(57)【要約】【課題】ポリシリコンの研磨速度を向上させることが可能な研磨液を提供する。【解決手段】砥粒と、下記式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、下記式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する重合物と、水と、を含有する、研磨液。 2016199659.tif 000007【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、
下記式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、下記式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する重合物と、
水と、を含有する、研磨液。
【化１】
2016199659.tif 000006
【請求項２】
前記砥粒が酸化物を含む、請求項１に記載の研磨液。
【請求項３】
前記酸化物が、アルミナ、セリア及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項２に記載の研磨液。
【請求項４】
ｐＨ調整剤を更に含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項５】
ｐＨが２．０以上１３．０以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項６】
ポリシリコンを含む被研磨面を研磨するために使用される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨液。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨液の構成成分が第一の液と第二の液とに分けて保存され、前記第一の液が前記砥粒及び水を含み、前記第二の液が前記重合物及び水を含む、研磨液セット。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える、基体の研磨方法。
【請求項９】
請求項７に記載の研磨液セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備える、基体の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨液、研磨液セット及び研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造の分野では、超ＬＳＩデバイスの高性能化に伴い、従来の延長線上の微細化技術では、上記高性能化に応え得る高集積化と高速化とを両立することが限界となってきている。そのため、半導体素子の微細化も進めつつ、配線を多層化する（垂直方向にも高集積化する）技術が開発されている。このような多層配線化に必要なプロセスにおいて、最も重要な技術の一つにケミカルメカニカルポリッシンング（化学機械研磨、以下、「ＣＭＰ」という。）技術がある。多層配線化では、リソグラフィの焦点深度を確保するために一層ずつデバイスを平坦化することが不可欠である。デバイスに凹凸がある場合、露光工程において焦点合わせが困難となったり、微細配線構造を形成できなかったりするからである。
【０００３】
このようなＣＭＰ技術は、例えば、素子分離構造を形成した後に埋め込むプラズマ酸化膜（ＢＰＳＧ・ＨＤＰ−ＳｉＯ・ｐ−ＴＥＯＳ）又は層間絶縁膜等の平坦化、及び、酸化珪素を含む膜を金属配線に埋め込んだ後のプラグ（例えば、Ａｌ・Ｃｕプラグ）の平坦化にも適用され、半導体製造には欠かせない技術となっている。素子分離構造部分を酸化珪素膜により埋め込んだ場合、素子分離構造が有している凹凸に対応して酸化珪素膜にも凹凸が形成され、これに対してＣＭＰを行うと、凸部が優先的に除去されると共に凹部がゆっくりと除去されることによって平坦化がなされる。
【０００４】
加工寸法の微細化に伴って、素子分離幅を狭くするための技術が要求されている。このような素子分離の方法としては、シャロー・トレンチ分離（ＳＴＩ）が用いられつつある。図１は、半導体のＳＴＩ構造を形成する際における研磨工程の断面概略図を示す。図１（ａ）は研磨前の状態を示し、図１（ｂ）は研磨途中の状態を示し、図１（ｃ）は研磨後の状態を示す。図１に示す研磨対象は、シリコン基板１と、研磨速度の遅いストッパ膜（ポリシリコン膜、窒化珪素膜等）２と、酸化珪素膜３とを備えている。シリコン基板１の表面は、凹部（トレンチ部）と凸部（アクティブ部）とを有している。酸化珪素膜３には、シリコン基板１の凹凸に対応する凹凸が形成されている。図１に示すように、ＳＴＩでは、シリコン基板１上に成膜した酸化珪素膜３の段差Ｄを解消するため、表面から突出している余分な部分を除去する目的でＣＭＰを使用する。この際、酸化珪素膜３の下にストッパ膜２が形成されていることにより、表面が平坦化した時点で適切に研磨を停止させることができる。これにより、研磨後には、図１（ｃ）のような平坦な表面が形成され、埋め込み部分５を有する素子分離構造が形成される。高効率な研磨を達成するには、ストッパ膜の研磨速度に対する酸化珪素膜の研磨速度の比が大きいこと（すなわち、ストッパ膜に対する酸化珪素膜の選択性（「選択比」ともいう）が高いこと）が望まれ、このような特性を達成するための研磨液の開発が進められている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
