JP2008182181A

JP2008182181A - 研磨用組成物

Info

Publication number: JP2008182181A
Application number: JP2007211357A
Authority: JP
Inventors: Takenori Narita; 武憲成田; Masaya Nishiyama; 雅也西山; Toranosuke Ashizawa; 寅之助芦沢
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】フラッシュメモリーにおけるフローティングゲート形成工程などに適用可能な、ポリシリコン膜の凸部を研磨して平坦化し、下地を露出する前に研磨を停止するＣＭＰ工程に適した、研磨用組成物を提供するものであり、これにより、優れた平坦性と残膜厚制御性が得られるため、半導体素子の歩留まり、信頼性の向上が可能となる。
【解決手段】ａ）砥粒、ｂ）アニオン系ポリマーの塩、ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマー、および水を含む、ポリシリコン膜研磨用の研磨用組成物であり、好ましくはさらに4級アンモニウムイオンを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、半導体メモリー素子の製造におけるポリシリコンのＣＭＰ (Chemical Mechanical Polishing) に適した、優れた平坦性とオートストップ特性が得られる研磨用組成物に関する。

フラッシュメモリーの高集積化のため、フローティングゲートの形成工程では、ＣＭＰによる平坦化が必須となっている。今後さらに微細化が進むことから、ＣＭＰ後の平坦性に対する要求がより厳しくなっており、従来の研磨用組成物では十分な平坦性を得るのが困難になってきている。CMPを用いたフローティングゲート構造の形成方法は、特許文献１、特許文献２などに示されている。

ＣＭＰを用いたフローティングゲート形成方法の概略について説明する。図1から図５は、ＣＭＰを用いたフローティングゲート形成の各工程における、平面図と断面図を示している。断面図は（ａ）平面図に示す２方向すなわちＡＡ面及びＢＢ面による、断面図（ｂ）及び断面図（ｃ）を示している。

シリコン基板１表面に拡散層（図示せず）を形成した後、基板全面に形成した素子分離用絶縁膜３を、フォトレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより加工し、不要なレジストを除去する。素子分離用絶縁膜の厚さは、５０〜２００ｎｍ程度である。その後、露出したシリコン基板１表面にゲート絶縁膜２を形成した状態を図１に示している。

図２は、フローティングゲート用のポリシリコン膜４をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成した後の断面を示している。ポリシリコン膜の膜厚は、素子分離用絶縁膜３の２倍程度の厚さとする。ポリシリコン膜形成後も素子分離パターンの段差はそのまま維持される。このような段差を有した状態で、ポリシリコン膜を加工するためのフォトレジストパターンを形成すると、パターンの解像不良などを起こしやすく、微細化した半導体デバイスでは、歩留まり低下の原因となる。

また、図２の（ｂ）の断面図に示すように、ポリシリコン膜がコンフォーマルに形成されるため、素子分離パターンの側壁部分の垂直方向の膜厚が厚くなる。このため、異方性のドライエッチングによって、ポリシリコン膜を加工する際に、素子分離領域の側壁部分にエッチング残りが発生しやすく、ゲート間のショートが起こりやすい。

このエッチング残りを除去するためオーバーエッチングを行うが、その時間を長くすると、薄いゲート酸化膜２がダメージを受け、デバイスの信頼性を低下させる。微細化した半導体デバイスではこのような問題が深刻化している。

このような問題を回避するため、ポリシリコン膜の凸部をＣＭＰによって除去する方法が提案されている。図３に、ポリシリコン膜のＣＭＰ後の状態を示している。このとき素子分離絶縁膜３上部の凸部は除去されているが、素子分離絶縁膜３は露出していない状態にする必要がある。

素子分離絶縁膜上のポリシリコン膜４残膜厚は、素子分離絶縁膜の厚さの１／４〜１／２程度である。このように平坦化された状態で、フォトレジスト５パターンの形成（図４）、異方性ドライエッチングによる加工（図５）を行うことで、フォトレジストパターンの解像不良や、エッチング残りによるゲート間のショート、オーバーエッチングによるゲート絶縁膜の信頼性低下などの問題を回避することができる。

比較のため、図６から図８にＣＭＰによる平坦化無しで、フローティングゲートを形成した場合の断面を示している。フローティングゲート形成後の断面図、図５と図８を比較すると、ＣＭＰによる平坦化無しでフローティングゲートを形成した場合には、フローティングゲート形成後の凹凸が大きく、上層にコントロールゲートなどを形成する際に、パターンの解像不良や、エッチング残り発生などの問題が起こりやすいことが予想される。

