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課題・解決手段

本発明はシリカと、アミノホスホン酸と、多糖と、テトラアルキルアンモニウム塩と、重炭酸塩と、アゾール環と、水とを含有する研磨用組成物であって、pH7〜11を有する研磨用組成物を提供する。本発明は更にこの研磨用組成物を用いた研磨方法を提供する。

概要

背景

電子機器に使用されているシリコンウェハーは、一般的に単結晶シリコン鋳塊から得られる。この単結晶シリコンの鋳塊は、まずダイヤモンドを用いて薄いウェハースライスされ、平坦性を改善するために粗研磨され、粗研磨による表面下ダメージを取り除くためにエッチングされる。次にこのシリコンウェハーは、電子機器への使用が可能となる前に、エッチングにより生じたナノトポグラフィーを取り除き、所望の厚さを得る、2段階のプロセスで一般的に研磨される。

最初の研磨段階においては高い除去率が求められ、かつ、この段階においてナノトポグラフィーを悪化させないことが理想的である。ナノトポグラフィーはある領域の前面のトポロジーを測定する指標であり、0.2〜20mmの空間波長の範囲内で表面の偏位として定義される。ナノトポグラフィーにおいては、ウェハー表面の平坦性はそのウェハーの表面自身に対して測定される一方、表面の平坦性においては、そのウェハー表面の平坦性はそのウェハーを固定する平坦チャックに対して測定されるという点において、ナノトポグラフィーは表面の平坦性とは異なる。従って、ウェハーは完全な平坦性を有することができるが、なおナノトポグラフィーを有する可能性がある。ウェハーがその前面と裏面に表面の不規則性を有するが前面と裏面が平行である場合、そのウェハーは完全な平坦性を有する。しかしながら、その同一のウェハーはナノトポグラフィーを示す。ナノトポグラフィーは、空間周波数におけるウェハー表面の不規則性のトポロジーマップにおいて、粗さと平坦さとのギャップを埋める。

従来のシリコンウェハー研磨用組成物は、高いシリコン除去率を示すが、シリコンウェハーのナノトポグラフィーを増大させる。この増大したナノトポグラフィーは、半導体基板への更なる処理に適したシリコンウェハーを製造する第二の最終研磨段階の要求を高める。

それに加えて、シリコンウェハーのエッジ処理装置及び輸送容器に接触した状態になりうるため、ウェハーのエッジ表面クラック又は切り欠きを生ずる可能性がある。クラックや切り欠きによって微粒子が生じることがあり、これは更なる処理を阻害することがある。超微粒子によるシリコンウェハーの汚れは、エッジの粗い表面にもまた生じることがあり、その粒子は処理の間放出され、そのウェハー表面を汚染することがある。従って、ウェハーの最外部周辺のエッジは一般的に面取りされ、次いでウェハー処理早期段階鏡面研磨される。更に、いくつかの処理において、シリコンウェハーは酸化ケイ素の保護層を形成するために一面が酸化されるため、ウェハーのエッジの一部は酸化ケイ素を含む。シリコン研磨用組成物はエッジの研磨に使用することができる一方、一般的に、シリコンウェハーのエッジ研磨には表面研磨より高い除去率が求められる。シリコン上と同様に酸化ケイ素上でも有用な除去率を示す適切なエッジ研磨用組成物が望まれている。

概要

本発明はシリカと、アミノホスホン酸と、多糖と、テトラアルキルアンモニウム塩と、重炭酸塩と、アゾール環と、水とを含有する研磨用組成物であって、pH7〜11を有する研磨用組成物を提供する。本発明は更にこの研磨用組成物を用いた研磨方法を提供する。

目的

シリコン上と同様に酸化ケイ素上でも有用な除去率を示す適切なエッジ研磨用組成物が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸と、(c)0.001質量%〜0.1質量%の1種又はそれ以上の多糖と、(d)0.05質量%〜5質量%の1種又はそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.01質量%〜2質量%の重炭酸塩と、(f)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアゾール環を含む化合物と、(g)任意に水酸化カリウムと、(h)水とから本質的になる化学機械研磨用組成物であって、該研磨用組成物はpH7〜11を有する化学機械研磨用組成物。

請求項2

該シリカが湿式処理シリカである、請求項1に記載の研磨用組成物。

請求項3

該研磨用組成物が0.1質量%〜1質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸を含有する、請求項1に記載の研磨用組成物。

請求項4

該アミノホスホン酸がエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項3に記載の研磨用組成物。

請求項5

該アミノホスホン酸がアミノトリ(メチレンホスホン酸)である、請求項4に記載の研磨用組成物。

請求項6

該多糖がヒドロキシエチルセルロースである、請求項1に記載の研磨用組成物。

請求項7

該ヒドロキシエチルセルロースが分子量25,000ダルトン〜100,000ダルトンを有する、請求項6に記載の研磨用組成物。

請求項8

該アゾール環を含む化合物がトリアゾール化合物である、請求項1に記載の研磨用組成物。

請求項9

研磨用組成物中に水酸化カリウムが存在する、請求項1に記載の研磨用組成物。

請求項10

ポリシリコンを含む基板研磨する方法であって、該方法は(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械研磨用組成物が(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸と、(c)0.001質量%〜0.1質量%の1種又はそれ以上のアルキル化セルロース化合物と、(d)0.05質量%〜5質量%の1種又はそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.01質量%〜2質量%の重炭酸塩と、(f)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアゾール環を含む化合物と、(g)任意に水酸化カリウムと、(h)水とから本質的になり、pH7〜11を有する、方法。

請求項11

該シリカが湿式処理シリカである、請求項10に記載の方法。

請求項12

該研磨用組成物が0.1質量%〜1質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸を含有する、請求項10に記載の方法。

請求項13

該アミノホスホン酸がエチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項12に記載の方法。

請求項14

該アミノホスホン酸がアミノトリ(メチレンホスホン酸)である、請求項13に記載の方法。

請求項15

該多糖がヒドロキシエチルセルロースである、請求項10に記載の方法。

請求項16

該ヒドロキシエチルセルロースが分子量25,000ダルトン〜100,000ダルトンを有する、請求項15に記載の方法。

請求項17

該アゾール環を含む化合物がトリアゾール化合物である、請求項10に記載の方法。

請求項18

該研磨用組成物中に水酸化カリウムが存在する、請求項10に記載の方法。

請求項19

該基板が更に酸化ケイ素窒化ケイ素、又はこれらの組み合わせを含む、請求項10に記載の方法。

請求項20

該酸化ケイ素又は窒化ケイ素が層間誘電層を形成している、請求項19に記載の方法。

背景技術

0001

電子機器に使用されているシリコンウェハーは、一般的に単結晶シリコン鋳塊から得られる。この単結晶シリコンの鋳塊は、まずダイヤモンドを用いて薄いウェハースライスされ、平坦性を改善するために粗研磨され、粗研磨による表面下ダメージを取り除くためにエッチングされる。次にこのシリコンウェハーは、電子機器への使用が可能となる前に、エッチングにより生じたナノトポグラフィーを取り除き、所望の厚さを得る、2段階のプロセスで一般的に研磨される。

0002

最初の研磨段階においては高い除去率が求められ、かつ、この段階においてナノトポグラフィーを悪化させないことが理想的である。ナノトポグラフィーはある領域の前面のトポロジーを測定する指標であり、0.2〜20mmの空間波長の範囲内で表面の偏位として定義される。ナノトポグラフィーにおいては、ウェハー表面の平坦性はそのウェハーの表面自身に対して測定される一方、表面の平坦性においては、そのウェハー表面の平坦性はそのウェハーを固定する平坦チャックに対して測定されるという点において、ナノトポグラフィーは表面の平坦性とは異なる。従って、ウェハーは完全な平坦性を有することができるが、なおナノトポグラフィーを有する可能性がある。ウェハーがその前面と裏面に表面の不規則性を有するが前面と裏面が平行である場合、そのウェハーは完全な平坦性を有する。しかしながら、その同一のウェハーはナノトポグラフィーを示す。ナノトポグラフィーは、空間周波数におけるウェハー表面の不規則性のトポロジーマップにおいて、粗さと平坦さとのギャップを埋める。

0003

従来のシリコンウェハー研磨用組成物は、高いシリコン除去率を示すが、シリコンウェハーのナノトポグラフィーを増大させる。この増大したナノトポグラフィーは、半導体基板への更なる処理に適したシリコンウェハーを製造する第二の最終研磨段階の要求を高める。

