特許 6189952 窒化ケイ素材料の選択的な研磨のための組成物および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6189952

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】窒化ケイ素材料の選択的な研磨のための組成物および方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 3/14 20060101AFI20170821BHJP

   C09G 1/02 20060101ALI20170821BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20170821BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   C09K3/14 550D

   C09K3/14 550Z

   C09G1/02

   H01L21/304 622D

   H01L21/304 621D

   B24B37/00 H

【請求項の数】26

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-521754(P2015-521754)

(86)(22)【出願日】2013年7月9日

(65)【公表番号】特表2015-528036(P2015-528036A)

(43)【公表日】2015年9月24日

(86)【国際出願番号】US2013049786

(87)【国際公開番号】WO2014011678

(87)【国際公開日】20140116

【審査請求日】2016年7月1日

(31)【優先権主張番号】13/546,552

(32)【優先日】2012年7月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500397411

【氏名又は名称】キャボット マイクロエレクトロニクス コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100077517

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100087413

【弁理士】

【氏名又は名称】古賀 哲次

(74)【代理人】

【識別番号】100102990

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 良博

(74)【代理人】

【識別番号】100128495

【弁理士】

【氏名又は名称】出野 知

(74)【代理人】

【識別番号】100147212

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム ワード

【審査官】 小久保 敦規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３１８９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２０５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１１７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９１３３０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１０−００６７９５２（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１９４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０８１５０３（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１５２３０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／０６７８４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１２−００７７１８９（ＫＲ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１３１１３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１１２９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２３４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１１８７６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１３５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１５２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０３８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Electochemical and Solid-State Letters，Vol.8, No.8，p.G218-G221 (2005).

【文献】 Journal of The Electochemical Society，Vol.156, No.12，p.H936-H943 (2009).

【文献】 Journal of The Electochemical Society，Vol.157, No.9，p.H869-H874 (2010).

【文献】 Electochemical and Solid-State Letters，Vol.7, No.12，p.G327-G330 (2004).

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ ３／１４

Ｃ０９Ｇ １／０２

Ｂ２４Ｂ ３／００ − ３／６０

Ｂ２４Ｂ ２１／００ −３９／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／４６３

ＣＡｐｌｕｓ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて窒化ケイ素含有基材を研磨するのに好適な酸性水性研磨組成物であって、
（ａ）０.０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の少なくとも１種の粒子状セリア研削剤と、
（ｂ）１０ｐｐｍ〜１００，０００ｐｐｍの少なくとも１種の非ポリマー不飽和窒素複素環化合物と、
（ｃ）０ｐｐｍ〜１００，０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、
（ｄ）０ｐｐｍ〜２００，０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマーと、
（ｅ）それらのための水性キャリアーと、
を含み、
該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物が、１，３−ビス（４−ピリジル）プロパン、２−フェニル−１，３−ジ（４−ピリジニル）−２−プロパノール、１，２−ビス（４−ピリジル）エタン、１，２−ビス（４−ピリジル）−１，２−エタンジオール、および、１−エチルピリジニウムクロライド、１−ベンジルピリジニウムブロマイド、２−クロロ−１−メチルピリジニウムイオダイド、４−メチル−１−プロピルピリジニウムイオダイド、１−エチル−４−（メトキシカルボニル）ピリジニウムイオダイド、１，４−ジメチルピリジニウムイオダイド、パラコートジクロライド、１−（４−ピリジル）ピリジニウムクロライド、エチルバイオロジェン（ｖｉｏｌｏｇｅｎ）ジイオダイド、ｐ−キシレンビス（Ｎ−ピリジニウムブロマイド）、および１，１’−テトラメチレンビス（ピリジニウムクロライドから選択される化合物を含み、
該ポリオキシアルキレンポリマーが、ポリ（エチレングリコール）ポリマー、ポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）ブロックコポリマー、またはそれらの組み合わせを含む、
組成物。

【請求項2】

該研削剤が、該組成物中に０.０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。

【請求項3】

該カチオン性ポリマーが、該組成物中に１０ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍの範囲の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。

【請求項4】

該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物が、該組成物中に１０ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍの範囲の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。

【請求項5】

該ポリオキシアルキレンポリマーが、該組成物中に２００ｐｐｍ〜１００，０００ｐｐｍの範囲の濃度で存在する、請求項１に記載の組成物。

【請求項6】

該ポリオキシアルキレンポリマーが、３００〜１５００の範囲のエチレングリコールモノマー単位の平均数を含むポリ（エチレングリコール）ポリマーを含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項7】

該カチオン性ポリマーが、第四級アンモニウム置換ポリマーを含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項8】

該カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルピリジン）ポリマー、第四級アンモニウム置換アクリレートポリマー、第四級アンモニウム置換メタクリレートポリマー、または先のカチオン性ポリマーのいずれかの組み合わせを含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項9】

該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物が、４，４’−トリメチレンジピリジンを含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項10】

該セリア研削剤が、焼成セリアを含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項11】

該水性キャリアーが、脱イオン水を含む、請求項１に記載の組成物。

【請求項12】

該組成物が、２〜６の範囲のｐＨを有する、請求項１に記載の組成物。

【請求項13】

化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスにおけるポリケイ素に対し窒化ケイ素の選択的な除去に好適な酸性水性研磨組成物であって、
（ａ）０.０５ｗｔ％〜５ｗｔ％の少なくとも１種の粒子状セリア研削剤と、
（ｂ）１０ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍの４，４’−トリメチレンジピリジンと、
（ｃ）ポリ（ビニルピリジン）ポリマー、第四級アンモニウム置換アクリレートポリマー、第四級アンモニウム置換メタクリレートポリマー、または先のカチオン性ポリマーのいずれかの組み合わせからなる群から選択される、０〜１０，０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、
（ｄ）ポリ（エチレングリコール）ポリマー、ポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）ブロックコポリマー、またはそれらの組み合わせから選択される、０ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマーと、
（ｅ）それらのための水性キャリアーと、
を含み、
該組成物が３〜５の範囲のｐＨを有する、組成物。

【請求項14】

基材の表面を研磨するための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）方法であって、該方法が請求項１に記載の組成物を用いて該基材の該表面を研削することを含み、使用される該組成物が、０.０１ｗｔ％〜２ｗｔ％の該セリア研削剤と、１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物と、０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの該カチオン性ポリマーと、０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの該ポリオキシアルキレンポリマーとを含む、方法。