このように、ポリシリコン膜のＣＭＰによる平坦化は、半導体素子の歩留まり、信頼性向上に極めて有効であるが、半導体素子の微細化が進むに従い、平坦性に対する要求は厳しさを増している。また、図３の（ｂ）に示すように素子分離絶縁膜上に薄くポリシリコン膜を残す必要があるが、半導体素子の微細化により、その制御がますます困難になってきている。

これらの要求に対して、特許文献３、特許文献４などに提案されている従来のポリシリコン用研磨用組成物では、十分な特性を得ることが難しいため、より優れた平坦性と残膜厚の制御性が得られるポリシリコン用研磨用組成物の開発が強く望まれている。

特許文献５、特許文献６には、ＣＭＰを用いたフローティングゲートの形成方法が提案されているが、良好な平坦性と残膜厚制御性を得るための具体的な方法は示されていない。

特許文献３では、塩基性有機物を添加したポリシリコン膜用研磨用組成物が示されている。この方法では、ポリシリコン膜とシリコン酸化膜の選択比が大きいが、平坦性は不十分であり、微細化したＬＳＩへの対応は難しい。また、下地酸化膜が露出するまでＣＭＰすることが前提となっており、下地を露出させずにＣＭＰを停止する場合の残り膜厚の制御も困難と考えられる。

特許文献４では、平坦性を改良するため、非イオン性界面活性剤を添加することを提案しているが、この方法でも、平坦性は不十分であると予想される。また、この特許でも、下地酸化膜や窒化膜が露出するまでＣＭＰすることが前提となっており、下地を露出させずにＣＭＰを停止する場合の残り膜厚の制御性については改良されていないと考えられる。
特開平１０−１１２５３１号公報特開２００１−１３５７３１公報特許第３４５７１４４号公報特開２００５−１７５４９８公報特開平１０−１１２５３１号公報特開２００１−１３５７３１公報

（発明の目的）
本発明の主な目的は、フラッシュメモリーにおけるフローティングゲート形成工程などに適用可能な、ポリシリコン膜の凸部を研磨して平坦化し、下地を露出する前に研磨を停止するＣＭＰ工程に適した、研磨用組成物を提供することである。それにより、優れた平坦性と残膜厚制御性が得られるため、半導体素子の歩留まり、信頼性の向上が可能となる。

上記発明の目的を達成し、課題を解決するための本発明の手段は、以下の成分と水を含んだ、ポリシリコン膜研磨用の研磨用組成物である。

ａ）砥粒
ｂ）アニオン系ポリマーの塩
ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマー

本発明によれば、ポリシリコン膜のＣＭＰにおいて、低圧では研磨速度が低く抑えられ、ある研磨圧力から急に研磨速度が上昇する研磨圧力依存性が得られる。本発明の研磨用組成物を、半導体メモリー素子のフローティングゲートの形成のためのＣＭＰなどに適用することで、優れた平坦性と残膜制御性の両立が可能となる。それによって、半導体メモリー素子の歩留まり、信頼性向上及び、製造コスト低減が可能である。

本発明の上記および他の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を以下に詳述する。

図９に、ポリシリコン膜研磨速度の、（ａ）本発明の研磨用組成物、（ｂ）従来の研磨用組成物によるそれぞれの研磨圧力依存性のグラフを模式的に示す。なお、図９の研磨速度の研磨圧力依存性は、パターンが無いウエハーで測定した結果を示している。本発明の研磨用組成物を用いることにより、低い研磨圧力では、ポリシリコンの研磨速度が低く抑えられ、ある研磨圧力以上で急に研磨速度が増加する図９の（ａ）に示すような研磨速度の研磨圧力依存性が得られる。

このような研磨圧力依存性を示す研磨用組成物を用いて、研磨速度のグラフが折れ曲がる点付近の圧力よりやや高い平均研磨圧力Ｂで、表面に凹凸を有するパターン付ウエハーを研磨すると、パターンの凸部の圧力は平均の研磨圧力より大きなＣ、パターン凹部の研磨圧力は研磨圧力より低いＡとなる。

