WO2023127898A1 - 酸化珪素膜用研磨液組成物 - Google Patents

酸化珪素膜用研磨液組成物 Download PDF

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WO2023127898A1
WO2023127898A1 PCT/JP2022/048279 JP2022048279W WO2023127898A1 WO 2023127898 A1 WO2023127898 A1 WO 2023127898A1 JP 2022048279 W JP2022048279 W JP 2022048279W WO 2023127898 A1 WO2023127898 A1 WO 2023127898A1
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component
polishing
polishing composition
group
composition according
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PCT/JP2022/048279
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菅原将人
山口哲史
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花王株式会社
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    • 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
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
    • 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

  • the present disclosure relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films containing cerium oxide particles, a method for manufacturing a semiconductor substrate using the same, and a method for polishing a substrate.
  • a chemical mechanical polishing (CMP) technique is a technique in which the surface of a substrate to be polished and a polishing pad are brought into contact with each other, and a polishing liquid is supplied to the contact area between the substrate and the polishing pad. This is a technique for chemically reacting uneven portions on the surface of the substrate to be polished and mechanically removing and flattening the substrate by moving the substrate.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the polishing selectivity of the polishing stopper film eg, silicon nitride film
  • the film to be polished eg, silicon oxide film
  • improved polishing selectivity that is, the film to be polished is harder to polish than the film to be polished
  • Patent Document 1 discloses a polishing liquid for chemical mechanical polishing containing ceria particles having an average aspect ratio of 1.5 or more and an anionic polymer such as polyacrylic acid.
  • This document discloses a nitrogen-containing heteroaromatic ring compound, 4-pyrone, etc. as optional components.
  • Patent Document 2 discloses a copolymer having abrasive grains such as ceria, a structural unit derived from a styrene compound and a structural unit derived from at least one selected from acrylic acid and maleic acid,
  • a polishing liquid comprising:
  • the present disclosure in one aspect, contains cerium oxide particles (component A), a water-soluble anionic polymer (component B), an unsaturated cyclic compound (component C), and an aqueous medium, Component B has an aromatic group in the molecule, Component C relates to a polishing liquid composition for silicon oxide films having a functional group represented by the following formula (I) or (II) in the cyclic skeleton.
  • Y represents OM 1 or SM 2
  • M 1 and M 2 are the same or different and represent an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • M 3 represents an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • the present disclosure in one aspect, relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate, including the step of polishing a film-to-be-polished using the polishing liquid composition of the present disclosure.
  • the present disclosure includes a step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition of the present disclosure, wherein the film-to-be-polished is a silicon oxide film formed in the process of manufacturing a semiconductor substrate. Regarding the method.
  • the present disclosure provides a polishing liquid composition for silicon oxide films that can improve the flatness of the substrate surface after polishing while ensuring the polishing rate, and a method for manufacturing and polishing a semiconductor substrate using the same.
  • the present disclosure in one aspect, contains cerium oxide particles (component A), a water-soluble anionic polymer (component B), an unsaturated cyclic compound (component C), and an aqueous medium, Component B has an aromatic group in the molecule, Component C has a functional group represented by the above formula (I) or Formula (II) in the cyclic skeleton, a polishing composition for silicon oxide films ( hereinafter, also referred to as "the polishing composition of the present disclosure”).
  • a polishing liquid composition for a silicon oxide film that can improve the flatness of the substrate surface after polishing while ensuring the polishing rate.
  • Component C can be adsorbed to the silicon oxide film or cerium oxide particles by the functional group represented by the above formula (I) or formula (II) in the cyclic skeleton, and when a high stress is applied, , can be desorbed.
  • Component C can form a protective film by being adsorbed on the silicon oxide film or cerium oxide particles in concave portions to which a load is less likely to be applied, and desorbs from convex portions to which a high load is applied, thereby securing the polishing speed of convex portions.
  • dishing can be suppressed.
  • Component B is thought to improve the strength of the protective film formed by Component C, suppress the polishing rate of concave portions, and improve the flatness of the surface of the substrate after polishing. be done.
  • the present disclosure may not be construed as being limited to these mechanisms.
  • the polishing composition of the present disclosure contains cerium oxide (hereinafter also referred to as "ceria”) particles (hereinafter also simply referred to as "component A”) as abrasive grains.
  • ceria cerium oxide
  • component A positively charged ceria or negatively charged ceria can be used.
  • ESA method Electrokinetic Sonic Amplitude
  • the surface potential can be measured using, for example, "Zeta Probe” (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), and specifically by the method described in Examples.
  • Component A may be of one type or a combination of two or more types.
  • component A examples include colloidal ceria, amorphous ceria, and ceria-coated silica.
  • Colloidal ceria can be obtained by a build-up process, for example, by the method described in Examples 1 to 4 of JP-A-2010-505735.
  • amorphous ceria examples include pulverized ceria.
  • An embodiment of the pulverized ceria includes, for example, calcined and pulverized ceria obtained by calcining and pulverizing a cerium compound such as cerium carbonate or cerium nitrate.
  • ground ceria examples include, for example, single crystal ground ceria obtained by wet grinding ceria particles in the presence of an inorganic acid or an organic acid.
  • inorganic acids used during wet pulverization include nitric acid
  • organic acids include organic acids having a carboxyl group.
  • polycarboxylates such as ammonium polyacrylate, At least one selected from picolinic acid, glutamic acid, aspartic acid, aminobenzoic acid and p-hydroxybenzoic acid can be mentioned.
  • ceria-coated silica for example, at least a part of the silica particle surface is granular by the method described in Examples 1 to 14 of JP-A-2015-63451 or Examples 1-4 of JP-A-2013-119131.
  • Composite particles having a structure coated with ceria can be mentioned, and the composite particles can be obtained, for example, by depositing ceria on silica particles.
  • the shape of component A includes, for example, a substantially spherical shape, a polyhedral shape, and a raspberry shape.
  • the average primary particle size of component A is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm or more, and even more preferably 30 nm or more, from the viewpoint of improving the polishing rate. It is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 150 nm or less, still more preferably 100 nm or less, even more preferably 80 nm or less, and even more preferably 60 nm or less.
  • the average primary particle size of component A is calculated using the BET specific surface area S (m 2 /g) calculated by the BET (nitrogen adsorption) method. The BET specific surface area can be measured by the method described in Examples.
  • the content of component A in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and 0.05% by mass, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness. % or more is more preferable, 0.1% by mass or more is still more preferable, and 0.15% by mass or more is even more preferable, and from the viewpoint of suppressing the occurrence of polishing scratches, it is preferably 6% by mass or less, and 3% by mass or less. More preferably, 1% by mass or less is even more preferable, and 0.7% by mass or less is even more preferable.
  • the content of component A is preferably 0.001% by mass or more and 6% by mass or less, more preferably 0.01% by mass or more and 6% by mass or less, and 0.05% by mass or more and 3% by mass or less. is more preferable, 0.1% by mass or more and 1% by mass or less is even more preferable, and 0.15% by mass or more and 0.7% by mass or less is even more preferable.
  • component A is a combination of two or more, the content of component A refers to the total content thereof.
  • the polishing composition of the present disclosure contains a water-soluble anionic polymer (hereinafter also simply referred to as "component B").
  • Component B is a water-soluble anionic polymer having aromatic groups in the molecule.
  • the aromatic group is preferably a group containing an aromatic ring from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness. Examples of aromatic rings include benzene rings and naphthalene rings.
  • component B is considered to be able to suppress the dishing rate during overpolishing while ensuring the polishing rate of the silicon oxide film, and improve the flatness of the substrate surface after polishing.
  • dishing refers to a dish-shaped depression that is caused by excessive polishing of the concave portion.
  • water-soluble refers to dissolving in the polishing composition of the present disclosure, preferably having a solubility of 0.5 g/100 mL or more in water (20° C.), more preferably 2 g/ It refers to having a solubility of 100 mL or more.
  • Component B may be one type or a combination of two or more types.
  • Component B is a water-soluble anionic condensate having a benzene ring or naphthalene ring in the main chain (“Component B1” and “Component B2” below) from the viewpoint of improving polishing rate and flatness. ), and a copolymer containing a styrene-derived structural unit and a monomer-derived structural unit having an anionic group (hereinafter "component B3").
  • Component B1 Water-soluble anionic condensate>
  • Component B1 in one or more embodiments, is a water-soluble anionic condensate with benzene rings in the backbone.
  • Component B1 is, in one or more embodiments, a monomer represented by the following formula (III) (hereinafter also referred to as “constituent monomer b11”) and a monomer represented by the following formula (IV) (hereinafter referred to as "constituent monomer b12”).
  • Component B1 may be one kind or a combination of two or more kinds.
  • the constituent monomer b11 is a monomer represented by the following formula (III).
  • R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, or -OM 5 .
  • at least one of R 1 and R 2 is preferably —OM 5 and more preferably —OH from the viewpoint of polymerization reactivity.
  • at least one of R 1 and R 2 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of improving polishing rate and flatness.
  • M 4 and M 5 are the same or different and represent an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • Organic cations include organic ammoniums, such as alkylammoniums such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and the like.
  • M 4 is preferably at least one selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms, and sodium ions and potassium ions, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness. , ammonium (NH 4 + ) and a hydrogen atom are more preferable.
  • M 5 is preferably at least one selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms, and sodium ions and potassium ions, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness. , ammonium (NH 4 + ) and a hydrogen atom are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred.
  • the constituent monomer b11 is preferably hydroxybenzoic acid (HBA), dihydroxybenzoic acid (DHBA), or 4-hydroxybenzoic acid (4-HBA ), 2-hydroxybenzoic acid (2-HBA), 2,4-dihydroxybenzoic acid (2,4-HBA), 2,6-dihydroxybenzoic acid (2,6-HBA) are more preferred, and 4-hydroxybenzoic acid Acid (4-HBA) is more preferred.
  • the constituent monomer b12 is a monomer represented by the following formula (IV).
  • R 3 and R 4 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, or -OM 6 .
  • at least one of R 3 and R 4 is preferably —OM 6 , more preferably —OH, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness.
  • at least one of R 3 and R 4 is preferably a hydrogen atom from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness.
  • X 1 represents -SO 3 M 7 or -PO 3 M 8 M 9 .
  • X 1 is preferably —SO 3 M 7 from the viewpoint of dissolution stability.
  • M 6 , M 7 , M 8 and M 9 are the same or different and represent alkali metal ions, alkaline earth metal ions, organic cations, ammonium (NH 4 + ) or hydrogen atoms.
  • Organic cations include organic ammoniums, such as alkylammoniums such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and the like.
  • M 6 is preferably at least one selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms from the viewpoint of improving the polishing rate and planarity, and is preferably sodium ion or potassium ion.
  • M 7 , M 8 and M 9 are the same or different, and in one or a plurality of embodiments, at least selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms from the viewpoint of improving the polishing rate and planarity.
  • alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms from the viewpoint of improving the polishing rate and planarity.
  • sodium ions, potassium ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms is more preferred.
  • the constituent monomer b12 includes phenolsulfonic acid (PhS).
  • the molar ratio (%) of the constituent monomers b11 to the total of the constituent monomers b11 and b12 in the component B1 is preferably more than 30%, more preferably 35% or more, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness. More preferably 40% or more, even more preferably more than 40%, even more preferably 42% or more, even more preferably 43% or more, even more preferably 44% or more, even more preferably 45% or more, 46% or more is even more preferred, and 48% or more is even more preferred.
  • component B1 is preferably an anionic condensate containing a structure represented by the following formula (V) from the viewpoint of improving polishing rate and flatness.
  • R 5 and R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, or -OM 11 .
  • R 5 and R 6 are preferably hydrogen atoms or hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms, more preferably hydrogen atoms, from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness.
  • M 10 and M 11 are the same or different and represent an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • Organic cations include organic ammoniums, such as alkylammoniums such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and the like.
  • M 10 is preferably at least one selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms from the viewpoint of improving polishing rate and planarity, and is preferably sodium ion or potassium ion. , ammonium (NH 4 + ) and a hydrogen atom are more preferable.
  • M 11 is preferably at least one selected from alkali metal ions, ammonium (NH 4 + ) and hydrogen atoms from the viewpoint of improving polishing rate and planarity, and is preferably sodium ion, potassium ion. , ammonium (NH 4 + ) and a hydrogen atom are more preferred, and a hydrogen atom is even more preferred.
  • X 2 represents —SO 3 M 12 or —PO 3 M 13 M 14 . In one or more embodiments, X 2 is preferably —SO 3 M 12 from the viewpoint of dissolution stability.
  • M 12 , M 13 and M 14 are the same or different and represent an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • Organic cations include organic ammoniums, such as alkylammoniums such as tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetrabutylammonium, and the like.