【請求項15】

該基材の該表面が、窒化ケイ素、ポリケイ素、および二酸化ケイ素を含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

基材の表面を研磨するための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）方法であって、該方法が請求項１１に記載の組成物を用いて該基材の該表面を研削することを含み、使用される該組成物が、０.０１ｗｔ％〜２ｗｔ％の該セリア研削剤と、１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物と、０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの該カチオン性ポリマーと、０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの該ポリオキシアルキレンポリマーを含む、方法。

【請求項17】

該基材の該表面が、窒化ケイ素、ポリケイ素、および二酸化ケイ素を含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

ポリケイ素の除去に対して基材の表面から窒化ケイ素を選択的に除去するための化学的機械的研磨（ＣＭＰ）方法であって、該方法が、
（ａ）窒化ケイ素およびポリケイ素含有基材の表面と、研磨パッドおよび酸性水性ＣＭＰ組成物とを接触させることと、
（ｂ）該研磨パッドと該基材との間の該表面と該ＣＭＰ組成物の一部分との接触を該表面から窒化ケイ素を研削するのに充分な時間の間維持しながら、該研磨パッドと該基材との間で相対的な動きを生じさせることと、
の各ステップを含み、
ここで該ＣＭＰ組成物が、
（ｉ）０.０１ｗｔ％〜２ｗｔ％の少なくとも１種の粒子状セリア研削剤と、
（ｉｉ）１０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの少なくとも１種の非ポリマー不飽和窒素複素環化合物と、
（ｉｉｉ）０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、
（ｉｖ）０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマーと、
（ｖ）それらのための水性キャリアーと、
を含み、
該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物が、１，３−ビス（４−ピリジル）プロパン、２−フェニル−１，３−ジ（４−ピリジニル）−２−プロパノール、１，２−ビス（４−ピリジル）エタン、１，２−ビス（４−ピリジル）−１，２−エタンジオール、および、１−エチルピリジニウムクロライド、１−ベンジルピリジニウムブロマイド、２−クロロ−１−メチルピリジニウムイオダイド、４−メチル−１−プロピルピリジニウムイオダイド、１−エチル−４−（メトキシカルボニル）ピリジニウムイオダイド、１，４−ジメチルピリジニウムイオダイド、パラコートジクロライド、１−（４−ピリジル）ピリジニウムクロライド、エチルバイオロジェン（ｖｉｏｌｏｇｅｎ）ジイオダイド、ｐ−キシレンビス（Ｎ−ピリジニウムブロマイド）、および１，１’−テトラメチレンビス（ピリジニウムクロライドから選択される化合物を含み、
該ポリオキシアルキレンポリマーが、ポリ（エチレングリコール）ポリマー、ポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）ブロックコポリマー、またはそれらの組み合わせを含む、
方法。

【請求項19】

該ポリオキシアルキレンポリマーが、該組成物中に２００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの範囲の濃度で存在する、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

該ポリオキシアルキレンポリマーが、３００〜１５００の範囲のエチレングリコールモノマー単位の平均数を含むポリ（エチレングリコール）ポリマーを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項21】

該カチオン性ポリマーが、第四級アンモニウム置換ポリマーを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項22】

該カチオン性ポリマーが、ポリ（ビニルピリジン）ポリマー、第四級アンモニウム置換アクリレートポリマー、第四級アンモニウム置換メタクリレートポリマー、または先のカチオン性ポリマーのいずれかの組み合わせを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項23】

該非ポリマー不飽和窒素複素環化合物が、４，４’−トリメチレンジピリジンを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項24】

該セリア研削剤が、焼成セリアを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項25】

該ＣＭＰ組成物が、２〜６の範囲のｐＨを有する、請求項１８に記載の方法。

【請求項26】

該基材の該表面が、二酸化ケイ素をまた含む、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、研磨組成物および方法に関する。さらに特に、この発明は、窒化ケイ素含有基材を研磨するための方法およびそのための組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路のための半導体ウェハーは、典型的にはケイ素またはガリウムヒ素等の基材を含み、その上に複数のトランジスターが形成されている。トランジスターは、基材および基材上の層中のパターニング領域によって基材に化学的かつ物理的に接続されている。トランジスターおよび層は、幾つかの形態の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）から主としてなる層間絶縁膜（ＩＬＤｓ）によって分離されている。トランジスターは、周知のマルチレベルの相互に接続の使用を通して、相互に接続されている。典型的なマルチレベルの相互接続は、以下の材料：チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム銅（Ａｌ−Ｃｕ）、アルミニウムケイ素（Ａｌ−Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、ドープされたポリケイ素（ポリ−Ｓｉ）、および種々のそれらの組み合わせの１種または２種以上からなる積み重なった薄膜からなる。さらに、トランジスターまたはトランジスターの群は、多くの場合、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、および／またはポリケイ素等の絶縁材料を用いて充填したトレンチの使用を通して相互から単離している。半導体製造の間に、前記の材料の種々の層は、ウェハー上に回路の種々の構成部分を形成するために除去されることが好ましく、これは典型的には化学的機械的研磨（ＣＭＰ）によって達成される。

【0003】

基材の表面のＣＭＰのための組成物および方法は、周知技術である。（例えば、集積回路製造のための）半導体基材の表面のＣＭＰのための（研磨スラリー、ＣＭＰスラリー、およびＣＭＰ組成物としてまた知られている）研磨組成物は、典型的には、研削剤、種々の添加物化合物、およびその同類のものを含む。

【0004】

従来のＣＭＰ技術において、基材キャリアーまたは研磨ヘッドは、キャリアー集成体上に取り付けられ、そしてＣＭＰ装置中の研磨パッドと接触して配置される。キャリアー集成体は、制御可能な圧力を基材に提供し、研磨パッドに対して基材を駆動する。パッドおよびキャリアーは、その取り付けられた基材と共に、相互に対して相対的に動かされる。パッドおよび基材の相対的な動作は、基材の表面を研削するように働いて、基材表面から材料の一部分を除去し、それによって基材を研磨する。基材表面の研磨は、典型的には、研磨組成物の化学的活性（例えば、ＣＭＰ組成物中に存在する酸化剤、酸、塩基、または他の添加物によって）および／または研磨組成物中で懸濁された研削剤の機械的な活性によって、さらに助けられる。典型的な研削剤材料は、二酸化ケイ素、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、および酸化スズを含む。