図９の（ａ）に示される研磨用組成物の研磨圧力Ａ、Ｂ、Ｃに対する研磨速度をａ１、ｂ１、ｃ１とすると、凸部の研磨速度はｃ１、凹部の研磨速度はａ１となり、凹部に対する凸部の研磨速度比は、ｃ１／ａ１で現される。この比が大きいほど、凹部に対する凸部の研磨速度が速くなり、段差が解消されやすく、平坦性が向上する。

一方、従来のポリシリコン用研磨用組成物は、図９の（ｂ）に示すような研磨圧力依存性を示す。この場合に平均的な研磨圧力Ｂで凹凸を有するウエハーを研磨すると、パターン凸部の研磨速度はｃ２、パターン凹部の研磨速度はａ２となり、凹部に対する凸部の研磨速度比は、ｃ２／ａ２で現される。

図９の（ａ）、（ｂ）から分かるように、ｃ１／ａ１＞ｃ２／ａ２であり、図９の（ａ）のような荷重依存性が得られる研磨用組成物では、従来の研磨用組成物と比較して段差解消能力が高く、優れた平坦性が得られる。

また、図９の（ａ）の研磨圧力依存性を示す研磨用組成物を用い、平均的圧力Ｂでパターン付ウエハーを研磨した場合、パターンの段差が大きい初期はパターン凸部が研磨速度ｃ１で研磨されるが、研磨が進行し段差が解消するに従い、研磨速度はパターンが無いウエハーの研磨速度ｂ１に近づく。このことは、パターンの段差が解消するに従い研磨速度が低下するオートストップ特性を有することを意味している。

図９の（ａ）のような研磨用組成物では、図９の（ｂ）の研磨用組成物と比較して、パターンがある場合の研磨速度に対するパターンが無い場合の研磨速度の比（ｂ１/ｃ１、ｂ２/ｃ２）が小さく、オートストップ特性が強いことが分かる。オートストップ特性が強いと、不要な凸部が除去された後、研磨速度が低下するため、ウエハー面内の膜厚むらや、研磨速度のばらつきに対するマージンが大きくなる。

通常のＣＭＰでは、ウエハー面内の膜厚と研磨速度のばらつきがあるため、凸部が除去されにくい部分に合わせて、研磨時間を長くする必要がある。その時、先に凸部が除去された部分は過剰に研磨されることになるが、オートストップ特性が強いと段差が解消した後の研磨速度が低下するため、その部分の膜厚の減少が抑制される。

従って、ウエハー全面で良好な平坦性を達成し、同時に残膜厚を確保することが可能になる。図９の（ｂ）に示すような従来の研磨用組成物では、凸部が除去された後も研磨速度の変化が小さいため、ウエハー全面での平坦性と残膜厚制御性の両立が困難である。

本発明の研磨用組成物の組成について説明する。

ａ）砥粒としては、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどを用いることが出来る。砥粒の平均粒径は、１０〜５００ｎｍが好ましく、特には、５０〜３００ｎｍが好ましい。研磨用組成物中の砥粒濃度は、０．１〜１０ｗｔ％が好ましく、特には、０．２〜５ｗｔ％が好ましい。平均粒径が１０ｎｍ未満であると、研磨速度が低下する傾向があり、５００ｎｍを超えると、被研磨膜に研磨傷がつきやすくなる傾向がある。本発明において、砥粒の平均粒径は、レーザ回折式粒度分布計で測定した体積分布のメジアン径を指すものである。具体的には、堀場製作所製のＬＡ−９２０などを用いて得られた値が例示される。

ａ）砥粒を水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、超音波分散機、ボールミルなどを用いることができる。また、分散処理後の分散液をＳＵＳ等で作製されたフィルタでろ過してもよい。

本発明の研磨用組成物では、ｂ）アニオン系ポリマーの塩は、ポリシリコンの研磨速度を高める働きをしている。アニオン系ポリマーの塩としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリスチレンスルホン酸、及び、これらのポリマーの合成に用いられるモノマーの共重合によって得られるアニオン系ポリマーと無機アルカリ、アンモニア、アミン、４級アンモニウムヒドロキシドから選ばれる１種類以上の塩基性物質との塩を用いることが出来る。

また、他のアニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリシン、ポリリンゴ酸、ポリアミド酸、ポリイタコン酸、ポリフマル酸、ポリ（ｐ−スチレンカルボン酸）、ポリビニルスルホン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等及びこれらの塩が挙げられる。また、アニオン系ポリマーの塩としては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も挙げられる。これらアニオン性ポリマーの塩は二種以上を併用しても良い。

