(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウム粒子、水溶性高分子及び水を含み、
前記水溶性高分子は、ポリカルボン酸のアルコールアミン塩を含み、且つ、前記酸化セリウム粒子に対して１〜３重量倍含まれ、
電気伝導度が０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍであるＣＭＰ研磨剤。
【請求項２】
さらに分散剤を含む、請求項１記載のＣＭＰ研磨剤。
【請求項３】
前記ポリカルボン酸の重量平均分子量が１０００〜１０００００である請求項１又は２記載のＣＭＰ研磨剤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のＣＭＰ研磨剤を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、酸化珪素絶縁膜が形成された半導体チップである基板の被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨することを特徴とする基板の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子製造工程のうち、層間絶縁膜の平坦化工程またはシャロー・トレンチ分離の形成工程等において使用されるＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨剤および研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超大規模集積回路の分野において実装密度を高めるために種々の微細加工技術が研究、開発されており、既に、デザインルールは、サブハーフミクロンのオーダーになっている。このような厳しい微細化要求を満足するための技術の一つにＣＭＰ研磨技術がある。この技術は、半導体装置の製造工程において、露光を施す層を完全に平坦化することによって微細化を可能とし、歩留まりを向上させることができるため、例えば、層間絶縁膜の平坦化やシャロー・トレンチ分離等を行う際に必要となる技術である。
【０００３】
従来、集積回路内の素子分離にはＬＯＣＯＳ（シリコン局所酸化）法が用いられてきたが、素子分離幅をより狭くするため、近年ではシャロー・トレンチ分離法が用いられている。シャロー・トレンチ分離法では、ウエハ基板上に成膜した余分の酸化珪素膜を除くためにＣＭＰが必須であり、研磨を停止させるために、酸化珪素膜の下に窒化珪素膜がストッパとして形成されるのが一般的である。
【０００４】
半導体装置の製造工程において、プラズマ−ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学的蒸着法）、低圧−ＣＶＤ等の方法で形成される酸化珪素絶縁膜等を平坦化するためのＣＭＰ研磨剤としては、従来、ヒュームドシリカを研磨粒子とするｐＨ９を超えるアルカリ性のシリカ系研磨剤が広く用いられてきた。
【０００５】
一方、フォトマスクやレンズ等のガラス表面研磨剤として多用されてきた酸化セリウムを研磨粒子とする研磨剤が近年ＣＭＰ研磨剤として注目されるようになった。この技術は、例えば特開平５−３２６４６９号公報に開示されている。酸化セリウム系研磨剤はシリカ系研磨剤と比べて酸化珪素膜の研磨速度が早く、研磨傷も比較的少ないという点で優るため種々の適用検討がなされ、その一部は半導体用研磨剤として実用化されるようになっている。この技術は、例えば特開平９−２７０４０２号公報に開示されている。
【０００６】
近年、半導体素子の多層化・高精細化が進むにつれ、半導体素子の歩留り及びスループットのさらなる向上が要求されるようになってきている。それに伴い研磨剤を用いたＣＭＰプロセスに対しても、研磨傷フリーで且つより高速な研磨が望まれるようになっている。
【０００７】
酸化セリウム研磨剤を用いたＣＭＰプロセスにおいて研磨傷をさらに低減する方法としては、研磨圧力もしくは定盤回転数低減といったプロセス改良法や砥粒の濃度もしくは密度低減といった研磨剤改良法が挙げられるが、いずれの場合も研磨速度が低下してしまう問題点があった。
