JP4063490B2

JP4063490B2 - Polishing liquid composition

Info

Publication number: JP4063490B2
Application number: JP2000309134A
Authority: JP
Inventors: 宏之吉田; 敏也萩原; 良一橋本; 康洋米田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2020-10-10
Also published as: JP2002114967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁膜とストッパー膜の研磨速度選択比向上剤に関する。更に、該研磨速度選択比向上剤を含有する研磨液組成物、前記研磨液組成物を用いる被研磨基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、素子分離領域はLOCOS (Local Oxidation of Silicon)法と呼ばれる技術によって形成されていた。しかし、LOCOS 法では有効である素子分離領域を狭めてしまうために、近年の半導体の高集積化に対応していない。そこで、最近はSTI (Shallow Trench Isolation)法と呼ばれるシリコン基板上に窒化珪素膜のようなストッパー膜を付着させ、溝内（トレンチ部ともいう）に酸化珪素膜のような絶縁膜を埋め込み、溝の外部の余分な絶縁膜を化学的機械研磨(CMP) を用いて平担化して、ストッパー膜を露出させ、その後ストッパー膜をエッチング除去する方法を採用している。このSTI 法では、被研磨基板上の絶縁膜を研磨する時に発生するディッシングやシニングを防ぎ、平坦化を達成するために、ストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度を向上させることが望ましい。
【０００３】
現在、STI-CMP 用研磨液として使用されているセリア系研磨液は、絶縁膜の高研磨速度を発現させ、かつストッパー膜の研磨速度を選択的に抑制し、効率のよい平担化を達成している。しかし、シリカ系研磨液と比較して、高コストであり、砥粒が分散しにくいという問題がある。一方、シリカとｐＨ調整剤とからなる市販のシリカ系研磨液は、ストッパー膜に対する絶縁膜の研磨速度選択比が低く、トレンチ部が密集した部分の研磨が疎な部分に比べ進行してしまい、シニングが発生するという問題がある。また、シニングを防ぐためにストッパー膜を厚くすると、CMP 後のストッパー膜の除去によりトレンチ部の絶縁膜が多量に残存し、シリコン基板表面と絶縁膜表面との間に大きな段差が残るという問題が発生する。
【０００４】
特開平11-330025 号公報にはトリエタノールアミンにより、特開平10-270401 号公報には水酸化テトラメチルアンモニウム塩／過酸化水素の添加によって研磨速度選択比を向上させることが報告されている。しかし、その効果は安定性を含め十分ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、絶縁膜とストッパー膜の研磨速度選択比を安定にかつ低コストで向上させることが目的であり、それを達成する研磨速度選択比向上剤を提供する。更に、該研磨速度選択比向上剤を含有する研磨液組成物、前記研磨液組成物を用いる被研磨基板の製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨は、
〔１〕アミノ酸、多価水酸基含有化合物及びアルキレンオキシド付加物からなる群より選ばれる１種以上の化合物からなる、ストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の比を向上させる研磨速度選択比向上剤、
〔２〕前記〔１〕記載の研磨速度選択比向上剤を含有してなる研磨液組成物、並びに
〔３〕前記〔２〕記載の研磨液組成物を用いる被研磨基板の製造方法
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、研磨速度選択比向上とは、ストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の比（以下、選択比ともいう）を向上させることを意味する（以下、選択比向上ともいう）。従って、本発明の研磨速度選択比向上剤（以下、選択比向上剤と略す) とは、研磨液組成物に含有させることで、STI 法におけるストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の比を向上させる作用、具体的には、絶縁膜の研磨速度を著しく低下させずにストッパー膜の研磨速度を低減させる作用を有する剤をいう。なお、選択比向上剤が向上させる研磨速度の比〔（絶縁膜の研磨速度）／（ストッパー膜の研磨速度）〕としては、研磨終点を検出する容易さの観点（所定の位置で研磨を容易に停止できる観点）、研磨後の被研磨基板の平坦化達成の観点から、選択比は市販シリカ系研磨液の選択比３〜４を超える比が好ましく、より好ましくは６以上、更に好ましくは８以上、特に好ましくは１０以上である。なお、各膜の研磨速度は、後述の実施例に記載の方法で測定したものをいう。
【０００８】
