KR20140027561A - Abrasive slurry, abrasive set, and method for polishing substrate - Google Patents

Abrasive slurry, abrasive set, and method for polishing substrate Download PDF

Info

Publication number
KR20140027561A
KR20140027561A KR1020147003705A KR20147003705A KR20140027561A KR 20140027561 A KR20140027561 A KR 20140027561A KR 1020147003705 A KR1020147003705 A KR 1020147003705A KR 20147003705 A KR20147003705 A KR 20147003705A KR 20140027561 A KR20140027561 A KR 20140027561A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
abrasive
polishing
polyvinyl alcohol
film
substrate
Prior art date
Application number
KR1020147003705A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
다이스케 류자키
요우스케 호시
시게루 노베
카즈히로 에노모토
Original Assignee
히타치가세이가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히타치가세이가부시끼가이샤 filed Critical 히타치가세이가부시끼가이샤
Publication of KR20140027561A publication Critical patent/KR20140027561A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1454Abrasive powders, suspensions and pastes for polishing
    • C09K3/1463Aqueous liquid suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09GPOLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00Polishing compositions
    • C09G1/02Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409Abrasive particles per se
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/31051Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step

Abstract

본 발명은, 물, 지립 및 첨가제를 함유하는 연마제로서, 상기 지립은, 4가의 금속 수산화물 입자를 함유하고, 상기 첨가제 중 적어도 1 성분이, 비누화도 95몰% 이하의 폴리비닐 알코올인 연마제에 관한 것이다. 또한, 이 연마제를 입자를 포함하는 슬러리와 첨가제를 포함하는 첨가액으로 나누어 보관하는 연마제 세트, 및 상기의 연마제를 이용하여 피연마막을 연마하는 기판의 연마 방법에 관한 것이다. 이에 의해, STI 절연막, 프리메탈 절연막, 층간 절연막 등을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, 산화 규소막 등의 절연막을 고속이면서 또한 저연마상처로 연마할 수 있으며, 상기 절연막과 폴리 실리콘막과의 높은 연마 속도비를 가지는 연마제, 연마제 세트 및 기판의 연마 방법을 제공한다.The present invention relates to an abrasive containing water, abrasive grains and additives, wherein the abrasive contains tetravalent metal hydroxide particles and at least one component of the additive is a polyvinyl alcohol having a saponification degree of 95 mol% or less. will be. The present invention also relates to an abrasive set for dividing and storing the abrasive into a slurry containing particles and an additive liquid containing an additive, and a method for polishing a substrate using the abrasive described above. As a result, in the CMP technique for planarizing the STI insulating film, the premetal insulating film, the interlayer insulating film, and the like, insulating films such as silicon oxide films can be polished at high speed and with low polishing, and high polishing of the insulating film and the polysilicon film is performed. An abrasive having a speed ratio, an abrasive set and a substrate polishing method are provided.

Description

연마제, 연마제 세트 및 기판의 연마 방법{ABRASIVE SLURRY, ABRASIVE SET, AND METHOD FOR POLISHING SUBSTRATE}Abrasive, abrasive set and substrate polishing method {ABRASIVE SLURRY, ABRASIVE SET, AND METHOD FOR POLISHING SUBSTRATE}

본 발명은, 반도체소자 제조 기술인, 기판 표면의 평탄화 공정, 특히, STI 절연막, 프리메탈 절연막, 층간 절연막 등의 평탄화 공정에 있어서 사용되는 연마제, 이 연마제를 보관하는 연마제 세트 및 연마제를 이용한 기판의 연마 방법에 관한 것이다.The present invention provides an abrasive used in a planarization step of a substrate surface, which is a semiconductor device manufacturing technology, in particular, a planarization step of an STI insulating film, a premetal insulating film, an interlayer insulating film, an abrasive set for storing the abrasive, and polishing of a substrate using the abrasive. It is about a method.

최근의 반도체소자 제조 공정에서는, 고밀도화·미세화를 위한 가공 기술의 중요성이 더욱 증가하고 있다. 그 하나인 CMP(케미컬·메커니컬·폴리싱: 화학 기계 연마) 기술은, 반도체소자의 제조 공정에 있어서, 샐로우·트렌치·아이솔레이션의 형성, 프리메탈 절연막이나 층간 절연막의 평탄화, 플러그 및 매립 금속배선의 형성에 필수의 기술이 되고 있다.In the recent semiconductor device manufacturing process, the importance of the processing technology for densification and fineness is increasing. One of the CMP (Chemical Mechanical Polishing: Chemical Mechanical Polishing) techniques is to form a shallow trench isolation, planarize a premetal insulating film or an interlayer insulating film in the manufacturing process of a semiconductor device, and to provide a plug and a buried metal wiring. It becomes the technique necessary for formation.

CMP용의 연마제로서 가장 다용되고 있는 것은, 흄드 시리카, 콜로이달 실리카 등의 실리카(산화 규소) 지립(砥粒)을 포함하는 연마제이다. 실리카계 연마제는 범용성이 높은 것이 특징이며, 지립 농도, pH, 첨가제 등을 적절히 선택함으로써, 절연막이나 도전막을 불문하고 폭넓은 종류의 막을 연마할 수 있다.The most widely used abrasive for CMP is an abrasive containing silica (silicon oxide) abrasive grains such as fumed silica and colloidal silica. Silica-based abrasives are characterized by high versatility, and by appropriately selecting abrasive grain concentration, pH, additives, and the like, a wide variety of films can be polished regardless of the insulating film or the conductive film.

한편, 주로 산화 규소막 등의 절연막을 대상으로 한, 세륨 화합물 지립을 포함하는 연마제의 수요도 확대하고 있다. 예를 들면, 산화 세륨(세리아) 입자를 지립으로서 포함하는 산화 세륨계 연마제는, 실리카계 연마제보다 낮은 지립 농도라도 고속으로 산화 규소막을 연마할 수 있는 것이 특징이다.On the other hand, the demand for abrasives containing cerium compound abrasive grains, which mainly target insulating films such as silicon oxide films, is also expanding. For example, a cerium oxide-based abrasive containing cerium oxide (ceria) particles as an abrasive is characterized in that the silicon oxide film can be polished at high speed even at a grain concentration lower than that of the silica-based abrasive.

또한, 산화 세륨계 연마제에 적당한 첨가제를 더함으로써, 평탄성이나 연마 선택성을 개선할 수 있는 것이 알려져 있다. 예를 들면, STI(샐로우·트렌치·아이솔레이션)을 형성하는 공정에서는, 산화 규소막의 하층에, 연마 정지층으로서의 질화 규소막을 구비하는 것이 일반적이다. 여기서, 산화 규소막을 연마할 때에, 연마제에 첨가하는 첨가제를 적당하게 선택함으로써, 산화 규소막의 질화 규소막에 대한 연마 속도의 비(연마 선택성)를 높일 수 있다.In addition, it is known that flatness and polishing selectivity can be improved by adding a suitable additive to a cerium oxide-based abrasive. For example, in the process of forming STI (slow trench isolation), it is common to provide a silicon nitride film as a polishing stop layer under the silicon oxide film. Here, by appropriately selecting an additive to be added to the abrasive when polishing the silicon oxide film, the ratio (polishing selectivity) of the polishing rate of the silicon oxide film to the silicon nitride film can be increased.

그 결과, 질화 규소막이 노출되었을 때에 연마를 정지하는 것이 용이하게 되어, 연마가 과잉으로 진행하는 것을 방지할 수 있다. CMP 공정에 이용하는 산화 세륨계 연마제는, 예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되어 있다.As a result, it becomes easy to stop polishing when the silicon nitride film is exposed, and it is possible to prevent excessive progress of polishing. The cerium oxide-based abrasive used in the CMP process is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example.

최근, 반도체소자 제조 공정은 더욱 미세화가 진행하고 있어, 연마 시에 발생하는 연마상처에 대한 요구가 보다 엄격하게 되어 왔다. 이 과제에 대해, 상기와 같은 산화 세륨을 이용한 연마제의, 산화 세륨 입자의 평균 입경을 작게 하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 평균 입경을 작게 하면 기계적 작용이 저하하기 때문에, 연마 속도가 저하해 버리는 문제가 있다.In recent years, the semiconductor element manufacturing process is further refined, and the demand for the polishing wound which arises at the time of grinding | polishing has become more severe. For this problem, attempts have been made to reduce the average particle diameter of cerium oxide particles of an abrasive using cerium oxide as described above. However, when the average particle diameter is reduced, the mechanical action is lowered, so that the polishing rate is lowered.

이 문제에 대해, 4가의 금속 수산화물 입자를 이용한 연마제가 검토되고 있으며, 이 기술은 특허문헌 3에 개시되어 있다. 이 기술은, 4가의 금속 수산화물 입자의 화학적 작용을 살리고, 또한 기계적 작용을 극력 작게 하여, 그에 따라 입자에 의한 연마상처의 저감과 연마 속도의 향상을 양립시킨 것이다.About this problem, the abrasive | polishing agent using tetravalent metal hydroxide particle is examined, and this technique is disclosed by patent document 3. As shown in FIG. This technique utilizes the chemical action of the tetravalent metal hydroxide particles and makes the mechanical action as small as possible, thereby making it possible to reduce the scratches caused by the particles and to improve the polishing rate.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 평10-106994호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-106994 특허문헌 2:일본국 특허공개공보 평08-022970호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-022970 특허문헌 3:국제공개 제02/067309호Patent Document 3: International Publication No. 02/067309

최근, 예를 들면, STI를 형성하는 공정에 있어서, 연마 정지층으로서 폴리 실리콘막의 이용도 이루어지고 있다. 이 경우, 산화 규소막의 폴리 실리콘막에 대한 연마 선택성을 높일 필요가 있었다.In recent years, for example, in the process of forming STI, the use of a polysilicon film as a polishing stop layer has also been achieved. In this case, it was necessary to improve the polishing selectivity of the silicon oxide film with respect to the polysilicon film.

본 발명은, STI 절연막, 프리메탈 절연막, 층간 절연막 등을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, 산화 규소막 등의 절연막을 고속이면서 또한 저연마상처로 연마할 수 있으며, 상기 절연막의 폴리 실리콘막에 대한 높은 연마 선택성을 가지는 연마제를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 연마제를 보관하는 연마제 세트 및 이 연마제를 이용한 기판의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the CMP technique for planarizing an STI insulating film, a premetal insulating film, an interlayer insulating film, and the like, an insulating film such as a silicon oxide film can be polished at a high speed and at a low polishing rate. It is an object to provide an abrasive having polishing selectivity. It is also an object of the present invention to provide an abrasive set for storing the abrasive and a method for polishing a substrate using the abrasive.

본 발명의 연마제는, 4가의 금속 수산화물 입자를 함유하는 지립, 및 첨가제로서, 비누화도 95몰% 이하의 폴리비닐 알코올을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 절연막의, 폴리 실리콘막에 대한 높은 연마 속도비를 얻을 수 있다. 상기 절연막으로서 산화 규소막을 이용하는 경우를 예로 설명하면, 상기 구성을 취함으로써, 산화 규소막을 폴리 실리콘보다 우선하여 연마할 수 있다.The abrasive of the present invention is characterized by containing abrasive grains containing tetravalent metal hydroxide particles and polyvinyl alcohol having an saponification degree of 95 mol% or less. As a result, a high polishing rate ratio of the insulating film to the polysilicon film can be obtained. In the case where a silicon oxide film is used as the insulating film, an example will be described. By taking the above configuration, the silicon oxide film can be polished in preference to polysilicon.

본 발명은, (1) 물, 지립 및 첨가제를 함유하는 연마제로서,The present invention is (1) an abrasive containing water, abrasive grains and additives,

상기 지립은, 4가의 금속 수산화물 입자를 함유하여 이루어지며,The abrasive grains comprise tetravalent metal hydroxide particles,

상기 첨가제 중 적어도 1 성분이, 비누화도 95 몰% 이하의 폴리비닐 알코올인 연마제에 관한 것이다.At least one component of the said additive relates to the abrasive | polishing agent whose saponification degree is polyvinyl alcohol of 95 mol% or less.

또한, 본 발명은, (2) 상기 지립의 평균 입경이, 1nm 이상 400nm 이하인 상기 (1)의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive | polishing agent of said (1) whose average particle diameter of (2) said abrasive grain is 1 nm or more and 400 nm or less.

또한, 본 발명은, (3) 연마제의 pH가 3.0 이상 12.0 이하인 상기 (1) 또는 (2)의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive of said (1) or (2) whose pH of (3) abrasive is 3.0 or more and 12.0 or less.

또한, 본 발명은, (4) 상기 지립의 함유량이, 연마제 100중량부에 대해서 0.01중량부 이상 5중량부 이하인 상기 (1)~(3) 중 어느 하나의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive of any one of said (1)-(3) whose content of the said abrasive grain is 0.01 weight part or more and 5 weight part or less with respect to 100 weight part of abrasives.

또한, 본 발명은, (5) 상기 지립의 연마제 중에서의 제타 전위가, -20mV 이상 +20mV 이하인 상기 (1)~(4) 중 어느 하나의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive of any one of said (1)-(4) whose zeta potential in the abrasive of the said abrasive grain is -20 mV or more and +20 mV or less.

또한, 본 발명은, (6) 상기 폴리비닐 알코올의 함유량이, 연마제 100중량부에 대해서 0.01중량부 이상인 상기 (1)~(5) 중 어느 하나의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive of any one of said (1)-(5) whose content of the said polyvinyl alcohol is 0.01 weight part or more with respect to 100 weight part of abrasives.

