(57)【要約】【課題】半導体デバイス製造工程に対して、高い研磨速度でかつ好適な研磨速度比で窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素を研磨し平坦化を行う。【解決手段】酸化セリウム粒子と、メトニウム化合物およびアルカノールアミン化合物からなる群より選択される少なくとも一種と、０．００５質量％以上０．１質量％未満の環状オリゴ糖、および／または０．０００７質量％以上１．７質量％以下の主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤とを含有し、前記アルカノールアミン化合物が、一級または二級アルカノールアミン化合物であり、ｐＨが３．５以上６未満であることを特徴とする研磨用組成物およびそれを用いた研磨方法。【選択図】図１
2015115360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウム粒子と、メトニウム化合物およびアルカノールアミン化合物からなる群より選択される少なくとも一種と、０．００５質量％以上０．１質量％未満の濃度の環状オリゴ糖、および／または０．０００７質量％以上１．７質量％以下の濃度の主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤と、を含有し、前記アルカノールアミン化合物が、一級または二級アルカノールアミン化合物であり、ｐＨが３．５以上６未満であることを特徴とする研磨用組成物。
【請求項２】
前記メトニウム化合物の主鎖の炭素数が２〜７である、請求項１に記載の研磨用組成物。
【請求項３】
前記メトニウム化合物の濃度が０．０２５質量％以上１．０質量％以下である、請求項１または２に記載の研磨用組成物。
【請求項４】
前記アルカノールアミン化合物が、ＤＬ−１−アミノ−２−プロパノール、２−アセトアミドアルコール、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、３−アミノ−１，２−プロパンジオール、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、エタノールアミン、およびジエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項５】
前記環状オリゴ糖がシクロデキストリンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項６】
前記非イオン性界面活性剤が、下記一般式（１）で表わされ、一般式（１）中、ｍ＋ｎが１〜４０の範囲の化合物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【化１】
2015115360.tif 000007
【請求項７】
前記アルカノールアミン化合物の濃度が、０．０１質量％以上０．５質量％以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項８】
前記酸化セリウム粒子の濃度が０．０５質量％以上２質量％以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨用組成物。
【請求項９】
研磨用組成物を研磨定盤上の研磨パッドに供給しながら、被研磨物の被研磨面と研磨パッドを接触させて、両者間の相対運動により研磨する方法であって、前記研磨用組成物が請求項１〜８のいずれか１項に記載のものであり、前記被研磨物が半導体基板であることを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造工程に用いられる研磨用組成物に関し、より詳しくは多層配線形成工程でのゲート形成等に使用されている、窒化ケイ素、または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群から選択される少なくとも１種とを含むケイ素被研磨物が製膜された半導体デバイス基板の被研磨面を研磨するのに好適な研磨用組成物、およびそれを用いた研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化・高機能化にともない、微細化・高密度化のための微細加工技術の開発が求められている。特に、化学的機械的研磨法（ＣＨｅｍｉｃａｌ  ＭｅｃＨａｎｉｃａｌ  ＰｏｌｉｓＨｉｎｇ：以下ＣＭＰという）による平坦化技術の重要性が高まっている。例えば、半導体デバイスの微細化や配線の多層化が進むにつれ、製造工程における各層での表面の凹凸（段差）が大きくなりやすい。この段差がフォトリソグラフィの焦点深度を越え、十分な解像度が得られなくなるという問題を防ぐために、ＣＭＰは不可欠の技術となっており、層間絶縁膜（ＩＬＤ：Ｉｎｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）の平坦化、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ：ＳＨａｌｌｏｗ  ＴｒｅｎｃＨ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、タングステンプラグ形成、銅と低誘電率膜からなる多層配線形成工程などで用いられている。多層配線形成工程でのキャパシタ、ゲート電極等においてもＣＭＰによる平坦化が行われている。