本発明の選択比向上剤は、アミノ酸、多価水酸基含有化合物及びアルキレンオキシド付加物からなる群より選ばれる１種以上の化合物からなるものである。
【０００９】
アミノ酸は、選択比向上の観点から炭素数２〜９のものが好ましく、より好ましくは炭素数２〜６、更に好ましくは炭素数２〜４のものである。その具体例としては、グリシン、アラニン、セリン、トレオニン、バリン、ロイシン、リシン、フェニルアラニン等が挙げられる。好ましくは選択比向上の観点から、グリシン、アラニン、セリン及びトレオニンである。
【００１０】
多価水酸基含有化合物は、選択比向上の観点から、水酸基を２〜10個有する化合物であり、好ましくは２〜８個、より好ましくは２〜６個有する化合物が好ましい。また、多価水酸基含有化合物の炭素数は、選択比向上の観点から、３〜12が好ましく、より好ましくは３〜８である。更に選択比向上の観点から、フェノール性の多価水酸基含有化合物が好ましい。多価水酸基含有化合物の具体例としては、グルコン酸、グルコース、フルクトース、グリセリン、ソルビトール等のアルドン酸、糖又は糖アルコール、アスコルビン酸、ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、フロログルシノール等のフェノール性多価水酸基含有化合物が挙げられる。好ましくは選択比向上の観点から、アスコルビン酸及びハイドロキノンであり、特に好ましくはアスコルビン酸である。
【００１１】
アルキレンオキシド付加物は、オキシアルキレン基を有する化合物である。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシドとプロピレンオキシドが挙げられる。また、アルキレンオキシド付加物中のアルキレンオキシド平均付加モル数は、選択比向上の観点から、２〜1000が好ましく、より好ましくは５〜500 であり、更に好ましくは10〜100 である。中でも、エチレンオキシド平均付加モル数は、選択比向上の観点から、１〜500 が好ましく、より好ましくは２〜300 、更に好ましくは５〜100 である。また、プロピレンオキシド平均付加モル数は、選択比向上及び水溶性の観点から、１〜500 が好ましく、より好ましくは２〜300 、更に好ましくは５〜100 である。アルキレンオキシド付加物の平均分子量は、選択比向上及び水溶性の観点から、100 〜５万が好ましく、より好ましくは250 〜４万、更に好ましくは500 〜２万である。
【００１２】
アルキレンオキシド付加物の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル類、ポリエチレングリコールの脂肪酸モノエステル類、ポリエチレングリコールの脂肪酸ジエステル類、プロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのランダム又はブロック共重合体、多価アルコールのアルキレンオキシド付加物、その脂肪酸エステル類、そのアルキルエーテル類、脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物、重合可能な不飽和基（例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等）を持つアルキレンオキシドユニットを有する単量体の共重合物等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのランダム又はブロック共重合体及び脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物が、選択比向上の観点から好ましい。より好ましくは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック共重合体及び脂肪族アミンのエチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック共重合体である。
【００１３】
本発明においては、かかる選択比向上剤を研磨液組成物に用いることで、STI 法による研磨において絶縁膜とストッパー膜の研磨速度選択比を安定にかつ低コストで向上させることができるという優れた効果が発現される。
従って、本発明は、前記選択比向上剤を用いる、絶縁膜とストッパー膜の研磨速度選択比の向上方法を提供するものである。
【００１４】
本発明の研磨液組成物は、前記選択比向上剤を含有したものである。該選択比向上剤の添加量は、絶縁膜の研磨速度を著しく低下させずに、ストッパー膜の研磨速度を選択的に抑制する観点及び研磨後の基板表面性状の観点から、研磨液組成物全量に対して0.01〜20重量％が好ましく、より好ましくは0.1 〜15重量％、更に好ましくは0.1 〜10重量％である。
【００１５】