0004

それに加えて、シリコンウェハーのエッジ処理装置及び輸送容器に接触した状態になりうるため、ウェハーのエッジ表面クラック又は切り欠きを生ずる可能性がある。クラックや切り欠きによって微粒子が生じることがあり、これは更なる処理を阻害することがある。超微粒子によるシリコンウェハーの汚れは、エッジの粗い表面にもまた生じることがあり、その粒子は処理の間放出され、そのウェハー表面を汚染することがある。従って、ウェハーの最外部周辺のエッジは一般的に面取りされ、次いでウェハー処理早期段階鏡面研磨される。更に、いくつかの処理において、シリコンウェハーは酸化ケイ素の保護層を形成するために一面が酸化されるため、ウェハーのエッジの一部は酸化ケイ素を含む。シリコン研磨用組成物はエッジの研磨に使用することができる一方、一般的に、シリコンウェハーのエッジ研磨には表面研磨より高い除去率が求められる。シリコン上と同様に酸化ケイ素上でも有用な除去率を示す適切なエッジ研磨用組成物が望まれている。

発明が解決しようとする課題

0005

エレクトロニクス産業における基板は一般的に高い集積度を有し、この基板は多層相互接続構造を含む。基板上の層及び構造は一般的に多岐にわたる物質を含み、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコンポリシリコン)、二酸化ケイ素窒化ケイ素、銅、及び/又はタンタル等である。これらの基板は、最終的な多層相互接続構造を形成するために化学機械平坦化を含む様々な処理段階を要するため、目的の用途に応じて、特定の物質に選択的な研磨用組成物及び方法を活用することが多くの場合非常に望まれている。例えば、基板がテトラエチルオルトシリケート(TEOS)、ポリシリコン、及び窒化ケイ素を含む場合、ポリシリコンの除去率がTEOS及び窒化ケイ素の除去率と比較して高いように、TEOS及び窒化ケイ素に対してポリシリコンを選択的に研磨することが非常に望まれることがある。ある物質の他の物質に対する研磨選択性は有益であるが、除去率の増大により望ましくない物質の薄肉化やディッシングを生ずることがある。

0006

したがって、改善されたシリコンウェハー研磨用組成物に対する技術的要求が残っている。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、(a)シリカと、(b)シリコンの除去率を向上させる化合物と、(c)テトラアルキルアンモニウム塩と、(d)水とを含む研磨用組成物であって、pH7〜11を有する研磨用組成物を提供する。

0008

本発明の化学機械研磨用組成物の第一実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(c)0.0005質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアミノホスホン酸と、(d)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に1種若しくは以上の重炭酸塩と、(f)任意に水酸化カリウムと、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなる化学機械研磨用組成物を含み、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0009

本発明の化学機械研磨用組成物の第二実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のポリアミノカルボン酸と、(c)0.05質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のアミンと、(d)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.001質量%〜1質量%の1種若しくはそれ以上のジオール化合物と、(f)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなる化学機械研磨用組成物を含み、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0010

本発明の化学機械研磨用組成物の第三実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のポリアミノカルボン酸と、(c)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(d)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(e)任意に0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のアミンと、(f)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなる化学機械研磨用組成物を含み、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0011

本発明の化学機械研磨用組成物の第四実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.02質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の含窒素複素環化合物と、(c)0.05質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアミノホスホン酸と、(d)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(f)水とから本質的になる又は前記(a)〜(f)からなる化学機械研磨用組成物を含み、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0012

本発明の化学機械研磨用組成物の第五実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸と、(c)0.001質量%〜0.1質量%の1種又はそれ以上の多糖と、(d)0.05質量%〜5質量%の1種又はそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.01質量%〜2質量%の1種又はそれ以上の重炭酸塩と、(f)0.005質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアゾール環を含む化合物と、(g)任意に水酸化カリウムと、(h)水とから本質的になる又は前記(a)〜(h)からなる化学機械研磨用組成物を含み、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0013

また、本発明は本発明の化学機械研磨用組成物を用いた基板の化学機械研磨方法を提供する。

0014

本発明の基板の化学機械研磨方法の第一実施形態は、(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.02質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(c)0.02質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアミノホスホン酸と、(d)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(f)任意に水酸化カリウムと、(g)水とから本質的になり又は前記(a)〜(g)からなり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0015

本発明の基板の化学機械研磨方法の第二実施形態は、(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械研磨用組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のポリアミノカルボン酸と、(c)0.05質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のアミンと、(d)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.001質量%〜1質量%の1種若しくはそれ以上のジオール化合物と、(f)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(g)水とから本質的になり又は前記(a)〜(g)からなり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0016

本発明の基板の化学機械研磨方法の第三実施形態は、(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械研磨用組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のポリアミノカルボン酸と、(c)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(d)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(e)任意に0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のアミンと、(f)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(g)水とから本質的になり又は前記(a)〜(g)からなり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0017

本発明の基板の化学機械研磨方法の第四実施形態は、(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械研磨用組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.02質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の含窒素複素環化合物と、(c)0.05質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアミノホスホン酸と、(d)0.1質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(f)水とから本質的になり又は前記(a)〜(f)からなり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0018

本発明の基板の化学機械研磨方法の第五実施形態は、(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含み、該化学機械研磨用組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.005質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアミノホスホン酸と、(c)0.001質量%〜0.1質量%の1種若しくはそれ以上の多糖と、(d)0.05質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.01質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上の重炭酸塩と、(f)0.005質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアゾール環を含む化合物と、(g)任意に水酸化カリウムと、(h)水とから本質的になり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0019

本発明は更にシリコンウェハーのエッジであって本質的にケイ素からなるエッジを研磨する方法を提供する。該方法は(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドとシリコンウェハーのエッジとの間に置いて研磨パッドをシリコンウェハーのエッジに対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、シリコンウェハーのエッジを研磨する工程とを含み、該化学機械組成物は(a)0.5質量%〜20質量%の湿式処理シリカと、(b)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(c)0.0005質量%〜2質量%のアミノホスホン酸と、(d)0.01質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)水酸化カリウムと、(f)任意に重炭酸塩と、(g)水とから本質的になり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

0020

本発明は加えてウェハーのエッジであって本質的にケイ素及び酸化ケイ素からなる表面を有するエッジを研磨する方法を提供する。該方法は(i)基板を研磨パッド及び化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドとウェハーのエッジとの間に置いて研磨パッドをウェハーのエッジに対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、エッジを研磨する工程とを含み、該化学機械組成物は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜5質量%の1種若しくはそれ以上の有機カルボン酸と、(c)0.0005質量%〜1質量%のアミノホスホン酸と、(d)0.01質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に重炭酸塩と、(f)任意に水酸化カリウムと、(g)水とから本質的になり、該研磨用組成物はpH7〜11を有する。

図面の簡単な説明

0021

表面のパラメータRmaxを表す概略図。

0022

6.89kPa(1psi)における、様々な研磨用組成物に対するポリシリコン、窒化ケイ素及び酸化ケイ素のブランケット層の除去率を示す実施例9のデータのグラフによる説明。
20.68kPa(3psi)における、様々な研磨用組成物に対するポリシリコン、窒化ケイ素及び酸化ケイ素のブランケット層の除去率を表す実施例9のデータのグラフによる説明。

0023

本発明は、(a)シリカと、(b)1種又はそれ以上のシリコンの除去率を向上させる化合物と、(c)テトラアルキルアンモニウム塩と、(d)水とを含む研磨用組成物であって、該研磨用組成物はpH7〜11を有する研磨用組成物を提供する。

0024

このシリカは、湿式処理タイプのシリカ、フュームドシリカ、又はこれらの組み合わせ等、任意の適する形状のシリカとすることができる。例えば、シリカは湿式処理タイプのシリカ粒子(例えば、縮合重合又は沈殿シリカ粒子)を含むことができる。縮合重合シリカ粒子は一般的にSi(OH)4を縮合してコロイド粒子を形成することにより得られ、該コロイド粒子は平均粒子サイズ1nm〜1000nmを有すると定義される。このような研磨剤粒子は、米国特許第5230833号明細書に基づいて、又は任意の様々な市販製品から得られる。任意の様々な市販製品は、例えばAkzo−Nobel Bindzil 50/80製品、Nalco DVSTS006製品、及び扶化学工業社PL−2製品等で、DuPont、Bayer、Applied Research、日産化学、及びClariantから入手可能な他の類似の製品も同様である。

