JP2001308044A

JP2001308044A - 酸化セリウム研磨剤及び基板の研磨方法

Info

Publication number: JP2001308044A
Application number: JP2000131551A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakurada; 剛史桜田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】分散性が良く、研磨傷の発生を抑制し、酸化
珪素絶縁膜等の被研磨面を平坦に研磨することが可能な
酸化セリウム研磨剤及び高品位で高信頼性の半導体用基
板を容易に歩留まりよく得ることの可能な基板の研磨方
法を提供する。【解決手段】酸化セリウムと酸化セリウムに付着した
分散剤の重量比が１対０．００２から１対０．００５の
範囲であるスラリーからなる酸化セリウム研磨剤及びこ
の酸化セリウム研磨剤で、所定の基板を研磨することを
特徴と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、酸化セリウム研磨
剤及び基板の研磨方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程において、
プラズマ−ＣＶＤ、低圧−ＣＶＤ等の方法で形成される
酸化珪素２絶縁膜等無機絶縁膜層を平坦化するための化
学機械研磨剤として、ヒュームドシリカ系の研磨剤が一
般的に検討されている。ヒュームドシリカ系の研磨剤
は、シリカ粒子を四塩化珪酸の熱分解等の方法で粒成長
させ、アンモニア等のアルカリ金属を含まないアルカリ
溶液でpH調整を行って製造している。しかしながら、こ
の様な研磨剤は無機絶縁膜の研磨速度が充分な速度を持
たず、実用化には低研磨速度という技術課題がある。

【０００３】一方、フォトマスク用ガラス表面研磨とし
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。また、酸化セリウムは強い酸化剤
として知られるように、化学的活性な性質を有してい
る。この利点を活かし、絶縁膜用化学機械研磨剤への適
用が有用である。

【０００４】しかしながら、フォトマスク用ガラス表面
研磨用酸化セリウム研磨剤をそのまま無機絶縁膜研磨に
適用すると、１次粒子径が大きく、そのため絶縁膜表面
に目視で観察できる研磨傷が入ってしまう。また、酸化
セリウム粒子は理論比重が７．２と大きいことから沈降
しやすい。そのことから研磨時の研磨剤供給濃度むら、
供給管での詰まり等の問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】請求項１〜５記載の発
明は分散性が良く、研磨傷の発生を抑制し、酸化珪素絶
縁膜等の被研磨面を平坦に研磨することが可能な酸化セ
リウム研磨剤を提供するものである。請求項６〜７記載
の発明は高品位で高信頼性の半導体用基板を容易に歩留
まりよく得ることの可能な基板の研磨方法を提供するも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化セリウム
と酸化セリウムに付着した分散剤の重量比が１対０．０
０２から１対０．００５の範囲であるスラリーからなる
酸化セリウム研磨剤に関する。また、本発明は、スラリ
ーが、酸化セリウムに付着していない分散剤を含む前記
の酸化セリウム研磨剤に関する。また、本発明は、スラ
リーが媒体として水を含む前記の酸化セリウム研磨剤に
関する。

【０００７】また、本発明は、分散剤が水溶性有機高分
子、水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界
面活性剤及び水溶性アミンから選ばれる少なくとも１種
の化合物である前記の酸化セリウム研磨剤に関する。ま
た、本発明は、pHが７〜１０である前記の酸化セリウム
研磨剤に関する。

【０００８】また、本発明は、前記の酸化セリウム研磨
剤で、所定の基板を研磨することを特徴とする基板の研
磨方法に関する。また、本発明は、所定の基板が酸化珪
素絶縁膜の形成された半導体素子である前記の基板の研
磨方法に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】一般に酸化セリウムは、炭酸塩、
硫酸塩、蓚酸塩等のセリウム化合物を焼成することによ
って得られる。ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法等で形成される酸化
珪素絶縁膜は１次粒子径が大きく、かつ結晶歪が少ない
ほど、すなわち結晶性がよいほど高速研磨が可能である
が、研磨傷が入りやすい傾向がある。そこで、本発明で
用いる酸化セリウム粒子は、あまり結晶性を上げないで
作製される。また、半導体チップ研磨に使用することか
ら、アルカリ金属およびハロゲン類の含有率は１ppm以
下に抑えることが好ましい。

【００１０】本発明の研磨剤は高純度のもので、Ｎａ、
Ｋ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ
はそれぞれ１ppm以下、Ａｌは１０ppm以下である。

