WO2006098141A1 - 半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Definitions
- Polishing agent for semiconductor integrated circuit device polishing method, and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
- the present invention relates to a polishing technique used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device. More specifically, polishing suitable for flattening a surface to be polished including a polycrystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon) film used for a capacitor, a gate electrode and others in a multilayer wiring formation process.
- the present invention relates to a polishing technique for a polishing surface including a polysilicon film, which is used in a manufacturing process of an agent and a semiconductor integrated circuit device.
- CMP has become an indispensable technology to prevent the problem of insufficient resolution.
- CMP consists of interlayer insulation film (ILD film: Inter-Level Dielectrics) planarization, shallow trench isolation (STI), tungsten plug formation, copper and low dielectric constant film. It is used in the multilayer wiring formation process. In such a case, CMP is also used for the flatness of the polished surface including the polysilicon film, which is often used for capacitors, gate electrodes and others.
- a stopper layer is formed as a stopper layer under the polysilicon film to be polished.
- a silicon film or a silicon nitride film is formed, and the ratio of the polishing speed of the polysilicon film to the polishing speed of the silicon dioxide film or the nitride nitride film (hereinafter referred to as (A polishing speed) / (B
- a polishing speed the ratio of the polishing speed of the polysilicon film to the polishing speed of the silicon dioxide film or the nitride nitride film
- a polishing agent containing SS series of fumed silica, water, and potassium hydroxide manufactured by Cabot has been used. This is also used for polishing silicon dioxide film on the flat surface of silicon dioxide.
- silicon dioxide film is used for the stopper layer, it is used for flat surface of polished surface.
- this polishing agent is also used for the flatness of the surface to be polished, including a polysilicon film using a nitride film as a stopper layer that has a small polishing rate ratio between the polysilicon film and the nitride nitride film.
- Patent Document 1 discloses that at least one kind of abrasive is fumed silica or colloidal silica.
- a polishing composition comprising abrasive grains and a basic compound ammine has been proposed.
- the polishing composition of this patent document is used to planarize a surface to be polished containing a polysilicon film having a large polishing rate ratio between the polysilicon film and the silicon dioxide film when a silicon dioxide film is used as a stopper layer. It is said to be a suitable abrasive.
- this polishing composition is capable of flattening the surface to be polished using a nitride nitride film as a stopper layer having a large polishing rate ratio between the polysilicon film and the nitride nitride film.
- the polishing agent having such characteristics performs flattening of a surface to be polished including a capacitor, a gate electrode, and a polysilicon film used for other purposes in a multilayer wiring forming process.
- a silicon nitride film is used as the stopper layer, and the polysilicon film and the silicon dioxide film thereover must be polished. That is, since the polishing rate of the silicon dioxide film is lower than the polishing rate of the polysilicon film, there arises an inconvenience in polishing removal of the silicon dioxide film before reaching the silicon nitride film as the stopper layer.
- Patent Document 1 Japanese Patent No. 3457144 (Example)
- Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-12561
- Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-35818
- the present invention solves the above problems and is a chemical mechanical polishing abrasive for polishing a surface to be polished in the manufacture of a semiconductor integrated circuit device, wherein the surface to be polished is a polysilicon film. It aims at providing the abrasive
- the present invention provides the following features.
- a polishing agent comprising particles, a water-soluble polyamine, and water, wherein the polishing agent has a pH in a range of 10 to 13.
- water-soluble polyamine according to any one of (1) to (3), wherein the water-soluble polyamine is one or more polymers selected from the group consisting of a water-soluble polyether polyamine and a water-soluble polyalkylene polyamine. Abrasives.
- the abrasive comprises sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, monoethanolamine, ethylethanolamine, diethanolamine, propylenediamine and ammonia.
- the basic compound is contained in the abrasive in the range of 0.001 to 5.0% by mass.
- the abrasive according to (5) is provided.
- a polishing method for a surface to be polished in which a polishing agent is supplied to a polishing pad, the surface to be polished of the semiconductor integrated circuit device is brought into contact with the polishing pad, and polishing is performed by relative movement between the two.
- a polishing method wherein the surface includes a surface to be polished of a polysilicon film, and the polishing agent according to any one of (1) to (8) is used as the polishing agent.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view when a semiconductor device substrate is polished with the polishing agent of the present invention in a flattening process of a surface to be polished including a polysilicon film.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a polishing apparatus applicable to the polishing method of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view when a semiconductor device substrate is polished with the polishing agent of the present invention in a flattening process of a surface to be polished including a polysilicon film.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view when a semiconductor device substrate is polished with the polishing agent of the present invention in a planarization process of a surface to be polished including a polysilicon film.
- the abrasive according to the present invention is a chemical mechanical polishing abrasive for polishing a surface to be polished of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter also simply referred to as a semiconductor device), and the abrasive is an acid. It contains cerium fluoride particles, a water-soluble polyamine, and water, and has a pH in the range of 10 to: 13. A dispersant may coexist.
- the polishing rate ratio with other materials can be easily controlled.
- the surface to be polished of the polysilicon film is polished and a layer made of another material is exposed, a flat surface to be polished can be easily formed.
- Two or more polysilicon films may be included in one semiconductor device.
- the “surface to be polished” means an intermediate surface that appears in the process of manufacturing a semiconductor device.
- the abrasive according to the present invention is useful when the semiconductor device has a silicon dioxide film or a silicon nitride film immediately below the polysilicon film. Such a configuration is often employed when a silicon dioxide film or a silicon nitride film is used as a stopper film.
- the abrasive according to the present invention is also useful when the semiconductor device has a silicon dioxide film directly under the polysilicon film and a silicon nitride film directly under the silicon dioxide film. Such a configuration is often employed when a nitride nitride film is used as a stopper film, and a dioxide cage film and a polysilicon film are formed thereon.
- FIGS. 1, 4 and 5 are schematic cross-sectional views of a semiconductor device in which a silicon dioxide film 2, a polysilicon film 3 , and a silicon nitride film 4 are stacked on a substrate 1.
- FIG. 1 is schematic cross-sectional views of a semiconductor device in which a silicon dioxide film 2, a polysilicon film 3 , and a silicon nitride film 4 are stacked on a substrate 1.
- the polishing rate of the polysilicon film 3 is used in the polishing agent according to the present invention.
- the ratio of (Vps) to the polishing rate (Vso) of the silicon dioxide film 2 that is, the polishing rate ratio Vps / Vso
- the silicon dioxide film 2 is exposed as shown in FIG. This makes it possible to flatten the unevenness of the surface to be polished 5.
- the polishing rate (Vps) of the polysilicon film 3 and the nitride nitride film are used in the abrasive according to the present invention.
- Vsn polishing rate ratio of 4 (ie, polishing rate ratio Vps / Vsn), as shown in FIG. Can be highly flat.
- the polishing rate according to the present invention increases the polishing rate ratio Vps / Vsn.
- the polishing speeds Vps and Vso are kept at the same level, the unevenness of the surface 5 to be polished can be made highly flat as shown in FIG. 5 (b).
- the present abrasive does not aggregate abrasive grains, it is excellent in dispersion stability and is advantageous for polishing defects.
- cerium oxide is used as the abrasive grains in the abrasive.
- a negatively charged silanol group is formed on the surface of the polysilicon film due to the presence of the amine substance. Therefore, by using cerium oxide abrasive grains instead of silica abrasive grains conventionally used as abrasive grains, The polishing action by reaction increases. Therefore, this abrasive exhibits a high polishing rate for a polysilicon film as well as a silicon dioxide film.
- cerium oxide abrasive grains in the present invention for example, cerium oxide abrasive grains disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3 can be preferably used.
- cerium (IV) nitrate aqueous solution A cerium oxide powder obtained by adding an alkali to produce a cerium hydroxide gel, filtering, washing and firing can be preferably used. Further, cerium oxide abrasive grains obtained by pulverizing and firing high-purity cerium carbonate, and further pulverizing and classifying can be preferably used, but the cerium oxide is not particularly limited to these.
- the average particle diameter (diameter) of the cerium oxide abrasive grains is from 0.01 to 0.5 xm, particularly from 0.02 to 0.3 ⁇ m, more preferably from the viewpoint of polishing characteristics and dispersion stability. 05-0.2 zm moss preferred. If the average particle size is too large, scratches such as scratches may easily occur on the surface of the semiconductor substrate. If the average particle size is too small, the polishing rate may be low. Moreover, since the ratio of the surface area per unit volume is large, it is easily affected by the surface condition. Aggregation may occur easily depending on conditions such as pH and additive concentration. When agglomeration occurs, scratches such as scratches are likely to occur on the surface of the semiconductor substrate.
- the water-soluble polyamine in the abrasive may be any water-soluble compound having two or more amino groups in one molecule.
- the water solubility may be any degree as long as it is completely dissolved in the abrasive liquid at the concentration used as the abrasive. Usually, it is soluble in pure water at 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more.
- Particularly preferred water-soluble polyamines are water-soluble polyether polyamines and water-soluble polyalkylene polyamines.
