition shown in Table 2 below.

(実施例
下記表2に示す組成になるように研磨液組成物を以下のようにして調製した。まず、EDTA・2NH4((株)同仁化学研究所製)をイオン交換水と混合した。得られた混合液に、当該混合液を攪拌しながら、Ce0.75Zr0.252粒子スラリーを加え、さらに、10%アンモニア水溶液でpH6.2に調整することにより、研磨液組成物を調製した。
(Example 4 )
A polishing composition was prepared as follows so as to have the composition shown in Table 2 below. First , EDTA · 2NH 4 (manufactured by Dojindo Laboratories) was mixed with ion-exchanged water. A slurry composition was prepared by adding a Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particle slurry to the obtained mixed liquid while stirring the mixed liquid, and further adjusting the pH to 6.2 with a 10% aqueous ammonia solution.

(実施例
下記表2に示す組成になるように研磨液組成物を以下のようにして調製した。まず、L−アスパラギン酸(和工純薬工業(株)製)をイオン交換水と混合した。得られた混合液に、当該混合液を撹拌しながら、10%アンモニア水を加えL−アスパラギン酸を溶解し、さらにCe0.75Zr0.252粒子スラリーを加え、最後に、10%アンモニア水でpH6.0に調製することにより、研磨液組成物を調製した。
(Example 5 )
A polishing composition was prepared as follows so as to have the composition shown in Table 2 below. First, L-aspartic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed with ion-exchanged water. While stirring the liquid mixture, 10% aqueous ammonia was added to the resulting liquid mixture to dissolve L-aspartic acid, and Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particle slurry was further added. Finally, pH 6 was added with 10% aqueous ammonia. A polishing composition was prepared by adjusting to 0.0.

(比較例1)
Ce0.87Zr0.132粒子スラリーに代えてCeO2粒子スラリーを用い、DHEG(商品名キレストGA、キレスト(株)製)の含有量をかえ、さらにEDTA・2NH4((株)同仁化学研究所製)を添加したこと以外は実施例1と同様にして下記表2に示す研磨液組成物を調製した。
(Comparative Example 1)
CeO 2 particle slurry was used instead of Ce 0.87 Zr 0.13 O 2 particle slurry, and the content of DHEG (trade name: Kirest GA, manufactured by Cylest Co., Ltd.) was changed, and EDTA 2NH 4 (Dojindo Laboratories Co., Ltd.) A polishing liquid composition shown in Table 2 below was prepared in the same manner as in Example 1 except that the product was added.

(比較例2)
実施例1と同様にして下記表2に示す組成の研磨液組成物を調製した。すなわち、イオン交換水に、当該イオン交換水を攪拌しながら、Ce0.75Zr0.252粒子スラリーを加え、さらに、1%硝酸でpH6.2に調整することにより、研磨液組成物を調製した。
(Comparative Example 2)
A polishing liquid composition having the composition shown in Table 2 below was prepared in the same manner as in Example 1. That is, a slurry composition was prepared by adding Ce 0.75 Zr 0.25 O 2 particle slurry to ion-exchanged water while stirring the ion-exchanged water, and adjusting the pH to 6.2 with 1% nitric acid.