【0005】

通常、ＣＭＰは、表面の同時に起こる化学的かつ機械的研削、例えば、その上に第１の層が形成されている平面でない第２の層の表面を暴露するための、積層している第１の層の研削を含む。一つのそうしたプロセスがＢｅｙｅｒらの米国特許第４、７８９、６４８号明細書に記載されている。簡潔に言うと、Ｂｅｙｅｒらは、被覆している第１の層の材料の表面が被覆している第２の層の上部表面と共平面になるまで第２の層より速い速度で第１の層を除去するために研磨パッドおよびスラリーを使用するＣＭＰプロセスを開示する。化学的機械的研磨のさらに詳細な説明は、米国特許第４、６７１、８５１号明細書、米国特許第４、９１０、１５５号明細書および米国特許第４、９４４、８３６号明細書に見出される。

【0006】

Ｎｅｖｉｌｌｅらの米国特許第５、５２７、４２３号明細書は、例えば、水媒体中に懸濁された高純度の微細金属酸化物粒子を含む研磨スラリーと金属層の表面とを接触させることによって、金属層を化学的機械的に研磨する方法を記載する。代わりに、研削剤材料は、研磨パッド中に取り込まれることができる。Ｃｏｏｋらの米国特許第５、４８９、２３３号明細書は、表面織地またはパターンを有する研磨パッドの使用を開示し、そしてＢｒｕｘｖｏｏｒｔらの米国特許第５、９５８、７９４号明細書は、固定された研削剤研磨パッドを開示する。

【0007】

公知のＣＭＰスラリー組成物は、限定された目的のためには典型的には好適であるが、多くの従来の組成物は、受け入れ難い研磨速度およびそれに対応したウェハー製造における使用される絶縁体材料の除去のための受け入れ難い選択性を示す。さらに、多くの公知の研磨スラリーは、下地をなす膜のために貧弱なフィルム除去特性を生成し、または貧弱な製造収率となる有害なフィルム腐食を生じる。

【0008】

集積回路機器のための記述が進歩するにつれて、従来の材料は新規かつ異なる様式で使用されて、進歩した集積回路に必要な性能のレベルを達成する。特に、窒化ケイ素、酸化ケイ素、およびポリケイ素は、種々の組み合わせで使用されて、新規かつさらに複雑な機器形状を達成する。通常、構造の複雑さおよび性能の特徴は、異なる用途にわたって変化する。窒化ケイ素、酸化ケイ素およびポリケイ素材料の除去速度をＣＭＰの間に調整または合わせて特別なＩＣ機器の研磨要求を満たすことを可能にする方法および組成物への継続的なニーズがある。

【0009】

例えば、多くのＩＣ機器用途のために急速な窒化ケイ素除去速度を達成することへの継続的なニーズがある。従来の研磨スラリーは、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）におけるような「窒化ケイ素上で止まる（ｓｔｏｐ ｏｎ）」用途のための設計であった。典型的なＳＴＩスラリーは、高ｐＨおよび高研削剤濃度でシリカ研削剤を使用して妥当な窒化ケイ素除去速度を達成する。高い研削剤粒子濃度の使用は、研磨される機器中での高レベルの擦り傷欠陥と関連してきた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

比較的高い速度での窒化ケイ素の除去を提供し、そしてポリケイ素に対する窒化ケイ素の選択的な除去のための新規な研磨方法および組成物を開発することへの継続したニーズがある。本発明は、これらの継続的なニーズに対処する。本発明のこれらおよび他の利点、ならびに追加の発明の特徴は、本明細書中に提供された本発明の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスにおける基材の表面からの窒化ケイ素の除去に好適な（例えば、２〜６のｐＨを有する）酸性水性研磨組成物を提供する。この組成物は、少なくとも１種の粒子状セリア研削剤と、少なくとも１種の非ポリマー不飽和窒素複素環（ＵＮＨ）化合物と、任意選択的に少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、任意選択的にポリオキシアルキレンポリマーと、水性キャリアーとを含むか、本質的に成るか、またはからなる。このカチオン性ポリマーは、好ましくは、ポリ（ビニルピリジン）ポリマー、第四級アンモニウム置換アクリレートポリマー、第四級アンモニウム置換メタクリレートポリマー、または２種または３種以上のそうしたカチオン性ポリマーの組み合わせから選択される。さらに好ましくは、このカチオン性ポリマーは、第四級アンモニウム置換ポリマーまたは第四級アンモニウム置換ポリマーとポリ（４−ビニルピリジン）等のポリ（ビニルピリジン）ポリマーとの組み合わせを含む。ＵＮＨ化合物は、５員環または６−員環中に並べられた炭素原子および窒素原子からなる複素環構造（環は２つの炭素原子、２つの窒素原子、または炭素原子と窒素原子の間に少なくとも１つの二重結合を含む）を含む有機化合物である。好ましくは、複素環は、（アルキル化窒素を有するピリジン化合物、すなわち、ピリジニウム基を含む）ピリジン基、ピラゾール基、ピラジン基、ピリジジン（ｐｙｒｉｄｉｚｉｎｅ）基、およびその同類のもの等のヘテロ芳香族基である。一種の好ましいタイプのＵＮＨ化合物は、ピリジン化合物である。

【0012】

１つの好ましい態様において、ＣＭＰ組成物は、（ａ）０.０１〜１０ｗｔ％ （質量％）の少なくとも１種の粒子状セリア研削剤（例えば、焼成セリア）と、（ｂ）１０〜１００、０００ｐｐｍの少なくとも１種の非ポリマーのＵＮＨ化合物（例えば、４、４'−トリメチレンジピリジン）と、（ｃ）０〜１００、０００百万分の一（ｐｐｍ）の少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、（ｄ）０〜２００、０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマーと、（ｅ）それらのための水性キャリアーとを含むか、から本質的に成るか、からなる。

【0013】

別の好ましい態様では、ＣＭＰ組成物は、２〜６のｐＨを有し、そして（ａ）０.０５〜５ｗｔ％の少なくとも１種の粒子状セリア研削剤、（ｂ）１０〜１０、０００ｐｐｍの４、４’−トリメチレンジピリジンと、（ｃ）ポリ（ビニルピリジン）ポリマー、第四級アンモニウム置換アクリレートポリマー、第四級アンモニウム置換メタクリレートポリマー、または先のカチオン性ポリマーのいずれかの組み合わせからなる群から選択される、１０〜１０、０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマーと、（ｄ）ポリ（エチレングリコール）ポリマー、ポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）ブロックコポリマー、またはそれらの組み合わせから選択される、２００〜２０、０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマーと、（ｅ）それらのための水性キャリアーとを含むか、本質的に成るか、からなる。