【０００３】
例えば、メタルゲート電界効果トランジスタ作成において、ダミーゲート電極によるＭＩＳＦＥＴ構造を形成しておき、コバルトシリサイド膜を形成し、窒化ケイ素膜で全面を被覆する。さらに、厚い酸化ケイ素膜を形成後する。その後、化学的機械的研磨法により、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜を選択的に除去し、表面を平坦化する。これにより、ダミーゲート電極の表面が露出する。次いで、このダミーゲート電極を除去し、熱酸化によりゲート絶縁膜を形成し、全面にＷ等の金属膜を製膜して、化学的機械的研磨法によりゲート部以外の余分な金属膜を除去し、メタルゲートを形成する（特許文献１参照）。
【０００４】
また、近年、４５ｎｍ世代以降のトランジスタにおけるゲート形成工程において、高誘電率材料（ＨｉｇＨ−ｋ膜）のゲート絶縁膜への適用およびゲート電極を従来の不純物ドープされたポリシリコンに代わり、メタル材料の適用が検討されている。
【０００５】
例えば、ポリシリコンを用いたダミーゲート構造作成後、第１段階の研磨として、ゲート表面を被覆した酸化ケイ素膜を化学的機械的研磨方法により平坦化し、さらに、第２段階の研磨として、酸化ケイ素とハードマスクである窒化ケイ素膜を研磨し、ポリシリコンのダミーゲート電極露出を行う研磨方法の適用が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この第２段階の研磨工程において、酸化ケイ素膜の研磨速度に対して窒化ケイ素膜の研磨速度が非常に低いため、窒化ケイ素膜除去中に酸化ケイ素膜部分を過剰に研磨してしまう問題があった（特許文献２参照）。
【０００７】
これらの問題に対し、窒化ケイ素膜の研磨に適した研磨組成物として、特許文献３では、コロイダルシリカと、分子構造中に少なくとも１つのスルホン酸基またはホスホン酸基を有し、窒化ケイ素膜に対する研磨促進剤として機能する有機酸と、水とを含有し、ｐＨが２．５〜５．０である窒化ケイ素膜用研磨液を提案している。特許文献３の研磨用組成物は、窒化ケイ素を含む層の研磨速度が迅速であり、かつ、ポリシリコン等のケイ素系化合物を含む層の研磨を選択的に抑制しうるとしている。しかしながら、窒化ケイ素膜の研磨速度はまだ不十分であり、研磨時間が長くなり、この研磨工程のスループットが低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１７５７００号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００４８００７号明細書
【特許文献３】特開２０１０−４１０３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述の問題点を解決しようとするものであり、窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコンの群から選択される少なくとも１種からなる、ケイ素系被研磨物が製膜された半導体デバイス基板の被研磨面の研磨に用いられ、高い研磨速度でかつ好適な研磨速度比で研磨し平坦化を行う研磨用組成物およびそれを用いた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】
【００１０】
前記課題を解決するための具体的な手段は以下の通りである。
【００１１】
本発明は、酸化セリウム粒子と、メトニウム化合物およびアルカノールアミン化合物からなる群より選択される少なくとも一種と、０．００５質量％以上０．１質量％未満の濃度の環状オリゴ糖、および／または０．０００７質量％以上１．７質量％以下の濃度の主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤と、を含有し、前記アルカノールアミン化合物が、一級または二級アルカノールアミン化合物であり、ｐＨが３．５以上６未満であることを特徴とする研磨用組成物を提供する。
【００１２】
