WO2016039265A1 - 研磨用組成物 - Google Patents
研磨用組成物 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016039265A1 WO2016039265A1 PCT/JP2015/075202 JP2015075202W WO2016039265A1 WO 2016039265 A1 WO2016039265 A1 WO 2016039265A1 JP 2015075202 W JP2015075202 W JP 2015075202W WO 2016039265 A1 WO2016039265 A1 WO 2016039265A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- polishing
- silica
- polishing composition
- zeta potential
- oxide film
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 213
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 85
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 167
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 77
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 claims description 12
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 17
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 9
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ce+3] UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NDKBVBUGCNGSJJ-UHFFFAOYSA-M benzyltrimethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 NDKBVBUGCNGSJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007514 bases Chemical class 0.000 description 1
- KXHPPCXNWTUNSB-UHFFFAOYSA-M benzyl(trimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 KXHPPCXNWTUNSB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
- C01G1/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment 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
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
Definitions
- Silica Colloidal silica having a zeta potential of 10 mV and a silanol group number of 2 / nm 2 was used.
- pH adjuster hydrochloric acid pH: 3.0 Silica concentration 2.0% by mass Residual water The number of silanol groups was measured by the following method.
- the dried solid was pulverized with a mortar to form a powder. Further, the pulverized solid powder was inserted into a sample tube, set in a degassing port of a specific surface area pore distribution measuring apparatus under vacuum, and degassed at 300 ° C. for 120 minutes. After completion of the degassing treatment, it was set in the measurement port of the above apparatus, and the specific surface area was determined from the nitrogen adsorption amount.
- Test 3 Effect of ammonium compound >> The polishing rate for TEOS was measured using the following polishing compositions 1 and 2.
- the zeta potential of the polishing composition 1 was +14.11 mV.
- Polishing composition 2 had a zeta potential of -10.82 mV. Note that the method for measuring the object to be polished, the polishing conditions and the polishing rate are the same as in Test 1. The results are shown in FIG.
- the polishing composition 1 containing the ammonium compound had a higher polishing rate than the polishing composition 2. This is considered to be because in the polishing composition 1, the silica surface was modified by the ammonium compound, and the zeta potential of the silica became positive.
- the polishing rate for TEOS increases as the silica concentration increases, but the polishing rate for silicon nitride is suppressed.
