專利名稱：研磨方法、研磨用組合物以及研磨用組合物套裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對設(shè)置在硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨方法以及該研磨方法中所使用的研磨用組合物和研磨用組合物套裝。
背景技術(shù)：
為了在硅板上形成元件區(qū)域而用研磨用組合物對設(shè)置在硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨時，都希望能盡量避免在研磨面產(chǎn)生碟形凹陷(dishing)。碟形凹陷指的是不應(yīng)被除去的多晶硅膜的一部分由于被研磨除去而在研磨面產(chǎn)生凹陷的現(xiàn)象，它是造成平坦性下降的原因。
特開2004-266155號公報中，公開了用以抑制碟形凹陷產(chǎn)生而改良過的研磨用組合物。特開2004-266155號公報中的研磨用組合物含有磨粒、堿、水溶性高分子和水。但是，特開2004-266155號公報的研磨用組合物不能充分滿足碟形凹陷相關(guān)的性能要求，依然有改良的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供能恰當(dāng)?shù)貙υO(shè)置在硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨方法以及該研磨方法中所使用的研磨用組合物和研磨用組合物套裝。
本發(fā)明的發(fā)明人為了達(dá)成上述目的，經(jīng)過反復(fù)銳意研究后發(fā)現(xiàn)，對直至露出部分分離區(qū)域的上表面的研磨、與從露出部分分離區(qū)域的上表面起直至全部露出的研磨，用以抑制碟形凹陷產(chǎn)生的適宜的研磨用組合物中水溶性高分子的含量范圍是不同的，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的一種方式是提供對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨方法。該方法具備以下工序用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜進(jìn)行預(yù)研磨直至分離區(qū)域上表面的一部分露出的預(yù)研磨工序；和用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的最終研磨用組合物，對預(yù)研磨后的多晶硅膜進(jìn)行研磨，直至分離區(qū)域上表面的全部露出的最終研磨工序。上述預(yù)研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)，上述最終研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)。
本發(fā)明的另一種方式是提供在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的研磨用組合物。該研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)。
本發(fā)明還提供在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的另一種研磨用組合物。該研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)。
本發(fā)明的另一種方式是提供在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的套裝。該套裝具有預(yù)研磨用組合物，用在對多晶硅膜進(jìn)行研磨直至露出一部分的分離區(qū)域上表面的預(yù)研磨工序中；最終研磨用組合物，用在對預(yù)研磨后的多晶硅膜進(jìn)行研磨直至露出全部分離區(qū)域上表面的最終研磨工序中。上述預(yù)研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，預(yù)研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)。上述最終研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，最終研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)。
本發(fā)明還提供在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的另一種套裝。該套裝中具備有含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)的預(yù)研磨用組合物；含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中間的至少一種成分，混合入上述預(yù)研磨用組合物中用于調(diào)制最終研磨用組合物的助劑。
此外，本發(fā)明還提供在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的套裝。該套裝具有含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)的最終研磨用組合物；含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中的至少一種成分，為調(diào)制預(yù)研磨用組合物而被混合入上述最終研磨用組合物中的助劑。


圖1A、圖1B和圖1C為研磨對象物的截面圖，用以說明元件區(qū)域的形成方法。
具體實施例方式
以下參照圖1A、圖1B和圖1C，對本發(fā)明的一種實施方式進(jìn)行說明。