  • m is 0.8 or less, 0.75 or less, 0.7 or less, or 0.65 or less.
  • component B1 examples include cocondensates of 4-hydroxybenzoic acid (4-HBA) and phenolsulfonic acid (PhS).
  • Component B1 can be produced, for example, by polymerizing a monomer having constituent monomer b11 and constituent monomer b12 in the presence of formaldehyde by known means such as addition condensation. From the viewpoint of improving hydrolysis resistance and improving storage stability in an acidic polishing liquid, it is preferably produced by an addition condensation method.
  • the content (mol%) of a certain structural unit in all the structural units constituting component B1 may be defined as the content (mol%) of a structural unit charged to the reaction vessel in all steps of the synthesis of component B1, depending on the synthesis conditions.
  • the amount (mol %) of the compound for introducing the constitutional unit charged in the reaction tank, which accounts for the amount of the compound to be introduced, may be used.
  • the composition ratio (molar ratio) of the two structural units, depending on the synthesis conditions may be You may use the compound amount ratio (molar ratio) for introducing said two constitutional units.
  • Component B1 may have a structural unit derived from the constituent monomer b11 and a structural unit derived from the constituent monomer b12, or other constituent units not included in the constitution represented by formula (III).
  • each structural unit constituting component B1 may be random, block, or graft.
  • Component B2 Water-soluble anionic condensate>
  • Component B2 in one or more embodiments, is a water-soluble anionic condensate with benzene or naphthalene rings in the backbone.
  • component B2 is an anionic condensate containing a structural unit having an anionic group on the benzene ring or naphthalene ring of the main chain (hereinafter also simply referred to as "anionic structural unit").
  • the anionic group in the anionic constitutional unit is, in one or more embodiments, -SO 3 M 12 or -PO 3 M 13 M 14 , M 12 , M 13 and M 14 being the same or different, an alkali metal ions, alkaline earth metal ions, organic cations, ammonium (NH 4 + ) or hydrogen atoms.
  • at least one hydrogen atom of a benzene ring or a naphthalene ring constituting the main chain is a sulfonic acid group from the viewpoint of ensuring water solubility and suppressing the polishing speed and dishing speed of a silicon nitride film during overpolishing. It is preferred to have substituted structures.
  • aromatic monomers from which anionic structural units are derived include at least one selected from phenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and salts thereof.
  • Component B2 may be one type or a combination of two or more types. Ingredient B2 is, in one or more embodiments, exclusive of ingredient B1. A combination of components B1 and B2 may also be used.
  • Component B2 can further contain structural units other than anionic structural units.
  • structural units other than anionic structural units may be represented by the following formula ( VI) (hereinafter also simply referred to as “structural unit b21”) and structural unit b22 represented by the following formula (VII) (hereinafter simply referred to as “structural unit b22”) At least one structural unit is included.
  • the structural unit b21 is a structural unit represented by the following formula (VI).
  • R 7 and R 8 are the same or different and represent a hydrogen atom or -OM 15
  • M 15 is at least one selected from alkali metals, alkaline earth metals, organic cations, ammonium and hydrogen atoms
  • R9 and R10 are the same or different and represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aralkyl group or -OM16
  • M16 is an alkali metal, an alkaline earth metal, an organic cation, ammonium and a hydrogen atom
  • X 3 is a bond, —CH 2 —, —S—, —SO 2 —, —C(CH 3 ) 2 —, or is.
  • R 7 and R 8 are preferably —OH from the viewpoint of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of the silicon nitride film during overpolishing.
  • R 9 and R 10 are preferably hydrogen atoms or alkyl groups, more preferably hydrogen atoms, from the viewpoint of securing the polishing rate.
  • X 3 is preferably —SO 2 — from the viewpoint of securing the polishing speed and suppressing the polishing speed and dishing speed of the silicon nitride film during overpolishing.
  • Examples of monomers forming the structural unit b21 include bis(4-hydroxyphenyl)sulfone (BisS) and bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)sulfone (BSDM).
  • the structural unit b22 is a structural unit represented by the following formula (VII).
  • R 11 represents a hydrogen atom or -OM 17
  • M 17 is at least one selected from alkali metals, alkaline earth metals, organic cations, ammonium and hydrogen atoms
  • R 12 is a hydrogen atom.
  • R 11 is preferably —OH from the viewpoint of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of the silicon nitride film during overpolishing
  • R 12 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group from the viewpoint of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of the silicon nitride film during overpolishing.
  • Examples of monomers forming the structural unit b22 include p-cresol and phenol.
  • Component B2 includes a condensate of an aromatic monomer having an aromatic ring and an anionic group, an anionic structural unit, and the like, from the viewpoint of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of a silicon nitride film during overpolishing.
  • Examples include condensates containing structural units other than anionic structural units, and salts thereof. Salts include alkali metal ions such as sodium salts, ammonium salts, organic amine salts and the like.
  • the condensate of an aromatic monomer having an aromatic ring and an anionic group or a salt thereof is selected from the viewpoints of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of a silicon nitride film during overpolishing.
  • a condensate having a structure in which at least one hydrogen atom of the ring is substituted with a sulfonic acid group or a salt thereof is preferred, and at least one selected from phenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid and salts thereof is more preferred.
  • a condensate containing an anionic structural unit and a structural unit other than the anionic structural unit or a salt thereof from the viewpoint of securing the polishing rate and suppressing the polishing rate and dishing rate of the silicon nitride film during overpolishing, an anionic At least one selected from a condensate containing a structural unit and at least one structural unit selected from structural unit b21 and structural unit b22, and salts thereof, is preferred.
  • component B2 examples include condensates of phenolsulfonic acid, condensates of naphthalenesulfonic acid, condensates of bis(4-hydroxyphenyl)sulfone (BisS) and phenolsulfonic acid, condensates of p-cresol and phenolsulfonic acid, At least one selected from condensates of bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)sulfone (BSDM) and phenolsulfonic acid, and condensates of phenol and phenolsulfonic acid.
  • BSDM bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)sulfone
  • component B2 is a condensate containing an anionic structural unit and at least one structural unit selected from structural unit b21 and structural unit b22, the anionic structural unit and the structural unit in all structural units of component B2
  • the molar ratio to the unit b21 or the structural unit b22 is effective for suppressing the polishing rate and dishing rate of the silicon nitride film during overpolishing, From the viewpoint of sexuality, 100/0 to 50/50 is preferred, 99/1 to 60/40 is more preferred, and 98/2 to 70/30 is even more preferred.
  • Component B2 may further have structural units other than the anionic structural units and structural units b21 and b22.
  • Other structural units include benzenesulfonic acid, halogenated derivatives of benzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, halogenated derivatives of naphthalenesulfonic acid, alkylnaphthalenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and benzoic acid.
  • Component B3 in one or more embodiments, is a copolymer containing structural units derived from styrene and monomers having an anionic group. From the viewpoint of improving the polishing rate and flatness, component B3 contains a structural unit derived from styrene (St) (hereinafter also referred to as “structural unit b31"), acrylic acid (AAc), methacrylic acid, maleic acid (MA), and A copolymer containing at least one monomer-derived structural unit (hereinafter also referred to as "structural unit b32") selected from these salts is preferred. Salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, organic ammonium salts and the like. Component B3 may be one type or a combination of two or more types.
  • component B3 examples include at least one selected from styrene/acrylic acid copolymer (St/AAc) and styrene/maleic acid copolymer (St/MA).
  • the content (mol%) of the structural unit b31 in all the structural units of the component B3 is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, and still more preferably 8 or more from the viewpoint of suppressing dishing, and from the viewpoint of water solubility. , is preferably 80 or less, more preferably 70 or less, and even more preferably 50 or less.
  • Component B3 may further contain structural units other than structural units b31 and b32.
  • Other structural units include vinyl phosphoric acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and the like.
  • Component B3 can be obtained, for example, by a known method such as solution polymerization of a monomer mixture containing styrene and at least one monomer selected from acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and salts thereof.
  • Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; alcohols such as ethanol and 2-propanol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran and diethylene glycol dimethyl ether; .
  • a polymerization initiator used for polymerization a known radical initiator can be used, and examples thereof include ammonium persulfate.
  • a chain transfer agent can be further used in the polymerization, and examples thereof include thiol chain transfer agents such as 2-mercaptoethanol and ⁇ -mercaptopropionic acid.
  • thiol chain transfer agents such as 2-mercaptoethanol and ⁇ -mercaptopropionic acid.
  • the content of each structural unit in all structural units of component B3 can be regarded as the ratio of the amount of each monomer used to the total amount of monomers used for polymerization.
  • each structural unit constituting component B3 may be random, block, or graft.
  • the weight average molecular weight of component B is preferably 1,500 or more, more preferably 4,000 or more, still more preferably 9,000 or more, from the viewpoint of dishing suppression, and preferably 100,000 or less from the viewpoint of polishing rate. , 80,000 or less is more preferable, and 50,000 or less is even more preferable. More specifically, the weight-average molecular weight of component B is preferably 1,500 or more and 100,000 or less, more preferably 4,000 or more and 80,000 or less, and even more preferably 9,000 or more and 50,000 or less. In the present disclosure, the weight average molecular weight is a value measured using gel permeation chromatography (GPC) under the conditions described in Examples.
  • GPC gel permeation chromatography
  • the weight-average molecular weight of component B1 is preferably 1,500 or more, more preferably 5,000 or more, still more preferably 9,000 or more, from the viewpoint of suppressing dishing. From the viewpoint of, 100,000 or less is preferable, 80,000 or less is more preferable, and 50,000 or less is still more preferable. More specifically, the weight average molecular weight of component B1 is preferably 1,500 or more and 100,000 or less, more preferably 4,000 or more and 80,000 or less, and even more preferably 9,000 or more and 50,000 or less. When component B is component B2, the weight average molecular weight of component B2 is preferably 1,500 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably 4,000 or more, from the viewpoint of suppressing dishing.
  • the weight average molecular weight of component B2 is preferably 1,500 or more and 50,000 or less, more preferably 2,000 or more and 40,000 or less, and even more preferably 4,000 or more and 20,000 or less.
  • the weight average molecular weight of component B3 is preferably 1,500 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably 3,000 or more, from the viewpoint of suppressing dishing.
  • 100,000 or less is preferable, 50,000 or less is more preferable, and 30,000 or less is still more preferable.
  • the weight average molecular weight of component B3 is preferably 1,500 or more and 100,000 or less, more preferably 2,000 or more and 50,000 or less, and even more preferably 3,000 or more and 30,000 or less.
  • the content of component B in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and even more preferably 0.02% by mass or more. And, from the viewpoint of the polishing rate, it is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, and still more preferably 0.1% by mass or less. More specifically, the content of component B is more preferably 0.005% by mass or more and 0.5% by mass or less, further preferably 0.01% by mass or more and 0.3% by mass or less, and 0.02% by mass. Above 0.1% by mass or less is more preferable. When component B is a combination of two or more, the content of component B refers to their total content.
  • the mass ratio B/A of the content of component B to the content of component A in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.01 or more, and preferably 0.03 or more, from the viewpoint of improving polishing speed and improving flatness. is more preferably 0.05 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less, and still more preferably 0.2. More specifically, the mass ratio B/A is preferably 0.01 or more and 0.5 or less, more preferably 0.03 or more and 0.3 or less, and preferably 0.05 or more and 0.2 or less.
  • the polishing composition of the present disclosure contains an unsaturated cyclic compound (hereinafter also simply referred to as "component C").
  • Component C is an unsaturated cyclic compound having a functional group represented by the following formula (I) or formula (II) in the cyclic skeleton.
  • Component C may be one type or a combination of two or more types.
  • unsaturated rings contained in unsaturated cyclic compounds include unsaturated heterocycles.
  • the unsaturated heterocyclic ring preferably has at least one nitrogen atom or one oxygen atom in the heterocyclic ring from the viewpoint of improving the polishing rate and flatness.
  • Component C in one or more embodiments, is an unsaturated cyclic compound having a functional group represented by the following formula (I) in the cyclic skeleton.
  • Y represents OM 1 or SM 2
  • M 1 and M 2 are the same or different and represent an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom. indicates From the viewpoint of tautomerism, component C can also be said to be an unsaturated cyclic compound having a functional group represented by the following formula (I') in the cyclic skeleton.
  • N-oxide compounds containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having a hydroxyl group and salts thereof (hereinafter also referred to as "component C1"), containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having a thiol group at the ortho position of the N-oxide group
  • component C1 nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having a hydroxyl group and salts thereof
  • component C2 examples thereof include N-oxide compounds and salts thereof (hereinafter referred to as "component C2").
  • an N-oxide compound refers to a compound having an N-oxide group (N ⁇ O group) in one or more embodiments.
