(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウエハの研磨方法であって、
（ａ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアでシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、
（ｂ）引き続きシリコンウエハを、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されるアルカリ性物質および水からなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程
を含むことを特徴とするシリコンウエハの研磨方法。
【請求項２】
シリコンウエハの研磨方法であって、
（ａ）（ｉ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアと、
（ｉｉ）キレート剤
のみからなる研磨組成物でシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、
（ｂ）引き続きシリコンウエハを、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されるアルカリ性物質および水からなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程
を含むことを特徴とするシリコンウエハの研磨方法。
【請求項３】
（ａ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアでシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、
（ｂ）引き続きシリコンウエハを、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されるアルカリ性物質、キレート剤および水のみからなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程
を含むことを特徴とするシリコンウエハの研磨方法。
【請求項４】
（ａ）（ｉ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアと、
（ｉｉ）キレート剤
のみからなる研磨組成物でシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、
（ｂ）引き続きシリコンウエハを、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されるアルカリ性物質、キレート剤および水のみからなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程
を含むことを特徴とするシリコンウエハの研磨方法。
【請求項５】
シリコンウエハ研磨用組成物キットであって、
（ａ）酸化セリウムおよび水のみからなる前記シリコンウエハ表面の酸化膜を除去するためのコロイダルセリアと、
（ｂ）アルカリ性物質および水からなる前記シリコンウエハを研磨するためのアルカリ性研磨組成物
を含むことを特徴とするシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項６】
シリコンウエハ研磨用組成物キットであって、
（ａ）（ｉ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアと、
（ｉｉ）キレート剤と
を含む前記シリコンウエハ表面の酸化膜を除去するための第一の研磨組成物と、
（ｂ）アルカリ性物質および水からなる前記シリコンウエハを研磨するためのアルカリ性研磨組成物
を含むことを特徴とするシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項７】
シリコンウエハ研磨用組成物キットであって、
（ａ）酸化セリウムおよび水のみからなる前記シリコンウエハ表面の酸化膜を除去するためのコロイダルセリアと、
（ｂ）アルカリ性物質、キレート剤および水からなる前記シリコンウエハを研磨するためのアルカリ性研磨組成物
を含むことを特徴とするシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項８】
シリコンウエハ研磨用組成物キットであって、
（ａ）（ｉ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアと、
（ｉｉ）キレート剤と