또한, 본 발명은, (7) 적어도 표면에 산화 규소를 포함하는 피연마면을 연마하기 위해서 사용되는 상기 (1)~(6) 중 어느 하나의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive | polishing agent in any one of said (1)-(6) used in order to grind | polish the to-be-polished surface containing a silicon oxide at least (7) at the surface.

또한, 본 발명은, (8) 4가의 금속 수산화물이, 희토류 금속 수산화물 및 수산화 지르코늄 중 적어도 한 쪽인 상기 (1)~(7) 중 어느 하나의 연마제에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the abrasive | polishing agent in any one of said (1)-(7) whose (8) tetravalent metal hydroxide is at least one of a rare earth metal hydroxide and zirconium hydroxide.

또한, 본 발명은, (9) 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마 패드에 눌러대어 가압하고, 상기 (1)~(8) 중 어느 하나의 연마제를 피연마막과 연마 패드의 사이에 공급하면서, 기판과 연마 정반을 상대적으로 움직여 피연마막을 연마하는 기판의 연마 방법에 관한 것이다.Moreover, this invention presses and presses the board | substrate with which the to-be-polished film | membrane was formed to the polishing pad of a polishing platen, and presses the abrasive | polishing agent in any one of said (1)-(8) between a to-be-polished film and a polishing pad. The present invention relates to a method of polishing a substrate in which the substrate and the polishing plate are relatively moved while polishing the polished film.

또한, 본 발명은, (10) 연마 패드의 쇼어 D 경도가, 70 이상인 상기 (9)의 기판의 연마 방법에 관한 것이다.Moreover, this invention relates to the grinding | polishing method of the said board | substrate of said (9) whose Shore D hardness of (10) polishing pad is 70 or more.

또한, 본 발명은, (11) 슬러리와 첨가액으로 나누어 보존되고, 연마 직전 또는 연마 시에 혼합되어 상기 (1)~(8) 중 어느 하나의 연마제로 되는 연마제 세트로서, 슬러리는 지립과 물을 포함하며, 첨가액은 첨가제와 물을 포함하는 연마제 세트에 관한 것이다.In addition, the present invention is divided into (11) slurry and the additive liquid, and is preserve | saved, It mixes immediately before grinding | polishing, or at the time of grinding | polishing, The abrasive | polishing agent set which becomes an abrasive | polishing agent in any one of said (1)-(8), and a slurry is a grain and water And the additive liquid relates to an abrasive set comprising the additive and water.

본 발명의 개시는, 2009년 6월 9일에 출원된 일본국 특허출원번호 2009-138124호, 및 2009년 10월 13일에 출원된 일본국 특허출원번호 2009-236488호에 기재된 주제와 관련되고 있으며, 그들 개시 내용은 인용에 의해 여기에 원용된다.The disclosure of the present invention relates to the subject matter disclosed in Japanese Patent Application No. 2009-138124 filed on June 9, 2009, and Japanese Patent Application No. 2009-236488 filed on October 13, 2009. The disclosures of which are incorporated herein by reference.

본 발명은, STI 절연막, 프리메탈 절연막, 층간 절연막 등을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, 산화 규소막 등의 절연막을 고속이면서 또한 저연마상처로 연마할 수 있으며, 상기 절연막과 폴리 실리콘막과의 높은 연마 속도비를 가지는 연마제, 이 연마제를 보관하는 연마제 세트 및 이 연마제를 이용한 기판의 연마 방법을 제공할 수 있다.In the CMP technique for planarizing an STI insulating film, a premetal insulating film, an interlayer insulating film, and the like, an insulating film such as a silicon oxide film can be polished at a high speed and with a low abrasion scratch. An abrasive having a polishing rate ratio, an abrasive set for storing the abrasive, and a substrate polishing method using the abrasive can be provided.

도 1은, 본원의 실시예에 있어서의 폴리비닐 알코올의 비누화도와, 절연막의 폴리 실리콘막에 대한 연마 선택성의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing a relationship between saponification of polyvinyl alcohol and polishing selectivity of an insulating film with respect to a polysilicon film.

본 발명에 있어서, 「절연막의 폴리 실리콘막에 대한 높은 선택성」이란, 절연막의 연마 속도가, 폴리 실리콘막의 연마 속도와 비교하여 높은 것을 의미한다.「절연막의」를 생략하여, 단지 「폴리 실리콘막에 대한 높은 선택성」이라고 하기도 한다. 이하, 특별히 제약이 없는 한, 절연막으로서 산화 규소막을 적용했을 경우를 예로 들어 설명하고, 예를 들면, 「폴리 실리콘막에 대한 선택성이 뛰어나다」라는 것은, 산화 규소막의 폴리 실리콘막에 대한 선택성이 높은 것을 의미한다.In the present invention, the "high selectivity of the insulating film to the polysilicon film" means that the polishing rate of the insulating film is higher than the polishing rate of the polysilicon film. High selectivity to ". Hereinafter, unless the restriction | limiting in particular, the case where a silicon oxide film is applied as an insulating film is demonstrated as an example, For example, "excellent selectivity with respect to a polysilicon film" means high selectivity with respect to the polysilicon film of a silicon oxide film. Means that.

이러한 효과가 얻어지는 것의 작용 기구는 반드시 명확하지 않지만, 본 발명자들은 다음과 같이 추정하고 있다. 즉, 상기 폴리비닐 알코올은, 4가의 금속 수산화물 입자 등의 지립 및 피연마막, 또는 어느 한 쪽에 작용하는 것이라고 생각할 수 있다. 특히, 산화 규소막-폴리비닐 알코올간의 상호작용과 폴리 실리콘막-폴리비닐 알코올의 상호작용의 정도의 차이에 의해, 폴리 실리콘막에 대한 높은 연마 속도비를 초래하는 것이라고 추정된다. 보다 구체적으로는, 폴리 실리콘막-폴리비닐 알코올과의 상호작용이 강해지는 것이라고 생각할 수 있다. 즉, 폴리비닐 알코올이, 소수성의 폴리 실리콘막에 효과적으로 흡착하고, 보호막이 되어 연마를 저해하기 때문에, 결과적으로 연마 속도에 차이가 생기는 것이라고 추측된다.The mechanism of action of obtaining such an effect is not necessarily clear, but the present inventors estimate as follows. That is, the polyvinyl alcohol can be considered to act on either abrasive grains such as tetravalent metal hydroxide particles, the to-be-polished film, or either. In particular, it is estimated that the difference in the degree of interaction between the silicon oxide film-polyvinyl alcohol and the degree of interaction of the polysilicon film-polyvinyl alcohol results in a high polishing rate ratio for the polysilicon film. More specifically, it can be considered that the interaction with the polysilicon film-polyvinyl alcohol becomes stronger. That is, since polyvinyl alcohol adsorb | sucks to a hydrophobic polysilicon film effectively, becomes a protective film, and inhibits grinding | polishing, it is guessed that a difference in polishing rate arises as a result.

이 이유는, 다음과 같이 생각된다. 즉, 비닐 알코올의 모노머는 이론적으로 합성할 수 없기 때문에, 폴리비닐 알코올은, 일반적으로, 아세트산 비닐 모노머 등의 카르복실산 비닐 모노머를 중합하여 폴리 카르복실산 비닐을 얻은 후, 이것을 비누화(가수분해)하여 얻어지고 있다.This reason is considered as follows. That is, since the monomer of vinyl alcohol cannot be synthesize | combined theoretically, polyvinyl alcohol generally polymerizes carboxylic acid vinyl monomers, such as a vinyl acetate monomer, and obtains polyvinyl carboxylate, and then saponifies this (hydrolysis). Is obtained.

따라서, 예를 들면, 원료로서 아세트산 비닐 모노머를 사용해서 얻어진 폴리비닐 알코올은, 분자 중에 관능기로서 -OCOCH3와 가수분해된 -0H를 가지고 있으며, -OH가 되어 있는 비율을 비누화도로서 정의된다. 비누화도가 95몰% 이하가 됨으로써 -0H보다도 소수성의 -0COCH3가 효과적으로 소수성의 폴리 실리콘막에 흡착하여, 보호막이 되어 연마를 저해하기 때문에, 결과적으로 연마 속도에 차이가 생기는 것이라고 추측된다.Thus, for example, polyvinyl alcohol, obtained by using a vinyl acetate monomer as a raw material is, as a functional group in a molecule has a -OCOCH 3 and hydrolyzed -0H, is defined as the ratio in which the -OH saponification degree. When the degree of saponification is 95 mol% or less, hydrophobic -0COCH 3 is more effectively adsorbed onto the hydrophobic polysilicon film than -0H, becomes a protective film and inhibits polishing, and consequently, it is estimated that a difference in polishing rate occurs.

본 발명에 있어서 연마제란, 연마 시에 피연마막에 닿게 하는 조성물이며, 구체적 양태로서는, 물, 지립 및 첨가제를 함유한다. 이하, 각 성분 및 임의로 첨가할 수 있는 성분에 관하여, 순서대로 설명한다.In this invention, an abrasive | polishing agent is a composition which touches a to-be-polished film at the time of grinding | polishing, As a specific aspect, it contains water, an abrasive, and an additive. Hereinafter, each component and the component which can be added arbitrarily are demonstrated in order.

(지립)(Grip)

본 발명의 연마제의 구체적 양태의 하나는, 상기 지립으로서 4가의 금속 수산화물 입자를 포함하는 것이다. 상기 4가의 금속 수산화물 입자는, 실리카, 산화 세륨 등의 종래의 지립과 비교하여, 산화 규소와의 반응성이 높고, 고연마속도인 점에서 바람직하다. 본 발명의 연마제에 있어서 이용할 수 있는 다른 지립으로서는, 예를 들면, 실리카, 알루미나, 산화 세륨 등을 들 수 있다.One specific aspect of the abrasive of the present invention is that the abrasive contains tetravalent metal hydroxide particles. The tetravalent metal hydroxide particles are preferable in view of high reactivity with silicon oxide and high polishing rate compared with conventional abrasive grains such as silica and cerium oxide. As another abrasive grain which can be used in the abrasive | polishing agent of this invention, silica, alumina, cerium oxide, etc. are mentioned, for example.

상기 지립에 있어서, 상기 4가의 금속 수산화물 입자의 함유량은, 지립 전체를 기준으로서 80중량% 이상인 것이 바람직하고, 90중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 95중량% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 98중량% 이상인 것이 특히 바람직하고, 99중량% 이상인 것이 극히 바람직하다. 연마제의 조정이 용이하고, 연마 특성도 뛰어난 점에서, 상기 지립이 상기 4가의 금속 수산화물 입자로 이루어지는(지립의 100중량%가 상기 4가의 금속 수산화물 입자이다) 것이 가장 바람직하다.In the abrasive, the content of the tetravalent metal hydroxide particles is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, still more preferably 95% by weight or more, and 98% by weight or more, based on the whole abrasive. It is especially preferable, and it is extremely preferable that it is 99 weight% or more. From the viewpoint of easy adjustment of the abrasive and excellent polishing properties, it is most preferable that the abrasive grain is composed of the tetravalent metal hydroxide particles (100% by weight of the abrasive grains are the tetravalent metal hydroxide particles).

4가의 금속 수산화물 입자로서는, 희토류 금속 수산화물 및 수산화 지르코늄 중 적어도 한 쪽을 사용하는 것이 바람직하지만, 희토류 금속 수산화물 및 수산화 지르코늄으로부터 2종 이상을 선택해서 사용해도 지장없다. 그 중에서도, 희토류 금속 수산화물로서 수산화 세륨Ce(OH)4를 사용하는 것이, 고연마속도인 점에서 바람직하다.As the tetravalent metal hydroxide particles, it is preferable to use at least one of the rare earth metal hydroxide and the zirconium hydroxide, but two or more kinds may be selected and used from the rare earth metal hydroxide and the zirconium hydroxide. Among them, cerium hydroxide Ce (OH) 4 is preferably used as the rare earth metal hydroxide in terms of high polishing rate.

4가의 금속 수산화물 입자를 제작하는 방법으로서 4가의 금속염과 알칼리액을 혼합하는 수법을 사용할 수 있다. 이 방법은, 예를 들면, 「희토류의 과학」[아다치긴야편, 주식회사 화학 동인, 1999년] 304~305페이지에 설명되어 있다.As a method for producing tetravalent metal hydroxide particles, a method of mixing a tetravalent metal salt and an alkaline liquid can be used. This method is described, for example, in pages 304 to 305 of "The Science of Rare Earth" (Adachi Kinya, Chemical Chemical Co., 1999).

4가의 금속염으로서는, 예를 들면, M(SO4)2, M(NH4)2(NO3)6, M(NH4)4(SO4)4(M은 희토류 원소를 나타낸다.), Zr(SO4)2·4H20 등을 들 수 있다. 상기와 같이, M으로서는, 화학적으로 활성인 세륨(Ce)이 보다 바람직하다.As the tetravalent metal salt, for example, M (SO 4 ) 2 , M (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 , M (NH 4 ) 4 (SO 4 ) 4 (M represents a rare earth element.), Zr (SO 4 ) 2 · 4H 2 0 and the like. As mentioned above, as M, cerium (Ce) which is chemically active is more preferable.