また、本発明の研磨液組成物は、研磨材、ｐＨ調整剤、水等を含有していることが好ましい。本発明に用いられる研磨材は、研磨用に一般に使用されている研磨材を使用することができる。該研磨材の例としては、金属；金属又は半金属の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物；ダイヤモンド等が挙げられる。金属又は半金属元素は、周期律表（長周期型）の２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、６Ａ、７Ａ又は８族由来のものである。研磨材の具体例として、α−アルミナ粒子、炭化ケイ素粒子、ダイヤモンド粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化亜鉛粒子、酸化セリウム粒子、酸化ジルコニウム粒子、コロイダルシリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子等が挙げられ、中でも研磨材の分散性と研磨後の基板表面性状が良好になる観点からシリカが好ましく、より好ましくはコロイダルシリカ、ヒュームドシリカである。研磨材の平均粒径は、研磨速度向上の観点から、１〜1000ｎｍが好ましく、より好ましくは５〜500 ｎｍ、更に好ましくは10〜300 ｎｍである。研磨材の添加量は、研磨速度向上の観点から研磨液組成物全量に対して0.5 〜30重量％が好ましく、より好ましくは１〜25重量％、更に好ましくは３〜15重量％である。
【００１６】
ｐＨ調整剤としては、アンモニア、水酸化カリウム、アミン等のアルカリ源を適宜使用することができ、選択比向上の観点から好ましくはアンモニア（具体的には、アンモニア水）である。また、ｐＨ調整剤の含有量は、選択比向上の観点から、研磨液組成物全量に対して２５％アンモニア水として0.001 〜５重量％が好ましく、より好ましくは0.01〜３重量％、更に好ましくは0.1 〜１重量％である。
【００１７】
研磨液組成物のｐＨは、絶縁膜の高研磨速度を発現する観点から８〜13が好ましく、より好ましくは10〜13である。
【００１８】
研磨液組成物中の水の含有量は、選択比向上の観点から研磨液組成物全量に対して45〜99.489重量％が好ましく、より好ましくは55〜99重量％、更に好ましくは65〜95重量％である。
【００１９】
また、本発明の研磨液組成物には必要に応じて、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ベンザルコニウムクロライド、ベンゼトニウムクロライド等の殺菌剤、抗菌剤等の他の成分を配合することができる。
【００２０】
尚、前記研磨液組成物中の各成分の濃度は、研磨する際の好ましい濃度であるが、該組成物製造時の濃度であってもよい。なお、濃縮液として研磨液組成物は製造され、これを使用時に希釈して用いる場合もある。
【００２１】
以上のような構成を有する本発明の研磨液組成物を用いることで、STI 法による研磨において、ストッパー膜を除去した後のシリコン基板の表面のレベルと、トレンチ部上の絶縁膜表面のレベルとの間で段差の極めて少ない被研磨基板を安定にかつ低コストで得ることができるという優れた効果が発現される。
【００２２】
本発明の研磨液組成物は、例えば、シリコン基板に形成された溝内へ素子分離のための絶縁膜を埋め込んだ後、溝の外部に堆積した絶縁膜を除去してシリコン基板の表面を平担化するSTI 法に好適に使用される。
【００２３】
また、本発明の被研磨基板の製造方法は、本発明の研磨液組成物を用いるものである。ここで、本発明の選択比向上剤を含有した研磨液組成物を用いて研磨を行うことにより、絶縁膜とストッパー膜の研磨速度選択比を向上させ、優れた平坦化を行うことができる。また、この平坦化により、シニング等の欠陥を被研磨基板に生じさせずに窒化珪素膜等のストッパー膜の厚みを薄くすることができ、半導体の高集積化を達成することができる。
【００２４】
本発明で用いられる被研磨基板は、STI 法等の、シリコン基板に形成された溝内へ絶縁膜を埋め込む素子分離工程により得られる基板であり、研磨対象物である絶縁膜と研磨の進行を抑制するストッパー膜を含むものである。
【００２５】
本発明に使用される絶縁膜としては、酸化珪素膜が好ましく、その中でもプラズマTEOS膜、常圧CVD 膜、熱酸化膜等を使用することができる。一方、ストッパー膜としては、窒化珪素膜が好ましく、その中でも低圧CVD 膜、常圧CVD 膜等を使用することができる。なお、絶縁膜及びストッパー膜の厚み等の物性については、特に限定はない。
【００２６】
本発明の被研磨基板の製造方法においては、STI 法等の、シリコン基板に形成された溝内へ絶縁膜を埋め込む素子分離工程において、シリコン基板上に成膜した余分の絶縁膜を除去するために、選択比向上剤を含有する研磨液組成物を用いて研磨を行うことにより平坦化された被研磨基板を効率よく製造することができる。
【００２７】
【実施例】
以下の実施例中の「重量％」は研磨液組成物全量に対してである。尚、研磨装置は片面研磨機〔品番：MA-300、エンギス（株）製〕を使用した。また、研磨条件等は以下に記載した。
【００２８】
▲１▼研磨条件
本実施例において、被研磨基板として、プラズマTEOSで酸化珪素膜（酸化膜）を表面上に10000 Åの厚さに蒸着したシリコン基板（縦2cm ×横2cm ）、及び低圧CVD で窒化珪素膜（窒化膜）を表面上に3000Å蒸着したシリコン基板（縦2cm ×横2cm ）を使用した。
【００２９】
研磨パッドはIC1400(P) 〔外径30cmφ、ロデール・ニッタ（株）製〕を使用した。また、研磨荷重は2.5 ×10³Pa、研磨液流量は50mL/minである。定盤回転数は80rpm 、研磨ワークの回転数は60rpm であり、定盤とワークは同一方向に回転させた。研磨時間は5minである。更に、研磨ワークに使用するセラミック製の保持台には水貼り用のバッキングフィルムを貼付し、その上にガラスエポキシ樹脂製のキャリアを貼付した。そこに同種類の被研磨基板を５枚密着させて使用した（図１参照) 。