を含む前記シリコンウエハ表面の酸化膜を除去するための第一の研磨組成物と、
（ｂ）アルカリ性物質、キレート剤および水からなる前記シリコンウエハを研磨するためのアルカリ性研磨組成物
を含むことを特徴とするシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項９】
前記アルカリ性物質が、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項１０】
前記キレート剤が、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロ三酢酸、Ｎ−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、またはヒドロキシエチルイミノ二酢酸から選択されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項１１】
コロイダルセリアに含まれる酸化セリウムの濃度が、０．０１〜２０重量％であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【請求項１２】
半導体ウエハの研磨前に希釈されることを特徴とする請求項１１に記載のシリコンウエハ研磨用組成物キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハ用研磨組成物、シリコンウエハ研磨用組成物キットおよびシリコンウエハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ、特にシリコンウエハの研磨工程において、研磨砥粒であるコロイダルシリカを含有する研磨材組成物が多用されてきた（例えば、特公昭６１−３８９５４号（特許文献１））。昨今のシリコンデバイスの高集積化に伴い、研磨されたシリコンウエハの汚染や欠陥に対する制限は厳しくなる一方である。例えば、研磨されたシリコンウエハに残存する微量金属による汚染、あるいは研磨剤に含有されるシリカの結合体による傷の発生が大きな問題となってきており、このような汚染や欠陥によりデバイス製造工程の歩留まりが低下することが避けられなかった。【０００３】
研磨されたシリコンウエハに残存する微少金属は、研磨剤組成物に含まれる金属に起因するものであり、その金属不純物の大部分はコロイダルシリカに由来していることがわかっている。従って、研磨剤組成物の金属不純物含有量、特にコロイダルシリカの不純物含有量を低減することが必要とされてきた。この要請に対して、高純度のコロイダルシリカを含む研磨組成物を用いる方法が提案されている（例えば、特開平１１−２１４３３８号公報（特許文献２）参照）が、このような高純度の研磨組成物は一般に高価であるためコストの問題が生じる。【０００４】
そこで、従来の研磨剤組成物に含有されているコロイダルシリカを実質的に含有しない研磨剤組成物で研磨をする方法が提案されている（例えば特開昭６２−２５９７６９号公報（特許文献３）参照）。しかし、実質的にコロイダルシリカを含有しない研磨剤組成物は、被研磨物であるシリコンウエハ表面に生じている酸化膜（以下、自然酸化膜とも称する）を除去する機能がないため、実質的に研磨を行うことができない。【０００５】
自然酸化膜の除去を目的としては、研磨工程に用いられた例ではあるが、研磨工程の前にＨＦ水溶液で自然酸化膜を除去し、その後実質的にコロイダルシリカを含有しない研磨剤組成物で研磨が行なわれた例がある（例えば、特開２００２−１６０２５号公報（特許文献４）参照）。しかし、ＨＦ水溶液で自然酸化膜を除去する工程は煩雑であり、ＨＦ水溶液で自然酸化膜を除去する工程で自然酸化膜が除去されたシリコンウエハは、次の研磨工程に移るまでの間、その表面は全くの無防備であるため、各種汚染の危険性にさらされる。煩雑さや危険な情況は、精密研磨でも粗研磨でもかわりがない。【０００６】
【特許文献１】特公昭６１−３８９５４号公報
【特許文献２】特開平１１−２１４３３８号公報
【特許文献３】特開昭６２−２５９７６９号公報
【特許文献４】特開２００２−１６０２５号公報
【発明の開示】
【０００７】
本発明は半導体ウエハ、特にシリコンウエハの自然酸化膜を除去し、引き続きシリコンの研磨を効率よく行うか、または、自然酸化膜の除去と共に半導体ウエハの研磨を効率よく行うことができる、研磨組成物を提供することを目的とする。本発明は、この研磨組成物を用いたシリコンウエハの研磨方法、並びに、この研磨組成物を提供するためのキットを提供することを目的とする。本発明は、金属不純物の極めて少ない研磨組成物を提供することを目的とする。さらに、本発明は、研磨後のシリコンウエハ中の金属不純物および研磨後のシリコンウエハ表面の傷を低減できる研磨組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明は、シリコンウエハの研磨方法を提供する。本発明の研磨方法は、シリコンウエハ表面の酸化膜を除去するための研磨方法（第一の実施形態）と、酸化膜の除去を含めたシリコンウエハの研磨を行う研磨方法（第二の実施形態）を包含する。
