(57)【要約】【課題】本発明は、化学的機械的研磨用スラリー組成物及びその前駆体組成物に関する。より詳しくは、段差を有する半導体表面の凸部を研磨停止膜として働く凹部よりも高い研磨速度で研磨することが可能となることによって、研磨工程のセルフストップを可能にし、研磨工程後の表面欠陥を減少させ、優れた研磨平坦度と分散安定性を有することを特徴とするスラリー組成物及びその前駆体組成物に関する。【解決手段】本発明は、脱イオン水、金属酸化物で構成された研磨粒子、ｐＨ調整剤、および界面活性剤を含むスラリー組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化学的機械的研磨用スラリー組成物を提供する。また、本発明は、脱イオン水、ｐＨ調整剤、および界面活性剤を含むスラリー前駆体組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化学的機械的研磨用スラリー前駆体組成物を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨粒子、ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むスラリー組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化合物であることを特徴とする研磨用スラリー組成物。
【請求項２】
前記界面活性剤をスラリー組成物全体の重量に対して０.００１〜１０重量％含むこと
を特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項３】
前記界面活性剤が、下記化学式（１）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【化１】
2008135746.tif 000013
(式中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０個の炭
素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数である。)
【請求項４】
前記化学式（１）のＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆがそれぞれ独立に１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基であることを特徴とする請求項３に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項５】
前記化学式（１）のｐおよびｑがそれぞれ独立に１〜３の範囲の整数であることを特徴とする請求項３に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項６】
前記化学式（１）のＸがＣｌであることを特徴とする請求項３に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項７】
前記界面活性剤が、下記化学式（２）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【化２】
2008135746.tif 000014
(式中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０個の炭
素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数であり、ｎは、１〜２０の範囲の整数である。)
【請求項８】
前記化学式（２）のＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆがそれぞれ独立に１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であることを特徴とする請求項７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項９】
前記化学式（２）のｎが、１〜８の範囲の整数であることを特徴とする請求項７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１０】
前記化学式（２）のＸが、Ｃｌであることを特徴とする請求項７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１１】
前記研磨粒子が、ヒュームド・シリカ粒子、コロイドシリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子の中から選択された１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１２】
前記研磨粒子が、平均粒径が５０〜５００ｎｍのセリア粒子をスラリー組成物全体の重量に対して０.２５〜２０重量％含むことを特徴とする請求項１１に記載の研磨用スラリ
ー組成物。
【請求項１３】
前記研磨粒子が、使用前に平均粒径が１００〜４００ｎｍの凝集体を形成するよう単分散させたヒュームド・シリカ粒子を含むことを特徴とする請求項１１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１４】
前記ｐＨ調節剤が、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、アンモニア、ＴＭＡＨ(水酸化テトラ
メチルアンモニウム)、ＴＥＡＨ(水酸化テトラエチルアンモニウム)、水酸化トリメチル
エトキシアンモニウムまたは水酸化Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムの中から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１５】