【０００８】
また、酸化セリウムを水に分散させた研磨剤としては、酸化セリウム１重量％当たりの電気伝導度を３０μＳ／ｃｍ以下とする技術が特開２０００−２３９６５４号公報に開示されているが、酸化セリウム、水に加えて水溶性高分子を加えてより一層の平坦化特性を向上させた研磨剤においては、さらなる研磨速度向上と研磨傷低減の両立は実現していなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとす課題】
請求項１〜３記載の発明は、電気特性不良に至る研磨傷をほとんど発生させずに且つ高速研磨して高平坦化された基板を得ることが可能なＣＭＰ研磨剤を提供するものである。
請求項４記載の発明は、電気特性不良に至る研磨傷をほとんど発生させずに且つ高速研磨して高平坦化された基板を得ることが可能な、歩留まり作業性に優れる基板の研磨方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明において、発明者らは水溶性高分子の電気伝導度を制御することにより研磨剤中の解離したイオン量を調節し、酸化セリウム粒子と被研磨面との化学相互作用を変え研磨傷の低減及び研磨速度の向上を狙い水溶性高分子濃度、水溶性高分子と塩を作るアミン種及びその濃度を変えて、最大限の努力をもって検討した結果、一例としてアルコールアミン等のアンモニアとは異なるアミンを用いた水溶性高分子塩を含有する特定範囲の電気伝導度を有する研磨剤で研磨する場合に、研磨傷低減及び研磨速度向上を同時に達成することを見出した。
すなわち、本発明は、酸化セリウム粒子、水溶性高分子及び水を含み電気伝導度が０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍであるＣＭＰ研磨剤に関する。
また、本発明は、水溶性高分子がポリカルボン酸のアルコールアミン塩である前記のＣＭＰ研磨剤に関する。
また、本発明は、水溶性高分子の重量平均分子量が１０００〜１０００００である前記のＣＭＰ研磨剤に関する。
また、本発明は、酸化セリウム粒子、水溶性高分子及び水を含み電気伝導度が０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍであるＣＭＰ研磨剤を研磨定盤上の研磨パッドに供給し、酸化珪素絶縁膜が形成された半導体チップである基板の被研磨面と接触させて被研磨面と研磨パッドを相対運動させて研磨することを特徴とする基板の研磨方法に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一般に酸化セリウム粒子は、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩のセリウム化合物を焼成または酸化することによって得られる。
本発明において、酸化セリウム粉末を作製する方法として焼成または過酸化水素等による酸化法が使用できる。焼成温度は３５０℃以上９００℃以下が好ましい。
【００１２】
上記の方法により製造された酸化セリウム粒子は凝集しているため、機械的に粉砕することが好ましい。粉砕方法として、ジェットミル等による乾式粉砕や遊星ビーズミル等による湿式粉砕方法が好ましい。ジェットミルは例えば化学工業論文集第６巻第５号（１９８０）５２７〜５３２頁に説明されている。
【００１３】
本発明における研磨剤は、上記方法で合成された酸化セリウム粒子を洗浄し、水溶性高分子、水及び必要に応じて分散剤を加えた組成物を分散させることによって得られる。洗浄は、遠心分離等で固液分離を数回繰り返す方法等が使用できる。
【００１４】
本発明のＣＭＰ研磨剤の電気伝導度は０．５〜５．０ｍＳ／ｃｍである必要がある。添加液の電気伝導度が０．５ｍＳ／ｃｍ未満では、研磨時の平坦化特性が低下する傾向があり、５．０ｍＳ／ｃｍを超えると、研磨傷が入りやすくなる。
【００１５】