研磨用組成物への添加方法は、あらかじめ塩になっているものを添加しても、アニオン系ポリマーと塩基性物質を別々に添加してもよい。また、アニオン系ポリマーの塩は、塩基性物質によって完全に中和されていなくても良いが、研磨用組成物のｐＨは５〜１３が好ましく、６〜１２が特に好ましい。ｐＨ５未満では、ポリシリコンの研磨速度が低下し、ｐＨ１３を超えると、研磨用組成物の取り扱いが困難になる。最もこのましいｐＨの範囲は６〜９である。

アニオン系ポリマーのポリスチレン換算の重量平均分子量は、１，０００〜３００，０００が好ましく、２，０００〜１００，０００が特に好ましい。アニオン系ポリマー塩の添加量は、砥粒の重量に対して、３０〜１，０００％が好ましく、５０〜６００％が特に好ましい。また、研磨用組成物中の濃度は、０．０４〜１０ｗ%が好ましく、０．１〜６ｗｔ%が特に好ましい。

ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーとしては、ポリエチレンオキサイド構造または、ポリプロピレンオキサイド構造を有するポリマーが好ましい。このようなポリマーとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドのブロック共重合体（プルロニック系ポリマー）、アセチレングリコールのポリエチレンオキサイド付加体、ポリエチレンオキサイドアルキルエーテル、ポリエチレンオキサイドアルキルフェニルエーテルなどを用いることができる。ポリプロピレンオキサイドがさらに好ましい。

ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーの、ポリマーの水酸基価をもとに算出した平均分子量は、２００〜４０，０００が好ましく、４００〜２０，０００が特に好ましい。このｃ）ポリマーの研磨用組成物中の濃度は、０．０００５〜０．０５ｗｔ%が好ましく、０．００１〜０．０３ｗｔ％が特に好ましい。

ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーはポリシリコンの表面に吸着し、研磨速度を抑える働きをしていると考えられる。しかし、これらのポリマーを従来のポリシリコン用研磨用組成物に添加するだけでは、図９の（ｂ）に示されるような研磨圧力依存性のまま研磨速度が低下するだけで、図９の（ａ）のような研磨圧力依存性を持つ研磨用組成物は得られない。

そのため、種々検討を行った結果、ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーとｂ）アニオン系ポリマーの塩を組み合わせた場合に、図９の（ａ）のような荷重依存性が得られることを見出した。アニオン系ポリマーの塩は、ポリシリコンの研磨速度を高める作用があると考えられる。

また、アニオン系ポリマーの塩は、ポリシリコン表面に対する吸着は弱いが、砥粒には吸着しやすいと考えられる。機構は明確にはなっていないが、これらの要因によって、研磨圧力が高く、砥粒による機械的な作用が強く働くときだけ研磨速度を顕著に上昇させる効果が発生すると予想される。

ポリシリコンの研磨速度は、ｐＨが高いほど上昇するこが知られており、本発明の研磨用組成物において、研磨圧力が高い領域での研磨速度の上昇をさらに顕著にするため、無機アルカリ、アンモニア、アミン、４級アンモニウムヒドロキシドなどを用いてｐＨを上昇することは有効である。特に４級アンモニウムヒドロキシドは、ポリシリコンの研磨速度上昇に有効であり、効果がある。四級アンモニウムヒドロキシドとしては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどを用いることができる。

本発明の研磨用組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、水にａ）砥粒を分散させて分散液を作製し、別に、ｂ）アニオン系ポリマーの塩とｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーと水との混合液を作製し、両者を混合し、水などで濃度を調節して得られる。

この研磨用組成物を用いたＣＭＰは、市販のＣＭＰ装置を用いて実施することが出来る。発泡ポリウレタンなどで形成された研磨パッドを貼り付けた定盤に、キャリアで保持したポリシリコン膜を有するウエハーを押し付け、研磨パッド上に研磨用組成物を滴下しながら定盤とキャリアを同方向に回転させることでＣＭＰを実施する。

研磨パッドとしては、一般的な不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂等、特に制限はなく、研磨パッドに研磨用組成物がたまるような溝（グルーブ）加工を施すことが好ましい。研磨条件に制限はないが、ポリシリコン膜にかける研磨圧力は、ｃ）ポリマーの組成や添加量にもよるが、例えば7ｋＰａ〜35ｋＰａが好ましい。