【００１１】本発明において、酸化セリウム粒子を作製
する方法として焼成法が使用できる。ただし、研磨傷が
入らない粒子を作製するために、できるだけ結晶性を上
げない低温焼成が好ましい。セリウム化合物の酸化温度
が３００℃であることから、焼成温度は６００℃以上９
００℃以下が好ましい。炭酸セリウムを６００℃以上９
００℃以下で６０〜１２０分、空気中で焼成することが
好ましい。

【００１２】焼成された酸化セリウムは、ジェットミル
等の乾式粉砕、ビ−ズミル等の湿式粉砕で粉砕すること
ができる。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】焼成酸化セリウムをジェットミル等の乾式
粉砕等で粉砕した酸化セリウム粒子には、一次粒子（結
晶子）サイズの小さい粒子と一次粒子（結晶子）サイズ
まで粉砕されていない多結晶体が含まれ、この多結晶体
は一次粒子（結晶子）が再凝集した凝集体とは異なって
おり、２つ以上の一次粒子（結晶子）から構成され結晶
粒界を有している。この結晶粒界を有す多結晶体を含む
研磨剤で研磨を行うと、研磨時の応力により破壊され活
性面を発生すると推定され、酸化珪素絶縁膜等の被研磨
面を傷なく高速に研磨することに寄与していると考えら
れる。

【００１４】本発明における酸化セリウムスラリーは、
上記の方法により製造された酸化セリウム粒子を含有す
る水溶液又はこの水溶液から回収した酸化セリウム粒
子、水及び必要に応じて分散剤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
の濃度に制限は無いが、懸濁液（研磨剤）の取り扱い易
さから０．５〜１０重量％の範囲が好ましい。さらに、
保存安定性を得るためには１〜５重量％の範囲が好まし
い。

【００１５】また分散剤としては、水溶性有機高分子、
水溶性陰イオン性界面活性剤、水溶性非イオン性界面活
性剤及び水溶性アミンがある。例えば、アクリル酸アン
モニウム塩とアクリル酸メチルの共重合体、特に重量平
均分子量１０００〜２００００のアクリル酸アンモニウ
ム塩とアクリル酸メチルの共重合体がある。なお、重量
平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ーで測定し、標準ポリスチレン換算した値である。

【００１６】これらの分散剤の添加量は、スラリー中の
粒子の分散性及び沈降防止性等から、酸化セリウム粒子
１００重量部に対して０．０１〜５重量部の範囲が好ま
しく、その分散効果を高めるためには、分散処理時に分
散機の中に粒子と同時に入れることが好ましい。

【００１７】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、超音波分散機、ホモジナイザー、ボールミル等を用
いることができる。サブミクロンオーダの酸化セリウム
粒子を分散させるためには、ボールミル、振動ボールミ
ル、遊星ボールミル、媒体撹拌式ミル等の湿式分散機を
用いることが好ましい。また、スラリーのアルカリ性を
高めたい場合には、分散処理時又は処理後に、アンモニ
ア水などの金属イオンを含まないアルカリ性物質を添加
することができる。

【００１８】本発明のスラリーに含まれる分散剤にアク
リル酸アンモニウム塩とアクリル酸メチルの共重合体を
用いる場合、分散剤を酸化セリウム粒子１００重量部に
対して０．０１〜５．００重量部添加することが好まし
く、その重量平均分子量は１０００〜２００００が好ま
しい。アクリル酸アンモニウム塩とアクリル酸メチルと
のモル比は０．１〜０．９が好ましい。アクリル酸アン
モニウム塩とアクリル酸メチルの共重合体が酸化セリウ
ム粒子１００重量部に対して０．０１重量部未満では沈
降し易く、５重量部より多いと再凝集による粒度分布の
経時変化が生じやすい。また、重量平均分子量が２００
００を超えると再凝集による粒度分布の経時変化が生じ
やすい。

【００１９】本発明のスラリーに分散される結晶粒界を
有する酸化セリウム粒子径の中央値は６０〜１５００nm
が好ましく、一次粒子（結晶子）径の中央値は３０〜２
５０nmが好ましい。

【００２０】結晶粒界を有する酸化セリウム粒子径の中
央値が６０nm未満、又は一次粒子（結晶子）径の中央値
が３０nm未満であれば、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面を
高速に研磨することができ難くなる傾向があり、結晶粒
界を有する酸化セリウム粒子径の中央値が１５００nmを
越える、又は一次粒子（結晶子）の中央値が２５０nmを
越えると、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面に傷が発生し易
くなる。結晶粒界を有する酸化セリウム粒子径の最大値
が３０００nmを超えると、酸化珪素絶縁膜等の被研磨面
に傷が発生し易くなる。結晶粒界を有する酸化セリウム
粒子は、全酸化セリウム粒子の５〜１００体積％である
ことが好ましく、５体積％未満の場合は酸化珪素絶縁膜
等の被研磨面に傷が発生し易くなる。