0025

シリカは、フュームドシリカ粒子を含むことができる。フュームドシリカ粒子はフュームドシリカを製造するための加水分解による発熱処理、及び/又は高温の炎(H2/空気又はH2/CH4/空気)中での前駆体の酸化により、揮発性前駆体(例えば、ハロゲン化ケイ素)から製造することができる。液滴発生装置を用いて前駆体を含む溶液を高温の炎に噴射することができ、次いで金属酸化物収集することができる。一般的な液滴発生装置は二流体噴霧器高圧スプレーノズル及び超音波噴霧器を含む。適切なフュームドシリカ製品はキャボット、トクヤマ、及びデグサ等の製造者から市販に入手可能である。

0026

シリカは如何なる適切な平均粒子サイズ(即ち、平均粒子径)も有することができる。シリカは4nm以上、例えば、10nm以上、15nm以上、20nm以上、又は25nm以上の平均粒子サイズを有することができる。代替的に、又はそれに加えて、シリカは180nm以下、例えば、120nm以下、110nm以下、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、50nm以下、又は40nm以下の平均粒子サイズを有することができる。したがって、シリカは上記終点のいずれか二つに渡る平均粒子サイズを有することができる。例えば、シリカは10nm〜100nm、20nm〜100nm、20nm〜80nm、20nm〜60nm、又は20nm〜40nmの平均粒子サイズを有することができる。非球形シリカ粒子において、粒子のサイズはその粒子を取り囲む最も小さな球体の直径を意味する。

0027

研磨用組成物は如何なる適量のシリカも含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.5質量%以上、例えば1質量%以上、2質量%以上、又は5質量%以上のシリカを含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は20質量%以下、15質量%以下、10質量%以下、8質量%以下、6質量%以下、又は5質量%以下のシリカを含むことができる。したがって、研磨用組成物はシリカについて列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のシリカを含むことができる。例えば、研磨用組成物は0.5質量%〜20質量%、1質量%〜15質量%、5質量%〜15質量%、0.5質量%〜5質量%のシリカを含むことができる。

0028

シリカ粒子は好ましくはコロイド的に安定である。該用語コロイドは液体担体中におけるシリカ粒子の懸濁液を意味する。コロイドの安定性はこの懸濁液の経時的な維持を意味する。本発明の文脈上、研磨剤とは、その研磨剤が100mlのメスシリンダー内に置かれ2時間撹拌することなく静置された場合に、メスシリンダーの底部50mlにおける粒子の濃度(g/mlを単位とする[B])と、メスシリンダーの上部50mlにおける粒子の濃度(g/mlを単位とする[T])との差を、研磨剤組成物初期粒子濃度(g/mlを単位とする[C])で除した値が0.5以下(即ち、{[B]−[T]}/[C]≦0.5)の場合、コロイド的に安定であるという。より好ましくは、[B]−[T]/[C]の値が0.3以下であり、最も好ましくは0.1以下である。

0029

研磨組成物は水を含む。水は、研磨剤粒子、シリコンの除去率を向上させる化合物、及び他の添加物の、研磨又は平坦化される適当な基板の表面への適用を促進するために使用される。水は脱イオン化された水が好ましい。

0030

研磨用組成物は11以下(例えば、10以下)のpHを有する。好ましくは、研磨用組成物は7以上(例えば、8以上)のpHを有する。より好ましくは、研磨用組成物は7〜11(例えば、8〜10)のpHを有する。研磨用組成物は任意に、例えば、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、及び/又は硝酸等のpH調整剤を含む。研磨用組成物はまた任意にpH緩衝系を含む。そのようなpH緩衝系の多くは本技術分野でよく知られている。pH緩衝剤は、例えば、重炭酸炭酸塩緩衝系、アミノアルキルスルホン酸及び同種の物等、適切な緩衝剤は何れも緩衝剤とすることができる。適切な範囲内において研磨用組成物のpHを達成するため及び又は維持するために適量が使用されるという条件の下、研磨用組成物は任意の適量のpH調整剤及び/又はpH緩衝剤を含むことができる。

0031

研磨用組成物は任意に更に1種またはそれ以上の重炭酸塩を含む。重炭酸塩は例えば、重炭酸カリウム塩、重炭酸ナトリウム塩重炭酸アンモニウム塩、又はそれらの組み合わせ等、任意の適切な重炭酸塩とすることができる。

0032

研磨用組成物は任意の適量の重炭酸塩を含むことができる。通常、研磨用組成物は0.01質量%以上の、例えば、0.03質量%以上、0.05質量%以上、0.08質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.7質量%以上、0.9質量%以上、1質量%以上、1.2質量%以上、1.5質量%以上、1.7質量%以上、又は1.9質量%以上のアゾール環を含む化合物を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は2.0質量%以下、1.8質量%以下、1.6質量%以下、1.4質量%以下、1.2質量%以下、1.0質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.4質量%以下、0.2質量%以下、0.1質量%以下、0.08質量%以下、0.06質量%以下、0.04質量%以下、0.02質量%以下、又は0.015質量%以下のアゾール環を含む化合物を含むことができる。従って、研磨用組成物は重炭酸塩について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量の重炭酸塩を含むことができる。例えば、研磨用組成物は0.01質量%〜2質量%、0.1質量%〜1.8質量%、0.2質量%〜1.2質量%、又は0.7質量%〜1.6質量%の重炭酸塩を含むことができる。

0033

研磨用組成物は任意に更に水酸化カリウムを含むことができる。研磨用組成物は任意の適量の水酸化カリウムを含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.05質量%以上、例えば、0.1質量%以上、又は0.25質量%以上の水酸化カリウムを含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は2質量%以下、例えば、1.5質量%以下、1質量%以下、0.8質量%以下、又は0.6質量%以下の水酸化カリウムを含むことができる。従って、研磨用組成物は、水酸化カリウムについて列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量の水酸化カリウムを含むことができる。例えば研磨用組成物は0.05質量%〜1質量%、0.1質量%〜2質量%、0.1質量%〜1質量%、又は0.25質量%〜0.8質量%の水酸化カリウムを含むことができる。

0034

研磨用組成物は任意に更に1種又はそれ以上の他の添加物を含むことができる。そのような添加物は任意の適切な分散剤、例えば、1種又はそれ以上のアクリルモノマーを含むホモポリマー又はランダムブロック、若しくはグラジエントアクリレート共重合体(例えば、ポリアクリレートポリメタクリレートビニルアクリレート又はスチレンアクリレート)、これらの組み合わせ及びこれらの塩等を含むことができる。他の適切な添加剤殺生物剤を含む。殺生物剤は、適切な殺生物剤とすることができ、例えば、イソチアゾリノン殺生物剤である。

0035

本発明の化学機械研磨用組成物の第一実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜5質量%の有機カルボン酸と、(c)0.0005質量%〜2質量%のアミノホスホン酸と、(d)0.01質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に重炭酸塩と、(f)任意に水酸化カリウムと、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなる化学機械研磨用組成物であって、pH7〜11を有する研磨用組成物を提供する。

0036

第一実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切な有機カルボン酸又はその塩を含む。有機カルボン酸はアルキルカルボン酸又はアリールカルボン酸とすることができ、また、任意にC1-C12アルキル基アミノ基、置換アミノ基(例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、及び同種のもの)、ヒドロキシル基ハロゲン基及びこれらの組み合わせからなる群から選択される基で置換されることができる。好ましくは、有機カルボン酸はヒドロキシカルボン酸(例えば、脂肪族ヒドロキシカルボン酸又はヒドロキシ安息香酸)、アミノ酸、アミノヒドロキシ安息香酸、又はピリジンカルボン酸である。適切なヒドロキシカルボン酸の限定的でない例は、マロン酸乳酸リンゴ酸酒石酸アセトヒドロキサム酸グリコール酸、2−ヒドロキシ酪酸ベンジル酸サリチル酸、及び2,6−ジヒドロキシ安息香酸を含む。適切なアミノ酸の限定的でない例は、グリシンアラニンプロリンリシンシステインロイシンアスパラギン酸グルタミン酸及び2−アミノ−4−チアゾール酢酸を含む。アミノヒドロキシ安息香酸の限定的でない例は、3−アミノサリチル酸および3−アミノ−4−ヒドロキシ安息香酸を含む。ピリジンカルボン酸の限定的でない例はピコリン酸及びニコチン酸を含む。

0037

第一実施形態の研磨用組成物は、任意の適量の有機カルボン酸を含むことができる。研磨用組成物は0.01質量%以上、例えば、0.02質量%以上、例えば、0.05質量%以上、0.1質量%以上、又は0.5質量%以上の有機カルボン酸を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は5質量%以下、例えば、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、又は1質量%以下の有機カルボン酸を含むことができる。従って、研磨用組成物は、有機カルボン酸について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量の有機カルボン酸を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.01質量%〜5質量%、0.02質量%〜5質量%、0.05質量%〜4質量%、又は0.1質量%〜3質量%の有機カルボン酸を含むことができる。

