(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性包接化合物（ａ）、塩の形態であってもよい酸性基を側鎖に有する高分子化合物（ｂ）、酸化セリウムである研磨砥粒（ｃ）および水（ｄ）を含有するスラリーであって、
前記水溶性包接化合物（ａ）がスラリー全量に対して０．００１質量％〜３質量％含有され、
前記高分子化合物（ｂ）が、１，０００以上１，０００，０００未満の重量平均分子量を有し、スラリー全量に対して０．１２質量％〜３質量％含有されている、
酸化ケイ素膜および／または窒化ケイ素膜を化学的機械的研磨するために用いられるスラリー。
【請求項２】
水溶性包接化合物（ａ）が、２００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する、請求項１に記載のスラリー。
【請求項３】
水溶性包接化合物（ａ）が、環状オリゴ糖およびその誘導体よりなる群から選択される１種または２種以上である、請求項１または２に記載のスラリー。
【請求項４】
環状オリゴ糖およびその誘導体が、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、およびこれらの誘導体である、請求項３に記載のスラリー。
【請求項５】
高分子化合物（ｂ）が、塩の形態であってもよいカルボキシ基を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項６】
高分子化合物（ｂ）が、（メタ）アクリル酸および／またはその塩の構成単位量が重合体中で２５質量％以上である重合体（ｂ−１）を含む、請求項５に記載のスラリー。
【請求項７】
高分子化合物（ｂ）が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸アミン塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩およびポリメタクリル酸アミン塩よりなる群から選択される１種または２種以上である、請求項６に記載のスラリー。
【請求項８】
酸化セリウムの平均粒子径が０．５ｎｍ〜１，０００ｎｍである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項９】
ｐＨが３〜１２．５である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のスラリーを、基板と研磨パッドとの間に供給しながら、基板と研磨パッドとを相対的に動かして基板上の酸化ケイ素膜および／または窒化ケイ素膜を研磨する、基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体用基板の製造に好適な化学的機械的研磨用スラリー、並びに当該スラリーを用いた基板の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路の高性能化は、回路を構成するトランジスタ、抵抗、配線等の微細化による高密度化と共に、高速応答化によって行なわれている。加えて、配線の積層化により、半導体回路のさらなる高密度化および高集積化が可能となった。これらを可能とした半導体製造における技術として、シャロー・トレンチ分離（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、メタルプラグ、ダマシン法が挙げられる。「シャロー・トレンチ分離」とはトランジスタ素子分離であり、「メタルプラグ」とは層間絶縁膜を貫通した構造を持つ金属による三次元配線であり、「ダマシン法」とは銅配線の埋め込み技術である。シャロー・トレンチ分離等の各工程に欠かすことのできない技術が化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）である。化学的機械的研磨（以下「ＣＭＰ」と略称することがある）は、シャロー・トレンチ分離、ダマシン法、層間絶縁膜形成、メタルプラグ埋め込みのそれぞれの工程において、常に用いられている。これらの微細なパターンはフォトリソグラフィ工程により形成されるレジストマスクを転写することで形成されるが、微細化が進むにつれ、リソグラフィに用いる投影レンズの焦点深度が浅くなり、基板の凹凸をそれ以内に収めなければならないため、基板加工面の平坦性についての要求が高くなる。ＣＭＰにより、加工面を平坦化することによって、ナノオーダー、原子レベルでの平坦面が得られ、三次元配線、すなわち積層化による高性能化が可能となる。ＣＭＰは、現在、層間絶縁膜の平坦化、ＢＰＳＧ膜（ボロン、リン等をドープした酸化ケイ素膜）、シャロー・トレンチ分離領域の形成、プラグおよび埋め込み金属配線形成等を行う際に導入されている。【０００３】
シャロー・トレンチ分離領域の形成においては、基板上に成膜された余分な酸化ケイ素等からなる絶縁膜を除くためにＣＭＰが使用され、研磨を停止させるため、前記絶縁膜の下にストッパ膜が形成される。ストッパ膜には、一般的には窒化ケイ素等が使用され、前記絶縁膜とストッパ膜との研磨速度比を大きくすることで、研磨終了ポイントを設定することが容易になる。これら絶縁膜とストッパ膜との間の段差を解消し、研磨後に平坦な被研磨膜を得ることが望ましい。さらに、過剰研磨されても、ストッパ膜上で研磨が停止し、絶縁膜およびストッパ膜の研磨が進行しないことが、平坦な被研磨膜を得るために望ましい。【０００４】
従来、ＣＭＰ用スラリーの砥粒安定性向上、研磨速度の制御、平坦性向上、段差解消、過剰研磨時における段差増加の抑制を図るため、ポリアクリル酸やその塩等の水溶性有機化合物をＣＭＰ用スラリーに加えることが知られている（特許文献１および特許文献２参照）。【０００５】
また、ポリアクリル酸やその塩等のカルボン酸ポリマーと、ポリビニルピロリドン、カチオン化合物、両性イオン化合物とを併用している系も知られている（特許文献３参照）。【０００６】
一方、重量平均分子量が１００万以上１，０００万以下のポリアクリル酸およびそれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも１種の水溶性高分子と、β−シクロデキストリンと、コロイダルシリカとからなるＣＭＰ用スラリーが知られている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６７２４９３号公報
【特許文献２】特許第３６４９２７９号公報
【特許文献３】特開２００７−２７３９７３号公報
【特許文献４】特開２００９−１５８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
シャロー・トレンチ分離領域は、一般に、以下のような工程を経て形成される。
図１〜図５は、半導体装置の製造プロセスでのシャロー・トレンチ分離領域の形成工程を段階的に示した模式断面図である。なお、図１〜５は、基板（ウエハ）１中に１個の半導体装置の部分が形成されることを示しているが、実際には、１枚の基板に対してシャロー・トレンチ分離領域を有する半導体装置が複数作製され、ダイシングによって、個々の半導体装置（チップ）に分離される。また、図中の各部の寸法は、理解を容易にするために設定したもので、各部と各部との間の寸法比は、実際のものとは必ずしも一致しない。【０００９】
まず基板１表面の酸化絶縁膜２（酸化ケイ素など）上に、ストッパ膜３が積層される。次いで、酸化絶縁膜２およびストッパ膜３が積層された基板１に、フォトリソグラフィによりレジスト膜（不図示）を積層し、エッチングした後、レジスト膜を除去することによって、溝４（エッチング部分）が形成される（図１）。この溝４を埋めるように、ＣＶＤなどによって絶縁膜５（酸化ケイ素など）が積層される（図２）。この絶縁膜５が積層された基板１のＣＭＰでは、ストッパ膜３と絶縁膜５とを平坦に研磨して、平坦なシャロー・トレンチ分離領域６を形成することが理想的である（図３）。【００１０】