研磨している間、ポンプ等で連続的に供給することにより、研磨パッドの表面が常に研磨用組成物で覆われていることが好ましい。研磨終了後のポリシリコン膜は、流水中で良く洗浄後、スピンドライヤなどを用いて膜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。

この研磨用組成物を用いて、図６の（ｂ）に示すような断面を有するウエハーのＣＭＰを行うと、凹部と凸部の研磨速度差が大きいため、優れた平坦性が得られる。

また、研磨が進行し、凸部の段差が小さくなるに従って研磨速度が低下するため、オーバー研磨に対するマージンが大きく、残膜の制御性に優れている。研磨時間は、研磨速度のウエハー面内のばらつき、パターンの初期段差のばらつきなどに応じてオーバー研磨量が適切になるように設定する。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を説明する。なお、本発明は下記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例はCMP加工が適用できる他の分野においても適宜変更され、利用できることは明らかである。

以下の研磨用組成物の作製では、砥粒を水に分散させた分散液と、砥粒以外の成分を水に溶解または分散した液を作製後、両者を混合し、最後に、適切な濃度になるように水を添加して全体量を調整した。

以下の実施例では、ａ）砥粒としてセリアを用いた。砥粒の平均粒径は２００ｎｍ程度である。また、砥粒の濃度は、１ｗｔ％とした。ｂ）アニオン系ポリマーとしては、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１０，０００程度のポリアクリル酸アンモニウム塩を用いた。ポリアクリル酸アンモニウム塩の配合量は１ｗｔ％とした。

ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーとしては、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド及び、ポリエチレンオキサイド-ポリプロピレンオキサイドブロック共重合体を用いた。ポリエチレンオキサイド-ポリプロピレンオキサイドブロック共重合体は、プロピレンオキサイド部分の分子量が３０００程度のものを用いた。これらの分子量と配合量を、表１に示す。さらに実施例６には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを配合した。

実施例１〜６の研磨用組成物のｐＨを、ｐＨメータ（横河電機株式会社製の型番ＰＨ８１）で測定した。標準緩衝液（フタル酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ：４．２１(２５℃)、中性りん酸塩ｐＨ緩衝液ｐＨ６．８６（２５℃）、ホウ酸塩標準液ｐＨ：９．１３(２５℃)）を用いて、３点校正した後、電極を研磨用組成物に入れて、２分以上経過して安定した後の値を測定した。実施例１〜６の研磨用組成物のｐＨは６〜９の間であった。

表１に示す実施例１〜６の研磨用組成物を用いて、ポリシリコンのＣＭＰを行い、研磨速度を測定した。ウエハーとしては、８インチシリコンウエハー（パターン無し）に、酸化膜１００ｎｍを形成後、ＣＶＤによってポリシリコン膜５００ｎｍを形成したウエハーを用いた。ポリシリコンの膜厚測定には光干渉膜厚計を用いた。

ＣＭＰ装置には市販の８インチウエハー用ＣＭＰ装置を用い、研磨パッドには市販のポリウレタン発泡パッドを用いた。パッドのグルーブは、同心円のものを用いた。ＣＭＰの圧力は１〜５ｐｓｉ（７ｋＰａ〜３４ｋＰａ）、研磨定盤とウエハーキャリアの回転数はともに８０ｒｐｍ、研磨用組成物の流量は２００ｍｌ／ｍｉｎで、研磨時間は１分とした。表２に実施例１〜６の研磨用組成物を用いた場合の各圧力における研磨速度を示す。図１０〜１２に研磨圧力と研磨速度の関係をグラフで示す。

図１０に示すように、実施例１では、４ｐｓｉ（２８ｋＰａ）から研磨速度が急に上昇する結果が得られ、実施例２、３では、それぞれ３ｐｓｉ（２１ｋＰａ）、５ｐｓｉ（３４ｋＰａ）から研磨速度の急な上昇が見られる。いずれの場合も、パターン付のウエハーにおいて、良好な平坦性とオートストップ特性が得られると考えられる。実施例３は実施例１、２と比較して研磨速度の立ち上がりが急であるため、ポリプロピレンオキサイドは特に有効と考えられる。