【００１０】
第一の実施形態に係る研磨方法は、酸化セリウムと水のみからなるコロイダルセリアでシリコンウエハ表面を研磨する工程を含み、酸化セリウムの濃度が、前記コロイダルセリアを使用するユースポイントにおいて、前記コロイダルセリアの１０００重量部に対して０．００２５〜１重量部であることを特徴とする。第二の実施形態に係る研磨方法は、（ａ）酸化セリウムおよび水のみからなるコロイダルセリアでシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、（ｂ）引き続きシリコンウエハをアルカリ性物質および水のみからなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程を含む。第二の実施形態に係る研磨方法においては、コロイダルセリアおよび／またはアルカリ性研磨組成物にキレート剤を含めて研磨を行うことができる。
【００１１】
本発明はさらに、半導体ウエハ研磨用組成物キットを提供する。このキットは酸化セリウムおよび水のみからなるシリコンウエハ表面の酸化膜を除去するためのコロイダルセリアと、アルカリ性物質と水のみからなるアルカリ性研磨組成物を含むことができる。さらにこのキットのコロイダルセリアとアルカリ性研磨組成物の少なくとも一方に、キレート剤を含むことができる。本発明のキットでは、アルカリ性物質は、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール）、エチレンジアミン）、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムから選択されることが好ましく、キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロ三酢酸、Ｎ−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、またはヒドロキシエチルイミノ二酢酸から選択されることが好ましい。
【００１２】
本発明の研磨組成物を使用することにより、極めて効果的に、シリコンウエハの自然酸化膜の除去とシリコンウエハの研磨を行うことができる。コロイダルセリアと、アルカリ性物質を含むアルカリ性研磨組成物で研磨を行うことにより、金属汚染および表面欠陥を引き起こすことなくシリコンウエハの自然酸化膜を除去すると共に、シリコンウエハの研磨を行うことができる。また、本発明の研磨方法によれば、シリコンウエハ上の自然酸化膜を効率的に除去することが可能となる。さらに、本発明の研磨方法は、金属汚染および表面欠陥を引き起こすことなくシリコンウエハの自然酸化膜を除去すると共に、シリコンウエハの研磨を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、半導体ウエハ用研磨組成物、特にシリコンウエハ用研磨組成物に関する。本発明は、一般に半導体ウエハの一次研磨に使用される研磨組成物に関する。【００１４】
本発明の第一の実施形態のシリコンウエハ用研磨組成物は、酸化セリウムおよび水からなるコロイダルセリアと、アルカリ性物質および水からなる研磨組成物を含む。本明細書において、コロイダルセリアとは、酸化セリウム粉末を水に分散させたものをいう。【００１５】
本発明の研磨組成物は、酸化セリウムを含むことを特徴とする。従来は、酸化セリウムにより研磨するとシリコンウエハに傷が付いてしまうと考えられていたため、酸化セリウムはシリコンウエハの研磨には不向きであるとされていた。従って、これまで、シリコンウエハ用研磨組成物として酸化セリウムが用いられることはなかった。本発明は、酸化セリウムがシリコンウエハの表面に生じている酸化膜（自然酸化膜）を効果的に除去できることを見出したことに基づく。本発明の研磨組成物は、研磨に際して、微量の酸化セリウムを含んだ状態で使用することにより、自然酸化膜を効率よく除去することができる。【００１６】
すなわち、本発明では、酸化セリウムは自然酸化膜の除去のために、水は研磨工程で酸化セリウムおよびアルカリ性物質をパッドと半導体ウエハの接触面に供給するために機能する。【００１７】