- the molecular weight of the water-soluble polyamine is not limited as long as the molecular weight is in the range having water solubility, but the weight average molecular weight is preferably in the range of 100 to 100,000: 100 to 2000. It is more preferable that it is in the range. When the weight average molecular weight is less than 100, the effect is small. If it exceeds 100,000, even if it is water-soluble, it may adversely affect the physical properties such as the fluidity of the abrasive. If it exceeds 2000, the solubility in pure water may decrease.
- Particularly preferred water-soluble polyamines are water-soluble polyether polyamines and water-soluble polyalkylene polyamines having a weight average molecular weight of 100 to 2,000.
- These water-soluble polyamines are used to suppress the polishing rate of silicon dioxide films and silicon nitride films, Used to promote polishing of silicon film. Furthermore, by adding a basic compound such as ammonia, the polishing rate (Vso) of the silicon dioxide film can be controlled while maintaining a large polishing rate ratio (VpsZVsn) between the polysilicon film and the silicon nitride film.
- the polishing rate ratio between the polysilicon film and the nitride nitride film (VpsZVsn) is small, or the polishing rate ratio between the polysilicon film and the nitride nitride film (Vps / V).
- polishing rate of the silicon dioxide film and the silicon nitride film can be suppressed and the polishing of the polysilicon film can be promoted by the cerium oxide abrasive grains and the surface to be polished.
- This is thought to be due to the adsorption effect of water-soluble polyamine (eg, polyoxypropylene diamine) on the surface.
- This effect will inhibit the progress of polishing by inhibiting the contact between cerium oxide and the silicon dioxide film or nitrided nitride film in the material to be polished. Polishing is considered to be promoted with respect to the polysilicon film because it is subject to chemical changes caused by water-soluble polyamines and is easily scraped by the mechanical action of the abrasive.
- Particularly preferred water-soluble polyamines in the present invention are one or more selected from the group consisting of water-soluble polyether polyamines having a weight average molecular weight of 100 to 2000 and water-soluble polyalkylene polyamines having a weight average molecular weight of 100 to 2000. It is a water-soluble polyamine. From the viewpoint of high dispersion stabilizing effect on cerium oxide abrasive grains, this water-soluble polyetherpolyamine has a more preferred weight average molecular weight of 150 to 800, and even more preferred weight average molecular weight of 150 to 400. .
- the polyether polyamine means a compound having two or more amino groups and two or more etheric oxygen atoms.
- the amino group is preferably a primary amino group (one NH 3).
- the polyether polyamine in the present invention has two or more primary amino groups, and has a secondary amino group (_NH_) or tertiary amino group as an amino group. Other compounds having substantially no amino groups are preferred, particularly polyether diamines having only two primary amino groups.
- the polyether polyamine is preferably a compound having a structure in which a hydrogen atom of a hydroxyl group of a polyhydric alcohol or polyether polyol is substituted with an aminoamino group.
- polyhydric alcohols dihydric to hexahydric alcohols, especially dihydric alcohols are preferred.
- the polyether polyol is preferably a bi- to hexavalent polyoxyalkylene polyol, particularly a polyoxyalkylene diol.
- aminoalkyl groups include carbons such as 2-aminoethyl group, 2-aminopropyl group, 2-amino-1-methylethyl group, 3-aminopropyl group, 2-amino1, 1-dimethylethyl group, and 4-aminobutyl group.
- An aminoalkyl group of 2-6 is preferred.
- the polyhydric alcohol is preferably a dihydric alcohol having 2 to 8 carbon atoms, which may have an etheric oxygen atom, such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, and dipropylene glycol.
- Polyether polyols include polyethylene glycols such as triethylene glycol and tetraethylenedaricol (ie, polyoxyethylene diol), polypropylene glycols such as tripropylene glycol and tetrapropylene glycol (ie, polyoxypropylene diol), and poly (o A polyether diol in which the repeating unit is an oxyalkylene group having 2 to 6 carbon atoms, such as a polyoxyalkylene diol having two or more types of oxyalkylene groups such as xoxypropylene (oxyethylene) diol, is preferred.
- the polyalkylene polyamine means a compound in which three or more amino groups are bonded via an alkylene group.
- the terminal amino group is preferably a primary amino group, and the amino group in the molecule is preferably a secondary amino group. More preferably, it is a linear polyalkylene polyamine having a primary amino group at both molecular terminals and having one or more secondary amino groups in the molecule.
- These plurality of amino group-bonded portions may be the same or different from each other, or the two amino-group-bonded portions bonded to the primary amino groups at both ends are the same and other It is preferable that it is different from the bonding part between amino groups.
- the number of carbon atoms contained in one amino group-linked moiety is preferably 2-8, and the number of carbon atoms contained in the two amino-group bonded moieties bonded to the primary amino groups at both ends is preferably 2-8.
- the number of carbon atoms contained in the other amino group-bonded moiety is preferably 2-6.
- polyether diamine and the polyalkylene polyamine a compound having a structure represented by the following formula (1) is preferable.
- R represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms
- X represents an oxygen atom or —NH—
- k represents an integer of 2 or more in the case of polyetherdiamine
- polyalkylenepolyamine In case of, it represents an integer of 1 or more. Multiple Rs in a molecule may be different from each other.
- a compound having a structure represented by the following formula (2) is preferred as the polyether diamine, and a compound having a structure represented by the following formula (3) is preferred as the polyalkylene polyamine.
- R 1 is an ethylene group or propylene group
- R 2 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms
- R 3 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms
- R 4 is an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms
- m is 1
- n represents an integer of 1 or more
- R 1 and R 2 may be the same or different.
- R 3 and R 4 may be the same or different.
- Specific polyether diamines represented by the formula (2) include, for example, polyoxypropylenediamine (a compound in which RR 2 is a propylene group and m is 1 or more), polyoxyethylene diamine ( R ⁇ R 2 is an ethylene group, m is 1 or more compounds), 4, 7, 10-trioxa - tridecane 1, 13 Jiamin (R 1 is an ethylene group, R 2 is a trimethylene group, m is 2 compounds), etc. is there.
- Specific polyalkylene polyamines represented by the formula (3) include, for example, tetraethylene pentamine (a compound in which R 3 and R 4 are ethylene groups and n is 2), pentaethylene hexamine (R 3 and R 4 are Compound with ethylene group, n is 3), heptaethyleneoctamine (R 3 , R 4 is ethylene group, compound with n is 5), N, N, 1 bis (3-aminopropyl) 1 ethylenediamine (R 3 is ethylene) Group R 4 is a trimethylene group, n is a compound of 1), N, N, monobis (2-aminoethyl) _1, 4-butanediamine (R 3 is a tetramethylene group, R 4 is an ethylene group, n is 1 compound).
- the concentration of the water-soluble polyamine in the abrasive is in the range of 0.00 :! to 20% by mass from the viewpoint of obtaining a sufficient effect of suppressing the polishing rate. It is preferable to set appropriately considering the polymerization average molecular weight of the polyamine.
- the concentration of the water-soluble polyamine in the abrasive is more preferably in the range of 0.05 to 5% by mass.
- the water according to the present invention is not particularly limited, but influences on other agents, impurities Contamination, the effects of the P H or the like, pure water, ultrapure water, can be preferably used ion exchange water or the like.
- the present abrasive can be used in an alkaline pH region. Considering the polishing characteristics and dispersion stability of the abrasive, pHIO ⁇ : 13 is preferable. If the pH is less than 10, the dispersibility may decrease. If it exceeds 13, there is no problem in polishing characteristics, but the surface to be polished may be affected, and operability (handling) May get worse.
- the abrasive according to the present invention preferably contains a basic compound.
- the polishing rate of the silicon dioxide film can be controlled by changing the type of basic compound and the amount added. Due to this effect, a silicon nitride film is used as a stopper layer as shown in FIG. 5 (a), and a silicon dioxide film and a polysilicon film are formed on the silicon nitride film. Can be polished at a similar polishing rate.
- the polishing rate ratio (Vps / Vso) between the polysilicon film and the silicon dioxide film can be freely controlled by changing the type of basic compound and the amount of added calories.
- the power to control Vso to 0 ⁇ 5-1. 5 S is useful, and in particular, it is useful to control V ⁇ 8 to: 1.2.
- this basic compound there are no particular restrictions on this basic compound.
- Preferred examples include basic compounds.
- ammonia is particularly preferred because it allows easy control of the polishing speed.
- the basic compound forces S preferably contained in 0.5 001-5.
- Range of 0 wt% in the polishing agent which comprises in the range of 0.005 to 2.0 mass 0/0 It is better than the ability to play. Less than 001 mass%, the effect of controlling the polishing rate of the silicon dioxide film is small. Even if it exceeds 5.0 mass%, no special effect is obtained.
- the abrasive according to the present invention may contain other components.
- a typical example is a dispersant.
- Dispersing agents include water-soluble organic polymers and anionic surfactants.
- the water-soluble organic polymer is preferably a polymer having a carboxylic acid group or a carboxylic acid ammonium salt.
- the abrasive according to the present invention does not necessarily have to be supplied to the polishing site as a mixture of all the constituent abrasive materials in advance. When supplying to the place of polishing, abrasive materials may be mixed to form an abrasive composition.