しかし、ストッパ膜３の部分と溝４の部分とでは高さに違いがあるため（図１）、ＣＶＤなどでは、初期段差Ｄ１を有する絶縁膜５が形成される（図２）。そのため、その後のＣＭＰでは、ストッパ膜３と絶縁膜５との間に段差Ｄ２（図４）が形成されるという問題があった。【００１１】
さらに、基板はうねりを有しているため、実際上、基板全域において均一に研磨することは困難である。そのため、基板上の全てのストッパ膜３が完全に露出するまで研磨を行なうと、早い段階でストッパ膜３が露出した部分では、溝４内に充填されている絶縁膜５がさらに研磨されてしまうという問題（過剰研磨）が生ずる。この過剰研磨の部分では、段差がさらに大きくなってしまう（図５）。図５中のＤ３は、過剰研磨による段差増加量である。【００１２】
ここで、特許文献１〜３に記載されたポリアクリル酸やその塩等の水溶性有機化合物を含有するＣＭＰ用スラリー、あるいはさらにポリビニルピロリドン等を併用するＣＭＰ用スラリーは、絶縁膜とストッパ膜との間の段差を小さくするという点において、必ずしも満足できるものではなかった。また、特許文献４に記載されたＣＭＰ用スラリーにおいても、絶縁膜とストッパ膜との間の段差を小さくするという点について何ら示唆はなく、本発明者らが確認したところ、これらのＣＭＰ用スラリーでは、絶縁膜とストッパ膜との間の段差を小さくすることはできなかった。【００１３】
従って、本発明は、被研磨膜の平坦化性能に優れ、且つ被研磨膜を傷付けることのないＣＭＰ用スラリーを提供すること、特に、シャロー・トレンチ分離領域の形成工程において、酸化ケイ素等から形成される絶縁膜と、窒化ケイ素等から形成されるストッパ膜との間の段差を極めて小さくすることができる、ＣＭＰ用スラリー、並びに基板の研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは、研磨砥粒（ｃ）とともに、水溶性包接化合物（ａ）と、塩の形態であってもよい酸性基を側鎖として有し、且つ特定の分子量を有する高分子化合物（ｂ）とを、特定量で含有する組成物をＣＭＰ用スラリーとして用いることにより、被研磨膜の平坦化性能が改善され、特にシャロー・トレンチ分離領域の形成工程において、絶縁膜とストッパ膜との間の段差がきわめて小さい被研磨膜を得ることができることを見出した。【００１５】
なお、本発明（即ち、本願の明細書および請求の範囲）において、「高分子化合物（ｂ）が、酸性基を側鎖として有する」とは、「高分子化合物（ｂ）が、酸性基をペンダント基として有する」ことを意味する。【００１６】
すなわち本発明は、次の［１］〜［１２］に関する。
［１］  水溶性包接化合物（ａ）、塩の形態であってもよい酸性基を側鎖として有する高分子化合物（ｂ）、研磨砥粒（ｃ）および水（ｄ）を含有する化学的機械的研磨用スラリーであって、
水溶性包接化合物（ａ）の含有量が、スラリー全量中、０．００１質量％〜３質量％であり、
高分子化合物（ｂ）が、１，０００以上１，０００，０００未満の重量平均分子量を有し、
高分子化合物（ｂ）の含有量が、スラリー全量中、０．１２質量％〜３質量％である、
化学的機械的研磨用スラリー。
［２］  水溶性包接化合物（ａ）が、２００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有する、上記［１］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［３］  水溶性包接化合物（ａ）が、環状オリゴ糖およびその誘導体よりなる群から選択される１種または２種以上である、上記［１］または［２］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［４］  環状オリゴ糖およびその誘導体が、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、およびこれらの誘導体である、上記［３］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［５］  高分子化合物（ｂ）が、塩の形態であってもよいカルボキシ基を有する、上記［１］〜［４］のいずれか１つに記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［６］  高分子化合物（ｂ）が、（メタ）アクリル酸および／またはその塩の構成単位量が重合体中で２５質量％以上である重合体（ｂ−１）を含む、上記［５］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［７］  高分子化合物（ｂ）が、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸アミン塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩およびポリメタクリル酸アミン塩よりなる群から選択される１種または２種以上である、上記［６］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［８］  研磨砥粒（ｃ）が、平均粒子径が０．５ｎｍ〜１，０００ｎｍの無機酸化物粒子である、上記［１］〜［７］のいずれか１つに記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［９］  無機酸化物粒子が、酸化アルミニウム、酸化セリウム、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化マグネシウムおよび酸化マンガンよりなる群から選択される１種または２種以上の粒子である、上記［８］に記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［１０］  ｐＨが３〜１２．５である、上記［１］〜［９］のいずれか１つに記載の化学的機械的研磨用スラリー。
［１１］  上記［１］〜［１０］のいずれか１つに記載の化学的機械的研磨用スラリーを、基板と研磨パッドとの間に供給しながら、基板と研磨パッドとを相対的に動かして基板上の被研磨膜を研磨する、基板の研磨方法。
［１２］  基板上の被研磨膜が酸化ケイ素膜および／または窒化ケイ素膜である、上記［１１］に記載の方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＣＭＰ用スラリーは、基板上の被研磨膜の平坦化性能に優れ、特に、シャロー・トレンチ分離領域の形成における絶縁膜または層間絶縁膜の研磨において、絶縁膜とストッパ膜との間の段差が極めて小さい被研磨膜を得ることができ、基板製造時の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、エッチングによって溝を形成した基板の模式断面図である。
【図２】図２は、ＣＶＤによって絶縁膜を積層した基板の模式断面図である。
【図３】図３は、理想的なＣＭＰによって絶縁膜を研磨した基板の模式断面図である。
【図４】図４は、実際上のＣＭＰによって絶縁膜を研磨した基板の模式断面図である。
