(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均一次粒子径が６０−３００ｎｍであり、かつ屈折率が１.４１−１.４４であって、Ｋ値が５×１０-6ｍｏｌ／ｍ2以上であり、Ｎａ元素の含有量が１ｐｐｍ以下である球状のシリカ粒子を水に分散したことを特徴とする半導体基板上のスクラッチ数を低減させるための研磨剤。
【請求項２】
半導体基板の一主面に形成された凹凸を有する被研磨膜を平坦化する半導体基板の研磨方法において、前記半導体基板の前記被研磨膜が形成されている方の面を研磨パッドに押圧し、請求項１記載の研磨剤を前記被研磨膜と前記研磨パッドとの間に供給しながら、前記半導体基板と前記研磨パッドとを相対的に動かして前記被研磨膜を研磨することを特徴とする半導体基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は研磨剤およびそれを用いた研磨方法に関する。さらに詳しくは、シリコンウェハ等の半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜や金属膜等を化学機械研磨する際に用いる新規な研磨剤およびそれを用いた研磨方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの高集積化に伴って、配線技術は益々微細化かつ多層化の方向に進んでいる。配線の微細化と多層化の進展によって層間の段差は大きく、かつ配線の基板に対する勾配は急峻になるため、その上に形成される配線の加工精度や信頼性を低下させる傾向にある。
【０００３】
上記の問題点を解決するために、化学機械研磨（以下、ＣＭＰ研磨と略記する）法が注目されている。ＣＭＰ研磨法とは、半導体デバイスの製造工程中において、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜や配線層を形成するアルミニウムやタングステン等の金属膜を研磨によって平坦化する手法のことである。ＣＭＰ研磨において使用される研磨剤に関しては、研磨対象に対して汚染の少ないこと、スクラッチの少ないこと、研磨能率が高いこと、シリコン酸化膜を研磨する選択比が高いことなどが求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような研磨剤の性能は、主原料であるシリカや酸化セリウムといった砥粒成分によるところが大きい。例えば、従来良く使われているフュームドシリカを砥粒に用いた研磨剤では、純度は優れているものの、スクラッチが多いなどの問題点があった。酸化セリウムを砥粒に用いた場合には研磨能率が高いことは知られているが、耐スクラッチ性や純度に問題があった。
【０００５】
例えば、ＣＭＰ研磨工程においてスクラッチが発生すると、デバイスの配線が断線したりショートしたりするため、デバイスの歩留まりを大幅に低下させる原因となる。また、純度の悪い研磨剤を使用した場合には研磨後の洗浄に手間がかかったり、洗浄が不十分な場合にはデバイスの歩留まりを低下させる原因となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のシリカ粒子を砥粒として用いた場合、そうでないものに比べて耐スクラッチ性が改善されるばかりか、従来使用できなかった中性域や酸性領域での研磨剤としても使用できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、平均一次粒子径が６０〜３００ｎｍであり、かつ屈折率が１．４１〜１．４４であるシリカ粒子を水に分散したことを特徴とする研磨剤である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において用いるシリカ粒子は、平均一次粒子径（以下では単に一次粒子径とも言う場合がある）が６０〜３００ｎｍである必要がある。