【００３０】
▲２▼研磨速度の算出
研磨速度は、上記の条件下で研磨を行い、研磨前後の各被研磨基板の研磨膜厚変化の平均値を測定し、それを研磨時間で除することにより求めた。膜厚変化量は、エリプソメーター〔ＭＡＲＹ−１０２ＬＤ、ファイブラボ（株）製〕から膜厚を求め、算出した。
【００３１】
▲３▼研磨速度選択比の算出
研磨速度選択比は、酸化膜の研磨速度を窒化膜の研磨速度で除することで算出した。
【００３２】
実施例１〜４、比較例１〜４
市販のシリカ系研磨液であるILD1300(商品名、ロデール・ニッタ社製) を使用前によく振盪し、シリカの沈降の無いことを確認後、その460gにL-アスコルビン酸40g(8.00重量%)を加え、２５％アンモニア水にてｐＨを１０．５とし、実施例１の研磨液組成物を得た。攪拌後、上記の研磨条件下、酸化膜と窒化膜を研磨した。表１に示す選択比向上剤を用いた以外は、実施例１と同様にして実施例２〜４、比較例１〜４の研磨液組成物を得、同様に研磨を行った。
【００３３】
これらの結果を表１に示す。なお、実施例１〜４の研磨液組成物は、いずれも研磨材の分散性に優れたものであった。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１の結果より、本発明の選択比向上剤を用いた実施例１〜４の研磨液組成物は、比較例１〜４の研磨液組成物に比べ研磨速度選択比が向上されたものであることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の研磨速度選択比向上剤を含有する研磨液組成物を用いることで、ストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の選択比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例で使用したキャリア表面の概略説明図を示す。
【符号の説明】
１キャリア
２被研磨基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing rate selection ratio improver for an insulating film and a stopper film. Further, the present invention relates to a polishing liquid composition containing the polishing rate selection ratio improver and a method for producing a substrate to be polished using the polishing liquid composition.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the element isolation region has been formed by a technique called a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method. However, since the element isolation region effective in the LOCOS method is narrowed, it does not correspond to the recent high integration of semiconductors. Therefore, recently, a stopper film such as a silicon nitride film is deposited on a silicon substrate called a STI (Shallow Trench Isolation) method, and an insulating film such as a silicon oxide film is buried in the groove (also referred to as a trench portion). A method is adopted in which an extra insulating film outside the substrate is flattened using chemical mechanical polishing (CMP) to expose the stopper film, and then the stopper film is removed by etching. In this STI method, it is desirable to improve the polishing rate of the insulating film with respect to the polishing rate of the stopper film in order to prevent dishing and thinning that occur when polishing the insulating film on the substrate to be polished and to achieve planarization.