近年、半導体製造技術が進歩するにつれて、デバイスの構造が複雑化している。特に、酸化珪素、ポリシリコン及び窒化珪素は、新しくかつ更に複雑なデバイス設定を達成するために種々の組み合わせにおいて使用される。この複雑なデバイスの形成に対応するために、ＣＭＰでは、種々の被研磨材料（例えば、酸化珪素、ポリシリコン及び窒化珪素）の研磨速度を調整できる方法及び研磨液、又は、複数の被研磨材料の研磨速度の相対比率を調整できる方法及び研磨液に関する要求がある。そのため、上述のＳＴＩの例のようにストッパの構成材料として用いることの可能な被研磨材料の研磨速度を抑制する要求だけでなく、このような被研磨材料の研磨速度を向上させる要求もある。そこで、これら種々の被研磨材料の研磨速度の調整方法の調査が進められており（例えば、下記特許文献２参照）、ポリシリコンの研磨速度を向上させる方法についてもいくつか報告例がある（例えば、下記特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９７４０号公報
【特許文献２】特許第５５１９５０７号公報
【特許文献３】特開２００７−１０３５１５号公報
【特許文献４】特開２００８−１１２９７０号公報
【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、従来技術に対しては、ポリシリコンの研磨速度を更に向上させることが求められている。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ポリシリコンの研磨速度を向上させることが可能な研磨液を提供することを目的とする。また、本発明は、前記研磨液を得るための研磨液セットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、前記研磨液を用いた基体の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】
【０００９】
本発明に係る研磨液は、砥粒と、下記式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、下記式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する重合物と、水と、を含有する。
【化１】
2016199659.tif 000002
【００１０】
本発明に係る研磨液によれば、ポリシリコンの研磨速度を向上させることができる。
【００１１】
ところで、上記特許文献３の技術では、ポリシリコンに対するアルカリのエッチング作用を利用して研磨速度を向上させている。この場合、ポリシリコンの研磨速度向上剤であるアルカリの含有量が多すぎると、アルカリのエッチング作用が強すぎるためにポリシリコンの除去が制御し難いといった課題、又は、砥粒を溶解させてしまうといった課題がある。これに対し、本発明に係る研磨液によれば、アルカリ等のエッチング作用を利用せず、ポリシリコンの研磨速度を高研磨速度側に向上させることができる。
【００１２】
また、上記特許文献４の技術では、ポリシリコンの研磨速度の向上効果を効率的に得るために研磨液のｐＨを低く設定（ｐＨを１〜３に設定）する必要がある。このようにｐＨが低い研磨液は、研磨装置を腐食させてしまう等の課題がある。これに対し、本発明に係る研磨液によれば、研磨装置を腐食させることなく、ポリシリコンの研磨速度を向上させることができる。
【００１３】
前記砥粒は、酸化物を含むことが好ましい。これにより、ポリシリコンの研磨速度が向上する効果が得られやすくなる。
【００１４】
前記酸化物は、アルミナ、セリア及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。これにより、ポリシリコンの研磨速度が向上する効果が得られやすくなる。
【００１５】
本発明に係る研磨液は、ｐＨ調整剤を更に含有してもよい。
【００１６】
本発明に係る研磨液のｐＨは、２．０以上１３．０以下であることが好ましい。これにより、研磨装置の腐食抑制効果に更に優れると共に、保管安定性に優れる。
【００１７】
本発明の一態様は、ポリシリコンを含む被研磨面の研磨への前記研磨液の使用に関する。すなわち、本発明に係る研磨液の一態様は、ポリシリコンを含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。
【００１８】
本発明に係る研磨液セットは、前記研磨液の構成成分が第一の液と第二の液とに分けて保存され、第一の液が砥粒及び水を含み、第二の液が前記重合物及び水を含む。本発明に係る研磨液セットによれば、本発明に係る研磨液と同様の上記効果を得ることができる。
【００１９】
本発明に係る基体の研磨方法は、前記研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。このような基体の研磨方法によれば、本発明に係る研磨液と同様の上記効果を得ることができる。
【００２０】
本発明に係る基体の研磨方法は、前記研磨液セットにおける前記第一の液と前記第二の液とを混合して得られる研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する工程を備えていてもよい。このような基体の研磨方法によれば、本発明に係る研磨液と同様の上記効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ポリシリコンの研磨速度を向上させることが可能な研磨液、研磨液セット及び基体の研磨方法を提供できる。本発明によれば、ポリシリコンを研磨して除去することができる。本発明は、半導体基板のＣＭＰに使用することができる。本発明は、多結晶シリコン（ポリシリコン）を含む被研磨面を研磨するために使用することができる。本発明によれば、ポリシリコンの研磨への研磨液又は研磨液セットの使用を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】半導体のＳＴＩ構造を形成する際における研磨工程の断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る研磨液、研磨液セット、及び、前記研磨液又は前記研磨液セットを用いた基体の研磨方法について詳細に説明する。
【００２４】
＜定義＞
