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特許7050738シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスのためのＳｉＮ除去速度の抑制及び酸化物トレンチディッシングの低減
(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】
(24)【登録日】2022-03-31
(45)【発行日】2022-04-08
(54)【発明の名称】シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスのためのＳｉＮ除去速度の抑制及び酸化物トレンチディッシングの低減
(51)【国際特許分類】
C09K 3/14 20060101AFI20220401BHJP
C09G 1/02 20060101ALI20220401BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20220401BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20220401BHJP
【ＦＩ】
C09K3/14 550D
C09K3/14 550Z
C09G1/02
B24B37/00 H
H01L21/304 622X
H01L21/304 622B
H01L21/304 622D
H01L21/304 622C
【請求項の数】
23
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019198751
(22)【出願日】2019-10-31
(65)【公開番号】P2020076090
(43)【公開日】2020-05-21
【審査請求日】2020-01-27
(31)【優先権主張番号】62/753,431
(32)【優先日】2018-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/664,924
(32)【優先日】2019-10-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517114182
【氏名又は名称】バーサム マテリアルズ ユーエス，リミティド ライアビリティ カンパニー
(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】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(74)【代理人】
【識別番号】100173107
【弁理士】
【氏名又は名称】胡田 尚則
(74)【代理人】
【識別番号】100210697
【弁理士】
【氏名又は名称】日浅 里美
(72)【発明者】
【氏名】シアポー シー
(72)【発明者】
【氏名】クリシュナ ピー．ムレラ
(72)【発明者】
【氏名】ジョーセフ ディー．ローズ
(72)【発明者】
【氏名】チョウ ホンチュン
(72)【発明者】
【氏名】マーク レナード オニール
【審査官】小久保 敦規
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７７４１９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０１５２３０９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１２９２１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｋ ３／１４
Ｃ０９Ｇ １／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｈ０１Ｌ ２１／４６３
Ｂ２４Ｂ ３／００ － ３／６０
Ｂ２４Ｂ ２１／００ － ３９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
セリア被覆無機酸化物粒子、アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、
同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含み、４～９のｐＨを有する、化学機械研磨組成物。
【請求項2】
前記セリア被覆無機酸化物粒子はセリア被覆コロイドシリカ、セリア被覆高純度コロイドシリカ、セリア被覆アルミナ、セリア被覆チタニア、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれ、前記水溶性溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒からなる群より選ばれ、
前記殺生物剤は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－－イソチアゾリン－３－オン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる活性成分を含み、
そして
前記ｐＨ調整剤は、酸性ｐＨ条件のために、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機酸又は有機酸及びそれらの混合物からなる群より選ばれ、又は、アルカリ性ｐＨ条件のために、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項3】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は【化1】
前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は
（１）
【化2】
（２）
【化3】
（３）
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及びそれらの組み合わせを含む群より選ばれる構造を有する分子、
【化4】
（４）
【化5】
【化6】
そして
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５の残りのそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）
【化7】
及びそれらの組み合わせ、
からなる群より選ばれる一般分子構造を有する、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項4】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、【化8】
【請求項5】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤を含み、そして前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、リビトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－アラビノース、Ｌ－アラビノース、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、メソ-エリスリトール、β-ラクトース、アラビノース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項6】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤を含み、そして前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β-ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項7】
前記組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの；及び水を含む、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項8】
前記組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤０．００１ｗｔ％～０．２５ｗｔ％；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの０．００２５ｗｔ％～１．０ｗｔ％；及び水を含む、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項9】
前記組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤０．００２ｗｔ％～０．１５ｗｔ％、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％；及び水を含み、前記組成物は４．５～７．５のｐＨを有する、請求項１記載の化学機械研磨組成物。
【請求項10】
少なくとも１つの酸化ケイ素膜及び少なくとも１つの窒化ケイ素膜を含む半導体基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法であって、半導体基材を提供すること、
研磨パッドを提供すること、
セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、
同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含み、４～９のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を提供すること、
前記半導体基材を前記研磨パッド及び前記化学機械研磨組成物と接触させること、及び、
前記少なくとも１つの酸化ケイ素膜及び少なくとも１つの窒化ケイ素膜を研磨すること、
を含み、ここで、前記酸化ケイ素膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）又はスピンオン酸化ケイ素膜からなる群より選ばれる、方法。
【請求項11】
前記セリア被覆無機酸化物粒子はセリア被覆コロイドシリカ、セリア被覆高純度コロイドシリカ、セリア被覆アルミナ、セリア被覆チタニア、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれ、前記水溶性溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒からなる群より選ばれ、
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は
【化9】
前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は
（１）
【化10】
（２）
【化11】
（３）
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及びそれらの組み合わせを含む群より選ばれる構造を有する分子、
【化12】
（４）
【化13】
【化14】
そして
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５の残りのそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）
【化15】
及びそれらの組み合わせ、
からなる群より選ばれる一般分子構造を有し、
前記殺生物剤は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－－イソチアゾリン－３－オン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる活性成分を含み、
そして
前記ｐＨ調整剤は、酸性ｐＨ条件のために、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機酸又は有機酸及びそれらの混合物からなる群より選ばれ、又は、アルカリ性ｐＨ条件のために、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１０記載の方法。
【請求項12】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、【化16】