【0014】

いくつかの好ましい態様では、ポリオキシアルキレンポリマーは、２００〜２０００、さらに好ましくは、３００〜１５００モノマー単位の範囲のエチレングリコールモノマー単位の平均数を有するポリ（エチレングリコール）ポリマー（すなわち、ＰＥＧ）を含むか、から本質的に成るか、からなる。他の好ましい態様では、ポリオキシアルキレンポリマーは、ポリ（エチレングリコール）−末端キャップポリ（プロピレングリコール）、すなわち、ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧブロックコポリマー等のポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）ブロックコポリマーを含む。

【0015】

別の形態では、本発明は、本明細書中に記載されたＣＭＰ組成物を用いて窒化ケイ素含有基材を研磨し、ポリケイ素に対して窒化ケイ素を選択的に除去するための化学的機械的研磨方法を提供する。好ましい方法は、基材表面の少なくとも一部分を研削するのに充分な時間の間、パッドと基材との間の表面と研磨組成物の一部分とを接触させながら、窒化ケイ素含有基材の表面と研磨パッドおよび水性研磨組成物とを接触させ、そして研磨パッドと基材との間に相対的な動きを生じさせるステップを含むか、から本質的に成るか、からなる。研磨組成物は、本明細書中に記載されたように、使用の際に、０.０１〜２ｗｔ％のセリア研削剤と、１０〜１０００ｐｐｍの非ポリマーのＵＮＨ化合物と、０〜１０００ｐｐｍのカチオン性ポリマーと、０〜２０００ｐｐｍのポリオキシアルキレンポリマーと、水性キャリアーとを含む。

【0016】

本発明の組成物は、高い窒化ケイ素除去速度、低いポリケイ素除去速度、および低くから高くに調整できる酸化ケイ素除去速度の利点を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の選択された組成物を用いてブランケットウェハーを研磨することによって得られた酸化ケイ素（酸化物）、ポリケイ素（ポリＳｉ）、および窒化ケイ素（窒化物）のための除去速度のグラフを提供する。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、窒化ケイ素を含有する表面を研磨するための組成物および方法を提供する。好ましい態様では、本発明の組成物は、０.０１〜１０ｗｔ％の少なくとも粒子状のセリア研削剤と、１０〜１００、０００ｐｐｍの少なくとも１種の非ポリマーのＵＮＨ化合物と、０〜１００、０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマー（好ましくは少なくとも１０ｐｐｍ）と、０〜２００、０００ｐｐｍの少なくとも１種のポリオキシアルキレンポリマー（好ましくは少なくとも１０ｐｐｍ）とを含む酸性水性キャリアーを含む。

【0019】

粒子状のセリア研削剤は、０.０１〜１０ｗｔ％の範囲の濃度で研磨組成物中に存在できる。好ましくは、セリアは、０.０５〜５ｗｔ％の範囲の濃度でＣＭＰ研磨組成物中に存在する。使用の際に、セリア研削剤は、好ましくは、０.０１〜２ｗｔ％、さらに好ましくは、０.０５〜０.５ｗｔ％ （例えば、０.１〜０.３ｗｔ％）の濃度で存在する。研削剤粒子は、好ましくは、周知技術であるレーザー光散乱技術によって決定されるように、３０ｎｍ〜２００ｎｍ、さらに好ましくは、７５ｎｍ〜１２５ｎｍの範囲の平均粒径を有する。好ましくは、セリアは、焼成セリアを含むか、から本質的に成るか、からなる。任意選択的に、セリアは、水和したセリアを含むことができるか、から本質的に成ることができるか、からなることができる。

【0020】

粒子状研削剤は、望ましくは、研磨組成物中に懸濁されており、さらに具体的に言うと、研磨組成物の水性キャリアー成分中に懸濁されている。研削剤が研磨組成物中に懸濁される場合、好ましくはコロイド的に安定である。用語「コロイド」は、液体キャリアー中での研削剤粒子の懸濁液をいう。「コロイド安定性」は、長い間その懸濁液を保つことをいう。この発明内容において、セリア懸濁液が１００ｍＬ目盛り付きのシリンダーに入れられ、そして２時間の間攪拌なしで静置させられた場合、目盛り付きのシリンダー（ｇ/ｍＬを単位とする[Ｂ]）の底５０ｍＬの粒子の濃度と、目盛り付きのシリンダー（ｇ/ｍＬを単位とする[Ｔ]）の上部５０ｍＬの粒子の濃度との差を、研削剤組成物中での（ｇ/ｍＬを単位とする[Ｃ]）粒子の全濃度で割った値が０.５以下（すなわち、（[Ｂ]−[Ｔ]）/[Ｃ]≦０.５）である場合、セリア懸濁液は、コロイド的に安定と考えられる。（[Ｂ]−[Ｔ]）/[Ｃ]の値は、望ましくは０.３以下、および好ましくは０.１以下である。

【0021】

本明細書中で使用される場合および付属の請求項において、用語「焼成セリア」は、水和した酸化セリウムまたは分解性前駆体塩または炭酸セリウムカーボネート、水酸化セリウム、およびその同類のもの等の塩の混合物を加熱（焼成）することによって生成されるセリウム（ＩＶ）オキサイド材料をいう。水和した酸化セリウムの場合、材料は、酸化セリウム材料から水和水を除去するのに充分な温度（例えば、６００℃以上の温度）において加熱される。前駆体塩の場合、塩は、前駆体の分解温度（例えば、６００℃以上）で加熱されてＣｅＯ_２（セリア）を生成し、そして存在するかまたは生成される場合があるなんらかの水を同時に放出する。セリアは、当該技術分野で知られているように必要に応じて、ＬａおよびＮｄ等の安定化量のドーパント材料を含むことができる。典型的には、焼成セリア粒子は、高度の結晶である。焼成セリアを調製する方法は周知技術である。組成物中での研削剤の濃度は、０.０１〜１０ｗｔ％（ｗｔ％）、好ましくは０.０５〜５ｗｔ％である。