本實施方式中，硅板11上的元件區(qū)域形成如下。首先，如圖1A所示，嵌埋著由硅氧化物構(gòu)成的分離區(qū)域12的硅板11上，形成有多晶硅膜13。然后，對多晶硅膜13進(jìn)行研磨，直至露出分離區(qū)域12的上表面。換言之，至少在與硅板11的厚度方向垂直相交的方向上，將與分離區(qū)域12不重疊的多晶硅膜13的部分(多晶硅膜13的外側(cè)部分)通過研磨除去。結(jié)果如圖1C所示，在與硅板11的厚度方向垂直相交的方向上，與分離區(qū)域12重疊的多晶硅膜13部分(多晶硅膜13的內(nèi)側(cè)部分)的至少一部分殘留在硅板11上。這樣殘留在硅板11上的部分多晶硅膜13作為元件區(qū)域發(fā)揮功能。
通過研磨至少將多晶硅膜13的外側(cè)部分除去的情況下，如圖1B所示，首先，至少要進(jìn)行將多晶硅膜13的大部分外側(cè)部分研磨除去的預(yù)研磨。此項工序在露出分離區(qū)域12的一部分上表面時結(jié)束。然后，如圖1C所示，進(jìn)行最終研磨(日文原文仕上げ研磨)，至少將多晶硅膜13的外側(cè)部分的殘余部分研磨除去，以露出分離區(qū)域12的全部上表面。
在最初的用以除去至少多晶硅膜13的大部分外側(cè)部分的研磨中使用的是預(yù)研磨用組合物，接下來的用以除去至少多晶硅膜13的殘余外側(cè)部分的研磨中使用的是最終研磨用組合物。本實施方式的套裝中具有該預(yù)研磨用組合物和最終研磨用組合物，用于研磨位于硅板11上的多晶硅膜13，以此在硅板11上形成元件區(qū)域。以下依次對預(yù)研磨用組合物和最終研磨用組合物進(jìn)行說明。
預(yù)研磨用組合物預(yù)研磨用組合物通過混合磨粒、堿、水溶性高分子和水而制成。因此，預(yù)研磨用組合物實質(zhì)上包含磨粒、堿、水溶性高分子和水。
預(yù)研磨用組合物中的磨粒起著對多晶硅膜13進(jìn)行機(jī)械研磨的作用，幫助提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒既可以是煅制二氧化硅(fumed silica)或膠體二氧化硅等二氧化硅，也可以是二氧化硅以外的磨粒，但較好的是煅制二氧化硅或膠體二氧化硅，最好是膠體二氧化硅。預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒是煅制二氧化硅或膠體二氧化硅時，用預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時容易得到良好的研磨面。預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒是膠體二氧化硅時，除了容易得到良好的研磨面，還可以大幅度提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。
由預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒的BET比表面積算出的磨粒的平均粒徑小于20nm時，進(jìn)一步地說小于25nm時，預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎不會提高。如果預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度不高，那么用預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13進(jìn)行研磨時，研磨面出現(xiàn)刮痕的可能性會增加。因此，為了提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒的平均粒徑在20nm以上較好，更好的是在25nm以上。另一方面，由預(yù)研磨用組合物中所含磨粒的BET比表面積算出的磨粒的平均粒徑大于100nm時，進(jìn)一步地說大于75nm時，使用預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時，研磨面的粗度可能增大。此外，磨粒容易出現(xiàn)凝集，可能發(fā)生沉淀。因此，為了抑制研磨面粗度的增大并抑制磨粒的凝集，預(yù)研磨用組合物中所含的磨粒的平均粒徑在100nm以下較好，更好的是在75nm以下。
預(yù)研磨用組合物中磨粒的含量小于0.5％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說小于1％(質(zhì)量)時，預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎無法提高。因此，為了提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，預(yù)研磨用組合物中磨粒的含量在0.5％(質(zhì)量)以上較好，更好的是在1％(質(zhì)量)以上。另一方面，預(yù)研磨用組合物中磨粒的含量大于20％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說大于10％(質(zhì)量)時，容易出現(xiàn)預(yù)研磨用組合物的凝膠化和磨粒凝集。因此，為了抑制凝膠化并抑制磨粒的凝集，預(yù)備研磨用組合物中的磨粒含量在20％(質(zhì)量)以下較好，更好的是在10％(質(zhì)量)以下。
預(yù)研磨用組合物中的堿起到對多晶硅膜13進(jìn)行化學(xué)研磨的作用，幫助提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。預(yù)研磨用組合物中所含的堿可以是氨；氫氧化四甲銨(TMAH)等胺；碳酸銨等銨鹽；碳酸鈉或碳酸鉀、碳酸鋰等堿金屬鹽；氫氧化鈉或氫氧化鉀、氫氧化鋰等堿金屬氫氧化物中的任何一種。
