JP2014130957A - 半導体基板用研磨液組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、研磨速度比（酸化珪素膜の研磨速度／窒化珪素膜の研磨速度）が大きく、窒化珪素膜の研磨を極力抑制し、且つ、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保できる、半導体基板用研磨液組成物、および当該半導体基板用研磨液組成物を用いた半導体基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体基板用研磨液組成物は、セリア粒子と、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、水系媒体とを含み、研磨助剤の含有量は、セリア粒子と研磨助剤と水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、前記研磨速度比が２０以上である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の半導体基板用研磨液組成物は、セリア粒子と、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、水系媒体とを含み、研磨助剤の含有量は、セリア粒子と研磨助剤と水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、前記研磨速度比が２０以上である。
【選択図】なし
Description
本発明は、半導体基板用研磨液組成物、及びこれを用いた半導体基板の製造方法に関する。
半導体素子の高集積化、微細化及び配線の多層化が進むに伴い、ウェーハ上に多層形成される導電層又は絶縁層において段差が大きくなりつつある。このような被研磨基板の段差を除去するために、１９８０年代の末に米国のＩＢＭ社により化学的除去工程及び機械的除去工程を結合させたＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）技術といった新しい工程技術が開発された。この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スラリー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化学的に反応させると共に物理的に除去して平坦化させる技術である。
ＣＭＰ技術のパフォーマンスは、ＣＭＰの工程条件、スラリー（研磨剤）の種類、研磨パッドの種類などによって決められる。これらの中でも、特に、スラリーは、ＣＭＰのパフォーマンスに最も大きな影響を及ぼす因子である。スラリーに含まれる研磨砥粒としては、シリカ（ＳｉＯ2）、セリア（ＣｅＯ2）が広く用いられている。
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の形成、プラグ及び埋め込み金属配線の形成等を行う際には、このＣＭＰ技術が必須の技術となっている。近年、半導体素子の多層化、高精細化が飛躍的に進み、半導体素子の歩留まり及びスループットの更なる向上が要求されるようになってきている。それに伴い、ＣＭＰ工程に対しても、研磨傷フリーで且つより高速な研磨が望まれるようになってきている。つまり、例えば、シャロートレンチ素子分離構造の形成工程では、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、研磨ストッパ膜の研磨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）を向上させて研磨傷（スクラッチ）の発生を防止すると同時に被研磨膜の研磨速度も向上させることが望まれている。
特許文献１は、酸化セリウム粒子と分散剤と、アニオン性であり、遊離の―ＣＯＯＭ基、フェノール性ＯＨ基、―ＳＯ3Ｍ基、―Ｏ・ＳＯ3Ｈ基、―ＰＯ4Ｍ2基又は―ＰＯ3Ｍ2基を有する水溶性有機低分子（ただし、ＭはＨ，ＮＨ4，またはＮａ，Ｋ等の金属原子）から選ばれる低分子添加剤と、水を含むＣＭＰ研磨剤を開示している。特許文献１に記載のＣＭＰ研磨剤による解決課題は、酸化珪素絶縁膜の高平坦化等である。特許文献１に記載のＣＭＰ研磨剤を用いた基板の研磨方法における、研磨荷重は３００ｇｆ／ｃｍ2である。
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、シャロートレンチ素子分離構造の形成工程において、シリコンウェハーの一方の主面側に形成する窒化珪素膜（以下、「窒化珪素膜」ともいう。）の厚みをできるだけ薄くする必要がある。よって、窒化珪素膜の上に形成された酸化珪素膜（以下、「酸化珪素膜」ともいう。）の研磨工程では、窒化珪素膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度比（酸化珪素膜の研磨速度／窒化珪素膜の研磨速度、「研磨選択性」と同義。）が大きいこと、酸化珪素膜を高速研磨すること、及び窒化珪素膜の研磨を抑制すること、に対する要求がますます高まっている。上記の要求に対し、ポリアクリル酸等の研磨助剤の添加が試みられているが、窒化珪素膜の過剰研磨や平坦化不良の解決のためには、研磨助剤の高濃度添加が行われ、その結果として、酸化珪素膜の研磨速度を低下させる等の問題生じ、故に、この試みは、上記の要求への応答として、不十分であった。また、研磨助剤が低分子界面活性剤等である場合、低分子界面活性剤等の高濃度添加を行うと、研磨中の泡立ち等の問題が生じる。研磨助剤の濃度を、泡立ち等の問題が生じないような値にすると、十分な研磨選択性が得られなかった。
本発明は、半導体基板の製造過程のシャロートレンチ素子分離構造の形成工程で行われる酸化珪素膜の研磨の際に用いられ、研磨助剤の含有量が少なくても、高い研磨選択性を呈し、窒化珪素膜の研磨を極力抑制し、且つ、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保できる、半導体基板用研磨液組成物、及びこれを用いた半導体基板の製造方法を提供する。
本発明の半導体基板用研磨液組成物は、
セリア粒子と、
Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、
水系媒体と、を含み、
前記研磨助剤の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、
酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素の研磨速度の比（酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素の研磨速度）が２０以上である。
ただし、Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属であり、Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満たされる。
セリア粒子と、
Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、
水系媒体と、を含み、
前記研磨助剤の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、
酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素の研磨速度の比（酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素の研磨速度）が２０以上である。
ただし、Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属であり、Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満たされる。
本発明の半導体基板の製造方法は、
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窒化珪素膜とを含む基板にトレンチを形成した後、トレンチ埋め込み用の酸化珪素膜を前記基板上に形成し、次いで、前記酸化珪素膜と研磨パッドとの接触部位に本発明の半導体基板用研磨液組成物を供給しつつ、前記基板及び前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、少なくとも前記窒化珪素膜上の前記酸化珪素膜が除去されるまで前記酸化珪素膜を研磨した後、前記窒化珪素膜をシリコン基板上から除去することにより、シャロートレンチ素子分離構造を形成する工程を含み、
前記研磨パッドを介して前記酸化珪素膜に加わる研磨荷重が、１００〜７００ｇ重／ｃｍ2である。
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窒化珪素膜とを含む基板にトレンチを形成した後、トレンチ埋め込み用の酸化珪素膜を前記基板上に形成し、次いで、前記酸化珪素膜と研磨パッドとの接触部位に本発明の半導体基板用研磨液組成物を供給しつつ、前記基板及び前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、少なくとも前記窒化珪素膜上の前記酸化珪素膜が除去されるまで前記酸化珪素膜を研磨した後、前記窒化珪素膜をシリコン基板上から除去することにより、シャロートレンチ素子分離構造を形成する工程を含み、
前記研磨パッドを介して前記酸化珪素膜に加わる研磨荷重が、１００〜７００ｇ重／ｃｍ2である。