上記研磨剤のｐＨは、３以上９以下であることが好ましく、５以上８以下であることがより好ましい。ｐＨが３未満では、化学的作用が小さくなり、研磨速度が低下する。ｐＨが９より大きいと、粒子が凝集して被研磨膜との接触面積が低下し、研磨速度が低下する傾向がある。
また、半導体チップ研磨に使用することから、アルカリ金属及びハロゲン類の含有率は酸化セリウム粒子中１０ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。
【００１６】
水に分散させた酸化セリウム粒子は完全には１ヶずつバラバラになってはいないと一般に考えられており、水に分散させた酸化セリウムの粒子径測定値は、粉体状態でのＳＥＭ写真撮影等の方法を用いて得られる１次粒子径測定値より大きくなる。
【００１７】
水に分散させた酸化セリウムの２次粒子径は、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが望ましい。２次粒子径が１ｎｍより小さいと、砥粒として被研磨膜への影響が低下し、研磨速度が低下する。２次粒子径が３００ｎｍより大きいと、被研磨膜との接触面積が小さくなり、研磨速度が低下する傾向がある。粒子径は、光子相関法（例えばマルバーン社製ゼータサイザー３０００ＨＳ）で測定する。
【００１８】
また、酸化セリウムの１次粒子径は、０ｎｍより大きく３００ｎｍ以下であることを要する。１次粒子径が０ｎｍでは、全く酸化珪素膜が研磨されない。また、結晶子径が３００ｎｍより大きいと、２次粒子径が３００ｎｍより大きくなり研磨速度が低下する。
酸化セリウム粒子の濃度に制限はないが、分散液の取り扱いやすさから０．５重量％以上２０重量％以下の範囲が好ましく、０．５重量％以上３．０重量％以下の範囲がより好ましい。
【００１９】
水溶性高分子としては、特殊ポリカルボン酸型高分子、ポリビニルスルホン酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸誘導体、ポリ（４−ビニルピリジニウム塩）、ポリ（１（３−スルホニル）−２−ビニルピリジニウムベタイン−ｃｏ−ｐ−スチレンスルホン酸）、ポリビニルアルコール誘導体、ポリアクロレイン、ポリ（酢酸ビニル−ｃｏ−メタクリル酸メチル）、ポリ（スチレン−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリ（オレフィン−ｃｏ−無水マレイン酸）、ポリアクリルアミド部分加水分解物、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−アクリル酸）、アルギン酸、ポリメタクリル酸メチル及びこれらのアンモニウム塩、アミン塩及びカリウム塩等が挙げられる。
【００２０】
また、上記水溶性高分子のアンモニウム塩及びアミン塩、とりわけポリカルボン酸と塩をつくるものとしては、アンモニア、ジメチルアミン、トリエチルアミン、プロピレンジアミン等のアルキルアミン；エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸等のアルキルジアミン；２−アミノエタノール、２−ジメチルアミノエタノール、２−ジエチルアミノエタノール、２−シクロヘキシルアミノエタノール、１−アミノ−２−プロパノール等のアルコールアミン；が挙げられ、その中でも低い電気伝導度が得られる点で２−アミノエタノール、２−ジメチルアミノエタノールがより好ましい。
【００２１】
また、水溶性高分子の重量平均分子量（ＧＰＣ測定し、標準ポリスチレン換算した値）は、１，０００〜１００，０００が好ましい。
水溶性高分子のモノマー単位のモル数／水溶性高分子と塩を作るアミンのモル数の比に特に制限はないが、研磨剤のｐＨを３以上９以下にする必要から、１０／７以上１０／１４以下であることが好ましい。
【００２２】
本発明のＣＭＰ研磨剤は水溶性高分子の量が酸化セリウム粒子に対して１〜３重量倍となるように研磨剤に混合することが好ましい。１重量倍未満では水溶性高分子の効果が薄れ平坦化特性が悪くなる傾向があり、３重量倍を超えると、研磨速度が低くなる傾向がある。
