JP2003055648A - 研磨剤及び基板の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャロー・トレンチ分離用として実用性が高
く、傷なく研磨することができる研磨剤及び基板の研磨
面を、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、
傷なく研磨することが可能な基板の研磨方法を提供す
る。 【解決手段】 砥粒、界面活性剤及び水を含み、酸化珪
素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上で
ある研磨剤、酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む酸
化セリウムスラリーと、界面活性剤及び水を含む添加剤
液とを混合してなり、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜
研磨速度の比が１００以上である研磨剤並びに研磨する
膜を形成した基板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧
し、前記研磨剤を研磨膜と研磨布との間に供給しなが
ら、基板と研磨定盤を動かして研磨する膜を研磨する基
板の研磨方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程において、基板表面の平坦化工程、特に、シャロー
・トレンチ分離（Shallow Trench Isoration）の形成工
程等に好適に使用される研磨剤及びこれら研磨剤を使用
した基板の研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の超々大規模集積回路では、実装密
度を高める傾向にあり、種々の微細加工技術が研究、開
発されている。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
化の要求を満足するために開発されている技術の一つに
ＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）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し、露光技術の負担を軽減し、
歩留まりを安定させることができるため、例えば、層間
絶縁膜の平坦化、シャロー・トレンチ分離等を行う際に
必須となる技術である。

【０００３】従来、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
絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化するためのＣＭＰ研磨剤
として、コロイダルシリカ系の研磨剤が一般的に検討さ
れていた。コロイダルシリカ系の研磨剤は、シリカ粒子
を四塩化珪酸を熱分解する等の方法で粒成長させ、pH調
整を行って製造している。

【０００４】デザインルール０．５μｍ以上の世代で
は、集積回路内の素子分離にＬＯＣＯＳ（シリコン局所
酸化）が用いられていた。その後、さらに加工寸法が微
細化すると、素子分離幅の狭い技術が要求され、シャロ
ー・トレンチ分離が用いられつつある。シャロー・トレ
ンチ分離では、基板上に成膜した余分の酸化珪素膜を除
くためにＣＭＰが使用され、研磨を停止させるために、
酸化珪素膜の下に研磨速度の遅いストッパ膜が形成され
る。ストッパ膜には窒化珪素などが使用され、酸化珪素
膜とストッパ膜との研磨速度比が大きいことが望まし
い。従来のコロイダルシリカ系の研磨剤は、上記の酸化
珪素膜とストッパ膜の研磨速度比が３程度と小さく、シ
ャロー・トレンチ分離用としては実用に耐える特性を有
していなかった。

【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、酸化セリウム研磨剤が用いられてい
る。酸化セリウム粒子はシリカ粒子やアルミナ粒子に比
べ硬度が低く、したがって、研磨表面に傷が入りにくい
ことから、仕上げ鏡面研磨に有用である。しかしなが
ら、ガラス表面研磨用酸化セリウム研磨剤にはナトリウ
ム塩を含む分散剤を使用しているため、そのまま研磨剤
として適用することはできない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】請求項１及び２記載の
発明は、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高
く、傷なく研磨することができる研磨剤を提供するもの
である。請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の
発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁
膜研磨速度の比をより大きくでき、分散安定性を向上で
きる研磨剤を提供するものである。請求項４記載の発明
は、請求項１、２又は３記載の発明に加えて、酸化珪素
絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比を十分大
きくできる研磨剤を提供するものである。

【０００７】請求項５記載の発明は、基板の被研磨面
を、シャロー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷
なく研磨することが可能な基板の研磨方法を提供するも
のである。請求項６記載の発明は、酸化珪素膜または窒
化珪素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能な基
板の研磨方法を提供するものである。請求項７記載の発
明は、パターン状に形成された酸化珪素膜または窒化珪
素膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能な基板の
研磨方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、砥粒、界面活
性剤及び水を含み、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研
磨速度の比が１００以上である研磨剤に関する。また、
本発明は、酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む酸化
セリウムスラリーと、界面活性剤及び水を含む添加剤液
とを混合してなり、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研
磨速度の比が１００以上である研磨剤に関する。また、
本発明は、界面活性剤がアミノ酸系の界面活性剤である
前記の研磨剤に関する。また、本発明は、pH（２５℃）
が５以上１０以下である前記の研磨剤に関する。