本発明によれば、半導体基板の製造過程の素子分離構造の形成工程で行われる酸化珪素膜の研磨の際に用いられ、研磨助剤の含有量が少なくても、高い研磨選択性を呈し、窒化珪素膜の研磨を極力抑制し、且つ、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保できる、半導体基板用研磨液組成物、および当該半導体基板用研磨液組成物を用いた半導体基板の製造方法を提供する。
本発明は、セリア粒子及び水系媒体を含有する半導体基板用研磨液組成物に、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤を含有させ、前記研磨助剤の含有量を、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とした場合に、０．２０質量％以上１．２質量％以下とすることにより、素子分離構造を形成する工程において、高い研磨選択性を呈し、窒化珪素膜の研磨を極力抑制し、且つ、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保できる、いう知見に基づく。
本発明の効果発現のメカニズムの詳細は明らかではないが、以下の様に推定している。ほぼ中性下では、酸化珪素膜の表面は負に帯電し且つ親水性であり、一方、窒化珪素膜の表面は中性であるかやや正に帯電しており且つやや疎水性である。本発明の半導体基板用研磨液組成物（以下「本発明の研磨液組成物」と略称する場合もある。）に含まれる前記研磨助剤は、適度な疎水性を示す、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2−又はＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−で表される部位を有しており、且つ、アニオン性であり負の電荷を持つカルボン酸基又はリン酸基を有しているので、窒化珪素膜に、近づき易く且つ吸着し易い。故に、酸化珪素膜の研磨が進行して窒化珪素膜が露出すると、前記研磨助剤は、疎水性相互作用と静電相互作用の両方によって、窒化珪素膜に選択吸着する。故に、本発明の研磨液組成物を用いれば、窒化珪素膜が露出するまでは、高い生産性の担保に必要な研磨速度で酸化珪素膜を研磨でき、窒化珪素膜が露出すると、窒化珪素膜に吸着した前記研磨助剤の被膜の存在によって窒化珪素膜の研磨が抑制され、そして、高い研磨選択性が呈される。また、本発明の研磨液組成物を用いた場合、本発明の研磨助剤が、疎水性相互作用と静電相互作用により窒化珪素膜に強固に吸着する為に、従来技術よりも研磨荷重が大きくても窒化珪素膜は削れにくいので、研磨荷重の選択の自由度が高く、研磨荷重を大きく設定すれば、研磨選択性をより高めることができる。但し、これらは推定であって、本発明は、これらメカニズムに限定されない。尚、本発明において窒化珪素膜の研磨速度は可能なかぎり遅いことが好ましい。
本発明は、一つの態様において、前記研磨助剤、セリア粒子及び水系媒体を含有する半導体基板用研磨液組成物に関する。本発明の半導体基板用研磨液組成物によれば、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において、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保でき、窒化珪素膜の研磨を抑制でき、且つ、高い研磨選択性の達成が可能となる。また、本発明は、他の態様において、本発明の半導体基板用研磨液組成物を用いた半導体基板の製造方法に関する。本発明の半導体基板の製造方法によれば、窒化珪素膜の過剰研磨によるシリコン基板の研磨傷の発生を抑制できる。
本明細書において「研磨選択性」は、窒化珪素膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度比（酸化珪素膜の研磨速度／窒化珪素膜の研磨速度）と同義であり、「研磨選択性」が高いとは、前記研磨速度比が大きいことを意味する。
［研磨助剤：成分Ａ］
本発明の研磨液組成物は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の界面活性剤からなる研磨助剤（成分Ａ）を含む。Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属である。Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満される。Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2の２つのＭは、相互に同一であってもよく異なっていてもよい。また、研磨助剤が、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤とＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤の両方を含む場合、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤のＲと、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のＲは、相互に同一であってもよく異なっていてもよい。
本発明の研磨液組成物は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の界面活性剤からなる研磨助剤（成分Ａ）を含む。Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属である。Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満される。Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2の２つのＭは、相互に同一であってもよく異なっていてもよい。また、研磨助剤が、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤とＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤の両方を含む場合、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤のＲと、Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のＲは、相互に同一であってもよく異なっていてもよい。
前記アルカリ金属は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、Ｋ又はＮａが好ましい。Ｒの炭素数は、研磨選択性向上の観点から、８以上が好ましく、９以上がより好ましく、１０以上が更に好ましく、また、１４以下が好ましく、１３以下がより好ましい。
エチレンオキシ基の平均付加モル数ｍ、ｎは、各々、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、１以上であり、２以上が好ましく、３以上がより好ましく、また、１２以下であり、１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。
前記研磨助剤のノニオン部位（Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2−又はＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−）のＨＬＢ(Hydrophilic-Lipophilic Balance)は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、８以上が好ましく、８．２以上がより好ましく、８．４以上が更に好ましく、８．５以上がより更に好ましく、また、１４以下が好ましく、１３．８以下がより好ましく、１３．６以下がより更に好ましい。ＨＬＢは乳化剤分子中の親水基と疎水基とのバランスを表す概念であり、その値は例えば次の方法により算出できる。
＜ＨＬＢ算出法＞
一般的に用いられるグリフィン法によって算出した。具体的には、親水基の式量と分子量を元に下記計算式より求めた。
ＨＬＢ値 ＝ ２０ × （親水基の重量％）
一般的に用いられるグリフィン法によって算出した。具体的には、親水基の式量と分子量を元に下記計算式より求めた。
ＨＬＢ値 ＝ ２０ × （親水基の重量％）