【0022】

好ましくは、組成物中の研削剤の濃度は、本方法における使用の時点で、０.０１〜２ｗｔ％、さらに好ましくは、０.０５〜０.５ｗｔ％の範囲にある。組成物中での少なくとも１種のカチオン性ポリマーの濃度は、０（好ましくは１０ｐｐｍ）〜１００、０００ｐｐｍ、さらに好ましくは、１０ｐｐｍ〜１０、０００ｐｐｍの範囲である。使用の時点で、組成物は、好ましくは、０（好ましくは１０ｐｐｍ）〜１０００ｐｐｍの少なくとも１種のカチオン性ポリマーを含み、さらに好ましくは、１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍのそれぞれのカチオン性ポリマーが存在する。非ポリマーのＵＮＨ化合物の濃度は、１０〜１００、０００ｐｐｍ、好ましくは１０〜１０００ｐｐｍの範囲である。好ましくは、組成物は、使用の時点で、１０〜３００ｐｐｍの非ポリマーのＵＮＨ化合物、さらに好ましくは、１０〜１００ｐｐｍの非ポリマーのＵＮＨ化合物を含む。好ましい態様では、ポリオキシアルキレンポリマーは、組成物中に、１０〜２００、０００ｐｐｍ、さらに好ましくは、２００〜１００、０００ｐｐｍの範囲の濃度で存在する。使用の時点で、組成物は、好ましくは、１０ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍのポリオキシアルキレンポリマー、さらに好ましくは、２００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍのポリオキシアルキレンポリマーを含む。

【0023】

本発明の組成物は、酸性であり、そして好ましくは２〜６、さらに好ましくは３〜５の範囲にあるｐＨを有する。組成物の酸性度は、任意の無機酸または有機酸であることができる、酸性成分を含むバッファー材料を含むことによって達成でき、そして／または維持されることができる。いくつかの好ましい態様では、酸性成分は、無機酸、カルボン酸、有機ホスホン酸、酸性複素環化合物、それらの塩、または２種または３種以上の先のものの組み合わせであることができる。好適な無機酸の非限定の例は、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸、ピロリン酸、亜硫酸、およびテトラホウ酸、またはそれらの任意の酸性塩を含む。好適なカルボン酸の非限定の例は、モノカルボン酸（例えば、酢酸、安息香酸、フェニル酢酸、１−ナフトエ酸（１−ｎａｐｈｔｈｏｉｃ ａｃｉｄ）、２−ナフトエ酸、グリコール酸、ギ酸、乳酸、マンデル酸、およびその同類のもの）、およびポリカルボン酸（例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、マレイン酸、フマル酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１、２、３、４−ブタンテトラカルボン酸、イタコン酸、およびその同類のもの）、またはそれらの任意の酸性塩を含む。好適な有機ホスホン酸の非限定の例は、ホスホノ酢酸、イミノジ（メチルホスホン酸）、ＤＥＱＵＥＳＴ（商標）２０００ＬＣブランドのアミノトリ（メチレンホスホン酸）、およびＤＥＱＵＥＳＴ（商標）２０１０ブランドのヒドロキシエチリデン−１、１−ジホスホン酸、（いずれもＳｏｌｕｔｉａから入手可能である）、またはそれらの任意の酸性塩を含む。好適な酸性複素環化合物の非限定の例は、尿酸、アスコルビン酸、およびその同類のもの、またはそれらの任意の酸性塩を含む。

【0024】

いくつかの態様において、カチオン性ポリマー成分は、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ビニルピリジンコポリマー、およびその同類のもの等のポリ（ビニルピリジン）ポリマーを含むか、から本質的に成るか、からなる。本発明の組成物および方法中で有用なビニルピリジンコポリマーは、少なくとも１種のビニルピリジンモノマー（例えば、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、または両者）を含むコポリマーおよび非イオン性モノマーおよびカチオン性モノマーから選択される少なくとも１種のコモノマーを含む。非イオン性コモノマーの非限定の例は、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリジノン、およびスチレンを含む。カチオン性コモノマーの非限定の例は、ジアリルアミン、ジメチルジアリルアミン、２−ビニル−Ｎ−メチルピリジニウムハロゲン化物（例えば、クロライド）、４−ビニル−Ｎ−メチルピリジニウムハロゲン化物（例えば、クロライド）、２−（ジエチルアミノエチル）スチレン、２−（Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチル）アクリレート、２−（Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチル）メタクリレート、Ｎ−（２−（Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチル）メタクリルアミド、Ｎ−（２−（Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノプロピル）メタクリルアミド、先のもののいずれかの塩（例えば、塩酸塩）、先のもののいずれかのＮ−四級化誘導体（例えば、Ｎ−メチル四級化誘導体）、およびその同類のものを含む。さらに、コポリマーが全体的なカチオン電荷を保持するようにアニオン性モノマーのカチオン性モノマーに対する比がなっている限り、比較的小さい比率のアニオン性モノマー（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、およびその同類のもの）をコポリマーに含むことができる。

【0025】

いくつかの他の態様において、カチオン性ポリマー成分は、第四級アンモニウム置換アクリレートまたはメタクリレートポリマー等の第四級アンモニウム置換ポリマーを含むか、から本質的に成るか、からなる。そうした第四級アンモニウム置換アクリレートまたはメタクリレートポリマーの非限定の例は、ポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムハロゲン化物）ポリマー、ポリ（アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムハロゲン化物）ポリマー、ポリ（メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムハロゲン化物）ポリマー、ポリ（アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムハロゲン化物）ポリマー、およびその同類のものを含む。好ましくは、第四級アンモニウム基のハロゲン化物対イオンは、クロライドである。

【0026】

カチオン性ポリマーは、任意の好適な分子量を有することができる。典型的には、研磨組成物は、５ｋＤａ以上（例えば、１０ｋＤａ以上、２０ｋＤａ以上、３０ｋＤａ以上、４０ｋＤａ以上、５０ｋＤａ以上、または６０ｋＤａ以上）のカチオン性ポリマーの質量平均分子量を有するカチオン性ポリマーを含む。研磨組成物は、好ましくは、１００ｋＤａ以下（例えば、８０ｋＤａ以下、７０ｋＤａ以下、６０ｋＤａ以下、または５０ｋＤａ以下）の分子量を有するカチオン性ポリマーを含む。好ましくは、研磨組成物は、５ｋＤａ〜１００ｋＤａ （例えば、１０ｋＤａ〜８０ｋＤａ、１０ｋＤａ〜７０ｋＤａ、または１５ｋＤａ〜７０ｋＤａ）の分子量を有するカチオン性ポリマーを含む。