[0003]
The ceria-based polishing liquid currently used as the polishing liquid for STI-CMP exhibits a high polishing rate for the insulating film, and selectively suppresses the polishing rate for the stopper film, achieving an efficient flattening. is doing. However, there is a problem that the cost is high and the abrasive grains are difficult to disperse compared with the silica-based polishing liquid. On the other hand, a commercially available silica-based polishing liquid composed of silica and a pH adjuster has a low polishing rate selection ratio of the insulating film to the stopper film, and the polishing of the portion where the trench portions are densely progressed compared to the sparse portion, There is a problem that thinning occurs. In addition, if the stopper film is thickened to prevent thinning, the removal of the stopper film after CMP causes a large amount of insulating film in the trench to remain, leaving a large step between the silicon substrate surface and the insulating film surface. To do.
[0004]
JP-A-11-330025 reports that triethanolamine improves the polishing rate selectivity by adding tetramethylammonium hydroxide / hydrogen peroxide to JP-A-10-270401. However, the effect is not sufficient including stability.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to improve the polishing rate selection ratio between the insulating film and the stopper film stably and at low cost, and provides a polishing rate selection ratio improver that achieves this. Furthermore, a polishing liquid composition containing the polishing rate selection ratio improver and a method for producing a substrate to be polished using the polishing liquid composition are provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] Improved polishing rate selection ratio that improves the ratio of the polishing rate of the insulating film to the polishing rate of the stopper film, which is made of one or more compounds selected from the group consisting of amino acids, polyhydric hydroxyl group-containing compounds and alkylene oxide adducts Agent,
[2] The present invention relates to a polishing liquid composition containing the polishing rate selection ratio improver according to [1], and [3] a method for producing a substrate to be polished using the polishing liquid composition according to [2].
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, improving the polishing rate selection ratio means improving the ratio of the polishing rate of the insulating film to the polishing rate of the stopper film (hereinafter also referred to as the selection ratio) (hereinafter also referred to as improvement of the selection ratio). Therefore, the polishing rate selection ratio improver of the present invention (hereinafter abbreviated as a selection ratio improver) is a ratio of the polishing rate of the insulating film to the polishing rate of the stopper film in the STI method by being contained in the polishing composition. Specifically, it refers to an agent that has the effect of reducing the polishing rate of the stopper film without significantly reducing the polishing rate of the insulating film. The ratio of the polishing rate improved by the selection ratio improver [(insulating film polishing rate) / (stopper film polishing rate)] is from the viewpoint of easy detection of the polishing end point (easy polishing at a predetermined position). From the viewpoint of achieving flattening of the substrate to be polished after polishing, the selection ratio is preferably a ratio exceeding the selection ratio 3 to 4 of the commercially available silica-based polishing liquid, more preferably 6 or more, and still more preferably 8 Above, especially preferably 10 or more. In addition, the polishing rate of each film means what was measured by the method as described in the below-mentioned Example.
[0008]
The selectivity improver of the present invention comprises one or more compounds selected from the group consisting of amino acids, polyvalent hydroxyl group-containing compounds and alkylene oxide adducts.
[0009]
The amino acid preferably has 2 to 9 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms, and still more preferably 2 to 4 carbon atoms from the viewpoint of improving the selectivity. Specific examples thereof include glycine, alanine, serine, threonine, valine, leucine, lysine, and phenylalanine. Glycine, alanine, serine and threonine are preferable from the viewpoint of improving the selectivity.
[0010]
The polyvalent hydroxyl group-containing compound is a compound having 2 to 10 hydroxyl groups, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 6 from the viewpoint of improving the selectivity. Moreover, 3-12 are preferable from a viewpoint of a selection ratio improvement, and, as for carbon number of a polyhydric-hydroxyl group-containing compound, More preferably, it is 3-8. Furthermore, from the viewpoint of improving the selection ratio, a phenolic polyvalent hydroxyl group-containing compound is preferable. Specific examples of the polyhydric hydroxyl group-containing compound include aldonic acids such as gluconic acid, glucose, fructose, glycerin and sorbitol, sugar or sugar alcohol, ascorbic acid, hydroquinone, catechol, pyrogallol, phloroglucinol and other phenolic polyhydric hydroxyl groups. Containing compounds. From the viewpoint of improving the selectivity, ascorbic acid and hydroquinone are preferable, and ascorbic acid is particularly preferable.