  • the N-oxide compound can have one or more N ⁇ O groups, and one N ⁇ O group is preferred from the standpoint of availability.
  • Component C1 in one or more embodiments, is an N-oxide compound containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having a hydroxyl group ortho-positioned to the N-oxide group and a salt thereof.
  • Examples of the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, ammonium salts and the like.
  • Component C1 may be used singly or in combination of two or more.
  • At least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic skeleton of component C1 forms an N-oxide.
  • the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C1 includes a monocyclic or bicyclic condensed ring.
  • the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C1 is, in one or more embodiments, 1 to 3, preferably 1 or 2, and 1 from the viewpoint of improving the polishing rate. more preferred.
  • the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component C1 includes at least one selected from pyridine N-oxide skeletons, quinoline N-oxide skeletons, and the like.
  • the pyridine N-oxide skeleton indicates a structure in which the nitrogen atoms contained in the pyridine ring form an N-oxide.
  • a quinoline N-oxide skeleton indicates a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.
  • an N-oxide compound containing a pyridine ring having a hydroxy group at the ortho position of the N-oxide group of the pyridine ring, a hydroxy group at the ortho position of the N-oxide group of the quinoline ring and at least one selected from N-oxide compounds containing a quinoline ring having and salts thereof are preferred as component C1 from the viewpoints of improving the polishing speed and water solubility.
  • component C1 examples include at least one selected from 2-hydroxypyridine N-oxide and salts thereof.
  • Component C2 in one or more embodiments, is an N-oxide compound or a salt thereof containing a nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton having a thiol group at the ortho-position to the N-oxide group of the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton.
  • Examples of the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts, ammonium salts and the like.
  • Component C2 may be used singly or in combination of two or more.
  • At least one nitrogen atom contained in the nitrogen-containing heteroaromatic skeleton of component C2 forms an N-oxide.
  • the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C2 includes a monocyclic or bicyclic condensed ring.
  • the number of nitrogen atoms in the nitrogen-containing heteroaromatic ring contained in component C2 is, in one or more embodiments, 1 to 3, preferably 1 or 2, and 1 from the viewpoint of improving the polishing rate. more preferred.
  • the nitrogen-containing heteroaromatic ring skeleton contained in component C2 includes at least one selected from a pyridine N-oxide skeleton, a quinoline N-oxide skeleton, and the like.
  • the pyridine N-oxide skeleton indicates a structure in which the nitrogen atoms contained in the pyridine ring form an N-oxide.
  • a quinoline N-oxide skeleton indicates a structure in which a nitrogen atom contained in a quinoline ring forms an N-oxide.
  • an N-oxide compound containing a pyridine ring having a thiol group (—SH) at the ortho position of the N-oxide group of the pyridine ring, ortho of the N-oxide group of the quinoline ring At least one selected from N-oxide compounds containing a quinoline ring having a thiol group (--SH) at the position and salts thereof.
  • an N-oxide compound containing a pyridine ring having a thiol group (--SH) at the ortho-position to the N-oxide group of the pyridine ring or a salt thereof is preferable as component B2 from the viewpoint of improving the polishing rate.
  • component C2 examples include 2-mercaptopyridine N-oxide or salts thereof.
  • Component C in one or more embodiments, is an unsaturated cyclic compound having a functional group represented by the following formula (II) in the cyclic skeleton.
  • M 3 represents an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an organic cation, ammonium (NH 4 + ) or a hydrogen atom.
  • the unsaturated cyclic compound having a functional group represented by formula (II) in the cyclic skeleton includes a keto group and an ortho
  • a compound containing an oxygen-containing heterocyclic skeleton having a hydroxyl group at the position or a salt thereof (hereinafter also referred to as "component C3") can be mentioned.
  • the above salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, organic amine salts such as ethanolamine salts, and ammonium salts.
  • Component C3 may be used singly or in combination of two or more.
  • the oxygen-containing heterocyclic ring contained in component C3 includes, in one or more embodiments, a monocyclic or bicyclic condensed ring. In one or a plurality of embodiments, the number of oxygen atoms in the oxygen-containing heterocyclic ring contained in component C3 is preferably 1 from the viewpoint of improving the polishing rate.
  • the oxygen-containing heterocyclic skeleton contained in component C3 includes, in one or more embodiments, a pyran skeleton.
  • component C3 examples include maltol and ethyl maltol.
  • the content of Component C in the polishing composition of the present disclosure is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, from the viewpoint of suppressing dishing. 0.0015% by mass or more is more preferable, and from the viewpoint of polishing rate, 0.1% by mass or less is preferable, 0.04% by mass or less is more preferable, and 0.015% by mass or less is even more preferable. More specifically, the content of Component C is preferably 0.0001% by mass or more and 0.1% by mass or less, more preferably 0.001% by mass or more and 0.04% by mass or less, and 0.0015% by mass or more. 0.015% by mass or less is more preferable. When component C is a combination of two or more, the content of component C refers to their total content.
  • the mass ratio B/C of the content of component B to the content of component C in the polishing composition of the present disclosure is preferably 1 or more, and 2 or more from the viewpoint of polishing rate. More preferably, 3 or more is still more preferable, 5 or more is still more preferable, 8 or more is still more preferable, and from the viewpoint of suppressing dishing, 100 or less is preferable, 50 or less is more preferable, 30 or less is more preferable, and 25 or less is further preferable. preferable.
  • the mass ratio B/C is preferably 1 or more and 100 or less, more preferably 2 or more and 100 or less, still more preferably 3 or more and 50 or less, even more preferably 5 or more and 30 or less, and further preferably 8 or more and 25 or less. preferable.
  • the aqueous medium contained in the polishing composition of the present disclosure includes water such as distilled water, ion-exchanged water, pure water and ultrapure water, or a mixed solvent of water and a solvent.
  • the solvent include water-miscible solvents (for example, alcohol such as ethanol).
  • the aqueous medium is a mixed solvent of water and a solvent, the ratio of water to the entire mixed medium may not be particularly limited as long as the effects of the present disclosure are not hindered. , is preferably 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more.
  • the aqueous medium is preferably water, more preferably ion-exchanged water or ultrapure water, and still more preferably ultrapure water.
  • the content of the aqueous medium in the polishing composition of the present disclosure can be the remainder after removing component A, component B, component C, and optional components described later that are blended as necessary.
  • the polishing composition of the present disclosure further contains other components such as a pH adjuster, a polymer other than component B, a surfactant, a thickener, a dispersant, an antirust agent, an antiseptic, and a basic substance. be able to.
  • the polishing composition of the present disclosure is manufactured by a manufacturing method including, for example, a step of blending component A, component B, component C, an aqueous medium, and optionally the above optional components (other components) by a known method.
  • the polishing composition of the present disclosure can be made by blending at least component A, component B, component C and an aqueous medium.
  • "blending" includes mixing component A, component B, component C, an aqueous medium, and optionally the optional components (other components) described above simultaneously or in order. The order of mixing is not particularly limited.
  • the blending can be performed using a mixer such as a homomixer, a homogenizer, an ultrasonic disperser, and a wet ball mill.
  • the blending amount of each component in the method for producing the polishing composition of the present disclosure can be the same as the content of each component in the polishing composition of the present disclosure described above.
  • Embodiments of the polishing composition of the present disclosure may be a so-called one-component type in which all components are premixed and supplied to the market, or a so-called two-component type in which they are mixed at the time of use.
  • a two-part polishing composition is composed of a first liquid containing a component A and a second liquid containing a component B and a component C, and when used, the first liquid and the second liquid are mixed.
  • the first liquid and the second liquid may be mixed before being supplied to the surface to be polished, or they may be separately supplied and mixed on the surface of the substrate to be polished.
  • the first liquid and the second liquid can each contain the optional components described above as necessary.
  • the pH of the polishing composition of the present disclosure is preferably 3.5 or higher, more preferably 4 or higher, still more preferably 5 or higher, from the viewpoint of improving the polishing rate, and preferably 9 or lower from the viewpoint of suppressing dishing. 8.5 or less is more preferable, and 8 or less is even more preferable. More specifically, the pH is preferably 3.5 or more and 9 or less, more preferably 4 or more and 8.5 or less, and even more preferably 5 or more and 8 or less.
  • the pH of the polishing composition is a value at 25° C. and can be measured using a pH meter, specifically by the method described in Examples.
  • the content of each component in the polishing composition refers to the content of each component at the time when the polishing composition is started to be used for polishing.
  • the polishing composition of the present disclosure may be stored and supplied in a concentrated state to the extent that its stability is not impaired. In this case, it is preferable in that manufacturing and transportation costs can be reduced.
  • This concentrated solution can be used in the polishing step after being appropriately diluted with the aforementioned aqueous medium, if necessary.
  • the dilution ratio is preferably 5 to 100 times.
  • the polishing composition of the present disclosure can be used in processes requiring polishing of silicon oxide films.
  • the polishing composition of the present disclosure is used to polish a silicon oxide film in the step of forming an element isolation structure of a semiconductor substrate, and polish a silicon oxide film in the step of forming an interlayer insulating film. It can be suitably used for polishing a silicon oxide film in a process of forming an embedded metal wiring, or polishing a silicon oxide film in a process of forming an embedded capacitor.
  • the polishing composition of the present disclosure can be suitably used for manufacturing a three-dimensional semiconductor device such as a three-dimensional NAND flash memory.
  • the present disclosure relates to a kit for preparing the polishing composition of the present disclosure (hereinafter also referred to as “polishing composition kit of the present disclosure”).
  • a polishing liquid kit of the present disclosure for example, an abrasive dispersion liquid (first liquid) containing component A and an aqueous medium and an additive aqueous solution (second liquid) containing component B and component C are mixed with each other.
  • Polishing liquid kits two-pack type polishing liquid compositions, which are contained in an uncured state, are mixed at the time of use, and are diluted with an aqueous medium as necessary.
  • the aqueous medium contained in the abrasive dispersion (first liquid) may be the entire amount or a part of the aqueous medium used for preparing the polishing composition.
  • the additive aqueous solution (second liquid) may contain a part of the aqueous medium used for preparing the polishing composition.
  • the abrasive dispersion (first liquid) and the additive aqueous solution (second liquid) may each contain optional components (other components) described above, if necessary.
  • the abrasive grain dispersion liquid (first liquid) and the additive aqueous solution (second liquid) may be mixed before being supplied to the surface of the object to be polished, or they may be separately supplied to the surface to be polished. Mixing may occur on the surface of the substrate.
  • the polishing liquid kit of the present disclosure it is possible to obtain a polishing liquid composition capable of improving the flatness of the substrate surface after polishing while ensuring the polishing rate of the silicon oxide film.
  • a polishing method comprising the step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition of the present disclosure, wherein the film-to-be-polished is a silicon oxide film formed in the process of manufacturing a semiconductor substrate.
  • a polishing method of the present disclosure By using the polishing method of the present disclosure, it is possible to improve the flatness of the substrate surface after polishing while ensuring the polishing speed of the silicon oxide film, so that the productivity of semiconductor substrates with improved quality can be improved. effect can be achieved.
  • the specific polishing method and conditions can be the same as those of the semiconductor substrate manufacturing method of the present disclosure, which will be described later.
  • a semiconductor substrate comprising a step of polishing a film-to-be-polished using the polishing composition of the present disclosure (hereinafter also referred to as “polishing step using the polishing composition of the present disclosure”). (hereinafter also referred to as “method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure”).
  • the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present disclosure includes, for example, a step of polishing the surface of the silicon oxide film opposite to the surface in contact with the silicon nitride film, for example, the uneven stepped surface of the silicon oxide film, using the polishing liquid composition of the present disclosure.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, including According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present disclosure, it is possible to improve the flatness of the surface of the substrate after polishing while ensuring the polishing rate of the silicon oxide film, so that it is possible to efficiently manufacture the semiconductor device. can be
  • the uneven stepped surface of the silicon oxide film may be naturally formed corresponding to the uneven stepped surface of the lower layer of the silicon oxide film, for example, when the silicon oxide film is formed by a method such as chemical vapor deposition. Alternatively, it may be one obtained by forming an uneven pattern using a lithography method or the like.
  • a silicon substrate is exposed to oxygen in an oxidation furnace to grow a silicon dioxide layer on its surface, and then a silicon nitride (Si A polishing stopper film such as a 3 N 4 ) film or a polysilicon film is formed by, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method).
  • a substrate including a silicon substrate and a polishing stopper film disposed on one main surface side of the silicon substrate for example, a substrate having a polishing stopper film formed on a silicon dioxide layer of a silicon substrate is subjected to a photolithographic technique. is used to form trenches.
  • a silicon oxide (SiO 2 ) film which is a film to be polished for embedding trenches, is formed by, for example, a CVD method using silane gas and oxygen gas, and the polishing stopper film is covered with the film to be polished (silicon oxide film).