【請求項13】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤を含み、そして前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、リビトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－アラビノース、Ｌ－アラビノース、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、メソ－エリスリトール、β－ラクトース、アラビノース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１０記載の方法。
【請求項14】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの；及び水を含む、請求項１０記載の方法。
【請求項15】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤０．００２ｗｔ％～０．１５ｗｔ％；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％；及び水を含み、前記組成物は４．５～７．５のｐＨを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項16】
前記酸化ケイ素膜はＳｉＯ２膜であり、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択率は３０より大きい、請求項１０記載の方法。
【請求項17】
少なくとも１つの酸化ケイ素膜及び少なくとも１つの窒化ケイ素膜を含む半導体基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）するシステムであって、ａ．半導体基材、
ｂ．セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、
同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含み、４～９のｐＨを有する、化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物、
ｃ．研磨パッド、
を含み、前記少なくとも１つの酸化ケイ素膜及び前記少なくとも１つの窒化ケイ素膜は前記研磨パッド及び化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物と接触しており、
ここで、前記酸化ケイ素膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）又はスピンオン酸化ケイ素膜からなる群より選ばれる、システム。
【請求項18】
前記セリア被覆無機酸化物粒子はセリア被覆コロイドシリカ、セリア被覆高純度コロイドシリカ、セリア被覆アルミナ、セリア被覆チタニア、セリア被覆ジルコニア粒子及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれ、前記水溶性溶媒は、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒からなる群より選ばれ、
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は
【化17】
前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は
（１）
【化18】
（２）
【化19】
（３）
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及びそれらの組み合わせを含む群より選ばれる構造を有する分子、
【化20】
（４）
【化21】
【化22】
そして
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５の残りのそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）
【化23】
及びそれらの組み合わせ、
からなる群より選ばれる一般分子構造を有し、
前記殺生物剤は、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、２－メチル－－イソチアゾリン－３－オン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる活性成分を含み、
そして
前記ｐＨ調整剤は、酸性ｐＨ条件のために、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機酸又は有機酸及びそれらの混合物からなる群より選ばれ、又は、アルカリ性ｐＨ条件のために、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１７記載のシステム。
【請求項19】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、【化24】
【請求項20】
前記アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子は、エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤を含み、そして前記同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、リビトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－アラビノース、Ｌ－アラビノース、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、メソ－エリスリトール、β－ラクトース、アラビノース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請求項１７記載のシステム。
【請求項21】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース；及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの及び水を含む、請求項１７記載のシステム。
【請求項22】
前記化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物はセリア被覆コロイドシリカ粒子；エトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤０．００２ｗｔ％～０．１５ｗｔ％；マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β－ラクトース及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれるもの０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％；及び水を含み、前記組成物は４．５～７．５のｐＨを有する、請求項１７記載のシステム。
【請求項23】
前記酸化ケイ素膜はＳｉＯ２膜であり、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択率は３０より大きい、請求項１７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１８年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６２/７５３，４３１号の利益を主張し、それを参照により、あたかも完全に示しているかのように本明細書に取り込む。
本出願は、２０１８年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６２/７５３，４３１号の利益を主張し、それを参照により、あたかも完全に示しているかのように本明細書に取り込む。
【0002】
発明の背景
本発明は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）化学機械平坦化（ＣＭＰ）組成物及びシャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスのための化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関する。
本発明は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）化学機械平坦化（ＣＭＰ）組成物及びシャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスのための化学機械平坦化（ＣＭＰ）に関する。
【背景技術】
【0003】
マイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、関与する重要な工程は、特に、選択された材料の回収及び/又は構造の平坦化のための化学機械研磨に関し、表面を研磨することである。
【0004】
例えば、ＳｉＯ２層の下にＳｉＮ層は堆積され、研磨停止層として機能する。このような研磨停止の役割は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）構造で特に重要である。酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性は、酸化ケイ素研磨速度／窒化ケイ素研磨速度の比として特徴的に表される。一例として、窒化ケイ素（ＳｉＮ）と比較して二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の研磨選択比が高いことが挙げられる。
【0005】
パターン化ＳＴＩ構造のグローバル平坦化において、ＳｉＮ膜の除去速度の低減及び酸化物トレンチディッシングの低減は考慮すべき２つの重要な要素である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接するトランジスタ間での電流漏れを防ぐ。ダイを横切る（ダイの内部での）不均一なトレンチ酸化物損失はトランジスタの性能及びデバイス製造歩留まりに影響を与える。重度のトレンチ酸化物損失（高酸化物トレンチディッシング）は、トランジスタの分離不良を引き起こし、デバイスの故障につながる。したがって、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物において酸化物トレンチディッシングを低減することにより、トレンチ酸化物損失を低減することが重要である。
【0006】
米国特許第５，８７６，４９０号明細書は、研磨性粒子を含み、法線応力効果を示す研磨組成物を開示している。スラリーは、非研磨性粒子をさらに含み、その結果、凹部での研磨速度を低下させ、一方、研磨粒子は、高所で高い研磨速度を維持する。これにより、平坦化が改善される。より具体的には、スラリーは酸化セリウム粒子及び高分子電解質を含み、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）研磨用途に使用できる。
【0007】
米国特許第６，９６４，９２３号明細書は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）研磨用途のための酸化セリウム粒子及び高分子電解質を含む研磨組成物を教示している。使用されている高分子電解質は、米国特許第５，８７６，４９０号明細書におけるものと同様のポリアクリル酸の塩を含む。セリア、アルミナ、シリカ及びジルコニアは研磨剤として使用される。このように示された高分子電解質の分子量は３００～２０，０００であるが、全体では１００，０００未満である。
【0008】
米国特許第６，６１６，５１４号明細書は、化学機械研磨により窒化ケイ素よりも優先的に物品の表面から第一の物質を除去するのに使用するための化学機械研磨スラリーを開示している。本発明による化学機械研磨スラリーは、研磨剤、水性媒体及びプロトンを解離しない有機ポリオールを含み、前記有機ポリオールは、水性媒体中で解離しない少なくとも３つのヒドロキシル基を有する化合物を含む、又は、水性媒体中で解離しない少なくとも３つのヒドロキシル基を有する少なくとも１つのモノマーから形成されたポリマーを含む。