図１１に示すように、実施例１と比較して、ポリエチレンオキサイドの添加量を減少させた実施例４では、実施例１より低い研磨圧力で研磨速度が急に上昇しており、ポリエチレンオキサイドの添加量を増加させた実施例５では、研磨速度が上昇する圧力が高圧に移っている。従って、ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーの配合量によって、研磨速度が急に上昇する圧力を、適切な範囲に制御することが可能である。

図１２に示すように、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを配合した実施例６では、実施例１と比較して、４ｐｓｉ、５ｐｓｉにおける研磨速度の上昇が急になっている。研磨速度の上昇が急であるほど、平坦性、オートストップ特性は良好であると予想される。また、研磨速度の上昇は、生産性も向上させる。これらのことから、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの４級アンモニウムヒドロキシドを本発明の研磨用組成物に配合することが有効であることが分かる。

実施例１〜６のいずれの場合も、図９の（ａ）に示すような研磨圧力依存性が得られている。ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーの種類や添加量及び、４級アンモニウムヒドロキシドの配合によって、研磨速度が急に上昇し始める圧力を制御することができる。それによって、半導体素子の種類や、ＣＭＰ装置に合わせた適切な研磨圧力で、所望の研磨速度が得られ、スループットを犠牲にすることなく、優れた平坦性、残膜制御性を達成することができる。

（比較例１〜３）
ｂ）アニオン性ポリマーの塩および４級アンモニウムヒドロキシドは添加せず、ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーとして、ポリエチレンオキサイドを表３記載の濃度で配合した以外は、実施例と同様にして比較例１〜３の研磨用組成物の調製を行った。砥粒としては、実施例と同じセリアを用い、研磨用組成物中の砥粒濃度は１ｗｔ％とした。

（比較例４）
ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーおよび４級アンモニウムヒドロキシドを配合せず、ｂ）アニオン性ポリマーの塩としてポリアクリル酸アンモニウム塩１ｗｔ％配合した以外は、実施例と同様にして比較例４の研磨用組成物の調製を行った。砥粒としては、実施例と同じセリアを用い、研磨用組成物中の砥粒濃度は１ｗｔ％とした。

実施例と同様にしてポリシリコンの研磨速度を測定した結果を表４に示す。また、図１３に研磨速度の研磨圧力依存性のグラフを示す。比較例１〜３では、ポリエチレンオキサイドの配合量を増加させると、研磨速度が低下するが、図９の（ａ）のような研磨圧力依存性は得られないことが分かる。これは、比較例１〜３の研磨用組成物には、ポリアクリル酸アンモニウム塩が配合されていないためである。この場合は、パターン付ウエハーの研磨において、良好な平坦性、残膜厚制御性を得ることはできない。

ポリシリコン膜のＣＭＰを用いたフローティングゲートの形成工程の一例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図１の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図２の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図３の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図４の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。ポリシリコン膜のＣＭＰを用いないフローティングゲートの形成工程の一例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図６の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。図７の次の工程の、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ面による断面図、（ｃ）は（ａ）のＢＢ面による断面図である。ポリシリコン膜研磨速度の研磨圧力依存性を説明する図であり、（ａ）は本発明の研磨用組成物、（ｂ）従来の研磨用組成物によるそれぞれの研磨圧力依存性を示すグラフである。本発明の実施例１〜３の研磨用組成物を用いたポリシリコン研磨速度の研磨圧力依存性を示すグラフである。本発明の実施例１、４、５の研磨用組成物を用いたポリシリコン研磨速度の研磨圧力依存性を示すグラフである。本発明の実施例１、６の研磨用組成物を用いたポリシリコン研磨速度の研磨圧力依存性を示すグラフである。本発明の比較例１〜３の研磨用組成物を用いたポリシリコン研磨速度の研磨圧力依存性を示すグラフである。

符号の説明

１シリコン基板
２ゲート絶縁膜
３素子分離絶縁膜
４ポリシリコン膜
５フォトレジスト

Claims

ａ）砥粒、ｂ）アニオン系ポリマーの塩、ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマー
および水を含んだ、ポリシリコン膜研磨用の研磨用組成物。
さらに4級アンモニウムイオンを含んだ請求項１記載の研磨用組成物。
ｃ）ポリアルキレンオキサイド構造を有するポリマーが、ポリプロピレンオキサイドである請求項１または請求項２記載の研磨用組成物。