(57)【要約】【課題】半導体デバイスの層間絶縁膜や素子分離工程における、凹凸パターンのサイズが異なる絶縁膜層を持つ半導体基板を高度に平坦化できる半導体基板研磨組成物、半導体基板の研磨方法を提供する。【解決手段】酸化セリウム粒子と、カチオン性ポリビニルアルコールとを含む研磨組成物を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化セリウム粒子と、カチオン性ポリビニルアルコールとを含む研磨組成物。
【請求項２】
前記カチオン性ポリビニルアルコールが、ビニルアルコールとＮ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミドとの共重合体を含む請求項１に記載の研磨組成物。
【請求項３】
前記酸化セリウム粒子の含有量が、０．０１〜２０質量％である請求項１又は２に記載の研磨組成物。
【請求項４】
前記カチオン性ポリビニルアルコールの含有量が、酸化セリウム粒子１００質量部に対して０．１〜５０質量部である請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨組成物。
【請求項５】
前記カチオン性ポリビニルアルコールの４質量％水溶液粘度が、５０ｍＰａ・ｓ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨組成物。
【請求項６】
当該研磨組成物のｐＨが３〜１２である請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨組成物。
【請求項７】
半導体デバイス基板上に形成した被研磨膜を研磨パッドに押し当て、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨組成物を被研磨膜と研磨パッドとの間に供給しながら半導体デバイス基板と研磨パッドとを擦り合わせて被研磨膜を研磨する半導体デバイス基板の研磨方法。
【請求項８】
前記被研磨膜が酸化珪素を含む膜である請求項７に記載の半導体デバイス基板の研磨方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の方法で研磨する工程を含む半導体デバイス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造技術である基板表面の平坦化研磨、特に素子分離や層間絶縁膜の平坦化研磨において使用される研磨組成物及びこれら研磨組成物を使用した基板の研磨方法、並びにこの研磨方法を適用した半導体デバイス基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化・高速化が進むに伴い、グローバルプラナリゼーション技術の重要性がますます高まってきている。多層配線構造を必要とするロジックＬＳＩの製造工程に於いて、層間絶縁膜（ＩＬＤ膜：Ｉｎｔｅｒ−Ｌｅｖｅｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）の平坦化はリソグラフィーの精度を高めてデザインルールの微細化を達成する必要不可欠なキーテクノロジーとなっている。又、ＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）に代わる素子分離技術として開発されたシャロートレンチ分離法（ＳＴＩ：Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）では、研磨後の膜厚の均一性が素子特性を決めるため、極めて精度の高い平坦化研磨技術が要求されている。特に近年ＳＴＩ工程ではパターンの微細化が進んだ影響で素子分離溝の深さが浅くなり、それに伴い堆積絶縁膜の厚さが薄くなっていることから、少ない研磨量で異なるパターンサイズ及び密度幅を持った被研磨基板を平坦化しなければならない。
【０００３】
図１に、基板９９上の絶縁膜１０１上にアルミ配線１０２を形成した後で、絶縁膜である酸化珪素膜１０３（以下、被研磨膜ともいう）を成膜した半導体基板１００の断面模式図を示す。絶縁膜１０１表面にはアルミ配線１０２の凹凸に対応する凹凸段差１０４が形成される。この絶縁膜である酸化珪素膜１０３上に微細な配線層を積層するためには、酸化珪素膜１０３表面を高度に平坦化してリソグラフィー精度を高める事が要求される。また、図２に素子分離（ＳＴＩ）工程における絶縁膜となる酸化珪素膜２０３を成膜後の半導体基板２００の断面模式図を示す。窒化珪素膜２０２を通してエッチングされたシリコン基板１９９の溝Ｔに対応する凹凸段差２０４が、絶縁膜である酸化珪素膜２０３表面に形成される。窒化珪素膜２０２表面まで研磨して酸化珪素膜２０３を除去することによって、エッチングされた溝の中に絶縁膜となる酸化珪素膜２０３を残し、素子領域を分離する。研磨後の絶縁膜厚及び窒化珪素膜厚の均一性が素子性能に影響することから、段差および各凸部，凹部の膜厚差が無い平坦な研磨面を得られる研磨方法が求められている。