【図５】図５は、過剰研磨した基板の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のＣＭＰ用スラリーは、水溶性包接化合物（ａ）、塩の形態であってもよい酸性基を側鎖として有する高分子化合物（ｂ）、研磨砥粒（ｃ）および水（ｄ）を含有する。本発明のＣＭＰ用スラリーに含まれる成分としては、それぞれ、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明において、「水溶性包接化合物」としては、２５℃における水への溶解性が０．０１ｇ／Ｌ以上である化合物が好ましい。２５℃における水への溶解性が０．０１ｇ／Ｌ未満の場合には、絶縁膜とストッパ膜との間の段差の低減および過剰研磨時の段差増加の抑制効果が得られない。研磨用スラリーに添加して、前記の段差および過剰研磨時の段差増加を良好に低減するためには、２５℃における水への溶解性が０．１ｇ／Ｌ以上であるのが好ましく、０．５ｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。
【００２１】
「包接化合物」とは、空洞を有する分子であって、その分子（ホスト）の中に、他の分子（ゲスト）を取り込むことが可能な化合物の総称である。ホスト化合物としては、シクロデキストリンやクラウンエーテル等の筒状または環状化合物が有名である。これらの化合物は空洞の大きさにより、取り込むゲスト分子の大きさを制御できることが知られている。包接化合物として、環状化合物が好ましい。
【００２２】
前記水溶性包接化合物（ａ）としては、例えば、環状オリゴ糖およびその誘導体、水溶性ポルフィリン、水溶性フタロシアニン、クラウンエーテル、水溶性シクロファン、水溶性カリックスアレーン等が挙げられる。また、前記の環状オリゴ糖およびその誘導体等を構成単位とする重合体も、水溶性包接化合物（ａ）として使用することができる。水溶性包接化合物（ａ）としては、工業的な入手容易性等の観点から、環状オリゴ糖およびその誘導体が好ましい。
【００２３】
前記の環状オリゴ糖およびその誘導体は、これらの１種を選択し、単独で用いてもよく、あるいは２種以上を選択し、組み合わせて用いることもできる。
【００２４】
本発明において、「環状オリゴ糖およびその誘導体」としては、単糖類が、結合位置を問わずに、５個以上２０個以下で環化した化合物、およびその誘導体が挙げられる。
【００２５】
ピラノース骨格および／またはフラノース骨格を有する単糖類は、Ｄ−体、Ｌ−体の立体異性体を問わずに用いることができる。単糖類としては、アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、ラムノース、エリトロース、トレオース、リボース、リキソース、キシロース、アラビノース等が挙げられる。
【００２６】
好適な環状オリゴ糖およびその誘導体の例としては、シクロデキストリン、シクロマンニン、シクロアワオドリン、イソサイクロマルトペンタオース、イソサイクロマルトヘキサオースおよびこれらの誘導体が挙げられる。工業的な入手容易性等の観点から、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、およびこれらの誘導体が好ましく、水溶性の観点から、α−シクロデキストリンおよびその誘導体、β−シクロデキストリンの誘導体、並びにγ−シクロデキストリンおよびその誘導体がより好ましい。
【００２７】
前記環状オリゴ糖の誘導体としては、
（ａ）環状オリゴ糖の有するヒドロキシ基の水素原子が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、ノニル、デシル等の炭素数１〜２０の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基で置換されたアルコキシ化誘導体、
（ｂ）環状オリゴ糖の有するヒドロキシ基と、カルボン酸（例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸等のモノカルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸；酒石酸、クエン酸、イソクエン酸等のヒドロキシカルボン酸）のカルボキシ基とが反応して得られるエステル化誘導体
などが挙げられる。
【００２８】
前記水溶性包接化合物（ａ）は、スラリー全量に対して０．００１質量％〜３質量％の範囲で含有させることが必要である。前記水溶性包接化合物（ａ）の含有量がスラリー全量に対して０．００１質量％未満であると、絶縁膜とストッパ膜との間の段差が解消されない上、過剰研磨時の段差増加量が大きくなる。一方、前記水溶性包接化合物（ａ）の含有量がスラリー全量に対して３質量％を超える場合には、ＣＭＰ用スラリー中の研磨砥粒（ｃ）が凝集しやすくなる。ＣＭＰ用スラリー中の研磨砥粒（ｃ）の凝集を抑制する観点から、水溶性包接化合物（ａ）の含有量は、スラリー全量に対して０．０１質量％〜２．５質量％の範囲にあることがより好ましく、０．０５質量％〜２質量％の範囲にあることがさらに好ましい。
【００２９】
前記水溶性包接化合物（ａ）は、２００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有することが好ましい。前記分子量が２００未満であると絶縁膜とストッパ膜との間の段差が低減されず、１，０００，０００を超えるとＣＭＰ用スラリーの粘度が増加し、研磨時のＣＭＰ用スラリー流入性が低下することにより、研磨均一性が低下することがある。絶縁膜とストッパ膜との間の段差の低減、研磨均一性の観点から、ＣＭＰ用スラリーとして良好な作用効果を得るためには、水溶性包接化合物（ａ）の重量平均分子量は５００〜４００，０００の範囲にあることがより好ましく、７００〜５０，０００の範囲にあることがさらに好ましい。なお、前記重量平均分子量は、ＧＰＣ装置（Ｗａｔｅｒｓ社製「１５０Ｃ」）にＧＰＣカラム（東ソー株式会社製「ＧＭＰＷＸＬ」）を接続し、２００ｍＭリン酸塩水溶液を移動相として用いて測定し、ポリエチレングリコール標準を用いて換算した値である。
【００３０】
前記高分子化合物（ｂ）は、１，０００以上１，０００，０００未満の重量平均分子量を有することが必要である。前記高分子化合物（ｂ）の重量平均分子量が１，０００未満であると、絶縁膜とストッパ膜との間の段差が解消されない上、過剰研磨時の段差増加量が大きくなる。一方、前記高分子化合物（ｂ）の重量平均分子量が１，０００，０００以上である場合には、研磨速度および研磨均一性が低下する。研磨速度および研磨均一性の観点から、前記高分子化合物（ｂ）の重量平均分子量は、２，０００〜７００，０００であることがより好ましく、３，０００〜４００，０００であることがさらに好ましい。なお、この重量平均分子量は、ＧＰＣ装置（Ｗａｔｅｒｓ社製「１５０Ｃ」）にＧＰＣカラム（東ソー株式会社製「ＧＭＰＷＸＬ」）を接続して、２００ｍＭリン酸塩水溶液を移動相として用いて測定し、ポリエチレングリコール標準を用いて換算した値である。
【００３１】
前記高分子化合物（ｂ）は、スラリー全量に対して０．１２質量％〜３質量％の範囲で含有されることが必要である。前記高分子化合物（ｂ）の含有量がスラリー全量に対して０．１２質量％未満であると、絶縁膜とストッパ膜との間の段差が解消されない上、過剰研磨時の段差増加量が大きくなる。一方、前記高分子化合物（ｂ）がスラリー全量に対して３質量％を超える場合には、ＣＭＰ用スラリー中の研磨砥粒（ｃ）の凝集が生ずる。絶縁膜とストッパ膜との間の段差の低減および過剰研磨時の段差増加の抑制、並びに研磨用スラリー中の研磨砥粒の凝集を抑制する観点から、前記高分子化合物（ｂ）の含有量は、スラリー全量に対して０．１４質量％〜１質量％であることがより好ましく、０．１６質量％〜０．８質量％であることがさらに好ましい。
【００３２】