本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。「研磨速度（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｒａｔｅ）」とは、単位時間当たりに材料が除去される速度（除去速度＝Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｒａｔｅ）を意味する。「被研磨材料」とは、被研磨面に露出している材料を意味する。「研磨対象材料」とは、高い研磨速度で積極的に研磨して除去すべき材料を意味する。
【００２５】
＜研磨液＞
本実施形態に係る研磨液は、研磨時に被研磨面に触れる組成物であり、例えばＣＭＰ用研磨液である。具体的には、本実施形態に係る研磨液は、砥粒と、特定の重合物と、水とを少なくとも含有する。以下、必須成分、及び、任意に添加できる成分について説明する。
【００２６】
（砥粒）
本実施形態において、砥粒は、物理的な研磨作用が得られやすい観点から、酸化物を含むことが好ましい。酸化物としては、アルミナ、チタニア、セリア、シリカ、ジルコニア等が挙げられる。酸化物としては、ポリシリコンの研磨速度が向上する効果が得られやすくなる観点から、アルミナ、セリア及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。酸化物としては、研磨傷を抑制する観点から、セリア及びシリカからなる群より選ばれる少なくとも一種がより好ましい。セリアは、主に酸化珪素等の絶縁材料の研磨速度に優れる。そのため、ポリシリコンの他に絶縁材料を有する基体の研磨に際して絶縁材料を優れた研磨速度で研磨することが要求される場合には、セリアを用いることが好ましい。砥粒は、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
【００２７】
本実施形態において、砥粒は、どのような製造方法によって得られたものであってもよい。例えば、酸化物の製造方法としては、焼成等を用いる固相法；沈殿法、ゾルゲル法、水熱合成法等の液相法；スパッタ法、レーザー法、熱プラズマ法等の気相法などを用いることができる。これらの方法によって製造された砥粒が凝集している場合は、凝集した砥粒を機械的に粉砕してもよい。粉砕方法としては、例えば、ジェットミル等による乾式粉砕方法、及び、遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。ジェットミルには、例えば、「化学工学論文集」、第６巻、第５号、（１９８０）、５２７〜５３２頁に説明されている方法を適用することができる。
【００２８】
研磨液に含まれる砥粒は、研磨傷の影響となる粒子が合成時に混入し難い観点から、液相法により合成されるセリア粒子（酸化セリウム粒子）が好ましい。このようなセリア粒子としては、例えば、国際公開第２００８／０４３７０３号に開示された粒子を用いることができる。
【００２９】
研磨液に含まれるセリア粒子は、細かくなると共に活性面が次々と現れる挙動を研磨中に示すことにより研磨対象材料の研磨速度を更に向上させることができる観点から、結晶粒界を有する多結晶セリア粒子が好ましい。このような結晶粒界を有する多結晶セリア粒子としては、例えば、再公表特許ＷＯ９９／３１１９５号パンフレットに開示された粒子を用いることができる。
【００３０】
砥粒を研磨液に適用する場合には、主な分散媒である水中に分散させてスラリを得ることが好ましい。分散方法としては、例えば、通常の攪拌機による分散処理のほか、ホモジナイザ、超音波分散機、湿式ボールミル等を用いた方法が挙げられる。分散方法及び粒径制御方法については、例えば、「分散技術大全集」［株式会社情報機構、２００５年７月］第三章「各種分散機の最新開発動向と選定基準」に記述されている方法を用いることができる。また、砥粒を含有する分散液の電気伝導度を下げる（例えば５００ｍＳ／ｍ以下）ことによっても、砥粒の分散性を高めることができる。分散液の電気伝導度を下げる方法としては、砥粒と分散媒とを分けるために遠心分離等で固液分離を行い、上澄み液（分散媒）を捨て、電気伝導度の低い分散媒を加え再分散させる方法；限外ろ過、イオン交換樹脂等を用いた方法などが挙げられる。
【００３１】
上記の方法により分散された砥粒は、更に微粒子化してもよい。微粒子化の方法としては、例えば、沈降分級法（砥粒を遠心分離機で遠心分離した後、強制沈降させ、上澄み液のみを取り出す方法）が挙げられる。この他、分散媒中の砥粒同士を高圧で衝突させる高圧ホモジナイザを用いてもよい。
【００３２】
砥粒の平均粒径の下限は、ポリシリコンに対する更に好適な研磨速度を得る観点から、１ｎｍ以上が好ましく、２ｎｍ以上がより好ましく、３ｎｍ以上が更に好ましい。砥粒の平均粒径の上限は、被研磨面に傷がつくことが更に抑制される観点から、３００ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以下がより好ましく、２００ｎｍ以下が更に好ましい。
【００３３】
砥粒の「平均粒径」とは、砥粒の平均二次粒径を意味する。砥粒の平均粒径は、例えば、研磨液、又は、研磨液セットにおけるスラリについて、光子相関法又はレーザー回折式粒度分布計で測定できる。砥粒の平均粒径は、具体的には例えば、マルバーンインスツルメンツ社製の装置名：ゼータサイザー３０００ＨＳ、ＢＥＣＫＭＡＮ  ＣＯＵＬＴＥＲ社製の装置名：Ｎ５、株式会社堀場製作所製のＬＡ−９２０等で測定できる。Ｎ５を用いた測定方法は、以下のようにして行うことができる。具体的には例えば、砥粒の含有量を０．２質量％に調整した水分散液を調製し、この水分散液を１ｃｍ角のセルに約４ｍＬ（Ｌは「リットル」を示す。以下同じ）入れ、装置内にセルを設置する。分散媒の屈折率を１．３３、粘度を０．８８７ｍＰａ・ｓに設定し、２５℃において測定を行うことで得られる値を砥粒の平均粒径として採用できる。ＬＡ−９２０では、測定時透過率（Ｈ）が６０〜７０％となるようにスラリを滴下し、その際に得られた算術平均径を平均粒径として採用することができる。