- it may be divided into a liquid containing cerium oxide particles, water, and optionally a dispersing agent, and a liquid containing a water-soluble polyamine and a basic compound, and the mixing ratio may be adjusted appropriately during polishing.
- a liquid containing cerium oxide particles, a dispersant, a water-soluble polyamine, and water and a liquid containing a basic compound and water. Any other way of dividing.
- the polishing rate of the silicon dioxide film can be controlled while maintaining a large polishing rate ratio between the polysilicon film and the silicon nitride film. This is a useful method when it is necessary to optimize the polishing rate ratio. More specifically, the polishing agent can be used effectively in STI separation and ILD film planarization because the polishing speed of the silicon nitride film is low and the polishing speed of the silicon dioxide film can be controlled.
- the polishing agent is supplied to the polishing pad, and the surface to be polished of the semiconductor device and the polishing pad are brought into contact with each other by relative movement between the two.
- the polished surface including the polished surface of the polysilicon film is polished.
- the polishing rate ratio between the polysilicon film and the silicon dioxide film, the polishing rate ratio between the polysilicon film and the silicon nitride film, and the polysilicon are increased.
- this polishing method is particularly suitable for semiconductor devices in the polysilicon film. It can be suitably used when a silicon dioxide film or a silicon nitride film is provided directly below, or when a silicon dioxide film is provided directly below the polysilicon film and a silicon nitride film is provided directly below the silicon dioxide film.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a polishing apparatus applicable to the polishing method of the present invention. While supplying the polishing agent 36 from the polishing agent supply pipe 35, the semiconductor device 31 is held on the polishing head 32 and brought into contact with the polishing pad 34 affixed to the surface of the polishing surface plate 33, and the polishing head 32 and the polishing surface plate. This is a method of rotating 33 to make a relative movement.
- the polishing apparatus according to the present invention is not limited to this. Les.
- the polishing head 32 may move linearly as well as rotate.
- the polishing surface plate 33 and the polishing pad 34 may be as large as or smaller than the semiconductor device 31. In that case, it is preferable that the entire surface of the semiconductor device can be polished by relatively moving the polishing head 32 and the polishing surface plate 33.
- the polishing surface plate 33 and the polishing pad 34 may not be a rotary type but may be a belt type that moves in one direction.
- the polishing conditions of the polishing apparatus are not particularly limited, but the polishing rate can be improved by applying a load to the polishing head 32 and pressing it against the polishing pad 34.
- the polishing pressure at this time is particularly preferably about 3 to 40 kPa from the viewpoint of uniformity in semiconductor devices having a polishing rate of preferably about 0.5 to 50 kPa, flatness, and prevention of polishing defects such as scratches.
- the rotation speed of the polishing surface plate and the polishing head is preferably about 50 to 500 rpm, but is not limited thereto.
- polishing pad a general nonwoven fabric, foamed polyurethane, porous resin, non-porous resin or the like can be used.
- grooves such as a lattice shape, a concentric circle shape, and a spiral shape may be formed on the surface of the polishing pad in order to promote the supply of the abrasive and to collect a certain amount of the abrasive.
- the surface to be polished is polished in the manufacture of a semiconductor device, an appropriate polishing rate ratio can be obtained between the polysilicon film and other materials. Therefore, in manufacturing a semiconductor device using this polishing method, the cost can be reduced and the throughput can be improved.
- Examples:! To 6 are examples, and examples 7 and 8 are comparative examples.
- “%” means mass% unless otherwise specified. The characteristic values were evaluated by the following method.
- the “aggregation and precipitation time” in the examples was determined as the time required for 20 mL of an abrasive to be put into a glass test tube having a diameter of 18 mm, left to stand for 10 days, and separated into two layers to form a supernatant.
- Polishing was performed with the following apparatus and conditions.
- Polishing machine fully automatic CMP equipment MIRRA (manufactured by APPLIED MATERIALS)
- Polishing pad 2-layer pad IC—1400 K-groove or single-layer pad IC—1000 K-groove (Rodel)
- Polishing pad conditioning MEC100—PH3. 5L (Mitsubishi Materials Co., Ltd.) Polishing surface plate rotation speed: 127rpm (common to all examples)
- Rotation speed of polishing head 123rpm (common to all examples)
- Polishing pressure 27.6 kPa (common to all cases)
- the abrasives to be polished in Examples 5 to 6 include an 8-inch silicon wafer substrate on which a polysilicon film is formed by a CVD method and an 8-inch silicon wafer on which a silicon dioxide film is formed by a thermal oxidation method. A substrate was used.
- a film thickness meter UV_1280SE manufactured by KLA_Tencor was used.
- This mixture was diluted 5 times with deionized water to prepare an abrasive mixture A having an abrasive concentration of 2% and a dispersant concentration of 0.014%.
- the pH of the abrasive mixture A is 7.6 and the average particle size is 0.19 ⁇ m.
- an amine water-soluble polymer having a molecular weight of 230 polyoxypropylene diamine manufactured by BASF, trade name: polyetheramine
- ammonia as a basic compound.
- the abrasive concentration was 1% and the concentration of ammonium polyacrylate was 0.007%.
- a polishing agent having a polyoxypropylenediamine concentration of 0.5%, an ammonia concentration of 0.005%, and a pH of 10.8 was prepared.
- Table 1 shows the composition, pH, average particle diameter, and coagulation sedimentation time of the abrasive
- Table 2 shows the evaluation results of the abrasive properties.
- abrasive mixture A was prepared, and in the preparation of additive liquid B, the concentration of polyoxypropylenediamine was 1.0% and the concentration of ammonia was 0.68%.
- additive liquid C was prepared.
- the abrasive concentration is 1%
- the concentration of ammonium polyacrylate as a dispersant is 0.007%
- the additive polyoxypropylene An abrasive having a diamine concentration of 0.5%, an ammonia concentration of 0.34%, and a pH of 11.5 was prepared.
- the abrasive was evaluated in the same manner as in Example 1.
- Table 1 shows the composition, pH and average particle size of the abrasive, and
- Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- the abrasive was evaluated in the same manner as in Example 1.
- Table 1 shows the composition, pH and average particle size of the abrasive, and Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- abrasive mixture A was prepared, and in the preparation of additive liquid B, the concentration of polyoxypropylenediamine was 1.0%, and as a basic compound, the concentration of potassium hydroxide was changed to 0.
- Additive liquid E was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was used at 02%. By mixing the additive liquid E with the abrasive mixture A at a mass ratio of 1: 1, the abrasive concentration is 1%, the concentration of ammonium polyacrylate as dispersion AJ is 0.007%, and the additive polyoxy An abrasive having a propylenediamine concentration of 0.5%, a potassium hydroxide concentration of 0.01%, and a pH of 11.5 was prepared.
- the abrasive was evaluated in the same manner as in Example 1.
- Table 1 shows the composition, pH and average particle size of the abrasive, and Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- Abrasive grain mixture A was prepared in the same manner as in Example 1, and in the preparation of additive liquid B, the concentration of polyoxypropylenediamine was 0.2%, and as a basic compound, monoethanolamine was used instead of ammonia at a concentration of 0.4%.
- Additive liquid F was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was used. By mixing this additive liquid F and abrasive mixture A at a mass ratio of 1: 1, the abrasive concentration is 1%, the concentration of ammonium polyacrylate as a dispersant is 0.007%, and the polyoxypropylenediamine concentration of the additive An abrasive with 0.1%, monoethanolamine concentration of 0.2%, and pf3 ⁇ 4i.1 was prepared.
- the abrasive was evaluated in the same manner as in Example 1.
- Table 1 shows the composition, pH and average particle size of the abrasive, and Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- Abrasive grain mixture A was prepared in the same manner as in Example 1, and in the preparation of additive liquid B, the concentration of polyoxypropylenediamine was 0.2%, and as a basic compound, tetramethylammonium hydroxide was used instead of ammonia.
- Additive liquid G was prepared in the same manner as in Example 1 except that the concentration was 0.24%. By mixing the additive liquid G and the abrasive mixture A at a mass ratio of 1: 1, Abrasive grain concentration 1%, polyammonium polyacrylate concentration 0.007% as dispersant, polyoxypropylene diamine concentration 0.1% additive, tetramethylammonium hydroxide concentration 0.
- the abrasive was evaluated in the same manner as in Example 1.
- Table 1 shows the composition, pH and average particle size of the abrasive, and
- Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- Planerite 6103 manufactured by Fujimi Incorporated containing colloidal silica, water, and a basic organic compound was used.
- Table 2 shows the evaluation results of the polishing characteristics.
- the average particle size of each abrasive was 0.19 / im as in the case of the abrasive mixture A. That is, the agglomeration of the abrasive grains did not proceed by mixing with the additive liquids B to G.
- this abrasive was allowed to stand and the dispersion stability was evaluated, the dispersion was maintained even after 1 week or more. This dispersion state is almost the same as that of the abrasive mixture A to which no additive is added, and the dispersibility is very good.
- the polishing rate of the silicon dioxide film can be controlled in a wide range, while the polishing rate of the silicon dioxide film cannot be controlled.
- the polishing rate of the silicon dioxide film cannot be controlled.