【０００４】
この様な半導体基板の平坦化には化学的な研磨と機械的な研磨を組み合わせた、化学的機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）が応用されている。一般的な半導体基板のＣＭＰでは、半導体基板を、回転テーブル上に張り付けた研磨パッドに一定荷重で押しつけ、研磨パッドと半導体基板の間に研磨スラリーを供給しながらテーブル及び半導体基板を回転させて、凹凸のある半導体基板表面を研磨する。スラリー状の研磨組成物は、被研磨物に対して化学的に活性な溶液に機械的な研磨作用を有する研磨粒子を懸濁させたものが一般的に使用されるが、研磨粒子を埋め込んだパッド等が使用される場合もある。
【０００５】
ＣＭＰ技術は一般に高平坦な研磨面を得るために有効な手法とされているが、被研磨基板上に形成されたパターンの大きさに依存して研磨速度が異なるために基板全面での高いレベルの平坦化を実現することが難しいという技術課題がある。この課題に対しての対応策の例が特許文献１〜３に示してある。特許文献１では、ポリカルボン酸であるポリアクリル酸が半導体基板表面の凹凸段差を平坦化することが開示されている。
【０００６】
一方、特許文献２では、酸化セリウム粒子と水溶性ポリアミンを含有する研磨剤を用いることにより、被研磨面を研磨する場合の研磨速度のパターン依存性が少なく、凹部の研磨を抑制しながら凸部を優先的に研磨でき、極めて少ない研磨量で被研磨面を高平坦化することが可能であることが開示されている。
【０００７】
一方、特許文献３では、酸化セリウム粒子とポリビニルアルコール等からなる添加剤とを含有する研磨材を用いることにより、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度との比を１０以上にすることが可能であることが開示されている。
【特許文献１】国際公開００／３９８４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８５２２号公報
【特許文献３】特開２０００−１０９８０２号公報
【０００８】
しかし、特許文献１では、パターンサイズが凹部と凸部それぞれ１００μｍにて凹部のＤｉｓｈｉｎｇ（過剰研磨）評価を行っているのみであり、パターンサイズの異なるものでの具体的な評価はなされていない。また特許文献２では、パターンサイズが凸部１０μｍから５０μｍ、凹部が５０μｍから９０μｍでの膜厚ばらつきと段差を求めているが、ここでも２０倍以上サイズが異なる凹凸パターンが混在するウェハ表面の段差及び、凸部の膜厚ばらつきを高度に平坦化できるという研磨方法は開示されていない。また特許文献３においても、２０倍以上サイズが異なる凹凸パターンが混在するウェハ表面の段差及び、凸部の膜厚ばらつきを高度に平坦化できるという研磨方法は開示されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の目的は、半導体デバイスの層間絶縁膜や素子分離工程において、２０倍以上凹凸パターンのサイズが異なる絶縁膜層を持つ半導体基板を高度に平坦化できる半導体基板研磨組成物及び半導体デバイス基板の研磨方法、並びに半導体デバイス基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、酸化セリウム粒子と、カチオン性ポリビニルアルコールとを含む研磨組成物によって、２０倍以上サイズが異なる凹凸パターンが混在する絶縁膜層を持つ半導体デバイス基板を高度に平坦化できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下に示すようなものである。
（１）酸化セリウム粒子と、カチオン性ポリビニルアルコールとを含む研磨組成物。
（２）前記カチオン性ポリビニルアルコールが、ビニルアルコールとＮ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミドとの共重合体を含む（１）に記載の研磨組成物。
（３）前記酸化セリウム粒子の含有量が、０．０１〜２０質量％である（１）又は（２）に記載の研磨組成物。
（４）前記カチオン性ポリビニルアルコールの含有量が、酸化セリウム粒子１００質量部に対して０．１〜５０質量部である（１）〜（３）のいずれか一項に記載の研磨組成物。
（５）前記カチオン性ポリビニルアルコールの４質量％水溶液粘度が、５０ｍＰａ・ｓ以下である（１）〜（４）のいずれか一項に記載の研磨組成物。
（６）当該研磨組成物のｐＨが３〜１２である（１）〜（５）のいずれか一項に記載の研磨組成物。
【００１１】
（７）半導体デバイス基板上に形成した被研磨膜を研磨パッドに押し当て、（１）〜（６）のいずれか一項に記載の研磨組成物を被研磨膜と研磨パッドとの間に供給しながら半導体デバイス基板と研磨パッドとを擦り合わせて被研磨膜を研磨する半導体デバイス基板の研磨方法。
（８）前記被研磨膜が酸化珪素を含む膜である（７）に記載の半導体デバイス基板の研磨方法。
【００１２】