【００３４】
研磨液における砥粒（例えばセリア粒子）の含有量は、砥粒の凝集を抑制しやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、２０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましく、５質量％以下が更に好ましく、３質量％以下が特に好ましく、１質量％以下が極めて好ましい。砥粒（例えばセリア粒子）の含有量は、ポリシリコンの研磨速度の向上効果が得られやすい観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましい。これらの観点から、砥粒（例えばセリア粒子）の含有量は、研磨液の全質量を基準として０．０１〜２０質量％が好ましい。
【００３５】
（添加剤）
本実施形態に係る研磨液は、添加剤を含有する。ここで、「添加剤」とは、研磨速度、研磨選択性等の研磨特性；砥粒の分散性、保管安定性等の研磨液特性などを調整するために、砥粒及び水以外に研磨液が含有する物質を指す。
【００３６】
［重合物］
本実施形態に係る研磨液は、添加剤として、下記式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、下記式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種を有する重合物を含有する。このような重合物を用いることで、ポリシリコンの研磨速度を向上させる効果が得られる。
【００３７】
【化２】
2016199659.tif 000003
【００３８】
式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位及び式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位の両方を含む場合、その配列に制限はなく、規則的でもランダムでもよい。
【００３９】
前記重合物は、例えば、多糖類であってもよい。前記重合物としては、スクロース；プルラン；アミロース；アミロペクチン；デキストラン；デキストリン；マルトデキストリン；α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等のシクロデキストリン；マルトース、イソマルトース、マルトトリオース、スタキオース等のオリゴ糖などが挙げられる。前記重合物としては、ポリシリコンの研磨速度が向上する効果が得られやすくなる観点から、デキストリン、デキストラン及びマルトースからなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、デキストリンがより好ましい。
【００４０】
前記デキストリンとしては、澱粉の分解により得られる、分解物末端にアルデヒド基を有したデキストリン（他のデキストリンとの区別のため、「一般デキストリン」という。）；澱粉の分解の過程で一部分解されにくいものを精製することにより分取した難消化性デキストリン；前記アルデヒド末端を水素添加により還元し、ヒドロキシル基に変えた還元型デキストリン（例えば粉末還元澱粉分解物）；高度分岐環状デキストリン；デキストリン水和物等が挙げられる。デキストリンとしては、これらのいずれの化合物も使用できる。
【００４１】
前記重合物としては、サンエイ糖化株式会社製『ＮＳＤ』シリーズ；三和澱粉工業株式会社製『サンマルト−Ｓ』、『サンデック』シリーズ；松谷化学工業株式会社製『Ｈ−ＰＤＸ』、『マックス１０００』、『ＴＫ−１６』、『ファイバーソル２』、『ファイバーソル２Ｈ』；三菱商事フードテック株式会社製『ＰＯ』シリーズ；グリコ栄養食品株式会社製『Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｄｅｘｉｒｉｎ』等が挙げられる。
【００４２】
前記重合物の重合度の下限は、ポリシリコンの研磨速度の向上効果を更に高める観点から、２以上であり、３以上が好ましく、５以上がより好ましい。なお、本明細書において「重合物の重合度」とは、式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位の一分子中の合計数として定義される。前記重合度は縮合度であってもよい。
【００４３】
本実施形態に係る研磨液において、前記重合物は、ポリシリコンの研磨速度を調整する目的等で、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
【００４４】
前記重合物の重量平均分子量は、ポリシリコンの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、２５０以上が好ましく、３５０以上がより好ましく、５００以上が更に好ましい。前記重合物の重量平均分子量は、保管安定性に優れる観点から、１０００００００以下が好ましく、３００００００以下がより好ましく、５０００００以下が更に好ましい。なお、重量平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンの検量線を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により下記の条件で測定できる。
【００４５】
｛条件｝
使用機器：ＬＣ−２０ＡＤ（株式会社島津製作所製）
カラム：Ｇｅｌｐａｃｋ  ＧＬ−Ｗ５４０＋５５０
溶離液：０．１Ｍ  ＮａＣｌ水溶液
測定温度：４０℃
カラムサイズ：１０．７ｍｍＩ．Ｄ．×３００ｍｍ
流量：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
試料濃度：０．２質量％
検出器：ＲＩＤ−１０Ａ（株式会社島津製作所製）
【００４６】