【0027】

ポリ（アルキレングリコール）としてまた知られているポリオキシアルキレン成分は、複数のオキシアルキレンモノマー単位（すなわち、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、およびその同類のもの等のアルキレングリコールモノマー単位）を含むホモポリマーまたはコポリマー（例えば、ブロックまたはランダムコポリマー）であることができる。例えば、ポリオキシアルキレンポリマーは、ポリ（エチレングリコール）ポリマー、ポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）コポリマー（ＥＯ/ＰＯブロックコポリマー）、およびその同類のものであることができる。ポリオキシアルキレンポリマーは、好ましくは、平均して、２０〜２０００モノマー単位（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびその同類のもの）、さらに好ましくは、２００〜２０００モノマー単位（例えば、３００〜１５００モノマー単位）を含む。そうしたポリマーは、しばしば業界内でポリマーのタイプおよびモノマー単位の平均数、例えば、ポリ（エチレングリコール）−３００、略称ＰＥＧ−３００で呼ばれる（これは、３００エチレングリコール（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）単位の平均を有し、したがって３００×４４＝１３２００ダルトンの数平均分子量を有するポリ（エチレングリコール）ポリマーをいう）。

【0028】

１つの好ましい態様において、ポリオキシアルキレンポリマーは、ポリオキシエチレンポリマー、すなわち、ポリ（エチレングリコール）ポリマーである。他の好ましい態様では、ポリオキシアルキレンポリマーは、ＰＥＧ−ＰＰＧ−ＰＥＧブロックコポリマー、例えば、ＢＡＳＦからのＰＬＵＲＯＮＩＣ Ｌ３１（これは、約１１００〜１２００の数平均分子量を有し、そして１６のプロピレングリコール単位の平均を有するＰＰＧコア、そのそれぞれの終端上を２のエチレングリコールモノマー単位の平均でキャップしていると報告されている）等のポリ（エチレングリコール）−コ−ポリ（プロピレングリコール）コポリマーブロックコポリマーを含む。

【0029】

非ポリマー不飽和窒素複素環化合物は、５員環または６員環中に並べられた炭素原子および窒素原子からなる複素環構造（この環は２つの炭素、２つの窒素、または炭素と窒素との間に少なくとも１つの二重結合を含む）を含む任意の有機化合物であることができる。そうした非ポリマー不飽和窒素複素環化合物の非限定の例は、ピリジン化合物（例えば、ピリジン、１、３−ビス（４−ピリジル）プロパン、２−フェニル−１、３−ジ（４−ピリジニル）−２−プロパノール、１、２−ビス（４−ピリジル）エタン、１、２−ビス（４−ピリジル）−１、２−エタンジオール、およびその同類のもの）、ピリジニウム化合物、（例えば、１−エチルピリジニウムクロライド、１−ベンジルピリジニウムブロマイド、ヨウ化２−クロロ−１−メチルピリジニウム、ヨウ化４−メチル−１−プロピルピリジニウム、ヨウ化１−エチル−４−（メトキシカルボニル）ピリジニウム、ヨウ化１、４−ジメチルピリジニウム、二塩化パラコート、１−（４−ピリジル）ピリジニウムクロライド、二ヨウ化エチルバイオロジェン（ｖｉｏｌｏｇｅｎ）、ｐ−キシレンビス（Ｎ−ピリジニウムブロマイド）、１、１’−テトラメチレンビス（ピリジニウムクロライド）、およびその同類のもの等のピリジニウム塩（例えばハロゲン化物塩））、ピアゾール（ｐｙａｚｏｌｅ）化合物、ピラジン化合物、およびピリダジン化合物を含む。いくつかの好ましい態様では、非ポリマーのＵＮＨ化合物は、ピリジン化合物、特に（１、３−ビス（４−ピリジル）プロパンとしてもまた知られている）４、４'−トリメチレンジピリジンを含むか、から本質的に成るか、からなる。

【0030】

本発明の組成物および方法は、ポリケイ素の除去にかけての有用な窒化ケイ素除去速度および窒化ケイ素の除去のための選択性を提供する。本発明の組成物はまた、異なる濃度のカチオン性ポリマー、非ポリマーのＵＮＨ化合物、およびＥＯ/ＰＯブロックコポリマーを利用することによって主として酸化ケイ素除去の異なる速度を提供するように調整できる。いくつかの特に好ましい態様において、窒化ケイ素またはポリケイ素ブランケットウェハーの研磨が、テーブルトップＣＭＰ研磨機上において、それぞれ、３ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）の下方力、１００回転／分（回転／分）のプラテン速度、１０１回転／分のキャリアー速度、およびＤ１００研磨パッドを用いて１５０ミリリッター／分（ｍＬ/分）の研磨スラリー流量の場合、窒化ケイ素の除去速度は、７００オングストローム／分（Å／分）以上であり、かつ（典型的には１００Å／ｍ未満）１５０Å／ｍ未満のポリケイ素除去である。酸化ケイ素の除去速度は、典型的にはポリ（ビニルピリジン）および／または非ポリマーのＵＮＨ化合物の濃度、およびＰＬＵＲＯＮＩＣ（商標）Ｌ３１（ＢＡＳＦ）等のＥＯ/ＰＯブロックコポリマーの存在または不存在による同じ条件下で１００Å/分〜２０００Å/分の範囲である。カチオン性ポリマーおよび非ポリマーのＵＮＨ化合物の濃度がより低いと、典型的には酸化ケイ素除去速度が穏やかになり、一方、酸化ケイ素除去速度は、カチオン性ポリマーおよび非ポリマーのＵＮＨ化合物の量を高めることで高くなる傾向がある。ＥＯ/ＰＯブロックコポリマー（例えば、５００ｐｐｍのＰＬＵＲＯＮＩＣ（商標）Ｌ３１）の存在は、３〜５のｐＨ値において低い酸化ケイ素除去速度を与える傾向がある。