平均一次粒子径が６０ｎｍよりも小さいときは、研磨された半導体基板の表面に多数のスクラッチが発生するために好ましくない。また、平均一次粒子径が３００ｎｍよりも大きいときは、シリカ粒子が沈降し易くなる傾向があるために好ましくない。シリカ粒子の平均一次粒子径は、スクラッチの数をより少なくし、かつ、シリカ粒子の沈降を防いで良好な研磨剤とするためには、８０〜１５０ｎｍの範囲であることがより好ましい。なお、ここで言う平均一次粒子径とは、８００℃で２時間焼成した粒子を以下の式で計算した換算粒子径のことを指す。
【０００９】
ｄ（ｎｍ）＝６×１０3／（Ｄ×Ｓ）      （式１）
ここで、ｄは平均一次粒子径（単位：ｎｍ）、Ｄは粒子の密度（単位：ｇ／ｃｍ3）、ＳはＢＥＴ比表面積（単位：ｍ2／ｇ）である。
【００１０】
本発明においてシリカ粒子の屈折率は、１．４１〜１．４４の範囲内である必要がある。
一般に入手できるシリカ粒子、いわゆる石英ガラス（溶融石英）の屈折率は、文献によると１．４６程度（ＮａＤ線：波長５８９ｎｍ、２５℃）である。ＣＭＰ用研磨剤の砥粒として広く使われているヒュームドシリカの屈折率は、上述の石英ガラスの屈折率と同様に１．４５８程度である。このようなヒュームドシリカ粒子は十分に加熱溶融されているため、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉのネットワークが十分に発達し、内部に気孔を有しない緻密な石英ガラスの微粉末である。そのため化学的には安定であり、広く工業用途に使用されている。
【００１１】
一方、液相中で合成されるシリカ粒子はネットワークの発達は不十分で、シリカ粒子内部にシラノール基をたくさん有していると考えられる。そのため、シリカ粒子の屈折率は前述の石英ガラスの屈折率よりもはるかに小さい。但し、上記のシリカ粒子も乾燥させたり、数百℃以上の温度で加熱するときはシラノール基が失われ、シリカ粒子の屈折率は上昇し、最終的には石英ガラスとほぼ同様の１．４５８程度に達する。
【００１２】
本発明者らは、研磨剤としての性能、特に耐スクラッチ性が焼成温度、つまりシリカ粒子の屈折率が上昇するにしたがって劣化することを見出した。これは、屈折率の上昇に伴い、シリカ粒子の化学的、物理的性質が徐々に変化し、研磨剤としての性能も変化するためと考えられる。
【００１３】
したがって、本発明においては、シリカ粒子の屈折率は１．４４以下でなければならない。また、屈折率が１．４１未満のシリカ粒子は入手困難である。
【００１４】
シリカ粒子の屈折率は液浸法によって測定することができる。本発明においては、シリカ粒子の屈折率を以下の方法によって決定することができる。
【００１５】
まず、前処理としてシリカ粒子を酸洗浄することが望ましい。酸洗浄の方法としては、例えば、以下の方法を挙げることができる。高純度の塩酸等を用いてシリカ粒子を含む水溶液のｐＨを４以下にして数時間から数日放置した後、遠心分離等によってシリカ粒子を分離する。上記工程を数回繰り返すことによってシリカ粒子内部の不純物イオン（例えば、ＮＨ4+、Ｎａ+、Ｋ+等）を除去することが望ましい。そうすることによって、シリカ粒子の屈折率を正確に測定することが可能である。
【００１６】
次に、純水とグリセリンの配合割合を種々に変える等して屈折率の異なる液をいくつか準備し、それぞれに一定量のシリカ粒子を混合、分散する。それぞれの溶液の吸光度（波長５８９ｎｍ、２５℃）を測定し、該吸光度が最も低い溶液の屈折率（ＮａＤ線：波長５８９ｎｍ、２５℃）をシリカ粒子の屈折率とする。なお、吸光度は市販の分光光度計等を用いて測定できる。屈折率は市販のアッベ屈折率計等を採用することができる。
【００１７】