0038

第一実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なアミノホスホン酸を含む。好ましくは、アミノホスホン酸はエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、これらの塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。より好ましくは、アミノホスホン酸はアミノトリ(メチレンホスホン酸)である。

0039

第一実施形態の研磨用組成物は任意の適量のアミノホスホン酸を含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.0005質量%以上、例えば、0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.02質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.5質量%以上のアミノホスホン酸を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は2質量%以下、例えば、1.5質量%以下又は1質量%以下のアミノホスホン酸を含むことができる。従って、研磨用組成物は、アミノホスホン酸について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のアミノホスホン酸を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.0005質量%〜2質量%、0.02質量%〜2質量%、0.05質量%〜2質量%、0.1質量%〜1.5質量%、又は0.5質量%〜1質量%のアミノホスホン酸を含むことができる。

0040

第一実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。テトラアルキルアンモニウム塩は好ましくはテトラメチルアンモニウムテトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム及びテトラブチルアンモニウムからなる群から選択されるカチオンを含む。テトラアルキルアンモニウム塩は水酸化物イオン塩化物イオン臭化物イオン硫酸イオン又は硫酸水素イオンを含むが限定的でない任意の適切なカチオンを有することができる。一実施形態においてテトラアルキルアンモニウム塩は水酸化テトラアルキルアンモニウム(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム)である。

0041

第一実施形態の研磨用組成物は任意の適量のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.01質量%以上、例えば、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.5質量%以上のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は5質量%以下、例えば、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、又は1質量%以下のアルキルアンモニウム塩を含むことができる。従って、研磨用組成物は、テトラアルキルアンモニウム塩について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.01質量%〜5質量%、0.1質量%〜5質量%、0.2質量%〜4質量%、又は0.5質量%〜3質量%のテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。

0042

一実施形態において、研磨用組成物は(a)0.5質量%〜20質量%の湿式処理シリカと、(b)乳酸、シュウ酸、2−ヒドロキシ酪酸、ベンジル酸及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0.01質量%〜5質量%の有機カルボン酸と、(c)エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、アミノトリ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)及びこれらの組み合わせからなる群から選択される0.0005質量%〜2質量%のアミノホスホン酸と、(d)0.01質量%〜5質量%の水酸化テトラアルキルアンモニウムと、(e)0.05質量%〜2質量%の水酸化カリウムと、(f)0.05質量%〜0.5質量%の重炭酸カリウムと、(g)水とから本質的になる。

0043

本発明の化学機械研磨用組成物の第二実施形態は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%のポリアミノカルボン酸と、(c)0.1質量%〜5質量%のアミンと、(d)0.1質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.001質量%〜1質量%のジオール化合物と、(f)任意に重炭酸塩と、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなり、pH7〜11を有する化学機械研磨用組成物を提供する。

0044

第二実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なポリアミノカルボン酸を含む。本明細書で使用する用語ポリアミノカルボン酸は、2又はそれ以上のアミノ基及び2又はそれ以上のカルボン酸基を有する化合物を意味する。好ましくは、ポリアミノカルボン酸はエチレンジアミンテトラ酢酸ジエチレントリアミンペンタ酢酸、N−(ヒドロキシエチル)エチレンジアミントリ酢酸、ニトリロトリ酢酸メチルグリシン二酢酸、これらの塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。より好ましくは、ポリアミノカルボン酸はエチレンジアミンテトラ酢酸又はそれらの塩(例えば、そのモノ−、ジ−、トリ−、又はテトラナトリウム塩)からなる群から選択される。

0045

第二実施形態の研磨用組成物は、任意の適量のポリアミノカルボン酸を含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.01質量%以上、例えば、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.5質量%以上のポリアミノカルボン酸を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は2質量%以下、例えば、1.5質量%以下、又は1.0質量%以下のポリアミノカルボン酸を含むことができる。従って、研磨用組成物は、ポリアミノカルボン酸について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のポリアミノカルボン酸を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.01質量%〜2質量%、0.1質量%〜1.5質量%、又は0.5質量%〜1質量%のポリアミノカルボン酸を含むことができる。

0046

第二実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なアミンを含む。適切なアミンの限定的でない例はピペラジンアミノエチルピペラジン、2−メチル2−アミノエタノール、(2−アミノエチル)−2−アミノエタノール、エタノールアミンジエタノールアミントリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタアミン、ヒドラジン2−ヒドロキシエチルヒドラジンセミカルバジドヒドロキシルアミン、N−メチルヒドロキシルアミン、O−メチルヒドロキシルアミン、及びO−カルボキシメチルヒドロキシルアミンを含む。より好ましくは、アミンはピペラジン又はアミノエチルピペラジンである。

0047

第二実施形態の研磨用組成物は任意の適量のアミンを含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.05質量%以上、例えば、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.5質量%以上のアミンを含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は5質量%以下、例えば、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、又は1質量%以下のアミンを含むことができる。従って、研磨用組成物は、アミンについて列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のアミンを含むことができる。例えば研磨用組成物は0.05質量%〜5質量%、0.2質量%〜4質量%、又は0.5質量%〜3質量%のアミンを含むことができる。

0048

第二実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なテトラアルキルアンモニウム塩を含むことができる。テトラアルキルアンモニウム塩及びそれらの量は研磨用組成物の第一実施形態について列挙されたものとすることができる。

0049

第二実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なジオール化合物を含む。ジオール化合物は任意の適切なジオール化合物及び一般的に1,2−ジオール化合物又は1,3−ジオール化合物とすることができる。一般的にジオール化合物は直鎖又は分岐鎖C2−C10ジオール化合物である。適切な1,2−ジオール化合物の限定的でない例は、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、及びこれらの組み合わせを含む。適切な1,3−ジオール化合物の限定的でない例は、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、及びこれらの組み合わせを含む。

0050

第二実施形態の研磨用組成物は任意の適量のジオール化合物を含むことができる。一般的に、研磨用組成物は0.001質量%以上、例えば、0.005質量%以上、0.01質量%以上、又は0.05質量%以上のジオール化合物を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は1質量%以下、例えば、0.75質量%以下、0.5質量%以下、0.25質量%以下、又は0.1質量%以下のジオール化合物を含むことができる。従って、研磨用組成物は、ジオール化合物について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のジオール化合物を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.001質量%〜1質量%、0.005質量%〜0.75質量%、又は0.01質量%〜0.5質量%のジオール化合物を含むことができる。

0051

本発明の化学機械研磨用組成物の第三実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.01質量%〜2質量%のポリアミノカルボン酸と、(c)0.1質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(d)0.1質量%〜5質量%の有機カルボン酸と、(e)任意に0.1質量%〜5質量%のアミンと、(f)任意に重炭酸塩と、(g)水とから本質的になる又は前記(a)〜(g)からなり、pH7〜11を有する化学機械研磨用組成物を含む。本発明の化学機械研磨用組成物の第三実施形態に含まれるポリアミノカルボン酸、テトラアルキルアンモニウム塩、有機カルボン酸、アミン、及びこれらの量は本発明の研磨用組成物の第一及び第二実施形態について本明細書に列挙されたものとすることができる。

0052

本発明の化学機械研磨用組成物の第四実施形態は、(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.02質量%〜5質量%の含窒素複素環化合物と、(c)0.05質量%〜2質量%のアミノホスホン酸と、(d)0.1質量%〜5質量%のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)任意に重炭酸塩と、(f)水とから本質的になる又は前記(a)〜(f)からなり、pH7〜11を有する化学機械研磨用組成物を提供する。本発明の化学機械研磨用組成物の第四実施形態に含まれるアミノホスホン酸、テトラアルキルアンモニウム塩、及びこれらの量は本発明の研磨用組成物の第一実施形態について本明細書に列挙されたものとすることができる。

0053

第四実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切な含窒素複素環化合物を含む。本明細書で使用する用語含窒素複素環化合物は1以上の窒素原子をその環系の一部として有する5−、6−、又は7−員環化合物を意味する。一実施形態として含窒素複素環化合物はトリアゾールである。より好ましい実施形態として、含窒素複素環化合物はアミノトリアゾールである。適切なアミノトリアゾールの限定的でない例は3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−カルボン酸、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、及び4−アミノ−5−ヒドラジノ−1,2,4−トリアゾール−3−チオールを含む。他の実施形態として含窒素複素環化合物はチアゾールである。適切なチアゾールの限定的でない例は、2−アミノ−5−メチルチアゾール、2−アミノ−4−チアゾール酢酸及びチアゾールを含む。他の実施形態として、含窒素複素環化合物は複素環N−オキシドである。適切な複素環N−オキシドの限定的でない例は、2−ヒドロキシピリジン−N−オキシド、4−メチルモルホリン−N−オキシド、及びピコリン酸N−オキシドを含む。