상기 알칼리액으로서는, 예를 들면, 암모니아수, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등을 사용할 수 있으며, 그 중에서도 암모니아수가 바람직하다. 상기 방법으로 합성된 4가의 금속 수산화물 입자는, 세정하여 금속 불순물을 제거할 수 있다. 금속 수산화물의 세정은, 원심분리 등으로 고액분리를 몇차례 반복하는 방법 등을 사용할 수 있다.As said alkaline liquid, ammonia water, potassium hydroxide, sodium hydroxide, etc. can be used, for example, aqueous ammonia is preferable. The tetravalent metal hydroxide particles synthesized by the above method can be washed to remove metal impurities. For washing the metal hydroxide, a method of repeating the solid-liquid separation several times by centrifugation or the like can be used.

상기에서 얻어진 4가의 금속 수산화물 입자가 응집하고 있는 경우, 적절한 방법으로 수중에 분산시키는 것이 바람직하다. 4가의 금속 수산화물 입자를 주된 분산매인 물에 분산시키는 방법으로서는, 통상의 교반기에 의한 분산 처리 외에, 호모지나이저, 초음파 분산기, 습식 볼 밀 등을 이용할 수 있다. 분산 방법, 입경 제어 방법에 관해서는, 예를 들면, 「분산 기술 대전집」[주식회사 정보 기구, 2005년 7월] 제3장 「각종 분산기의 최신 개발 동향과 선정 기준」에 기술되어 있는 방법을 이용할 수 있다.When the tetravalent metal hydroxide particle | grains obtained above are aggregated, it is preferable to disperse | distribute in water by a suitable method. As a method of disperse | distributing tetravalent metal hydroxide particle | grains in the water which is a main dispersion medium, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a wet ball mill, etc. can be used besides the dispersion process by a normal stirrer. As for the dispersion method and the particle size control method, for example, the method described in "Distribution Technology Collection" [Information Agency, July, 2005] Chapter 3 "The latest development trend and selection criteria of various dispersion machines" It is available.

연마제 중의 지립의 평균 입경은, 연마 속도가 너무 낮아지는 것을 피한다는 점에서, 하한으로서는, 1nm 이상인 것이 바람직하고, 2nm 이상인 것이 보다 바람직하고, 10nm 이상인 것이 더욱 바람직하다.Since the average particle diameter of the abrasive grain in an abrasive | polishing avoids too low a polishing rate, it is preferable that it is 1 nm or more, as for a minimum, it is more preferable that it is 2 nm or more, and it is still more preferable that it is 10 nm or more.

또한, 지립의 평균 입경의 상한으로서는, 연마하는 막에 상처가 나기 어렵다는 점에서, 400nm 이하인 것이 바람직하고, 300nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 250nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.Moreover, as an upper limit of the average particle diameter of an abrasive grain, it is preferable that it is 400 nm or less, It is more preferable that it is 300 nm or less, It is further more preferable that it is 250 nm or less from the point which is hard to damage the film | membrane to grind.

본 발명에 있어서, 지립의 평균 입경이란, 동적광산란법을 이용하여 큐물런트 해석으로 얻어지는 Z-average Size를 말한다. 측정에는, 예를 들면, 말번사제, 상품명:제타사이저 나노S를 사용할 수 있다.In the present invention, the average particle size of the abrasive grains refers to the Z-average Size obtained by the cumulant analysis using the dynamic light scattering method. For example, Malvern Co., Ltd. brand name: Zetasizer NanoS can be used.

보다 구체적인 예로서는, 지립의 농도가 0.1중량부가 되도록, 연마제를 물로 희석하여 측정 샘플을 조정한다. 얻어진 측정 샘플을, 1cm각의 셀에 약 1mL 넣고, 제타사이저 나노S에 설치한다. 분산매의 굴절률을 1.33, 점도를 0.887로 하고, 25℃에 있어서 측정을 실시하여, Z-average Size로서 표시되는 값을 판독한다.As a more specific example, the abrasive is diluted with water to adjust the measurement sample so that the concentration of the abrasive grains is 0.1 parts by weight. About 1 mL of the obtained measurement sample is put into a 1 cm square cell, and it installs in a zetasizer nanoS. The refractive index of a dispersion medium is 1.33, the viscosity is 0.887, it measures at 25 degreeC, and the value shown as Z-average Size is read.

또한, 상기 지립의 비표면적은, 피연마막과 화학적 작용을 증대시켜 연마 속도를 향상시킨다는 관점에서, 100m2/g 이상인 것이 바람직하다. 입자의 비표면적은 BET법에 따라 측정할 수 있다.Moreover, it is preferable that the specific surface area of the said abrasive grain is 100 m <2> / g or more from a viewpoint of improving the polishing rate by increasing a to-be-polishing film | membrane and chemical action. The specific surface area of a particle can be measured by BET method.

상기 BET법에 따르는 비표면적의 측정 방법으로서는, 예를 들면, 연마제를 150℃에서 3시간 건조하고, 또한 150℃에서 1시간 진공 탈기 건조하여, 측정 샘플을 얻는다. 이것을, QUANTACHROME사제 가스 흡착량 측정 장치 AUTOSORB-1MP형을 이용하여, 질소 흡착법(상대압에 대한 흡착량을 측정해서, 그 데이터를 다분자 흡착 이론에 근거하는 BET법으로 해석, 상대압 0.1과 0.2와 0.3의 데이터를 이용하는 BET 3점법)에 의해 구할 수 있다.As a measuring method of the specific surface area by the said BET method, an abrasive | polishing agent is dried at 150 degreeC for 3 hours, and also vacuum deaeration drying at 150 degreeC for 1 hour, and a measurement sample is obtained. Using the gas adsorption amount measuring device AUTOSORB-1MP type manufactured by QUANTACHROME, the nitrogen adsorption method (measurement of adsorption to relative pressure is analyzed and the data are analyzed by a BET method based on the multimolecular adsorption theory, relative pressures of 0.1 and 0.2 And the BET three-point method using data of and 0.3).

지립의 농도는, 적합한 연마 속도를 얻을 수 있다는 점에서, 하한으로서는, 연마제 100중량부에 대해서 0.01중량부 이상인 것이 바람직하고, 0.03중량부 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.05중량부 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상한으로서는, 연마제의 보존 안정성을 높게 할 수 있다는 점에서, 5중량부 이하가 바람직하고, 3중량부 이하가 보다 바람직하고, 2중량부 이하가 더욱 바람직하고, 1중량부 이하가 특히 바람직하다.As a minimum, it is preferable that the density | concentration of an abrasive grain is 0.01 weight part or more with respect to 100 weight part of abrasives, It is more preferable that it is 0.03 weight part or more, It is further more preferable that it is 0.05 weight part or more as a minimum. Moreover, as an upper limit, 5 weight part or less is preferable, 3 weight part or less is more preferable, 2 weight part or less is more preferable, and 1 weight part or less is especially preferable at the point which can make storage stability of an abrasive high. Do.

(첨가제)(additive)

본 발명의 연마제는, 첨가제를 포함한다. 여기서 첨가제란, 지립의 분산성, 연마 특성, 보존 안정성 등을 조정하기 위해서, 물, 지립 이외에 포함되는 물질을 가리킨다.The abrasive | polishing agent of this invention contains an additive. An additive refers to the substance contained other than water and an abrasive grain in order to adjust the dispersibility, grinding | polishing characteristic, storage stability, etc. of an abrasive grain here.

(폴리비닐 알코올)(Polyvinyl alcohol)

본 발명의 연마제의 구체적 양태의 하나는, 상기 첨가제로서 폴리비닐 알코올을 포함하는 것을 특징으로 한다. 폴리비닐 알코올은, 연마제의 안정성을 향상시키는 효과가 있다. 폴리비닐 알코올의 수산기가 지립과 상호작용함으로써, 응집을 억제하고, 연마제의 입경 변화를 억제하여 안정성을 향상할 수 있다.One specific aspect of the abrasive of the present invention is characterized by containing polyvinyl alcohol as the additive. Polyvinyl alcohol has the effect of improving the stability of an abrasive. When the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol interacts with the abrasive grains, the aggregation can be suppressed, the change in the particle size of the abrasive can be suppressed, and the stability can be improved.

지금까지 설명한 바와 같이, 비닐 알코올의 모노머는 이론적으로 합성할 수 없기 때문에, 폴리비닐 알코올은, 일반적으로, 아세트산 비닐 모노머 등의 카르복실산 비닐 모노머를 중합하여 폴리 카르복실산 비닐을 얻은 후, 이것을 비누화(가수분해)하여 얻어지고 있다. 따라서, 예를 들면, 원료로서 아세트산 비닐 모노머를 사용해서 얻어진 폴리비닐 알코올은, 분자 중에 관능기로서 -OCOCH3와 가수분해된 -OH를 가지고 있다. 본 발명에 있어서, 폴리비닐 알코올이란, 비닐 알코올의 호모 폴리머(비누화도 100%) 만이 아니고, 카르복실산 비닐과 비닐 알코올의 공중합체도 포함하는 것이라고 정의된다.As explained so far, since the monomer of vinyl alcohol cannot be synthesized theoretically, the polyvinyl alcohol generally polymerizes carboxylic acid vinyl monomers such as vinyl acetate monomer to obtain polycarboxylic acid. It is obtained by saponification (hydrolysis). Thus, for example, polyvinyl alcohol, obtained by using a vinyl acetate monomer as a raw material, contains -OCOCH 3 and hydrolyzed -OH group as the functional group in the molecule. In the present invention, polyvinyl alcohol is defined to include not only the homopolymer of vinyl alcohol (100% soap) but also a copolymer of vinyl carboxylate and vinyl alcohol.

또한, 폴리비닐 알코올에 관능기를 도입한, 폴리비닐 알코올 유도체도 이용할 수 있으며, 본 발명에 있어서, 이러한 폴리비닐 알코올 유도체도 폴리비닐 알코올로서 정의한다.Moreover, the polyvinyl alcohol derivative which introduce | transduced the functional group into polyvinyl alcohol can also be used, In this invention, such a polyvinyl alcohol derivative is also defined as polyvinyl alcohol.

폴리비닐 알코올 유도체로서는, 예를 들면, 반응형 폴리비닐 알코올(예를 들면, 니혼고세이카가쿠공업 주식회사제, 고세파이마(등록상표) Z 등), 양이온화 폴리비닐 알코올(예를 들면, 니혼고세이카가쿠공업주식회사제, 고세파이마(등록상표) K 등), 음이온화 폴리비닐 알코올(예를 들면, 니혼고세이카가쿠공업주식회사제, 고세란(등록상표) L, 고세나르(등록상표) T 등), 친수기 변성 폴리비닐 알코올(예를 들면, 니혼고세이카가쿠공업주식회사제, 에코마티(등록상표) 등) 등을 들 수 있다.As the polyvinyl alcohol derivative, for example, reactive polyvinyl alcohol (e.g., manufactured by Nihon Kosei Chemical Industry Co., Ltd., Gosepima® Z, etc.), cationic polyvinyl alcohol (e.g., Nihon Koseika Gaku Kogyo Kogyo Co., Ltd., Gosefima (registered trademark) K, etc.), Anionized polyvinyl alcohol (For example, Nihon Kosei Kagaku Co., Ltd., Goseran (registered trademark) L, Gosenar (registered trademark) T, etc.) And hydrophilic group modified polyvinyl alcohol (for example, Nihon Kosei Chemical Co., Ltd. make, Ecomati (trademark), etc.) etc. are mentioned.

본 발명의 연마제에 있어서 폴리비닐 알코올로서 정의되는 상기의 각 화합물은, 선택성이나 평탄성을 조정하는 목적으로, 각각 단독으로 또는 2종류 이상을 조합해서 사용할 수 있다. 또한 후술하는 비누화도, 중합도 등이 다른, 복수의 폴리비닐 알코올을 조합해서 사용할 수도 있다.In the abrasive of the present invention, the above-described compounds defined as polyvinyl alcohols may be used alone or in combination of two or more thereof for the purpose of adjusting selectivity and flatness. Moreover, it can also be used combining several polyvinyl alcohol from which saponification degree, polymerization degree, etc. which are mentioned later differ.

(비누화도)(Soap)

지금까지 설명한 바와 같이, 일반적으로, 폴리비닐 알코올은, 분자 중에 관능기로서 -OCOCH3과 가수분해된 -OH를 가지고 있으며, -OH가 되고 있는 비율을 비누화도로서 정의한다. 비누화도가 소정의 값 이하가 됨으로써, -OH보다 소수성의 -OCOCH3가 효과적으로 소수성의 폴리 실리콘막에 흡착하여, 보호막이 되어 연마를 저해하기 때문에, 결과적으로 연마 속도에 차이가 생기는 것이라고 추측된다. 이에 의해, 산화 규소막의 폴리 실리콘막에 대한 연마 속도비(이하, 선택성이라고도 한다)를 높일 수 있는 경향이 있다. 이 관점에서, 폴리비닐 알코올의 비누화도로서는, 상한치는, 95몰% 이하가 바람직하고, 90몰% 이하가 보다 바람직하고, 88몰% 이하가 더욱 바람직하고, 85몰% 이하가 특히 바람직하고, 83몰% 이하가 매우 바람직하고, 80몰% 이하가 극히 바람직하다.As explained so far, generally, polyvinyl alcohol has -OCOCH 3 and -OH hydrolyzed as a functional group in a molecule | numerator, and defines the ratio which becomes -OH as a degree of saponification. When the degree of saponification is less than or equal to a predetermined value, hydrophobic -OCOCH 3 is more effectively adsorbed onto the hydrophobic polysilicon film than the -OH, becomes a protective film and inhibits polishing, and consequently, it is estimated that a difference in polishing rate occurs. Thereby, there exists a tendency which can raise the grinding | polishing rate ratio (henceforth also a selectivity) with respect to the polysilicon film of a silicon oxide film. From this viewpoint, as a saponification degree of polyvinyl alcohol, 95 mol% or less of an upper limit is preferable, 90 mol% or less is more preferable, 88 mol% or less is more preferable, 85 mol% or less is especially preferable, 83 mol% or less is very preferable, and 80 mol% or less is extremely preferable.