前記重合物の含有量の下限は、ポリシリコンの研磨速度の向上効果が更に向上する観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上がより好ましく、０．１質量％以上が更に好ましく、０．１５質量％以上が特に好ましい。前記重合物の含有量の上限は、保管安定性を保つ観点から、研磨液の全質量を基準として、３．０質量％以下が好ましく、１．０質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましい。なお、前記重合物として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００４７】
［ｐＨ調整剤］
研磨液は、砥粒、前記重合物及び水に加えて、ｐＨ調整剤を含有してもよい。ただし、ｐＨ調整剤を含まなくても研磨液が所定のｐＨ範囲にある場合は、ｐＨ調整剤は特に添加しなくてもよい。
【００４８】
ｐＨ調整剤としては、特に制限はなく、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基等が挙げられる。有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸、マレイン酸、フタル酸、クエン酸、コハク酸等が挙げられる。無機酸としては、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。有機塩基としては、トリエチルアミン、ピリジン、ピペリジン、ピロリジン、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、キトサン等が挙げられる。無機塩基としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられる。また、ｐＨを安定化させるため、緩衝液を添加してもよい。このような緩衝液としては、酢酸塩緩衝液、フタル酸塩緩衝液等が挙げられる。ｐＨ調整剤及び緩衝液のそれぞれは、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
【００４９】
［その他の添加剤］
本実施形態に係る研磨液は、研磨速度等の研磨特性、砥粒の分散性、保管安定性等の特性を調整する目的で、砥粒、前記重合物、水及びｐＨ調整剤の他に、その他の添加剤を更に含有していてもよい。その他の添加剤は、一種類単独で又は二種類以上を組み合わせて使用できる。
【００５０】
その他の添加剤としては、例えば、平坦性、面内均一性等の研磨特性の調整などに使用される水溶性高分子；ウエハとの濡れ性の向上、又は、添加剤の溶解促進等に使用される、水以外の溶媒（エタノール、アセトン等）などを含有してもよい。
【００５１】
水溶性高分子としては、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、寒天、カードラン、グアーガム等の多糖類（前記重合物に該当する化合物を除く）；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクロレイン等のビニル系ポリマ；ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体等のグリセリン系ポリマ；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸共重合体塩等のポリアクリル酸系ポリマ；ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸塩等のポリメタクリル酸系ポリマなどが挙げられる。ここで、「水溶性高分子」とは、２５℃において水１００ｇに対して０．１ｇ以上溶解する高分子として定義する。
【００５２】
その他の添加剤を使用する場合、その他の添加剤のそれぞれの含有量は、砥粒の沈降を抑制しつつその他の添加剤の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として０．００１〜１０質量％が好ましい。その他の添加剤として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００５３】
水溶性高分子を使用する場合、水溶性高分子の含有量の下限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として、０．０００１質量％以上が好ましく、０．００１質量％以上がより好ましく、０．０１質量％以上が更に好ましい。水溶性高分子の含有量の上限は、砥粒の沈降を抑制しつつ水溶性高分子の添加効果が得られる観点から、研磨液の全質量を基準として、５質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましい。水溶性高分子として複数の化合物を用いる場合、各化合物の含有量の合計が前記範囲を満たしていることが好ましい。
【００５４】
（水）
研磨液の媒体である水としては、特に制限されないが、脱イオン水、イオン交換水、超純水等が好ましい。
【００５５】
（研磨液のｐＨ）
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、特に制限されないが、負のゼータ電位を有するポリシリコンに対して砥粒に静電的な引力を与えるために、一般的に物質が正のゼータ電位を帯びやすい酸性領域であることが好ましい。具体的には、研磨液のｐＨは、保管安定性に優れる観点から、１３．０以下が好ましく、９．０以下がより好ましく、６．０以下が更に好ましく、５．５以下が特に好ましい。研磨液のｐＨは、研磨装置を更に腐食し難い観点から、２．０以上が好ましく、２．５以上がより好ましく、３．０以上が更に好ましい。ｐＨは、液温２５℃におけるｐＨと定義する。
【００５６】
本実施形態に係る研磨液のｐＨは、ｐＨメータ（例えば、東亜ディーケーケー株式会社製のガラス電極式水素イオン濃度指示計（型式ＨＭ−２１Ｐ））で測定できる。具体的には例えば、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）とホウ酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ９．１８）とを標準緩衝液として用いてｐＨメータを３点校正した後、ｐＨメータの電極を研磨液に入れて、２分以上経過して安定した後の値を測定する。このとき、標準緩衝液及び研磨液の液温は共に２５℃とする。