- the polishing rate of the silicon dioxide film can be controlled while maintaining the polishing rate ratio of the polysilicon film and the silicon nitride film. I'm divided into things. This clearly appears in FIG. 3 showing the correlation between ammonia concentration and V soZVps and Vsn / Vps for Examples 1 to 3 of the present invention.
- the polishing agent of the present invention uses a silicon dioxide film or a nitride nitride film as a stopper layer under the polysilicon film in the step of flattening the surface to be polished including the polysilicon film.
- the surface roughness of the surface to be polished can be controlled by controlling the polishing rate of the silicon dioxide film over a wide range while maintaining a large polishing rate ratio between the polysilicon film and the silicon nitride film. High flatness can be realized.
- the present abrasive has no dispersion of abrasive grains and is excellent in dispersion stability, and is advantageous for polishing defects.
- the polishing agent of the present invention has excellent flat surface characteristics and dispersion stability to be polished, including a polysilicon film, and has few polishing defects. Suitable for planarization of polished surfaces including polysilicon film used for electrodes and others, flattening of interlayer insulating film involving polysilicon film, and flattening process of insulating film for shallow trench isolation.
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Abstract
半導体集積回路装置の製造において被研磨面を研磨する場合に、ポリシリコン膜とその他の材料との間で適切な研磨速度比を得ることができ、これによりポリシリコン膜を含む被研磨面の高平坦化を実現できる研磨技術を提供する。
化学的機械的研磨用研磨剤として、酸化セリウム粒子と水溶性ポリアミンと水とを含有し、そのｐＨが１０～１３の範囲にある研磨剤を使用する。
Description
明 細 書
半導体集積回路装置用研磨剤、研磨方法および半導体集積回路装置 の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体集積回路装置の製造工程に用いられる研磨技術に関する。より 詳しくは、多層配線形成工程でのキャパシタ、ゲート電極およびその他に使用されて レ、る多結晶シリコン (以下、ポリシリコンという）膜を含む被研磨面を平坦ィ匕するのに好 適な研磨剤、および半導体集積回路装置の製造工程に用いられる、ポリシリコン膜を 含む被研磨面の研磨技術に関する。
背景技術
[0002] 近年、半導体集積回路装置の高集積化 ·高機能化にともない、微細化 ·高密度化 のための微細加工技術の開発が求められている。特に、化学的機械的研磨法（Che mical Mechanical Polishing：以下 CMPという）による平坦化技術の重要性が高 まっている。
[0003] たとえば、半導体集積回路装置の微細化や配線の多層化が進むにつれ、製造ェ 程における各層での表面の凹凸（段差）が大きくなりやすいが、この段差がフォトリソ グラフィの焦点深度を越え、十分な解像度が得られなくなるという問題を防ぐために、 CMPは不可欠の技術となっている。 CMPは、具体的には、層間絶縁膜 (ILD膜: In ter-Level Dielectrics)の平坦化、シヤロートレンチ分離（STI： Shallow Trenc h Isolation)、タングステンプラグ形成、銅と低誘電率膜とからなる多層配線形成ェ 程などで用いられている。このような場合にポリシリコン膜がキャパシタ、ゲート電極お よびその他に使用されることが多ぐポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィヒにも CM Pが採用されている。
[0004] 従来、半導体集積回路装置の製造工程において、ポリシリコン膜を含む被研磨面 の平坦ィ匕を行う際に、一般的には、研磨対象であるポリシリコン膜の下層にストッパー 層として二酸化ケイ素膜または窒化ケィ素膜を製膜し、ポリシリコン膜の研磨速度と 二酸化ケイ素膜または窒化ケィ素膜の研磨速度との比（以下、（Aの研磨速度) / (B
の研磨速度）を「Aと Bとの研磨速度比」ともレ、う）を大きくすることで、ストッパー層が露 出したときに被研磨面の平坦ィ匕を実現できるようにしてきた。
[0005] このポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦化には、 Cabot社製 SSシリーズのヒユー ムドシリカ、水、水酸化カリウムを含む研磨剤が用いられてきたが、この研磨剤は、 IL Dの平坦ィ匕において二酸化ケイ素膜を研磨する用途にも使われているもので、ストッ パー層に二酸化ケイ素膜を用いた場合の被研磨面の平坦ィ匕に使用した場合、二酸 化ケィ素膜の研磨速度が大きぐポリシリコン膜と二酸化ケイ素膜との研磨速度比が 小さいという問題があった。更に、この研磨剤はポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との研 磨速度比も小さぐストッパー層に窒化ケィ素膜を用いたポリシリコン膜を含む被研磨 面の平坦ィ匕に用いるのにも問題があった。
[0006] これらの問題に対し、ポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィ匕に適した研磨用組成 物として、特許文献 1では、研磨剤がフュームドシリカまたはコロイダルシリカの少なく とも 1種類の砥粒と塩基性化合物であるァミンとからなる研磨用組成物を提案してい る。この特許文献の研磨用組成物は、ストッパー層として二酸化ケイ素膜を使用した 場合に、ポリシリコン膜と二酸化ケイ素膜との研磨速度比が大きぐポリシリコン膜を含 む被研磨面の平坦化に適した研磨剤と言われている。また、この研磨剤用組成物は 、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との研磨速度比も大きぐストッパー層に窒化ケィ素膜 を用いる被研磨面の平坦も可能であると言われている。
[0007] し力 ながら、このような特性の研磨剤では、多層配線形成工程でのキャパシタ、ゲ ート電極およびその他に使用されているポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィ匕を行 う際に、ストッパー層として窒化ケィ素膜を用レ、、その上にあるポリシリコン膜と二酸化 ケィ素膜とを研磨しなければならない場合には不都合である。すなわち、二酸化ケィ 素膜の研磨速度がポリシリコン膜の研磨速度に比して小さいことから、ストッパー層と しての窒化ケィ素膜に達する前の二酸化ケイ素膜の研磨除去に不都合が生じる。こ のような層構成にっレ、ては、二酸化ケイ素膜の研磨速度がポリシリコン膜の研磨速度 に比肩するほど充分大きぐ窒化ケィ素膜の研磨速度がポリシリコン膜の研磨速度に 比して充分小さいことが必要である力 上記特性の研磨剤ではこの要件に応えること ができない。
特許文献 1 :特許第 3457144号 (実施例）
特許文献 2 :特開平 11— 12561号公報
特許文献 3 :特開 2001— 35818号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、上記問題点を解決し、半導体集積回路装置の製造において被研磨面 を研磨するための化学的機械的研磨用研磨剤であって、被研磨面がポリシリコン膜 の被研磨面を含む場合に適した研磨剤を提供することを目的としている。本発明のさ らに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
課題を解決するための手段
[0009] すなわち、本発明は以下の特徴を要旨するものである。
(1)半導体集積回路装置の製造において被研磨面を研磨するための化学的機械的 研磨用研磨剤であって、被研磨面がポリシリコン膜の被研磨面を含み、当該研磨剤 力 酸化セリウム粒子と水溶性ポリアミンと水とを含有し、当該研磨剤の pHが 10〜： 13 の範囲にあることを特徴とする研磨剤。