預(yù)研磨用組合物中堿的含量小于0.05％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說小于0.1％(質(zhì)量)時，預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎無法提升。因此，為了提高預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，預(yù)研磨用組合物中堿的含量在0.05％(質(zhì)量)以上較好，更好的是在0.1％(質(zhì)量)以上。另一方面，預(yù)研磨用組合物中堿的含量大于0.4％(質(zhì)量)，進(jìn)一步說大于0.3％(質(zhì)量)時，由于堿起到的化學(xué)研磨作用(蝕刻作用)過強，預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時，研磨面可能產(chǎn)生碟形凹陷。此外，也可能引起預(yù)研磨用組合物中的磨粒溶解。因此，為了更確實地抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，也為了防止磨粒溶解，預(yù)研磨用組合物中堿的含量在0.4％(質(zhì)量)以下較好，更好的是在0.3％(質(zhì)量)以下。
預(yù)研磨用組合物中水溶性高分子在預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13進(jìn)行研磨時起到抑制研磨面產(chǎn)生碟形凹陷的作用。通過多晶硅膜13表面形成的水溶性高分子所構(gòu)成的保護(hù)膜，可以抑制由于堿的蝕刻作用所引起的多晶硅膜13內(nèi)側(cè)部分的被除去，從而起到上述作用。為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，預(yù)研磨用組合物中所含的水溶性高分子為羥乙基纖維素(HEC)或聚乙烯醇較好。
預(yù)研磨用組合物中所含的水溶性高分子為聚乙烯醇時，預(yù)研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量小于20,000時，難以抑制預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。因此，為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，預(yù)研磨用組合物中所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量在20,000以上較好。另一方面，預(yù)研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量大于50,000時，或者預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨速度將下降，或者預(yù)研磨用組合物容易起泡。因此，為了防止預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨速度下降并提高消泡性，預(yù)研磨用組合物中所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量在50,000以下較好。預(yù)研磨用組合物中所含的水溶性高分子為羥乙基纖維素時，預(yù)研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的羥乙基纖維素的平均分子量在300,000～1,600,000范圍內(nèi)的話都可。
預(yù)研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)。預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量少于0.0075％(質(zhì)量)時，幾乎難以抑制預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。另一方面，預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量大于0.05％(質(zhì)量)時，由于多晶硅膜13表面形成的水溶性高分子構(gòu)成的保護(hù)膜的作用，預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨被極大地抑制，因而極大地降低了預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。
其中，預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量少于0.01％(質(zhì)量)時，即使是在0.0075％(質(zhì)量)以上，也可能難以抑制碟形凹陷的產(chǎn)生。因此，為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量在0.01％(質(zhì)量)以上較好。此外，預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量多于0.03％(質(zhì)量)時，即使是在0.05％(質(zhì)量)以下，也可能略微降低預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。因此，為了更確實地抑制研磨速度的下降，預(yù)研磨用組合物所含的水溶性高分子含量在0.03％(質(zhì)量)以下(含0.03％)較好。
最終研磨用組合物最終研磨用組合物由磨粒、堿、水溶性高分子和水混合制成。因此，最終研磨用組合物實質(zhì)上包含磨粒、堿、水溶性高分子和水。
最終研磨用組合物中的磨粒起到了對多晶硅膜13進(jìn)行機(jī)械研磨的作用，幫助提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。最終研磨用組合物中所含的磨粒既可以是煅制二氧化硅或膠體二氧化硅等二氧化硅，也可以是二氧化硅以外的磨粒，但較好的是煅制二氧化硅或膠體二氧化硅，特別好的是膠體二氧化硅。最終研磨用組合物中所含的磨粒是煅制二氧化硅或膠體二氧化硅時，用最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時容易得到良好的研磨面。最終研磨用組合物中所含的磨粒是膠體二氧化硅時，除了容易得到良好的研磨面，還可以大幅度提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。