本発明のシリコンウエハ用研磨組成物は、上記シリコンウエハ用研磨組成物にさらにキレート剤を含むことができる。キレート剤は、金属による半導体ウエハの汚染を防止するためのものである。【００１８】
本発明の研磨組成物はコロイダルシリカを含まないので、金属不純物の混入が極めて少ないので、金属不純物を捕獲するためのキレート剤を添加する必要は特にない。しかし、研磨組成物の製造または使用中に金属不純物が混入する可能性がある。このため、これらの金属不純物を捕獲するためにキレート剤を使用することは好ましい。キレート剤を用いることで、研磨組成物中に存在する金属イオンがキレート剤と反応して、錯イオンを形成し、シリコンウエハ表面への金属汚染を効果的に防止することができる。【００１９】
以下に、各成分の説明と研磨剤組成物の調製法について説明する。【００２０】
＜研磨剤組成物の各成分＞
（１）コロイダルセリア
本発明の研磨組成物には、酸化セリウム粉末と水からなるコロイダルセリアを用いる。コロイダルセリアは、酸化セリウムを水に分散させて調製してもよく、予め酸化セリウムと水を混合したものを購入してもよい。コロイダルセリアは、例えばＮａｙａｃｏｌ社などから入手することができる。【００２１】
（１−１）酸化セリウム
コロイダルセリアに含まれる酸化セリウムは、５０〜５００ｎｍ、好ましくは８０〜２５０ｎｍの平均粒子径を有することが好ましい。酸化セリウムの平均粒子径が５０ｎｍより小さいと、自然酸化膜の除去効率が悪くなる。酸化セリウムの平均粒子径が５００ｎｍを越えると、研磨後のシリコンウエハに傷が残りやすいので、効果的ではない。【００２２】
酸化セリウムの量は、例えばシリコンウエハの研磨では、実際の研磨加工時に用いる希釈した状態（以下、研磨のユースポイントとも称する）で、２．５ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ（研磨組成物１０００重量部に対して０．００２５〜１重量部）、好ましくは２．５ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍ（研磨組成物１０００重量部に対して０．００２５〜０．２５重量部）である。２．５ｐｐｍ未満では、自然酸化膜の除去効率が悪くなる。１０００ｐｐｍを越えると、自然酸化膜の除去は効率よく行なわれるが、経済性が悪くなる。【００２３】
このように本発明では、実際の研磨加工時に用いる希釈した状態で微量の酸化セリウムを含有することが好ましい。【００２４】
（２）水
本発明では媒体として水を使用する。水は不純物を極力減らしたものであることが好ましい。例えば、イオン交換樹脂により不純物イオンを除去した脱イオン水を用いることができる。さらには、この脱イオン水をフィルターに通し、懸濁物を除去したもの、または、蒸留水を用いることもできる。なお、本明細書では、これらの不純物を極力減らした水を単に「水」または「純水」と称する場合があり、特に明記せずに用いる場合には、「水」または「純水」は、上記のような不純物を極力減らした水を意味するものとする。【００２５】
（３）アルカリ性研磨組成物
本発明の組成物はアルカリ性物質と水からなるアルカリ性研磨組成物を含む。なお、媒体として使用する水は、先に説明した通りである。【００２６】
（３−１）アルカリ性物質
アルカリ性物質は、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、炭酸ナトリウム、または炭酸カリウムの中から選択されることが好ましい。本発明では、これらを単独で用いてもよく、あるいはこれらの２以上を組み合わせて用いてもよい。早い研磨速度を実現するためには、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミン、ピペラジン、２−アミノエタノール、エチレンジアミン等のアミン類から選ばれる１又は２以上の物質を用いることが好ましい。研磨組成物に含まれるこれらのアルカリ性物質の量は、例えばシリコンウエハの研磨では、研磨のユースポイントで、１００ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍであることが好ましい。１００ｐｐｍ未満では、シリコンの研磨速度が低く実用的でない。１００００ｐｐｍを越えると、研磨面が腐食されたかのような荒れ模様が発生しやすい。【００２７】
（４）キレート剤
本発明の組成物は任意成分としてキレート剤を含む。【００２８】