【０００９】また、本発明は、研磨する膜を形成した基
板を研磨定盤の研磨布に押しあて加圧し、前記の研磨剤
を研磨膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定
盤を動かして研磨する膜を研磨する基板の研磨方法に関
する。また、本発明は、基板が少なくとも酸化珪素膜ま
たは窒化珪素膜が形成された基板である前記の基板の研
磨方法に関する。また、本発明は、基板が酸化珪素膜ま
たは窒化珪素膜がパターン状に形成された基板である前
記の基板の研磨方法に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の研磨剤は、砥粒、界面活
性剤及び水を含み、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研
磨速度の比が１００以上である。この比が１００未満で
はシャロー・トレンチ分離用としては実用に耐えること
ができない。この比は、１５０以上であることが好まし
く、２００以上であることがより好ましく、５００以上
であることが特に好ましく、１０００以上であることが
極めて好ましく、１５００以上であることが最も好まし
い。かかる酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の
比が１００以上である研磨剤は、例えば、酸化セリウム
粒子、分散剤及び水を含む酸化セリウムスラリーと、界
面活性剤及び水を含む添加剤液とを混合して調整でき
る。

【００１１】本発明における砥粒としては、例えば、酸
化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸
化スズ、二酸化ケイ素、シリコーンカーバイド、二酸化
チタン、チタニウムカーバイド等が挙げられる。酸化珪
素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比を大きくできる
点、高平坦性の点から酸化セリウムが好ましい。酸化セ
リウム粒子は、その製造方法を限定するものではない
が、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、しゅう酸塩のセリウム化
合物を酸化することによって得られる。酸化セリウム一
次粒子径は５nm以上３００nm以下であることが好まし
い。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。

【００１２】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、過酸化水素処理等による酸化法が
使用できる。焼成温度は３５０℃以上９００℃以下が好
ましい。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。

【００１３】本発明における酸化セリウムスラリーは、
例えば、上記の特徴を有する酸化セリウム粒子と分散剤
と水からなる組成物を分散させることによって得られ
る。ここで、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い。

【００１４】本発明における分散剤としては、半導体チ
ップ研磨に使用する点から、ナトリウムイオン、カリウ
ムイオン等のアルカリ金属及びハロゲン、イオウの含有
率は１０ppm以下に抑えることが好ましく、例えば、共
重合成分としてアクリル酸アンモニウム塩を含む高分子
分散剤が好ましい。また、分散剤として、共重合成分と
してアクリル酸アンモニウム塩を含む高分子分散剤、水
溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面活性
剤、水溶性陽イオン性界面活性剤、水溶性両性界面活性
剤等の１種類以上を使用してもよい。

【００１５】水溶性陰イオン性界面活性剤としては、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、ラウリルベンゼンスルフォン酸トリエ
タノールアミン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル
硫酸トリエタノールアミン、ポリカルボン酸型高分子界
面活性剤、ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノール
アミン、ヤシ油脂肪酸グルタミン酸トリエタノールアミ
ン、ラウリル酸グルタミン酸トリエタノールアミン、ヤ
シ油脂肪酸アラニネートトリエタノールアミン、サルコ
シン誘導体、ラウリル酸トリエタノールアミン等が挙げ
られ、水溶性非イオン性界面活性剤としては、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、水溶性陽イオン性界面活性剤としては、
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、水溶性両性界面活性剤とし
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。

【００１６】これらの分散剤添加量は、スラリー中の粒
子の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。分散剤の分子量は、１００〜５０，０００が好まし
く、１，０００〜１０，０００がより好ましい。分散剤
の分子量が１００未満の場合は、酸化珪素膜あるいは窒
化珪素膜を研磨するときに、十分な研磨速度が得られ
ず、分散剤の分子量が５０，０００を越えた場合は、粘
度が高くなり、酸化セリウムスラリーの保存安定性が低
下するからである。

【００１７】一方、界面活性剤と水を含む添加剤液にお
ける界面活性剤は、水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶
性非イオン性界面活性剤、水溶性陽イオン性界面活性
剤、水溶性両性界面活性剤等を使用できるが、酸化珪素
膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比を大きくする点か
ら、水溶性陰イオン性界面活性剤のなかのアミノ酸系の
界面活性剤が特に好ましい。アミノ酸系の界面活性剤と
しては、特に制限はないが、酸化珪素膜研磨速度と窒化
珪素膜研磨速度の比を大きくできる点、高平坦性の点か
ら、Ｎ置換アミノ酸、Ｎ置換アミノ酸の塩が好ましく、
その中でもＮアシルアミノ酸、Ｎアシルミノ酸の塩が好
ましい。ここで、塩を形成するための塩基としては、Ｎ
ａＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリ金属水酸化物、トリエタノ
ールアミン等の有機アルカリなどが挙げられるが、有機
アルカリが好ましい。