- the polishing rate for TEOS was relatively high at 2434 angstroms / min, and the ratio of the polishing rate for TEOS to the polishing rate for silicon nitride was 72, which was high. That is, it is clear that even when the silica concentration is relatively low, the polishing rate is high and the selectivity is high with respect to TEOS.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、ｐＨ２．０以上であり且つ正のゼータ電位を示すシリカを含む。
Description
本願は、日本国特願２０１４－１８２５８６号の優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。
本発明は、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いてウエハー等の研磨対象物の研磨が行われている。ＣＭＰ法による研磨はいくつかの研磨工程からなり、例えば、ＳＴＩ工程（シャロートレンチ分離工程）、ＩＬＤ膜、ＩＭＤ膜の平坦化等の工程が含まれる。これらの研磨工程では、ＴＥＯＳ等の酸化膜と窒化珪素等の窒化膜とが積層された半導体基板等が研磨対象物として研磨される。すなわち、該半導体基板は、酸化膜の下層に窒化膜がストッパー層として積層されている。かかる半導体基板の研磨に用いる研磨用組成物としては、酸化膜を研磨し且つ窒化膜を研磨しない、という選択的研磨性能が要求される。
かかる工程で使用される研磨用組成物用の砥粒としては、酸化膜に対する研磨速度が高く、且つ、酸化膜を選択的に研磨できるものとして酸化セリウム砥粒や、水酸化セリウム砥粒が知られている。例えば、特許文献１乃至３には、水酸化セリウム等の金属酸化物粒子を含むＳＴＩ研磨用の研磨用組成物が記載されている。
しかし、酸化セリウムや水酸化セリウムは高価であり且つ供給が不安定であるという問題がある。また、沈降しやすいため研磨用組成物の取り扱いが難しく、さらに、研磨後の洗浄性が悪いという問題もある。そこで、これらの問題が比較的少ないシリカを砥粒として用いることが検討されているが、シリカをＳＴＩ研磨用の研磨用組成物に砥粒として用いた場合、酸化膜を選択的に且つ高い研磨速度で研磨することが難しい。そこで、シリカの砥粒を用いた研磨用組成物の酸化膜に対する選択性及び研磨速度を向上させることが検討されている。
コロイダルシリカ等のシリカ砥粒を含むＳＴＩ工程に用いられる研磨用組成物としては、例えば、特許文献４に記載されている研磨用組成物が挙げられる。特許文献４には、窒化膜の表面に水溶性重合物を付着させ窒化膜表面のゼータ電位を負に変えることで、ゼータ電位が負であるシリカ砥粒と窒化膜表面との静電気的反発を生じさせて、窒化膜の研磨速度を抑制することが記載されている。
しかし、引用文献４に記載の研磨用組成物は、窒化膜の研磨速度は抑制できても、酸化膜の研磨速度が十分ではないという問題がある。
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、シリカを砥粒として用いた研磨用組成物において、窒化膜の研磨速度を抑制しつつ酸化膜の研磨速度を向上させることを課題とする。
本発明に係る研磨用組成物は、
酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、
ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む。
酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、
ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む。
本発明において、少なくとも１種の四級アンモニウム塩をさらに含んでいてもよい。
本発明において、前記シリカの表面のシラノール基数は３．５個／ｎｍ２以下であってもよい。
本発明において、前記シリカは、前記酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高いゼータ電位を示すシリカであってもよい。
以下に、本発明にかかる研磨用組成物について説明する。
本実施形態の研磨用組成物は、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物である。
本実施形態の研磨用組成物は、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物である。
（Ａ）シリカ
本実施形態の研磨用組成物はシリカを砥粒として含む。
シリカは研磨用組成物において砥粒として用いられるものであれば、特に限定されることはなく、例えば、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられ、これらを単独で、又は２種以上を混合して用いることができる。
中でも、コロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカを砥粒として用いた場合には、酸化膜の研磨速度をより向上させやすいため好ましい。
本実施形態の研磨用組成物はシリカを砥粒として含む。
シリカは研磨用組成物において砥粒として用いられるものであれば、特に限定されることはなく、例えば、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられ、これらを単独で、又は２種以上を混合して用いることができる。
中でも、コロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカを砥粒として用いた場合には、酸化膜の研磨速度をより向上させやすいため好ましい。
本実施形態の研磨用組成物はｐＨ２．０以上、好ましくはｐＨ２．０以上３．５以下、より好ましくはｐＨ２．５以上３．２以下である。
研磨用組成物のｐＨが前記範囲であることで、酸化膜の研磨速度をより向上させやすいため好ましい。
研磨用組成物のｐＨが前記範囲であることで、酸化膜の研磨速度をより向上させやすいため好ましい。
前記ｐＨである研磨用組成物中において前記シリカは正のゼータ電位を示す。
シリカの粒子は、通常ｐＨ２．０以上の溶液中では負のゼータ電位を示す。本実施形態の研磨用組成物では、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中で正のゼータ電位（０ｍＶ以上）を示すようなシリカを用いる。
シリカの粒子は、通常ｐＨ２．０以上の溶液中では負のゼータ電位を示す。本実施形態の研磨用組成物では、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中で正のゼータ電位（０ｍＶ以上）を示すようなシリカを用いる。
本実施形態のシリカの表面のゼータ電位としては、０ｍＶ以上、好ましくは０ｍＶ以上３０ｍＶ以下、より好ましくは５ｍＶ以上３０ｍＶ以下である。
シリカの表面のゼータ電位が上記範囲であることで、より酸化膜に対する研磨速度が向上し、且つ、窒化膜への研磨速度を抑制することができる。
シリカの表面のゼータ電位が上記範囲であることで、より酸化膜に対する研磨速度が向上し、且つ、窒化膜への研磨速度を抑制することができる。