（９）（７）又は（８）に記載の方法で研磨する工程を含む半導体デバイス基板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の研磨組成物は半導体デバイス基板表面、特に酸化珪素膜を高平坦に研磨することができ、層間絶縁膜や素子分離工程の絶縁膜の平坦化に好適に使用することができる。更に、本発明の半導体デバイス基板は被研磨面の平坦性が高いため、素子性能が高く、微細なデザインルールが適用できる半導体デバイス基板である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の半導体デバイス基板用研磨組成物（以下、単に「研磨組成物」と称することがある）は、前記のように、酸化セリウム粒子及びカチオン性ポリビニルアルコールを含有する半導体基板用研磨組成物であって、該研磨組成物中の酸化セリウムの含有量が０．０１〜２０質量％であり、カチオン性ポリビニルアルコールの含有量が酸化セリウム粒子１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１００質量部である研磨液組成物である。カチオン性ポリビニルアルコールの含有量について、０．１〜５０質量部であることがより好ましい。本発明が、かかる構成を有することにより、２０倍以上異なる凹凸パターンのサイズを持つ被研磨基板でも高度な平坦化を速やかに達成できるという効果を得ることができる。
【００１５】
本発明の研磨組成物が、前記のような高い平坦化性能を示す理由は正確には分かっていないが、酸化セリウム粒子及びカチオン性ポリビニルアルコールが共存することにより、以下のようなメカニズムが起こっているためと推定される。
即ち、カチオン性ポリビニルアルコールが酸化セリウム粒子及び被研磨面に吸着し皮膜を形成する。表面に形成された被膜は、酸化セリウム粒子の被研磨膜表面への作用を阻害し、研磨速度を低下させる。一方、高い研磨力が加わると、カチオン性ポリビニルアルコールの吸着被膜が破断して、酸化セリウム粒子が被研磨膜表面に作用できるため研磨速度が発現する。従って、凹凸を有する被研磨膜を研磨する場合、凸部には局部的に高い研磨力が働くため、吸着膜が破断し研磨が進行し、反対に凹部は局部的に研磨力が低く、吸着被膜に保護され研磨が進行しない。従って凸部のみが選択的に研磨され効率的に凹凸段差の低減が進行する。
【００１６】
＜カチオン性ポリビニルアルコール＞
本発明のカチオン性ポリビニルアルコールは、ビニルアルコールとビニルアミンとの共重合体、ビニルアルコールとジアリルジメチルアンモニウムクロライドとの共重合体、ビニルアルコールと酢酸ビニルとＮ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミドとの共重合体などを用いることができ、特にビニルアルコールとＮ−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］メタクリルアミドとの共重合体（例えば、（株）クラレ製、クラレポリマーＣＭ−１３８）が望ましい。また、カチオン性ポリビニルアルコールの粘度は２０℃、４％水溶液下で５０ｍＰａ・ｓ以下であることが望ましい。５０ｍＰａ・ｓより高い粘度を持つカチオン性ポリビニルアルコールを用いた場合は、研磨組成物の粘度が高くなり、安定性が損なわれる恐れがある。
【００１７】
本発明の研磨組成物に用いるカチオン性ポリビニルアルコールの含有量は、酸化セリウム粒子１００質量部に対して０．０１〜１００質量部の範囲とすることができ、０．１〜５０質量部であることが望ましく、更に望ましくは３〜３０質量部である。カチオン性ポリビニルアルコールの含有量が、酸化セリウム粒子１００質量部に対して１００質量部を超えると粘度が高くなる傾向があるため好ましくない。一方、酸化セリウム粒子１００質量部にたいして０．０１質量部％未満にすると、凹凸段差の低減効果が少なくなるために好ましくない。
【００１８】
＜酸化セリウム粒子＞
本発明で用いる酸化セリウム粒子は、セリウム化合物の焼成により合成した酸化セリウム、又はセリウム化合物から湿式法により合成した酸化セリウムであってよい。特に酸化セリウム粒子は、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩等のセリウム塩を高温で焼成後、ボールミル等による湿式粉砕法やジェットミル等の乾式粉砕法によって機械的に粉砕して得られる。
【００１９】
又、水溶性のセリウム塩から湿式合成法によって得られる酸化セリウム粒子を用いることもできる。
【００２０】
酸化セリウム粒子は、研磨速度を高めるためには粒子径が大きいものが好ましいが、研磨傷の発生を防ぐためには粒子径が小さくかつ粒子径の揃ったものが好ましい。また、酸化セリウムの比表面積は窒素ガス吸着法により算出した値で１〜１００ｍ２／ｇであることが好ましく、５〜８０ｍ２／ｇであることがより好ましい。更に好ましくは８〜５０ｍ２／ｇである。加えて、研磨傷の発生をより確実に抑制するためには、動的光散乱法で測定した酸化セリウムの質量平均粒子径が１〜１０００ｎｍであることが好ましく、１０〜７００ｎｍであることがより好ましく、３０〜５００ｎｍであることがさらに好ましい。