本発明において、好適に使用できるシリカ粒子として代表的なものを例示すると、アルコキシシランを液相中で加水分解するいわゆるゾル−ゲル法により製造されたシリカ粒子や、珪酸ソーダを主原料にして鉱酸で中和して製造されるいわゆる湿式シリカ粒子、同じく珪酸ソーダを原料にしてオストワルド法で製造されるコロイダルシリカ粒子などが挙げられる。これらのシリカ粒子は液相中で製造した後、乾燥させずに使用することが必要である。これらのシリカ粒子を乾燥或いは焼成すると、シリカ粒子の硬度が増したり、硬い凝集粒子が生成したりして研磨時のスクラッチの原因となる可能性があり好ましくない。
【００１８】
ところで、上述の製法の内、珪酸ソーダを原料にしたシリカ粒子はＮａ等の不純物が多いため、そのままでは半導体デバイス等のＣＭＰ研磨には適さない。したがって、本発明の研磨剤に使用するためには酸洗浄等によって不純物イオンを十分に除去することが望ましい。
【００１９】
また、本発明の研磨剤は、下記の方法によって求めたＫ値が５×１０-6ｍｏｌ／ｍ2以上である場合に、さらにスクラッチが少なくなり、より好ましい。Ｋ値は以下の方法により測定した値である。
【００２０】
（１）ＨＣｌもしくはＫＯＨを用いてシリカスラリー（シリカ濃度は１５〜２５重量％の範囲）のｐＨを４±０．１の範囲内に調整する（２４時間以上、上記範囲にあること）。
【００２１】
（２）ＫＯＨを用いて、上記シリカスラリーのｐＨを１０．０±０．１の範囲に調整したときのＫＯＨ滴定量を求め、シリカ粒子１ｇ当たりに換算した。但し、上記ｐＨ値は、３日以上安定であることを確認する。
【００２２】
（３）シリカスラリー中のシリカを８００℃で２時間焼成し、そのＢＥＴ比表面積を測定する。前記ＫＯＨ滴定量をＢＥＴ比表面積で除した値をＫ値とする。
【００２３】
上記のＫＯＨ滴定量はシリカ粒子のシラノール基の単位表面積当たりの濃度を意味している。したがって、粒子内部にシラノール基をほとんど有していないヒュームドシリカにおいては、ＫＯＨ滴定量はシリカ粒子の比表面積にほぼ比例し、Ｋ値はほぼ一定の値を示す。一方、本発明で使用するシリカ粒子は、シリカ粒子内部にも多量のシラノール基を有しているため、Ｋ値は比較的大きな値を示す傾向にある。なお、この方法は、シリカ粒子内部のシラノール基まで定量するため、正確な測定値を得るためには３日以上ｐＨが１０．０±０．１の範囲で安定している必要がある。ｐＨが３日以内に上記範囲を外れて低下した場合は、さらにＫＯＨを滴下してｐＨを１０．０±０．１に調整し、さらに３日以上ｐＨが安定していることを確認する必要がある。
【００２４】
本発明の研磨剤は上記Ｋ値が大きいことが望ましく、例えば、５×１０-6ｍｏｌ／ｍ2以上であることが好ましい。Ｋ値が大きいほど、シリカ粒子内部にシラノール基を多く有していると考えられるためである。そのようなシリカ粒子ほど粒子の硬度が低いと予想されるため、研磨後のスクラッチが少なくなるものと考えられる。
【００２５】
本発明の研磨剤は、シリカ粒子の形状が概ね球状であることが望ましい。シリカ粒子の形状は角張っているよりも、概ね球状のものの方が耐スクラッチ性の面では優れている。
【００２６】
本発明の研磨剤中のシリカ粒子濃度があまりに低すぎると研磨能率が低くなり、あまりに高すぎると研磨剤の粘度が高すぎたり、研磨剤が不安定になったりする傾向があるために、研磨剤中のシリカ粒子の含有量は１〜５０重量％の範囲が好ましい。一般的に、研磨能率はシリカ粒子の濃度に依存するため、研磨能率を上げたい場合は高濃度で、研磨能率を下げたい場合は低濃度で使用すればよい。研磨剤として使用する際の最も好ましいシリカ粒子の含有量は、２〜２０重量％の範囲である。
【００２７】