Figure 0005403909
Figure 0005403909

(評価用サンプル)
評価用サンプルとして、市販のCMP特性評価用ウエハ(商品名:STI MIT 864、直径200mm)を用意した。この評価用サンプルを、図4A〜Cおよび図5A〜Dを用いて説明する。図4Aおよび図5A〜Dは、それぞれ評価用サンプルの部分拡大断面図であり、図4Bは、評価用サンプルの上面図であり、図4Cは、図4Bの部分拡大図ある。図4Aに示すように、評価用サンプルは、シリコン基板とその上に配置された厚み150nmの窒化ケイ素膜(以下、「Si34膜」という)を備える。Si34膜はCVD法により形成されている。この積層体には、深さ500nm(150nm+350nm)の溝が形成されている。Si34膜上には、厚み600nmの酸化ケイ素膜(以下、「HDP膜」という)が配置されている。HDP膜はHDP−CVD(高密度プラズマ化学気相成長法)により形成されている。このHDP膜は、図4Bに示すように、その平面が61個の領域(20mm×20mm)に分割されており、各領域は、さらに25個の小領域(4mm×4mm)に分割されている(図4C)。図4Bにおいて、黒塗りの領域(以下、「center」という)は、後述するように厚みの測定を行った領域である。図4CにおけるD20、D50、D90およびD100の20、50、90および100は、それぞれ、小領域を平面視したときに見える凸部の総面積が小領域中に占める割合(凸部面密度)を示している。各小領域の部分拡大断面図は、それぞれ、図5A〜Dに示している。これらの図に示すように、D20(図5A)には、凸部幅20μm、凹部幅80μmの線条凹凸パターンが形成され、D50(図5B)には、凸部幅50μm、凹部幅50μmの線条凹凸パターンが形成され、D90(図5C)には、凸部幅90μm、凹部幅10μmの線条凹凸パターンが形成されている。D100(図5D)は全体が凸部からなるので、凹凸パターンは形成されていない。
(Sample for evaluation)
As an evaluation sample, a commercially available wafer for CMP characteristic evaluation (trade name: STI MIT 864, diameter 200 mm) was prepared. This sample for evaluation will be described with reference to FIGS. 4A and 5A to 5D are partially enlarged sectional views of the evaluation sample, FIG. 4B is a top view of the evaluation sample, and FIG. 4C is a partially enlarged view of FIG. 4B. As shown in FIG. 4A, the evaluation sample includes a silicon substrate and a silicon nitride film (hereinafter referred to as “Si 3 N 4 film”) having a thickness of 150 nm disposed thereon. The Si 3 N 4 film is formed by a CVD method. A groove having a depth of 500 nm (150 nm + 350 nm) is formed in the stacked body. On the Si 3 N 4 film, a silicon oxide film having a thickness of 600 nm (hereinafter referred to as “HDP film”) is disposed. The HDP film is formed by HDP-CVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition). As shown in FIG. 4B, the plane of the HDP film is divided into 61 regions (20 mm × 20 mm), and each region is further divided into 25 small regions (4 mm × 4 mm). (FIG. 4C). In FIG. 4B, a black area (hereinafter referred to as “center”) is an area where thickness is measured as described later. In FIG. 4C, D20, D50, D90, and D100 20, 50, 90, and 100 respectively represent the ratio (convex surface density) of the total area of the convex portions visible when the small region is viewed in plan to the small region. Show. Partial enlarged cross-sectional views of the respective small regions are shown in FIGS. As shown in these drawings, a linear projection / recess pattern having a convex portion width of 20 μm and a concave portion width of 80 μm is formed on D20 (FIG. 5A), and a convex portion width of 50 μm and a concave portion width of 50 μm is formed on D50 (FIG. 5B). A linear uneven pattern is formed, and a linear uneven pattern having a convex portion width of 90 μm and a concave portion width of 10 μm is formed in D90 (FIG. 5C). Since D100 (FIG. 5D) consists entirely of convex portions, the concave-convex pattern is not formed.

(研磨条件)
研磨試験機 :片面研磨機(品番:LP−541、ラップマスターSFT製、定盤径540mm)
研磨パッド :品番IC−1000/Suba400(ニッタ・ハース(株)製)
定盤回転数 :100rpm
ヘッド回転数:110rpm(回転方向は定盤と同じ)
研磨荷重 :30kPa(設定値)
研磨液供給量:200mL/min(0.6g/(cm2・min))
(Polishing conditions)
Polishing tester: Single-side polishing machine (Part No .: LP-541, manufactured by Lapmaster SFT, surface plate diameter 540 mm)
Polishing pad: Part No. IC-1000 / Suba400 (made by Nitta Haas Co., Ltd.)
Surface plate rotation speed: 100 rpm
Head rotation speed: 110 rpm (Rotation direction is the same as the surface plate)
Polishing load: 30 kPa (setting value)
Polishing liquid supply amount: 200 mL / min (0.6 g / (cm 2 · min))

表2に示した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。研磨対象物を研磨した後、イオン交換水を用いて流水洗浄し、次いで、イオン交換水中に浸漬した状態で超音波洗浄(100kHz、3min)した。さらに、イオン交換水で流水洗浄し、最後に、スピンドライ法により乾燥させた。   Using the polishing composition shown in Table 2, the sample for evaluation was polished under the above polishing conditions. After polishing the object to be polished, it was washed with running water using ion-exchanged water, and then ultrasonically washed (100 kHz, 3 min) while immersed in the ion-exchanged water. Further, it was washed with running water with ion-exchanged water, and finally dried by a spin dry method.