前記ｐＨ調節剤をスラリー組成物全体に対して０.０２〜５重量％で含むことを特徴と
する請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１６】
前記スラリー組成物の最終ｐＨが３〜１２であることを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１７】
陰イオン性重合体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１８】
前記陰イオン性重合体が、スラリー組成物全体に対して０.０２〜５重量％存在するこ
とを特徴とする請求項１７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項１９】
前記陰イオン性重合体が、分子内にカルボン酸またはスルホン酸を有する単量体を重合した平均分子量１０，０００以下の重合体であることを特徴とする請求項１７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項２０】
前記陰イオン性重合体が、ポリアクリル酸、ポリスルホン酸、ポリアクリル酸／マレイン酸共重合体及びポリアクリル酸／アクリル酸アミド共重合体からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１７に記載の研磨用スラリー組成物。
【請求項２１】
ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むスラリー前駆体組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化合物であることを特徴とする研磨用スラリー前駆体組成物。
【請求項２２】
前記界面活性剤が、下記化学式（１）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項２１に記載の研磨用スラリー前駆体組成物。
【化３】
2008135746.tif 000015
(式中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０個の炭
素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数である。)
【請求項２３】
前記界面活性剤が、下記化学式（２）で表わされる化合物であることを特徴とする請求項２１に記載の研磨用スラリー前駆体組成物。
【化４】
2008135746.tif 000016
(式中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０個の炭
素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数であり、ｎは、１〜２０の範囲の整数である。)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨粒子、ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むことを特徴とする研磨用スラリー組成物に関する。より詳しくは、２つ以上のイオン部(すなわち、親水基)と２つ以上の親油基とを有する界面活性剤を含む研磨用スラリー組成物に関する。前記研磨用スラリー組成物は、高平坦度が求められる半導体の研磨工程において、優れた研磨平坦度と分散安定性を示すと共に、工程のセルフストップを可能にするものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化は、大容量の格納能力及び早いデータ処理スピードが求められる電子媒体の発展に重要な役割を果たしており、多機能の携帯電子媒体の進歩に伴い、デバイスの超微細化の重要性も高まっている。このような要求に伴い、半導体デバイスの製造において、平坦化工程はより狭い線幅を具現する上で重要な工程とされている。
【０００３】
このような要求を満たすために、化学的機械的研磨(ＣＭＰ)工程が登場した。ＣＭＰ工程に使用される研磨用スラリーは、一般的に、脱イオン水、研磨粒子、および、必要により研磨性能補助剤または安定剤を含む。ＣＭＰ工程の原理は、被研磨材料を研磨パッドの表面上に接触させた状態で、研磨用スラリーを供給して被研磨材料の表面を化学的に反応させると同時に研磨パッドと被研磨材料を相対的に運動させ、物理的に被研磨材料の凸凹部分を平坦化させることである。
【０００４】
半導体ＩＬＤ(Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ；層間絶縁膜)の形成用ＣＭＰ工程により、段差を有する単層物質の表面において、研磨停止層としてふるまう凹部の研磨速度よりも高い研磨速度で凸部を研磨することによって、該単層物質が平坦化される。一般的に、ＩＬＤ研磨用スラリーは、凹部と凸部との研磨速度の差が僅かであり、研磨工程のセルフストップが容易でなく、表面特性や保存安定性の側面でも多くの問題点があった。
【０００５】
上述したように、半導体デバイスがより高集積化、小型化するほど、ＣＭＰ工程の重要性はさらに高くなる。しかし、超微細の線幅を有するデバイスを製造する上で、高平坦度、欠陥の減少など改善しなければならないことが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、高平坦度が求められる半導体の研磨工程において、研磨工程のセルフストップを可能にし、研磨工程後の表面欠陥を減少させ、優れた研磨平坦度と分散安定性を有するよう、段差を有する半導体の表面で、研磨停止層として働く凹部と比較して凸部をより高い研磨速度で研磨することができる化学的機械的研磨用スラリー組成物及びその前駆体組成物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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、研磨粒子、ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むスラリー組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化合物であることを特徴とする研磨用スラリー組成物を提供する。