  • a substrate to be polished is obtained.
  • the silicon oxide film By forming the silicon oxide film, the trench is filled with the silicon oxide of the silicon oxide film, and the surface of the polishing stopper film opposite to the silicon substrate side is covered with the silicon oxide film.
  • the surface of the silicon oxide film thus formed opposite to the surface facing the silicon substrate has steps formed corresponding to the unevenness of the lower layer.
  • the silicon oxide film is polished by a CMP method until at least the surface of the polishing stopper film opposite to the silicon substrate side is exposed, and more preferably, the surface of the silicon oxide film and the surface of the polishing stopper film are flush with each other. Polish the silicon oxide film until it becomes
  • the polishing liquid composition of the present disclosure can be used in this step of polishing by the CMP method.
  • the width of the protrusion formed corresponding to the unevenness of the lower layer of the silicon oxide film is, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5000 ⁇ m or less, and the width of the recess is, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5000 ⁇ m or less.
  • the substrate to be polished and the polishing pad are relatively moved while supplying the polishing liquid composition of the present disclosure to the contact area.
  • the polishing stopper film for example, silicon oxide film
  • Another insulating film may be formed between the polishing stopper film (for example, silicon nitride film, polysilicon film).
  • the rotational speed of the polishing pad is, for example, 30 to 200 rpm/min
  • the rotational speed of the substrate to be polished is, for example, 30 to 200 rpm/min.
  • the polishing load set in the polishing apparatus can be set to, for example, 20 to 500 gf/cm 2
  • the supply rate of the polishing liquid composition can be set to, for example, 10 to 500 mL/min or less.
  • conventionally known materials can be used for the material of the polishing pad used.
  • the material of the polishing pad include organic polymer foams such as rigid polyurethane foams and non-foamed bodies. Among these, rigid polyurethane foams are preferred.
  • polishing composition (Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 7)
  • cerium oxide particles (component A), the anionic polymer (component B or non-component B) shown in Table 1, the unsaturated cyclic compound (component C) shown in Table 2, and water were mixed, and the 8 and Comparative Examples 1 to 7 were obtained.
  • the content (% by mass) of each component in the polishing composition is as shown in Table 3, and the content of water is the remainder after component A and component B or non-component B and component C are removed. . pH adjustments were performed using ammonia or nitric acid.
  • Cerium oxide particles (component A) Ground ceria [average primary particle size: 49.5 nm, BET specific surface area: 16.8 m 2 /g, surface potential: -50 mV]
  • Water-soluble anionic polymer component B or non-component B
  • the formaldehyde (co)condensate is obtained by adding formalin at 85 to 105° C. so that the amount of formaldehyde is 0.93 to 0.99 mol per 1 mol of the total amount of monomers. , was added dropwise over 3 to 6 hours, and after the dropwise addition, the condensation reaction was carried out at 95 to 105° C. over 4 to 9 hours.
  • the ratio of the constituent monomers in the copolymer was adjusted by the blending amount (molar ratio) of the monomers.
  • Unsaturated cyclic compound (component C) (Component C1) HOPO [2-hydroxypyridine N-oxide, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] (Component C3) Ethyl maltol [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.]
  • pH of polishing composition The pH value of the polishing composition at 25° C. is a value measured using a pH meter (“HW-41K” manufactured by Toa DKK Co., Ltd.). It is the number after minutes.
  • the average primary particle size (nm) of the cerium oxide particles (component A) is the specific surface area S (m 2 /g), the true density of the cerium oxide particles was calculated as 7.2 g/cm 3 .
  • BET Specific Surface Area of Cerium Oxide Particles (Component A) The specific surface area was obtained by drying a cerium oxide particle dispersion liquid with hot air at 120° C. for 3 hours and finely pulverizing it with an agate mortar. After drying for 15 minutes in an atmosphere of 120 ° C. immediately before the measurement, it was measured by the nitrogen adsorption method (BET method) using a specific surface area measuring device (Micromeritic automatic specific surface area measuring device "Flowsorb III 2305", manufactured by Shimadzu Corporation). .
  • polystyrene sodium conversion (monodisperse sodium polystyrene sulfonate: molecular weight, 206, 1,800, 4,000, 8,000, 18,000, 35,000, 88,000, 780,000)
  • Detector Tosoh Corporation UV-8020
  • Test piece A silicon oxide film test piece (blanket substrate) was obtained by forming a silicon oxide film (blanket film) having a thickness of 2000 nm on one side of a silicon wafer by the TEOS-plasma CVD method.
  • Pattern substrate A commercially available wafer for CMP characteristics evaluation (“P-TEOS MIT864 PT wafer” manufactured by Advantec, diameter 300 mm) was used as a pattern substrate for evaluation.
  • a silicon nitride film with a thickness of 150 nm as a first layer and a silicon oxide film with a thickness of 450 nm as a second layer are arranged as convex portions, and concave portions are also silicon oxide films with a thickness of 450 nm. are arranged, and a linear concave-convex pattern is formed by etching such that the difference in level between the convex portion and the concave portion is 350 nm.
  • the silicon oxide film was made of P-TEOS, and the line width of each of the projections and recesses was 100 ⁇ m.
  • polishing Rate of Silicon Oxide Film on Protrusions Using each polishing liquid composition, the test piece was polished under the following polishing conditions. After polishing, the sample was washed with ultrapure water and dried, and the test piece was used as an object to be measured by an optical interference type film thickness measuring device described later.
  • Amount of dishing during overpolishing 20 of the time (planarization time) required for the silicon oxide film on the projections to be flattened after the silicon oxide film on the projections was flattened and the silicon nitride film was exposed. % of time, and the film thickness of the silicon oxide film in the recesses before and after the overpolishing was measured using ASET F5x (manufactured by KLA-Tencor). The amount of dishing during overpolishing was calculated by the following formula. Polishing amount (nm) of the recess after the nitride film is exposed height of protrusions when nitride film is exposed (nm) - height of recesses after polishing (nm) Table 3 shows the above results.
  • the polishing composition of the present disclosure is useful in a method for manufacturing a semiconductor substrate for high density or high integration.

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Abstract

一態様において、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性を向上できる酸化珪素膜用研磨液組成物を提供する。　本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子（成分Ａ）と、水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ）と、不飽和環状化合物（成分Ｃ）と、水系媒体とを含有し、成分Ｂが、分子内に芳香族基を有し、成分Ｃが、環状骨格中に下記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基を有する、酸化珪素膜用研磨液組成物に関する。

Description

酸化珪素膜用研磨液組成物
　本開示は、酸化セリウム粒子を含有する酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び基板の研磨方法に関する。
　ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）技術とは、加工しようとする被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で研磨液をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面凹凸部分を化学的に反応させると共に機械的に除去して平坦化させる技術である。