なお、研磨の終了は、トルク計測法を利用して決定した。この方式では、研磨対象表面と研磨パッドとの間の摩擦係数変化を利用して研磨の終了を決定する。実際は、摩擦係数を測定するのではなく、研磨対象が配置される定盤の駆動電流値の変化を利用して研磨の終了を決定した。研磨初期には、HDP膜のみが研磨パッドと接触するが、研磨終盤になると、窒化膜Si34が露出して、摩擦係数が変化するため、定盤の駆動電流値も変化する。窒化膜Si34が露出すると、上記電流値が飽和する。その飽和状態に達した時点を研磨の終点(EP)とし、さらに30秒間研磨を行って研磨を終わらせた(図7参照)。よって研磨時間は(研磨開時からEPに達するまでにかかった時間+30)秒となる。図7には、定盤駆動電流値の経時的変化の一例を示している。実施例1の研磨時間は72秒、実施例2の研磨時間は93秒、実施例3の研磨時間は105秒、参考例1の研磨時間は131秒、実施例の研磨時間は85秒、実施例の研磨時間は87秒、比較例1の研磨時間は150秒、比較例2の研磨時間は85秒であった。 The end of polishing was determined using a torque measurement method. In this method, the end of polishing is determined by using a friction coefficient change between the surface to be polished and the polishing pad. Actually, the end of polishing was determined not by measuring the friction coefficient but by using the change in the drive current value of the surface plate on which the object to be polished was placed. At the initial stage of polishing, only the HDP film comes into contact with the polishing pad. However, at the end of polishing, the nitride film Si 3 N 4 is exposed and the friction coefficient changes, so that the driving current value of the surface plate also changes. When the nitride film Si 3 N 4 is exposed, the current value is saturated. The time when the saturation state was reached was defined as the polishing end point (EP), and polishing was further completed for 30 seconds (see FIG. 7). Therefore, the polishing time is (to the time taken to reach +30 in the EP from the time of polishing start) seconds. FIG. 7 shows an example of the change over time of the platen drive current value. The polishing time of Example 1 is 72 seconds, the polishing time of Example 2 is 93 seconds, the polishing time of Example 3 is 105 seconds, the polishing time of Reference Example 1 is 131 seconds, the polishing time of Example 4 is 85 seconds, The polishing time of Example 5 was 87 seconds, the polishing time of Comparative Example 1 was 150 seconds, and the polishing time of Comparative Example 2 was 85 seconds.

研磨後の評価用サンプルについて、centerにおける残存膜厚を光干渉式膜厚計(商品名:VM−1000、大日本スクリーン製造(株)製)を用いて測定した。図6に、研磨後の評価用サンプルの概念図を示している。図6に示すように、測定した残存膜厚は、凸部のHDP膜の膜厚(t1)、Si34膜の膜厚(t2)、凹部のHDP膜の膜厚(t3)の3種類である。 About the sample for evaluation after grinding | polishing, the residual film thickness in center was measured using the optical interference type film thickness meter (Brand name: VM-1000, Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. product). FIG. 6 shows a conceptual diagram of the sample for evaluation after polishing. As shown in FIG. 6, the measured remaining film thickness is 3 of the film thickness (t1) of the convex HDP film, the film thickness (t2) of the Si 3 N 4 film, and the film thickness (t3) of the HDP film of the concave part. It is a kind.

得られた測定結果から、下記表4に示す判定基準に基づいて、平坦性の評価をした。評価結果を表3に示している。なお、表3における記号(○および×)は表4の判定基準に基づくものである。また、表4および表3中の「Step Height」とは、研磨後の、凸部における膜厚と凹部における膜厚との差であって、上記凸部におけるHDP膜の膜厚(t1)およびSi34膜の膜厚(t2)、凹部におけるHDP膜の膜厚(t3)の値を用いて、下記式から算出できる(図6参照)。下記式における厚みの単位は全て「nm」である。
Step Height={Si34膜厚(凸部)+HDP膜厚(凸部)+350}−HDP膜厚(凹部)=(t2+t1+350)−t3
Based on the obtained measurement results, the flatness was evaluated based on the criteria shown in Table 4 below. The evaluation results are shown in Table 3. The symbols (◯ and x) in Table 3 are based on the judgment criteria in Table 4. “Step Height” in Tables 4 and 3 is the difference between the film thickness at the convex part and the film thickness at the concave part after polishing, and the film thickness (t1) of the HDP film at the convex part. Using the values of the film thickness (t2) of the Si 3 N 4 film and the film thickness (t3) of the HDP film in the recess, it can be calculated from the following formula (see FIG. 6). The units of thickness in the following formula are all “nm”.
Step Height = {Si 3 N 4 film thickness (convex portion) + HDP film thickness (convex portion) +350} −HDP film thickness (concave portion) = (t2 + t1 + 350) −t3

