JP4389887B2

JP4389887B2 - 研磨剤及び基板の研磨法

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Publication number: JP4389887B2
Application number: JP2006059738A
Authority: JP
Inventors: 聡彦赤堀; 寅之助芦沢; 圭三平井; 美穂栗原
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2019-07-22
Also published as: JP2006203235A

Description

本発明は、半導体装置の製造工程において、基板表面の平坦化工程、特に、シャロー・トレンチ分離（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｒａｔｉｏｎ）の形成工程等に好適に使用される研磨剤及びこれら研磨剤を使用した基板の研磨方法に関する。

現在の超々大規模集積回路では、実装密度を高める傾向にあり、種々の微細加工技術が研究、開発されている。既に、デザインルールは、サブハーフミクロンのオーダーになっている。このような厳しい微細化の要求を満足するために開発されている技術の一つにＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）技術がある。この技術は、半導体装置の製造工程において、露光を施す層を完全に平坦化し、露光技術の負担を軽減し、歩留まりを安定させることができるため、例えば、層間絶縁膜の平坦化、シャロー・トレンチ分離等を行う際に必須となる技術である。

従来、半導体装置の製造工程において、プラズマ−ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学的蒸着法）、低圧−ＣＶＤ等の方法で形成される酸化珪素絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化するためのＣＭＰ研磨剤として、コロイダルシリカ系の研磨剤が一般的に検討されていた。コロイダルシリカ系の研磨剤は、シリカ粒子を四塩化珪酸を熱分解する等の方法で粒成長させ、ｐＨ調整を行って製造している。

デザインルール０．５μｍ以上の世代では、集積回路内の素子分離にＬＯＣＯＳ（シリコン局所酸化）が用いられていた。その後、さらに加工寸法が微細化すると、素子分離幅の狭い技術が要求され、シャロー・トレンチ分離が用いられつつある。シャロー・トレンチ分離では、基板上に成膜した余分の酸化珪素膜を除くためにＣＭＰが使用され、研磨を停止させるために、酸化珪素膜の下に研磨速度の遅いストッパ膜が形成される。ストッパ膜には窒化珪素などが使用され、酸化珪素膜とストッパ膜との研磨速度比が大きいことが望ましい。従来のコロイダルシリカ系の研磨剤は、上記の酸化珪素膜とストッパ膜の研磨速度比が３程度と小さく、シャロー・トレンチ分離用としては実用に耐える特性を有していなかった。

一方、フォトマスクやレンズ等のガラス表面研磨剤として、酸化セリウム研磨剤が用いられている。酸化セリウム粒子はシリカ粒子やアルミナ粒子に比べ硬度が低く、したがって、研磨表面に傷が入りにくいことから、仕上げ鏡面研磨に有用である。しかしながら、ガラス表面研磨用酸化セリウム研磨剤にはナトリウム塩を含む分散剤を使用しているため、そのまま研磨剤として適用することはできない。

請求項１及び２記載の発明は、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷なく研磨することができる研磨剤を提供するものである。請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比をより大きくでき、分散安定性を向上できる研磨剤を提供するものである。請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比を十分大きくできる研磨剤を提供するものである。

請求項５記載の発明は、基板の被研磨面を、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷なく研磨することが可能な基板の研磨方法を提供するものである。請求項６記載の発明は、酸化珪素膜または窒化珪素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能な基板の研磨方法を提供するものである。請求項７記載の発明は、パターン状に形成された酸化珪素膜または窒化珪素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能な基板の研磨方法を提供するものである。

本発明は、砥粒、界面活性剤及び水を含み、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上である研磨剤に関する。また、本発明は、酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む酸化セリウムスラリーと、界面活性剤及び水を含む添加剤液とを混合してなり、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上である研磨剤に関する。また、本発明は、界面活性剤がアミノ酸系の界面活性剤である前記の研磨剤に関する。また、本発明は、ｐＨ（２５℃）が５以上１０以下である前記の研磨剤に関する。

また、本発明は、研磨する膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、前記の研磨剤を研磨膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤を動かして研磨する膜を研磨する基板の研磨方法に関する。また、本発明は、基板が少なくとも酸化珪素膜または窒化珪素膜が形成された基板である前記の基板の研磨方法に関する。また、本発明は、基板が酸化珪素膜または窒化珪素膜がパターン状に形成された基板である前記の基板の研磨方法に関する。