[0011]
An alkylene oxide adduct is a compound having an oxyalkylene group. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide. In addition, the average number of moles of alkylene oxide added in the alkylene oxide adduct is preferably 2 to 1000, more preferably 5 to 500, and still more preferably 10 to 100, from the viewpoint of improving the selectivity. Among these, the average number of moles of ethylene oxide added is preferably 1 to 500, more preferably 2 to 300, and still more preferably 5 to 100, from the viewpoint of improving the selectivity. Further, the average number of moles of propylene oxide added is preferably 1 to 500, more preferably 2 to 300, and still more preferably 5 to 100, from the viewpoint of improving the selectivity and water solubility. The average molecular weight of the alkylene oxide adduct is preferably from 100 to 50,000, more preferably from 250 to 40,000, and even more preferably from 500 to 20,000, from the viewpoints of improving selectivity and water solubility.
[0012]
Specific examples of alkylene oxide adducts include polyethylene glycol, polyethylene glycol monoalkyl ethers, polyethylene glycol dialkyl ethers, polyethylene glycol fatty acid monoesters, polyethylene glycol fatty acid diesters, propylene glycol, random ethylene oxide and propylene oxide Or block copolymer, alkylene oxide adduct of polyhydric alcohol, fatty acid ester thereof, alkyl ether thereof, alkylene oxide adduct of aliphatic amine, polymerizable unsaturated group (for example, vinyl group, allyl group, methallyl) And a copolymer of a monomer having an alkylene oxide unit having a group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and the like. Among these, polyethylene glycol, polypropylene glycol, a random or block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, and an alkylene oxide adduct of an aliphatic amine are preferable from the viewpoint of improving the selectivity. More preferred are block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide and block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide of aliphatic amines.
[0013]
In the present invention, by using such a selection ratio improver in the polishing composition, it is possible to improve the polishing rate selection ratio between the insulating film and the stopper film stably and at low cost in the polishing by the STI method. The effect is expressed.
Therefore, the present invention provides a method for improving the polishing rate selection ratio between the insulating film and the stopper film, using the selection ratio improver.
[0014]
The polishing composition of the present invention contains the selection ratio improver. The addition amount of the selection ratio improver is the total amount of the polishing liquid composition from the viewpoint of selectively suppressing the polishing rate of the stopper film and the surface property of the substrate after polishing without significantly reducing the polishing rate of the insulating film. The content is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 15% by weight, and still more preferably 0.1 to 10% by weight.
[0015]
In addition, the polishing composition of the present invention preferably contains an abrasive, a pH adjuster, water and the like. As the abrasive used in the present invention, an abrasive generally used for polishing can be used. Examples of the abrasive include metals; metal or metalloid carbides, nitrides, oxides, borides; diamond and the like. The metal or metalloid element is derived from Group 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 6A, 7A or Group 8 of the periodic table (long period type). Specific examples of the abrasive include α-alumina particles, silicon carbide particles, diamond particles, magnesium oxide particles, zinc oxide particles, cerium oxide particles, zirconium oxide particles, colloidal silica particles, and fumed silica particles. Silica is preferable from the viewpoint of improving the dispersibility of the material and the surface properties of the substrate after polishing, and colloidal silica and fumed silica are more preferable. The average particle diameter of the abrasive is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 5 to 500 nm, and still more preferably 10 to 300 nm, from the viewpoint of improving the polishing rate. The addition amount of the abrasive is preferably 0.5 to 30% by weight, more preferably 1 to 25% by weight, and further preferably 3 to 15% by weight with respect to the total amount of the polishing composition from the viewpoint of improving the polishing rate.