本発明の研磨液組成物に含まれる前記研磨助剤は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、ポリオキシエチレンオクチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンデシルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンミリスチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンセチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンステアリルエーテルリン酸等のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸及びこれらのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩や、ポリオキシエチレンオクチルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンデシルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンセチルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンセチルエーテル酢酸、ポリオキシエチレンステアリルエーテル酢酸等のポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸及びこれらのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩が挙げられる。これらは、１種単独または２種以上組み合わせて用いることができる。これらの研磨助剤の中でも、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及び高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸のアルカリ金属及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸のアルカリ金属のうちの少なくとも１種の研磨助剤が好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリム、及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸カリウムのうちの少なくとも１種の研磨助剤がより好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムのうちの少なくとも１種の研磨助剤が更に好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムのうちの少なくとも１種の研磨助剤がより更に好ましい。
本発明の研磨液組成物に含まれる前記研磨助剤の含有量は、研磨助剤（成分Ａ）とセリア粒子（成分Ｂ）と水系媒体（成分Ｃ）の質量の合計を１００質量％とすると、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点、及び研磨工程中での泡立ちの抑制の観点から、０．２０質量％以上であり、０．２５質量％以上が好ましく、０．４質量％以上がより好ましく、０．６質量％以上が更に好ましく、また、１．２質量％であり、１．１質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．９質量％以下が更に好ましい。また、０．２０〜１．２質量％であり、０．２５〜１．１質量％が好ましく、０．４〜１．１質量％がより好ましく、０．６〜１．０質量％が更に好ましく、０．６〜０．９質量％がより更に好ましい。
本発明の研磨液組成物に含まれる前記研磨助剤の含有量は、研磨選択性向上、窒化珪素膜の研磨抑制、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点、及び研磨工程中での泡立ちの抑制の観点から、セリア粒子１質量部に対して、０．０５質量部以上が好ましく、０．１質量部以上がより好ましく、０．２５質量部以上が更に好ましく、０．４質量部以上がより更に好ましく、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、２質量部以下が更に好ましく、１．２質量部以下がより更に好ましい。
［セリア粒子：成分Ｂ］
本発明の研磨液組成物は、研磨砥粒としてセリア粒子（ＣｅＯ2粒子）を含有する。前記セリア粒子の製法については、特に制限はなく、湿式合成にて得られたセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる粉砕セリア、ゾルゲル法などのビルドアッププロセスで得られるコロイダルセリア等が、上記セリア粒子として使用できる。
本発明の研磨液組成物は、研磨砥粒としてセリア粒子（ＣｅＯ2粒子）を含有する。前記セリア粒子の製法については、特に制限はなく、湿式合成にて得られたセリウム化合物を焼成、粉砕して得られる粉砕セリア、ゾルゲル法などのビルドアッププロセスで得られるコロイダルセリア等が、上記セリア粒子として使用できる。
本発明の研磨液組成物に含まれる前記セリア粒子の含有量は、研磨助剤（成分Ａ）とセリア粒子（成分Ｂ）と水系媒体（成分Ｃ）の質量の合計を１００質量％とすると、研磨選択性向上の観点から、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましく、０．３質量％以上がより更に好ましく、０．５質量％以上がより更に好ましい。また、窒化珪素膜の研磨抑制及び研磨傷発生抑制の観点から、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、２．５質量％以下が更に好ましく、２質量％以下がより更に好ましく、１．５質量％以下がより更に好ましい。
セリア粒子の平均一次粒子径は、酸化珪素膜の研磨速度を更に向上させる観点から、１０ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が更に好ましい。また、セリア粒子の平均一次粒子径は、研磨傷発生抑制の観点から、５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましい。
ここで、平均一次粒子径（ｎｍ）は、ＢＥＴ（窒素吸着）法によって算出される比表面積Ｓ(ｍ2／ｇ)を用いて下記式で算出される粒径（真球換算）を意味する。
平均一次粒子径(ｎｍ)＝８２０／Ｓ
平均一次粒子径(ｎｍ)＝８２０／Ｓ
本発明の研磨液組成物に含まれる前記セリア粒子の平均結晶子径は、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、１ｎｍ以上が好ましく、５ｎｍ以上がより好ましく、１０ｎｍ以上が更に好ましい。また、前記セリア粒子の平均結晶子径は、研磨傷発生抑制の観点から、１００ｎｍ以下が好ましく、８０ｎｍ以下がより好ましく、５０ｎｍ以下が更に好ましく、３０ｎｍ以下がより更に好ましい。尚、セリア粒子の平均結晶子径は、具体的には実施例に記載の方法により求めることができる。
［水系媒体：成分Ｃ］
本発明の研磨液組成物は、水系媒体を含有する。水系媒体としては、水、及び水と水に可溶な溶媒との混合物が挙げられる。前記水に可溶な溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールが挙げられ、酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点からエタノールが好ましい。また、前記水系媒体としては、半導体基板の品質向上、及び揮発性が低いことによる研磨液組成物のハンドリング性の向上並びに酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点から、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水がより好ましい。
本発明の研磨液組成物は、水系媒体を含有する。水系媒体としては、水、及び水と水に可溶な溶媒との混合物が挙げられる。前記水に可溶な溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールが挙げられ、酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点からエタノールが好ましい。また、前記水系媒体としては、半導体基板の品質向上、及び揮発性が低いことによる研磨液組成物のハンドリング性の向上並びに酸化珪素膜の研磨の際の安全性向上の観点から、イオン交換水、蒸留水、超純水等の水がより好ましい。
本発明の研磨液組成物における、前記水系媒体の含有量は、研磨助剤（成分Ａ）とセリア粒子（成分Ｂ）と水系媒体（成分Ｃ）の質量の合計を１００質量％とすると、研磨液組成物の粘度低減によるハンドリング性の向上及びセリア粒子の分散性向上の観点から、８０質量％以上が好ましく、８５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上がより更に好ましい。また、酸化珪素膜の研磨速度向上の観点から、９９．７５質量％以下が好ましく、９９．５質量％以下がより好ましく、９９質量％以下が更に好ましく、９８．５質量％以下がより更に好ましい。
［その他の成分］
本発明の研磨液組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、ｐＨ調整剤、成分Ａ以外の研磨助剤等を含有してもよい。これらの任意成分の含有量は、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．００２５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、研磨選択性向上の観点から、１質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。
本発明の研磨液組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、ｐＨ調整剤、成分Ａ以外の研磨助剤等を含有してもよい。これらの任意成分の含有量は、高い生産性の担保に必要な酸化珪素膜の研磨速度を確保する観点から、０．００１質量％以上が好ましく、０．００２５質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましく、研磨選択性向上の観点から、１質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましく、０．１質量％以下が更に好ましい。