請求項１及び２記載の研磨剤は、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷なく研磨することができるものである。請求項３記載の研磨剤は、請求項１又は２記載の発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比をより大きくでき、分散安定性を向上できるものである。請求項４記載の研磨剤は、請求項１、２又は３記載の発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比を十分大きくできるものである。

請求項５記載の基板の研磨方法は、基板の被研磨面を、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷なく研磨することが可能なものである。請求項６記載の基板の研磨方法は、酸化珪素膜または窒化珪素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能なものである。請求項７記載の基板の研磨方法は、パターン状に形成された酸化珪素膜または窒化珪素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能なものである。

本発明の研磨剤は、砥粒、界面活性剤及び水を含み、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上である。この比が１００未満ではシャロー・トレンチ分離用としては実用に耐えることができない。この比は、１５０以上であることが好ましく、２００以上であることがより好ましく、５００以上であることが特に好ましく、１０００以上であることが極めて好ましく、１５００以上であることが最も好ましい。かかる酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上である研磨剤は、例えば、酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む酸化セリウムスラリーと、界面活性剤及び水を含む添加剤液とを混合して調整できる。

本発明における砥粒としては、例えば、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、二酸化ケイ素、シリコーンカーバイド、二酸化チタン、チタニウムカーバイド等が挙げられる。酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比を大きくできる点、高平坦性の点から酸化セリウムが好ましい。酸化セリウム粒子は、その製造方法を限定するものではないが、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩のセリウム化合物を酸化することによって得られる。酸化セリウム一次粒子径は５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。また、半導体チップ研磨に使用することから、アルカリ金属及びハロゲン類の含有率は酸化セリウム粒子中１０ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。

本発明において、酸化セリウム粉末を作製する方法として焼成、過酸化水素処理等による酸化法が使用できる。焼成温度は３５０℃以上９００℃以下が好ましい。上記の方法により製造された酸化セリウム粒子は凝集しているため、機械的に粉砕することが好ましい。粉砕方法として、ジェットミル等による乾式粉砕や遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。

本発明における酸化セリウムスラリーは、例えば、上記の特徴を有する酸化セリウム粒子と分散剤と水からなる組成物を分散させることによって得られる。ここで、酸化セリウム粒子の濃度に制限はないが、分散液の取り扱いやすさから０．５重量％以上２０重量％以下の範囲が好ましい。

本発明における分散剤としては、半導体チップ研磨に使用する点から、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属及びハロゲン、イオウの含有率は１０ｐｐｍ以下に抑えることが好ましく、例えば、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含む高分子分散剤が好ましい。また、分散剤として、共重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含む高分子分散剤、水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面活性剤、水溶性陽イオン性界面活性剤、水溶性両性界面活性剤等の１種類以上を使用してもよい。

水溶性陰イオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリルベンゼンスルフォン酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミン、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、ヤシ油脂肪酸グルタミン酸トリエタノールアミン、ラウリル酸グルタミン酸トリエタノールアミン、ヤシ油脂肪酸アラニネートトリエタノールアミン、サルコシン誘導体、ラウリル酸トリエタノールアミン等が挙げられ、水溶性非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアルカノールアミド等が挙げられ、水溶性陽イオン性界面活性剤としては、例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等が挙げられ、水溶性両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。

これらの分散剤添加量は、スラリー中の粒子の分散性及び沈降防止、さらに研磨傷と分散剤添加量との関係から酸化セリウム粒子１００重量部に対して、０．０１重量部以上２．０重量部以下の範囲が好ましい。分散剤の分子量は、１００〜５０，０００が好ましく、１，０００〜１０，０００がより好ましい。分散剤の分子量が１００未満の場合は、酸化珪素膜あるいは窒化珪素膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得られず、分散剤の分子量が５０，０００を越えた場合は、粘度が高くなり、酸化セリウムスラリーの保存安定性が低下するからである。

一方、界面活性剤と水を含む添加剤液における界面活性剤は、水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面活性剤、水溶性陽イオン性界面活性剤、水溶性両性界面活性剤等を使用できるが、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比を大きくする点から、水溶性陰イオン性界面活性剤のなかのアミノ酸系の界面活性剤が特に好ましい。アミノ酸系の界面活性剤としては、特に制限はないが、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比を大きくできる点、高平坦性の点から、Ｎ置換アミノ酸、Ｎ置換アミノ酸の塩が好ましく、その中でもＮアシルアミノ酸、Ｎアシルミノ酸の塩が好ましい。ここで、塩を形成するための塩基としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリ金属水酸化物、トリエタノールアミン等の有機アルカリなどが挙げられるが、有機アルカリが好ましい。