【0031】

本発明の研磨組成物は、任意選択的に（例えば、金属成分等の半導体表面の成分を酸化するために）１種または２種以上の酸化剤を含むことができる。本発明の研磨組成物および方法における使用のために好適な酸化剤は、制限なく、過酸化水素、パーサルフェート塩（例えば、アンモニウムモノパーサルフェート、アンモニウムジパーサルフェート、カリウムモノパーサルフェート、およびカリウムジパーサルフェート）、パーアイオデート塩（例えば、カリウムパーアイオデート）、それらの塩、およびそれらの２種または３種以上の組み合わせを含む。好ましくは、酸化剤は、半導体ＣＭＰ技術分野で周知であるように、半導体ウェハー中で存在する１種または２種以上の選択された金属性または半導体材料を酸化するのに充分な量で組成物中に存在する。

【0032】

本発明の研磨組成物はまた、任意選択的に、金属錯化剤、腐食防止剤、粘度改質剤、殺生剤、およびその同類のもの等の研磨組成物中に通常含まれる好適な量の１種または２種以上の他の添加物材料を含むことができる。

【0033】

好ましい態様において、研磨組成物は、殺菌性量の殺生剤（例えば、ロームアンドハースから入手可能なＫＡＴＨＯＮ（商標）殺生剤等のイソチアゾリノン組成物）をさらに含む。

【0034】

水性キャリアーは、任意の水性溶媒、例えば、水、水性メタノール、水性エタノール、それらの組み合わせ、およびその同類のものであることができる。好ましくは、水性キャリアーは、主に脱イオン水を含む。

【0035】

本発明の研磨組成物は、その多くが当業者に知られている任意の好適な技術によって調製できる。研磨組成物は、バッチまたは連続的プロセスで調製できる。通常、研磨組成物は、これらの成分を任意の順序で組み合わせることにより調製できる。用語「成分」は、本明細書中で使用される場合、個々の成分（例えば、セリア、酸、ＵＮＨ化合物、ポリマー、バッファー、酸化剤、およびその同類のもの）、および成分の任意の組み合わせを含む。例えば、セリア研削剤は、ポリマー成分と混合した水中に分散でき、そしてこの成分を研磨組成物中に取り込むことができる任意の方法により混合できる。典型的には、酸化剤は、利用される場合、組成物がＣＭＰプロセスにおける使用のために準備ができるまで研磨組成物に加えられず、例えば、酸化剤は、研磨開始のちょうど前に加えられることができる。ｐＨは、必要に応じて、酸または塩基の添加により任意の好適な時間においてさらに調整できる。

【0036】

本発明の研磨組成物はまた、濃縮物として提供されることができ、これは使用の前に適当な量の水性溶媒（例えば、水）を用いて希釈されることを目的とする。そうした態様では、研磨組成物濃縮物は、適当な量の水性溶媒を用いて濃縮物の希釈により、研磨組成物のそれぞれの成分が使用のための適当な範囲内の量で研磨組成物中に存在できるであろうような量で水性溶媒中に分散したまたは溶解された種々の成分を含むことができる。

【0037】

本発明はまた、例えば、ポリケイ素の除去に対し窒化ケイ素の選択的な除去のための、窒化ケイ素基材を化学的機械的に研磨する方法をまた提供する。この方法は、（ｉ）本明細書中に記載されたように、窒化ケイ素含有基材の表面と、研磨パッドおよび本発明の研磨組成物とを接触させることと、（ｉｉ）パッドと基材表面との間の研磨組成物の少なくとも一部分を保持しながら、相互に対して研磨パッドおよび基材の表面を動かすこと、それによって表面の少なくとも一部分を研削し、基材を研磨することを含む。

【0038】

本発明の研磨組成物は、任意の好適な基材を研磨するために使用でき、そして窒化ケイ素を含む基材、および窒化ケイ素およびポリケイ素および／または酸化ケイ素を含む基材を研磨するために特に有用である。本発明の組成物は、過度の擦り傷欠陥を避けるのに充分低い研削剤レベルで比較的高い窒化ケイ素除去速度を提供する。特に、ＣＭＰ組成物の調合物およびｐＨは、窒化ケイ素除去速度を変更するように変えることができる。さらに、窒化ケイ素除去の相対的な速度は、ポリケイ素および酸化ケイ素の除去のための速度を超える。この選択性は、比較的狭い酸化物線幅を有する今日の半導体材料の研磨における使用のためのさらなる資産である。

【0039】

本発明の研磨組成物は、化学的機械的研磨装置と連動した使用のために特に適する。典型的には、ＣＭＰ装置は、プラテン（これは使用の際に動いており、そして軌道、直線および／または巡回する動きの結果速度を有する）、プラテンと接触している研磨パッドおよび（動いている場合）プラテンに対する動き、および研磨パッドの表面に接触させ、そして研磨パッドの表面に対して動かすことによって研磨される基材を保持するキャリアーを含む。基材の研磨は、研磨パッドおよび本発明の研磨組成物と接触して基材を配置すること、そして次に基材に対して研磨パッドを動かし、基材の少なくとも一部分を研削し基材を研磨することによって、起こる。

【0040】

任意の好適な研磨表面（例えば、研磨パッド）を使用して本発明の研磨組成物を用いて基材を平坦化または研磨することができる。好適な研磨パッドは、例えば、織布および不織研磨パッド、溝を有するまたは溝を有さないパッド、多孔質または無孔性パッド、およびその同類のものを含む。さらに、好適な研磨パッドは、種々の密度、硬度、厚さ、圧縮性、圧縮に反発する能力、および圧縮係数の任意の好適なポリマーを含むことができる。好適なポリマーは、例えば、ポリビニルクロライド、ポリビニルフルオライド、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、それらの共形化された製品、およびそれらの混合物を含む。

【0041】

望ましくは、ＣＭＰ装置は、その多くが当該技術分野で知られているｉｎ ｓｉｔｕ研磨終点検出システムをさらに含む。加工対象物の表面から反射された光または他の放射線を分析することによって研磨プロセスを検査し、そして監視するための技術が当該技術分野で知られている。そうした方法は、例えば、Ｓａｎｄｈｕらの米国特許第５、１９６、３５３号明細書、Ｌｕｓｔｉｇらの米国特許第５、４３３、６５１号明細書、Ｔａｎｇの米国特許第５、９４９、９２７号明細書、およびＢｉｒａｎｇら米国特許第５、９６４、６４３号明細書に記載されている。望ましくは、研磨される加工対象物に対する研磨プロセスの進行の検査または監視は、研磨終点の決定、すなわち、特別な加工対象物に対する研磨プロセスをいつ終了させるかの決定を可能にする。