前記ｐＨ調整剤としては、酸性化合物、アルカリ化合物のいずれでも特に限定されないが、例えば、塩酸、硝酸、硫酸から選ばれる少なくとも１種の無機酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸及びリンゴ酸から選ばれる少なくとも１種の有機酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選ばれる少なくとも１種のアルカリが挙げられる。なかでも、汎用性の観点から、前記酸性化合物は、塩酸、硝酸及び酢酸から選ばれる少なくとも１種が好ましく、塩酸及び酢酸から選ばれる少なくとも１種がより好ましい。また、アルカリ化合物としては、汎用性の観点よりアンモニアが好ましい。
成分Ａ以外の研磨助剤としては特に限定されないが、セリア粒子の分散性向上の観点から、アニオン性化合物及びノニオン性化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物等が好ましく、アニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤から選ばれる少なくとも１種の界面活性剤等が好ましい。アニオン性界面活性剤としては、ポリアクリル酸等のアニオン性ポリマー、アルキルエーテル硫酸塩等のアニオン性界面活性剤が挙げられ、ノニオン性界面活性剤としては、ポリアクリルアミド等のノニオン性ポリマー、及びポリオキシアルキレンアルキルエーテルから選ばれる少なくとも１種のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
［研磨液組成物］
本発明の半導体基板用研磨液組成物は、例えば、前記研磨助剤（成分Ａ）、前記水系媒体（成分Ｃ）及び前記セリア粒子（成分Ｂ）を混合する工程を含む製造方法によって製造できる。好ましくは、研磨助剤（成分Ａ）を水系媒体（成分Ｃ）に溶解して得られる研磨助剤水溶液と、セリア粒子（成分Ｂ）を水系媒体（成分Ｃ）に分散して得られるセリア粒子分散液とを用意し、研磨助剤水溶液を攪拌しながら、前記セリア粒子分散液と、必要に応じて前記ｐＨ調整剤等のその他の成分及び水性媒体を、研磨助剤水溶液に添加しこれらを混合して、本発明の研磨液組成物を得る。
本発明の半導体基板用研磨液組成物は、例えば、前記研磨助剤（成分Ａ）、前記水系媒体（成分Ｃ）及び前記セリア粒子（成分Ｂ）を混合する工程を含む製造方法によって製造できる。好ましくは、研磨助剤（成分Ａ）を水系媒体（成分Ｃ）に溶解して得られる研磨助剤水溶液と、セリア粒子（成分Ｂ）を水系媒体（成分Ｃ）に分散して得られるセリア粒子分散液とを用意し、研磨助剤水溶液を攪拌しながら、前記セリア粒子分散液と、必要に応じて前記ｐＨ調整剤等のその他の成分及び水性媒体を、研磨助剤水溶液に添加しこれらを混合して、本発明の研磨液組成物を得る。
本発明の半導体基板用研磨液組成物の２５℃におけるｐＨは、研磨装置の保護、酸化珪素膜の研磨速度向上、研磨選択性向上、及びセリア粒子の分散性向上の観点から、３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、５．５以上がより更に好ましい。また、酸化珪素膜の過研磨抑制、研磨選択性の向上、窒化珪素膜の研磨抑制、及びセリア粒子の分散性向上の観点から、９以下が好ましく、８．５以下がより好ましく、７．５以下が更に好ましく、６．５以下がより更に好ましい。なお、ｐＨの測定条件の詳細は実施例に示す通りである。
本実施形態の研磨液組成物は、全ての成分が予め混合された状態で市場に供給される１液型に限定されず、使用時に混合される２液型であってもよい。２液型の研磨液組成物では、上記水系媒体が、第１水系媒体（水系媒体の一部）と第２水系媒体（残余の水系媒体）とに分かれており、研磨液組成物は、例えば、セリア粒子（成分Ｂ）と研磨助剤（成分Ａ）の一部を第１水系媒体に分散して得られるセリア粒子分散液と、残余の研磨助剤（成分Ａ）を第２水系媒体に溶解して得られる研磨助剤水溶液、或いは、セリア粒子（成分Ｂ）を第１水系媒体に分散して得られるセリア粒子分散液と、研磨助剤（成分Ａ）を第２水系媒体に溶解して得られる研磨助剤水溶液、とから構成される。
セリア粒子分散液と研磨助剤水溶液の混合は、被研磨基板の表面への供給前に行われてもよいし、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。
なお、上記において説明した各成分の含有量は、使用時における含有量であるが、本実施形態の研磨液組成物は、その安定性が損なわれない範囲で濃縮された状態で保存および供給されてもよい。この場合、製造・輸送コストを更に低くできる点で好ましい。濃縮液は、必要に応じて前述の水系媒体で適宜希釈して使用すればよい。
［半導体基板の製造方法］
本発明の研磨液組成物は、素子分離構造を形成する工程で行われる研磨に好適に使用できる。具体的には、本発明の半導体基板の製造方法の一例では、まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒して二酸化シリコン層を含むシリコン基板を形成する。次いで、シリコン基板の二酸化シリコン層側、例えば二酸化シリコン層上に、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）膜を、例えばＣＶＤ法（化学気相成長法）にて形成する。次に、このようにして得られた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窒化珪素膜とを含む基板、例えば、シリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とを含む基板、又はシリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とからなる基板に、フォトリソグラフィー技術を用いて窒化珪素膜を貫通し溝底がシリコン基板内に達した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法又はスピンコート法により、トレンチ埋め込み用の酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を形成し、前記トレンチに酸化珪素が埋め込まれ、トレンチ及び窒化珪素膜が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、窒化珪素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。
本発明の研磨液組成物は、素子分離構造を形成する工程で行われる研磨に好適に使用できる。具体的には、本発明の半導体基板の製造方法の一例では、まず、シリコン基板を酸化炉内で酸素に晒して二酸化シリコン層を含むシリコン基板を形成する。次いで、シリコン基板の二酸化シリコン層側、例えば二酸化シリコン層上に、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）膜を、例えばＣＶＤ法（化学気相成長法）にて形成する。次に、このようにして得られた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窒化珪素膜とを含む基板、例えば、シリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とを含む基板、又はシリコン基板とシリコン基板の一方の主面上に配置された窒化珪素膜とからなる基板に、フォトリソグラフィー技術を用いて窒化珪素膜を貫通し溝底がシリコン基板内に達した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法又はスピンコート法により、トレンチ埋め込み用の酸化珪素（ＳｉＯ2）膜を形成し、前記トレンチに酸化珪素が埋め込まれ、トレンチ及び窒化珪素膜が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、窒化珪素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、少なくとも窒化珪素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窒化珪素膜の表面とが面一になるまで酸化珪素膜を研磨する。本発明の研磨液組成物は、このＣＭＰ法による研磨を行う際に用いられる。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、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。尚、本発明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窒化珪素膜の間に他の絶縁膜が形成されていてもよい。
研磨パッドの周速は、研磨液組成物が１液型、２液型のいずれであっても、０．４７〜３．１４ｍ／ｓｅｃが好ましく、０．７１〜２．３６ｍ／ｓｅｃがより好ましく、０．９４〜１．５７ｍ／ｓｅｃが更に好ましい。被研磨基板の周速は、０．１６〜１.１１ｍ／ｓｅｃが好ましく、０．２５〜０．８３ｍ／ｓｅｃがより好ましく、０．３３〜０．５５ｍ／ｓｅｃが更に好ましい。
研磨パッドを備えた研磨装置に設定される研磨荷重は、研磨液組成物が１液型、２液型のいずれであっても、研磨工程中での泡立ちの抑制の観点及び荷重が大きすぎることに起因して生じる平坦化への悪影響及び傷の発生を抑制する観点から、７００ｇ重／ｃｍ2以下が好ましく、６００ｇ重／ｃｍ2以下がより好ましく、５００ｇ重／ｃｍ2以下が更に好ましく、４５０ｇ重／ｃｍ2以下がより更に好ましい。また、設定研磨荷重は、研磨選択性向上及び研磨時間の短縮化の観点から、１００ｇ重／ｃｍ2以上が好ましく、２００ｇ重／ｃｍ2以上がより好ましく、２８０ｇ重／ｃｍ2以上が更に好ましく、３６０ｇ重／ｃｍ2以上がより更に好ましい。