このようなアミノ酸系の界面活性剤の具体例としては、ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノールアミン、ヤシ油脂肪酸グルタミン酸トリエタノールアミン、ラウリル酸グルタミン酸トリエタノールアミン、ヤシ油脂肪酸アラニネートトリエタノールアミン、サルコシン誘導体等が挙げらる。また、市販品として、味の素（株）から商品名アミソフトＬＴ−１２、アミライトＡＣＴ−１２等として、ライオン（株）から商品名エナジコールＬ−３０ＡＮＴ等として、東邦化学工業（株）から商品名ネオスコープＳＣＴ−３０等として入手可能である。

このアミノ酸系のアニオン系界面活性剤添加量は、スラリー中の粒子の分散性及び沈降防止、さらに研磨傷と界面活性剤添加量との関係から酸化セリウム粒子１００重量部に対して、０．０１重量部以上１０００重量部以下の範囲が好ましい。酸化セリウムスラリーと上記添加剤液とを混合した状態で保存すると酸化セリウム粒子が凝集あるいは沈降して研磨傷の発生、研磨速度の変動をもたらす場合がある。このため、この添加剤液は、酸化セリウムスラリーと別々に研磨定盤上に供給し、研磨定盤上で混合するか、研磨直前に酸化セリウムスラリーと混合し研磨定盤上に供給する方法がとられる場合もある。

本発明の研磨剤のｐＨは、５以上１０以下が好ましい。ｐＨが５未満の場合あるいはｐＨが１０を越えると、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上にならないことがある。このｐＨの調製には、トリエタノールアミン、アンモニア水あるいは酢酸等を混合撹拌する方法を用いうる。

これらの酸化セリウム粒子を水中に分散させる方法としては、通常の撹拌機による分散処理の他にホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミルなどを用いることができる。こうして作製されたスラリー中の酸化セリウム粒子の平均粒径は、０．０１μｍ〜１．０μｍであることが好ましい。研磨液の平均粒径が０．０１μｍ未満であると研磨速度が低くなりすぎ、１．０μｍを越えると研磨する膜に傷がつきやすくなるからである。

本発明の研磨剤は、上記酸化セリウムスラリー及び添加剤液をそのまま使用してもよいが、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン等の添加剤を添加して研磨剤とすることができる。

本発明の研磨剤が使用される無機絶縁膜の作製方法として、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。低圧ＣＶＤ法による酸化珪素膜形成は、Ｓｉ源としてモノシラン：ＳｉＨ_４、酸素源として酸素：Ｏ_２を用いる。このＳｉＨ_４−Ｏ_２系酸化反応を４００℃以下の低温で行うことにより得られる。場合によっては、ＣＶＤ後１０００℃またはそれ以下の温度で熱処理される。高温リフローによる表面平坦化を図るためにリン：Ｐをドープするときには、ＳｉＨ_４−Ｏ_２−ＰＨ_３系反応ガスを用いることが好ましい。プラズマＣＶＤ法は、通常の熱平衡下では高温を必要とする化学反応が低温でできる利点を有する。プラズマ発生法には、容量結合型と誘導結合型の２つが挙げられる。反応ガスとしては、Ｓｉ源としてＳｉＨ_４、酸素源としてＮ_２Ｏを用いたＳｉＨ_４−Ｎ_２Ｏ系ガスとテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をＳｉ源に用いたＴＥＯＳ−Ｏ_２系ガス（ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法）が挙げられる。基板温度は２５０℃〜４００℃、反応圧力は６７〜４００Ｐａの範囲が好ましい。

このように、本発明の酸化珪素膜にはリン、ホウ素等の元素がドープされていても良い。同様に、低圧ＣＶＤ法による窒化珪素膜形成は、Ｓｉ源としてジクロルシラン：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、窒素源としてアンモニア：ＮＨ_３を用いる。このＳｉＨ_２Ｃｌ_２−ＮＨ_３系酸化反応を９００℃の高温で行わせることにより得られる。プラズマＣＶＤ法は、反応ガスとしては、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、窒素源としてＮＨ_３を用いたＳｉＨ_４−ＮＨ_３系ガスが挙げられる。基板温度は３００℃〜４００℃が好ましい。