【0009】
しかしながら、これらの従来的に開示されたシャロートレンチ分離（ＳＴＩ）研磨組成物は、高い酸化物対窒化物の選択性とともに、ＳｉＮ膜除去速度抑制及び酸化物トレンチディッシング低減の重要性、及び、研磨されたパターン化ウエハ上のより均一な酸化物トレンチディッシングの重要性に対処していなかった。
【0010】
したがって、ＳＴＩ化学的及び機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスでパターン化ウエハを研磨する際の様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたる、ＳｉＮ膜除去速度の低減及び酸化物トレンチディッシングの低減及びより均一化された酸化物トレンチディッシングを可能にするＳＴＩ化学機械研磨の組成物、方法及びシステムの必要性が、二酸化ケイ素の高い除去速度及び二酸化ケイ素／窒化ケイ素の高い選択性に加えて、当該技術分野に残っていることは前述から容易に明らかなはずである。
【発明の概要】
【0011】
発明の概要
本発明は、ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性（又はＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性）を高め、研磨されたパターン化ウエハ上の酸化物トレンチディッシングを低減するＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物を提供する。
本発明は、ＳｉＮ膜の除去速度を抑制し、酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性（又はＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性）を高め、研磨されたパターン化ウエハ上の酸化物トレンチディッシングを低減するＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物を提供する。
【0012】
本発明のＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物はまた、酸性、中性及びアルカリ性のｐＨ条件を含む広いｐＨ範囲のシャロートレンチ分離（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物にＳｉＮ膜除去速度抑制剤及び酸化物トレンチディッシング低減剤として化学添加剤を導入することにより高い酸化物対窒化物選択性を提供する。
【0013】
シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための開示される化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリア被覆無機酸化物研磨粒子、及び、酸化物トレンチディッシング低減剤及び窒化物抑制剤として適切な化学添加剤を使用する独特な組み合わせを有する。
【0014】
１つの態様において、
セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子、及び、それらの組み合わせからなる群より選ばれる化学添加剤、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物であって、ここで、該組成物は２～１２、好ましくは３～１０、より好ましくは４～９、最も好ましくは４．５～７．５のｐＨを有する、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物は提供される。
セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子、及び、それらの組み合わせからなる群より選ばれる化学添加剤、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含むＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物であって、ここで、該組成物は２～１２、好ましくは３～１０、より好ましくは４～９、最も好ましくは４．５～７．５のｐＨを有する、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物は提供される。
【0015】
セリア被覆無機酸化物粒子としては、限定するわけではないが、セリア被覆コロイドシリカ、セリア被覆高純度コロイドシリカ、セリア被覆アルミナ、セリア被覆チタニア、セリア被覆ジルコニア又は他のセリア被覆無機酸化物粒子が挙げられる。
【0016】
水溶性溶媒としては、限定するわけではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒が挙げられる。
【0017】
化学添加剤の２つのタイプ又は群が存在する。
【0018】
群Ｉの化学添加剤は、アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つ又は複数のエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子を含む。
【0019】
化学添加剤の群ＩＩは、同じ非イオン性有機分子に少なくとも２つ又は複数のヒドロキシル基を含む。
【0020】
化学添加剤は、ＳｉＮ膜除去速度抑制剤及び酸化物トレンチディッシング低減剤として機能する。
【0021】
化学添加剤の群Ｉは、アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子を含み、以下に示すとおりの一般分子構造を有する。
【化1】
【0022】
一般分子構造において、Ｒ１及びＲ２は同じでも又は異なっていてもよく、それぞれは独立して、直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基ＣｎＨ２ｎ+１から選ばれ、ｎは１～１２、好ましくは１～１０、より好ましくは１～６である。
【0023】
エトキシレート繰り返し単位について、ｑ及びｍは同じでも又は異なっていてもよい。
【0024】
ｑ及びｍは、独立して、１～１００、好ましくは３～５０、より好ましくは５～３０より選ばれる。
【0025】
このタイプの化学添加剤の幾つかの例を以下に示す。
【化2】
【0026】
群Ｉの化学添加剤の例としては、限定するわけではないが、繰り返しエトキシレート単位の長さに依存する様々な親水性/親油性バランス（ＨＬＢ）値（親水性基／疎水性基の質量％、例えば、構造中、親水性部分はエチレンオキシドであり、疎水性部分はプロピレンオキシドである）を有する非イオン性界面活性剤が挙げられる。異なる繰り返しエトキシレート単位はまた、脱イオン水への異なる溶解度を提供する。
【0027】
Evonikからの有機界面活性剤のDynol（商標）タイプ又はSurfynol（登録商標）タイプのエトキシル化アセチレングリコール界面活性剤などのエトキシル化アセチレングリコールを含む非イオン性界面活性剤は考えられ、そして群Ｉの化学添加剤として使用される。
【0028】
例は、Dynol（商標）604、Dynol（商標）607、Dynol（商標）800、Dynol（商標）810、Surfynol（登録商標）FS-85、Surfynol（登録商標）104、Surfynol（登録商標）465、Surfynol（登録商標）485、Surfynol（登録商標）5160、Surfynol（登録商標）PSA366; Surfynol（登録商標）SE;及びSurfynol（登録商標）SE-Fである。
【0029】
Dynol（商標）607及びDynol（商標）604は、構造（２）のエトキシル化－２,５,８,１１－テトラメチル－６－ドデシン－５,８－ジオを含む。
【0030】
１つの実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、以下に示すとおりの分子構造を有する。
【化3】
【0031】
一般分子構造（ａ）において、ｎは２～５，０００、好ましくは３～１２、より好ましくは４～６から選ばれる。
【0032】
これらの一般分子構造において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３基は、同じ又は異なる原子又は官能基であることができる。
【0033】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、水素、アルキル基ＣｎＨ２ｎ＋１（nは１～１２、好ましくは１～６、より好ましくは１～３である）、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができ、ここで、少なくとも２つは水素原子である。
【0034】
別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は以下に示すとおりの一般構造を有する。
【化4】
【0035】
この構造において、１つの－ＣＨＯ官能基は分子の一方の末端に末端官能基として位置し、ｎは２～５，０００、３～１２、好ましくは４～７から選ばれる。
【0036】
Ｒ１及びＲ２のそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができる。
【0037】
さらに別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、少なくとも１つの（ｃ）、少なくとも１つの（ｄ）、少なくとも１つの（ｅ）及びそれらの組み合わせを含む群から選ばれる分子構造を有する。
【化5】
【0038】
これらの一般分子構造において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、同じ又は異なる原子又は官能基であることができる。
【0039】
それらは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ぶことができ、それらのうちの少なくとも２つ以上、好ましくは４つ以上は水素原子である。
【0040】
さらに、別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、分子単位構造内に複数のヒドロキシル官能基を含む少なくとも１つのポリオール分子単位と結合した少なくとも1つの六員環構造モチーフエーテル、又は、分子単位構造内に複数のヒドロキシル官能基を含む少なくとも１つのポリオール分子単位及び少なくとも１つの六員環ポリオールを含む。ポリオールはヒドロキシル基を含む有機化合物である。
【0041】
化学添加剤の一般分子構造を（ｆ）に示す。
【化6】
【0042】
構造（ｆ）において、一般分子構造（ｆ）のＲ１～Ｒ５の基のうちの少なくとも１つのＲは、（ｉ）に示される構造を有するポリオール分子単位、
（上式中、ｎ及びｍは同じであっても又は異なっていてもよく、ｍ又はｎは、独立して１～５、好ましくは１～４、より好ましくは１～３、最も好ましくは１～２から選ばれ、Ｒ６～Ｒ９は、同じ又は異なる原子又は官能基であることができ、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９のそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれ、そのうちの少なくとも２つは水素原子である）であり、そして
Ｒ１～Ｒ５の群における各Ｒの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、下記（ii）、
（上式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１～Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合され、残りのＲ１０～Ｒ１４のそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれる）に示す構造を有する六員環ポリオール、
及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができる。