研磨剤中の不純物、特にＮａ元素の含有量が高い場合、被研磨物であるデバイスの歩留まりを低下させる場合があるため、本発明の研磨剤は、Ｎａ元素の含有量が１ｐｐｍ以下、さらに、０．１ｐｐｍ以下であることが好ましい。研磨剤の純度、特にＮａ元素の含有量は、砥粒（シリカ粒子）の純度によって左右される場合が多い。上記の要求を充たすシリカ粒子としては、アルコキシシランを加水分解するゾル−ゲル法により製造されるコロイダルシリカ粒子が代表的である。上記のコロイダルシリカ粒子は、Ｎａ元素の含有量を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下にすることが比較的容易である。
【００２８】
ところで、本発明の研磨剤は、酸性域（ｐＨ１〜５）、中性域（５〜９）、アルカリ性域（９〜１１）のいずれでも使用可能で、用途によって使い分けることができる。
【００２９】
以下では、上記３つの領域での好ましい態様を説明する。
【００３０】
酸性域においては、通常、シリカ粒子は不安定（凝集し易い）と言われているが、本発明の研磨剤は酸性域でも十分実用に耐えるだけの安定性を有している。一般に金属層（例えば、タングステン、アルミニウム、銅等）を研磨する際には通常酸性や中性域で研磨されることが多いが、シリカ粒子は酸性域では不安定で使用困難であった。本発明の研磨剤は、従来使われているヒュームドシリカと異なり、酸性や中性域でも酸化膜（ＳｉＯ2膜）が研磨できるという特徴を有している。そのため、前記の金属層と同時に酸化膜層も同時に研磨できるという他の研磨剤に見られない特徴を有している。デバイスの研磨においては、ベタの金属層若しくは酸化膜層を研磨する場合だけではなく、金属層と酸化膜層が同一面上に混在し、しかも同時に両者を研磨する必要のある場合がある。そのようなときに本発明の研磨剤は極めて有効である。
【００３１】
中性域においては、シリカ粒子を砥粒に用いた研磨剤では、通常、酸化膜や金属膜をほとんど研磨できないことが知られている。本発明の研磨剤は、中性域においても酸化膜をある程度研磨できるという特徴を有している。一方、タングステン等の金属膜はほとんど研磨されないため、選択比の高い研磨が可能である。即ち、本発明の研磨剤を中性域で使用すると、金属層にダメージを与えずに酸化膜のみを研磨することが可能である。また、デバイスの作製に不可欠なバリアメタルとして使用されているＴｉＮやＴａＮ等の高融点金属膜の研磨にも有効に使用できる。
【００３２】
アルカリ性域においては、通常、ヒュームドシリカを砥粒に用いた研磨剤が使用されているが、本発明の研磨剤も同様に使用できる。本発明の研磨剤ではヒュームドシリカ系の研磨剤に比べてスクラッチが少ないという特徴を有する。
【００３３】
なお、本発明の研磨剤は、上記で説明した酸性、中性及びアルカリ性で使用する場合に水溶解性の塩を１０〜５０００ｐｐｍ添加することができる。使用可能な塩類を列記すると、カチオンとして、Ｋ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、ＮＨ4+、（ＣＨ3）4Ｎ+、（ＣＨ3ＣＨ2）4Ｎ+等が挙げられ、アニオンとしては、Ｃｌ-、ＳＯ42-、ＮＯ3-、Ｂｒ-、ＣＯ32-、ＣＨ3ＣＯＯ-等が挙げられる。特に代表的な塩としては、ＫＣｌ、ＮＨ4Ｃｌ、（ＣＨ3）4ＮＣｌ等が挙げられる。水溶解性の塩は全く加えなくても差し支えはないが、研磨能率、特に酸化膜に対する研磨能率を上げたい場合には塩を添加すると性能が向上する場合が多い。特に、中性域の研磨剤においては効果が大である。また、酸性域や中性域においては塩を上記範囲で添加するとスラリーの安定性が増す場合が多く、好適である。但し、塩を５０００ｐｐｍよりも多く添加した場合にはかえってスラリーが凝集し易くなる場合がある。
【００３４】
ところで、中性域の研磨剤においては長期保存時に黴やバクテリアが発生することがある。そのような場合には、本発明の研磨剤に抗菌剤を添加しても良い。抗菌剤としては特に制限はなく、研磨剤としての性能を低下させることのない市販のものを添加すれば良い。添加量は特に制限されないが、通常は１〜１０００ｐｐｍの範囲から選べば良い。