また、本発明は、メトニウム化合物の主鎖の炭素数が２〜７である研磨用組成物を提供する。また、本発明は、メトニウム化合物の濃度が０．０２５質量％以上１．０質量％以下である研磨用組成物を提供する。また、本発明は、アルカノールアミン化合物が、ＤＬ−１−アミノ−２−プロパノール、２−アセトアミドアルコール、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、３−アミノ−１，２−プロパンジオール、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、エタノールアミン、およびジエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも１種である研磨用組成物を提供する。
【００１３】
また、本発明は、環状オリゴ糖がシクロデキストリンである研磨用組成物を提供する。
また、本発明は、非イオン性界面活性剤が下記一般式（１）で表わされ、一般式（１）中、ｍ＋ｎが１から４０の範囲である研磨用組成物を提供する。
【化１】
2015115360.tif 000003
【００１４】
さらに、本発明は、研磨用組成物を研磨定盤上の研磨パッドに供給しながら、被研磨物の被研磨面と研磨パッドを接触させて、両者間の相対運動により研磨する方法であって、前記研磨用組成物が上記本発明の研磨用組成物であり、前記被研磨物が半導体基板であることを特徴とする研磨方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の研磨組成物は、半導体デバイス基板において、窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群から選択される少なくとも１種とを含むケイ素被研磨物が製膜された被研磨面の研磨に用いることができ、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜を高速に研磨し、かつ、酸化ケイ素膜に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度比が０．３５以上の研磨を可能にし、同時に、酸化ケイ素膜に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度比が０．３５以上を維持しつつ、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜のいずれか一方からなるケイ素系被研磨物の研磨速度を抑制し、ポリシリコン膜またはアモルファスシリコン膜の研磨速度に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度比が２．０以上の研磨を可能にする研磨用組成物および研磨方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の研磨方法に使用可能な研磨装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を図、表、式、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、表、式、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得る。
【００１８】
［研磨剤］
本発明の研磨用組成物は、窒化ケイ素、または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群から選択される少なくとも１種とを含むケイ素被研磨物が製膜された半導体デバイス基板の被研磨面の研磨に用いられ、ケイ素系被研磨物を化学的機械的に研磨するための研磨用組成物である。
【００１９】
本発明の研磨用組成物は、酸化セリウム粒子と、メトニウム化合物およびアルカノールアミン化合物からなる群から選択される少なくとも一種と、環状オリゴ糖、および／または主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤、とを含有し、前記アルカノールアミン化合物が、一級または二級アルカノールアミン化合物であり、前記環状オリゴ糖の濃度が０．００５質量％以上０．１質量％未満であり、前記主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤の濃度が０．０００７質量％以上１．７質量％以下あり、ｐＨが３．５以上６未満であり、スラリーの形状を有する。
【００２０】