シリカを前記ゼータ電位に調整する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下のようなことが挙げられる。
ゼータ電位の調整方法（１）
研磨用組成物に四級アンモニウム塩の中から選択される１種以上のアンモニウム化合物を配合する。
研磨用組成物がこれらのアンモニウム化合物をシリカと共に含むことで、シリカに作用してシリカの電位を前記ｐＨであっても正の電位にすることができる。
前記四級アンモニウム塩としては、例えば、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム（ＢＴＭＡＨ）、塩化トリメチルベンジルアンモニウム（ＢＴＭＡＣ）及び水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＨ）等が挙げられる。中でもＴＢＡＨが研磨レートの観点から特に好ましい。
研磨用組成物に四級アンモニウム塩の中から選択される１種以上のアンモニウム化合物を配合する。
研磨用組成物がこれらのアンモニウム化合物をシリカと共に含むことで、シリカに作用してシリカの電位を前記ｐＨであっても正の電位にすることができる。
前記四級アンモニウム塩としては、例えば、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム（ＢＴＭＡＨ）、塩化トリメチルベンジルアンモニウム（ＢＴＭＡＣ）及び水酸化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＨ）等が挙げられる。中でもＴＢＡＨが研磨レートの観点から特に好ましい。
前記アンモニウム化合物の研磨用組成物中の濃度は、シリカを正の電位に調整することができれば特に限定されるものではないが、例えば、０．００１質量％以上１質量％以下、好ましくは０．０１質量％以上０．１質量％以下である。
アンモニウム化合物の濃度が前記範囲である場合には、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中でシリカを正の電位にしやすいため好ましい。
アンモニウム化合物の濃度が前記範囲である場合には、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中でシリカを正の電位にしやすいため好ましい。
ゼータ電位の調整方法（２）
前記シリカの表面のシラノール基数を３．５個／ｎｍ２以下、好ましくは２．５個／ｎｍ２以下になるように調整する。
表面に存在するシラノール基数が前記範囲であることで、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中においてシリカのゼータ電位を正にすることができる。
尚、シラノール基数は、後述する実施例に記載の方法で測定される値をいう。
前記シリカの表面のシラノール基数を３．５個／ｎｍ２以下、好ましくは２．５個／ｎｍ２以下になるように調整する。
表面に存在するシラノール基数が前記範囲であることで、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中においてシリカのゼータ電位を正にすることができる。
尚、シラノール基数は、後述する実施例に記載の方法で測定される値をいう。
本実施形態においてゼータ電位は、以下の方法で測定されうる値をいう。
測定装置は、ＤＴ１２００（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を使用する。測定方法はコロイド振動電流法による。具体的には、シリカ（粒子）の分散溶液に超音波を照射すると、粒子と溶媒との密度の違いにより、粒子が相対的に振動する。その結果、荷電粒子とその周囲のカウンターイオンの分極を生じ、コロイド振動電位（ＣＶＰ）と呼ばれる電場を発生する。この電場が溶液中に設置された電極表面の電位変化を生じ、電流として検出される。かかる電流からゼータ電位を算出する方法である。
測定装置は、ＤＴ１２００（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を使用する。測定方法はコロイド振動電流法による。具体的には、シリカ（粒子）の分散溶液に超音波を照射すると、粒子と溶媒との密度の違いにより、粒子が相対的に振動する。その結果、荷電粒子とその周囲のカウンターイオンの分極を生じ、コロイド振動電位（ＣＶＰ）と呼ばれる電場を発生する。この電場が溶液中に設置された電極表面の電位変化を生じ、電流として検出される。かかる電流からゼータ電位を算出する方法である。
本実施形態の研磨用組成物中のシリカの濃度は、特に限定されるものではないが、例えば、０．５質量％以上１０質量％以下、好ましくは１．０質量％以上６．０質量％以下である。
シリカ濃度が前記範囲である場合には、窒化膜に対する研磨速度をより抑制しつつ、酸化膜に対する研磨速度をより向上させることができる。
また、本実施形態の研磨用組成物は、シリカ濃度が前記範囲の中でも、例えば、２．０質量％のような比較的低濃度であっても、酸化膜に対する研磨速度を向上させることができる。
シリカ濃度が前記範囲である場合には、窒化膜に対する研磨速度をより抑制しつつ、酸化膜に対する研磨速度をより向上させることができる。
また、本実施形態の研磨用組成物は、シリカ濃度が前記範囲の中でも、例えば、２．０質量％のような比較的低濃度であっても、酸化膜に対する研磨速度を向上させることができる。
（Ｂ）ｐＨ
本実施形態の研磨用組成物は、ｐＨ２．０以上、好ましくはｐＨ２．０以上ｐＨ３．５以下、さらに好ましくは、ｐＨ２．５以上ｐＨ３．２以下である。
研磨用組成物のｐＨの範囲が前記範囲である場合には、酸化膜に対する研磨速度を向上させることができるため好ましい。
本実施形態の研磨用組成物は、ｐＨ２．０以上、好ましくはｐＨ２．０以上ｐＨ３．５以下、さらに好ましくは、ｐＨ２．５以上ｐＨ３．２以下である。
研磨用組成物のｐＨの範囲が前記範囲である場合には、酸化膜に対する研磨速度を向上させることができるため好ましい。
本実施形態の研磨用組成物のｐＨを前記範囲に調整する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の酸、アンモニア、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等の無機塩基、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等の有機塩基等の塩基性化合物等が挙げられる。
（Ｃ）研磨対象物
本実施形態の研磨用組成物は酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物である。
酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物としては、例えば、シャロートレンチ（ＳＴＩ）構造、ＩＬＤ膜、ＩＭＤ膜等が形成された半導体基板等が挙げられる。
本実施形態の研磨用組成物は酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物である。
酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物としては、例えば、シャロートレンチ（ＳＴＩ）構造、ＩＬＤ膜、ＩＭＤ膜等が形成された半導体基板等が挙げられる。
