(57)【要約】【課題】内周部だけでなく外周部の平坦性も高く、金属不純物による汚染が少ない半導体基板を、生産性良く得ることが可能な研磨組成物を提供する。【解決手段】砥粒として酸化ジルコニウムを含む研磨組成物であって、ｐＨが１１．０以上１２．５未満のものであり、前記酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものであることを特徴とする研磨組成物。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒として酸化ジルコニウムを含む研磨組成物であって、
ｐＨが１１．０以上１２．５未満のものであり、前記酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものであることを特徴とする研磨組成物。
【請求項２】
前記酸化ジルコニウムの含有量が前記研磨組成物全体の０．１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項３】
さらに、水溶性高分子としてノニオン性界面活性剤、又はアニオン性界面活性剤、あるいはこれらの両方を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記ノニオン性界面活性剤として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及びポリエーテルのうち１種類以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記アニオン性界面活性剤として、ポリアクリル酸あるいはその塩、ポリスルホン酸あるいはその塩、及びポリカルボン酸あるいはその塩のうち１種類以上を含有することを特徴とする請求項３に記載の研磨組成物。
【請求項６】
前記水溶性高分子の含有量が研磨組成物全体の０．００１〜０．５質量％であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項７】
さらに、酸化剤を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の研磨組成物。
【請求項８】
前記酸化剤の含有量が研磨組成物全体の０．０１〜１．０質量％であることを特徴とする請求項７に記載の研磨組成物。
【請求項９】
前記酸化剤として過酸化水素を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の研磨組成物。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の研磨組成物を用いて半導体基板を研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項１１】
前記半導体基板を単結晶シリコン基板とすることを特徴とする請求項１０に記載の研磨方法。
【請求項１２】
砥粒として酸化ジルコニウムを含む研磨組成物の製造方法であって、
前記酸化ジルコニウムとして、前記酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものを準備する工程と、
前記準備した酸化ジルコニウムを水に添加する工程と、
前記酸化ジルコニウムを添加した溶液にｐＨ調整剤を添加することで、前記溶液のｐＨを１１．０以上１２．５未満に調整する工程とを含み、
前記ｐＨを調製した後の溶液を用いて研磨組成物を製造することを特徴とする研磨組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨組成物及び研磨組成物の製造方法に関する。また、本発明は、研磨組成物を用いた研磨方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造技術の向上に伴い半導体素子の高集積化、高速動作が求められるようになり、半導体素子における微細回路の製造工程において要求される半導体基板表面の平坦性はより厳しくなってきている。そのため、化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）は半導体素子の製造工程に不可欠な技術となっている。
【０００３】
ＣＭＰの原理としては、例えば、単結晶シリコン基板等の半導体基板を保持しながら、定盤上に貼り付けた研磨パッド上に押し付けつつ、砥粒や試薬を含む研磨組成物を研磨パッド上に供給しながら半導体基板と研磨パッドを相対的に運動させる。このようにして、試薬による化学的な反応と、砥粒による機械的な研磨効果により基板表面の凹凸を削り、表面を平坦化することができる。
【０００４】
また、コスト低減のため半導体素子の生産性の向上が求められ、半導体基板の可能な限り広い領域で素子を作製できるよう、基板端面付近の平坦性が重要視されるようになっており、半導体基板の広い領域において高い平坦性を実現させることが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０６２７３９号明細書
【特許文献２】特許第５０３８１９４号明細書
