(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物の研磨用スラリーであって、
研磨を行う研磨剤と、前記研磨剤を分散させる分散剤及び前記酸化物とは異なる第１の物質の研磨を抑える第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリーと、
前記酸化物の研磨を促す研磨促進剤を含む第２のスラリーと、
を含み、
前記第２のスラリーは、前記酸化物及び前記第１の物質とは異なる第２の物質の研磨を抑える第２の研磨抑制剤を含み、
前記酸化物対前記第１の物質の研磨選択比は、１００：１〜３００：１の範囲であり、前記酸化物対前記第２の物質の研磨選択比は、２０：１〜６０：１の範囲である、スラリー。
【請求項２】
前記第１のスラリー及び第２のスラリーは、１：０．５〜１：１．５の割合で混合される請求項１に記載のスラリー。
【請求項３】
前記研磨剤は、酸化セリウム（セリア）粒子を含み、前記第１のスラリーの総質量に対して、０．１質量％〜１０質量％で含まれる請求項１又は２に記載のスラリー。
【請求項４】
前記第１の研磨抑制剤の含有量は、前記研磨促進剤の含有量よりも少ない請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項５】
前記第１の研磨抑制剤の含有量は、前記第２の研磨抑制剤の含有量よりも少ない請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項６】
前記第１の研磨抑制剤は、前記第１のスラリーの総質量に対して、０．００２質量％〜０．０２質量％で含まれる請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項７】
前記研磨促進剤は、前記第２のスラリーの総質量に対して、０．１質量％〜１．３５質量％で含まれる請求項１〜６のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項８】
前記第２の研磨抑制剤は、前記第２のスラリーの総質量に対して、０．１５質量％〜１質量％で含まれる請求項１〜７のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項９】
前記第１の研磨抑制剤は、疎水性基及び親水性基を両方とも有するノニオン系物質を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項１０】
前記第１の研磨抑制剤は、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＰ）、ポリソルベート、オクトキシノール、ポリエチレングリコール、オクタデシルエーテル、ノニルフェノールエトキシレート、エチレンオキシド、グリコール酸、グリセロールエトキシレートのうちの少なくとも一種を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載のスラリー。
【請求項１１】
前記研磨促進剤は、ヒドロキシル基及びアミン基を有しているアルカノールアミン系の単分子物質を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項１２】
前記研磨促進剤は、アミノメチルプロパノール（ＡＭＰ）、エタノールアミン、ヘプタミノール、イソエタリン、メタノールアミン、ジエチルエタノールアミン及びＮ−メチル
エタノールアミンのうちの少なくとも一種を含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスラリー。
【請求項１３】
前記第２の研磨抑制剤は、カルボキシル基を有するアニオン系物質を含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載のスラリー。
【請求項１４】
前記第２の研磨抑制剤は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアルキルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド及びエチル−メタクリルアミドのうちの少なくとも一種を含む請求項１〜１３のいずれか一項に記載のスラリー。
【請求項１５】
基板の研磨方法であって、
酸化物層及び酸化物以外の複数の異種物質により形成される異種物質層が形成された基板を設ける過程と、
研磨剤と、前記研磨剤を分散させる分散剤及び前記複数の異種物質のうち第１の物質の研磨を抑える第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリーを設ける過程と、
前記酸化物の研磨を促す研磨促進剤及び前記複数の異種物質のうち第２の物質の研磨を抑える第２の研磨抑制剤を含む第２のスラリーを設ける過程と、
前記第１のスラリー及び第２のスラリーを前記基板の上に供給しながら前記酸化物層を研磨する過程と、
を含み、
前記研磨する過程は、前記酸化物対前記第１の物質の研磨選択比を１００：１〜３００：１の範囲に維持し、前記酸化物対前記第２の物質の研磨選択比を２０：１〜６０：１の範囲に維持する、基板の研磨方法。
【請求項１６】
前記基板を設ける過程は、
前記基板の上に前記第１の物質により形成される第１の物質層を形成する過程と、
前記第１の物質層の上に前記第２の物質により形成される第２の物質層を形成する過程と、
前記第１の物質層及び第２の物質層にトレンチを形成する過程と、
前記トレンチを有する全面の上に酸化物層を形成する過程と、
を含む請求項１５に記載の基板の研磨方法。
【請求項１７】
前記研磨する過程は、前記酸化物層の研磨速度を前記第２の物質の研磨速度よりも速くし、前記第２の物質の研磨速度を前記第１の物質の研磨速度よりも速くする請求項１５又は１６に記載の基板の研磨方法。
【請求項１８】
前記研磨する過程は、
前記第１のスラリー及び第２のスラリーを１：０．５〜１：１．５の割合で混合して前記基板の上に供給する請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー及びこれを用いた基板の研磨方法に係り、さらに詳しくは、半導体の製造工程における化学的・機械的な研磨工程を行うに当たって酸化物を効率よく研磨することのできるスラリー及びこれを用いた基板の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子のサイズが益々縮小されると共に金属配線の層数が益々増大されることに伴い、各層における表面ばらつきは次の層に転写されて最下層表面の曲がり度が非常に重要になってきている。このような曲がりは、後続工程であるフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を行い難いほど深刻な影響を及ぼす虞がある。従って、半導体素子の歩留まりを向上させるためには、半導体の製造工程における各種の工程時に発生するばらついた表面の曲がりを除去する平坦化工程を行うことが必須である。平坦化方法としては、薄膜を形成した後にリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）させる方法、薄膜を形成した後にエッチバック（ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）する方法、化学的・機械的な研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を行う方法など種々の方法が挙げられる。