　現在では、半導体素子の製造工程における、層間絶縁膜の平坦化、シャロートレンチ素子分離構造（以下「素子分離構造」ともいう）の形成、プラグ及び埋め込み金属配線の形成等を行う際には、このＣＭＰ技術が必須の技術である。近年、半導体素子の多層化、高精細化が飛躍的に進み、より平坦性が良好でありながら、高速で研磨できることが望まれる。例えば、シャロートレンチ素子分離構造の形成工程では、高研磨速度と共に、被研磨膜（例えば、酸化珪素膜）に対する研磨ストッパ膜（例えば、窒化珪素膜）の研磨選択性（換言すると、研磨ストッパ膜の方が被研磨膜よりも研磨されにくいという研磨の選択性）の向上や平坦性の向上が望まれている。
　例えば、ＷＯ２０１９／１８７９７７（特許文献１）には、平均アスペクト比が１．５以上のセリア粒子と、ポリアクリル酸等のアニオン系ポリマーと、を含む化学的機械的研磨用研磨液が開示されている。同文献には、任意成分として含窒素複素芳香環化合物、４－ピロン等が開示されている。
　ＷＯ２０１９／０６４５２４（特許文献２）には、セリア等の砥粒と、スチレン化合物に由来する構造単位とアクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも１種に由来する構造単位とを有する共重合体と、を含む、研磨液が開示されている。
　本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子（成分Ａ）と、水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ）と、不飽和環状化合物（成分Ｃ）と、水系媒体とを含有し、
　成分Ｂは、分子内に芳香族基を有し、
　成分Ｃは、環状骨格中に下記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基を有する、酸化珪素膜用研磨液組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　式（Ｉ）中、Ｙは、ＯＭ1又はＳＭ2を示し、Ｍ1及びＭ2は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
　式（ＩＩ）中、Ｍ3は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
　本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法に関する。
　本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法に関する。
　近年の半導体分野においては高集積化が進んでおり、配線の複雑化や微細化が求められている。そのため、ＣＭＰ研磨では、研磨速度を確保しつつ平坦性を更に向上させることが要求されている。
　研磨後の基板表面の平坦性の悪化する原因の一つとしては、凹部の研磨の抑制が不十分で、ディッシングが発生することによると考えられる。
　そこで、本開示は、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性を向上できる酸化珪素膜用研磨液組成物、これを用いた半導体基板の製造方法及び研磨方法を提供する。
　本発明者らが鋭意検討した結果、酸化セリウム粒子を砥粒として用いる研磨液組成物に、特定のアニオン性ポリマーと特定の不飽和環状化合物を含有させることで、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性を向上できるという知見に基づく。
　本開示は、一態様において、酸化セリウム粒子（成分Ａ）と、水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ）と、不飽和環状化合物（成分Ｃ）と、水系媒体とを含有し、
　成分Ｂが、分子内に芳香族基を有し、成分Ｃが、環状骨格中に上記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基を有する、酸化珪素膜用研磨液組成物（以下、「本開示の研磨液組成物」ともいう）に関する。
　本開示によれば、一態様において、研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性を向上できる酸化珪素膜用研磨液組成物を提供できる。
　本開示の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
　凸部の研磨速度を確保しながら、ディッシングを抑制するためには、凸部に対する研磨速度を大きく損なうことなく、凹部に対する研磨速度を抑制することが必要となる。成分Ｃは環状骨格中に有する上記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基により、酸化ケイ素膜、または酸化セリウム粒子に吸着することができ、さらに、高い応力がかかった際に、脱離することができる。つまり、成分Ｃは、荷重がかかりにくい凹部では酸化ケイ素膜、または酸化セリウム粒子に吸着し保護膜を形成でき、高荷重がかかる凸部では脱離することで、凸部の研磨速度を確保しながらディッシングを抑制することができると考えられる。成分Ｂは芳香環で成分Ｃと相互作用することで、成分Ｃが形成する保護膜の強度を向上し、凹部に対する研磨速度を抑制して研磨後の基板の表面の平坦性を向上できると考えられる。
　但し、本開示はこれらのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
　［酸化セリウム粒子（成分Ａ）］
　本開示の研磨液組成物は、研磨砥粒として酸化セリウム（以下、「セリア」ともいう）粒子（以下、単に「成分Ａ」ともいう）を含有する。成分Ａとしては、正帯電セリア又は負帯電セリアを用いることができる。成分Ａの帯電性は、例えば、電気音響法（ＥＳＡ法：Electorokinetic Sonic Amplitude）により求められる砥粒粒子表面における電位（表面電位）を測定することにより確認できる。表面電位は、例えば、「ゼータプローブ」（協和界面化学社製）を用いて測定でき、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。成分Ａは、１種類でもよいし、２種以上の組合せであってもよい。
　成分Ａの製造方法、形状、及び表面状態については特に限定されなくてもよい。成分Ａとしては、例えば、コロイダルセリア、不定形セリア、セリアコートシリカ等が挙げられる。
　コロイダルセリアは、例えば、特表２０１０－５０５７３５号公報の実施例１～４に記載の方法で、ビルドアッププロセスにより得ることができる。
　不定形セリアとしては、例えば、粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアの一実施形態としては、例えば、炭酸セリウムや硝酸セリウムなどのセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる焼成粉砕セリアが挙げられる。粉砕セリアのその他の実施形態としては、例えば、無機酸や有機酸の存在下でセリア粒子を湿式粉砕することにより得られる単結晶粉砕セリアが挙げられる。湿式粉砕時に使用される無機酸としては、例えば硝酸が挙げられ、有機酸としては、例えば、カルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、具体的には、ポリアクリル酸アンモニウム等のポリカルボン酸塩、ピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びｐ－ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。例えば、湿式粉砕時にピコリン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アミノ安息香酸及びｐ-ヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも１種を使用した場合、正帯電セリアを得ることができ、湿式粉砕時にポリアクリル酸アンモニウム等のポリカルボン酸塩を使用した場合、負帯電セリアを得ることができる。湿式粉砕方法としては、例えば、遊星ビーズミル等による湿式粉砕が挙げられる。
　セリアコートシリカとしては、例えば、特開２０１５－６３４５１号公報の実施例１～１４もしくは特開２０１３－１１９１３１号公報の実施例１～４に記載の方法で、シリカ粒子表面の少なくとも一部が粒状セリアで被覆された構造を有する複合粒子が挙げられ、該複合粒子は、例えば、シリカ粒子にセリアを沈着させることで得ることができる。
　成分Ａの形状としては、例えば、略球状、多面体状、ラズベリー状が挙げられる。
　成分Ａの平均一次粒子径は、研磨速度向上の観点から、５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましく、２０ｎｍ以上が更に好ましく、３０ｎｍ以上が更に好ましく、そして、研磨傷発生の抑制の観点から、３００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ以下がより好ましく、１５０ｎｍ以下が更に好ましく、１００ｎｍ以下が更に好ましく、８０ｎｍ以下が更に好ましく、６０ｎｍ以下が更に好ましい。本開示において成分Ａの平均一次粒子径は、ＢＥＴ（窒素吸着）法によって算出されるＢＥＴ比表面積Ｓ（ｍ2／ｇ）を用いて算出される。ＢＥＴ比表面積は、実施例に記載の方法により測定できる。
　本開示の研磨液組成物中の成分Ａの含有量は、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０５質量％以上が更に好ましく、０．１質量％以上が更により好ましく、０．１５質量％以上が更により好ましく、そして、研磨傷発生抑制の観点から、６質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましく、０．７質量％以下が更により好ましい。より具体的には、成分Ａの含有量は、０．００１質量％以上６質量％以下が好ましく、０．０１質量％以上６質量％以下がより好ましく、０．０５質量％以上３質量％以下が更に好ましく、０．１質量％以上１質量％以下が更により好ましく、０．１５質量％以上０．７質量％以下が更により好ましい。成分Ａが２種以上の組合せである場合、成分Ａの含有量はそれらの合計の含有量をいう。
　［水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ）］
　本開示の研磨液組成物は、水溶性アニオン性ポリマー（以下、単に「成分Ｂ」ともいう）を含有する。成分Ｂは、分子内に芳香族基を有する水溶性アニオン性ポリマーである。芳香族基は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、芳香環を含む基であることが好ましい。芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。成分Ｂは、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜の研磨速度を確保しつつ、過研磨時のディッシング速度を抑制でき、研磨後の基板表面の平坦性を向上できると考えられる。なお、ディッシングとは、凹部が過剰に研磨されることにより生じる皿状の窪みをいう。本開示において、「水溶性」とは、本開示の研磨液組成物中に溶解することをいい、水（２０℃）に対して好ましくは０．５ｇ／１００ｍＬ以上の溶解度、さらに好ましくは２ｇ／１００ｍＬ以上の溶解度を有することをいう。成分Ｂは、１種であってもよいし、２種以上の組合せであってもよい。
　成分Ｂは、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、主鎖にベンゼン環又はナフタレン環を有する水溶性アニオン性縮合物（下記「成分Ｂ１」及び「成分Ｂ２」）、並びに、スチレン由来の構成単位とアニオン性基を有するモノマー由来の構成単位を含む共重合体（下記「成分Ｂ３」）が挙げられる。
　＜成分Ｂ１：水溶性アニオン性縮合物＞
　成分Ｂ１は、一又は複数の実施形態において、主鎖にベンゼン環を有する水溶性アニオン性縮合物である。成分Ｂ１は、一又は複数の実施形態において、下記式（ＩＩＩ）で表されるモノマー（以下、「構成モノマーｂ１１」ともいう）及び下記式（ＩＶ）で表されるモノマー（以下、「構成モノマーｂ１２」ともいう）を含むモノマーの共縮合物である。成分Ｂ１は１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
　（構成モノマーｂ１１）
　構成モノマーｂ１１は、下記式（ＩＩＩ）で表されるモノマーである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　式（ＩＩＩ）中、Ｒ1及びＲ2は、同一又は異なって、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、－ＯＭ5を示す。Ｒ1及びＲ2は、一又は複数の実施形態において、重合反応性の観点から、少なくとも一方が－ＯＭ5であることが好ましく、－ＯＨであることがより好ましい。Ｒ1及びＲ2は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、少なくとも一方が水素原子であることが好ましい。
　Ｍ4及びＭ5は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。有機カチオンとしては、一又は複数の実施形態において、有機アンモニウムが挙げられ、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のアルキルアンモニウムが挙げられる。
　Ｍ4は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。
　Ｍ5は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましく、水素原子が更に好ましい。
　構成モノマーｂ１１としては、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、ヒドロキシ安息香酸（ＨＢＡ）、ジヒドロキシ安息香酸(ＤＨＢＡ)が好ましく、４－ヒドロキシ安息香酸（４－ＨＢＡ）、２－ヒドロキシ安息香酸（２－ＨＢＡ）、２，４－ジヒドロキシ安息香酸（２，４－ＨＢＡ）、２，６－ジヒドロキシ安息香酸（２，６－ＨＢＡ）がより好ましく、４－ヒドロキシ安息香酸（４－ＨＢＡ）が更に好ましい。
　（構成モノマーｂ１２）
　構成モノマーｂ１２は、下記式（ＩＶ）で表されるモノマーである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　式（ＩＶ）中、Ｒ3及びＲ4は、同一又は異なって、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、－ＯＭ6を示す。Ｒ3及びＲ4は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、少なくとも一方が－ＯＭ6であることが好ましく、－ＯＨであることがより好ましい。Ｒ3及びＲ4は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、少なくとも一方が水素原子であることが好ましい。
　Ｘ1は、－ＳＯ3Ｍ7又は－ＰＯ3Ｍ8Ｍ9を示す。Ｘ1は、一又は複数の実施形態において、溶解安定性の観点から、－ＳＯ3Ｍ7が好ましい。
　Ｍ6、Ｍ7、Ｍ8及びＭ9は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。有機カチオンとしては、一又は複数の実施形態において、有機アンモニウムが挙げられ、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のアルキルアンモニウムが挙げられる。
　Ｍ6は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。
　Ｍ7、Ｍ8及びＭ9は同一又は異なって、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。
　構成モノマーｂ１２としては、一又は複数の実施形態において、フェノールスルホン酸（ＰｈＳ）が挙げられる。
　成分Ｂ１における構成モノマーｂ１１と構成モノマーｂ１２の合計に対する構成モノマーｂ１１のモル比（％）は、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、３０％を超えることが好ましく、３５％以上がより好ましく、４０％以上が更に好ましく、４０％超が更により好ましく、４２％以上が更により好ましく、４３％以上が更により好ましく、４４％以上が更により好ましく、４５％以上が更により好ましく、４６％以上が更により好ましく、４８％以上が更により好ましい。
　成分Ｂ１は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、下記式（Ｖ）で表される構造を含むアニオン性縮合物であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　式（Ｖ）中、Ｒ5及びＲ6は、同一又は異なって、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、－ＯＭ11を示す。