【特許文献３】特開１９９４−１７１９４４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】渡辺秦ら、日本化学会誌，  １９７９，  （１２），  ｐ．１６７４〜１６８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的に半導体基板の端面から数ミリメートル程度の領域では面ダレによる外周部が基板中心付近に比べ薄くなり平坦性が悪化する傾向がある。そのため半導体基板外周部における平坦性の悪化が歩留りの低下の原因となっている。
【０００８】
半導体素子の作製工程、特にリソグラフィー工程における半導体基板平坦性の尺度としてＳＦＱＲ（Ｓｉｔｅ  ｆｒｏｎｔ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ  ｒａｎｇｅ）がよく用いられる。ＳＦＱＲは任意の寸法のサイトを指定し、このサイト領域において最小２乗法により定めた基準面からの偏差の範囲で定義される。上記面ダレの影響により半導体基板外周部のＳＦＱＲが悪化する傾向がある。
【０００９】
また、上記のような平坦化のためのＣＭＰにおいて、半導体基板に金属不純物が付着してしまうという問題が有る。これは、砥粒に含まれる金属不純物が研磨加工中に半導体基板に拡散してしまうことが原因と考えられる。
【００１０】
また、研磨工程に要する時間が長い、すなわち所定の研磨代まで研磨するまでにかかる時間が長くなるほど半導体基板の生産性が悪化する。従って、半導体基板を効率良く研磨するために、高い研磨速度を得ることが可能な研磨組成物が要求されている。
【００１１】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、内周部だけでなく外周部の平坦性も高く、金属不純物による汚染が少ない半導体基板を、生産性良く得ることが可能な研磨組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、このような研磨組成物を製造することが可能な研磨組成物の製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、砥粒として酸化ジルコニウムを含む研磨組成物であって、ｐＨが１１．０以上１２．５未満のものであり、前記酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものであることを特徴とする研磨組成物を提供する。
【００１３】
このような研磨組成物であれば、半導体基板の金属不純物汚染を抑制することができ、かつ、酸化ジルコニウムの機械的研磨作用と研磨組成物の化学的研磨作用の効果を調和させることで面ダレの影響を抑え、半導体基板の広い領域において高い平坦性を有する半導体ウェーハを生産性良く得ることができる。酸化ジルコニウムを砥粒として用いることで、ウェーハの平坦性を向上できる。酸化ジルコニウムにおいて、ジルコニウム元素以外の上記の金属元素の濃度が１ｐｐｍ未満であれば、研磨後の半導体基板から検出される金属不純物の濃度を、特に、それぞれ１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２未満に低減することができる。また、研磨組成物のｐＨが１１．０以上であることで、十分な化学的研磨作用が得られ、半導体基板の平坦性を向上できるとともに、高い研磨速度も得られる。研磨組成物のｐＨが１２．５未満であることで、化学的研磨作用が強くなり過ぎることが無く、面ダレの発生を抑制することができる。
【００１４】
このとき、前記酸化ジルコニウムの含有量が前記研磨組成物全体の０．１〜１０質量％であることが好ましい。
【００１５】
砥粒である酸化ジルコニウムの含有量が０．１質量％以上であれば、十分な研磨速度を得ることができる。酸化ジルコニウムの含有量が１０質量％以下であれば、半導体基板の表面にスクラッチなどの欠陥が発生し難い。
【００１６】
またこのとき、本発明の研磨組成物は、さらに、水溶性高分子としてノニオン性界面活性剤、又はアニオン性界面活性剤、あるいはこれらの両方を含むことが好ましい。
【００１７】
研磨組成物中に含まれている水溶性高分子は、半導体基板表面の被研磨表面との相互作用、及び砥粒であるジルコニウム酸化物の表面との相互作用により半導体基板の研磨面をスクラッチなどの欠陥から保護する効果及び酸化ジルコニウムの凝集を防止する効果がある。
【００１８】
このとき、本発明の研磨組成物は、前記ノニオン性界面活性剤として、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及びポリエーテルのうち１種類以上を含有することが好ましい。
【００１９】
本発明では、上記のようなノニオン性界面活性剤を好適に用いることができる。
【００２０】
またこのとき、本発明の研磨組成物は、前記アニオン性界面活性剤として、ポリアクリル酸あるいはその塩、ポリスルホン酸あるいはその塩、及びポリカルボン酸あるいはその塩のうち１種類以上を含有することが好ましい。
【００２１】
本発明では、上記のようなアニオン性界面活性剤を好適に用いることができる。
【００２２】
このとき、前記水溶性高分子の含有量が研磨組成物全体の０．００１〜０．５質量％であることが好ましい。
【００２３】