【０００３】
化学的・機械的な研磨工程とは、半導体基板の表面を研磨パッドに押し当てて回転運動を行いながら、研磨剤と各種の化合物が含有されているスラリーを提供して平らに研磨を行う工程のことをいう。すなわち、基板やその上部の層の表面がスラリー及び研磨パッドにより化学的及び機械的に研磨されて平坦化されることをいう。
【０００４】
例えば、既存のフラッシュメモリ素子の製造過程において素子分離膜を形成するために、ポリシリコン膜を研磨停止膜としてシリコン酸化膜を化学的・機械的に研磨する工程が用いられる。すなわち、基板の上部にゲート絶縁膜及びポリシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜の上に窒化膜をハードマスクとして用いて基板を所定の深さでエッチングしてトレンチを形成する。次いで、トレンチが埋め込まれるようにシリコン酸化膜を形成した後、ポリシリコン膜が露出されるまでシリコン酸化膜を研磨して素子分離膜を形成する。
【０００５】
このため、これらの複数の異種物質層にトレンチを形成し、その内部にシリコン酸化膜を形成するためには、酸化物に対する高い研磨率を有するだけではなく、窒化膜及びポリシリコン膜の研磨を同時に抑える最適な研磨選択比を有するスラリーが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報第１０−２００９−０００３９８５号
【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、これまでは酸化物に対する研磨選択比を向上させるための種々の研究が行われているだけであり、酸化物の研磨率をより低い研磨率に下げて窒化膜及びポリシリコン膜に対して最適な研磨選択比を調節するための酸化物研磨用スラリーは開発されていないのが現状である。
【０００８】
一方、シリコン窒化膜の研磨を抑えて酸化物に対する研磨選択比を向上させるシリコン窒化物研磨用スラリーが提案されているが（例えば、下記の特許文献１参照）、この場合にも、窒化物に対する酸化物の研磨選択比のみを向上させるだけであり、上述した問題は依然として存在する。
【０００９】
本発明の目的は、酸化物研磨用スラリー及びこれを用いた基板の研磨方法を提供することである。より詳細に言えば、本発明の目的は、酸化物及び酸化物以外の物質の研磨率を調節して研磨選択比を最適な範囲に維持することのできるスラリー及び基板の研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に係るスラリーは、酸化物の研磨用スラリーであって、研磨を行う研磨剤と、前記研磨剤を分散させる分散剤及び前記酸化物とは異なる第１の物質の研磨を抑える第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリーと、前記酸化物の研磨を促す研磨促進剤を含む第２のスラリーと、を含む。
【００１１】
前記第２のスラリーは、前記酸化物及び前記第１の物質とは異なる第２の物質の研磨を抑える第２の研磨抑制剤を含んでいてもよい。
【００１２】
前記第１のスラリー及び第２のスラリーは、１：０．５〜１：１．５の割合で混合されてもよい。
【００１３】
前記研磨剤は、酸化セリウム（セリア）粒子を含み、前記第１のスラリーの総質量に対して、０．１質量％〜１０質量％で含まれることができる。
【００１４】
前記酸化物対前記第１の物質の研磨選択比は、１００：１〜３００：１の範囲であり、前記酸化物対前記第２の物質の研磨選択比は、２０：１〜６０：１の範囲であってもよい。
【００１５】
前記第１の研磨抑制剤の含有量は、前記研磨促進剤の含有量よりも少なくてもよい。
【００１６】
前記第１の研磨抑制剤の含有量は、前記第２の研磨抑制剤の含有量よりも少なくてもよい。
【００１７】
前記第１の研磨抑制剤は、前記第１のスラリーの総質量に対して、０．００２質量％〜０．０２質量％で含まれることができる。
【００１８】
前記研磨促進剤は、前記第２のスラリーの総質量に対して、０．１質量％〜１．３５質量％で含まれることができる。
【００１９】
前記第２の研磨抑制剤は、前記第２のスラリーの総質量に対して、０．１５質量％〜１質量％で含まれることができる。
【００２０】
前記第１の研磨抑制剤は、疎水性基及び親水性基を両方とも有するノニオン系物質を含んでいてもよい。
【００２１】
前記第１の研磨抑制剤は、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＰ）、ポリソルベート、オクトキシノール、ポリエチレングリコール、オクタデシルエーテル、ノニルフェノールエトキシレート、エチレンオキシド、グリコール酸、グリセロールエトキシレートのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
【００２２】
前記研磨促進剤は、ヒドロキシル基及びアミン基を有しているアルカノールアミン系の単分子物質を含んでいてもよい。
【００２３】
前記研磨促進剤は、アミノメチルプロパノール（ＡＭＰ）、エタノールアミン、ヘプタミノール、イソエタリン、メタノールアミン、ジエチルエタノールアミン及びＮ−メチルエタノールアミンのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
【００２４】
前記第２の研磨抑制剤は、カルボキシル基を有するアニオン系物質を含んでいてもよい。
【００２５】
前記第２の研磨抑制剤は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアルキルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド及びエチル−メタクリルアミドのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
【００２６】
本発明の実施形態に係る基板の研磨方法は、酸化物層及び酸化物以外の複数の異種物質により形成される異種物質層が形成された基板を設ける過程と、研磨剤と、前記研磨剤を分散させる分散剤及び前記複数の異種物質のうち第１の物質の研磨を抑える第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリーを設ける過程と、前記酸化物の研磨を促す研磨促進剤及び前記複数の異種物質のうち第２の物質の研磨を抑える第２の研磨抑制剤を含む第２のスラリーを設ける過程と、前記第１のスラリー及び第２のスラリーを前記基板の上に供給しながら前記酸化物層を研磨する過程と、を含む。