[0016]
As the pH adjuster, alkali sources such as ammonia, potassium hydroxide, and amine can be used as appropriate, and ammonia (specifically, aqueous ammonia) is preferable from the viewpoint of improving the selectivity. Further, the content of the pH adjuster is preferably 0.001 to 5% by weight, more preferably 0.01 to 3% by weight, and still more preferably 25% ammonia water with respect to the total amount of the polishing composition from the viewpoint of improving the selectivity. 0.1 to 1% by weight.
[0017]
The pH of the polishing composition is preferably 8 to 13 and more preferably 10 to 13 from the viewpoint of expressing a high polishing rate of the insulating film.
[0018]
The content of water in the polishing liquid composition is preferably 45 to 99.489% by weight, more preferably 55 to 99% by weight, still more preferably 65 to 95% by weight with respect to the total amount of the polishing liquid composition from the viewpoint of improving the selection ratio. %.
[0019]
In addition, the polishing composition of the present invention may include antibacterial agents such as tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, benzalkonium chloride, and benzethonium chloride as necessary. Such other components can be blended.
[0020]
In addition, although the density | concentration of each component in the said polishing liquid composition is a preferable density | concentration at the time of grinding | polishing, the density | concentration at the time of manufacturing this composition may be sufficient. In addition, polishing liquid composition is manufactured as a concentrated liquid, and this may be diluted and used at the time of use.
[0021]
By using the polishing composition of the present invention having the above-described configuration, the level of the surface of the silicon substrate after removing the stopper film and the level of the surface of the insulating film on the trench portion in the polishing by the STI method An excellent effect is obtained that a substrate to be polished having very few steps can be obtained stably and at low cost.
[0022]
The polishing composition of the present invention, for example, embeds an insulating film for element isolation in a groove formed in a silicon substrate, and then removes the insulating film deposited outside the groove to flatten the surface of the silicon substrate. It is preferably used for the STI method to be supported.
[0023]
Moreover, the manufacturing method of the to-be-polished substrate of this invention uses the polishing liquid composition of this invention. Here, by polishing using the polishing composition containing the selectivity improver of the present invention, the polishing rate selection ratio between the insulating film and the stopper film can be improved, and excellent planarization can be performed. In addition, this planarization can reduce the thickness of the stopper film such as a silicon nitride film without causing defects such as thinning in the substrate to be polished, thereby achieving high integration of the semiconductor.
[0024]
The substrate to be polished used in the present invention is a substrate obtained by an element separation step of embedding an insulating film in a groove formed in a silicon substrate, such as an STI method, and progresses polishing with an insulating film that is an object to be polished. A stopper film to be suppressed is included.
[0025]
As the insulating film used in the present invention, a silicon oxide film is preferable. Among them, a plasma TEOS film, an atmospheric pressure CVD film, a thermal oxide film, and the like can be used. On the other hand, as the stopper film, a silicon nitride film is preferable, and among them, a low pressure CVD film, an atmospheric pressure CVD film, and the like can be used. There are no particular limitations on the physical properties such as the thickness of the insulating film and the stopper film.
[0026]
In the method for manufacturing a substrate to be polished according to the present invention, in an element isolation process for embedding an insulating film in a groove formed in a silicon substrate, such as an STI method, an excess insulating film formed on the silicon substrate is removed. In addition, it is possible to efficiently produce a planarized substrate to be polished by polishing using a polishing liquid composition containing a selectivity improver.
[0027]
【Example】
In the following examples, “% by weight” is based on the total amount of the polishing composition. The polishing apparatus used was a single-side polishing machine (product number: MA-300, manufactured by Engis Co., Ltd.). The polishing conditions and the like are described below.
[0028]
(1) Polishing conditions In this example, as a substrate to be polished, a silicon substrate (2 cm long × 2 cm wide) with a silicon oxide film (oxide film) deposited on the surface to a thickness of 10,000 mm by plasma TEOS, and low pressure CVD Then, a silicon substrate (2 cm long × 2 cm wide) having a silicon nitride film (nitride film) deposited on its surface at 3000 mm was used.