【化7】
Ｒ１～Ｒ５の群における各Ｒの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、下記（ii）、
【化8】
及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができる。
【0043】
一般分子構造（ｆ）は、Ｒ１～Ｒ９の基の少なくとも２つ、少なくとも４つ又は少なくとも６つのＲが水素原子である。したがって、化学添加剤は、それらの分子構造に少なくとも２つ、少なくとも４つ又は少なくとも６つのヒドロキシル官能基を含む。
【0044】
群ＩＩの化学添加剤の例には、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、リビトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－アラビノース、Ｌ－アラビノース、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、メソ－エリスリトール、β－ラクトース、アラビノース及びそれらの組み合わせが含まれる。好ましい化学添加剤は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－（＋）－マンノース、β-ラクトース及びそれらの組み合わせである。より好ましい化学添加剤は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β-ラクトース及びそれらの組み合わせである。
【0045】
幾つかの実施形態において、ＣＭＰ研磨組成物は２つ以上の成分に作製され、使用時に混合されうる。
【0046】
別の態様において、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスで上述した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用して、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。
【0047】
別の態様において、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスで上述した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用して、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）するシステムが提供される。
【0048】
研磨される酸化物膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）又はスピンオン酸化物膜であることができる。
【0049】
上記で開示された基材は窒化ケイ素表面をさらに含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は窒化ケイ素より大きく、３０より大きく、好ましくは６０より大きく、より好ましくは１００より大きい。
【発明を実施するための形態】
【0050】
発明の詳細な説明
パターン化されたＳＴＩ構造のグローバル平坦化において、ＳｉＮ除去速度を抑制すること及び様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたる酸化物トレンチディッシングを低減することは考慮すべき重要な要素である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接するトランジスタ間での電流漏れを防ぐ。ダイを横切る（ダイ内での）不均一なトレンチ酸化物損失はトランジスタの性能及びデバイス製造歩留まりに影響を及ぼす。重度のトレンチ酸化膜損失（高酸化物トレンチディッシング）はトランジスタの分離不良を引き起こし、デバイスの故障につながる。したがって、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物における酸化物トレンチディッシングを低減することにより、トレンチ酸化物損失を低減することが重要である。
パターン化されたＳＴＩ構造のグローバル平坦化において、ＳｉＮ除去速度を抑制すること及び様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたる酸化物トレンチディッシングを低減することは考慮すべき重要な要素である。より低いトレンチ酸化物損失は、隣接するトランジスタ間での電流漏れを防ぐ。ダイを横切る（ダイ内での）不均一なトレンチ酸化物損失はトランジスタの性能及びデバイス製造歩留まりに影響を及ぼす。重度のトレンチ酸化膜損失（高酸化物トレンチディッシング）はトランジスタの分離不良を引き起こし、デバイスの故障につながる。したがって、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物における酸化物トレンチディッシングを低減することにより、トレンチ酸化物損失を低減することが重要である。
【0051】
本発明は、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物に関する。
【0052】
より具体的には、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）ＣＭＰ用途のための開示された化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物は、セリア被覆無機酸化物研磨粒子及び酸化物トレンチディッシング低減剤及び窒化物除去速度抑制剤として適切な化学添加剤を使用する独特の組み合わせを有する。
【0053】
適切な化学添加剤としては、限定するわけではないが、アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子（群Ｉ）、同じ分子上に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子（群ＩＩ）及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【0054】
ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物中に両方の群の化学添加剤を使用すると、高い酸化物膜除去速度、低いＳｉＮ膜除去速度、高い調整可能な酸化物：ＳｉＮ選択性を達成するという利点を提供し、より重要なことには、パターン化されたウエハを研磨する際に酸化物トレンチディッシングを有意に低減し、研磨ウィンドウの安定性を改善する。
【0055】
１つの態様において、ＳＴＩ ＣＭＰ研磨組成物であって、
セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる化学添加剤、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含み、
ここで、前記組成物は２～１２、好ましくは３～１０、より好ましくは４～９、最も好ましくは４．５～７．５のｐＨを有する、組成物は提供される。
セリア被覆無機酸化物粒子、
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子、同じ分子内に少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する有機分子及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる化学添加剤、
水溶性溶媒、及び、
場合により、
殺生物剤、及び、
ｐＨ調整剤、
を含み、
ここで、前記組成物は２～１２、好ましくは３～１０、より好ましくは４～９、最も好ましくは４．５～７．５のｐＨを有する、組成物は提供される。
【0056】
セリア被覆無機酸化物粒子としては、限定するわけではないが、セリア被覆コロイドシリカ、セリア被覆高純度コロイドシリカ、セリア被覆アルミナ、セリア被覆チタニア、セリア被覆ジルコニア又は他のセリア被覆無機酸化物粒子が挙げられる。
【0057】
本明細書で開示される発明におけるこれらのセリア被覆無機酸化物粒子の粒度は１０ｎｍ～１，０００ｎｍの範囲であり、好ましい平均粒度は２０ｎｍ～５００ｎｍの範囲であり、より好ましい平均粒度は５０ｎｍ～２５０ｎｍの範囲である。
【0058】
これらのセリア被覆無機酸化物粒子の濃度は、０．０１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲であり、好ましい濃度は０．０５ｗｔ％～１０ｗｔ％の範囲であり、より好ましい濃度は０．１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲である。
【0059】
好ましいセリア被覆無機酸化物粒子はセリア被覆コロイドシリカ粒子である。
【0060】
水溶性溶媒としては、限定するわけではないが、脱イオン（ＤＩ）水、蒸留水及びアルコール性有機溶媒が挙げられる。
【0061】
好ましい水溶性溶媒はＤＩ水である。
【0062】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％、好ましくは０．０００５ｗｔ％～０．０２５ｗｔ％、より好ましくは０．００１ｗｔ％～０．０１ｗｔ％で殺生物剤を含むことができる。
【0063】
殺生物剤としては、限定するわけではないが、Dupont/Dow Chemical Co.のKathon（商標）、Kathon（商標） CG/ICP II、Dupont/Dow Chemical Co.のBiobanが挙げられる。それらは５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン及び２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オンの活性成分を有する。
【0064】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物はｐＨ調整剤を含むことができる。
【0065】
酸性又は塩基性のｐＨ調整剤を使用して、ＳＴＩ研磨組成物を最適化されたｐＨ値に調整することができる。
【0066】
ｐＨ調整剤としては、限定するわけではないが、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、他の無機酸又は有機酸及びそれらの混合物が挙げられる。
【0067】
ｐＨ調整剤としては、水素化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化有機第四級アンモニウム化合物、有機アミン及びよりアルカリ性に向けてｐＨを調整するために使用することができるその他の化学試薬などの塩基性ｐＨ調整剤も挙げられる。
【0068】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、０ｗｔ％～１ｗｔ％、好ましくは０．０１ｗｔ％～０．５ｗｔ％、より好ましくは０．１ｗｔ％～０．２５ｗｔ％のｐＨ調整剤を含む。
【0069】
化学添加剤には２つの群がある。
【0070】
群Iの化学添加剤は、アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つ又は複数のエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子を含む。
【0071】
より具体的には、化学添加剤の群Ｉは、少なくとも１つの炭素－炭素三重結合を含み、直鎖又は分岐鎖アルキル基が炭素原子に結合されており、該炭素原子は別の炭素原子と三重結合を形成しており、そしてエトキシレート繰り返し単位が炭素原子に結合されており、該炭素原子は別の炭素原子と三重結合を形成しており、そして幾つかのヒドロキシル官能基は末端基として含まれる。
【0072】
化学添加剤の群ＩＩは、同じ非イオン性有機分子に少なくとも２つ又は複数のヒドロキシル基を含む。
【0073】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、０．０００１ｗｔ％～１．０ｗｔ％、好ましくは０．０００５ｗｔ％～０．５ｗｔ％、より好ましくは０．００１ｗｔ％～０．２５ｗｔ％、最も好ましくは０．００２ｗｔ％～０．１５ｗｔ％の群Iの化学添加剤を含む。