前記高分子化合物（ｂ）の酸性基としては、例えば、ホスホノ基（−Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）2、「リン酸基」ともいう）、スルホ基（−ＳＯ3Ｈ、「スルホン酸基」ともいう）、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）等が挙げられる。酸性基は、塩の形態であってもよい。水溶性包接化合物（ａ）との相互作用が優れているという観点から、前記高分子化合物（ｂ）としては、塩の形態であってもよいカルボキシ基を側鎖として有するものが好ましい。
【００３３】
前記高分子化合物（ｂ）が側鎖として有する酸性基の塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等のアルカリ金属塩；マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩；アミン塩；アンモニウム塩が挙げられ、半導体製造工程における金属汚染を抑制する観点から、アミン塩およびアンモニウム塩が好ましい。また、前記アミン塩を形成するアミンとしては、１級アミン、２級アミン、３級アミンを用いることができ、より具体的には、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジｎ−ブチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、イソプロピルアミン等が挙げられる。
【００３４】
前記高分子化合物（ｂ）は、（メタ）アクリル酸および／またはその塩（以下「（メタ）アクリル酸（塩）」と略称することがある）の構成単位量が重合体中で２５質量％以上である重合体（ｂ−１）を含むことが好ましく、前記高分子化合物（ｂ）は、前記重合体（ｂ−１）であることがより好ましい。（メタ）アクリル酸（塩）の構成単位量が２５質量％以上である重合体（ｂ−１）は、前記水溶性包接化合物（ａ）と良好な相互作用を示すことができる。重合体（ｂ−１）中の（メタ）アクリル酸（塩）の構成単位量は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上であり、さらに好ましくは８５質量％以上であり、最も好ましくは１００質量％である。高分子化合物（ｂ）はこれらからなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましい。
【００３５】
前記重合体（ｂ−１）は、（メタ）アクリル酸（塩）以外の構成単位（以下「他の構成単位」と略称する）を、重合体中７５質量％以下の量で含有することができる。他の構成単位としては、不飽和二重結合を有する単量体に由来するものが挙げられる。前記不飽和二重結合を有する単量体としては、例えば、酢酸ビニル、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボン酸類およびこれらの塩類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル等のアクリル酸エステル類；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等のメタクリル酸エステル類；ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のスルホン酸類およびこれらの塩類、アクリロニトリル、ビニルピロリドン等のビニル化合物；アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド類などが挙げられる。
【００３６】
前記高分子化合物（ｂ）は、（メタ）アクリル酸および／またはその塩のみからなる重合体であることが好ましい。かかる重合体の製造では、（メタ）アクリル酸およびこれらの塩から選ばれる１種または２種以上を、任意の割合で重合することができる。
【００３７】
前記高分子化合物（ｂ）は、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウム塩、ポリアクリル酸アミン塩、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸アンモニウム塩およびポリメタクリル酸アミン塩よりなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましく、ポリアクリル酸アンモニウム塩およびポリアクリル酸アミン塩から選択される１種または２種であることがより好ましい。
【００３８】
前記研磨砥粒（ｃ）は、平均粒子径が０．５ｎｍ〜１，０００ｎｍの微粒子であることが好ましい。前記研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径が０．５ｎｍ未満であると、研磨速度が低下する場合があり、平均粒子径が１，０００ｎｍを超えると、研磨傷が発生する傾向がある。研磨速度の低下および研磨傷の発生を防止するために、前記研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径は１ｎｍ〜７００ｎｍであることがより好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍであることがさらに好ましい。
【００３９】
前記研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径の測定は、粒径測定装置（大塚電子株式会社製「ゼータ電位・粒径測定システム  ＥＬＳＺ−２」等）を用い、動的光散乱法により行うことができる。
【００４０】
前記研磨砥粒（ｃ）としては、例えば、有機化合物、高分子化合物、無機化合物、有機−無機複合材料を用いることができる。
【００４１】
前記有機化合物および高分子化合物としては特に限定されないが、例えばフラーレン誘導体、およびポリスチレン粒子、ポリエチレン粒子、ポリアクリル酸粒子、ポリメタクリル酸粒子、ポリアクリルアミド粒子、ポリメタクリルアミド粒子などの不飽和二重結合を有する単量体を単独あるいは複数組み合わせて重合した高分子化合物粒子などが挙げられる。
【００４２】
前記無機化合物としては、フラーレン、ナノダイアモンド、ケイ素、ゲルマニウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、金属、金属化合物（例えば、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物、金属炭酸化物、金属硫酸化物、金属硝酸化物、金属フッ化物、金属臭化物、金属窒化物、金属ヨウ化物）、ヒ化ガリウム、セレン化亜鉛、カドミウムテルル等の化合物が挙げられる。前記金属および金属化合物の金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、カドミウム、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、コバルト、ロジウム、鉄、マンガン、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、セリウム、ランタン、イットリウム、イリジウム、ジルコニウム、スズ等が挙げられる。これらは、単独で、あるいは複数種を組み合わせて使用することができる。
【００４３】
前記有機−無機複合材料としては、例えば無機化合物粒子に有機化合物を被覆したもの、有機化合物粒子に無機化合物を被覆したもの、有機化合物粒子中に無機化合物粒子を分散したもの、有機ポリシロキサン化合物等が挙げられる。
【００４４】