由最終研磨用組合物中所含的磨粒的BET比表面積算出的磨粒的平均粒徑小于20nm時，進(jìn)一步地說小于25nm時，最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎無法提升。如果最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度不高，用最終研磨用組合物對多晶硅膜13進(jìn)行研磨時，研磨面出現(xiàn)劃痕的可能增加。因此，為了提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，最終研磨用組合物中所含的磨粒的平均粒徑在20nm以上較好，更好的是在25nm以上。另一方面，由最終研磨用組合物中所含的磨粒的BET比表面積算出的磨粒的平均粒徑大于100nm時，進(jìn)一步地說大于75nm時，最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時，研磨面的粗度可能增大。此外，磨粒容易出現(xiàn)凝集，可能發(fā)生沉淀。因此，為了抑制研磨面粗度的增大并抑制磨粒的凝集，最終研磨用組合物中所含的磨粒的平均粒徑在100nm以下較好，更好的是在75nm以下。
最終研磨用組合物中磨粒的含量小于0.5％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說小于1％(質(zhì)量)時，最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎無法提升。因此，為了提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，最終研磨用組合物中磨粒的含量在0.5％(質(zhì)量)以上較好，更好的是在1％(質(zhì)量)以上。另一方面，最終研磨用組合物中磨粒的含量大于20％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說大于10％(質(zhì)量)時，容易出現(xiàn)最終研磨用組合物的凝膠化和磨粒凝集。因此，為了抑制凝膠化并抑制磨粒的凝集，最終研磨用組合物中的磨粒含量在20％(質(zhì)量)以下較好，更好的是在10％(質(zhì)量)以下。
最終研磨用組合物中的堿起著對多晶硅膜13進(jìn)行化學(xué)研磨的作用，幫助提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。最終研磨用組合物中所含的堿可以是氨；氫氧化四甲銨(TMAH)等胺；碳酸銨等銨鹽；碳酸鈉或碳酸鉀、碳酸鋰等堿金屬鹽；氫氧化鈉或氫氧化鉀、氫氧化鋰等堿金屬氫氧化物中的任意一種。
最終研磨用組合物中堿的含量小于0.01％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說小于0.05％(質(zhì)量)時，最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度幾乎無法提升。因此，為了提高最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度，最終研磨用組合物中堿的含量在0.01％(質(zhì)量)以上較好，更好的是在0.05％(質(zhì)量)以上。另一方面，最終研磨用組合物中堿的含量大于0.2％(質(zhì)量)，進(jìn)一步地說大于0.15％(質(zhì)量)時，由于堿起到的化學(xué)研磨作用(蝕刻作用)過強，最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時，研磨面可能產(chǎn)生碟形凹陷。此外，也可能引起最終研磨用組合物中的磨粒溶解。因此，為了更確實地抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，也為了防止磨粒溶解，最終研磨用組合物中堿的含量在0.2％(質(zhì)量)以下較好，更好的是在0.15％(質(zhì)量)以下。
最終研磨用組合物中的水溶性高分子在最終研磨用組合物對多晶硅膜13進(jìn)行研磨時起著抑制研磨面產(chǎn)生碟形凹陷的作用。通過多晶硅膜13表面形成的水溶性高分子所構(gòu)成的保護(hù)膜，可以抑制堿的蝕刻作用所引起的多晶硅膜13內(nèi)側(cè)部分的被除去，從而起到上述作用。因此，為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，最終研磨用組合物中所含的水溶性高分子為羥乙基纖維素或聚乙烯醇較好。
最終研磨用組合物中所含的水溶性高分子為聚乙烯醇時，最終研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量小于20,000時，難以抑制最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。因此，為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，最終研磨用組合物中所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量在20,000以上較好。另一方面，最終研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量大于50,000時，或者最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨速度將下降，或者最終研磨用組合物容易起泡。因此，為了防止最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨速度下降并提高消泡性，最終研磨用組合物中所含的作為水溶性高分子的聚乙烯醇的平均分子量在50,000以下較好。最終研磨用組合物中所含的水溶性高分子為羥乙基纖維素時，最終研磨用組合物所含的作為水溶性高分子的羥乙基纖維素的平均分子量在300,000～1,600,000范圍內(nèi)的話都可。