前記基板に形成された酸化膜としては、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈｙｌＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ）等の酸化ケイ素膜が挙げられる。
窒化膜としては、窒化ケイ素膜等が挙げられる。
前記基板において、例えば、窒化膜が酸化膜の下層に形成されることで、酸化膜を研磨する際に、窒化膜がストッパー層となるように構成されていることが好ましい。
窒化膜としては、窒化ケイ素膜等が挙げられる。
前記基板において、例えば、窒化膜が酸化膜の下層に形成されることで、酸化膜を研磨する際に、窒化膜がストッパー層となるように構成されていることが好ましい。
（Ｄ）ｐＨとゼータ電位の関係
本実施形態の研磨用組成物は、前記研磨対象物の酸化膜に対しては高い研磨速度を有し、窒化膜に対しては研磨速度が低い、すなわち、酸化膜を選択的に研磨する研磨用組成物である。
本実施形態の研磨用組成物が酸化膜に対して高い選択性を有するのは、酸化膜、窒化膜及びシリカのゼータ電位の関係によるものと考えられる。
通常、ＴＥＯＳ等の酸化膜の表面は負のゼータ電位を示し、窒化珪素等の窒化膜の表面は正のゼータ電位を示す。また、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中では、通常、シリカは０ｍＶ～－６０ｍＶ程度の負のゼータ電位を示す。従って、負のゼータ電位を示すシリカは同じく負のゼータ電位を示す酸化膜表面とは反発しやすくなり、酸化膜の研磨速度を向上させにくい状態にある。
本実施形態の研磨用組成物は、前記研磨対象物の酸化膜に対しては高い研磨速度を有し、窒化膜に対しては研磨速度が低い、すなわち、酸化膜を選択的に研磨する研磨用組成物である。
本実施形態の研磨用組成物が酸化膜に対して高い選択性を有するのは、酸化膜、窒化膜及びシリカのゼータ電位の関係によるものと考えられる。
通常、ＴＥＯＳ等の酸化膜の表面は負のゼータ電位を示し、窒化珪素等の窒化膜の表面は正のゼータ電位を示す。また、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物中では、通常、シリカは０ｍＶ～－６０ｍＶ程度の負のゼータ電位を示す。従って、負のゼータ電位を示すシリカは同じく負のゼータ電位を示す酸化膜表面とは反発しやすくなり、酸化膜の研磨速度を向上させにくい状態にある。
一方、本実施形態のシリカは前述のとおりｐＨ２．０以上の研磨用組成物中で表面が正のゼータ電位を示すため、表面が負のゼータ電位を示す酸化膜とは引き合う関係になり、表面が正のゼータ電位を示す窒化膜とは反発する関係になる。
よって、酸化膜に対する研磨は促進され窒化膜の研磨は抑制され、その結果、酸化膜を選択的に研磨することができる。
よって、酸化膜に対する研磨は促進され窒化膜の研磨は抑制され、その結果、酸化膜を選択的に研磨することができる。
本実施形態の研磨用組成物において、前記シリカは、例えば、前記酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上、好ましくは、１０ｍＶ以上高いゼータ電位を示す。
シリカのゼータ電位が酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高い場合には、酸化膜をより選択的に且つより高い速度で研磨することができる。
シリカのゼータ電位が酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高い場合には、酸化膜をより選択的に且つより高い速度で研磨することができる。
すなわち、上述のような本実施形態の研磨用組成物を用いて研磨対象物を研磨する研磨方法としては、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨方法であって、ｐＨ２．０以上であり、正のゼータ電位を示し且つ前記酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高いゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物で前記研磨対象物を研磨することが挙げられる。
以上のように、本実施形態の研磨用組成物では、シリカを砥粒として用いた場合でも、酸化膜の研磨速度が高く、窒化膜の研磨速度を抑制できる。
よって、供給が不安定で高価な酸化セリウム等を用いることなく、酸化膜の研磨速度が高く、窒化膜の研磨速度を抑制できる研磨用組成物を提供することができる。
また、酸化セリウム等に比べて沈降性が低いため、保管や輸送等の取り扱いが容易である。
さらに、酸化セリウム等に比べて研磨後に研磨対象物表面に付着した砥粒を洗浄しやすい。よって、洗浄工程において容易に研磨対象物の洗浄ができる。
よって、供給が不安定で高価な酸化セリウム等を用いることなく、酸化膜の研磨速度が高く、窒化膜の研磨速度を抑制できる研磨用組成物を提供することができる。
また、酸化セリウム等に比べて沈降性が低いため、保管や輸送等の取り扱いが容易である。
さらに、酸化セリウム等に比べて研磨後に研磨対象物表面に付着した砥粒を洗浄しやすい。よって、洗浄工程において容易に研磨対象物の洗浄ができる。
尚、本実施形態にかかる研磨用組成物は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明者らは、従来の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、砥粒としてのシリカを特定のゼータ電位にすることで、窒化膜の研磨速度を抑制しつつ酸化膜の研磨速度を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、上述のとおり、本発明は、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物であるため、シリカを砥粒として用いながら、窒化膜の研磨速度を抑制しつつ酸化膜に対する研磨速度を向上させることができる。
すなわち、上述のとおり、本発明は、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物であるため、シリカを砥粒として用いながら、窒化膜の研磨速度を抑制しつつ酸化膜に対する研磨速度を向上させることができる。
本発明において、少なくとも１種の四級アンモニウム塩をさらに含む場合には、ｐＨ２．０以上の研磨用組成物においてシリカを正のゼータ電位にすることができる。従って、酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物の酸化膜を選択的に且つ高い速度で研磨することができる。
本発明において、前記シリカの表面のシラノール基数は３．５個／ｎｍ２以下である場合には、シリカをｐＨ２．０以上において正のゼータ電位にすることが容易にできる。従って、かかる本発明の研磨用組成物は酸化膜を選択的に且つ高い速度で研磨することが容易にできる。
本発明において、前記シリカが、前記酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高い場合には、酸化膜をより選択的に且つより高い速度で研磨することができる。