또한, 비누화도의 하한치에 특별히 제한은 없지만, 물에의 용해성의 관점에서, 50몰% 이상이 바람직하고, 60몰% 이상이 보다 바람직하고, 70몰% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 폴리비닐 알코올의 비누화도는, JIS K 6726(일본공업규격, 폴리비닐 알코올 시험 방법)에 준거하여 측정할 수 있다.Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the lower limit of saponification degree, From a viewpoint of the solubility to water, 50 mol% or more is preferable, 60 mol% or more is more preferable, 70 mol% or more is more preferable. In addition, the saponification degree of polyvinyl alcohol can be measured based on JISK6726 (Japanese Industrial Standard, the polyvinyl alcohol test method).

또한, 비누화도가 다른 복수의 폴리비닐 알코올을 사용하는 경우, 적어도 1종의 폴리비닐 알코올의 비누화도가 95몰% 이하이면 되고, 선택성을 향상할 수 있다는 관점에서, 각각의 비누화도 및 배합비로부터 산출한 평균의 비누화도가 95몰% 이하이면 보다 바람직하다.In the case where a plurality of polyvinyl alcohols having different saponification degrees are used, the saponification degree of at least one polyvinyl alcohol may be 95 mol% or less, and from the viewpoint of improving the selectivity from each saponification degree and compounding ratio, It is more preferable if the average saponification degree is 95 mol% or less.

(중합도)
(Degree of polymerization)

*또한, 폴리비닐 알코올의 평균 중합도는, 특별히 제한은 없지만, 상한으로서는, 산화 규소막의 연마 속도를 높일 수 있다는 관점에서, 3000 이하가 바람직하고, 2000 이하가 보다 바람직하고, 1000 이하가 가장 바람직하다.In addition, the average degree of polymerization of the polyvinyl alcohol is not particularly limited, but the upper limit is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and most preferably 1000 or less from the viewpoint of increasing the polishing rate of the silicon oxide film. .

또한, 선택성을 높일 수 있다는 관점에서, 하한으로서는, 50 이상이 바람직하고, 100 이상이 보다 바람직하고, 150 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 폴리비닐 알코올의 평균 중합도는, 상술의 JIS K 6726(폴리비닐 알코올 시험 방법)에 준거하여 측정할 수 있다.Moreover, as a minimum, from a viewpoint that a selectivity can be improved, 50 or more are preferable, 100 or more are more preferable, and 150 or more are more preferable. In addition, the average degree of polymerization of polyvinyl alcohol can be measured based on JISK6726 (polyvinyl alcohol test method) mentioned above.

첨가제로서 이용하는, 비누화도 95몰% 이하의 폴리비닐 알코올의 합계 농도는, 선택성을 향상할 수 있다는 관점에서, 하한으로서는, 연마제 100중량부에 대해서 0.001중량부 이상이 바람직하고, 0.01중량부 이상이 보다 바람직하고, 0.1중량부 이상이 더욱 바람직하다.From the viewpoint of improving the selectivity of the total concentration of the polyvinyl alcohol having a saponification degree of 95 mol% or less used as an additive, the lower limit is preferably 0.001 parts by weight or more, and 0.01 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the abrasive. More preferably, 0.1 weight part or more is more preferable.

또한, 산화 규소막의 연마 속도를 높일 수 있다는 관점에서, 상한으로서는, 연마제 100중량부에 대해서 10중량부 이하가 바람직하고, 5중량부 이하가 보다 바람직하고, 3중량부 이하가 더욱 바람직하다.From the viewpoint of increasing the polishing rate of the silicon oxide film, the upper limit thereof is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 5 parts by weight or less, further preferably 3 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the abrasive.

(제2의 첨가제)(Second additive)

본 발명의 연마제는, 연마 특성을 조정하는 목적으로, 상기 폴리비닐 알코올 외에, 또 다른 첨가제(이하, 「제2의 첨가제」라고도 말한다)를 포함하고 있어도 된다. 이러한 첨가제로서는, 구체적으로는 예를 들면, 카르복실산, 아미노산, 양성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종류 이상 조합해서 사용할 수 있다. 그 중에서도, 지립의 분산성과 연마 특성의 밸런스의 관점에서, 카르복실산, 아미노산 및 양성 계면활성제가 바람직하다.The abrasive of the present invention may contain another additive (hereinafter also referred to as "second additive") in addition to the polyvinyl alcohol for the purpose of adjusting the polishing characteristics. Specific examples of such additives include carboxylic acids, amino acids, amphoteric surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more thereof. Can be used. Especially, a carboxylic acid, an amino acid, and an amphoteric surfactant are preferable from a viewpoint of the balance of the dispersibility and grinding | polishing characteristic of an abrasive grain.

상기 중, 카르복실산은, pH를 안정화 시키는 효과가 있고, 구체적으로는, 예를 들면, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 락트산 등을 들 수 있다.Among the above, the carboxylic acid has an effect of stabilizing pH, and specific examples thereof include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, and lactic acid.

아미노산은, 상기 4가의 금속 수산화물 입자 등의 지립의 분산성을 향상시켜, 연마 속도를 향상시키는 효과가 있으며, 구체적으로는 예를 들면, 아르기닌, 리신, 아스파라긴산, 글루타민산, 아스파라긴, 글루타민, 히스티딘, 프롤린, 티로신, 트립토판, 세린, 트레오닌, 글리신, 알라닌, β-알라닌, 메티오닌, 시스테인, 페닐알라닌, 로이신, 바린, 이소로이신 등을 들 수 있다.Amino acids have the effect of improving the dispersibility of abrasive grains such as the tetravalent metal hydroxide particles and improving the polishing rate. Specifically, for example, arginine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, asparagine, glutamine, histidine, and proline , Tyrosine, tryptophan, serine, threonine, glycine, alanine, β-alanine, methionine, cysteine, phenylalanine, leucine, varine, isoleucine and the like.

양성 계면활성제는, 상기 4가의 금속 수산화물 입자 등의 지립의 분산성을 향상시켜, 연마 속도를 향상시키는 효과가 있으며, 구체적으로는, 예를 들면, 베타인, β-알라닌베타인, 라우릴베타인, 스테아릴베타인, 라우릴디메틸아민옥사이드, 2-알킬-N-카르복시메틸-N-히드록시에틸이미다졸리늄베타인, 라우린산아미드프로필베타인, 야자유 지방산 아미드프로필베타인, 라우릴히드록시술포베타인 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 분산성 안정성이 향상하는 관점에서, 베타인, β-알라닌베타인, 라우린산아미드프로필베타인이 더욱 바람직하다.The amphoteric surfactant has the effect of improving the dispersibility of abrasive grains such as the tetravalent metal hydroxide particles and improving the polishing rate. Specifically, for example, betaine, β-alanine betaine, and lauryl beta. Phosphorus, stearylbetaine, lauryldimethylamine oxide, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazoliniumbetaine, lauric acid amide propyl betaine, palm oil fatty acid amide propyl betaine, la Usyl hydroxy sulfobetaine etc. are mentioned. Among them, betaine, β-alanine betaine and lauric acid amide propyl betaine are more preferable from the viewpoint of dispersibility stability.

음이온성 계면활성제는, 연마 종료 후에 있어서의 피연마면의 평탄성이나 면내 균일성을 조정하는 효과가 있으며, 예를 들면, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산트리에탄올아민, 특수 폴리카르복실산형 고분자 분산제 등을 들 수 있다.Anionic surfactant has the effect of adjusting the flatness and in-plane uniformity of the to-be-polished surface after completion | finish of grinding | polishing, For example, lauryl triethanolamine, ammonium lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether triethanolamine And special polycarboxylic acid type polymer dispersants.

비이온성 계면활성제는, 연마 종료 후에 있어서의 피연마면의 평탄성이나 면내 균일성을 조정하는 효과가 있으며, 예를 들면, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌고급알코올에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸페닐에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시알킬렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌유도체, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리올레에이트, 테트라올레인산폴리옥시에틸렌소르비트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트, 폴리에틸렌 글리콜모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜디스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜모노올레에이트, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌경화피마자기름, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 알킬알칸올아미드 등을 들 수 있다.A nonionic surfactant has the effect of adjusting the flatness and in-plane uniformity of the to-be-polished surface after completion | finish of grinding | polishing, For example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether , Polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene higher alcohol ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyethylene derivative, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, Polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, tetraoleic acid polyoxyethylene Sorbite, polyethylene glycol monolaurate, polyethylene It may be a recall monostearate, polyethylene glycol distearate, polyethylene glycol monooleate, polyoxyethylene alkylamine, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, 2-hydroxyethyl methacrylate, an alkyl alkanolamide and the like.

양이온성 계면활성제는, 연마 종료 후에 있어서의 피연마면의 평탄성이나 면내 균일성을 조정하는 효과가 있으며, 예를 들면, 코코넛아민아세테이트, 스테아릴 아민아세테이트 등을 들 수 있다.Cationic surfactant has the effect of adjusting the flatness and in-plane uniformity of the to-be-polished surface after completion | finish of grinding | polishing, For example, coconut amine acetate, a stearyl amine acetate, etc. are mentioned.

이들 제2의 첨가제를 사용하는 경우, 그 첨가량은, 지립의 침강을 억제하면서 첨가제의 첨가 효과를 얻을 수 있다는 점에서, 연마제 100중량부에 대해서, 0.01중량부 이상, 10중량부 이하의 범위인 것이 바람직하다.When using these 2nd additives, the addition amount is 0.01 weight part or more and 10 weight part or less with respect to 100 weight part of abrasives from the point which can obtain the addition effect of an additive, suppressing sedimentation of an abrasive grain. It is preferable.

(수용성 고분자)(Water soluble polymer)

또한, 본 발명의 연마제는, 연마 특성의 평탄성이나 면내 균일성을 조정하는 목적으로, 폴리비닐 알코올 이외의 수용성 고분자를 포함하고 있어도 된다. 여기서 수용성 고분자란, 물 100g에 대해서, 0.1g 이상 용해하는 고분자로서 정의한다.Moreover, the abrasive | polishing agent of this invention may contain water-soluble polymers other than polyvinyl alcohol for the purpose of adjusting the flatness and in-plane uniformity of grinding | polishing characteristic. The water-soluble polymer is defined herein as a polymer that dissolves in 0.1 g or more with respect to 100 g of water.

상기 수용성 고분자의 구체적인 예로서는, 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 알긴산, 펙틴산, 카르복시메틸셀룰로오스, 한천, 커들란, 풀루란 등의 다당류:There is no restriction | limiting in particular as a specific example of the said water-soluble polymer, For example, polysaccharides, such as alginic acid, pectic acid, carboxymethylcellulose, agar, curdlan, pullulan:

폴리아스파라긴산, 폴리글루타민산, 폴리리신, 폴리말산, 폴리아미드산, 폴라말레산, 폴리이타콘산, 폴리프말산, 폴리(p-스티렌카르복실산), 폴리아미드산, 폴리글리옥실산 등의 폴리카르복실산 및 그 염;Polycarboxes such as polyaspartic acid, polyglutamic acid, polylysine, polymalic acid, polyamic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, polypmaric acid, poly (p-styrenecarboxylic acid), polyamic acid, polyglyoxylic acid and the like Acids and salts thereof;

폴리비닐피롤리돈, 폴리아크롤레인 등의 비닐계 폴리머;Vinyl polymers such as polyvinylpyrrolidone and polyacrolein;

폴리아크릴아미드, 폴리디메틸아크릴아미드 등의 아크릴계 폴리머;Acrylic polymers such as polyacrylamide and polydimethylacrylamide;

폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 축합물, 에틸렌디아민의 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌블록폴리머 등을 들 수 있다. 상기 폴리카르복실산은 공중합체여도 된다. 또한 그 염으로서는, 예를 들면, 암모늄염, 나트륨염 등을 들 수 있다.Polyethylene glycol, polyoxypropylene, polyoxyethylene-polyoxypropylene condensate, polyoxyethylene-polyoxypropylene block polymer of ethylenediamine, and the like. A copolymer may be sufficient as the said polycarboxylic acid. Moreover, as the salt, an ammonium salt, a sodium salt, etc. are mentioned, for example.

이들 수용성 고분자를 사용하는 경우, 지립의 침강을 억제하면서 수용성 고분자의 첨가 효과를 얻을 수 있다는 점에서, 첨가량은, 연마제 100중량부에 대해서, 0.01중량부 이상 5중량부 이하인 것이 바람직하다.When using these water-soluble polymers, since the addition effect of a water-soluble polymer can be acquired, suppressing sedimentation of an abrasive grain, it is preferable that addition amount is 0.01 weight part or more and 5 weight part or less with respect to 100 weight part of abrasives.