【0074】
ＳＴＩ ＣＭＰ組成物は、０．００１ｗｔ％～２．０ｗｔ％、好ましくは０．００２５ｗｔ％～１．０ｗｔ％、好ましくは０．０５ｗｔ％～０．５ｗｔ％の群ＩＩの化学添加剤を含む。
【0075】
アセチレン結合及び末端ヒドロキシル基を有する少なくとも２つのエトキシレート官能基を含む有機アセチレン分子である化学添加剤は、以下に示すとおりの一般分子構造を有する。
【化9】
【0076】
一般分子構造において、Ｒ１及びＲ２は同じでも又は異なっていてもよく、それぞれ独立して、直鎖又は分岐鎖を有するアルキル基ＣｎＨ２ｎ＋１から選ばれ、式中、ｎは１～１２、好ましくは１～１０、より好ましくは１～６である。
【0077】
エトキシレート基に関して、ｑ及びｍは同じでも又は異なっていてもよい。
【0078】
ｑ及びｍは、独立して１～１００、好ましくは３～５０、より好ましくは５～３０から選ばれる。
【0079】
このタイプの化学添加剤の幾つかの例を以下に示す。
【化10】
【0080】
群Ｉの化学添加剤の例としては、限定するわけではないが、繰り返しエトキシレート単位の長さに依存する様々な親水性/親油性バランス（ＨＬＢ）値（親水性／疎水性基の質量％であり、例えば、構造中、親水性部分はエチレンオキシドであり、疎水性部分はプロピレンオキシドである）を有する非イオン性界面活性剤が挙げられる。異なる繰り返しエトキシレート単位はまた、脱イオン水への異なる溶解度を提供する。
【0081】
Evonikのエトキシル化アセチレングリコール界面活性剤であるDynol（商標）タイプ又はSurfynol（登録商標）タイプの有機界面活性剤は考えられ、群Ｉの化学添加剤として使用される。
【0082】
例えば、Dynol（商標）607及びDynol（商標）604は、構造（２）のエトキシル化－２,５,８,１１－テトラメチル－６－ドデシン－５,８－ジオを含む。
【0083】
１つの実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、以下に示すとおりの分子構造を有する。
【化11】
【0084】
一般分子構造（ａ）において、ｎは２～５，０００、好ましくは３～１２、より好ましくは４～６から選ばれる。
【0085】
これらの一般分子構造において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３基は同じ又は異なる原子又は官能基であることができる。
【0086】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、水素、アルキル基ＣｎＨ２ｎ＋１（ｎは１～１２、好ましくは１～６、より好ましくは１～３である）、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ぶことができ、ここで、少なくとも２つ以上、好ましくは４つ以上は水素原子である。
【0087】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３がすべて水素原子であり、ｎが≧２である場合に、化学添加剤は少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する。そのような化学添加剤の幾つかの例の分子構造を以下に示す。
【化12】
【化13】
【0088】
別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は以下に示す一般構造を有する。
【化14】
【0089】
この構造において、１つの－ＣＨＯ官能基は分子の一方の末端に末端官能基として位置しており、ｎは２～５，０００、３～１２、好ましくは４～７から選ばれる。
【0090】
Ｒ１及びＲ２のそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができる。
【0091】
Ｒ１及びＲ２がすべて水素原子であり、ｎ＝３であるときに、化学添加剤はＤ－アラビノース又はＬ－アラビノースである。
【化15】
【0092】
Ｒ１及びＲ２がすべて水素原子であり、ｎ＝４であるときに、化学添加剤はＤ－マンノース又はＬ－マンノースである。
【化16】
【0093】
さらに別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、少なくとも１つの（ｃ）、少なくとも１つの（ｄ）、少なくとも１つの（ｅ）及びそれらの組み合わせを含む群より選ばれる分子構造を有する。
【化17】
【0094】
これらの一般分子構造において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は同じ又は異なる原子又は官能基であることができる。
【0095】
それらは、水素、アルキル、アルコキシ、1つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸、置換有機スルホン酸塩、置換有機カルボン酸、置換有機カルボン酸塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン基及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれることができ、ここで、それらのうちの少なくとも２つ以上、好ましくは４つ以上は水素原子である。
【0096】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４がすべて水素原子であるときに、少なくとも２つのヒドロキシル官能基を有する化学添加剤を提供する。
【0097】
そのような化学添加剤の幾つかの例の分子構造を以下に示す。
【化18】
【化19】
【化20】
【0098】
さらに、別の実施形態において、群ＩＩの化学添加剤は、分子単位構造に複数のヒドロキシル官能基を含む少なくとも１つのポリオール分子単位に結合された少なくとも１つの六員環構造モチーフエーテル、又は、分子単位構造に複数のヒドロキシル官能基を含む少なくとも１つのポリオール分子単位及び少なくとも１つの六員環ポリオールを含む。ポリオールはヒドロキシル基を含む有機化合物である。
【0099】
化学添加剤は、それらの分子構造に少なくとも２つ、少なくとも４つ又は少なくとも６つのヒドロキシル官能基を含む。
【0100】
化学添加剤の一般分子構造を（ｆ）に示す。
【化21】
【0101】
構造（ｆ）において、一般分子構造（ｆ）におけるＲ１～Ｒ５の基のうちの少なくとも１つのＲは、（ｉ）
（上式中、ｎ及びｍは同じでも又は異なっていてもよく、ｍ又はｎは、１～５、好ましくは１～４、より好ましくは１～３、最も好ましくは１～２から独立して選ばれ、Ｒ６～Ｒ９は同じ又は異なる原子又は官能基であることができる）に示される構造を有するポリオール分子単位であり、そして
Ｒ１～Ｒ５の基のうちの各Ｒの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）
（上式中、構造（ｉｉ）は、（ｉｉ）におけるＲ１１～Ｒ１４から１つのＲを除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合され、残りのＲ１０～Ｒ１４のそれぞれは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン及びそれらの組み合わせからなる群より独立して選ばれる）に示す構造を有する六員環ポリオール及びその組み合わせからなる群より独立して選ばれることができる。
【化22】
Ｒ１～Ｒ５の基のうちの各Ｒの残りは、水素、アルキル、アルコキシ、１つ以上のヒドロキシル基を有する有機基、置換有機スルホン酸又は塩、置換有機カルボン酸又は塩、有機カルボン酸エステル、有機アミン、（ｉｉ）
【化23】
【0102】
構造（ｉ）を有する少なくとも１つのＲを有する一般分子構造（ｆ）において、Ｒ１～Ｒ９の基のうちの少なくとも２つ、好ましくは４つ、より好ましくは６つのＲは水素原子である。
【0103】
一般分子構造（ｆ）において、Ｒ１～Ｒ５の基のうちの１つのみのＲ、例えば、Ｒ５が構造（ｉ）を有するポリオール分子（ｎ＝２及びｍ＝１）であり、そしてＲ１～Ｒ９の基のうちの残りのＲがすべて水素原子であるときに、下記の２つの化学添加剤は得られる。
【化24】
【0104】
一般分子構造（ｆ）において、１つのＲ、例えば、Ｒ５がｎ＝２及びｍ＝１のポリオール分子構造（ｉ）であり、そして１つのＲ、例えば、Ｒ２が六員環ポリオール構造（ｉｉ）であり、構造（ｉｉ）が、（ｉｉ）のうちの－Ｒ１４を除去することにより、酸素炭素結合を介して構造（ｆ）に結合されており、Ｒ１～Ｒ１４の基のうちの残りのＲがすべて水素原子であるときに、以下の化学添加剤は得られる。
【化25】
【0105】
群Ｉの化学添加剤は、Dynol（商標） 604、Dynol（商標） 607、Dynol（商標） 800、Dynol（商標） 810、Surfynol（登録商標）104、Surfynol（登録商標）486及びSurfynol（登録商標）5160などの様々なDynol（商標）タイプ又はSurfynol（登録商標）タイプの有機界面活性剤を含む。
【0106】
群ＩＩの化学添加剤としては、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、リビトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、ソルビタン、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－アラビノース、Ｌ－アラビノース、Ｄ－マンノース、Ｌ－マンノース、メソ－エリスリトール、β－ラクトース、アラビノース及びそれらの組み合わせが挙げられる。好ましい化学添加剤は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、イジトール、Ｄ－（－）－フルクトース、スクロース、リボース、イノシトール、グルコース、Ｄ－（＋）－マンノース、β-ラクトース及びそれらの組み合わせである。より好ましい化学添加剤は、マルチトール、ラクチトール、マルトトリトール、Ｄ－ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、Ｄ－（－）－フルクトース、β-ラクトース及びそれらの組み合わせである。
【0107】
幾つかの実施形態において、ＣＭＰ研磨組成物は２つ以上の成分に作製され、使用時に混合されうる。
【0108】
別の態様において、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスで上述した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用して、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。
【0109】
別の態様において、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスで上述した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用して、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）するシステムが提供される。
【0110】
研磨される酸化物膜は、化学気相堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、高密度堆積ＣＶＤ（ＨＤＰ）又はスピンオン酸化物膜であることができる。
【0111】
上記で開示された基材は窒化ケイ素表面をさらに含むことができる。ＳｉＯ２：ＳｉＮの除去選択性は、３０より大きく、好ましくは６０より大きく、より好ましくは１００より大きい。
【0112】
別の態様において、シャロートレンチ分離（ＳＴＩ）プロセスで上述した化学機械研磨（ＣＭＰ）組成物を使用して、二酸化ケイ素を含む少なくとも１つの表面を有する基材を化学機械研磨（ＣＭＰ）する方法が提供される。研磨される酸化物膜は、ＣＶＤ酸化物、ＰＥＣＶＤ酸化物、高密度酸化物又はスピンオン酸化物膜であることができる。
【0113】
本発明をさらに説明するために、以下の非限定的な例を提示する。
【0114】
ＣＭＰ法