【０００８】
本発明の一つの実施態様において、前記界面活性剤がスラリー組成物全体の重量に対して０.００１〜１０重量％含まれていてもよい。
本発明の他の実施態様において、前記界面活性剤は、下記化学式（１）または下記化学
式（２）で表わされる化合物であってもよい。
【０００９】
【化１】
2008135746.tif 000002
【００１０】
(式（１）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０
個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数である。)
【００１１】
【化２】
2008135746.tif 000003
【００１２】
(式（２）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０
個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数であり、ｎは、１〜２０の範囲の整数である。)
本発明の他の実施態様において、前記研磨粒子は、ヒュームド・シリカ粒子、コロイドシリカ粒子、アルミナ粒子、セリア粒子の中から選択された１種以上であってもよい。
【００１３】
本発明の他の実施態様において、前記研磨粒子は、平均粒径が５０〜５００ｎｍのセリア粒子をスラリー組成物全体に対して０.２５〜２０重量％含んでいてもよい。
本発明の他の実施態様において、前記研磨粒子は、使用前に平均粒径が１００〜４００ｎｍの凝集体を形成するよう単分散させたヒュームド・シリカを含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の他の実施態様において、前記ｐＨ調節剤は、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、アンモニア、ＴＭＡＨ(水酸化テトラメチルアンモニウム)、ＴＥＡＨ(水酸化テトラエチルア
ンモニウム)、水酸化トリメチルエトキシアンモニウムまたは水酸化Ｎ，Ｎ−ジメチルピ
ペリジニウムの中から選択される１種以上であってもよい。
【００１５】
本発明の他の実施態様において、前記スラリー組成物は、陰イオン性重合体をさらに含んでいてもよい。
本発明の他の実施態様において、前記陰イオン性重合体は、分子内にカルボン酸またはスルホン酸を有する単量体を重合した平均分子量１０，０００以下の重合体であってもよい。
【００１６】
本発明は、ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むスラリー前駆体組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化合物であることを特徴とする研磨用スラリー前駆体組成物を提供する。
【００１７】
本発明の一つの実施態様において、前記界面活性剤は、下記化学式（１）または下記化学式（２）で表わされる化合物であってもよい。
【００１８】
【化３】
2008135746.tif 000004
【００１９】
(式（１）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０
個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数である。)
【００２０】
【化４】
2008135746.tif 000005
【００２１】
(式（２）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０
個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数であり、ｎは、１〜２０の範囲の整数である。)
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明は、ジェミニ界面活性剤を含むスラリー組成物およびその前駆体組成物を提供する。本発明のスラリー組成物を使用することで、高平坦度が求められる半導体の研磨工程において、段差を有する半導体表面の凸部を研磨停止膜として働く凹部よりも高い研磨速度で研磨することが可能となるので、本発明は、研磨工程のセルフストップを可能にし、研磨工程後の表面欠陥を減少させ、優れた研磨平坦度と分散安定性を有するスラリー組成物及びその前駆体組成物を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明は、高い平坦度が求められる半導体の研磨工程において高い平坦性を示すと共に工程のセルフストップを実現し、かつ、研磨後の欠陥生成を大きく減少させることができる化学的機械的研磨用スラリー組成物及びその前駆体組成物に関するものである。
【００２４】
本発明の研磨用スラリー組成物は、研磨粒子、ｐＨ調節剤、界面活性剤及び脱イオン水を含むスラリー組成物であって、該界面活性剤が２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを含む化合物であることを特徴とする。
【００２５】