(연마제의 특성)(Characteristic of polishing agent)

(pH)(pH)

본 발명의 연마제의 pH는, 연마제의 보존 안정성이나 연마 속도가 뛰어나다는 점에서 3.0 이상, 12.0 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. pH의 하한은 주로 연마 속도에 영향을 주어, 3.0 이상인 것이 바람직하고, 4.0 이상인 것이 보다 바람직하고, 5.0 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상한도 주로 연마 속도에 영향을 주어, 12.0 이하인 것이 바람직하고, 11.0 이하인 것이 보다 바람직하고, 10.0 이하인 것이 더욱 바람직하다.It is preferable that pH of the abrasive of this invention exists in the range of 3.0 or more and 12.0 or less from the point which is excellent in the storage stability and polishing rate of an abrasive. The lower limit of the pH mainly affects the polishing rate, preferably 3.0 or more, more preferably 4.0 or more, and even more preferably 5.0 or more. In addition, the upper limit mainly affects the polishing rate, preferably 12.0 or less, more preferably 11.0 or less, and even more preferably 10.0 or less.

pH는, 무기산, 유기산 등의 산성분, 암모니아, 수산화나트륨, 테트라메틸암모늄 수산화물(TMAH), 이미다졸 등의 알칼리 성분 등의 첨가에 의해서 조정 가능하다. 또한, pH를 안정화 시키기 위해, 완충액을 첨가해도 된다. 이러한 완충액으로서는, 예를 들면, 아세트산염 완충액, 프탈산염 완충액 등을 들 수 있다.pH can be adjusted by addition of acid components, such as an inorganic acid and an organic acid, and alkali components, such as ammonia, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and imidazole. Moreover, in order to stabilize pH, you may add a buffer. As such a buffer, acetate buffer, a phthalate buffer, etc. are mentioned, for example.

본 발명의 연마제의 pH는, pH미터(예를 들면, 요코가와덴키주식회사제의 Model PH81)로 측정할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 프탈산염 pH완충액(pH4.01)과 중성 인산염 pH완충액(pH6.86)을 표준 완충액으로서 이용하여 pH미터를 2점 교정한 후, pH미터의 전극을 연마제에 넣고, 2분 이상 경과해서 안정된 후의 값을 측정한다. 이 때, 표준 완충액과 연마제의 액체의 온도는 모두 25℃로 한다.PH of the abrasive | polishing agent of this invention can be measured with a pH meter (for example, Model PH81 by Yokogawa Denki Corporation). Specifically, for example, phthalate pH buffer (pH 4.01) and neutral phosphate pH buffer (pH6.86) as a standard buffer, the pH meter is calibrated by two points, and then the electrode of the pH meter is placed in the abrasive. After 2 minutes or more, the value after stabilization is measured. At this time, the temperature of the liquid of the standard buffer and the abrasive is both 25 ° C.

(제타 전위)(Zeta potential)

연마제중의 지립의 제타 전위는, 폴리 실리콘에 대한 선택성을 높일 수 있다는 관점에서, -20mV~+20mV인 것이 바람직하고, OmV~+20mV가 보다 바람직하다. 또한, 제타 전위 측정에는, 예를 들면, 말번사제, 상품명:제타사이저 3000HS를 사용할 수 있고, 예를 들면, 연마제를 제타사이저 3000HS의 추천되는 산란 광량이 되도록 물로 희석해서 측정할 수 있다.The zeta potential of the abrasive grain in the abrasive is preferably from -20 mV to +20 mV, more preferably from OmV to +20 mV, from the viewpoint of improving the selectivity to polysilicon. In addition, the zeta potential measurement can use, for example, Malvern Co., Ltd. brand name: Zetasizer 3000HS, For example, it can measure by diluting an abrasive with water so that the recommended amount of scattered light of Zetasizer 3000HS may be sufficient.

본 발명의 연마제는, 상기 지립과, 상기 첨가제와, 물을 포함하는 일액식 연마제로서 보존해도 되며, 적어도 지립과 물을 포함하는 슬러리와, 적어도 첨가제와 물을 포함하는 첨가액을 나눈 이액식의 연마제 세트로서 보존해도 된다. The abrasive | polishing agent of this invention may be preserve | saved as a one-component abrasive | polishing agent containing the said abrasive grain, the said additive, and water, and is the two-component type which divided the slurry containing at least abrasive grains and water, and the addition liquid containing at least an additive and water. You may save as an abrasive set.

상기 폴리비닐 알코올 및 수용성 고분자는, 2액 중 첨가액에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 완충액은 2액 중, 첨가액에 포함되는 것이 바람직하다.It is preferable that the said polyvinyl alcohol and water-soluble polymer are contained in addition liquid in two liquids. In addition, it is preferable that the said buffer liquid is contained in addition liquid in two liquids.

상기 연마제 세트는, 연마 직전 또는 연마 시에 혼합되어 연마제로 된다. 또한, 어느 경우에 있어서도, 물의 함유량을 줄인 농축 슬러리, 농축 첨가액, 농축 연마제로서 보존하여, 연마 시에 물로 희석해서 이용해도 된다.The abrasive set is mixed immediately before or at the time of polishing to become an abrasive. Moreover, in either case, you may save as a concentrated slurry which reduced content of water, a concentrated addition liquid, and a concentrated abrasive, and may dilute and use with water at the time of grinding | polishing.

슬러리와 첨가액을 나눈 이액식 연마제로서 보존하는 경우, 이들 2액의 배합을 임의로 바꿈으로써 연마 속도의 조정이 가능해진다. 이액식 연마제로 연마하는 경우, 연마 정반 상에의 연마제의 공급 방법으로서는, 하기에 나타내는 방법이 있다. 예를 들면, 슬러리와 첨가액을 각각의 배관으로 송액하고, 이들 배관을 합류, 혼합시켜 공급하는 방법, 농축 슬러리, 농축 첨가액, 물을 각각의 배관으로 송액하고, 이들을 합류, 혼합시켜 공급하는 방법, 미리 슬러리, 첨가액을 혼합해 두어 공급하는 방법, 미리 농축 슬러리, 농축 첨가액, 물을 혼합해 두어 공급하는 방법 등을 이용할 수 있다.When storing as a two-part abrasive which divided the slurry and the addition liquid, the polishing rate can be adjusted by arbitrarily changing the combination of these two liquids. When polishing with a two-part abrasive, there is a method shown below as a supply method of the abrasive on the polishing platen. For example, a method of feeding a slurry and an additive liquid into respective pipes, joining and mixing these pipes, and supplying a concentrated slurry, a concentrated additive liquid, and water to each pipe, merging and mixing them, and supplying them. The method, the method of mixing a slurry and an addition liquid previously, and supplying, the method of mixing and supplying a concentrated slurry, a concentrated addition liquid, and water previously, etc. can be used.

지립, 첨가제, 물을 포함한 일액식 연마제의 경우, 연마 정반 상에의 연마제의 공급 방법으로서는, 예를 들면, 연마제를 직접 송액하여 공급하는 방법, 농축 연마제, 물을 각각의 배관으로 송액하고, 이들을 합류, 혼합시켜 공급하는 방법, 미리 농축 연마제, 물을 혼합해 두어 공급하는 방법 등을 이용할 수 있다.
In the case of a one-component abrasive containing abrasive grains, additives, and water, as a method of supplying the abrasive on the polishing surface, for example, a method of directly feeding and supplying an abrasive, a concentrated abrasive and water are delivered to respective pipes, The method of joining, mixing, and supplying, the method of previously mixing and supplying a concentrated abrasive | polishing agent, and water can be used.

*본 발명의 연마 방법은, 피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마 패드에 눌러 가압하고, 상기 본 발명의 연마제를 피연마막과 연마 패드와의 사이에 공급하면서, 기판과 연마 정반을 상대적으로 움직여 피연마막을 연마하는 것을 특징으로 한다.In the polishing method of the present invention, the substrate and the polishing plate are relatively pressed while pressing the substrate on which the polishing film is formed to press the polishing pad of the polishing platen, and supplying the abrasive of the present invention between the polishing film and the polishing pad. It is characterized in that the polishing to move the polishing finish.

기판으로서 반도체소자 제조와 관련되는 기판, 예를 들면, STI 패턴, 게이트 패턴, 배선 패턴 등이 형성된 반도체 기판 상에 절연막이 형성된 기판을 들 수 있다. 그리고, 피연마막은, 이러한 패턴 위에 형성된 절연막, 예를 들면, 산화 규소막, 폴리 실리콘막 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 피연마막은 단일의 막이어도 되며, 복수의 막이어도 된다. 복수의 막이 기판 표면에 노출하고 있는 경우, 그것들을 피연마막이라고 볼 수 있다.As a board | substrate, the board | substrate which concerns on semiconductor element manufacture, for example, the board | substrate with which the insulating film was formed on the semiconductor substrate in which the STI pattern, the gate pattern, the wiring pattern, etc. was formed is mentioned. The film to be polished includes an insulating film formed on such a pattern, for example, a silicon oxide film or a polysilicon film. In the present invention, the film to be polished may be a single film or a plurality of films. When a plurality of films are exposed on the substrate surface, they can be regarded as to-be-polished films.

이러한 반도체 기판상에 형성된 산화 규소막이나 폴리 실리콘막을 상기 연마제로 연마함으로써, 산화 규소막층 표면의 요철을 해소하여, 반도체 기판 전면에 걸쳐서 평활한 면으로 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 연마제는, 적어도 표면에 산화 규소를 포함하는 피연마면을 연마하기 위해서 사용되는 것이 바람직하다.By polishing the silicon oxide film or the polysilicon film formed on the semiconductor substrate with the abrasive, the unevenness of the surface of the silicon oxide film layer can be eliminated and a smooth surface can be provided over the entire surface of the semiconductor substrate. Thus, it is preferable that the abrasive | polishing agent of this invention is used in order to grind | polish the to-be-polished surface containing a silicon oxide at least on the surface.

피연마막의 적어도 표면에 산화 규소를 포함하고, 또한 그 하층에 연마 정지층이 구비되어 있는 경우, 연마 정지층은, 폴리 실리콘막, 질화 규소막 등인 것이 바람직하다. 산화 규소보다 연마 속도가 낮은 연마 정지층이 노출했을 때에 연마가 정지하는 것에 의해, 피연마막인 산화 규소막이 과잉으로 연마되는 것을 방지할 수 있어, 피연마막의 연마 후의 평탄성을 향상시킬 수 있다.When at least the surface of the to-be-finished film contains silicon oxide and the polishing stop layer is provided in the lower layer, it is preferable that a polishing stop layer is a polysilicon film, a silicon nitride film, etc. When the polishing stop layer having a lower polishing rate than silicon oxide is exposed, the polishing is stopped to prevent excessive polishing of the silicon oxide film, which is the film to be polished, thereby improving the flatness after polishing of the film to be polished.

또한, 본 발명의 연마제는, STI(샐로우·트렌치·아이솔레이션)에도 매우 적합하게 사용할 수 있다. STI에 사용하기 위해서는, 산화 규소막의 상기 연마 정지층에 대한 선택성이 100 이상인 것이 바람직하다. 상기 선택성이 100 미만에서는, 산화 규소막연마 속도와 폴리 실리콘막연마 속도의 차이가 작아, STI를 할 때, 소정의 위치에서 연마를 정지하기 어려워지기 때문이다. 상기 선택성이 100 이상이면 연마의 정지가 용이하게 되어, STI에 보다 적합하다.Moreover, the abrasive | polishing agent of this invention can be used suitably also for STI (slow trench isolation). In order to use for STI, it is preferable that the selectivity with respect to the said polishing stop layer of a silicon oxide film is 100 or more. This is because when the selectivity is less than 100, the difference between the silicon oxide film polishing rate and the polysilicon film polishing rate is small, and it becomes difficult to stop polishing at a predetermined position during STI. If the said selectivity is 100 or more, stop of grinding becomes easy and it is more suitable for STI.

또한, 프리메탈 절연막의 연마에도 사용할 수 있다. 프리메탈 절연막으로서 산화 규소 외에, 예를 들면, 인-실리케이트 유리나 붕소-인-실리케이트 유리가 사용되며, 또한, 실리콘옥시플로라이드, 불화어모퍼스카본 등도 사용할 수 있다.It can also be used for polishing a premetal insulating film. In addition to silicon oxide, for example, phosphorus-silicate glass or boron-phosphate-silicate glass is used as the premetal insulating film, and silicon oxyfluoride, fluorinated morphocarbon and the like can also be used.

이하, 절연막이 형성된 반도체 기판의 경우를 예로 들어 연마 방법을 설명한다.Hereinafter, the grinding | polishing method is demonstrated taking the case of the semiconductor substrate in which the insulating film was formed as an example.

본 발명의 연마 방법에 있어서, 연마하는 장치로서는, 반도체 기판 등의 피연마막을 가지는 기판을 유지 가능한 홀더와, 연마 패드를 첩부 가능한 연마 정반을 가지는 일반적인 연마 장치를 사용할 수 있다.In the polishing method of the present invention, a general polishing apparatus having a holder capable of holding a substrate having a to-be-polished film such as a semiconductor substrate and a polishing plate on which a polishing pad can be attached can be used.

상기 홀더와 상기 연마 정반에는, 각각에 회전수가 변경 가능한 모터 등이 부착되어 있다. 예를 들면, 주식회사 에바라 제작소제의 연마 장치: 제품번호 EPO-111을 사용할 수 있다.To the holder and the polishing platen, motors and the like, each of which can change the rotation speed, are attached. For example, the polishing apparatus by the Ebara Corporation make: model number EPO-111 can be used.