本発明のＣＭＰ研磨剤における水溶性高分子の濃度は、取り扱い性、混合作業性等の点から１〜５重量であることが好ましい。
【００２３】
本発明のＣＭＰ研磨剤に含まれる水溶性高分子は、特開平８―３０２３３８号公報に示されたような増粘作用を持つ必要はなく、また、特開平８―２２９７０号公報に示されたように摩擦係数調整作用を持つ必要もない。本発明では、用いる水溶性高分子は、酸化セリウム粒子、酸化珪素膜および窒化珪素膜それぞれへの吸着性すなわち吸着量と吸着強さが制御され、そのため、電気伝導度を前記のごとく規定する必要がある。
【００２４】
本発明においては、必要に応じて研磨剤に分散剤を加えて組成物を分散させたものを使用することができる。
分散剤としては、上述した水溶性高分子の他、水溶性陰イオン性分散剤、水溶性非イオン性分散剤、水溶性陽イオン性分散剤、水溶性両性分散剤から選ばれた少なくとも１種類を含む２種類以上の分散剤を使用することができる。
【００２５】
水溶性陰イオン性分散剤としては、例えば、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等が挙げられるが、後述するアニオン系水溶性高分子を用いてもよい。
【００２６】
水溶性非イオン性分散剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。
【００２７】
水溶性陽イオン性分散剤としては、例えば、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等が挙げられ、水溶性両性分散剤としては、例えば、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイド、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。これらの分散剤添加量は、分散性及び沈降防止、さらに研磨傷と分散剤添加量との関係から酸化セリウム粒子１００重量部に対して、０．０１重量部以上２．０重量部以下の範囲が好ましい。
【００２８】
これらの酸化セリウム粒子を水中に分散させる方法としては、通常の攪拌機による分散処理の他にホモジナイザー、超音波分散機、湿式ボールミルなどを用いることができる。
【００２９】
本発明の研磨剤が使用される無機絶縁膜の作製方法として、定圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。
【００３０】
定圧ＣＶＤ法による酸化珪素絶縁膜形成は、Ｓｉ源としてモノシラン：ＳｉＨ４、酸素源として酸素：Ｏ２を用いる。このＳｉＨ４−Ｏ２系酸化反応を４００℃程度以下の低温で行わせることにより得られる。高温リフローによる表面平坦化を図るためにリン：Ｐをドープするときには、ＳｉＨ４−Ｏ２−ＰＨ３系反応ガスを用いることが好ましい。
【００３１】
プラズマＣＶＤ法は、通常の熱平衡下では高温を必要とする化学反応が低温でできる利点を有する。プラズマ発生法には、容量結合型と誘導結合型の２つが挙げられる。反応ガスとしては、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、酸素源としてＮ２Ｏを用いたＳｉＨ４−Ｎ２Ｏ系ガスとテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をＳｉ源に用いたＴＥＯＳ−Ｏ２系ガス（ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法）が挙げられる。基板温度は２５０℃〜４００℃、反応圧力は６７〜４００Ｐａの範囲が好ましい。酸化珪素絶縁膜にはリン、ホウ素等の元素がド−プされていても良い。
【００３２】
同様に、低圧ＣＶＤ法による窒化珪素膜形成は、Ｓｉ源としてジクロルシラン：ＳｉＨ２Ｃｌ２、窒素源としてアンモニア：ＮＨ３を用いる。このＳｉＨ２Ｃｌ２−ＮＨ３系酸化反応を９００℃の高温で行わせることにより得られる。プラズマＣＶＤ法は、Ｓｉ源としてＳｉＨ４、窒素源としてＮＨ３を用いたＳｉＨ４−ＮＨ３系ガスが挙げられる。基板温度は３００〜４００℃が好ましい。