一般に、凸部面密度が大きいほど(凹部面密度が小さいほど)凸部における残膜の厚みは厚くなり、凸部面密度が小さいほど(凹部面密度が大きいほど)凹部が削れ易くディッシング現象が起こり易い。よって、研磨が十分に行なわれているか否かの評価は、D90、およびD100(凹部なし)に関する測定結果に基づいて行い、ディッシングの抑制効果の評価は、D20に関する測定結果に基づいて行った。   In general, the larger the convex surface density (the smaller the concave surface density), the thicker the remaining film in the convex portion, and the smaller the convex surface density (the higher the concave surface density), the more easily the concave portion is scraped and dishing phenomenon occurs. It is easy to happen. Therefore, the evaluation as to whether or not the polishing was sufficiently performed was performed based on the measurement results regarding D90 and D100 (no recess), and the evaluation of the dishing suppression effect was performed based on the measurement results regarding D20.

Figure 0005403909
Figure 0005403909

Figure 0005403909
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表3に示すように、実施例1〜の研磨液組成物を用いて研磨された評価用サンプルでは、全ての領域において、凸部におけるHDP膜の膜厚(t1)およびSi34膜の膜厚(t2)、凹部におけるHDP膜の膜厚(t3)、Step Heightの全てが、表4に示す判定基準○に当てはまるものであった。よって、実施例1〜の研磨液組成物を用いた研磨では、ディッシングの発生が抑制され、研磨も十分に行なわれて、研磨表面の平坦性が高い研磨表面が得られることが確認できた。また、比較例1の研磨液組成物を用いる場合よりも研磨時間が短かった。 As shown in Table 3, in the samples for evaluation polished using the polishing liquid compositions of Examples 1 to 5 , the film thickness (t1) of the HDP film at the convex portion and the Si 3 N 4 film in all regions The film thickness (t2), the HDP film thickness (t3) in the recess, and the Step Height all met the criterion (circle) shown in Table 4. Therefore, in the polishing using the polishing liquid compositions of Examples 1 to 5 , it was confirmed that the occurrence of dishing was suppressed, the polishing was sufficiently performed, and a polishing surface with high flatness of the polishing surface was obtained. . Further, the polishing time was shorter than when the polishing composition of Comparative Example 1 was used.

比較例1の研磨液組成物を用いて研磨された評価用サンプルでは、全ての領域において、凸部におけるHDP膜の膜厚(t1)およびSi34膜の膜厚(t2)、凹部におけるHDP膜の膜厚(t3)、Step Heightの全てが、表4に示す判定基準○に当てはまるものであった。しかし、比較例1の研磨液組成物を用いた研磨では、実施例1および比較例2の研磨液組成物を用いる場合よりも研磨時間が長かった。 In the evaluation sample polished using the polishing liquid composition of Comparative Example 1, the HDP film thickness (t1) and the Si 3 N 4 film thickness (t2) in the convex portion and the concave portion in all regions All of the HDP film thickness (t3) and Step Height were in accordance with the criterion (circle) shown in Table 4. However, in the polishing using the polishing liquid composition of Comparative Example 1, the polishing time was longer than when the polishing liquid compositions of Example 1 and Comparative Example 2 were used.

比較例2の研磨液組成物を用いる場合、実施例3の研磨液組成物を用いる場合よりも研磨時間が短かったが、大部分の領域において過剰な研磨によるディッシングが発生しており、研磨表面の平坦性に問題があることがわかった。 When the polishing liquid composition of Comparative Example 2 was used, the polishing time was shorter than when the polishing liquid composition of Example 3 was used, but dishing due to excessive polishing occurred in most areas, and the polishing surface It was found that there was a problem with the flatness of the.