상기 연마 패드로서는, 일반적인 부직포, 발포체, 비발포체 등을 사용할 수 있으며, 재질로서는 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스테르, 아크릴에스테르 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리4-메틸펜텐, 셀룰로오스, 셀룰로오스에스테르, 나일론(상표명), 아라미드 등의 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리실록산 공중합체, 옥실란 화합물, 페놀 수지, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 에폭시 수지 등의 수지를 사용할 수 있다.As the polishing pad, a general nonwoven fabric, foam, non-foaming foam, or the like can be used. As a material, polyurethane, acrylic, polyester, acrylic ester copolymer, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, poly4-methylpentene, Resin, such as cellulose, a cellulose ester, nylon (trade name), polyamide, such as aramid, a polyimide, polyimide amide, a polysiloxane copolymer, an oxirane compound, a phenol resin, polystyrene, polycarbonate, an epoxy resin, can be used.

특히, 연마 속도나 평탄성의 관점에서, 발포 폴리우레탄, 비발포 폴리우레탄이 바람직하다.In particular, foamed polyurethane and non-foamed polyurethane are preferable from the viewpoint of polishing rate and flatness.

또한, 연마 패드의 쇼어(shore) D 경도는, 평탄성을 향상시키는 관점에서, 70 이상이 바람직하고, 75 이상이 보다 바람직하고, 80 이상이 더욱 바람직하다. 쇼어 D 경도는 쇼어 D 경도계[예를 들면 고분자 계기 주식회사 아스카 고무 경도계 형식 D]로 측정할 수 있다.Moreover, from the viewpoint of improving flatness, the shore D hardness of the polishing pad is preferably 70 or more, more preferably 75 or more, and even more preferably 80 or more. Shore D hardness can be measured with a Shore D hardness tester (for example, Asuka rubber hardness tester type D of a polymeric instrument).

또한, 연마 패드에는 연마제가 쌓이는 홈 가공을 하는 것이 바람직하다. 연마 조건에 제한은 없지만, 정반의 회전 속도는 반도체 기판이 튀어 나오지 않도록 200min-1 이하가 바람직하고, 반도체 기판에 걸리는 압력(가공 하중)은 연마상처가 발생하지 않도록 100kPa 이하가 바람직하다. 연마하고 있는 동안, 연마 패드에는 연마제를 펌프 등으로 연속적으로 공급한다. 이 공급량에 제한은 없지만, 연마 패드의 표면이 항상 연마제로 덮여 있는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to give the polishing pad the groove process by which an abrasive | polishing agent accumulates. Although there are no limitations on the polishing conditions, the rotational speed of the surface plate is preferably 200 min −1 or less so that the semiconductor substrate does not protrude, and the pressure (processing load) applied to the semiconductor substrate is preferably 100 kPa or less so that a polishing wound does not occur. While polishing, the polishing pad is continuously supplied to the polishing pad by a pump or the like. Although there is no restriction | limiting in this supply amount, It is preferable that the surface of a polishing pad is always covered with an abrasive | polishing agent.

연마 종료 후의 반도체 기판은, 유수 중에서 잘 세정하여 기판에 부착한 입자를 제거하는 것이 바람직하다. 세정에는 순수 이외에 희불산이나 암모니아수를 병용해도 되고, 세정 효율을 높이기 위해서 브러쉬를 병용해도 된다.It is preferable to remove the particle | grains which wash | cleaned the semiconductor substrate after completion | finish of polishing well in flowing water, and adhered to the board | substrate. In addition to pure water, dilute hydrofluoric acid and ammonia water may be used for washing | cleaning, and you may use a brush together in order to raise washing efficiency.

또한, 세정 후는 스핀 드라이어 등을 이용하여 반도체 기판 상에 부착한 물방울을 떨어뜨리고 나서 건조시키는 것이 바람직하다.In addition, after washing, it is preferable to dry after dropping the water droplets affixed on a semiconductor substrate using a spin dryer or the like.

본 발명의 연마제가 사용되는 절연막의 제작 방법으로서 저압 CVD법, 준상압 CVD법, 플라스마 CVD법 등으로 대표되는 CVD법이나, 회전하는 기판에 액체 원료를 도포하는 회전 도포법 등을 들 수 있다.As a manufacturing method of the insulating film using the abrasive | polishing agent of this invention, the CVD method represented by the low pressure CVD method, the semi-normal pressure CVD method, the plasma CVD method, etc., the rotation coating method which apply | coats a liquid raw material to a rotating substrate, etc. are mentioned.

저압 CVD법에 의한 산화 규소막은, 예를 들면, 모노실란(SiH4)과 산소(02)를 열반응시킴으로써 얻어진다.The silicon oxide film by the low pressure CVD method is obtained by, for example, thermally reacting monosilane (SiH 4 ) with oxygen (0 2 ).

또한, 준상압 CVD법에 의한 산화 규소막은, 예를 들면, 테트라에톡시실란(Si(OC2H5)4)과 오존(03)을 열반응시킴으로써 얻어진다.In addition, the silicon oxide film by the quasi-atmospheric pressure CVD method is obtained by thermally reacting tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) and ozone (0 3 ), for example.

그 외의 예로서 테트라에톡시실란과 산소를 플라스마 반응시켜도 마찬가지로 산화 규소막이 얻어진다.As another example, a silicon oxide film is similarly obtained even by plasma-reacting tetraethoxysilane and oxygen.

회전 도포법에 의한 산화 규소막은, 예를 들면, 무기 폴리실라잔, 무기 실록산 등을 포함하는 액체 원료를 기판 상에 도포하고, 로체 등으로 열경화 반응시킴으로써 얻어진다.The silicon oxide film by the rotation coating method is obtained by apply | coating the liquid raw material containing inorganic polysilazane, inorganic siloxane, etc. on a board | substrate, and thermosetting reaction by a furnace body etc., for example.

폴리 실리콘막의 제막 방법으로서는, 예를 들면, 모노실란을 열반응시키는 저압 CVD법, 모노실란을 플라스마 반응시키는 플라스마 CVD법 등을 들 수 있다.As a film forming method of a polysilicon film, the low pressure CVD method which heat-reacts monosilane, the plasma CVD method which plasma-reacts monosilane, etc. are mentioned, for example.

이상과 같은 방법으로 얻어진 산화 규소막, 폴리 실리콘막 등의 막질을 안정화시키기 위해서, 필요에 따라서 200~1000℃의 온도로 열처리를 해도 된다.In order to stabilize film | membrane quality, such as a silicon oxide film and a polysilicon film obtained by the above method, you may heat-process at the temperature of 200-1000 degreeC as needed.

또한, 이상과 같은 방법으로 얻어진 산화 규소막에는, 매입성을 높이기 위해서 미량의 붕소(B), 인(P), 탄소(C) 등이 포함되어 있어도 된다.
In addition, a small amount of boron (B), phosphorus (P), carbon (C), etc. may be contained in the silicon oxide film obtained by the above method in order to improve embedding.

*본 발명의 연마제 및 연마 방법은, 산화 규소막과 같은 절연막 이외의 막에도 적용할 수 있다. 예를 들면, Hf계, Ti계, Ta계 산화물등의 고유전율막, 실리콘, 어모퍼스실리콘, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, 유기 반도체 등의 반도체막, GeSbTe 등의 상변화막, ITO 등의 무기 도전막, 폴리이미드계, 폴리벤조옥사졸계, 아크릴계, 에폭시계, 페놀계 등의 폴리머 수지막 등을 들 수 있다.The abrasive and the polishing method of the present invention can be applied to films other than an insulating film such as a silicon oxide film. For example, high dielectric constant films such as Hf-based, Ti-based and Ta-based oxides, semiconductor films such as silicon, amorphous silicon, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, organic semiconductors, phase change films such as GeSbTe, And inorganic conductive films such as ITO, polyimide-based, polybenzoxazole-based, acrylic, epoxy-based, and phenol-based polymer resin films.

또한, 본 발명의 연마제 및 연마 방법은, 막상의 재료 뿐만이 아니라, 유리, 실리콘, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, 사파이어, 플라스틱 등의 각종 기판 재료에도 적용할 수 있다.In addition, the abrasive and the polishing method of the present invention can be applied not only to film-like materials but also to various substrate materials such as glass, silicon, SiC, SiGe, Ge, GaN, GaP, GaAs, sapphire, and plastics.

또한, 본 발명의 연마제 및 연마 방법에 의하면, 반도체소자의 제조 뿐만이 아니라, TFT, 유기 EL 등의 화상 표시장치, 포토마스크, 렌즈, 프리즘, 광섬유, 단결정 신틸레이터 등의 광학 부품, 광스위칭 소자, 광도파로 등의 광학 소자, 고체 레이저, 청색 레이저 LED 등의 발광소자, 자기 디스크, 자기 헤드 등의 자기기억장치의 제조에 이용할 수 있다.Further, according to the abrasive and polishing method of the present invention, not only the production of semiconductor devices, but also optical components such as image display devices such as TFTs and organic ELs, photomasks, lenses, prisms, optical fibers, and single crystal scintillators, optical switching elements, It can be used for the manufacture of magnetic memory devices such as optical elements such as optical waveguides, light emitting elements such as solid state lasers and blue laser LEDs, magnetic disks and magnetic heads.

실시예Example

(4가의 금속 수산화물의 합성)(Synthesis of Tetravalent Metal Hydroxide)

430g의 Ce(NH4)2(NO3)6을 7300g의 순수에 용해하고, 다음으로, 이 용액을 교반하면서, 240g의 암모니아수(25중량% 수용액)를 적하하여, 160g의 수산화 세륨을 포함하는 분산액(황백색)을 얻었다.430 g of Ce (NH 4 ) 2 (NO 3 ) 6 was dissolved in 7300 g of pure water, and then 240 g of ammonia water (25 wt% aqueous solution) was added dropwise while stirring the solution to contain 160 g of cerium hydroxide. A dispersion (yellow white) was obtained.

얻어진 수산화 세륨의 분산액을 원심분리(4000min-1, 5분간)에 의해서, 고액분리를 실시하였다. 액체를 제거하고, 새롭게 순수을 더하여, 다시 상기 조건으로 원심분리를 실시했다. 이러한 조작을 4회 반복하여, 세정을 실시했다. 얻어진 입자를 상기 BET법에 따라 비표면적을 측정한바, 200m2/g였다.The liquid dispersion of cerium hydroxide obtained was subjected to solid-liquid separation by centrifugation (4000 min -1 for 5 minutes). The liquid was removed, newly added pure water, and centrifuged again under the above conditions. This operation was repeated four times, and washing was performed. The specific surface area of the obtained particles was measured according to the above BET method and found to be 200 m 2 / g.

또한, 얻어진 입자 10g과 물 990g을 혼합하고, 초음파 세정기를 이용하여 분산시켜, 농축 수산화 세륨 슬러리(수산화 세륨 농도 1중량%)를 조제했다.In addition, 10 g of the obtained particles and 990 g of water were mixed and dispersed using an ultrasonic cleaner to prepare a concentrated cerium hydroxide slurry (1% by weight of cerium hydroxide concentration).

이 농축 수산화 세륨 슬러리를 물로 희석하고, 말번사제, 상품명 제타사이저 나노S를 이용하여 평균 입경(Z-average Size)을 측정한바, 115nm였다. 측정법으로서는, 4가의 금속 수산화물 입자의 농도를, 0.1중량부가 되도록 물로 희석하고, 1cm각의 셀에 약 1mL 넣어 제타사이저 나노S에 설치한다. 분산매의 굴절률을 1.33, 점도를 0.887으로 하고, 25℃에 있어서 측정을 실시하여, Z-average Size로서 표시되는 값을 읽어냈다.It was 115 nm when this concentrated cerium hydroxide slurry was diluted with water, and the average particle diameter (Z-average Size) was measured using the Malvern company make, brand name Zetasizer NanoS. As a measuring method, the concentration of tetravalent metal hydroxide particles is diluted with water so as to be 0.1 parts by weight, and about 1 mL is placed in a 1 cm square cell and installed in the zetasizer nanoS. The refractive index of the dispersion medium was 1.33, the viscosity was 0.887, the measurement was performed at 25 degreeC, and the value shown as Z-average Size was read.

또한, 농축 수산화 세륨 슬러리 중의 입자의 제타 전위를 측정하기 위해, 적당한 농도로 물로 희석한 후, 말번사제, 상품명 제타사이저 3000HS를 이용하여 측정한바, +43mV였다. 또한, 측정은 농축 수산화 세륨 슬러리를 제타사이저 3000HS의 추천되는 산란 광량이 되도록 물로 희석하여, 25℃에서 실시하였다.Moreover, in order to measure the zeta potential of the particle | grains in a concentrated cerium hydroxide slurry, after diluting with water at a suitable density | concentration, it measured +43 mV using the product made by Malvern Corporation, brand name Zeta sizer 3000HS. In addition, the measurement was performed at 25 degreeC, diluting a concentrated cerium hydroxide slurry with water so that the recommended scattered light amount of the zetasizer 3000HS might be sufficient.