本発明の研磨用組成物は、酸化ケイ素膜に対する、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度の比が０．３５以上であることが好ましく、０．５以上がより好ましく、０．９以上がさらに好ましく、かつ、ポリシリコン膜またはアモルファスシリコン膜の研磨速度に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度の比が２．０以上であることが好ましく、３．０以上がより好ましく、５．０以上がさらに好ましい。このような範囲で研磨することにより、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の高い研磨速度を維持しつつ、酸化ケイ素膜およびポリシリコン膜またはアモルファスシリコン膜の過剰な研磨を抑制することが可能になる。
【００２１】
なお、本発明の研磨用組成物のｐＨは３．５以上６未満である。ｐＨを前記の範囲に調整するために、ｐＨ調整剤を添加できる。ｐＨを３．５以上６未満とした場合には、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度が速く、かつ、ポリシリコン膜またはアモルファスシリコン膜の研磨速度を抑制することができる。ｐＨが３．５未満の場合は、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度が遅く、ｐＨ６以上の場合は、砥粒である酸化セリウム粒子の分散安定性が悪化する。以下、本発明の研磨用組成物の各成分およびｐＨ調整剤について詳述する。
【００２２】
（研磨砥粒）
本発明の研磨用組成物に含有される酸化セリウムの平均粒径は、５０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下であることが好ましい。上記範囲の平均粒径を有する酸化セリウム（セリア）粒子は、窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群から選択される少なくとも１種を含むケイ素系被研磨物を化学的および機械的作用により研磨することで、研磨が促進される。平均粒径が５０ｎｍ未満の場合は、機械的作用が弱く研磨速度が低下し、平均粒径が１６０ｎｍを超える場合は、被研磨面への機械的なダメージによるスクラッチ等が発生するおそれがある。酸化セリウム粒子の平均粒径は、６０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下がより好ましい。
【００２３】
なお、砥粒として含有される酸化セリウム粒子は、液中において一次粒子が凝集した凝集粒子（二次粒子）として存在しているので、酸化セリウム粒子の好ましい粒径を、平均粒径（平均凝集粒径）で表すものとする。平均粒子径は、研磨用組成物の調合に用いられる酸化セリウム粒子を純水等の分散媒中に分散した砥粒液を用いて、例えば動的光散乱を用いた粒度分布計を用いて測定して得られる。
【００２４】
本発明の研磨用組成物の酸化セリウム粒子の含有割合（濃度）は、十分な研磨速度を得るために、０．０５質量％以上２質量％以下とすることが好ましい。酸化セリウム粒子の含有割合が０．０５質量％未満では、十分な研磨速度を得ることが難しく、２質量％を超えると分散性の低下や、スラリーに含まれる粗大粒子数の増加により、研磨面でスクラッチ発生頻度が増加するおそれや、研磨後のウエハ洗浄において、砥粒のウエハへの付着残りが増加するおそれもある。より好ましい含有割合は０．１質量％以上１．０質量％以下であり、さらに好ましい含有割合は０．２質量％以上０．６質量％以下である。
【００２５】
（研磨促進剤）
本発明の研磨用組成物に含有される研磨促進剤であるメトニウム化合物、アルカノールアミン化合物は、理由については定かではないが、窒化ケイ素膜表面との化学的作用により、膜表面にＳｉ（ＯＨ）４の反応層生成に寄与していると考えられる。この反応層は速やかに砥粒で除去可能であることから、反応層生成を促進することにより、窒化ケイ素膜を高い研磨速度で研磨することが可能になると考えられる。
【００２６】
前記メトニウム化合物は、主鎖の炭素数が２〜７が好ましく、４〜７がより好ましい。炭素数が２未満の場合は、研磨促進効果が不十分であり、また、炭素数が７を超える場合は、砥粒である酸化セリウム粒子の分散性を悪化させるおそれがある。
【００２７】
前記メトニウム化合物の濃度は、０．０２５質量％以上１．０質量％以下が好ましく、０，０４質量％以上０．６質量％以下がより好ましい。０．０２５質量％未満の場合は研磨促進効果が不十分であり、１．０質量％を超える場合は、逆に研磨速度の低下を生じ、さらに砥粒である酸化セリウム粒子の分散性が悪くなるおそれがある。
【００２８】
本発明において用いられるメトニウム化合物の具体例としては、臭化ジメトニウム、臭化ペンタメトニウム、ヨウ化ペンタメトニウム、塩化ヘキサメトニウム、塩化ヘキサメトニウム二水和物、臭化ヘプタメトニウム、ヨウ化ヘプタメトニウム、塩化ヘプタメトニウムなどが挙げられる。特に塩化ヘキサメトニウム、塩化ヘキサメトニウム二水和物が好ましい。