キレート剤は、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ニトリロ三酢酸、Ｎ−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、またはヒドロキシエチルイミノ二酢酸の中から選択することができる。本発明では、これらを単独で、またはこれらを２以上組み合わせて使用することができる。研磨組成物に含まれるキレート剤の量は、例えばシリコンウエハの研磨の場合、研磨のユースポイントで、１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍであることが好ましい。【００２９】
＜研磨剤組成物の調製＞
本発明の研磨組成物は、一般に上記の各成分を所望の含有率で水に混合し、分散させればよい。例えば、酸化セリウム粉末を用いる場合、酸化セリウム粉末およびアルカリ性物質を所望の含有率となるように水と混合すればよい。また、コロイダルセリアを用いる場合には、酸化セリウム粉末と水から所望の濃度のコロイダルセリアを調製するか、またはコロイダルセリアを購入した場合には必要に応じて水で所望の濃度に希釈した後、アルカリ性物質を混合すればよい。上記の例は、一例であり、コロイダルセリア、アルカリ性物質およびキレート剤の混合順序は任意である。例えば、研磨組成物において、アルカリ性物質およびキレート剤以外の各成分の分散と、アルカリ性物質およびキレート剤の溶解のいずれを先に行ってもよく、また同時に行ってもよい。あるいは、所望の含有率のコロイダルセリアと、所望の含有率のアルカリ性研磨組成物とをそれぞれ調製し、これらを混合してもよい。【００３０】
本発明の組成物がキレート剤を含む場合には、上記の各手順のいずれかの過程で、キレート剤（未溶解のものでも、または水に溶解させたものでもよい）を所望の濃度で溶解させればよい。【００３１】
上記の成分を水中に分散または溶解させる方法は任意である。例えば、翼式撹拌機による撹拌などを用いて分散させることができる。【００３２】
本発明の研磨組成物は、実際の研磨加工時に用いる希釈した状態で供給することができるが、比較的高濃度の原液（以下、単に原液とも称する）として調製して供給することもできる。このような原液は、原液の状態で貯蔵または輸送などを行い、実際の研磨加工時に希釈して使用することができる。本発明の研磨組成物は、研磨組成物の取り扱いの観点から、高濃度の原液の形態で製造され、研磨組成物の輸送等が行われ、実際の研磨加工時に研磨組成物を希釈することが好ましい。【００３３】
前述の各成分の好ましい濃度範囲は、実際の研磨加工時（研磨のユースポイント）のものを記載した。原液の場合、研磨組成物は当然に高濃度になり、その好ましい濃度は、研磨組成物の全重量を基準にして、酸化セリウムが０．０１〜１０重量％、アルカリ性物質が５〜２５重量％、キレート剤が０．０４〜４重量％である。【００３４】
本発明の研磨組成物は、アルカリ性物質を含む場合、１０．５〜１２．５のｐＨを有することが好ましい。この範囲内でシリコンウエハの研磨を効率よく行うことができる。【００３５】
次に、本発明の研磨方法を説明する。本発明の研磨方法は、上記の本発明の研磨組成物を使用した研磨方法である。【００３６】
第一の実施形態の研磨方法は、シリコンウエハ表面上の酸化膜を除去するための研磨方法である。この研磨方法は、酸化セリウムと水からなるコロイダルセリアを研磨剤として用いる。具体的には、所望の濃度を有するコロイダルセリアを準備しシリコンウエハをこのコロイダルセリアで研磨し、半導体ウエハの表面に形成された酸化膜を除去する工程を含む。【００３７】
第二の実施形態の研磨方法は、コロイダルセリアと、アルカリ性物質と水からなるアルカリ性研磨組成物を用いるシリコンウエハの研磨方法である。具体的には、酸化セリウムおよび水からなるコロイダルセリアでシリコンウエハ表面を研磨することによりシリコンウエハ表面の酸化膜を除去する工程と、引き続きシリコンウエハをアルカリ性物質および水からなるアルカリ性研磨組成物で研磨する工程を含むシリコンウエハの研磨方法である。【００３８】
第三の実施形態の研磨方法は、コロイダルセリアとアルカリ性研磨組成物含む研磨剤を用いるシリコンウエハの研磨方法である。具体的には、酸化セリウムおよび水からなるコロイダルセリアと、アルカリ性物質および水からなるアルカリ性研磨組成物を含むシリコンウエハ用研磨組成物でシリコンウエハを研磨する工程を含むシリコンウエハの研磨方法である。【００３９】
本発明の研磨方法の研磨工程には、公知の方法が適用できる。例えば、保持されたシリコンウエハを、研磨布を貼った回転盤に密着させ、研磨液を流して回転させることにより研磨を行なえばよい。研磨液の流量、回転板等の回転速度などの条件は、研磨の条件により異なるが、従来の条件範囲を用いることができる。【００４０】