(실시예 1)(Example 1)

폴리비닐 알코올[주식회사 쿠라레제 PVA-203, 평균 중합도 300, 비누화도 88몰%] 5중량%, 아세트산 0.4중량%, 이미다졸 0.66중량% 및 물 93.94중량%를 함유하는 농축 첨가액 100g, 상기에서 얻은 농축 수산화 세륨 슬러리 100g 및 물 800g을 혼합하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다. 연마제의 pH는 6.6, 평균 입경은 140nm, 제타 전위는 +6mV였다. 또한, 평균 입경 및 제타 전위는, 상기와 마찬가지로 측정했다.100 g of concentrated additive solution containing 5% by weight of polyvinyl alcohol [Kuraray Co., Ltd. PVA-203, average degree of polymerization 300, saponification degree 88 mol%], 0.4% by weight of acetic acid, 0.66% by weight of imidazole and 93.94% by weight of water. 100 g of the concentrated cerium hydroxide slurry and 800 g of water were mixed to prepare an abrasive containing 0.1 wt% of cerium hydroxide concentration and 0.5 wt% of polyvinyl alcohol concentration. The pH of the abrasive was 6.6, the average particle diameter was 140 nm, and the zeta potential was +6 mV. In addition, the average particle diameter and zeta potential were measured similarly to the above.

(실시예 2)(Example 2)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-403, 평균 중합도 300, 비누화도 80몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.In the same manner as in Example 1, except that 5% by weight of Kuraray Co., Ltd. PVA-403, average polymerization degree 300, and saponification degree 80 mol% were used as the polyvinyl alcohol used in the concentrated additive solution, 0.1 wt% cerium hydroxide concentration and polyvinyl alcohol An abrasive containing a concentration of 0.5% by weight was prepared.

(실시예 3)(Example 3)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-205, 평균 중합도 500, 비누화도 88몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.As the polyvinyl alcohol used for the concentrated addition liquid, the cerium hydroxide concentration was 0.1 wt% and the polyvinyl alcohol concentration in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of Kuraray Co., Ltd. PVA-205, average polymerization degree 500 and saponification degree 88 mol% were used. An abrasive containing 0.5% by weight was prepared.

(실시예 4)(Example 4)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-405, 평균 중합도 500, 비누화도 80몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.As the polyvinyl alcohol used for the concentrated addition liquid, the cerium hydroxide concentration was 0.1 wt% and the polyvinyl alcohol concentration in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of Kuraray Co., Ltd. PVA-405, an average degree of polymerization of 500 and a saponification degree of 80 mol% were used. An abrasive containing 0.5% by weight was prepared.

(실시예 5)(Example 5)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-505, 평균 중합도 500, 비누화도 73몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.As the polyvinyl alcohol used for the concentrated addition liquid, the cerium hydroxide concentration was 0.1 wt% and the polyvinyl alcohol concentration in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of Kuraray Co., Ltd. PVA-505, average polymerization degree 500, and saponification degree 73 mol% were used. An abrasive containing 0.5% by weight was prepared.

(실시예 6)(Example 6)

폴리비닐 알코올(주식회사 쿠라레제 PVA-217, 평균 중합도 1700, 비누화도 88몰%) 2중량%, 아세트산 0.4중량%, 이미다졸 0.66중량% 및 물 96.94중량%를 함유하는 농축 첨가액 100g, 상기에서 얻은 농축 수산화 세륨 슬러리 200g 및 물 700g을 혼합하여, 수산화 세륨 농도 0.2중량%, 폴리비닐 알코올 농도 0.2중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.100 g of concentrated additive solution containing 2% by weight of polyvinyl alcohol (Kurarese PVA-217, average degree of polymerization 1700, saponification degree 88 mol%), 0.4% by weight acetic acid, 0.66% by weight of imidazole and 96.94% by weight of water. 200 g of the obtained concentrated cerium hydroxide slurry and 700 g of water were mixed to prepare an abrasive containing 0.2% by weight of cerium hydroxide concentration and 0.2% by weight of polyvinyl alcohol.

(실시예 7)(Example 7)

폴리비닐 알코올(주식회사 쿠라레제 C-506, 양이온 변성, 평균 중합도 600, 비누화도 77몰%) 10중량%, 아세트산 0.4중량%, 이미다졸 0.66중량% 및 물 88.94중량%를 함유하는 농축 첨가액 100g, 상기에서 얻은 농축 수산화 세륨 슬러리 200g 및 물 700g을 혼합하여, 수산화 세륨 농도 0.2중량%, 폴리비닐 알코올 농도 1중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.100 g of concentrated addition solution containing 10% by weight of polyvinyl alcohol (Curarese Co., Ltd., cation modification, average degree of polymerization 600, saponification degree 77 mol%), 0.4% by weight of acetic acid, 0.66% by weight of imidazole and 88.94% by weight of water , 200 g of the concentrated cerium hydroxide slurry and 700 g of water were mixed to prepare an abrasive containing 0.2% by weight of cerium hydroxide concentration and 1% by weight of polyvinyl alcohol concentration.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

상기 농축 수산화 세륨 슬러리 100g과 물 900g을 혼합하고, 5중량%의 이미다졸 수용액을, pH가 6.6이 될 때까지 더하여 연마제를 조제했다100 g of the concentrated cerium hydroxide slurry and 900 g of water were mixed, and an abrasive was prepared by adding a 5 wt% aqueous solution of imidazole to a pH of 6.6.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-103, 평균 중합도 300, 비누화도 98몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.As the polyvinyl alcohol used for the concentrated addition liquid, the cerium hydroxide concentration was 0.1 wt% and the polyvinyl alcohol concentration in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of Kuraray Co., Ltd. PVA-103, average polymerization degree 300, and saponification degree 98 mol% were used. An abrasive containing 0.5% by weight was prepared.

(비교예 3)(Comparative Example 3)

농축 첨가액에 이용하는 폴리비닐 알코올로서 주식회사 쿠라레제 PVA-105, 평균 중합도 500, 비누화도 98 몰%를 5중량% 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 수산화 세륨 농도 0.1중량% 및 폴리비닐 알코올 농도 0.5중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.As the polyvinyl alcohol used for the concentrated addition liquid, the cerium hydroxide concentration was 0.1 wt% and the polyvinyl alcohol concentration in the same manner as in Example 1, except that 5 wt% of Kuraray Co., Ltd. PVA-105, average polymerization degree 500, and saponification degree 98 mol% were used. An abrasive containing 0.5% by weight was prepared.

(비교예 4)(Comparative Example 4)

산화 세륨 입자 1kg, 시판의 폴리 아크릴산 암모늄염 수용액(40중량%) 23g 및 탈이온수 8977g을 혼합하고, 교반하면서 초음파 분산을 실시했다.1 kg of cerium oxide particles, 23 g of a commercially available ammonium polyacrylate salt solution (40% by weight), and 8977 g of deionized water were mixed, and ultrasonic dispersion was performed while stirring.

1미크론 필터로 여과를 하고, 또한 탈이온수를 더함으로써 산화 세륨 5중량%의 농축 산화 세륨 슬러리를 얻었다.Filtration was carried out with a 1 micron filter, and deionized water was added to obtain a concentrated cerium oxide slurry having 5% by weight of cerium oxide.

상기의 농축 산화 세륨 슬러리 100g과 물 900g을 혼합하고, pH가 42가 될 때까지 1N 질산을 더하여 연마제(산화 세륨 입자 농도: 0.5중량%)를 조제했다.100 g of the above-mentioned concentrated cerium oxide slurry and 900 g of water were mixed, and 1N nitric acid was added until pH became 42, and the abrasive | polishing agent (cerium oxide particle concentration: 0.5 weight%) was prepared.

(비교예 5)(Comparative Example 5)

폴리비닐 알코올(주식회사 쿠라레제 PVA-117, 평균 중합도 1700, 비누화도 98 몰%) 2중량%, 아세트산 0.4중량%, 이미다졸 0.66중량% 및 물 96.94중량%를 함유 하는 농축 첨가액 100g, 상기에서 얻은 농축 수산화 세륨 슬러리 200g 및 물 700g을 혼합하고, 수산화 세륨 농도 0.2중량%, 폴리비닐 알코올 농도 0.2중량%를 포함하는 연마제를 조제했다.100 g of concentrated additive solution containing 2% by weight of polyvinyl alcohol (Kurarese PVA-117, average degree of polymerization 1700, saponification degree 98 mol%), 0.4% by weight of acetic acid, 0.66% by weight of imidazole and 96.94% by weight of water. 200 g of the obtained concentrated cerium hydroxide slurry and 700 g of water were mixed to prepare an abrasive containing 0.2% by weight of cerium hydroxide concentration and 0.2% by weight of polyvinyl alcohol.

실시예 2~6 및 비교예 1~5의 각 연마제의 pH, 평균 입경 및 제타 전위를 실시예 1과 마찬가지로 측정했다.The pH, average particle diameter, and zeta potential of each abrasive of Examples 2-6 and Comparative Examples 1-5 were measured similarly to Example 1.

(절연막의 연마)(Polishing of insulating film)

연마 장치[주식회사 에바라 제작소제의 제품번호 EPO-111]의 기판 홀더에, 직경 200mm의 실리콘(Si) 기판 상에 막두께 1000nm의 산화 규소(SiO2)를 전면에 형성한 평가용 웨이퍼(1)를 고정했다. 또한, 직경 600mm의 연마 정반에, 다공질 우레탄 수지제의 연마 패드 IC-1000(로데일사제 제품번호, 홈형상: 퍼포레이트)을 첩부하였다.Evaluation wafer (1) in which a silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of 1000 nm was formed on a front surface of a silicon (Si) substrate having a diameter of 200 mm on a substrate holder of a polishing apparatus (product number EPO-111 manufactured by Ebara Corporation). Fixed). In addition, a polishing pad IC-1000 (product number, groove shape: perforate made by Rodale Company) made of porous urethane resin was attached to a polishing plate having a diameter of 600 mm.

상기 평가용 웨이퍼(1)의 산화 규소막이 연마 패드와 접하도록, 연마 패드에 기판 홀더를 눌러 붙이고, 가공 하중을 30kPa로 설정했다. 연마 패드 상에 상기에서 조제한 연마제를 200mL/분의 속도로 적하하면서, 연마 정반과 기판 홀더를 각각 50min-1으로 작동시켜 평가용 웨이퍼를 60초간 연마했다.The substrate holder was pressed against the polishing pad so that the silicon oxide film of the evaluation wafer 1 was in contact with the polishing pad, and the processing load was set to 30 kPa. While the abrasive prepared above was dripped on the polishing pad at a rate of 200 mL / min, the polishing platen and the substrate holder were operated at 50 min −1 , respectively, and the wafer for evaluation was polished for 60 seconds.

연마 후의 평가용 웨이퍼(1)를, 순수로 잘 세정하여, 건조했다. 그 후, 광간섭식 막두께 장치(나노메트릭스사제, 상품명: Nanospec AFT-5100)를 이용하여, 산화 규소의 잔막두께를 측정했다. 여기서, (산화 규소막의 감소량)/(연마 시간)으로부터, 1분당의 산화 규소 연마 속도[RR(SiO2)]를 구했다.The wafer 1 for evaluation after polishing was well washed with pure water and dried. Then, the residual film thickness of silicon oxide was measured using the optical interference film thickness apparatus (Nanometrics make, brand name: Nanospec AFT-5100). Here, the silicon oxide polishing rate [RR (SiO 2 )] per minute was determined from (reduced amount of silicon oxide film) / (polishing time).

또한, 직경 200mm의 실리콘(Si) 기판 상에 막두께 250nm의 폴리 실리콘(poly-Si)을 전면에 형성한 평가용 웨이퍼(2)를 준비하고, 상기와 같은 방법으로 60초간 연마했다. 연마 후의 평가용 웨이퍼(2)를, 순수로 잘 세정하여, 건조했다. 그 후, 상기와 마찬가지로 폴리 실리콘의 잔막두께를 측정하여, 1분당의 폴리 실리콘 연마 속도[RR(poly-Si)]를 구했다.Moreover, the evaluation wafer 2 in which the polysilicon (poly-Si) of 250 nm in thickness was formed on the silicon (Si) substrate of diameter 200mm on the whole surface was prepared, and it grind | polished for 60 second by the same method as the above. The wafer 2 for evaluation after polishing was well washed with pure water and dried. Then, the remaining film thickness of polysilicon was measured similarly to the above, and the polysilicon polishing rate [RR (poly-Si)] per minute was calculated | required.

얻어진 값으로부터, 산화 규소막과 폴리 실리콘의 선택성을, RR(SiO2)/RR(poly-Si)로부터 산출했다.From the resultant value, and calculating the selectivity of the silicon oxide film and polysilicon, from RR (SiO 2) / RR ( poly-Si).

또한, 직경 200mm의 실리콘(Si) 기판 상에 막두께 1000nm의 산화 규소(SiO2)를 전면에 형성한 평가용 웨이퍼(3)를 준비하고, 상기와 같은 방법으로 60초간 연마했다. 연마 후의 평가용 웨이퍼(3)를, 순수, 불산, 암모니아수로 잘 세정한 후, 건조하여, 주사형 전자현미경식 결함 검사 장치로 연마상처수를 카운트 했다. 비교예 4의 연마상처수를 1로 하여 상대 연마상처수를 산출했다.Further, the prepared silicon (Si), a wafer evaluation (3) formed on the entire surface of the silicon oxide film (SiO 2) having a thickness of 1000nm on a substrate diameter of 200mm, and polishing for 60 seconds in the same manner as described above. After the polishing, the wafer 3 for evaluation was washed well with pure water, hydrofluoric acid, and ammonia water, and dried, and the polishing wound number was counted by a scanning electron microscope defect inspection device. The relative abrasive scratches were calculated by setting the abrasive scratches of Comparative Example 4 to 1.