本発明の研磨液組成物の供給速度は、生産性の観点から、０．６ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以上が好ましく、１．２ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以上がより好ましく、２．０ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以上が更に好ましく、２．５ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以上がより更に好ましい。また、研磨液組成物の供給速度は、コスト低減の観点から、６．５ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以下が好ましく、５．５ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以下がより好ましく、５．０ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以下が更に好ましく、４．５ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）以下がより更に好ましい。
本発明の半導体基板の製造方法において、研磨時間は、研磨選択性向上の観点から、０．５分以上が好ましく、０．７５分以上がより好ましく、１分以上が更に好ましく、また、生産性向上の観点から、５分以下が好ましく、３分以下がより好ましい。
本発明の半導体基板の製造方法において、窒化珪素膜の研磨速度は、研磨選択性向上及び研磨時間の短縮化の観点から、８ｎｍ/ｍｉｎ以下が好ましく、５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより好ましく、２ｎｍ/ｍｉｎ以下が更に好ましく、１．５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより更に好ましい。
本発明の半導体基板の製造方法において、研磨速度比（酸化珪素膜の研磨速度／窒化珪素膜の研磨速度）は、研磨時間の短縮化の観点から、２０以上が好ましく、３０以上がより好ましく、４０以上が更に好ましく、５０以上がより更に好ましく、１００以上がより更に好ましい。
本発明は、更に下記＜１＞〜＜１６＞を開示する。
＜１＞
セリア粒子と、
Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、
水系媒体と、を含み、
前記研磨助剤の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、
酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素の研磨速度の比（酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素の研磨速度）が２０以上である、半導体基板用研磨液組成物。
ただし、Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属であり、Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満たされる。
＜２＞
前記研磨助剤のノニオン部位のＨＬＢは、好ましくは８〜１４であって、８．２以上がより好ましく、８．４以上が更に好ましく、８．５以上がより更に好ましく、１３．８以下がより好ましく、１３．６以下がより更に好ましい、前記＜１＞に記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜３＞
前記直鎖状飽和アルキル基の炭素数は、好ましくは８〜１４であって、９以上がより好ましく、１０以上が更に好ましく、１３以下がより好ましい、前記＜１＞または＜２＞に記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜４＞
前記アルカリ金属は、Ｋ又はＮａである、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜５＞
前記エチレンオキシ基の平均付加モル数ｍ、ｎは、各々、２以上が好ましく、３以上がより好ましく、１０以下が好ましく、８以下がより好ましい、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜６＞
前記研磨助剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムのうちの少なくとも１種の研磨助剤が好まし、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜７＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれる前記研磨助剤の含有量は、前記研磨助剤と前記セリア粒子と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２５質量％以上が好ましく、０．４質量％以上がより好ましく、０．６質量％以上が更に好ましく、１．１質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．９質量％以下が更に好ましい、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜８＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれるに含まれる前記研磨助剤の含有量は、セリア粒子１質量部に対して、０．０５質量部以上が好ましく、０．１質量部以上がより好ましく、０．２５質量部以上が更に好ましく、０．４質量部以上がより更に好ましく、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、２質量部以下が更に好ましく、１．２質量部以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜９＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれるに前記セリア粒子の含有量は、前記研磨助剤と前記セリア粒子と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましく、０．３質量％以上がより更に好ましく、０．５質量％以上がより更に好ましく、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、２．５質量％以下が更に好ましく、２質量％以下がより更に好ましく、１．５質量％以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１０＞
前記セリア粒子の平均一次粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が更に好ましく、５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましい、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１１＞
研磨荷重が２００〜６００ｇ重/ｃｍ2の範囲において、窒化珪素膜の研磨速度が８ｎｍ/ｍｉｎ以下である、前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１２＞
前記半導体基板用研磨液組成物における前記水系媒体の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、好ましくは８０質量％以上９９．７５質量％以下であって、８５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上がより更に好ましく、９９．５質量％以下がより好ましく、９９質量％以下が更に好ましく、９８．５質量％以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１３＞
前記半導体基板用研磨液組成物のｐＨが、好ましくは３〜９であって、４以上がより好ましく、５以上が更に好ましく、５．５以上がより更に好ましく、８．５以下がより好ましく、７．５以下が更に好ましく、６．５以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１４＞
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窒化珪素膜とを含む基板にトレンチを形成した後、トレンチ埋め込み用の酸化珪素膜を前記基板上に形成し、次いで、前記酸化珪素膜と研磨パッドとの接触部位に前記＜１＞から＜１３＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物を供給しつつ、前記基板及び前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、少なくとも前記窒化珪素膜上の前記酸化珪素膜が除去されるまで前記酸化珪素膜を研磨した後、前記窒化珪素膜をシリコン基板上から除去することにより、シャロートレンチ素子分離構造を形成する工程を含み、
前記研磨パッドを介して前記酸化珪素膜に加わる研磨荷重が、１００〜７００ｇ重／ｃｍ2である、半導体基板の製造方法。
＜１５＞
前記研磨荷重は、６００ｇ重／ｃｍ2以下がより好ましく、５００ｇ重／ｃｍ2以下が更に好ましく、４５０ｇ重／ｃｍ2以下がより更に好ましく、２００ｇ重／ｃｍ2以上がより好ましく、２８０ｇ重／ｃｍ2以上が更に好ましく、３６０ｇ重／ｃｍ2以上がより更に好ましい、前記＜１４＞に記載の半導体基板の製造方法。
＜１６＞