【００２９】
前記アルカノールアミン化合物は、ＤＬ−１−アミノ−２−プロパノール、２−アセトアミドアルコール、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、３−アミノ−１,２−プロパンジオール、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、エタノールアミン、およびジエタノールアミンからなる群から選ばれる一級または二級アミンであることが好ましい。三級アミンを有する場合は、窒化ケイ素膜の研磨速度が低下する傾向がある。
【００３０】
前記アルカノールアミン化合物の濃度は、０．０１質量％以上０．５質量％以下が好ましく、０．０５質量％以上０．３質量％以下がより好ましい。０．０１質量％未満の場合は研磨促進効果が不十分であり、０．５質量％を超える場合は、砥粒である酸化セリウム粒子の分散性を悪化する傾向にある。
【００３１】
（研磨速度抑制剤）
本発明の研磨用組成物は、さらに、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンの研磨速度抑制剤として、環状オリゴ糖、主鎖にアセチレン基を有しエチレンオキサイドを付加した非イオン性界面活性剤のいずれか一方または両方を含有する。選択的保護効果により、酸化ケイ素膜に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度比を０．３５以上で維持しつつ、ポリシリコン膜またはアモルファスシリコン膜に対する窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の研磨速度比を２．０以上で研磨することが可能になる。
【００３２】
本発明で用いられる環状オリゴ糖としては、数分子のＤ−グルコースがグルコシド結合によって結合し、環状構造をとった環状オリゴ糖の一種であるシクロデキストリンが使用できる。具体的には、６個のグルコースが結合したα−シクロデキストリン、７個のグルコースが結合したβ−シクロデキストリン、８個のグルコースが結合したγ−シクロデキストリンが挙げられる。また、その濃度は０．００５質量％以上０．１質量％未満である。０．００５質量％未満の場合は、研磨速度抑制効果が不十分であり、０．１質量％以上の場合は、窒化ケイ素膜、または酸化窒化ケイ素膜の高い研磨速度を維持できないおそれがある。
【００３３】
前記非イオン性界面活性剤としては、下記一般式（１）で表わされ、一般式（１）中、ｍ＋ｎが１〜４０の範囲の化合物であることが好ましい。ｍ＋ｎは、６〜４０がより好ましく、１０〜３０が特に好ましい。ｍ＋ｎが１未満の場合は、溶解性が低下し、研磨用組成物中に均一に溶解するのが困難である。また、ｍ＋ｎが４０を超える場合は、砥粒の分散性が低下する傾向があり、かつ、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の高い研磨速度を維持できないおそれがある。
【化２】
2015115360.tif 000004
【００３４】
また、非イオン性界面活性剤の濃度としては、０．０００７質量％以上１．７質量％以下であり、０．００２質量％以上１．６質量％以下が好ましく、０．００５質量％以上１．５質量％以下がより好ましい。０．０００７質量％未満の場合は、研磨速度抑制効果が不十分であり、１．７質量％を超える場合は、窒化ケイ素膜または酸化窒化ケイ素膜の高い研磨速度を維持できないおそれがある。
【００３５】
本発明で用いられる一般式（１）で表わされる非イオン性界面活性剤としては、具体的には、日信化学工業社製のサーフィノール４２０（ｍ＋ｎ＝１．３）、サーフィノール４４０（ｍ＋ｎ＝３．５）、サーフィノール４６５（ｍ＋ｎ＝１０）、サーフィノール４８５（ｍ＋ｎ＝３０）が挙げられる。
【００３６】
（ｐＨ調整剤）
本発明の研磨用組成物のｐＨは、ｐＨ調整剤である酸、または塩基性化合物の添加・配合により調整することができる。酸としては、硝酸、硫酸、リン酸、塩酸のような無機酸を使用できる。硝酸の使用が好ましい。塩基性化合物としては、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウム等の４級アンモニウム化合物を使用できる。水酸化カリウムの使用が好ましい。
【００３７】
これらの酸または塩基性化合物の含有割合（濃度）は、研磨剤のｐＨを所定の範囲（ｐＨが３．５以上６未満より好ましくは３．５以上５以下）に調整する量とする。
【００３８】
（分散媒）