상기의 각 실시예 및 각 비교예의 결과를 표 1에 정리해서 나타냈다.The result of each said Example and each comparative example was put together in Table 1, and was shown.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1로부터 분명해진 바와 같이, 수산화 세륨과 비누화도 95몰% 이하의 폴리비닐 알코올을 포함하는 실시예 1~6의 연마제는, 산화 규소막의 연마 속도, 폴리 실리콘에 대한 선택성이 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 상기 폴리비닐 알코올을 포함하지 않는 비교예 1 및 4는, 폴리 실리콘에 대한 선택성이 뒤떨어진다. 또한 비교예 4와의 대비에서 분명해진 바와 같이, 수산화 세륨 입자를 사용함으로써, 연마상처를 크게 줄이는 것이 가능해진다.As is apparent from Table 1, it is understood that the abrasives of Examples 1 to 6, which contain cerium hydroxide and polyvinyl alcohol having a saponification degree of 95 mol% or less, are excellent in polishing rate of silicon oxide film and selectivity to polysilicon. have. Comparative Examples 1 and 4 that do not contain the polyvinyl alcohol are inferior in selectivity to polysilicon. In addition, as apparent from the comparison with Comparative Example 4, by using cerium hydroxide particles, it is possible to greatly reduce the scratches.

또한, 각 실시예 및 비교예 2, 3, 5에 있어서의 폴리비닐 알코올의 비누화도를 횡축에, 선택성을 세로축에 취한 그래프를 도 1에 나타냈다. 이 도면으로부터, 폴리비닐 알코올의 비누화도가 작아짐에 따라서, 선택성이 상승하는 경향에 있다는 것도 읽어 낼 수 있으며, 폴리비닐 알코올의 비누화도가 선택성에 중요한 인자인 것을 알 수 있다.In addition, the graph which taken the saponification degree of the polyvinyl alcohol in each Example and Comparative Examples 2, 3, 5 on the horizontal axis and the selectivity on the vertical axis is shown in FIG. From this figure, it can also be read that the selectivity tends to increase as the saponification degree of polyvinyl alcohol becomes small, and it turns out that the saponification degree of polyvinyl alcohol is an important factor for selectivity.

[산업상 이용가능성][Industrial applicability]

본 발명은, STI 절연막, 프리메탈 절연막, 층간 절연막 등을 평탄화하는 CMP 기술에 있어서, 산화 규소막 등의 절연막을 고속이면서 또한 저연마상처로 연마할 수 있으며, 상기 절연막과 폴리 실리콘막과의 높은 연마 속도비를 가지는 연마제, 이 연마제를 보관하는 연마제 세트 및 이 연마제를 이용한 기판의 연마 방법을 제공할 수 있다.In the CMP technique for planarizing an STI insulating film, a premetal insulating film, an interlayer insulating film, and the like, an insulating film such as a silicon oxide film can be polished at a high speed and with a low abrasion scratch. An abrasive having a polishing rate ratio, an abrasive set for storing the abrasive, and a substrate polishing method using the abrasive can be provided.

Claims (11)

물, 지립 및 첨가제를 함유하는 연마제로서,
상기 지립은, 4가의 금속 수산화물 입자를 함유하여 이루어지며,
상기 첨가제 중 적어도 1 성분이, 비누화도 95몰% 이하의 폴리비닐 알코올인 연마제.
As an abrasive containing water, abrasive grains and additives,
The abrasive grains comprise tetravalent metal hydroxide particles,
The abrasive | polishing agent whose at least 1 component of the said additive is polyvinyl alcohol of 95 mol% or less of saponification degree.
제1항에 있어서,
상기 지립의 평균 입경이, 1nm 이상 400nm 이하인 연마제.
The method of claim 1,
The abrasive grain is an average particle diameter of 1 nm or more and 400 nm or less.
제1항 또는 제2항에 있어서,
연마제의 pH가 3.0 이상 12.0 이하인 연마제.
3. The method according to claim 1 or 2,
The abrasive | polishing agent whose pH of an abrasives is 3.0 or more and 12.0 or less.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지립의 함유량이, 연마제 100중량부에 대해서 0.01중량부 이상 5중량부 이하인 연마제.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The abrasive | polishing agent whose content of the said abrasive grain is 0.01 weight part or more and 5 weight part or less with respect to 100 weight part of abrasives.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지립의 연마제 중에서의 제타 전위가, -20mV 이상 +20mV 이하인 연마제.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The abrasive | polishing agent whose zeta potential in the abrasive | polishing agent of the said abrasive grain is -20 mV or more and +20 mV or less.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 폴리비닐 알코올의 함유량이, 연마제 100중량부에 대해서 0.01중량부 이상인 연마제
The method according to any one of claims 1 to 5,
The abrasive | polishing agent whose content of the said polyvinyl alcohol is 0.01 weight part or more with respect to 100 weight part of abrasives.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 표면에 산화 규소를 포함하는 피연마면을 연마하기 위해서 사용되는 연마제.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
An abrasive | polishing agent used for grinding the to-be-polished surface containing a silicon oxide at least on the surface.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
4가의 금속 수산화물이, 희토류 금속 수산화물 및 수산화 지르코늄 중 적어도 한 쪽인 연마제.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
An abrasive whose tetravalent metal hydroxide is at least one of a rare earth metal hydroxide and a zirconium hydroxide.
피연마막을 형성한 기판을 연마 정반의 연마 패드에 눌러대어 가압하고, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 연마제를 피연마막과 연마 패드의 사이에 공급하면서, 기판과 연마 정반을 상대적으로 움직여 피연마막을 연마하는 기판의 연마 방법.The substrate and the polishing plate are pressed while pressing the substrate on which the polishing film is formed to the polishing pad of the polishing platen and supplying the abrasive according to any one of claims 1 to 8 between the polishing film and the polishing pad. A method of polishing a substrate, which moves relatively to polish a polished film. 제9항에 있어서,
연마 패드의 쇼어 D 경도가, 70 이상인 기판의 연마 방법.
10. The method of claim 9,
The polishing method of the board | substrate whose Shore D hardness of a polishing pad is 70 or more.
슬러리와 첨가액으로 나누어 보존되며, 연마 직전 또는 연마 시에 혼합되어 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 연마제로 되는 연마제 세트로서, 슬러리는 지립과 물을 포함하고, 첨가액은 첨가제와 물을 포함하는 연마제 세트.A set of abrasives, which are divided into and preserved in a slurry and an additive liquid, are mixed immediately before or at the time of polishing to be the abrasive according to any one of claims 1 to 8, wherein the slurry contains abrasive grains and water, and the additive liquid is an additive. And abrasive set comprising water.
KR1020147003705A 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for polishing substrate KR20140027561A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009138124 2009-06-09
JPJP-P-2009-138124 2009-06-09
JPJP-P-2009-236488 2009-10-13
JP2009236488 2009-10-13
PCT/JP2010/059436 WO2010143579A1 (en) 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for grinding substrate

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028631A Division KR20120023043A (en) 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for grinding substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140027561A true KR20140027561A (en) 2014-03-06

Family

ID=43308834

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028631A KR20120023043A (en) 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for grinding substrate
KR1020147003705A KR20140027561A (en) 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for polishing substrate

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028631A KR20120023043A (en) 2009-06-09 2010-06-03 Abrasive slurry, abrasive set, and method for grinding substrate

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5418590B2 (en)
KR (2) KR20120023043A (en)
TW (1) TW201105784A (en)
WO (1) WO2010143579A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046420A (en) * 2016-10-27 2018-05-09 삼성디스플레이 주식회사 Method of manufacturing transistor array panel and polishing slurry used the same
KR20210027466A (en) * 2018-07-26 2021-03-10 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 Slurry, manufacturing method of polishing liquid, and polishing method

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011111421A1 (en) 2010-03-12 2011-09-15 日立化成工業株式会社 Slurry, polishing fluid set, polishing fluid, and substrate polishing method using same
US9881801B2 (en) 2010-11-22 2018-01-30 Hitachi Chemical Company, Ltd. Slurry, polishing liquid set, polishing liquid, method for polishing substrate, and substrate
SG190765A1 (en) * 2010-12-24 2013-07-31 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing liquid and method for polishing substrate using the polishing liquid
JP6044629B2 (en) 2012-02-21 2016-12-14 日立化成株式会社 Abrasive, abrasive set, and substrate polishing method
US10557058B2 (en) 2012-02-21 2020-02-11 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing agent, polishing agent set, and substrate polishing method
JP5943072B2 (en) 2012-05-22 2016-06-29 日立化成株式会社 Slurry, polishing liquid set, polishing liquid and polishing method for substrate
JP5943074B2 (en) 2012-05-22 2016-06-29 日立化成株式会社 Slurry, polishing liquid set, polishing liquid and polishing method for substrate
CN104364331A (en) * 2012-05-23 2015-02-18 巴斯夫欧洲公司 A process for the manufacture of semiconductor devices comprising the chemical mechanical polishing (cmp) of iii-v material in the presence of a cmp composition comprising a specific non-ionic surfactant
SG11201501334RA (en) 2012-08-30 2015-05-28 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing agent, polishing agent set and method for polishing base
US8920667B2 (en) * 2013-01-30 2014-12-30 Cabot Microelectronics Corporation Chemical-mechanical polishing composition containing zirconia and metal oxidizer
JP5900913B2 (en) * 2013-03-19 2016-04-06 株式会社フジミインコーポレーテッド Polishing composition, polishing composition manufacturing method and polishing composition preparation kit
US10717899B2 (en) 2013-03-19 2020-07-21 Fujimi Incorporated Polishing composition, method for producing polishing composition and polishing composition preparation kit
JP6252587B2 (en) 2013-06-12 2017-12-27 日立化成株式会社 Polishing liquid and polishing method for CMP
JP6200979B2 (en) * 2016-02-01 2017-09-20 株式会社フジミインコーポレーテッド Polishing composition and method for producing substrate using the same
WO2018179064A1 (en) 2017-03-27 2018-10-04 日立化成株式会社 Slurry and polishing method
WO2018179061A1 (en) 2017-03-27 2018-10-04 日立化成株式会社 Polishing liquid, polishing liquid set, and polishing method
SG11202002314WA (en) * 2017-09-29 2020-04-29 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing solution, polishing solution set, and polishing method
JP7002354B2 (en) * 2018-01-29 2022-02-04 ニッタ・デュポン株式会社 Polishing composition
SG11202008797WA (en) 2018-03-22 2020-10-29 Hitachi Chemical Co Ltd Polishing liquid, polishing liquid set, and polishing method
JP7221479B2 (en) * 2018-08-31 2023-02-14 日化精工株式会社 Formulation for dicing processing and processing liquid
CN115284162B (en) * 2022-07-19 2024-03-19 华虹半导体(无锡)有限公司 Method for monitoring physical properties of dielectric layer and semiconductor chip performance

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4501694B2 (en) * 1998-12-25 2010-07-14 日立化成工業株式会社 Additive for CMP abrasives
EP2418258A1 (en) * 2001-02-20 2012-02-15 Hitachi Chemical Company, Ltd. Polishing slurry and method of polishing substrate
JP2003327954A (en) * 2002-05-13 2003-11-19 Sumitomo Bakelite Co Ltd Polishing composition
JP5335183B2 (en) * 2006-08-24 2013-11-06 株式会社フジミインコーポレーテッド Polishing composition and polishing method
JP2008085058A (en) * 2006-09-27 2008-04-10 Hitachi Chem Co Ltd Additive for cmp abrasive, cmp abrasive, and substrate polishing method, and electronic component

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046420A (en) * 2016-10-27 2018-05-09 삼성디스플레이 주식회사 Method of manufacturing transistor array panel and polishing slurry used the same
KR20210027466A (en) * 2018-07-26 2021-03-10 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 Slurry, manufacturing method of polishing liquid, and polishing method
KR20210029229A (en) * 2018-07-26 2021-03-15 쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤 Slurry and polishing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010143579A1 (en) 2010-12-16
JPWO2010143579A1 (en) 2012-11-22
KR20120023043A (en) 2012-03-12
TW201105784A (en) 2011-02-16
JP5418590B2 (en) 2014-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5418590B2 (en) Abrasive, abrasive set and substrate polishing method
KR101250090B1 (en) Polishing agent and method for polishing substrate using the polishing agent
JP5953762B2 (en) CMP polishing liquid, manufacturing method thereof, and substrate polishing method
JP6044630B2 (en) Abrasive, abrasive set, and substrate polishing method
JP4894981B2 (en) Abrasive, concentrated one-part abrasive, two-part abrasive and substrate polishing method
US11767448B2 (en) Polishing liquid, polishing liquid set, and polishing method
JP2015088495A (en) Polishing material, polishing material set, and method for polishing base material
WO2014034379A1 (en) Polishing agent, polishing agent set and method for polishing base
JP2010153781A (en) Polishing method for substrate
JP2010028086A (en) Cmp abrasive, and polishing method using the same
JP2014187268A (en) Cmp polishing agent, and method for polishing substrate
JP2009260236A (en) Abrasive powder, polishing method of substrate employing the same as well as solution and slurry employed for the polishing method
JP2017220588A (en) Polishing liquid, polishing liquid set and polishing method
JP2010087457A (en) Cmp abrasive powder and polishing method using the same
JP2016023224A (en) Polisher, polisher set and substrate polishing method
JP2017197654A (en) Polisher, polisher set and substrate polishing method

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application