(2)前記半導体集積回路装置が、前記ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜また は窒化ケィ素膜を有する、上記（1)に記載の研磨剤。
(3)前記半導体集積回路装置が、前記ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜およ び、当該二酸化ケイ素膜の直下に窒化ケィ素膜を有する、上記（1)に記載の研磨剤
(4)前記水溶性ポリァミンが、水溶性ポリエーテルポリァミンおよび水溶性ポリアルキ レンポリアミンからなる群から選ばれた 1種類以上のポリマーである、上記（1)〜（3) のいずれかに記載の研磨剤。
(5)前記研磨剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化テトラ メチルアンモニゥム、モノエタノールァミン、ェチルエタノールァミン、ジエタノールアミ ン、プロピレンジァミンおよびアンモニアからなる群から選ばれた 1種類以上の塩基性 化合物を含有する、上記（1)〜（4)のレ、ずれかに記載の研磨剤。
(6)前記塩基性化合物が、前記研磨剤中に 0. 001〜5. 0質量％の範囲で含まれて
いる、上記（5)に記載の研磨剤を提供する。
(7)前記水溶性ポリアミンの重量平均分子量が 100〜： 10万の範囲にある、上記（1) 〜（6)のいずれかに記載の研磨剤。
(8)前記研磨剤の全質量に対し、前記水溶性ポリアミンが 0. 00：!〜 20質量％の範 囲で含まれている、上記（1)〜（7)のいずれかに記載の研磨剤。
(9)研磨剤を研磨パッドに供給し、半導体集積回路装置の被研磨面と研磨パッドとを 接触させて、両者間の相対運動により研磨する被研磨面の研磨方法であって、当該 被研磨面がポリシリコン膜の被研磨面を含み、当該研磨剤として上記（1)〜（8)のい ずれかに記載の研磨剤を使用する研磨方法。
(10)上記（9)に記載の研磨方法により、被研磨面を研磨する工程を有する、半導体 集積回路装置の製造方法。
発明の効果
[0010] 本発明により、半導体集積回路装置の製造において被研磨面を研磨する場合に、 ポリシリコン膜とその他の材料との間で適切な研磨速度比を得ることができ、これによ り被研磨面の高平坦化を実現できる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]ポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィ匕工程において本発明の研磨剤により半 導体デバイス基板を研磨する際の模式的な断面図。
[図 2]本発明の研磨方法に適用可能な研磨装置の一例を示す図。
[図 3]本発明の実施例 1〜3について、研磨剤中に含まれるアンモニア濃度と、 Vso
/Vpsおよび Vsn/Vpsの相関関係を示すグラフ。
[図 4]ポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィ匕工程において本発明の研磨剤により半 導体デバイス基板を研磨する際の模式的な断面図。
[図 5]ポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦化工程において本発明の研磨剤により半 導体デバイス基板を研磨する際の模式的な断面図。 符号の説明
[0012] 1 シリコン基板
2 二酸化ケイ素膜
3 ポリシリコン膜
4 窒化ケィ素膜
5 研磨後の被研磨面
31 半導体デバイス
32 研磨ヘッド
33 研磨定盤
34 研磨パッド
35 研磨剤供給配管
36 研磨剤
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下に、本発明の実施の形態を図、表、式、実施例等を使用して説明する。なお、 これらの図、表、式、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の 範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発 明の範疇に属し得る。図中、同一の符号は同一の要素を表す。
[0014] 本発明に係る研磨剤は、半導体集積回路装置 (以下、単に半導体デバイスともいう )の被研磨面を研磨するための化学的機械的研磨用研磨剤であって、研磨剤が、酸 化セリウム粒子と水溶性ポリアミンと水とを含有し、その pHが 10〜： 13の範囲にある。 分散剤を共存させてもよい。
[0015] この研磨剤を使用すると、半導体デバイスの被研磨面がポリシリコン膜の被研磨面 を含む場合に、他の材料との研磨速度比の制御が容易なため、半導体デバイスの製 造工程において、ポリシリコン膜の被研磨面を研磨して、他の材料からなる層が露出 した場合に平坦な被研磨面を容易に形成することができるようになる。このポリシリコ ン膜は、一つの半導体デバイスに二以上含まれていてもよい。なお、本発明におい て、「被研磨面」とは、半導体デバイスを製造する過程で現れる中間段階の表面を意 味する。
[0016] 本発明に係る研磨剤は、半導体デバイスが、ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素 膜または窒化ケィ素膜を有する場合に有用である。このような構成は、二酸化ケイ素 膜や窒化ケィ素膜をストッパー膜として使用する場合によく採用される。
[0017] また、本発明に係る研磨剤は、半導体デバイスが、ポリシリコン膜の直下に二酸化 ケィ素膜および、この二酸化ケイ素膜の直下に窒化ケィ素膜を有する場合にも有用 である。このような構成は、窒化ケィ素膜をストッパー膜として使用し、その上に二酸 化ケィ素膜とポリシリコン膜を有する場合によく採用される。
[0018] この様子を図 1， 4， 5に例示する。図 1， 4， 5は、基板 1上に、二酸化ケイ素膜 2、ポ リシリコン膜 3、窒化ケィ素膜 4を積層した半導体デバイスの模式的横断面図を表す。
[0019] 図 1において、半導体デバイスの構成力 （a)に示すようにストッパー層に二酸化ケ ィ素膜 2を用いた場合には、本発明に係る研磨剤では、ポリシリコン膜 3の研磨速度（ Vps)と二酸化ケイ素膜 2の研磨速度（Vso)との比（すなわち研磨速度比 Vps/Vso )を大きくすることで、図 1の（b)のように、二酸化ケイ素膜 2が露出した時点で被研磨 面 5の凹凸を高平坦化できる。
[0020] 図 4の（a)のようにストッパー層に窒化ケィ素膜 4を用いた場合には、本発明に係る 研磨剤では、ポリシリコン膜 3の研磨速度 (Vps)と窒化ケィ素膜 4の研磨速度 (Vsn) の比（すなわち研磨速度比 Vps/Vsn)を大きくすることで、図 4の（b)のように、窒化 ケィ素莫 4が露出した時点で被研磨面 5の凹凸を高平坦ィ匕できる。
[0021] さらに、図 5の（a)のようにストッパー層の窒化ケィ素膜 4が二酸化ケイ素膜 2の内部 にある場合は、本発明に係る研磨剤では、研磨速度比 Vps/Vsnを大きく保ち、 つ、研磨速度 Vpsと Vsoとを同程度とすることで、図 5の（b)のように被研磨面 5の凹 凸を高平坦化できる。
[0022] なお、本研磨剤は、砥粒の凝集が無いため、分散安定性にも優れ、研磨欠陥に対 しても有利である。
[0023] 本発明では、研磨剤中の研磨砥粒としては酸化セリウムを用いる。アルカリ性では ァミン物質の存在により、ポリシリコン膜表面に負に帯電したシラノール基が形成され るため、研磨砥粒として従来用いられていたシリカ砥粒に代えて酸化セリウム砥粒を 用いることで、化学反応による研磨作用が高まる。そのため、本研磨剤は、二酸化ケ ィ素膜と同様にポリシリコン膜に対しても高い研磨速度を示す。本発明における酸化 セリウム砥粒としては、たとえば特許文献 2または特許文献 3に開示されている酸化セ リウム砥粒を好ましく使用できる。すなわち、硝酸セリウム（IV)アンモニゥム水溶液に
アルカリを加えて水酸化セリウムゲルを作製し、濾過、洗浄、焼成して得た酸化セリウ ム粉末を好ましく使用できる。また、高純度の炭酸セリウムを粉砕後焼成し、さらに粉 砕、分級して得られる酸化セリウム砥粒も好ましく使用できるが、特にこれらに限定さ れなレヽ。
[0024] 酸化セリウム砥粒の平均粒径（直径）は、研磨特性と分散安定性の面から、 0. 01 〜0. 5 x m、特に 0. 02〜0. 3 μ m、さらには 0. 05〜0. 2 z mカ好ましレ、。平均粒 径が大きすぎると、半導体基板表面にスクラッチなどの研磨キズが発生しやすくなる おそれがある。平均粒径が小さすぎると、研磨速度が低くなるおそれがある。また、単 位体積あたりの表面積の割合が大きいため、表面状態の影響を受けやすい。 pHや 添加剤濃度等の条件によっては凝集しやすくなる場合がある。凝集が起きると半導 体基板表面にスクラッチなどの研磨キズが発生しやすくなる。
[0025] 研磨剤中の水溶性ポリアミンとしては、一分子中に 2個以上のアミノ基を有する水溶 性の化合物であればどのようなものでもよい。水溶性は、研磨剤として使用する濃度 においてその研磨剤液中に完全に溶解している状態となる限り、どの程度のもので あってもよい。通常は、純水に 1質量％以上、好ましくは 5質量％以上溶解するものを いう。具体的には、水溶性ポリエーテルポリアミン、水溶性ポリアルキレンポリアミン、 ポリエチレンィミン、水溶性ポリビュルァミン、水溶性ポリアリルァミン、水溶性ポリリジ ンおよび水溶性キトサンからなる群から選ばれた 1種以上の材料が好ましい。特に好 ましレ、水溶性ポリアミンは、水溶性ポリエーテルポリアミンと水溶性ポリアルキレンポリ ァミンである。
[0026] 水溶性ポリアミンの分子量は水溶性を有する範囲の分子量である限り限定されるも のではないが、重量平均分子量で、 100〜： 10万の範囲にあることが好ましぐ 100〜 2000の範囲にあることがより好ましい。重量平均分子量が 100未満の場合はその効 果が小さい。 10万を超えるとたとえ水溶性であっても研磨剤の流動性等の物性に悪 影響を与えるおそれがある。 2000を超えると純水への溶解性が低下する場合が多 レ、。特に好ましい水溶性ポリアミンは重量平均分子量が 100〜2000の、水溶性ポリ エーテルポリアミンと水溶性ポリアルキレンポリアミンである。