研磨組成物全体に対する水溶性高分子の濃度が０．００１質量％以上であれば、上述した研磨砥粒の凝集抑制効果及び被研磨面の保護効果を十分に得ることができる。研磨組成物全体に対する水溶性高分子の濃度が０．５質量％以下であれば、研磨速度の低下及び研磨組成物の発泡を防止することができる。
【００２４】
またこのとき、本発明の研磨組成物が、さらに、酸化剤を含むことが好ましい。
【００２５】
研磨組成物が酸化剤を含むことにより、半導体基板の表面を酸化でき、研磨をより効果的に促進できる。
【００２６】
このとき、前記酸化剤の含有量が研磨組成物全体の０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。
【００２７】
酸化剤の含有量が研磨組成物に対して０．０１質量％以上であれば、酸化剤による研磨の促進効果を十分に得られる。酸化剤の含有量が研磨組成物に対して１．０質量％以下であれば、化学的研磨作用が強くなり過ぎることが無く、面ダレの発生をより抑制することができる。
【００２８】
またこのとき、本発明の研磨組成物は、前記酸化剤として過酸化水素を含むことが好ましい。
【００２９】
本発明において、酸化剤として過酸化水素を使用することが好適である。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記のいずれかの研磨組成物を用いて半導体基板を研磨することを特徴とする研磨方法を提供する。
【００３１】
本発明の研磨組成を用いて半導体基板を研磨すれば、内周部だけでなく外周部の平坦性も高く、金属不純物による汚染が少ない半導体基板を研磨によって生産性良く得ることができる。
【００３２】
このとき、半導体基板を単結晶シリコン基板とすることができる。
【００３３】
本発明の研磨方法は、特に、単結晶シリコン基板の研磨に好適に使用される。
【００３４】
また、上記目的を達成するために、本発明は、砥粒として酸化ジルコニウムを含む研磨組成物の製造方法であって、前記酸化ジルコニウムとして、前記酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものを準備する工程と、前記準備した酸化ジルコニウムを水に添加する工程と、前記酸化ジルコニウムを添加した溶液にｐＨ調整剤を添加することで、前記溶液のｐＨを１１．０以上１２．５未満に調整する工程とを含み、前記ｐＨを調製した後の溶液を用いて研磨組成物を製造することを特徴とする研磨組成物の製造方法を提供する。
【００３５】
このような製造方法によって、研磨速度を向上させ、半導体基板の内周部だけでなく外周部の平坦性も高くでき、金属不純物による汚染を少なくできる研磨組成物を製造することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によって、内周部だけでなく外周部の平坦性も高く、金属不純物による汚染が少ない半導体基板を生産性良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の研磨組成物の製造方法の一例を示したフロー図である。
【図２】本発明の研磨方法において使用できる片面研磨装置の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
本発明の研磨組成物は、砥粒として酸化ジルコニウムを含むスラリーであり、酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものである。また、本発明の研磨組成物は、ｐＨが１１．０以上１２．５未満である。
【００４０】
砥粒として酸化ジルコニウムを使用することで、コロイダルシリカなどを砥粒として用いた場合よりも、高い研磨速度及び平坦性が得られる。また、酸化ジルコニウムにおいて、ジルコニウム元素以外の上記の金属元素の濃度が１ｐｐｍ未満であれば、研磨加工中に半導体基板へ金属不純物が拡散し難く、特に、研磨後の半導体基板から検出される金属不純物の濃度を、それぞれ１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２未満に低減することができる。また、研磨組成物のｐＨが１１．０以上であることで、十分な化学的研磨作用が得られ、半導体基板の平坦性を向上できるとともに、高い研磨速度も得られる。一方、ｐＨが１１．０未満であると研磨組成物の化学的研磨作用が不足し、半導体基板の平坦性を損なう。さらに、研磨速度が低下し生産性も悪化する。また、研磨組成物のｐＨが１２．５未満であることで、化学的研磨作用が強くなり過ぎることが無く、面ダレの発生を抑制することができる。一方、ｐＨが１２．５以上となると研磨組成物の化学的研磨作用が強くなりすぎて面ダレを促進することになり半導体基板の平坦性が低下する。
【００４１】
また、本発明の研磨組成物中において、酸化ジルコニウムの平均１次粒子径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることが好ましい。酸化ジルコニウムの１次粒子径が５ｎｍ以上であれば、十分な研磨速度を得ることができる。酸化ジルコニウムの１次粒子径が１００ｎｍ未満であれば、粒子が大きすぎないためスクラッチが発生し難い。
【００４２】