前記研磨粒子としては、ヒュームド・シリカ(ｆｕｍｅｄ  ｓｉｌｉｃａ)粒子、コロイドシリカ粒子、およびアルミナ粒子またはセリア(ｃｅｒｉａ)粒子などの金属酸化物粒子、並びにこれらの混合物を制限なく使用することができる。特に、本発明では、平均粒径が５０〜５００ｎｍのセリア粒子をスラリー組成物全体の重量に対して０.２５〜２０重量％で使用することが望ましい。また、前記研磨粒子にヒュームド・シリカ粒子が含まれる場合には、該ヒュームド・シリカ粒子を、半導体の研磨工程に使用する前に凝集体の平均粒径が１００〜４００ｎｍの範囲内になるよう単分散させてもよい。このようなヒュームド・シリカ粒子の単分散化は、全ての構成成分が配合されているスラリーを高圧で加速させることにより、オリフィス内で剪断力、衝突及び空洞化などを引き起こす方法(韓国特許出願第１９９８−３９２１２号及び韓国特許出願第１９９９−３４６０８号参照)を使用して達成することができる。なお、ヒュームド・シリカ及びセリア粒子の平均粒径は、例えば、HORIBA社製LA-910などのレーザー散乱式粒径分布測定装置を用いて測定することができる。
【００２６】
金属酸化物粒子を安定化させるために１以上の添加剤を加えることができる。なぜなら、添加剤を加えることにより前記金属酸化物粒子が液相に良好に分散した状態で存在するからである。このような添加剤の例としては、静電気的な効果により分散安定化を達成することができるｐＨ調節剤、粒子の界面的特性を考慮して加える界面活性剤、および粒子の電気的性質を考慮して加える重合体などが挙げられる。
【００２７】
本発明の研磨用スラリー組成物に含まれるｐＨ調節剤としては、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、アンモニアまたはＴＭＡＨ(水酸化テトラメチルアンモニウム)、ＴＥＡＨ(水酸化
テトラエチルアンモニウム)、水酸化トリメチルエトキシアンモニウムまたは水酸化Ｎ，
Ｎ−ジメチルピペリジニウムなどの有機塩基を１種単独でまたは混合物として使用することができる。このｐＨ調整剤は、最終スラリー組成物（すなわち、研磨直前の段階におけるスラリー組成物）のｐＨを調整するために用いることができる。前記ｐＨ調節剤は、スラリー組成物全体の重量を基準として０.０２〜５重量％で使用し、最終スラリー組成物
のｐＨを３〜１２に調節することが望ましい。
【００２８】
一方、金属酸化物として、固有のイオン性が正の値を有するセリア粒子を使用する場合、粒子の電気的性質を考慮し、陰イオン性重合体を使用することができる。この陰イオン性重合体は、分子内にカルボン酸やスルホン酸を含む単量体を重合することにより得られ、平均分子量１０，０００以下とすることができる。前記陰イオン性重合体の含量は、スラリー組成物全体の重量を基準として０.０２〜５重量％にすることができる。前記陰イオン性重合体としては、ポリアクリル酸、ポリスルホン酸、ポリアクリル酸／マレイン酸共重合体、ポリアクリル酸／アミド共重合体、およびこれらの混合物を制限なく使用することができる。
【００２９】
本発明のスラリー組成物における最も特徴的な成分は、２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基を有する界面活性剤である。一般的な界面活性剤は、一つのイオン部と一つの親油基からなる構造を有しており、異なる界面で特徴的な界面特性を示す。一般的な界面活性剤に対して、本発明のスラリー組成物に用いられる２つ以上のイオン部と２つ以上の親油基とを有する界面活性剤は、より低い臨界ミセル濃度(ＣＭＣ)を有し、比較的狭い範囲内の配向数(ｎ)を有することができる。そのため、本発明で有用なこの界面活性剤は、乳化または分散、吸着など、より高い界面性能を発揮することができる。このような界面活性剤を「ジェミニ界面活性剤」という。本発明では、ジェミニ界面活性剤を半導体研磨用のスラリー組成物及びその前駆体組成物に導入して、被研磨層物質の平坦性を高め、表面欠陥の生成を最小化した。前記ジェミニ界面活性剤は、下記構造式（１）または（２）で表わすことができる：
【００３０】
【化５】
2008135746.tif 000006
【００３１】
（式（１）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数である。）、
【００３２】
【化６】
2008135746.tif 000007
【００３３】
(式（２）中、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆは、それぞれ独立に１〜２０
個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｘは、ハロゲンイオンであり、ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜１０の範囲の整数であり、ｎは、１〜２０の範囲の整数である。)。
【００３４】
前記式（１）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆがそれぞれ独立に１〜１２個の炭素原子を有するアルキル基であることが望ましく、１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であることが最も望ましい。ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜３の範囲の整数であることが望ましく、１であることが最も望ましい。Ｘは、Ｃｌであることが望ましい。
【００３５】
前記式（２）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ＲｅおよびＲｆがそれぞれ独立に１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であることが望ましく、ｎは、１〜８の範囲の整数であることが望ましく、１〜４の範囲の整数であることが最も望ましい。ｐおよびｑは、それぞれ独立に１〜３の範囲の整数であることが望ましく、１であることが最も望ましい。Ｘは、Ｃｌであることが望ましい。