研磨効率の観点から、研磨砥粒（ｃ）としては、前記無機化合物の粒子を用いることが好ましい。また、前記無機化合物粒子のうち、研磨速度が高く、研磨傷の低減に優れるという観点から、酸化アルミニウム、酸化セリウム、ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化マグネシウム、酸化マンガンの各粒子がより好ましく、酸化セリウム粒子がさらに好ましい。
【００４５】
研磨砥粒（ｃ）の含有量は、スラリー全量に対して０．１質量％〜３０質量％であることが好ましく、０．２質量％〜２５質量％であることがより好ましく、０．３質量％〜２０質量％であることが特に好ましい。前記含有量が０．１質量％未満であると、研磨速度が低下する傾向にあり、３０質量％を超えると、研磨砥粒が凝集する傾向にある。研磨速度、研磨傷抑制の観点から、前記研磨砥粒（ｃ）の含有量は、０．５質量％〜１５質量％の範囲とすることが最も好ましい。
【００４６】
本発明のＣＭＰ用スラリーには、研磨砥粒の分散安定性を向上させるため、本発明の効果を阻害しない範囲で公知の分散剤を含有させることができる。
【００４７】
前記分散剤としては、例えば、水溶性アニオン性分散剤、水溶性ノニオン性分散剤、水溶性カチオン性分散剤、水溶性両性分散剤等が挙げられる。前記水溶性アニオン性分散剤としては、前記高分子化合物（ｂ）に該当しない、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリスルホン酸等、およびこれらの塩が挙げられる。前記水溶性ノニオン性分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、Ｎ−置換ポリアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−置換ポリアクリルアミド等が挙げられ、水溶性カチオン性分散剤としては、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等が挙げられる。前記水溶性両性分散剤としては、不飽和二重結合を有するカチオン性単量体およびアニオン性単量体を共重合してなる共重合体、末端にアニオンおよびカチオンをそれぞれ有するベタイン等が挙げられる。本発明においては、これらから選択した１種または２種以上の分散剤を用いることができる。
【００４８】
本発明のＣＭＰ用スラリーには、本発明の効果を阻害しない範囲で、アニオン性高分子化合物、ノニオン性高分子化合物、カチオン性高分子化合物、両性高分子化合物、多糖類を含有させてもよい。前記アニオン性高分子化合物としては、前記の高分子化合物（ｂ）に該当しない、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリスルホン酸等、およびこれらの塩等が挙げられ、前記ノニオン性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、Ｎ−置換ポリアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−置換ポリアクリルアミド、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等が挙げられる。前記カチオン性高分子化合物としては、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン等が挙げられ、前記両性高分子化合物としては、不飽和二重結合を有するカチオン性単量体およびアニオン性単量体を共重合してなる共重合体等が挙げられる。前記多糖類としては、例えば、デキストラン、グリコーゲン、アミロース、アミロペクチン、ヘパリン、アガロース等が挙げられる。
【００４９】
さらに本発明のＣＭＰ用スラリーには、本発明の効果を阻害しない範囲で、分子量１０〜１，０００の低分子化合物を含有させてもよい。かかる低分子化合物としては、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ピペラジン、イミダゾール、ブチルアミン、ジブチルアミン、イソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエ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アミン類；メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エチレングリコール等のアルコール類；蟻酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、サリチル酸、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸類；グリシン、アラニン、フェニルアラニン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン等のアミノ酸類；ジオキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル等のエーテル類；アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類；過酸化水素、過硫酸アンモニウムン等の酸化剤；ベンゾトリアゾール、チアベンダゾール等の錯形成剤などが挙げられる。
【００５０】
本発明のＣＭＰ用スラリーにおいては、前記水溶性包接化合物（ａ）と前記高分子化合物（ｂ）とを併用することにより、これらの複合体が形成される。前記複合体は基板に対する吸着性が高く、基板上に効果的に吸着膜を形成することができる。研磨時において、この吸着膜では、高分子化合物（ｂ）を単独で用いる場合に比べて、凹部における基板の保護作用が向上するため、凸部だけが効果的に研磨されるものと考えられる。その結果、本発明のＣＭＰ用スラリーは、良好な平坦化性能を達成できると考えられる。１種または２種以上の水溶性高分子化合物（例えば、ポリアクリル酸等）のみを使用する従来技術に比べて、前記水溶性包接化合物（ａ）および前記高分子化合物（ｂ）の両方を含有する本発明のＣＭＰ用スラリーを使用すれば、凸部を選択的に研磨することができ、その結果、良好な段差の低減を達成することができる。
【００５１】
本発明において、水（ｄ）は、特に制限は無く、蒸留水、脱イオン水等を好ましく用いることができる。水（ｄ）の含有量は、ＣＭＰ用スラリーから必須成分（水溶性包接化合物（ａ）、高分子化合物（ｂ）、および研磨砥粒（ｃ））、および任意成分（例えば分散剤）の含有量を除いた残余の量である。
【００５２】
本発明のＣＭＰ用スラリーは、所望のｐＨに調整して研磨に用いることが好ましい。ｐＨ調整剤としては、酸または塩基を用いることができる。酸としては、塩酸等が挙げられる。塩基を用いる場合、半導体研磨での金属汚染を防止するため、アルカリ金属類の水酸化物よりも、アンモニア水または有機アミンを用いることが好ましい。本発明のＣＭＰ用スラリーのｐＨは、３〜１２．５であることが好ましい。ＣＭＰ用スラリーのｐＨが３未満であると、研磨速度が低下し、ＣＭＰ用スラリーのｐＨが１２．５を超えると、基板上の絶縁膜の平坦性が低下する傾向にある。研磨速度、基板上の絶縁膜の平坦性の観点から、本発明のＣＭＰ用スラリーのｐＨは３．３〜１２であることがより好ましく、３．５〜１１．７であることがさらに好ましい。
【００５３】
本発明において、ＣＭＰ用スラリーのｐＨは、例えば、ｐＨメーター（堀場製作所社製「ｐＨメータ  Ｆ２２」等）を用いて、通常の方法に従って測定することができる。
【００５４】