酸化ジルコニウムの１次粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）あるいは走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得られる粒子画像を計測し、粒子１００個以上の定方向最大径、即ちフェレ（Ｆｅｒｅｔ）径の平均値から計算される。酸化ジルコニウム粒子の粒度分布はこの粒径範囲内であることが好ましいが、特に制限されることはなく、目的に合わせ適宜変化させてよい。
【００４３】
また、酸化ジルコニウムの１次粒子の形状は特に限定されないが研磨傷の発生を抑制するために球形であることが好ましい。
【００４４】
酸化ジルコニウムの結晶構造については特に制限されず、アモルファス、単斜晶系、正方晶、立方晶系であっても良い。また、単一の結晶相であっても良いし、複数の結晶相を有していても良く、結晶構造は目的に応じ適宜選択できる。
【００４５】
酸化物ジルコニウムの含有量は研磨組成物全体に対して、０．１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．４質量％以上５質量％以下であることが特に望ましい。酸化物ジルコニウムの含有量が０．１質量％以上であれば、充分な研磨速度を得ることができる。また、酸化物ジルコニウムの含有量が１０質量％以下であれば、半導体基板にスクラッチ等の欠陥が発生し難い。
【００４６】
また、上述のように、本発明において、酸化ジルコニウム中に含まれるジルコニウム以外の上記のそれぞれの金属不純物の濃度は１ｐｐｍ未満である。このような、金属不純物の少ないナノサイズの酸化ジルコニウムは、特に限定されることはないが、例えば、溶媒抽出法などによって精製した原料（例えば、特許文献１、及び非特許文献１を参照）を用いた水熱合成法（例えば、特許文献２を参照）、加水分解法や沈殿法（例えば、特許文献３を参照）等により製造することができる。
【００４７】
また、上述のように本発明の研磨組成物のｐＨは１１．０以上１２．５未満である。研磨組成物のｐＨを１１．０以上１２．５未満とするために、本発明の研磨組成物にｐＨ調整剤を加えることができる。ｐＨ調整剤の種類は特に限定されず、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、アンモニア水などが例示される。なお、ｐＨ調整剤としては、カリウム等のアルカリ金属やカルシウム等のアルカリ土類金属を含んでよい。これは、これらの金属は研磨組成物中の液相に含まれているのであれば、研磨工程後に半導体基板の洗浄を行うことで比較的容易に除去することが可能であるため、半導体基板に与える影響が少ないからである。
【００４８】
また、本発明の研磨組成物は水溶性高分子を含んでも良く、水溶性高分子としてノニオン性界面活性剤、又はアニオン性界面活性剤、あるいはこれらの両方を含むことが好ましい。ノニオン性界面活性剤としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、及びポリエーテルのうち１種類以上を含有することが好ましい。アニオン性界面活性剤としては、ポリアクリル酸あるいはその塩、ポリスルホン酸あるいはその塩、ポリカルボン酸あるいはその塩のうち１種類以上を含有することが好ましい。
【００４９】
研磨組成物中に含まれている水溶性高分子は、被研磨表面及び砥粒であるジルコニウム酸化物表面との相互作用により、酸化ジルコニウムの凝集防止や半導体基板の研磨面の保護等の効果を有する。このような効果によって、半導体基板の表面に研磨によるスクラッチ等の欠陥が発生し難くなる。なお、水溶性高分子の重合度及び分子量は特に制限されず、目的に応じ適宜選択できる。
【００５０】
水溶性高分子の含有量は研磨組成物全体に対して０．００１〜０．５質量％が好ましく、０．００５〜０．２質量％であることが特に好ましい。水溶性高分子の含有量が０．００１質量％以上であれば、上記のスクラッチの発生の抑制効果が十分に得られる。水溶性高分子の含有量が０．５質量％以下では研磨速度が低下し難いうえに、研磨組成物が発泡し難くなる。
【００５１】
また、本発明の研磨組成物は、さらに、酸化剤を含むことが好ましい。酸化剤としては、過酸化水素が好適に用いられる。このような酸化剤を含むことにより、半導体基板の表面を酸化でき、研磨をより効果的に促進できる。
【００５２】
このとき、酸化剤の含有量が研磨組成物全体の０．０１〜１．０質量％であることが好ましい。酸化剤の含有量が研磨組成物に対して０．０１質量％以上であれば、酸化剤による研磨の促進効果を十分に得られる。酸化剤の含有量が研磨組成物に対して１．０質量％以下であれば、化学的研磨作用が強くなり過ぎることが無く、面ダレの発生をより抑制することができる。
【００５３】
続いて、上記のような本発明の研磨組成物の製造方法について図１を参照して説明する。
【００５４】
まず、砥粒として酸化ジルコニウムの粒子を準備する（図１のＳ１）。この酸化ジルコニウムとしては、酸化ジルコニウム中に含まれるマグネシウム、アルミニウム及び鉄の元素の濃度がそれぞれ１ｐｐｍ未満のものを準備する。酸化ジルコニウム中の、ジルコニウム以外の金属元素の濃度を測定するには、例えば、ＩＣＰ−ＭＳ分析（誘導結合プラズマ質量分析）を使用すればよい。
【００５５】
続いて、準備した酸化ジルコニウムを水に添加する（図１のＳ２）。
【００５６】