以上のように、本発明によれば、シリカを砥粒として用いて窒化膜の研磨速度を抑制しつつ酸化膜の研磨速度を向上させうる研磨用組成物を提供することができる。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《試験１：ゼータ電位と酸化膜研磨速度との関係》
（研磨用組成物）
シリカ２．０質量％、ｐＨ調整剤としての塩酸および水を配合してｐＨ３．０になるよう調整し研磨用組成物を準備した。
シリカはコロイダルシリカであって、表面のシラノール基数を調製することでゼータ電位が異なるように調製したコロイダルシリカを用いた。
（研磨用組成物）
シリカ２．０質量％、ｐＨ調整剤としての塩酸および水を配合してｐＨ３．０になるよう調整し研磨用組成物を準備した。
シリカはコロイダルシリカであって、表面のシラノール基数を調製することでゼータ電位が異なるように調製したコロイダルシリカを用いた。
（ゼータ電位）
各シリカの前記研磨用組成物中におけるゼータ電位を以下のように測定した。
〔測定装置〕
ゼータ電位測定装置、ＤＴ１２００（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）
〔測定条件〕
研磨用組成物の量１７０ｍｌをサンプルとし、チラー温度２５℃条件下で、各サンプルを前記研磨用組成物の原液濃度で測定した。
各シリカの前記研磨用組成物中におけるゼータ電位を以下のように測定した。
〔測定装置〕
ゼータ電位測定装置、ＤＴ１２００（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）
〔測定条件〕
研磨用組成物の量１７０ｍｌをサンプルとし、チラー温度２５℃条件下で、各サンプルを前記研磨用組成物の原液濃度で測定した。
（被研磨物）
被研磨物（研磨対象物）として、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ１．０μｍ(=１０，０００Å)のＴＥＯＳ層を被覆したウエハーと、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ０．２μｍ(２，０００Å)のＳｉＮ層を被覆したウエハーを準備した。
該被研磨物を、各シリカを配合した研磨用組成物で研磨して、ＴＥＯＳの研磨速度を以下の方法で測定した。
〔研磨条件〕
研磨装置：ＥＰＯ２２２（荏原製作所社製）
研磨パッド：ＩＣ１４００ Ｐａｄ Ｄ２３’’ Ｆ９；ＡＸ０４ Ａ２（ニッタ・ハース社製）
定盤速度：４０／６０ｒｐｍ
研磨荷重面圧：５ｐｓｉ
研磨用組成物の流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓ
〔研磨速度の測定方法〕
研磨速度は、ＴＥＯＳの研磨厚みを研磨時間で割ることで、単位時間当たりの研磨速度を求めた。ＴＥＯＳの研磨厚みは、前記被研磨物であるウエハー表面のＴＥＯＳ層の厚みを研磨前および研磨後に測定し、研磨前のＴＥＯＳ層の厚みから研磨後のＴＥＯＳ層の厚みを引くことで求めた。尚、研磨厚みの測定は、透過型膜厚テスター装置(ＯＰＴＩ・ＰＲＯＢＥ２６００ ｅｎｔｒｅｐｉｘ社製)を使用して測定した。
被研磨物（研磨対象物）として、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ１．０μｍ(=１０，０００Å)のＴＥＯＳ層を被覆したウエハーと、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ０．２μｍ(２，０００Å)のＳｉＮ層を被覆したウエハーを準備した。
該被研磨物を、各シリカを配合した研磨用組成物で研磨して、ＴＥＯＳの研磨速度を以下の方法で測定した。
〔研磨条件〕
研磨装置：ＥＰＯ２２２（荏原製作所社製）
研磨パッド：ＩＣ１４００ Ｐａｄ Ｄ２３’’ Ｆ９；ＡＸ０４ Ａ２（ニッタ・ハース社製）
定盤速度：４０／６０ｒｐｍ
研磨荷重面圧：５ｐｓｉ
研磨用組成物の流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓ
〔研磨速度の測定方法〕
研磨速度は、ＴＥＯＳの研磨厚みを研磨時間で割ることで、単位時間当たりの研磨速度を求めた。ＴＥＯＳの研磨厚みは、前記被研磨物であるウエハー表面のＴＥＯＳ層の厚みを研磨前および研磨後に測定し、研磨前のＴＥＯＳ層の厚みから研磨後のＴＥＯＳ層の厚みを引くことで求めた。尚、研磨厚みの測定は、透過型膜厚テスター装置(ＯＰＴＩ・ＰＲＯＢＥ２６００ ｅｎｔｒｅｐｉｘ社製)を使用して測定した。
以上のように測定した研磨速度及びシリカのゼータ電位との関係をグラフにして図１に示す。
図１から明らかなように、研磨用組成物中でのシリカのゼータ電位が負である場合には、ＴＥＯＳの研磨速度は２０００オングストローム／ｍｉｎ未満であった。一方、研磨用組成物中でのシリカのゼータ電位が正である場合には、ＴＥＯＳの研磨速度は２０００オングストローム／ｍｉｎを超えていた。
図１から明らかなように、研磨用組成物中でのシリカのゼータ電位が負である場合には、ＴＥＯＳの研磨速度は２０００オングストローム／ｍｉｎ未満であった。一方、研磨用組成物中でのシリカのゼータ電位が正である場合には、ＴＥＯＳの研磨速度は２０００オングストローム／ｍｉｎを超えていた。
《試験２：ＴＥＯＳの研磨選択性》
下記研磨用組成物を用いてＴＥＯＳに対する研磨速度と、窒化珪素（ＳｉＮ）に対する研磨速度を測定した。結果を図２に示す。
下記研磨用組成物を用いてＴＥＯＳに対する研磨速度と、窒化珪素（ＳｉＮ）に対する研磨速度を測定した。結果を図２に示す。
（研磨用組成物）
シリカ：ゼータ電位１０ｍＶ、シラノール基数２個/ｎｍ２のコロイダルシリカを使用した。
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度２．０質量％
残水
尚、シラノール基数は以下の方法で測定した。
〔使用装置〕
電位差自動測定装置：ＡＴ－３１０Ｊ（京都電子工業社製）
ホモミキサー：Ｍ型（特殊機化工業社製）
マグネッチクスターラー
〔使用試薬〕
食塩
０．１Ｎ－ＨＣｌ溶液
０．１Ｎ－ＮａＯＨ溶液
〔測定方法〕
シリカ２．００ｇを３００ｍｌポリエチレンビーカーにいれ、２００ｍｌの純水と約２５ｇの食塩を加えてホモミキサーで混合した。ホモミキサーに付着している試料液を少量の純水で洗い落としてから、シリカ食塩混合液に更に約２５ｇの食塩を加えて試料を調整した。
マグネチックスターラーの上に調整された試料が入ったポリエチレンビーカーをセットし、ガラス電極を浸し、マグネチックスターラーを回転させながら０．１Ｎ－ＨＣｌ溶液を滴下し、ｐＨを３．５－３．９に調整した後に、ｐＨ４．００からｐＨ９．００になるまで０．１Ｎ－ＮａＯＨで滴定した。測定終了後、滴定量を測定した。この０．１Ｎ－ＮａＯＨ量をＡ（ｍｌ）とする。
一方、ブランク試料として、食塩水を同様の方法で滴定して滴定量を測定した。この、０．１Ｎ－ＮａＯＨ量をＢ（ｍｌ）とする。
[シラノール基数の算出]
上記測定結果及びシリカ比表面積から、下記式によって、シラノール基数（個／ｎｍ２）を算出した。
ρＳｉ-ＯＨ＝α・Ｎ÷ｃ・Ｓ
ρＳｉ-ＯＨ：シラノール基数（個／ｎｍ２）
α：Ａ－Ｂ（ｍｌ）
Ｎ：アボガドロ数
Ｓ：シリカの比表面積（ｎｍ２）