前記窒化珪素膜の研磨速度は、好ましくは８ｎｍ/ｍｉｎ以下であって、５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより好ましく、２ｎｍ/ｍｉｎ以下が更に好ましく、１．５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより更に好ましい、前記＜１４＞または＜１５＞に記載の半導体基板の製造方法。
セリア粒子と、
Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、
水系媒体と、を含み、
前記研磨助剤の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、
酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素の研磨速度の比（酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素の研磨速度）が２０以上である、半導体基板用研磨液組成物。
ただし、Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属であり、Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満たされる。
＜２＞
前記研磨助剤のノニオン部位のＨＬＢは、好ましくは８〜１４であって、８．２以上がより好ましく、８．４以上が更に好ましく、８．５以上がより更に好ましく、１３．８以下がより好ましく、１３．６以下がより更に好ましい、前記＜１＞に記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜３＞
前記直鎖状飽和アルキル基の炭素数は、好ましくは８〜１４であって、９以上がより好ましく、１０以上が更に好ましく、１３以下がより好ましい、前記＜１＞または＜２＞に記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜４＞
前記アルカリ金属は、Ｋ又はＮａである、前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜５＞
前記エチレンオキシ基の平均付加モル数ｍ、ｎは、各々、２以上が好ましく、３以上がより好ましく、１０以下が好ましく、８以下がより好ましい、前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜６＞
前記研磨助剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸ナトリム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム及びポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸ナトリウムのうちの少なくとも１種の研磨助剤が好まし、前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜７＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれる前記研磨助剤の含有量は、前記研磨助剤と前記セリア粒子と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２５質量％以上が好ましく、０．４質量％以上がより好ましく、０．６質量％以上が更に好ましく、１．１質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．９質量％以下が更に好ましい、前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜８＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれるに含まれる前記研磨助剤の含有量は、セリア粒子１質量部に対して、０．０５質量部以上が好ましく、０．１質量部以上がより好ましく、０．２５質量部以上が更に好ましく、０．４質量部以上がより更に好ましく、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、２質量部以下が更に好ましく、１．２質量部以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜９＞
前記半導体基板用研磨液組成物に含まれるに前記セリア粒子の含有量は、前記研磨助剤と前記セリア粒子と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましく、０．３質量％以上がより更に好ましく、０．５質量％以上がより更に好ましく、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、２．５質量％以下が更に好ましく、２質量％以下がより更に好ましく、１．５質量％以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１０＞
前記セリア粒子の平均一次粒子径は、１０ｎｍ以上が好ましく、５０ｎｍ以上がより好ましく、１００ｎｍ以上が更に好ましく、５００ｎｍ以下が好ましく、４００ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましい、前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１１＞
研磨荷重が２００〜６００ｇ重/ｃｍ2の範囲において、窒化珪素膜の研磨速度が８ｎｍ/ｍｉｎ以下である、前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１２＞
前記半導体基板用研磨液組成物における前記水系媒体の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、好ましくは８０質量％以上９９．７５質量％以下であって、８５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上がより更に好ましく、９９．５質量％以下がより好ましく、９９質量％以下が更に好ましく、９８．５質量％以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１３＞
前記半導体基板用研磨液組成物のｐＨが、好ましくは３〜９であって、４以上がより好ましく、５以上が更に好ましく、５．５以上がより更に好ましく、８．５以下がより好ましく、７．５以下が更に好ましく、６．５以下がより更に好ましい、前記＜１＞から＜１２＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物。
＜１４＞
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窒化珪素膜とを含む基板にトレンチを形成した後、トレンチ埋め込み用の酸化珪素膜を前記基板上に形成し、次いで、前記酸化珪素膜と研磨パッドとの接触部位に前記＜１＞から＜１３＞のいずれかに記載の半導体基板用研磨液組成物を供給しつつ、前記基板及び前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、少なくとも前記窒化珪素膜上の前記酸化珪素膜が除去されるまで前記酸化珪素膜を研磨した後、前記窒化珪素膜をシリコン基板上から除去することにより、シャロートレンチ素子分離構造を形成する工程を含み、
前記研磨パッドを介して前記酸化珪素膜に加わる研磨荷重が、１００〜７００ｇ重／ｃｍ2である、半導体基板の製造方法。
＜１５＞
前記研磨荷重は、６００ｇ重／ｃｍ2以下がより好ましく、５００ｇ重／ｃｍ2以下が更に好ましく、４５０ｇ重／ｃｍ2以下がより更に好ましく、２００ｇ重／ｃｍ2以上がより好ましく、２８０ｇ重／ｃｍ2以上が更に好ましく、３６０ｇ重／ｃｍ2以上がより更に好ましい、前記＜１４＞に記載の半導体基板の製造方法。
＜１６＞
前記窒化珪素膜の研磨速度は、好ましくは８ｎｍ/ｍｉｎ以下であって、５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより好ましく、２ｎｍ/ｍｉｎ以下が更に好ましく、１．５ｎｍ/ｍｉｎ以下がより更に好ましい、前記＜１４＞または＜１５＞に記載の半導体基板の製造方法。
１．研磨液組成物（実施例１〜８、比較例１〜６）の調製
〔研磨液組成物の調製例１：実施例１〕
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム（研磨助剤、「エレクトロストリッパーＦ」花王（株）製、ＥＯ平均３モル付加物、有効分：７０％）１０．７１質量部にイオン交換水９６４．２９質量部を加え、これらを攪拌し混合することにより、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウムをイオン交換水に溶解させた。その後、攪拌状態のまま、セリア粒子の水分散液（固形分：４０重量％、セリア粒子の平均粒子径：１４０ｎｍ、セリア粒子の平均結晶子径：２０ｎｍ）２５質量部を加え、１Ｎ塩酸水溶液によりｐＨ６．０に調整して研磨液組成物を得た。実施例１の研磨液組成物における各成分の含有量は表１に示した。
〔研磨液組成物の調製例１：実施例１〕
ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウム（研磨助剤、「エレクトロストリッパーＦ」花王（株）製、ＥＯ平均３モル付加物、有効分：７０％）１０．７１質量部にイオン交換水９６４．２９質量部を加え、これらを攪拌し混合することにより、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸カリウムをイオン交換水に溶解させた。その後、攪拌状態のまま、セリア粒子の水分散液（固形分：４０重量％、セリア粒子の平均粒子径：１４０ｎｍ、セリア粒子の平均結晶子径：２０ｎｍ）２５質量部を加え、１Ｎ塩酸水溶液によりｐＨ６．０に調整して研磨液組成物を得た。実施例１の研磨液組成物における各成分の含有量は表１に示した。