【００２７】
前記基板を設ける過程は、前記基板の上に前記第１の物質により形成される第１の物質層を形成する過程と、前記第１の物質層の上に前記第２の物質により形成される第２の物質層を形成する過程と、前記第１の物質層及び第２の物質層にトレンチを形成する過程と、前記トレンチを有する全面の上に酸化物層を形成する過程と、を含んでいてもよい。
【００２８】
前記研磨過程は、前記酸化物層の研磨速度を前記第２の物質の研磨速度よりも速くしてもよく、前記第２の物質の研磨速度を前記第１の物質の研磨速度よりも速くしてもよい。
【００２９】
前記研磨過程は、前記酸化物対前記第１の物質の研磨選択比を１００：１〜３００：１の範囲に維持し、前記酸化物対前記第２の物質の研磨選択比を２０：１〜６０：１の範囲に維持してもよい。
【００３０】
前記研磨過程は、前記第１のスラリー及び第２のスラリーを１：０．５〜１：１．５の割合で混合して前記基板の上に供給してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の実施形態によれば、第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリー及び研磨促進剤を含む第２のスラリーを混合したスラリーを用いることから、酸化物に対する高い研磨率を有するだけではなく、酸化物以外の物質、例えば、ポリシリコンまたは窒化物の研磨率を最適な範囲に調節することができる。なお、酸化物以外の複数の異なる物質に対してそれぞれ高選択比を有するように調節を行うとともに、所定のレベルの研磨率差を有するように異なる各物質に対する研磨選択比をそれぞれ調節して研磨安定性を向上させることができる。
【００３２】
また、第１の研磨抑制剤は、酸化物の研磨率を緩やかに下げて酸化物の研磨率が調節しやすいだけではなく、ポリシリコンの上にパッシベーション膜を形成してポリシリコン膜が研磨されることを防ぐことができて、オーバーエッチングを防ぐことができる。
【００３３】
例えば、半導体素子の製造工程において研磨停止膜として用いられるポリシリコン膜の上に窒化膜をマスクとして用いて基板を所定の深さでエッチングする場合、このような各異種物質層に対して酸化膜の研磨選択比を向上させることができる。なお、酸化膜の各物質層に対する研磨選択比を最適な範囲に維持してエロージョン及びディッシングを抑え、一回の工程を用いて研磨工程を終えることができて、工程の単純化及びコストの節減による生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態において、第１の研磨抑制剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図である。
【図２】第１の研磨抑制剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。
【図３】本発明の実施形態において研磨促進剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図である。
【図４】研磨促進剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。
【図５】本発明の実施形態において第２の研磨抑制剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図である。
【図６】第２の研磨抑制剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。
【図７】第１の研磨抑制剤の種類による酸化物の研磨率を比較するためのグラフ図である。
【図８】第１の研磨抑制剤の種類による酸化物の研磨結果を示す図である。
【図９】第１の研磨抑制剤の種類によるゼータ電位値を示す図である。
【図１０】第１の研磨抑制剤の種類によるゼータ電位の変化を比較するためのグラフ図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明によるスラリー及びこれを用いた基板の研磨方法は、第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリー及び研磨促進剤を含む第２のスラリーを混合したスラリーを用いることにより、酸化物（ＳｉＯ２）に対する高い研磨率を有するだけではなく、酸化物以外の物質、例えば、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）または窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）の研磨率を最適な範囲に調節することができるという技術的な特徴を提示する。
【００３６】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。また、図１〜１０中の「ｗｔ％」は質量％を表すものとする。
【００３７】
本発明の実施形態によるスラリーは、酸化物研磨用スラリーであって、研磨を行う研磨剤及び前記酸化物とは異なる第１の物質の研磨を抑える第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリーと、前記酸化物の研磨を促す研磨促進剤を含む第２のスラリーと、を含む。ここで、第１のスラリーは、前記研磨剤を分散させる分散剤を含んでいてもよく、前記研磨剤の分散を均一に維持する分散安定剤をさらに含んでいてもよい。なお、第２のスラリーは、前記酸化物とは異なる第２の物質の研磨を抑える第２の研磨抑制剤を含んでいてもよい。
【００３８】
第１のスラリーに含まれる研磨剤、分散剤、分散安定剤、第１の研磨抑制剤は、第１の溶液内に含有されてもよい。例えば、水、特に、純水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）に研磨剤、分散剤、分散安定剤及び第１の研磨抑制剤が分散されて分布する。なお、第１のスラリーのｐＨを調節するために、第１のｐＨ調節剤がさらに含まれていてもよい。このような第１のスラリーは、液体に研磨剤が分散された状態のものであり、各成分の含量が適切に調節される。
【００３９】
また、第２のスラリーに含まれる研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤は、第２の溶液内に含有されてもよい。すなわち、水、特に、純水に研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤が分散されて分布し、第２のスラリーのｐＨを調節するために第２のｐＨ調節剤がさらに含まれていてもよい。
【００４０】