続いて、酸化ジルコニウムを水に添加して作製した溶液にｐＨ調整剤を添加することで、溶液のｐＨを１１．０以上１２．５未満に調整する（図１のＳ３）。ｐＨ調整剤の種類は特に限定されず、水酸化カリウム水溶液や水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、アンモニア水などが例示される。
【００５７】
このようにしてｐＨを調製した後の溶液を用いて研磨組成物を製造する。なお、本発明の研磨組成物の製造方法では、上記の酸化ジルコニウム及びｐＨ調整剤を添加した溶液に、水溶性高分子や酸化剤を更に添加して研磨組成物を作製しても良い。水溶性高分子や酸化剤としては、上述した物質と同様の物質を使用すればよい。
【００５８】
次に、本発明の研磨組成物を用いた研磨方法を説明する。本発明の研磨組成物は粗研磨である１次研磨及び鏡面研磨である２次研磨のどちらの研磨工程にも好適に用いることができる。また、以下では、半導体基板を片面研磨する場合を例に説明するが、もちろんこれに限定されることはなく、本発明の研磨組成物は両面研磨や面取り部の研磨にも用いることができる。また、特に本発明の研磨方法は単結晶シリコンウェーハの研磨に好適に使用される。
【００５９】
片面研磨装置は、例えば、図２に示すように、研磨パッド４が貼り付けられた定盤３と、研磨組成物供給機構５と、研磨ヘッド２等から構成された片面研磨装置１０とすることができる。
【００６０】
このような研磨装置１０では、研磨ヘッド２で半導体基板Ｗを保持し、研磨組成物供給機構５から研磨パッド４上に本発明の研磨組成物１を供給するとともに、定盤３と研磨ヘッド２をそれぞれ回転させて半導体基板Ｗの表面を研磨パッド４に摺接させることにより研磨を行う。
【００６１】
このような本発明の研磨組成物を用いた研磨方法であれば、内周部だけでなく外周部の平坦性も高く、金属不純物による汚染が少ない半導体基板を生産性良く得ることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６３】
（実施例１）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを、含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、この溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、研磨組成物を作製した。
【００６４】
（実施例２）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量６０００であるポリエチレングリコールを含有量が０．０７質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、研磨組成物を作製した。
【００６５】
（実施例３）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均重合度１０００、けん化度８０〜９０ｍｏｌ％のポリビニルアルコールを、含有量が０．０７質量％となるよう添加した。さらに、過酸化水素を、含有量が１．０質量％となるよう添加した。その後、溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、研磨組成物を作製した。
【００６６】
（実施例４）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１１．０となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、研磨組成物を作製した。
【００６７】
（実施例５）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１２．４となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、研磨組成物を作製した。
【００６８】
（比較例１）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径３４ｎｍのコロイダルシリカを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、コロイダルシリカを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のように、砥粒として、コロイダルシリカを使用した研磨組成物を作製した。
【００６９】
（比較例２）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度がＭｇ：２０ｐｐｍ、Ｆｅ：１８ｐｐｍ、Ａｌ：１１ｐｐｍ、Ｔｉ：５ｐｐｍ、その他の金属元素がそれぞれ１ｐｐｍ未満である１次粒子径３０ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、酸化ジルコニウム中のＭｇ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＴｉの元素の濃度が１ｐｐｍ以上である研磨組成物を作製した。
【００７０】