以下に示す例において、以下に示す手順及び実験条件を使用してＣＭＰ実験を実行した。
以下に示す例において、以下に示す手順及び実験条件を使用してＣＭＰ実験を実行した。
【0115】
用語集
成分
セリア被覆シリカ：約１００ナノメートル（ｎｍ）の粒度を有する研磨剤として使用。そのようなセリア被覆シリカ粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒度を有することができる。
成分
セリア被覆シリカ：約１００ナノメートル（ｎｍ）の粒度を有する研磨剤として使用。そのようなセリア被覆シリカ粒子は、約２０ナノメートル（ｎｍ）～５００ナノメートル（ｎｍ）の範囲の粒度を有することができる。
【0116】
セリア被覆シリカ粒子（様々なサイズ）は、日本のＪＧＣＣ Ｉｎｃ.によって供給された。
【0117】
様々なDynol（商標）タイプ又はSurfynol（登録商標）タイプの有機界面活性剤などの化学添加剤は、ペンシルベニア州アレンタウンのEvonik Industriesから供給された。一方で、マルチトール、Ｄ－フルクトース、ズルシトール、Ｄ－ソルビトール及びその他の化学原料は、ミズーリ州セントルイスのSigma-Aldrichから供給された。
【0118】
ＴＥＯＳ：オルトケイ酸テトラエチル
【0119】
研磨パッド：研磨パッド、ＩＣ１０１０、ＩＣ１０００及びその他のパッドはＣＭＰ中に使用され、DOW, Inc.から供給された。
【0120】
パラメータ
全般
Å又はＡ：オングストローム－長さの単位
全般
Å又はＡ：オングストローム－長さの単位
【0121】
ＢＰ：背圧、ｐｓｉ単位
【0122】
ＣＭＰ：化学機械平坦化＝化学機械研磨
【0123】
ＣＳ：キャリア速度
【0124】
ＤＦ：ダウンフォース：ＣＭＰ中に課される圧力、単位ｐｓｉ
【0125】
ｍｉｎ：分
【0126】
ｍｌ：ミリリットル
【0127】
ｍＶ：ミリボルト
【0128】
ｐｓｉ：ポンド/平方インチ
【0129】
ＰＳ：研磨ツールのプラテン回転速度、ｒｐｍ（1分あたりの回転数）
【0130】
ＳＦ：組成物流速、ｍｌ／ｍｉｎ
【0131】
ｗｔ％：（リストされた成分の）質量パーセント
【0132】
ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性：（ＴＥＯＳの除去速度）/（ＳｉＮの除去速度）
【0133】
ＨＤＰ：高密度プラズマ堆積ＴＥＯＳ
【0134】
ＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度：所与のダウン圧力で測定されたＴＥＯＳ又はＨＤＰ除去速度。上にリストされた例において、ＣＭＰツールのダウン圧力は２．０、３．０又は４．０ｐｓｉであった。
【0135】
ＳｉＮ除去速度：所与のダウン圧力で測定されたＳｉＮ除去速度。リストされた例において、ＣＭＰツールのダウン圧力は３．０ｐｓｉであった。
【0136】
酸化ケイ素：窒化ケイ素の除去選択性（又はＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性）：（ＴＥＯＳの除去速度）/（ＳｉＮの除去速度）。
【0137】
計測
膜は、Creative Design Engineering, Inc., 20565 Alves Dr., Cupertino, CA,95014によって製造されたResMap CDEモデル168で測定された。ResMapツールは、４点プローブシート抵抗ツールである。膜に対して、５ｍｍエッジ除外での４９ポイント直径スキャンを行った。
膜は、Creative Design Engineering, Inc., 20565 Alves Dr., Cupertino, CA,95014によって製造されたResMap CDEモデル168で測定された。ResMapツールは、４点プローブシート抵抗ツールである。膜に対して、５ｍｍエッジ除外での４９ポイント直径スキャンを行った。
【0138】
ＣＭＰツール
使用されたＣＭＰツールは、3050 Boweres Avenue, Santa Clara, California, 95054のApplied Materialsによって製造された200mm Mirra又は300mm Reflexionである。DOW, Inc, 451 Bellevue Rd., Newark, DE 19713により供給されるIC1000パッドはプラテン1でブランケット及びパターン化ウエハの研究に使用した。
使用されたＣＭＰツールは、3050 Boweres Avenue, Santa Clara, California, 95054のApplied Materialsによって製造された200mm Mirra又は300mm Reflexionである。DOW, Inc, 451 Bellevue Rd., Newark, DE 19713により供給されるIC1000パッドはプラテン1でブランケット及びパターン化ウエハの研究に使用した。
【0139】
IK4250UHパッド又はその他のパッドは、コンディショナーに７ポンドのダウンフォースでパッドを１８分間条件調整することでブレークインした。ツール設定及びパッドブレークインを認定するために、２つのタングステンモニター及び２つのＴＥＯＳモニターを、Versum Materials Inc.により供給されたVersum（登録商標）STI2305組成物でベースライン条件にて研磨した。
【0140】
ウエハ
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウエハを使用して実施した。これらのブランケットウエハは、2985 Kifer Rd., Santa Clara, California, 95051のSilicon Valley Microelectronicsから購入した。
研磨実験は、ＰＥＣＶＤ又はＬＥＣＶＤ又はＨＤ ＴＥＯＳウエハを使用して実施した。これらのブランケットウエハは、2985 Kifer Rd., Santa Clara, California, 95051のSilicon Valley Microelectronicsから購入した。
【0141】
研磨実験
ブランケットウエハの研究では、ベースライン条件で酸化物ブランケットウエハ及びＳｉＮブランケットウエハを研磨した。ツールのベースライン条件は次のとおりであった。テーブル速度：８７ｒｐｍ、ヘッド速度：９３ｒｐｍ、膜圧：２．０ｐｓｉ又は３．０ｐｓｉ ＤＦ、組成物流速；２００ｍｌ/分。テストに使用した研磨パッドは、Dow Chemicalsから供給されたIK4250UHパッドであった。
ブランケットウエハの研究では、ベースライン条件で酸化物ブランケットウエハ及びＳｉＮブランケットウエハを研磨した。ツールのベースライン条件は次のとおりであった。テーブル速度：８７ｒｐｍ、ヘッド速度：９３ｒｐｍ、膜圧：２．０ｐｓｉ又は３．０ｐｓｉ ＤＦ、組成物流速；２００ｍｌ/分。テストに使用した研磨パッドは、Dow Chemicalsから供給されたIK4250UHパッドであった。
【0142】
実施例における組成物中の溶媒として脱イオン水を使用した。
【0143】
この組成物は、SWK Associates, Inc. 2920 Scott Blvd. Santa Clara, CA95054により供給されたパターン化ウエハ（MIT860）に対する研磨実験に使用した。これらのウエハは、Veeco VX300プロファイラー/AFM機器で測定した。酸化物ディッシングの測定には、３つの異なるサイズのピッチ構造を使用した。ウエハは、中心（center）、中央（middle）及びエッジのダイ位置で測定した。
【実施例】
【0144】
実施例
以下の実施例において、すべてのＳＴＩ研磨組成物は、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の範囲の非常に低い濃度の殺生物剤及び脱イオン水を含んでいた。
以下の実施例において、すべてのＳＴＩ研磨組成物は、０．０００１ｗｔ％～０．０５ｗｔ％の範囲の非常に低い濃度の殺生物剤及び脱イオン水を含んでいた。
【0145】
例１
例１において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１に示した。
例１において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１に示した。
【0146】
０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じのｐＨ値であった。
【0147】
試験サンプルでは、マルチトールを０．２８ｗｔ％で使用し、Surfynol（登録商標）PSA336又はSurfynol（登録商標）FS-85をそれぞれ０．０５ｗｔ％又は０．０１２ｗｔ％で使用した。
【0148】
様々な膜の除去速度（Å/分でのＲＲ）を試験した。膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ膜の選択性に対する化学添加剤の効果を観察し、表１に示した。
【表1】
【0149】
使用された研磨工程条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UHパッド、３．０ｐｓｉのＤＦ、８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度及びex-situ条件調整。
【0150】
表１に示す結果のように、研磨組成物にデュアル化学添加剤を使用すると、ＳｉＮ膜除去速度が効果的に抑制された。ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は増加した。
【0151】
特に、Surfynol（登録商標）FS-85を研磨組成物に０．０１２ｗｔ％の濃度で添加すると、ＳｉＮ膜の除去速度が約４９％抑制されるだけでなく、ＴＥＯＳ：ＳｉＮの選択性が７８：１から１４２：１に増加した。
【0152】
例２
例２において、研磨に使用した研磨組成物を表２に示した。
例２において、研磨に使用した研磨組成物を表２に示した。
【0153】
０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。すべての組成物は５．３５前後で同じｐＨ値であった。
【0154】
Surfynol（登録商標）タイプの界面活性剤は、試験サンプルでそれぞれ０．０５ｗｔ％又は０．０１２ｗｔ％で使用した。
【0155】
酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表２に示した。
【表2】
【0156】
表２に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、Surfynol（登録商標）FX-85又はSurfynol（登録商標）PSA336を研磨組成物の化学添加剤として添加すると、酸化物トレンチディッシングが様々なオーバー研磨時間に対して低減した。
【0157】
パターン化ウエハの研磨に使用された研磨条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UHパッド、２．０ｐｓｉのダウンフォース、８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度及びex-situ条件調整。
【0158】
酸化物トレンチ損失速度（Å/秒）に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表３に示した。
【0159】
表３に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、Surfynol（登録商標）FX-85又はSurfynol（登録商標）PSA336を研磨組成物の第二の化学添加剤として添加すると、様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたって酸化物トレンチ損失速度が低減した。
【表3】
【0160】
様々なサイズのパターン化フィーチャのＳｉＮ損失速度（Å/分）に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表４に示した。
【表4】
【0161】