【００２１】上記の酸化セリウム粒子では、一次粒子
（結晶子）の最大径は６００nm以下が好ましく、一次粒
子（結晶子）径は１０〜６００nmであることが好まし
い。一次粒子（結晶子）が６００nmを越えると傷が発生
し易く、１０nm未満であると研磨速度が小さくなる傾向
にある。

【００２２】本発明のスラリ−のpHは、７以上１０以下
が好ましく、８以上９以下がより好ましい。

【００２３】本発明における分散剤の酸化セリウム付着
量は、たとえばスラリー中の分散剤量とスラリー中の酸
化セリウムに付着していない分散剤量の差で求められ
る。スラリー中の分散剤量はスラリー中の水分を加熱又
は真空乾燥などの方法で取り除いて得られた固形分量と
酸化セリウム重量の差により求められる。スラリー中の
酸化セリウムに付着していない分散剤量は、まずスラリ
ーを遠心分離などの方法で酸化セリウムと上澄みに分離
し、上澄みの水分を加熱又は真空乾燥などの方法で取り
除いて得られた固形分量である。

【００２４】本発明のスラリーの酸化セリウムと酸化セ
リウムに付着した分散剤の重量比は、１対０．００２か
ら１対０．００５の範囲とされ、この範囲外では、分散
性、低傷性、平坦性、生産性、作業性等が劣る。この重
量比は、１対０．００２３から１対０．０４９の範囲が
好ましい。

【００２５】本発明の酸化セリウム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。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−Ｐ
Ｈ₃系反応ガスを用いることが好ましい。

【００２６】プラズマＣＤ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Ｓｉ
Ｈ₄、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。このよう
に、本発明の酸化珪素絶縁膜にはリン、ホウ素等の元素
がド−プされていてもよい。

【００２７】所定の基板として、半導体基板すなわち回
路素子とアルミニウム配線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
基板上に酸化珪素絶縁膜層が形成された基板等が使用で
きる。このような半導体基板上に形成された酸化珪素絶
縁膜層を、上記酸化セリウム研磨剤で研磨することによ
って、酸化珪素絶縁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。

【００２８】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
はスラリーが溜まる様な溝加工を施すことが好ましい。

【００２９】研磨条件には制限はないが、ホルダーと定
盤の回転速度は、半導体基板が飛び出さない様にそれぞ
れ１００min^-1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様に１００kPa
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。

【００３０】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、酸化珪素絶縁膜を
形成後、上記酸化セリウム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。

【００３１】本発明の酸化セリウム研磨剤は、半導体基
板に形成された酸化珪素絶縁膜だけでなく、所定の配線
を有する配線板に形成された酸化珪素絶縁膜、ガラス、
窒化ケイ素等の無機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プ
リズム等の光学ガラス、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Ｌ
ＥＤ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。

【００３２】このように本発明において所定の基板と
は、酸化珪素絶縁膜が形成された半導体基板、酸化珪素
絶縁膜が形成された配線板、ガラス、窒化ケイ素等の無
機絶縁膜、フォトマスク・レンズ・プリズム等の光学ガ
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、磁気ヘッド等を含む。

【００３３】

【実施例】次に、実施例により本発明を説明する。

【００３４】実施例１（酸化セリウム粒子の作製）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。焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであっ
た。焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ、酸化セリウムの粒界が観察された。粒界に囲まれ
た酸化セリウム一次粒子（結晶子）径を測定したとこ
ろ、その分布の中央値が１９０nm、最大値が５００nmで
あった。

【００３５】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。この多結晶体は走査型電子顕微
鏡で観察したところ、一次粒子（結晶子）径と同等サイ
ズの小さな粒子の他に、１μｍから３μｍの大きな多結
晶体と０．５から１μｍの多結晶体が混在していた。こ
れらの多結晶体は、一次粒子（結晶子）が再凝集した凝
集体とは異なっており、２つ以上の一次粒子（結晶子）
から構成され結晶粒界を有していることがわかった。さ
らに多結晶体の比表面積をＢＥＴ法により測定した結
果、１７m²/gであることがわかった。