本発明の研磨用組成物においては、分散媒として水が含有される。水は、酸化セリウム粒子を安定に分散させるとともに、その他の成分を分散・溶解するための媒体である。水については、特に制限はないが、配合成分に対する影響、不純物の混入、ｐＨ等への影響の観点から、純水、超純水、イオン交換水（脱イオン水）が好ましい。
【００３９】
（研磨剤の調製および任意成分）
本発明の研磨用組成物は、前記した成分が前記所定の割合で含有され、酸化セリウム粒子については均一に分散し、それ以外の成分については均一に溶解した混合状態になるように調製され使用される。混合には、研磨剤の製造に通常用いられる撹拌混合方法、例えば、超音波分散機、ホモジナイザー等による撹拌混合方法を採れる。本発明に係る研磨用組成物は、必ずしも予め構成する研磨成分をすべて混合したものとして研磨の場に供給する必要はない。研磨の場に供給する際に、研磨成分が混合されて研磨用組成物の組成になってもよい。
【００４０】
本発明の研磨剤には、本発明の趣旨に反しない限り、凝集防止剤または分散剤、潤滑剤、粘性付与剤または粘度調節剤、防腐剤等を必要に応じて適宜含有させることができる。
【００４１】
［研磨対象物］
本発明の研磨用組成物が研磨する研磨対象物（被研磨物）は、窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群より選択される少なくとも１種からなるケイ素系被研磨物である。より詳細には、トランジスタにおけるゲート形成工程において用いられる。
【００４２】
［研磨方法］
本発明の研磨用組成物を用いて、研磨対象物である窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素と、酸化ケイ素、ポリシリコン、およびアモルファスシリコンからなる群より選択される少なくとも１種からなる、ケイ素系材料が製膜された半導体デバイス基板の被研磨面を研磨する方法としては、研磨用組成物を研磨パッドに供給しながら、研磨対象物の被研磨面と研磨パッドとを接触させ、両者間の相対運動により研磨を行う研磨方法が好ましい。
【００４３】
上記研磨方法において、研磨装置としては従来公知の研磨装置を使用することができる。
図１に、本発明の実施形態に使用可能な研磨装置の一例を示すが、本発明の実施形態に使用される研磨装置はこのような構造のものに限定されるものではない。
【００４４】
図１に示す研磨装置１０においては、研磨定盤１がその垂直な軸心Ｃ１の回りに回転可能に支持された状態で設けられており、この研磨定盤１は、定盤駆動モータ２により、図に矢印で示す方向に回転駆動されるようになっている。この研磨定盤１の上面には、公知の研磨パッド３が貼り着けられている。
【００４５】
一方、研磨定盤１上の軸心Ｃ1から偏心した位置には、下面において前記ケイ素系材料が製膜された半導体デバイス基板４を吸着または保持枠等を用いて保持する基板保持部材（キャリヤ）５が、その軸心Ｃ2の回りに回転可能でかつ軸心Ｃ2方向に移動可能に支持されている。この基板保持部材５は、図示しないワーク駆動モータにより、あるいは上記研磨定盤１から受ける回転モーメントにより、矢印で示す方向に回転されるように構成されている。基板保持部材５の下面、すなわち上記研磨パッド３と対向する面には、研磨対象物４が保持されている。半導体デバイス基板４は、所定の荷重で研磨パッド３に押圧されるようになっている。
【００４６】
また、基板保持部材５の近傍には、滴下ノズル６等が設けられており、図示しないタンクから送出された本発明の研磨用組成物７が研磨定盤１上に供給されるようになっている。
【００４７】
このような研磨装置１０による研磨に際しては、研磨定盤１およびそれに貼り着けられた研磨パッド３と、基板保持部材５およびその下面に保持された半導体デバイス基板４とが、定盤駆動モータ２およびワーク駆動モータによりそれぞれの軸心の回りに回転駆動された状態で、滴下ノズル６等から研磨用組成物７が研磨パッド３の表面に供給されつつ、基板保持部材５に保持された半導体デバイス基板４がその研磨パッド３に押し付けられる。それにより、半導体デバイス基板４の被研磨面、すなわち研磨パッド３に対向する面が化学的機械的に研磨される。
【００４８】
基板保持部材５は、回転運動だけでなく直線運動をしてもよい。また、研磨定盤１および研磨パッド３も回転運動を行うものでなくてもよく、例えばベルト式で一方向に移動するものであってもよい。
【００４９】
このような研磨装置１０による研磨条件には特に制限はないが、基板保持部材５に荷重をかけて研磨パッド３に押し付けることでより研磨圧力を高め、研磨速度を向上させることが可能である。研磨圧力は５〜５０ｋＰａ程度が好ましく、被研磨面内における研磨速度の均一性、平坦性、スクラッチ等の研磨欠陥防止の観点から、７〜３５ｋＰａ程度がより好ましい。研磨定盤１および基板保持部材５の回転数は、５０〜５００ｒｐｍ程度が好ましいがこれに限定されない。また、研磨用組成物７の供給量については、被研磨面の構成材料や研磨液の組成、上記研磨条件等により適宜調整され選択される。