尚、シリカの比表面積は比表面積細孔分布測定装置（ＳＡ－３１００、ベックマンコールター社製）を用いて以下の方法で測定した。
アルミ皿に研磨用組成物を採取し、１８５℃で３０分乾燥させた。該乾燥後の固形物を乳鉢で粉砕し、粉状にした。さらに、粉砕した粉状の固形物を、試料チューブに挿入し、真空下、比表面積細孔分布測定装置の脱ガス処理ポートにセットして、３００℃で１２０分間脱ガス処理を行った。
脱ガス処理終了後、上記装置の測定用ポートにセットし、窒素の吸着量から比表面積を求めた。
シリカ：ゼータ電位１０ｍＶ、シラノール基数２個/ｎｍ２のコロイダルシリカを使用した。
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度２．０質量％
残水
尚、シラノール基数は以下の方法で測定した。
〔使用装置〕
電位差自動測定装置：ＡＴ－３１０Ｊ（京都電子工業社製）
ホモミキサー：Ｍ型（特殊機化工業社製）
マグネッチクスターラー
〔使用試薬〕
食塩
０．１Ｎ－ＨＣｌ溶液
０．１Ｎ－ＮａＯＨ溶液
〔測定方法〕
シリカ２．００ｇを３００ｍｌポリエチレンビーカーにいれ、２００ｍｌの純水と約２５ｇの食塩を加えてホモミキサーで混合した。ホモミキサーに付着している試料液を少量の純水で洗い落としてから、シリカ食塩混合液に更に約２５ｇの食塩を加えて試料を調整した。
マグネチックスターラーの上に調整された試料が入ったポリエチレンビーカーをセットし、ガラス電極を浸し、マグネチックスターラーを回転させながら０．１Ｎ－ＨＣｌ溶液を滴下し、ｐＨを３．５－３．９に調整した後に、ｐＨ４．００からｐＨ９．００になるまで０．１Ｎ－ＮａＯＨで滴定した。測定終了後、滴定量を測定した。この０．１Ｎ－ＮａＯＨ量をＡ（ｍｌ）とする。
一方、ブランク試料として、食塩水を同様の方法で滴定して滴定量を測定した。この、０．１Ｎ－ＮａＯＨ量をＢ（ｍｌ）とする。
[シラノール基数の算出]
上記測定結果及びシリカ比表面積から、下記式によって、シラノール基数（個／ｎｍ２）を算出した。
ρＳｉ-ＯＨ＝α・Ｎ÷ｃ・Ｓ
ρＳｉ-ＯＨ：シラノール基数（個／ｎｍ２）
α：Ａ－Ｂ（ｍｌ）
Ｎ：アボガドロ数
Ｓ：シリカの比表面積（ｎｍ２）
尚、シリカの比表面積は比表面積細孔分布測定装置（ＳＡ－３１００、ベックマンコールター社製）を用いて以下の方法で測定した。
アルミ皿に研磨用組成物を採取し、１８５℃で３０分乾燥させた。該乾燥後の固形物を乳鉢で粉砕し、粉状にした。さらに、粉砕した粉状の固形物を、試料チューブに挿入し、真空下、比表面積細孔分布測定装置の脱ガス処理ポートにセットして、３００℃で１２０分間脱ガス処理を行った。
脱ガス処理終了後、上記装置の測定用ポートにセットし、窒素の吸着量から比表面積を求めた。
（被研磨物）
被研磨物として、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ１．０μｍ(=１０，０００Å)のＴＥＯＳ層を被覆したウエハー、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ０．２μｍ(２，０００Å)のＳｉＮ層を被覆したウエハーを準備した。
該被研磨物を、シリカを配合した研磨用組成物で研磨して、ＴＥＯＳの研磨速度を以下の方法で測定した。
[研磨条件]
研磨装置：ＥＰＯ２２２（荏原製作所社製）
研磨パッド：ＩＣ１４００ Ｐａｄ Ｄ２３” Ｆ９；ＡＸ０４ Ａ２（ニッタ・ハース社製）
定盤速度：４０／６０ｒｐｍ
研磨荷重面圧：５ｐｓｉ
研磨用組成物の流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓ
[研磨速度の測定方法]
研磨速度は、研磨厚みを研磨時間で割ることで、単位時間当たりの研磨速度を求めた。
研磨厚みは、前記被研磨物であるウエハー表面のＴＥＯＳ層の厚みを研磨前および研磨後に測定し、研磨前のＴＥＯＳ層の厚みから研磨後のＴＥＯＳ層の厚みを引くことで求めた。ＳｉＮ層に対する研磨速度も同様に測定した。尚、研磨厚みの測定は、ＴＥＯＳ層及びＳｉＮ膜共に透過型膜厚テスター装置(ＯＰ２６００ ｅｎｔｒｅｐｉｘ社製）を使用して測定した。
被研磨物として、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ１．０μｍ(=１０，０００Å)のＴＥＯＳ層を被覆したウエハー、シリコンウエハー(直径２００ｍｍ)の表面に厚さ０．２μｍ(２，０００Å)のＳｉＮ層を被覆したウエハーを準備した。
該被研磨物を、シリカを配合した研磨用組成物で研磨して、ＴＥＯＳの研磨速度を以下の方法で測定した。
[研磨条件]
研磨装置：ＥＰＯ２２２（荏原製作所社製）
研磨パッド：ＩＣ１４００ Ｐａｄ Ｄ２３” Ｆ９；ＡＸ０４ Ａ２（ニッタ・ハース社製）
定盤速度：４０／６０ｒｐｍ
研磨荷重面圧：５ｐｓｉ
研磨用組成物の流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：６０ｓ
[研磨速度の測定方法]
研磨速度は、研磨厚みを研磨時間で割ることで、単位時間当たりの研磨速度を求めた。
研磨厚みは、前記被研磨物であるウエハー表面のＴＥＯＳ層の厚みを研磨前および研磨後に測定し、研磨前のＴＥＯＳ層の厚みから研磨後のＴＥＯＳ層の厚みを引くことで求めた。ＳｉＮ層に対する研磨速度も同様に測定した。尚、研磨厚みの測定は、ＴＥＯＳ層及びＳｉＮ膜共に透過型膜厚テスター装置(ＯＰ２６００ ｅｎｔｒｅｐｉｘ社製）を使用して測定した。
図２に示すように、ＴＥＯＳの研磨速度は３６３３オングストローム／ｍｉｎであったのに対し、窒化珪素の研磨速度は４７オングストローム／ｍｉｎであった。すなわち、ＴＥＯＳに対する選択性が高いことが明らかであった。
《試験３：アンモニウム化合物の効果》
下記研磨用組成物１及び２を用いてＴＥＯＳに対する研磨速度を測定した。
研磨用組成物１のゼータ電位は＋１４．１１ｍＶであった。
研磨用組成物２のゼータ電位は－１０．８２ｍＶであった。
尚、被研磨物、研磨条件、研磨速度の測定方法は試験１と同様である。
結果を図３に示す。
下記研磨用組成物１及び２を用いてＴＥＯＳに対する研磨速度を測定した。
研磨用組成物１のゼータ電位は＋１４．１１ｍＶであった。
研磨用組成物２のゼータ電位は－１０．８２ｍＶであった。
尚、被研磨物、研磨条件、研磨速度の測定方法は試験１と同様である。
結果を図３に示す。
（研磨用組成物１）
シリカ：商品名、Ｋｌｅｂｏｓｏｌ（粒子径２５ｎｍ、ゼータ電位１４．１１ｍＶ）ＡＺＥＭ社製
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度１．０質量％
アンモニウム化合物：ＴＢＡＨ、０．１質量％
残水
（研磨用組成物２）
シリカ：商品名、Ｋｌｅｂｏｓｏｌ（粒子径２５ｎｍ、ゼータ電位－１０．８２ｍＶ）ＡＺＥＭ社製
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度１．０質量％
残水
シリカ：商品名、Ｋｌｅｂｏｓｏｌ（粒子径２５ｎｍ、ゼータ電位１４．１１ｍＶ）ＡＺＥＭ社製
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度１．０質量％
アンモニウム化合物：ＴＢＡＨ、０．１質量％
残水
（研磨用組成物２）
シリカ：商品名、Ｋｌｅｂｏｓｏｌ（粒子径２５ｎｍ、ゼータ電位－１０．８２ｍＶ）ＡＺＥＭ社製
ｐＨ調整剤：塩酸