以上の結果から、セリウムとジルコニウムとを含む所定の複合酸化物粒子と、分散剤と、水溶性有機化合物と、水系媒体とを含む研磨液組成物を用いて凹凸表面の研磨を行えば、平坦性が優れた研磨表面を短時間で形成できることが確認できた。   From the above results, it is found that if the uneven surface is polished using a polishing liquid composition containing predetermined composite oxide particles containing cerium and zirconium, a dispersant, a water-soluble organic compound, and an aqueous medium, It was confirmed that a polished surface with excellent properties could be formed in a short time.

本発明の研磨液組成物を用いて研磨を行えば、平坦性の優れた研磨表面を短時間で形成できる。よって、本発明の研磨液組成物は、様々な半導体装置の製造過程で用いられる研磨液組成物として有用であり、なかでも、ICおよびLSIの製造に有用である。   By polishing using the polishing composition of the present invention, a polished surface with excellent flatness can be formed in a short time. Therefore, the polishing liquid composition of the present invention is useful as a polishing liquid composition used in various semiconductor device manufacturing processes, and is particularly useful for the manufacture of ICs and LSIs.

A〜Dは、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例、または本実施形態の研磨方法の一例を説明する工程断面図A to D are process cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment or an example of a polishing method of the present embodiment. AおよびBは、本実施形態の半導体装置の製造方法の他の一例、または本実施形態の研磨方法の他の一例を説明する工程断面図A and B are process cross-sectional views illustrating another example of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment or another example of the polishing method of the present embodiment. AおよびBは、本実施形態の半導体装置の製造方法の他の一例、または本実施形態の研磨方法の他の一例を説明する工程断面図A and B are process cross-sectional views illustrating another example of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment or another example of the polishing method of the present embodiment. Aは、本発明の実施例において使用した評価用サンプルの一部拡大断面図、Bは、上記評価用サンプルの平面図、Cは、Bの一部の拡大図A is a partially enlarged sectional view of an evaluation sample used in the examples of the present invention, B is a plan view of the evaluation sample, and C is an enlarged view of a part of B. A〜Dは、本発明の実施例において使用した評価用サンプルの一部拡大断面図A to D are partially enlarged sectional views of samples for evaluation used in the examples of the present invention. 研磨後の評価用サンプルの概念図Conceptual diagram of the sample for evaluation after polishing 定盤駆動電流値の経時的変化を示したグラフGraph showing time-dependent change of platen drive current value

符号の説明Explanation of symbols

1,11 半導体基板
2 シリコン窒化膜
3,16,17,21 酸化膜
12 ソース
13 ドレイン
14 サイドウォール
15 ゲート電極
18 タングステンプラグ
19 金属薄膜
20 引出し電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Semiconductor substrate 2 Silicon nitride film 3, 16, 17, 21 Oxide film 12 Source 13 Drain 14 Side wall 15 Gate electrode 18 Tungsten plug 19 Metal thin film 20 Lead electrode

Claims (9)