【００３３】
基板として、図１（ａ）（ｂ）に示す様に、半導体基板すなわち回路素子と配線パターンが形成された段階の半導体基板、回路素子が形成された段階の半導体基板等の半導体基板上に酸化珪素膜或いは酸化珪素膜及び窒化珪素膜が形成された基板が使用できる。このような半導体基板上に形成された酸化珪素膜層を上記研磨剤で研磨することによって、酸化珪素膜層表面の凹凸を解消し、半導体基板全面に渡って平滑な面とする。
【００３４】
シャロー・トレンチ分離の場合には、酸化珪素膜層の凹凸を解消しながら下層の窒化珪素層まで研磨することによって、素子分離部に埋め込んだ酸化珪素膜のみを残す。この際、ストッパーとなる窒化珪素との研磨速度比が大きければ、研磨のプロセスマージンが大きくなる。また、シャロー・トレンチ分離に使用するためには、研磨時に傷発生が少ないことも必要である。
【００３５】
ここで、研磨する装置としては、半導体基板を保持するホルダーと研磨布（パッド）を貼り付けた（回転数が変更可能なモータ等を取り付けてある）定盤を有する一般的な研磨装置が使用できる。図２は本発明の実施例において使用するＣＭＰ装置を示す概略図である。研磨定盤１８の上に貼り付けられた研磨パッド１７の上に、酸化セリウム粒子、水溶性高分子、及び水を含むＣＭＰ研磨剤を供給し、半導体チップである基板１３に形成された酸化珪素絶縁膜１４を被研磨面としてウエハホルダ１１に貼り付け、酸化珪素絶縁膜１４を研磨パッドと接触させ、被研磨面と研磨パッドを相対運動、具体的にはウエハホルダ１１と研磨定盤１８を回転させてＣＭＰすなわち基板の研磨を行う構造となっている。
【００３６】
研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などが使用でき、特に制限がない。また、研磨パッドには研磨剤が溜まる様な溝加工を施すことが好ましい。研磨条件には制限はないが、定盤の回転速度は半導体が飛び出さない様に１００ｍｉｎ−１以下の低回転が好ましい。被研磨膜を有する半導体基板の研磨パッドへの押しつけ圧力が１０〜１００ｋＰａであることが好ましく、研磨速度のウエハ面内均一性及びパターンの平坦性を満足するためには、２０〜５０ｋＰａであることがより好ましい。研磨している間、研磨パッドには研磨剤をポンプ等で連続的に供給する。この供給量には制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨剤で覆われていることが好ましい。
【００３７】
また、図３は本発明の実施例においてのＣＭＰプロセスを示す図である。研磨パッドの表面状態を常に同一にしてＣＭＰを行うため、ＣＭＰの前に研磨パッドのコンディショニング工程を入れる。具体的には、ダイヤモンド粒子のついたドレッサを用いて少なくとも水を含む液で研磨を行う。続いて本発明の研磨工程を実施し、さらに、
１）研磨後の基板に付着した粒子等の異物を除去するためのブラシ洗浄、
２）研磨剤等を水に置換するためのメガソニック洗浄、
３）基板表面から水を除去するためのスピン乾燥、
からなるウエハ洗浄工程を加える。
【００３８】
研磨終了後の半導体基板は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤ等を用いて半導体基板上に付着した水滴を払い落としてから乾燥させることが好ましい。このようにして、Ｓｉ基板上にシャロー・トレンチ分離を形成したあと、酸化珪素絶縁膜層及びその上にアルミニウム配線を形成し、その上に形成した酸化珪素絶縁膜を平坦化する。平坦化された酸化珪素絶縁膜層の上に、第２層目のアルミニウム配線を形成し、その配線間および配線上に再度上記方法により酸化珪素膜を形成後、上記研磨剤を用いて研磨することによって、酸化珪素絶縁膜表面の凹凸を解消し、半導体基板全面に渡って平滑な面とする。この工程を所定数繰り返すことにより、所望の層数の半導体を製造する。
【００３９】