[0029]
The polishing pad used was IC1400 (P) [outer diameter 30 cmφ, manufactured by Rodel Nitta Co., Ltd.]. The polishing load is 2.5 × 10 ³ Pa, and the polishing liquid flow rate is 50 mL / min. The surface plate rotation speed was 80 rpm and the rotation speed of the polishing work was 60 rpm, and the surface plate and the work were rotated in the same direction. The polishing time is 5 min. Further, a backing film for adhering water was attached to a ceramic holding table used for the polishing work, and a carrier made of glass epoxy resin was attached thereon. Five substrates of the same type were used in close contact therewith (see FIG. 1).
[0030]
(2) Calculation of polishing rate The polishing rate was determined by polishing under the above conditions, measuring the average value of the change in the polishing film thickness of each substrate before and after polishing, and dividing it by the polishing time. . The film thickness change amount was calculated by obtaining the film thickness from an ellipsometer [MARY-102LD, manufactured by Fibrabo Co., Ltd.].
[0031]
(3) Calculation of polishing rate selection ratio The polishing rate selection ratio was calculated by dividing the polishing rate of the oxide film by the polishing rate of the nitride film.
[0032]
Examples 1-4, Comparative Examples 1-4
Shake well before use ILD1300 (trade name, manufactured by Rodel Nitta), a commercially available silica-based polishing liquid, and confirm that there is no sedimentation of silica, then 460 g of L-ascorbic acid 40 g (8.00 wt%) And the pH was adjusted to 10.5 with 25% aqueous ammonia to obtain the polishing composition of Example 1. After stirring, the oxide film and the nitride film were polished under the above polishing conditions. Except having used the selectivity improvement agent shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1, and obtained the polishing liquid composition of Examples 2-4 and Comparative Examples 1-4, and grind | polished similarly.
[0033]
These results are shown in Table 1. In addition, all the polishing liquid compositions of Examples 1-4 were excellent in the dispersibility of the abrasive.
[0034]
[Table 1]

[0035]
From the results of Table 1, the polishing liquid compositions of Examples 1 to 4 using the selection ratio improver of the present invention were improved in polishing rate selection ratio as compared with the polishing liquid compositions of Comparative Examples 1 to 4. I know that there is.
[0036]
【The invention's effect】
By using the polishing liquid composition containing the polishing rate selection ratio improver of the present invention, the selection ratio of the polishing rate of the insulating film to the polishing rate of the stopper film can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a carrier surface used in Examples.
[Explanation of symbols]
1 Carrier 2 Substrate to be polished

Claims

グリシン、アスコルビン酸、ハイドロキノン、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック共重合体、及び脂肪族アミンのエチレンオキシドとプロピレンオキシドのブロック共重合体からなる群より選ばれる１種以上の化合物からなり、シリカを含有するｐＨ１０．５〜１３の研磨液組成物で使用される、ストッパー膜の研磨速度に対する絶縁膜の研磨速度の比を向上させる研磨速度選択比向上剤。 Glycine, ascorbic acid, hydroquinone, block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, and Ri Do of one or more compounds selected from the group consisting of block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide of an aliphatic amine, containing silica A polishing rate selectivity improver for improving the ratio of the polishing rate of the insulating film to the polishing rate of the stopper film, which is used in the polishing liquid composition having a pH of 10.5 to 13 .

シリカを含む研磨材及び請求項１記載の研磨速度選択比向上剤を含有してなる、ｐＨ１０．５〜１３の研磨液組成物。 A polishing composition having a pH of 10.5 to 13 , comprising an abrasive containing silica and the polishing rate selectivity improving agent according to claim 1.

さらに、ｐＨ調整剤を含有してなる請求項２記載の研磨液組成物。The polishing composition according to claim 2 , further comprising a pH adjuster.

シリコン基板に形成された溝内へ素子分離のための絶縁膜を埋め込んだ後、溝の外部に堆積した絶縁膜を除去してシリコン基板の表面を平担化するために使用される請求項２又は３記載の研磨液組成物。 3. An insulating film for element isolation is embedded in a groove formed in a silicon substrate, and then the insulating film deposited outside the groove is removed to flatten the surface of the silicon substrate. Or the polishing liquid composition of 3.

請求項２〜４いずれか記載の研磨液組成物を用いる被研磨基板の製造方法。 The manufacturing method of the to-be-polished substrate using the polishing liquid composition in any one of Claims 2-4.