0054

第四実施形態の研磨用組成物は任意の適量の含窒素複素環化合物を含むことができる。研磨用組成物は0.02質量%以上、例えば、0.05質量%以上、0.1質量%以上、又は0.5質量%以上の含窒素複素環化合物を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は5質量%以下、例えば、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、又は1質量%以下の含窒素複素環化合物を含むことができる。従って、研磨用組成物は、含窒素複素環化合物について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量の含窒素複素環化合物を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.02質量%〜5質量%、0.05質量%〜4質量%、又は0.1質量%〜3質量%の含窒素複素環化合物を含むことができる。

0055

本発明の化学機械研磨用組成物の第五実施形態は(a)0.5質量%〜20質量%のシリカと、(b)0.005質量%〜2質量%の1種又はそれ以上のアミノホスホン酸と、(c)0.001質量%〜0.1質量%の1種又はそれ以上の多糖と、(d)0.05質量%〜5質量%の1種又はそれ以上のテトラアルキルアンモニウム塩と、(e)0.01質量%〜2質量%の重炭酸塩と、(f)0.005質量%〜2質量%の1種若しくはそれ以上のアゾール環を含む化合物と、(g)任意に水酸化カリウムと、(h)水とから本質的になる又は前記(a)〜(h)からなり、pH7〜11を有する化学機械研磨用組成物を提供する。本発明の化学機械研磨用組成物の第五実施形態に含まれるアミノホスホン酸、テトラアルキルアンモニウム塩及びこれらの量は、本発明の研磨用組成物の第一実施形態について本明細書に列挙されたものとすることができる。

0056

第五実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切な多糖を含む。多糖はヒドロキシエチルセルロースとすることができる。適切な多糖の更なる限定でない例はデキストランカルボキシメチルデキストラン、デキストラン−スルホン酸塩キトサンキサンタンゴムカルボキシメチルセルロース及びカラギーナンである。

0057

第五実施形態の研磨用組成物は任意の適量の多糖を含むことができる。一般的に研磨用組成物は0.001質量%以上、例えば、0.002質量%以上、0.003質量%以上、0.004質量%以上、0.005質量%以上、0.007質量%以上、0.01質量%以上、0.02質量%以上、0.03質量%以上、0.04質量%以上、0.05質量%以上、0.06質量%以上、0.07質量%以上、0.08質量%以上、又は0.09質量%以上の多糖を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は0.1質量%以下、例えば、0.09質量%以下、0.08質量%以下、0.07質量%以下、0.06質量%以下、0.05質量%以下、0.04質量%以下、0.03質量%以下、0.02質量%以下、又は0.01質量%以下の多糖を含むことができる。従って、研磨用組成物は、多糖について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量の多糖を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.001質量%〜0.1質量%、0.005質量%〜0.09質量%、又は0.01質量%〜0.08質量%の多糖を含むことができる。

0058

多糖は任意の適切な分子量を有することができる。一般的に、多糖は9,000ダルトン〜100,000ダルトンの分子量を有することができる。多糖がヒドロキシエチルセルロースであるとき、好ましい分子量の範囲は25,000ダルトン〜100,000ダルトンである。多糖がデキストランであるとき、又は任意の適切なデキストラン誘導体であるとき、好ましい分子量の範囲は9,000ダルトン〜40,000ダルトンである。従って、多糖は9,000ダルトン以上、例えば、10,000ダルトン以上、15,000ダルトン以上、20,000ダルトン以上、25,000ダルトン以上、30,000ダルトン以上、35,000ダルトン以上、40,000ダルトン以上、45,000ダルトン以上、50,000ダルトン以上、55,000ダルトン以上、又は60,000ダルトン以上の分子量を有することができる。代替的に、又はこれに加えて、多糖は100,000ダルトン以下、例えば、95,000ダルトン以下、90,000ダルトン以下、85,000ダルトン以下、80,000ダルトン以下、75,000ダルトン以下、70,000ダルトン以下、65,000ダルトン以下、60,000ダルトン以下、55,000ダルトン以下、50,000ダルトン以下、45,000ダルトン以下、40,000ダルトン以下、35,000ダルトン以下、30,000ダルトン以下、25,000ダルトン以下、20,000ダルトン以下、15,000ダルトン以下、又は10,000ダルトン以下の分子量を有することができる。従って、多糖は、多糖について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる分子量を含むことができる。例えば多糖は9,000ダルトン〜100,000ダルトン、10,000ダルトン〜95,000ダルトン、25,000ダルトン〜90,000ダルトン、30,000ダルトン〜80,000ダルトン、9,000ダルトン〜40,000ダルトン、10,000ダルトン〜35,000ダルトン、15,000ダルトン〜30,000ダルトン、15,000ダルトン〜40,000ダルトン、又は10,000ダルトン〜25,000ダルトンの分子量を有することができる。

0059

第五実施形態の研磨用組成物は1種又はそれ以上の適切なアゾール環を含む化合物を含む。一般的に、適切なトリアゾール化合物は、1種又はそれ以上の置換基で3−、4−、及び5−位、又は任意のこれらの組み合わせが置換されたものとすることができる。適切なトリアゾール化合物の限定的でない例は、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール−5−カルボン酸、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、4−アミノ−5−ヒドラジノ−1,2,4−トリアゾール−3−チオール、及び4−アミノ−1,2,4−トリアゾールとすることができる。より好ましい実施形態として、アゾール環を含む化合物はトリアゾールとすることができる。

0060

第五実施形態の研磨用組成物は任意の適量のアゾール環を含む化合物を含むことができる。一般的に研磨用組成物は0.005質量%以上、例えば、0.007質量%以上、0.01質量%以上、0.03質量%以上、0.05質量%以上、0.08質量%以上、0.1質量%以上、0.3質量%以上、0.5質量%以上、0.7質量%以上、0.9質量%以上、1質量%以上、1.2質量%以上、1.5質量%以上、1.7質量%以上、又は1.9質量%以上のアゾール環を含む化合物を含むことができる。代替的に、又はこれに加えて、研磨用組成物は2.0質量%以下、例えば、1.8質量%以下、1.6質量%以下、1.4質量%以下、1.2質量%以下、1.0質量%以下、0.8質量%以下、0.6質量%以下、0.4質量%以下、0.2質量%以下、0.1質量%以下、0.08質量%以下、0.06質量%以下、0.04質量%以下、0.02質量%以下、0.01質量%以下、又は0.008質量%以下のアゾール環を含む化合物を含むことができる。従って、研磨用組成物は、アゾール環を含む化合物について列挙された上記終点のいずれか二つによって囲まれる量のアゾール環を含む化合物を含むことができる。例えば研磨用組成物は0.005質量%〜2.0質量%、0.01質量%〜1.9質量%、又は0.05質量%〜1.7質量%のアゾール環を含む化合物を含むことができる。

0061

本発明の研磨用組成物は任意の適切な技術で得ることができ、それらの多くは当業者に知られている。研磨用組成物はバッチ又は連続処理により得ることができる。一般的に研磨用組成物は任意の順番でそれらの構成成分を混合することにより得ることができる。本明細書で使用する用語“構成成分”は、個々の成分(例えば、シリカ、シリコンの除去率を向上させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩等)のほか、成分の任意の組み合わせ(例えば、シリカ、シリコンの除去率を向上させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩、緩衝剤等)も含まれる。

0062

例えば、一実施形態において、シリカは水中に分散させることができる。次いで、有機カルボン酸、アミノホスホン酸及びテトラアルキルアンモニウム塩を添加し、研磨用組成物中に構成成分を包含させ得る任意の方法により混合することができる。シリコンの除去率を向上させる他の化合物は同様に研磨用組成物の調製に利用することができる。研磨用組成物は使用前にpH調整成分のような使用直前に(例えば、使用前7日以内、使用前1時間以内、又は使用前1分以内)研磨用組成物に添加される1種又はそれ以上の構成成分と共に得ることができる。該研磨用組成物はまた研磨操作中に基板の表面で構成成分を混合することによっても得ることができる。