【００１８】このようなアミノ酸系の界面活性剤の具体
例としては、ヤシ油脂肪酸アシルアラニントリエタノー
ルアミン、ヤシ油脂肪酸グルタミン酸トリエタノールア
ミン、ラウリル酸グルタミン酸トリエタノールアミン、
ヤシ油脂肪酸アラニネートトリエタノールアミン、サル
コシン誘導体等が挙げらる。また、市販品として、味の
素(株)から商品名アミソフトＬＴ−１２、アミライトＡ
ＣＴ−１２等として、ライオン(株)から商品名エナジコ
ールＬ−３０ＡＮＴ等として、東邦化学工業(株)から商
品名ネオスコープＳＣＴ−３０等として入手可能であ
る。

【００１９】このアミノ酸系のアニオン系界面活性剤添
加量は、スラリー中の粒子の分散性及び沈降防止、さら
に研磨傷と界面活性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１００
０重量部以下の範囲が好ましい。酸化セリウムスラリー
と上記添加剤液とを混合した状態で保存すると酸化セリ
ウム粒子が凝集あるいは沈降して研磨傷の発生、研磨速
度の変動をもたらす場合がある。このため、この添加剤
液は、酸化セリウムスラリーと別々に研磨定盤上に供給
し、研磨定盤上で混合するか、研磨直前に酸化セリウム
スラリーと混合し研磨定盤上に供給する方法がとられる
場合もある。

【００２０】本発明の研磨剤のpHは、５以上１０以下が
好ましい。pHが５未満の場合あるいはpHが１０を越える
と、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１
００以上にならないことがある。このpHの調製には、ト
リエタノールアミン、アンモニア水あるいは酢酸等を混
合撹拌する方法を用いうる。

【００２１】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、通常の撹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。こうして作製されたスラリー中の
酸化セリウム粒子の平均粒径は、０．０１μｍ〜１．０
μｍであることが好ましい。研磨液の平均粒径が０．０
１μｍ未満であると研磨速度が低くなりすぎ、１．０μ
ｍを越えると研磨する膜に傷がつきやすくなるからであ
る。

【００２２】本発明の研磨剤は、上記酸化セリウムスラ
リー及び添加剤液をそのまま使用してもよいが、Ｎ，Ｎ
−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノ
ールアミン、アミノエチルエタノールアミン等の添加剤
を添加して研磨剤とすることができる。

【００２３】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、低圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が
挙げられる。低圧ＣＶＤ法による酸化珪素膜形成は、Ｓ
ｉ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℃
以下の低温で行うことにより得られる。場合によって
は、ＣＶＤ後１０００℃またはそれ以下の温度で熱処理
される。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。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（ＴＥＯ
Ｓ）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。

【００２４】このように、本発明の酸化珪素膜にはリ
ン、ホウ素等の元素がドープされていても良い。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、反応ガスとしては、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。

【００２５】基板としては、シリコン基板上に酸化珪素
膜層あるいは窒化珪素膜層が形成された基板、あるい
は、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層あるいは窒
化珪素膜層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あるいは窒化珪
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、半導体基板全面にわたって平
滑な面とすることができる。また、シャロー・トレンチ
分離にも使用できる。シャロー・トレンチ分離に使用す
るためには、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度
の比、酸化珪素膜研磨速度／窒化珪素膜研磨速度が１０
以上であることが必要である。この比が１０未満では、
酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の差が小さ
く、シャロー・トレンチ分離をする際、所定の位置で研
磨を停止することができなくなるためである。この比が
１００以上の場合は窒化珪素膜の研磨速度がさらに小さ
くなって研磨の停止がさらに容易になり、シャロー・ト
レンチ分離により好適である。また、シャロー・トレン
チ分離に使用するためには、研磨時に傷の発生が少ない
ことが必要である。

【００２６】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。研磨布として
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、研磨布に
はＣＭＰ研磨剤がたまるよう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
導体基板が飛び出さないように２００rpm以下の低回転
が好ましく、半導体基板にかける圧力は研磨後に傷が発
生しないように１kg/cm2以下が好ましい。研磨している
間、研磨布にはスラリー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、研磨布の表面が常に
スラリーで覆われていることが好ましい。

【００２７】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。このようにして平坦化されたシャーロー・トレンチ
を形成したあと、酸化珪素絶縁膜層の上に、アルミニウ
ム配線を形成し、その配線間及び配線上に再度上記方法
により酸化珪素絶縁膜を形成後、ＣＭＰ研磨剤を用いて
研磨することによって、絶縁膜表面の凹凸を解消し、半
導体基板全面にわた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。

【００２８】本発明の研磨剤は、半導体基板に形成され
た酸化珪素膜及び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
素膜等の無機絶縁膜、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、光ファイバーの端面、シンチレータ等の
光学用単結晶、固体レーザ単結晶、青色レーザ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、磁気ヘッド等を研
磨することができる。

【００２９】

【実施例】次に、実施例により本発明を説明する。

【００３０】〔酸化セリウム粒子の作製１〕炭酸セリウ
ム水和物２kgを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空
気中で焼成することにより黄白色の粉末を約１kg得た。
この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリ
ウムであることを確認した。酸化セリウム粉末１０重量
％になるように純水と混合し、横型湿式超微粒分散粉砕
機を用いて１４００rpmで１２０分間粉砕処理をした。
得られた研磨液を１１０℃で３時間乾燥することにより
酸化セリウム粒子を得た。この酸化セリウム粒子は、透
過型電子顕微鏡による観察から重量平均結晶径が８０nm
であることがわかった。

【００３１】〔酸化セリウム粒子の作製２〕炭酸セリウ
ム水和物２kgを白金製容器に入れ、８００℃で２時間空
気中で焼成することにより黄白色の粉末を約１kg得た。
この粉末をＸ線回折法で相同定を行ったところ酸化セリ
ウムであることを確認した。酸化セリウム粉末１kgをジ
ェットミルを用いて乾式粉砕を行った。この酸化セリウ
ム粒子は、透過型電子顕微鏡による観察から重量平均結
晶径が８０nmであることがわかった。

【００３２】〔酸化セリウムスラリーの作製１〕上記酸
化セリウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子１
２５ｇとアクリル酸とアクリル酸メチルを３：１で共重
合した分子量１０，０００のアクリル酸／アクリル酸メ
チル共重合体アンモニウム塩水溶液（４０重量％）３ｇ
と純水２３７２ｇを混合し、撹拌をしながら超音波分散
を行った。超音波周波数は４０kHzで、分散時間１０分
で分散を行った。得られたスラリーを０．８ミクロンフ
ィルターでろ過し、さらに脱イオン水を加えることによ
り２重量％の酸化セリウムスラリー（Ａ−１）を得た。
酸化セリウムスラリー（Ａ−１）のpHは８．５であっ
た。酸化セリウムスラリー（Ａ−１）の粒度分布をレー
ザー回折式粒度分布計（Malvern Instruments社製 Mast
ersizer Microplus、屈折率：１．９２８で測定）で調
べたところ、平均粒子径が０．２０μｍと小さいことが
わかった。また、１．０μｍ以下の粒子が９５．０％で
あった。

【００３３】〔酸化セリウムスラリーの作製２〕酸化セ
リウム粒子の作製１で作製した酸化セリウム粒子の代わ
りに酸化セリウム粒子の作製２で作製した酸化セリウム
粒子を使用した以外は酸化セリウムスラリーの作製１と
同様の方法で酸化セリウムスラリー（Ａ−２）を作製し
た。この酸化セリウムスラリー（Ａ−２）のpHは８．７
であった。酸化セリウムスラリー（Ａ−２）の粒度分布
を調べたところ、平均粒子径が０．２１μｍと小さいこ
とがわかった。また、１．０μｍ以下の粒子が９５．０
％であった。

【００３４】実施例１〜５及び比較例１〜３酸化セリウ
ムスラリーと添加剤液を下記の表１及び表２のように混
合して研磨剤を作製し、絶縁膜層を研磨した。その結果
を表１及び表２に示す。また、研磨剤のpH、分散安定性
も表１及び表２に示した。

【００３５】〔絶縁膜層の研磨〕多孔質ウレタン樹脂製
の研磨パッドを貼りつけた定盤上に、基板取り付け用の
吸着パッドを貼り付けたホルダーにＴＥＯＳ−プラズマ
ＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜（ＳｉＯ2膜）を形成し
た直径１２５mmのシリコンウエハを絶縁膜面を下にして
セットし、研磨荷重が３００g/cm2になるように重りを
のせた。定盤上に上記の酸化セリウムスラリー（固形
分：２重量％）と添加剤液を各々２５ml/minの速度で送
り、定盤の直前で１液になるようにノズルを調節して滴
下しながら、定盤を４０rpmで２分間回転させ、絶縁膜
を研磨した。研磨後ウエハをホルダーから取り外して、
流水で良く洗浄後、超音波洗浄機によりさらに２０分間
洗浄した。洗浄後、スピンドライヤーで水滴を除去し、
１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥させた。

【００３６】光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後
の膜厚変化を測定し、研磨速度を計算した。同様にし
て、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜
の代わりに低圧ＣＶＤ法で作製した窒化珪素膜（Ｓｉ3
Ｎ4膜）を同じ条件で研磨し、研磨前後の膜厚変化を測
定し、研磨速度を計算した。なお、膜厚測定の結果か
ら、ＴＥＯＳ−プラズマＣＶＤ法で作製した酸化珪素膜
及び低圧ＣＶＤ法で作製した窒化珪素膜は、ウエハ全面
にわたって均一の厚みになっていることを確認した。ま
た、水銀灯の光源下での目視観察で研磨傷を観察した。
また、分散安定性は、７日後の平均粒子径をレーザー回
折式粒度分布計で測定し、０．２７μｍ以下を良好、
０．２８μｍ以上を不良と判断した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】表１から明らかなように、本発明の研磨剤
及び基板の研磨方法を用いることによって、酸化珪素膜
あるいは窒化珪素膜等の被研磨面を、被研磨面にナトリ
ウムイオン等のアルカリ金属汚染をせずに、傷なく、研
磨することが可能で、かつ、酸化珪素膜研磨速度／窒化
珪素膜研磨速度の比を１００以上にし、研磨をストッパ
膜で確実に停止できる研磨剤、及びこれら研磨剤を使用
した基板の研磨が達成できることが分かる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１及び２記載の研磨剤は、シャロ
ー・トレンチ分離用として実用性が高く、傷なく研磨す
ることができるものである。請求項３記載の研磨剤は、
請求項１又は２記載の発明に加えて、酸化珪素絶縁膜研
磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比をより大きくで
き、分散安定性を向上できるものである。請求項４記載
の研磨剤は、請求項１、２又は３記載の発明に加えて、
酸化珪素絶縁膜研磨速度と窒化珪素絶縁膜研磨速度の比
を十分大きくできるものである。

【００４１】請求項５記載の基板の研磨方法は、基板の
被研磨面を、シャロー・トレンチ分離用として実用性が
高く、傷なく研磨することが可能なものである。請求項
６記載の基板の研磨方法は、酸化珪素膜または窒化珪素
膜の被研磨面を、傷なく研磨することが可能なものであ
る。請求項７記載の基板の研磨方法は、パターン状に形
成された酸化珪素膜または窒化珪素膜の被研磨面を、傷
なく研磨することが可能なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 美穂 茨城県日立市東町四丁目13番１号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CA01 CB02 DA02 DA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒、界面活性剤及び水を含み、酸化珪
   素膜研磨速度と窒化珪素膜研磨速度の比が１００以上で
   ある研磨剤。
2. 【請求項２】 酸化セリウム粒子、分散剤及び水を含む
   酸化セリウムスラリーと、界面活性剤及び水を含む添加
   剤液とを混合してなり、酸化珪素膜研磨速度と窒化珪素
   膜研磨速度の比が１００以上である研磨剤。
3. 【請求項３】 界面活性剤がアミノ酸系の界面活性剤で
   ある請求項１〜２記載の研磨剤。
4. 【請求項４】 pH（２５℃）が５以上１０以下である請
   求項１〜３記載の研磨剤。
5. 【請求項５】 研磨する膜を形成した基板を研磨定盤の
   研磨布に押しあて加圧し、請求項１〜４記載の研磨剤を
   研磨膜と研磨布との間に供給しながら、基板と研磨定盤
   を動かして研磨する膜を研磨する基板の研磨方法。
6. 【請求項６】 基板が少なくとも酸化珪素膜または窒化
   珪素膜が形成された基板である請求項５記載の基板の研
   磨方法。
7. 【請求項７】 基板が酸化珪素膜または窒化珪素膜がパ
   ターン状に形成された基板である請求項６記載の基板の
   研磨方法。