【００３６】（酸化セリウムスラリーの作製）上記、酸
化セリウム粒子の作製で作製した酸化セリウム粒子１０
００ｇ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のポリアクリル酸アンモニウ
ム塩水溶液（４０重量％）２３ｇと脱イオン水８９７７
ｇ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３０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５．０重量％
の酸化セリウムスラリー研磨剤を得た。酸化セリウムス
ラリーのpHは８．５であった。酸化セリウムスラリーの
粒度分布をレーザー回折式粒度分布計で調べたところ、
平均粒子径は１．２９μｍであった。

【００３７】研磨剤を６ヶ月間５℃〜４０℃で保管し
た。その後、攪拌により均一な濃度分布の酸化セリウム
スラリーに戻し、レーザー回折粒度分布測定を行ったと
ころ、作製直後と同一の粒度分布であることを確認でき
た。また研磨時に攪拌することにより、この酸化セリウ
ムスラリーには濃度むらが生じなかった。酸化セリウム
スラリーの濃度はスラリーの重量中、酸化セリウム粒子
の重量が占める割合から求めた。酸化セリウム粒子の重
量は、スラリーを１５０℃で加熱して水を蒸発させて残
った固形分重量とした。

【００３８】（酸化セリウムと酸化セリウムに付着した
分散剤の重量比の測定）上記、酸化セリウムスラリーの
作製で作製した酸化セリウムスラリー１０ｇを１５０℃
で１時間加熱して水分をすべて蒸発させた。固形分重量
は０．５４２ｇでスラリー中の分散剤量は０．０４２ｇ
となった。また酸化セリウムスラリーの作製で作製した
酸化セリウムスラリー１０ｇを別に取り、遠心分離機で
酸化セリウムと上澄みに分離し、上澄みを１５０℃で１
時間加熱して水分をすべて蒸発させた。固形分重量は
０．０３０５ｇであり、酸化セリウムスラリー１０ｇ中
の酸化セリウムに付着した分散剤量は０．０４２ｇと
０．０３０５ｇの差から０．０１１５ｇと求められた。
酸化セリウムスラリー１０ｇ中の酸化セリウム重量は
０．５ｇなので上記、酸化セリウムスラリーの作製で作
製した酸化セリウムスラリーの酸化セリウムと酸化セリ
ウムに付着した分散剤の重量比は１対０．００２３と求
められた。

【００３９】（絶縁膜層の研磨）ＴＥＯＳ−プラズマＣ
ＶＤ法で作製した酸化珪素絶縁膜を形成させたＳｉウエ
ハをセットし、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼
り付けた定盤上に、絶縁膜面を下にしてホルダーを載
せ、さらに加工荷重が３０kPaになるように重しを載せ
た。上記の酸化セリウムスラリーを脱イオン水で５倍に
希釈したスラリー（固形分：１重量％）を容器に入れ、
攪拌しながらポンプで配管を通じて定盤上に供給できる
ようにした。このとき、容器、配管内ともに沈降は見ら
れなかった。

【００４０】定盤上にスラリーを５０cc/minの速度で滴
下しながら、定盤を３０min^-1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、ウエハを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。
光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を
測定した結果、この研磨によりそれぞれ４００nm（研磨
速度：４００nm/min）の絶縁膜が削られ、ウエハ全面に
渡って均一の厚みになっていることがわかった。また、
光学顕微鏡を用いて絶縁膜表面を観察したところ、明確
な傷は見られなかった。

【００４１】実施例２（酸化セリウム粒子の作製）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。焼成粉末粒子径は３０〜１００μｍであっ
た。焼成粉末粒子表面を走査型電子顕微鏡で観察したと
ころ、酸化セリウムの粒界が観察された。粒界に囲まれ
た酸化セリウム一次粒子（結晶子）径を測定したとこ
ろ、その分布の中央値が１９０nm、最大値が５００nmで
あった。

【００４２】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。この多結晶体は走査型電子顕微
鏡で観察したところ、一次粒子（結晶子）径と同等サイ
ズの小さな粒子の他に、１μｍから３μｍの大きな多結
晶体と０．５から１μｍの多結晶体が混在していた。こ
れらの多結晶体は、一次粒子（結晶子）が再凝集した凝
集体とは異なっており、２つ以上の一次粒子（結晶子）
から構成され結晶粒界を有していることがわかった。さ
らに多結晶体の比表面積をＢＥＴ法により測定した結
果、１７m²/gであることがわかった。

【００４３】（酸化セリウムスラリーの作製）上記、酸
化セリウム粒子の作製で作製した酸化セリウム粒子１０
００ｇ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のポリアクリル酸アンモニウ
ム塩水溶液（４０重量％）２３ｇと脱イオン水８９７７
ｇ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０．３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５．０重量
％の酸化セリウムスラリー研磨剤を得た。酸化セリウム
スラリーのpHは８．５であった。酸化セリウムスラリー
の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計で調べたとこ
ろ、平均粒子径は０．１６μｍであった。