ここで、第１のスラリー及び第２のスラリーは、希釈剤とともに混合されて酸化物研磨用スラリーとして研磨対象物の表面に供給され、希釈剤は、水、特に、純水であってもよい。第１のスラリーに含まれる研磨剤、分散剤、分散安定剤及び第１の研磨抑制剤、及び第２のスラリーに含まれる研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤は、一つのスラリーとして製造されてもよいが、研磨剤、分散剤、分散安定剤及び第１の研磨抑制剤を含む第１のスラリー、及び研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤を含む第２のスラリーとしてそれぞれ製造されて研磨前に希釈剤とともに混合されて研磨対象物に供給されてもよい。これは、第１のスラリー及び第２のスラリーを使い分けずに長期に亘って繰り返し研磨工程を行う場合、第２のスラリーの研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤のイオン性によりスラリーの分散安定性が低下し、しかも、有効使用期間が短縮される虞があるためである。
【００４１】
研磨剤は、シリカ（ＳｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）及びゲルマニア（ＧｅＯ２）よりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物であってもよい。ここで、研磨剤は、酸化物の研磨選択比が高いセリア（ＣｅＯ２）を含んでいてもよい。
【００４２】
また、前記研磨剤は、第１のスラリー１００質量％を基準として０．１〜１０質量％で含まれていてもよい。研磨剤が０．１質量％未満で含まれると、研磨の効果があまり得られず、１０質量％を超えて含まれると、研磨率が高すぎて対象膜の過剰な研磨が行われる虞があり、しかも、傷つきが発生する虞がある。
【００４３】
前記研磨剤を構成する研磨粒子は、Ｘ線回折（ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）を用いて結晶構造を分析することができ、湿式セリアと同じ結晶構造を有し、多面体の結晶面を有する。
【００４４】
研磨粒子の平均粒径は、５〜１００ｎｍであってもよい。ここで、研磨粒子の平均粒径が５ｎｍ未満である場合、研磨対象膜が十分に研磨されないため研磨率が低くなり、研磨粒子の平均粒径が１００ｎｍを超えると、研磨対象膜にマイクロスクラッチを発生させる。なお、研磨剤を構成する研磨粒子の平均粒径は、２０〜８０ｎｍであってもよい。これは、研磨対象膜の研磨を低下させず、且つ研磨停止膜にマイクロスクラッチを発生させないためである。
【００４５】
分散剤は、第１のスラリー内で研磨剤を均一に分散させて研磨粒子同士の凝集を防ぐ役割を果たし、カチオン系高分子物質、アニオン系低分子物質、ヒドロキシル基を含む酸またはアミノ基を含む酸を用いることができる。また、分散剤は、研磨剤のゼータ電位を調節することができる。すなわち、カチオン系分散剤は、研磨剤のゼータ電位をプラス、すなわち、正の電位に上げることができ、アニオン系分散剤は、研磨剤のゼータ電位をマイナス、すなわち、負の電位に下げることができる。このため、スラリーに含まれる分散剤に応じて研磨剤のゼータ電位をそのまま維持してもよく、正の電位または負の電位側に微細に調節してもよい。
【００４６】
カチオン系高分子分散剤としては、ポリリシン（Ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ）、ポリエチレンイミン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｅ）、塩化ベンゼトニウム（Ｂｅｎｚｅｔｈｏｎｉｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、臭化セトリモニウム（Ｃｅｔｒｉｍｏｎｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ）、塩化セトリモニウム（Ｃｅｔｒｉｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、ジステアリルジメチル塩化アンモニウム（Ｄｉｓｔｅａｒｙｌ  ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ジメチルアミン及びエピクロロヒドリンの重合物（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ−ｃｏ−ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）、ポリアリルアミン（Ｐｏｌｙ  ａｌｌｙｌ  ａｍｉｎｅ）よりなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
【００４７】
また、アニオン系低分子分散剤としては、シュウ酸（ｏｘａｌｉｃ  ａｃｉｄ）、クエン酸（ｃｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）、多硫酸（ｐｏｌｙｓｕｌｆｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリアクリル酸（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリメタクリル酸（Ｄａｒｖａｎ  Ｃ−Ｎ）及びこれらの塩を少なくとも一種以上含有する物質よりなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられるか、或いは、これらの共重合体酸（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ  ａｃｉｄ）が挙げられる。
【００４８】
さらに、ヒドロキシル基を含む酸としては、ヒドロキシ安息香酸（ｈｙｄｒｏｘｙｌｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ）、アスコルビン酸（ａｓｃｏｒｂｉｃ  ａｃｉｄ）及びこれらの塩を少なくとも一種以上含有する物質よりなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられ、アミノ基を含む酸としては、ピコリン酸（ｐｉｃｏｌｉｎｉｃ  ａｃｉｄ）、グルタミン酸（ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄ）、トリプトファン（ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎｅ）、アミノ酪酸（ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ）及びこれらの塩を少なくとも一種以上含有する物質よりなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
【００４９】
分散剤は、第１のスラリーの総質量に対して、０．０１質量％〜１質量％の範囲で含まれることができる。分散剤の含量が０．０１質量％未満であれば、分散され難く、沈殿が起こる虞があり、分散剤の含量が１質量％を超えると、高分子物質の凝集及び高いイオン化濃度によりスラリーの分散安定性が低下する虞がある。また、分散剤は、スラリーの総質量に対して、０．０５質量％〜０．３質量％の範囲で含まれることができる。これは、分散安定性に非常に優れているので、研磨剤のゼータ電位を微細に調節するのに一層有利であるからである。