本発明で研磨可能なウエハは、好ましくはシリコンウエハであり、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン等からなるものである。以下の説明では、シリコンウエハを例に取り説明する。【００４１】
第一の実施形態に係る研磨方法では、まず、所望濃度の酸化セリウムを含むコロイダルセリアを上記の研磨組成物の調製法の欄で説明した手順で準備する。コロイダルセリアが高濃度の原液で準備される場合、原液を水で所望の濃度に希釈する。希釈は、攪拌法などの公知の混合または希釈手段を用いて行うことができる。コロイダルセリアの酸化セリウム粉末の含有量は、研磨のユースポイントで２．５〜１０００ｐｐｍであることが好ましい。【００４２】
次に、酸化セリウムと水からなる、微量の酸化セリウムを含むコロイダルセリアを用いてシリコンウエハを研磨する。この微量の酸化セリウムを含むコロイダルセリアを用いる研磨工程は、特にシリコンウエハ上に形成される自然酸化膜の除去に適する。従って、酸化セリウムと水からなるコロイダルセリアは、シリコンウエハ上に形成される自然酸化膜の除去用の研磨組成物として本願発明に包含される。【００４３】
本発明の第二の実施形態の研磨方法では、まず、所望濃度の酸化セリウムを含むコロイダルセリアと、アルカリ性物質と水を含むアルカリ性研磨組成物を上記の研磨組成物の調製法の欄で説明した手順で準備する。これらの研磨剤を用いて、シリコンウエハ表面上の酸化膜（自然酸化膜）を除去する工程と、さらにシリコンウエハを研磨する工程を含む二段階の手順で研磨を行う。なお、コロイダルセリアを研磨剤として用いる場合、シリコンウエハを研磨するためにさらにアルカリ性研磨組成物で研磨する二段階の方法をとるのは、コロイダルセリアが自然酸化膜の除去はできるが、シリコンウエハの研磨ができないため、アルカリ性研磨組成物で研磨を行う必要があるからである。自然酸化膜の除去工程とシリコンウエハの研磨工程は、別々の工程よりなる連続した一連の工程として行ってもよく、または連続しない別々の工程で行ってもよい。【００４４】
第三の実施形態の研磨方法は、コロイダルセリアとアルカリ性研磨組成物を含む本発明の研磨組成物を用いるので、研磨剤中に予めアルカリ性物質を含む。このため、自然酸化膜の除去を行いながらシリコンウエハの研磨を行うことができる。【００４５】
本発明の研磨組成物は、研磨液として所定の濃度に各成分を予め混合し、シリコンウエハのような被研磨物に供給することが好ましい。【００４６】
次に、本発明の研磨用組成物キットについて説明する。【００４７】
研磨用組成物キットの第一の実施形態は、コロイダルセリアと、アルカリ性物質と水からなるアルカリ性研磨組成物を含む。【００４８】
研磨用組成物キットの第二の実施形態は、コロイダルセリアと、アルカリ性物質と水からなるアルカリ性研磨組成物と、キレート剤を含む。【００４９】
本発明の研磨用組成物キットでは、コロイダルセリアとアルカリ性研磨組成物はそれぞれ異なる容器に収容されることが好ましい。また、キレート剤は、コロイダルセリアおよびアルカリ性研磨組成物の一方および両方に添加することができる。【００５０】
なお、本発明の研磨用組成物キットの上記形態は一例であり、種々の形態を取りうることは当業者に理解されるであろう。例えば、コロイダルセリアは、水と予め混合された状態で容器に収容されていてもよく、または酸化セリウム粉末と水を別々の梱包として容器に収容してもよい。さらに、アルカリ性研磨組成物のアルカリ性物質は、水と予め混合された状態で容器に収容されていてもよく、またはアルカリ性物質と水を別々の梱包として容器に収容してもよい。あるいは、本発明の研磨用組成物キットの各成分（各物質と媒体）はそれぞれ別々の容器に収容してもよく、各成分の一部を予め混合して、１つの容器に収容してもよい。【００５１】
本発明において、アルカリ性物質またはキレート剤が複数含まれる場合には、これらは１つの容器に含まれていてもよく、あるいは別々の容器に含まれていてもよい。【００５２】
本発明のキットは、上記研磨用組成物の各成分に加え、必要に応じて、各成分を混合し、攪拌するための混合容器および攪拌装置、使用説明書など（但し、これらに限定されない）の追加の要素を加えることができる。【００５３】
本発明の研磨用組成物キットは、実際の研磨加工時に用いる希釈した状態で梱包し、貯蔵および輸送することができるが、原液の研磨組成物を各組成物の成分に分けた状態で梱包し、貯蔵および輸送することもできる。原液の場合、例えば、コロイダルセリア、アルカリ性物質およびキレート剤の高濃度の原液を、キットとして所望の形態に梱包し、貯蔵および輸送して、研磨直前に、その原液を所定の濃度に混合し希釈すればよい。本発明のキットでは、コロイダルセリアに含まれる酸化セリウムの濃度は、０．０１〜２０重量％であることが好ましい。【００５４】