　Ｒ5及びＲ6は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、水素原子、又は、炭素数１以上４以下の炭化水素基が好ましく、水素原子がより好ましい。
　Ｍ10及びＭ11は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。有機カチオンとしては、一又は複数の実施形態において、有機アンモニウムが挙げられ、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のアルキルアンモニウムが挙げられる。
　Ｍ10は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。
　Ｍ11は、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、アルカリ金属イオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）及び水素原子から選ばれる少なくとも１種がより好ましく、水素原子が更に好ましい。　式（Ｖ）中、Ｘ2は、－ＳＯ3Ｍ12又は－ＰＯ3Ｍ13Ｍ14を示す。Ｘ2は、一又は複数の実施形態において、溶解安定性の観点から、－ＳＯ3Ｍ12が好ましい。
　Ｍ12、Ｍ13及びＭ14は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。有機カチオンとしては、一又は複数の実施形態において、有機アンモニウムが挙げられ、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のアルキルアンモニウムが挙げられる。
　式（Ｖ）中、ｍ及びｎは、ｍ＋ｎ＝１とした場合のモル分率であって、ｍは、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、０．３を超えることが好ましく、０．３５以上がより好ましく、０．４以上が更に好ましく、０．４超えが更に好ましく、０．４２以上が更により好ましく、０．４３以上が更により好ましく、０．４４以上が更により好ましく、０．４５以上が更により好ましく、０．４６以上が更により好ましく、０．４８以上が更により好ましい。ｍは、一又は複数の実施形態において、０．８以下、０．７５以下、０．７以下、又は、０．６５以下である。
　成分Ｂ１としては、例えば、４－ヒドロキシ安息香酸（４－ＨＢＡ）とフェノールスルホン酸（ＰｈＳ）との共縮合物が挙げられる。
　成分Ｂ１は、例えば、構成モノマーｂ１１と構成モノマーｂ１２を有するモノマーを、ホルムアルデヒド存在下で付加縮合法等の公知の手段により重合することにより製造することができる。耐加水分解性の向上及び酸性研磨液中での保存安定性の向上の観点から、付加縮合法により製造されることが好ましい。
　本開示において、成分Ｂ１を構成する全構成単位中に占めるある構成単位の含有量（モル％）として、合成条件によっては、成分Ｂ１の合成の全工程で反応槽に仕込まれた全構成単位を導入するための化合物中に占める前記反応槽に仕込まれた該構成単位を導入するための化合物量（モル％）を使用してもよい。また、本開示において、成分Ｂ１が２種以上の構成単位を含む場合、２つの構成単位の構成比（モル比）として、合成条件によっては、前記成分Ｂ１の合成の全工程で反応槽に仕込まれた該２つの構成単位を導入するための化合物量比（モル比）を使用してもよい。
　成分Ｂ１は、構成モノマーｂ１１由来の構成単位及び構成モノマーｂ１２由来の構成単位、あるいは、式（ＩＩＩ）で表される構成に含まれないその他の構成単位を有していてもよい。
　成分Ｂ１を構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。
　＜成分Ｂ２：水溶性アニオン性縮合物＞
　成分Ｂ２は、一又は複数の実施形態において、主鎖にベンゼン環又はナフタレン環を有する水溶性アニオン性縮合物である。成分Ｂ２は、一又は複数の実施形態において、主鎖のベンゼン環又はナフタレン環にアニオン性基を有する構成単位（以下、単に「アニオン性構成単位」ともいう）を含むアニオン性縮合物である。
　アニオン性構成単位におけるアニオン性基は、一又は複数の実施形態において、－ＳＯ3Ｍ12又は－ＰＯ3Ｍ13Ｍ14であり、Ｍ12、Ｍ13及びＭ14は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子である。
　アニオン性構成単位は、水溶性の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度抑制の観点から、主鎖を構成するベンゼン環又はナフタレン環の少なくとも１つの水素原子がスルホン酸基に置換された構造を有することが好ましい。アニオン性構成単位の由来となる芳香族モノマーとしては、例えば、フェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。成分Ｂ２は、１種であってもよいし、２種以上の組合せでもよい。成分Ｂ２には、一又は複数の実施形態において、成分Ｂ１は含まれないものとする。成分Ｂ１と成分Ｂ２とを組み合わせて使用してもよい。
　成分Ｂ２は、アニオン性構成単位以外の構成単位をさらに含有することができる。アニオン性構成単位以外の構成単位としては、一又は複数の実施形態において、酸化珪素膜の研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、下記式（ＶＩ）で表される構成単位ｂ２１（以下、単に「構成単位ｂ２１」ともいう）、及び下記式（ＶＩＩ）で表される構成単位ｂ２２（以下、単に「構成単位ｂ２２」ともいう）から選ばれる少なくとも１種の構成単位が挙げられる。
　（構成単位ｂ２１）
　構成単位ｂ２１は、下記式（ＶＩ）で表される構成単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　式（ＶＩ）中、Ｒ7及びＲ8は同一又は異なって、水素原子又は－ＯＭ15を示し、Ｍ15はアルカリ金属、アルカリ土類金属、有機カチオン、アンモニウム及び水素原子から選ばれる少なくとも１種を示し、Ｒ9及びＲ10は同一又は異なって、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アラルキル基又は－ＯＭ16を示し、Ｍ16はアルカリ金属、アルカリ土類金属、有機カチオン、アンモニウム及び水素原子から選ばれる少なくとも１種であり、Ｘ3は、結合手、－ＣＨ2－、－Ｓ－、－ＳＯ2－、－Ｃ（ＣＨ3）2－、又は
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 である。
　式（ＶＩ）において、Ｒ7及びＲ8は、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、－ＯＨが好ましい。Ｒ9及びＲ10は、研磨速度の確保の観点から、水素原子又はアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。Ｘ3は、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、－ＳＯ2－が好ましい。
　構成単位ｂ２１を形成するモノマーとしては、例えば、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン（ＢｉｓＳ）、ビス（４－ヒドロキシ－３－メチルフェニル）スルホン（ＢＳＤＭ）等が挙げられる。
　（構成単位ｂ２２）
　構成単位ｂ２２は、下記式（ＶＩＩ）で表される構成単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　式（ＶＩＩ）中、Ｒ11は水素原子又は－ＯＭ17を示し、Ｍ17はアルカリ金属、アルカリ土類金属、有機カチオン、アンモニウム及び水素原子から選ばれる少なくとも１種であり、Ｒ12は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アラルキル基、又は－ＯＭ18を示し、Ｍ18はアルカリ金属、アルカリ土類金属、有機カチオン、アンモニウム及び水素原子から選ばれる少なくとも１種である。
　式（ＶＩＩ）において、Ｒ11は、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、－ＯＨが好ましい。Ｒ12は、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、水素原子又はアルキル基が好ましい。
　構成単位ｂ２２を形成するモノマーとしては、例えば、ｐクレゾール、フェノール等が挙げられる。
　成分Ｂ２としては、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、芳香環及びアニオン性基を有する芳香族モノマーの縮合物、アニオン性構成単位と該アニオン性構成単位以外の構成単位とを含む縮合物、及びこれらの塩が挙げられる。塩としては、ナトリウム塩等のアルカリ金属イオン、アンモニウム塩、有機アミン塩等が挙げられる。
　芳香環及びアニオン性基を有する芳香族モノマーの縮合物又はその塩としては、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、主鎖を構成する芳香環の少なくとも１つの水素原子がスルホン酸基に置換された構造を有する縮合物又はその塩が好ましく、フェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。
　アニオン性構成単位と該アニオン性構成単位以外の構成単位とを含む縮合物又はその塩としては、研磨速度の確保、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制の観点から、アニオン性構成単位と構成単位ｂ２１及び構成単位ｂ２２から選ばれる少なくとも１種の構成単位とを含む縮合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
　成分Ｂ２としては、例えば、フェノールスルホン酸の縮合物、ナフタレンスルホン酸の縮合物、ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホン（ＢｉｓＳ）とフェノールスルホン酸の縮合物、ｐクレゾールとフェノールスルホン酸の縮合物、ビス（４－ヒドロキシ－３－メチルフェニル）スルホン（ＢＳＤＭ）とフェノールスルホン酸の縮合物、及びフェノールとフェノールスルホン酸の縮合物から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
　成分Ｂ２が、アニオン性構成単位と、構成単位ｂ２１及び構成単位ｂ２２から選ばれる少なくとも１種の構成単位とを含む縮合物である場合、成分Ｂ２の全構成単位中における、アニオン性構成単位と構成単位ｂ２１または構成単位ｂ２２とのモル比（アニオン性構成単位／構成単位ｂ２１、または、アニオン性構成単位／構成単位ｂ２２）は、過研磨時の窒化珪素膜の研磨速度及びディッシング速度の抑制、水溶性の観点から、１００／０～５０／５０が好ましく、９９／１～６０／４０がより好ましく、９８／２～７０／３０が更に好ましい。
　成分Ｂ２は、アニオン性構成単位、構成単位ｂ２１及びｂ２２以外のその他の構成単位をさらに有していてもよい。その他の構成単位としては、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸のハロゲン化誘導体、アルキルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸のハロゲン化誘導体、アルキルナフタレンスルホン酸、トルエンスルホン酸、安息香酸等が挙げられる。
　＜成分Ｂ３：共重合体＞
　成分Ｂ３は、一又は複数の実施形態において、スチレン由来の構成単位とアニオン性基を有するモノマー由来の構成単位を含む共重合体である。成分Ｂ３は、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、スチレン（Ｓｔ）由来の構成単位（以下、「構成単位ｂ３１」ともいう）とアクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸、マレイン酸（ＭＡ）及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種のモノマー由来の構成単位（以下、「構成単位ｂ３２」ともいう）とを含む共重合体であることが好ましい。塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩等が挙げられる。成分Ｂ３は、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
　成分Ｂ３としては、例えば、スチレン／アクリル酸共重合体（Ｓｔ/ＡＡｃ）、及びスチレン／マレイン酸共重合体（Ｓｔ／ＭＡ）から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
　成分Ｂ３の全構成単位中の構成単位ｂ３１の含有量（モル％）は、ディッシング抑制の観点から、３以上が好ましく、５以上がより好ましく、８以上が更に好ましく、そして、水溶性の観点から、８０以下が好ましく、７０以下がより好ましく、５０以下が更に好ましい。
　成分Ｂ３は、構成単位ｂ３１、ｂ３２以外のその他の構成単位をさらに含有していてもよい。その他の構成単位としては、ビニルリン酸、スチレンスルホン酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。
　成分Ｂ３は、例えば、スチレンと、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びそれらの塩から選ばれる少なくとも１種のモノマーとを含むモノマー混合物を溶液重合法で重合させる等の公知の方法により得ることができる。溶液重合に用いられる溶媒としては、水；トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素；エタノール、２－プロパノール等のアルコール；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン；テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル；等が挙げられる。重合に用いられる重合開始剤としては、公知のラジカル開始剤を用いることができ、例えば、過硫酸アンモニウム塩が挙げられる。重合の際、連鎖移動剤をさらに用いることができ、例えば、２－メルカプトエタノール、β－メルカプトプロピオン酸等のチオール系連鎖移動剤が挙げられる。本開示において、成分Ｂ３の全構成単位中の各構成単位の含有量は、重合に用いるモノマー全量に対する各モノマーの使用量の割合とみなすことができる。
　成分Ｂ３を構成する各構成単位の配列は、ランダム、ブロック、又はグラフトのいずれでもよい。
　成分Ｂの重量平均分子量は、ディッシング抑制の観点から、１，５００以上が好ましく、４，０００以上がより好ましく、９，０００以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、１０万以下が好ましく、８万以下がより好ましく、５万以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｂの重量平均分子量は、１，５００以上１０万以下が好ましく、４，０００以上８万以下がより好ましく、９，０００以上５万以下が更に好ましい。本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて実施例に記載の条件で測定される値とする。
　成分Ｂが成分Ｂ１である場合、成分Ｂ１の重量平均分子量は、ディッシング抑制の観点から、１，５００以上が好ましく、５，０００以上がより好ましく、９，０００以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、１０万以下が好ましく、８万以下がより好ましく、５万以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｂ１の重量平均分子量は、１，５００以上１０万以下が好ましく、４，０００以上８万以下がより好ましく、９，０００以上５万以下が更に好ましい。
　成分Ｂが成分Ｂ２である場合、成分Ｂ２の重量平均分子量は、ディッシング抑制の観点から、１，５００以上が好ましく、２，０００以上がより好ましく、４，０００以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、５万以下が好ましく、４万以下がより好ましく、２万以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｂ２の重量平均分子量は、１，５００以上５万以下が好ましく、２，０００以上４万以下がより好ましく、４，０００以上２万以下が更に好ましい。
　成分Ｂが成分Ｂ３である場合、成分Ｂ３の重量平均分子量は、ディッシング抑制の観点から、１，５００以上が好ましく、２，０００以上がより好ましく、３，０００以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、１０万以下が好ましく、５万以下がより好ましく、３万以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｂ３の重量平均分子量は、１，５００以上１０万以下が好ましく、２，０００以上５万以下がより好ましく、３，０００以上３万以下が更に好ましい。