【００５０】
分散安定剤は、スラリー内においてｐＨ緩衝作用をすることにより、外部の変化因子による第１のスラリーの化学変化を抑えて研磨粒子同士の凝集を防ぎ、研磨粒子を均一に分散させて傷付きの発生を抑える役割を果たす。分散安定剤は有機酸を含んでいてもよく、この場合、解離定数の絶対値であるｐＫａ値が９〜１２であり、アミノ酸中においてカルボキシル基（ＣＯＯＨ）及びアミン基（ＮＨ２）が同じカーボン（Ｃ）原子に結合されているα−アミノ酸を含んでいてもよい。ここで、α−アミノ酸は、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）及びアミン基（ＮＨ２）の数に応じて中性アミノ酸、酸性アミノ酸及び塩基性アミノ酸に分類可能であるが、中性アミノ酸は、同じ数のアミン基及びカルボキシル基を有するアラニン（Ａｌａｎｉｎｅ）、グリシン（Ｇｌｙｃｉｎｅ）、チロシン（Ｔｙｒｏｓｉｎｅ）及びバリン（Ｖａｌｉｎｅ）よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよく、酸性アミノ酸は、カルボキシル基の数がアミン基の数よりも多い アスパラギン酸（Ａｓｐａｒｔｉｃ  ａｃｉｄ）、グルタミン酸（Ｇｌｕｔａｍｉｃ  ａｃｉｄ）及びクエン酸（Ｃｉｔｒｉｃ  ａｃｉｄ）よりなる群から選ばれる少なくとも一種を含んでいてもよく、塩基性アミノ酸は、アミン基の数がカルボキシル基の数よりも多いリシン（Ｌｙｓｉｎｅ）を含んでいてもよい。
【００５１】
分散安定剤は、第１のスラリーに含まれる研磨剤５質量％を基準として第１のスラリーの総質量に対して、０．００１質量％〜０．１質量％の範囲で含まれることができる。分散安定剤の含量が０．００１質量％未満であれば、分散安定剤のｐＨ緩衝能が低いため分散安定剤の効果が不十分であり、分散安定剤の含量が０．１質量％を超えると、研磨剤の分散安定性が低くなって沈殿が起こる虞がある。なお、分散安定剤は、スラリーの総質量に対して、０．００５質量％〜０．０５質量％の範囲で含まれることができる。これは、ｐＨ緩衝能に非常に優れているので、分散安定性を維持するのに一層有利であるからである。
【００５２】
第１の研磨抑制剤は、研磨対象以外の物質の研磨を抑える。すなわち、各物質の研磨を抑えて、研磨選択比を調節する。ここで、研磨対象以外の物質は、成分が異なる複数の異種物質を含んでいてもよい。例えば、酸化物を研磨する場合、第１の研磨抑制剤は、複数の異種物質に含まれる第１の物質及び第２の物質の研磨をそれぞれ抑えて選択比を調節してもよい。
【００５３】
このような第１の研磨抑制剤は、酸化物に比べて第１の物質、例えば、ポリシリコンに対する結合力に優れた物質であり、疎水性基及び親水性基を併せ持つノニオン系物質を用いることができる。このような第１の研磨抑制剤は、疎水性及び親水性を併せ持って、疎水性を有するポリシリコンの膜の表面に吸着してパッシベーション膜を形成し、その結果、ポリシリコンの研磨率を相対的に大幅に下げて研磨選択比を調節することができる。
【００５４】
第１の研磨抑制剤としては、各種のノニオン系物質が使用可能であり、例えば、第１の研磨抑制剤としては、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＰ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、ポリソルベート（ｐｏｌｙｓｏｒｂａｔｅｓ）、オクトキシノール（ｏｃｔｏｘｙｎｏｌ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、オクタデシルエーテル（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、ノニルフェノールエトキシレート（ｎｏｎｙｌｐｈｅｎｏｌ  ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅ）、エチレンオキシド（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）、グリコール酸（ｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ）、グリセロールエトキシレート（ｇｌｙｃｅｒｏｌ  ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅ）のうちの少なくとも一種が挙げられる。
【００５５】
第１の研磨抑制剤の含量は、第１のスラリーの総質量の約０．００２質量％〜約０．０２質量％であってもよい。第１の研磨抑制剤の含量が０．００２質量％未満であれば、例えば、研磨停止膜として用いられるポリシリコン膜の研磨率が高過ぎ、０．０２質量％を超えると、ポリシリコン膜に過剰に吸着されて酸化膜及びポリシリコン膜の研磨選択比を適正な範囲に維持することができない。なお、第１の研磨抑制剤の含量が０．００５質量％〜０．０１５質量％の範囲である場合、十分な選択比の調節効果を有するとともに、ポリシリコン膜の研磨率を適正なレベルに維持することができる。
【００５６】
研磨促進剤は、第２のスラリーに含まれて研磨対象物質の研磨を促す。すなわち、研磨促進剤により研磨対象物質の研磨を促し、研磨対象以外の物質の研磨を抑えて研磨選択比を調節する。例えば、酸化物を研磨する場合、研磨促進剤は、酸化物の研磨を促し、酸化物以外のポリシリコン及び窒化物の研磨をそれぞれ抑えて選択比を調節してもよい。
【００５７】
このような研磨促進剤としては、ヒドロキシル基（ＯＨ）及びアミン基（ＮＨ２）を併せ持つアルカノールアミン系の単分子物質を用いることができる。このような研磨促進剤は、解離定数の絶対値であるｐＫａ値が約９．７の値を有して、ｐＨ９．７以下の溶液内においてプラスチャージを帯びる正の電荷であるＮＨ３＋に解離される。解離されたＮＨ３＋は溶液内において負の電荷を帯びる、例えば、酸化膜（ＳｉＯＨ−）と作用して酸化膜がＳｉ（ＯＨ４）の形で反応することを促して酸化膜の研磨率を上げる。
【００５８】
研磨促進剤としては、アルカノールアミン（Ａｌｋａｎｏｌａｍｉｎｅ）系の単分子物質が使用可能であり、例えば、研磨促進剤は、アミノメチルプロパノール（ＡＭＰ：Ａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ）、エタノールアミン（Ｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ヘプタミノール（Ｈｅｐｔａｍｉｎｏｌ）、イソエタリン（Ｉｓｏｅｔｈａｒｉｎｅ）、メタノールアミン（Ｍｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ジエチルエタノールアミン（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）及びＮ−メチルエタノールアミン（Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）のうちの少なくともいずれか一種を含んでいてもよい。このような単分子物質は、官能基としてヒドロキシル基及びアミン基を有していてもよい。