〔研磨液組成物の調製例２：実施例２〜７，比較例１〜６〕
表１に記載した研磨助剤を用い、表１に記載した研磨液組成物の組成及びｐＨとなるように、各成分の量を調整した他は、前記研磨液組成物の調製例１と同様の方法で、実施例２〜７及び比較例１〜６の研磨液組成物を得た。ｐＨ調整剤としては、ｐＨを低く調整する場合は１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を用い、ｐＨを高く調整する場合は１質量％アンモニア水を用いた。
表１に記載した研磨助剤を用い、表１に記載した研磨液組成物の組成及びｐＨとなるように、各成分の量を調整した他は、前記研磨液組成物の調製例１と同様の方法で、実施例２〜７及び比較例１〜６の研磨液組成物を得た。ｐＨ調整剤としては、ｐＨを低く調整する場合は１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を用い、ｐＨを高く調整する場合は１質量％アンモニア水を用いた。
尚、用いた研磨助剤の詳細は下記のとおりである。
・ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸Ｎａ（ＥＯ平均６モル付加物）：花王社製
・ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１-Ｃ１３）エーテルリン酸Ｎａ：ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１）エーテルリン酸Ｎａと、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１２）エーテルリン酸Ｎａと、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１-Ｃ１３）エーテルリン酸Ｎａの混合物：花王社製
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸Ｎａ（ＥＯ平均４．５モル付加物）：「アキポＲＭＬ−４５ＮＶ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸Ｎａ（ＥＯ平均１０モル付加物）：「アキポＲＭＬ−１００ＮＶ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸Na：「エマール２０Ｃ」（花王社製）
・ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物：「デモールＮ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルリン酸Ｎａ（花王社製）
・ポリアクリル酸ＮＨ4：分子量２８０００（ＰＥＧ換算、カタログ値）、「ポイズ５３２Ａ」、花王社製、固形分４０％
・ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１-Ｃ１３）エーテルリン酸Ｎａ：ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１）エーテルリン酸Ｎａと、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１２）エーテルリン酸Ｎａと、ポリオキシエチレンアルキル（Ｃ１１-Ｃ１３）エーテルリン酸Ｎａの混合物：花王社製
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸Ｎａ（ＥＯ平均４．５モル付加物）：「アキポＲＭＬ−４５ＮＶ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸Ｎａ（ＥＯ平均１０モル付加物）：「アキポＲＭＬ−１００ＮＶ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸Na：「エマール２０Ｃ」（花王社製）
・ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物：「デモールＮ」（花王社製）
・ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルリン酸Ｎａ（花王社製）
・ポリアクリル酸ＮＨ4：分子量２８０００（ＰＥＧ換算、カタログ値）、「ポイズ５３２Ａ」、花王社製、固形分４０％
研磨液組成物のｐＨ、セリア粒子の平均一次粒子径、セリア粒子の平均結晶子径は以下の方法により得た。
（ａ）研磨液組成物のｐＨ測定
研磨液組成物の２５℃におけるｐＨは、ｐＨメータ「ＨＭ−３０Ｇ」（東亜電波工業社製）を用いて測定でき、電極を研磨液組成物に浸漬した後１分後の数値である。
研磨液組成物の２５℃におけるｐＨは、ｐＨメータ「ＨＭ−３０Ｇ」（東亜電波工業社製）を用いて測定でき、電極を研磨液組成物に浸漬した後１分後の数値である。
（ｂ）セリア粒子の平均一次粒子径
セリア粒子の平均一次粒子径（ｎｍ）は、ＢＥＴ（窒素吸着）法によって算出される比表面積Ｓ(ｍ2／ｇ)を用いて下記式で算出される粒径（真球換算）を意味し、下記式によ
り算出される。下記式中、比表面積Ｓは、セリア粒子のスラリー１０ｇを１１０℃で減圧乾燥して水分を除去したものをメノウ乳鉢で解砕し、得られた粉末を流動式比表面積自動測定装置「フローソーブ２３００」（島津製作所製）を用いて測定することにより求めた。
平均一次粒子径(ｎｍ)＝８２０／Ｓ
セリア粒子の平均一次粒子径（ｎｍ）は、ＢＥＴ（窒素吸着）法によって算出される比表面積Ｓ(ｍ2／ｇ)を用いて下記式で算出される粒径（真球換算）を意味し、下記式によ
り算出される。下記式中、比表面積Ｓは、セリア粒子のスラリー１０ｇを１１０℃で減圧乾燥して水分を除去したものをメノウ乳鉢で解砕し、得られた粉末を流動式比表面積自動測定装置「フローソーブ２３００」（島津製作所製）を用いて測定することにより求めた。
平均一次粒子径(ｎｍ)＝８２０／Ｓ
（ｃ）セリア粒子の平均結晶子径
平均結晶子径は、粉末Ｘ線回折によって求めた。即ち、ＣｅＯ2のスラリーを１２０℃の乾燥機にて乾燥した後、乳鉢で粉砕してＣｅＯ2粉末を得た。この粉末についてＸ線回折装置（リガク製、ＲＩＮＴ２５００、ＣｕＫα線、λ＝１．５４１８Å）を用いて測定角度１０°〜７０°で測定し、２８°〜３０°付近に観測されるＣｅＯ2の主ピーク（１,１,１）面のピーク値を用い、シェラー式（下記式）に従って平均結晶子径を算出した。
平均結晶子径は、粉末Ｘ線回折によって求めた。即ち、ＣｅＯ2のスラリーを１２０℃の乾燥機にて乾燥した後、乳鉢で粉砕してＣｅＯ2粉末を得た。この粉末についてＸ線回折装置（リガク製、ＲＩＮＴ２５００、ＣｕＫα線、λ＝１．５４１８Å）を用いて測定角度１０°〜７０°で測定し、２８°〜３０°付近に観測されるＣｅＯ2の主ピーク（１,１,１）面のピーク値を用い、シェラー式（下記式）に従って平均結晶子径を算出した。
平均結晶子径＝Ｃ×λ／β／ｃｏｓθ
λ：ＣｕＫα線の波長（１．５４１８Å）
β：半値幅（°）
θ：回折角度（°）
Ｃ：定数＝０．９
λ：ＣｕＫα線の波長（１．５４１８Å）
β：半値幅（°）
θ：回折角度（°）
Ｃ：定数＝０．９
２．研磨液組成物（実施例１〜８、比較例１〜６）の評価
［試験片の作成］
シリコンウェハー（直径２００ｍｍ）の片面に、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で厚さ２０００ｎｍの酸化珪素膜（酸化珪素膜）を形成したものから、４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形片を切り出し、酸化珪素膜試験片を得た。同様に、シリコンウェハー（直径２００ｍｍ）の片面に、ＣＶＤ法で厚さ３００ｎｍの窒化珪素膜（窒化珪素膜）を形成したものから、４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形片を切り出し、窒化珪素膜試験片を得た。
［試験片の作成］
シリコンウェハー（直径２００ｍｍ）の片面に、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で厚さ２０００ｎｍの酸化珪素膜（酸化珪素膜）を形成したものから、４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形片を切り出し、酸化珪素膜試験片を得た。同様に、シリコンウェハー（直径２００ｍｍ）の片面に、ＣＶＤ法で厚さ３００ｎｍの窒化珪素膜（窒化珪素膜）を形成したものから、４０ｍｍ×４０ｍｍの正方形片を切り出し、窒化珪素膜試験片を得た。
［酸化珪素膜の研磨速度の測定］
研磨装置として、定盤径３００ｍｍの「ＭＡ−３００」（ムサシノ電子社製）を用いた。また、研磨パッドとして、硬質ウレタンパッド「ＩＣ−１０００／Ｓｕｂ４００」（ニッタ・ハース社製）を用いた。前記研磨装置の定盤に、前記研磨パッドを貼り付けた。前記試験片をホルダーにセットし、試験片の酸化珪素膜を形成した面が下になるように（酸化珪素膜が研磨パッドに面するように）試験片がセットされたホルダーを研磨パッドに載せた。更に、試験片にかかる荷重が２００〜６００ｇ重／ｃｍ2となるように、錘をホルダーに載せた。研磨パッドを貼り付けた定盤の中心に、研磨液組成物を３．１３ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）（５０ｍＬ／ｍｉｎ）の速度で滴下しながら、定盤及びホルダーそれぞれを同じ回転方向に定盤１．４１ｍ／ｓｅｃ（９０ｒ／ｍｉｎ）、ホルダー０．５ｍ／ｓｅｃ（９０ｒ／ｍｉｎ）で２分間回転させて、酸化珪素膜の研磨を行った。酸化珪素膜の研磨速度は、下記のとおり研磨前後の膜厚差を研磨時間で除して求めた。