最終研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)。最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量少于0.002％(質(zhì)量)時，幾乎難以抑制最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。另一方面，最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量大于0.01％(質(zhì)量)時，由于多晶硅膜13表面形成的水溶性高分子構(gòu)成的保護(hù)膜的作用，最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨被極大地抑制，因而極大地降低了最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。
其中，最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量少于0.004％(質(zhì)量)時，即使是在0.002％(質(zhì)量)以上，也可能難以抑制碟形凹陷的產(chǎn)生。因此，為了加強抑制碟形凹陷的產(chǎn)生，最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量在0.004％(質(zhì)量)以上較好。此外，最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量多于0.0075％(質(zhì)量)時，即使是在0.01％(質(zhì)量)以下，也可能略微降低最終研磨用組合物對多晶硅膜13的研磨速度。因此，為了更確實地抑制研磨速度的下降，最終研磨用組合物所含的水溶性高分子含量在0.0075％(質(zhì)量)以下較好。
根據(jù)本實施方式可得到以下優(yōu)點。
用以至少去除多晶硅膜13的大部分外側(cè)部分的預(yù)研磨所使用的預(yù)研磨用組合物中，含有0.0075～0.05％(質(zhì)量)的水溶性高分子。因此，通過該預(yù)研磨用組合物，可以以較高的研磨速度對多晶硅膜13進(jìn)行研磨，同時可以抑制預(yù)研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。因此，通過本實施方式，可以較好地進(jìn)行預(yù)研磨。
用以至少去除多晶硅膜13的外側(cè)殘余部分的最終研磨所使用的最終研磨用組合物中，含有0.002～0.01％(質(zhì)量)的水溶性高分子。因此，通過該最終研磨用組合物，可以以較高的研磨速度對多晶硅膜13進(jìn)行研磨，同時可以抑制最終研磨用組合物對多晶硅膜13研磨時研磨面產(chǎn)生碟形凹陷。因此，通過本實施方式，可以較好地進(jìn)行最終研磨。
上述實施方式也可做如下變更。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物中也可含有2種以上的磨粒。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物中也可含有2種以上的堿。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物中也可含有2種以上的水溶性高分子。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物中也可根據(jù)需要添加防霉劑、防腐蝕劑、消泡劑、螯合劑等。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物也可以通過將分別含有磨粒、堿和水溶性高分子中的至少一種成分以及水的第1劑與第2劑混合調(diào)制而成。預(yù)研磨用組合物可以通過例如，含有磨粒和水的第1劑與含有堿、水溶性高分子和水的第2劑混合調(diào)制而成；也可以將含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的第1劑與含有水的第2劑混合調(diào)制而成。第1劑與第2劑混合可以通過對想要研磨的多晶硅膜13獨立且同時供給第1劑與第2劑而進(jìn)行。具體的，第1劑與第2劑可以在研磨裝置的研磨劑供給線內(nèi)混合，也可以在研磨裝置的研磨盤上混合。
上述實施方式的預(yù)研磨用組合物也可以通過將最終研磨用組合物與含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中至少一種成分的助劑混合調(diào)制而成。最終研磨用組合物與助劑的混合可以通過對想要研磨的多晶硅膜13獨立且同時供給最終研磨用組合物與助劑而進(jìn)行。更具體的，最終研磨用組合物與助劑可以在研磨裝置的研磨劑供給線內(nèi)混合，也可以在研磨裝置的研磨盤上混合。
上述實施方式的最終研磨用組合物中也可含有2種以上的磨粒。
上述實施方式的最終研磨用組合物中也可含有2種以上的堿。
上述實施方式的最終研磨用組合物中也可含有2種以上的水溶性高分子。
上述實施方式的最終研磨用組合物中也可根據(jù)需要添加防霉劑、防腐蝕劑、消泡劑、螯合劑等。
上述實施方式的最終研磨用組合物也可以通過將分別含有磨粒、堿和水溶性高分子中的至少一種成分以及水的第1劑與第2劑混合調(diào)制而成。最終研磨用組合物可以通過例如，含有磨粒和水的第1劑與含有堿、水溶性高分子和水的第2劑混合調(diào)制而成；也可以由含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的第1劑與含有水的第2劑混合調(diào)制而成。第1劑與第2劑混合也可以通過對想要研磨的多晶硅膜13獨立且同時供給第1劑與第2劑而進(jìn)行。具體的，第1劑與第2劑可以在研磨裝置的研磨劑供給線內(nèi)混合，也可以在研磨裝置的研磨盤上混合。