【0042】

以下の例は、本発明のある面をさらに具体的に示すが、もちろん、いかなる様式においてもその範囲を限定すると解してはならない。本明細書中および以下の例および請求項で使用される場合、部／百万分の一（ｐｐｍ）として報告される濃度は、（例えば、１キログラムの組成物当たりミリグラムの成分としての）組成物の質量によって割った対象の活性成分の質量に基づく。

【実施例】

【0043】

例１
この例は、カチオン性ポリマーおよび非ポリマーのＵＮＨ化合物の窒化ケイ素の除去、ポリケイ素、および酸化ケイ素への効果を具体的に示す。

【0044】

研磨組成物は、Ｄ１００研磨パッドを用いたＭｉｒｒａ２００ｍｍ ＣＭＰ装置上の窒化ケイ素、酸化ケイ素、およびポリケイ素ブランケットウェハーを化学的機械的に別々に研磨するために使用された。それぞれの研磨組成物は、ｐＨ４の脱イオン水中に０.２ｗｔ％焼成セリア（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎａｎｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．、Ｌｔｄ．、「ＡＮＰ」、１００ｎｍの平均粒径）の水性スラリーを含んでいた。ＣＭＰ組成物の追加の成分を表１に示し、ここで「Ｑｕａｔ」は、Ａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ａｌｃｏ ４７７３）からのポリ（メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド）をいい； ｐ（４−ＰＶ）は、ポリ（４−ビニルピリジン）をいい； ＴＭＤＰは４、４'−トリメチレンジピリジンをいい；そしてＰＥＧ１４５０は、１４５０ダルトンの数平均分子量を有するポリ（エチレングリコール）をいう。

【表1】

【0045】

それぞれの組成物は、窒化ケイ素、ポリケイ素、およびプラズマ増強テトラエチルオルトシリケート誘導二酸化ケイ素（ＰＥＴＥＯＳ）の２００ｍｍ直径ブランケットウェハーを、３ｐｓｉの下方力（ＤＦ）、１０１回転／分の研磨ヘッド速度（ＨＳ）、１００回転／分のプラテン速度（ＰＳ）、および１５０ｍＬ/分のスラリー流量で別々に研磨するように使用した。窒化ケイ素（窒化物）、ポリケイ素（ポリＳｉ）およびＰＥＴＥＯＳ（酸化物）でのÅ/分で観察された除去速度（ＲＲ）を表２および図１に示す。

【表2】

【0046】

表２および図１における結果は、第四級アンモニウム置換ポリマーまたはポリ（ビニルピリジン）および第四級アンモニウム置換ポリマーの組み合わせを含む本発明の組成物が特定の研磨条件下で、非常に良好な窒化物除去速度（＞８００Å／分）、低いポリケイ素除去速度（＜１１０Å／分）、および中〜高の酸化物除去速度（３７１〜１４０７Å／分）を提供することを示した。ＴＭＤＰを用いた組成物は、非ポリマーのＵＮＨ化合物（７５４Å／分）を有さない組成物と比較して、高められた窒化物除去速度８９４〜９０８Å／分）を有した。ポリ（４−ビニルピリジン）を含むが、第四級アンモニウム置換ポリマーを有さない組成物は、低い窒化物除去速度を提供した。

【0047】

例２
ポリ（４−ビニルピリジン）を有さない追加の調合物の評価を、ＰＯＬＩＴＥＸ（商標）パッドを用いたＭｉｒｒａ研磨機で、３ｐｓｉの下方圧力、１０１回転／分の研磨ヘッド速度（ＨＳ）、１００回転／分のプラテン速度（ＰＳ）、および１５０ｍＬ/分のスラリー流量で行った。それぞれの試験された組成物を、例１の脱イオン水中焼成セリアを用いて調製し、そしてこの組成物はｐＨ４を有した。調合物の種々の成分の濃度を表３に示し、一方、窒化物、ポリケイ素および酸化物で観察されたÅ/分での研磨速度を表４に示す。表３および表４のそれぞれにおいて、略称は例１で使用されたものと同じである。

【表3】

【表4】

【0048】

表４中のデータに示すように、全ての組成物は、高い酸化物除去速度を示した。８００Å／分未満である第四級ポリマーのない対照（２Ａ、２Ｅ、２Ｆおよび２Ｈ）と比較すると、第四級ポリマーを含む本発明の組成物での除去速度は、全て１０００Å/分超であった。本発明の全ての組成物は１００Å／分未満の低いポリケイ素除去速度をまた示した。

【0049】

例３
この例は、本発明のＣＭＰ組成物中に、ＰＥＧ１４５０に加えてＥＯ/ＰＯブロックコポリマーを含む効果を具体的に示す。評価を、Ｄ１００パッドを用いたＭｉｒｒａ研磨機で、３ｐｓｉの下方圧力、１０１回転／分の研磨ヘッド速度（ＨＳ）、１００回転／分のプラテン速度（ＰＳ）、および１５０ｍＬ/分のスラリー流量で行った。それぞれの試験された組成物を、例１におけるように脱イオン水中焼成セリアを用いて調製し、そしてこの組成物は、例えば３Ｋおよび３Ｌ（これらはｐＨ２.３を有した）を除きｐＨ４を有した。調合物の種々の成分の濃度を表５中に示し、一方、窒化物、ポリケイ素および酸化物でのÅ／分での観察された研磨速度を表６に示した。表５および表６のそれぞれにおいて、Ｌ３１は、ＰＬＵＲＯＮＩＣ（商標） Ｌ３１界面活性剤（ＢＡＳＦ）をいい、そして残りの略称は例１で使用されたものと同じである。

【表5】

【表6】

【0050】

表６中の結果は、ポリケイ素に対する窒化物の除去での高いレベルの選択性を示した。窒化物除去速度は、０.１ｗｔ％セリアのみを用いてさえ、全て１０００Å／分超であった。ｐＨ４では、ＥＯ/ＰＯブロックコポリマーを含むと酸化物除去速度が驚く程さらに低下し、そして酸化物より窒化物のより大きな選択性を提供し、一方、ｐＨ２.３（例３Ｋおよび３Ｌ）では、酸化物除去速度は、１３００Å/分超であった。

【図1】