【００５０】
研磨パッド３としては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質樹脂、非多孔質樹脂等からなるものを使用できる。また、研磨パッド３への研磨用組成物７の供給を促進し、あるいは研磨パッド３に研磨用組成物７が一定量溜まるようにするために、研磨パッド３の表面に格子状、同心円状、らせん状などの溝加工が施されていてもよい。さらに、必要により、パッドコンディショナーを研磨パッド３の表面に接触させて、研磨パッド３表面のコンディショニングを行いながら研磨してもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５２】
（例１〜１５は実施例、例１６〜２０は比較例）
（１）研磨剤組成物の調製
（１−１）
例１〜２０の各研磨液を、以下に示すようにして調製した。まず、表１に示す平均粒子径の酸化セリウム粒子が分散した各砥粒液を用い、さらに各砥粒液に脱イオン水を加え５分間撹拌し、超音波分散、フィルターリングを施して、表１に記載の研磨剤組成物中の砥粒濃度（％）に対し、２倍の濃度になるように砥粒液Ｐを５００ｇ作製した。（以下、実施例において「％」はこのような質量比の割合をしめす。）
【００５３】
（１−２）
次に脱イオン水中に、各種研磨促進剤、抑制剤を表１に記載の２倍の濃度で添加し、さらに、砥粒液Ｐと混合した際に、表１に記載の所定のｐＨになるように、ｐＨ調整剤である硝酸または水酸化カリウムを溶解し、各種添加剤液を５００ｇ作製した。
【００５４】
（１−３）
次に、５００ｇの各砥粒液Ｐと５００ｇの各種添加剤液を、撹拌しながら混合することにより、表１に記載の各種研磨組成物１ｋｇを作製した。なお、酸化セリウム粒子の粒度分布測定は、砥粒液Ｐを用いてレーザー散乱・回折装置（堀場製作所製、商品名：ＬＡ−９２０）を使用し測定した。また、ｐＨの測定は横河電機社製のｐＨ８１−１１で行った。
【００５５】
（研磨速度評価）
各種研磨用組成物を用いて、窒化ケイ素膜および酸化ケイ素膜、ポリシリコン膜の研磨速度評価を行った。
【００５６】
（評価方法）
研磨装置としてＣＭＰ研磨装置（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、商品名：Ｍｉｒｒａ）を使用して研磨を行った。このとき研磨パッドはＲｏｄｅｌ社製の２層パッドＩＣ−１４００、Ｋ−ｇｒｏｏｖｅを使用し、研磨パッドのコンディショニングには、三菱マテリアル社製のＭＥＣ１００−ＰＨ３．５Ｌを使用した。例１〜２０の各研磨用組成物は、研磨圧力が１３．８ｋＰａ、研磨定盤および研磨ヘッドの回転数は全て７７ｒｐｍおよび７３ｒｐｍで、研磨時間は全て１分間で行った。
【００５７】
【表１】
2015115360.tif 000005
【００５８】
被研磨物としての半導体基板には、窒化ケイ素膜を製膜した８インチシリコンウエハ基板と、酸化ケイ素膜を製膜した８インチシリコンウエハ基板、ポリシリコン膜を製膜した８インチシリコンウエハ基板を使用し、研磨速度の測定にはＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の膜厚計ＵＶ−１２８０ＳＥを使用し、研磨前の膜厚と研磨後の膜厚の差分から研磨速度（オングストローム／分）を算出した。結果を表２に示す。なお、表２においては、オングストロームをＡで表した。
【００５９】
本発明の研磨組成物である例１〜１５は、比較例である本発明範囲外の抑制剤濃度である例１６〜１８、抑制剤を含まない例１９、ｐＨが本発明の範囲外である例２０に対して、窒化ケイ素膜で高い研磨速度を示し、酸化ケイ素膜に対する窒化ケイ素膜の研磨速度比において、０．４以上の高い値を維持し、かつ、ポリシリコン膜の研磨速度を抑制し、ポリシリコン膜に対する窒化ケイ素膜の研磨速度比において、２．５以上の高い値を示した。
【００６０】
【表２】
2015115360.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の研磨用組成物は、窒化ケイ素または酸化窒化ケイ素を高い研磨速度で研磨でき、かつ酸化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコンに対して好適な研磨速度比を示すことから、半導体デバイス製造工程、特に、多層配線形成工程でのゲート作成工程における平坦化工程に適用される。
【符号の説明】
【００６２】
１…研磨定盤、２…定盤駆動モータ、３…研磨パッド、４…研磨対象物、５…基板保持部材、６…滴下ノズル、７…研磨液、１０…研磨装置。
【図１】
2015115360.tif 000008