上述實施方式的最終研磨用組合物也可以通過將預(yù)研磨用組合物與含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中至少一種成分的助劑混合調(diào)制而成。預(yù)研磨用組合物與助劑的混合也可以通過對想要研磨的多晶硅膜13獨立且同時供給預(yù)研磨用組合物與助劑而進(jìn)行。更具體的，預(yù)研磨用組合物與助劑可以在研磨裝置的研磨劑供給線內(nèi)混合，也可以在研磨裝置的研磨盤上混合。
接著說明本發(fā)明的實施例和比較例。
實施例1～8以及比較例1～8將膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素與水適當(dāng)混合，調(diào)制成實施例1～8以及比較例1～8的預(yù)研磨用組合物。實施例1～8以及比較例1～8的各預(yù)研磨用組合物中的膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素的含量如表1所示。
使用實施例1～8以及比較例1～8的各預(yù)研磨用組合物，以表2所示的研磨條件，對附有多晶硅膜的薄片進(jìn)行研磨，直至檢出基于研磨盤的驅(qū)動馬達(dá)電流變化的既定終點(endpoint)。然后，用KLA-Tencor公司的接觸式表面測定裝置——靠模工具機(jī)“HRP340”，測定研磨后的薄片的100μm寬的線條與空間(Line and Space)部分的碟形凹陷量(碟形凹陷引起的凹陷部分的深度)，如表1的“碟形凹陷量”欄所示。
表1

表2

如表1所示，與羥乙基纖維素含量在0.005％(質(zhì)量)以下的比較例1～8的預(yù)研磨用組合物相比，羥乙基纖維素含量在0.015％(質(zhì)量)以上的實施例1～8的預(yù)研磨用組合物，碟形凹陷量降低。
實施例9～16以及比較例9～16將膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素與水適當(dāng)混合，調(diào)制成實施例9～16以及比較例9～16的最終研磨用組合物。實施例9～16以及比較例9～16的各最終研磨用組合物中的膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素的含量如表3所示。
使用實施例1的預(yù)研磨用組合物，以表2所示的研磨條件，對附有多晶硅膜的薄片進(jìn)行預(yù)研磨，直至檢出基于研磨盤的驅(qū)動馬達(dá)電流變化的既定終點(end point)。然后，使用實施例9～16以及比較例9～16的各最終研磨用組合物，僅用上述研磨所需時間的60％的時間，以表2所示的研磨條件，對預(yù)研磨后的薄片進(jìn)行最終研磨。使用靠模工具機(jī)“HRP340”，測定研磨后的薄片的100μm寬的線條與空間(Line and Space)部分的碟形凹陷量，從中減去同樣用靠模工具機(jī)“HRP340”測定的預(yù)研磨后的薄片的100μm寬的線條與空間(Line and Space)部分的碟形凹陷量，所得到的值如表3的“碟形凹陷增量”欄所示。
表3 如表3所示，與羥乙基纖維素含量在0.015％(質(zhì)量)以上的比較例9～16的最終研磨用組合物相比，羥乙基纖維素含量在0.005％(質(zhì)量)以下的實施例9～16的最終研磨用組合物，碟形凹陷的增量降低。此外，與氫氧化四甲銨含量為0.225％(質(zhì)量)的實施例9、10、13、14的最終研磨用組合物相比，氫氧化四甲銨含量為0.075％(質(zhì)量)的實施例11、12、15、16的最終研磨用組合物，碟形凹陷的增量更低。
實施例17～24以及比較例17～24
將膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素與水適當(dāng)混合，調(diào)制成實施例17～24以及比較例17～24的最終研磨用組合物。實施例17～24以及比較例17～24的各最終研磨用組合物中的膠體二氧化硅、氫氧化四甲銨、羥乙基纖維素的含量如表4所示。
使用實施例5的預(yù)研磨用組合物，以表2所示的研磨條件，對附有多晶硅膜的薄片進(jìn)行預(yù)研磨，直至檢出基于研磨盤的驅(qū)動馬達(dá)電流變化的既定終點(end point)。然后，使用實施例17～24以及比較例17～24的各最終研磨用組合物，僅用上述研磨所需時間的60％的時間，以表2所示的研磨條件，對預(yù)研磨后的薄片進(jìn)行最終研磨。與實施例9～16以及比較例9～16相同，在表4的“碟形凹陷增量”欄中標(biāo)示出最終研磨后的碟形凹陷量減去預(yù)研磨后的碟形凹陷量得到的值。
表4
如表4所示，與羥乙基纖維素含量在0.015％(質(zhì)量)以上的比較例17～24的最終研磨用組合物相比，羥乙基纖維素含量在0.005％(質(zhì)量)以下的實施例17～24的最終研磨用組合物的話，碟形凹陷的增量降低。此外，與氫氧化四甲銨含量為0.225％(質(zhì)量)的實施例17、18、21、22的最終研磨用組合物相比，氫氧化四甲銨含量為0.075％(質(zhì)量)的實施例19、20、23、24的最終研磨用組合物，碟形凹陷的增量更低。
權(quán)利要求