【００３５】
本発明の研磨剤は、半導体ウェハ上に形成された被研磨物、具体的には酸化膜や金属膜等を研磨するのに使用できる。本発明の研磨剤を用いることによって、スクラッチの少ない精密な研磨を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明より理解されるように、本発明の研磨剤は、砥粒として用いるシリカ粒子が特定範囲の平均一次粒子径と屈折率を有しているため、研磨対象に対してダメージの少ない研磨が行える。また、本発明の研磨剤は、酸性域においてもシリコン酸化膜を研磨できるという特徴がある。中性域においてはシリコン酸化膜やバリアメタルを研磨することができ、アルカリ性域においてもスクラッチの少ない研磨が可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
【００３８】
実施例及び比較例
（シリカ粒子の合成例）
内容積約４リットルのジャケット付き反応器にメタノールおよびアンモニア水（２５重量％）をそれぞれ１８００ｇおよび２００ｇ仕込み、よく混合して反応液を調製した。次に、反応液の温度を２０℃に保ちつつ、１８０ｒｐｍの回転数で攪拌しながらメチルシリケート（Ｓｉ（ＯＣＨ3）4）を２．５ｇ／ｍｉｎの速度で、アンモニア水（１２重量％）を１．４ｇ／ｍｉｎの速度で、それぞれ別々に反応液中に液中同時滴下した。メチルシリケートの滴下を開始してから約１０分後に徐々に反応液が白濁し始め、シリカ粒子が生成していることがわかった。滴下開始から８時間後に滴下を終了した。全滴下量はメチルシリケートが１２００ｇ、アンモニア水が６６０ｇであった。さらに１時間攪拌を続けた後、系内の懸濁液を取り出した。取り出した懸濁液は均一な乳白色スラリーで、その重量は約３８００ｇで、シリカ粒子を約４６０ｇ含んでいた。
【００３９】
上記で合成したシリカスラリーは、エバポレーターを用いて溶媒のメタノールとアンモニアを除去した。純水を加えながらさらに蒸留を続け、スラリーが沸騰する９０℃以上の温度で２時間以上加熱し、シリカ濃度が１０重量％になるように調整した（シリカＡとする）。なお、上記のシリカスラリーのｐＨは７．３であった。合成したシリカ粒子をＳＥＭで観察したところ、平均一次粒子径が１００ｎｍの単分散性の高い球状のシリカ粒子であった。
【００４０】
以上の操作によって合成されたシリカ粒子は、液相中で合成されたものであり、且つ乾燥工程を経ずに製造されたものであることがわかる。
【００４１】
さらに、上記と同様に合成したシリカ粒子を乾燥後、１０００℃で２時間電気炉を用いて焼成した。焼成後のシリカは、シリカ濃度が１０重量％になるように水に分散させ、高せん断性のミキサーでシリカを分散させることによって安定なシリカスラリーを得た（シリカＢという）。
【００４２】
また、反応液の組成を変えた以外は上記と同様にして平均一次粒子径の異なる数種類のシリカを合成し、以下の実験に使用した。
【００４３】
（屈折率の測定）
シリカ粒子の屈折率は液浸法によって測定した。
【００４４】
まず、前処理として、高純度塩酸を用いてシリカ粒子を含む水溶液のｐＨを４以下にして数日間放置し、遠心分離によってシリカ粒子を分離した。上記工程を３回繰り返すことによってシリカ粒子内部の不純物イオンを除去した。
【００４５】
次に、グリセリンと純水の比率を７０〜９５重量％：３０〜５重量％の範囲でグリセリン濃度を２．５重量％刻みで種々変えて屈折率の異なる液を準備し、それぞれシリカ粒子を５重量％の濃度で混合、分散した。それぞれの溶液について、分光光度計を用いて吸光度（波長５８９ｎｍ、２５℃）を測定し、アッベの屈折率計を用いて屈折率（ＮａＤ線：波長５８９ｎｍ、２５℃）を測定した。測定した屈折率に対して吸光度をプロットし、該吸光度が最小値を取るときの屈折率値を求め、その値をシリカ粒子の屈折率値とした（以下、ｎD25とも略記する）。