　本開示の研磨液組成物中の成分Ｂの含有量は、ディッシング抑制の観点から、０．００５質量％以上が好ましく、０．０１質量％以上がより好ましく、０．０２質量％以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、０．５質量％以下が好ましく、０．３質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｂの含有量は、０．００５質量％以上０．５質量％以下が更に好ましく、０．０１質量％以上０．３質量％以下が更に好ましく、０．０２質量％以上０．１質量％以下が更に好ましい。成分Ｂが２種以上の組合せである場合、成分Ｂの含有量はそれらの合計含有量をいう。
　本開示の研磨液組成物中の成分Ａの含有量に対する成分Ｂの含有量の質量比Ｂ／Ａは、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、０．０１以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上が更に好ましく、そして、同様の観点から、０．５以下が好ましく、０．３以下がより好ましく、０．２が更に好ましい。より具体的には、質量比Ｂ／Ａは、０．０１以上０．５以下が好ましく、０．０３以上０．３以下がより好ましく、０．０５以上０．２以下が好ましい。
［不飽和環状化合物（成分Ｃ）］
　本開示の研磨液組成物は、不飽和環状化合物（以下、単に「成分Ｃ」ともいう）を含有する。成分Ｃは、環状骨格中に下記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物である。成分Ｃは、１種でもよいし、２種以上の組合せでもよい。
　不飽和環状化合物に含まれる不飽和環としては、例えば、不飽和複素環が挙げられる。不飽和複素環としては、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、複素環内に窒素原子又は酸素原子を少なくとも１個有することが好ましい。
　（環状骨格中に式（Ｉ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物）
　成分Ｃは、一又は複数の実施形態において、環状骨格中に下記式（Ｉ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 　式（Ｉ）中、Ｙは、ＯＭ1又はＳＭ2を示し、Ｍ1及びＭ2は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
　なお、成分Ｃは、互変異性の点から、環状骨格中に下記式（Ｉ´）で表される官能基を有する不飽和環状化合物ということもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　環状骨格中に式（Ｉ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物としては、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、Ｎ－オキシド基のオルト位にヒドロキシル基を有する含窒素複素芳香環骨格を含むＮ－オキシド化合物及びその塩（以下、「成分Ｃ１」ともいう）、Ｎ－オキシド基のオルト位にチオール基を有する含窒素複素芳香環骨格を含むＮ－オキシド化合物及びその塩（以下、「成分Ｃ２」）等が挙げられる。
　本開示において、Ｎ－オキシド化合物とは、一又は複数の実施形態において、Ｎ－オキシド基（Ｎ→Ｏ基）を有する化合物を示す。Ｎ－オキシド化合物は、Ｎ→Ｏ基を１又は２以上有することができ、入手容易性の点からは、Ｎ→Ｏ基の数は１つが好ましい。
　＜Ｎ－オキシド化合物（成分Ｃ１）＞
　成分Ｃ１は、一又は複数の実施形態において、Ｎ－オキシド基のオルト位にヒドロキシル基を有する含窒素複素芳香環骨格を含むＮ－オキシド化合物及びその塩である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分Ｃ１は、１種類単独で用いてもよいし、２種以上の組合せであってもよい。
　本開示において、成分Ｃ１の含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも１つの窒素原子がＮ－オキシドを形成する。成分Ｃ１に含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は２環の縮合環が挙げられる。成分Ｃ１に含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、１～３個が挙げられ、研磨速度向上の観点から、１又は２個が好ましく、１個がより好ましい。
　成分Ｃ１に含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンＮ－オキシド骨格、キノリンＮ－オキシド骨格等から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。本開示において、ピリジンＮ－オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がＮ－オキシドを形成している構成を示す。キノリンＮ－オキシド骨格とは、キノリン環に含まれる窒素原子がＮ－オキシドを形成している構成を示す。
　成分Ｃ１としては、一又は複数の実施形態において、ピリジン環のＮ－オキシド基のオルト位にヒドロキシ基を有するピリジン環を含むＮ－オキシド化合物、キノリン環のＮ－オキシド基のオルト位にヒドロキシ基を有するキノリン環を含むＮ－オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中でも、研磨速度向上、水溶性の観点から、成分Ｃ１としては、ピリジン環のＮ－オキシド基のオルト位にヒドロキシ基を有するピリジン環を含むＮ－オキシド化合物又はその塩が好ましい。
　成分Ｃ１としては、例えば、２－ヒドロキシピリジンＮ－オキシド及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種等が挙げられる。
　＜Ｎ－オキシド化合物（成分Ｃ２）＞
　成分Ｃ２は、一又は複数の実施形態において、含窒素複素芳香環骨格のＮ－オキシド基のオルト位にチオール基を有する含窒素複素芳香環骨格を含む、Ｎ－オキシド化合物又はその塩である。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分Ｃ２は、１種類単独で用いてもよいし、２種以上の組合せであってもよい。
　本開示において、成分Ｃ２の含窒素複素芳香環骨格に含まれる少なくとも１つの窒素原子がＮ－オキシドを形成する。成分Ｃ２に含まれる含窒素複素芳香環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は２環の縮合環が挙げられる。成分Ｃ２に含まれる含窒素複素芳香環の窒素原子数としては、一又は複数の実施形態において、１～３個が挙げられ、研磨速度向上の観点から、１又は２個が好ましく、１個がより好ましい。
　成分Ｃ２に含まれる含窒素複素芳香環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピリジンＮ－オキシド骨格、キノリンＮ－オキシド骨格等から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。本開示において、ピリジンＮ－オキシド骨格とは、ピリジン環に含まれる窒素原子がＮ－オキシドを形成している構成を示す。キノリンＮ－オキシド骨格とは、キノリン環に含まれる窒素原子がＮ－オキシドを形成している構成を示す。
　成分Ｃ２としては、一又は複数の実施形態において、ピリジン環のＮ－オキシド基のオルト位にチオール基（－ＳＨ）を有するピリジン環を含むＮ－オキシド化合物、キノリン環のＮ－オキシド基のオルト位にチオール基（－ＳＨ）を有するキノリン環を含むＮ－オキシド化合物、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中でも、研磨速度向上の観点から、成分Ｂ２としては、ピリジン環のＮ－オキシド基のオルト位にチオール基（－ＳＨ）を有するピリジン環を含むＮ－オキシド化合物又はその塩が好ましい。
　成分Ｃ２としては、例えば、２－メルカプトピリジンＮ－オキシド又はその塩等が挙げられる。
　（環状骨格中に式（ＩＩ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物）
　成分Ｃは、一又は複数の実施形態において、環状骨格中に下記式（ＩＩ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 　式（ＩＩ）中、Ｍ3は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
　環状骨格中に式（ＩＩ）で表される官能基を有する不飽和環状化合物としては、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上及び平坦性向上の観点から、ケト基と該ケト基のオルト位にヒドロキシル基とを有する含酸素複素環骨格を含む化合物又はその塩（以下、「成分Ｃ３」ともいう）が挙げられる。上記の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、エタノールアミン塩等の有機アミン塩、アンモニウム塩等が挙げられる。成分Ｃ３は、１種類単独で用いてもよいし、２種以上の組合せであってもよい。
　成分Ｃ３に含まれる含酸素複素環としては、一又は複数の実施形態において、単環又は２環の縮合環が挙げられる。成分Ｃ３に含まれる含酸素複素環の酸素原子数としては、一又は複数の実施形態において、研磨速度向上の観点から、１個が好ましい。
　成分Ｃ３に含まれる含酸素複素環骨格としては、一又は複数の実施形態において、ピラン骨格が挙げられる。
　成分Ｃ３としては、例えば、マルトール、エチルマルトール等が挙げられる。
　本開示の研磨液組成物中の成分Ｃの含有量は、一又は複数の実施形態において、ディッシング抑制の観点から、０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１質量％以上がより好ましく、０．００１５質量％以上が更に好ましく、そして、研磨速度の観点から、０．１質量％以下が好ましく、０．０４質量％以下がより好ましく、０．０１５質量％以下が更に好ましい。より具体的には、成分Ｃの含有量は、０．０００１質量％以上０．１質量％以下が好ましく、０．００１質量％以上０．０４質量％以下がより好ましく、０．００１５質量％以上０．０１５質量％以下が更に好ましい。成分Ｃが２種以上の組合せである場合、成分Ｃの含有量はそれらの合計含有量をいう。
　本開示の研磨液組成物中における成分Ｃの含有量に対する成分Ｂの含有量の質量比Ｂ／Ｃは、一又は複数の実施形態において、研磨速度の観点から、１以上が好ましく、２以上がより好ましく、３以上が更に好ましく、５以上が更に好ましく、８以上が更に好ましく、そして、ディッシング抑制の観点から、１００以下が好ましく、５０以下がより好ましく、３０以下が更に好ましく、２５以下が更に好ましい。より具体的には、質量比Ｂ／Ｃは、１以上１００以下が好ましく、２以上１００以下がより好ましく、３以上５０以下が更に好ましく、５以上３０以下が更に好ましく、８以上２５以下が更に好ましい。
　［水系媒体］
　本開示の研磨液組成物に含まれる水系媒体としては、蒸留水、イオン交換水、純水及び超純水等の水、又は、水と溶媒との混合溶媒等が挙げられる。上記溶媒としては、水と混合可能な溶媒（例えば、エタノール等のアルコール）が挙げられる。水系媒体が、水と溶媒との混合溶媒の場合、混合媒体全体に対する水の割合は、本開示の効果が妨げられない範囲であれば特に限定されなくてもよく、経済性の観点から、例えば、９５質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましい。被研磨基板の表面清浄性の観点から、水系媒体としては、水が好ましく、イオン交換水及び超純水がより好ましく、超純水が更に好ましい。本開示の研磨液組成物中の水系媒体の含有量は、成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ及び必要に応じて配合される後述する任意成分を除いた残余とすることができる。
　［その他の成分］
　本開示の研磨液組成物は、ｐＨ調整剤、成分Ｂ以外の高分子、界面活性剤、増粘剤、分散剤、防錆剤、防腐剤、塩基性物質等のその他の成分をさらに含有することができる。
　［研磨液組成物］
　本開示の研磨液組成物は、例えば、成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ及び水系媒体、並びに、所望により上述した任意成分（その他の成分）を公知の方法で配合する工程を含む製造方法によって製造できる。例えば、本開示の研磨液組成物は、少なくとも成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ及び水系媒体を配合してなるものとすることができる。本開示において「配合する」とは、成分Ａ、成分Ｂ、成分Ｃ及び水系媒体、並びに必要に応じて上述した任意成分（その他の成分）を同時に又は順に混合することを含む。混合する順序は特に限定されない。前記配合は、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザー、超音波分散機及び湿式ボールミル等の混合器を用いて行うことができる。本開示の研磨液組成物の製造方法における各成分の配合量は、上述した本開示の研磨液組成物中の各成分の含有量と同じとすることができる。
　本開示の研磨液組成物の実施形態は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される、いわゆる１液型であってもよいし、使用時に混合される、いわゆる２液型であってもよい。例えば、２液型の研磨液組成物としては、一又は複数の実施形態において、成分Ａを含む第１液と、成分Ｂ及び成分Ｃを含む第２液とから構成され、使用時に第１液と第２液とが混合されるものが挙げられる。第１液と第２液との混合は、研磨対象の表面への供給前に行われてもよいし、これらは別々に供給されて被研磨基板の表面上で混合されてもよい。第１液及び第２液はそれぞれ必要に応じて上述した任意成分を含有することができる。
　本開示の研磨液組成物のｐＨは、研磨速度向上の観点から、３．５以上が好ましく、４以上がより好ましく、５以上が更に好ましく、そして、ディッシング抑制の観点から、９以下が好ましく、８．５以下がより好ましく、８以下が更に好ましい。より具体的には、ｐＨは、３．５以上９以下が好ましく、４以上８．５以下がより好ましく、５以上８以下が更に好ましい。本開示において、研磨液組成物のｐＨは、２５℃における値であって、ｐＨメータを用いて測定でき、具体的には、実施例に記載の方法で測定できる。
　本開示において「研磨液組成物中の各成分の含有量」とは、研磨液組成物の研磨への使用を開始する時点での前記各成分の含有量をいう。本開示の研磨液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存及び供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを低くできる点で好ましい。そしてこの濃縮液は、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して研磨工程で使用することができる。希釈割合としては５～１００倍が好ましい。
　［被研磨膜］
　本開示の研磨液組成物を用いて研磨される被研磨膜としては、例えば、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜が挙げられる。したがって、本開示の研磨液組成物は、酸化珪素膜の研磨を必要とする工程に使用できる。一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物は、半導体基板の素子分離構造を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、層間絶縁膜を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、埋め込み金属配線を形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨、又は、埋め込みキャパシタを形成する工程で行われる酸化珪素膜の研磨に好適に使用できる。その他の一又は複数の実施形態において、本開示の研磨液組成物は、３次元ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の３次元半導体装置の製造に好適に使用できる。
　［研磨液キット］
　本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を調製するためのキット（以下、「本開示の研磨液キット」ともいう）に関する。