【００４４】研磨剤を６ヶ月間５℃〜４０℃で保管し
た。その後、攪拌により均一な濃度分布の酸化セリウム
スラリーに戻し、レーザー回折粒度分布測定を行ったと
ころ、作製直後と同一の粒度分布であることを確認でき
た。また研磨時に攪拌することにより、この酸化セリウ
ムスラリーには濃度むらが生じなかった。酸化セリウム
スラリーの濃度はスラリーの重量中、酸化セリウム粒子
の重量が占める割合から求めた。酸化セリウム粒子の重
量は、スラリーを１５０℃で加熱して水を蒸発させて残
った固形分重量とした。

【００４５】（酸化セリウムと酸化セリウムに付着した
分散剤の重量比の測定）上記、酸化セリウムスラリーの
作製で作製した酸化セリウムスラリー１０ｇを１５０℃
で１時間加熱して水分をすべて蒸発させた。固形分重量
は０．６１６ｇでスラリー中の分散剤量は０．１１６ｇ
となった。また酸化セリウムスラリーの作製で作製した
酸化セリウムスラリー１０ｇを別に取り、遠心分離機で
酸化セリウムと上澄みに分離し、上澄みを１５０℃で１
時間加熱して水分をすべて蒸発させた。固形分重量は
０．０９１５ｇであり、酸化セリウムスラリー１０ｇ中
の酸化セリウムに付着した分散剤量は０．１１６ｇと
０．０９１５ｇの差から０．０２４５ｇと求められた。
酸化セリウムスラリー１０ｇ中の酸化セリウム重量は
０．５ｇなので上記、酸化セリウムスラリーの作製で作
製した酸化セリウムスラリーの酸化セリウムと酸化セリ
ウムに付着した分散剤の重量比は１対０．００４９と求
められた。

【００４６】（絶縁膜層の研磨）ＴＥＯＳ−プラズマＣ
ＶＤ法で作製した酸化珪素絶縁膜を形成させたＳｉウエ
ハをセットし、多孔質ウレタン樹脂製の研磨パッドを貼
り付けた定盤上に、絶縁膜面を下にしてホルダーを載
せ、さらに加工荷重が３０kPaになるように重しを載せ
た。上記の酸化セリウムスラリーを脱イオン水で５倍に
希釈したスラリー（固形分：１重量％）を容器に入れ、
攪拌しながらポンプで配管を通じて定盤上に供給できる
ようにした。このとき、容器、配管内ともに沈降は見ら
れなかった。

【００４７】定盤上にスラリーを５０cc/minの速度で滴
下しながら、定盤を３０min^-1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、ウエハを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。
光干渉式膜厚測定装置を用いて、研磨前後の膜厚変化を
測定した結果、この研磨によりそれぞれ１６０nm（研磨
速度：８０nm/min）の絶縁膜が削られ、ウエハ全面に渡
って均一の厚みになっていることがわかった。また、光
学顕微鏡を用いて絶縁膜表面を観察したところ、明確な
傷は見られなかった。

【００４８】

【発明の効果】請求項１〜５記載の酸化セリウム研磨剤
は分散性が良く、研磨傷の発生を抑制し、酸化珪素絶縁
膜等の被研磨面を平坦に研磨することが可能なものであ
る。請求項６〜７記載の基板の研磨方法は高品位で高信
頼性の半導体用基板を容易に歩留まりよく得ることの可
能なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｃ０９Ｋ 3/14 ５５０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化セリウムと酸化セリウムに付着した
分散剤の重量比が１対０．００２から１対０．００５の
範囲であるスラリーからなる酸化セリウム研磨剤。
【請求項２】スラリーが、酸化セリウムに付着してい
ない分散剤を含む請求項１記載の酸化セリウム研磨剤。
【請求項３】スラリーが媒体として水を含む請求項１
又は２記載の酸化セリウム研磨剤。
【請求項４】分散剤が水溶性有機高分子、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及び水
溶性アミンから選ばれる少なくとも１種の化合物である
請求項１、２又は３記載の酸化セリウム研磨剤。
【請求項５】 pHが７〜１０である請求項１、２、３又
は４記載の酸化セリウム研磨剤。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の酸化
セリウム研磨剤で、所定の基板を研磨することを特徴と
する基板の研磨方法。
【請求項７】所定の基板が酸化珪素絶縁膜の形成され
た半導体素子である請求項６記載の基板の研磨方法。