【００３６】
本発明で使用されるジェミニ界面活性剤の具体的な役割は、次の通りである。
第一に、ジェミニ界面活性剤は、表面吸着現象により、段差を有する半導体表面から突き出ている部分(凸部)の窪んでいる部分(凹部)に対する研磨速度の比を調節することができ、高平坦性を達成することができる。一般的な研磨用スラリーは、半導体表面の凸部と凹部との間の研磨速度の差が実質的にない。これに対し、本発明のジェミニ界面活性剤を含む研磨スラリー組成物を使用した場合は、初期に突き出ている部分のみに研磨が行われ、凸部と凹部との高さが等しくなると、研磨が中止する。結果として、本発明のスラリー組成物によって、研磨工程のセルフストップが可能になるが、これは、ジェミニ界面活性剤の親水基部分が半導体表面に付着することに起因するものと考えられる。一般的な研磨用スラリーには、このような現象が見られないことから、半導体表面の凹部と凸部とがある程度同時に研磨される。本発明の研磨スラリーに含まれるジェミニ界面活性剤を使用すると、半導体表面の凸部と凹部との相対的な研磨速度を調節することができるのである。
【００３７】
ジェミニ界面活性剤の含量は、研磨しようとする層物質の種類によって多少の差はあるが、大抵の酸化層物質の場合には、スラリー組成物全体の重量に対して０.００１〜１０
重量％の範囲で使用することが望ましく、０.００１〜５重量％の範囲で使用することが
さらに望ましい。
【００３８】
第二に、ジェミニ界面活性剤は、一般的な界面活性剤より低い臨界ミセル濃度を有し、粒子をより容易に分散させるため、研磨粒子の挙動を大きく安定化させることができる。また、研磨後の洗浄性の側面でも優れた特性を示し、これによって、スラリーの保存安定性が向上するとともに研磨後の表面欠陥生成を減少させることができる。
【００３９】
一方、研磨粒子としてセリア粒子を使用する場合には、金属酸化物の研磨粒子を少量の分散剤と共に脱イオン水溶液に溶解させた研磨粒子溶液と、ｐＨ調節剤、分散剤、界面活性剤などを脱イオン水溶液に溶解させた前駆体組成物とで構成される２つの溶液を別々に調製し、半導体研磨工程の直前に混合して使用する。このような２液システムによって、スラリー組成物の分散安定性を最大化することができる。
【００４０】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
［実施例］
（比較例１）
（１）  ＩＬＤ用シリカ含有スラリー組成物の調製
ヒュームド・シリカ８７５ｇを脱イオン水６５０８ｇに分散させた。分散が十分に行われた後、撹拌機を用いて５００ｒｐｍで撹拌しながら３５ｇのＫＯＨを投入し、その２０分後、２８ｇのＴＭＡＨを投入して撹拌したところ、スラリーが得られた。調製されたスラリーを、３ミクロンフィルターを使用してろ過して、研磨スラリー組成物を調製した。この研磨スラリー組成物を使用して研磨を行った。
（２）  研磨性能の評価
研磨パッドを貼着した定盤(研磨テーブル及び研磨パッド)上において、基板取付用メンブレインを接着した研磨ヘッドに、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法により酸化ケイ素膜が形成された直径８インチのシリコンウエハを酸化ケイ素膜が下向きになるようにして装着した後、下記の研磨条件のようにセットした。
【００４１】
定盤上に、スラリー組成物を２００ｍｌ／分で１分間回転させ、酸化ケイ素を研磨した。研磨後、ウエハを研磨ヘッドから分離し、脱イオン水、希釈フッ化水素酸(ＨＦ)、希釈アンモニア水の順で洗浄した後、スピンドライにより水滴を除去した。以後、ブランケット厚み測定器を用いて研磨前後の膜厚の変化を測定し、研磨速度を計算し、絶縁膜の表面での表面欠陥を欠陥測定器で詳しく観察した。
【００４２】
また、凸部と凹部との段差が３０００ÅであるＩＬＤ用パターンを研磨した後、凸部と凹部との膜厚を、パターン厚み測定器を用いて測定し、その値から研磨率と平坦度を計算した。
【００４３】
研磨用スラリーの分散安定性または保存安定性を評価するために、研磨粒子溶液を前駆体組成物の他の成分と混合した後、常温で３日間放置し、スラリーの沈下された高さを測定し、全体スラリーに対する沈下層が占める比率を計算して、比較評価した。
・研磨機及び測定器機
研磨機：Ｍｉｒｒａ(ＡＭＡＴ社)
研磨パッド：ＩＣ１０１０／Ｓｕｂａ  IV  Ｓｔａｃｋｅｄ(Ｒｏｄｅｌ社)
ウエハ：ＰＥ−ＴＥＯＳ  ８"ブランケットウエハ(１５０００Å)
ＩＬＤ用パターンウエハ(段差３０００Å)
ブランケット厚み測定器：Ｎ＆Ｋ−１５００(Ｎ＆Ｋ社)
欠陥測定器：Ｓｕｒｆｓｃａｎ−６４２０(ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社)
パターン厚み測定器：Ｏｐｔｉ−Ｐｒｏｂｅ２６００(Ｔｈｅｒｍａ  Ｗａｖｅ社)
・研磨条件
スピンドル(Ｓｐｉｎｄｌｅ)の回転数：８７ｒｐｍ
プラテン(Ｐｌａｔｅｎ)の回転数：９３ｒｐｍ
ウエハ(Ｗａｆｅｒ)の圧力：４.０ｐｓｉ
リテーナリング(Ｒｅｔａｉｎｅｒ  Ｒｉｎｇ)の圧力：５.０ｐｓｉ
コンディショナーリング(ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ  Ｒｉｎｇ)の圧力：６.０ｐｓｉ
ダイレクトライン(Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｎｅ)の圧力：４.０ｐｓｉ
スラリー組成物の流量：２００ｍｌ／分
温度：２５℃
（比較例２）