本発明のＣＭＰ用スラリーは、例えば、水溶性包接化合物（ａ）の水溶液と、高分子化合物（ｂ）の水溶液と、研磨砥粒（ｃ）のスラリーとからなる、３液式のＣＭＰ用スラリーとして調製することができる。また、研磨砥粒（ｃ）を含有するスラリーまたは水溶性包接化合物（ａ）の水溶液に研磨砥粒（ｃ）を混合したスラリーと、水溶性包接化合物（ａ）および高分子化合物（ｂ）の混合水溶液とからなる２液式のＣＭＰ用スラリー；研磨砥粒（ｃ）および水溶性包接化合物（ａ）を混合したスラリーと、高分子化合物（ｂ）の水溶液とからなる２液式のＣＭＰ用スラリー；或いは研磨砥粒（ｃ）および高分子化合物（ｂ）を混合したスラリーと、水溶性包接化合物（ａ）の水溶液とからなる２液式のＣＭＰ用スラリー；として調製してもよい。さらに、水溶性包接化合物（ａ）、高分子化合物（ｂ）および研磨砥粒（ｃ）を混合した水溶液からなる１液式のＣＭＰ用スラリーとして調製してもよい。なお、本発明において、前記２液式または３液式のスラリーとして調製する場合、研磨時にこれらが混合され、１液式のスラリーとされる。
【００５５】
前記の２液式または３液式のＣＭＰ用スラリーにおいては、各成分の配合を用時に任意に変えることができるので、平坦化性能および研磨速度並びに段差解消性能を容易に調整することができる。２液式の研磨用スラリーまたは３液式の研磨用スラリーを用いて研磨する場合、例えば、研磨砥粒（ｃ）を含有するスラリーと、水溶性包接化合物（ａ）および高分子化合物（ｂ）の混合水溶液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流させ、供給配管出口の直前で混合して研磨パッド上に供給する方法や、研磨直前に、研磨砥粒（ｃ）を含有するスラリーと、水溶性包接化合物（ａ）および高分子化合物（ｂ）の混合水溶液とを混合する方法等がとられる。さらに、２液式または３液式の研磨用スラリーで研磨する場合、前記のように、各スラリーを研磨直前または配管内で混合する際、必要に応じて水を混合して研磨特性を調整することもできる。
【００５６】
本発明の研磨方法は、研磨定盤上に両面テープ、面ファスナー等を用いて貼り付けた研磨パッドに、被研磨膜を形成した基板を押し当てて加圧し、本発明のＣＭＰ用スラリーを基板と研磨パッドとの間に供給しながら、基板と研磨パッドとを相対的に動かして被研磨膜を研磨することを特徴とする。
【００５７】
以下、無機絶縁膜である酸化ケイ素膜が形成された半導体基板の場合を例に挙げて、本発明に係る基板の研磨方法を説明する。
【００５８】
本発明の研磨方法において、研磨に用いる装置としては、例えば、研磨パッドを貼り付けることが可能で、回転数の変更が可能なモータ等を取り付けてある研磨定盤と、被研磨膜を有する基板を保持できるホルダーとを有する一般的な研磨装置などを使用することができる。
【００５９】
研磨条件としては特に制限されないが、効率的に研磨を行うためには、定盤および基板それぞれの回転速度は３００ｒｐｍ以下の低回転が好ましく、基板にかける圧力は、研磨後に傷が発生しないようにするという見地から、１５０ｋＰａ以下とすることが好ましい。研磨している間、研磨パッドには、ＣＭＰ用スラリーをポンプ等で連続的に供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常にＣＭＰ用スラリーで覆われていることが好ましい。
【００６０】
研磨終了後の半導体基板は、流水中でよく洗浄した後、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乾燥させることが好ましい。このように、被研磨膜である無機絶縁膜を前記ＣＭＰ用スラリーで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を得ることができる。このようにして平坦化されたシャロー・トレンチ分離領域を形成したあと、無機絶縁膜の上に、アルミニウム配線または銅配線を形成し、その配線間および配線上に、後述する方法により無機絶縁膜を形成した後、ＣＭＰ用スラリーを用いて同様に研磨して平滑な面とする。この工程を所定回数繰り返すことにより、所望の層数を有する半導体基板を製造することができる。
【００６１】
本発明において用い得る研磨パッドとしては、特に制限されないが、例えば、一般的な不織布、織布、人工皮革、合成樹脂などが挙げられる。これらの中では、合成樹脂が好ましく用いられる。
【００６２】
前記合成樹脂としては、例えば熱硬化性ポリウレタン樹脂；熱可塑性ポリウレタン樹脂；エポキシ樹脂；フッ素樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂；ポリブタジエン樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂等の架橋ゴム；ポリアクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂；ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等のビニル樹脂などが挙げられる。前記合成樹脂は単独で用いても、あるいは複数種を組み合わせて用いてもよく、さらには添加剤などを加えて使用することもできる。なお、耐磨耗性の観点からは、ポリウレタン樹脂が好ましい。
【００６３】
前記合成樹脂は、特に限定されないが、多孔質体であってもよい。多孔質体の製造方法としては、例えば、微小中空体を合成樹脂内に分散する方法、水溶性高分子化合物を単独で、あるいは複数種を組み合わせて合成樹脂内に分散することにより、研磨時にＣＭＰ用スラリーにより前記水溶性高分子化合物を溶出させ、実質的に多孔質体を形成する方法、超臨界発泡成形を用いる方法、高分子化合物微粒子を焼結し、連通孔構造を形成させる方法等が挙げられる。
【００６４】
前記研磨パッドの構造は特に制限されず、単層構造であっても、クッション層を有する複層構造であってもよい。また、前記研磨パッドには、ＣＭＰ用スラリーが溜まるような穴構造および／または溝構造を付加する加工が施されていることが好ましい。溝構造としては、特に制限するものではないが、格子状、放射状、螺旋状、同心円状などが挙げられる。前記溝構造および穴構造は、単独で、あるいは複数種を組み合わせて用いることができる。さらにまた、前記研磨パッドは、研磨パッド内に砥粒を内包した構造であってもよい。砥粒を研磨パッド内に内包させるには、例えば、砥粒、合成樹脂および溶媒を混合し、混合物を成形型に注入した後乾燥する方法、溶融した合成樹脂に砥粒を混合し、混合物を成形型に注入した後冷却する方法を用いることができる。
【００６５】
本発明の研磨方法においては、必要に応じて、ダイアモンド粒子をニッケル電着等により担体表面に固定したＣＭＰ用のコンディショナーを研磨装置に取り付け、研磨パッド上に前記コンディショナーを押し付けて、前記研磨パッド表面を、被研磨膜である絶縁膜の研磨に好適な表面粗さに調整することができる。
【００６６】
本発明のＣＭＰ用スラリーは、半導体基板に形成された酸化ケイ素膜だけでなく、各種半導体装置、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の製造プロセスなどにも適用することができる。例えば、所定の配線を有する配線板に形成された酸化ケイ素膜、ガラス膜、窒化ケイ素膜等の無機絶縁膜；ポリシリコン、アルミニウム、銅、チタン、窒化チタン、タングステン、タンタル、窒化タンタル等を主として含有する膜；フォトマスク、レンズ、プリズム等の光学ガラス；スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の無機導電膜；ガラスおよ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；炭化ケイ素、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッド等；メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂などの研磨に、本発明のＣＭＰ用スラリーを用いることができる。