　本開示の研磨液キットとしては、例えば、成分Ａ及び水系媒体を含む砥粒分散液（第１液）と、成分Ｂ及び成分Ｃを含む添加剤水溶液（第２液）と、を相互に混合されない状態で含み、これらが使用時に混合され、必要に応じて水系媒体を用いて希釈される、研磨液キット（２液型研磨液組成物）が挙げられる。前記砥粒分散液（第１液）に含まれる水系媒体は、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の全量でもよいし、一部でもよい。前記添加剤水溶液（第２液）には、研磨液組成物の調製に使用する水系媒体の一部が含まれていてもよい。前記砥粒分散液（第１液）及び前記添加剤水溶液（第２液）にはそれぞれ必要に応じて、上述した任意成分（その他の成分）が含まれていてもよい。前記砥粒分散液（第１液）と前記添加剤水溶液（第２液）との混合は、研磨対象の表面への供給前に行われてもよいし、これらは別々に供給されて被研磨基板の表面上で混合されてもよい。本開示の研磨液キットによれば、酸化珪素膜の研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性を向上可能な研磨液組成物を得ることができる。
　［研磨方法］
　本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法（以下、本開示の研磨方法ともいう）に関する。本開示の研磨方法を使用することにより、酸化珪素膜の研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性の向上が可能であるため、品質が向上した半導体基板の生産性を向上できるという効果が奏されうる。具体的な研磨の方法及び条件は、後述する本開示の半導体基板の製造方法と同じようにすることができる。
　［半導体基板の製造方法］
　本開示は、一態様において、本開示の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程（以下、「本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程」ともいう）を含む、半導体基板の製造方法（以下、「本開示の半導体基板の製造方法」ともいう。）に関する。本開示の半導体基板の製造方法は、例えば、本開示の研磨液組成物を用いて、酸化珪素膜の窒化珪素膜と接する面の反対面、例えば、酸化珪素膜の凹凸段差面を研磨する工程を含む、半導体装置の製造方法に関する。本開示の半導体装置の製造方法によれば、酸化珪素膜の研磨速度を確保しつつ、研磨後の基板表面の平坦性の向上が可能であるので、半導体装置を効率よく製造できるという効果が奏されうる。
　酸化珪素膜の凹凸段差面は、例えば、酸化珪素膜を化学気相成長法等の方法で形成した際に酸化珪素膜の下層の凹凸段差に対応して自然に形成されものであってもよいし、リソグラフィー法等を用いて凹凸パターンを形成することにより得られたものであってもよい。
　本開示の半導体基板の製造方法の具体例としては、まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒すことよりその表面に二酸化シリコン層を成長させ、次いで、当該二酸化シリコン層上に窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）膜又はポリシリコン膜等の研磨ストッパ膜を、例えばＣＶＤ法（化学気相成長法）にて形成する。次に、シリコン基板と前記シリコン基板の一方の主面側に配置された研磨ストッパ膜とを含む基板、例えば、シリコン基板の二酸化シリコン層上に研磨ストッパ膜が形成された基板に、フォトリソグラフィー技術を用いてトレンチを形成する。次いで、例えば、シランガスと酸素ガスを用いたＣＶＤ法により、トレンチ埋め込み用の被研磨膜である酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を形成し、研磨ストッパ膜が被研磨膜（酸化珪素膜）で覆われた被研磨基板を得る。酸化珪素膜の形成により、前記トレンチは酸化珪素膜の酸化珪素で満たされ、研磨ストッパ膜の前記シリコン基板側の面の反対面は酸化珪素膜によって被覆される。このようにして形成された酸化珪素膜のシリコン基板側の面の反対面は、下層の凸凹に対応して形成された段差を有する。次いで、ＣＭＰ法により、酸化珪素膜を、少なくとも研磨ストッパ膜のシリコン基板側の面の反対面が露出するまで研磨し、より好ましくは、酸化珪素膜の表面と研磨ストッパ膜の表面とが面一になるまで酸化珪素膜を研磨する。本開示の研磨液組成物は、このＣＭＰ法による研磨を行う工程に用いることができる。酸化珪素膜の下層の凹凸に対応して形成された凸部の幅は、例えば、０．５μｍ以上５０００μｍ以下であり、凹部の幅は、例えば、０．５μｍ以上５０００μｍ以下である。
　ＣＭＰ法による研磨では、被研磨基板の表面と研磨パッドとを接触させた状態で、本開示の研磨液組成物をこれらの接触部位に供給しつつ被研磨基板及び研磨パッドを相対的に移動させることにより、被研磨基板の表面の凹凸部分を平坦化させることができる。
　なお、本開示の半導体基板の製造方法において、シリコン基板の二酸化シリコン層と研磨ストッパ膜との間に他の絶縁膜が形成されていてもよいし、被研磨膜（例えば、酸化珪素膜）と研磨ストッパ膜（例えば、窒化珪素膜、ポリシリコン膜）との間に他の絶縁膜が形成されていてもよい。
　本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程において、研磨パッドの回転数は、例えば、３０～２００ｒｐｍ／分、被研磨基板の回転数は、例えば、３０～２００ｒｐｍ／分、研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、例えば、２０～５００ｇ重／ｃｍ2、研磨液組成物の供給速度は、例えば、１０～５００ｍＬ/分以下に設定できる。
　本開示の研磨液組成物を用いた研磨工程において、用いられる研磨パッドの材質等については、従来公知のものが使用できる。研磨パッドの材質としては、例えば、硬質発泡ポリウレタン等の有機高分子発泡体や無発泡体等が挙げられるが、なかでも、硬質発泡ポリウレタンが好ましい。
　以下に、実施例により本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
１．研磨液組成物の調製（実施例１～８、比較例１～７）
　酸化セリウム粒子（成分Ａ）と、表１に示すアニオン性ポリマー（成分Ｂ又は非成分Ｂ）と、表２に示す不飽和環状化合物（成分Ｃ）と、水とを混合し、実施例１～８及び比較例１～７の研磨液組成物を得た。研磨液組成物中の各成分の含有量（質量％）は、表３に示すとおりであり、水の含有量は、成分Ａと成分Ｂ又は非成分Ｂと成分Ｃとを除いた残余である。ｐＨ調整はアンモニアもしくは硝酸を用いて実施した。
　酸化セリウム粒子（成分Ａ）
　粉砕セリア［平均一次粒子径：４９．５ｎｍ、ＢＥＴ比表面積１６．８ｍ2／ｇ、表面電位：－５０ｍＶ］
　水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ又は非成分Ｂ）
　表１に示す水溶性アニオン性ポリマーの詳細を下記に示す。表１に示す水溶性アニオン性ポリマーのうち、ホルムアルデヒド（共）縮合物は、モノマーの総量１モルに対して、ホルムアルデヒドとして０．９３～０．９９モルとなるようにホルマリンを８５～１０５℃で、３～６時間かけて滴下し、滴下後９５～１０５℃で４～９時間かけて縮合反応を行うことで合成した。共重合体における構成モノマーの比率は、モノマーの配合量（モル比）で調整した。
　下記水溶性アニオン性ポリマーは、いずれも、研磨液組成物中に完全に溶解していることを目視で確認した。
　（成分Ｂ１）
ＨＢＡ／ＰｈＳ［４－ヒドロキシ安息香酸（４－ＨＢＡ）とｐ－フェノールスルホン酸（ｐＰｈＳ）とのホルムアルデヒド縮合物、構成モノマーのモル比ＨＢＡ／ＰｈＳ＝５０／５０）、重量平均分子量２１，０００］
　（成分Ｂ２）
ＢｉｓＳ／ＰｈＳ［ビス（４－ヒドロキシフェニル）スルホンとフェノールスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、構成モノマーのモル比ＢｉｓＳ／ＰｈＳ＝２．５／９７．５）、重量平均分子量５，０００］
ナフタレンスルホン縮合物［ナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、重量平均分子量８，０００］
　（成分Ｂ３）
Ｓｔ／ＭＡ［スチレン／マレイン酸共重合体、構成モノマーのモル比Ｓｔ／ＭＡ＝５０／５０、重量平均分子量５，０００］
Ｓｔ／ＡＡｃ［スチレン／アクリル酸共重合体、構成モノマーのモル比Ｓｔ／ＡＡｃ＝１０／９０、重量平均分子量１５，０００］
　（非成分Ｂ）
ポリアクリル酸［重量平均分子量２４，０００、花王株式会社製］
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　不飽和環状化合物（成分Ｃ）
（成分Ｃ１）
ＨＯＰＯ［２－ヒドロキシピリジンＮ－オキシド、東京化成工業株式会社製］
（成分Ｃ３）
エチルマルトール［東京化成工業株式会社製］
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
２．各パラメータの測定方法
（１）研磨液組成物のｐＨ
　研磨液組成物の２５℃におけるｐＨ値は、ｐＨメータ（東亜ディーケーケー株式会社製、「ＨＷ－４１Ｋ」）を用いて測定した値であり、ｐＨメータの電極を研磨液組成物へ浸漬して１分後の数値である。
（２）酸化セリウム粒子（セリア、成分Ａ）の平均一次粒径
　酸化セリウム粒子（成分Ａ）の平均一次粒径（ｎｍ）は、下記ＢＥＴ（窒素吸着）法によって得られる比表面積Ｓ（ｍ2／ｇ）を用い、酸化セリウム粒子の真密度を７．２ｇ／ｃｍ3として算出した。
（３）酸化セリウム粒子（成分Ａ）のＢＥＴ比表面積
　比表面積は、酸化セリウム粒子分散液を１２０℃で３時間熱風乾燥した後、メノウ乳鉢で細かく粉砕しサンプルを得た。測定直前に１２０℃の雰囲気下で１５分間乾燥した後、比表面積測定装置（マイクロメリティック自動比表面積測定装置「フローソーブＩＩＩ２３０５」、島津製作所製）を用いて窒素吸着法（ＢＥＴ法）により測定した。
（４）酸化セリウム粒子（成分Ａ）の表面電位
　酸化セリウム粒子の表面電位（ｍＶ）は、表面電位測定装置（協和界面化学社製「ゼータプローブ」）にて測定した。超純水を用い、酸化セリウム濃度０．１５％に調整し、表面電位測定装置に投入し、粒子密度７．１３ｇ／ｍｌ、粒子誘電率７の条件にて表面電位を測定した。測定回数は３回行い、それらの平均値を測定結果とした。
（５）水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ及び非成分Ｂ）の重量平均分子量
　成分Ｂ及び非成分Ｂの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により下記条件で測定した。
＜測定条件＞
カラム：Ｇ４０００ＳＷＸＬ＋Ｇ２０００ＳＷＸＬ（東ソー）
溶離液：３０ｍＭ ＣＨ3ＣＯＯＮａ／ＣＨ3ＣＮ＝６／４
流量：０．７ｍｌ／ｍｉｎ
検出：ＵＶ２８０ｎｍ
サンプルサイズ：０．２ｍｇ／ｍｌ
標準物質：西尾工業（株）製 ポリスチレンスルホン酸ソーダ換算（単分散ポリスチレンスルホン酸ナトリウム：分子量、２０６、１，８００、４，０００、８，０００、１８，０００、３５，０００、８８，０００、７８０，０００）
検出器：東ソー株式会社 ＵＶ－８０２０
３．研磨液組成物のディッシング評価（実施例１～８、比較例１～７）
（１）試験片
（ブランケット基板）
シリコンウェーハの片面に、ＴＥＯＳ－プラズマＣＶＤ法で厚さ２０００ｎｍの酸化珪素膜（ブランケット膜）を形成することで、酸化珪素膜試験片（ブランケット基板）を得た。
（パターン基板）
評価用パターン基板として市販のＣＭＰ特性評価用ウエハ（Ａｄｖａｎｔｅｃ社製の「Ｐ－ＴＥＯＳ　ＭＩＴ８６４　ＰＴウエハ」、直径３００ｍｍ）を用いた。この評価用パターン基板は、１層目として膜厚１５０ｎｍの窒化珪素膜と２層目として膜厚４５０ｎｍの酸化珪素膜が凸部として配置されており、凹部も同様に膜厚４５０ｎｍの酸化珪素膜が配置され、凸部と凹部の段差が３５０ｎｍになるよう、エッチングにより線状凹凸パターンが形成されている。酸化珪素膜はＰ－ＴＥＯＳにより形成されており、凸部及び凹部の線幅がそれぞれ１００μｍのものを測定対象として使用した。
（２）凸部の酸化珪素膜の研磨速度
　各研磨液組成物を用いて、下記研磨条件で上記試験片を研磨した。研磨後、超純水を用いて洗浄し、乾燥して、試験片を後述の光干渉式膜厚測定装置による測定対象とした。
＜研磨条件＞
研磨装置：片面研磨機［荏原製作所製、Ｆ　ＲＥＸ－２００］
研磨パッド：硬質ウレタンパッド「ＩＣ－１０００／Ｓｕｂａ４００」[ニッタ・ハース社製]
定盤回転数：１００ｒｐｍ
ヘッド回転数：１０７ｒｐｍ
研磨荷重：３００ｇ重／ｃｍ2
研磨液供給量：２００ｍＬ／分
研磨時間：１分間
　研磨前及び研磨後において、ＡＳＥＴ　Ｆ５ｘ（ＫＬＡテンコール社製）を用いて、凸部の酸化珪素膜の膜厚を測定した。凸部の酸化珪素膜の研磨速度を下記式により算出した。算出結果を表３に示した。
凸部の研磨速度（ｎｍ／分）
＝［研磨前の凸部の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）－研磨後の凸部の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）］／研磨時間（分）
（３）過研磨時のディッシング量
　凸部の酸化珪素膜が平坦化され窒化珪素膜が露出した後、凸部の酸化珪素膜が平坦化されるのに要した時間（平坦化時間）の２０％の時間を過剰に研磨し、過剰研磨前後での凹部での酸化珪素膜の膜厚をＡＳＥＴ　Ｆ５ｘ（ＫＬＡテンコール社製）を用いて測定した。過研磨時のディッシング量は下記式により算出した。
窒化膜が露出してからの凹部の研磨量（ｎｍ）
＝窒化膜露出時の凸部の高さ（ｎｍ）－研磨終了時の凹部の高さ（ｎｍ）
　以上の結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　表３に示されるように、実施例１～８では、成分Ｃを含まない比較例１、２、５～７、成分Ｂ及び成分Ｃを含まない比較例３、成分Ｂを含まない比較例４に比べて、凸部の酸化珪素膜の研磨速度を確保しつつ、過研磨時の窒化珪素膜のディッシング量が減少し、平坦性が向上していることわかった。
　本開示の研磨液組成物は、一又は複数の実施形態において、高密度化又は高集積化用の半導体基板の製造方法において有用である。

Claims (12)

  1. 　酸化セリウム粒子（成分Ａ）と、水溶性アニオン性ポリマー（成分Ｂ）と、不飽和環状化合物（成分Ｃ）と、水系媒体とを含有し、
    　成分Ｂは、分子内に芳香族基を有し、
    　成分Ｃは、環状骨格中に下記式（Ｉ）又は式（ＩＩ）で表される官能基を有する、酸化珪素膜用研磨液組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　式（Ｉ）中、Ｙは、ＯＭ1又はＳＭ2を示し、Ｍ1及びＭ2は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
    　式（ＩＩ）中、Ｍ3は、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示す。
  2. 　成分Ｂの芳香族基は、ベンゼン環又はナフタレン環を含む基である、請求項１に記載の研磨液組成物。
  3. 　成分Ｂは、主鎖にベンゼン環又はナフタレン環を有する水溶性アニオン性縮合物である、請求項１又は２に記載の研磨液組成物。
  4. 　成分Ｂは、主鎖のベンゼン環又はナフタレン環にアニオン性基を有する構成単位を含むアニオン性縮合物である、請求項３に記載の研磨液組成物。
  5. 　成分Ｂにおける前記アニオン性基が、－ＳＯ3Ｍ12又は－ＰＯ3Ｍ13Ｍ14であり、Ｍ12、Ｍ13及びＭ14は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子である、請求項４に記載の研磨液組成物。
  6. 　成分Ｂは、下記式（Ｖ）で表される構造を含むアニオン性縮合物であり、
    　式（Ｖ）中、Ｒ5及びＲ6は、同一又は異なって、水素原子、炭素数１以上４以下の炭化水素基、又は、－ＯＭ11を示し、Ｘ2は、－ＳＯ3Ｍ12又は－ＰＯ3Ｍ13Ｍ14を示し、Ｍ10、Ｍ11、Ｍ12、Ｍ13及びＭ14は同一又は異なって、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、有機カチオン、アンモニウム（ＮＨ4 +）又は水素原子を示し、ｍ及びｎは、ｍ＋ｎ＝１とした場合のモル分率であって、ｍは０．３を超える、請求項１から５のいずれかに記載の研磨液組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  7. 　成分Ｂは、スチレン由来の構成単位とアニオン性基を有するモノマー由来の構成単位を含む共重合体である、請求項１又は２に記載の研磨液組成物。
  8. 　成分Ｂは、スチレン由来の構成単位と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸及びそれらの塩から選ばれる少なくも１種のモノマー由来の構成単位を含む共重合体である、請求項１、２又は７に記載の研磨液組成物。
  9. 　成分Ｃは、Ｎ－オキシド基のオルト位にヒドロキシル基を有する含窒素複素芳香環骨格を含むＮ－オキシド化合物及びその塩である、請求項１から８のいずれかに記載の研磨液組成物。
  10. 　成分Ｃの含有量に対する成分Ｂの含有量の質量比Ｂ／Ｃが３以上である、請求項１から９のいずれかに記載の研磨液組成物。
  11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含む、半導体基板の製造方法。
  12. 　請求項１から１０のいずれかに記載の研磨液組成物を用いて被研磨膜を研磨する工程を含み、前記被研磨膜は、半導体基板の製造過程で形成される酸化珪素膜である、研磨方法。
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