上述してきたように、本発明の研磨組成物、研磨方法、研磨用組成物キットは、シリカなどの金属汚染や表面欠陥の基となる砥粒を含まないため、金属汚染および表面欠陥を引き起こすことがない。また、極微量の酸化セリウムを含むためシリコンウエハの自然酸化膜の除去と、シリコンウエハの研磨を行うことができる。
【実施例】
【００５５】
以下に本発明の実施例を記載する。以下の実施例において、特に断らない限り数値は重量部である。また、以下の実施例は、本発明の例示であり、本発明はこれらに限定されない。【００５６】
＜研磨方法＞
ウレタン系パッド（ニッタハース社製ＳＵＢＡ６００）を貼りつけた回転する定盤に、Ｐタイプ、（１００）の４インチシリコンウエハを保持したヘッド２基を押し当てて加圧し、ヘッドも回転させて、下記表１等に記載の各研磨液を供給し、研磨を行なった。研磨の進展はパッドの温度をモニターすることで行った。研磨の前後で、ウエハの重量を測定し、重量減少から研磨速度を算出した。【００５７】
＜研磨条件＞
圧力：３００ｇｒ／ｃｍ２
定盤回転数：１２０ｒｐｍ
研磨液供給速度：２００ｍｌ／分
研磨液温度：約２５℃
研磨初期のパッド温度：約３５℃【００５８】
（実施例１〜４）
コロイダルセリアと、アルカリ性研磨組成物を用いたシリコンウエハの二段階研磨、並びにコロイダルセリアのみを用いたシリコンウエハの研磨の例を示す。【００５９】
＜研磨液の準備＞
研磨液Ａ
下記表１に示す各成分を混合し、研磨液Ａ（コロイダルセリア研磨剤）を調製した。【００６０】
【表１】
0005564177.tif 000002
【００６１】
研磨液Ｂ
下記表２に示す各成分を混合し、研磨液Ｂ（アルカリ性研磨組成物）を調製した。【００６２】
【表２】
0005564177.tif 000003
【００６３】
上述の研磨条件を用いて、表３に示す実施例１〜４の研磨を行い、研磨速度を測定した。【００６４】
【表３】
0005564177.tif 000004
【００６５】
結果
実施例１〜４の研磨速度（ミクロン／分）は以下のようであった。【００６６】
【表４】
0005564177.tif 000005
【００６７】
上記の結果は、研磨液Ａは酸化膜にのみ作用し、シリコン研磨には関与していないことを示している。また、研磨液Ｂは、酸化膜が除去された後、シリコンを研磨していることを示している。【００６８】
以上の結果からコロイダルセリアは、シリコンウエハ上の酸化膜のみを除去することが示された。【００６９】
（実施例５〜１０、比較例１〜５）
コロイダルセリアおよびアルカリ性研磨組成物を含む研磨液を用いシリコンウエハの研磨の例を示す。実施例５〜１０および比較例１〜５は、６インチシリコンウエハを保持したヘッド１基を押しあてて研磨した。なお、比較例として、コロイダルセリアに変えてコロイダルシリカを用いた研磨の例、およびアルカリ性研磨組成物のみを用いた研磨の例を示した。【００７０】
下記表５に示す各成分を混合し、研磨液を調製した。これらの研磨液を使用し、上記研磨条件でシリコンウエハの研磨を行った。研磨時間は２０分とした。【００７１】
【表５】
0005564177.tif 000006
【００７２】
＜結果＞
自然酸化膜を除去できるまでの時間を測定した。結果を表６に示す。【００７３】
【表６】
0005564177.tif 000007
【００７４】
微量の酸化セリウム（コロイダルセリア）とアルカリ性研磨組成物含む本発明の研磨組成物は、シリコンウエハの自然酸化膜の除去と、シリコンウエハの研磨も同時に行うことができる。【００７５】
コロイダルシリカを用いた比較例３〜５では、シリコンウエハが研磨されるためには、コロイダルセリアに比べかなり高濃度のコロイダルシリカを用いる必要があり、平均研磨速度も本発明の組成物に比べ遅いことがわかる。微量のセリアとアルカリ性物質を含む本発明の研磨組成物は、まず酸化膜を除去し、引き続きシリコンを効率よく研磨することが示された。【００７６】
（実施例１１および比較例６）
研磨組成物中に含まれる金属不純物の濃度を測定した。測定した研磨組成物は、実施例６の研磨液および比較例５の研磨液の原液であり、Ａｇｉｌｅｎｔ  ７５００  ＩＣＰ−ＭＳにより測定した。結果を表７に示す。【００７７】
【表７】
0005564177.tif 000008
【００７８】
表７に示されるように、本発明の研磨組成物は、従来の研磨組成物と比べ金属不純物を低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、半導体ウエハの研磨の分野に利用可能である。