【００５７】
（研磨液の種類）
本実施形態に係る研磨液は、砥粒、前記重合物及び水を少なくとも含む一液式研磨液として保存してもよく、スラリ（第一の液）と添加液（第二の液）とを混合して前記研磨液となるように前記研磨液の構成成分をスラリと添加液とに分けた二液式の研磨液セット（例えばＣＭＰ用研磨液セット）として保存してもよい。スラリは、例えば、砥粒及び水を少なくとも含む。添加液は、例えば、前記重合物及び水を少なくとも含む。前記重合物、及び、その他の添加剤は、スラリ及び添加液のうち添加液に含まれることが好ましい。ただし、砥粒の分散性を向上させる効果のある添加剤については、スラリ及び添加液のうちスラリに含まれることが好ましい。例えば、研磨液セットは、前記研磨液の構成成分がスラリ（第一の液）と添加液（第二の液）とに分けて保存され、前記スラリが砥粒及び水を含み、前記添加液が前記重合物及び水を含む態様であってもよい。なお、前記研磨液の構成成分は、三液以上に分けた研磨液セットとして保存してもよい。
【００５８】
前記研磨液セットにおいては、研磨直前又は研磨時に、スラリ及び添加液が混合されて研磨液が調製される。また、一液式研磨液は、水の含有量を減じた研磨液用貯蔵液として保存されると共に、研磨直前又は研磨時に水で希釈して用いられてもよい。二液式の研磨液セットは、水の含有量を減じたスラリ用貯蔵液及び添加液用貯蔵液として保存されると共に、研磨直前又は研磨時に水で希釈して用いられてもよい。
【００５９】
一液式研磨液の場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、研磨液を直接送液して供給する方法；研磨液用貯蔵液及び水を別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法；あらかじめ研磨液用貯蔵液及び水を混合しておき供給する方法等を用いることができる。
【００６０】
スラリと添加液とに分けた二液式の研磨液セットとして保存する場合、これら二液の配合を任意に変えることにより研磨速度を調整できる。研磨液セットを用いて研磨する場合、研磨定盤上への研磨液の供給方法としては、下記に示す方法がある。例えば、スラリと添加液とを別々の配管で送液し、これらの配管を合流、混合させて供給する方法；スラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び水を別々の配管で送液し、これらを合流、混合させて供給する方法；あらかじめスラリ及び添加液を混合しておき供給する方法；あらかじめスラリ用貯蔵液、添加液用貯蔵液及び水を混合しておき供給する方法を用いることができる。また、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とをそれぞれ研磨定盤上へ供給する方法を用いることもできる。この場合、研磨定盤上においてスラリ及び添加液が混合されて得られる研磨液を用いて被研磨面が研磨される。
【００６１】
＜基体の研磨方法＞
本実施形態に係る基体の研磨方法は、前記一液式研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備えていてもよく、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて基体の被研磨面を研磨する研磨工程を備えていてもよい。また、本実施形態に係る基体の研磨方法は、単独又は複数の被研磨材料を有する基体の研磨方法であってもよく、例えば、前記一液式研磨液、又は、前記研磨液セットにおけるスラリと添加液とを混合して得られる研磨液を用いて、ポリシリコンをストッパ材料に対して選択的に研磨する研磨工程を備えていてもよい。この場合、基体は、例えば、ポリシリコンを含む部材と、ストッパ材料を含む部材（ストッパ）とを有していてもよい。ストッパ材料としては、窒化珪素、酸化珪素等の絶縁材料が好ましく、窒化珪素がより好ましい。
【００６２】
研磨工程では、例えば、研磨対象材料を有する基体の当該研磨対象材料を研磨定盤の研磨パッド（研磨布）に押圧した状態で、前記研磨液を研磨対象材料と研磨パッドとの間に供給し、基体と研磨定盤とを相対的に動かして研磨対象材料を研磨する。研磨工程では、例えば、研磨対象材料の少なくとも一部を研磨により除去する。
【００６３】
研磨対象である基体としては、基板等が挙げられ、例えば、半導体素子製造に係る基板（例えば、ＳＴＩパターン、ゲートパターン、配線パターン等が形成された半導体基板）上に被研磨材料が形成された基板が挙げられる。基体としては、被研磨材料として１種又は２種以上有する基体であってもよく、研磨対象材料を１種又は２種以上有し且つストッパ材料を１種又は２種以上有する基体であってもよい。被研磨材料としては、酸化珪素等の絶縁材料、ポリシリコン、窒化珪素等が挙げられる。被研磨材料は、膜状（被研磨膜）であってもよい。研磨対象材料及びストッパ材料は、膜状（研磨対象膜及びストッパ膜）であってもよい。
【００６４】
このような基体上に形成された研磨対象材料（例えばポリシリコン）を前記研磨液で研磨し、余分な部分を除去することによって、研磨対象材料の表面の凹凸を解消し、研磨対象材料の表面全体にわたって平滑な面が得られる。本実施形態に係る研磨液は、ポリシリコンを含む被研磨面を研磨するために使用されることが好ましい。
【００６５】