1.對設(shè)置在含有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨方法，其特征在于，該方法具有用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的預(yù)研磨用組合物，對多晶硅膜進(jìn)行預(yù)研磨，直至露出分離區(qū)域上表面的一部分的預(yù)研磨工序；用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的最終研磨用組合物，對預(yù)研磨后的多晶硅膜進(jìn)行最終研磨，直至露出全部分離區(qū)域上表面的最終研磨工序，上述預(yù)研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.0075～0.05質(zhì)量％，上述最終研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01質(zhì)量％。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨方法，其特征在于，還具有在多晶硅膜的預(yù)研磨前，將分別含有磨粒、堿和水溶性高分子中的至少一種成分以及水的第1劑與第2劑混合，調(diào)制上述預(yù)研磨用組合物的工序；和在多晶硅膜的最終研磨前，將分別含有磨粒、堿和水溶性高分子中的至少一種成分以及水的第1劑與第2劑混合，調(diào)制上述最終研磨用組合物的工序。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨方法，其特征在于，上述第1劑與第2劑的混合是通過對想要研磨的多晶硅膜獨立地且同時地供給第1劑與第2劑而進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的研磨方法，其特征在于，還具有在多晶硅膜的預(yù)研磨前，將上述最終研磨用組合物與含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中的至少一種成分的助劑混合，調(diào)制上述預(yù)研磨用組合物的工序。
5.如權(quán)利要求4所述的研磨方法，其特征在于，上述最終研磨用組合物與助劑的混合是通過對想要研磨的多晶硅膜獨立地且同時地供給最終研磨用組合物與助劑而進(jìn)行的。
6.如權(quán)利要求1所述的研磨方法，其特征在于，還具有在多晶硅膜的最終研磨前，將上述預(yù)研磨用組合物與含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中的至少一種成分的助劑混合，調(diào)制上述最終研磨用組合物的工序。
7.如權(quán)利要求6所述的研磨方法，其特征在于，上述預(yù)研磨用組合物與助劑的混合是通過對想要研磨的多晶硅膜獨立地且同時地供給預(yù)研磨用組合物與助劑而進(jìn)行的。
8.用于對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨用組合物，含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.0075～0.05質(zhì)量％。
9.用于對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的研磨用組合物，含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01質(zhì)量％。
10.在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的套裝，該套裝具有對多晶硅膜進(jìn)行研磨直至露出分離區(qū)域上表面的一部分的預(yù)研磨工序中使用的預(yù)研磨用組合物；對預(yù)研磨后的多晶硅膜進(jìn)行研磨直至露出分離區(qū)域全部上表面的最終研磨工序中使用的最終研磨用組合物，上述預(yù)研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，預(yù)研磨用組合物中水溶性高分子的含量為0.0075～0.05質(zhì)量％，上述最終研磨用組合物中含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，最終研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01質(zhì)量％。
11.在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的套裝，該套裝具有含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)的預(yù)研磨用組合物；和含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中的至少一種成分，為調(diào)制最終研磨用組合物而混入上述預(yù)研磨用組合物中的助劑。
12.在對設(shè)置在具有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的用途中所使用的套裝，該套裝具有含有磨粒、堿、水溶性高分子和水，水溶性高分子的含量為0.002～0.01質(zhì)量％的最終研磨用組合物；和含有磨粒、堿、水溶性高分子和水中的至少一種成分，為調(diào)制預(yù)研磨用組合物而混入上述最終研磨用組合物中的助劑。
全文摘要
對設(shè)置在含有分離區(qū)域的硅板上的多晶硅膜進(jìn)行研磨的本發(fā)明的研磨方法，具有使用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的預(yù)研磨用組合物，對多晶硅膜進(jìn)行研磨，直至露出分離區(qū)域上表面的一部分的預(yù)研磨工序；用含有磨粒、堿、水溶性高分子和水的最終研磨用組合物，對預(yù)研磨后的多晶硅膜進(jìn)行研磨，直至露出分離區(qū)域全部上表面的最終研磨工序。預(yù)研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.0075～0.05％(質(zhì)量)，最終研磨用組合物中的水溶性高分子的含量為0.002～0.01％(質(zhì)量)。
文檔編號B24B37/00GK1939663SQ20061014218
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者清水干和 申請人:福吉米株式會社