本発明の研磨剤は、半導体基板に形成された酸化珪素膜や窒化珪素膜だけでなく、所定の配線を有する配線板に形成された酸化珪素膜、ガラス、窒化珪素等の無機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プリズムなどの光学ガラス、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−の端面、シンチレ−タ等の光学用単結晶、固体レ−ザ単結晶、青色レ−ザ用ＬＥＤサファイア基板、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡＳ等の半導体単結晶、磁気ディスク用ガラス基板、磁気ヘッド等を研磨するために使用される。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４１】
実施例１
（電気伝導度の測定方法）
電気伝導度については、富士工業社製の超音波濃度計ＦＵＤ−１  ＭＯＤＥＬ−５１に付属の電磁導伝率計変換器ＭＤ−３５Ｄ（Ｓ）、電磁導伝率計検出器ＭＣ−１１１Ｔ、電磁導伝率計電源ユニット（ＰＡ−２４）を用いて測定した。
【００４２】
（添加液Ａの作製）
２−ジメチルアミノエタノールを重量平均分子量１０、０００のポリアクリル酸に加え、上記アミン中のアミノ基のモル数／ポリアクリル酸中のカルボキシル基のモル数＝９５／１００となるようにした。これを脱イオン水で希釈し、濃度が２．５重量％のポリアクリル酸アミン塩水溶液（添加液Ａ）とした。
【００４３】
（添加液Ｂの作製）
炭酸セリウム水和物２ｋｇを白金製容器に入れ、８５０℃で２時間空気中で焼成することにより酸化セリウム粉末を得た。上記作製の酸化セリウム粒子１ｋｇとポリアクリル酸アンモニウム塩水溶液（重量平均分子量１５０００、４０重量％）２３ｇと脱イオン水８９７７ｇを混合し、撹拌しながら超音波分散を１０分間施した。得られたスラリーを１μｍフィルターを介してろ過し、さらに脱イオン水を加えて２倍に希釈した（酸化セリウム粒子濃度５重量％）。
【００４４】
（研磨剤の作製）
上記の添加液Ａ／添加液Ｂ／脱イオン水の重量比３／１／１で混合し、酸化セリウム粒子濃度１重量％、ポリマ濃度１．５重量％のＣＭＰ研磨剤を作成した。研磨剤のｐＨは６．２、電気伝導度は２．０ｍＳ／ｃｍであった。研磨剤原液を用いる光子相関法により２次粒子径を測定したところ、その中央値は２７０ｎｍであった。
【００４５】
（絶縁膜層及びシャロートレンチ分離層の研磨）
８インチＳｉ基板上にＬｉｎｅ／Ｓｐａｃｅ幅が０．０５〜５ｍｍで高さが１０００ｎｍのＡｌ配線Ｌｉｎｅ部を形成した後、その上にＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で酸化珪素膜を２０００ｎｍ形成した絶縁膜層パターンウエハを作製する。上記のＣＭＰ研磨剤で、３分間研磨（定盤回転数：５０ｍｉｎ−１、研磨荷重：３０ｋＰａ、研磨剤供給量：２００ｍｌ／分）した。その結果、研磨後の凸部と凹部の段差が４０ｎｍとなり高平坦性を示した。
【００４６】
次に、８インチの酸化珪素膜ブランケットウエハ及び窒化珪素ブランケットウエハを上記のＣＭＰ研磨剤で各々研磨（定盤回転数：５０ｍｉｎ−１、研磨荷重：３０ｋＰａ、研磨剤供給量：２００ｍｌ／分）した結果、酸化珪素膜の研磨速度は３７０ｎｍ／分、窒化珪素膜の研磨速度は５ｎｍ／分となり、研磨速度比は７４であった。
【００４７】
また、図１（ａ）に示す様に、８インチＳｉ基板に一辺３５０ｎｍ〜０．１ｍｍ四方の凸部、深さが４００ｎｍの凹部を形成し、凸部密度がそれぞれ２〜４０％となるようなシャロートレンチ分離層パターンウエハを作製した。続いて図１（ｂ）に示す様に、凸部上に酸化窒素膜を１００ｎｍ形成し、その上にＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で酸化珪素膜を６００ｎｍ成膜した。上記のＣＭＰ研磨剤で、このパターンウエハを２分間研磨（定盤回転数：５０ｍｉｎ−１、研磨荷重：３０ｋＰａ、研磨剤供給量：２００ｍｌ／分）した。その結果、図１（ｃ）の様に、凸部の研磨は窒化珪素膜でストップし、研磨後の段差は４０ｎｍとなり、高平坦性を示した。