以下、半導体基板の研磨方法を一例に挙げて、本実施形態に係る研磨方法を更に説明する。本実施形態に係る研磨方法において、研磨装置としては、被研磨面を有する半導体基板等の基体を保持可能なホルダーと、研磨パッドを貼り付け可能な研磨定盤とを有する一般的な研磨装置を使用できる。ホルダー及び研磨定盤のそれぞれには、例えば、回転数が変更可能なモータ等が取り付けてある。研磨装置としては、例えば、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ社製の研磨装置（商品名：Ｍｉｒｒａ−３４００、Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ  ＬＫ）、及び、株式会社荏原製作所製の研磨装置（商品名：Ｆ−ＲＥＸ３００）が挙げられる。
【００６６】
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡体、非発泡体等が使用できる。研磨パッドの材質としては、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリエステル、アクリル−エステル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４−メチルペンテン、セルロース、セルロースエステル、ポリアミド（例えば、ナイロン（商標名）及びアラミド）、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリシロキサン共重合体、オキシラン化合物、フェノール樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂等の樹脂が使用できる。研磨パッドの材質としては、特に、更に優れた研磨速度及び平坦性を得る観点から、発泡ポリウレタン及び非発泡ポリウレタンが好ましい。研磨パッドには、研磨液がたまるような溝加工が施されていてもよい。
【００６７】
研磨条件に制限はないが、研磨定盤の回転速度は、半導体基板が飛び出さないように２００ｍｉｎ−１（ｒｐｍ）以下が好ましく、半導体基板にかける研磨圧力（加工荷重）は、研磨傷が発生することを充分に抑制する観点から、１００ｋＰａ以下が好ましい。研磨している間、ポンプ等で連続的に研磨液を研磨パッドに供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨液で覆われていることが好ましい。
【００６８】
研磨終了後の半導体基板は、基板を流水中でよく洗浄して、基板に付着した粒子を除去することが好ましい。洗浄には、純水以外に希フッ酸又はアンモニア水を用いてもよく、洗浄効率を高めるためにブラシを用いてもよい。また、洗浄後は、半導体基板に付着した水滴を、スピンドライヤ等を用いて払い落としてから半導体基板を乾燥させることが好ましい。
【００６９】
また、本実施形態に係る研磨方法において研磨される基板としては、例えば、ダイオード、トランジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＳＲＡＭ（スタティック・ランダム・アクセス・メモリー）、ＥＰＲＯＭ（イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、マスクＲＯＭ（マスク・リード・オンリー・メモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー）、フラッシュメモリー等の記憶素子、マイクロプロセッサー、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等の理論回路素子、ＭＭＩＣ（モノリシック・マイクロウェーブ集積回路）に代表される化合物半導体等の集積回路素子、混成集積回路（ハイブリッドＩＣ）、発光ダイオード、電荷結合素子等の光電変換素子などを有する基板を適用することができる。
【００７０】
本実施形態に係る研磨液は、上述した実施形態で述べたような、半導体基板に形成されたポリシリコン、酸化珪素、窒化珪素等の研磨に限られず、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素、ガラス、窒化珪素等の無機絶縁材料、ポリシリコン、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｃｏ、Ｒｕ等を主として含有する材料の研磨に適用することができる。
【００７１】
本実施形態に係る研磨方法で研磨された基板を備える電子部品としては、種々のものが挙げられる。電子部品としては、半導体素子だけでなく、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光学ガラス；ＩＴＯ等の無機導電膜；ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路；光スイッチング素子；光導波路；光ファイバーの端面；シンチレータ等の光学用単結晶；固体レーザー単結晶；青色レーザーＬＥＤ用サファイヤ基板；ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッドなどが挙げられる。これらの電子部品では、本実施形態に係る研磨液によって各層を研磨することにより、高集積化が図られると共に、優れた特性を発揮することができる。
【実施例】
【００７２】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００７３】
＜セリア粒子の準備＞
平均粒径１３３ｎｍのセリア粒子を含む水分散液を準備した。平均粒径は、ＢＥＣＫＭＡＮ  ＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」の単分散モードを用いて測定して得られた粒径である。具体的には、セリア粒子を含む水分散液をＢＥＣＫＭＡＮ  ＣＯＵＬＴＥＲ社製のサブミクロン粒子アナライザー「Ｎ５」から得られるＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（信号の強さ）が１．０Ｅ＋４〜１．０Ｅ＋６の範囲となるように調整し（水により希釈し）２４０秒の測定を行い得られた結果を平均粒径として用いた。
【００７４】
＜ＣＭＰ用研磨液の作製＞