【００６７】
なお、本発明のＣＭＰ用スラリーは、特に、シャロー・トレンチ分離領域の形成における絶縁膜の研磨に好適に用いることができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。【００６９】
［実施例１］
酸化セリウム砥粒スラリー（昭和電工株式会社製研磨剤「ＧＰＬ−Ｃ１０１０」、スラリー中の酸化セリウム砥粒含有量１０質量％）５０ｇ、α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）０．５ｇ、ポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量５，０００）２．５ｇ、蒸留水を１Ｌメスシリンダー中で混合し、マグネチックスターラーで撹拌しながら、２８質量％アンモニア水（和光純薬工業株式会社製）を加えてｐＨを５．０とした後、蒸留水で全量を１，０００ｇとして、砥粒含有量０．５質量％、α−シクロデキストリン含有量０．０５質量％、ポリアクリル酸含有量０．２５質量％のＣＭＰ用スラリーを得た。【００７０】
［実施例２］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）１．５ｇを使用し、その含有量を０．１５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７１】
［実施例３］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７２】
［実施例４］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％とし、高分子化合物としてポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量２５，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７３】
［実施例５］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％と、高分子化合物としてポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量２５０，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７４】
［実施例６］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％とし、高分子化合物としてポリメタクリル酸（ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ社製、重量平均分子量１００，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７５】
［実施例７］
水溶性包接化合物としてβ−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７６】
［実施例８］
水溶性包接化合物としてγ−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７７】
［実施例９］
水溶性包接化合物としてメチル−β−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）４．５ｇを使用し、その含有量を０．４５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７８】
［実施例１０］
水溶性包接化合物として２−ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）４．５ｇを使用し、その含有量を０．４５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００７９】
［実施例１１］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）１．５ｇを使用し、その含有量を０．１５質量％とし、ポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量５，０００）１．５ｇを使用し、その含有量を０．１５質量％とし、酸化セリウム砥粒スラリー（前記ＧＰＬ−Ｃ１０１０）１．５ｇを使用し、その含有量を０．１５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８０】
［比較例１］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８１】
［比較例２］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）を添加せず、高分子化合物としてポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量２５，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は、実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８２】
［比較例３］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）を添加せず、高分子化合物としてポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量２５０，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８３】
［比較例４］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）１．０ｇを使用し、その含有量を０．１質量％とし、ポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量５，０００）１．０ｇを使用し、その含有量を０．１質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８４】
［比較例５］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）１．０ｇを使用し、その含有量を０．１質量％とし、高分子化合物としてポリアクリル酸（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量２５０，０００）１．０ｇを使用し、その含有量を０．１質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８５】
［比較例６］
α−シクロデキストリンの代わりにスクロース（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８６】
［比較例７］
α−シクロデキストリンの代わりにデキストラン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８７】
［比較例８］
ポリアクリル酸を添加しなかったこと以外は実施例３と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８８】