0063

研磨用組成物はまた使用前に適量の水で希釈することが意図された濃縮物としても得ることができる。そのような実施形態において、研磨用組成物の濃縮物は、例えば、シリカ、シリコンの除去率を向上させる化合物、テトラアルキルアンモニウム塩及び水を、該濃縮物を適量の水で希釈したときに研磨用組成物のそれぞれの構成成分がそれぞれの構成成分について前記の適切な範囲の量で研磨用組成物中に存在することとなるような量において含むことができる。例えば、研磨材、シリコンの除去率を向上させる化合物及びテトラアルキルアンモニウム塩は、該濃縮物が等体積の水(例えば、それぞれ、2等体積の水、3等体積の水、4等体積の水、9等体積の水、又は14等体積の水)で希釈されたとき、それぞれの構成成分がそれぞれの構成成分について前記に示した範囲の量で研磨用組成物中に存在することとなるよう、それぞれ濃縮物中にそれぞれの構成成分について列挙された前記の濃度の2倍(例えば、3倍、4倍、5倍、10倍又は15倍)多い量で、存在することができる。更に、当業者に理解されているように、シリコンの除去率を向上させる化合物、及び他の適切な添加物を、確実に少なくとも部分的に又は完全に該濃縮物に溶解させるために、該濃縮物は最終的な研磨用組成物に存在する適切なごく少量の水を含むことができる。

0064

本発明は更に、(i)基板を研磨パッド及び本明細書に開示された化学機械組成物に接触させる工程と、(ii)化学機械研磨用組成物を研磨パッドと基板との間に置いて研磨パッドを基板に対して動かす工程と、(iii)少なくとも基板の一部を摩耗させて、基板を研磨する工程とを含む、基板の化学機械研磨方法を提供する。

0065

本発明の研磨用組成物はあらゆる基板を研磨するために使用可能であるが、該研磨用組成物は、例えば、エレクトロニクス産業で使用されているシリコンウェハー等のケイ素を含む、ケイ素から本質的になる、又はケイ素からなる基板の研磨に特に有用である。この観点において、ケイ素は非ドープケイ素、又はホウ素若しくはアルミニウムでドープされたp−型ケイ素のようなドープケイ素とすることができる。更に、シリコンはポリシリコンとすることができる。本発明の研磨用組成物及びこれらの使用方法は、ダイヤモンドの鋸と荒磨きにより単結晶シリコンから得られたシリコンウェハーの予研磨又は最終研磨に適し、シリコンウェハーのエッジ研磨及び研磨によるシリコンウェハーの再利用の用途にも適する。

0066

一実施形態において、本発明の方法は、酸化ケイ素や窒化ケイ素のような他の物質における除去率以上に改善されたポリシリコンの除去率を提供する。たとえば、一実施形態において、本発明の方法は、酸化ケイ素又は窒化ケイ素以上にポリシリコンの研磨に関して改善された選択性を提供する。更に、本発明の方法は、他の中でもエレクトロニクス産業において本発明の方法が化学機械研磨の用途に適切であるように、ポリシリコンのような基板物質のディッシングを有利に最小化する。

0067

有利なことに、本発明の研磨方法は、ダイヤモンドで切削されたシリコンウェハーを粗研磨及びエッチングした後、シリコンウェハーを研磨にするために使用された場合、改善されたナノトポグラフィーを示す。化学機械研磨中にナノトポグラフィーの変化を測定する一手段はパラメータ:ΔRZ/dの値を測定することである。ここで、RZは外形平均最大高さ、ΔRZはある時点から他の時点、例えば、化学機械研磨の前後におけるRZの変化であり、また、dは同じ時間に取り除かれる物質の量(マイクロメートル)であり、結果はナノメートルで表される。図について言及すれば、Rmaxは与えられたサンプリング長さLにおける最大の頂点−谷の高さを表し、RZは5つの隣接するサンプリング長さの5つのRmax値の平均を表す。サンプリング長さLは約5mmである。Rmaxを測定する(RZの計算を可能とする)適切な技術は、スタイラス形状測定光学的形状測定、原子間力顕微鏡観察を含む。スタイラス形状測定及び光学的形状測定に適する装置は、例えば、Veeco Instruments社(Plainview,NY)から入手可能である。望ましくは、本発明の研磨方法はΔRZ/dがゼロ以下となり、すなわち、基板のナノトポグラフィーは本発明の研磨方法を使用した後に変化しない又は改善する。

0068

本発明の研磨方法は、化学機械研磨用装置と併せて使用するために特に適している。一般的に、該装置は、使用の際は動いており、かつ、環状、直線状、又は円状運動による速度を有する圧盤と、圧盤と接触し動作中は圧盤と共に動く研磨パッドと、接触して基板を研磨パッドの表面に対して動かすことにより研磨される基板を保持するキャリヤとを備える。基板の研磨は、少なくとも基板の一部を摩耗して基板を研磨するよう、基板を研磨パッドと本発明の研磨用組成物に接触させて設置し、次いで研磨パッドが基板に対して動くことにより行われる。

0069

基板は任意の適切な研磨パッド(例えば、研磨表面)を用いて化学機械研磨用組成物により研磨することができる。適切な研磨パッドは,例えば、織物又は不織物研磨パッドを含むことができる。更に、適切な研磨パッドは様々な密度、堅さ、厚さ、圧縮率加圧に対する反発性、及び圧縮弾性率を有する任意の適切なポリマーを含むことができる。適切なポリマーは、例えば、ポリ塩化ビニルポリフッ化ビニル、ナイロンフルオロカーボンポリカーボネートポリエステル、ポリアクリレート、ポリエーテルポリエチレンポリアミドポリウレタンポリスチレンポリプロピレン、これらと同等の製品、及びこれらの共形成物(coformed product)、及びこれらの混合物を含む。硬質ポリウレタンの研磨パッドは本発明の研磨方法と併せて使用する場合に特に有用である。

0070

望ましくは、化学機械研磨装置は更にその場での研磨終点検出ステムを備え、それらの多くは本技術分野で知られている。研磨中に基板の表面から反射した光や他の放射線解析することによる研磨工程の調査及び監視技術は、本技術分野で知られている。そのような方法は、例えば、米国特許第5196353号明細書、米国特許第5433651号明細書、米国特許第5609511号明細書、米国特許第5643046号明細書、米国特許第5658183号明細書、米国特許第5730642号明細書、米国特許第5838447号明細書、米国特許第5872633号明細書、米国特許第5893796号明細書、米国特許第5949927号明細書、及び米国特許第5964643号明細書に記載されている。望ましくは、研磨されている基板に関する研磨工程の進行の調査又は監視は、研磨終点の決定を可能にする。即ち、ある特定の基板に関していつ研磨工程を終了するかという決定を可能にする。

0071

一実施形態において、本発明の方法はシリコンウェハーの本質的にケイ素からなるエッジを研磨する方法を提供する。他の実施形態において、本発明の方法は、ウェハーのケイ素及び酸化ケイ素から本質的になる表面を有するエッジを研磨する方法を提供する。エッジの研磨は本技術分野で周知の技術を用いて行うことができる。例えば、エッジ研磨は日本国神奈川県にあるスピードファン社から提供されているエッジポリッシャーを使用して行うことができる。

0072

有利なことに、本発明の研磨方法はシリコンウェハーのケイ素から本質的になる又はケイ素及び酸化ケイ素から本質的になるエッジを研磨するために使用されたとき、改善されたチャッキングマーク性能を示す。エッジ研磨において、シリコンウェハーは通常シリコンウェハー裏側に取り付けられた真空チャックを用いて固定されている。研磨中、該真空はウェハーの裏に研磨用組成物を引きこむことが多く、そこで研磨用組成物が乾燥する場合がある。乾燥した残留物はチャッキングマークと呼ばれる。研磨用組成物の乾燥から生じた残留物が簡単に除去されない場合、ウェハーは研磨後に更に洗浄段階を必要とし、これによって製造コストが加わる。望ましくは、本発明の方法は、乾燥した白色残留物であって更なるウェハーの処理中に簡単に除去されるチャッキングマークを生じさせる。

0073

有利なことに、本発明の方法は、ケイ素から本質的になるウェハーのエッジを研磨するために使用されたとき、更に改善された除去率を提供し、それによってウェハーの生産処理量を改善する。これに加えて、ケイ素及び酸化ケイ素から本質的になるウェハーを研磨するために使用されたとき、本発明の方法はケイ素と比較して酸化ケイ素に対する改善された除去率を示し、それによってウェハーのエッジさえも研磨される。