【００５９】
研磨促進剤の含量は、第２のスラリーの総質量の約０．１質量％〜約１．３５質量％であってもよい。研磨促進剤の含量が０．１質量％未満であれば、研磨対象物、例えば、酸化膜の研磨率が低過ぎたり、研磨対象物以外の物質、例えば、窒化膜の研磨率が高過ぎたりして酸化膜及び窒化膜の適正な研磨選択比レベルを満たすことができず、１．３５質量％を超えると、窒化膜の研磨率が急激に下がって研磨効率が低下する虞がある。なお、研磨促進剤の含量が０．５質量％〜１質量％の範囲である場合、酸化膜及び窒化膜の研磨率を最適なレベルに調節することができる。
【００６０】
第２の研磨抑制剤は、第２のスラリーに含まれて研磨対象以外の物質の研磨を抑える。すなわち、各物質の研磨を抑えて、研磨選択比を調節する。例えば、酸化物を研磨する場合、第２の研磨抑制剤は、複数の異種物質に含まれる第１の物質及び第２の物質の研磨をそれぞれ抑えて選択比を調節することができる。
【００６１】
第２の研磨抑制剤としては、カルボキシル基を一つ以上有するアニオン系物質を用いることができる。このような第２の研磨抑制剤は、解離定数の絶対値であるｐＫａ値が約４の値を有して、ｐＨ４以上の溶液においてマイナスチャージを帯びる負の電荷であるＣＯＯ−に解離される。解離されたＣＯＯ−基は、研磨対象以外の物質、例えば、正の電荷を帯びる窒化物に吸着されてもよい。
【００６２】
第２の研磨抑制剤は、カルボキシル基を有しているアニオン系物質が使用可能であり、例えば、第２の研磨抑制剤は、ポリアクリル酸（ＰＡＡ：ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ））、ポリアルキルメタクリレート（ｐｏｌｙ（ａｌｋｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））、アクリルアミド（ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、メタクリルアミド（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）及びエチル−メタクリルアミド（ｅｔｈｙｌ−ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）のうちの少なくともいずれか一種を含んでいてもよい。各アニオン系物質は、少なくとも一つのカルボキシル基を含んでおり、このようなアニオン系物質は、官能基としてカルボキシル基のみを有していてもよく、カルボキシル基以外に他の官能基をさらに有していてもよい。
【００６３】
第２の研磨抑制剤の含量は、第２のスラリーの総質量の約０．１５質量％〜約１質量％であってもよい。研磨促進剤の含量が０．１５質量％未満であれば、窒化物膜に十分に吸着されないため選択比の調節効果が十分に得られず、１質量％を超えると、窒化物膜に過剰に吸着されて窒化物膜の研磨率が過度に下がって酸化物対第２の物質、例えば、窒化物との研磨選択比が目標数値である２０：１〜６０：１の範囲から外れる虞がある。
【００６４】
第１のｐＨ調節剤及び第２のｐＨ調節剤は、第１のスラリー及び第２のスラリーにそれぞれ含まれて各スラリーのｐＨを調節することができる。このようなｐＨ調節剤として、硝酸、アンモニア水などを含んでいてもよい。本発明の実施形態においては、ｐＨ調節剤を用いて第１のスラリー及び第２のスラリーのｐＨを４〜８の範囲に同様に調節することができる。ｐＨが４未満である場合、スラリーの分散安定性が悪化され、ｐＨが８を超える場合、強塩基性により研磨対象以外の物質、例えば、研磨停止膜として用いられるポリシリコン膜の研磨率が急激に上昇する虞がある。なお、第１のスラリー及び第２のスラリーのｐＨは、６〜７の範囲に調節されるが、この場合、分散安定性を維持するとともに、研磨対象物質及び研磨対象以外の物質の研磨選択比を最適に維持することができるためである。
【００６５】
また、第１のスラリー及び第２のスラリーは、１：０．５〜１：１．５の割合で混合されてもよく、このとき、第１のスラリー及び希釈剤は、１：３〜１：８の割合で混合されてもよい。第１のスラリー及び第２のスラリーを１：０．５〜１：１．５の割合で混合し、第１のスラリー及び希釈剤を１：３〜１：８の割合で混合して酸化物スラリーを製造する場合、酸化物に対する研磨率を２０００Å／ｍｉｎ以上、さらに２５００Å／ｍｉｎ以上に維持することができ、窒化物に対する研磨率を５０〜１５０Å／ｍｉｎ、好ましくは、５０〜１００Å／ｍｉｎの範囲に維持することができる。さらに、このとき、ポリシリコンの研磨率は、５０Å／ｍｉｎ以下、さらに２０Å／ｍｉｎ以下に維持されて、酸化物対第１の物質、例えば、ポリシリコンの研磨選択比を１００：１〜３００：１の範囲に維持し、酸化物対第２の物質、例えば、窒化物の研磨選択比を２０：１〜６０：１の範囲に維持することができる。
【００６６】
以下、前記実施形態のスラリーを製造し、半導体基板に適用して研磨特性を評価した結果について説明する。
【実施例】
【００６７】
スラリーの製造過程は、通常のスラリーの製造過程と略同じであるため、これについて簡略に説明する。
【００６８】
まず、第１のスラリーを製造するためには、第１のスラリーを製造する容器を用意し、容器に所望の量の超純水と、アニオン系分散剤及び分散安定剤としての有機酸を入れて十分に混合し、多面体結晶面を有し、且つ、所定の研磨粒子の平均粒径を有する湿式セリア粒子を研磨剤として所定量測量して投入して均一に混合した。また、第１の研磨抑制剤としてポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＰ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）を容器に所定量投入した後に均一に混合した。次いで、硝酸などのｐＨ調節剤を容器に投入して第１のスラリーのｐＨを調節した。
【００６９】
さらに、第２のスラリーを製造するためには、第２のスラリーを製造する容器を用意し、容器に所望の量の超純水と、研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤を所定量測量して投入して均一に混合した。ここで、研磨促進剤としてはアミノメチルプロパノール（ＡＭＰ：Ａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｌ ｐｒｏｐａｎｏｌ）を用い、第２の研磨抑制剤としてはポリアクリル酸（ＰＡＡ：ｐｏｌｙａｃｒｙｌｉｃ ａｃｉｄ）を用いた。次いで、硝酸などのｐＨ調節剤を容器に投入して第２のスラリーのｐＨを調節した。
【００７０】
次いで、容器に希釈剤としての所望の量の超純水と、第１のスラリー及び第２のスラリーを混合して酸化物スラリーを製造した。これらの各物質の投入及び混合順序は、特に限定されない。
【００７１】
本実験例において酸化セリウム、すなわち、セリア粒子は、第１のスラリーの総質量に対して、５質量％含有されるように投入し、分散剤及び分散安定剤は、第１のスラリーの総質量に対して、それぞれ０．１５質量％及び０．０２質量％含有されるように投入した。また、第１の研磨抑制剤は、第１のスラリーの総質量に対して、０質量％から０．０２質量％まで様々な量で含まれるように投入し、研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤は、第２のスラリーの総質量に対して、それぞれ０質量％から１．３５質量％まで、及び０質量％から０．３質量％まで様々な量で含まれるように投入した。
【００７２】
すなわち、第１のスラリー及び第２のスラリーに含有される第１の研磨抑制剤、研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤の投入量に応じて複数の第１のスラリー及び第２のスラリーを用意した。第１のスラリー及び第２のスラリーは、硝酸を用いてそれぞれのｐＨが６．５になるようにした。前記成分に加えて、残りの成分としては、不可避的に入れられた不純物及び純水が挙げられ、このようにして製造された第１のスラリー及び第２のスラリーは超純水に混合し、第１のスラリー、第２のスラリー及び超純水を０．７：０．８：３．５の割合で混合して酸化物スラリーを製造した。
【００７３】
図１は、本発明の実施形態において第１の研磨抑制剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図であり、図２は、第１の研磨抑制剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。また、図３は、本発明の実施形態において研磨促進剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図であり、図４は、研磨促進剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。図５は、本発明の実施形態において第２の研磨抑制剤を様々な量で含まれるように投入したスラリーの研磨結果を示す図であり、図６は、第２の研磨抑制剤の濃度による酸化物の研磨率を示すグラフ図である。ここで、シリコン酸化物、シリコン窒化物及びポリシリコンの研磨率は、シリコン酸化膜ウェーハ、シリコン窒化膜ウェーハ及びポリシリコン膜ウェーハをそれぞれ研磨して算出したものであり、研磨選択比は、シリコン酸化膜の研磨率とシリコン窒化膜またはポリシリコン膜の研磨率との間の割合である。すなわち、シリコン酸化膜の研磨率をシリコン窒化膜またはポリシリコン膜の研磨率で割った値である。
【００７４】
図１および図２から明らかなように、第１の研磨抑制剤の量が増えると、シリコン酸化物と、シリコン窒化物及びポリシリコンの研磨率がいずれも全体的に下がった。また、シリコン酸化物の研磨速度はシリコン窒化物の研磨速度よりも速く、シリコン窒化物の研磨速度はポリシリコンの研磨速度よりも全体的に速く調節されることが分かる。第１の研磨抑制剤は、ポリシリコンの研磨率を大幅に下げ、これに関する原理については既に説明した。
【００７５】
第１のスラリーに含まれる第１の研磨抑制剤の含量が０．００２質量％であり、第２のスラリーに含まれる研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤の含量がそれぞれ０．９質量％及び０．２質量％である場合、シリコン酸化物及びポリシリコンの研磨選択比は約２３６であり、第１の研磨抑制剤の含量が０質量％である場合の研磨選択比である４６に比べて非常に高い値を示した。
【００７６】
また、図３及び図４から明らかなように、研磨促進剤の量が増えると、シリコン窒化物及びポリシリコンの研磨率はやや下がるが、シリコン酸化物の研磨率は大幅に上がった。これに関する原理については既に説明した。また、第１のスラリーに含まれる第１の研磨抑制剤の含量が０．０１質量％であり、第２のスラリーに含まれる研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤の含量がそれぞれ０．１質量％及び０．２質量％である場合、シリコン酸化物及びシリコン窒化物の研磨選択比は２５であり、シリコン酸化物及びポリシリコンの研磨選択比は１５３であって、研磨促進剤の含量が０質量％である場合のシリコン酸化物及びシリコン窒化物の研磨選択比である１３及びシリコン酸化物及びポリシリコンの研磨選択比である９２に比べて非常に高い値を示した。
【００７７】
これらに加えて、図５及び図６から明らかなように、第２の研磨抑制剤の量が増えると、シリコン酸化物の研磨率と、シリコン窒化物及びポリシリコンの研磨率がいずれも全体的に下がった。第２の研磨抑制剤は、シリコン酸化物及びシリコン窒化物の研磨率を大幅に下げ、これらのうち、シリコン窒化物の研磨率の減少率が大きいことが分かる。これに関する原理については既に説明した。
【００７８】
すなわち、第１のスラリーに含まれる第１の研磨抑制剤の含量が０．０１質量％であり、第２のスラリーに含まれる研磨促進剤及び第２の研磨抑制剤の含量がそれぞれ０．９質量％及び０．１５質量％である場合、シリコン酸化物及びシリコン窒化物の研磨選択比は約３０であり、第２の研磨抑制剤の含量が０質量％である場合の研磨選択比である５に比べて非常に高い値を示した。
【００７９】
図７は、別途の実験により第１の研磨抑制剤の種類による酸化物の研磨率を比較するためのグラフであり、図８は、第１の研磨抑制剤の種類による酸化物の研磨結果を示す表である。
【００８０】
図７及び図８から明らかなように、第１の研磨抑制剤として、ポリシリコンに対する結合力に優れた物質である、疎水性基及び親水性基を併せ持つノニオン系物質であるポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（ＰＥＰ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ−ｂ−ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）（以下、ＰＥＰと称する。）を用いる場合、従来のポリシリコンの研磨抑制剤として用いるポリビニルピロリドン（ＰＶＰ：ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）（以下、ＰＶＰと称する。）に比べて、シリコン酸化物の研磨率の減少幅が−９．４から−６．７へとさらに小さくなるだけではなく、ポリシリコンの研磨率はむしろさらに大幅に下がることが分かる。
【００８１】
第１の研磨抑制剤としてＰＥＰを用いる場合、従来のＰＶＰを用いる場合に比べてシリコン酸化物の研磨率の減少幅が小さくなる理由は、図９及び図１０から推察可能である。すなわち、図９は、セリア粒子にＰＶＰ及びＰＥＰをそれぞれ添加した場合におけるセリア粒子の表面電位、すなわち、ゼータ電位値を示す表であり、図１０は、前記ゼータ電位の変化を比較するためのグラフである。
【００８２】