セリア粒子が０．２５質量％、添加剤が０．２質量％となるように、水、各種添加剤、及び、前記セリア粒子を含む水分散液の順にこれらを同一容器内に配合した後に混合してＣＭＰ用研磨液を調製した。
【００７５】
（実施例１〜７）
前記研磨液中の添加剤としてそれぞれスクロース（和光純薬工業株式会社製、和光一級、分子量：３４２．３０）、プルラン（和光純薬工業株式会社製、生化学用、重量平均分子量：５００００〜１０００００）、デキストリン水和物（和光純薬工業株式会社製、化学用）、粉末還元澱粉分解物（三菱商事フードテック株式会社、商品名：ＰＯ−１０）、高度分岐環状デキストリン（グリコ栄養食品株式会社製、商品名：Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｄｅｘｉｒｉｎ）、デキストラン（和光純薬工業株式会社製、和光一級、重量平均分子量：３２０００〜４５０００、商品名：デキストラン４００００）、デキストラン（和光純薬工業株式会社製、白血球分離用、重量平均分子量：１８００００〜２１００００、商品名：デキストラン２０００００）を用いた。
【００７６】
（比較例１〜４）
比較例１の研磨液として、添加剤を含有しない研磨液を調製した。比較例２〜４の研磨液として、添加剤としてＤ（＋）−グルコース（和光純薬工業株式会社製、分子量：１８０．１６）、メチルセルロース（和光純薬工業株式会社製）又はヒドロキシプロピルメチルセルロース（和光純薬工業株式会社製）を含有する研磨液を調製した。
【００７７】
＜ＣＭＰ用研磨液のｐＨ測定＞
調製したそれぞれのＣＭＰ用研磨液のｐＨを測定した。測定結果を表１及び表２に示す。ｐＨは、ｐＨメータとして東亜ディーケーケー株式会社製のガラス電極式水素イオン濃度指示計（型式ＨＭ−２１Ｐ）を用いて測定した。具体的には、次の手順によりｐＨを測定した。まず、フタル酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ４．０１）と中性リン酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ６．８６）とホウ酸塩ｐＨ緩衝液（ｐＨ９．１８）とを標準緩衝液として用いてｐＨメータを３点校正した。その後、ｐＨメータの電極を研磨液に入れて、３分間経過して安定した後の値を測定した。このとき、標準緩衝液及び研磨液の液温は、恒温槽を用いて２５℃に調整した。
【００７８】
＜ポリシリコンの研磨＞
ＣＭＰ評価用試験ウエハとして、パターンが形成されていないブランケットウエハ（Ｂｌａｎｋｅｔウエハ）を使用した。ブランケットウエハとして、ポリシリコン膜をシリコン（Ｓｉ）基板（直径：３００ｍｍ）上に有するウエハを用いた。
【００７９】
ＣＭＰ評価用試験ウエハの研磨には、株式会社荏原製作所製の研磨装置（型番：Ｆ−ＲＥＸ３００）を用いた。基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーにＣＭＰ評価用試験ウエハをセットした。研磨装置の直径６００ｍｍの研磨定盤に、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッド（ローム・アンド・ハース・ジャパン株式会社製、型番ＩＣ１０１０）を貼り付けた。被研磨膜であるポリシリコン膜が配置された面を下にして前記ホルダーを研磨定盤上に載せ、加工荷重を１４０ｇｆ／ｃｍ２（１３．８ｋＰａ）に設定した。
【００８０】
前記研磨定盤上に前記ＣＭＰ用研磨液を２００ｍＬ／ｍｉｎの速度で滴下しながら、研磨定盤とＣＭＰ評価用試験ウエハとをそれぞれ９３ｍｉｎ−１、８７ｍｉｎ−１で回転させて、ＣＭＰ評価用試験ウエハを研磨した。研磨は１５秒間行った。ＰＶＡブラシ（ポリビニルアルコールブラシ）を使用して研磨後のウエハを純水でよく洗浄した後、乾燥させた。
【００８１】
＜評価：ブランケットウエハにおけるポリシリコンの研磨速度＞
フィルメトリクス株式会社製の光干渉式膜厚測定装置（装置名：Ｆ８０）を用いて研磨前後のポリシリコン膜の膜厚を直径方向に等間隔で７５点測定し、膜厚変化量の平均値からブランケットウエハにおけるポリシリコンの研磨速度を算出した。なお、研磨速度の単位はｎｍ／ｍｉｎである。評価結果を表１及び表２に示す。
【００８２】
【表１】
2016199659.tif 000004
【００８３】
【表２】
2016199659.tif 000005
【００８４】
なお、上記表中の記号は下記のとおりである。
Ａ：スクロース
Ｂ：プルラン
Ｃ：デキストリン水和物
Ｄ：ＰＯ−１０（粉末還元澱粉分解物）
Ｅ：Ｃｌｕｓｔｅｒ  Ｄｅｘｉｒｉｎ（高度分岐環状デキストリン）
Ｆ：デキストラン４００００（デキストラン）
Ｇ：デキストラン２０００００（デキストラン）
Ｈ：Ｄ（＋）−グルコース
Ｉ：メチルセルロース
Ｊ：ヒドロキシプロピルメチルセルロース
【００８５】
表１及び表２の結果から、スクロース、プルラン、デキストリン水和物、粉末還元澱粉分解物、高度分岐環状デキストリン、デキストランをそれぞれ用いた実施例１〜７は、いずれも、添加剤を用いていない比較例１に比べて高いポリシリコンの研磨速度を示した。また、比較例１と実施例１との対比から、重合物の重合度が２であるスクロースにおいてもポリシリコンの研磨速度を向上させる効果があることが分かる。
【００８６】
また、表２の結果から、Ｄ（＋）−グルコースを用いた比較例２、式（Ｉ−Ａ）で表される構造単位、及び、式（Ｉ−Ｂ）で表される構造単位とは異なる構造単位を有する重合物であるメチルセルロースを用いた比較例３、及び、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いた比較例４は、いずれも、添加剤を用いていない比較例１と同等又はそれ以下のポリシリコンの研磨速度を示した。
【符号の説明】
【００８７】
１…シリコン基板、２…ストッパ膜、３…酸化珪素膜、５…埋め込み部分、Ｄ…段差。
【図１】
2016199659.tif 000008