ｐＨ：３．０
シリカ濃度１．０質量％
残水
図３に示すように、アンモニウム化合物を配合した研磨用組成物１は、研磨用組成物２に比べて研磨速度が高かった。
これは、研磨用組成物１中では、アンモニウム化合物によってシリカ表面が修飾され、シリカのゼータ電位が正になったためと考えられる。
これは、研磨用組成物１中では、アンモニウム化合物によってシリカ表面が修飾され、シリカのゼータ電位が正になったためと考えられる。
《試験４：シリカ濃度と研磨速度の関係》
下記の配合であってシリカ濃度を１．０質量％、２．０質量％、４．０質量％、６．０質量％と変化させた研磨用組成物を準備した。
試験２と同様にして、ＴＥＯＳに対する研磨速度（ＴＥＯＳ Ｒ・Ｒ）と窒化珪素に対する研磨速度（ＳｉＮ Ｒ・Ｒ）を測定した。また、窒化珪素の研磨速度に対するＴＥＯＳの研磨速度の比（選択比：ＴＥＯＳの研磨速度／窒化珪素の研磨速度）を算出した。結果を図４に示す。
下記の配合であってシリカ濃度を１．０質量％、２．０質量％、４．０質量％、６．０質量％と変化させた研磨用組成物を準備した。
試験２と同様にして、ＴＥＯＳに対する研磨速度（ＴＥＯＳ Ｒ・Ｒ）と窒化珪素に対する研磨速度（ＳｉＮ Ｒ・Ｒ）を測定した。また、窒化珪素の研磨速度に対するＴＥＯＳの研磨速度の比（選択比：ＴＥＯＳの研磨速度／窒化珪素の研磨速度）を算出した。結果を図４に示す。
図４に示すように、シリカ濃度が高くなるとＴＥＯＳに対する研磨速度は速くなるが、窒化珪素に対する研磨速度は抑制されることが明らかである。
また、シリカ濃度が２．０質量％であっても、ＴＥＯＳに対する研磨速度は２４３４オングストローム／ｍｉｎと比較的高く、且つ、窒化珪素の研磨速度に対するＴＥＯＳの研磨速度の比も７２と高かった。すなわち、比較的シリカ濃度が低濃度であっても、ＴＥＯＳに対して研磨速度が高く、また選択性も高いことが明らかである。
また、シリカ濃度が２．０質量％であっても、ＴＥＯＳに対する研磨速度は２４３４オングストローム／ｍｉｎと比較的高く、且つ、窒化珪素の研磨速度に対するＴＥＯＳの研磨速度の比も７２と高かった。すなわち、比較的シリカ濃度が低濃度であっても、ＴＥＯＳに対して研磨速度が高く、また選択性も高いことが明らかである。
Claims (4)
- 酸化膜と窒化膜とを備える研磨対象物を研磨する研磨用組成物であって、
ｐＨ２．０以上であり、且つ、正のゼータ電位を示すシリカを含む研磨用組成物。 - 少なくとも１種の四級アンモニウム塩をさらに含む請求項１に記載の研磨用組成物。
- 前記シリカの表面のシラノール基数は３．５個／ｎｍ２以下である請求項１に記載の研磨用組成物。
- 前記シリカは、前記酸化膜のゼータ電位よりも５ｍＶ以上高いゼータ電位を示す請求項１乃至３のいずれか一項に記載の研磨用組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014182586A JP2017197590A (ja) | 2014-09-08 | 2014-09-08 | 研磨用組成物 |
| JP2014-182586 | 2014-09-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016039265A1 true WO2016039265A1 (ja) | 2016-03-17 |
Family
ID=55459013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2015/075202 WO2016039265A1 (ja) | 2014-09-08 | 2015-09-04 | 研磨用組成物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017197590A (ja) |
| TW (1) | TW201610129A (ja) |
| WO (1) | WO2016039265A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9834705B2 (en) | 2015-02-27 | 2017-12-05 | Ubmaterials Inc. | Polishing slurry and method of polishing substrate using the same |
| JP2018107263A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 花王株式会社 | シリコンウェーハ用研磨液組成物 |
| EP3476909A3 (en) * | 2017-10-05 | 2019-08-21 | FUJIFILM Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| CN113227310A (zh) * | 2019-02-14 | 2021-08-06 | 霓达杜邦股份有限公司 | 研磨用组合物 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019181487A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 富士フイルム株式会社 | 研磨液および化学的機械的研磨方法 |
| JP7161894B2 (ja) * | 2018-09-04 | 2022-10-27 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | 研磨用組成物および研磨システム |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101545A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-04-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc | 半導体層を研磨するための組成物 |
| JP2008166568A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Fujifilm Corp | 研磨液 |
| JP2011216582A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fujifilm Corp | 研磨方法、および研磨液 |
| JP2014140056A (ja) * | 2009-08-19 | 2014-07-31 | Hitachi Chemical Co Ltd | Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法 |
-
2014
- 2014-09-08 JP JP2014182586A patent/JP2017197590A/ja active Pending
-
2015
- 2015-09-04 WO PCT/JP2015/075202 patent/WO2016039265A1/ja active Application Filing