基板としては、シリコン基板上に酸化珪素膜層あるいは窒化珪素膜層が形成された基板、あるいは、半導体基板すなわち回路素子と配線パターンが形成された段階の半導体基板、回路素子が形成された段階の半導体基板等の半導体基板上に酸化珪素膜層あるいは窒化珪素膜層が形成された基板が使用できる。このような半導体基板上に形成された酸化珪素膜層あるいは窒化珪素膜層を上記研磨剤で研磨することによって、酸化珪素膜層表面の凹凸を解消し、半導体基板全面にわたって平滑な面とすることができる。また、シャロー・トレンチ分離にも使用できる。シャロー・トレンチ分離に使用するためには、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比、酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜研磨速度が１０以上であることが必要である。この比が１０未満では、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の差が小さく、シャロー・トレンチ分離をする際、所定の位置で研磨を停止することができなくなるためである。この比が１００以上の場合は窒化珪素膜の研磨速度がさらに小さくなって研磨の停止がさらに容易になり、シャロー・トレンチ分離により好適である。また、シャロー・トレンチ分離に使用するためには、研磨時に傷の発生が少ないことが必要である。

ここで、研磨する装置としては、半導体基板を保持するホルダーと研磨布（パッド）を貼り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。研磨布としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。また、研磨布にはＣＭＰ研磨剤がたまるような溝加工を施すことが好ましい。研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は半導体基板が飛び出さないように２００ｒｐｍ以下の低回転が好ましく、半導体基板にかける圧力は研磨後に傷が発生しないように１ｋｇ／ｃｍ^２以下が好ましい。研磨している間、研磨布にはスラリーをポンプ等で連続的に供給する。この供給量には制限はないが、研磨布の表面が常にスラリーで覆われていることが好ましい。

研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。このようにして平坦化されたシャーロー・トレンチを形成したあと、酸化珪素絶縁膜層の上に、アルミニウム配線を形成し、その配線間及び配線上に再度上記方法により酸化珪素絶縁膜を形成後、ＣＭＰ研磨剤を用いて研磨することによって、絶縁膜表面の凹凸を解消し、半導体基板全面にわたって平滑な面とする。この工程を所定数繰り返すことにより、所望の層数の半導体を製造する。

本発明の研磨剤は、半導体基板に形成された酸化珪素膜及び窒化珪素膜だけでなく、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素膜、ガラス、窒化珪素膜等の無機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プリズムなどの光学ガラス、ＩＴＯ等の無機導電膜、ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路・光スイッチング素子・光導波路、光ファイバーの端面、シンチレータ等の光学用単結晶、固体レーザ単結晶、青色レーザＬＥＤ用サファイヤ基板、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡＳ等の半導体単結晶、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ヘッド等を研磨することができる。

次に、実施例により本発明を説明する。

〔酸化セリウム粒子の作製１〕
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約１ｋｇ得た。この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。酸化セリウム粉末１０重量％になるように純水と混合し、横型湿式超微粒分散粉砕機を用いて１４００ｒｐｍで１２０分間粉砕処理をした。得られた研磨液を１１０℃で３時間乾燥することにより酸化セリウム粒子を得た。この酸化セリウム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から重量平均結晶径が８０ｎｍであることがわかった。

〔酸化セリウム粒子の作製２〕
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空気中で焼成することにより黄白色の粉末を約１ｋｇ得た。この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリウムであることを確認した。酸化セリウム粉末１ｋｇをジェットミルを用いて乾式粉砕を行った。この酸化セリウム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から重量平均結晶径が８０ｎｍであることがわかった。

〔酸化セリウムスラリーの作製１〕
上記酸化セリウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子１２５ｇとアクリル酸とアクリル酸メチルを３：１で共重合した分子量１０，０００のアクリル酸／アクリル酸メチル共重合体アンモニウム塩水溶液（４０重量％）３ｇと純水２３７２ｇを混合し、撹拌をしながら超音波分散を行った。超音波周波数は４０ｋＨｚで、分散時間１０分で分散を行った。得られたスラリーを０．８ミクロンフィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることにより２重量％の酸化セリウムスラリー（Ａ−１）を得た。酸化セリウムスラリー（Ａ−１）のｐＨは８．５であった。酸化セリウムスラリー（Ａ−１）の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計（ＭａｌｖｅｒｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒＭｉｃｒｏｐｌｕｓ、屈折率：１．９２８で測定）で調べたところ、平均粒子径が０．２０μｍと小さいことがわかった。また、１．０μｍ以下の粒子が９５．０％であった。