研磨装置として、定盤径３００ｍｍの「ＭＡ−３００」（ムサシノ電子社製）を用いた。また、研磨パッドとして、硬質ウレタンパッド「ＩＣ−１０００／Ｓｕｂ４００」（ニッタ・ハース社製）を用いた。前記研磨装置の定盤に、前記研磨パッドを貼り付けた。前記試験片をホルダーにセットし、試験片の酸化珪素膜を形成した面が下になるように（酸化珪素膜が研磨パッドに面するように）試験片がセットされたホルダーを研磨パッドに載せた。更に、試験片にかかる荷重が２００〜６００ｇ重／ｃｍ2となるように、錘をホルダーに載せた。研磨パッドを貼り付けた定盤の中心に、研磨液組成物を３．１３ｍＬ／（ｍｉｎ・ｃｍ2）（５０ｍＬ／ｍｉｎ）の速度で滴下しながら、定盤及びホルダーそれぞれを同じ回転方向に定盤１．４１ｍ／ｓｅｃ（９０ｒ／ｍｉｎ）、ホルダー０．５ｍ／ｓｅｃ（９０ｒ／ｍｉｎ）で２分間回転させて、酸化珪素膜の研磨を行った。酸化珪素膜の研磨速度は、下記のとおり研磨前後の膜厚差を研磨時間で除して求めた。
研磨前及び研磨後において、光干渉式膜厚測定装置「ラムダエースＶＭ−１０００」（大日本スクリーン社製）を用いて、酸化珪素膜の膜厚を測定した。酸化珪素膜の研磨速度は下記式により算出した。結果を下記表１及び表２に示した。
酸化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）
＝［研磨前の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）−研磨後の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）］／研磨時間（ｍｉｎ）
酸化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）
＝［研磨前の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）−研磨後の酸化珪素膜厚さ（ｎｍ）］／研磨時間（ｍｉｎ）
［窒化珪素膜の研磨速度の測定］
試験片として酸化珪素膜試験片の代わりに窒化珪素膜試験片を用いること以外は、前記［酸化珪素膜の研磨速度の測定］と同様に、窒化珪素膜の研磨、膜厚の測定及び研磨速度の算出を行った。窒化珪素膜の研磨速度を下記表１及び表２に示した。
試験片として酸化珪素膜試験片の代わりに窒化珪素膜試験片を用いること以外は、前記［酸化珪素膜の研磨速度の測定］と同様に、窒化珪素膜の研磨、膜厚の測定及び研磨速度の算出を行った。窒化珪素膜の研磨速度を下記表１及び表２に示した。
［研磨速度比］
窒化珪素膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度の比を研磨速度比とし、下記式により算出し、結果を下記表１及び表２に示した。研磨速度比の値が大きいほど、研磨選択性が高いことを意味する。
研磨速度比＝酸化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）／窒化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）
窒化珪素膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度の比を研磨速度比とし、下記式により算出し、結果を下記表１及び表２に示した。研磨速度比の値が大きいほど、研磨選択性が高いことを意味する。
研磨速度比＝酸化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）／窒化珪素膜の研磨速度（ｎｍ／ｍｉｎ）
[泡立ちの評価]
研磨最中の定盤上に発生する泡立ちについて、目視にて５段階にて評価した。尚、研磨装置内での泡立ちは、目視評価１〜３で操業可能な状態であった。
目視評価１：全く泡立ちなし（操業良好）
目視評価２：細かい泡が少量発生（操業良好）
目視評価３：細かい泡が比較的多く発生（操業可能）
目視評価４：細かい泡が多く、更に大きな泡が発生（操業悪化）
目視評価５：大きな泡が多量に発生（操業不可）
研磨最中の定盤上に発生する泡立ちについて、目視にて５段階にて評価した。尚、研磨装置内での泡立ちは、目視評価１〜３で操業可能な状態であった。
目視評価１：全く泡立ちなし（操業良好）
目視評価２：細かい泡が少量発生（操業良好）
目視評価３：細かい泡が比較的多く発生（操業可能）
目視評価４：細かい泡が多く、更に大きな泡が発生（操業悪化）
目視評価５：大きな泡が多量に発生（操業不可）
前記表１及び表２に示すとおり、研磨助剤（成分Ａ）を含む実施例１〜８の研磨液組成物を用いた場合、研磨助剤（成分Ａ）を含まない比較例１〜５の研磨液組成物を用いた場合よりも、窒化珪素膜の研磨速度が十分に抑制されており、研磨荷重が同じ場合、研磨選択性が高い。特に、質量比（研磨助剤/セリア粒子）が０．５〜１．０の範囲内の値である、実施例１〜５、７、８の研磨液組成物を用いた場合、窒化珪素膜の研磨が著しく抑制され、研磨選択性が高い。
また、研磨荷重が２００〜６００ｇ重／ｃｍ2の範囲内おいて、比較例１〜５の研磨液組成物を用いた場合、研磨荷重が大きくなるにつれて、窒化珪素膜の研磨速度も大きくなる傾向が顕著にみられるが、実施例１〜８の研磨液組成物を用いた場合、窒化珪素膜の研磨速度はほぼ一定である。したがって、実施例１〜８の研磨液組成物を用いた場合、研磨荷重を大きくすると、酸化珪素膜の研磨速度は大きくなるので、研磨選択性は更に高くなる。また、実施例１〜８の研磨液組成物を用いた場合、研磨荷重を大きくしても、窒化珪素膜の研磨が十分に抑制されるので、シリコン基板に対する研磨傷（スクラッチ）の発生を効果的に抑制でき、ひいては、シャロートレンチ素子分離構造を有する半導体基板の生産性の向上が期待できる。
また、研磨助剤（成分Ａ）の含有量が１．２質量％を超える比較例６の研磨液組成物を用いた場合、研磨最中の定盤上に大きな泡が多量に発生したが、実施例１〜８の研磨液組成物を用いた場合、泡の発生は、操業可能なレベルの泡の発生にとどまっていた。
本発明の研磨液組成物は、研磨選択性が優れているので、窒化珪素膜の過剰研磨によるシリコン基板の研磨傷発生の抑制が期待できる。
Claims (8)
- セリア粒子と、
Ｒ−Ｏ−（ＥＯ）m−ＣＨ2ＣＯＯＭで表される界面活性剤及びＲ−Ｏ−（ＥＯ）n−ＰＯ3Ｍ2で表される界面活性剤のうちの少なくとも１種の研磨助剤と、
水系媒体と、を含み、
前記研磨助剤の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、０．２０質量％以上１．２質量％以下であり、
酸化珪素膜の研磨速度と窒化珪素の研磨速度の比（酸化珪素膜の研磨速度/窒化珪素の研磨速度）が２０以上である、半導体基板用研磨液組成物。
ただし、Ｍは、Ｈ、ＮＨ4、又はアルカリ金属であり、Ｒは直鎖状飽和アルキル基、ＥＯはエチレンオキシ基、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、１≦ｍ≦１２、１≦ｎ≦１２の関係式が満たされる。 - 前記研磨助剤のノニオン部位のＨＬＢが８〜１４である請求項１に記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 前記直鎖状飽和アルキル基の炭素数が８〜１４である、請求項１又は２に記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 研磨荷重が１００〜７００ｇ重/ｃｍ2の範囲において、窒化珪素膜の研磨速度が８ｎｍ/ｍｉｎ以下である請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 前記半導体基板用研磨液組成物における前記水系媒体の含有量は、前記セリア粒子と前記研磨助剤と前記水系媒体の質量の合計を１００質量％とすると、８０質量％以上９９．７５質量％以下である、請求項１から４のいずれかの項に記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 前記半導体基板用研磨液組成物のｐＨが３〜９である、請求項１から５のいずれかの項に記載の半導体基板用研磨液組成物。
- 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窒化珪素膜とを含む基板にトレンチを形成した後、トレンチ埋め込み用の酸化珪素膜を前記基板上に形成し、次いで、前記酸化珪素膜と研磨パッドとの接触部位に請求項１〜６のいずれかの項に記載の半導体基板用研磨液組成物を供給しつつ、前記基板及び前記研磨パッドを相対的に移動させることにより、少なくとも前記窒化珪素膜上の前記酸化珪素膜が除去されるまで前記酸化珪素膜を研磨した後、前記窒化珪素膜をシリコン基板上から除去することにより、シャロートレンチ素子分離構造を形成する工程を含み、
前記研磨パッドを介して前記酸化珪素膜に加わる研磨荷重が、１００〜７００ｇ重／ｃｍ2である、半導体基板の製造方法。 - 前記窒化珪素膜の研磨速度が８ｎｍ/ｍｉｎ以下である請求項７に記載の半導体基板の製造方法。
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- 2012-12-28 JP JP2012288775A patent/JP2014130957A/ja active Pending
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