表４に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、Surfynol（登録商標）FX-85又はSurfynol（登録商標）PSA336を研磨組成物の第二の化学添加剤として添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度が低減した。
【0162】
酸化物トレンチディッシング速度（Å/秒）に対する添加剤としての化学添加剤の効果を試験し、結果を表５に示した。
【0163】
表５に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物の第二の化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85又はSurfynol（登録商標）PSA336を添加すると、様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたって酸化物トレンチディッシング速度が低減した。
【表5】
【0164】
例３
例３において、研磨に使用した研磨組成物を表６に示した。
例３において、研磨に使用した研磨組成物を表６に示した。
【0165】
０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。 すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【表6】
【0166】
試験サンプルでは、マルチトールを０．２８ｗｔ％で使用し、Surfynol（登録商標）FS-85をそれぞれ０．００６ｗｔ％、０．０１２ｗｔ％又は０．０２４ｗｔ％で使用した。
【0167】
研磨部品及び条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UH研磨パッド、２．０ｐｓｉ ＤＦ、ex-situ条件調整及び８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度。
【0168】
様々な膜除去速度（Å/分でのＲＲ）を試験した。様々な濃度の化学添加剤Surfynol（登録商標）FS-85が膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性に及ぼす効果を観察し、表６に示した。
【0169】
表６に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の群１の化学添加剤として３つの異なる濃度でSurfynol（登録商標）FS-85を添加すると、ＳｉＮ膜除去速度が抑制され、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性が増加した。
【0170】
例４
例４において、研磨に使用した研磨組成物を表７に示した。
例４において、研磨に使用した研磨組成物を表７に示した。
【0171】
０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【表7】
【0172】
試験サンプルにおいて、マルチトールを０．２８ｗｔ％で使用し、Surfynol（登録商標）FS-85をそれぞれ０．００６ｗｔ％又は０．０１２ｗｔ％又は０．０２４ｗｔ％で使用した。
【0173】
研磨部品及び条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UH研磨パッド、２．０ｐｓｉ ＤＦ、ex-situ条件調整及び８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度。
【0174】
酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対する様々な濃度のSurfynol（登録商標）タイプの界面活性剤の影響を試験し、結果を表7に示した。
【0175】
表7に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の様々な濃度で第二の化学添加剤Surfynol（登録商標）FS-85を添加すると、様々なサイズのフィーチャにわたって酸化物トレンチディッシングをさらに低減し、研磨ウィンドウの安定性が改善した。
【0176】
Surfynol（登録商標）FS-85添加剤濃度の酸化物トレンチ損失速度（Å/秒）に対する効果を試験し、結果を表８に示した。
【表8】
【0177】
表８に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の群Iの化学添加剤として３つの異なる濃度でSurfynol（登録商標）FX-85を添加すると、様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたって酸化物トレンチ損失速度を低減させた。
【0178】
パターン化ウエハの研磨に使用される研磨条件は次のとおりである。ダウのIK4250UHパッド、２．０ｐｓｉのダウンフォース、８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度及びex-situでの条件調整。
【0179】
Surfynol（登録商標）FS-85濃度が、様々なサイズのパターン化フィーチャ上のＳｉＮ損失速度（Å/秒）に及ぼす効果を試験し、結果を表９に示した。
【表9】
【0180】
表９に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の化学添加剤としての３つの異なる濃度でSurfynol（登録商標）FX-85を添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度が低減した。
【0181】
Surfynol（登録商標）FS-85濃度が酸化物トレンチディッシング速度（Å/秒）に及ぼす効果を試験し、結果を表１０に示した。
【0182】
表１０に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の化学添加剤として３つの異なる濃度でSurfynol（登録商標）FS-85を添加すると、異なるサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたって酸化物トレンチディッシング速度が低減した。
【表10】
【0183】
表１０に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の化学添加剤として３つの異なる濃度でSurfynol（登録商標）FS-85を添加すると、様々なサイズの酸化物トレンチフィーチャにわたって酸化物トレンチディッシング速度が低減した。
【0184】
例５
例５において、研磨に使用された研磨組成物及び２つの異なる研磨ダウンフォースを表１１に示した。
例５において、研磨に使用された研磨組成物及び２つの異なる研磨ダウンフォースを表１１に示した。
【0185】
０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【0186】
試験サンプルにおいて、マルチトールを０．２８ｗｔ％で、Surfynol（登録商標）FS-85を０．０１２ｗｔ％でそれぞれ使用した。
【0187】
２つの異なるダウンフォース（２．０ｐｓｉ又は３．０ｐｓｉ）での異なる膜の除去速度（Å/分でのＲＲ）を試験した。膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性に対するデュアル化学添加剤の効果を観察し、表１１に示した。
【0188】
研磨部品及び条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UH研磨パッド、２．０ｐｓｉ ＤＦ又は３．０ｐｓｉ ＤＦ、ex-situ条件調整及び８７/９３ｒｐｍテーブル/ヘッド速度。
【表11】
【0189】
表１１に示す結果のように、異なる研磨ダウンフォース（ＤＦ）条件で同じ濃度のデュアル化学添加剤を使用すると、ＰＥＣＶＤ又はＬＰＣＶＤ ＳｉＮ膜除去速度は両方のダウンフォース研磨条件で抑制された。ＴＥＯＳ：ＰＥＣＶＤ ＳｉＮ選択性は有意に向上し、３．０ｐｓｉＤＦは２．０ｐｓｉ ＤＦよりも増加させた。
【0190】
酸化物トレンチディッシングに対する同じ濃度及び異なるダウンフォース条件でのデュアル化学添加剤の効果を観察し、表１２に示した。
【0191】
研磨部品及び条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UH研磨パッド、２．０ｐｓｉ ＤＦ又は３．０ｐｓｉ ＤＦ、ex-situ条件調整及び８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度。
【0192】
表１２に示す結果のように、様々なサイズのフィーチャでの酸化物トレンチディッシングは、両方のダウンフォース研磨条件で低減した。また、３．０ｐｓｉ ＤＦ又は２．０ｐｓｉ ＤＦでデュアル化学添加剤を使用すると、オーバー研磨ウィンドウの安定性が向上した。
【表12】
【0193】
様々なSurfynol（登録商標）系界面活性剤を使用して、さらに研磨試験を実施した。
【0194】
Surfynol（登録商標）タイプの添加剤が膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性に及ぼす効果を表１３に示した。
【0195】
研磨試験は、２．０ｓｐｉ ＤＦ及び８７/９３ ｒｐｍテーブル/ヘッド速度でダウのIK4250UHパッドを使用して実施した。
【表13】
【0196】
表１３に示す結果のように、同じ濃度の異なるSurfynol（登録商標）化学添加剤を用いて、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性はほとんどのSurfynol（登録商標）化学添加剤で増加した。
【0197】
様々なサイズのフィーチャでの酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対する同じ濃度の化学添加剤としての様々なSurfynol（登録商標）界面活性剤の効果を観察し、表１４に示した。
【表14】
【0198】
研磨部品及び条件は次のとおりであった。ダウのIK4250UH研磨パッド、２．０ｐｓｉ ＤＦ、ex-situ条件調整及び８７/９３ｒｐｍのテーブル/ヘッド速度。
【0199】
表１４に示す結果のように、同じ濃度の異なるSurfynol（登録商標）化学添加剤で、様々なサイズのフィーチャを有する酸化物トレンチディッシングは、ほとんどのSurfynol（登録商標）化学添加剤である程度減少した。
【0200】
例６
例６において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１５に示した。
例６において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１５に示した。
【0201】
２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物で使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【0202】
試験サンプルにおいて、Ｄ-ソルビトールを０．１５ｗｔ％で使用し、Dynol（商標） 607を０．０５ｗｔ％で使用した。
【0203】
様々な膜の除去速度（Å/分でのＲＲ）を、ダウのIC1010パッド及び３．１ｐｓｉの負荷ダウンフォースで試験した。
【0204】
膜の除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ膜の選択性に対するデュアル化学添加剤の効果を観察し、表１５に示した。
【表15】
【0205】
表１５に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中にDynol（商標）系界面活性剤分子を添加すると、ＳｉＮ膜除去速度を効果的に抑制した。ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性は向上した。
【0206】
酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対するデュアル化学添加剤の効果を試験し、結果を表１６に示した。