0074

他の実施形態において、本発明の方法は、本発明の方法がポリシリコン、TEOS、窒化ケイ素から本質的になる又はこれのみからなるウェハーを研磨するために使用されたとき、TEOS及び窒化ケイ素のような他の物質に対するポリシリコンの改善された除去率を提供する。

0075

下記の実施例は本発明を更に説明するものであるが、当然、本発明の範囲を何らかの形に限定するものと解釈すべきではない。

0076

[例1]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、有機カルボン酸、アミノホスホン酸、及びテトラアルキルアンモニウム塩の、シリコン基板について観測される除去率及び表面粗さに対する効果を説明する。

0077

直径102cm(4インチ)の円形シリコンウェハーを備える7種の類似する基板を7種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物1A−1G)を用いて研磨した。全ての研磨用組成物は1質量%のシリカ、湿式処理シリカ(研磨用組成物1A、1B、1D、及び1F)又はフュームドシリカ(研磨用組成物1C,1E、及び1G)と、0.27質量%の水酸化テトラアルキルアンモニウムと、0.05質量%の重炭酸カリウムとをpH10.5で水中に含有した。研磨用組成物1A(比較例)は更に0.017質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸及び0.067質量%のピペラジンを含有した。研磨用組成物1B−1Gは更に0.033質量%のジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)及び有機カルボン酸を含有し、有機カルボン酸はそれぞれ、0,08質量%のマロン酸(研磨用組成物1B及び1C)、0.067質量%の乳酸(研磨用組成物1D及び1E)、又は0.107質量%のリンゴ酸(研磨用組成物1F及び1G)であった。

0078

研磨した後に、シリコン除去率、及びナノトポグラフィーの変化の大きさ、ΔRZ/d、をそれぞれの研磨用組成物について決定した。結果を表1に要約する。

0079

表1で説明した結果から明らかなように、本発明の研磨用組成物は比較例の研磨用組成物による除去率の約79%〜88%のシリコン除去率を示した。しかし、比較例の研磨用組成物は約6nmの表面粗さの増加を示した一方、本発明の研磨用組成物は約0.2nmの表面粗さの減少(研磨用組成物1F)から、約0.4nmの表面粗さの増加(研磨用組成物1D及び1E)に渡る、研磨による表面粗さの変化を示した。

0080

[例2]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、有機カルボン酸、ポリアミノカルボン酸、及びテトラアルキルアンモニウム塩の、シリコン基板について観測される除去率及び表面粗さに対する効果を説明する。

0081

直径102cm(4インチ)の円形シリコンウェハーを備える3種の類似する基板を3種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物2A−2C)を用いて研磨した。研磨用組成物2A(比較例)は1質量%の湿式処理シリカと、0.0167質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸と、0.067質量%のピペラジンと、0.27質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.05質量%の重炭酸カリウムとを含有した。研磨用組成物2B(実施例)は、0.85質量%の湿式処理シリカと、0.02質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸と、0.083質量%のシュウ酸と、0.2質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.1質量%の重炭酸カリウムとを含有した。研磨用組成物2C(実施例)は、0.53質量%の湿式処理シリカと、0.0167質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸と、0.007質量%のシュウ酸と0.067質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.05質量%の重炭酸カリウムとを含有した。

0082

研磨した後に、シリコン除去率及びナノトポグラフィーの変化の大きさ、ΔRZ/d、をそれぞれの研磨用組成物について決定した。結果を表2に要約する。

0083

表2で説明した結果から明らかなように、本発明の研磨用組成物は比較例の研磨用組成物による除去率の約82%〜88%のシリコン除去率を示した。しかし、比較例の研磨用組成物を使用した研磨による約4nmの表面粗さの増加と比較して、本発明の研磨用組成物は研磨により約4nm及び7nmの表面粗さの減少を示した。

0084

[例3]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、有機カルボン酸、ポリアミノカルボン酸、アミン、及びテトラアルキルアンモニウム塩の、シリコン基板について観測される除去率及び表面粗さに対する効果を説明する。

0085

直径102cm(4インチ)の円形シリコンウェハーを備える2種の類似する基板を2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物3A及び3B)を用いて研磨した。研磨用組成物3A及び3Bは1質量%の湿式処理シリカと、0.0167質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸と、0.067質量%のピペラジンと、0.27質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.05質量%の重炭酸カリウムとを含有した。研磨用組成物3B(実施例)は更に0.033質量%のベンジル酸を含有した。

0086

研磨した後に、シリコン除去率及びナノトポグラフィーの変化の大きさ、ΔRZ/d、をそれぞれの研磨用組成物について決定した。結果を表2に要約する。

0087

表3で説明した結果から明らかなように、本発明の研磨用組成物は比較例の研磨用組成物による除去率の約42%のシリコン除去率を示した。しかし、比較例の研磨用組成物を使用した研磨による約6nmの表面粗さの増加と比較して、本発明の研磨用組成物は研磨により約6nmの表面粗さの減少を示した。

0088

[例4]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、ジオール化合物、ポリアミノカルボン酸、アミン、及びテトラアルキルアンモニウム塩の、シリコン基板について観測される除去率及び表面粗さに対する効果を説明する。

0089

直径102cm(4インチ)の円形シリコンウェハーを備える2種の類似する基板を2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物4A及び4B)を用いて研磨した。研磨用組成物4A及び4Bは1質量%の湿式処理シリカと、0.0167質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸と、0.067質量%のピペラジンと、0.27質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.05質量%の重炭酸カリウムとを含有した。研磨用組成物3B(実施例)は更に0.033質量%の2,4−ペンタンジオール(即ち、ジオール化合物)を含有した。

0090

研磨した後に、シリコン除去率及びナノトポグラフィーの変化の大きさ、ΔRZ/d、をそれぞれの研磨用組成物について決定した。結果を表4に要約する。

0091

表4で説明した結果から明らかなように、本発明の研磨用組成物は比較例の研磨用組成物による除去率の約82%のシリコン除去率を示した。しかし、比較例の研磨用組成物を使用した研磨による約−0.5nmの表面粗さの減少と比較して、本発明の研磨用組成物は研磨により約5nmの表面粗さの減少を示した。

0092

[例5]この例は本発明の一実施例におけるチャッキングマーク性能について説明する。

0093

ポリ塩化ビニル(“PVC”)のシートを含む2種の別々の基板に、2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物5A及び5B)を噴霧した。研磨用組成物5A(比較例)は0.04質量%のアミノホスホン酸と、0.2質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.1質量%の重炭酸カリウムと、0.044質量%のシュウ酸と、0.85質量%の湿式処理シリカとを含有した。研磨用組成物5B(実施例)は、0.02質量%のアミノホスホン酸と、0.13質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.7質量%の重炭酸カリウムと、0.04質量%の水酸化カリウムと、0.022質量%の乳酸と、0.67質量%の湿式処理シリカとを含有した。

0094

噴霧後、該組成物を乾燥させた。研磨用組成物5Aはゲル状の残留物を残した。研磨用組成物5Bは乾いた白色の残留物を残した。

0095

[例6]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、シリコン除去率を説明する。

0096

2種の別々のシリコン基板を2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物6A及び6B)を用いて研磨した。研磨用組成物6A及び6Bは0.02質量%のアミノホスホン酸と、0.13質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.7質量%の重炭酸カリウムと、0.04質量%の水酸化カリウムと、0.022質量%の乳酸とを含有した。研磨用組成物6Aは更に10.0質量%の湿式処理シリカ、具体的には、Nalco DVSTS006を含有した。研磨用組成物6Bは更に10.0質量%の異なる湿式処理シリカ、具体的には、Nalco TX11005を含有した。

0097

研磨した後に、シリコン除去率を研磨1分間ごとに除去されたシリコンのmg単位で決定した。研磨用組成物6Aは13.5mg Si/minのシリコン除去率を示した。研磨用組成物6Bは14.2mg Si/minのシリコン除去率を示した。

0098

[例7]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、シリコン除去率を説明する。

0099

2種の別々のシリコン基板を2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物7A及び7B)を用いて研磨した。研磨用組成物7Aは0.004質量%のアミノホスホン酸と、0.027質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.007質量%の重炭酸カリウムと、0.08質量%の水酸化カリウムと、0.013質量%の乳酸と、1.2質量%のフュームドシリカとを含有した。研磨用組成物7Bは0.004質量%のアミノホスホン酸と、0.053質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.013質量%の重炭酸カリウムと、0.08質量%の水酸化カリウムと、0.027質量%の乳酸と、1.2質量%のフュームドシリカとを含有した。