【００４６】
（Ｋ値の測定）
上記の屈折率測定と同様に酸洗したシリカ粒子を用いて、スラリー濃度が２０重量％のシリカスラリーを準備した。ＨＣｌもしくはＫＯＨを用いてシリカスラリーのｐＨを４±０．１の範囲内に調整し、２４時間以上この範囲にあることを確認した。次に、分取した上記シリカスラリーにそれぞれ適当量のＫＯＨを添加し、３日以上放置した後、ｐＨ（２５℃）を測定した。シリカ粒子１ｇ当たりに換算したＫＯＨ滴定量とｐＨの関係より、ｐＨ１０．０のときのＫＯＨ滴定量を推算した。一方、シリカ粒子を８００℃で２時間焼成し、そのＢＥＴ比表面積を測定した。前記ＫＯＨ滴定量をＢＥＴ比表面積で除した値をＫ値とした。
【００４７】
（Ｎａ元素の含有量）
研磨剤中のＮａ元素及び他の金属元素の含有量は、原子吸光法及びＩＣＰ発光法によって測定した。
【００４８】
（研磨剤の調製）
上述したシリカ粒子の合成例で製造したシリカを用いて研磨剤を調製した。シリカ濃度は１０重量％、ＫＯＨを添加してｐＨ１０．５に調整した。
【００４９】
（研磨方法）
本発明による半導体デバイスの研磨方法を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５０】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコン基板１に絶縁膜としてシリコン酸化膜２を形成し、その上に通常のリソグラフィー法およびエッチング法により、幅約０．３μｍ、高さ約０．４μｍのＡｌ配線３を形成する。配線間隔は、例えば、０．３μｍ、３μｍ、３０μｍ、３００μｍ、３０００μｍ程度の５種類とする。ついでプラズマＣＶＤ法により、被研磨膜である厚さ約１．３μｍのシリコン酸化膜４を形成した。
【００５１】
次いで、図２に示す研磨装置を用いてこの試料５にＣＭＰ研磨を施し、絶縁膜の平坦化を行った。この装置は、回転可能な研磨定盤６と、研磨定盤６上に貼付された研磨パッド７と、研磨定盤６の上方に配置され、回転可能な真空チャックホルダー８と、研磨液タンクに接続され、吐出部が研磨パッド７近傍まで延出した研磨液供給用配管９とから構成されている。試料５は、研磨パッド７に被研磨面が対向するように真空チャックホルダー８に真空チャックされる。また、研磨液供給用配管９は、研磨液の供給量を制御する手段を備えている。なお、研磨パッド７は発泡ウレタンからなる、厚さ１．２ｍｍのものを用いた。
【００５２】
ＣＭＰにおいて、研磨液としては、一次粒子径を変えたシリカ粒子を、それぞれ１０重量％の割合で分散させた数種類の研磨液を用いて研磨した。研磨条件は、例えば、研磨圧力３００ｇｆ／ｃｍ2、研磨定盤および真空チャックホルダーの回転数１００ｒｐｍ、研磨液供給量２００ｍｌ／ｍｉｎとした。研磨パッドの再生は研磨後に行い、ダイヤモンド電着されているプレートにより行った。なお、試料５が研磨パッド７に当接するときの圧力は、圧縮空気により任意に制御できるようになっている。
【００５３】
また、研磨後の基板上の被研磨膜上のキズの測定には画像処理方式の測定器を使用した。
【００５４】
シリカＡとＢのシリカスラリーの物性値と研磨結果を表１および表２に示した。
【００５５】
【表１】
0004257687.tif 000002
【００５６】
【表２】
0004257687.tif 000003
表から明らかなように、１０００℃で焼成したシリカＢは屈折率が石英ガラスの値とほぼ同じ１．４６程度の数値を示すのに対して、液相中で合成されたものであり、且つ乾燥工程を経ずに製造されたシリカＡでは屈折率は１．４１〜１．４４の範囲の低い値を示す。また、シリカＡはＫ値が５×１０-6ｍｏｌ／ｍ2以上であるのに対してシリカＢは５×１０-6ｍｏｌ／ｍ2未満であった。
【００５７】