【0207】
表１６に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物中の化学添加剤としてDynol（商標） 607を添加すると、非常に低い酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間を提供した。
【表16】
【0208】
様々なサイズのパターン化フィーチャのＳｉＮ損失速度（Å/秒）に対するデュアル化学添加剤の効果を試験し、結果を表１７に示した。
【表17】
【0209】
表１７に示す結果のように、デュアル化学添加剤を使用すると、すなわち、研磨組成物に化学添加剤としてDynol（商標） 607を添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度が低減した。
【0210】
例７
例７において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１８に示した。すべての組成物は、０．４ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水を有していた。すべての研磨組成物は、５．３５前後の同じｐＨ値であった。
例７において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表１８に示した。すべての組成物は、０．４ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水を有していた。すべての研磨組成物は、５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【0211】
試験サンプルにおいて、Ｄ－ソルビトールを０．２７５ｗｔ％で使用し、Dynol（商標） 607を０．０１ｗｔ％で使用した。
【0212】
様々な膜の除去速度（Å/分でのＲＲ）を、ダウのIC1010パッド及び３．１ｐｓｉの負荷ダウンフォースで試験した。膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ膜選択性に対する化学添加剤の効果を観察し、表１８に示した。
【表18】
【0213】
Dynol（商標） 607を研磨組成物に単独で使用したときに、約９：１の低いＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性が得られた。
【0214】
Ｄ－ソルビトールを研磨組成物に単独で使用したときに、約４４：１のＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性が得られた。
【0215】
研磨組成物がＤ－ソルビトール及びDynol（商標） 607の組み合わせ、すなわち、デュアル化学添加剤を有するときに、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ除去選択性が予想外に７８：１に増加した。
【0216】
酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表１９に示した。
【表19】
【0217】
表１９に示す結果のように、６０秒及び１２０秒のオーバー研磨時間条件にわたり、デュアル化学添加剤としてDynol（商標） 607及びＤ－ソルビトールの両方を含む研磨組成物は、Dynol（商標） 607又はＤ－ソルビトールのいずれかをそれぞれ唯一の化学添加剤として使用した研磨組成物から得られた酸化物トレンチディッシングよりも、２つの試験された酸化物トレンチフィーチャにわたって、より低い酸化物トレンチディッシングを提供した。
【0218】
また、表１９に示すように、Dynol（商標） 607及びＤ－ソルビトールを研磨組成物中のデュアル化学添加剤として添加すると、非常に低い酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間を提供し、様々なパターン化フィーチャｖｓオーバー研磨時間にわたって有意な酸化物トレンチディッシングの低減を示した。
【0219】
様々なサイズのパターン化フィーチャのＳｉＮ損失速度（Å/秒）に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表２０に示した。
【表20】
【0220】
表２０に示す結果のように、研磨組成物にデュアル化学添加剤を添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度が有意に低減した。
【0221】
様々なサイズのパターン化フィーチャ上の酸化物トレンチ損失速度（Å/秒）に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表２１に示した。
【0222】
表２１に示す結果のように、研磨組成物にデュアル化学添加剤を添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたって酸化物トレンチ損失速度が有意に低減した。
【表21】
【0223】
様々なサイズのパターン化フィーチャ上での酸化物トレンチディッシング速度（Å/秒）に対する化学添加剤の効果を試験し、結果を表２２に示した。
【表22】
【0224】
表２２に示す結果のように、研磨組成物にデュアル化学添加剤を添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたって酸化物トレンチディッシング速度が有意に低減した。
【0225】
例８
例８において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表２３に示した。０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物に使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
例８において、酸化物研磨に使用される研磨組成物を表２３に示した。０．２ｗｔ％のセリア被覆シリカ粒子、非常に低濃度の殺生物剤及びＤＩ水をすべての組成物に使用した。すべての組成物は５．３５前後の同じｐＨ値であった。
【0226】
試験サンプルにおいて、マルチトールを０．２８ｗｔ％で使用し、Surfynol（登録商標）FS-85を０．０１２ｗｔ％で使用した。
【0227】
様々な膜除去速度（Å/分でのＲＲ）を、ダウのIC1010パッド及び３．１ｐｓｉの負荷ダウンフォースで試験した。化学添加剤マルチトール/又はSurfynol（登録商標）FS-85又はマルチトール＋Surfynol（登録商標）FS-85の膜除去速度及びＴＥＯＳ：ＳｉＮ膜選択性に対する効果を観察し、表２３に示した。
【表23】
【0228】
表２３に示す結果のように、Surfynol（登録商標）FS-85界面活性剤を研磨組成物中でマルチトールとともに使用すると、Surfynol（登録商標）FS-85又はマルチトールを研磨組成物中の単一の化学添加剤として使用して得られるＳｉＮ膜除去速度と比較して、ＳｉＮ膜除去速度を効果的に抑制した。Surfynol（登録商標）FS-85とマルチトールとの両方をデュアル化学添加剤として使用すると、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性が向上した。
【0229】
具体的には、Surfynol（登録商標）FS-85とマルチトールとの両方を研磨組成物中のデュアル化学添加剤として一緒に使用したときに、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ選択性はマルチトールのみを使用する場合の２４：１又はSurfynol（登録商標）FS-85のみを使用する場合の８：１から７３：１に増加した。
【0230】
Surfynol（登録商標）FS-85及びマルチトールの酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間に対する効果を試験し、結果を表２４に示した。
【表24】
【0231】
表２４に示す結果のように、同じ研磨組成物にデュアル化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85及びマルチトールを添加すると、非常に低い酸化物トレンチディッシングｖｓ様々なオーバー研磨時間を提供し、様々なパターン化フィーチャｖｓオーバー研磨時間にわたって有意な酸化物トレンチディッシングの低減を示した。
【0232】
６０秒又は１２０秒のオーバー研磨時間条件で、Surfynol（登録商標）FS-85とマルチトールとの両方をデュアル化学添加剤として含む研磨組成物は、Surfynol（登録商標）FS-85又はマルチトールをそれぞれ唯一の化学添加剤として使用した研磨組成物から得られた酸化物トレンチディッシングよりも、２つの試験された酸化物トレンチフィーチャにわたってはるかに低い酸化物トレンチディッシングを提供した。
【0233】
Surfynol（登録商標）FS-85界面活性剤及びマルチトールが様々なサイズのパターン化フィーチャ上でのＳｉＮ損失速度（Å/秒）に及ぼす効果を試験し、結果を表２５に示した。
【0234】
表２５に示す結果のように、同じ研磨組成物中にデュアル化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85及びマルチトールを添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度が有意に低減し、研磨組成物のそれぞれ唯一の化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85又はマルチトールのいずれかを使用した研磨組成物から得られたＳｉＮ損失速度よりも、２つの試験されたパターン化フィーチャにわたってＳｉＮ損失速度がはるかに低減した。
【表25】
【0235】
Surfynol（登録商標）FS-85界面活性剤及びマルチトールが、様々なサイズのパターン化フィーチャ上での酸化物トレンチ損失速度（Å/秒）に及ぼす効果を試験し、結果を表２６に示した。
【表26】
【0236】
表２６に示す結果のように、同じ研磨組成物にデュアル化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85及びマルチトールを添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたって酸化物トレンチ損失速度が有意に低減し、Surfynol（登録商標）FS-85又はマルチトールのいずれかを研磨組成物中の唯一の化学添加剤としてそれぞれ使用した研磨組成物から得られた酸化物トレンチ損失速度よりも、２つの試験されたパターン化フィーチャにわたって、はるかに低い酸化物トレンチ損失速度を提供した。
【0237】
Surfynol（登録商標）FS-85界面活性剤及びマルチトールが、様々なサイズのパターン化フィーチャ上での酸化物トレンチディッシング速度（Å/秒）に及ぼす効果を試験し、結果を表２７に示した。
【0238】
表２７に示す結果のように、同じ研磨組成物にデュアル化学添加剤としてSurfynol（登録商標）FS-85及びマルチトールを添加すると、様々なサイズのパターン化フィーチャにわたって酸化物トレンチディッシング速度が有意に低減し、Surfynol（登録商標）FS-85又はマルチトールをそれぞれ唯一の化学添加剤として使用した研磨組成物から得られた酸化物トレンチディッシング速度よりも、２つの試験されたパターン化フィーチャにわたって低い酸化物トレンチディッシング速度を提供した。
【表27】
【0239】
実施例は、群Ｉ及び群ＩＩの両方を研磨組成物中のデュアル化学添加剤として使用すると、ＴＥＯＳ：ＳｉＮ除去選択性が大幅に増加したことを実証した。さらに、酸化物トレンチディッシング速度、酸化物トレンチ損失速度及びＳｉＮ損失速度は、試験されたパターン化フィーチャにわたって大幅に低減した。
【0240】
実施例を含む上記の本発明の実施形態は、本発明で作られることができる多数の実施形態の例示である。プロセスの他の多くの構成は使用されてよく、プロセスで使用される材料は、具体的に開示されたもの以外の多くの材料から選ぶことができるものと考えられる。