【００２１】
本発明の研磨組成物に用いる酸化セリウム粒子の含有量は０．０１〜２０質量％であることが望ましく、更に望ましくは０．１〜１０質量％である。酸化セリウム粒子の分散性の低下、研磨組成物の粘度の上昇等を防ぎ、研磨組成物のハンドリング性を改良するためには、酸化セリウムの含有量が２０質量％以下であることが好ましい。又、酸化セリウムの含有量を０．０１質量％未満にすると、十分な研磨速度が発現しない可能性があるので好ましくない。酸化セリウムは半導体装置の特性を劣化させる不純物が少ない高純度のものが好ましく、酸化セリウムの純度が９９％以上のものが好ましく、９９．９％以上の高純度品がより好ましい。
【００２２】
＜研磨組成物のｐＨ＞
本発明の研磨組成物のｐＨは３〜１２であることが好ましい。また、ｐＨを調整するために酸やアルカリを加えることができる。ｐＨが３未満の場合は、酸化珪素膜の研磨速度が低くなりすぎて研磨時間が長くなってしまい好ましくない。また、ｐＨが１２以上の場合は、ハンドリング性が悪化する可能性がある。なお、ｐＨを調節する酸又はアルカリには特に制限はなく、例えば酸では塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸類、あるいは蟻酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、ベンゼンスルホン酸等の有機酸類、アルカリでは水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、アンモニア等を挙げることができる。
【００２３】
＜分散剤及び研磨調節剤＞
本発明の研磨組成物には、必要に応じて、酸化セリウムの分散性を高めるための分散剤、被研磨面の研磨速度や研磨選択比をコントロールするための研磨調節剤等を含有することができる。これらの研磨調節剤は酸化セリウムが極度に凝集しない濃度範囲で含有させることができる。
【００２４】
（分散剤）
分散剤としては、例えばアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子界面活性剤等が挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル類、脂肪族アミン硫酸塩類、脂肪アルコールリン酸エステル塩類、ニ塩基性脂肪酸エステルのスルホン塩類、脂肪族アミドスルホン酸塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類、ホルマリン縮合のナフタリンスルホン酸塩類等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩類、第四アンモニウム塩類、アルキルピリジニウム塩類等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。両性界面活性剤としては、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン等のベタイン類等が挙げられる。
【００２５】
（研磨調節剤）
研磨調節剤としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、グリコール酸、蓚酸、リンゴ酸、クエン酸、コハク酸、乳酸、酒石酸、アジピン酸、ポリアクリル酸、安息香酸、サリチル酸、ニコチン酸、ベンゼンスルホン酸、スルファミン酸、ヘキサメタ燐酸、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸等の有機酸類及びその塩類、アラニン、グリシン、グリシルグルシン、アルギニン、リシン、グルタミン、グルタミン酸、アスパラギン、アスパラギン酸、セリン、チロシン、トリプトファン、トレオニン、バリン、ヒスチジン、フェニルアラニン、リシン、ロイシン、４−アミノ酪酸、６−アミノヘキサン酸、１２−アミノラウリン酸、ジヒドロキシエチルグリシン、トリヒドロキシメチルメチルグリシン等のアミノ酸類及びそれらの塩類、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸、β−アラニン二酢酸、α−アラニン二酢酸、アスパラギン酸二酢酸、エチレンジアミン二コハク酸、ヒドロキシエチルイミノジ酢酸、１，３−プロパンジアミン四酢酸、シクロヘキサンジアミン四酢酸、ジヒドロキシエチルグリシン、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、トリヒドロキシメチルメチルグリシン、Ｌ−グルタミン酸二酢酸、アミノトリ，１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸）、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン酸）、イミノジ酢酸等のキレート剤及びそれらの塩類が挙げられる。
【００２６】
＜本発明の研磨組成物の使用＞
本発明の研磨組成物は、濃厚な組成物として予め作成しておき、使用時に所定濃度に希釈、特に水で希釈して本発明の研磨組成物として用いることができる。
【００２７】
＜研磨装置＞
研磨装置としては、一般的な半導体基板研磨用の研磨装置が使用できる。キャリアに保持した半導体基板を定盤に貼り付けた研磨パッドに加圧して押し当て、被研磨膜を有する半導体基板と研磨パッドとの間に研磨組成物を連続的に供給しながら、半導体基板と研磨パッドとを相対的に擦り動かして半導体基板の被研磨膜を研磨する。研磨パッドがベルト状になった研磨装置も使用できる。押し当て圧力、キャリア及び定盤の回転数、研磨組成物供給量としては、通常の条件を使用できる。研磨時間は、被研磨膜の厚み、被研磨表面のパターン密度、被研磨表面のパターン密度、研磨パッドの状態等によって調節する。
【００２８】
研磨パッドは一般的な発泡ウレタン製や不織布製などが使用でき、特に制限がない。本発明の研磨組成物は、半導体デバイス基板に形成された酸化珪素や窒化珪素を含む層を高平坦に研磨することができる。研磨後のウェハリンス工程やウェハ洗浄工程にも特に制限がなく、脱イオン水でのリンス工程、フッ酸やアンモニア水、半導体用洗浄液での洗浄工程を適用できる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の研磨組成物は、酸化セリウム粒子とカチオン性ポリビニルアルコールとを含んでいるため、半導体デバイスの層間絶縁膜や素子分離工程において、２０倍以上凹凸パターンのサイズが異なる絶縁膜層を持つ半導体基板を高度に平坦化することができる。
また、カチオン性ポリビニルアルコールの４質量％水溶液粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下であるため、研磨組成物の粘度が高くなり、安定性が損なわれる恐れがなく、層間絶縁膜や素子分離工程の絶縁膜の平坦化に好適に使用することができる。
また、研磨組成物のｐＨが３〜１２であるため、酸化珪素膜の研磨速度の低下及びハンドリング性の悪化を生じることなく、層間絶縁膜や素子分離工程の絶縁膜の平坦化に好適に使用することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の半導体デバイス基板の研磨方法は、表面に凹凸のある半導体基板、例えば素子分離工程における絶縁膜成膜後の半導体基板や、素子層や配線層上に層間絶縁膜を形成した後の半導体基板を平坦化することができる。
更にまた、本実施形態の半導体デバイス基板は、被研磨面の平坦性が高いため、素子性能が高く、微細なデザインルールが適用できる。
【実施例】
【００３１】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
【００３２】
実施例１
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、カチオン性ポリビニルアルコール（株式会社クラレ製：商品名クラレＣポリマーＣＭ‐３１８）を０．０４質量部、更に脱イオン水を９７．９６質量部加えて溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが６．５の混合物を作成した。
【００３３】
比較例１  
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、キトサン塩酸塩（キトサン：アルドリッチ社製Ｍｅｄｉｕｍ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ  塩酸：和光純薬製）を０．０１質量部、更に脱イオン水を９７．９９質量部加えて溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが５．５の混合物を作成した。
【００３４】
比較例２  
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、ポリアリルアミン（日東紡績社：分子量１００００）を０．０００６質量部、更に脱イオン水が９７．９９９４質量部となるよう溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが４．０の混合物を作成した。
【００３５】
比較例３
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、ポリビニルアルコール（重合度５００：和光純薬製）が０．４質量部、更に脱イオン水が９７．６質量部となるよう溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが７．０の混合物を作成した。
【００３６】
比較例４  
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、ポリオキシプロピレンジアミン（ＢＡＳＦ社）が１質量部、更に脱イオン水が９７質量部となるよう溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが１０．９の混合物を作成した。
【００３７】
比較例５
高純度酸化セリウムスラリー（二次粒子径０．２２μｍ、一次粒子径０．１μｍ、純度９９．９質量％以上の酸化セリウムの１０質量％スラリー）を２質量部、平均分子量５０００のポリアクリル酸アンモニウム（ポリアクリル酸：和光純薬製，アンモニア：関東化学製）を０．５質量部、更に脱イオン水を９７．５質量部加えて溶液を混合し、超音波分散を施して、酸化セリウムの濃度が０．２％、ｐＨが７．１の混合物を作成した。
【００３８】
実施例及び比較例の研磨組成物の評価
研磨組成物を評価する際の被研磨ウェハとして、ＣＭＰ特性評価試験用として市販されているＳｅｍａｔｅｃｈ８６４（シリコン基板上に膜厚１６０ｎｍの窒化ケイ素をＣＶＤ法で製膜後、エッチングで５００ｎｍの深さに凹凸状にパターンニングされた基板上に厚さ６００ｎｍのＨＤＰ−ＴＥＯＳ酸化珪素膜を形成したもの）を用いた。このパターンウェハの表面形状を触針式段差計で測定したところ、溝の形状を反映した段差５００ｎｍの凹凸パターンがウェハ表面の酸化珪素膜に形成されていた。以後、このウェハを用いて研磨組成物の評価を行った。
【００３９】
Ｓｔｒａｓｂａｕｇｈ社製６ＥＧ研磨機のウェハキャリアにパターンウェハを装着し、パターンウェハの酸化珪素表面を、研磨パッド（ロデール社製、ＩＣ−１０００／Ｓｕｂａ４００）を貼り付けた研磨定盤に０．２８１ｇ重／ｃｍ２の圧力で押し付けた。又、研磨定盤にそれぞれ実施例１及び比較例１から５の研磨組成物を各２００ｍｌ／ｍｉｎの速度で供給しながら、キャリアと研磨定盤を共に１００ｒｐｍで回転させて研磨を行った。研磨時間は、パターンウェハと研磨パッドの間の摩擦係数変化を定盤の駆動モーター電流を測定することでおよび研磨終点を検出することで測定し、研磨液ごとに決定した。その後、研磨を行ったパターンウェハの凹凸部の膜厚を光学式膜厚計で測定した。
【００４０】
研磨組成物の性能を判断するにあたり、平坦化性能の指標として段差緩和性及びパターン依存性を、更に分散安定性というパラメータを定めた。その中で、段差緩和性及びパターン依存性については、パターンウェハＳｅｍａｔｅｃｈ８６４の、Ｐ５０、Ｐ２００、Ｐ１０００パターン部（Ｐ５０：凸部幅２５μｍ／凹部幅２５μｍのＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターン、Ｐ２００：凸部幅１００μｍ／凹部幅１００μｍのＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターン、Ｐ１０００：凸部幅５００μｍ／凹部幅５００μｍのＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅパターン）の、各研磨組成物にて研磨後の残存膜厚を測定し、表１に示す基準に基づいて判断を行った。分散安定性は、各研磨組成物を調整後、蓋付ポリプロピレンボトル（１００ｍｌ，高さ７５ｍｍ）にいれ、３日間静置した際の挙動を目視にて確認した。各３つの評価結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】
2009094233.tif 000002
【００４２】
【表２】
2009094233.tif 000003
【００４３】
［平坦化性能評価結果］
実施例１では、凹凸部の膜厚差がいずれも５０ｎｍ未満であり、パターン依存性でも、Ｐ１０００とＰ５０の凸部の膜厚差は５０ｎｍ未満であり、高い平坦性を持っていた。また、分散安定性でも、３日静置しても上澄み部は１０ｍｍ以下であった。比較例１、２は特に分散安定性に問題があった。比較例３は段差緩和性、パターン依存性ともに低かった。比較例４はパターン依存性が１００ｎｍ以上となっており、比較例５では分散安定性が悪く、研磨組成物の調整直後を除き、実質的に使用が困難であった。
【００４４】
本発明は、ＳＴＩ及びＩＬＤを採用する半導体デバイスに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】配線形成後に酸化珪素を成膜した半導体基板の断面模式図である。
【図２】素子分離工程における絶縁膜成形後の半導体基板の断面模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
９９・・・基板、１００，２００・・・半導体基板、１０１・・・絶縁膜、１０２・・・アルミ配線、１０３，２０３・・・酸化珪素膜、１０４，２０４・・・凹凸段差、１９９・・・シリコン基板、２０２・・・窒化珪素膜、Ｔ・・・溝
【図１】
2009094233.tif 000004
【図２】
2009094233.tif 000005