セリウムとジルコニウムとを含む複合酸化物粒子と、分散剤と、水溶性有機化合物と、水系媒体とを含む研磨液組成物であって、
CuKα1線(λ=0.154050nm)を照射することにより得られる前記複合酸化物粒子の粉末X線回折スペクトル中に、
回折角2θ(θはブラック角)領域28.729〜28.870°内に頂点があるピーク(第1ピーク)、
回折角2θ領域33.293〜33.471°内に頂点があるピーク(第2ピーク)、
回折角2θ領域47.824〜48.049°内に頂点があるピーク(第3ピーク)、および回折角2θ領域56.762〜57.012°内に頂点があるピーク(第4ピーク)、が各々存在し、
前記第1ピークの半値幅が0.300〜0.347であり、
前記粉末X線回折スペクトル中に、酸化セリウムに由来し、その頂点が回折角2θ領域28.40〜28.59°に存在するピークa1、及び酸化ジルコニウムに由来し、その頂点が回折角2θ領域29.69〜31.60°に存在するピークa2は存在しない、研磨液組成物。
A polishing composition comprising a composite oxide particle containing cerium and zirconium, a dispersant, a water-soluble organic compound, and an aqueous medium,
In the powder X-ray diffraction spectrum of the composite oxide particles obtained by irradiating with CuKα1 rays (λ = 0.154050 nm),
Diffraction angle 2θ (θ is a black angle) region 28. 729 to 2. 8. Peak having a peak within 8.870 ° (first peak),
Diffraction angle 2θ region 33. Peaks have vertices 293-3 3.471 in ° (second peak),
Diffraction angle 2θ region 4 7.824 to 4 8.049 ° peak (third peak) and Diffraction angle 2θ region 5 6.762 to 5 7.012 ° peak (fourth) Each peak),
The half-width of the first peak is 0.300 to 0.347 ;
In the powder X-ray diffraction spectrum , the peak is derived from cerium oxide , the peak is derived from a peak a 1 having a diffraction angle 2θ region of 28.40 to 28.59 ° , and zirconium oxide, and the peak is a diffraction angle 2θ. region from 29.69 to 31.60 peak a 2 present in ° is not present, the polishing composition.
前記第2ピークの面積は、前記第1ピークの面積の10〜50%、
前記第3ピークの面積は、前記第1ピークの面積の35〜75%、
前記第4ピークの面積は、前記第1ピークの面積の20〜65%である請求項1に記載の研磨液組成物。
The area of the second peak is 10 to 50% of the area of the first peak,
The area of the third peak is 35 to 75% of the area of the first peak,
The polishing liquid composition according to claim 1, wherein an area of the fourth peak is 20 to 65% of an area of the first peak.
前記水溶性有機化合物が、両イオン性の水溶性の低分子有機化合物を含む請求項1又は2に記載の研磨液組成物。   The polishing liquid composition according to claim 1, wherein the water-soluble organic compound contains a zwitterionic water-soluble low-molecular organic compound. 前記複合酸化物粒子の体積中位径は、30〜1000nmである請求項1〜3のいずれかの項に記載の研磨液組成物。   The polishing composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a volume median diameter of the composite oxide particles is 30 to 1000 nm. 前記研磨液組成物全量中、前記複合酸化物粒子が0.1〜8重量%、前記分散剤が0.0005〜0.5重量%、前記水溶性有機化合物が0.02〜15重量%含まれる請求項1〜4のいずれかの項に記載の研磨液組成物。   In the total amount of the polishing liquid composition, 0.1 to 8% by weight of the composite oxide particles, 0.0005 to 0.5% by weight of the dispersant, and 0.02 to 15% by weight of the water-soluble organic compound are contained. The polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 4. 前記研磨液組成物全量中、前記複合酸化物粒子が1〜20重量%、前記分散剤が0.001〜1.0重量%、前記水溶性有機化合物が0.08〜40重量%含まれる請求項1〜4のいずれかの項に記載の研磨液組成物。   The composite oxide particles are contained in an amount of 1 to 20% by weight, the dispersant is 0.001 to 1.0% by weight, and the water-soluble organic compound is 0.08 to 40% by weight in the total amount of the polishing composition. Item 5. The polishing composition according to any one of Items 1 to 4. 前記水系媒体は、第1水系媒体と第2水系媒体とを含み、
前記複合酸化物粒子と前記分散剤と前記第1水系媒体とを含む水系媒体組成物(I)と、
前記水溶性有機化合物と前記第2水系媒体とを含む水系媒体組成物(II)とを含んだ、
2液型である請求項1〜4のいずれかの項に記載の研磨液組成物。
The aqueous medium includes a first aqueous medium and a second aqueous medium,
An aqueous medium composition (I) comprising the composite oxide particles, the dispersant, and the first aqueous medium;
An aqueous medium composition (II) comprising the water-soluble organic compound and the second aqueous medium;
The polishing composition according to any one of claims 1 to 4, which is a two-component type.
研磨対象物と研磨パッドとの間に、請求項1〜7のいずれかに記載の研磨液組成物を供給し、前記研磨対象物と前記研磨パッドとが接した状態で、前記研磨パッドを前記研磨対象物に対して相対運動させることにより、前記研磨対象物を研磨する工程を含む研磨方法。   The polishing liquid composition according to any one of claims 1 to 7 is supplied between a polishing object and a polishing pad, and the polishing pad is in a state where the polishing object and the polishing pad are in contact with each other. A polishing method comprising a step of polishing the polishing object by causing relative movement with respect to the polishing object. 半導体基板上の一方の主面がわに薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜を請求項1〜7のいずれかの項に記載の研磨液組成物を用いて研磨する研磨工程とを含む半導体装置の製造方法。
A thin film forming process in which one main surface on the semiconductor substrate forms a thin film on the alligator;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a polishing step of polishing the thin film using the polishing composition according to claim 1.
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