[0027] これらの水溶性ポリアミンは、二酸化ケイ素膜、窒化ケィ素膜の研磨速度抑制とポリ
シリコン膜の研磨促進に用いられる。更に、アンモニア等の塩基性化合物を加えるこ とで、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との大きな研磨速度比 (VpsZVsn)を維持したま ま、二酸化ケイ素膜の研磨速度 (Vso)を制御できる。すなわち、従来のポリシリコン 膜用の研磨剤では、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との研磨速度比 (VpsZVsn)が小 さい問題や、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜の研磨速度比 (Vps/Vsn)を大きく維持 しながら、二酸化ケイ素膜の研磨速度 (Vso)を制御することができないという問題が あつたが、これらの問題を解決することができる。
[0028] 水溶性ポリアミンを添加すると、二酸化ケイ素膜と窒化ケィ素膜との研磨速度の抑 制とポリシリコン膜の研磨の促進とが可能となるのは、酸化セリウム砥粒と被研磨面の 表面への水溶性ポリアミン (たとえばポリオキシプロピレンジァミン）の吸着効果による と考えられる。この効果により、酸化セリウムと被研磨材中の二酸化ケイ素膜または窒 化ケィ素膜との接触が阻害されることで研磨の進行が抑制されるのであろう。ポリシリ コン膜に関しては、水溶性ポリアミンによる化学的変化を受けて、研磨剤のメカニカル な作用により削れ易くなるため、研磨が促進されるものと考えられている。
[0029] 本発明において特に好ましい水溶性ポリアミンは、重量平均分子量が 100〜2000 の水溶性ポリエーテルポリアミンおよび重量平均分子量が 100〜2000の水溶性ポリ アルキレンポリアミンからなる群から選ばれた 1種以上の水溶性ポリアミンである。酸 化セリウム砥粒に対する分散安定化効果が高いという観点からは、この水溶性ポリエ 一テルポリアミンのより好ましい重量平均分子量は 150〜800であり、さらにより好ま しい重量平均分子量は 150〜400である。
[0030] 上記ポリエーテルポリアミンとは、 2個以上のァミノ基と 2個以上のエーテル性酸素 原子を有する化合物を意味する。アミノ基としては 1級ァミノ基（一 NH )が好ましい。
2
アミノ基として 2級ァミノ基（_NH_)や 3級アミノ基を有してレ、てもよレ、が、本発明に おけるポリエーテルポリアミンとしては、 2個以上の 1級アミノ基を有し、他のアミノ基を 実質的に有しない化合物が好ましぐ特に 1級ァミノ基のみを 2個有するポリエーテル ジァミンが好ましレ、。ポリエーテルポリアミンは、多価アルコールやポリエーテルポリオ ールの水酸基の水素原子をァミノアルキル基に置換した構造を有する化合物が好ま しレ、。多価アルコールとしては 2〜6価のアルコール、特に 2価アルコールが好ましぐ
ポリエーテルポリオールとしては 2〜6価のポリオキシアルキレンポリオール、特にポリ ォキシアルキレンジオールが好ましレ、。アミノアルキル基としては、 2 _アミノエチル基 、 2—ァミノプロピル基、 2—ァミノ一 1 _メチルェチル基、 3—ァミノプロピル基、 2—ァ ミノー 1、 1—ジメチルェチル基、 4_アミノブチル基などの炭素数 2〜6のアミノアルキ ル基が好ましい。
[0031] 上記多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレ ングリコール、ジプロピレングリコールなどのエーテル性酸素原子を有していてもよい 炭素数 2〜8の 2価アルコールが好ましい。ポリエーテルポリオールとしては、トリェチ レングリコールやテトラエチレンダリコールなどのポリエチレングリコール（すなわち、 ポリオキシエチレンジオール）、トリプロピレングリコールゃテトラプロピレングリコール などのポリプロピレングリコール（すなわち、ポリオキシプロピレンジオール）、ポリ（ォ キシプロピレン'ォキシエチレン）ジオールなどの 2種以上のォキシアルキレン基を有 するポリオキシアルキレンジオールなどの繰り返し単位が炭素数 2〜6のォキシアル キレン基であるポリエーテルジオールが好ましレ、。
[0032] 上記ポリアルキレンポリアミンとは、 3個以上のァミノ基がアルキレン基を介して結合 した化合物を意味する。末端のアミノ基は 1級ァミノ基であり分子内のアミノ基は 2級 アミノ基であることが好ましい。より好ましくは、両分子末端に 1級アミノ基を有し、分子 内に 1個以上の 2級アミノ基を有する鎖状ポリアルキレンポリアミンである。ァミノ基と 他のアミノ基との間に挟まれ、アルキレン基よりなる結合部分は、一分子内に二つ以 上存在することになる。これら複数のアミノ基間結合部分は、互いに同一でも異なつ ていてもよぐ全て同一であるか、両末端の 1級ァミノ基に結合する 2個のアミノ基間 結合部分は同一で、かつ他のアミノ基間結合部分とは異なっていることが好ましい。 一つのアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は 2〜8が好ましぐ特に両末端の 1級 ァミノ基に結合する 2個のアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は 2〜8、それ以外 のアミノ基間結合部分に含まれる炭素数は 2〜6が好ましい。
[0033] 上記ポリエーテルジァミンとポリアルキレンポリアミンとしては、下記式（1)で表され る構造を有する化合物が好ましレ、。
[0034] H N- (R-X-) -R-NH (1)
ただし、 Rは炭素数 2〜8のアルキレン基を表し、 Xは酸素原子または—NH—を表 し、 kは、ポリエーテルジァミンの場合には 2以上の整数を表し、ポリアルキレンポリア ミンの場合には 1以上の整数を表す。 1分子中の複数の Rは互いに異なっていてもよ レ、。
[0035] 特にポリエーテルジァミンとしては下記式（2)で表される構造を有する化合物が好 ましぐポリアルキレンポリアミンとしては、下記式（3)で表される構造を有する化合物 が好ましい。
[0036] H N— R2— O—（R1 〇一） R2— NH (2)
2 m 2
H N -R4- NH - (R3 - NH- ) R4— NH (3)
2 n 2
ただし、 R1はエチレン基またはプロピレン基、 R2は炭素数 2から 6のアルキレン基、 R 3は炭素数 2から 6のアルキレン基、 R4は炭素数 2〜8のアルキレン基、 mは 1以上の 整数、 nは 1以上の整数を表し、 R1と R2は同一でも異なっていてもよぐ R3と R4は同一 でも異なっていてもよい。
[0037] 式（2)で表される具体的なポリエーテルジァミンとしては、例えば、ポリオキシプロピ レンジァミン（R R2がプロピレン基、 mが 1以上の化合物）、ポリオキシエチレンジアミ ン (R^ R2がエチレン基、 mが 1以上の化合物）、 4, 7, 10—トリオキサ—トリデカン 1 , 13 ジァミン (R1がエチレン基、 R2がトリメチレン基、 mが 2の化合物）などがある。 式（3)で表される具体的なポリアルキレンポリアミンとしては、例えば、テトラエチレン ペンタミン（R3、 R4がエチレン基、 nが 2の化合物）、ペンタエチレンへキサミン（R3、 R4 がエチレン基、 nが 3の化合物）、ヘプタエチレンォクタミン (R3、 R4がエチレン基、 nが 5の化合物）、 N, N，一ビス（3—ァミノプロピル）一エチレンジァミン（R3がエチレン基 、 R4がトリメチレン基、 nが 1の化合物）、 N, N，一ビス（2—アミノエチル）_ 1、 4—ブ タンジァミン (R3がテトラメチレン基、 R4がエチレン基、 nが 1の化合物）などがある。
[0038] 研磨剤中における水溶性ポリアミンの濃度は、研磨速度抑制の十分な効果を得る 点から、 0. 00：!〜 20質量％の範囲で、研磨速度、研磨剤スラリーの均一性、水溶性 ポリアミンの重合平均分子量等を考慮して適宜設定することが好ましレ、。研磨剤中に おける水溶性ポリアミンの濃度は、 0. 05〜5質量％の範囲にあることがより好ましい。
[0039] 本発明に係る水については、特に制限はないが、他の剤に対する影響、不純物の
混入、 PH等への影響から、純水、超純水、イオン交換水等を好ましく使用することが できる。
[0040] 本研磨剤はアルカリ性の pH領域で使用可能である。研磨剤の研磨特性と分散安 定性を考慮すると、 pHIO〜： 13が好ましい。 pHが 10未満の場合、分散性が低下す る恐れがあり、 13を超える場合、研磨特性上は問題ないが、被研磨面に影響を及ぼ す恐れがあり、また、操作性 (ハンドリング性）が悪化する恐れがある。
[0041] 本発明に係る研磨剤は塩基性化合物を含有することが好ましい。塩基性化合物の 種類とその添加量を変えることにより、二酸化ケイ素膜の研磨速度を制御することが できる。この効果により、図 5 (a)で示したようなストッパー層として窒化ケィ素膜を用 レ、、その上に二酸化ケイ素膜とポリシリコン膜とを有する構成において、ポリシリコン 膜と二酸化ケイ素膜とを同程度の研磨速度で研磨することが可能となる。ポリシリコン 膜と二酸化ケイ素膜との研磨速度比 (Vps/Vso)は塩基性化合物の種類とその添 カロ量を変えることにより自由に制御することができる力 上記の組成の場合には、 Vps /Vsoを 0· 5-1. 5に制 ί卸すること力 S有用であり、特に、 0· 8〜： 1. 2に制 ί卸すること が有用である。
[0042] この塩基性化合物については特に制限はなレ、。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、 水酸化リチウム、水酸化テトラメチルアンモニゥム、モノエタノールァミン、ェチルエタ ノーノレアミン、ジエタノールァミン、プロピレンジァミンおよびアンモニアからなる群か ら選ばれた 1種類以上の塩基性化合物を好ましく例示することができる。なかでも、研 磨速度を制御しやすレ、ことから、アンモニアが特に好ましレ、。