- 2015-09-07 TW TW104129558A patent/TW201610129A/zh unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101545A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-04-14 | Rohm & Haas Electronic Materials Cmp Holdings Inc | 半導体層を研磨するための組成物 |
| JP2008166568A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Fujifilm Corp | 研磨液 |
| JP2014140056A (ja) * | 2009-08-19 | 2014-07-31 | Hitachi Chemical Co Ltd | Ｃｍｐ研磨液及び研磨方法 |
| JP2011216582A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Fujifilm Corp | 研磨方法、および研磨液 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9834705B2 (en) | 2015-02-27 | 2017-12-05 | Ubmaterials Inc. | Polishing slurry and method of polishing substrate using the same |
| JP2018107263A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 花王株式会社 | シリコンウェーハ用研磨液組成物 |
| EP3476909A3 (en) * | 2017-10-05 | 2019-08-21 | FUJIFILM Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| US10428241B2 (en) | 2017-10-05 | 2019-10-01 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| US10808145B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-10-20 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| US11034861B2 (en) | 2017-10-05 | 2021-06-15 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| US11674056B2 (en) | 2017-10-05 | 2023-06-13 | Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. | Polishing compositions containing charged abrasive |
| CN113227310A (zh) * | 2019-02-14 | 2021-08-06 | 霓达杜邦股份有限公司 | 研磨用组合物 |
| DE112020000827T5 (de) | 2019-02-14 | 2021-11-04 | Nitta Dupont Incorporated | Polierzusammensetzung |
| CN113227310B (zh) * | 2019-02-14 | 2022-10-28 | 霓达杜邦股份有限公司 | 研磨用组合物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017197590A (ja) | 2017-11-02 |
| TW201610129A (zh) | 2016-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2016039265A1 (ja) | 研磨用組成物 | |
| KR102444499B1 (ko) | 연마용 조성물 및 그것을 사용한 연마 방법 | |
| WO2014034358A1 (ja) | 研磨剤、研磨剤セット及び基体の研磨方法 | |
| US10155886B2 (en) | Polishing liquid for CMP, and polishing method | |
| JP2019071413A (ja) | 帯電した研磨剤を含有する研磨組成物 | |
| WO2018179787A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び研磨方法 | |
| JP2018506618A (ja) | 化学機械平坦化組成物用の複合研磨粒子及びその使用方法 | |
| TWI771603B (zh) | 研漿及研磨方法 | |
| JPWO2017043139A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法 | |
| TWI773803B (zh) | 研磨液及研磨方法 | |
| US20150344739A1 (en) | Aqueous dispersion for chemical mechanical polishing, and chemical mechanical polishing method | |
| JP2017149798A (ja) | 研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法 | |
| WO2019182061A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び研磨方法 | |
| TW201518488A (zh) | 研磨用組成物及其製造方法 | |
| JP6888744B2 (ja) | スラリ及び研磨方法 | |
| US11702569B2 (en) | Slurry and polishing method | |
| WO2018179062A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット、添加液及び研磨方法 | |
| WO2018142516A1 (ja) | 研磨液、研磨液セット及び研磨方法 | |
| JP2017220588A (ja) | 研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法 | |
| JP2018053138A (ja) | 金属酸化物粒子分散液 | |
| JP6708994B2 (ja) | スラリ及び研磨方法 | |
| TW201610123A (zh) | 矽晶圓研磨用組成物 | |
| KR20230082604A (ko) | 실리콘 기판용 연마액 조성물 | |
| JP2022167826A (ja) | ケミカルメカニカルポリッシング組成物および方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15839723 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15839723 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |