(57)【要約】【課題】シリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を好適に研磨することができる研磨方法及びそれに使用されるキットを提供する。【解決手段】分離領域１２を備えるシリコン基板１１の上に設けられたポリシリコン膜１３を研磨する本発明の研磨方法は、分離領域１２の上面の一部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を予備研磨する工程と、分離領域１２の上面の全部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて、予備研磨後のポリシリコン膜１３を仕上げ研磨する工程とを備える。予備研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００７５〜０．０５質量％であり、仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００２〜０．０１質量％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する研磨方法であって、その研磨方法は、
分離領域の上面の一部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜を予備研磨する工程と、
分離領域の上面の全部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて、予備研磨後のポリシリコン膜を仕上げ研磨する工程とを備え、
前記予備研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が０．００７５〜０．０５質量％であり、前記仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が０．００２〜０．０１質量％である研磨方法。
【請求項２】
ポリシリコン膜の予備研磨に先立って、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合して前記予備研磨用組成物を調製する工程と
ポリシリコン膜の仕上げ研磨に先立って、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合して前記仕上げ研磨用組成物を調製する工程と
をさらに備える請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
ポリシリコン膜の予備研磨に先立って、前記仕上げ研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合して、予備研磨用組成物を調製する工程をさらに備える請求項１に記載の研磨方法。
【請求項４】
ポリシリコン膜の仕上げ研磨に先立って、前記予備研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合して、仕上げ研磨用組成物を調製する工程をさらに備える請求項１に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板の上に素子領域を形成するべく、研磨用組成物を用いて、シリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する場合、研磨面にディッシングができるだけ発生しないことが望まれる。ディッシングは、除去されざるべきポリシリコン膜の部分が研磨除去されることにより研磨面にへこみが生じる現象をいい、平坦性の低下の原因となるものである。
【０００３】
特許文献１には、ディッシングの発生を抑制するべく改良された研磨用組成物が開示されている。特許文献１の研磨用組成物には、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とが含有されている。しかしながら、特許文献１の研磨用組成物は、ディッシングに関する要求性能を十分に満足するものではなく、依然として改良の余地を残している。
【特許文献１】特開２００４−２６６１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、シリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を好適に研磨することができる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】
【０００５】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ディッシングの発生を抑制するのに適当な研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量の範囲が、分離領域の上面の一部が露出するまでの研磨と、分離領域の上面の一部が露出してから全部が露出するまでの研磨とでは異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、請求項１に記載の発明は、分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する研磨方法を提供する。その研磨方法は、分離領域の上面の一部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜を予備研磨する工程と、分離領域の上面の全部が露出するまで、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有する仕上げ研磨用組成物を用いて、予備研磨後のポリシリコン膜を仕上げ研磨する工程とを備える。前記予備研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００７５〜０．０５質量％であり、前記仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００２〜０．０１質量％である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、ポリシリコン膜の予備研磨に先立って、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合して前記予備研磨用組成物を調製する工程と、ポリシリコン膜の仕上げ研磨に先立って、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合して前記仕上げ研磨用組成物を調製する工程とをさらに備える請求項１に記載の研磨方法を提供する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、ポリシリコン膜の予備研磨に先立って、前記仕上げ研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合して、予備研磨用組成物を調製する工程をさらに備える請求項１に記載の研磨方法を提供する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、ポリシリコン膜の仕上げ研磨に先立って、前記予備研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合して、仕上げ研磨用組成物を調製する工程をさらに備える請求項１に記載の研磨方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を好適に研磨することができる研磨方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図１（ａ）〜（ｃ）に従って説明する。
本実施形態においては、シリコン基板１１の上に素子領域を次のようにして形成する。まず、図１（ａ）に示すように、シリコン酸化物からなる分離領域１２が埋め込まれたシリコン基板１１の上にポリシリコン膜１３が形成される。その後、分離領域１２の上面が露出するまでポリシリコン膜１３の研磨が行われる。換言すれば、少なくとも、シリコン基板１１の厚さ方向に直交する方向において分離領域１２とは重ならないポリシリコン膜１３の部分（ポリシリコン膜１３の外側部分）が研磨により除去される。その結果、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１１の厚さ方向に直交する方向において分離領域１２と重なるポリシリコン膜１３の部分（ポリシリコン膜１３の内側部分）の少なくとも一部がシリコン基板１１の上に残る。こうしてシリコン基板１１の上に残ったポリシリコン膜１３の部分が素子領域として機能することになる。
【００１２】
研磨により少なくともポリシリコン膜１３の外側部分を除去する場合には、図１（ｂ）に示すように、まず、少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の大半を研磨により除去する予備研磨が行われる。この工程は、分離領域１２の上面の一部が露出した時点で終了される。その後、図１（ｃ）に示すように、分離領域１２の上面の全部を露出させるべく、少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の残部を研磨により除去する仕上げ研磨が行われる。
【００１３】
最初の少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の大半を除去するための研磨では予備研磨用組成物が使用され、続く少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の残部を除去するための研磨では仕上げ研磨用組成物が使用される。本実施形態のキットは、この予備研磨用組成物と仕上げ研磨用組成物を備えてなり、シリコン基板１１の上に素子領域を形成するべく、シリコン基板１１の上に設けられたポリシリコン膜１３を研磨する用途で使用される。以下、予備研磨用組成物及び仕上げ研磨用組成物について順に説明する。
【００１４】
《予備研磨用組成物》
予備研磨用組成物は、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを混合することにより製造される。従って、予備研磨用組成物は、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水から実質的になる。
【００１５】
予備研磨用組成物中の砥粒は、ポリシリコン膜１３を機械的に研磨する役割を担い、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上に寄与する。予備研磨用組成物に含まれる砥粒は、フュームドシリカやコロイダルシリカのようなシリカであってもよいし、シリカ以外の砥粒であってもよいが、好ましくはフュームドシリカ又はコロイダルシリカであり、特に好ましくはコロイダルシリカである。予備研磨用組成物に含まれる砥粒がフュームドシリカ又はコロイダルシリカである場合には、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに良好な研磨面が得られやすい。予備研磨用組成物に含まれる砥粒がコロイダルシリカである場合には、良好な研磨面が得られやすいことに加えて、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が大きく向上する。
【００１６】
予備研磨用組成物に含まれる砥粒のＢＥＴ比表面積から算出される砥粒の平均粒子径が２０ｎｍよりも小さい場合、さらに言えば２５ｎｍよりも小さい場合には、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度はあまり向上しない。予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度があまり高くないと、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面に発生するスクラッチが増加する虞がある。従って、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、予備研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は２０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。一方、予備研磨用組成物に含まれる砥粒のＢＥＴ比表面積から算出される砥粒の平均粒子径が１００ｎｍよりも大きい場合、さらに言えば７５ｎｍよりも大きい場合には、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面の粗度が増大する虞がする。また、砥粒の凝集が起こりやすくなって沈殿が発生しやすくなる虞もある。従って、研磨面の粗度の増大を抑制するとともに砥粒の凝集を抑制するために、予備研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは７５ｎｍ以下である。
【００１７】
予備研磨用組成物中の砥粒の含有量が０．５質量％よりも少ない場合、さらに言えば１質量％よりも少ない場合には、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度はあまり向上しない。従って、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、予備研磨用組成物中の砥粒の含有量は０．５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１質量％以上である。一方、予備研磨用組成物中の砥粒の含有量が２０質量％よりも多い場合、さらに言えば１０質量％よりも多い場合には、予備研磨用組成物のゲル化や砥粒の凝集が起こりやすくなる虞がある。従って、ゲル化の抑制及び砥粒の凝集抑制のためには、予備研磨用組成物中の砥粒の含有量は２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１０質量％以下である。
【００１８】
予備研磨用組成物中のアルカリは、ポリシリコン膜１３を化学的に研磨する役割を担い、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上に寄与する。予備研磨用組成物に含まれるアルカリは、アンモニア；水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）などのアミン；炭酸アンモニウムなどのアンモニウム塩；炭酸ナトリウムや炭酸カリウム、炭酸リチウムなどのアルカリ金属塩；水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物のいずれであってもよい。
【００１９】
予備研磨用組成物中のアルカリの含有量が０．０５質量％よりも少ない場合、さらに言えば０．１質量％よりも少ない場合には、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度があまり向上しない。従って、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、予備研磨用組成物中のアルカリの含有量は０．０５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．１質量％以上である。一方、予備研磨用組成物中のアルカリの含有量が０．４質量％よりも多い場合、さらに言えば０．３質量％よりも多い場合には、アルカリによる化学的研磨作用（エッチング作用）が強すぎるせいで予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生する虞がある。また、予備研磨用組成物中の砥粒の溶解が起こる虞もある。従って、ディッシングの発生をより確実に抑制するため、また砥粒の溶解を防止するためには、予備研磨用組成物中のアルカリの含有量は０．４質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．３質量％以下である。
【００２０】
予備研磨用組成物中の水溶性高分子は、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを抑制する作用を有する。この作用は、ポリシリコン膜１３の表面に形成される水溶性高分子による保護膜によって、アルカリのエッチング作用によるポリシリコン膜１３の内側部分の除去が抑制されるためである。ディッシングの発生を強く抑制するためには、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）又はポリビニルアルコールであることが好ましい。
【００２１】
予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子がポリビニルアルコールである場合、水溶性高分子として予備研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量が２０，０００よりも小さいと、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのをあまり抑制できない。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、水溶性高分子として予備研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量は２０，０００以上であることが好ましい。一方、水溶性高分子として予備研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量が５０，０００よりも大きいと、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が低下したり、予備研磨用組成物が泡立ちやすくなったりする虞がある。従って、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の低下防止及び消泡性の向上のためには、水溶性高分子として予備研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量は５０，０００以下であることが好ましい。予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子がヒドロキシエチルセルロースである場合は、水溶性高分子として予備研磨用組成物に含まれるヒドロキシエチルセルロースの平均分子量は、３００，０００〜１，６００，０００の範囲内であれば特に問われない。
【００２２】
予備研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００７５〜０．０５質量％である。予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．００７５質量％よりも少ない場合には、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを殆ど抑制できない。一方、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．０５質量％よりも多い場合には、ポリシリコン膜１３の表面に形成される水溶性高分子による保護膜によって予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨が強く抑制され、その結果、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が大きく低下する。
【００２３】
ただし、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．０１質量％よりも少ない場合には、たとえ０．００７５質量％以上であったとしても、ディッシングの発生をあまり抑制できない虞がある。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量は０．０１質量％以上であることが好ましい。また、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．０３質量％よりも多い場合には、たとえ０．０５質量％以下であったとしても、予備研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度がやや低下する虞がある。従って、研磨速度の低下をより確実に抑制するためには、予備研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量は０．０３質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
《仕上げ研磨用組成物》
仕上げ研磨用組成物は、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを混合することにより製造される。従って、仕上げ研磨用組成物は、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水から実質的になる。
【００２５】
仕上げ研磨用組成物中の砥粒は、ポリシリコン膜１３を機械的に研磨する役割を担い、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上に寄与する。仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒は、フュームドシリカやコロイダルシリカのようなシリカであってもよいし、シリカ以外の砥粒であってもよいが、好ましくはフュームドシリカ又はコロイダルシリカであり、特に好ましくはコロイダルシリカである。仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒がフュームドシリカ又はコロイダルシリカである場合には、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに良好な研磨面が得られやすい。仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒がコロイダルシリカである場合には、良好な研磨面が得られやすいことに加えて、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が大きく向上する。
【００２６】
仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒のＢＥＴ比表面積から算出される砥粒の平均粒子径が２０ｎｍよりも小さい場合、さらに言えば２５ｎｍよりも小さい場合には、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度はあまり向上しない。仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度があまり高くないと、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面に発生するスクラッチが増加する虞がある。従って、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は２０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。一方、仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒のＢＥＴ比表面積から算出される砥粒の平均粒子径が１００ｎｍよりも大きい場合、さらに言えば７５ｎｍよりも大きい場合には、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面の粗度が増大する虞がする。また、砥粒の凝集が起こりやすくなって沈殿が発生しやすくなる虞もある。従って、研磨面の粗度の増大を抑制するとともに砥粒の凝集を抑制するために、仕上げ研磨用組成物に含まれる砥粒の平均粒子径は１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは７５ｎｍ以下である。
【００２７】
仕上げ研磨用組成物中の砥粒の含有量が０．５質量％よりも少ない場合、さらに言えば１質量％よりも少ない場合には、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度はあまり向上しない。従って、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、仕上げ研磨用組成物中の砥粒の含有量は０．５質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１質量％以上である。一方、仕上げ研磨用組成物中の砥粒の含有量が２０質量％よりも多い場合、さらに言えば１０質量％よりも多い場合には、仕上げ研磨用組成物のゲル化や砥粒の凝集が起こりやすくなる虞がある。従って、ゲル化の抑制及び砥粒の凝集抑制のためには、仕上げ研磨用組成物中の砥粒の含有量は２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１０質量％以下である。
【００２８】
仕上げ研磨用組成物中のアルカリは、ポリシリコン膜１３を化学的に研磨する役割を担い、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上に寄与する。仕上げ研磨用組成物に含まれるアルカリは、アンモニア；水酸化テトラメチルアンモニウムなどのアミン；炭酸アンモニウムなどのアンモニウム塩；炭酸ナトリウムや炭酸カリウム、炭酸リチウムなどのアルカリ金属塩；水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物のいずれであってもよい。
【００２９】
仕上げ研磨用組成物中のアルカリの含有量が０．０１質量％よりも少ない場合、さらに言えば０．０５質量％よりも少ない場合には、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度があまり向上しない。従って、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の向上のためには、仕上げ研磨用組成物中のアルカリの含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上である。一方、仕上げ研磨用組成物中のアルカリの含有量が０．２質量％よりも多い場合、さらに言えば０．１５質量％よりも多い場合には、アルカリによる化学的研磨作用（エッチング作用）が強すぎるせいで仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生する虞がある。また、仕上げ研磨用組成物中の砥粒の溶解が起こる虞もある。従って、ディッシングの発生をより確実に抑制するため、また砥粒の溶解を防止するためには、仕上げ研磨用組成物中のアルカリの含有量は０．２質量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１５質量％以下である。
【００３０】
仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子は、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを抑制する作用を有する。この作用は、ポリシリコン膜１３の表面に形成される水溶性高分子による保護膜によって、アルカリのエッチング作用によるポリシリコン膜１３の内側部分の除去が抑制されるためである。ディッシングの発生を強く抑制するためには、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子は、ヒドロキシエチルセルロース又はポリビニルアルコールであることが好ましい。
【００３１】
仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子がポリビニルアルコールである場合、水溶性高分子として仕上げ研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量が２０，０００よりも小さいと、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのをあまり抑制できない。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、水溶性高分子として仕上げ研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量は２０，０００以上であることが好ましい。一方、水溶性高分子として仕上げ研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量が５０，０００よりも大きいと、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が低下したり、仕上げ研磨用組成物が泡立ちやすくなったりする虞がある。従って、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度の低下防止及び消泡性の向上のためには、水溶性高分子として仕上げ研磨用組成物に含まれるポリビニルアルコールの平均分子量は５０，０００以下であることが好ましい。仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子がヒドロキシエチルセルロースである場合は、水溶性高分子として仕上げ研磨用組成物に含まれるヒドロキシエチルセルロースの平均分子量は、３００，０００〜１，６００，０００の範囲内であれば特に問われない。
【００３２】
仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００２〜０．０１質量％である。仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．００２質量％よりも少ない場合には、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを殆ど抑制できない。一方、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．０１質量％よりも多い場合には、ポリシリコン膜１３の表面に形成される水溶性高分子による保護膜によって仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨が強く抑制され、その結果、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度が大きく低下する。
【００３３】
ただし、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．００４質量％よりも少ない場合には、たとえ０．００２質量％以上であったとしても、ディッシングの発生をあまり抑制できない虞がある。従って、ディッシングの発生を強く抑制するためには、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量は０．００４質量％以上であることが好ましい。また、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量が０．００７５質量％よりも多い場合には、たとえ０．０１質量％以下であったとしても、仕上げ研磨用組成物によるポリシリコン膜１３の研磨速度がやや低下する虞がある。従って、研磨速度の低下をより確実に抑制するためには、仕上げ研磨用組成物に含まれる水溶性高分子の含有量は０．００７５質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
本実施形態によれば以下の利点が得られる。
・  少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の大半を除去するための予備研磨で使用される予備研磨用組成物には、０．００７５〜０．０５質量％の水溶性高分子が含有されている。そのため、この予備研磨用組成物によれば、ポリシリコン膜１３を高い研磨速度で研磨することができるとともに、予備研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、好適に予備研磨を行なうことができる。
【００３５】
・  少なくともポリシリコン膜１３の外側部分の残部を除去するための仕上げ研磨で使用される仕上げ研磨用組成物には、０．００２〜０．０１質量％の水溶性高分子が含有されている。そのため、この仕上げ研磨用組成物によれば、ポリシリコン膜１３を高い研磨速度で研磨することができるとともに、仕上げ研磨用組成物を用いてポリシリコン膜１３を研磨したときに研磨面にディッシングが発生するのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、好適に仕上げ研磨を行なうことができる。
【００３６】
前記実施形態は次のように変更されてもよい。
・  前記実施形態の予備研磨用組成物には二種類以上の砥粒が含有されていてもよい。
・  前記実施形態の予備研磨用組成物には二種類以上のアルカリが含有されていてもよい。
【００３７】
・  前記実施形態の予備研磨用組成物には二種類以上の水溶性高分子が含有されていてもよい。
・  前記実施形態の予備研磨用組成物には必要に応じて防黴剤、防食剤、消泡剤、キレート剤等を添加してもよい。
【００３８】
・  前記実施形態の予備研磨用組成物は、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合することにより調製されてもよい。予備研磨用組成物は、例えば、砥粒及び水からなる第１剤と、アルカリ、水溶性高分子及び水からなる第２剤とを混合して調製することもできるし、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水からなる第１剤と、水からなる第２剤とを混合して調製することもできる。第１剤と第２剤との混合は、研磨しようとするポリシリコン膜１３に対して第１剤と第２剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれてもよい。より具体的には、第１剤と第２剤は、研磨装置の研磨剤供給ライン内で混合されてもよいし、研磨装置の研磨定盤上で混合されてもよい。
【００３９】
・  前記実施形態の予備研磨用組成物は、仕上げ研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合することにより調製されてもよい。仕上げ研磨用組成物と補助剤の混合は、研磨しようとするポリシリコン膜１３に対して仕上げ研磨用組成物と補助剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれてもよい。より具体的には、仕上げ研磨用組成物と補助剤は、研磨装置の研磨剤供給ライン内で混合されてもよいし、研磨装置の研磨定盤上で混合されてもよい。
【００４０】
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物には二種類以上の砥粒が含有されていてもよい。
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物には二種類以上のアルカリが含有されていてもよい。
【００４１】
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物には二種類以上の水溶性高分子が含有されていてもよい。
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物には必要に応じて防黴剤、防食剤、消泡剤、キレート剤等を添加してもよい。
【００４２】
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物は、砥粒、アルカリ及び水溶性高分子のうちの少なくとも一成分ならびに水をそれぞれ含む第１剤と第２剤とを混合することにより調製されてもよい。仕上げ研磨用組成物は、例えば、砥粒及び水からなる第１剤と、アルカリ、水溶性高分子及び水からなる第２剤とを混合して調製することもできるし、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水からなる第１剤と、水からなる第２剤とを混合して調製することもできる。第１剤と第２剤との混合は、研磨しようとするポリシリコン膜１３に対して第１剤と第２剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれてもよい。より具体的には、第１剤と第２剤は、研磨装置の研磨剤供給ライン内で混合されてもよいし、研磨装置の研磨定盤上で混合されてもよい。
【００４３】
・  前記実施形態の仕上げ研磨用組成物は、予備研磨用組成物と、砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含む補助剤とを混合することにより調製されてもよい。予備研磨用組成物と補助剤の混合は、研磨しようとするポリシリコン膜１３に対して予備研磨用組成物と補助剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれてもよい。より具体的には、予備研磨用組成物と補助剤は、研磨装置の研磨剤供給ライン内で混合されてもよいし、研磨装置の研磨定盤上で混合されてもよい。
【００４４】
次に、本発明の実施例及び比較例を説明する。
《実施例１〜８及び比較例１〜８》
コロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム、ヒドロキシエチルセルロース及び水を適宜に混合して実施例１〜８及び比較例１〜８の予備研磨用組成物を調製した。実施例１〜８及び比較例１〜８の各予備研磨用組成物中のコロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム及びヒドロキシエチルセルロースの含有量は表１に示すとおりである。
【００４５】
実施例１〜８及び比較例１〜８の各予備研磨用組成物を用いて、研磨定盤を駆動するモータの電流値の変化に基づく所定のエンドポイントが検出されるまで、ポリシリコン膜付きウエハを表２に示す研磨条件で研磨した。ケーエルエー・テンコール社の接触式表面測定装置であるプロファイラ“ＨＲＰ３４０”を用いて、研磨後のウエハの１００μｍ幅のラインアンドスペース部分で測定されるディッシング量（ディッシングによるへこみ部分の深さ）を表１の“ディッシング量”欄に示す。
【００４６】
【表１】
2007103515.tif 000003
【００４７】
【表２】
2007103515.tif 000004
表１に示すように、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．０１５質量％以上である実施例１〜８の予備研磨用組成物では、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．００５質量％以下である比較例１〜８の予備研磨用組成物に比べて、ディッシング量が低減されることが分かった。
【００４８】
《実施例９〜１６及び比較例９〜１６》
コロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム、ヒドロキシエチルセルロース及び水を適宜に混合して実施例９〜１６及び比較例９〜１６の仕上げ研磨用組成物を調製した。実施例９〜１６及び比較例９〜１６の各仕上げ研磨用組成物中のコロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム及びヒドロキシエチルセルロースの含有量は表３に示すとおりである。
【００４９】
実施例１の予備研磨用組成物を用いて、研磨定盤を駆動するモータの電流値の変化に基づく所定のエンドポイントが検出されるまで、ポリシリコン膜付きウエハを表２に示す研磨条件で予備研磨した。その後、実施例９〜１６及び比較例９〜１６の各仕上げ研磨用組成物を用いて、先の研磨に要した時間の６０％の時間だけ、予備研磨後のウエハを表２に示す研磨条件で仕上げ研磨した。プロファイラ“ＨＲＰ３４０”を用いて、仕上げ研磨後のウエハの１００μｍ幅のラインアンドスペース部分で測定されるディッシング量から、同じくプロファイラ“ＨＲＰ３４０”を用いて、予備研磨後のウエハの１００μｍ幅のラインアンドスペース部分で測定されるディッシング量を減じた値を表３の“ディッシング量の増分”欄に示す。
【００５０】
【表３】
2007103515.tif 000005
表３に示すように、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．００５質量％以下である実施例９〜１６の仕上げ研磨用組成物では、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．０１５質量％以上である比較例９〜１６の仕上げ研磨用組成物に比べて、ディッシング量の増分が低減されることが分かった。また、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有量が０．０７５質量％である実施例１１，１２，１５，１６の仕上げ研磨用組成物では、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有量が０．２２５質量％である実施例９，１０，１３，１４の仕上げ研磨用組成物に比べて、ディッシング量の増分がより低減されることが分かった。
【００５１】
《実施例１７〜２４及び比較例１７〜２４》
コロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム、ヒドロキシエチルセルロース及び水を適宜に混合して実施例１７〜２４及び比較例１７〜２４の仕上げ研磨用組成物を調製した。実施例１７〜２４及び比較例１７〜２４の各仕上げ研磨用組成物中のコロイダルシリカ、水酸化テトラメチルアンモニウム及びヒドロキシエチルセルロースの含有量は表４に示すとおりである。
【００５２】
実施例５の予備研磨用組成物を用いて、研磨定盤を駆動するモータの電流値の変化に基づく所定のエンドポイントが検出されるまで、ポリシリコン膜付きウエハを表２に示す研磨条件で予備研磨した。その後、実施例１７〜２４及び比較例１７〜２４の各仕上げ研磨用組成物を用いて、先の研磨に要した時間の６０％の時間だけ、予備研磨後のウエハを表２に示す研磨条件で仕上げ研磨した。実施例９〜１６及び比較例９〜１６と同様、仕上げ研磨後のディッシング量から予備研磨後のディッシング量を減じた値を表４の“ディッシング量の増分”欄に示す。
【００５３】
【表４】
2007103515.tif 000006
表４に示すように、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．００５質量％以下である実施例１７〜２４の仕上げ研磨用組成物では、ヒドロキシエチルセルロースの含有量が０．０１５質量％以上である比較例１７〜２４の仕上げ研磨用組成物に比べて、ディッシング量の増分が低減されることが分かった。また、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有量が０．０７５質量％である実施例１９，２０，２３，２４の仕上げ研磨用組成物では、水酸化テトラメチルアンモニウムの含有量が０．２２５質量％である実施例１７，１８，２１，２２の仕上げ研磨用組成物に比べて、ディッシング量の増分がより低減されることが分かった。
【００５４】
前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・  前記第１剤と第２剤の混合が、研磨しようとするポリシリコン膜に対して第１剤と第２剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれる請求項２に記載の研磨方法。
【００５５】
・  前記仕上げ研磨用組成物と補助剤との混合が、研磨しようとするポリシリコン膜に対して仕上げ研磨用組成物と補助剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれる請求項３に記載の研磨方法。
【００５６】
・  前記予備研磨用組成物と補助剤との混合が、研磨しようとするポリシリコン膜に対して予備研磨用組成物と補助剤を独立かつ同時に供給することによって行なわれる請求項４に記載の研磨方法。
【００５７】
・  分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有してなり、研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が０．００７５〜０．０５質量％である研磨用組成物。
【００５８】
・  分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する用途で使用される研磨用組成物であって、砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有してなり、研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量が０．００２〜０．０１質量％である研磨用組成物。
【００５９】
・  分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する用途で使用されるキットであって、そのキットは、
分離領域の上面の一部が露出するまでポリシリコン膜を予備研磨する工程で用いられる予備研磨用組成物と、
分離領域の上面の全部が露出するまで予備研磨後のポリシリコン膜を仕上げ研磨する工程で用いられる仕上げ研磨用組成物とを備え、
前記予備研磨用組成物は砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有し、予備研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００７５〜０．０５質量％であり、
前記仕上げ研磨用組成物は砥粒とアルカリと水溶性高分子と水とを含有し、仕上げ研磨用組成物中の水溶性高分子の含有量は０．００２〜０．０１質量％であるキット。
【００６０】
・  分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する用途で使用されるキットであって、
砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水を含有してなり、水溶性高分子の含有量が０．００７５〜０．０５質量％である予備研磨用組成物と、
砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含有してなり、仕上げ研磨用組成物を調製するべく前記予備研磨用組成物に混合される補助剤とを備えるキット。
【００６１】
・  分離領域を備えるシリコン基板の上に設けられたポリシリコン膜を研磨する用途で使用されるキットであって、
砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水を含有してなり、水溶性高分子の含有量が０．００２〜０．０１質量％である仕上げ研磨用組成物と、
砥粒、アルカリ、水溶性高分子及び水のうちの少なくとも一成分を含有してなり、予備研磨用組成物を調製するべく前記仕上げ研磨用組成物に混合される補助剤とを備えるキット。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は素子領域の形成方法を説明するための研磨対象物の断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１１…シリコン基板、１２…分離領域、１３…ポリシリコン膜。
【図１】
2007103515.tif 000007