[0043] この塩基性化合物は、研磨剤中に 0. 001-5. 0質量％の範囲で含まれていること 力 S好ましく、 0. 005〜2. 0質量0 /0の範囲で含まれてレヽること力より好ましレヽ。 0. 001 質量％未満では二酸化ケイ素膜の研磨速度を制御する効果が小さ 5. 0質量％を 超えても特別な効果は得られなレ、。
[0044] 本発明に係る研磨剤には、他の成分を共存させてもよい。代表的なものに分散剤 を挙げることができる。分散剤としては、水溶性有機高分子や陰イオン性の界面活性 剤がある。水溶性有機高分子としてはカルボン酸基またはカルボン酸アンモニゥム塩 等を有するポリマーが好ましい。
[0045] 本発明に係る研磨剤は、必ずしも構成する研磨材料をあらかじめすべて混合したも のとして研磨の場に供給する必要はない。研磨の場に供給する際に研磨材料が混 合されて研磨剤の組成になってもよい。たとえば、酸化セリウム粒子と水と、任意で分 散剤とを含む液と、水溶性ポリアミンと塩基性化合物とを含む液とに分け、研磨の際 に適宜、混合比率を調整して使用してもよい。また、酸化セリウム粒子と分散剤と水 溶性ポリアミンと水とを含む液と、塩基性化合物と水とを含む液に分けることもできる。 その他の分け方でもよレ、。
[0046] 混合比率の調整により、たとえば、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との研磨速度比を 大きく維持しながら、二酸化ケイ素膜の研磨速度を制御することができるため、半導 体デバイスの構造により研磨速度比を最適化する必要がある場合には有用な方法で ある。より具体的には、本研磨剤は、窒化ケィ素膜の研磨速度が低くかつ二酸化ケィ 素膜の研磨速度を制御できることから、 STI分離や ILD膜の平坦化等においても有 効に使用できる。
[0047] 本発明の研磨剤を用いて半導体基板を研磨する場合には、研磨剤を研磨パッドに 供給し、半導体デバイスの被研磨面と研磨パッドとを接触させて、両者間の相対運動 により、ポリシリコン膜の被研磨面を含む被研磨面を研磨する。すでに説明したように 、本発明に係る研磨剤を使用すると、ポリシリコン膜と二酸化ケイ素膜との研磨速度 比やポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との研磨速度比を大きくすることおよび、ポリシリコ ン膜と窒化ケィ素膜との研磨速度比を大きく維持したまま、ポリシリコン膜と二酸化ケ ィ素膜との研磨速度比を制御できることから、本研磨方法は、特に半導体デバイスが 、ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜または窒化ケィ素膜を有する場合や、ポリ シリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜および、その二酸化ケイ素膜の直下に窒化ケィ 素膜を有する場合に好適に使用することができる。
[0048] 研磨装置としては、一般的な研磨装置を使用できる。たとえば図 2は、本発明の研 磨方法に適用可能な研磨装置の一例を示す図である。研磨剤供給配管 35から研磨 剤 36を供給しながら、研磨ヘッド 32に半導体デバイス 31を保持し、研磨定盤 33表 面に貼り付けた研磨パッド 34に接触させ、かつ研磨ヘッド 32と研磨定盤 33を回転さ せ相対運動させる方式である。ただし、本発明に係る研磨装置はこれに限定されな
レ、。
[0049] 研磨ヘッド 32は回転だけでなく直線運動をしてもよい。研磨定盤 33および研磨パ ッド 34が半導デバイス 31と同程度またはそれ以下の大きさであってもよい。その場合 は研磨ヘッド 32と研磨定盤 33とを相対的に移動させることにより、半導体デバイスの 全面を研磨できるようにすることが好ましい。また研磨定盤 33および研磨パッド 34は 回転式でなくてもよぐたとえばベルト式で一方向に移動するものでもよい。
[0050] 研磨装置の研磨条件には特に制限はないが、研磨ヘッド 32に荷重をかけ研磨パ ッド 34に押しつけることにより研磨速度を向上できる。このときの研磨圧力は、 0. 5〜 50kPa程度が好ましぐ研磨速度の半導体デバイス内均一性、平坦性、スクラッチ等 の研磨欠陥防止の観点から、 3〜40kPa程度が特に好ましい。また研磨定盤、研磨 ヘッドの回転数は、 50〜500rpm程度が好ましいが、これらに限定されない。
[0051] 研磨パッドとしては一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質樹脂、非多孔質榭 脂等からなるものが使用できる。また、研磨パッドの表面に、研磨剤の供給を促進さ せたり、研磨剤が一定量溜まるようにするために、格子状、同心円状、らせん状など の溝加工がなされていてもよい。
[0052] このようにして、本発明によれば、半導体デバイスの製造において被研磨面を研磨 する場合に、ポリシリコン膜とその他の材料との間で適切な研磨速度比を得ることが できる。従って、本研磨方法を使用した半導体デバイスの製造においては、コストを 低減でき、スループットを改善することができる。
実施例
[0053] 以下、本発明の実施例を説明する。例:!〜 6が実施例、例 7, 8が比較例である。実 施例において「％」は、特に断らない限り質量％を意味する。特性値は下記の方法に より評価した。
[0054] (pH)
横河電機社製の pH81 - 11で測定した。
[0055] (砥粒の平均粒径）
レーザー散乱'回折装置 (堀場製作所社製、商品名： LA— 920)を使用して求めた
[0056] (研磨剤の分散安定性）
実施例における「凝集沈殿時間」は、直径 18mmのガラス製試験管に研磨剤を 20 mL入れて 10日間静置し、二層に分離し上澄み液ができるまでの時間として求めた。
[0057] (研磨特性）
(1)研磨条件
研磨は以下の装置および条件で行った。
[0058] 研磨機：全自動 CMP装置 MIRRA (APPLIED MATERIALS社製）
研磨剤供給速度： 200ミリリットル/分
研磨パッド： 2層パッド IC— 1400の K— grooveまたは単層パッド IC— 1000の K— groove (Rodel社製)
研磨パッドのコンディショニング： MEC100— PH3. 5L (三菱マテリアル社製） 研磨定盤の回転数： 127rpm (全例共通）
研磨ヘッドの回転数： 123rpm (全例共通）
研磨圧： 27. 6kPa (全例共通）
(2)被研磨物
次の被研磨物を使用した。例:!〜 4, 7〜8に記載の研磨剤の被研磨物としては、 C VD法によりポリシリコン膜を製膜した 8インチシリコンウェハ基板、 CVD法により窒化 ケィ素膜を製膜した 8インチシリコンウェハ基板および、熱酸化法により二酸化ケイ素 膜を製膜した 8インチシリコンウェハ基板を使用した。
[0059] 例 5〜6に記載の研磨剤の被研磨物としては、 CVD法によりポリシリコン膜を製膜し た 8インチシリコンウェハ基板と熱酸化法により二酸化ケイ素膜を製膜した 8インチシ リコンウェハ基板とを使用した。
[0060] (3)研磨剤の特性評価方法
研磨速度の測定：膜厚計 UV_ 1280SE (KLA_Tencor社製）を使用した。
[0061] [例 1]
酸化セリウム砥粒と分散剤としての分子量 5000のポリアクリル酸アンモニゥムとを質 量比で 100 : 0. 7となるようにして脱イオン水中で撹拌しながら混合し、超音波分散、 フィルタリングを施して、砥粒の濃度が 10%、分散剤濃度 0. 07%の混合物を作製し
た。この混合物を脱イオン水で 5倍に希釈し、砥粒濃度 2%、分散剤濃度 0. 014% の砥粒混合物 Aを作製した。砥粒混合物 Aの pHは 7. 6であり、平均粒径は 0. 19 μ mであつに。
[0062] 次に脱イオン水中に、添加剤としてアミン系水溶性高分子である分子量 230のポリ ォキシプロピレンジァミン (BASF社製、商品名ポリエーテルァミン）と塩基性化合物 であるアンモニアを溶角 し、ポリオキシプロピレンジァミン濃度 1. 0%、アンモニア濃 度 0. 01%の添加剤液 Bを作製した。
[0063] この添加剤液 Bと砥粒混合物 Aとを、質量比 1： 1で、撹拌しながら混合することによ り、砥粒濃度 1%、ポリアクリル酸アンモニゥムの濃度が 0. 007%、ポリオキシプロピ レンジァミン濃度が 0. 5%、アンモニア濃度が 0. 005%、 pHが 10. 8の研磨剤を作 製した。
[0064] 研磨剤の組成、 pH、平均粒径および研磨剤の凝集沈殿時間を表 1に、研磨特性 の評価結果を表 2に示す。
[0065] [例 2]
例 1と同様に砥粒混合物 Aを作製し、添加剤液 Bの調製においてポリオキシプロピ レンジァミンの濃度が 1. 0%、アンモニアの濃度が 0. 68%になるようにした以外は 例 1と同様にして、添加剤液 Cを作製した。この添加剤液 Cと砥粒混合物 A、質量比 1 ： 1で、混合することにより、砥粒濃度 1 %、分散剤としてのポリアクリル酸アンモニゥム の濃度 0. 007%、添加剤のポリオキシプロピレンジァミン濃度 0. 5%、アンモニア濃 度 0. 34%、 pHが 11. 5の研磨剤を作製した。
[0066] 上記研磨剤の評価は、例 1と同様に行った。研磨剤の組成、 pHおよび平均粒径を 表 1に、研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0067] [例 3]
例 1と同様に砥粒混合物 Aを作製し、添加剤液 Bの調製においてポリオキシプロピ レンジァミンの濃度が 1. 0%、アンモニア濃度が 1. 7%になるようにした以外は例 1と 同様にして、添加剤液 Dを作製した。この添加剤液 Dと砥粒混合物 A、質量比 1： 1で 、混合することにより、砥粒濃度 1 %、分散剤としてのポリアクリル酸アンモニゥムの濃 度 0. 007%、添加剤のポリオキシプロピレンジァミン濃度 0. 5%、アンモニア濃度 0.