また、いずれの研磨においても研磨による研磨傷は観察されなかった。
【００４８】
比較例１
（添加液Ａ′の作製）
重量平均分子量６０００で、アンモニウムイオンのモル数／ポリアクリル酸中のカルボキシル基のモル数＝１のポリアクリル酸アンモニウム塩を脱イオン水で希釈し、３重量％の水溶液（添加液Ａ′）を調整した。
（添加液Ｂの作製）
実施例１と同一の方法で添加液Ｂを作製した。
【００４９】
（研磨剤の作製）
上記の添加液Ａ′／添加液Ｂ／脱イオン水の重量比３／１／１で混合し、酸化セリウム粒子濃度１重量％、ポリマ濃度１．８重量％のＣＭＰ研磨剤を作成した。研磨剤のｐＨは６．６、電気伝導度は８．３ｍＳ／ｃｍであった。２次粒子径の中央値は２５０ｎｍであった。
【００５０】
（絶縁膜層及びシャロートレンチ分離層の研磨）
上記の通り作製したＣＭＰ研磨剤を用いて、実施例１と同一の絶縁膜層パターンウエハを、同一の研磨条件で３分間研磨した。その結果、研磨後の凸部と凹部の段差が６５ｎｍとなった。
また、実施例１と同一の８インチ酸化珪素膜ブランケットウエハ及び窒化珪素膜ブランケットウエハについても上記のＣＭＰ研磨剤を用いて実施例１と同一の研磨条件で各々研磨した結果、酸化珪素膜の研磨速度は１７６ｎｍ／分、窒化珪素膜の研磨速度は５ｎｍ／分となり、研磨速度比は３５であった。
【００５１】
さらに、上記のＣＭＰ研磨剤を用いて、実施例１と同様にシャロートレンチ分離層パターンウエハの凸部上に酸化窒素膜を１００ｎｍ形成しその上にＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で酸化珪素膜を６００ｎｍ成膜したものを実施例１と同一の研磨条件で２分間研磨した。その結果、研磨後の段差は６０ｎｍとなった。
また、研磨による研磨傷については、酸化珪素膜ブランケットウエハにおいてのみわずかに傷が観察された。
【００５２】
実施例１に対して比較例１は、酸化珪素膜の研磨速度が低く、それに伴い研磨速度比（酸化珪素膜／窒化珪素膜）も低くなり、平坦性が特性が劣る。また、研磨傷に関しても、実施例１は比較例１に優っている。図４に示す様に、比較例で用いたアンモニウム塩を含む研磨剤においては電気伝導度が高く、電気伝導度を下げる目的で水溶性高分子濃度を低減すると、平坦化特性も低下してしまう。これに対し、実施例で用いたエタノールアミン塩を含む研磨剤においては、水溶性高分子濃度が増加しても３重量％以下であれば電気伝導度は５ｍＳ／ｃｍ以下であり、高研磨速度、高平坦化性、低研磨傷の両立が可能である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の発明は、電気特性不良に至る研磨傷をほとんど発生させずに且つ高速研磨して高平坦化された基板を得ることが可能なＣＭＰ研磨剤を提供するものである。
請求項４記載の発明は、電気特性不良に至る研磨傷をほとんど発生させずに且つ高速研磨して高平坦化された基板を得ることが可能な、歩留まり作業性に優れる基板の研磨方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板表面の凹凸平坦化を示す説明図である。
【図２】本発明を実施したＣＭＰ装置を示す図である。
【図３】本発明のＣＭＰプロセスを示す説明図である。
【図４】本発明の実施例及び比較例で用いた研磨剤ベースの組成における、酸化セリウム粒子濃度と電気伝導度の相関を示す説明図である。
【符号の説明】
１  Ｓｉ基板
２  窒化珪素膜
３  酸化珪素膜
１１  ウエハホルダ
１２  リテーナ
１３  半導体チップである基板
１４  酸化珪素絶縁膜
１５  研磨剤供給機構
１６  酸化セリウム粒子、水溶性高分子及び水を含む研磨剤
１７  研磨パッド
１８  研磨定盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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