〔酸化セリウムスラリーの作製２〕
酸化セリウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子の代わりに酸化セリウム粒子の作製２で作製した酸化セリウム粒子を使用した以外は酸化セリウムスラリーの作製１と同様の方法で酸化セリウムスラリー（Ａ−２）を作製した。この酸化セリウムスラリー（Ａ−２）のｐＨは８．７であった。酸化セリウムスラリー（Ａ−２）の粒度分布を調べたところ、平均粒子径が０．２１μｍと小さいことがわかった。また、１．０μｍ以下の粒子が９５．０％であった。

実施例１〜５及び比較例１〜３
酸化セリウムスラリーと添加剤液を下記の表１及び表２のように混合して研磨剤を作製し、絶縁膜層を研磨した。その結果を表１及び表２に示す。また、研磨剤のｐＨ、分散安定性も表１及び表２に示した。

〔絶縁膜層の研磨〕
多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼りつけた定盤上に、基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーにＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜（ＳｉＯ_２膜）を形成した直径１２５ｍｍのシリコンウエハを絶縁膜面を下にしてセットし、研磨荷重が３００ｇ／ｃｍ^２になるように重りをのせた。定盤上に上記の酸化セリウムスラリー（固形分：２重量％）と添加剤液を各々２５ｍｌ／ｍｉｎの速度で送り、定盤の直前で１液になるようにノズルを調節して滴下しながら、定盤を４０ｒｐｍで２分間回転させ、絶縁膜を研磨した。研磨後ウエハをホルダーから取り外して、流水で良く洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２０分間洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除去し、１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させた。

光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を測定し、研磨速度を計算した。同様にして、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜の代わりに低圧ＣＶＤ法で作製した窒化珪素膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）を同じ条件で研磨し、研磨前後の膜厚変化を測定し、研磨速度を計算した。なお、膜厚測定の結果から、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜及び低圧ＣＶＤ法で作製した窒化珪素膜は、ウエハ全面にわたって均一の厚みになっていることを確認した。また、水銀灯の光源下での目視観察で研磨傷を観察した。また、分散安定性は、７日後の平均粒子径をレーザー回折式粒度分布計で測定し、０．２７μｍ以下を良好、０．２８μｍ以上を不良と判断した。

表１から明らかなように、本発明の研磨剤及び基板の研磨方法を用いることによって、酸化珪素膜あるいは窒化珪素膜等の被研磨面を、被研磨面にナトリウムイオン等のアルカリ金属汚染をせずに、傷なく、研磨することが可能で、かつ、酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜研磨速度の比を１００以上にし、研磨をストッパ膜で確実に停止できる研磨剤、及びこれら研磨剤を使用した基板の研磨が達成できることが分かる。

Claims

砥粒、水溶性陰イオン性界面活性剤及び水を含む、酸化珪素膜及び窒化珪素膜を有する基板を研磨するための研磨液であって、
前記水溶性陰イオン性界面活性剤は、Ｎ置換アミノ酸またはＮ置換アミノ酸の塩であり、
ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜を形成した直径１２５ｍｍのシリコンウエハと、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した窒化珪素膜を形成した直径１２５ｍｍのシリコンウエハとを、それぞれ研磨荷重３００ｇ／ｃｍ ^２、定盤回転数４０ｒｐｍで多孔質ウレタン樹脂パッドを用いて研磨した際の両者の膜の研磨速度の関係が、酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜研磨速度≧１００となる量の水溶性陰イオン性界面活性剤を含有する研磨剤。
ｐＨ（２５℃）が５以上１０以下である請求項１に記載の研磨剤。
前記水溶性陰イオン性界面活性剤は、Ｎ置換アミノ酸の塩であり、
前記塩を形成するための塩基は、アルカリ金属水酸化物又は有機アルカリである請求項１記載の研磨剤。
研磨する膜を形成した基板と、研磨布との間に、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨液を供給して、前記研磨する膜を研磨する基板の研磨方法。
基板が少なくとも酸化珪素膜及び窒化珪素膜が形成された基板である請求項４に記載の基板の研磨方法。
基板が酸化珪素膜または窒化珪素膜がパターン状に形成された基板である請求項５に記載の基板の研磨方法。