85%、pH力 Sl l . 7の研磨剤を作製した。
[0068] 上記研磨剤の評価は、例 1と同様に行った。研磨剤の組成、 pHおよび平均粒径を 表 1に、研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0069] [例 4]
例 1と同様に砥粒混合物 Aを作製し、添加剤液 Bの調製においてポリオキシプロピ レンジァミンの濃度を 1. 0%とし、塩基性化合物として、アンモニアに代え水酸化カリ ゥムを濃度 0. 02%で使用した以外は例 1と同様にして、添加剤液 Eを作製した。この 添加剤液 Eと砥粒混合物 A、質量比 1： 1で、混合することにより、砥粒濃度 1%、分散 斉 IJとしてのポリアクリル酸アンモニゥムの濃度 0. 007%、添加剤のポリオキシプロピレ ンジァミン濃度 0. 5%、水酸化カリウム濃度 0. 01 %、pHが 11. 5の研磨剤を作製し た。
[0070] 上記研磨剤の評価は、例 1と同様に行った。研磨剤の組成、 pHおよび平均粒径を 表 1に、研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0071] [例 5コ
例 1と同様に砥粒混合物 Aを作製し、添加剤液 Bの調製においてポリオキシプロピ レンジァミンの濃度を 0· 2%とし、塩基性化合物として、アンモニアに代えモノエタノ ールァミンを濃度 0. 4%で使用した以外は例 1と同様にして、添加剤液 Fを作製した 。この添加剤液 Fと砥粒混合物 A、質量比 1： 1で、混合することにより、砥粒濃度 1 % 、分散剤としてのポリアクリル酸アンモニゥムの濃度 0. 007%、添加剤のポリオキシプ ロピレンジァミン濃度 0. 1 %、モノエタノールァミン濃度 0. 2%、pf¾ i . 1の研磨 剤を作製した。
[0072] 上記研磨剤の評価は、例 1と同様に行った。研磨剤の組成、 pHおよび平均粒径を 表 1に、研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0073] [例 6コ
例 1と同様に砥粒混合物 Aを作製し、添加剤液 Bの調製においてポリオキシプロピ レンジァミンの濃度を 0. 2%とし、塩基性化合物として、アンモニアに代え水酸化テト ラメチルアンモニゥムを濃度 0. 24%で使用した以外は例 1と同様にして、添加剤液 Gを作製した。この添加剤液 Gと砥粒混合物 A、質量比 1： 1で、混合することにより、
砥粒濃度 1%、分散剤としてのポリアクリル酸アンモニゥムの濃度 0. 007%、添加剤 のポリオキシプロピレンジァミン濃度 0. 1%、水酸化テトラメチルアンモニゥム濃度 0.
12%、pH力 S12. 3の研磨剤を作製した。
[0074] 上記研磨剤の評価は、例 1と同様に行った。研磨剤の組成、 pHおよび平均粒径を 表 1に、研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0075] [例 7]
比較例としてヒュームドシリカと水と水酸化カリウムとを含む Cabot社製の SS25を使 用した。研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0076] [例 8]
比較例としてコロイダルシリカと水と塩基性有機化合物とを含むフジミインコーポレ 一テッド社製の Planerite6103を使用した。研磨特性の評価結果を表 2に示す。
[0077] 例 1〜例 6に記載の方法で作製した場合には、各研磨剤も砥粒混合物 Aと同様平 均粒径は 0. 19 /i mであった。すなわち添加液 B〜Gとの混合により、砥粒の凝集は 進まなかった。この研磨剤を静置して分散安定性を評価したところ、 1週間以上経過 しても分散が維持された。この分散状態は添加剤を加えていない砥粒混合物 Aと同 程度であり、分散性は非常に良好である。
[0078] [表 1]
表 1
[0079] [表 2]
表 2
[0080] 研磨特性については、本発明の実施例である例 1は比較例である例 7に対して、二 酸化ケィ素膜と窒化ケィ素膜の研磨速度が低ぐポリシリコン膜に対する研磨速度が これらに比して大きレ、、すなわちポリシリコン膜とこれらの研磨速度比 Vps/Vso、 Vp s/Vsnが大きいことが分かる。また、比較例である例 8に対しては、 Vps/Vsoはほ ぼ同等であるが、 Vps/Vsnは、 2倍以上大きいことが分かる。更に、比較例 7〜8で
は、二酸化ケイ素膜の研磨速度を制御できないのに対して、実施例:!〜 6では、二酸 化ケィ素膜の研磨速度を広い範囲で制御できていることが分かる。特に実施例:!〜 3 においては、塩基性化合物であるアンモニア濃度を調整することで、ポリシリコン膜と 窒化ケィ素膜の研磨速度比を維持したまま、二酸化ケイ素膜の研磨速度を制御でき てレ、ることが分力る。このことは、本発明の実施例 1〜3について、アンモニア濃度と V soZVpsおよび Vsn/Vpsの相関関係を示す図 3にも明確に現れている。
[0081] このように、本発明の研磨剤は、ポリシリコン膜を含む被研磨面の平坦ィ匕工程にお いて、ポリシリコン膜の下層のストッパー層として、二酸化ケイ素膜または窒化ケィ素 膜を用いた場合に好適に用いることができ、更に、ポリシリコン膜と窒化ケィ素膜との 研磨速度比を大きく維持しながら、二酸化ケイ素膜の研磨速度を広い範囲で制御し て被研磨面の凹凸の高平坦ィ匕を実現できる。また、本研磨剤は、砥粒の凝集がなく 分散安定性にも優れ、研磨欠陥に対しても有利である。
産業上の利用可能性
[0082] 本発明の研磨剤はポリシリコン膜を含む被研磨面平坦ィヒ特性と分散安定性に優れ 、研磨欠陥が少ないので、半導体デバイス製造工程、特に、多層配線形成工程での キャパシタ、ゲート電極およびその他に使用されているポリシリコン膜を含む被研磨 面の平坦化、ポリシリコン膜が関与する層間絶縁膜の平坦化、シヤロートレンチ分離 用絶縁膜の平坦ィヒ工程に好適に適用される。 なお、 2005年 3月 16曰に出願された曰本特許出願 2005— 074373号の明糸田書 、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。
Claims
[1] 半導体集積回路装置の製造において被研磨面を研磨するための化学的機械的研 磨用研磨剤であって、
被研磨面がポリシリコン膜の被研磨面を含み、
当該研磨剤が、酸化セリウム粒子と水溶性ポリアミンと水とを含有し、
当該研磨剤の ρΗが 10〜： 13の範囲にある、
ことを特徴とする研磨剤。
[2] 前記半導体集積回路装置が、前記ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜または 窒化ケィ素膜を有する、請求項 1に記載の研磨剤。
[3] 前記半導体集積回路装置が、前記ポリシリコン膜の直下に二酸化ケイ素膜および
、当該二酸化ケイ素膜の直下に窒化ケィ素膜を有する、請求項 1に記載の研磨剤。
[4] 前記水溶性ポリアミンが、水溶性ポリエーテルポリアミンおよび水溶性ポリアルキレ ンポリアミンからなる群から選ばれた 1種類以上のポリマーである、請求項:!〜 3のい ずれかに記載の研磨剤。
[5] 前記研磨剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化テトラメ チルアンモニゥム、モノエタノールァミン、ェチルエタノールァミン、ジエタノールァミン
、プロピレンジァミンおよびアンモニアからなる群から選ばれた 1種類以上の塩基性 化合物を含有する、請求項:!〜 4のいずれかに記載の研磨剤。
[6] 前記塩基性化合物が、前記研磨剤中に 0. 00：!〜 5. 0質量％の範囲で含まれてい る、請求項 5に記載の研磨剤。
[7] 前記水溶性ポリアミンの重量平均分子量が 100〜10万の範囲にある、請求項:!〜
6のいずれかに記載の研磨剤。
[8] 前記研磨剤の全質量に対し、前記水溶性ポリアミンが 0. 001〜20質量％の範囲 で含まれている、請求項：!〜 7のいずれかに記載の研磨剤。
[9] 研磨剤を研磨パッドに供給し、半導体集積回路装置の被研磨面と研磨パッドとを接 触させて、両者間の相対運動により研磨する被研磨面の研磨方法であって、 当該被研磨面がポリシリコン膜の被研磨面を含み、
当該研磨剤として請求項 1〜8のいずれかに記載の研磨剤を使用する
研磨方法。
請求項 9に記載の研磨方法により、被研磨面を研磨する工程を有する、半導体集 積回路装置の製造方法。
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