（比較例３）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度がＦｅ：１ｐｐｍ、その他の金属元素がそれぞれ１ｐｐｍ未満である１次粒子径３０ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１１．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、酸化ジルコニウム中のＦｅの元素の濃度が１ｐｐｍ以上である研磨組成物を作製した。
【００７１】
（比較例４）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１０．５となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、ｐＨが１１．０未満である研磨組成物を作製した。
【００７２】
（比較例５）
ＩＣＰ−ＭＳ分析により測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして金属不純物濃度を測定し、各金属不純物濃度が１ｐｐｍ未満であった１次粒子径２６ｎｍの酸化ジルコニウムを含有量が１．０質量％となるよう純水に分散させた。次に、酸化ジルコニウムを分散させた純水に、平均分子量１００００であるポリアクリル酸を含有量が０．０５質量％となるよう添加した。さらに、溶液のｐＨが１２．８となるように水酸化カリウム溶液を加えた。以上のようにして、ｐＨが１２．５以上である研磨組成物を作製した。
【００７３】
実施例１〜５及び比較例１〜５の研磨組成物を用いて下記の研磨条件により直径１２インチ（３００ｍｍ）の単結晶シリコン基板の片面研磨を行った。研磨装置はＰｏｌｉ−７６２（Ｇ＆Ｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．製）、研磨パッドとしてＩＣ１０００（ニッタ・ハース（株）製）を使用した。被研磨基板に加える加重を１９３ｇ／ｃｍ２とし、定盤回転数を７０ｒｐｍ、ヘッド回転数を７０ｒｐｍとし、研磨組成物の供給量を１００ｍＬ／ｍｉｎとした。
【００７４】
研磨終了後、研磨速度を算出した。また、外周除外領域を２ｍｍ、サイトサイズを２５ｍｍ×２５ｍｍとして研磨後の半導体基板のＳＦＱＲを測定した。また研磨後の半導体基板を公知であるＳＣ−１（２９％アンモニア水、３０％過酸化水素水、純水の混合溶液、体積比率  アンモニア水：過酸化水素水：純水＝１：１：１０、７５℃、５分浸漬）及びＳＣ−２（３０％塩酸、３０％過酸化水素水、純水の混合溶液、体積比率  塩酸：過酸化水素水：純水＝１：１：１０、７５℃、５分浸漬）によるＲＣＡ洗浄を行なった後、ＴＲＥＸ（全反射蛍光Ｘ線分析）により、測定元素をナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、鉛、及びコバルトとして基板表面の任意の５点を分析し金属不純物による汚染の確認を行った。
【００７５】
研磨速度、ＳＦＱＲの最大値、単結晶シリコン基板上の金属不純物の濃度について表１にまとめた。不純物は各測定元素の検出値について下記の基準に基づいた評価結果を示した。
○：  １．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２未満
△：  １．０×１０１０以上１．０×１０１１ａｔｏｍ／ｃｍ２未満
×：  １．０×１０１１ａｔｏｍ／ｃｍ２以上
【００７６】
【表１】
2019087752.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、実施例１〜５では、研磨後の半導体基板の表面から検出された各金属不純物の濃度は、１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２未満となり、研磨による半導体基板の不純物汚染を抑制することができた。また、実施例１〜５では、十分な研磨速度が得られ、且つ、特に半導体基板の外周部の面ダレが少ないためＳＦＱＲの最大値も低く抑えられ、良好な平坦性が得られた。
【００７８】
一方、表１に示すように、比較例１のように、砥粒としてコロイダルシリカを使用した場合、実施例に比べ研磨速度が遅いうえに、ＳＦＱＲの最大値が大きく、平坦性が悪化した。また、比較例２、３のように、ジルコニウム以外の金属元素の濃度が１ｐｐｍ以上である酸化ジルコニウムを砥粒として使用すると、研磨後の半導体基板の表面から金属不純物が１．０×１０１０ａｔｏｍ／ｃｍ２以上の濃度で検出され、実施例と比較して金属不純物による汚染が悪化した。また、比較例４のように、研磨組成物のｐＨが１１．０未満であると、化学的研磨作用が十分に得られず、研磨速度が低下した。また、比較例５のように、研磨組成物のｐＨが１２．５以上であると、化学的研磨作用が強くなりすぎて、面ダレを促進し、ＳＦＱＲの最大値が著しく大きくなった。
【００７９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８０】
１…研磨組成物、  ２…研磨ヘッド、  ３…定盤、
４…研磨パッド、  ５…研磨組成物供給機構、
１０…片面研磨装置、
Ｗ…半導体基板。
【図１】
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【図２】
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