（１）  セリア含有スラリー組成物の調製
金属酸化物として平均粒径が３００ｎｍであるセリア粒子を脱イオン水中に５重量％で分散し、研磨粒子溶液を得た。また、平均分子量が３,０００であるポリアクリル酸／マ
レイン酸共重合体の３０重量％脱イオン水溶液２.０重量％と、ｐＨ調節剤として、ＴＭ
ＡＨの２０重量％脱イオン水溶液３.０重量％とを脱イオン水に添加し、希釈した前駆体
組成物を製造した。前記研磨粒子溶液、前駆体組成物及び脱イオン水を１：６：３の比率で混合し、スラリー組成物を調製した。前記スラリー組成物を使用して研磨を行った。
（２）  研磨性能の評価
前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（比較例３）
界面活性剤として、一つのイオン部と一つの親油基とを含むオクチルジメチルアンモニウム陽イオン界面活性剤を、スラリー組成物全体に対して０.７５重量％で添加したこと
を除いては、前記比較例２と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（比較例４）
界面活性剤として、エチレンオキサイドの付加モル数が７のポリオキシエチレンオクチルエーテルをスラリー組成物全体に対して０.７５重量％で添加したことを除いては、前
記比較例２と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（実施例１〜６）
界面活性剤として、下記表１に記載の化学式（３）の構造を有するジェミニ界面活性剤をスラリー組成物全体に対して０.７５重量％で添加したことを除いては、前記比較例２
と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（実施例７）
界面活性剤として、下記表１に記載の化学式（３）の構造を有するジェミニ界面活性剤をスラリー組成物全体に対して０.７５重量％で添加したことを除いては、前記比較例１
と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
【００４４】
【化７】
2008135746.tif 000008
【００４５】
【表１】
2008135746.tif 000009
【００４６】
前記表１に示されているように、研磨粒子の種類によって多少の差はあるが、ジェミニ界面活性剤を含むスラリー組成物(実施例１〜７)が、界面活性剤を添加していないスラリー組成物(比較例１及び２)及び一般の界面活性剤を含むスラリー組成物(比較例３及び４)と比べて、凸部と凹部との間の研磨速度の相対的な差が大きいことが分かる。また、研磨後の表面欠陥と平坦度、分散安定性の側面でもジェミニ界面活性剤を含むスラリー組成物の方が優れた特性を示す。
【００４７】
ところが、実施例４〜６から分かるように、ジェミニ界面活性剤の親油基であるアルキル基の炭素数が増加するにつれ、研磨性能及びその他の性能も低くなるが、その理由は、親油基として作用するアルキル基の大きさが大きくなるほど、親水基の吸着力が低下することによるものと考えられる。
（実施例８）
界面活性剤として、下記表２に記載の化学式（４）の構造を有するジェミニ界面活性剤(ｎ＝１)をスラリー組成物全体に対して０.７５重量％で添加したことを除いては、前記
比較例２と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（実施例９）
界面活性剤として、下記表２に記載の化学式（４）の構造を有するジェミニ界面活性剤(ｎ＝２)をスラリー組成物全体に対して０．７５重量％で添加したことを除いては、前記比較例２と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（実施例１０）
界面活性剤として、下記表２に記載の化学式（４）の構造を有するジェミニ界面活性剤(ｎ＝４)をスラリー組成物全体に対して０．７５重量％で添加したことを除いては、前記比較例２と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
（実施例１１）
界面活性剤として、下記表２に記載の化学式（４）の構造を有するジェミニ界面活性剤(ｎ＝１)をスラリー組成物全体に対して０．７５重量％で添加したことを除いては、前記
比較例１と同様の方法でスラリー組成物を調製し、研磨を行った後、前記比較例１と同様の方法で研磨性能を評価した。
【００４８】
【化８】
2008135746.tif 000010
【００４９】
【表２】
2008135746.tif 000011
【００５０】
前記表２に示しているように、研磨粒子の種類によって多少の差はあるが、ジェミニ界面活性剤を含むスラリー組成物(実施例８〜１１)が、界面活性剤を添加していないスラリー組成物(比較例１及び２)及び一般の界面活性剤を含むスラリー組成物(比較例３及び４)に比べて、凸部と凹部との間の研磨速度の相対的な差が大きいことが分かる。また、研磨後の表面欠陥と平坦度、分散安定性の側面でもジェミニ界面活性剤を含むスラリー組成物の方が優れた特性を示す。
【００５１】
なお、上記実施例及び比較例において調製された各スラリー組成物のｐＨを下記表３に示す。
【００５２】
【表３】
2008135746.tif 000012
【００５３】
本発明の改良や他の実施態様の多くは、本発明と関係する当業者にとって、上の記載による教示の利益を得ることを思い起こさせるようになるだろう。したがって、本発明は開示された特定の実施態様に限定されるべきものではなく、本発明の改良や他の実施態様は、請求項に係る発明の範囲に含まれるものと理解するべきである。本明細書には特定の用語が用いられているが、これらは、一般的かつ記載上の意味でのみ用いているものであって、発明の範囲を制限する目的で用いていない。本発明の範囲は、請求項において定義される。