図９及び図１０から明らかなように、スラリー内のセリア粒子の表面電位は−４５〜−５０ｍＶの範囲の値を有し、ノニオン性であるＰＥＰまたはＰＶＰをスラリー内に添加する場合にセリア粒子の表面電位は上がる。ここで、濃度による表面電位の増加率を見ると、ＰＶＰの場合に約１２７の勾配値を有して、２８の勾配値を有するＰＥＰに比べて表面電位の増加率が大きい。このため、酸化物の研磨に際して酸化物の表面電位は−５０〜−６０ｍＶの範囲の値を有するので、ＰＶＰの場合にＰＥＰに比べて酸化物との静電気力、すなわち、静電気的な斥力が弱く作用して酸化物に吸着され易い。このため、上述した如き静電気力差によりＰＥＰのシリコン酸化物の研磨率の減少幅がＰＶＰに比べて小さくなる。
【００８３】
また、第１の研磨抑制剤としてのＰＥＰを０．００５質量％で含有する場合のシリコン酸化物対ポリシリコンの研磨選択比は１６０であり、同じ量のＰＶＰを含有する場合のシリコン酸化物対ポリシリコンの研磨選択比である１１に比べてはるかに高い研磨選択比を有することが分かる。
【００８４】
このため、従来のポリシリコンの研磨抑制剤として用いられていたＰＶＰは、シリコン酸化物の研磨率を急激に下げて最適な研磨選択比の範囲を検出し難いのに対し、本発明の実施形態によるＰＥＰを第１の研磨抑制剤として用いる場合には、シリコン酸化物の研磨率を緩やかに下げてシリコン酸化膜の研磨率パターンだけではなく、シリコン酸化物対ポリシリコンの研磨選択比を向上させて高選択比を有するように調節することが可能になる。
【００８５】
本発明の実施形態によるスラリーは、半導体素子の製造工程における酸化物の研磨工程に使用可能である。例えば、フラッシュメモリ素子の製造過程において素子分離膜を形成するためにポリシリコン膜を研磨停止膜として用い、ポリシリコン膜の上にシリコン窒化膜をハードマスクとして用いてパターンを形成することができる。このため、このようなパターンが形成された複数の異種物質層の上にシリコン酸化膜を形成する場合、研磨すべきパターン及び研磨停止膜の種類に応じて適切な研磨選択比を有するスラリーを選択して研磨工程を行うことができる。すなわち、シリコン酸化膜に対して高い研磨率を有するだけではなく、シリコン窒化膜に対して研磨速度を下げ、ポリシリコン膜において研磨を停止するために、シリコン窒化膜の研磨率をポリシリコン膜の研磨率よりも所定のレベルだけ高く維持する最適範囲の研磨選択比を有するスラリーを半導体素子の製造工程に用いることができる。このような本発明のスラリーを用いた半導体素子の製造方法について図１１を用いて説明すると、下記の通りである。以下の説明においては、上述したスラリーに関して既に説明した内容と重複する説明は省略する。
【００８６】
図１１は、本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法を説明するための断面図である。図１１（ａ）を参照すると、基板１１０の上に第１の物質層１２０及び第２の物質層１３０を形成する。ここで、基板１１０としては、半導体素子の製造に用いられる様々な基板を用いることができるが、シリコン基板を用いることができる。基板１１０の上には第１の物質層１２０及び第２の物質層１３０が形成されるが、第１の物質層１２０は、研磨停止膜として用いられる、例えば、ポリシリコン系の物質を用いて形成してもよく、第２の物質層１３０は、パターンの形成のためのマスク層として用いられる、例えば、シリコン窒化物系の物質を用いて形成してもよい。また、第１の物質層１２０及び第２の物質層１３０は、物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  ＣＶＤ）方法、原子層蒸着（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法またはＣＶＤ方法及びＡＬＤ方法を併用したＡＬ−ＣＶＤ方法を用いて形成してもよい。
【００８７】
図１１（ｂ）を参照すると、前記基板１１０の上に第１の物質層１２０を形成した後、第１の物質層１２０の上に第２の物質層１３０をマスクとして用いて基板を所定の深さでエッチングしてパターン１１５を形成する。パターン１１５は、素子分離膜を形成するためのライン状のトレンチであってもよい。
【００８８】
また、図１１（ｃ）に示すように、パターン１１５を有する第２の物質層１３０の全面の上にパターン１１５が埋め込まれるように酸化物層１４０を形成する。
【００８９】
図１１（ｄ）を参照すると、酸化物層１４０に対して高い研磨率を有するだけではなく、第２の物質層１３０に対して研磨速度を下げ、第１の物質層１２０において研磨を停止するために、第２の物質層１３０の研磨率を第１の物質層１２０の研磨率よりも所定のレベルだけ高く維持する最適範囲の研磨選択比を有するスラリーを用いて酸化物層１４０及び第２の物質層１３０を研磨する。第２の物質層１３０は、素子の特性の向上のために酸化物層１４０の研磨とともに除去される必要があり、スラリーは、酸化物層１４０対第１の物質層１２０の研磨選択比を１００：１〜３００：１の範囲に維持し、酸化物層１４０対第２の物質層１３０の研磨選択比を２０：１〜６０：１の範囲に維持する。
【００９０】
研磨過程は、ｐＨ４〜８の領域において行われ、セリア研磨粒子により酸化物層１４０を研磨する過程、研磨促進剤のアミン基が解離されてＮＨ３＋基が生成される過程、第２の研磨抑制剤のカルボキシル基が解離されてＣＯＯ−基が生成される過程及び第１の研磨抑制剤の疎水性基が吸着してパッシベーション膜を形成する過程を含む。生成されたＮＨ３＋基は、上述したように、溶液内において負の電荷を帯びるシリコン酸化膜（ＳｉＯＨ−）と作用して酸化膜の研磨を促し、生成されたＣＯＯ−基は、シリコン窒化膜の研磨を抑える。また、第１の研磨抑制剤の疎水性基は、ポリシリコンの膜の表面に吸着してパッシベーション膜を形成してポリシリコンの研磨率を抑え、シリコン酸化膜の研磨率を緩やかに減少させてシリコン酸化膜の研磨率を調節し易いだけではなく、シリコン酸化物対ポリシリコンの研磨選択比を向上させて高選択比を有するように調節することができる。
【００９１】
以上、本発明の好適な実施形態について特定の用語を用いて説明及び図示したが、このような用語は単に本発明を明確に説明するためのものに過ぎず、本発明の実施形態及び記述された用語は、下記の請求範囲の技術的思想及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び変化が加えられてもよいということはいうまでもない。このように変形された実施形態は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の請求範囲内に属するものと理解すべきである。
【符号の説明】
【００９２】
１１０    基板    
１２０    第１の物質層
１３０    第２の物質層
１４０    酸化物層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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