本発明の研磨方法を用いて試料５を研磨した後のキズ（スクラッチ）の数についてシリカ粒子の平均一次粒子径との関係を図３に示す。
【００５８】
図３に示すようにシリカ粒子の平均一次粒子径が大きくなるほど、スクラッチの数は減少し、平均一次粒子径６０ｎｍ以上では２５個以下に低下している。つまりシリカ粒子の平均一次粒子径を約６０〜３００ｎｍに制御する事で、スクラッチの数を安定して低減する事ができる。さらに、シリカＡ、即ちシリカの屈折率が１．４１〜１．４４の範囲ではスクラッチの数が更に少ないことが明白である。
【００５９】
なお、研磨速度は１１００Ａ／ｍｉｎ、研磨速度の面内均一性は±８％が得られた。上記のシリカＡを用いた研磨剤の不純物分析を行ったところ、代表的な不純物であるＮａ元素は０．１ｐｐｍ以下、Ｎａ元素を除くその他の金属元素も検出限界以下であった。
【００６０】
次に、上記で用いた一次粒子径が１００ｎｍのシリカＡを用いて、シリカ濃度が７重量％の酸性、中性及びアルカリ性の研磨剤を調製した。各研磨剤とも塩としてＫＣｌを５０ｐｐｍ添加し、酸性は塩酸、アルカリ性はアンモニアを添加してｐＨを調整した。また、比較のためにヒュームドシリカ（比表面積：約９０ｍ2／ｇ）を用いて同様な研磨剤を調製し、比較評価した。
【００６１】
研磨速度の結果を図４に示す。このように、本発明のシリカＡ（屈折率：１．４１〜１．４４）を使用した研磨剤は、フュームドシリカ（屈折率：約１．４６）を用いた研磨剤と比較して、ｐＨ９以上では研磨速度がやや劣るものの、酸性や中性においてもシリコン酸化膜が研磨できるという特徴を有している。このような研磨性能の違いは、シリカ粒子の屈折率の違いに依るところが大きいと考えられる。また、上記研磨剤で研磨した後のシリコン酸化膜上のスクラッチを比較したところ、どのｐＨにおいても、シリカＡの方が大幅にスクラッチが少ないことがわかった。
【００６２】
さらに次に、上記のシリカＡを用いた研磨剤のＫＣｌ濃度を種々変えて研磨剤を調製し、研磨性能を評価した。
【００６３】
研磨速度の結果を図５に示す。このように、ＫＣｌを５０ｐｐｍ添加するだけで研磨速度を２倍近くに向上させることができ、また、塩の添加量を種々変えることによって、研磨速度を制御できることがわかる。なお、塩濃度が５０００ｐｐｍを超えたものは凝集する傾向にあった。
【００６４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては、被研磨膜としてシリコン酸化膜を用いたが、シリコン酸化膜に限らず、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ等あらゆる材料において、本発明は有効である。ただし、研磨速度、研磨速度の面内均一性は研磨パッドの種類などにより変化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で使用した被研磨基板の断面形状を示す工程図である。
【図２】実施例に使用した研磨装置の概略構成を示す図である。
【図３】研磨後発生したスクラッチ数とシリカ粒子の平均一次粒径との関係を示したグラフである。
【図４】研磨剤のｐＨと研磨速度との関係を示したグラフである。
【図５】研磨剤のＫＣｌ添加量と研磨速度との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１  シリコン基板
２、４  シリコン酸化膜
３  Ａｌ配線
５  試料
６  研磨定盤
７  研磨パッド
８  真空チャックホルダー
９  砥液供給用配管
【図１】
0004257687.tif 000004
【図２】
0004257687.tif 000005
【図３】
0004257687.tif 000006
【図４】
0004257687.tif 000007
【図５】
0004257687.tif 000008