［比較例９］
α−シクロデキストリン（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを使用し、その含有量を０．３質量％とし、高分子化合物としてポリアクリルアミド（和光純薬工業株式会社製、重量平均分子量５，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例１と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００８９】
［比較例１０］
高分子化合物としてポリアクリル酸（関東化学株式会社製、重量平均分子量１，０８０，０００）２．５ｇを使用し、その含有量を０．２５質量％としたこと以外は実施例７と同様にして、ＣＭＰ用スラリーを調製した。【００９０】
前記実施例および比較例の各ＣＭＰ用スラリーで用いた研磨砥粒（ｃ）について、平均粒子径を測定した。また、各ＣＭＰ用スラリーについてｐＨを測定し、これらを用いて絶縁膜の研磨を行って、絶縁膜とストッパ膜との間の段差を測定した。研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径の測定方法、ＣＭＰ用スラリーのｐＨの測定方法、絶縁膜とストッパ膜との間の段差の測定方法について、以下に記載する。【００９１】
［研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径の測定］
研磨砥粒（ｃ）（前記ＧＰＬ−Ｃ１０１）について、大塚電子株式会社製「ゼータ電位・粒径測定システム  ＥＬＳＺ−２」にて、２５℃、ピンホール径５０μｍ、溶媒条件；２５℃の水の屈折率＝１．３３、粘度＝０．８９ｃＰ、比誘電率＝７８．３の条件下で２回測定し、それぞれキュムラント解析により平均粒子径および粒径分布を求め、二つの平均粒子径の値をさらに平均することによって、研磨砥粒（ｃ）の平均粒子径を求めた。その平均粒子径は１９７．１ｎｍであった。【００９２】
［ｐＨの測定］
堀場製作所社製「ｐＨメータ  Ｆ２２」を用い、標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液；ｐＨ４．００（２５℃）、中性リン酸塩ｐＨ緩衝液；ｐＨ７．００（２５℃）、ホウ酸塩ｐＨ緩衝液；ｐＨ９．００（２５℃））を用いて、３点校正した後、電極をＣＭＰ用スラリーに入れて、２分間以上経過して安定した後の値を測定した。【００９３】
［絶縁膜の研磨］
試験基板として、ＳＫＷ社製パターンウエハ「ＳＫＷ３−２」を用いた。前記ウエハは、図２に示すように、酸化絶縁膜２（酸化ケイ素）、ストッパ膜３（窒化ケイ素）、溝４、絶縁膜５（酸化ケイ素）が形成されたものである（酸化絶縁膜２の厚さ：１０ｎｍ、ストッパ膜３の厚さ：１５０ｎｍ、ストッパ膜３の幅：１００μｍ、溝４の深さ（ストッパ膜３の表面から溝４の底部までの距離）：５００ｎｍ、溝４の幅：１００μｍ、絶縁膜５の平均厚さ：６００ｎｍ）。研磨装置（ＭＡＴ社製「ＢＣ−１５」）の基板保持部に前記ウエハを固定した。一方、研磨定盤には３８０ｍｍΦの研磨パッド（ローム＆ハース社製「ＩＣ１４００」同心円溝）を両面テープで貼り付けた。コンディショナー（株式会社アライドマテリアル製、直径１９．０ｃｍ）を用い、圧力＝３．４８ｋＰａ、定盤回転数＝１００ｒｐｍ、コンディショナー回転数＝１４０ｒｐｍで同方向に回転させ、定量送液ポンプ（東京理科器械株式会社製「ＲＰ−１０００」）を用いて純水を毎分１５０ｍＬの流量で供給しながら、６０分間、研磨パッドのコンディショニングを行った。【００９４】
次いで、前記研磨パッド上に、実施例および比較例の各ＣＭＰ用スラリーを、毎分１２０ｍＬの流量で供給しながら、研磨定盤を１００ｒｐｍ、前記ウエハを９９ｒｐｍで同方向に回転させ、前記研磨パッド上に前記ウエハを荷重２３．４ｋＰａで押し付けることによって、前記ウエハの研磨を行った。ストッパ膜３（窒化ケイ素）上の絶縁膜５（酸化ケイ素）が消失し、ストッパ膜３が露出した時点を「ジャスト研磨」として研磨を終了し、ウエハを蒸留水で洗浄し、乾燥した。光干渉式膜厚測定装置（Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ社製「Ｎａｎｏ  ｓｐｅｃ    ＡＦＴ  Ｍｏｄｅｌ  ５１００」）を用い、ストッパ膜３および絶縁膜５の膜厚測定を行った。ストッパ膜３と絶縁膜５との間の段差Ｄ２（図４）は、表面粗さ測定機（株式会社ミツトヨ製小形表面粗さ測定機「ＳＪ−４００」）を用い、標準スタイラス、測定レンジ＝８０μｍ、ＪＩＳ２００１、ＧＡＵＳＳフィルタ、カットオフ値λｃ＝２．５ｍｍ、カットオフ値λｓ＝８．０μｍの設定で測定し、断面曲線から段差Ｄ２を算出した。【００９５】
また、ジャスト研磨後のウエハを、図５に示すようにさらに過剰研磨して、段差増加量Ｄ３を測定した。詳しくは、研磨開始からジャスト研磨までの研磨時間の１５％に相当する時間、ジャスト研磨後のウエハをさらに研磨し、上記と同様にして、膜厚および段差を測定した。【００９６】
実施例および比較例の各ＣＭＰ用スラリーについてのｐＨ、ジャスト研磨時の段差Ｄ２、および過剰研磨時の段差増加量Ｄ３の測定結果を、表１〜表４に示す。【００９７】
【表１】
0005878020.tif 000002
【００９８】
【表２】
0005878020.tif 000003
【００９９】
【表３】
0005878020.tif 000004
【０１００】
【表４】
0005878020.tif 000005
【０１０１】
表１および表２より明らかなように、実施例のＣＭＰ用スラリーを用いた場合は、ジャスト研磨時の段差Ｄ２が低減され、過剰研磨時の段差増加量Ｄ３もわずかであった。一方、表３および表４に示されるように、水溶性包接化合物を含有していない比較例１〜３、高分子化合物（ｂ）の含有量が低い比較例４および５、包接化合物ではない水溶性化合物を含有する比較例６および７、高分子化合物（ｂ）を含有しない比較例８、高分子化合物（ｂ）の代わりに酸性基を持たない高分子化合物を含有する比較例９、重量平均分子量が１，０００，０００を超える高分子化合物を含有する比較例１０の各スラリーを用いた場合には、ジャスト研磨時の段差Ｄ２も低減されておらず、過剰研磨の段差増加量Ｄ３も大きかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上詳述したように、本発明は、半導体基板に形成された酸化ケイ素膜をはじめ、各種半導体装置の製造プロセスにも適用することのできるＣＭＰ用スラリー、並びに基板の研磨方法を提供するものである。本発明のＣＭＰ用スラリーは、特にシャロー・トレンチ分離領域の形成における絶縁膜や層間絶縁膜の研磨に適しており、前記工程において、絶縁膜とストッパ膜との間の段差が極めて小さい被研磨膜を得ることができ、基板製造時の歩留まりを向上させることができる。【０１０３】
本願は、日本に出願された特願２００９−２５８４４４を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含される。
【符号の説明】
【０１０４】
１  基板
２  酸化絶縁膜（酸化ケイ素など）
３  ストッパ膜（窒化ケイ素など）
４  溝（エッチング部分）
５  絶縁膜（酸化ケイ素など）
６  シャロー・トレンチ分離領域
Ｄ１  初期段差
Ｄ２  段差
Ｄ３  段差増加量
【図１】
0005878020.tif 000006
【図２】
0005878020.tif 000007
【図３】
0005878020.tif 000008
【図４】
0005878020.tif 000009
【図５】
0005878020.tif 000010