0100

研磨した後に、シリコン除去率を研磨1分間ごとに除去されたシリコンのmg単位で決定した。研磨用組成物7Aは11.2mg Si/minのシリコン除去率を示した。研磨用組成物7Bは11.8mg Si/minのシリコン除去率を示した。

0101

[例8]この例は、本発明の研磨用組成物によって達成可能な、酸化ケイ素の除去率を説明する。

0102

2種の別々の酸化ケイ素の基板を2種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物8A及び8B)を用いて研磨した。酸化ケイ素はテトラエチルオルトケイ酸塩由来した。研磨用組成物8Aは0.015質量%のアミノホスホン酸と、0.1質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.025質量%の重炭酸カリウムと、0.3質量%の水酸化カリウムと、0.05質量%の乳酸と、4.4質量%のフュームドシリカとを含有した。研磨用組成物8Bは0.015質量%のアミノホスホン酸と、0.2質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムを、0.05質量%の重炭酸カリウムと、0.3質量%の水酸化カリウムと、0.1質量%の乳酸と、4.3質量%のフュームドシリカとを含有した。

0103

研磨した後に、酸化ケイ素除去率を研磨1分間ごとに除去されたシリコンのmg単位で決定した。研磨用組成物8Aは2.7mg SiO/minの酸化ケイ素除去率を示した。研磨用組成物8Bは4.9mg SiO/minの酸化ケイ素除去率を示した。

0104

[例9]この例は、本発明の研磨用組成物を用いることにより達成可能な、窒化ケイ素及び酸化ケイ素を含む誘電物質に対するポリシリコンの研磨選択性を説明する。

0105

ポリシリコン、窒化ケイ素、又は酸化ケイ素(TEOS)のブランケット層を備える類似の基板を11種の異なる研磨用組成物(研磨用組成物9A−9K)を用いて別々の実験でそれぞれ研磨した。それぞれの構成成分の量(質量%)は研磨用組成物の総質量に対するものである。研磨用組成物9A(実施例)は最初に濃縮物の形態で調製し、0.44質量%のアミノホスホン酸(DEQESTTM2000EG)と、4.0質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.80質量%の水酸化カリウムと、1.3質量%の重炭酸カリウムと、0.17質量%の1,2,4−トリアゾールと、13質量%のカリウム−安定化コロイダルシリカNALCOTMDVSTS006)と、0.066質量%の多糖(ヒドロキシエチルセルロース、分子量=80,000g/mol)と、水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9Aは研磨剤の濃度が0.83質量%となるよう水で希釈した。研磨用組成物9B(比較例)は最初に濃縮物の形態で調製し、0.44質量%のアミノホスホン酸(DEQUESTTM2000EG)と、2.6質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、0.80質量%の水酸化カリウムと、1.3質量%の重炭酸カリウムと、0.33質量%の1,2,4−トリアゾールと、13質量%のカリウム−安定性コロイダルシリカ(NALCOTMDVSTS006)と、水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9Bは研磨剤の濃度が0.83質量%となるよう水で希釈した。研磨用組成物9C(比較例)は、最初に濃縮物の形態で調製し、25質量%のフュームドシリカ(粒子サイズ100nm)と、水とを含有し、pHは少量の水酸化カリウムによりpH10に調整した。使用前に、研磨用組成物9Cは研磨剤の濃度が12質量%となるよう水で希釈した。研磨用組成物9D(比較例)は最初に濃縮物の形態で調製し、0.060質量%の多糖(ヒドロキシエチルセルロース、分子量=80,000)と、0.75質量%の水酸化カリウムと、0.55質量%のマロン酸と、4.0質量%の縮合重合の高純度コロイダルシリカ(FUSO(登録商標)PL−2)と、水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9Dは研磨剤の濃度が0.20質量%となるよう水で希釈した。研磨用組成物9E(比較例)は最初に濃縮物の形態で調製し、1.0質量%のピペラジンと、0.25質量%のエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)と、0.75質量%の重炭酸カリウムと、4.0質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムと、15質量%のフュームドコロイダルシリカ(粒子サイズ55nm)と、水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9Eは研磨剤の濃度が0.94質量%となるよう水で希釈した。研磨用組成物9F(比較例)及び9G(比較例)は、最初にpH4−5において濃縮物の形態で調製し、4.0質量%のイオン交換コロイダルシリカ(NALCO(登録商標)1034A)と、0.40質量%の水酸化テトラブチルホスホニウムと、水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9Fは研磨剤の濃度が1.0質量%となるよう水で希釈し、研磨用組成物9Gは濃縮物の形態で使用した。研磨用組成物9H(比較例)はpH8.5において調製され、1.0質量%のカリウム−安定性コロイダルシリカ(NALCO(登録商標)DVSTS006)と、0.020質量%のアミノホスホン酸(DEQUESTTM 2000EG)と、0.020質量%のポリオキシプロピレンジアミン(JEFFMINETMD400;分子量=400)と、0.0050質量%の水酸化アンモニウムと、水とを含有し、組成物9Hは調製されたままの状態で使用した。研磨用組成物9I(比較例)は5.0質量%のフュームドシリカ(粒子サイズ100nm)と、0.060質量%のDMAMP−80TM(2−ジメチルアミノ2−メチル−1−プロパノール80%、水20%)と、0.024質量%のシュウ酸と、0.0010のKATHONTM(殺生物剤)と、水とを含有し、組成物9Iは調製されたままの状態で使用した。研磨用組成物9J(比較例)及び9K(比較例)は最初に濃縮物の形態で調製し、0.15質量%の酢酸、6.0質量%のアルミニウムでドープされたコロイダルシリカ(NALCO(登録商標) TX13517)と、10ppmのKATHONTM(殺生物剤)と、及び水とを含有した。使用前に、研磨用組成物9J及び9Kは研磨剤の濃度がそれぞれ1質量%及び2質量%となるよう水で希釈した。

0106

ポリシリコン(PolySi)、窒化ケイ素(Si3N4)、及び酸化ケイ素(TEOS)のブランケット層を備える基板を、研磨パッド上で基板の下方圧力6.89kPa(1psi)及び20.68kPa(3psi)において、研磨用組成物9A−9Kのそれぞれを使用して研磨した。 研磨した後に、ポリシリコン、窒化ケイ素及び酸化ケイ素の除去率をそれぞれの研磨用組成物について決定した。ポリシリコンの研磨選択性は、ポリシリコンの除去率を窒化ケイ又はTEOSの除去率で除した値(PolySi/Si3N4、PolySi/TEOS)により算出した。結果を表5並びに図2及び図3プロットに要約する。

0107

表5並びに図2及び図3でグラフを用いて描写で説明した結果から明らかなように、6.89kPa(1psi)では、研磨用組成物9A(実施例)及び研磨用組成物9B(比較例)は、TEOSに対するポリシリコンの良好な選択性を与え高いポリシリコン除去率となった。しかしながら、窒化ケイ素に対するポリシリコンの研磨選択性は比較的低かった。研磨圧力を6.89kPa(1psi)から20.68kPa(3psi)に増大したとき、ほとんどの研磨用組成物において、特に研磨用組成物9A及び9Bにおいてより高いポリシリコン除去率が観測された。重要なことに、本発明の研磨用組成物9Aを用いた際は、研磨圧力を6.89kPa(1psi)から20.68kPa(3psi)に増大したとき、窒化ケイ素に対するポリシリコンの研磨選択性は10倍向上した。本発明の研磨用組成物9Aと比較して、研磨圧力を6.89kPa(1psi)から20.68kPa(3psi)に増大したとき、比較例の研磨用組成物9B−9Kは何れもそのような窒化ケイ素に対するポリシリコンの研磨選択性の大きな向上は示さなかった。

0108

[例10]この例は、本発明の研磨用組成物により達成可能な、有利なポリシリコンのディッシング特性を説明する。

0109

例9における研磨用組成物9A(実施例)及び)9B(比較例)を利用して、ポリシリコンで満たされたTEOSのトレンチを備えるパターン化ウェハーを研磨した。

0110

研磨パッド上で基板の下方圧力6.89kPa(1psi)及び20.68kPa(3psi)において、30、60、及び/又は120秒間研磨を行った。研磨した後に、ポリシリコンで満たされたTEOSのトレンチにおけるポリシリコンのディッシング量を決定した。結果を表6に要約する。

実施例

0111

表6の結果は、様々な処理条件下(研磨圧力及び研磨時間)における研磨用組成物9A(実施例)のディッシング特性は研磨用組成物9B(比較例)のディッシング特性より低く、従ってより好ましいことを説明する。

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